CN111594204B - 一种采用气压驱动的隧道钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用气压驱动的隧道钻孔设备，该设备第二电机和第一旋转平台均安装在钻孔支座上；钻孔支座的支座底部安装有旋转装置，旋转装置能够带动钻孔支座旋转；旋转装置安装在传动机构上，且传动机构连接有第一电机，在控制器控制第一电机的作用下带动旋转装置沿着导轨移动；第二电机的输出端与第一旋转平台连接，第二电机带动所述第一旋转平台的伸缩臂在与导轨长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，第一旋转平台为设有伸缩臂的可摆动结构；伸缩臂的输出端安装有第二旋转平台；第二旋转平台的输出端连接有钻模，钻模通过气动驱动机构驱动钻模上的冲击钻进给运动。可见，应用本发明实施例提供的钻孔设备能够提高钻孔效率。

Description

一种采用气压驱动的隧道钻孔设备

技术领域

本发明涉及钻孔技术领域，特别是涉及一种采用气压驱动的隧道钻孔设备。

背景技术

隧道内部电气及管路的安装施工需要在隧道壁上钻大量的定位孔，一直都是需要大量劳动力的工作，而且，高空作业，安全不容忽视。

目前国内在隧道施工中钻孔均是通过人工登着云梯，借助钻孔工具在隧道内壁上打孔，另外，由于隧道内的工作环境恶劣，因此人工一般规定最多连续工作时间不大于4小时。

由此可见，现有技术的钻孔工具需要借助人工才能够实现在隧道内壁打孔，打孔效率较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种采用气压驱动的隧道钻孔设备，以提高钻孔效率。

具体技术方案如下：

一种采用气压驱动的隧道钻孔设备，所述设备包括：车体、至少一组钻孔组件、导轨、传动机构和第一电机；

其中，所述车体包括：设有驾驶操作的车头和车身平台；

所述车头与所述车身平台连接，并带动所述车身平台移动；

在所述车身平台上沿着所述车身平台长度方向上安装有所述导轨；

所述导轨中所述滚珠丝杠的丝杠端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接；

所述钻孔组件包括：第一旋转平台、第二旋转平台、至少一个钻模、第二电机、钻孔支座、旋转装置和气动驱动机构；

其中，所述气动驱动机构包括：气缸、电磁阀、负压吸尘器和吸尘管；

所述第二电机和所述第一旋转平台均安装在所述钻孔支座上；

所述钻孔支座的支座底部安装有旋转装置，其中，所述旋转装置能够带动所述钻孔支座旋转，在确定需对所述钻孔支座旋转的情况下，所述旋转装置的锁紧件处于打开状态，所述旋转装置带动钻孔支座呈自由旋转状态；在确定不需对所述钻孔支座旋转的情况下，所述旋转装置的锁紧件处于锁紧状态，所述旋转装置带动钻孔支座呈自由旋转状态；

所述旋转装置安装在所述传动机构上，且所述传动机构的端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接，所述传动机构在所述控制器控制所述第一电机的作用下带动所述旋转装置沿着所述导轨移动；

所述第二电机的输出端与所述第一旋转平台连接，其中，所述第二电机用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台的伸缩臂在与所述导轨长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，所述第一旋转平台为设有伸缩臂的可摆动结构；

所述伸缩臂的输出端安装有所述第二旋转平台；

所述第二旋转平台的输出端连接有所述钻模，所述第二旋转平台的输入端用于与第三电机的输出端连接，且所述第三电机输入端用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第三电机调整所述钻模在与所述导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动；

所述钻模分别设有钻孔端口和吸尘端口，且所述钻孔端口和所述吸尘端口为一一对应关系，所述钻模在所述钻孔端口相对的位置处固定安装有所述气缸，且在所述吸尘端口处安装有吸尘管；

所述气缸的输出端用于通过钻孔端口安装冲击钻；其中，一个冲击钻一一对应一个所述气缸、一个电磁阀和一个吸尘管；所述气缸的输入端与所述电磁阀连接，且所述电磁阀用于与所述控制器电连接，所述控制器控制所述电磁阀以使所述气缸的输出端驱动所述冲击钻实现进给运动；

所述吸尘管与安装在车体上的所述负压吸尘器连通，且所述负压吸尘器用于与所述控制器连接，所述控制器用于针对每一气缸，在与该气缸对应的所述冲击钻开始工作时，同时启动与该气缸对应的所述吸尘管吸尘工作。

进一步地，所述导轨为滚珠丝杠，所述传动机构为螺母，所述滚珠丝杠的丝杠端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接；

所述钻孔支座安装在所述滚珠丝杠的螺母上，并通过所述螺母在所述第一电机作用下带动所述旋转装置沿着所述滚珠丝杠的丝杠移动；

所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台的伸缩臂在与所述丝杠长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动。

进一步地，所述钻孔组件还包括：减速器；

所述第一电机的输出端与所述减速器的输入端电连接；

所述减速器安装在所述丝杠端部上，且所述减速器的输出端与所述丝杠连接。

进一步地，所述导轨还包括用于支撑钻孔支座的支撑导轨，所述螺母在所述控制器控制所述第一电机的转动下带动所述旋转装置沿着所述丝杠和所述支撑导轨移动；

所述第一旋转平台还包括：第一转动轴；

所述钻孔支座为呈凹字型的壳体结构；

所述钻孔支座的垂直结构之间安装有所述第一转动轴；且所述钻孔支座壳体内安装有所述第二电机；

所述第二电机的输出端与所述第一转动轴的端部连接，并可带动所述第一转动轴相对所述钻孔支座转动；

所述第一转动轴的预设位置处与所述伸缩臂的一端部连接；

所述伸缩臂的另一端部安装有所述第二旋转平台，并在所述控制器控制所述第二电机的转动下带动所述第二旋转平台在与所述导轨垂直的方向上以第一预设角度摆动。

进一步地，所述旋转装置还用于与控制器连接，且在所述控制器的控制下带动所述钻孔支座旋转，其中，所述控制器在确定用于表征对所述钻孔支座进行旋转的信息时，控制所述旋转装置的锁紧件打开，所述旋转装置带动钻孔支座呈自由旋转状态；在确定用于表征对所述钻孔支座进行制动的信息时，所述旋转装置的锁紧件处于锁紧状态，所述旋转装置与钻孔支座呈固连状态。

