5.1，计算机控制系统16，，锚杆孔17，相邻锚杆孔的夹角Φ，模拟隧洞直径D。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便于人们对本实用新型的理解。
[0031]如图1?3所示，本实用新型设计了一种模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，它的头部外壳I中设置有相互啮合的锥形从动齿轮7和锥形主动齿轮4，锥形从动齿轮7上同轴安装有立轴6，立轴6的顶端设置钻头夹具2，钻头夹具2内夹装有钻头3;头部外壳I外部在钻头3同侧设置有位移传感器5。
[0032]锥形主动齿轮4的底部安装在传动轴10上;传动轴10同轴套装有传动轴护套9以及至少一组撑靴8;传动轴10的底部安装在微型旋转电机11上;微型旋转电机11的底部同轴安装在转轴12上;转轴12的底部设置有角度定位齿轮14;角度定位齿轮14和微型步进电机15上的微型步进电机齿轮15.1相互啮合。计算机控制系统16连接微型步进电机15、微型旋转电机11和位移传感器5。
[0033]所述的每一组撑靴8包括两个撑靴8;每一个撑靴8的撑靴套8.2安装在传动轴10的外周，每一个撑靴8的撑靴板8.1支撑在隧洞壁上;撑靴板8.1和撑靴套8.2之间设置有撑靴千斤顶8.3;计算机控制系统16控制撑靴千斤顶8.3。
[0034]具体的，在所述的撑靴千斤顶8.3内部设有压力传感器，计算机控制系统16可通过压力传感器的反馈信息伺服控制撑靴千斤顶8.3的伸缩，提供钻孔操作中的推力和支撑。
[0035]如果模拟隧洞较长，而传动轴10也比较长时，也可以在传动轴10的外周上前后设置多组撑靴8，从而保证传动轴10的定位稳定，保证钻头3的锚杆孔17达到预期效果。或者，每一组撑靴8在传动轴10外周上沿轴向对称设置四个、八个撑靴8;同样保证传动轴10的定位稳定。
[0036]所述的转轴12外部套装有转轴护套13;所述的转轴护套13的外周上沿轴向设置有刻度、沿周向设置有角度。转轴12底部的角度定位齿轮14和微型步进电机齿轮15.1啮合，从而方便钻头3在隧洞内的初步定位。
[0037]如图4所示，需要在模拟隧洞中依次钻多个锚杆孔17，同一铅垂面上的相邻锚杆孔的夹角为Φ =28°，模拟隧洞直径D = 200mm。
[0038]具体的，使用该模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置的方法，包括以下步骤:
[0039]步骤I)在模拟隧洞中，先通过转轴护套13上的刻度和角度定位齿轮16确定锚杆孔17待打入的围岩指定区域，将钻头3夹在钻头夹具2后，钻头夹具2缩回头部外壳I中，将头部外壳I整体伸入模拟隧洞中；
[0040]步骤2)计算机控制系统16控制微型步进电机15带动微型步进电机齿轮15.1;微型步进电机齿轮15.1调整并确定角度定位齿轮14的精确的旋转角度；
[0041]步骤3)计算机控制系统16操控微型旋转电机11带动传动轴10旋转;传动轴10通过带动锥形主动齿轮4来带动锥形从动齿轮7，进而保证钻头夹具2的升降，使得钻头3伸出后进入围岩指定区域；
[0042]步骤4)计算机控制系统15利用位移传感器5反馈，校准位移传感器5与围岩指定区域的距离，并确定钻头3转入锚杆孔17的深度；
[0043]步骤5)钻头3伸出至接近围岩指定区域后开始工作，钻锚杆孔17;
[0044]步骤6)钻头3钻孔的同时通过位移传感器5的反馈信息，计算机控制系统15操控撑靴千斤顶8.3伺服控制一端撑靴8的收缩或伸长，同时另一端的撑靴8的伸长或收缩，提供钻孔过程中的支撑和推力；
[0045]步骤7)当钻头3钻入指定深度后完成工作缩回，通过位移传感器5的反馈信息，计算机控制系统15操控微型旋转电机11停止工作，同时操控撑靴千斤顶8.3伺服控制撑靴8收缩或伸长，将钻头退回；
[0046]再重复上述步骤I)?7)在该铅垂面上依次间隔夹角Φ =28°钻孔;直至完成该铅垂面上的全部钻孔工作。
[0047 ]通过控制传动轴护套13上的刻度来确定轴向锚孔排距，那么同样的重复步骤I)?7)，依次钻得所有的锚杆孔17直至完成工作后，将头部外壳I整体从隧洞中退回。
【主权项】
1.一种模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，其特征在于:头部外壳(I)中设置有相互啮合的锥形从动齿轮(7)和锥形主动齿轮(4)，锥形从动齿轮(7)上同轴安装有立轴(6)，立轴(6)的顶端设置钻头夹具(2)，钻头夹具(2)内夹装有钻头(3);头部外壳(I)外部在钻头(3)同侧设置有位移传感器(5); 锥形主动齿轮(4)的底部安装在传动轴(10)上;传动轴(10)同轴套装有传动轴护套(9)以及至少一组撑靴(8);传动轴(10)的底部安装在微型旋转电机(I I)上;微型旋转电机(11)的底部同轴安装在转轴(12)上;转轴(12)的底部设置有角度定位齿轮(14);角度定位齿轮(14)和微型步进电机(15)上的微型步进电机齿轮(15.1)相互啮合； 计算机控制系统(16)连接微型步进电机(15)、微型旋转电机(11)和位移传感器(5)。2.根据权利要求1所述的模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，其特征在于:所述的每一组撑靴(8)包括至少两个撑靴(8);每一个撑靴(8)的撑靴套(8.2)安装在传动轴(10)的外周，每一个撑靴(8)的撑靴板(8.1)支撑在隧洞壁上;撑靴板(8.1)和撑靴套(8.2)之间设置有撑靴千斤顶(8.3)。3.根据权利要求2所述的模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，其特征在于:所述的撑靴千斤顶(8.3)内部设有压力传感器连接计算机控制系统(16)。4.根据权利要求1所述的模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，其特征在于:所述的转轴(12)外部套装有转轴护套(13);所述的转轴护套(13)的外周上沿轴向设置有刻度、沿周向设置有角度。
【专利摘要】本实用新型涉及一种模拟隧洞内锚杆钻孔的自动化装置，在头部外壳中设置有相互啮合的锥形从动齿轮和锥形主动齿轮，锥形从动齿轮上同轴安装有立轴、钻头夹具、钻头；头部外壳外部在钻头同侧设置有位移传感器；锥形主动齿轮的底部安装在传动轴上；传动轴同轴至少一组撑靴；传动轴同轴安装安装微型旋转电机、转轴上；转轴的底部的角度定位齿轮和微型步进电机上的微型步进电机齿轮相互啮合；计算机控制系统连接微型步进电机、微型旋转电机和位移传感器。本实用新型能准确的在模拟隧洞内指定位置钻锚杆孔，操作简单，保证隧洞模拟试验结果准确可靠，可广泛应用于各种隧洞围岩等岩体的锚杆孔开挖，配合隧洞围岩等岩体的试验和研究。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN205264229
【申请号】CN201521047622
【发明人】周辉, 程广坦, 朱勇, 张传庆, 胡大伟, 张忠林, 杨凡杰, 卢景景, 陈珺
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月15日