CN110056365A - 环缝万向钻孔机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的环缝万向钻孔机，包括载具、旋转伸缩机构和钻孔机构；载具上设有动力源；旋转伸缩机构包括依次连接的伸缩臂A、旋转台A、伸缩臂B、旋转台B、换向臂和旋转台C；伸缩臂A安装在载具上；旋转台A的底面与伸缩臂A固定连接；伸缩臂B安装在旋转台A的顶面；旋转台B的底面与伸缩臂B固定连接；换向臂的一端与旋转台B的顶面固定连接，换向臂的另一端与旋转台C的底面固定连接，换向臂的两端面形成夹角；钻孔机构安装在旋转台C的顶面。本发明提供的环缝万向钻孔机，可以灵活地实现钻具的全方位三维空间运动，适用于各种角度的倾斜打孔和竖直打孔，不需要钻机频繁切换履带移动与桩脚固定状态即可达到目标位置，提高了施工效率。

Description

环缝万向钻孔机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及环缝万向钻孔机。

背景技术

近年来，随着我国高速公路、高速铁路和城市地铁等基础设施建设的快速发展，需要挖掘隧道的工程越来越多，相应的隧道挖掘机械得到越来越广泛的应用。

现有的隧道钻机在实际使用中，由于需要钻具钻进的位置与角度不同，钻机一般都设置举升机构，但现有技术的钻机举升机构只能实现钻具的倾斜角度调整，而不能实现钻具三维空间的运动，对钻具的位置和角度调整能力有限，对于一些如隧道施工等空间狭小的施工区域，为了满足一个孔洞的正确加工位置，整台钻机往往需要反复移动调整，大大增加了施工难度与作业时间，甚至在诸如隧道等狭小空间环境内可能无法进行作业。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的环缝万向钻孔机，解决了现有的隧道钻机难以实现钻具的三维空间运动，对钻具的位置和角度调整能力有限技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

一种环缝万向钻孔机，包括载具、旋转伸缩机构和钻孔机构；所述载具上设有动力源；所述旋转伸缩机构包括依次连接的伸缩臂A、旋转台A、伸缩臂B、旋转台B、换向臂和旋转台C；所述伸缩臂A安装在所述载具上，用于推动所述旋转台A沿第一方向伸缩运动；所述旋转台A的底面与所述伸缩臂A固定连接；所述伸缩臂B安装在所述旋转台A的顶面，用于推动所述旋转台B沿第二方向伸缩运动；所述旋转台B的底面与所述伸缩臂B固定连接；所述换向臂的一端与所述旋转台B的顶面固定连接，所述换向臂的另一端与所述旋转台C的底面固定连接，所述换向臂的两端面形成夹角；所述第一方向与所述第二方向垂直；所述钻孔机构安装在所述旋转台C的顶面。

可选地，所述换向臂的两端面形成90°夹角。

可选地，所述旋转台A驱使所述伸缩臂B360°旋转，所述旋转台B驱使所述换向臂360°旋转，所述旋转台C驱使所述钻孔机构360°旋转。

可选地，所述钻孔机构包括钻架、驱动装置和钻杆；所述钻架安装在所述旋转台C的顶面；所述驱动装置滑动的安装在所述钻架上；所述钻杆滑动的安装在所述钻架上，且所述钻杆与所述驱动装置传动连接。

可选地，所述钻孔机构还包括导柱和油缸，所述导柱夹设于所述旋转台C与所述钻架之间，所述导柱的底面安装在所述旋转台C的顶面，所述导柱的顶面与所述钻架滑动连接，所述导柱为中空结构，所述油缸的缸身套设在所述导柱内部，所述油缸的活塞杆的端部与所述钻架的底面铰接。

可选地，所述钻孔机构还包括下滑块和上滑块，所述钻架上还设有滑轨；所述下滑块固定安装在所述导柱的顶面，所述上滑块安装在所述下滑块上，所述滑轨夹设在所述下滑块和上滑块之间。

