TWI823124B - 具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置 - Google Patents
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Abstract
一種具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，包含一車體，其底部安裝有履帶輪；該車體能夠相對該履帶輪作環向旋轉；一發電機用於產生電力提供該車體及所連接的各個機構；一驅動機構用於驅動該履帶輪而帶動該車體移動；一機械手臂包含一連接臂及一旋轉關節；該連接臂從該車體向外延伸，該連接臂經由一可二維旋轉的旋轉連接件固定到該車體；該旋轉關節安裝在該連接臂的前端，其為可三維旋轉的結構；其中該驅動機構連接一傳動機構，該傳動機構用於驅動該機械手臂進行旋轉；以及一鑽孔機構，固定在該機械手臂的前端，該鑽孔機構係藉由該發電機的電力驅動該鑽孔機構之鑽孔軸旋轉，以進行螺旋鑽孔的動作。
Description
本發明係有關於鑽孔裝置，尤其是一種具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置。
在許多施工作業中，例如隧道工程，必須使用到鑽孔裝置，應用該鑽孔裝置在隧道的內側壁上形成鑽孔，然後施工人員再將岩栓置入該鑽孔中，並進行灌漿作業，以將該岩栓固定在鑽孔內，達到支撐隧道內部結構的目的。
惟上述傳統的鑽孔裝置，其輪體由於設計上的限制，最多只能在22~25度之傾斜度的坡面上移動，因此當施工坡度超過25度以上時，會令鑽孔裝置無法使用。再者習知技術的鑽孔機構僅能做垂直或水平的鑽孔，因此使得可進行鑽孔的位置受到限制，因此當應用在隧道內部時，會使得隧道內部無法在所有不同角度的位置進行鑽孔及固定岩栓，影響到最後的岩栓支撐強度。
故本案希望提出一種嶄新的鑽孔裝置，其具有高抓地力，可在高傾斜坡度移動，並且具有全方位旋轉關節之機械手臂，能夠進行多角度的鑽孔作業，以解決上述先前技術上的缺陷
所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本發明中提出一種具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，係將配置有履帶輪之車體(例如挖掘機的車體)結合具有全方位旋轉關節的可伸縮之機械手臂，該機械手臂藉由該旋轉關節及可伸縮的結構，可以具有全方位的旋轉範圍及相當大的延伸工作距離範圍，而該車體底部的履帶輪具有高抓地力，可在超過25度之傾斜度的坡面上移動，因此特別適用於隧道工程中。該機械手臂的前端安裝鑽孔機構及工作台，在操作時可以應用該鑽孔機構在隧道內部進行鑽孔，然後操作人員再攜帶岩栓一起進入該工作台，應用機械手臂將工作台移動到鑽孔處以進行岩栓灌漿固定作業。因此本案的裝置可以在高傾斜坡度下進行多角度的鑽孔及岩栓固定作業，為習知技術所無法達成者。
為達到上述目的本發明中提出一種具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，包含一車體，該車體的底部安裝有履帶輪；該車體能夠相對該履帶輪作環向旋轉；一發電機，係由該車體內的引擎帶動輸入軸旋轉而產生電力，該電力用於提供該車體及所連接的各個機構；一驅動機構，連接該發電機，用於驅動該履帶輪而帶動該車體移動；一機械手臂，包含一連接臂及一旋轉關節；其中該連接臂從該車體向外延伸，該連接臂經由一可二維旋轉的旋轉連接件固定到該車體；該旋轉關節安裝在該連接臂的前端，其為可三維旋轉的結構；其中該驅動機構連接一傳動機構，該傳動機構用於驅動該機械手臂進行旋轉；以及一鑽孔機構，固定在該機械手臂的前端，該鑽孔機構係藉由該發電機的電力驅動該鑽孔機構之鑽孔軸旋轉，以進行螺旋鑽孔的動作。
由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參
考附圖。
1:車體
2:發電機
3:驅動機構
4:控制面板
5:傳動機構
6:油槽
7:引擎
8:輸入軸
10:履帶輪
20:機械手臂
30:連接臂
31:旋轉連接件
32:前臂
40:旋轉關節
41:轉動連接件
42:軸轉介接件
43:旋轉套件
44:安裝導匣
50:鑽孔機構
51:鑽孔軸
60:油壓機構
70:工作台
411:第一油壓桿
431:第二油壓桿
