一种基座摆臂机构、曲型臂架系统及凿岩台车的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工设备技术领域，具体涉及一种基座摆臂机构、曲型臂架系统及凿岩台车。


背景技术：

2.目前，凿岩台车通常采用直臂结构，且大多将臂架设置在凿岩台车的前端，其臂架结构在错综复杂的施工隧道或矿山环境下，存在许多弊端，特别是作业方式和空间受到较大限制，如在进行台阶法施工时，通常需要花费较大的工作，疏理这些障碍，所以严重影响了施工效率。其次行业内出了曲臂结构，虽然较好的改善了上述问题，但由于臂架底部的基座上采用了多个连杆结构，关节较多，特别在承受侧向力工况环境下，变形相对比较大，容易出现失稳抖动等故障，同时连杆结构在承受较大载荷时容易出现结构失效等故障，且由于凿岩台车要留有供曲臂摆动的空间，车体上并无多余空间来放置物品。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基座摆臂机构、曲型臂架系统及凿岩台车，其减少了多余连杆的设置，从而减少了底座上的关节连接，从而增强了凿岩台车的耐久性。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
5.第一方面，一种基座摆臂机构，包括第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件、回转台、曲臂和第一张拉件；
6.曲臂通过第一铰接件和第一张拉件转动连接；
7.曲臂通过第二铰接件与回转台转动连接；
8.第一张拉件通过第三铰接件与回转台转动连接；
9.回转台上设有高位铰接孔和低位铰接孔，高位铰接孔位于低位铰接孔的斜上方；
10.第二铰接件连接在低位铰接孔内，第三铰接件连接在高位铰接孔内；
11.或第二铰接件连接在高位铰接孔内，第三铰接件连接在低位铰接孔内。曲臂可采用单级臂体或多级伸缩臂。其作用为，使基座摆臂机构仅由第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件、回转台、曲臂和第一张拉件构成，不再设置任意连杆，仅保留了第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件三个关节且其中的第一铰接件和第二铰接件在曲臂或第一张拉件转动时均固定不变，从而增强了基座摆臂机构整体的结构稳定性，在承受较大侧向力的工况环境下不易变形和出现失稳抖动等故障；通过高位铰接孔和低位铰接孔空间位置的设计，使曲臂和第一张拉件在位于高位铰接孔朝向低位铰接孔一侧的空间与低位铰接孔以上的空间相交的空间内时，曲臂和第一张拉件不会相互碰撞。
12.进一步的，所述第一张拉件采用俯仰油缸，俯仰油缸包括俯仰缸体和俯仰伸缩杆，俯仰缸体通过第三铰接件与回转台转动连接，俯仰伸缩杆通过第一铰接件与曲臂转动连接。其作用为，通过将俯仰缸体与回转台转动连接，将俯仰伸缩杆与曲臂转动连接，由回转台来直接承受俯仰缸体的重力，从而避免在俯仰缸体与曲臂转动连接，将俯仰伸缩杆与回
转体转动连接的情况下，由俯仰伸缩杆来直接承受俯仰缸体的重力可能导致俯仰油缸的伸缩性能受损。
13.进一步的，所述曲臂在绕第二铰接件转动的过程中，曲臂始终位于高位铰接孔朝向低位铰接孔的一侧。其作用为，通过曲臂活动范围的设置，避免曲臂的重心落到高位铰接孔背向地位铰接孔一侧，从而避免增大第一张拉件的承载压力，因此减小了产生事故的风险，使整个基座摆臂机构稳定可靠。
