CN104818990A - 一种饰面用花岗岩洞采设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饰面用花岗岩洞采设备，包括机体以及设于该机体上的凿岩机构，所述机体包括外机架、可于外机架中上下运动的活动架以及设于该活动架上可左右运动的移动平台，所述凿岩机构可于该移动平台上前后运动，所述活动架、移动平台以及凿岩机构的动作均通过控制器控制。本发明针对石材洞采设计而成，可以实现水平方向开采石材，避免植被破坏，保护环境，且其自动化程度高，具有稳定、精确定位的优点。

Description

一种饰面用花岗岩洞采设备

技术领域

本发明涉及一种凿岩设备，具体的说是一种饰面用花岗岩洞采设备。

背景技术

传统的石材开采中露天开采为一种较为常见的开采方式，露天开采是一个移除岩石表层的覆盖物，得到所需石材的过程，主要包括穿孔、爆破、锯切开采、运输和排土等流程。露天开采需要剥离大量覆盖在有用岩石表面的土层，还有厚度相当大的裂缝岩石。造成需要占用大量的山地、农田用于弃土。造成大量的植被破坏，青山挂白，形成的尾矿库同样也存在较大的安全隐患。前期的平台开采用于赔偿的费用、用于剥离的费用、后期治理的费用都非常巨大。

洞采是一种新技术，采用洞采的方式进行石材开采，可以基本避免由于平台开采所造成前期的巨大的生态破坏和巨大资金投入，从而保护生态环境，实现了可持续开采。由于采用洞采，可以实现选择形式开采，在保留支撑结构，安全设计允许的条件下，选择石材质量好的开采，从而达到开采石材的100%成材率。

目前，我国将洞采技术运用于石材开采的领域还处于一片空白，需要极大的突破。而在一些发达国家中，对环保、植被保护要求严格，已经开始采用洞采的方式开采花岗岩等石材，其中代表国家为意大利。目前国外洞采石材技术主要有几种：水刀切割、绳锯切割、石质比较软的大理石还可以采用链臂锯。这些方式机械成本、开采成本、技术要求都要很高，且自动化程度低，需要大量的人力进行操作，使用较为不便。

发明内容

本发明提供了一种饰面用花岗岩洞采设备，其目的在于解决花岗岩等石材开采过程中生态环境破坏严重，开采成材率底，前期投入、后期治理的巨大资金投入等问题。

一种饰面用花岗岩洞采设备，包括机体以及设于该机体上的凿岩机构，所述机体包括外机架、可于外机架中上下运动的活动架以及设于该活动架上可左右运动的移动平台，所述凿岩机构可于该移动平台上前后运动，所述活动架、移动平台以及凿岩机构的动作均通过一控制器控制。

进一步的，所述外机架的四角设有长度方向沿竖直方向布置的竖直丝杆，该竖直丝杆与第一传动机构相连，所述活动架的四角对应地设有可与该竖直丝杆配合的竖直丝杆套；所述活动架设有长度方向沿横向布置的横向丝杆，该横向丝杆与第二传动机构相连，所述移动平台设有可与该横向丝杆配合的横向丝杆套；所述移动平台上设有长度方向沿纵向布置的纵向丝杆，该纵向丝杆与第三传动机构相连，所述凿岩机构上设有与该纵向丝杆配合的纵向丝杆套。

进一步的，所述外机架的四角还设有与所述竖直丝杆平行的竖直固定杆，所述活动架的四角对应地设有与该竖直固定杆可活动地套合的竖直活动套；该活动架设有与所述横向丝杆平行的横向固定杆，所述移动平台设有与该横向固定杆可活动地套合的横向活动套；该移动平台上设有与所述纵向丝杆平行的纵向固定杆，所述凿岩机构上设有与该纵向固定杆可活动地套合的纵向活动套。

进一步的，所述凿岩机构包括钻头杆，用于带动该钻头杆高速转动的驱动机构以及开孔钻头和扩孔钻头，该开孔钻头和扩孔钻头可替换地固定安装于该钻头杆的前端，所述驱动机构受控于所述控制器。

进一步的，所述该扩孔钻头的前部为一导向圆柱体，该导向圆柱体前端设有若干前置球齿，所述扩孔钻头的中部为直径大于导向圆柱体的凿岩体，该凿岩体前端直径大于后端直径，该凿岩体前端沿周向均布有若干扩孔球齿和若干扩孔钻头出水口。

