臂替代传统的人工凿岩，机械臂包括有底座、旋转平台、上臂、下臂、加持装置和拉杆，旋转平台与底座连接，二者之间的连接方式为旋转连接，由此实现旋转平台可相对于底座旋转，二者的连接点即为旋转点，其可以位于旋转平台的轴心，也可以位于旋转平台的偏轴心处。机械臂通过旋转平台实现在水平面的旋转动作，此水平面是指台车的横截面；上臂和下臂之间为转动连接，通过铰接或销轴实现连接，上臂可以绕连接点转动，实现上臂在台车高度方向上的动作，加持装置设置在上臂的末端用于安装钻头，通过上述手段，可实现机械臂在水平面和垂直平面上的三维空间的动作，由此实现钻头更灵活的工作方式。具体的说，上臂的末端安装加持装置，其另一端与下臂的上端转动连接，下臂的下端安装在旋转平台上。上臂相对于下臂的转动通过拉杆实现，拉杆可以为液压驱动的伸缩杆，也可以是其它动作执行杆，拉杆与上臂的连接位置一般设置在上臂相对于末端的另一端端头，其也可以设置在其余位置，只要能拉动上臂相对于下臂转动即可。
[0025]工作平台是配合机械臂系统工作的，其主要用于为机械臂系统提供进给、移动的轨道和动力，本实施例中，工作平台主要由滑轨系统和进给系统构成，其中，滑轨系统供机械臂系统在其上滑动，进给系统则用于提供动力。具体的说，滑轨系统包括沿台车框架结构长度方向设置的第一滑轨，和与第一滑轨配合并可沿第一滑轨长度方向滑动的第二滑轨，第二滑轨上设置有平台，底座固定在平台上。实施时，第二滑轨在第一滑轨上滑动，由此带动与第二滑轨固定连接的平台滑动，而机械臂系统的底座又设置在平台上，故而最终带动整个机械臂系统沿第一滑轨滑动。滑轨系统的实现方式还有多种，如:滑槽配合结构，但这些结构均是基于滑轨系统的原理实现的，故也应当在本发明申请的保护范围内。
[0026]进给系统相当于用于推动或回拉机械臂系统在滑轨系统上动作，其可以是伸缩式的工作杆，如:液压杆；作为优选，本实施例中，进给系统包括丝杆支撑座、导丝装置、联轴器、步进电机、丝杠；上述部件的连接方式如下:导丝装置与平台连接，丝杆与导丝装置通过螺纹配合联接，步进电机通过联轴器带动丝杆旋转，丝杠旋转带动平台向前或向后移动，实现机械臂的进给运动。第二滑轨放置在第一滑轨上，平台通过第一滑轨、第二滑轨实现向左向右的移动。
[0027]本发明的工作过程如下:首先工人将钻头安装在钻头加持装置上，然后调整平台到需要工作的位置，调节好机械臂的角度，使钻头前端贴到岩层表面，启动电机，机械臂旋转带动钻头开始打钻，步进电机通过联轴器带动丝杠使平台向前进给，同时机械臂在进给的同时需要调整自己的角度，始终保持与隧道钻头与隧道截面恒定的夹角。当打到所需要的深度后，反转步进电机使平台向后移动，将钻头从岩层拔出，完成一个孔的打钻动作。重复上述步骤，继续下一个孔的作业。其中，机械臂旋转带动钻头打钻的动力可以为外接的电源供电，也可以由内置的电源供电。
[0028]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种隧道自动凿岩台车，包括台车框架结构(10)，其特征在于，在所述台车框架结构(10)上设置有工作平台，所述工作平台上设置有机械臂系统； 所述机械臂系统包括旋转座结构，设置在所述旋转座结构上的机械臂，以及设置在所述机械臂末端用于安装钻头的加持装置(I);所述旋转座结构可带动所述机械臂沿所述台车框架结构(10)的横截面转动，所述机械臂可带动所述加持装置(I)沿所述台车框架结构(10)的高度方向上移动； 所述工作平台包括滑轨系统和进给系统，所述机械臂系统通过所述旋转座结构安装在所述滑轨系统上并可通过所述滑轨系统沿所述台车框架结构(10)长度方向移动；所述进给系统用于提供所述机械臂系统在所述滑轨系统上移动的动力。2.根据权利要求1所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，所述旋转座结构包括底座(6)和安装在所述底座(6)上并可相对于底座(6)旋转的旋转平台(5)，所述机械臂安装所述旋转平台(5 )上，所述旋转平台(5 )可沿所述台车框架结构(10 )的横截面旋转，由此带动所述机械臂旋转，所述机械臂系统通过所述底座(6)安装在所述滑轨系统上。