CN114961582B - 一种电梯井道自动钻孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯井道自动钻孔装置及方法，该装置包括负载框架、三自由度钻孔装置、升降装置和控制器；所述负载框架包括底层、工作层和顶层，所述顶层上设置有升降装置和倾角传感器；所述工作层上设置有三自由度钻孔装置和偏心块；所述底层上安装有撑墙装置和弹性滚轮导向装置。该装置一是通过借助弹性滚轮导向装置，不仅能够引导负载框架在电梯竖井内升降，又能减轻电梯井道墙面不平整、受外力不均匀等因素给装置带来的影响；二是通过采用三级水平调节的方法，有效地保证了钻孔的精准度；三是通过采用可移动基座，提高了自动钻孔装置对不同井道的空间适应性；四是通过多个三自由度钻孔装置同时工作，有效地提高了钻孔效率。

Description

一种电梯井道自动钻孔装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电梯井道自动钻孔装置及方法，属于电梯井道钻孔技术领域。

背景技术

电梯导轨需要导轨支架固定，导轨支架通过螺栓和导轨孔给予固定。一般而言，电梯井道高度位置每隔2米，在同一个平面上分别钻4个主导轨孔和4个副导轨孔。对于100层建筑的电梯井道而言，总共需要钻800个导轨孔，人工钻一个导轨孔大概需要两分钟，完成所有导轨孔的钻孔工作则要花费近27小时。同时，在电梯井道中钻孔工作时伴有大量灰尘和噪音，工作环境非常恶劣。为了减少工人在电梯导轨支架孔手工打孔操作过程中的劳动量，避免工人在恶劣环境下工作，可以在机械臂末端关节上安装电锤或采用一体式的钻孔装置，实现电梯井道壁面上的自动钻孔工作。

芬兰因温特奥股份公司的发明专利《用于在电梯设备的电梯竖井中执行安装的自动化的装配设备》(授权号为CN107848767B)，公开了一种用于在电梯设备的电梯竖井中执行安装的自动化的装配设备，该装配设备由载体部件和机电部件构成，载体部件借助固定部件定位在电梯竖井内部不同的高度上。机电部件安装在载体部件上，通过机电部件的末端安装钻孔装置来实现自动化钻孔操作。但该设备的机械臂倒置在载体部件的机架上，要完成一个工作平面所有的钻孔操作，就要求机械臂适应较大的工作空间，导致机械臂重量大、臂展长。同时，机械臂在钻孔操作时，整体设备的重心会发生偏心现象，导致系统受力不均。

芬兰因温特奥股份公司的发明专利《用于在电梯设备的电梯竖井中执行安装过程的装配系统》(授权号为CN110382395B)，公开了一种用于在电梯设备的电梯竖井中执行安装过程的装配系统，该系统通过利用由承载机构相对于竖向朝向支撑壁方向的斜拉和补偿元件的组合，来克服载体部件在电梯竖井位移期间发生倾斜的问题。但这种方式不能够减小支撑墙墙面不平整、受外力不均匀等因素给系统带来的影响。当外部载荷过大时，外部载荷沿水平分量的力也随之增大，容易导致装置的侧翻。

综上所述，现有的电梯井道自动钻孔装置主要存在以下三个问题：第一，电梯井道自动钻孔装置的机械臂倒置在载体部件的机架上，要完成一个工作平面所有的钻孔操作，就要求机械臂适应较大的工作空间，导致机械臂关节的臂展长、重量大。第二，机械臂在钻孔操作时，机械臂伸出会导致整体设备的重心发生偏心现象，导致系统整体受力不均。第三，电梯井道自动钻孔仅仅由单个机电部件(工业机器人)来完成，工作效率较低。因此，针对上述问题，我们提出一种新型的电梯井道自动钻孔装置，通过三自由度钻孔装置基座可移动调节，提高了钻孔装置对不同井道尺寸的工作空间适应性；通过适时调整装置的偏心块位置保持系统重心的平衡；通过多个钻孔装置的同时工作，显著提高了钻孔效率。

发明内容

本发明针对上述技术存在的问题，开发了一种新的电梯井道自动钻孔装置及方法。一是该装置通过借助弹性滚轮导向装置，不仅能够引导负载框架在电梯竖井内升降，又能减轻电梯井道墙面不平整、受外力不均匀等因素给装置带来的影响。二是通过采用三级水平调节的方法，有效地保证了钻孔的精准度。三是该装置通过采用可移动基座，提高了自动钻孔装置对不同井道的空间适应性。四是该装置通过多个三自由度钻孔装置同时工作，有效地提高了钻孔效率。