进一步的，所述外机架的四角各设有一竖直丝杆；所述第一传动机构包括设于外机架上的第一电机，与该第一电机相连的第一电机齿轮，与每个竖直丝杆相连的竖直丝杆齿轮，设于相邻竖直丝杆齿轮之间的顶部过渡齿轮以及用于联动所述第一电机齿轮、竖直丝杆齿轮以及顶部过渡齿轮的顶部传动链组。

进一步的，所述活动架的前部和后部各设有一所述的横向丝杆；所述第二传动机构包括设于机架上的第二电机，与该第二电机相连的第二电机齿轮，与每个横向丝杆相连的横向丝杆齿轮，设于两个横向丝杆齿轮之间的侧部过渡齿轮以及用于联动所述第二电机齿轮、横向丝杆齿轮以及侧部过渡齿轮的侧部传动链组。

进一步的，所述第三传动机构包括液压马达、与该液压马达相连的油站、通过该液压马达带动的液压马达齿轮，与所述纵向丝杆相连的纵向丝杆齿轮以及联动该液压马达齿轮和纵向丝杆齿轮的尾部传动链。

进一步的，所述移动平台的最前端设有固定环，所述钻头杆套设于该固定环中。

进一步的，所述凿岩机构的尾部设有尾端板，该尾端板的前部连接有缓冲弹簧机构，该缓冲弹簧机构前部与所述驱动机构相连。

本发明针对石材洞采设计而成，可以从水平方向开采石材，避免植被被破坏，保护环境，且其自动化程度高，具有稳定、精确定位的优点。本发明的优点体现在以下几个方面：

（1）通过控制器控制外机架、活动架和移动平台的配合移动，实现自动精准等距打孔和扩孔。整个操作过程中只需一人进行更换钻头，即可完成石材四个面的切割，最后再用液压劈裂方式将石材后部压断即可得到整块石材荒料，自动化程度高，大大节约了凿岩过程的人力。

（2）由于活动架可以竖直运动，移动平台可以左右水平运动，使得打孔位置可位于一条水平或竖直的直线上，保证了石材荒料切割的平整度。

（3）设置有竖直固定杆、横向固定杆和纵向固定杆以及固定环，增强设备中各部件工作过程中的稳定性，减小了机械振动产生的位移，从而保证了打孔位置准确，以及保证孔的深度，使孔保持垂直、不偏斜，孔径误差小。

（4）通过液压马达和油站的配合，实现凿岩机构的前后移动，且可控制器钻孔时保持慢速前进，出孔时速度较快，以提高工作效率。另外，也可根据钻头的新旧程度控制其进退的快慢，以保证均匀打孔、扩孔。

