一种多断面形式的拱架机械手
技术领域
本发明涉及拱架机械手技术领域，具体为一种多断面形式的拱架机械手。
背景技术
拱架台车是一种在隧道工程施工过程中，在挖掘完成的隧道弧形内壁上安装拱架的施工车辆，拱架台车一般具有多个拱架机械手臂，可以将大型拱架一次性抬起，并稳定抬升至隧道断面处进行拱架的安装，令拱架可以对隧道弧形内壁进行稳定的支撑定位。
随着拱架台车在隧道拱架安装过程中不断的使用，在实际的操作过程中发现了下述问题：
1.现有的拱架与机械手稳定连接，再由大型机械臂抬升调整位置，但是在拱架靠近隧道弧面时，由于机械臂无法进行距离较小的微距调整，导致拱架无法与隧道弧面紧密贴合，影响拱架的正常安装；
2.同时由于隧道弧面存在多个断面，所以不同断面位置的拱架的安装高度不同，由于现有的机械臂无法微距调整，所以需要频繁的调整大型机械臂的位置，操作繁琐，安装效率低。
所以需要针对上述问题设计一种多断面形式的拱架机械手。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多断面形式的拱架机械手，以解决上述背景技术中提出拱架靠近隧道弧面时，由于机械臂无法进行距离较小的微距调整，导致拱架无法与隧道弧面紧密贴合，影响拱架的正常安装，需要频繁的调整大型机械臂的位置，操作繁琐，安装效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多断面形式的拱架机械手，包括拱架台车机械臂、伺服电机、链条链轮组和工作机械手，所述拱架台车机械臂与基板边侧相互连接，且基板内侧底部固定有伺服电机，并且伺服电机上安装有输出轴，同时输出轴末端与链条链轮组中部链轮焊接固定，所述链条链轮组两端链轮焊接固定在水平筒中部，且水平筒通过轴承座安装在基板内侧底部，并且水平筒两端开设有螺纹孔，所述螺纹孔内壁与水平螺纹杆一端贴合，且水平螺纹杆另一端顶部焊接固定有垂直柱，所述垂直柱贯穿限位窗，且限位窗开设在内隔板上，并且内隔板焊接固定在基板内侧，所述垂直柱顶部焊接固定有安装板，且安装板上端面与支撑杆底端相互连接，并且支撑杆顶端安装在底座底面上，同时底座贯穿基板顶部矩形窗口，所述底座内通过轴承座安装有功能轴，且功能轴一端焊接固定有侧齿轮，并且功能轴另一端焊接固定有驱动齿轮，所述侧齿轮与齿凸板啮合连接，且齿凸板焊接固定在基板顶部，所述驱动齿轮与传递齿轮为啮合连接，且传递齿轮焊接固定在第一挤压柱上，并且第一挤压柱通过底端轴承座安装在底座内，所述传递齿轮与从动齿轮啮合连接，且从动齿轮焊接固定在第二挤压柱上，并且第二挤压柱通过底端轴承座安装在底座内，所述第一挤压柱顶部和第二挤压柱顶部均与底槽顶面贴合，且底槽开设在活动板底部，并且活动板边侧安装有侧轴，同时侧轴与底座内侧相互连接，所述活动板通过涡旋弹簧与底座连接，且活动板顶部螺栓固定有工作机械手。
优选的，所述水平筒关于输出轴对称分布，且水平筒通过其上安装的轴承座与基板构成转动机构。
优选的，所述螺纹孔在水平筒的左右两端对称分布有2个，且2个螺纹孔的螺纹螺旋方向相反。
优选的，所述垂直柱与限位窗为滑动连接，且垂直柱关于安装板对称分布，并且安装板与内隔板表面贴合。
优选的，所述支撑杆的底端和顶端均安装有连接轴，且支撑杆通过其底端和顶端安装的连接轴分别与安装板和底座构成转动结构，并且支撑杆关于底座对称分布。
优选的，所述驱动齿轮、传递齿轮和从动齿轮均为锥齿轮，且驱动齿轮的直径小于传递齿轮的直径，并且传递齿轮和从动齿轮的直径相同。
优选的，所述第一挤压柱和第二挤压柱均通过底部轴承座与底座构成转动结构，且第一挤压柱和第二挤压柱顶面均设置为斜面，并且第一挤压柱和第二挤压柱顶部的斜面与底槽顶部斜面贴合，同时第一挤压柱和第二挤压柱关于活动板对称分布。
