CN111997532A - 一种仰拱反臂钻孔结构及仰拱反臂凿岩钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种仰拱反臂钻孔结构，进一步公开了一种仰拱反臂凿岩钻机，包括：支撑机构，其包括连接臂，所述连接臂一端与车体活动连接；钻孔机构，与所述连接臂远离车体的一端活动连接，所述钻孔机构包括：用于钻孔的钻头；第一调节组件，其一端与连接臂活动连接，用于调节钻头的钻孔方向，所述翻转油缸伸缩驱动第一翻转块以第二铰接点为轴转动，当所述翻转油缸收缩至第一铰接点、第二铰接点及第四铰接点处于同一直线上时，所述钻头的轴线与连接臂的夹角大于等于20°或小于等于160°。本申请实现了钻孔方向在朝向车体和向下方向可调节，且限制了钻孔方向不可朝向背离车体的一侧，通过该反臂钻孔结构，可实现钻头相对于车体180°方向的钻孔。

Description

一种仰拱反臂钻孔结构及仰拱反臂凿岩钻机

技术领域

本发明涉及隧道台阶法施工钻孔装置领域，尤其涉及仰拱反臂钻孔结构，特别地涉及一种仰拱反臂钻孔结构及仰拱反臂凿岩钻机。

背景技术

在隧道仰拱开凿爆破孔施工时所用的凿岩台车，其使用场景较为复杂。现在的凿岩台车只能面向钻孔面进行施钻，而在一些特殊的场景，不具备车体停在面向钻孔面位置的作业条件，车体只能停在需要钻孔面背面的岩土上方时，现有的凿岩台车在仰拱施工时均不能反向下探施钻，无法实现在该使用场景下的钻探要求。

现有中国专利公开号为“CN110725648A”的一种双钻头隧道自动钻孔机及方法，该钻孔机包括履带车底盘、控制支撑箱、液压控制箱、中心支撑轴、横轴、主油缸、电机和双钻头机构；该方法包括步骤：一、布置孔位标记；二、钻孔机进行隧道区段的自动钻孔；三、钻孔机进行隧道自动钻孔；四、冲击钻故障排查；五、钢筋钻故障检修。

上述方案中，无论如何调节钻头的钻孔方向，均无法实现将钻头的钻孔方向调节至朝向车体。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种仰拱反臂钻孔结构及仰拱反臂凿岩钻机，用于解决现有技术中钻机的钻孔方向无法朝向车体等问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种仰拱反臂钻孔结构，包括：

支撑机构，其包括连接臂，所述连接臂一端与车体活动连接，所述连接臂具有第一铰接点，第二铰接点及第三铰接点，所述第二铰接点处于第一铰接点与第三铰接点之间，所述第三铰接点处于远离车体的一端；

钻孔机构，与所述连接臂远离车体的一端活动连接，所述钻孔机构包括：用于钻孔的钻头；第一调节组件，其一端与连接臂活动连接，用于调节钻头的钻孔方向，所述第一调节组件包括，旋转块，其具有处于远离车体一侧的第一铰接轴和第二铰接轴，所述第一铰接轴与所述第三铰接点铰接；第一翻转块及第二翻转块，其均处于连接臂远离车体的一侧，所述第一翻转块与第二翻转块铰接于第四铰接点，所述第一翻转块远离第二翻转块的一端与第二铰接点铰接，所述第二翻转块远离第一翻转块的一端与第二铰接轴铰接；翻转油缸，其一端与第一铰接点铰接，另一端与第四铰接点铰接；

所述翻转油缸伸缩驱动第一翻转块以第二铰接点为轴转动，进而使得第二翻转块带动旋转块在第一平面内绕第一铰接轴转动，以调节钻头朝向车体方向的钻孔角度；当所述翻转油缸收缩至第一铰接点、第二铰接点及第四铰接点处于同一直线上时，所述钻头的轴线与连接臂的夹角大于等于20°或小于等于160°。