进一步地，所述第一旋转平台还包括：第一蜗轮和第一蜗杆；

所述第二电机的输出端套设在所述第一蜗杆的端部；

所述第一蜗杆与所述第一蜗轮的外齿啮合；

所述第一蜗轮套设在所述第一转动轴上，并可带动所述第一转动轴相对所述钻孔支座转动。

进一步地，所述伸缩臂为带有液压机构的机械臂；其中，所述液压机构的输入端用于与所述控制器电连接，所述控制器可通过所述液压机构控制所述机械臂实现伸缩；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂的另一端与所述第二旋转平台连接。

进一步地，所述导轨的端部安装有液压箱，所述液压箱与所述液压机构的液压泵连通，用于为液压机构的液压缸供油。

进一步地，所述伸缩臂为带有可伸缩的推杆机构或液压机构的机械臂；其中，所述推杆机构用于与第四电机连接，且所述第四电机与控制器电连接，所述控制器通过所述第四电机控制所述机械臂的伸缩；或，所述液压机构的液压阀用于与所述控制器连接，所述控制器通过控制所述液压阀控制所述机械臂的伸缩；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂的另一端与所述第二旋转平台连接。

进一步地，所述装置还包括第三电机，所述第二旋转平台包括：外壳、第二蜗轮、第二蜗杆和第二转动轴；

所述机械臂的另一端部安装在所述外壳上；

所述外壳内安装有所述第三电机、所述第二蜗轮和所述第二蜗杆；

所述第三电机的输出端套设在所述第二蜗杆上；

所述第二蜗杆与所述第二蜗轮的外齿啮合；

所述第二蜗轮内部套设在所述第二转动轴的端部上；

所述第二转动轴上安装有所述钻模，并在所述控制器驱动电机的转动下带动所述钻模在与所述导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动。

进一步地，所述装置还包括至少两个支撑机构，每一所述支撑机构安装在所述导轨的两端部，且每一所述支撑机构还用于与控制器电连接，且所述控制器用于控制所述支撑机构展开或回收。

进一步地，所述装置还包括：控制器；所述控制器置于所述车体内。

本发明实施例提供的一种采用气压驱动的隧道钻孔设备。该设备的第二电机和第一旋转平台均安装在钻孔支座上；钻孔支座的支座底部安装有旋转装置，旋转装置能够带动钻孔支座旋转；旋转装置安装在传动机构上，且传动机构的端部连接有第一电机，传动机构在控制器控制第一电机的作用下带动旋转装置沿着导轨移动；第二电机的输出端与第一旋转平台连接，第二电机带动所述第一旋转平台的伸缩臂在与导轨长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，第一旋转平台为设有伸缩臂的可摆动结构；伸缩臂的输出端安装有第二旋转平台；第二旋转平台的输出端连接有钻模，第二旋转平台的输入端用于与第三电机的输出端连接，且第三电机调整钻模在与导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动；钻模通过气缸能驱动气缸输出端上的冲击钻实现进给运动，同时也能够通过吸尘管吸尘。相对于现有技术而言，本发明实施例钻孔支座底部安装有旋转装置，在运输时，旋转装置能够为钻孔支座提供旋转运动，减小设备横向尺寸，便于运输，同时在车体到达隧道待打孔的位置处，通过控制控制器，操作本发明实施例的隧道钻孔装置能够自动在隧道壁上持续长时间、快速地打孔的同时，还能够快速吸尘，避免影响钻孔作业，由此可见，应用本发明实施例提供的方案能够提高钻孔效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例的一种采用气压驱动的隧道钻孔设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种滚珠丝杠的丝杠的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的钻孔支座底部旋转装置的结构示意图

图4为本发明实施例提供的一种钻模的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的隧道钻孔设备作业时的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的气压驱动机构的结构示意图。

1-车体；2-钻孔组件；3-导轨；4-传动机构；5-冲击钻；6-支撑机构；7-液压箱；1-1-车头；1-2-车身平台；2-1-第一旋转平台；2-2-第二旋转平台；2-3-钻模；2-4-钻孔支座；2-5-旋转装置；2-6-气动驱动机构；3-1-滚珠丝杠；3-2-支撑轨道；2-1-1-伸缩臂；2-1-2-第一转动轴；2-6-1-气缸；2-6-2-吸尘管2-6-2；3-1-1-丝杠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种采用气压驱动的隧道钻孔设备的结构示意图，所述设备包括：车体1、至少一组钻孔组件2、导轨3、传动机构4和第一电机；