本发明提供了一种电梯井道自动钻孔装置，包括负载框架、三自由度钻孔装置、升降装置和控制器；所述控制器安装在负载框架上，所述负载框架包括底层、工作层和顶层，所述顶层上设置有升降装置和倾角传感器，所述升降装置用于驱动负载框架在电梯井道内升降；所述工作层上设置有纵向直线滑轨和横向直线滑轨，所述纵向直线滑轨上设置有三自由度钻孔装置和偏心块，所述横向直线滑轨上设置有三自由度钻孔装置；所述底层上安装有撑墙装置和弹性滚轮导向装置。

在本发明的一种实施方式中，所述升降装置包括安全锁、提升机、钢索和编码器，所述编码器安装在提升机的电机内部；所述安全锁安装在所述负载框架的顶层上，所述钢索贯穿于所述安全锁和提升机，所述提升机用于驱动所述负载框架沿钢索在电梯井道内升降。

在本发明的一种实施方式中，所述弹性滚轮导向装置对称固定在底层上，弹性滚轮导向装置能够相对于底层沿水平方向伸缩，使得弹性滚轮导向装置紧密抵触在电梯井道侧面的墙壁上；所述底层上还安装有第一电机，所述第一电机横向对称安装在两个弹性滚轮导向装置之间，第一电机用于为所述弹性滚轮导向装置和撑墙装置提供动力；所述撑墙装置横向固定在底层的中心处，撑墙装置能够相对于底层沿水平方向伸缩，以使得负载框架支撑固定在电梯井道的两侧墙壁上。

在本发明的一种实施方式中，所述工作层上还设置有移动基座，所述纵向直线滑轨和横向直线滑轨铺设在工作层上，纵向直线滑轨根据电梯井道中副导轨的位置纵向对称布置在工作层上，横向直线滑轨横向布置在工作层中心线上且与纵向对称布置的纵向直线滑轨相互垂直；所述三自由度钻孔装置安装在移动基座上，两个三自由度钻孔装置安装在横向直线滑轨上，一个或两个三自由度钻孔装置和偏心块分别对称安装在纵向直线滑轨上，所述三自由度钻孔装置上安装有测量设备。

在本发明的一种实施方式中，所述移动基座的底部安装在纵向直线滑轨和横向直线滑轨上，并与纵向直线滑轨和横向直线滑轨滑动连接，移动基座的另一端与所述三自由度钻孔装置固定连接，以实现三自由度钻孔装置和测量设备相对工作层移动；所述偏心块的底部安装在纵向直线滑轨上，并与纵向直线滑轨滑动连接；通过移动纵向直线滑轨上的三自由度钻孔装置与偏心块的位置，使得电梯井道自动钻孔装置整体保持水平。

在本发明的一种实施方式中，所述弹性滚轮导向装置包括撑墙固定主梁、撑墙伸缩杆件、竖向翼梁、撑墙套筒、伸缩杆件、具有自锁功能的滚轮机构和预压弹簧，所述撑墙伸缩杆件连接在撑墙固定主梁的两侧，所述撑墙伸缩杆件由电机或气缸驱动进行伸缩，所述撑墙伸缩杆件的一侧连接有竖向翼梁，竖向翼梁的一端连接有两个关于竖向翼梁中心对称分布的撑墙套筒，所述撑墙套筒内嵌有伸缩杆件，所述伸缩杆件内嵌在预压弹簧内，伸缩杆件的另一端连接有具有自锁功能的滚轮机构；所述负载框架上还设置有支撑滚轮。

在本发明的一种实施方式中，所述三自由度钻孔装置包括X轴向滑轨、Y轴向滑轨、弧形槽、第一滑块、第二滑块、旋转关节、第二电机、钻孔元件和工作支架，所述X轴向滑轨与Y轴向滑轨通过第一滑块相连接，并呈现“十”字状，所述工作支架的底部固定在Y轴向滑轨上，所述X轴向滑轨的一端连接有第二滑块，另一端连接有旋转关节，所述弧形槽的弧度根据所述旋转关节中心到第二滑块中心的距离进行调整，所述第二滑块内嵌在弧形槽内，第二滑块在弧形槽内滑动以使得钻孔元件相对水平线进行旋转。

