可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机与方法

摘要

本发明公开了一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机及方法，包括移动平台，所述移动平台上搭载有转动机构，所述转动机构上设置有可伸缩式机械杆，所述机械杆上端设置有承载台；所述移动平带上还设置有多个平行设置的机械臂，所述机械臂的端部设置有旋转部件，所述旋转部件能够以机械臂轴为中心做旋转动作，所述旋转部件端部设置有固定拱架的抓手。本发明解决了现有由人工升举立拱架导致的起吊后拱架移动困难、劳动强度大等缺点，提高了施工效率，保障了施工人员的安全。

权利要求

1.一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，该方法基于一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机，包括移动平台，所述移动平台上搭载有转动机构，所述转动机构上设置有可伸缩式机械杆，所述机械杆上端设置有承载台；所述移动平台上还设置有多个平行设置的机械臂，所述机械臂的端部设置有旋转部件，所述旋转部件能够以机械臂轴为中心做旋转动作，所述旋转部件端部设置有固定钢拱架的抓手；所述抓手与旋转部件之间的距离可调；所述钢拱架通过固定件固定于监测元件预布设平台上；所述固定件为多个，依次布设于监测元件预布设平台；其特征是：包括：(1)隧道内钢拱架安装工序时，将钢拱架固定至运输安装机上的监测元件预布设平台上；

(2)将运输安装机行驶至需要架立钢拱架位置处，如果此断面有钢拱架监测需要，在监测元件预布设平台上对钢拱架进行监测元件布设操作；

(3)调节伸缩机械手臂抓取钢拱架，并利用转动机构和安装在转动机构上的伸缩杆实现钢拱架的定位安装；中间一组机械臂调节至较长位置，抓取钢拱架后绕轴心作360度旋转，左右两侧转动机构为不影响中间一组伸缩臂分别按顺时针和逆时针的方向进行旋转；

(4)当钢拱架安装至相应位置后，利用转动机构和伸缩机械杆调节吊篮位置，将施工人员送至相应位置，完成钢拱架栓接。

2.如权利要求1所述的一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，其特征是：所述转动机构可实现360度自由旋转，用以调节承载台的平面方位；伸缩式机械杆根据承载台与钢拱架安装位置之间的距离进行长度调整，与转动机构一同调节承载台的三维空间位置。

3.如权利要求1所述的一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，其特征是：所述机械臂为可伸缩机械臂。

4.如权利要求1所述的一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，其特征是：所述机械臂采用油缸控制，根据钢拱架在所述监测元件预布设平台的位置调整伸缩臂的长度。

5.如权利要求1所述的一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，其特征是：所述移动平台为履带式移动平台。

6.如权利要求1所述的一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机的工作方法，其特征是：所述步骤(2)中，监测元件布设操作包括但不限于进行应变计的焊接和分布式光纤光栅传感器的粘结。

说明书

可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机与方法。

背景技术

[0002] 在隧道施工过程中，在岩体质量较差的围岩段常采用拱架支护的形式，传统的拱架安装工作多通过将拱架提升至施工台车上，然后通过人力将拱架固定在对用位置，将拱
架依次连接闭合成环。单榀拱架亦具有较大质量，人工作业强度大，安全性差，效率低下。且针对拱架内力监测，传统方式往往在拱架拼接安装完成后再进行应变计的焊接，造成人力
浪费，且操作极不方便。现有设备无法实现隧道初次支护钢拱架运输、立设、监测元件布设的自动化和高效性，有必要开发一种新型的隧道拱架运输、安装的机械装置，解决以上难
题。

发明内容

[0003] 本发明为了解决上述问题，提出了一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机与方法，本发明解决了现有由人工升举立拱架导致的起吊后拱架移动困难、劳动强
度大等缺点，提高了施工效率，保障了施工人员的安全。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种可实现监测元件预布设的隧道钢拱架运输安装机，包括移动平台，所述移动平台上搭载有转动机构，所述转动机构上设置有可伸缩式机械杆，所述机械杆上端设置有
承载台；所述移动平带上还设置有多个平行设置的机械臂，所述机械臂的端部设置有旋转
部件，所述旋转部件能够以机械臂轴为中心做旋转动作，所述旋转部件端部设置有固定拱
架的抓手。

[0006] 进一步的，所述拱架通过固定件固定于监测元件预布设平台上。

[0007] 进一步的，所述转动机构可实现360度自由旋转，用以调节承载台的平面方位；伸缩式机械杆可根据承载台与拱架安装位置之间的距离进行长度调整，与转动机构一同调节
承载台的三维空间位置。