圖1顯示本案之元件組合示意圖。
圖2顯示本案之車體及機械手臂之旋轉示意圖。
圖3顯示本案之機械手臂將鑽孔機構向上旋轉延伸之示意圖。
圖4顯示本案之機械手臂將鑽孔機構向上旋轉延伸之示意圖。
圖5顯示本案之機械手臂將鑽孔機構向右旋轉延伸之示意圖。
圖6顯示本案之控制架構示意圖。
茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。
請參考圖1至圖6所示，顯示本發明之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，包含下列元件：
一車體1，該車體1的底部安裝有履帶輪10，如圖1所示。在本案中該車體1可以為挖掘機的車體1。該車體1可以相對該履帶輪10作環向旋轉，如圖2所示。藉由該車體1的履帶輪10，因為履帶輪10具有高抓地力，可令該車體1在超過25度之高傾斜度(最高可達35度)的坡面上移動。因此使得本案的機構可以在較高的斜坡操作，此為傳統的鑽孔機所無法達成者。
一發電機2，係由該車體1內的引擎7帶動輸入軸8旋轉而產生電力，該電力用於提供該車體1及所連接的各個機構。
一驅動機構3，連接該發電機2，用於驅動該履帶輪10而帶動該車體1移動。
一控制面板4位在該車體1上，令操作人員經由該控制面板4控制該驅動機構3。
一機械手臂20，包含一連接臂30及一旋轉關節40。其中該連接臂30從該車體1向外延伸，該連接臂30經由一可二維旋轉的旋轉連接件31固定到該車體1，而且該連接臂30的前端形成可伸縮的前臂32，可藉由該前臂32的伸縮而調整整個連接臂30的長度，因此可以控制該機械手臂20向外延伸的距離。該旋轉關節40安裝在該連接臂30的前端，其為可三維旋轉的結構，可具有360度的旋轉範圍。其中該驅動機構3連接一傳動機構5，該傳動機構5用於驅動該機械手臂20進行伸縮及旋轉。
該機械手臂20的該旋轉關節40包含：
一轉動連接件41，其一端以第一油壓桿411連接到該連接臂30，而形成可旋轉之連結。
一軸轉介接件42，以同軸方式連接該轉動連接件41的另一端，該軸轉介接件42可相對該轉動連接件41進行軸向旋轉。
一旋轉套件43，其一端以第二油壓桿431連接到該軸轉介接件42，而形成可旋轉之連結。該旋轉套件43的另一端形成擴大的安裝導匣44。
本案藉由該轉動連接件41相對於該連接臂30的轉向，該軸轉介接件42相對於該轉動連接件41的軸向轉動，及該旋轉套件43相對該軸轉介接件42的轉動，使得該旋轉關節40具有很大的轉動範圍及延伸範圍。
一鑽孔機構50，固定在該機械手臂20的前端，該鑽孔機構50係藉由該發
電機2的電力驅動該鑽孔機構50之鑽孔軸51旋轉，以進行螺旋鑽孔的動作。其中該鑽孔機構50固定在該旋轉套件43的該安裝導匣44上，該鑽孔機構50係沿著該安裝導匣44的方向延伸，其中該鑽孔機構50為可相對該安裝導匣44伸縮的結構，當鑽孔時可以隨著鑽孔的深度向前伸出，因此可以深入該孔洞進行鑽岩。
該傳動機構5為油壓機構60，係連接該車體1的油槽6，抽取該油槽6的汽油以作為操作之用。該油壓機構60包含該第一油壓桿411及該第二油壓桿431。
一工作台70連接該機械手臂20的前端，用於承載操作人員及岩栓。其中該工作台70為可拆卸之結構，當不需要人員操作時，可將該工作台70卸載。
如圖2至圖5所示，本案中該車體1可以相對該履帶輪10作環向旋轉，另外該機械手臂20的連接臂30可以相對該車體1上下旋轉且可伸縮其前臂32，該旋轉關節40可以三維旋轉。因此操作時可令該機械手臂20進行全方位的旋轉以及大範圍的伸縮。
圖6顯示本案的控制架構示意圖，其中顯示該車體1的該油槽6、該引擎7、該發電機2、該驅動機構3、該控制面板4、該傳動機構5與該機械手臂20的連接及控制架構。
本案在組裝時，必須對該車體1及該機械手臂20進行適當的配重，使得當該車體1在高坡度進行操作時，仍可以將整個重心保持在該車體1上，防止該車體1受到該機械手臂20的重力牽引而傾倒。
本案可以應用在隧道挖掘工程，操作時，位在車體1上的操作人員經由該控制面板4控制該驅動機構3，而驅動該車體1的履帶輪10移動到隧道內欲
鑽孔的位置，然後應用該驅動機構3及該傳動機構5驅動該連接臂30向上旋轉到設定的高度，再控制該旋轉關節40，而將該鑽孔機構50旋轉到特定的角度，而對準隧道的內側邊緣的鑽孔處進行鑽孔。當形成鑽孔後，將工作台70掛上該機械手臂20，令操作人員及岩栓可進入該工作台70，再透過該機械手臂20將該工作台70移動到鑽孔處，此時該工作台70內的操作人員即可將岩栓向外推送，而將岩栓推入該鑽孔，並對鑽孔灌漿以將該岩栓固定在該鑽孔內，完成該隧道的岩栓固定支撐作業。