其中，所述车体包括：设有驾驶操作的车头1-1和车身平台1-2；

所述车头1-1与所述车身平台1-2连接，并带动所述车身平台1-2移动；

在所述车身平台1-2上沿着所述车身平台1-2长度方向上安装有所述导轨3；

所述钻孔组件2包括：第一旋转平台2-1、第二旋转平台、至少一个钻模2-3、第二电机、钻孔支座2-4和、带有锁紧件的旋转装置2-5和和气动驱动机构2-6；

其中，所述气动驱动机构2-6包括：气缸2-6-1、电磁阀、负压吸尘器和吸尘管2-6-2；

所述第二电机和所述第一旋转平台2-1均安装在所述钻孔支座2-4上；

所述钻孔支座2-4的支座底部安装有旋转装置2-5；其中，所述旋转装置2-5能够带动所述钻孔支座2-4旋转，在确定需对所述钻孔支座2-4旋转的情况下，所述旋转装置2-5的锁紧件处于打开状态，旋转装置2-5带动钻孔支座2-4呈自由旋转状态；在确定不需对所述钻孔支座2-4旋转的情况下，所述旋转装置2-5的锁紧件处于锁紧状态，旋转装置2-5与钻孔支座2-4呈固连状态；

所述旋转装置2-5安装在所述传动机构上，且所述传动机构4的端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接，所述传动机构4在所述控制器控制第一电机的作用下带动所述旋转装置2-5沿着所述导轨3移动；

所述第二电机的输出端与所述第一旋转平台2-1连接，其中，所述第二电机用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1在与导轨3长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，所述第一旋转平台2-1为设有伸缩臂2-1-1的可摆动结构；

所述伸缩臂2-1-1的输出端安装有所述第二旋转平台2-2；

所述第二旋转平台2-2的输出端连接有所述钻模2-3，所述第二旋转平台2-2的输入端用于与第三电机的输出端连接，且所述第三电机输入端用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第三电机调整所述钻模2-3在与所述导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动；

所述钻模2-3分别设有钻孔端口和吸尘端口，且所述钻孔端口和所述吸尘端口为一一对应关系，所述钻模2-3在所述钻孔端口相对的位置处固定安装有所述气缸2-6-1，且在所述吸尘端口处安装有吸尘管2-6-2；

所述气缸2-6-1的输出端用于通过钻孔端口安装冲击钻5；其中，一个冲击钻5一一对应一个所述气缸2-6-1、一个电磁阀和一个吸尘管2-6-2；所述气缸2-6-1的输入端与所述电磁阀连接，且所述电磁阀用于与所述控制器电连接，所述控制器控制所述电磁阀以使所述气缸2-6-1的输出端驱动所述冲击钻5实现进给运动；

所述吸尘管2-6-2与安装在车体1上的所述负压吸尘器连通，且所述负压吸尘器用于与所述控制器连接，所述控制器用于针对每一气缸2-6-1，在与该气缸2-6-1对应的所述冲击钻5开始工作时，同时启动与该气缸2-6-1对应的所述吸尘管2-6-2吸尘工作。

其中，上述车头1-1可以选用带驾驶室的车头1-1，如该装置包括控制器，则上述控制器可以放置在驾驶室内，既能防水、放灰尘和日晒，又利于工作人员操作。

如图1-2所示，第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1可以在垂直丝杠3-1-1方向即垂直车身平台1-2上伸缩，并在第二电机的作用下，使得伸缩臂2-1-1在垂直所述丝杠3-1-1方向上以第一预设角度摆动。

若上述导轨3相对车身平台1-2为纵向，则伸缩臂2-1-1则以在相对车身横向摆动，且垂直车身平台1-2。

上述传动机构4和导轨的配合可以引导传动机构上安装的钻孔支座2-4移动。

钻模2-3的数量可以为一个，也可以为两个，若为两个，则两个钻模2-3以钻模2-3上钻头相背的方式安装在第二旋转平台2-2上，钻模2-3上的钻头可以多个，且多个钻头可以是相同，也可以是不同，本发明实施例对此并不限定。

为了提高钻孔效率，可以在车身平台1-2上布置多条用于与传动机构配合的导轨3，也可以在用于安装传动机构的导轨3上放置多组钻孔组件2。

上述伸缩臂2-1-1摆动的预设角度最大为140度，也就是，第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1在整个隧道横截面内工作的周向角度可达280度。

另外，钻模2-3上冲击钻5安装的钻头可以为最大钻孔直径40mm钻头；且冲击钻5的进给驱动及固定方式由钻模2-3的结构形式确定。

该钻孔装置钻孔位置的精度由控制器和该钻孔装置中机械执行机构即钻孔组件2的协同工作保证。

如图4所示，所述钻模2-3为同心扇形的壳体结构，大弧线扇面的端部设有所述冲击钻5的钻头穿过的通孔。钻孔轴线由钻模2-3顶端的圆形弧面即大弧线扇面贴合隧道壁面来保证，钻孔轴线保证在隧道壁面的法线方向，以便冲击钻5的钻头通过通孔垂直钻入隧道壁面。

如图6所示，上述钻模的扇面上可以设有多组包括钻孔端口吸尘端口的孔，可以在吸尘端口处设置一个由弹性材料制成的吸尘扩张器，能够近似封闭冲击钻5钻头与隧道壁接触的局部空间，避免灰尘向外扩散，从而使吸尘管2-6-2通过吸尘扩张器吸收冲击钻工作时所产生的灰尘等。

所述第二电机和所述第一旋转平台2-1安装在钻孔支座2-4上，可以增强钻孔支座2-4的稳定性，从而也可以减小第一旋转平台2-1和第二旋转平台2-2由于摆动带来的晃动影响。

