CN117646596A - 一种多功能钻爆一体化台车装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能钻爆一体化台车装置及方法，该装置包括钢拱架和连接在钢拱架底部的多个由电机驱动的履带行走机构，还包括多组钻孔及炸药输送装置，其包括与上横梁平行布置的导杆，导杆的两端均连接导杆轮，导杆上通过轴承连接钻杆槽，钻杆槽内铰接一主臂，主臂端部铰接副臂，主臂与副臂之间铰接变幅油缸，副臂的端部铰接托台，托台与副臂之间还铰接一变幅油缸，托台上连接钻孔装置和装药装置。本发明本发明采用在钻爆台车基础上创新性采用自动化钻孔、机械化炸药输送、自动化管控系统，避免了现有隧道作业工效低、自动化程度低、安全性差，作业环境差，粉尘等对人员身体危害大问题。

Description

一种多功能钻爆一体化台车装置及方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别涉及一种多功能钻爆一体化台车装置及方法。

背景技术

隧洞钻爆法为常用的隧洞掘进施工方法，但此方法现采用人员在钻爆台车上使用钻机人工钻孔、装药、爆破的方法进行施工，工效低、自动化程度低、安全性差，作业环境差，粉尘等对人员身体危害大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能钻爆一体化台车装置及方法，本发明采用在钻爆台车基础上创新性采用自动化钻孔、机械化炸药输送、自动化管控系统，避免了上述问题。

本发明的第一方面，提供一种多功能钻爆一体化台车装置，包括钢拱架和连接在所述钢拱架底部的多个由电机驱动的履带行走机构，所述钢拱架包括前拱梁、后拱梁和连接在前拱梁和后拱梁上的上横梁和底梁；其特征在于，还包括多组钻孔及炸药输送装置，所述钻孔及炸药输送装置包括与上横梁平行布置的导杆，所述导杆的两端均连接导杆轮，所述导杆轮的轮周间隔设有多个第一磁吸板，所述导杆轮与设置在所述前拱梁和所述后拱梁上的第一磁导轨磁力连接，所述第一磁导轨上与所述第一磁吸板相适配的间隔设置多个第一触点，当控制多个所述第一触点通电或断电使得通电的所述第一触点与所述第一磁吸板相吸，实现所述导杆轮在所述第一磁导轨上的移动，所述导杆上通过轴承连接钻杆槽，所述钻杆槽内铰接一主臂，所述主臂端部铰接副臂，所述主臂的中部与所述钻杆槽之间铰接一变幅油缸，所述主臂与所述副臂之间铰接一变幅油缸，所述副臂的端部铰接托台，所述托台与副臂之间还铰接一变幅油缸，所述托台上连接钻孔装置和装药装置。

所述导杆轮的两侧均设有第一侧挡轮，所述第一侧挡轮用于与所述第一磁导轨的两个侧板相抵接，以限制所述导杆轮的运动轨迹。

优选的，所述钻孔装置包括钻机套，所述钻机套内设有钻机，所述钻机底部连接钻机轮，所述钻机轮周向间隔连接多个第二磁吸板，所述钻机套底部还设有第二磁导轨，所述第二磁导轨与所述第二磁吸板相适配的间隔设置多个第二触点，当控制多个所述第二触点通电或断电使得通电的所述第二触点与所述磁吸板相吸，实现所述钻机轮在所述第二磁导轨上的移动。

优选的，所述钻机套内还设有定位轮，所述定位轮与所述钻机抵接。

优选的，所述装药装置包括装药筒和设置在装药筒内的炸药袋，所述装药筒内一端连接回位弹簧，所述回位弹簧的另一端与塞板固定连接，所述炸药袋的一端设有吸盘，所述吸盘与所述塞板吸附连接，所述装药筒一端设有充气口，所述充气口上连接泄压阀，所述充气口用于为所述装药筒内充气，以推动塞板后使炸药袋向目标方向移动，所述泄压阀用于为所述装药筒泄气，以使得装药完成后塞板在回位弹簧的弹力作用下回位。

优选的，所述托台为弧形板，所述钻孔装置和所述装药装置并列的布置在所述托台上。

优选的，所述托台的轴线与所述导杆的轴线平行。

优选的，还包括设置在所述钢拱架两侧及后侧的撑靴装置，所述撑靴装置用于在钻孔作业或装药作业时，抵接于隧道侧壁或地面，以提供反力保证作业的稳定性。

优选的，所述撑靴装置包括与钢拱架铰接的撑臂，所述撑臂的端部铰接撑板，所述撑臂与所述钢拱架之间铰接有变幅油缸，所述撑板底部连接有增阻板和磁吸板，所述撑板的一端还设有楔钉。

