CN107724950B - 一种回转式垂直度可调钻孔机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转式垂直度可调钻孔机，包括垂直度调整装置和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述钻孔装置设在所述回转机构的上部。本发明可安装在移动平台上快速调整垂直度及坐标，可对顶面侧面实施钻孔作业及一次定位完成多个排列钻孔功能，钻孔作业操作方便、安全高效，并可实现电控及智能操作，自动化程度高，作业人员在操控仓内即可操作，配置吸尘及防尘系统，改善劳动环境，保障人员健康。

Description

一种回转式垂直度可调钻孔机

技术领域

本发明属于钻孔设备，具体涉及一种回转式垂直度可调钻孔机。

背景技术

当前隧道、建筑、高空混凝土打孔作业主要采用人工搭简易支架或高空平台，手持冲击钻锤打孔，作业效率低，安全没保障；也有采用智能机器人作业臂的钻孔设备钻孔，该设备重量过重，需采用大型升降车才能钻孔，这样成本高，而且只能单个钻孔，同时车辆在不平的基础路面上移动和伸展作业时影响机器人水平垂直定位。现有钻孔设备对于有坐标精度尺寸排列结构的钻孔无法完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以快速准确定位，适应性强，操作方便的回转式垂直度可调钻孔机。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明提供的回转式垂直度可调钻孔机，包括垂直度调整装置和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述钻孔装置设在所述回转机构的上部。

所述垂直度调整装置包括底座，所述竖轴设在底座上，所述方向回转机构包括第一回转盘、设在所述第一回转盘上的支架，所述横轴铰接在所述支架上，所述底座上设有与第一回转盘配合的锁紧装置。

所述回转机构包括设在所述横轴上的第一电动伸缩机构、设在所述第一电动伸缩机构上的套管、设在所述套管内与所述第一电动伸缩机构连接的中空的竖杆，所述钻孔装置设在所述竖杆的上部。

所述钻孔装置包括内设驱动电机的钻孔机头、与所述钻孔机头连接的钻杆，所述钻孔机头与竖杆连接。

所述第一回转盘由设在底座上的第一电动驱动装置驱动转动，所述横轴由设在所述支架上的第二电动驱动装置驱动转动。

所述第一回转盘和竖杆上分别设有水平仪和垂直仪。

还包括设在钻孔机头上的钻孔定位装置，所述钻孔定位装置包括活动设在钻孔机头连接座上的定位杆、设在定位杆顶端的顶锥和设导向孔的导向板、活动套设在定位杆上的弹簧定位套、 套设在定位杆上位于弹簧定位套和连接座之间的弹簧、设在定位杆上的与所述第一电动伸缩机构电连接的钻深行程调节开关。

本发明提供的另一种回转式垂直度可调钻孔机，包括垂直度调整装置、钻孔定位装置和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述钻孔定位装置可转动地设在所述回转机构的上部，所述钻孔装置设在所述回转机构的侧部。

所述垂直度调整装置包括底座，所述竖轴设在底座上，所述方向回转机构包括第一回转盘、设在所述第一回转盘上的支架，所述横轴铰接在所述支架上，所述底座上设有与第一回转盘配合的锁紧装置。

所述回转机构包括设在所述横轴上的第一电动伸缩机构、设在所述第一电动伸缩机构上且设套管的第二回转盘、设在所述套管内与所述第一电动伸缩机构连接的中空的竖杆，所述钻孔定位装置可转动地设在所述竖杆的上部。

所述钻孔定位装置包括设有定位孔的钻模板、设在所述钻模板上的弹性顶锥、设在所述钻模板周边的柔性挡尘围挡，所述钻模板可转动地设在所述竖杆的上部。

所述钻模板上的定位孔和弹性顶锥有若干个，其中一个弹性顶锥上设有吸尘口且与所述竖杆的顶部开口对应，所述竖杆上设有吸尘接口与所述吸尘口连通。

所述钻孔装置包括设导轨的机架、设在所述机架底部的给进电机、设在所述机架内由所述给进电机驱动沿所述导轨运动的钻孔机头、与所述钻孔机头连接的钻杆，所述机架通过折叠式伸缩机构与所述竖杆连接。