上述钻孔装置的工作原理为：如图4-6所示，控制器控制第一电机启动，第一电机驱动驱动装置带动安装在传动机构4上的旋转装置2-5沿着上述车身平台1-2长度方向上的导轨3移动；控制器控制第二电机启动，第二电机带动第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1沿着与所述导轨3垂直的方向以第一预设角度摆动；从而第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1也就带动安装在该伸缩臂2-1-1输出端的第二旋转平台2-2以第一预设角度摆渡，控制器启动第三电机，通过控制第三电机驱动第二旋转平台2-2带动钻模2-3在与所导轨3垂直的方向上以第二预设角度摆动；以调整至钻模2-3中冲击钻5的钻头垂直待打孔的隧道壁面，针对每一气缸2-6-1，控制器通过控制该气缸2-6-1对应的电磁阀以使该气缸2-6-1对应的冲击钻实现钻进工作，同时开启该气缸2-6-1对应的吸尘管2-6-2工作，同步吸收冲击钻所产生的废物，也就是，灰尘在大功率负压吸尘器的负压抽吸作用下，经吸尘管2-6-2到达负压吸尘器，并进入负压吸收器的收集装置中；避免由于废物的堆积长时间影响冲击钻的钻进工作。等到该冲击钻完成钻孔作业后，延时关闭相对应的吸尘管2-6-2路，完成一个钻孔的除尘工作。

示例性的，应用该钻孔装置对隧道内顶端某位置打孔时，工作员驾驶车体至隧道内，利用控制器可控制第一电机，以使车身平台1-2移动至待打孔位置所在平面的下方，利用控制器可控制第二电机旋转，以使第一旋转平台2-1在垂直导轨3的方向以第一预设角度摆渡至待打孔位置的正下方，利用控制器控制第一旋转平台2-1伸缩至钻模2-3紧邻打孔位置处，并控制第三电机驱动第二旋转平台2-2调整钻模2-3以垂直导轨的第二预设角度摆动以使钻模2-3上的钻头以垂直待打孔壁面的方向，调整钻模2-3角度后，控制器控制钻模2-3上的冲击钻5进给运动至壁面，并启动冲击钻5开始在隧道避面上打孔。

如图5所示，所述旋转装置2-5安装在钻孔支座底部，在本申请实施例的钻孔设备需要运输时，可通过旋转装置2-5调整钻孔支座旋转90度，减小钻孔设备横向尺寸，便于运输。

其中，旋转装置至少包括两种实现方式，第一种实现方式可以为如图3所示的结构，该结构具体为：

当需要对钻孔支座进行旋转时，人工可以通过拧开作为锁紧件的螺母和螺杆，以使螺母和螺杆呈松开状态，然后用千斤将旋转装置中用于连接钻孔支座的座顶顶起，此刻，旋转装置的支杆相对旋转装置的底座自由转动，进而带动座顶固连的钻孔支座转动相对导轨自由转动。当不需要对钻孔支座进行旋转时，作为锁紧件的螺母和螺杆呈配合的锁紧状态，旋转装置的支杆置于旋转装置的底座内，且底座与座顶相对静止，使钻孔支座呈稳固状态。

第二种实现方式可以为：所述旋转装置2-5还用于与控制器连接，且在所述控制器的控制下带动所述钻孔支座2-4旋转，其中，所述控制器在确定用于表征对所述钻孔支座2-4进行旋转的信息时，控制所述旋转装置2-5的锁紧件打开，所述旋转装置2-5带动钻孔支座呈自由旋转状态；在确定用于表征对所述钻孔支座2-4进行制动的信息时，所述旋转装置2-5的锁紧件处于锁紧状态，所述旋转装置2-5与钻孔支座2-4呈固连状态。可见，本实现方式的旋转装置在控制器的配合下能够为钻孔支座提供旋转运动，减小设备横向尺寸，便于运输，同时通过控制器可以便利地控制旋转装置的旋转。

由此可见，本发明实施例提供的一种采用气压驱动的隧道钻孔设备。该设备的第二电机和第一旋转平台均安装在钻孔支座上；钻孔支座的支座底部安装有旋转装置，旋转装置能够带动钻孔支座旋转；旋转装置安装在传动机构上，且传动机构的端部连接有第一电机，传动机构在控制器控制第一电机的作用下带动旋转装置沿着导轨移动；第二电机的输出端与第一旋转平台连接，第二电机带动第一旋转平台的伸缩臂在与导轨长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，第一旋转平台为设有伸缩臂的可摆动结构；伸缩臂的输出端安装有第二旋转平台；第二旋转平台的输出端连接有钻模，第二旋转平台的输入端用于与第三电机的输出端连接，且第三电机调整钻模在与导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动钻模通过气缸能驱动气缸输出端上的冲击钻实现进给运动，同时也能够通过吸尘管吸尘。相对于现有技术而言，本发明实施例钻孔支座底部安装有旋转装置，在运输时，旋转装置能够为钻孔支座提供旋转运动，减小设备横向尺寸，便于运输，同时在车体到达隧道待打孔的位置处，通过控制控制器，操作本发明实施例的隧道钻孔装置能够自动在隧道壁上持续长时间、快速地打孔的同时，还能够快速吸尘，避免影响钻孔作业，由此可见，应用本发明实施例提供的方案能够提高钻孔效率。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述导轨3为滚珠丝杠3-1，所述传动机构为螺母，所述滚珠丝杠3-1的丝杠3-1-1端部连接有第一电机；其中，第一电机用于与控制器电连接；

所述钻孔支座2-4安装在所述滚珠丝杠3-1的螺母上，并通过所述螺母在所述第一电机作用下带动所述钻孔支座2-4沿着所述丝杠3-1-1移动；

所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1在与所述丝杠3-1-1长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动。

其中，如图1-2所示，第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1可以在丝杆3-1-1方向即垂直车身平台1-2上伸缩，并在第二电机的作用下，使得伸缩臂2-1-1在垂直所述丝杆3-1-1方向上以第一预设角度摆动。

