CN110438989A - 一种锚索高效安装定位装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚索高效安装定位装置，包括承载机架、驱动辊组、计米器、转速传感器、扭矩传感器、及主控电路，其中承载机架包括行走轮、承载柱及作业台，作业台上端面设至少一条输送槽，驱动辊组均沿输送槽轴线方向均布，每条输送槽均与至少三个输送辊组构成一个输送单元，每条输送槽的前端面及后端面位置均设一个计米器，每个驱动辊组上均设一条转速传感器和一个扭矩传感器，主控电路与作业台下端面连接。锚索定位方法包括设备定位及锚杆安装定位等两个步骤。本发明一方面可有效适应野外及矿井巷道等狭小复杂地理环境运行使用的需要，另一方运行自动化程度高，可实现快速高效对锚杆进行单根及多根连续安装定位作业的需要。

Description

一种锚索高效安装定位装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种锚索高效安装定位装置及施工方法，属土建设备技术领域。

背景技术

目前在诸如矿井加固、基坑加固及山体防护等作业中，往往需要利用锚杆进行强化固定，当前在对锚杆进行安装固定时，由于锚杆相对较长且直径相对较小，因此需要首先在作业面上开设钻孔，然后再将锚杆穿入到钻孔内进行固定，但在锚杆实际施工作业中发现，当前的锚杆在进行安装固定时往往缺乏专业有效的安装固定驱动设备，往往需要借助人工安装或记住诸如吊装设备、钻孔设备等大型设备进行安装定位，人工安装虽然环境适应能力强，单施工作业效率低下，劳动强度及成本均相对较高，而通过吊装设备、钻孔设备进行锚杆安装时，虽然可以提高施工效率，单设备运行成本高，且这类设备往往体积较大，运行时易受场地环境影响，因此环境适应性相对较差，无法有效满足实际使用的需要。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种专用的锚杆固定设备及与之相应的施工方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种锚索高效安装定位装置及施工方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种锚索高效安装定位装置，包括承载机架、驱动辊组、计米器、转速传感器、扭矩传感器、动力驱动机构及主控电路，其中承载机架包括行走轮、承载柱及作业台，承载柱至少四根，环绕作业台轴线均布，且承载柱轴线与水平面垂直分布，其下端面与至少一个行走轮连接，上端面通过转台机构与作业台下端面连接，作业台上端面与水平面呈0°—60°夹角，作业台上端面设至少一条输送槽，输送槽轴线与作业台轴线平行分布，驱动辊组若干，各驱动辊组均沿输送槽轴线方向均布，且每条输送槽均与至少三个输送辊组构成一个输送单元，动力驱动机构与作业台下端面连接，其数量与输送单元一致，每个输送单元均设一个动力驱动机构且同一输送单元内的各驱动辊组均与同一台动力驱动机构通过传动机构连接，计米器数量与输送槽一致，且每条输送槽的前端面及后端面位置均设一个计米器，转速传感器、扭矩传感器数量与驱动辊组数量一致，且每个驱动辊组上均设一条转速传感器和一个扭矩传感器，主控电路与作业台下端面连接，并分别与驱动辊组、计米器、转速传感器、扭矩传感器、动力驱动机构及转台机构电气连接。

进一步的，所述的承载柱为至少两级伸缩杆结构。

进一步的，所述的作业台下另设一个倾角传感器，且所述倾角传感器与主控电路间电气连接。

进一步的，所述的驱动辊组包括驱动导轨、驱动辊、导向柱、滑块、三维转台、万向铰链，其中所述驱动导轨共两条，以输送槽轴线对称分布在输送槽侧壁内并与输送槽轴线平行分布，所述驱动辊共三条，其中一条驱动辊嵌于输送槽内与输送槽底部平行分布，该输送辊两端通过滑块与驱动导轨滑动连接，且该输送辊轴线与输送槽轴线呈-45°—45°夹角，剩余两条驱动辊以输送槽轴线对称分布在输送槽两侧，其两端分别通过万向铰链与导向柱相互连接，且位于输送槽两侧的驱动辊高出作业台上端面至少10毫米，其轴线与与输送槽轴线呈-45°—45°夹角，所述导向柱通过三维转台与输送槽两侧的作业台上端面铰接，并与作业台上端面呈0°—180°夹角，所述驱动辊另分别通过传动机构与动力驱动机构连接，且所述驱动导轨、三维转台均与主控电路电气连接。

