CN113073933A - 一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，属于隧道施工技术领域，包括支撑部、第一安装部、第二安装部、钻进部、驱动部、检测部以及限位部；所述钻进部一端延伸至所述支撑部内部并与所述第一安装部相连，另一端位于所述支撑部外部；所述限位部安装在所述支撑部内部，用于将所述第一安装部与所述第二安装部限定为一体；所述驱动部设置在所述支撑部内部，用于带动所述第二安装部往复移动；所述钻进部位于所述支撑部外部的一端具有扩撑部；所述检测部用于检测所述第二安装部的位置。本发明实施例，相较于现有技术，具有结构新颖以及岩石破碎效果好的优点。

Description

一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体是一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置。

背景技术

目前，隧道施工时需要用到钻岩装置，以对岩石进行破碎处理。

现有的钻岩装置大多是利用振动电机带动钎杆进行振动，使得钎杆钻入岩石内部，为提高钎杆的钻岩效果，钎杆通常较为细长，如此，钎杆对于岩石的破碎效果有限，在钎杆钻入岩石内部后，往往还需要对周边岩石施加外力，以实现岩石的破碎，从而导致现有的钻岩装置对于岩石的破碎效果较差，无法满足隧道的施工需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明实施例要解决的技术问题是提供一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，包括支撑部、第一安装部、第二安装部、钻进部、驱动部、检测部以及限位部；

所述钻进部一端延伸至所述支撑部内部并与所述第一安装部相连，另一端位于所述支撑部外部；

所述限位部安装在所述支撑部内部，用于将所述第一安装部与所述第二安装部限定为一体；

所述驱动部设置在所述支撑部内部，用于带动所述第二安装部往复移动；

所述钻进部位于所述支撑部外部的一端具有扩撑部；

所述检测部用于检测所述第二安装部的位置，当第二安装部移动至预定位置时，所述检测部将所述第二安装部的位置信息传递至所述限位部，所述限位部解除第一安装部与第二安装部之间的限定状态，在后续驱动部带动第二安装部移动时，可驱使所述扩撑部展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

作为本发明进一步的改进方案：所述钻进部包括钻杆以及设置在所述钻杆一端的钻头，所述钻杆以及所述钻头内部均为中空结构，所述钻头侧壁开设有安置槽；

所述扩撑部包括活动连接在所述安置槽内部的扩撑杆以及设置在所述钻杆内部的驱动杆，所述驱动杆一端延伸至所述钻杆外部，另一端通过第三连杆与所述扩撑杆相连；

在第二安装部相较于第一安装部移动时，第二安装部可作用于所述驱动杆，以驱使驱动杆向钻杆内部移动，进而推动扩撑杆向外展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

作为本发明进一步的改进方案：所述驱动部包括固定安装在所述支撑部内部的第一电机、连接在所述第一电机输出端的转盘、活动连接在所述转盘远离所述第一电机一端的第二连杆以及活动连接在所述第二连杆远离所述转盘一端偏心位置的第一连杆，所述第一连杆远离所述第二连杆的一端与所述第二安装部相连。

作为本发明进一步的改进方案：所述支撑部内壁固定设置有导轨，所述第一安装部与第二安装部侧壁均开设有与所述导轨相适配的卡槽，所述第一安装部与第二安装部均通过卡槽与所述导轨滑动配合。

作为本发明进一步的改进方案：所述限位部包括两组对第二安装部进行夹持的夹持部以及驱动两组所述夹持部往相反方向进行位移的驱动结构。

作为本发明再进一步的改进方案：所述驱动结构包括固定安装在所述第一安装部一侧的电机以及连接在所述电机输出端的转轴，所述转轴贯穿所述第二安装部并与所述第二安装部活动配合；

所述转轴上具有两组旋向相反的螺纹段，两组所述夹持部均为螺母，两组所述螺母分别螺纹套设于两组所述螺纹段上，且两组所述螺母分布于所述第二安装部两侧，两组所述螺母侧壁均通过滑块与所述导轨滑动配合。

作为本发明再进一步的改进方案：所述钻杆内部还固定设置有第一限位块，所述驱动杆位于所述钻杆内部的杆体上固定设置有第二限位块，所述驱动杆贯穿所述第一限位块并与第一限位块活动配合，所述第一限位块与第二限位块之间通过弹性体相连。

