一种隧道掘进机及其超前探测与锚杆支护复合转换机构的制作方法

本实用新型涉及矿产钻探技术领域，特别涉及一种隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构。本实用新型还涉及一种包括上述超前探测与锚杆支护复合转换机构的隧道掘进机。

背景技术：

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

在矿产资源钻探领域，已经有各式各样的矿产机械设备投入生产和使用，比如勘探机、盾构机、钻井机、掘进机等。以掘进机为例，掘进机(Boring machine)是一种用于平直地面开凿巷道的大型工程机械，主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成，在作业时，随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。掘进机的种类也很多，按作业对象分为普通机子与隧道掘进机(Tunnel boring machine，TBM)。其中，隧道掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备，具有安全、高效和成巷质量好等优点，但同时造价大，构造也较复杂。同时，按掘进机在工作面上的切削过程，还可分为全断面掘进机和部分断面掘进机。

在作业过程中，隧道掘进机在进行地下隧洞掘进施工时，由于围岩的不稳定和前方地质的不可视，需要对前方地质和已掘进的围岩分别进行超前探测和锚杆支护。但由于隧洞(道)内的空间有限，同时安装锚杆钻机和超前钻机会存在一定的困难，且造成资源浪费和增加成本，

目前，现有技术中的锚杆钻机与超前钻机均为分体式结构，超前钻机一套系统，锚杆钻机一套系统，两者相互独立，且洞内空间狭窄，系统间的转换复杂，转换操作繁琐，转换难度较大，费时费力，效率较低。

因此，如何方便、快捷地实现隧道掘进机上超前探测与锚杆支护功能的转换，降低机构复杂度和转换难度，减小空间占用，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构，能够方便、快捷地实现隧道掘进机上超前探测与锚杆支护功能的转换，降低机构复杂度和转换难度，减小空间占用。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述超前探测与锚杆支护复合转换机构的隧道掘进机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构，包括设置于机身侧翼上的扩展梁、设置于所述扩展梁上的安装板、设置于所述安装板上的驱动组件、垂直连接于所述驱动组件的输出端上的推进梁、设置于所述推进梁上的推进部件、连接于所述推进部件的输出端上的钻机，所述驱动组件用于驱动所述推进梁周向旋转，以使其长度方向平行或垂直于机身的掘进方向，所述推进部件用于驱动所述钻机沿所述推进梁的长度方向运动。

优选，所述扩展梁具体为环形梁，且所述安装板可滑动地设置于所述扩展梁的外缘上。

优选，所述安装板的底面上设置有若干个压紧在所述扩展梁两侧表面上的夹持滚轮。

优选，所述驱动组件包括设置于所述安装板上的第一驱动部件和第二驱动部件，所述第一驱动部件的输出端上垂直连接有转接框架，以在所述第一驱动部件的驱动作用下周向旋转，所述第二驱动部件可周向旋转地设置于所述转接框架上，且转轴垂直于所述第一驱动部件；所述推进梁垂直连接在所述第二驱动部件的输出端上。

优选，所述第二驱动部件的输出端上套设有转接板，且所述推进梁连接于所述转接板的底部。

优选，所述推进部件具体为推进驱动缸，且其缸体设置于所述推进梁的表面上，其伸缩杆的末端连接在所述钻机的底部。

本实用新型还提供一种隧道掘进机，包括机身和设置于所述机身上的超前探测与锚杆支护复合转换机构，其中，所述超前探测与锚杆支护复合转换机构具体为上述任一项所述的超前探测与锚杆支护复合转换机构。

本实用新型所提供的隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构，主要包括扩展梁、安装板、驱动组件、推进梁、推进部件和钻机。其中，钻机自身可进行对应作业，包括进行超前探测或进行锚杆支护等操作，但需要其余机构对其进行驱动、控制。扩展梁设置在机身侧翼上，一般位于隧道掘进机的掘进方向的两侧位置，安装板设置在扩展梁上，其上设置有驱动组件，同时在该驱动组件的输出端上垂直连接有推进梁，该驱动组件主要用于驱动该推进梁进行对应方向的周向旋转，以使得推进梁的长度方向平行于机身的掘进方向或者垂直于机身的掘进方向。在推进梁上设置有推进部件，该推进部件是一种直线驱动机，钻机的外壳就连接在该推进部件的输出末端上，可在推进部件的驱动下沿着推进梁的长度方向进行直线运动。同时结合驱动组件和推进部件的驱动作用可知，当隧道掘进机需要进行超前探测操作时，首先可通过驱动组件将钻机旋转至与水平面齐平的方向，让钻机的轴向对准掘进方向前端的岩壁，然后再通过推进部件的推进作用即可使钻机前后移动，与岩壁抵接进行探测。而当隧道掘进机需要进行锚杆支护操作时，首先可通过驱动组件将钻机旋转至与水平面垂直的方向，让钻机的轴向对准顶部的已施工围岩壁，之后再通过推进部件的推进作用使钻机垂直升降，与岩壁抵接后进行钻孔、打法向锚杆等操作。