上述导轨3中丝杠3-1-1和螺母的配合可以引导螺母上安装的钻孔支座2-4移动。

为了提高钻孔效率，可以在车身平台1-2上布置多条用于安装丝杠，也可以在用于安装丝杠的导轨上放置多组钻孔组件2。

上述钻孔装置的工作原理为：如图5所示，控制器控制第一电机启动，第一电机驱动驱动装置带动钻孔支座2-4沿着上述车身平台1-2长度方向上的丝杆3-1-1移动；控制器控制第二电机启动，第二电机带动第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1沿着与所述丝杆3-1-1垂直的方向以第一预设角度摆动；从而第一旋转平台2-1的伸缩臂2-1-1也就带动安装在该伸缩臂2-1-1输出端的第二旋转平台2-2以第一预设角度摆渡，控制器启动第三电机，通过控制第三电机驱动第二旋转平台2-2带动钻模2-3在与所述丝杆3-1-1垂直的方向上以第二预设角度摆动；以调整至钻模2-3中冲击钻4的钻头垂直待打孔的隧道壁面。

可见，本发明实施例中，所述导轨采用滚珠丝杠，所述传动机构采用螺母，不仅结构简单，且稳定性高。

在本发明的一个实施例中，所述钻孔组件2还包括：减速器，所述第一电机的输出端与所述减速器的输入端电连接；

所述减速器安装在所述丝杠3-1-1端部上，且所述减速器的输出端与所述丝杠3-1-1连接。

其中，减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，可以把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。

控制器控制第一电机启动，第一电机通过减速器驱动上述丝杠3-1-1转动，螺母在丝杠3-1-1的转动下带动钻孔支座2-4沿着上述丝杠3-1-1移动。

可见，本实施例的减速器的输入端与第一电机的输出端连接；减速器的输出端与丝杠3-1-1连接，并可通过螺母与丝杠3-1-1的配合带动钻孔支座2-4沿着丝杠3-1-1移动，不仅能够起到减速的作用，还使得钻孔支座2-4可以在丝杠3-1-1上平稳运动。

在本发明的一个实施例中，所述钻孔组件2还包括：所述导轨还包括用于支撑钻孔支座2-4的支撑轨道（3-2），所述螺母在所述控制器控制所述第一电机的转动下带动所述旋转装置2-5沿着所述丝杠3-1-1和所述支撑轨道3-2移动；

所述第一旋转平台2-1还包括：第一转动轴2-1-2；

所述钻孔支座2-4为呈凹字型的壳体结构；

所述钻孔支座2-4的垂直结构之间安装有所述第一转动轴2-1-2；且所述钻孔支座2-4壳体内安装有所述第二电机；

所述第二电机的输出端与所述第一转动轴2-1-2的端部连接，并可带动所述第一转动轴2-1-2相对所述钻孔支座2-4转动；

所述第一转动轴2-1-2的预设位置处与所述伸缩臂2-1-1的一端部连接；

所述伸缩臂2-1-1的另一端部安装有所述第二旋转平台2-2，并在所述控制器控制所述第二电机的转动下带动所述第二旋转平台2-2在与所述导轨3垂直的方向上以第一预设角度摆动。

其中，第一轨道的数量为至少一个，也就是，可以是一个，也可以是两个，甚至是多个，每一第一轨道上可以安装有多个钻孔组件2，也可以一个丝杠上安装有一个钻孔组件2，本发明实施例对此并不限制。

第二轨道的数量为至少一个，其主要作用是支撑钻孔支座2-4，且在驱动装置的驱动下，使钻孔支座2-4沿着第一轨道移动，并同步沿着第二轨道移动。

上述钻孔支座2-4的垂直结构是指凹型结构的两个壳体板状结构上。

上述预设位置的设定可以位于钻孔支座2-4的两个垂直结构之间第一转动轴2-1-2的中部位置。

第一转动轴2-1-2的端部均可以以铰接形式安装在钻孔支座2-4的两个垂直结构之间。

可见，本实施例的螺母在所述控制器控制所述第一电机的转动下带动所述钻孔支座2-4沿着所述丝杠3-1-1和所述支撑轨道（3-2）移动，钻孔支座2-4的垂直结构之间安装有第一转动轴2-1-2；第二电机的输出端与第一转动轴2-1-2的端部连接，并可带动第一转动轴2-1-2转动；第一转动轴2-1-2的预设位置处与伸缩臂2-1-1的一端连接；伸缩臂2-1-1的另一端安装有第二旋转平台2-2。第二轨道的设置可以增强钻孔支座2-4沿着第一轨道移动的稳定性，减速器的设置不仅能够作为驱动装置带动钻孔支座2-4沿着第一轨道和第二轨道移动，还能够起到减速的作用。

在本发明的一个实施例中，所述第一旋转平台2-1还包括：第一蜗轮和第一蜗杆；

所述第二电机的输出端套设在所述第一蜗杆的端部；

所述第一蜗杆与所述第一蜗轮的外齿啮合；

所述第一蜗轮套设在所述第一转动轴2-1-2上，并可带动所述第一转动轴2-1-2相对所述钻孔支座2-4转动。

其中，蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。

第二电机带动蜗杆转动，蜗杆通过与蜗轮的配合，使得蜗杆能够沿着蜗轮的外齿啮合运动，从而带动蜗轮转动，蜗轮带动套设在蜗轮内的第一转动轴2-1-2转动，第一转动轴2-1-2进而带动安装在第一转动轴2-1-2上的机械臂在与导轨垂直的方向上以第一预设角度摆动。