在本发明的一种实施方式中，所述工作支架包括上下两层，上层安装有测量设备，下层安装有钻孔元件以及第二电机，所述钻孔元件和测量设备能够独立地进行X轴方向的进给，且互不影响；所述测量设备包括钢筋探测仪、样线传感器和第二直线滑轨，所述第二直线滑轨滑动端连接有钢筋探测仪和样线传感器，另一端固定在工作支架上。

本发明还提供了一种电梯井道自动钻孔方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：控制提升机驱动负载框架上升至第一待加工平面，通过编码器记录加工平面的高度位置；

步骤二：采用三级水平调节方法，将所述电梯井道自动钻孔装置以及钻孔元件与水平线平行，即钻孔元件垂直于待加工墙面；

步骤三：样线传感器测量确定待钻导轨孔的位置，三自由度钻孔装置根据检测到的待钻孔位置，进行Y轴方向的微调；

步骤四：移动基座在直线滑轨上移动至待钻孔点位，同时控制器通过样线传感器记录钻孔元件的位置，钢筋探测器伸出测量待加工墙面内是否存在钢筋，若有钢筋，则钻孔元件向Y轴方向移动一定位置，直至检测墙面内无钢筋，则进行下一步骤；若无钢筋，则在该位置钻孔元件执行钻孔操作；

步骤五：两个钻孔元件优先钻主导轨孔即电梯井道两侧墙壁，在每次钻孔前重复步骤三；钻完主导轨孔后，当钻电梯井道副导轨孔时，位于纵向直线滑轨上的钻孔元件执行钻孔命令，同时控制偏心块朝着相反方向滑移，以起到偏心调节的目的，直至加工完该平面位置的所有八个待加工导轨孔；

步骤六：控制提升机驱动负载框架上升至下一待加工平面位置，继续重复上述步骤，直至所有高度平面位置上的导轨孔加工完毕；

步骤七：最后控制提升机驱动负载框架下降至电梯井道的地面，此时所有操作执行完毕。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤二中的三级水平调节方法包括一级水平调节、二级水平调节和三级水平调节；

所述一级水平调节为：首先，采用两个提升机的配置，通过收放两组钢索在竖直方向的位移，来保证所述电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述二级水平调节为：其次，通过移动直线滑轨上的三自由度钻孔装置与偏心块的位置，调节钻孔时装置的重心平衡，从而保持电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述三级水平调节为：最后，通过采用三自由度钻孔装置，通过调节钻孔元件与水平方向的倾角，从而保证钻孔元件水平，即与待加工墙面垂直。

有益效果

(1)本发明通过采用一种弹性滚轮导向装置，解决了装置在升降过程中系统的升降平稳性问题。电梯井道自动钻孔装置借助弹性滚轮导向装置，不仅能够引导负载框架在电梯竖井内升降，还减轻了电梯井道墙面不平整、受外力不均匀等因素给装置带来的影响。

(2)本发明通过采用三层结构的负载框架，且各层独立工作，互不影响，保证电梯井道自动钻孔装置工作性能的稳定性。负载框架分为：底层、工作层以及顶层，底层具有撑墙和导向功能，工作层具有钻孔、检测和偏心调节的功能，顶层具有升降功能，且各层独立工作，互不影响，从而保证电梯井道自动钻孔装置工作性能的稳定性。

(3)本发明通过收放两组钢索在竖直方向的位移，来保证所述电梯井道自动钻孔装置的水平；通过移动直线滑轨上的三自由度钻孔装置与偏心块的位置，调节钻孔时装置的重心平衡，从而保持电梯井道自动钻孔装置的水平；通过采用三自由度钻孔装置，通过调节钻孔元件与水平方向的倾角，从而保证钻孔元件水平，即与待加工墙面垂直。

(4)本发明通过在工作层铺设直线滑轨，实现三自由度钻孔装置基座可移动调节，从而提高了钻孔装置对不同井道尺寸的工作空间适应性。

(5)本发明通过设置多个三自由度钻孔装置，可同时开展打孔操作，显著提高了钻孔装置的工作效率。

(6)本发明通过移动直线滑轨上的三自由度钻孔装置与偏心块的位置，调节钻孔时偏心块的位置，从而达到装置整体平衡的目的。当钻电梯井道主导轨孔时，位于横向直线滑轨上的钻孔元件执行钻孔命令；当钻电梯井道副导轨孔时，位于纵向直线滑轨上的钻孔元件执行钻孔命令，同时偏心块朝着相反方向滑移，达到偏心调节的目的。

