隧道智能打孔装置的制作方法

1.本技术涉及利用隧道打孔的技术领域，特别涉及一种隧道智能打孔装置。


背景技术：

2.现有的隧道自动打孔装置，通常都是按照自动打孔装置中预设的高度、孔间距离等信息规划预设打孔点，隧道自动打孔装置的钻机按照预设打孔点进行自动打孔作业。相对于操作人员手动打孔的方式，降低操作人员的劳动强度，较好地保证操作人员的安全。
3.地铁隧道的隧道壁由盾构板组成，因制造误差和施工误差等原因，盾构板并未完全严格按规律分布。盾构板上设置的固定螺栓、内部具有的结构钢筋，都属于不能打孔的位置。因为盾构板未完全严格按规律分布，导致固定螺栓、结构钢筋的位置也不规律。
4.当现有的隧道自动打孔装置按照预设打孔点进行打孔时，可能会产生规划打孔点预设在不能打孔的位置(固定螺栓、结构钢筋的位置)，需要人工介入，对隧道自动打孔装置重新设定，效率较低。如果人工未及时介入，则会导致打孔失败破坏盾构板，和/或，钻机因接触结构钢筋而损坏。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：隧道智能打孔装置，包括：
6.六轴机械臂，所述六轴机械臂的前端板上设置有导杆；
7.钻机安装基础，所述钻机安装基础套设在所述导杆上，能够沿导杆的轴向移动；
8.钻机，所述钻机固定在所述钻机安装基础上，所述钻机的钻进方向与所述导杆的轴线平行；
9.限位结构，所述限位结构与所述导杆的前端部固定连接，用于对所述钻机安装基础进行限位，防止所述钻机安装基础从所述导杆上脱落；
10.压力传感器，所述压力传感器设置在钻机安装基础与六轴机械臂的前端板之间，用于监测所述钻机的钻进压力；
11.智能分析主机，所述智能分析主机具有数据处理模块和控制模块；
12.所述数据处理模块与所述压力传感器之间具有数据连通，所述数据处理模块比较钻进压力是否大于阈值，所述控制模块响应于压力数据大于阈值时，切断所述钻机的电源。
13.进一步的，所述隧道智能打孔装置还包括减震器，所述减震器包括第一端板、第二端板和弹性缓冲件，第一端板和第二端板平行相对设置；
14.弹性缓冲件设置在第一端板和第二端板之间，用于吸能减震；
15.所述减震器套设在所述导杆上，第一端板形成所述钻机安装基础，第二端板用于与所述六轴机械臂的前端板配合，共同挤压所述压力传感器的检测端。
16.进一步的，所述隧道智能打孔装置还包括限位栓，所述压力传感器设有轴线通孔，所述第一端板对应所述轴线通孔设置有第一通孔，第二端板对应所述轴线通孔设置有第二
通孔；
17.限位栓，所述限位栓穿过所述轴线通孔、第一通孔和第二通孔，并固定在所述前端板上，所述限位栓的头部与所述第二通孔的孔沿限位配合。
18.进一步的，所述导杆沿周向排布有四个；
19.所述限位结构为限位板，限位板的数量为二，各所述限位板的两端分别与两根所述导杆的前端部固定连接。
20.进一步的，隧道智能打孔装置还包括加强板，所述加强板上设有第三通孔，所述第三通孔供所述限位栓穿过；
21.所述加强板固定在所述第二端板靠近所述压力传感器的板面上，且加强板的横截面积大于所述限位栓的头部的横截面积。
22.进一步的，所述加强板分为中部的承力部分和边沿的环形安装部分，所述承力部分的横截面积与所述限位栓的头部的横截面积相等且同轴；
23.所述环形安装部分沿周向均布有螺栓过孔，所述加强板通过穿过所述螺栓过孔的固定螺栓固定在第二端板上。
24.进一步的，隧道智能打孔装置还包括安装螺栓，
25.所述限位栓的前端同轴设有轴向螺纹孔，所述安装螺栓的前端穿过所述前端板，并与所述轴向螺纹孔螺纹连接，所述限位栓通过所述安装螺栓固定在所述前端板上。
26.进一步的，隧道智能打孔装置还包括安装结构，所述安装结构包括垫板，所述钻机的后端通过固定螺钉固定在所述垫板上，所述垫板通过安装螺钉固定在所述第一端板的板面上。
27.进一步的，所述安装结构还包括夹板、连接板和基础板，所述夹板夹紧在所述钻机的机身的中部或前部；
28.所述垫板具有上下两个，所述钻机的机身的后端的上、下部分别固定在两个所述垫板上，两个垫板之间具有安装空间，基础板设置在所述安装空间中并与所述第一端板固定连接；
29.所述连接板的一端与所述夹板固定连接，另一端与所述基础板固定连接。
30.进一步的，所述夹板配设有调节螺栓和调节螺母，所述夹板上设有夹孔，所述夹孔的孔壁用于夹紧所述钻机的机身的中部或前部，
31.所述夹孔的孔壁具有调整间隙，所述调整间隙贯穿所述夹板的两个板面，并连通所述夹孔与外界；