所述折叠式伸缩机构包括分别设在所述机架和所述竖杆上相互铰接的连杆、设在所述机架和所述竖杆之间的第二电动伸缩机构。

所述第一回转盘由设在底座上的第一电动驱动装置驱动转动，所述横轴由设在所述支架上的第二电动驱动装置驱动转动，所述第二回转盘由设在所述第一电动伸缩机构上的第三电动驱动装置驱动转动。

所述第一回转盘和竖杆上分别设有水平仪和垂直仪。

本发明提供的又一种回转式垂直度可调钻孔机，包括垂直度调整装置、机械臂和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述机械臂设在所述回转机构上，所述钻孔装置设在所述机械臂上。

所述垂直度调整装置包括底座，所述竖轴设在底座上，所述方向回转机构包括第一回转盘、设在所述第一回转盘上的支架，所述横轴铰接在所述支架上，所述底座上设有与第一回转盘配合的锁紧装置。

所述回转机构包括设在所述横轴上的第二回转盘，所述机械臂设在所述第二回转盘上。

有益效果：

本发明可安装在移动平台上快速调整垂直度及坐标，可对顶面侧面实施钻孔作业及一次定位完成多个排列钻孔功能，钻孔作业操作方便、安全高效，并可实现电控及智能操作，自动化程度高，作业人员在操控仓内即可操作，配置吸尘及防尘系统，改善劳动环境，保障人员健康。

本发明填补了目前还没有可以安装在移动平台上的能调整垂直度、并按坐标中心轴旋转精确定位的钻孔机。

本发明与机械臂结合后，可克服现有机器人在不平的基础路面上移动和伸展作业时影响水平垂直定位的缺陷。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中方向回转机构的结构示意图。

图3是本发明中第一电动伸缩机构的结构示意图。

图4是本发明中钻孔定位装置的结构示意图。

图5是本发明中钻孔装置的结构示意图。

图6是本发明中第二电动伸缩机构的结构示意图。

图7是本发明在斜面调整垂直度时的俯视原理图。

图8是本发明在斜面调整垂直度时的侧视原理图。

图9是本发明在平面调整垂直度时的俯视原理图。

图10是本发明在平面调整垂直度时的侧视原理图。

图11是本发明的使用状态示意图。

图12是本发明的另一种结构示意图。

图13是图12所示本发明的使用状态示意图。

图14是本发明的又一种结构示意图。

图15是图14所示本发明的轴测图。

具体实施方式

实施例1

见图1——图7，本发明提供的回转式垂直度可调钻孔机，包括垂直度调整装置1、钻孔定位装置2和钻孔装置3；所述垂直度调整装置1包括设竖轴的底座101、绕竖轴转动且设有水平仪107的方向回转机构、通过横轴104铰接在所述方向回转机构上且设有垂直仪的回转机构；所述方向回转机构包括绕竖轴转动的第一回转盘108、设在所述第一回转盘108上的支架103，所述横轴104铰接在所述支架103上，所述水平仪107设在所述第一回转盘108上，底座101上设有驱动第一回转盘108转动的第一电动驱动装置105和与第一回转盘108配合的螺杆锁紧装置102，所述第一电动驱动装置105（参见图2）包括减速电机1051、设在减速电机1051上的蜗杆1052、与蜗杆1052配合的涡轮1054、设在涡轮1054上的过渡齿轮1053，第一回转盘108设有与过渡齿轮1053配合的回转齿轮1081且通过作为竖轴的回转轴承1082设在底座101上 （或者第一回转盘108设回转蜗轮直接与蜗杆1052配合）；所述回转机构包括设在支架103上驱动所述横轴104转动的第二电动驱动装置117、设在所述横轴104上的第一电动伸缩机构106、设在所述第一电动伸缩机构106上且设套管110的第二回转盘109和驱动第二回转盘109转动的第三电动驱动装置116、设在所述套管110内与所述第一电动伸缩机构106连接的中空的竖杆113，第二电动驱动装置117与横轴104的配合采用蜗轮蜗杆机构，所述第一电动伸缩机构106（参见图3）包括固定在横轴104上的外壳1062、设在外壳1062上的减速电机1061、设在减速电机1061上的丝杆1064、设在丝杆1064上的螺母1063，所述竖杆113连接在螺母1063上，所述第三电动驱动装置116包括减速电机1161、设在减速电机1161上的蜗杆1162，第二回转盘109上设有与蜗杆1162配合的涡轮1091且通过回转轴承1092设在第一电动伸缩机构106外壳1062的法兰盘1065上，竖杆113的内腔下部设有密封隔板1131，侧壁设有与内腔连通的吸尘接口115；所述垂直仪包括设在所述竖杆113上的重力式指针112和垂直刻度111；所述钻孔定位装置2（参见图4）可转动地设在所述回转机构的上部，包括设有若干定位孔204的钻模板202、设在所述钻模板202上的若干弹性顶锥201、设在所述钻模板202周边的柔性挡尘围挡203，所述钻模板202通过回转支撑205可转动地设在所述竖杆113上部的支撑座1132上，其中一个弹性顶锥201上设有吸尘口114且与竖杆113的顶部开口对应，竖杆上的吸尘接口115与吸尘口114连通形成吸尘通道；所述钻孔装置3（参见图5）设在所述回转机构的侧部，包括机架302、设在机架302上的给进机构、与给进机构连接的钻孔机构，给进机构包括设在机架302内的导轨309、设在机架302底部的给进电机301、设在给进电机301上的给进丝杆311、设在给进丝杆311上的螺母310，钻孔机构包括与螺母310连接由给进电机301及给进丝杆311驱动沿所述导轨309运动的包括驱动电机303的钻孔机头304、与所述钻孔机头304连接的钻杆308，所述机架302通过折叠式伸缩机构与所述竖杆113连接，所述折叠式伸缩机构包括分别设在所述机架302和竖杆113上通过铰链306相互铰接的连杆307、设在机架302和所述竖杆113之间的第二电动伸缩机构305，第二电动伸缩机构305（参见图6）包括通过固定环3052固定在竖杆113上的减速电机3053、通过接头3051固定在机架302上的丝杆3054，减速电机3053通过螺母3055与丝杆3054配合。