优选的，所述活动板通过侧轴与底座构成转动机构，且侧轴与涡旋弹簧的中心重合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该多断面形式的拱架机械手，采用新型的结构设计，使得本装置可以在机械手固定拱架被靠近隧道弧面后，进行倾斜角度和距离的调整，可以保证拱架与隧道弧面紧密贴合，便于拱架的安装，并且能够通过倾斜角度和距离的调整，实现拱架与隧道不同断面位置的对齐，简化了调整对齐的时间，大大缩短了总体的安装时间；
1.通过链条链轮组驱动对称分布的水平筒，利用水平筒两端螺纹螺旋方向相反的水平螺纹杆，带动支撑结构底端进行靠近，从而实现对底座垂直方向上位置的调节，较传统的液压杆，无需控制结构保证各部位升降同步，而且收纳时所占空间较小，减小了整体体积，且重量较轻，可以在拱架台车机械臂末端稳定安装；
2.通过底座在上升时带动侧齿轮同步上升，驱动传递齿轮和从动齿轮进行方向相反速度相同的缓慢旋转，令第一挤压柱和第二挤压柱进行方向相反速度相同的旋转，并利用第一挤压柱和第二挤压柱顶部倾斜面与底槽的接触，控制活动板带动工作机械手进行稳定的小幅旋转，便于控制工作机械手带动拱架进行微距调整，方便拱架的安装。
附图说明
图1为本发明正视结构示意图；
图2为本发明正视剖面结构示意图；
图3为本发明基板俯视剖面结构示意图；
图4为本发明传递齿轮和从动齿轮俯视结构示意图；
图5为本发明水平筒侧视剖面结构示意图；
图6为本发明第一挤压柱和第二挤压柱侧视结构示意图；
图7为本发明第一挤压柱立体结构示意图。
图中：1、拱架台车机械臂；2、基板；3、伺服电机；4、输出轴；5、链条链轮组；6、水平筒；7、螺纹孔；8、水平螺纹杆；9、垂直柱；10、限位窗；11、内隔板；12、安装板；13、支撑杆；1301、连接轴；14、底座；15、功能轴；16、侧齿轮；17、齿凸板；18、驱动齿轮；19、传递齿轮；20、第一挤压柱；21、从动齿轮；22、第二挤压柱；23、底槽；24、活动板；25、侧轴；26、涡旋弹簧；27、工作机械手。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种多断面形式的拱架机械手，包括拱架台车机械臂1、基板2、伺服电机3、输出轴4、链条链轮组5、水平筒6、螺纹孔7、水平螺纹杆8、垂直柱9、限位窗10、内隔板11、安装板12、支撑杆13、连接轴1301、底座14、功能轴15、侧齿轮16、齿凸板17、驱动齿轮18、传递齿轮19、第一挤压柱20、从动齿轮21、第二挤压柱22、底槽23、活动板24、侧轴25、涡旋弹簧26和工作机械手27，拱架台车机械臂1与基板2边侧相互连接，且基板2内侧底部固定有伺服电机3，并且伺服电机3上安装有输出轴4，同时输出轴4末端与链条链轮组5中部链轮焊接固定，链条链轮组5两端链轮焊接固定在水平筒6中部，且水平筒6通过轴承座安装在基板2内侧底部，并且水平筒6两端开设有螺纹孔7，螺纹孔7内壁与水平螺纹杆8一端贴合，且水平螺纹杆8另一端顶部焊接固定有垂直柱9，垂直柱9贯穿限位窗10，且限位窗10开设在内隔板11上，并且内隔板11焊接固定在基板2内侧，垂直柱9顶部焊接固定有安装板12，且安装板12上端面与支撑杆13底端相互连接，并且支撑杆13顶端安装在底座14底面上，同时底座14贯穿基板2顶部矩形窗口，底座14内通过轴承座安装有功能轴15，且功能轴15一端焊接固定有侧齿轮16，并且功能轴15另一端焊接固定有驱动齿轮18，侧齿轮16与齿凸板17啮合连接，且齿凸板17焊接固定在基板2顶部，驱动齿轮18与传递齿轮19为啮合连接，且传递齿轮19焊接固定在第一挤压柱20上，并且第一挤压柱20通过底端轴承座安装在底座14内，传递齿轮19与从动齿轮21啮合连接，且从动齿轮21焊接固定在第二挤压柱22上，并且第二挤压柱22通过底端轴承座安装在底座14内，第一挤压柱20顶部和第二挤压柱22顶部均与底槽23顶面贴合，且底槽23开设在活动板24底部，并且活动板24边侧安装有侧轴25，同时侧轴25与底座14内侧相互连接，活动板24通过涡旋弹簧26与底座14连接，且活动板24顶部螺栓固定有工作机械手27。