优选的，还包括炸药联网及检查装置，所述炸药联网及检查装置用于供操作人员对多个爆破点进行炸药联网及检查。

优选的，所述炸药联网及检查装置包括设置在所述前拱梁上的磁带轨和篮竖板，所述篮竖板上设有行走轮，所述行走轮轮周间隔设有多个第三磁吸板，所述行走轮与所述磁带轨磁力连接，所述篮竖板呈L型，所述篮竖板上底部设有星轮电机，所述星轮电机上连接驱动齿轮，所述篮竖板上还滑动设有工作篮，所述工作篮底部设有与所述驱动齿轮啮合的齿条。

优选的，所述行走轮的两侧均设有第二侧挡轮，所述第二侧挡轮用于与所述磁带轨的两个侧板相抵接，以限制所述行走轮的运动轨迹。

优选的，两个并列的所述前拱梁上均设有磁带轨和篮竖板，所述工作篮包括左篮、中篮和右篮，所述中篮通过两侧和底部的导轨滑动连接在所述左篮和右篮之间，所述齿条设置在所述左篮和右篮底部。

优选的，所述前拱梁和后拱梁底部设有法兰式调整机构。

优选的，所述法兰式调整机构包括连接在所述前拱梁和后拱梁底部的上法兰，以及连接在所述履带行走机构顶部的下法兰，所述上法兰与所述下法兰采用楔形块插接，所述前拱梁和后拱梁内设有调整油缸，所述调整油缸用于在需要时伸长或缩短以调节所述前拱梁和后拱梁的高度。

优选的，所述上横梁上设有水平尺和摄像头。

优选的，所述履带行走机构包括与所述前拱梁和后拱梁连接的立柱，以及连接在所述立柱底部的四个履带轮，所述履带轮外部连接履带，其中一个所述履带轮由电机驱动，所述立柱包括上柱和下柱，所述上柱和下柱通过推力轴承转动连接，所述下柱的外壁上设有齿圈，所述底梁上设有连接板，所述连接板上固定设有转向电机，所述转向电机的输出轴上连接变向齿轮，所述变向齿轮与所述齿圈啮合。

优选的，所述导杆上还设有固定齿轮，所述钻杆槽底部通过固定杆连接与所述固定齿轮啮合的调节齿轮，所述调节齿轮与调节电机传动连接。

优选的，还包括动力系统和控制系统，所述动力系统包括蓄电池和动力柜，所述蓄电池与动力柜电连接，所述动力柜与所述第一磁导轨、履带行走机构电连接，所述控制系统用于控制所述第一磁导轨的通断电，以及控制所述履带行走机构。

本发明的第二方面，提供一种多功能钻爆一体化台车装置的使用方法，使用上述的一种多功能钻爆一体化台车装置，具体包括以下步骤：

S1、将钢拱架转移到需爆破的掌子面；

S2、将撑靴装置调整到与地面和/或侧壁稳定连接，保证台车整体稳定后，进行钻孔对位；

S3、钻孔对位时，通过调整钻孔及炸药输送装置的变幅油缸使钻机或装药筒与钻孔对位，当需要调整水平度时，通过调整油缸升降进行调整；

S4、对位完成后进行钻孔，钻孔完成后调整另一组钻孔及炸药输送装置装药筒进行装药；

S5、当开挖面完成全部爆破孔的钻孔，全部的装药管完成装药和与炸药棒脱离接触后，操作人员上进入工作篮上，调整工作篮的位置，同时为炸药安装雷管，组网连线后进行测试，即完成了爆破前的全部准备工作。

优选的，所述S3中还包括旋转调节方式，所述旋转调整方式为调节电机驱动调节齿轮转动，所述调节齿轮在固定齿轮的反力作用下，驱动钻杆槽以所述导杆为轴线进行转动。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明创新性强。本发明突破传统性固有思维，从设备结构、多功能应用等方面进行了大幅优化创新，形成了一种多用途的新型施工设备。

2、本发明通用性强。本发明可以应用在各种隧道、洞室开挖面的施工，适用范围广，本发明非常巧妙将多种功能有效结合在一起，具备很强的通用性，实现了一机多用。

3、本发明自动化程度高。本发明将原来主要靠人工作业的方式，通过精巧的设计，有效提高了自动化程度和工作效率，为钻爆施工提供了新思路、新装备、新方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明一种多功能钻爆一体化台车装置的立体结构示意图。