本发明提出的一种电梯井道自动钻孔装置，可以显著提高装置的工作效率，增强了装置对电梯井道尺寸的适应性，保障了装置的整体平衡性，钻孔精度高，可以推广应用到其他特定打孔要求的应用场景中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电梯井道自动钻孔装置的总体结构示意图；

图2是本发明电梯井道自动钻孔装置的底层结构示意图；

图3是本发明电梯井道自动钻孔装置的工作层结构示意图；

图4是本发明电梯井道自动钻孔装置在电梯井道正常工作时的透视图；

图5是本发明电梯井道自动钻孔装置在电梯井道发生倾斜的透视图；

图6是本发明电梯井道自动钻孔装置在电梯井道的俯视图；

图7是本发明的弹性滚轮导向装置的结构示意图；

图8是本发明的三自由度钻孔装置的结构示意图。

图中：1、安全锁；2、负载框架；3、工作层；4、底层；5、纵向直线滑轨；6、撑墙装置；7、弹性滚轮导向装置；8、横向直线滑轨；9、三自由度钻孔装置；10、升降装置；11、顶层；12、移动基座；13、偏心块；14、支撑滚轮；15、撑墙固定主梁；16、撑墙伸缩杆件；17、撑墙套筒；18、伸缩杆件；19、具有自锁功能的滚轮机构；20、预压弹簧；21、竖向翼梁；22、第二直线滑轨；23、第二电机；24、工作支架；25、旋转关节；26、Y轴向滑轨；27、第一滑块；28、弧形槽；29、X轴向滑轨；30、第二滑块；31、钻孔元件；32、钢筋探测仪；33、样线传感器；34、提升机；35、钢索；36、第一电机；37、倾角传感器；38、电梯门；39、测量设备；40、编码器；41、控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

本实施例提供了一种电梯井道自动钻孔装置，如图1-4所示，包括负载框架2、三自由度钻孔装置9、升降装置10和控制器41；所述控制器41安装在负载框架2上，所述负载框架2包括底层4、工作层3和顶层11，所述顶层11上设置有升降装置10和倾角传感器37，所述升降装置10用于驱动负载框架2在电梯井道内升降；所述工作层3上设置有纵向直线滑轨5和横向直线滑轨8，所述纵向直线滑轨5上设置有三自由度钻孔装置9和偏心块13，所述横向直线滑轨8上设置有三自由度钻孔装置9；所述底层4上安装有撑墙装置6和弹性滚轮导向装置7。

可选地，所述负载框架2设计为长方体状机架，由多个水平和垂直延伸的翼梁构成，也可设计成其它能够承受机械负荷的结构。

如图1或4所示，所述升降装置10包括安全锁1、提升机34、钢索35和编码器40，所述编码器40安装在提升机34的电机内部；所述安全锁1安装在所述负载框架2的顶层11上，所述钢索35贯穿于所述安全锁1和提升机34，所述提升机34用于驱动所述负载框架2沿钢索35在电梯井道内升降，所述安全锁1为进行升降的负载框架2提供安全保障，当所述负载框架2超过设定的升降速度时，安全锁1触发并紧紧锁住钢索35，使负载框架2停止升降。

进一步地，所述提升机34安装在电梯井道的顶部，提升机34的数量至少为两个。

如图2所示，所述弹性滚轮导向装置7有两个，两个弹性滚轮导向装置7对称固定在底层4上，弹性滚轮导向装置7在电机或气缸的作用下能够相对于底层4沿水平方向伸缩，使得所述弹性滚轮导向装置7紧密抵触在电梯井道侧面的墙壁上；所述底层4上还安装有两个第一电机36，所述两个第一电机36横向对称安装在两个弹性滚轮导向装置7之间，第一电机36用于为所述弹性滚轮导向装置7和撑墙装置6提供动力，所述撑墙装置6横向固定在底层4的中心处，撑墙装置6能够在气缸或电机的作用下相对于底层4沿水平方向伸缩，以使得负载框架2支撑固定在电梯井道的两侧墙壁上，达到撑墙的目的。进一步地，当电梯井道自动钻孔系统在弹性滚轮导向装置7引导下沿着竖直方向爬升到预定工位时，所述滚轮撑墙装置6在电机或气缸的作用下向水平方向延伸，达到预期撑墙目标后，撑墙装置6可以通过可锁定的液压缸或能自锁的电机芯轴停止水平方向的延伸。以这种方式，负载框架2可以在电梯井道内锁牢，并且在执行钻孔命令步骤期间，钻孔对负载框架2的反作用力可以通过撑墙装置6传递到电梯井道的墙壁上，避免负载框架2在电梯井道内移动或振动。

