专利名称：一种钻孔机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及市政道路建设用设施，特别涉及一种非开挖钻孔用钻孔机器人。
背景技术：
非开挖技术是指在地面不开挖沟槽的情况下铺设、修复和更换地下管道和电缆的施工技术。由于它具有施工速度快、对地面干扰小、综合成本低、安全性好等优点，近年来已越来越多地被应用于市政道路的建设施工中。虽然近年来国内外的非开挖管线施工技术与设备发展的比较快，功能自动化程度也越来越高。但是大多数非开挖管线施工设备占地面积都较大、设备价格昂贵且采用高压水泥浆系统来实现排泥，这样做不仅浪费水资源和能源，而且大量冲洗后的泥浆水很难进行泥水分离，未经泥水分离的泥浆水对环境也造成比较严重的污染。因此，研究开发适合我国城市的市政道路非开挖管线施工要求的、可在人行 道和花坛上开挖工作坑的、环境污染小的非开挖市政道路施工钻孔技术与设备是时代发展的需求，而由此产生的泥屑的输送问题如何解決，更是显重要。气カ输送技术是利用气流在管道中输送松散状物料的ー种方法，也就是利用具有一定压カ和一定速度的气流，来输送松散状物料的一种输送装置。近些年来，气カ输送技术发展得很快，由于它具有管道布置灵活、效率高费用低、系统密封环境好、维修方便等优点而被广泛应用于粮食、水泥、粉煤灰、化工物料、矿粉、食盐、面粉、型砂等物料的输送。气カ输送虽然比机械输送有前述许多优点，但它也存在着一些问题，如所需功率较大；不适用于粒度大、密度大、粘性大而难于悬浮飞翔的物料以及含水量较高的物料的输送等。因此若想将气カ输送技术用于非开挖市政道路施工中的泥屑的输送，需要钻下的泥屑越薄越碎越好，最好呈松散的泥屑状。由于泥土的钻削与金属的钻削有很大差别，虽然泥土较金属容易钻的多，但是其粘性较大，碎泥屑较难形成，因此，迫切需要设计出一种不破坏原有的路面和建筑物、施工占地面积小、且施工效率高的钻孔机器人。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种不破坏原有的路面和建筑物、施工占地面积小、且施工效率高的钻孔机器人。实现本实用新型目的的技术方案是ー种钻孔机器人包括钻头、螺旋推料器、減速机、主推进气缸和爬行气缸；所述钻头与减速机的输出轴连接；所述减速机和主推进气缸设置在螺旋推料器的内腔中，減速机的尾部连接主推进气缸；所述爬行气缸设置于螺旋推料器的外壁上。所述爬行气缸有2对，其中一对对称设置在螺旋推料器的头部，另ー对对称设置在螺旋推料器的尾部。所述钻头主体为群钻结构，在与两条主刃相连的后刀面上非対称的开设有多个变螺距的螺旋形的断屑槽。所述横刃由两条相交的弧线构成，前述两条弧线在钻头的钻尖末端汇合为与钻尖轴线相重合的凸起的尖顶，横刃俯视为“S”形。所述钻头上沉积有金刚石薄膜。钻孔机器人还包括位置检测装置；所述位置检测装置包括上下水平位置检测装置和前后水平位置检测装置。采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果(1)本实用新型的钻孔机器人由減速机驱动钻头旋转，由主推进气缸推动其步迸，由位置检测装置对钻孔直线度和位置度检测，通过对各爬行气缸压カ的控制，实现对机器人钻孔直线度和位置度的控制，钻下的泥屑通过钻孔机器人的螺旋推料器输送到接引料斗中，然后通过振动栓流气カ输送系统将泥屑输送到地面上，不仅结构简单紧凑，而且性能可靠、造价低廉，设备的总体尺寸小，施工占地面积小，特别适用于市政道路钻孔施工。(2))由于要想获得气力干法输送要求的碎泥屑，就要求在土体剪切滑移的过程 中，被剪切下来的泥屑滑移速度不一致，即在产生泥屑过程中泥屑要进行错位滑移，本实用新型采用在刀面上开设断屑槽的方式，使泥屑由于错位而发生断裂，同时考虑到泥屑的粘性，为了保证其在前刀面排屑时的流畅性，断屑槽采用变螺距的非対称结构，非対称结构即两处的断屑槽相互错开，这样不但可以起到断屑作用，而且钻下的泥屑相互不干扰，有利于泥屑排出。而螺旋面采取变螺距的设计，能減少泥屑在钻头轴向流动过程的阻力，在泥土钻进切削过程中，使泥屑在变螺距螺旋面上的旋转速度不同，从而更有利于产生碎泥屑。(3)本实用新型的钻头的横刃结构不同于一般的钻头的平直横刃，俯视为S型，侧视为中央凸起的尖顶，由此大大减小了钻头尖部的顶角，増大了横刃部的前角，使得它与常用的普通钻尖相比，具有特别好的自动定心性能、钻孔进给カ也较小、孔的加工精度高、使用寿命长的优点。(4)由于钻头用于切削地下泥土，而泥土有时具有一定的粘性，为使在钻孔过程中泥屑顺利从钻头上排出，減少到面上的刀屑瘤，对钻头导流屑面进行表面处理，同时考虑到钻削过程中可能遇到坚硬物质，如石头、金属等，所以在钻头上沉积有金刚石薄膜来对钻头进行保护，有效延长钻头的使用寿命。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进ー步详细的说明，其中图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的钻头结构示意图。图3为图2的俯视图。附图中标号为钻头I、主刃11、后刀面12、断屑槽13、横刃14、圆弧刃15、螺旋推料器2、减速机3、主推进气缸4、爬行气缸5、接引料斗6。
