阅读说明：本技术 一种四自由度支撑机架 (Four-degree-of-freedom supporting rack ) 是由 李凤远 陈瑞祥 王玉祥 赵旭 韩伟锋 王凯 王振飞 秦银平 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种四自由度支撑机架,涉及隧道工程和盾构装备制造技术域,包括机架结构、支腿箱、支腿、支腿油缸、底板和横移油缸,其特征在于：所述机架结构的形状为方形框,所述支腿箱焊接在所述机架结构四角位置,所述支腿插入所述支腿箱内部,所述支腿箱内设置有所述支腿油缸；有益效果在于：采用支腿油缸分组驱动支腿运动,实现多个自由度调整,结构简单可靠；支撑机架通过特殊设计的底板放置在隧道底部,既能较好的适应隧道圆形结构,又能实现支腿的摆动和横移；支撑机架总体采用框架式结构,制造方便,承载能力强,可用承载大型设备或工件；具有较强的可拓展性,可作为其他专用安装设备的基础。(The invention discloses a four-degree-of-freedom support frame, which relates to the technical field of tunnel engineering and shield equipment manufacturing, and comprises a frame structure, a support leg box, support legs, support leg oil cylinders, a bottom plate and a transverse oil cylinder, and is characterized in that: the rack structure is in a square frame shape, the support leg box is welded at four corners of the rack structure, the support legs are inserted into the support leg box, and the support leg oil cylinder is arranged in the support leg box; has the advantages that: the supporting leg oil cylinders are adopted to drive the supporting legs to move in groups, so that adjustment of multiple degrees of freedom is realized, and the structure is simple and reliable; the supporting rack is placed at the bottom of the tunnel through a specially designed bottom plate, so that the supporting rack can be well adapted to a circular structure of the tunnel, and the support legs can swing and move transversely; the support frame is of a frame structure, is convenient to manufacture and high in bearing capacity, and can be used for bearing large-scale equipment or workpieces; has stronger expansibility, and can be used as the foundation of other special installation equipment.)

一种四自由度支撑机架

技术领域

本发明涉及隧道工程和盾构装备制造技术领域，特别是涉及一种四自由度支撑机架。

背景技术

盾构隧道由盾构机开挖完成并拼装管片后，需要进一步建造内部结构以满足公路或轨道交通运营需要，装配式隧道内部结构相对传统的现浇结构具有施工效率高、成型质量好、作业环境优等特点，是隧道内部结构建造的发展方向，但是由于装配式隧道内部结构一般单件质量重、体积大，造成装配时高精度定位、姿态调整较为困难，成为制约隧道施工效率提高的关键，为解决该问题，有必要开发具有高承载能力和一定姿态调整能力的专用安装设备。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种四自由度支撑机架。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种四自由度支撑机架，包括机架结构、支腿箱、支腿、支腿油缸、底板和横移油缸，其特征在于：所述机架结构的形状为方形框，所述支腿箱焊接在所述机架结构四角位置，所述支腿插入所述支腿箱内部，所述支腿箱内设置有所述支腿油缸，所述支腿油缸一端固定连接在所述支腿箱上，另一端固定连接在所述支腿上，驱动所述支腿相对所述支腿箱伸缩运动；所述支腿底部支撑在所述底板的上表面上，所述底板为前部和后部各一个，所述底板中间相对设置有两个所述横移油缸，所述横移油缸一端铰接所述支腿，另一端铰接所述底板。

优选的：所述支腿底部为球面结构，所述底板上表面为弧形凹面，两者直径相等；所述支腿底部球面与所述底板上表面弧形凹面相配合，所述支腿底部球面在所述底板上表面弧形凹面内活动。

优选的：所述底板下表面为弧形凸面，其直径与隧道管片的断面直径相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用支腿油缸分组驱动支腿运动，实现多个自由度调整，结构简单可靠；

2、支撑机架通过特殊设计的底板放置在隧道底部，既能较好的适应隧道圆形结构，又能实现支腿的摆动和横移；

3、支撑机架总体采用框架式结构，制造方便，承载能力强，可用承载大型设备或工件；

4、具有较强的可拓展性，可作为其他专用安装设备的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种四自由度支撑机架的立体结构示意图。

图2是本发明所述一种四自由度支撑机架的底板的端面图。

图3是本发明所述一种四自由度支撑机架的底板的侧面图。

图4是本发明所述一种四自由度支撑机架的x向位移原理图。

图5是本发明所述一种四自由度支撑机架的z向位移原理图。

图6是本发明所述一种四自由度支撑机架的α角转动原理图。

图7是本发明所述一种四自由度支撑机架的β角转动原理图。

附图标记说明如下：

1、机架结构；2、支腿箱；3、支腿；4、支腿油缸；5、底板；6、横移油缸。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图7所示，一种四自由度支撑机架，包括机架结构1、支腿箱2、支腿3、支腿3油缸、底板5和横移油缸6，机架结构1的形状为方形框，机架结构1用来支撑，支腿箱2的数量为4个，支腿箱2焊接在机架结构1四角位置，支腿3的数量为4个，支腿3插入支腿箱2内部，支腿箱2内设置有支腿3油缸，支腿3油缸的数量为4个，支腿3油缸用来伸缩支撑，支腿3油缸一端固定连接在支腿箱2上，另一端固定连接在支腿3上，可以驱动支腿3相对支腿箱2伸缩运动；支腿3底部支撑在底板5的上表面上，底板5为前部和后部各一个，每个底板5中间相对设置有2个横移油缸6，横移油缸6一端铰接支腿3，另一端铰接底板5；支腿3底部为球面结构，底板5上表面为弧形凹面，两者直径相等；支腿3底部球面与底板5上表面弧形凹面相配合，支腿3底部球面在底板5上表面弧形凹面内活动，可以使支腿3相对底板5进行一定角度的摆动和横向移动；底板5下表面为弧形凸面，其直径与隧道管片的断面直径相等，使底板5可以平稳放置在隧道管片上。

工作原理：通过对4根支腿3油缸进行不同的分组控制，可以实现三个自由度的动作，当4根支腿3油缸同步伸缩时，可以使机架结构1实现上下方向的移动；当前部2根油缸同步、后部2根油缸同步动作时，通过控制两组油缸行程差，可实现俯仰角的调整；当左侧2根油缸同步、右侧2根油缸同步动作时，通过控制两组油缸行程差，可实现滚转角的调整；4根横移油缸6同步动作，可以实现左右横移方向的位置调整；通过这种方式，即可实现支撑机架四个自由度的调整。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。