可选地，所述下滑块上还设有至少两个滑轮，所述滑轮与所述滑轨的侧面线接触。

可选地，所述载具的底部设有履带行走机构。

可选地，所述动力源至少包括空压机、发动机和液压站。

本发明还基于环缝万向钻孔机提供了一种环缝钻进方法，包括如下步骤：

S1、借用所述环缝万向钻孔机沿隧道边界进行环缝切割作业，即沿隧道横截面的边界切割出连续的圆孔缝，且新圆孔缝与旧圆孔缝相切和/或相交；

S2、采用机械膨胀的方式撑裂滞留在所述圆孔缝内土石，并将撑裂的土石运离施工场所，得到一个连续导通的环缝；

S3、在所述环缝内的土石上钻多个涨裂孔，采用涨裂工艺涨裂土石，完成环缝钻进作业。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

本发明提供的环缝万向钻孔机，包括载具、旋转伸缩机构和钻孔机构；所述载具上设有动力源；所述旋转伸缩机构包括依次连接的伸缩臂A、旋转台A、伸缩臂B、旋转台B、换向臂和旋转台C；所述伸缩臂A安装在所述载具上；所述旋转台A的底面与所述伸缩臂A固定连接；所述伸缩臂B安装在所述旋转台A的顶面；所述旋转台B的底面与所述伸缩臂B固定连接；所述换向臂的一端与所述旋转台B的顶面固定连接，所述换向臂的另一端与所述旋转台C的底面固定连接；所述钻孔机构安装在所述旋转台C的顶面。本发明提供的环缝万向钻孔机，可以灵活地实现钻具的全方位三维空间运动，适用于各种角度的倾斜打孔和竖直打孔，不需要钻机频繁切换履带移动与桩脚固定状态即可达到目标位置，提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为环缝万向钻孔机的立体结构示意图；

图2为钻孔机构的立体结构示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为图3中B处的放大示意图；

图5为环缝钻进方法的原理示意图；

图6为环缝万向钻孔机另一实施例的立体结构示意图；

图7为环缝万向钻孔机另一实施例的立体结构示意图；

图8为环缝万向钻孔机另一实施例的立体结构示意图；

图9为环缝万向钻孔机另一实施例的立体结构示意图；

附图标记：

1-载具、2-伸缩臂A、3-旋转台A、4-伸缩臂B、5-旋转台B、6-换向臂、7-旋转台C、8-钻孔机构；

21-固定端A、22-伸缩端A、41-固定端B、42-伸缩端B、81-导柱、82-钻架、83-驱动装置、84-钻杆、85-油缸、86-下滑块、87-上滑块、88-滑轮、89-滑轨。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“底面”、“顶面”、“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

请参阅图1-9，本实施例提供的环缝万向钻孔机，包括载具1、旋转伸缩机构和钻孔机构8；所述载具1上设有动力源；所述旋转伸缩机构包括依次连接的伸缩臂A2、旋转台A3、伸缩臂B4、旋转台B5、换向臂6和旋转台C7；所述伸缩臂A2安装在所述载具1上，用于推动所述旋转台A3沿第一方向伸缩运动；所述旋转台A3的底面与所述伸缩臂A2固定连接；所述伸缩臂B4安装在所述旋转台A3的顶面，用于推动所述旋转台B5沿第二方向伸缩运动；所述旋转台B5的底面与所述伸缩臂B4固定连接；所述换向臂6的一端与所述旋转台B5的顶面固定连接，所述换向臂6的另一端与所述旋转台C7的底面固定连接；所述第一方向与所述第二方向垂直；所述钻孔机构8安装在所述旋转台C7的顶面。具体地，所述换向臂6的两端面形成夹角，一个实施例，所述换向臂6的两端面形成90°夹角。本发明提供的环缝万向钻孔机，通过调整伸缩臂A2和伸缩臂B4的伸出量以及旋转台A3、旋转台B5和旋转台C7的旋转角度，可以灵活地实现钻孔机构8的全方位三维空间运动，通过钻孔机构8上的切削刃进行工作，对地基没有影响，适用于各个方向的钻孔，普遍用于城市地下钻孔、隧道掘进、钻井作业等工作。且使用该环缝万向钻孔机钻多个孔时，所述载具1不需反复移动，减小了施工难度与作业时间，提高了施工效率。请参阅图6-9，均为该环缝万向钻孔机的不同施工工位的示意。其中，图6适合横向钻孔，如隧道环缝掘进；图7适合纵向深度钻孔，如钻井作业；图8适合纵向钻孔，如地表钻打桩孔；图9适合倾角钻孔，也即打斜孔。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图6，所述伸缩臂A2包括安装在载具1上的固定端A21和与固定端A21滑动连接的伸缩端A22，且所述伸缩端A22一端套装在所述固定端A21上，所述伸缩端A22的另一端与所述旋转台A3的底面相连。请参阅图7，所述伸缩臂B4包括安装在所述旋转台A3的顶面上的固定端B41和与固定端B41滑动连接的伸缩端B42，且所述伸缩端B42一端套装在所述固定端B41上，所述伸缩端B42的另一端与所述旋转台B5的底面相连。所述伸缩臂A2和伸缩臂B4的伸缩运动均依赖举升油缸完成。