图2是本发明一种多功能钻爆一体化台车装置的主视结构示意图。

图3是本发明一种多功能钻爆一体化台车装置的主俯视结构示意图。

图4是本发明一种多功能钻爆一体化台车装置的侧视结构示意图。

图5是图4中H部放大结构示意图。

图6是图4中A-A向剖视图。

图7是图6中B-B向剖视图。

图8是本发明中钻孔及炸药输送装置的主视结构示意图。

图9是本发明中钻孔及炸药输送装置的侧视结构示意图。

图10是本发明中钻孔及炸药输送装置的立体结构示意图。

图11是本发明中钻孔及炸药输送装置的俯视结构示意图。

图12是图11中C-C向剖视图。

图13图12中F部放大结构示意图。

图14是图11中D-D向剖视图。

图15是本发明中履带行走机构的立体结构示意图。

图16是本发明中撑靴装置的结构示意图。

图17是本发明中行走轮的运动状态示意图。

图18是图14中E部放大结构示意图。

图19是本发明中履带行走机构的主视结构示意图。

图20是本发明中钻孔及炸药输送装置的局部侧视结构示意图。

图21是本发明中钻孔及炸药输送装置的俯视结构示意图。

图22是图4中H部内部结构示意图。

上述附图中：

10、钢拱架；11、前拱梁；12、后拱梁；13、上横梁；14、底梁；15、第一磁导轨；16、第一触点；

20、履带行走机构；21、立柱；21-1、上柱；21-2、下柱；22、履带轮；23、履带；24、齿圈；25、连接板；26、转向电机；27、变向齿轮；

30、钻孔及炸药输送装置；31、导杆；32、导杆轮；33、第一磁吸板；34、钻杆槽；35、主臂；36、副臂；37、变幅油缸；38、托台；39、固定齿轮；

40、钻孔装置；41、钻机套；42、钻机；43、钻机轮；44、定位轮；45、固定杆；46、调节齿轮；47、调节电机；48、轮架；49、第一侧挡轮；

50、装药装置；51、装药筒；52、炸药袋；53、回位弹簧；54、塞板；55、吸盘；56、充气口；57、泄压阀；

60、撑靴装置；61、撑臂；62、撑板；63、增阻板；64、楔钉；65、撑靴磁吸板；

70、炸药联网及检查装置；71、磁带轨；72、篮竖板；73、行走轮；74、星轮电机；75、工作篮；75-1、左篮；75-2、中篮；75-3、右篮；76、齿条；77、驱动齿轮；

80、法兰式调整机构；81、上法兰；82、下法兰；83、楔形块；

90、蓄电池；91、动力柜。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参阅图1-图22，作为本发明的一种优选实施例，本实施例提供一种多功能钻爆一体化台车装置，包括钢拱架10和连接在所述钢拱架10底部的多个由电机驱动的履带行走机构20，所述钢拱架10包括前拱梁11、后拱梁12和连接在前拱梁11和后拱梁12上的上横梁13和底梁14，前后拱梁为类似工形截面结构，本发明所述的钢拱架10根据隧洞洞型尺寸设计的合适的钢拱架；还包括多组钻孔及炸药输送装置30，所述钻孔及炸药输送装置30包括与上横梁13平行布置的导杆31，所述导杆31的两端均连接导杆轮32，导杆轮可以是圆形，也可是多边形，所述导杆轮32的轮周间隔设有多个第一磁吸板33，所述导杆轮32与设置在所述前拱梁11和所述后拱梁12上的第一磁导轨15磁力连接，磁导轨在前拱梁、后拱梁上全周向布置，所述第一磁导轨15上与所述第一磁吸板33相适配的间隔设置多个第一触点16，当控制多个所述第一触点16通电或断电使得通电的所述第一触点16与所述第一磁吸板33相吸，断电的第一触点与第一磁吸板33无吸力，实现所述导杆轮32在所述第一磁导轨15上的移动，所述导杆31上通过轴承连接钻杆槽34，所述钻杆槽34内铰接一主臂35，所述主臂35端部铰接副臂36，所述主臂35与所述副臂36之间铰接变幅油缸37，所述副臂36的端部铰接托台38，所述托台38与副臂36之间还铰接一变幅油缸，所述托台38上连接钻孔装置40和装药装置50，所述主臂35的中部与钻杆槽34之间铰接一变幅油缸，上述的变幅油缸均为液压油缸，所述主臂35中部与钻杆槽34之间的变幅油缸带动所述主臂35围绕钻杆槽34与钻杆槽34的铰接点做变幅运动。

如图8-12所示，在导杆槽34内固定设置铰点连接主臂35，另外设置的铰点连接变幅缸37，可以驱动主臂35进行变幅运动，在主臂35的另外一端铰接连接副臂36，主臂35和副臂36通过变幅油缸驱动副臂36围绕主臂端部铰点进行变幅运动，副臂36的另一端通过铰点连接了托台38，副臂36和托台38间通过变幅油缸驱动托台38进行变幅运动。

如图9所示，托台38优选弧形结构，托台38弧形结构的圆心轴线与导杆31轴线平行，这样可在围绕导杆31转动时保持与导杆31的轴线的半径不变，可以实现在完成钻孔后通过摆动一个小角度即可实现装填炸药的作业，不用通过主臂35和副臂36的变幅油缸调整与导杆31轴线的距离，简化了操作，充分提高了效率。