如图3所示，所述工作层3位于所述负载框架2的中间层，所述工作层3上还设置有移动基座12，所述纵向直线滑轨5的数量有两个，横向直线滑轨8的数量有一个，两个纵向直线滑轨5根据电梯井道中副导轨的位置纵向对称布置在工作层3上，横向直线滑轨8横向布置在工作层3中心线上且与两个纵向对称布置的纵向直线滑轨5相互垂直。所述三自由度钻孔装置9的数量有四个且都安装在移动基座12上，两个三自由度钻孔装置9布置在横向直线滑轨8上，一个或两个三自由度钻孔装置9和所述偏心块13分别对称布置在两个纵向直线滑轨5上，所述三自由度钻孔装置9上安装有测量设备39。所述移动基座12的底部安装在纵向直线滑轨5和横向直线滑轨8上，并与纵向直线滑轨5和横向直线滑轨8滑动连接，移动基座12的另一端与所述三自由度钻孔装置9固定连接，以实现三自由度钻孔装置9和测量设备39相对工作层3移动；所述偏心块13的底部也安装在纵向直线滑轨5上，并与纵向直线滑轨5滑动连接；通过移动纵向直线滑轨5上的三自由度钻孔装置9与偏心块13的位置，使得电梯井道自动钻孔装置整体保持水平。同时，在所示的实例中，所述电梯井道自动钻孔装置采用四个三自由度钻孔装置9和偏心块13，以达到偏心调节的目的。当对钻电梯井道主导轨孔时，位于横向直线滑轨8上的两个钻孔元件31同时执行钻孔命令；当对钻电梯井道副导轨孔时，位于纵向直线滑轨5上的一个或两个钻孔元件31执行钻孔命令，同时所述偏心块13朝着相反方向滑移，起到偏心调节的目的。

如图6所示，所述负载框架2上还设置有未在图1中示出支撑滚轮14，借助支撑滚轮14使负载框架2在电梯井道内沿竖井壁升降期间得到引导，竖井壁也称为支撑壁。此外，支撑壁是与电梯门38开口相对的竖井壁。支撑滚轮14在所述电梯井道自动钻孔装置升降期间支撑在支撑壁上。可以根据支撑滚轮14在负载框架2上的布置方案，设置一个具有四个支撑滚轮14的负载框架2。

如图7所示，所述弹性滚轮导向装置7包括撑墙固定主梁15、撑墙伸缩杆件16、竖向翼梁21、撑墙套筒17、伸缩杆件18、具有自锁功能的滚轮机构19和预压弹簧20，所述撑墙伸缩杆件16连接在撑墙固定主梁15的两侧，所述撑墙伸缩杆件16由电机或气缸驱动进行伸缩，所述撑墙伸缩杆件16的一侧连接有竖向翼梁21，竖向翼梁21的一端连接有两个关于竖向翼梁21中心对称分布的撑墙套筒17，所述撑墙套筒17内嵌有伸缩杆件18，所述伸缩杆件18内嵌在预压弹簧20内，伸缩杆件18的另一端连接有具有自锁功能的滚轮机构19。所述弹性滚轮导向装置7不仅能够使得负载框架2在电梯井道内沿竖井壁升降期间得到引导，同时又减轻电梯井道墙面不平整、受外部载荷不均匀等因素给装置带来的影响。

如图8所示，所述三自由度钻孔装置9包括X轴向滑轨29、Y轴向滑轨26、弧形槽28、第一滑块27、第二滑块30、旋转关节25、第二电机23、钻孔元件31和工作支架24，所述X轴向滑轨29与Y轴向滑轨26通过第一滑块27相连接，并呈现“十”字状，所述工作支架24的底部固定在Y轴向滑轨26上，所述X轴向滑轨29的一端连接有第二滑块30，另一端连接有旋转关节25，所述弧形槽28的弧度根据所述旋转关节25中心到第二滑块30中心的距离进行调整，所述第二滑块30内嵌在弧形槽28内，第二滑块30在弧形槽28内滑动以使得所述钻孔元件31相对水平线进行旋转。