优选地，所述第二铰接点到第三铰接点的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.1～1.2之间；第二翻转块两端之间的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.4～1.6之间，第一翻转块两端之间的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.7～1.8之间。

优选地，所述第一翻转块包括两个相互平行的第一翻转片，所述第一反转片呈扇环状设置；所述第二翻转块包括两个相互平行的第二翻转片，所述第二翻转片呈长条状设置；每个所述第一反转片分别铰接一个所述第二翻转片。

优选地，所述旋转块还具有远离第一铰接轴/第二铰接轴一侧的第三铰接轴，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴平行，所述第三铰接轴与所述第一铰接轴/第二铰接轴垂直；

所述钻孔机构还包括：钻杆，其与所述第一调节组件可滑动连接，所述钻头固定连接于所述钻杆靠近车体的一端；第二调节组件，其一端与所述第三铰接轴铰接，另一端与所述钻杆连接，所述第二调节组件可绕第三铰接轴转动以使钻头的钻孔方向在第二平面内调节，所述第二平面分别垂直于所述第一平面及工作面。

优选地，所述第二调节组件包括：摆动块，其一端铰接于所述第三铰接轴，另一端具有油缸连接部及滑动连接部；滑动梁，其滑动连接于所述滑动连接部且与所述钻杆固定；推进油缸，其一端与所述油缸连接部铰接，另一端与所述滑动梁铰接。

优选地，所述摆动块呈“[”型设置。

优选地，还设有定位件，所述定位件一端与所述钻杆固接，另一端呈锥体设置，且所述定位件与所述钻头处于所述钻杆的同一端。

一种仰拱反臂凿岩钻机，包括动力总成、车架总成及控制总成，还包括反臂钻孔结构，所述反臂钻孔结构与所述车架总成活动连接。

优选地，所述车架总成内还活动连接有可伸缩的伸缩臂，所述伸缩臂远离车架总成的一端与连接臂活动连接。

优选地，钻机的钻孔方向可调的朝向车架总成或可调的背离车架总成。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

1、本申请通过限制部件之间的连接关系，长度比例、位置关系等，实现了钻孔方向在朝向车体和向下方向可调节，且限制了钻孔方向不可朝向背离车体的一侧，当车体无法停在工作面对侧的时候，可停在待开孔的墙体的上方，通过该反臂钻孔结构，可实现钻头相对于车体180°方向的钻孔。

2、在第一调节组件中，通过旋转块旋转带动钻头运动，可调节第一平面内的钻孔方向，在第二调节组件中，通过晃动块以第三铰接轴为轴转动，可调节第二平面内的钻孔方向，又因为第三铰接轴与第一铰接轴/第二铰接轴垂直，即可第二平面与第一平面垂直，也就是说，通过第一调节组件与第二调节组件之间的相互调节，可实现钻头的钻孔方向可以该三维空间内任意调节，第一调节组件用于调节钻头相对于工作面的相对位置，而第二调节组件可用于调节钻头与工作面的夹角。

3、在钻头接触到工作面之前，定位件前端的椎体与工作面接触，椎体可插入工作面以实现钻杆相对于工作面的相对固定，当钻头接触到工作面时，钻头不会相对于工作面晃动，以此提高了钻头的稳定性及钻孔角度调节的精确性。

4、钻机的钻孔方向可调的朝向车架总成或可调的背离车架总成。

附图说明

图1为实施例中钻机的结构示意图；

图2为实施例中反臂钻孔结构的示意图；

图3为实施例中第一调节组件的结构示意图；

图4为实施例中第二调节组件的结构示意图；

图5为实施例中旋转块的结构示意图；

图6为实施例中摆动块的结构示意图；

图中，100-第一调节组件，110-翻转油缸，120-第一翻转块，121-第四铰接点，130-第二翻转块，140-旋转块，141-第一铰接轴，142-第二铰接轴，143-第三铰接轴；