（5）通过开孔钻头和扩孔钻头相互更换进行石材的开采，使设备同时具有开孔和扩孔的功能，具有灵活性。其中扩孔钻头具有准确定位扩孔、便于排渣、使用寿命长的特点。

（6）所述凿岩机构的后部设置有缓冲弹簧机构，可减小凿岩运动产生的后坐力。

附图说明

图1为本发明侧视方向的剖视示意图。

图2为本发明侧视方向的示意图。

图3为本发明俯视方向的示意图。

图4为图3中A部的放大示意图。

图5为本发明中所述扩孔钻头的示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

参照图1、图2和图3，一种饰面用花岗岩洞采设备，包括外机架10，该外机架10的四角各设有一个长度方向沿竖直方向布置的竖直丝杆11和一个与该竖直丝杆平行11的竖直固定杆12。所述外机架10中设有可上下运动的活动架20，该活动架20的四角固定设有与竖直丝杆11一一对应配合的竖直丝杆套21和与竖直固定杆12套合的竖直活动套22。四个竖直丝杆11顶端分别连接有第一竖直丝杆齿轮101、第二竖直丝杆齿轮102、第三竖直丝杆齿轮103和第四竖直丝杆齿轮104。第一电机13带动第一电机齿轮转动100，该第一电机齿轮100通过第一顶部传动链111带动第一竖直丝杆齿轮101转动。第一、第二竖直丝杆齿轮（101、102）之间设有第一顶部过渡齿轮105，第二顶部传动链112的外侧与第一顶部过渡齿轮105啮合，通过该第一顶部过渡齿轮105使第二顶部传动链与第一、第二竖直丝杆齿轮（101、102）配合形成传动连接。第二竖直丝杆齿轮102通过第三顶部传动链113带动第三竖直丝杆齿轮103转动。第三、第四竖直丝杆齿轮（103、104）之间设有第二顶部过渡齿轮106，第四顶部传动链114的外侧与第二顶部过渡齿轮106啮合，通过该第二顶部过渡齿轮106使第四顶部传动链114与第三、第四竖直丝杆齿轮（103、104）配合形成传动连接。所述第一、第二、第三、第四竖直丝杆齿轮（101、102、103、104）分别带动四个竖直丝杆11转动，使四个竖直丝杆套21带动所述活动架20上下移动，同时四个竖直活动套22分别沿四个竖直固定杆12长度方向移动，使活动架20在水平方向上的振动幅度大大减小，提升了设备的稳定性。

参照图1、图2和图3，所述活动架20的前部和后部各设有一个长度方向沿横向布置的横向丝杆23和一个与该横向丝杆23平行的横向固定杆24。所述活动架20上设有可左右运动的移动平台30，该移动平台30的底部设有可与该横向丝杆23对应配合的横向丝杆套31和横向固定杆24套合的横向活动套32。两个横向丝杆23的同一端分别连接有前横向丝杆齿轮231和后横向丝杆齿轮232。第二电机24带动第二电机齿轮230转动，该第二电机齿轮230通过第一侧部传动链240带动后横向丝杆齿轮232转动，前横向丝杆齿轮231与后横向丝杆齿轮232之间设有侧部过渡齿轮233，第二侧部传动链241的外侧与该侧部过渡齿轮233啮合，通过该侧部过渡齿轮233使第二侧部传动链241与前、后横向丝杆齿轮（231、232）配合形成传动连接。所述前、后横向丝杆齿轮（231、232）分别带动两个横向丝杆23转动，使两个横向丝杆套31带动移动平台30左右移动，同时两个横向活动套32分别沿横向固定杆24长度方向移动，使移动平台30在竖直方向及前后方向的振幅大大减小，从而进一步地提升设备的稳定性。

参照图1、图2、图3和图4，所述移动平台30上设有一长度方向沿纵向布置的纵向丝杆33和一与该纵向丝杆33平行的纵向固定杆34。所述纵向丝杆33的尾端设有纵向丝杆齿轮331，液压马达35带动液压马达齿轮330转动，所述液压马达35通过与油站50相连控制液压马达齿轮330的转速，液压马达齿轮330通过尾部传动链340带动所述纵向丝杆齿轮331转动。所述移动平台30上设有可前后运动的凿岩机构，该凿岩机构的尾部设有尾端板41，该尾端板41一侧设有与所述纵向丝杆33配合的纵向丝杆套42，该尾端板41的前部连接有缓冲弹簧机构43，该缓冲弹簧机构43前部连接有驱动机构44，该驱动机构44带动钻头杆45进行凿岩运动。所述驱动机构44的一侧设有可与纵向固定杆34套合的纵向活动套46。纵向丝杆齿轮331转动带动纵向丝杆33转动，使纵向丝杆套42带动整个凿岩机构前后移动，同时，纵向活动套46沿纵向固定杆34的长度方向移动，使凿岩机构在竖直方向和左右方向上的振幅大大减小，加强了设备的稳定性能。另外所述移动平台30的最前端设有固定环36，所述钻头杆45套设于该固定环36中，以避免钻头杆45前端的偏动。

参照图1、图2、图3和图5，所述凿岩机构中钻头杆45的前端可交替套设开孔钻头47和扩孔钻头48。其中所述该扩孔钻头48的前部为一导向圆柱体481，该导向圆柱体481前端设有若干前置球齿483，所述扩孔钻头48的中部为直径大于导向圆柱体481的凿岩体482，该凿岩体482前端直径大于后端直径，便于出屑。该凿岩体前端沿周向均布有若干扩孔球齿484和若干扩孔钻头出水口485，该扩孔钻头出水口485可与冷却水管道（图中未示出）相连，防止扩孔钻头48与石材表面摩擦过热。