进一步地，所述工作支架24包括上下两层，上层安装有测量设备39，下层安装有钻孔元件31以及第二电机23，所述钻孔元件31和测量设备39能够独立地进行X轴方向的进给，且互不影响。所述测量设备39包括钢筋探测仪32、样线传感器33和第二直线滑轨22，所述第二直线滑轨22滑动端连接有钢筋探测仪32和样线传感器33，另一端固定在工作支架24上。所述钢筋探测仪32用于检测待加工墙内是否有钢筋，所述样线传感器33用于检测钻孔元件31距离样线的位置。当钻孔元件31到达工作层3预定工位时，测量设备39能够通过第二直线滑轨22移动至墙壁处检测数据。

如图5所示，所述负载框架2在电梯井道位移期间，容易受重心不稳、墙面不平整、负载框架2受外力不均匀等多因素，导致负载框架2朝向侧面墙壁的方向发生a角度的倾斜。当所述负载框架2因重心失衡导致整个装置倾斜a角度时，可通过安装在顶层11上方的倾角传感器37感应并测量倾斜角度，并传输给控制器41，控制器41再下达命令给井道上方的提升机34，最后提升机34通过通过收放两组钢索在竖直方向的位移，来保证所述电梯井道自动钻孔装置的水平。

在所示的实例中，由于倾斜角a，沿钢索35作用于负载框架2的力可分为垂直和水平于负载框架2的分力，其中朝向墙壁的水平分力会导致负载框架2发生倾覆。同时负载框架2在电梯井道爬升的过程中，水平分力以及负载框架2部分自重围绕滚轮机构19与墙壁的接触点产生逆时针的转矩。在力和转矩的作用下，电梯井道自动钻孔装置会在电梯井道发生自由摆动，这种摆动可能使得钻孔装置撞在竖井壁上，从而使得钻孔装置和竖井壁受到损伤。针对上述问题，进一步地提出一种三级水平调节方法，同时借助弹性滚轮导向装置克服负载框架2倾覆的问题。

在所示的实例中，为了能够获取负载框架2在电梯井道内的位置，控制器41与传感器和提升机34的编码器40保持信号连接，传感器布置在钻孔元件31的上方，编码器40安装在提升机34的电机内部。传感器例如设计为样线传感器33，通过所述样线传感器33能够确定与样线的间距。因此，控制器41可以根据样线的分布知晓待加工孔的大概位置，进而根据负载框架的尺寸和样线的分布，间接知晓传感器相对于负载框架2的位置。此外，在电梯井道自动钻孔装置爬升的过程中，编码器40通过记录电机转动的圈数，从而确定出负载框架2在电梯井道中的位置。

可选地，所述钻孔元件31为钻头，或者其他可以完成钻孔作业的工具。

实施例2

本实施例提供了一种电梯井道自动钻孔方法，所述电梯井道自动钻孔方法应用了实施例1提供的一种电梯井道自动钻孔装置，包括以下步骤：

步骤一：控制提升机34驱动负载框架2上升至第一待加工平面，通过编码器40记录加工平面的高度位置；

步骤二：采用三级水平调节方法，将所述电梯井道自动钻孔装置以及钻孔元件31与水平线平行，即钻孔元件31垂直于待加工墙面；

步骤三：样线传感器33测量确定待钻导轨孔的位置，三自由度钻孔装置9根据检测到的待钻孔位置，进行Y轴方向的微调；

步骤四：移动基座12在直线滑轨上移动至待钻孔点位，同时控制器41通过样线传感器33记录钻孔元件31的位置，钢筋探测器32伸出测量待加工墙面内是否存在钢筋，若有钢筋，则钻孔元件31向Y轴方向移动一定位置，直至检测墙面内无钢筋，则进行下一步骤；若无钢筋，则在该位置钻孔元件31执行钻孔操作；

步骤五：两个钻孔元件31优先钻主导轨孔即电梯井道两侧墙壁，在每次钻孔前重复步骤三；钻完主导轨孔后，当钻电梯井道副导轨孔时，位于纵向直线滑轨5上的钻孔元件31执行钻孔命令，同时控制偏心块13朝着相反方向滑移，以起到偏心调节的目的，直至加工完该平面位置的所有八个待加工导轨孔；

步骤六：控制提升机34驱动负载框架2上升至下一待加工平面位置，继续重复上述步骤，直至所有高度平面位置上的导轨孔加工完毕；

步骤七：最后控制提升机34驱动负载框架2下降至井道地面，此时所有操作执行完毕。

进一步地，所述步骤二中的三级水平调节方法包括一级水平调节、二级水平调节和三级水平调节，通过采用三级水平调节方法以克服负载框架2发生倾斜的问题，从而提高钻孔的精度，保证了整体钻孔装置的水平；