作为对上述方案的进一步改进，所述旋转台A3、旋转台B5和旋转台C7结构相同；所述旋转台A3驱使所述伸缩臂B及其上安装的全部零部件360°旋转，所述旋转台B5驱使所述换向臂及其上安装的全部零部件360°旋转，所述旋转台C7驱使所述钻孔机构360°旋转。在一个实施例中，在所述旋转台A3旋转中心上安装电机，通过电机驱动旋转台A3的旋转，也可采用涡轮蜗杆结构实现旋转。

作为对上述方案的进一步改进，请参与图2，所述钻孔机构8包括钻架82、驱动装置83和钻杆84；所述钻架82安装在所述旋转台C7的顶面；所述驱动装置83滑动的安装在所述钻架82上；所述钻杆84滑动的安装在所述钻架82上，且所述钻杆84与所述驱动装置83传动连接。具体地，所述驱动装置83为液压马达。所述液压马达驱动钻杆84旋转，使得安装在钻杆84端部的钻头切削土石。在一个实施例中，驱动装置83和钻杆84的滑动是通过安装在所述钻架82上的举升油缸实现的，对钻杆84实现一次举升，便于钻深孔。

作为对上述方案的进一步改进，请参与图3，所述钻孔机构8还包括导柱81和油缸85，所述导柱81夹设于所述旋转台C7与所述钻架82之间，所述导柱81的底面安装在所述旋转台C7的顶面，所述导柱81的顶面与所述钻架82滑动连接，所述导柱81为中空结构，所述油缸85的缸身套设在所述导柱81内部，所述油缸85的活塞杆的端部与所述钻架82的底面铰接。通过添加导柱81和油缸85实现对钻杆84的二次举升，进一步提高钻孔深度。

作为对上述方案的进一步改进，请参与图4，所述钻孔机构8还包括下滑块86和上滑块87，所述钻架82上还设有滑轨89；所述下滑块86固定安装在所述导柱81的顶面，所述上滑块87安装在所述下滑块86上，所述滑轨89夹设在所述下滑块86和上滑块87之间，所述下滑块86和上滑块87的配合使用限定了钻架82的滑动方向。

作为对上述方案的进一步改进，请参与图4，所述下滑块86上还设有至少两个滑轮88，所述滑轮88与所述滑轨89的侧面线接触，从而减少钻架82与所述下滑块86和上滑块87的面接触，减小摩擦力。

作为对上述方案的进一步改进，所述载具1的底部设有履带行走机构，主要利于凹凸不平的泥土路面行走。

作为对上述方案的进一步改进，所述动力源至少包括空压机、发动机和液压站。具体地，所述空压机做气源，所述发动机提供行走机构的驱动力，所述液压站用于油缸工作。特别地，所述环缝万向钻孔机在室外开阔中环境采用柴油发动机工作，进入隧道等半封闭空间时柴油机即停止工作，转而接线用隔爆型异步电动机工作。