进一步的，所述的驱动辊轴向断面为矩形、椭圆形及双曲线形中任意一种。

进一步的，所述的输送槽横断面为“凵”字形、“V”字形、“U”字形、圆弧结构及倒置等腰梯形结构中的任意一种。

进一步的，所述的动力驱动机构为电动机、液压马达、气动马达中的任意一种。

进一步的，所述的主控电路为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意一种或任意几种共同使用的电路结构，且当主控电路为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意几种共同时，则基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器间通过数据总线相互连接

基于一种锚索高效安装定位装置的锚索快速定位方法，包括以下步骤：

S1，设备定位，首先将组装好的本发明所涉及的定位装置通过承载机架安装定位到施工现场，并通过对承载机架承载柱工作角度及高度调整，调整作业台工作高度及上端面与锚杆输送方向平行，最后将动力驱动机构与外部动力源连通，将主控电路与外部监控系统电气连接，从而完成本发明装配；

S2，锚杆安装定位，完成S1步骤后，首先将待安装锚杆结构类型，调整各驱动辊组中各驱动辊与输送槽轴线间夹角及相邻两个驱动辊间间距，然后将待固定锚杆前端面嵌入到其中一条输送槽内，并通过该输送槽前端位置驱动辊组对锚杆进行加持，并在加持定位过程中，由动力驱动机构驱动各驱动辊组运行，一方面为锚杆提供沿输送槽轴线方向运动的主驱动力，另一方面为锚杆提供环绕锚杆轴线旋转运动的辅助驱动力，从而实现对锚杆进行输送定位作业，且在对锚杆输送过程中，由计米器对锚杆进给量进行检测，由转速传感器、扭矩传感器对锚杆进给驱动力和进给速度进行检测。

进一步的，所述的S2步骤中，当一根锚杆不足以满足施工需要，则在前一根锚杆通过输送槽进行输送的同时，将后一根锚杆前端面与前一根锚杆后端进行连接并同轴分布，从而完成多跟锚杆连续输送定位。

本发明构成结构简单，使用灵活性方便，具有良好的环境实用性和通用性，一方面可有效适应野外及矿井巷道等狭小复杂地理环境运行使用的需要，另一方运行自动化程度高，可实现快速高效对锚杆进行单根及多根连续安装定位作业的需要，且在对锚杆进行安装定位作业时，可有效消除钻孔孔壁不规则、局部塌孔等因素造成的锚杆安装不畅等缺陷，从而极大的提高了锚杆安装定位作业的工作效率，并降低了安装定位作业的劳动强度和成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为驱动辊组与作业台连接横断面局部结构示意图；

图3为本发明施工方法流程图。

具体实施方式

如图1和2所示一种锚索高效安装定位装置，包括承载机架1、驱动辊组2、计米器3、转速传感器4、扭矩传感器5、动力驱动机构6及主控电路7，其中承载机架1包括行走轮101、承载柱102及作业台103，承载柱102至少四根，环绕作业台103轴线均布，且承载柱102轴线与水平面垂直分布，其下端面与至少一个行走轮连接101，上端面通过转台机构8与作业台103下端面连接，作业台103上端面与水平面呈0°—60°夹角，作业台103上端面设至少一条输送槽9，输送槽9轴线与作业台103轴线平行分布，驱动辊组2若干，各驱动辊组2均沿输送槽9轴线方向均布，且每条输送槽9均与至少三个输送辊组2构成一个输送单元，动力驱动机构6与作业台103下端面连接，其数量与输送单元一致，每个输送单元均设一个动力驱动机构6且同一输送单元内的各驱动辊组2均与同一台动力驱动机构6通过传动机构连接。

本实施例中，所述计米器3数量与输送槽9一致，且每条输送槽9的前端面及后端面位置均设一个计米器3，转速传感器4、扭矩传感器5数量与驱动辊组2数量一致，且每个驱动辊组2上均设一条转速传感器4和一个扭矩传感器5，主控电路7与作业台103下端面连接，并分别与驱动辊组2、计米器3、转速传感器4、扭矩传感器5、动力驱动机构6及转台机构8电气连接。