本例中水平筒6关于输出轴4对称分布，且水平筒6通过其上安装的轴承座与基板2构成转动机构，上述的结构设计使得输出轴4可以通过链条链轮组5带动对称分布的水平筒6进行稳定同步旋转，是高度调节结构同步工作的结构基础；
螺纹孔7在水平筒6的左右两端对称分布有2个，且2个螺纹孔7的螺纹螺旋方向相反，上述的结构设计使得水平筒6在旋转时，可以通过2个螺纹螺旋方向相反的螺纹孔7驱动两端的水平螺纹杆8进行方向相反的运动；
垂直柱9与限位窗10为滑动连接，且垂直柱9关于安装板12对称分布，并且安装板12与内隔板11表面贴合，上述的结构设计使得水平螺纹杆8仅能进行水平方向上的位移不会旋转，并且能带动安装板12进行稳定的水平方向上的位移；
支撑杆13的底端和顶端均安装有连接轴1301，且支撑杆13通过其底端和顶端安装的连接轴1301分别与安装板12和底座14构成转动结构，并且支撑杆13关于底座14对称分布，上述的结构设计使得安装板12在进行水平方向位移时，可以驱动支撑杆13旋转，支撑杆13能够稳定将底座14顶起，改变底座14在垂直方向上的高度；
驱动齿轮18、传递齿轮19和从动齿轮21均为锥齿轮，且驱动齿轮18的直径小于传递齿轮19的直径，并且传递齿轮19和从动齿轮21的直径相同，上述的结构设计使得驱动齿轮18能驱动传递齿轮19和从动齿轮21进行方向相反速度相同的缓慢旋转；
第一挤压柱20和第二挤压柱22均通过底部轴承座与底座14构成转动结构，且第一挤压柱20和第二挤压柱22顶面均设置为斜面，并且第一挤压柱20和第二挤压柱22顶部的斜面与底槽23顶部斜面贴合，同时第一挤压柱20和第二挤压柱22关于活动板24对称分布，上述的结构设计使得第一挤压柱20和第二挤压柱22在进行同速异向旋转时，可以利用其倾斜面挤压推动底槽23，令活动板24进行旋转；
活动板24通过侧轴25与底座14构成转动机构，且侧轴25与涡旋弹簧26的中心重合，上述的结构设计使得活动板24在被第一挤压柱20和第二挤压柱22挤压时，可以进行稳定的旋转运动，并且通过涡旋弹簧26保证活动板24不会过度旋转。
工作原理：使用本装置时，首先将拱架固定在工作机械手27顶部，通过拱架台车上的控制机构，控制拱架台车机械臂1带动基板2上升靠近隧道拱面，至拱架靠近拱面，控制拱架台车机械臂1停止，拱架台车机械臂1和工作机械手27均与现有拱架台车相关结构相同，为现有成熟技术，为本领域技术人员所熟知，在此不做详细描述；
随后通过外部供电电路为图3中的伺服电机3供电，伺服电机3驱动输出轴4正转，输出轴4通过链条链轮组5带动2个水平筒6同速同向旋转，图2中的2个螺纹相反的螺纹孔7在旋转过程中，驱动2个水平螺纹杆8异向运动，将2个均收入螺纹孔7内，2个水平螺纹杆8通过垂直柱9带动2个安装板12同步靠近，安装板12驱动支撑杆13旋转，支撑杆13与水平面之间夹角增大，将底座14向上顶起，底座14就带动工作机械手27上移靠近隧道安装拱架的断面；
在底座14上升的同时，带动通过轴承座安装在底座14内的功能轴15同步上移，功能轴15末端的侧齿轮16与齿凸板17产生相对位移，侧齿轮16因啮合连接关系而旋转，通过功能轴15带动驱动齿轮18旋转，驱动齿轮18驱动图4中安装有传递齿轮19的第一挤压柱20进行逆时针旋转，传递齿轮19通过从动齿轮21驱动第二挤压柱22顺时针旋转，图6中的第一挤压柱20和第二挤压柱22同速异向旋转，图2和图7中的第一挤压柱20的倾斜面就会在旋转过程中挤压推动底槽23的倾斜面，令活动板24以侧轴25为轴缓慢旋转改变倾斜角度，并挤压收缩涡旋弹簧26，涡旋弹簧26的劲度系数较大，在图2初始状态下，通过本身弹力，保证活动板24处于稳定的水平状态，活动板24旋转后，两侧的涡旋弹簧26保证活动板24和工作机械手27不会因重心偏移而快速大幅旋转，至工作机械手27带着拱架靠近隧道不同位置的拱面后，停止为伺服电机3供电，就能进行正常的拱架安装操作，这就是该多断面形式的拱架机械手的工作原理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
