CN108166926B - 双臂钻进切换系统、双臂钻机以及双臂钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双臂钻进切换系统，包括支撑底板、第一钻臂以及第二钻臂，所述支撑底板上沿横向滑动连接有两个移动平台，所述第一钻臂以及所述第二钻臂分别支撑于各所述移动平台上，所述第一钻臂上设置潜孔钻，所述第二钻臂上设置切削钻，所述潜孔钻以及所述切削钻分别通过位移推进机构控制在所述第一钻臂或所述第二钻臂的高度位置。此外，本发明公开一种双臂钻机以及双臂钻进方法。采用本发明，能够避免损坏潜孔钻，提高效率。

Description

双臂钻进切换系统、双臂钻机以及双臂钻进方法

技术领域

本发明涉及道路加固修复的施工装置领域，具体来说，涉及一种双臂钻进切换系统、包含有该双臂钻进切换系统的双臂钻机以及对应的双臂钻进方法。

背景技术

目前，在道路加固修复等领域，可对已损坏道路进行钻孔注浆的修复作业。通常钻孔注浆所需的作业孔由潜孔钻机进行钻进作业，并且作业孔呈一定规律排布，大小约为φ1.6～5cm，深度不一，约为40cm～300cm。

然而，当修复路段为钢筋混凝土路面时，由于地下埋设有密集的钢筋网，潜孔钻机很难有效地进行钻进作业。现采用的方法为：1)避让；2)强行钻进。当采用避让方式时，由于无法得知钢筋网格的具体分布会出现多次避让的情形，使得钻进效率非常低。而当采用强行钻进的方式时，则会出现钻头损耗严重、冲击器易损坏等问题，并且钻进效率依然低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的不足，提供了一种双臂钻进切换系统，其能够便于在遇到阻碍物时进行切换，从而避免损坏钻机的前提下保证钻进效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案在于：一种双臂钻进切换系统，其包括支撑底板、第一钻臂以及第二钻臂，所述支撑底板上沿横向滑动连接有两个移动平台，所述第一钻臂以及所述第二钻臂分别支撑于各所述移动平台上，所述第一钻臂上设置潜孔钻，所述第二钻臂上设置切削钻，所述潜孔钻以及所述切削钻分别通过位移推进机构控制在所述第一钻臂或所述第二钻臂的高度位置。

作为优选方案，所述第一钻臂与所述第二钻臂分别铰接于各所述移动平台，所述第一钻臂与所述移动平台之间以及所述第二钻臂与所述移动平台之间分别铰接有钻臂液压缸。

作为优选方案，所述位移推进机构为推进油缸。

作为优选方案，各所述移动平台上分别设置有位移传感器，用于感应所述第一钻臂或所述第二钻臂的位移量。

作为优选方案，所述移动平台通过平移机构驱动沿所述支撑底板滑动。

另外，本发明公开了一种双臂钻机，其包括行走装置、机身、动力系统以及如上任一项所述的双臂钻进切换系统，所述机身设置于所述行走装置上，所述动力系统设置于所述机身上，所述支撑底板固定于所述机身上。

作为优选方案，该双臂钻机还包括除尘系统，所述除尘系统包括吸尘罩、风管以及吸风机，所述吸尘罩罩设在所述潜孔钻的钻头的外部，所述吸尘罩通过所述风管与所述吸风机连接，所述吸风机通过所述动力系统驱动。

作为优选方案，该双臂钻机还包括空压机，所述空压机为所述潜孔钻提供动力，所述空压机通过所述动力系统驱动。

作为优选方案，该双臂钻机还包括操作控制系统，所述操作控制系统被配置为控制所述行走装置、所述除尘装置以及所述双臂钻机切换装置中的至少一个动作。

进一步地，本发明还公开了一种双臂钻进方法，其采用如前面任一项所述的双臂钻进切换系统，所述方法包括如下步骤：

步骤1，确定钻孔位置并且使用第一钻臂上的潜孔钻钻入面层；

步骤2，如潜孔钻钻进过程中未遇到阻碍，则继续钻进至指定深度后退出潜孔钻，反之，则执行步骤3；

步骤3，如潜孔钻钻进过程中遇到阻碍，则退出潜孔钻，移开第一钻臂，将第二钻臂移动至第一钻臂的位置，切削钻对阻碍物进行打穿后，切换回第一钻臂，潜孔钻继续钻进至指定深度后退出。