14.进一步的，所述第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件均相互平行设置，在第一铰接件的轴向视角上，以回转台上临近低位铰接孔的侧端面为前端面，以回转台上临近高位铰接孔的侧端面为后端面，回转台的前端面与回转台的底面垂直设置，回转台的后端面与回转台的底面之间的夹角呈钝角状，回转台的顶面呈下凹的弧形状。其作用为，通过回转台形状的设计，增强了回转台整体的力学结构性能，使回转台在曲臂转动的过程中能够更好地支撑曲臂及第一张拉件。
15.进一步的，所述第一铰接件和第三铰接件之间的连线始终位于曲臂外的同一侧。其作用为，能够避免曲臂与第一张拉件产生碰撞。
16.第二方面，一种曲型臂架系统，应用于凿岩台车，包括折叠臂、折叠机构和上述的基座摆臂机构，所述折叠臂通过第四铰接件与所述曲臂背向所述回转台的一端转动连接，所述折叠机构用于改变所述折叠臂与所述曲臂之间的夹角。折叠臂采用多级伸缩臂。其作用为，通过折叠臂的设置，增强了曲型臂架系统的灵活程度，使其可以在台阶法施工时不会与台阶发生碰撞。
17.进一步的，所述折叠机构包括：
18.第一连接件，通过第五铰接件与所述曲臂转动连接；
19.第二连接件，通过第六铰接件与所述折叠臂转动连接，并通过第七铰接件与所述第一连接件转动连接；
20.第二张拉件，用于改变第一连接件与第二连接件之间的夹角。第二张拉件采用臂架摆动油缸，臂架摆动油缸包括臂架摆动缸体和臂架摆动伸缩杆，臂架摆动缸体通过第八铰接件与曲臂转动连接，臂架摆动伸缩杆与第七铰接件相连接。其作用为，通过折叠机构的设计，实现了改变折叠臂与曲臂之间夹角的效果。
21.进一步的，所述第二张拉件与第七铰接件相连接，第二张拉件通过第八铰接件与曲臂转动连接，第二张拉件用于改变第七铰接件和第八铰接件之间的距离。其作用为，第二张拉件通过改变第七铰接件与第八铰接件之间的距离从而改变第一连接件与第二连接件之间的夹角，从而改变折叠臂与曲臂之间的夹角。
22.第三方面，一种凿岩台车，包括车体、作业单元和上述的曲型臂架系统，车体上设有用于承载曲线臂架系统的工程底盘，所述回转台通过回转座转动连接在工程底盘的顶面上，回转座的轴线与工程底盘的顶面垂直设置，
23.车体上还设有驾驶室和车体底盘，驾驶室与工程底盘之间设有斜坡，斜坡的底端与工程底盘的顶面相连接，曲臂和第一张拉件在回转台上转动的过程中始终与斜坡相分离，斜坡与车体底盘之间设有置物舱。其作用为，通过斜坡的设计，既保证了曲臂和第一张拉件的活动空间，又尽可能提升了置物舱的容积。
24.进一步的，所述作业单元包括第一回转机构、转接座、第二回转机构和凿岩推进梁
装置，从第四铰接件向凿岩推进梁装置之间依次设有折叠臂、第一回转机构、转接座、第二回转机构，第一回转机构与第二回转机构之间夹角为90
°
。凿岩推进梁装置为现有技术，主要由推进梁和钻臂组成；回转座、第一回转机构、第二回转机构均为现有技术，主要由回转支承和减速机组成；各个铰接件均采用销轴。其作用为，通过第一回转机构、转接座、第二回转机构的设置，使得凿岩推进梁装置能够转动到任意角度进行凿岩。
25.本实用新型具有的有益效果：
26.1、使基座摆臂机构仅由第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件、回转台、曲臂和第一张拉件构成，不再设置任意连杆，仅保留了第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件三个关节且其中的第一铰接件和第二铰接件在曲臂或第一张拉件转动时均固定不变，从而增强了基座摆臂机构整体的结构稳定性，在承受较大侧向力的工况环境下不易变形和出现失稳抖动等故障；