本实施例中的水平仪107和垂直仪也可不固定在第一回转盘108和竖杆113上，而采用可以分体式的水平仪107和垂直仪。钻孔作业时，临时将分体式的水平仪107和垂直仪可拆卸地安装在第一回转盘108和竖杆113上，同样可达到调整竖杆113垂直度的效果。

本发明使用时，通过底座101安装在可移动的平台（如钻孔工程车）上，在隧道顶部钻孔时，由于隧道内地面不平整，需要通过转动第一回转盘108对照水平仪107的水泡指示调整方向回转机构的水平位置，当第一回转盘108上的直线刻度处于水泡的位置时，方向回转机构处于水平位置，通过螺杆锁紧装置102将第一回转盘108锁紧定位，这时回转机构中的竖杆113绕横轴104转动的平面与水平面垂直，接着转动横轴104，使得竖杆113上垂直仪中的重力式指针112正对垂直刻度111，竖杆113即处于垂直状态，完成竖杆113的垂直度调整；然后启动回转机构中的第一电动伸缩机构106中的减速电机1061使竖杆113升高，将竖杆113上的钻孔定位装置2上升到接近钻孔位置，转动第二回转盘109调整钻孔定位装置2的位置使钻模板202上的定位孔204定位，再启动第一电动伸缩机构106使钻模板202上的弹性顶锥201和柔性挡尘围挡203与岩壁紧密接触，使得整个调整钻孔定位装置2牢固定位且与岩壁密封；再转动第二回转盘109，使钻孔装置3随竖杆113转动，并启动第二电动伸缩机构305，使得钻孔装置3中的钻杆308对准钻模板202上的第一个定位孔204，启动给进电机301和钻孔机头304上的驱动电机303，将钻杆308穿过选定的定位孔204进行钻孔。钻孔时，碎岩落在钻模板202内，粉尘则经与竖杆113对应的弹性顶锥201上的吸尘口114吸入至安装在竖杆113下部吸尘接口115的吸尘设备内，第一个钻孔完成后，依次调整钻杆308对准钻模板202上的其它定位孔204，即可按要求准确完成全部钻孔作业。第一回转盘108、横轴104和第二回转盘109的转动可分别通过第一电动驱动装置105、第二电动驱动装置117和第三电动驱动装置116来完成。

