[发明专利]一种多功能隧道施工机械手群组及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种多功能隧道施工机械手群组及其施工方法。

背景技术

在水电隧道、地铁工程、铁路隧道、公路隧道、地下厂房、军事地下工程施工中需要初喷混凝土。如果围岩不稳定则需要预先架设钢拱（格栅拱）、施做锚杆、挂设钢筋网。传统施工中是由10来个工人在一个简易平台上操作不同机具完成这些施工，人员多、劳动强度大、效率低且不安全。近年来有一些施工设备使用机械手来代替人工操作，但因为机械手功能单一均不能有效解决前述施工难题，没有推广价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能隧道施工机械手群组及其施工方法，以通过多个机械手协同作业，满足多个作业需求。

为达上述目的，本发明一种多功能隧道施工机械手群组，包括同时并列安装于机械平台的一凿岩机械手和两个抓拱机械手，凿岩机械手安装于两抓拱机械手的中间；

凿岩机械手包括顺序连接的安装座、手臂、手腕、凿岩机，凿岩机上挂接吊篮；

手臂包括基本臂和伸缩臂，基本臂的一端通过第一回转座连接安装座，且基本臂与第一回转座之间铰接，基本臂的另一端铰接伸缩臂的固定端，伸缩臂的伸缩端铰接手腕；

手腕包括与伸缩臂的伸缩端铰接的俯仰座，以及与俯仰座通过第二回转座连接的摆动座，摆动座与第二回转座之间铰接。

抓拱机械手的结构与凿岩机械手的结构相同，只是将凿岩机替换为拱架夹紧装置。

一种上述多功能隧道施工机械手群组施工方法，其包括：

初始状态时，凿岩机械手和两个抓拱机械手都处于折叠、伸缩收回状态；

架拱作业时，两个抓拱机械手分别夹持一段拱架移动到目标位置并使两段拱架对齐，同时操作者进入凿岩机械手上的吊篮内，由凿岩机械手运载到拱架连接位置，完成拱架连接；

锚杆施工时，由凿岩机械手进行凿岩、锚杆推进作业，抓拱机械手用于拱架保持；

挂钢网、焊接作业时，凿岩机械手和两个抓拱机械手同时安装吊篮，承载多人进行挂钢网、焊接作业。

所述凿岩机械手和两个抓拱机械手的折叠展开角度为0-180°。

本发明机械手群组包括一个凿岩机械手和两个抓拱机械手，凿岩机械手上安装凿岩机，抓拱机械手上安装拱架夹紧装置，且凿岩机械手和两个抓拱机械手都能实现伸缩及俯仰动作，凿岩机械手和两个抓拱机械手上都安装有快换式吊篮，这样本发明不仅可收缩折叠，实现运输及安放方便，另外本发明机械手可实现抬升，因而可实现全断面、二台阶、三台阶施工；本发明还可通过三个机械手的配合实现拱架对接、锚杆施工、挂钢网及焊接作业。

附图说明

图1为本发明多功能隧道施工机械手群组架拱作业示意图。

图2为本发明凿岩机械手结构示意图一。

图3为本发明凿岩机械手结构示意图二。

图4为本发明多功能隧道施工机械手群组锚杆施工示意图。

图5为本发明多功能隧道施工机械手群组高空作业示意图。

具体实施方式

下面给出本发明的一个具体实施例子来进行说明（本发明的具体实施例不限于此例）。

如图1所示，本发明多功能隧道施工机械手群组包括同时并列安装于机械平台的一凿岩机械手1和两个抓拱机械手2，其中凿岩机械手1安装于两抓拱机械手2的中间。

如图2、图3所示，凿岩机械手1包括顺序连接的安装座11、手臂12、手腕13、凿岩机14，凿岩机14上挂接吊篮16。

手臂12包括基本臂121和伸缩臂122。基本臂121的一端通过第一回转座15连接安装座11，且基本臂121与第一回转座15之间铰接，基本臂121的另一端铰接伸缩臂122的固定端，伸缩臂122的伸缩端铰接手腕13。

手腕13包括与伸缩臂122的伸缩端铰接的俯仰座131，以及与俯仰座131通过第二回转座132连接摆动座133，摆动座133与第二回转座132之间铰接。这样，手腕13包含有三个轴线正交的关节动作，能调整机械手到任意工作姿态，既可对隧道掌子面施工，也可对围岩面施工。