实施本发明的双臂钻进切换系统、双臂钻机以及双臂钻进方法，具有以下有益效果：采用第一钻臂的潜孔钻，可以钻入面层，当遇到阻碍物时，则可以通过移动平台将第一钻臂移开并移入至第二钻臂，通过切削钻对阻碍物进行切削，从而避免对潜孔钻产生破坏，并且能够保证钻进效率。通过双臂钻进切换系统、双臂钻机以及其钻进方法可以快捷地、有效地对钢筋混凝土路面进行钻孔施工。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的双臂钻进切换系统的一个实施例的结构示意图；

图2为与图1对应的部件框图；

图3为本发明的配置有图1所示双臂钻进切换系统的双臂钻机的示意图；

图4为与图3对应的部件框图；

图5为本发明双臂钻进方法的作业流程图。

以上附图中，

100-双臂钻进切换系统；101-第一钻臂；1011-潜孔钻；102-第二钻臂；1021-切削钻；103-推进油缸；104-钻臂液压缸；105-移动平台；106-支撑底板；1061-双排并列滑轨；107-位移传感器；200-双臂钻机；2001-机身；201-动力系统；202-操作控制系统；203-除尘系统；2031-吸尘罩；2032-风管；2033-吸风机；204-行走装置；205-空压机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供双臂钻机装置、双臂钻机以及对应的钻机方法，通过切换钻臂使用切削钻或潜孔钻的方式，保证在存在阻碍物(例如钢筋网)的工况时钻进的顺利进行。

参照图1、图2所示，本发明的双臂钻进切换系统100，包括支撑底板106、第一钻臂101以及第二钻臂102。

支撑底板106上沿横向滑动连接有两个移动平台105，具体可以在支撑底板106上设置滑轨，例如图中的双排并列滑轨1061，该双排并列滑轨1061呈横向放置，双排并列滑轨1061的长度与支撑底板106的长度一致，移动平台105沿着该并列滑轨滑动。该两个移动平台105可以通过平移机构驱动沿支撑底板106滑动，例如分别在各个移动平台105的外侧(图中的左侧与右侧)分别设置平移机构，这样，便可以调节移动平台105在支撑底板106上的位置。平移机构，可以选择为气缸或液压缸驱动的机构等。

两个移动平台105分别用于承载第一钻臂101和第二钻臂102，作为一种方式，第一钻臂101以及第二钻臂102分别铰接于各移动平台105上，与各个移动平台105一一对应，第一钻臂101与第二钻臂102均可以通过移动平台105沿着支撑底板106移动。第一钻臂101与移动平台105之间以及第二钻臂102与移动平台105之间分别设置有角度调节机构，从而根据需求调节第一钻臂101相对于移动平台105的角度以及第二钻臂102相对于移动平台105的角度，相应的适用于不同倾斜角度的钻孔需要。本发明中，角度调节机构包括钻臂液压缸104，钻臂液压缸104一端铰接在移动平台105上，另一端铰接于第一钻臂101或者第二钻臂102，钻臂液压缸104通过活塞杆的伸出与收回便可以控制第一钻臂101相对于移动平台105的角度或者第二钻臂102相对于移动平台105的角度。

第一钻臂101上设置潜孔钻1011，主要用于实现不存在阻碍物时的钻进功能，潜孔钻1011包括钻头、冲击器和钻杆，由于采用了压缩空气为动力源，通过冲击器产生连续冲击载荷进行钻进作业，所以具有钻进速度快、效率高等特点。第二钻臂102上设置切削钻1021，主要在存在阻碍物时，将阻碍物(例如钢筋网)钻穿，切削钻1021具有高速切削的功能，可以针对钢筋网进行切削作业，但不具备钻进功能。潜孔钻1011以及切削钻1021分别通过位移推进机构控制在第一钻臂101或第二钻臂102的高度位置，如图所示，第一钻臂101与第二钻臂102上分别设置位移推进机构，位移推进机构优选为推进油缸103，通过该推进油缸103将潜孔钻1011或切削钻1021进行钻进和/或回拖。