在使用时，可通过各变幅油缸的折叠，在非工作状态将主臂35和副臂36缩回钻杆槽34内，在有效利用空间的同时，避免结构被损坏。

在一些优选实施例中，如图10和图11所示，所述导杆轮32连接在轮架48上，所述轮架48上还连接有第一侧挡轮49，所述第一侧挡轮用于与所述第一磁导轨15的两个侧板相抵接，以限制所述导杆轮的运动轨迹。

本发明中，在控制程序的作用下，通过第一磁导轨15朝导杆轮32前进方向的第一触点16不断得电，前一个第一触点得电，远离前进方向的第一触点在前一个第一触点得电的同时随机失电，得电的第一触点吸合导杆轮32上的第一磁吸板33，这样就可带动导杆轮32向前进方向运动。得电的第一触点向前转换得快，导杆轮就运行得快；得电的第一触点转换得慢，导杆轮就运行得慢，反方向运动同理，导杆轮32两侧的侧挡轮49在轮架48对位置的固定下，与前拱架11和后拱架12的侧板接触滑动，确保导杆轮32位置处于触点的正上方，以便第一触点与第一磁吸板对位准确，能很好实现吸合，进一步确保导杆轮32在第一磁导轨15上稳定移动，当导杆轮32需制动或停止在某一位置时，在程序控制下磁触点不进行通断电变化，保持与导杆轮32相应第一触点得电。

各第一磁导轨根据第一磁吸板上触点与导杆、行走轮等吸合点具体位置，在控制系统和控制程序的信息获取下，能为相应工作机构进行精确定位，以便实现精确化、自动化工作。

具体的，如图10和图14所示，所述钻孔装置40包括钻机套41，所述钻机套41内设有钻机42，所述钻机42底部连接钻机轮43，所述钻机轮43周向间隔连接多个第二磁吸板，所述钻机套41底部还设有第二磁导轨，所述第二磁导轨与所述第二磁吸板相适配的间隔设置多个第二触点，当控制多个所述第二触点通电或断电，使得通电的所述第二触点与所述第二磁吸板相吸，实现所述钻机轮在所述第二磁导轨上的移动，此处第二磁导轨的工作原理与前拱梁、后拱梁上的第一磁导轨的工作原理类似，在第二磁导轨和钻机下部设置钻机轮43的共同作用下，钻机42即可沿钻机套41进行前后移动。

在一些实施例中，所述钻机套41内还设有定位轮44，所述定位轮44与所述钻机42抵接，钻机套41内部的顶面固定设置了多个定位轮44以便钻机42在钻机套41内前后运动的定位和稳定性，钻机42在电机的驱动下进行转动，对岩面进行钻孔作业。钻孔作业时，钻机42下部设置的多个钻机轮43同时吸合，确保钻孔作业过程中的稳定性。

具体的，如图10和图13所示，所述装药装置50包括装药筒51和设置在装药筒内的炸药袋52，所述装药筒51内一端连接回位弹簧53，所述回位弹簧53的另一端与塞板54固定连接，所述炸药袋52的一端设有吸盘55，所述吸盘55与所述塞板54吸附连接，所述装药筒51一端设有充气口56，所述充气口56上连接泄压阀57，所述充气口56用于为所述装药筒51内充气，以推动塞板54后使炸药袋52向目标方向移动，所述泄压阀57用于为所述装药筒51泄气，以使得装药完成后塞板54在回位弹簧53的弹力作用下回位。

当完成钻孔，需进行装填炸药，在程序控制下，根据钻机42轴线与导杆31轴线距离，程序自动计算需转动的角度值，调节电机47驱动调节齿轮带动钻杆槽34及其上部结构偏转一个小角度，这样就能确保装药筒51的管口对正需装填炸药的孔口，装药筒51内事先装填好了炸药袋52，炸药袋52尾部与塞板54上固定设置的吸盘55通过顶紧挤出空气后负压吸合，对炸药袋52进行固定，需要将炸药袋52推进孔内的环节，通过供气管经充气口56往塞缸内充入空气，推动塞板54向前运动，炸药袋52在装药筒51的导向下进入孔内。当需将吸盘55与炸药袋52脱离时，驱动调节齿轮46和固定齿轮39旋转一个微小角度，即可实现脱离，再由泄压阀57泄压，塞板54在回位弹簧53的作用下后缩回位即可再次装入炸药袋重复上述工作循环；在钢拱架前拱梁、后拱梁的朝上方向和朝下方向均布置了磁导轨和多组钻孔装置、装药装置，这样各组钻孔装置、装药装置可以同时开展工作，确保效率最大化。由控制程序根据开挖面爆破设计，自动进行工作孔的分配，高效完成钻孔和装药工作。