作为本发明再进一步的改进方案：所述检测部包括传感器以及控制器；

所述传感器安装在所述支撑部内侧，用于对所述第二安装部的位置信息进行检测；

所述控制器安装在所述支撑部内部，用于接收第二安装部的位置信息并向所述第二电机发出动作指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例中，通过限位部将第一安装部与第二安装部连接为一体，利用驱动部带动第一安装部、第二安装部以及钻进部往复移动，实现岩石的钻进；在钻进部钻入岩石一定深度后，通过驱动部、检测部以及限位部的设置，检测部可对第二安装部的位置信息进行检测，限位部对第一安装部与第二安装部之间的锁定状态解除，此时第二安装部可向第一安装部方向移动，进而驱使扩撑部展开，实现周边岩石的扩撑，相较于现有技术，具有结构新颖以及岩石破碎效果好的优点。

附图说明

图1为一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置的结构示意图；

图2为一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置中钻进部的结构示意图；

图3为一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置中锁紧部的结构示意图；

图4为图1中A区域放大示意图；

图中：1-支撑部、11-锁紧部、2-第一安装部、3-钻进部、31-钻头、32-扩撑杆、33-安置槽、34-第三连杆、35-钻杆、36-驱动杆、37-第一限位块、38-弹性体、39-第二卡块、4-导轨、5-驱动部、51-第一连杆、52-第二连杆、53-转盘、6-检测部、7-限位部、71-转轴、72-第二电机、73-滑块、74-夹持部、75-螺纹段、8-第二安装部、9-导向杆。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。

在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供了一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，包括支撑部1、第一安装部2、第二安装部8、钻进部3、驱动部5、检测部6以及限位部7；

所述钻进部3一端延伸至所述支撑部1内部并与所述第一安装部2相连，另一端位于所述支撑部1外部；

所述限位部7安装在所述支撑部1内部，用于将所述第一安装部2与所述第二安装部8限定为一体；

所述驱动部5设置在所述支撑部1内部，用于带动所述第二安装部8往复移动；

所述钻进部3位于所述支撑部1外部的一端具有扩撑部；

所述检测部6用于检测所述第二安装部8的位置，当第二安装部8移动至预定位置时，所述检测部6将所述第二安装部的位置信息传递至所述限位部7，所述限位部7解除第一安装部2与第二安装部8之间的限定状态，在后续驱动部5带动第二安装部8移动时，可驱使所述扩撑部展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

在对岩石进行钻进处理时，限位部7将第一安装部2与第二安装部8限定为一体，通过驱动部5带动第二安装部8在支撑部1内部往复移动，进而带动第二安装部2以及钻进部3往复移动，利用钻进部3实现岩石的钻进；当钻进部3伸入至岩石内部一定深度后，可对检测部6进行通电处理，当第二安装部8移动至预定位置时，检测部6可将第二安装部8的位置信息传递至限位部7，进而使得限位部7接触第一安装部2与第二安装部8之间的限定状态，此时第二安装部8可相较于第一安装部2进行移动，进而驱使扩撑部展开，利用扩撑部对周边的岩石进行扩撑处理，使得周边岩石能够被撑裂垮塌，进而提高隧道的钻进效果。

请参阅图2，在一个实施例中，所述钻进部3包括钻杆35以及设置在所述钻杆35一端的钻头31，所述钻杆35以及所述钻头31内部均为中空结构，所述钻头31侧壁开设有安置槽33；

所述扩撑部包括活动连接在所述安置槽33内部的扩撑杆32以及设置在所述钻杆35内部的驱动杆36，所述驱动杆36一端延伸至所述钻杆35外部，另一端通过第三连杆34与所述扩撑杆32相连；

在第二安装部8相较于第一安装部2移动时，第二安装部8可作用于所述驱动杆36，以驱使驱动杆36向钻杆35内部移动，进而推动扩撑杆32向外展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

在另一实施例中，所述扩撑部包括活动连接在所述安置槽33内部的扩撑杆32以及设置在所述钻杆35内部的驱动杆36，所述钻杆35内部设置有动力组件，当钻杆35以及钻头31钻入岩石内部一定深度后，还可通过动力组件作用于驱动杆36，以驱使驱动杆36移动，实现扩撑杆32的展开操作。

上述实施例中，所述动力组件可为直线电机或液压缸的驱动结构，此处不做限制；所述活动连接可以是铰接等连接方式。

请参阅图1，在一个实施例中，所述驱动部5包括固定安装在所述支撑部1内部的第一电机(图中未示出)、连接在所述第一电机输出端的转盘53、活动连接在所述转盘53远离所述第一电机一端的第二连杆52以及活动连接在所述第二连杆52远离所述转盘53一端偏心位置的第一连杆51，所述第一连杆51远离所述第二连杆52的一端与所述第二安装部8相连。

通过第一电机带动转盘53转动，进而牵引第二连杆52一端进行圆周运动，利用第二连杆52牵引第一连杆51移动，进而带动第二安装部8在支撑部1内部往复移动，在限位部7对第二安装部8以及第一安装部2进行锁定时，可带动第一安装部2以及钻进部3往复移动，实现岩石的钻进处理。