进一步地，为精确定位，各移动平台105上分别设置有位移传感器107，用于感应第一钻臂101或第二钻臂102的位移量。具体为，用于实时监测位移量，并将发出的信号汇总，可转化得出第一钻臂101或第二钻臂102平面坐标的具体位置。

参照图3、图4所示，本发明公开了一种双臂钻机200，其包括行走装置204、机身2001、动力系统201以及前述的双臂钻进切换系统100，机身2001设置于行走装置204上，以便随行走装置204而移动，动力系统201设置于机身2001上，支撑底板106固定于机身2001上，从而将双臂钻进切换系统100与机身2001连接固定。行走装置204，可以采用履带式结构。动力系统201，可以采用柴油发动机作为输出动力，为行走装置204等提供动力。

如图3所示，该双臂钻机200还包括除尘系统203，除尘系统203包括吸尘罩2031、风管2032以及吸风机2033，吸尘罩2031罩设在位于第一钻臂101端部的潜孔钻1011的钻头的外部，吸尘罩2031通过风管2032与吸风机2033连接，吸风机2033通过动力系统201驱动，从而将潜孔钻1011工作时产生的灰尘吸走。

该双臂钻机200还包括空压机205，空压机205为潜孔钻1011提供压缩空气作为钻进动力源，空压机205通过动力系统201驱动。为节省空间并且为了美观实用，动力系统201、吸风机2033与空压机205采用一体式设计，即动力系统201、吸风机2033、空压机205均位于机身2001之内。

该双臂钻机200还包括操作控制系统202，该操作控制系统202可以与除尘系统203、行走装置204、双臂钻进切换系统100中的一个或多个电性连接，对应地，该操作控制系统202被配置为控制行走装置204、除尘系统203以及双臂钻进切换系统100中的至少一个动作。例如图中，操作控制系统202与除尘系统203、行走装置204、双臂钻进切换系统100均为电性连接，对其分别控制。操作控制系统202，可以采用微电脑操作控制系统，记录钻孔位置、钻孔个数、施工距离等诸如此类的施工信息。当使用第一钻臂101上的潜孔钻1011进行钻孔作业时，会产生大量扬尘，操作人员可通过操作控制系统202开启除尘系统203吸收扬尘，保持施工环境。操作控制系统202通过控制行走装置204、空压机205、双臂钻进切换系统100来完成一系列组合的机械动作，例如行走倒车、钻进、退杆、钻臂切换等。

参照图5，本发明还公开了一种双臂钻进方法，该方法包括如下三个大步骤。

步骤1，确定钻孔位置并且使用第一钻臂101上的潜孔钻1011钻入面层。

在该步骤下，为浅表钻孔作业，即具有以下小步骤：

N001-确定钻孔位置；

N002-使用第一钻臂101上的潜孔钻1011进行钻进作业；

N003-钻入面层。

步骤2，如潜孔钻1011钻进过程中未遇到阻碍，则继续钻进至指定深度后退出潜孔钻1011，反之，则执行步骤3。在该步骤下，为钻机过程中，未遇到阻碍物，具有以下小步骤：

当钻入深度达到阻碍物即钢筋网结构层所在深度(不同路面情况的钢筋网设置深度不一，大致位于路面以下20cm-40cm之间)时，可认为进入了深表钻孔作业，需要判断是否能够继续进行钻进。其中，如果在继续钻进过程中未遇到卡钻或者钻不下去的情况时，则可以认为未接触到钢筋网，遵循以下步骤顺序完成钻孔作业：

N007-继续钻进；

N008-钻进至指定深度；

N009-退出钻杆、结束。

步骤3，如潜孔钻1011钻进过程中遇到阻碍，则退出潜孔钻1011，移开第一钻臂101，将第二钻臂102移动至第一钻臂101的位置，切削钻1021对阻碍物进行打穿后，切换回第一钻臂101，潜孔钻1011继续钻进至指定深度后退出。

具体为，如果在继续钻进过程中遇到卡钻或者钻不下去的情况时，则可以认为潜孔钻1011已经接触到钢筋网，若此时继续强行钻进，易使潜孔钻1011头损耗严重,所以需要遵循以下步骤顺序完成钻孔作业：