本发明垂直度调整原理：1）在斜面调垂直度，如图7、图8所示，当可移动的平台（如钻孔工程车）停在斜面时，底座上的第一回转盘108为倾斜状态，水平仪107的水泡b上升至顶部，需转动第一回转盘108，使其上的直线刻度a对准水泡b,由于横轴104与直线刻度a垂直此时处于水平状态，垂直安装在横轴104上的竖杆113随横轴104转动时，其转动轨迹平面c与水平面垂直，转动横轴104使竖杆113上的重力式指针112正对垂直刻度111，这时竖杆113处于与垂线d重合位置,即完成垂直度调整；2）在平面调垂直度，如图9、图10所示，当可移动的平台（如钻孔工程车）停在平面时，底座1上的第一回转盘108为水平状态，水平仪107的水泡b处于正中央，这时第一回转盘108上的直线刻度a和横轴104在水泡b处垂直交叉，不需转动第一回转盘108，垂直安装在横轴104上的竖杆113随横轴104转动时，其转动轨迹平面c与水平面垂直，转动横轴104使竖杆113上的重力式指针112正对垂直刻度111，这时竖杆113处于与垂线d重合位置,即完成垂直度调整。

本发明也可用于隧道侧壁的钻孔作业，只需将回转机构绕横轴104转动至所需位置即可钻孔，如图11所示，不论底座处101于什么状态的位置，通过调整第一回转盘108和竖杆113都可按照需要在任意位置进行钻孔。

实施例2

见图12，本实施例与实施例1所不同的是：

1）所述回转机构不同，本实施例中的回转机构去掉了设在所述第一电动伸缩机构106上且设套管110的第二回转盘109和驱动第二回转盘109转动的第三电动驱动装置116，包括设在支架103上驱动所述横轴104转动的第二电动驱动装置117、设在所述横轴104上的第一电动伸缩机构106、设在所述第一电动伸缩机构106上的套管110、设在所述套管110内与所述第一电动伸缩机构106连接的的中空的竖杆113，套管110通过法兰盘1101设在第一电动伸缩机构106外壳1062的法兰盘1065上；

2）钻孔装置3不同，本实施例中的钻孔装置3设在竖杆113的顶部，钻孔装置3取消了机架302和给进机构，包括钻孔机构，钻孔机构包括内设驱动电机的钻孔机头304、与所述钻孔机头304连接的钻杆308，钻孔机头304与竖杆113连接，钻孔装置3的给进利用第一电动伸缩机构106中竖杆113的升降来完成；

3）钻孔定位装置2不同，本实施例中的钻孔定位装置2设在钻孔机头304上，包括活动设在钻孔机头304的连接座3041上的定位杆207、设在定位杆207顶端的顶锥211和导向板212、活动套设在定位杆207上的弹簧定位套210、 套设在定位杆207上位于弹簧定位套210和连接座3041之间的弹簧208、设在定位杆207上的与第一电动伸缩机构106中的减速电机1061电连接的钻深行程调节开关206，导向板212上设有与钻杆308对应的导向孔2121，弹簧定位套210通过紧固螺栓209固定在定位杆207上。

本实施例使用时，先按照实施例1所述的方法调整竖杆113的垂直度，通过第一电动伸缩机构106使竖杆113上升接近岩壁，转动定位杆207使导向板212上的导向孔2121对准钻杆308，再上升竖杆113，使定位杆207上的顶锥211在弹簧208的作用下紧紧顶住岩壁，完成钻杆308导向定位；启动钻孔机头304的同时启动第一电动伸缩机构106的减速电机1061，随着竖杆113的上升，钻杆308穿过导向板212上的导向孔2121开始在岩壁上钻孔；钻杆308的钻进深度可由钻深行程调节开关206来设置，当钻孔达到要求的深度，钻深行程调节开关206即关闭减速电机1061，竖杆113停止上升，通过改变弹簧定位套210在定位杆207上的位置可调整弹簧208对顶锥211的作用力。

本实施例也可用于隧道侧壁的钻孔作业，只需将回转机构绕横轴104转动至所需位置即可钻孔，如图13所示。

本实施例也可不设钻孔定位装置2，只需调整好竖杆113的垂直度后直接操作竖杆113的升降进行钻孔作业。

实施例3

见图14、图15，本实施例包括垂直度调整装置1、设在垂直度调整装置1上的机械臂4和设在机械臂4上的钻孔装置3；本实施例中的垂直度调整装置1与实施例1所不同是，所述垂直度调整装置1中的回转机构不同，本实施例中，回转机构中不设第一电动伸缩机构106，第二回转盘109上不设套管及竖杆，而将第二回转盘109设在所述横轴104上；所述机械臂4包括支座401、通过关节设在支座401上的曲臂403、曲臂之间的关节、驱动各关节转动的关节电机402，所述支座401设在垂直度调整装置1中的第二回转盘109上，所述曲臂403与所述钻孔装置3连接。