作为对上述方案的进一步改进，所述旋转伸缩机构采用遥控控制，以解决操作人员实现问题。

本发明还基于环缝万向钻孔机提供了一种环缝钻进方法，请参阅图5，包括如下步骤：

S1、借用所述环缝万向钻孔机沿隧道边界进行环缝切割作业，即沿隧道横截面的边界切割出连续的圆孔缝，且新圆孔缝与旧圆孔缝相切和/或相交；

S2、采用机械膨胀的方式撑裂滞留在所述圆孔缝内土石，并将撑裂的土石运离施工场所，得到一个连续导通的环缝；

S3、在所述环缝内的土石上钻多个涨裂孔，采用涨裂工艺涨裂土石，完成环缝钻进作业。

具体地，将定制的涨裂片或涨裂棒置入多个所述涨裂孔内后，使用冲击器冲击将土石涨裂，冲击器可以用挖机破碎改装，换掉破碎锤钎杆，选用已报废的钎杆，端头切平用于击打涨裂棒。也可采用破碎锤进行破碎。6到7米宽的隧道，该设备一次定位后可以转完所有孔，如宽体隧道可分左右定位，每次各钻一半孔，孔的坡度可按需调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种环缝万向钻孔机，其特征在于：包括载具（1）、旋转伸缩机构和钻孔机构（8）；所述载具（1）上设有动力源；所述旋转伸缩机构包括依次连接的伸缩臂A（2）、旋转台A（3）、伸缩臂B（4）、旋转台B（5）、换向臂（6）和旋转台C（7）；所述伸缩臂A（2）安装在所述载具（1）上，用于推动所述旋转台A（3）沿第一方向伸缩运动；所述旋转台A（3）的底面与所述伸缩臂A（2）固定连接；所述伸缩臂B（4）安装在所述旋转台A（3）的顶面，用于推动所述旋转台B（5）沿第二方向伸缩运动；所述旋转台B（5）的底面与所述伸缩臂B（4）固定连接；所述换向臂（6）的一端与所述旋转台B（5）的顶面固定连接，所述换向臂（6）的另一端与所述旋转台C（7）的底面固定连接，所述换向臂（6）的两端面形成夹角；所述第一方向与所述第二方向垂直；所述钻孔机构（8）安装在所述旋转台C（7）的顶面。

2.根据权利要求1所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述换向臂（6）的两端面形成90°夹角。

3.根据权利要求1所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述旋转台A（3）驱使所述伸缩臂B（4）360°旋转，所述旋转台B（5）驱使所述换向臂（6）360°旋转，所述旋转台C（7）驱使所述钻孔机构（8）360°旋转。

4.根据权利要求1所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述钻孔机构（8）包括钻架（82）、驱动装置（83）和钻杆（84）；所述钻架（82）安装在所述旋转台C（7）的顶面；所述驱动装置（83）滑动的安装在所述钻架（82）上；所述钻杆（84）滑动的安装在所述钻架（82）上，且所述钻杆（84）与所述驱动装置（83）传动连接。

5.根据权利要求4所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述钻孔机构（8）还包括导柱（81）和油缸（85），所述导柱（81）夹设于所述旋转台C（7）与所述钻架（82）之间，所述导柱（81）的底面安装在所述旋转台C（7）的顶面，所述导柱（81）的顶面与所述钻架（82）滑动连接，所述导柱（81）为中空结构，所述油缸（85）的缸身套设在所述导柱（81）内部，所述油缸（85）的活塞杆的端部与所述钻架（82）的底面铰接。

6.根据权利要求5所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述钻孔机构（8）还包括下滑块（86）和上滑块（87），所述钻架（82）上还设有滑轨（89）；所述下滑块（86）固定安装在所述导柱（81）的顶面，所述上滑块（87）安装在所述下滑块（86）上，所述滑轨（89）夹设在所述下滑块（86）和上滑块（87）之间。

7.根据权利要求6所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述下滑块（86）上还设有至少两个滑轮（88），所述滑轮（88）与所述滑轨（89）的侧面线接触。

8.根据权利要求1所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述载具（1）的底部设有履带行走机构。

9.根据权利要求1所述的环缝万向钻孔机，其特征在于：所述动力源至少包括空压机、发动机和液压站。

10.基于环缝万向钻孔机的环缝钻进方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、借用所述环缝万向钻孔机沿隧道边界进行环缝切割作业，即沿隧道横截面的边界切割出连续的圆孔缝，且新圆孔缝与旧圆孔缝相切和/或相交；

S2、采用机械膨胀的方式撑裂滞留在所述圆孔缝内土石，并将撑裂的土石运离施工场所，得到一个连续导通的环缝；

S3、在所述环缝内的土石上钻多个涨裂孔，采用涨裂工艺涨裂土石，完成环缝钻进作业。