在一些优选实施例中，所述托台38为弧形板，所述钻孔装置40和所述装药装置50并列的布置在所述托台上。

在一些优选实施例中，所述托台的轴线与所述导杆的轴线平行，从而更有利于调节所述钻孔装置40和所述装药装置50。

在一些优选实施例中，如图1-4所示，还包括设置在所述钢拱架10两侧及后侧的撑靴装置60，所述撑靴装置60用于在钻孔作业或装药作业时，抵接于隧道侧壁或地面，以提供反力保证作业的稳定性。

具体的，如图1和图16所示，所述撑靴装置60包括与钢拱架10铰接的撑臂61，所述撑臂51的端部铰接撑板62，所述撑臂61与所述钢拱架10之间铰接有变幅油缸，所述撑板62底部连接有增阻板63和撑靴磁吸板65，所述撑板62的一端还设有楔钉64。

在钢拱架10的两侧和后部设置了多个撑靴装置60，以便在钢拱架10进行钻孔等作业时，可以将撑靴顶紧地面，为钢拱架10提供更好的稳定性。侧面的撑靴装置60顶紧地面或侧墙，后部的撑靴装置顶紧地面，侧面或后面的撑靴装置结构基本相同。撑板62底面布置有耐磨软性材质的增阻板63，还设置了撑靴磁吸板65，一端还在支托中设置了楔钉64。如地面为混凝土等硬质非金属地面时，增阻板63通过与地面的挤压力，可为钢拱架10提供支撑力；如地面为金属材质地面时，撑靴磁吸板65通电产生吸力，与金属地面牢固吸合，可为钢拱架10提供支撑力；如地面为松软的泥质或碎石地面，一方面通过增阻板压紧63，一方面通过楔钉64楔入地面后共同为钢拱架10提供支撑力。

在一些优选实施例中，如图3和图6所示，还包括炸药联网及检查装置70，所述炸药联网及检查装置70用于供操作人员对多个爆破点进行炸药联网及检查，所述炸药联网及检查装置70包括设置在所述前拱梁11上的磁带轨71和篮竖板72，所述篮竖板72上设有行走轮73，所述行走轮73轮周间隔设有多个第三磁吸板，所述行走轮73与所述磁带轨71磁力连接，所述篮竖板72呈L型，所述篮竖板72上底部设有星轮电机74，所述星轮电机74上连接驱动齿轮77，所述篮竖板72上还通过水平轨道滑动设有工作篮75，所述工作篮75底部设有与所述驱动齿轮77啮合的齿条76。

炸药的联网和检查是属于精细化的工作，目前仅适合由人工进行操作和完成。在炸药联网及检查装置70中，行走轮73与磁带轨71的工作原理和工作方式、运行和停止的工作原理与导杆31上的导杆轮32与第一磁导轨15完全相同，这里就不在进行赘述。

在一些实施例中，所述行走轮73的两侧均设有第二侧挡轮，所述第二侧挡轮用于与所述磁带轨的两个侧板相抵接，以限制所述行走轮的运动轨迹。

在一些优选实施例中，如图3、图6和图7所示，两个并列的所述前拱梁11上均设有磁带轨71和篮竖板72，所述工作篮包括左篮75-1、中篮75-2和右篮75-3，所述中篮75-2通过导轨滑动连接在所述左篮75-1和右篮75-3之间，所述齿条76设置在所述左篮75-1和右篮75-3底部。

该实施例中，工作篮采用可伸缩多段式结构，可实现整体工作篮75的长度的伸长。工作篮75长度的伸缩可以适应隧洞宽度的变化，以及洞内避障的需要，进一步提高本发明装置的适应性。中篮75-2截面尺寸略小于左篮75-1和右篮75-3，优选在中篮75-2的两侧和底部同一运动截面设置3个导轮，同时又在中篮75-2的左右端分别设置一个运动截面。在左篮75-1和右篮75-3内侧的对应位置3道导轮槽，以便导轮在导轮槽内滚动，即可实现中篮可在两端的左篮75-1和右篮75-3内部进行伸缩滑动的效果。工作篮上还设置了控制柜，以便人员在吊篮上操作工作篮的伸缩和上下整体移动。优选左篮75-1和右篮75-3底部采用电机驱动星轮，星轮又驱动边篮底部底齿条的方式带动左篮75-1和右篮75-3向中部的中篮75-2移动即可实现整体吊篮长度的缩短；相反的，如果左篮75-1和右篮75-3在底部驱动装置的作用下向远离中篮的方向移动，就可实现整体吊篮长度的伸长。

当开挖面完成全部爆破孔的钻孔，全部的装药筒51完成装药和与炸药袋52脱离接触后，人员上到工作篮75上，通过工作篮75上的控制柜进行位置控制，为炸药安装雷管，组网连线后进行测试，即完成了爆破前的全部准备工作。