本实施例使用时，先按照实施例1所述的方法调整机械臂4的支座401（相当于竖杆113）的垂直度，再操作第二回转盘109和机械臂4上的各关节电机402即可按要求控制钻孔装置3进行钻孔定位和作业。

Claims (6)

1.一种回转式垂直度可调钻孔机，其特征是包括垂直度调整装置和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述钻孔装置设在所述回转机构的上部；所述垂直度调整装置包括底座，所述竖轴设在底座上，所述方向回转机构包括第一回转盘、设在所述第一回转盘上的支架，所述横轴铰接在所述支架上，所述底座上设有与第一回转盘配合的锁紧装置；所述回转机构包括设在所述横轴上的第一电动伸缩机构、设在所述第一电动伸缩机构上的套管、设在所述套管内与所述第一电动伸缩机构连接的中空的竖杆，所述钻孔装置设在所述竖杆的上部；所述钻孔装置包括内设驱动电机的钻孔机头、与所述钻孔机头连接的钻杆，所述钻孔机头与竖杆连接；所述第一回转盘由设在底座上的包括减速电机的第一电动驱动装置驱动转动，所述横轴由设在所述支架上的第二电动驱动装置驱动转动；所述第一回转盘和竖杆上分别设有水平仪和垂直仪；还包括设在钻孔机头上的钻孔定位装置，所述钻孔定位装置包括活动设在钻孔机头连接座上的定位杆、设在定位杆顶端的顶锥和设导向孔的导向板、活动套设在定位杆上的弹簧定位套、 套设在定位杆上位于弹簧定位套和连接座之间的弹簧、设在定位杆上的与所述第一电动伸缩机构电连接的钻深行程调节开关。

2.一种回转式垂直度可调钻孔机，其特征是包括垂直度调整装置、钻孔定位装置和钻孔装置；所述垂直度调整装置包括绕竖轴转动的方向回转机构、通过横轴铰接在所述方向回转机构上的回转机构，所述钻孔定位装置可转动地设在所述回转机构的上部，所述钻孔装置设在所述回转机构的侧部；所述垂直度调整装置包括底座，所述竖轴设在底座上，所述方向回转机构包括第一回转盘、设在所述第一回转盘上的支架，所述横轴铰接在所述支架上，所述底座上设有与第一回转盘配合的锁紧装置；所述回转机构包括设在所述横轴上的含减速电机的第一电动伸缩机构、设在所述第一电动伸缩机构上且设套管的第二回转盘、设在所述套管内与所述第一电动伸缩机构连接的中空的竖杆，所述钻孔定位装置可转动地设在所述竖杆的上部；所述钻孔定位装置包括设有定位孔的钻模板、设在所述钻模板上的弹性顶锥、设在所述钻模板周边的柔性挡尘围挡，所述钻模板可转动地设在所述竖杆的上部；所述钻模板上的定位孔和弹性顶锥有若干个，其中一个弹性顶锥上设有吸尘口且与所述竖杆的顶部开口对应，所述竖杆上设有吸尘接口与所述吸尘口连通。

3.根据权利要求2所述的回转式垂直度可调钻孔机，其特征是所述钻孔装置包括设导轨的机架、设在所述机架底部的给进电机、设在所述机架内由所述给进电机驱动沿所述导轨运动的钻孔机头、与所述钻孔机头连接的钻杆，所述机架通过折叠式伸缩机构与所述竖杆连接。

4.根据权利要求3所述的回转式垂直度可调钻孔机，其特征是所述折叠式伸缩机构包括分别设在所述机架和所述竖杆上相互铰接的连杆、设在所述机架和所述竖杆之间的第二电动伸缩机构。

5.根据权利要求4所述的回转式垂直度可调钻孔机，其特征是所述第一回转盘由设在底座上的第一电动驱动装置驱动转动，所述横轴由设在所述支架上的第二电动驱动装置驱动转动，所述第二回转盘由设在所述第一电动伸缩机构上的第三电动驱动装置驱动转动。

6.根据权利要求2至5任一所述的回转式垂直度可调钻孔机，其特征是所述第一回转盘和竖杆上分别设有水平仪和垂直仪。