27.2、通过高位铰接孔和低位铰接孔空间位置的设计，使曲臂和第一张拉件在位于高位铰接孔朝向低位铰接孔一侧的空间与低位铰接孔以上的空间相交的空间内时，曲臂和第一张拉件不会相互碰撞。
附图说明
28.图1为实施例1中基座摆臂机构在第一铰接件的轴向视角上的结构示意图；
29.图2为实施例1中凿岩台车的结构示意图；
30.图3为实施例1中当凿岩台车在台阶法施工中对高处的岩壁进行凿岩工作时的工作状态示意图；
31.图4为实施例1中当凿岩台车在台阶法施工中对较低处的岩壁进行凿岩工作时的工作状态示意图；
32.图5为实施例1中当凿岩台车在台阶法施工中对位于车体下方的岩壁进行凿岩工作时的工作状态示意图；
33.图6为实施例2中基座摆臂机构在第一铰接件的轴向视角上的结构示意图。
34.附图标记：1、回转台；2、曲臂；3、第一张拉件；4、第一铰接件；5、第二铰接件；6、第三铰接件；7、高位铰接孔；8、低位铰接孔；9、俯仰缸体；10、俯仰伸缩杆；11、回转台的前端面；12、回转台的后端面；13、回转台的底面；14、回转台的顶面；15、折叠臂；16、第四铰接件；17、第一连接件；18、第五铰接件；19、第二连接件；20、第六铰接件；21、第七铰接件；22、第二张拉件；23、第八铰接件；24、工程底盘；25、回转座；26、斜坡；27、驾驶室；28、车体底盘；29、置物舱；30、第一回转机构；31、转接座；32、第二回转机构；33、凿岩推进梁装置。
具体实施方式
35.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.实施例1
39.第一方面，一种基座摆臂机构，如图1所示，包括第一铰接件4、第二铰接件5、第三铰接件6、回转台1、曲臂2和第一张拉件3；
40.曲臂2通过第一铰接件4和第一张拉件3转动连接；
41.曲臂2通过第二铰接件5与回转台1转动连接；
42.第一张拉件3通过第三铰接件6与回转台1转动连接；
43.回转台1上设有高位铰接孔7和低位铰接孔8，高位铰接孔7位于低位铰接孔8的斜上方；
44.第二铰接件5连接在低位铰接孔8内，第三铰接件6连接在高位铰接孔7内。曲臂2可采用单级臂体或多级伸缩臂。其作用为，使基座摆臂机构仅由第一铰接件4、第二铰接件5、第三铰接件6、回转台1、曲臂2和第一张拉件3构成，不再设置任意连杆，仅保留了第一铰接件4、第二铰接件5、第三铰接件6三个关节且其中的第一铰接件4和第二铰接件5在曲臂2或第一张拉件3转动时均固定不变，从而增强了基座摆臂机构整体的结构稳定性，在承受较大侧向力的工况环境下不易变形和出现失稳抖动等故障；通过高位铰接孔7和低位铰接孔8空间位置的设计，使曲臂2和第一张拉件3在位于高位铰接孔7朝向低位铰接孔8一侧的空间与低位铰接孔8以上的空间相交的空间内时，曲臂2和第一张拉件3不会相互碰撞。
45.具体的，如图1所示，所述第一张拉件3采用俯仰油缸，俯仰油缸包括俯仰缸体9和俯仰伸缩杆10，俯仰缸体9通过第三铰接件6与回转台1转动连接，俯仰伸缩杆10通过第一铰接件4与曲臂2转动连接。其作用为，通过将俯仰缸体9与回转台1转动连接，将俯仰伸缩杆10与曲臂2转动连接，由回转台1来直接承受俯仰缸体9的重力，从而避免在俯仰缸体9与曲臂2转动连接，将俯仰伸缩杆10与回转体转动连接的情况下，由俯仰伸缩杆10来直接承受俯仰缸体9的重力可能导致俯仰油缸的伸缩性能受损。