N004-双臂钻进切换系统100(即图5中所说的钻臂切换器)控制退出第一钻臂101并切换至第二钻臂102，也就是，将潜孔钻1011抬高，并通过移动平台105将第一钻臂101移开，从而移入第二钻臂102；

N005-使用第二钻臂102上的切削钻1021打穿钢筋；

N006-双臂钻进切换系统100控制退出第二钻臂102并切换至第一钻臂101；

N007-继续钻进；

N008-钻进至指定深度；

N009-退出钻杆、结束。

其中，在小步骤N004中，位移传感器107预先记录下第一钻臂101的坐标位置，随后第一钻臂101将潜孔钻1011退至钻孔上方，通过移动平台105将第一钻臂101移至相对安全位置(此处相对安全位置是指不影响之后步骤的位置，即第二钻臂102进行钻孔作业的位置)，并且根据已记录下的坐标位置将第二钻臂102移至钻孔上方。

根据小步骤N005，第二钻臂102利用切削钻1021对钢筋网进行切削作业。由于钢筋网具有较高的强度，切屑钻头应采用高硬度合金材质制成。当钻穿钢筋之后，执行步骤N006，步骤N006与步骤N004相似。

本发明，通过双臂钻进切换系统、双臂钻机以及其钻进方法可以快捷地、有效地对钢筋混凝土路面进行钻孔施工，能够避免对潜孔钻产生损坏。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种双臂钻进切换系统，其特征在于，包括支撑底板、第一钻臂以及第二钻臂，所述支撑底板上沿横向滑动连接有两个移动平台，所述第一钻臂以及所述第二钻臂分别支撑于各所述移动平台上，所述第一钻臂上设置潜孔钻，所述第二钻臂上设置切削钻，所述潜孔钻以及所述切削钻分别通过位移推进机构控制在所述第一钻臂或所述第二钻臂的高度位置。

2.根据权利要求1所述的双臂钻进切换系统，其特征在于，所述第一钻臂与所述第二钻臂分别铰接于各所述移动平台，所述第一钻臂与所述移动平台之间以及所述第二钻臂与所述移动平台之间分别铰接有钻臂液压缸。

3.根据权利要求1所述的双臂钻进切换系统，其特征在于，所述位移推进机构为推进油缸。

4.根据权利要求2所述的双臂钻进切换系统，其特征在于，各所述移动平台上分别设置有位移传感器，用于感应所述第一钻臂或所述第二钻臂的位移量。

5.根据权利要求1所述的双臂钻进切换系统，其特征在于，所述移动平台通过平移机构驱动沿所述支撑底板滑动。

6.一种双臂钻机，其特征在于，包括行走装置、机身、动力系统以及如权利要求1-5中任一项所述的双臂钻进切换系统，所述机身设置于所述行走装置上，所述动力系统设置于所述机身上，所述支撑底板固定于所述机身上。

7.根据权利要求6所述的双臂钻机，其特征在于，还包括除尘系统，所述除尘系统包括吸尘罩、风管以及吸风机，所述吸尘罩罩设在所述潜孔钻的钻头的外部，所述吸尘罩通过所述风管与所述吸风机连接，所述吸风机通过所述动力系统驱动。

8.根据权利要求7所述的双臂钻机，其特征在于，还包括空压机，所述空压机为所述潜孔钻提供动力，所述空压机通过所述动力系统驱动。

9.根据权利要求8所述的双臂钻机，其特征在于，还包括操作控制系统，所述操作控制系统被配置为控制所述行走装置、所述除尘系统以及所述双臂钻进切换系统中的至少一个动作。

10.一种双臂钻进方法，其采用如权利要求1-5中任一项所述的双臂钻进切换系统，所述方法包括如下步骤：

步骤1，确定钻孔位置并且使用第一钻臂上的潜孔钻钻入面层；

步骤2，如潜孔钻钻进过程中未遇到阻碍，则继续钻进至指定深度后退出潜孔钻，反之，则执行步骤3；

步骤3，如潜孔钻钻进过程中遇到阻碍，则退出潜孔钻，移开第一钻臂，将第二钻臂移动至第一钻臂的位置，切削钻对阻碍物进行打穿后，切换回第一钻臂，潜孔钻继续钻进至指定深度后退出。