本案的優點在於將配置有履帶輪之車體(例如挖掘機的車體)結合具有全方位旋轉關節的可伸縮之機械手臂，該機械手臂藉由該旋轉關節及可伸縮的結構，可以全方位的旋轉範圍及相當大的延伸工作距離範圍，而該車體底部的履帶輪具有高抓地力，可在超過25度之傾斜度的坡面上移動，因此特別適用於隧道工程中。該機械手臂的前端安裝鑽孔機構及工作台，在操作時可以應用該鑽孔機構在隧道內部進行鑽孔，然後操作人員再攜帶岩栓一起進入該工作台，應用機械手臂將工作台移動到鑽孔處以進行岩栓灌漿固定作業。因此本案的裝置可以在高傾斜坡度下進行多角度的鑽孔及岩栓固定作業，為習知技術所無法達成者。
綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實
施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1:車體
5:傳動機構
10:履帶輪
20:機械手臂
30:連接臂
32:前臂
40:旋轉關節
41:轉動連接件
42:軸轉介接件
43:旋轉套件
44:安裝導匣
50:鑽孔機構
51:鑽孔軸
60:油壓機構
70:工作台
411:第一油壓桿
431:第二油壓桿
Claims (7)
- 一種具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，包含：一車體，該車體的底部安裝有履帶輪；該車體能夠相對該履帶輪作環向旋轉；一發電機，係由該車體內的引擎帶動輸入軸旋轉而產生電力，該電力用於提供該車體及所連接的各個機構；一驅動機構，連接該發電機，用於驅動該履帶輪而帶動該車體移動；一機械手臂，包含一連接臂及一旋轉關節；其中該連接臂從該車體向外延伸，該連接臂經由一可二維旋轉的旋轉連接件固定到該車體；該旋轉關節安裝在該連接臂的前端，其為可三維旋轉的結構；其中該驅動機構連接一傳動機構，該傳動機構用於驅動該機械手臂進行旋轉；以及一鑽孔機構，固定在該機械手臂的前端，該鑽孔機構係藉由該發電機的電力驅動該鑽孔機構之鑽孔軸旋轉，以進行螺旋鑽孔的動作；一工作台連接該機械手臂的前端，用於承載操作人員及岩栓；該工作台為可拆卸之結構；其中該機械手臂的該旋轉關節包含：一轉動連接件，其一端以第一油壓桿連接到該連接臂，而形成可旋轉之連結；一軸轉介接件，以同軸方式連接該轉動連接件的另一端，該軸轉介接件可相對該轉動連接件進行軸向旋轉；一旋轉套件，其一端以第二油壓桿連接到該軸轉介接件，而形成可旋轉之連結；該旋轉套件的另一端形成擴大的安裝導匣；以及 藉由該轉動連接件相對於該連接臂的轉向，該軸轉介接件相對於該轉動連接件的軸向轉動，及該旋轉套件相對該軸轉介接件的轉動，使得該旋轉關節具有很大的轉動範圍及延伸範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，其中該鑽孔機構固定在該旋轉套件的該安裝導匣上，該鑽孔機構係沿著該安裝導匣的方向延伸，其中該鑽孔機構為可相對該安裝導匣伸縮的結構，使得當鑽孔時可以隨著鑽孔的深度向前伸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，其中該連接臂的前端形成可伸縮的前臂，藉由該前臂的伸縮而調整整個連接臂的長度，以控制該機械手臂向外延伸的距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，其中該傳動機構為油壓機構，係連接該車體的油槽，抽取該油槽的汽油以作為操作之用。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，尚包含一控制面板位在該車體上，令操作人員經由該控制面板控制該驅動機構。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，其中該履帶輪的抓地力使得該車體能夠在大於25度之傾斜度的坡面上移動。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有全方位旋轉關節之機械手臂的鑽孔裝置，其中該車體為挖掘機的車體。
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