46.具体的，如图1所示，所述曲臂2在绕第二铰接件5转动的过程中，曲臂2始终位于高位铰接孔7朝向低位铰接孔8的一侧。其作用为，通过曲臂2活动范围的设置，避免曲臂2的重心落到高位铰接孔7背向地位铰接孔一侧，从而避免增大第一张拉件3的承载压力，因此减小了产生事故的风险，使整个基座摆臂机构稳定可靠。
47.具体的，如图1所示，所述第一铰接件4、第二铰接件5、第三铰接件6均相互平行设置，在第一铰接件4的轴向视角上，以回转台1上临近低位铰接孔8的侧端面为前端面，以回转台1上临近高位铰接孔7的侧端面为后端面，回转台的前端面11与回转台的底面13垂直设置，回转台的后端面12与回转台的底面13之间的夹角呈钝角状，回转台的顶面14呈下凹的弧形状。其作用为，通过回转台1形状的设计，增强了回转台1整体的力学结构性能，使回转台1在曲臂2转动的过程中能够更好地支撑曲臂2及第一张拉件3。
48.具体的，如图1所示，所述第一铰接件4和第三铰接件6之间的连线始终位于曲臂2
外的同一侧。其作用为，能够避免曲臂2与第一张拉件3产生碰撞。
49.第二方面，一种曲型臂架系统，应用于凿岩台车，如图2所示，包括折叠臂15、折叠机构和上述的基座摆臂机构，所述折叠臂15通过第四铰接件16与所述曲臂2背向所述回转台1的一端转动连接，所述折叠机构用于改变所述折叠臂15与所述曲臂2之间的夹角。折叠臂15采用多级伸缩臂。其作用为，通过折叠臂15的设置，增强了曲型臂架系统的灵活程度，使其可以在台阶法施工时不会与台阶发生碰撞。
50.具体的，如图2所示，所述折叠机构包括：
51.第一连接件17，通过第五铰接件18与所述曲臂2转动连接；
52.第二连接件19，通过第六铰接件20与所述折叠臂15转动连接，并通过第七铰接件21与所述第一连接件17转动连接；
53.第二张拉件22，用于改变第一连接件17与第二连接件19之间的夹角。第二张拉件22采用臂架摆动油缸，臂架摆动油缸包括臂架摆动缸体和臂架摆动伸缩杆，臂架摆动缸体通过第八铰接件23与曲臂2转动连接，臂架摆动伸缩杆与第七铰接件21相连接。其作用为，通过折叠机构的设计，实现了改变折叠臂15与曲臂2之间夹角的效果。
54.具体的，如图2所示，所述第二张拉件22与第七铰接件21相连接，第二张拉件22通过第八铰接件23与曲臂2转动连接，第二张拉件22用于改变第七铰接件21和第八铰接件23之间的距离。其作用为，第二张拉件22通过改变第七铰接件21与第八铰接件23之间的距离从而改变第一连接件17与第二连接件19之间的夹角，从而改变折叠臂15与曲臂2之间的夹角。
55.第三方面，一种凿岩台车，如图2所示，包括车体、作业单元和上述的曲型臂架系统，车体上设有用于承载曲线臂架系统的工程底盘24，所述回转台1通过回转座25转动连接在工程底盘24的顶面上，回转座25的轴线与工程底盘24的顶面垂直设置，
56.车体上还设有驾驶室27和车体底盘28，驾驶室27与工程底盘24之间设有斜坡26，斜坡26的底端与工程底盘24的顶面相连接，曲臂2和第一张拉件3在回转台1上转动的过程中始终与斜坡26相分离，斜坡26与车体底盘28之间设有置物舱29。其作用为，通过斜坡26的设计，既保证了曲臂2和第一张拉件3的活动空间，又尽可能提升了置物舱29的容积。
57.具体的，如图2所示，所述作业单元包括第一回转机构30、转接座31、第二回转机构32和凿岩推进梁装置33，从第四铰接件16向凿岩推进梁装置33之间依次设有折叠臂15、第一回转机构30、转接座31、第二回转机构32，第一回转机构30与第二回转机构32之间夹角为90
°