因此，本实用新型所提供的隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构，通过驱动组件和推进部件对钻机的双自由度驱动控制，能够方便、快捷地实现隧道掘进机上超前探测与锚杆支护功能的转换，降低机构复杂度和转换难度，减小空间占用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1中所示的驱动组件的具体结构示意图。

图3为图1中所示的推进梁的具体结构示意图。

其中，图1—图3中：

扩展梁—1，安装板—2，夹持滚轮—201，驱动组件—3，推进梁—4，推进部件—5，钻机—6，第一驱动部件—7，第二驱动部件—8，转接框架—9，转接板—10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1、图2和图3，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1中所示的驱动组件的具体结构示意图。图3为图1中所示的推进梁的具体结构示意图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构主要包括扩展梁1、安装板2、驱动组件3、推进梁4、推进部件5和钻机6。

其中，钻机6自身可进行对应作业，包括进行超前探测或进行锚杆支护等操作，但需要其余机构对其进行驱动、控制。

扩展梁1设置在机身侧翼上，一般位于隧道掘进机的掘进方向的两侧位置，安装板2设置在扩展梁1上，其上设置有驱动组件3，同时在该驱动组件3的输出端上垂直连接有推进梁4，该驱动组件3主要用于驱动该推进梁4进行对应方向的周向旋转，以使得推进梁4的长度方向平行于机身的掘进方向或者垂直于机身的掘进方向。

在推进梁4上设置有推进部件5，该推进部件5是一种直线驱动机，钻机6的外壳就连接在该推进部件5的输出末端上，可在推进部件5的驱动下沿着推进梁4的长度方向进行直线运动。一般的，该推进梁4为长条状。

同时结合驱动组件3和推进部件5的驱动作用可知，当隧道掘进机需要进行超前探测操作时，首先可通过驱动组件3将钻机6旋转至与水平面齐平的方向，让钻机6的轴向对准掘进方向前端的岩壁，然后再通过推进部件5的推进作用即可使钻机6前后移动，与岩壁抵接进行探测。而当隧道掘进机需要进行锚杆支护操作时，首先可通过驱动组件3将钻机6旋转至与水平面垂直的方向，让钻机6的轴向对准顶部的已施工围岩壁，之后再通过推进部件5的推进作用使钻机6垂直升降，与岩壁抵接后进行钻孔、打法向锚杆等操作。

因此，本实施例所提供的隧道掘进机的超前探测与锚杆支护复合转换机构，通过驱动组件3和推进部件5对钻机6的双自由度驱动控制，能够方便、快捷地实现隧道掘进机上超前探测与锚杆支护功能的转换，降低机构复杂度和转换难度，减小空间占用。

在关于扩展梁1的一种优选实施方式中，该扩展梁1可设置在机身侧翼，并且整体呈环形，同时安装板2可滑动地设置在该扩展梁1的外缘上。如此，在安装板2的滑动作用下，即可带动着其上的驱动组件3和推进梁4、钻机6等部件跟随其同步周向摆动，以改变高度方向和空间位置，适应隧道空间。

进一步的，为方便安装板2在环形梁上的滑动，本实施例在安装板2的底面上设置了若干个夹持滚轮201，各个夹持滚轮201从环形梁的两侧表面将其夹紧，并且可在动力部件的驱动下进行旋转，以类似轻轨列车的形式在环形梁上进行滚动。

在关于驱动组件3的一种优选实施方式中，该驱动组件3主要包括第一驱动部件7和第二驱动部件8，该第一驱动部件7和第二驱动部件8均设置在安装板2上，并且均可周向旋转，且其转轴互相垂直，也就是说，驱动组件3可同时输出两个旋转自由度的运动。具体的，第一驱动部件7设置在安装板2的表面上，同时在第一驱动部件7的输出端上垂直连接有转接框架9，该转接框架9可在第一驱动部件7的驱动下周向旋转。然后，第二驱动部件8设置在转接框架9上，同时推进梁4垂直连接在其输出端上，可驱动推进梁4进行周向旋转。一般的，第一驱动部件7在自然状态下，其轴向可平行于掘进方向，而第二驱动部件8在自然状态下可垂直于掘进方向，也就是竖直方向。如此，通过第二驱动部件8对推进梁4的旋转作用，再结合第一驱动部件7对推进梁4的旋转作用，可使推进梁4的长度方向方便地平行或垂直于掘进方向。

为方便第二驱动部件8对推进梁4的驱动，本实施例在两者之间增设了转接板10。具体的，该转接板10的表面可套设在第二驱动部件8的输出端上，而推进梁4则连接在转接板10的底部。

在关于推进部件5的一种优选实施方式中，该推进部件5具体可为推进驱动缸，其缸体设置在推进梁4的表面上，同时其伸缩杆的末端连接在钻机6的底部。如此，在液压或气压的作用下，通过伸缩杆的伸缩，可带动钻机6沿着推进梁4的长度方向进行运动。

同理，在关于第一驱动部件7和第二驱动部件8的一种优选实施方式中，该第一驱动部件7和第二驱动部件8具体可均为驱动电机等。

本实施例还提供一种隧道掘进机，主要包括机身和设置在机身上的超前探测与锚杆支护复合转换机构，其中，该超前探测与锚杆支护复合转换机构的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。