在一些优选实施例中，如图1所示，所述前拱梁11和后拱梁12底部设有法兰式调整机构80。

具体的，如图5所示，为了确保本发明装置在运行中，不会因为行走轮遇障碍，导致整体发生倾斜，进一步可能导致倾倒的风险，在竖向的四个主梁下部设置了法兰式调整机构80，所述法兰式调整机构80包括连接在所述前拱梁11和后拱梁12底部的上法兰81和连接在所述履带行走机构20顶部的下法兰82，所述上法兰81与所述下法兰82采用楔形块83插接，所述前拱梁11和后拱梁12内设有调整油缸，所述上横梁13上设有水平尺。

主梁的外部法兰间通过上宽下窄的楔形块83穿入法兰的销孔中，在每个法兰的圆周布置了多个楔形块83和销孔，在主梁内部还布置了调整油缸，本发明设备使用环境为洞内或其它开挖施工区域，这种工作环境的路面往往为非浇筑成型路面，路面条件往往较差，当钢拱架行走过程中，一侧遇到车辆洒落的土石、坡或凹坑，可能会导致钢拱架顶面部水平度超差，导致无法正常行走，甚至导致设备倾翻，因此，在上横梁上表面布置了水平仪，可将偏斜情况反馈给控制系统，在偏斜度超差在允许范围内，控制系统不进行动作控制，但当水平度一旦超差，控制系统计算后立即自动将需调整的主梁内的调整油缸进行伸长调整，其对应的法兰也会由闭合状态变为张开状态，为了避免调整油缸缩回后法兰错位，所以设置了楔形块83和销孔，上法兰在调整油缸的带动下向上移动的过程中带动楔形块83也向上运动，当调整油缸回位，上法兰也落回到与下法兰贴合的状态，楔形块83就能起到导向促进其正确回位的效果。

除此之外，主梁下端连接了主梁轴，主梁轴伸入展带行走轮上部的行走柱内主梁轴与行走柱通过侧轴承和底轴承相对运动连接。

钢拱架在行走移动工况中，例如开挖前钢拱架行进至开挖面或爆破前避炮离开，都属于此种工况，但不限于这些工况，本发明都可以根据系统测量的水平度数据进行自动或人工手动方式，进行水平度的调整。

在一些优选实施例中，如图1和图15所示，所述履带行走机构20包括与所述前拱梁11和后拱梁12连接的立柱21和连接在立柱21底部的四个履带轮22，所述履带轮22外部连接履带23，其中一个所述履带轮22由电机驱动，所述立柱21包括上柱21-1和下柱21-2，所述上柱21-1和下柱21-2通过推力轴承转动连接，所述下柱21-2的外壁上设有齿圈24，所述底梁14上设有连接板25，所述连接板25上固定设有转向电机26，所述转向电机26的输出轴上连接变向齿轮27，所述变向齿轮27与所述齿圈24啮合。

其中，四个履带轮22中在履带行走轮内部在结构板上部连接了由电机驱动的主动轮，在内部结构板的另外一端还设置了随动轮，主动轮和随动轮均通过减震缸和在减震缸活塞杆上套接的减震簧起到履带行走轮行走减震的作用，在结构板的下部设置了多个底轮，各类履带轮均通过轮外周布置的轮齿与履带内部啮合驱动履带转动运行，推动履带行走轮和设备整体运行。

在一些优选实施例中，如图1和图5所示，为了方便在洞内等狭小空间内具备就地位置调整甚至转向的功能，所述变向齿轮27和齿圈24优选为斜齿轮及斜齿圈，由布置在主梁底端连接板25上转向电机26驱动的变向齿轮27与齿圈24啮合带动履带行走机构调整方向甚至转向。

本发明中，钢拱架下部优选履带式行走方式，以便更好的适应隧洞内外道路凹凸不平的行走状况。不仅可以适应单侧凹凸不平的情况，还可实现单个履带行走轮的独立或整体调整方向或转向。

在一些优选实施例中，履带行走机构作为工程机械类常用的行走机构；还可以采用：履带行走轮内部在结构板上部连接由电机驱动的主动轮，在内部结构板的另外一端还设置随动轮，主动轮和随动轮均通过减震缸和在减震缸活塞杆上套接的减震簧起到履带行走轮行走减震的作用，在结构板的下部设置多个底轮，各类履带轮均通过轮外周布置的轮齿与履带内部啮合驱动履带转动运行，推动履带行走轮和设备整体运行。

除此以外，行走机构即可是履带形式，还可选用轮胎式、螺旋轮等各种适合的方式。

在一些优选实施例中，如图12和图13所示，所述导杆31上还设有固定齿轮39，所述钻杆槽34底部通过固定杆45连接与所述固定齿轮39啮合的调节齿轮46，所述调节齿轮46与调节电机47传动连接。

钻杆槽34的支撑点通过轴承与导杆31连接，支撑点上部结构不可在导杆31上滑移，但可围绕导杆31转动，钻杆槽一端的下部通过调节电机47驱动调节齿轮46与固定设置在导杆31上的固定齿轮39啮合运动，在调节电机47驱动调节齿轮46的啮合运动下，钻杆槽34及其上部结构就通过两个支撑点围绕导杆31转动。