。凿岩推进梁装置33为现有技术，主要由推进梁和钻臂组成；回转座25、第一回转机构30、第二回转机构32均为现有技术，主要由回转支承和减速机组成；各个铰接件均采用销轴。其作用为，通过第一回转机构30、转接座31、第二回转机构32的设置，使得凿岩推进梁装置33能够转动到任意角度进行凿岩。
58.本实施例的工作原理为：如图2所示，当凿岩台车未处于工作状态下时，曲臂2与斜坡26平行设置，折叠臂15与曲臂2之间夹角趋近于0
°
，凿岩推进梁装置33与折叠臂15平行设置，第一张拉件3处于伸长状态，第二张拉件22处于收缩状态；
59.如图3所示，当凿岩台车在台阶法施工中对高处的岩壁进行凿岩工作时，曲臂2与地面趋于垂直，第一铰接件4在地面上的投影位于第二铰接件5与第三铰接件6之间，折叠臂15与曲臂2之间夹角大于90
°
，第一张拉件3处于收缩状态，第二张拉件22处于伸长状态；
60.如图4所示，当凿岩台车在台阶法施工中对较低处的岩壁进行凿岩工作时，曲臂2与地面趋于垂直，第一铰接件4在地面上的投影位于第二铰接件5与第三铰接件6之间，折叠臂15与曲臂2之间夹角趋于90
°
，第一张拉件3处于收缩状态，第二张拉件22的总长小于第二张拉件22处于当凿岩台车在台阶法施工中对高处的岩壁进行凿岩工作时的总长；
61.如图5所示，当凿岩台车在台阶法施工中对位于车体下方的岩壁进行凿岩工作时，曲臂2与地面趋于垂直，第一铰接件4在地面上的投影位于第二铰接件5与第三铰接件6之间，折叠臂15与曲臂2之间的夹角小于90
°
，第一张拉件3处于收缩状态，第二张拉件22处于收缩状态。
62.实施例2
63.一种基座摆臂机构，如图6所示，该机构由第一铰接件4、第二铰接件5、第三铰接件6、回转台1、曲臂2和第一张拉件3构成；
64.曲臂2通过第一铰接件4和第一张拉件3转动连接；
65.曲臂2通过第二铰接件5与回转台1转动连接；
66.第一张拉件3通过第三铰接件6与回转台1转动连接；
67.回转台1上设有高位铰接孔7和低位铰接孔8，高位铰接孔7位于低位铰接孔8的斜上方；
68.第二铰接件5连接在高位铰接孔7内，第三铰接件6连接在低位铰接孔8内。
69.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基座摆臂机构，其特征在于：包括第一铰接件(4)、第二铰接件(5)、第三铰接件(6)、回转台(1)、曲臂(2)和第一张拉件(3)；曲臂(2)通过第一铰接件(4)和第一张拉件(3)转动连接；曲臂(2)通过第二铰接件(5)与回转台(1)转动连接；第一张拉件(3)通过第三铰接件(6)与回转台(1)转动连接；回转台(1)上设有高位铰接孔(7)和低位铰接孔(8)，高位铰接孔(7)位于低位铰接孔(8)的斜上方；第二铰接件(5)连接在低位铰接孔(8)内，第三铰接件(6)连接在高位铰接孔(7)内；或第二铰接件(5)连接在高位铰接孔(7)内，第三铰接件(6)连接在低位铰接孔(8)内。2.根据权利要求1所述的一种基座摆臂机构，其特征在于：所述第一张拉件(3)采用俯仰油缸，俯仰油缸包括俯仰缸体(9)和俯仰伸缩杆(10)，俯仰缸体(9)通过第三铰接件(6)与回转台(1)转动连接，俯仰伸缩杆(10)通过第一铰接件(4)与曲臂(2)转动连接。3.根据权利要求1所述的一种基座摆臂机构，其特征在于：所述曲臂(2)在绕第二铰接件(5)转动的过程中，曲臂(2)始终位于高位铰接孔(7)朝向低位铰接孔(8)的一侧。4.