第一转动轴2-1-2相对钻孔支座2-4相对运动的一种实现方式为可以在钻孔支座2-4两个垂直结构的板面上设有通孔，第一转动轴2-1-2的两端分别铰接在钻孔支座2-4的通孔内。

可见，本实施例的第二电机的输出端套设在第一蜗杆的端部；第一蜗杆与第一蜗轮的外齿啮合；第一蜗轮套设在第一转动轴2-1-2上，并可带动第一转动轴2-1-2相对所述钻孔支座2-4转动，相对未设有蜗轮蜗杆的第一旋转平台2-1而言，不仅能够起到平稳传递转速的作用，还能对第二电机起到减速作用。

在本发明的一个实施例中，伸缩臂2-1-1为带有液压机构的机械臂；其中，所述液压机构的输入端用于与所述控制器电连接，所述控制器可通过所述液压机构控制所述机械臂实现伸缩；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂2-1-1的另一端与所述第二旋转平台2-2连接。

其中，液压机构可以为机械臂提供动力源，以使机械臂在液压机构的作用下可伸缩，从而带动第二旋转平台2-2升起或降落。

机械臂可以是连杆机构，连杆机构的输入端与液压机构的输入端连接，输出端与第二旋转平台2-2连接。

液压机构可以安装在机械臂上，液压机构为机械臂的负重也能增强钻孔装置的稳定性。

液压机构包括液压缸、液压泵和油阀等零部件，控制器可以分别与泵和油阀电连接，通过控制液压泵达到控制液压缸油量的多少，从而控制机械臂的伸缩，可以控制油阀开关。

可见，本实施例的伸缩臂2-1-1为带有液压机构的机械臂；液压机构的输出端与所述机械臂的输入端连接；机械臂的输出端作为所述伸缩臂2-1-1的另一端与所述第二旋转平台2-2连接。液压机构的设置不仅能够为机械臂提供动力源，还能够增强钻孔装置的稳定性。

在本发明的一个实施例中，所述导轨的端部安装有液压箱7，所述液压箱7与所述液压机构的液压缸连通。

其中，由于液压机构与控制器连接，则控制器可以控制液压机构中的液压泵从液压油箱中吸油，进而达到液压箱7为液压缸供油的目的。

伸缩臂2-1-1也可以带有气缸2-6-1机构的机械臂，且气缸2-6-1机构的电磁阀与控制器电连接，以在控制器的控制下，可以控制气缸2-6-1中气量的大小，进而通过控制电磁阀达到控制气缸2-6-1机构的输出端进而完成机械臂的伸缩。

可见，本实施例的导轨的端部安装有液压箱7，所述液压箱7与所述液压机构的液压泵连通，能够为液压机构的液压缸供油。

在本发明的一个实施例中，所述伸缩臂2-1-1为带有为带有可伸缩的推杆机构的机械臂；其中，所述推杆机构用于与第四电机连接，且所述第四电机与控制器电连接，所述控制器通过所述第四电机控制所述机械臂的伸缩，所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂的另一端与所述第二旋转平台连接。

其中，一个实施例中，控制器通过控制第四电机的转动，以为推杆机构提供动力源，从而通过推杆机构的伸缩使得机械臂能够伸缩自如。

可选的，推杆机构可以为带有凸轮的推杆机构，以使该推杆机构具有伸缩功能。

为了能够为机械臂提供大的扭矩，且能够提供平稳的动力源，在一种实施方式中，上述机械臂还包括减速器；

所述第四电机的输出端与减速器的输入端连接；

所述减速器的输出端与所述机械臂的输入端连接；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂2-1-1的另一端与所述第二旋转平台2-2连接。

可见，本实施例的伸缩臂2-1-1为带有可伸缩的推杆机构或液压缸的机械臂，能够控制机械臂的伸缩。

所述伸缩臂2-1-1为带有可伸缩的推杆机构或液压机构的机械臂；其中，所述推杆机构用于与第四电机连接，且所述第四电机与控制器电连接，所述控制器通过所述第四电机控制所述机械臂的伸缩；

或，所述液压机构的液压阀用于与所述控制器连接，所述控制器通过控制所述液压阀控制所述机械臂的伸缩；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂（2-1-1）的另一端与所述第二旋转平台（2-2）连接。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括第三电机，所述第二旋转平台2-2包括：外壳、第二蜗轮、第二蜗杆和第二转动轴；

所述机械臂的另一端部安装在所述外壳上；

所述外壳内安装有所述第三电机、所述第二蜗轮和所述第二蜗杆；

所述第三电机的输出端套设在所述第二蜗杆上；

所述第二蜗杆与所述第二蜗轮的外齿啮合；

所述第二蜗轮内部套设在第二转动轴的端部上；

所述第二转动轴上安装有所述钻模2-3，并在所述控制器驱动电机的转动下带动所述钻模2-3在与所述导轨3垂直的方向上以第二预设角度摆动。

其中，第三电机带动第二蜗杆转动，第二蜗杆通过与第二蜗轮的配合，使得第二蜗杆能够沿着第二蜗轮的外齿啮合运动，从而第二蜗轮带动第二蜗轮内的第二转动轴转动，第二转动轴带动第二转动轴上的钻模2-3在垂直导轨的方向上以第二预设角度摆动，进而达到调整钻模2-3外端面的法线方向，以使钻模2-3中的冲击钻5的输出端垂直隧道端面。

可见，本实施例的机械臂的另一端部安装在所述外壳上；第三电机的输出端套设在第二蜗杆上；第二蜗杆与第二蜗轮的外齿啮合；第二蜗轮内部套设在第二转动轴的端部上；第二转动轴上安装有钻模2-3。不仅能够起到平稳传递转速的作用，还能对第二电机起到减速作用。