200-第二调节组件，210-摆动块，211-本体，211a-油缸连接部，211b-滑动连接部，212-凸块，220-推进油缸，230-滑动梁；

300-钻杆；

400-钻头；

500-驱动机构；

600-定位件；

700-车体，710-伸缩臂；

800-连接臂，810-第一铰接点，820-第二铰接点，830-第三铰接点。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1-图6，本发明公开了一种反臂钻孔结构，包括：

支撑机构，其包括连接臂800，所述连接臂800一端与车体700活动连接，所述连接臂800具有第一铰接点810，第二铰接点820及第三铰接点830，所述第二铰接点820处于第一铰接点810与第三铰接点830之间，所述第三铰接点830处于远离车体700的一端；

钻孔机构，与所述连接臂800远离车体700的一端活动连接，所述钻孔机构包括：用于钻孔的钻头400；第一调节组件100，其一端与连接臂800活动连接，用于调节钻头400的钻孔方向，所述第一调节组件100包括，旋转块140，其具有处于远离车体700一侧的第一铰接轴141和第二铰接轴142，所述第一铰接轴141与所述第三铰接点830铰接；第一翻转块120及第二翻转块130，其均处于连接臂800远离车体700的一侧，所述第一翻转块120与第二翻转块130铰接于第四铰接点121，所述第一翻转块120远离第二翻转块130的一端与第二铰接点820铰接，所述第二翻转块130远离第一翻转块120的一端与第二铰接轴142铰接；翻转油缸110，其一端与第一铰接点810铰接，另一端与第四铰接点121铰接；

所述翻转油缸110伸缩驱动第一翻转块120以第二铰接点820为轴转动，进而使得第二翻转块130带动旋转块140在第一平面内绕第一铰接轴141转动，以调节钻头400朝向车体700方向的钻孔角度；当所述翻转油缸110收缩至第一铰接点810、第二铰接点820及第四铰接点121处于同一直线上时，所述钻头400的轴线与连接臂800的夹角大于等于20°或小于等于160°。

如图1-3所示，翻转油缸110伸缩可带动第一翻转块120、第二翻转块130旋转，进而带动旋转块140旋转，旋转块140可带动钻头400改变其钻孔方向，而钻头400的钻孔方向受到第一翻转块120、第二翻转块130及旋转块140的长度和铰接点位的限制，即使翻转油缸110收缩至最短时，也就是第一铰接点810、第二铰接点820和第四铰接点121在同一直线上时，钻头400与连接臂800的夹角大于等于20°或小于等于160°；具体的说，本实施例通过限制部件之间的连接关系，长度比例、位置关系等，实现了钻孔方向在朝向车体700和向下方向可调节，且限制了钻孔方向不可朝向背离车体700的一侧，当车体700无法停在工作面对侧的时候，可停在待开孔的墙体的上方，通过该反臂钻孔结构，可实现钻头相对于车体180°方向的钻孔。

所述第二铰接点820到第三铰接点830的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比处于1.1～1.2之间；第二翻转块130两端之间的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比处于1.4～1.6之间，第一翻转块120两端之间的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比处于1.7～1.8之间。

优选地，所述第二铰接点820到第三铰接点830的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比为1.04，第二翻转块130两端之间的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比为1.45，第一翻转块120两端之间的距离与第一铰接轴141到第二铰接轴142的距离之比为1.75。

当处于上述比例时，满足钻孔朝向车体700的使用场景。可以理解的是，通过调节翻转油缸110的行程，也可改变钻孔方向的可调范围，当翻转油缸110的行程处于50mm～500mm之间时，钻头400与连接臂800之间的夹角处于20°～126°之间。

所述第一翻转块120包括两个相互平行的第一翻转片，所述第一反转片呈扇环状设置；所述第二翻转块130包括两个相互平行的第二翻转片，所述第二翻转片呈长条状设置；每个所述第一反转片分别铰接一个所述第二翻转片。