32.所述夹板位于调整间隙的两侧对称设有通孔，所述调节螺栓穿过其中一处通孔，并与另一处通孔中的所述调节螺母螺纹连接，通过调整所述调节螺母在所述调节螺栓上的位置，使夹孔在周向上夹紧所述钻机的机身。
33.与最接近的现有技术相比，本技术实施例的技术方案具有如下有益效果：
34.1)本实用新型的隧道智能打孔装置，通过设置压力传感器和智能分析主机，在钻进压力大于阈值时，切断钻机的电源，避免钻机在固定螺栓、结构钢筋处打孔导致盾构板被破坏、钻机损坏，尽可能保证钻孔工序的可靠进行，延长钻机的使用寿命。
35.2)通过设置减震器，第一是减小六轴机械臂受到的震动，进一步保证打孔精准，第二是保证压力传感器的检测结果的准确可靠。
36.3)限位栓与限位结构形成双限位，尽可能地防止减震器从导杆上脱落，保证钻孔工序的可靠进行。
37.4)使用限位板，限位板与第一端板的接触面积较大，减小应力集中，避免限位板因应力集中而变形、破坏，进一步保证对减震器的可靠限位。
38.5)加强板能够尽可能避免限位栓导致第二端板变形。
39.6)加强板通过环形安装部分的固定螺栓固定在第二端板上，固定简单可靠，避免对限位栓产生干涉。
40.7)限位栓通过安装螺栓固定在前端板上，能够准确地保证限位栓头部的位置，保证限位栓的限位效果。
41.8)钻机通过垫板固定在前端板上，垫板形成应力缓冲件，能够较好地避免长时间工作后，前端板产生塑性变形。
42.9)夹板、连接板和基础板，与垫板配合，形成钻机的机身的两点定位，有效的保证了钻机的钻孔精准性和稳定性。
43.10)通过调整螺栓和调整螺母来调整调整间隙的长度，结构简单，能够较好地保证夹板对钻机的夹紧。
附图说明
44.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：
45.图1为本技术的隧道智能打孔装置的具体实施例的三维视图图；
46.图2为图1的剖视图一；
47.图3为图1的剖视图二。
48.附图标记说明：
49.1-前端板；2-压力传感器；3-导杆；4-第二端板；5-弹性缓冲件；6-第一端板；7-限位板；8-垫板；9-基础板；10-连接板；11-夹板；12-调整间隙；13
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钻机；14-限位栓；15-加强板。
具体实施方式
50.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。各个示例通过本技术的解释的方式提供而非限制本技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
51.在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
52.本实用新型提供一种隧道智能打孔装置的具体实施例，如图1、图2和图3所示，隧道智能打孔装置包括：六轴机械臂、导杆3、钻机13、限位结构、压力传感器2、智能分析主机、减震器、限位栓14、加强板15、安装结构，智能分析主机具有数据处理器和控制模块。
53.六轴机械臂具有前端板1，前端板1形成功能性组件的安装基础，前端板1上设置有导杆3，导杆3的数量为四，相邻导杆3之间的连线构成正四边形。
54.减震器包括第一端板6、第二端板4和弹性缓冲件5，第一端板6和第二端板4平行相对设置；弹性缓冲件5设置在第一端板6和第二端板4之间，用于吸能减震。减震器套设在导杆3上，能够沿导杆3的轴向移动，具体的，第一端板6和第二端板4上都设有供导杆3穿过的通孔，上述通孔中设有导向套，导向套与导杆3滑动摩擦，导向套采用低摩擦系数的工程塑料制成，并且具有自润滑功能，可以开放在粉尘杂质的环境下工作，具有不需要润滑脂、适合在干摩擦环境中长期工作、吸收震动等优点。
55.限位结构与导杆3的前端部固定连接，用于对减震器进行限位，防止减震器从导杆3上脱落，具体的，限位结构为限位板7，限位板7的数量为二，各限位板7的两端分别与两根导杆3的前端部固定连接。
56.压力传感器2设置在第二端板4与六轴机械臂的前端板1之间，第二端板4用于与六轴机械臂的前端板1配合，共同挤压压力传感器2的检测端，通过压力的传递，使压力传感器2能够监测钻机13的钻进压力，数据处理模块与压力传感器2之间具有数据连通。
57.导杆3有两大作用：第一，减震器径向刚性弱，使得钻机作业时径向偏移较大，降低了钻孔精度，导杆3可以大大提高限制减震器的径向偏移，从而保证了精准钻孔。第二，压力传感器2需要采集轴向压力，导杆3可以承受其它方向的载荷，只将轴向载荷传递给压力传感器2，保证了压力传感器2 的测量结果的准确。另外，导杆3集成了减震器需要的扶正功能和压力传感器2需要的定向检测功能，简化了结构。