在另一实施例中，所述驱动部5还可为直线电机以及液压缸等驱动结构，直线电机以及液压缸的输出端直接作用于第二安装部8，以带动第二安装部8往复移动。

请参阅图1，在一个实施例中，为保证第一安装部2与第二安装部8能够顺利的移动，所述支撑部1内壁固定设置有导轨4，所述第一安装部2与第二安装部8侧壁均开设有与所述导轨4相适配的卡槽(图中未示出)，所述第一安装部2与第二安装部8均通过卡槽与所述导轨4滑动配合。

请参阅图1和图4，在一个实施例中，所述限位部7包括两组对第二安装部8进行夹持的夹持部74以及驱动两组所述夹持部74往相反方向进行位移的驱动结构。

当钻进部3向支撑部1内部移动至最大位置时，检测部6对第二安装部8的位置信息进行检测，通过驱动结构驱使两组夹持部74反向移动，以解除对于第二安装部8的夹持状态。

请参阅图1和图4，在一个实施例中，所述驱动结构包括固定安装在所述第一安装部2一侧的电机72以及连接在所述电机72输出端的转轴71，所述转轴71贯穿所述第二安装部8并与所述第二安装部8活动配合，所述转轴71上具有两组旋向相反的螺纹段75，两组所述夹持部74均为螺母，两组所述螺母分别螺纹套设于两组所述螺纹段75上，且两组所述螺母分布于所述第二安装部8两侧，两组所述螺母侧壁均通过滑块73与所述导轨4滑动配合。

钻进部3对岩石进行钻进处理时，两组夹持部74分别夹持在第二安装部8两侧，以实现第二安装部8与第一安装部2之间的锁定；当钻进部3向支撑部1内部移动至最大位置时，检测部6对第二安装部8的位置信息进行检测，并将检测信息传递至第二电机72，此时第二电机72运行，以带动转轴71转动，进而带动两组夹持部74反向移动，从而解除对于第二安装部8的夹持状态，此时驱动部5可带动第二安装部8继续移动，第二安装部8可向第一安装部2方向移动，进而作用于驱动杆36，以将驱动杆36向钻杆35内部推动，使得扩撑杆32向外展开，以对周边岩石进行扩撑，实现周边岩石的涨裂。

在另一实施例中，两组所述夹持部74也可为套筒结构，所述套筒由气杆或直线电机等驱动部件控制移动，在钻进部3向支撑部1内部移动至最大位置时，气杆或直线电机等驱动部件可直接带动套筒移动，以解除对于第二安装部8的夹持状态，实现第二安装部8相较于第一安装部2的相对移动。

请参阅图2，在一个实施例中，所述钻杆35内部还固定设置有第一限位块37，所述驱动杆36位于所述钻杆36内部的杆体上固定设置有第二限位块39，所述驱动杆36贯穿所述第一限位块37并与第一限位块37活动配合，所述第一限位块37与第二限位块39之间通过弹性体38相连。

在第二安装部8作用于驱动杆36带动扩撑杆32向外展开以对周边岩石进行扩撑后，检测部6再一次对第二安装部8的位置信息进行检测，并将位置信息传递至第二电机72，第二电机72反向转动，进而带动两组夹持部74相向移动，以对第二安装部8重新夹持，此时第二安装部8与第一安装部2被重新锁定，随着驱动部5的运动，使得钻进部3可继续对岩石进行钻进处理。

请参阅图1，在一个实施例中，所述检测部6包括传感器以及控制器；所述传感器安装在所述支撑部1内侧，用于对所述第二安装部8的位置信息进行检测；所述控制器安装在所述支撑部1内部，用于接收第二安装部8的位置信息并向所述第二电机72发出动作指令。

上述实施例中，所述传感器可为压力传感器或距离传感器，所述控制器可为单片机，传感器以及控制器的具体型号以及参数在此不做限制，本领域普通技术人员可根据实际需要进行合理选择。

请参阅图3，在一个实施例中，所述第一安装部2中部开设有与所述钻杆35相适配的插孔(图中未示出)，所述支撑部1侧壁还设置有锁紧部11，所述锁紧部11用于对所述钻杆35位于所述支撑部1内部的一端进行锁定。

请参阅图3，在一个实施例中，所述锁紧部11包括贯穿所述支撑部1侧壁并与所述支撑部1侧壁螺纹配合的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓一端延伸至所述插孔内部。