参照图1、图2和图3，所述外机架10上安装有一控制器60，通过该控制器60可按照设定参数控制所述活动架20在竖直方向上的位移、所述移动平台30在左右方向的位移、所述凿岩机构在前后方向的位移以及所述驱动机构44的运转。石材洞采过程中，先将开孔钻头47安装于所述钻头杆45的前端，通过控制器60控制沿一闭合的方形路径等距开凿一系列间隔的小孔。再用扩孔钻头48替换开孔钻头47，每间隔一个小孔进行一次扩孔，使小孔和经扩孔后得到的大孔交替布置并相互连通，形成切割路径。最后，通过液压劈裂的方式将石材后部压断，得到整块的石材荒料。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种饰面用花岗岩洞采设备，包括机体以及设于该机体上的凿岩机构，其特征在于：所述机体包括外机架、可于外机架中上下运动的活动架以及设于该活动架上可左右运动的移动平台，所述凿岩机构可于该移动平台上前后运动，所述活动架、移动平台以及凿岩机构的动作均通过控制器控制。

2.如权利要求1所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述外机架的四角设有长度方向沿竖直方向布置的竖直丝杆，该竖直丝杆与第一传动机构相连，所述活动架的四角对应地设有可与该竖直丝杆配合的竖直丝杆套；所述活动架设有长度方向沿横向布置的横向丝杆，该横向丝杆与第二传动机构相连，所述移动平台设有可与该横向丝杆配合的横向丝杆套；所述移动平台上设有长度方向沿纵向布置的纵向丝杆，该纵向丝杆与第三传动机构相连，所述凿岩机构上设有与该纵向丝杆配合的纵向丝杆套。

3.如权利要求2所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述外机架的四角还设有与所述竖直丝杆平行的竖直固定杆，所述活动架的四角对应地设有与该竖直固定杆可活动地套合的竖直活动套；该活动架设有与所述横向丝杆平行的横向固定杆，所述移动平台设有与该横向固定杆可活动地套合的横向活动套；该移动平台上设有与所述纵向丝杆平行的纵向固定杆，所述凿岩机构上设有与该纵向固定杆可活动地套合的纵向活动套。

4.如权利要求1所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述凿岩机构包括钻头杆，用于带动该钻头杆高速转动的驱动机构以及开孔钻头和扩孔钻头，该开孔钻头和扩孔钻头可替换地固定安装于该钻头杆的前端，所述驱动机构受控于所述控制器。

5.如权利要求4所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述该扩孔钻头的前部为一导向圆柱体，该导向圆柱体前端设有若干前置球齿，所述扩孔钻头的中部为直径大于导向圆柱体的凿岩体，该凿岩体前端直径大于后端直径，该凿岩体前端沿周向均布有若干扩孔球齿和若干扩孔钻头出水口。

6.如权利要求2所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述外机架的四角各设有一竖直丝杆；所述第一传动机构包括设于外机架上的第一电机，与该第一电机相连的第一电机齿轮，与每个竖直丝杆相连的竖直丝杆齿轮，设于相邻竖直丝杆齿轮之间的顶部过渡齿轮以及用于联动所述第一电机齿轮、竖直丝杆齿轮以及顶部过渡齿轮的顶部传动链组。

7.如权利要求2所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述活动架的前部和后部各设有一所述的横向丝杆；所述第二传动机构包括设于机架上的第二电机，与该第二电机相连的第二电机齿轮，与每个横向丝杆相连的横向丝杆齿轮，设于两个横向丝杆齿轮之间的侧部过渡齿轮以及用于联动所述第二电机齿轮、横向丝杆齿轮以及侧部过渡齿轮的侧部传动链组。

8.如权利要求2所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述第三传动机构包括液压马达、与该液压马达相连的油站、通过该液压马达带动的液压马达齿轮，与所述纵向丝杆相连的纵向丝杆齿轮以及联动该液压马达齿轮和纵向丝杆齿轮的尾部传动链。

9.如权利要求4所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述移动平台的最前端设有固定环，所述钻头杆套设于该固定环中。

10.如权利要求4所述的一种饰面用花岗岩洞采设备，其特征在于：所述凿岩机构的尾部设有尾端板，该尾端板的前部连接有缓冲弹簧机构，该缓冲弹簧机构前部与所述驱动机构相连。