58.压力传感器2设有轴线通孔，第一端板6对应轴线通孔设置有第一通孔，第二端板4对应轴线通孔设置有第二通孔。限位栓14穿过轴线通孔、第一通孔和第二通孔，并固定在前端板1上，限位栓14的头部与第二通孔的孔沿限位配合。限位栓14配设有安装螺栓，限位栓14的前端同轴设有轴向螺纹孔，安装螺栓的前端穿过前端板1，并与轴向螺纹孔螺纹连接，限位栓14通过安装螺栓固定在前端板1上。限位栓14和限位板7分别对减震器进行限位，防止减震器从导杆3上脱落，保证打孔时的施工安全。
59.加强板15上设有第三通孔，第三通孔供限位栓14穿过；加强板15固定在第二端板4靠近压力传感器2的板面上，且加强板15的横截面积大于限位栓14的头部的横截面积。加强板15分为中部的承力部分和边沿的环形安装部分，承力部分的横截面积与限位栓14的头部的横截面积相等且同轴；环形安装部分沿周向均布有螺栓过孔，加强板15通过穿过螺栓过孔的固定螺栓固定在第二端板4上。
60.安装结构包括垫板8、夹板11、连接板10和基础板9，第一端板6形成钻机安装基础，钻机13的后端通过垫板8固定在第一端板6上，钻机13的钻进方向与导杆3的轴线平行。钻机13的后端通过固定螺钉固定在垫板8 上，垫板8通过安装螺钉固定在第一端板6的板面上，具体的，垫板8具有上下两个，钻机13的机身后端的上、下部分别固定在两个垫板8上，两个垫板8之间具有安装空间，基础板9设置在安装空间中并与第一端板6固定连接。
61.夹板11夹紧在钻机13的机身的中部或前部，具体的，夹板11配设有调节螺栓和调
节螺母，夹板11上设有夹孔，夹孔的孔壁用于夹紧钻机13的机身的中部或前部，夹孔的孔壁具有调整间隙12，调整间隙12贯穿夹板11的两个板面，并连通夹孔与外界；夹板11位于调整间隙12的两侧对称设有通孔，调节螺栓穿过其中一处通孔，并与另一处通孔中的调节螺母螺纹连接，通过调整调节螺母在调节螺栓上的位置，能够调整调整间隙12的长度，从而实现对钻机13的夹紧或放开。连接板10的一端与夹板11固定连接，另一端与基础板9固定连接。
62.采用自定心的夹板11来辅助固定钻机13，实现了钻机13的两点定位(一点是通过固定螺栓固定在垫板8上，另一点是通过夹板11、连接板10固定在基础板9上，垫板8和基础板9均固定在前端板1上)。夹板11采用夹孔抱紧钻机13的形式，夹板11自定心，具有同心度好，连接牢固，安装简单的优点，保证了钻机13的钻孔精准性和稳定性。
63.在隧道智能打孔装置的打孔过程中，数据处理模块比较压力数据是否大于阈值，控制模块响应于压力数据大于阈值时，切断钻机13的电源，避免在固定螺栓、结构钢筋的位置打孔，破坏盾构板，和/或，因接触结构钢筋而导致钻机13损坏的情况发生。
64.与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
65.1)本实用新型的隧道智能打孔装置，通过设置压力传感器和智能分析主机，在钻进压力大于阈值时，切断钻机的电源，避免钻机在固定螺栓、结构钢筋处打孔导致盾构板被破坏、钻机损坏，尽可能保证钻孔工序的可靠进行，延长钻机的使用寿命。
66.2)通过设置减震器，第一是减小六轴机械臂受到的震动，进一步保证打孔精准，第二是保证压力传感器的检测结果的准确可靠。
67.3)限位栓与限位结构形成双限位，尽可能地防止减震器从导杆上脱落，保证钻孔工序的可靠进行。
68.4)使用限位板，限位板与第一端板的接触面积较大，减小应力集中，避免限位板因应力集中而变形、破坏，进一步保证对减震器的可靠限位。
69.5)加强板能够尽可能避免限位栓导致第二端板变形。
70.6)加强板通过环形安装部分的固定螺栓固定在第二端板上，固定简单可靠，避免对限位栓产生干涉。
71.7)限位栓通过安装螺栓固定在前端板上，能够准确地保证限位栓头部的位置，保证限位栓的限位效果。
72.8)钻机通过垫板固定在前端板上，垫板形成应力缓冲件，能够较好地避免长时间工作后，前端板产生塑性变形。
73.9)夹板、连接板和基础板，与垫板配合，形成钻机的机身的两点定位，有效的保证了钻机的钻孔精准性和稳定性。
74.10)通过调整螺栓和调整螺母来调整调整间隙的长度，结构简单，能够较好地保证夹板对钻机的夹紧。
75.以上仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。