[0008] 优选的，承载台为吊篮。

[0009] 进一步的，所述机械臂为可伸缩机械臂。

[0010] 进一步的，所述抓手与旋转部件之间的距离可调。

[0011] 进一步的，所述固定件为多个，依次布设于监测元件预布设平台。

[0012] 进一步的，所述机械臂采用油缸控制，可根据拱架在所述监测元件预布设平台的位置调整伸缩臂的长度。

[0013] 进一步的，所述移动平台为履带式移动平台。

[0014] 基于上述安装机的工作方法，包括：

[0015] (1)隧道内拱架安装工序时，将拱架固定在至运输安装机上的监测元件预布设平台上；

[0016] (2)将运输安装机行驶至需要架立拱架位置处，如果此断面有拱架监测需要，在监测元件预布设平台上对拱架进行监测元件布设操作；

[0017] (3)调节伸缩机械手臂抓取钢拱架，并利用转动机构和安装在转动机构上的伸缩杆实现钢拱架的定位安装；中间一组机械臂可调节至较长位置，抓取拱架后可绕轴心作360度旋转，左右两侧转动机构为不影响中间一组伸缩臂可分别按顺时针和逆时针的方向进行
旋转；

[0018] (4)当拱架安装至相应位置后，利用转动机构和伸缩机械杆调节吊篮位置，将施工人员送至相应位置，完成钢拱架栓接。

[0019] 所述步骤(2)中，监测元件布设操作包括但不限于进行应变计的焊接和分布式光纤光栅传感器的粘结。

[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0021] 1、本发明解决了现有由人工升举立拱架导致的起吊后拱架移动困难、劳动强度大等缺点，提高了施工效率，保障了施工人员的安全；

[0022] 2、借助移动平台，大大提高了拱架运输效率；

[0023] 3、采用伸缩机械臂和前端抓手抓举拱架，参考盾构隧道管片安装方式，可实现拱架的定位高效安装；

[0024] 4、在运输板上可实现拱架监测元件的预布设，可将诸如拱架应变计和分布式光纤监测元件预先焊接或粘接在拱架上，避免了拱架闭合成环后再进行监测元件布设的不易操
作性；

[0025] 5、整个装置还包括转动机构和机械臂控制的人员吊篮装置，可以使施工人员高效简便的实现拱架的栓接。

附图说明

[0026] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

[0027] 图1、2是本发明结构整体示意图；

[0028] 图3为本发明拱架旋转安装示意图；

[0029] 图4为本发明拱架拼装示意图；

[0030] 图5为本发明钢拱架安置与监测元件预布设装置示意图。

[0031] 其中，1、履带式搭载平台，2、转动机构，3、伸缩式机械杆，4、吊篮，5、伸缩机械手臂，6、旋转机构，7、伸缩杆，8、抓手，9、钢拱架安置与监测元件预布设装置，10、固定模块，11、钢拱架，12、拱架应变计；
具体实施方式：

[0032] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0033] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0034] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0035] 在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

[0036] 本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

[0037] 如图1所示，一种用于隧道及地下工程中初支立拱架安装的新型机械装置，包括履带式搭载平台1，转动机构2搭载至平台1上，转动机构2上连接有伸缩式机械杆3，伸缩式机械杆3前端安装有吊篮4，伸缩式机械臂5安装在平台上，前端安装旋转机构6，旋转机构6一侧安装伸缩杆7，伸缩杆7前端安装抓手8，钢拱架安置与监测元件预布设装置9前置于搭载
平台1，钢拱架安置与监测元件预布设装置9上安装多组固定模块11，用于安置钢拱架11，并可预先布设拱架应变计12。

[0038] 钢拱架安置与监测元件预布设装置前置在搭载平台前方，装置上焊接有拱架固定模块用以安放钢拱架并保证运输过程中拱架位置不会随意变动，同时方便所述拱架安装机
械装置对拱架的操作；拱架在隧道内运输至安装区域后，可以在所述钢拱架安置与监测元
件预布设装置上进行拱架应变计、光纤光栅传感器等监测元件的预先焊接、表贴布设，避免了传统拱架架设完成后再进行传感器安装监测方法的不易操作性。

[0039] 拱架安装机械装置包括三组伸缩机械手臂，采用油缸控制，可根据拱架在所述钢拱架安置与监测元件预布设装置的位置调整伸缩臂的长度，每组伸缩机械手臂一端安装旋
转机构，可绕轴心进行360度旋转。

[0040] 一种用于隧道及地下工程中初支立拱架安装的新型机械装置，操作方法如下：

[0041] (1)隧道内拱架安装工序时，将钢拱架12固定在至运输安装机上的钢拱架安置与监测元件预布设装置9上的固定模块10上；

[0042] (2)将运输安装机行驶至需要架立拱架位置处，如果此断面有拱架监测需要，在钢拱架安置与监测元件预布设装置9上对拱架进行监测元件布设操作，如进行应变计的焊接
和分布式光纤光栅传感器的粘结；

[0043] (3)调节伸缩机械手臂5抓取钢拱架12，并利用旋转机构6和安装在旋转机构6上的伸缩杆7实现钢拱架12的定位安装；中间一组机械臂可调节至较长位置，抓取拱架后可绕轴心作360度旋转，左右两侧旋转机构为不影响中间一组伸缩臂可分别按顺时针和逆时针的
方向进行旋转。

[0044] (4)当拱架安装至相应位置后，利用转动机构6和伸缩机械杆调节吊篮4位置，将施工人员送至相应位置，完成钢拱架12栓接。

[0045] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

[0046] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。