所述一级水平调节为：首先，采用两个提升机34的配置，通过收放两组钢索35在竖直方向的位移，来保证所述电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述二级水平调节为：其次，通过移动直线滑轨上的三自由度钻孔装置9与偏心块13的位置，调节钻孔时装置的重心平衡，从而保持电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述三级水平调节为：最后，通过采用三自由度钻孔装置9，通过调节钻孔元件31与水平方向的倾角，从而保证钻孔元件31水平，即与待加工墙面垂直。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，包括负载框架（2）、三自由度钻孔装置（9）、升降装置（10）和控制器（41）；所述控制器（41）安装在负载框架（2）上，所述负载框架（2）包括底层（4）、工作层（3）和顶层（11），所述顶层（11）上设置有升降装置（10）和倾角传感器（37），所述升降装置（10）用于驱动负载框架（2）在电梯井道内升降；所述工作层（3）上设置有纵向直线滑轨（5）和横向直线滑轨（8），所述纵向直线滑轨（5）上设置有三自由度钻孔装置（9）和偏心块（13），所述横向直线滑轨（8）上设置有三自由度钻孔装置（9）；所述底层（4）上安装有撑墙装置（6）和弹性滚轮导向装置（7）；

所述三自由度钻孔装置（9）包括X轴向滑轨（29）、Y轴向滑轨（26）、弧形槽（28）、第一滑块（27）、第二滑块（30）、旋转关节（25）、第二电机（23）、钻孔元件（31）和工作支架（24），所述X轴向滑轨（29）与Y轴向滑轨（26）通过第一滑块（27）相连接，并呈现“十”字状，所述工作支架（24）的底部固定在Y轴向滑轨（26）上，所述X轴向滑轨（29）的一端连接有第二滑块（30），另一端连接有旋转关节（25），所述弧形槽（28）的弧度根据所述旋转关节（25）中心到第二滑块（30）中心的距离进行调整，所述第二滑块（30）内嵌在弧形槽（28）内，第二滑块（30）在弧形槽（28）内滑动以使得钻孔元件（31）相对水平线进行旋转；

所述弹性滚轮导向装置（7）对称固定在底层（4）上，弹性滚轮导向装置（7）能够相对于底层（4）沿水平方向伸缩，使得弹性滚轮导向装置（7）紧密抵触在电梯井道侧面的墙壁上；所述底层（4）上还安装有第一电机（36），所述第一电机（36）横向对称安装在两个弹性滚轮导向装置（7）之间，第一电机（36）用于为所述弹性滚轮导向装置（7）和撑墙装置（6）提供动力；所述撑墙装置（6）横向固定在底层（4）的中心处，撑墙装置（6）能够相对于底层（4）沿水平方向伸缩，以使得负载框架（2）支撑固定在电梯井道的两侧墙壁上；

所述弹性滚轮导向装置（7）包括撑墙固定主梁（15）、撑墙伸缩杆件（16）、竖向翼梁（21）、撑墙套筒（17）、伸缩杆件（18）、具有自锁功能的滚轮机构（19）和预压弹簧（20），所述撑墙伸缩杆件（16）连接在撑墙固定主梁（15）的两侧，所述撑墙伸缩杆件（16）由电机或气缸驱动进行伸缩，所述撑墙伸缩杆件（16）的一侧连接有竖向翼梁（21），竖向翼梁（21）的一端连接有两个关于竖向翼梁（21）中心对称分布的撑墙套筒（17），所述撑墙套筒（17）内嵌有伸缩杆件（18），所述伸缩杆件（18）内嵌在预压弹簧（20）内，伸缩杆件（18）的另一端连接有具有自锁功能的滚轮机构（19）；所述负载框架（2）上还设置有支撑滚轮（14）。

2.根据权利要求1所述的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述升降装置（10）包括安全锁（1）、提升机（34）、钢索（35）和编码器（40），所述编码器（40）安装在提升机（34）的电机内部；所述安全锁（1）安装在所述负载框架（2）的顶层（11）上，所述钢索（35）贯穿于所述安全锁（1）和提升机（34），所述提升机（34）用于驱动所述负载框架（2）沿钢索（35）在电梯井道内升降。