本实施例中，所述的承载柱102为至少两级伸缩杆结构。

同时，所述的作业台103下另设一个倾角传感器10，且所述倾角传感器10与主控电路7间电气连接。

重点说明的，所述的驱动辊组2包括驱动导轨21、驱动辊22、导向柱23、滑块24、三维转台25、万向铰链26，其中所述驱动导轨21共两条，以输送槽9轴线对称分布在输送槽9侧壁内并与输送槽9轴线平行分布，所述驱动辊22共三条，其中一条驱动辊22嵌于输送槽9内与输送槽9底部平行分布，该输送辊9两端通过滑块24与驱动导轨21滑动连接，且该输送辊22轴线与输送槽9轴线呈-45°—45°夹角，剩余两条驱动辊22以输送槽9轴线对称分布在输送槽9两侧，其两端分别通过万向铰链26与导向柱23相互连接，且位于输送槽9两侧的驱动辊22高出作业台103上端面至少10毫米，其轴线与与输送槽9轴线呈-45°—45°夹角，所述导向柱23通过三维转台25与输送槽9两侧的作业台103上端面铰接，并与作业台103上端面呈0°—180°夹角，所述驱动辊22另分别通过传动机构与动力驱动机构6连接，且所述驱动导轨21、三维转台25均与主控电路7电气连接。

本实施例中，所述驱动辊22中，驱动辊22与滑块24间通过万向铰链26铰接。

本实施例中，所述驱动辊22中，同一驱动辊组2内的三条驱动辊22中至少一条驱动辊22一端与转速传感器4连接，另一端与扭矩传感器5连接。

进一步优化的，所述的驱动辊22轴向断面为矩形、椭圆形及双曲线形中任意一种。

进一步优化的，所述的输送槽9横断面为“凵”字形、“V”字形、“U”字形、圆弧结构及倒置等腰梯形结构中的任意一种。

进一步优化的，所述的动力驱动机构6为电动机、液压马达、气动马达中的任意一种。

本实施例中，所述的主控电路7为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意一种或任意几种共同使用的电路结构，且当主控电路为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意几种共同时，则基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器间通过数据总线相互连接。

如图3所示，基于一种锚索高效安装定位装置的锚索快速定位方法，包括以下步骤：

S1，设备定位，首先将组装好的本发明所涉及的定位装置通过承载机架安装定位到施工现场，并通过对承载机架承载柱工作角度及高度调整，调整作业台工作高度及上端面与锚杆输送方向平行，最后将动力驱动机构与外部动力源连通，将主控电路与外部监控系统电气连接，从而完成本发明装配；

S2，锚杆安装定位，完成S1步骤后，首先将待安装锚杆结构类型，调整各驱动辊组中各驱动辊与输送槽轴线间夹角及相邻两个驱动辊间间距，然后将待固定锚杆前端面嵌入到其中一条输送槽内，并通过该输送槽前端位置驱动辊组对锚杆进行加持，并在加持定位过程中，由动力驱动机构驱动各驱动辊组运行，一方面为锚杆提供沿输送槽轴线方向运动的主驱动力，另一方面为锚杆提供环绕锚杆轴线旋转运动的辅助驱动力，从而实现对锚杆进行输送定位作业，且在对锚杆输送过程中，由计米器对锚杆进给量进行检测，由转速传感器、扭矩传感器对锚杆进给驱动力和进给速度进行检测。

其中，所述的S2步骤中，当一根锚杆不足以满足施工需要，则在前一根锚杆通过输送槽进行输送的同时，将后一根锚杆前端面与前一根锚杆后端进行连接并同轴分布，从而完成多跟锚杆连续输送定位。

本发明在运行中，由于各驱动辊组中的各驱动辊与输送槽轴线均呈一定的夹角，从而使驱动辊提供的驱动力一方面分为沿钻孔轴线方形分布的输送驱动作用力，满足对锚杆在钻孔内安装定位的需要，另一方面分为驱动钻杆自身进行旋转的驱动力，并通过钻杆自身旋转，有效对钻孔内孔壁不平、异物堵塞及局部塌孔等造成钻孔局部堵塞部位的通过性，从而提高锚杆安装定位工作的效率，克服了传统锚杆在钻孔堵塞时，需要将锚杆抽出并在对钻孔修复后方可再次进行锚杆定位作业的弊端，在提高锚杆定位安装效率的同时，降低了劳动成本和劳动强度。

本发明构成结构简单，使用灵活性方便，具有良好的环境实用性和通用性，一方面可有效适应野外及矿井巷道等狭小复杂地理环境运行使用的需要，另一方运行自动化程度高，可实现快速高效对锚杆进行单根及多根连续安装定位作业的需要，且在对锚杆进行安装定位作业时，可有效消除钻孔孔壁不规则、局部塌孔等因素造成的锚杆安装不畅等缺陷，从而极大的提高了锚杆安装定位作业的工作效率，并降低了安装定位作业的劳动强度和成本。

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)