在一些优选实施例中，如图4所示，还包括动力系统和控制系统，所述动力系统包括蓄电池90和动力柜91，所述蓄电池90与动力柜91电连接，所述动力柜91与所述第一磁导轨15、履带行走机构20及磁带轨71电连接，所述控制系统用于控制所述第一磁导轨15和所述磁带轨71的通断电，以及控制所述履带行走机构20的移动和转向，即在钢拱架底梁或其它合适位置布置了控制柜、动力柜、蓄电池，控制柜通过内置程序和硬件，负责为整个专利各个装置发送或接收控制指令，进行动态联合控制。

动力柜为外部输电的接入和调节柜，可将外部供电的电能根据需要进行变压、调制、解调等操作，确保供电的可靠和稳定；蓄电池为整个系统提供储备电源，随时确保处于充满电的状态，在应急条件下使用。

作为本发明的另一种优选实施，本实施例提供一种多功能钻爆一体化台车装置的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、将钢拱架10转移到需爆破的掌子面；

S2、将撑靴装置60调整到与地面和/或侧壁稳定连接，保证台车整体稳定后，进行钻孔对位；

S3、钻孔对位时，通过调整钻孔及炸药输送装置30的变幅油缸37使钻机42或装药筒51与钻孔对位，当需要调整水平度时，通过调整油缸升降进行调整；

S4、对位完成后进行钻孔，钻孔完成后调整另一组钻孔及炸药输送装置30装药筒进行装药；

S5、当开挖面完成全部爆破孔的钻孔，全部的装药管完成装药和与炸药棒脱离接触后，操作人员上进入工作篮75上，调整工作篮75的位置，同时为炸药安装雷管，组网连线后进行测试，即完成了爆破前的全部准备工作。

所述S3中还包括旋转调节方式，所述旋转调整方式为调节电机驱动调节齿轮转动，所述调节齿轮在固定齿轮的反力作用下，驱动钻杆槽以所述导杆为轴线进行转动。

除了本发明装置上设置的现地控制系统外，还可通过钢拱架多部位设置的摄像头，由人员在远程操控器的控制下，进行可视化的远程控制或就近无线控制，以便在地质可能发生灾害的危险环境下，确保操作人员的安全。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (21)

1.一种多功能钻爆一体化台车装置，包括钢拱架和连接在所述钢拱架底部的多个由电机驱动的履带行走机构，所述钢拱架包括前拱梁、后拱梁和连接在前拱梁和后拱梁上的上横梁和底梁；其特征在于，还包括多组钻孔及炸药输送装置，所述钻孔及炸药输送装置包括与上横梁平行布置的导杆，所述导杆的两端均连接导杆轮，所述导杆轮的轮周间隔设有多个第一磁吸板，所述导杆轮与设置在所述前拱梁和所述后拱梁上的第一磁导轨磁力连接，所述第一磁导轨上与所述第一磁吸板相适配的间隔设置多个第一触点，当控制多个所述第一触点通电或断电使得通电的所述第一触点与所述第一磁吸板相吸，实现所述导杆轮在所述第一磁导轨上的移动，所述导杆上通过轴承连接钻杆槽，所述钻杆槽内铰接一主臂，所述主臂端部铰接副臂，所述主臂的中部与所述钻杆槽之间铰接一变幅油缸，所述主臂与所述副臂之间铰接一变幅油缸，所述副臂的端部铰接托台，所述托台与副臂之间还铰接一变幅油缸，所述托台上连接钻孔装置和装药装置。

2.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述导杆轮的两侧均设有第一侧挡轮，所述第一侧挡轮用于与所述第一磁导轨的两个侧板相抵接，以限制所述导杆轮的运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述钻孔装置包括钻机套，所述钻机套内设有钻机，所述钻机底部连接钻机轮，所述钻机轮周向间隔连接多个第二磁吸板，所述钻机套底部还设有第二磁导轨，所述第二磁导轨与所述第二磁吸板相适配的间隔设置多个第二触点，当控制多个所述第二触点通电或断电使得通电的所述第二触点与所述磁吸板相吸，实现所述钻机轮在所述第二磁导轨上的移动。

4.根据权利要求3所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述钻机套内还设有定位轮，所述定位轮与所述钻机抵接。

5.根据权利要求3所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述装药装置包括装药筒和设置在装药筒内的炸药袋，所述装药筒内一端连接回位弹簧，所述回位弹簧的另一端与塞板固定连接，所述炸药袋的一端设有吸盘，所述吸盘与所述塞板吸附连接，所述装药筒一端设有充气口，所述充气口上连接泄压阀，所述充气口用于为所述装药筒内充气，以推动塞板后使炸药袋向目标方向移动，所述泄压阀用于为所述装药筒泄气，以使得装药完成后塞板在回位弹簧的弹力作用下回位。