安装时钻进部3时，可将钻杆35自支撑部1一端插入，使得钻杆35穿过插孔，保证驱动杆36延伸至第二安装部8一侧，然后拧动锁紧螺栓，使得锁紧螺栓向支撑部1内部旋进，通过锁紧螺栓端部顶撑至钻杆35侧壁，实现钻杆35的固定。

在另一实施例中，所述锁紧部11包括开设在所述钻杆35一端外壁的外螺纹(图中未示出)以及开设于所述插孔内壁的内螺纹(图中未示出)，安装钻杆35，可转动钻杆35，利用外螺纹与内螺纹之间的配合，以将钻杆35固定在插孔内部，实现钻杆35的安装固定。

在一个实施例中，所述第一安装部2与第二安装部8均为板体或箱体式结构，所述支撑部1为壳体或筒体结构，所述弹性体38为弹簧或其他具有弹性功能的部件，如弹性金属片等，此处不做限制。

本发明实施例中，通过限位部7将第一安装部2与第二安装部8连接为一体，利用驱动部5带动第一安装部2、第二安装部8以及钻进部3往复移动，实现岩石的钻进；在钻进部3钻入岩石一定深度后，通过驱动部5、检测部6以及限位部7的设置，检测部6可对第二安装部8的位置信息进行检测，限位部7对第一安装部2与第二安装部8之间的锁定状态解除，此时第二安装部8可向第一安装部2方向移动，进而驱使扩撑部展开，实现周边岩石的扩撑，相较于现有技术，具有结构新颖以及岩石破碎效果好的优点。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，包括支撑部、第一安装部、第二安装部、钻进部、驱动部、检测部以及限位部；

所述钻进部一端延伸至所述支撑部内部并与所述第一安装部相连，另一端位于所述支撑部外部；

所述限位部安装在所述支撑部内部，用于将所述第一安装部与所述第二安装部限定为一体；

所述驱动部设置在所述支撑部内部，用于带动所述第二安装部往复移动；

所述钻进部位于所述支撑部外部的一端具有扩撑部；

所述检测部用于检测所述第二安装部的位置，当第二安装部移动至预定位置时，所述检测部将所述第二安装部的位置信息传递至所述限位部，所述限位部解除第一安装部与第二安装部之间的限定状态，在后续驱动部带动第二安装部移动时，可驱使所述扩撑部展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

2.根据权利要求1所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述钻进部包括钻杆以及设置在所述钻杆一端的钻头，所述钻杆以及所述钻头内部均为中空结构，所述钻头侧壁开设有安置槽；

所述扩撑部包括活动连接在所述安置槽内部的扩撑杆以及设置在所述钻杆内部的驱动杆，所述驱动杆一端延伸至所述钻杆外部，另一端通过第三连杆与所述扩撑杆相连；

在第二安装部相较于第一安装部移动时，第二安装部可作用于所述驱动杆，以驱使驱动杆向钻杆内部移动，进而推动扩撑杆向外展开，以对周边岩石进行扩撑处理。

3.根据权利要求1所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述驱动部包括固定安装在所述支撑部内部的第一电机、连接在所述第一电机输出端的转盘、活动连接在所述转盘远离所述第一电机一端的第二连杆以及活动连接在所述第二连杆远离所述转盘一端偏心位置的第一连杆，所述第一连杆远离所述第二连杆的一端与所述第二安装部相连。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述支撑部内壁固定设置有导轨，所述第一安装部与第二安装部侧壁均开设有与所述导轨相适配的卡槽，所述第一安装部与第二安装部均通过卡槽与所述导轨滑动配合。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述限位部包括两组对第二安装部进行夹持的夹持部以及驱动两组所述夹持部往相反方向进行位移的驱动结构。

6.根据权利要求5所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述驱动结构包括固定安装在所述第一安装部一侧的电机以及连接在所述电机输出端的转轴，所述转轴贯穿所述第二安装部并与所述第二安装部活动配合；

所述转轴上具有两组旋向相反的螺纹段，两组所述夹持部均为螺母，两组所述螺母分别螺纹套设于两组所述螺纹段上，且两组所述螺母分布于所述第二安装部两侧，两组所述螺母侧壁均通过滑块与所述导轨滑动配合。

7.根据权利要求2所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述钻杆内部还固定设置有第一限位块，所述驱动杆位于所述钻杆内部的杆体上固定设置有第二限位块，所述驱动杆贯穿所述第一限位块并与第一限位块活动配合，所述第一限位块与第二限位块之间通过弹性体相连。

8.根据权利要求1所述的一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，其特征在于，所述检测部包括传感器以及控制器；

所述传感器安装在所述支撑部内侧，用于对所述第二安装部的位置信息进行检测；

所述控制器安装在所述支撑部内部，用于接收第二安装部的位置信息并向所述第二电机发出动作指令。

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