1.一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的锚索高效安装定位装置包括承载机架、驱动辊组、计米器、转速传感器、扭矩传感器、动力驱动机构及主控电路，其中所述承载机架包括行走轮、承载柱及作业台，所述承载柱至少四根，环绕作业台轴线均布，且所述承载柱轴线与水平面垂直分布，其下端面与至少一个行走轮连接，上端面通过转台机构与作业台下端面连接，所述作业台上端面与水平面呈0°—60°夹角，所述作业台上端面设至少一条输送槽，所述输送槽轴线与作业台轴线平行分布，且所述驱动辊组若干，各驱动辊组均沿输送槽轴线方向均布，且每条输送槽均与至少三个输送辊组构成一个输送单元，所述动力驱动机构与作业台下端面连接，其数量与输送单元一致，每个输送单元均设一个动力驱动机构且同一输送单元内的各驱动辊组均与同一台动力驱动机构通过传动机构连接，所述计米器数量与输送槽一致，且每条输送槽的前端面及后端面位置均设一个计米器，所述转速传感器、扭矩传感器数量与驱动辊组数量一致，且每个驱动辊组上均设一条转速传感器和一个扭矩传感器，所述主控电路与作业台下端面连接，并分别与驱动辊组、计米器、转速传感器、扭矩传感器、动力驱动机构及转台机构电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的承载柱为至少两级伸缩杆结构。

3.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的作业台下另设一个倾角传感器，且所述倾角传感器与主控电路间电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的驱动辊组包括驱动导轨、驱动辊、导向柱、滑块、三维转台、万向铰链，其中所述驱动导轨共两条，以输送槽轴线对称分布在输送槽侧壁内并与输送槽轴线平行分布，所述驱动辊共三条，其中一条驱动辊嵌于输送槽内与输送槽底部平行分布，该输送辊两端通过滑块与驱动导轨滑动连接，且该输送辊轴线与输送槽轴线呈-45°—45°夹角，剩余两条驱动辊以输送槽轴线对称分布在输送槽两侧，其两端分别通过万向铰链与导向柱相互连接，且位于输送槽两侧的驱动辊高出作业台上端面至少10毫米，其轴线与与输送槽轴线呈-45°—45°夹角，所述导向柱通过三维转台与输送槽两侧的作业台上端面铰接，并与作业台上端面呈0°—180°夹角，所述驱动辊另分别通过传动机构与动力驱动机构连接，且所述驱动导轨、三维转台均与主控电路电气连接。

5.据权利要求4所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的驱动辊轴向断面为矩形、椭圆形及双曲线形中任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的输送槽横断面为“凵”字形、“V”字形、“U”字形、圆弧结构及倒置等腰梯形结构中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的动力驱动机构为电动机、液压马达、气动马达中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的主控电路为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意一种或任意几种共同使用的电路结构，且当主控电路为基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器中任意几种共同时，则基于可编程控制、工业单片机及物联网控制器间通过数据总线相互连接。

9.基于权利要求1一种锚索高效安装定位装置的锚索快速定位方法，其特征在于，所述的锚索快速定位方法包括以下步骤：

S1，设备定位，首先将组装好的本发明所涉及的定位装置通过承载机架安装定位到施工现场，并通过对承载机架承载柱工作角度及高度调整，调整作业台工作高度及上端面与锚杆输送方向平行，最后将动力驱动机构与外部动力源连通，将主控电路与外部监控系统电气连接，从而完成本发明装配；

S2，锚杆安装定位，完成S1步骤后，首先将待安装锚杆结构类型，调整各驱动辊组中各驱动辊与输送槽轴线间夹角及相邻两个驱动辊间间距，然后将待固定锚杆前端面嵌入到其中一条输送槽内，并通过该输送槽前端位置驱动辊组对锚杆进行加持，并在加持定位过程中，由动力驱动机构驱动各驱动辊组运行，一方面为锚杆提供沿输送槽轴线方向运动的主驱动力，另一方面为锚杆提供环绕锚杆轴线旋转运动的辅助驱动力，从而实现对锚杆进行输送定位作业，且在对锚杆输送过程中，由计米器对锚杆进给量进行检测，由转速传感器、扭矩传感器对锚杆进给驱动力和进给速度进行检测。

10.根据权利要求9所述的一种锚索高效安装定位装置，其特征在于：所述的S2步骤中，当一根锚杆不足以满足施工需要，则在前一根锚杆通过输送槽进行输送的同时，将后一根锚杆前端面与前一根锚杆后端进行连接并同轴分布，从而完成多跟锚杆连续输送定位。