根据权利要求3所述的一种基座摆臂机构，其特征在于：所述第一铰接件(4)、第二铰接件(5)、第三铰接件(6)均平行设置，在第一铰接件(4)的轴向视角上，以回转台(1)上临近低位铰接孔(8)的侧端面为前端面，以回转台(1)上临近高位铰接孔(7)的侧端面为后端面，回转台的前端面(11)与回转台的底面(13)垂直设置，回转台的后端面(12)与回转台的底面(13)之间的夹角呈钝角状，回转台的顶面(14)呈下凹的弧形状。5.根据权利要求1所述的一种基座摆臂机构，其特征在于：所述第一铰接件(4)和第三铰接件(6)之间的连线始终位于曲臂(2)外的同一侧。6.一种曲型臂架系统，应用于凿岩台车，其特征在于：包括折叠臂(15)、折叠机构和权利要求1-5中任意一项所述的基座摆臂机构，所述折叠臂(15)通过第四铰接件(16)与所述曲臂(2)背向所述回转台(1)的一端转动连接，所述折叠机构用于改变所述折叠臂(15)与所述曲臂(2)之间的夹角。7.根据权利要求6所述的一种曲型臂架系统，其特征在于：所述折叠机构包括：第一连接件(17)，通过第五铰接件(18)与所述曲臂(2)转动连接；第二连接件(19)，通过第六铰接件(20)与所述折叠臂(15)转动连接，并通过第七铰接件(21)与所述第一连接件(17)转动连接；第二张拉件(22)，用于改变第一连接件(17)与第二连接件(19)之间的夹角。8.根据权利要求7所述的曲型臂架系统，其特征在于：所述第二张拉件(22)与第七铰接件(21)相连接，第二张拉件(22)通过第八铰接件(23)与曲臂(2)转动连接，第二张拉件(22)用于改变第七铰接件(21)和第八铰接件(23)之间的距离。9.一种凿岩台车，其特征在于：包括车体、作业单元和权利要求6中所述的曲型臂架系统，车体上设有用于承载曲线臂架系统的工程底盘(24)，所述回转台(1)通过回转座(25)转动连接在工程底盘(24)的顶面上，回转座(25)的轴线与工程底盘(24)的顶面垂直设置，车体上还设有驾驶室(27)和车体底盘(28)，驾驶室(27)与工程底盘(24)之间设有斜坡(26)，斜坡(26)的底端与工程底盘(24)的顶面相连接，曲臂(2)和第一张拉件(3)在回转台(1)上转动的过程中始终与斜坡(26)相分离，斜坡(26)与车体底盘(28)之间设有置物舱
(29)。10.根据权利要求9所述的一种凿岩台车，其特征在于：所述作业单元包括第一回转机构(30)、转接座(31)、第二回转机构(32)和凿岩推进梁装置(33)，从第四铰接件(16)向凿岩推进梁装置(33)之间依次设有折叠臂(15)、第一回转机构(30)、转接座(31)、第二回转机构(32)，第一回转机构(30)与第二回转机构(32)之间夹角为90
°
。

技术总结
本实用新型公开了一种基座摆臂机构、曲型臂架系统及凿岩台车，第一方面，一种基座摆臂机构，该机构由第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件、回转台、曲臂和第一张拉件构成；曲臂通过第一铰接件和第一张拉件转动连接；曲臂通过第二铰接件与回转台转动连接；第一张拉件通过第三铰接件与回转台转动连接；回转台上设有高位铰接孔和低位铰接孔。第二方面，一种曲型臂架系统，应用于凿岩台车，包括折叠臂、折叠机构和上述的基座摆臂机构。第三方面，一种凿岩台车，包括车体、作业单元和上述的曲型臂架系统。本实用新型减少了多余连杆的设置，从而减少了底座上的关节连接，从而增强了凿岩台车的耐久性。性。性。


技术研发人员：冯怀 邱章令 曾繁武 曾詹辉 魏剑 兰冰
受保护的技术使用者：四川蓝海智能装备制造有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/3