3.根据权利要求2所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，所述机械臂包括上臂(2)和下臂(3)，所述上臂(2)的末端安装所述加持装置(1)，其另一端与所述下臂(3)的上端转动连接，所述下臂(3)的下端安装在所述旋转平台(5)上。4.根据权利要求3所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，所述机械臂还包括一端固定，另一端与所述上臂(2)连接并用于拉动所述上臂(2)相对于所述下臂(3)转动的拉杆⑷。5.根据权利要求4所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，所述滑轨系统包括沿所述台车框架结构(10)长度方向设置的第一滑轨(9)，和与所述第一滑轨(9)配合并可沿所述第一滑轨(9)长度方向滑动的第二滑轨(8)，所述第二滑轨(8)上设置有平台(7)，所述底座(6)固定在所述平台(7)上。6.根据权利要求5所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，所述进给系统包括丝杆支撑座(13)、导丝装置(14)、联轴器(15)、步进电机(16)、丝杠(17);所述导丝装置(14)与所述平台(7)连接，所述丝杆(17)与所述导丝装置(14)通过螺纹配合联接，所述步进电机(16)通过所述联轴器(15)带动所述丝杆(17)旋转。7.根据权利要求1-6任一项所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，在所述台车框架结构(10)上设置有两个以上的工作平台和机械臂系统，且各工作平台和机械臂系统均位于所述台车框架结构(10)的不同位置处。8.根据权利要求7所述的隧道自动凿岩台车，其特征在于，还包括可用于抬升工作平台的升降式液压杆(12)。9.如权利要求1-8任一项所述的隧道自动凿岩台车的工作方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将钻头安装在机械臂系统上的加持装置上的步骤； (2)调整工作平台的平台到施工位置的步骤； (3)调节机械臂的角度，使钻头前端贴到岩层表面的步骤； (4)进给系统带动平台移动，实现机械臂向前进给的步骤； (5)启动设备，完成打孔的步骤。10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，所述机械臂在进给的同时，进行角度调整，使钻头始终保持与隧道截面的夹角恒定。
【专利摘要】本发明公开了一种隧道自动凿岩台车及其工作方法，解决了现有技术中靠人力开挖，存在诸多弊端的问题。该隧道自动凿岩台车包括台车框架结构，在台车框架结构上设置有工作平台，工作平台上设置有机械臂系统；机械臂系统包括旋转座结构，设置在旋转座结构上的机械臂，以及设置在机械臂末端用于安装钻头的加持装置；旋转座结构可带动机械臂沿台车框架结构的横截面转动，机械臂可带动加持装置沿台车框架结构的高度方向上移动；工作平台包括滑轨系统和进给系统，机械臂系统通过旋转座结构安装在滑轨系统上并可通过滑轨系统沿台车框架结构长度方向移动；进给系统用于提供机械臂系统在滑轨系统上移动的动力。
【IPC分类】E21B7/02, E21B15/00
【公开号】CN105113984
【申请号】CN201510596779
【发明人】申法山, 张森, 连朝晖, 黄学涛, 田彦龙, 翟建勋, 张伯南, 张云飞
【申请人】四川隧唐科技股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月18日