具体实施方式
(实施例I)见图1，本实施例的一种钻孔机器人包括钻头I、螺旋推料器2、減速机3、主推进气缸4、爬行气缸5和位置检测装置。钻头I与减速机3的输出轴连接；减速机3和主推进气缸4设置在螺旋推料器2的内腔中，減速机3的尾部连接主推进气缸4 ;所述爬行气缸5设置于螺旋推料器2的外壁上。爬行气缸5有2对，其中一对对称设置在螺旋推料器2的头部，另ー对对称设置在螺旋推料器2的尾部。所述位置检测装置包括上下水平位置检测装置和前后水平位置检测装置。见图2和图3，钻头I主体为群钻结构，在与两条主刃11相连的后刀面12上非对称的开设有多个变螺距的螺旋形的断屑槽13。横刃14由两条相交的弧线构成，前述两条弧线在钻头的钻尖末端汇合为与钻尖轴线相重合的凸起的尖顶( 见图2)，横刃14俯视为“S”形(见图3)。群钻结构的横刃长度只有普通钻头的五分之一，主刃上前角平均值增大，使进给抗カ下降35% 50%，扭矩下降10% 30%，因而进给量比普通钻头约提高三倍，钻孔效率大大提高。同时两个圆弧刃15的结构能使得钻头具有良好的定心导向性和断屑性。为获得气カ输送所需要的碎泥屑，在与两条主刃11相连的后刀面12上上分别设计了若干个断屑槽，由此每个后刀面12被磨成了一个从钻心延伸至周边的三度空间(高度、深度、宽度)的螺旋面。而且两个后刀面12上的断屑槽13采用不对称设计，即相互错开，这样不但可以起到断屑作用，而且钻下的泥屑相互不干扰，有利于泥屑排出。为减少泥屑在钻头轴向流动过程的阻力，断屑槽13的螺旋面采取变螺距的设计，在泥土钻进切削过程中，使泥屑在变螺距螺旋面上的旋转速度不同，从而更有利于产生碎泥屑。由于钻头用于切削地下泥土，而泥土有时具有一定的粘性，为使在钻孔过程中泥屑顺利从钻头上排出，減少刀面上泥屑的滞留，对钻头导流屑面进行表面处理，同时考虑到钻削过程中可能遇到坚硬物质，如石头、金属等，所以在钻头上沉积有金刚石薄膜。本实施例的钻孔机器人刚开始工作时是由电动千斤顶将管道钻孔机器人送入泥土之中的，当钻孔机器人完全进入到泥土中后，支撑气缸开始起作用，即支撑气缸的活塞伸出支撑在孔壁上，此时电动千斤顶停止工作，由主推进气缸推动钻头向前进给，当ー个工作行程走完后，即机器人完成一个步进行程，然后，后爬行支撑气缸松开，前爬行气缸张紧，机器人整体前进ー个エ步，钻下的泥屑通过钻孔机器人的螺旋推料器输送到接引料斗6中，然后通过振动栓流气力输送系统将泥屑输送到地面上。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进ー步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种钻孔机器人，其特征在于包括钻头(I)、螺旋推料器(2)、减速机(3)、主推进气缸(4)和爬行气缸(5);所述钻头(I)与减速机(3)的输出轴连接；所述减速机(3)和主推进气缸(4)设置在螺旋推料器(2)的内腔中，减速机(3)的尾部连接主推进气缸(4);所述爬行气缸(5)设置于螺旋推料器(2)的外壁上。
2.根据权利要求I所述的一种钻孔机器人，其特征在于所述爬行气缸(5)有2对，其中一对对称设置在螺旋推料器(2)的头部，另一对对称设置在螺旋推料器(2)的尾部。
3.根据权利要求I所述的一种钻孔机器人，其特征在于所述钻头(I)主体为群钻结构，在与两条主刃(11)相连的后刀面(12)上非对称的开设有多个变螺距的螺旋形的断屑槽(13)。
4.根据权利要求3所述的一种钻孔机器人，其特征在于所述钻头(I)的群钻结构的横刃(14)由两条相交的弧线构成，前述两条弧线在钻头(I)的钻尖末端汇合为与钻尖轴线相重合的凸起的尖顶，横刃(14)俯视为“S”形。
5.根据权利要求4所述的一种钻孔机器人，其特征在于所述钻头(I)上沉积有金刚石薄膜。
6.根据权利要求I至5之一所述的一种钻孔机器人，其特征在于还包括位置检测装置；所述位置检测装置包括上下水平位置检测装置和前后水平位置检测装置。
专利摘要本实用新型公开一种钻孔机器人包括钻头、螺旋推料器、减速机、主推进气缸和爬行气缸；所述钻头与减速机的输出轴连接；所述减速机和主推进气缸设置在螺旋推料器的内腔中，减速机的尾部连接主推进气缸；所述爬行气缸设置于螺旋推料器的外壁上。本实用新型的钻孔机器人由减速机驱动钻头旋转，由主推进气缸推动其步进，通过对各爬行气缸压力的控制，实现对机器人钻孔直线度和位置度的控制，钻下的泥屑通过钻孔机器人的螺旋推料器输送到接引料斗中，不仅结构简单紧凑，而且性能可靠、造价低廉，设备的总体尺寸小，施工占地面积小，特别适用于市政道路钻孔施工。
文档编号E21B3/02GK202467639SQ20122004577
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者刘海兰, 李小平, 芮延年 申请人:刘海兰, 李小平, 芮延年