3.根据权利要求2所述的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述工作层（3）上还设置有移动基座（12），所述纵向直线滑轨（5）和横向直线滑轨（8）铺设在工作层（3）上，纵向直线滑轨（5）根据电梯井道中副导轨的位置纵向对称布置在工作层（3）上，横向直线滑轨（8）横向布置在工作层（3）中心线上且与纵向对称布置的纵向直线滑轨（5）相互垂直；所述三自由度钻孔装置（9）安装在移动基座（12）上，两个三自由度钻孔装置（9）安装在横向直线滑轨（8）上，一个或两个三自由度钻孔装置（9）和偏心块（13）分别对称安装在纵向直线滑轨（5）上，所述三自由度钻孔装置（9）上安装有测量设备（39）。

4.根据权利要求3所述的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述移动基座（12）的底部安装在纵向直线滑轨（5）和横向直线滑轨（8）上，并与纵向直线滑轨（5）和横向直线滑轨（8）滑动连接，移动基座（12）的另一端与所述三自由度钻孔装置（9）固定连接，以实现三自由度钻孔装置（9）和测量设备（39）相对工作层（3）移动；所述偏心块（13）的底部安装在纵向直线滑轨（5）上，并与纵向直线滑轨（5）滑动连接；通过移动纵向直线滑轨（5）上的三自由度钻孔装置（9）与偏心块（13）的位置，使得电梯井道自动钻孔装置整体保持水平。

5.根据权利要求4所述的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述工作支架（24）包括上下两层，上层安装有测量设备（39），下层安装有钻孔元件（31）以及第二电机（23），所述钻孔元件（31）和测量设备（39）能够独立地进行X轴方向的进给，且互不影响；所述测量设备（39）包括钢筋探测仪（32）、样线传感器（33）和第二直线滑轨（22），所述第二直线滑轨（22）滑动端连接有钢筋探测仪（32）和样线传感器（33），另一端固定在工作支架（24）上。

6.一种电梯井道自动钻孔方法，其特征在于，应用了权利要求5所述的电梯井道自动钻孔装置，所述方法包括如下步骤：

步骤一：控制提升机（34）驱动负载框架（2）上升至第一待加工平面，通过编码器（40）记录加工平面的高度位置；

步骤二：采用三级水平调节方法，将所述电梯井道自动钻孔装置以及钻孔元件（31）与水平线平行，即钻孔元件（31）垂直于待加工墙面；

步骤三：样线传感器（33）测量确定待钻导轨孔的位置，三自由度钻孔装置（9）根据检测到的待钻孔位置，进行Y轴方向的微调；

步骤四：移动基座（12）在直线滑轨上移动至待钻孔点位，同时控制器（41）通过样线传感器（33）记录钻孔元件（31）的位置，钢筋探测仪（32）伸出测量待加工墙面内是否存在钢筋，若有钢筋，则钻孔元件（31）向Y轴方向移动一定位置，直至检测墙面内无钢筋，则进行下一步骤；若无钢筋，则在该位置钻孔元件（31）执行钻孔操作；

步骤五：两个钻孔元件（31）优先钻主导轨孔即电梯井道两侧墙壁，在每次钻孔前重复步骤三；钻完主导轨孔后，当钻电梯井道副导轨孔时，位于纵向直线滑轨（5）上的钻孔元件（31）执行钻孔命令，同时控制偏心块（13）朝着相反方向滑移，以起到偏心调节的目的，直至加工完该平面位置的所有八个待加工导轨孔；

步骤六：控制提升机（34）驱动负载框架（2）上升至下一待加工平面位置，继续重复上述步骤，直至所有高度平面位置上的导轨孔加工完毕；

步骤七：最后控制提升机（34）驱动负载框架（2）下降至电梯井道的地面，此时所有操作执行完毕。

7.根据权利要求6所述的电梯井道自动钻孔方法，其特征在于，所述步骤二中的三级水平调节方法包括一级水平调节、二级水平调节和三级水平调节；

所述一级水平调节为：首先，采用两个提升机（34）的配置，通过收放两组钢索（35）在竖直方向的位移，来保证所述电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述二级水平调节为：其次，通过移动直线滑轨上的三自由度钻孔装置（9）与偏心块（13）的位置，调节钻孔时装置的重心平衡，从而保持电梯井道自动钻孔装置的水平；

所述三级水平调节为：最后，通过采用三自由度钻孔装置（9），通过调节钻孔元件（31）与水平方向的倾角，从而保证钻孔元件（31）水平，即与待加工墙面垂直。

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