6.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述托台为弧形板，所述钻孔装置和所述装药装置并列的布置在所述托台上。

7.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述托台的轴线与所述导杆的轴线平行。

8.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，还包括设置在所述钢拱架两侧及后侧的撑靴装置，所述撑靴装置用于在钻孔作业或装药作业时，抵接于隧道侧壁或地面，以提供反力保证作业的稳定性。

9.根据权利要求8所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述撑靴装置包括与钢拱架铰接的撑臂，所述撑臂的端部铰接撑板，所述撑臂与所述钢拱架之间铰接有变幅油缸，所述撑板底部连接有增阻板和磁吸板，所述撑板的一端还设有楔钉。

10.根据权利要求5所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，还包括炸药联网及检查装置，所述炸药联网及检查装置用于供操作人员对多个爆破点进行炸药联网及检查。

11.根据权利要求10所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述炸药联网及检查装置包括设置在所述前拱梁上的磁带轨和篮竖板，所述篮竖板上设有行走轮，所述行走轮轮周间隔设有多个第三磁吸板，所述行走轮与所述磁带轨磁力连接，所述篮竖板呈L型，所述篮竖板上底部设有星轮电机，所述星轮电机上连接驱动齿轮，所述篮竖板上还滑动设有工作篮，所述工作篮底部设有与所述驱动齿轮啮合的齿条。

12.根据权利要求11所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述行走轮的两侧均设有第二侧挡轮，所述第二侧挡轮用于与所述磁带轨的两个侧板相抵接，以限制所述行走轮的运动轨迹。

13.根据权利要求11所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，两个并列的所述前拱梁上均设有磁带轨和篮竖板，所述工作篮包括左篮、中篮和右篮，所述中篮通过两侧和底部的导轨滑动连接在所述左篮和右篮之间，所述齿条设置在所述左篮和右篮底部。

14.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述前拱梁和后拱梁底部设有法兰式调整机构。

15.根据权利要求14所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述法兰式调整机构包括连接在所述前拱梁和后拱梁底部的上法兰，以及连接在所述履带行走机构顶部的下法兰，所述上法兰与所述下法兰采用楔形块插接，所述前拱梁和后拱梁内设有调整油缸，所述调整油缸用于在需要时伸长或缩短以调节所述前拱梁和后拱梁的高度。

16.根据权利要求14所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述上横梁上设有水平尺和摄像头。

17.根据权利要求14所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述履带行走机构包括与所述前拱梁和后拱梁连接的立柱，以及连接在所述立柱底部的多个履带轮，所述履带轮外部连接履带，其中一个所述履带轮由电机驱动，所述立柱包括上柱和下柱，所述上柱和下柱通过推力轴承转动连接，所述下柱的外壁上设有齿圈，所述底梁上设有连接板，所述连接板上固定设有转向电机，所述转向电机的输出轴上连接变向齿轮，所述变向齿轮与所述齿圈啮合。

18.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，所述导杆上还设有固定齿轮，所述钻杆槽底部通过固定杆连接与所述固定齿轮啮合的调节齿轮，所述调节齿轮与调节电机传动连接。

19.根据权利要求1所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，其特征在于，还包括动力系统和控制系统，所述动力系统包括蓄电池和动力柜，所述蓄电池与动力柜电连接，所述动力柜与所述第一磁导轨、履带行走机构电连接，所述控制系统用于控制所述第一磁导轨的通断电，以及控制所述履带行走机构。

20.一种多功能钻爆一体化台车装置的使用方法，其特征在于，使用权利要求11所述的一种多功能钻爆一体化台车装置，具体包括以下步骤：

S1、将钢拱架转移到需爆破的掌子面；

S2、将撑靴装置调整到与地面和/或侧壁稳定连接，保证台车整体稳定后，进行钻孔对位；

S3、钻孔对位时，通过调整钻孔及炸药输送装置的变幅油缸使钻机或装药筒与钻孔对位，当需要调整水平度时，通过调整油缸升降进行调整；

S4、对位完成后进行钻孔，钻孔完成后调整另一组钻孔及炸药输送装置装药筒进行装药；

S5、当开挖面完成全部爆破孔的钻孔，全部的装药管完成装药和与炸药棒脱离接触后，操作人员上进入工作篮上，调整工作篮的位置，同时为炸药安装雷管，组网连线后进行测试，即完成了爆破前的全部准备工作。

21.根据权利要求20所述的一种多功能钻爆一体化台车装置的使用方法，其特征在于，所述S3中还包括旋转调节方式，所述旋转调整方式为调节电机驱动调节齿轮转动，所述调节齿轮在固定齿轮的反力作用下，驱动钻杆槽以所述导杆为轴线进行转动。