第一翻转块120设置两个相互平行的第一翻转片，第二翻转块130设置两个相互平行的第二翻转片，在具体的使用场景中，两个第一翻转片分别处于翻转油缸110的不同侧，两个第二翻转片也处于翻转油缸110的不同侧。这样设置的目的在于，可提高整个翻转动作过程中第一翻转块120与第二翻转块130的强度，也可使得旋转块140与连接臂800之间的相对位置关系更加明确，旋转块140与连接臂800之间不会晃动，钻孔方向在可调范围内可以更精确的调节。

所述旋转块140还具有远离第一铰接轴141/第二铰接轴142一侧的第三铰接轴143，所述第一铰接轴141与所述第二铰接轴142平行，所述第三铰接轴143与所述第一铰接轴141/第二铰接轴142垂直；

所述钻孔机构还包括：钻杆300，其与所述第一调节组件100可滑动连接，所述钻头400固定连接于所述钻杆300靠近车体700的一端；第二调节组件200，其一端与所述第三铰接轴143铰接，另一端与所述钻杆300连接，所述第二调节组件200可绕第三铰接轴143转动以使钻头400的钻孔方向在第二平面内调节，所述第二平面分别垂直于所述第一平面及工作面。

所述第二调节组件200包括：摆动块210，其一端铰接于所述第三铰接轴143，另一端具有油缸连接部211a及滑动连接部211b；滑动梁230，其滑动连接于所述滑动连接部211b且与所述钻杆300固定；推进油缸220，其一端与所述油缸连接部211a铰接，另一端与所述滑动梁230铰接。

在第一调节组件100中，通过旋转块140旋转带动钻头400运动，可调节第一平面内的钻孔方向，在第二调节组件200中，通过晃动块以第三铰接轴143为轴转动，可调节第二平面内的钻孔方向，又因为第三铰接轴143与第一铰接轴141/第二铰接轴142垂直，即可第二平面与第一平面垂直，也就是说，通过第一调节组件100与第二调节组件200之间的相互调节，可实现钻头400的钻孔方向可以该三维空间内任意调节，第一调节组件100用于调节钻头400相对于工作面的相对位置，而第二调节组件200可用于调节钻头400与工作面的夹角。

需要说明的是，本文中所描述的工作面为钻头400钻孔时所接触的面，即待钻孔的面。

如图1-2所示，在钻杆300上还固定有驱动机构500，可驱动钻头400对工作面进行钻孔；其中，摆动块210的摆动动作可通过设置其他油缸进行控制，转动摆动块210的角度可调节钻头400与工作面的夹角后，可驱动推动油缸伸长，进而带动滑动梁230向工作面移动，从而带动钻杆300及钻头400向工作面移动，当钻孔与工作面接触后，驱动机构500可驱动钻头400工作以实现对工作面的钻孔。

所述摆动块210呈“[”型设置。

具体的说，摆动块210可分为本体211及本体211两端凸出设置的凸块212，两端的凸块212处于本体211的同一侧且与第三铰接轴143铰接，从而实现摆动块210相对于旋转块140的转动。

还设有定位件600，所述定位件600一端与所述钻杆300固接，另一端呈锥体设置，且所述定位件600与所述钻头400处于所述钻杆300的同一端。

该定位件600的作用在于，在钻头400接触到工作面之前，定位件600前端的椎体与工作面接触，椎体可插入工作面以实现钻杆300相对于工作面的相对固定，当钻头400接触到工作面时，钻头400不会相对于工作面晃动，以此提高了钻头400的稳定性及钻孔角度调节的精确性。

一种仰拱反臂凿岩钻机，包括动力总成、车架总成及控制总成，还包括反臂钻孔结构，所述反臂钻孔结构与所述车架总成活动连接。

所述车架总成内还活动连接有可伸缩的伸缩臂710，所述伸缩臂710远离车架总成的一端与连接臂800活动连接。

钻机的钻孔方向可调的朝向车架总成或可调的背离车架总成。

具体地说，伸缩臂710与连接臂800之间可相对转动，伸缩臂710在车架总成内可转动连接，使得钻头400的钻孔方向可调节的能够朝向车架总成方向或背离车架总成方向。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，包括：