在本发明的一个实施例中，所述钻孔装置还包括至少两个支撑机构6，每一所述支撑机构6安装在所述导轨3的两端部。

其中，上述支撑机构可以为可折叠的支撑机构6，每一所述支撑机构6的一端部安装在所述导轨的端部，另一端部用于与地接触并提供支撑力。

可以布置四个支撑机构6，每一支撑机构6布置在轨道的四个端部，比如车体外侧的是一个支撑轨道3-2，一个丝杠3-1-1，则支撑机构分别布置在支撑轨道3-2的两端，丝杠3-1-1的两端，以增加稳定性。

在未进行打孔时，上述支撑机构处于折叠情况，并安装在导轨的端部，在进行打孔时，上述支撑机构6的另一端与地接触，地给予支撑机构6另一端支撑力，使得支撑机构6能够为导轨提供支撑力。

上述每一所述支撑机构6还用于与控制器电连接，且所述控制器用于控制所述支撑机构6展开或回收。在需要打孔时，控制器控制每一支撑机构6的展开，打开完毕后，控制器控制支撑机构6回收。

可见，本实施例的支撑机构用于与控制器电连接，能够通过控制器控制每一所述支撑机构展开或回收，在增强导轨稳定性的基础上，还能够增强钻孔装置的智能化。

上述支撑机构6与地接触的端部还可以设有转向轮。

可见，本实施例的支撑机构能够支撑轨道3-2，增强导轨的稳定性。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括：控制器；所述控制器置于所述车体内。

上述控制器可以放置在车身平台1-2上，也可以放置在车头1-1的驾驶室内，便于操作人员操作。

在一种实施方式中，上述控制器也可以与外部的电子设备电连接，该电子设备可以是计算机或手机等。以通过外部设备操控控制器，从而也降低了工作人员操作业务的危险。

车体也可以是无人驾驶的车体，并通过外部设备控制控制器从而达到控制钻孔装置在隧道壁上钻孔。

可见，本实施例的装置包括的控制器可以置于车体内，能够便于工作人员操作。

综所上述，应用本发明实施例提供的钻孔装置无需使用太多的劳动力，在能够提高钻孔效率的基础上，还能够节省人力和成本，同时车头1-1也可以使用无人驾驶车头1-1，并通过外部电子设备操作整个钻孔装置，能避免工作人员在具有恶劣环境的隧道中工作，进而进一步能够避免工作人员在恶劣环境下作业。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种采用气压驱动的隧道钻孔设备，其特征在于，所述设备包括：车体（1）、至少两组钻孔组件（2）、导轨（3）、至少一个传动机构（4）、第一电机和两个折叠式的支撑机构（6）；

其中，所述车体（1）包括：设有驾驶操作的车头（1-1）和车身平台（1-2）；

所述车头（1-1）与所述车身平台（1-2）连接，并带动所述车身平台（1-2）移动；

在所述车身平台（1-2）上沿着所述车身平台（1-2）长度方向上安装有所述导轨（3）；各所述钻孔组件（2）均安装在各自对应的传动机构（4）上，其中，每一所述钻孔组件（2）包括：第一旋转平台（2-1）、第二旋转平台（2-2）、至少一个钻模（2-3）、第二电机、钻孔支座（2-4）、带有锁紧件的旋转装置（2-5）和气动驱动机构（2-6）；每一所述钻模至少安装两个冲击钻（5），且所述钻模为同心扇形的壳体结构，大弧线扇面的端部设有所述冲击钻（5）的钻头穿过的通孔；钻孔轴线由钻模（2-3）顶端的大弧线扇面贴合隧道壁面保证；

其中，所述气动驱动机构（2-6）包括：气缸（2-6-1）、电磁阀、吸尘扩张器、负压吸尘器和吸尘管（2-6-2）；

所述第二电机和所述第一旋转平台（2-1）均安装在所述钻孔支座（2-4）上；

所述钻孔支座（2-4）的支座底部安装有旋转装置（2-5），其中，所述旋转装置（2-5）能够带动所述钻孔支座（2-4）旋转，在确定需对所述钻孔支座（2-4）旋转的情况下，所述旋转装置（2-5）的锁紧件处于打开状态，所述旋转装置（2-5）带动钻孔支座（2-4）呈自由旋转状态；在确定对所述钻孔支座（2-4）进行制动的情况下，所述旋转装置（2-5）的锁紧件处于锁紧状态，所述旋转装置（2-5）与钻孔支座（2-4）呈固连状态；

所述旋转装置（2-5）安装在所述传动机构上，且所述传动机构（4）的端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接，所述传动机构（4）在所述控制器控制第一电机的作用下带动所述旋转装置（2-5）沿着所述导轨（3）移动；所述第二电机的输出端与所述第一旋转平台（2-1）连接，其中，所述第二电机用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台（2-1）的伸缩臂（2-1-1）在与所述导轨（3）长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动，所述第一旋转平台（2-1）为设有伸缩臂（2-1-1）的可摆动结构；

所述伸缩臂（2-1-1）的输出端安装有所述第二旋转平台（2-2）；

所述第二旋转平台（2-2）的输出端连接有所述钻模（2-3），所述第二旋转平台（2-2）的输入端用于与第三电机的输出端连接，且所述第三电机输入端用于与控制器电连接，所述控制器控制所述第三电机调整所述钻模（2-3）在与所述导轨（3）垂直的方向上以第二预设角度摆动；

所述钻模（2-3）分别设有钻孔端口和吸尘端口，且所述钻孔端口和所述吸尘端口为一一对应关系，所述钻模（2-3）在所述钻孔端口相对的位置处固定安装有所述气缸（2-6-1），且在所述吸尘端口处安装有吸尘扩张器；