支撑机构，其包括连接臂，所述连接臂一端与车体活动连接，所述连接臂具有第一铰接点，第二铰接点及第三铰接点，所述第二铰接点处于第一铰接点与第三铰接点之间，所述第三铰接点处于远离车体的一端；

钻孔机构，与所述连接臂远离车体的一端活动连接，所述钻孔机构包括：用于钻孔的钻头；第一调节组件，其一端与连接臂活动连接，用于调节钻头的钻孔方向，所述第一调节组件包括，旋转块，其具有处于远离车体一侧的第一铰接轴和第二铰接轴，所述第一铰接轴与所述第三铰接点铰接；第一翻转块及第二翻转块，其均处于连接臂远离车体的一侧，所述第一翻转块与第二翻转块铰接于第四铰接点，所述第一翻转块远离第二翻转块的一端与第二铰接点铰接，所述第二翻转块远离第一翻转块的一端与第二铰接轴铰接；翻转油缸，其一端与第一铰接点铰接，另一端与第四铰接点铰接；

所述翻转油缸伸缩驱动第一翻转块以第二铰接点为轴转动，进而使得第二翻转块带动旋转块在第一平面内绕第一铰接轴转动，以调节钻头朝向车体方向的钻孔角度；当所述翻转油缸收缩至第一铰接点、第二铰接点及第四铰接点处于同一直线上时，所述钻头的轴线与连接臂的夹角大于等于20°或小于等于160°。

2.根据权利要求1所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，所述第二铰接点到第三铰接点的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.1～1.2之间；第二翻转块两端之间的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.4～1.6之间，第一翻转块两端之间的距离与第一铰接轴到第二铰接轴的距离之比处于1.7～1.8之间。

3.根据权利要求1所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，所述第一翻转块包括两个相互平行的第一翻转片，所述第一反转片呈扇环状设置；所述第二翻转块包括两个相互平行的第二翻转片，所述第二翻转片呈长条状设置；每个所述第一反转片分别铰接一个所述第二翻转片。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，所述旋转块还具有远离第一铰接轴/第二铰接轴一侧的第三铰接轴，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴平行，所述第三铰接轴与所述第一铰接轴/第二铰接轴垂直；

所述钻孔机构还包括：钻杆，其与所述第一调节组件可滑动连接，所述钻头固定连接于所述钻杆靠近车体的一端；第二调节组件，其一端与所述第三铰接轴铰接，另一端与所述钻杆连接，所述第二调节组件可绕第三铰接轴转动以使钻头的钻孔方向在第二平面内调节，所述第二平面分别垂直于所述第一平面及工作面。

5.根据权利要求4所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，所述第二调节组件包括：摆动块，其一端铰接于所述第三铰接轴，另一端具有油缸连接部及滑动连接部；滑动梁，其滑动连接于所述滑动连接部且与所述钻杆固定；推进油缸，其一端与所述油缸连接部铰接，另一端与所述滑动梁铰接。

6.根据权利要求5所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，所述摆动块呈“[”型设置。

7.根据权利要求4所述的一种仰拱反臂钻孔结构，其特征在于，还设有定位件，所述定位件一端与所述钻杆固接，另一端呈锥体设置，且所述定位件与所述钻头处于所述钻杆的同一端。

8.一种仰拱反臂凿岩钻机，包括动力总成、车架总成及控制总成，其特征在于，还包括如权利要求1-7中任一项所述的仰拱反臂钻孔结构，所述反臂钻孔结构与所述车架总成活动连接。

9.根据权利要求8所述的一种仰拱反臂凿岩钻机，其特征在于，所述车架总成内还活动连接有可伸缩的伸缩臂，所述伸缩臂远离车架总成的一端与连接臂活动连接。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的一种仰拱反臂凿岩钻机，其特征在于，钻机的钻孔方向可调的朝向车架总成或可调的背离车架总成。

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