所述气缸（2-6-1）的输出端用于通过钻孔端口安装冲击钻（5）；其中，一个冲击钻（5）一一对应一个所述气缸（2-6-1）、一个电磁阀对应一个吸尘扩张器，一个吸尘扩张器对应一个吸尘管（2-6-2）；所述气缸（2-6-1）的输入端与所述电磁阀连接，且所述电磁阀用于与所述控制器电连接，所述控制器控制所述电磁阀以使所述气缸（2-6-1）的输出端驱动所述冲击钻（5）实现进给运动；所述吸尘扩张器与吸尘管（2-6-2）连接，吸尘管（2-6-2）与安装在车体（1）上的所述负压吸尘器连通，且所述负压吸尘器用于与所述控制器连接，所述控制器用于针对每一气缸（2-6-1），在与该气缸（2-6-1）对应的所述冲击钻（5）开始工作时，同时启动与该气缸（2-6-1）对应的所述吸尘管（2-6-2）吸尘工作；

两个所述支撑机构（6）分别安装在所述导轨的两端部，且每一所述支撑机构（6）还用于与控制器电连接，所述控制器用于控制所述支撑机构（6）展开或回收，以在未打孔时，控制所述支撑机构（6）回收，在进行打孔时，控制支撑机构（6）展开后与地接触，在完成打孔后，控制所述支撑机构（6）回收。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导轨（3）为滚珠丝杠（3-1），所述传动机构为螺母，所述滚珠丝杠（3-1）的丝杠（3-1-1）端部连接有所述第一电机；其中，所述第一电机用于与控制器电连接；

所述钻孔支座（2-4）安装在所述滚珠丝杠（3-1）的螺母上，并通过所述螺母在所述第一电机作用下带动所述旋转装置（2-5）沿着所述丝杠（3-1-1）移动；

所述控制器控制所述第二电机带动所述第一旋转平台（2-1）的伸缩臂（2-1-1）在与所述丝杠（3-1-1）长度方向垂直的方向上以第一预设角度摆动。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述钻孔组件（2）还包括：减速器；

所述第一电机的输出端与所述减速器的输入端电连接；

所述减速器安装在所述丝杠（3-1-1）端部上，且所述减速器的输出端与所述丝杠（3-1-1）连接。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述导轨（3）还包括用于支撑钻孔支座（2-4）的支撑轨道（3-2），所述螺母在所述控制器控制所述第一电机的转动下带动所述旋转装置（2-5）沿着所述丝杠（3-1-1）和所述支撑轨道（3-2）移动；

所述第一旋转平台（2-1）还包括：第一转动轴（2-1-2）；

所述钻孔支座（2-4）为呈凹字型的壳体结构；

所述钻孔支座（2-4）的垂直结构之间安装有所述第一转动轴（2-1-2）；且所述钻孔支座（2-4）壳体内安装有所述第二电机；

所述第二电机的输出端与所述第一转动轴（2-1-2）的端部连接，并可带动所述第一转动轴（2-1-2）相对所述钻孔支座（2-4）转动；

所述第一转动轴（2-1-2）的预设位置处与所述伸缩臂（2-1-1）的一端部连接；

所述伸缩臂（2-1-1）的另一端部安装有所述第二旋转平台（2-2），并在所述控制器控制所述第二电机的转动下带动所述第二旋转平台（2-2）在与所述导轨垂直的方向上以第一预设角度摆动。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述旋转装置（2-5）还用于与控制器连接，且在所述控制器的控制下带动所述钻孔支座（2-4）旋转，其中，所述控制器在确定用于表征对所述钻孔支座（2-4）进行旋转的信息时，控制所述旋转装置（2-5）的锁紧件打开，所述旋转装置（2-5）带动钻孔支座（2-4）呈自由旋转状态；在确定用于表征对所述钻孔支座（2-4）进行制动的信息时，所述旋转装置（2-5）的锁紧件处于锁紧状态，所述旋转装置（2-5）与钻孔支座（2-4）呈固连状态。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一旋转平台（2-1）还包括：第一蜗轮和第一蜗杆；

所述第二电机的输出端安装在所述第一蜗杆的端部；

所述第一蜗杆与所述第一蜗轮的外齿啮合；

所述第一蜗轮套设在所述第一转动轴（2-1-2）上，并可带动所述第一转动轴（2-1-2）相对所述钻孔支座（2-4）转动。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述伸缩臂(2-1-1)为带有可伸缩的推杆机构或液压机构的机械臂；其中，所述推杆机构用于与第四电机连接，且所述第四电机与控制器电连接，所述控制器通过所述第四电机控制所述机械臂的伸缩；

或，所述液压机构的液压阀用于与所述控制器连接，所述控制器通过控制所述液压阀控制所述机械臂的伸缩；

所述机械臂的输出端作为所述伸缩臂（2-1-1）的另一端与所述第二旋转平台（2-2）连接。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第二旋转平台（2-2）包括：外壳、第二蜗轮、第二蜗杆和第二转动轴；

所述机械臂的另一端部安装在所述外壳上；

所述外壳内安装有所述第三电机、所述第二蜗轮和所述第二蜗杆；

所述第三电机的输出端套设在所述第二蜗杆上；

所述第二蜗杆与所述第二蜗轮的外齿啮合；

所述第二蜗轮内部套设在所述第二转动轴的端部上；

所述第二转动轴上安装有所述钻模（2-3），并在所述控制器驱动所述第三电机的转动下带动所述钻模（2-3）在与所述导轨垂直的方向上以第二预设角度摆动。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制器置于所述车体内。