一种硬岩掘进机器人的制作方法

本发明涉及硬岩掘进机械设备领域，主要涉及一种硬岩掘进机器人。

背景技术：

掘进机是用于平直地面开凿巷道的机器，随着国内城市道交通，铁路，公路，水利，市政工程等建设事业的高速度增长，我国掘进机械也迎来了飞速的发展。我国掘进机械行业已经成为国内高端装备制造业和战略性新兴产业重点支持发展产业，我国掘进机市场前景可观，其市场需求巨大。其与传统的钻爆法，不但安全性得到了提高，而且掘进速度也提高了一倍。

随着发展，掘进机类型越来越多，按作业对象分为普通机子与隧道掘进机，按作业方式方式分为开敞式掘进机和护盾式掘进机，例如：中国专利申请号为200710012409.5的专利公开了一种硬岩掘进机，该硬岩掘进机虽然提高了工作效率，但只能掘进硬度f8以下的岩石，适用范围较窄；申请号为201110234799.7的专利则公开了另一种硬岩掘进机，其通过第一安装架上的钻孔机钻孔后，再用第二安装架上的岩石分裂机进行分裂岩石，其工作效率还是较为低下，而且操作第二安装架使岩石分裂机插入岩石孔时，很难保证分裂杆与孔位完全重合，角度稍有偏差就容易损坏分裂杆，因此实用性不高。而且现有技术中的硬岩掘进机的结构复杂，制造成本高，操作不灵活，工作效率低，需要的动力大，使用范围窄，因为需要对其进行改进。

技术实现要素：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种硬岩掘进机器人，其结构简单，制造成本低，操作灵活，工作效率高，需要的动力小，扩大了使用范围，满足了使用要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硬岩掘进机器人，其特征在于：包括有主体、掘进头、旋转环，所述主体包括有主筒体，所述主筒体的底端安装有轮桥总成以及轮桥转向筒体升降器，所述主筒体的前端转动安装有可移动的掘进头筒体，所述掘进头筒体的圆周方向上安装有可调整且间隔设置的前刀架组件，所述前刀架组件上分别安装有切孔刀，所述掘进头筒体的移动通过其后方的钻进推动液压缸驱动，其旋转通过旋转环驱动，所述旋转环的转动由旋转调整机构驱动，所述主筒体的后端部圆周方向上安装有可调整且间隔设置的后支撑架机构，所述后支撑架机构包括有可调节的后支撑架组件，所述后支撑架组件上安装有抓爪。

所述的轮桥总成包括有驱动轮和从动轮，其分别两两对称设置在轮轴的两端，且安装在主筒体中部的前后设置的轮桥转向筒体升降器的下方。

所述的轮桥转向筒体升降器包括有安装座，所述安装座上安装有调整轮桥转向的伺服电机以及竖直设置且用于支撑调整筒体升降的伺服油缸。

所述的掘进头筒体套装在主筒体的前端部，其外圆周面分布有间隔设置的用于固定前刀架组件的固定耳。

所述的前刀架组件为平行四边形连杆机构，其包括有两侧的侧连杆一以及其之间的水平连接杆一，所述侧连杆一的底端分别与掘进头筒体上对应的固定耳铰接，所述侧连杆一的上端部通过水平连接杆一铰接连接，所述前刀架组件的调整由其底端的前调整液压缸驱动，所述前调整液压缸安装在一侧的侧连杆一与掘进头筒体之间，所述侧连杆一的外侧以及对应处的掘进头筒体的表面之间分别安装有用于安装前调整液压缸的安装支座。

所述的水平连接杆一的前端部安装有切孔刀，所述切孔刀的转动分别由其后方的切孔刀驱动总成驱动，所述切孔刀驱动总成驱动安装在水平连接杆一上。

所述的旋转环为一环体结构，其位于主筒体的中部，且转动安装在主筒体上，所述旋转环的后端部外圆周面上安装有一圈链条，所述链条上架设有与其啮合的驱动齿轮，所述驱动齿轮由旋转调整驱动机构驱动，所述旋转调整驱动机构安装在旋转环后方的主筒体上。

所述旋转环的前端部两侧安装有钻进推动液压油缸，所述钻进推动液压油缸的缸体端安装在旋转环上的安装座一上，活塞杆端安装在掘进头筒体上的安装座二上。

所述的后支撑架组件为平行四边形连杆机构，其包括有两侧的侧连杆二以及其之间的水平连接杆二，所述侧连杆二的底端分别与主筒体上对应的固定耳铰接，所述侧连杆二的上端部通过水平连接杆二铰接连接，所述后支撑架组件的调整由其底端的后调整液压缸驱动，所述后调整液压缸安装在一侧的侧连杆二与主筒体之间，所述侧连杆二的外侧以及对应处的主筒体的表面之间分别安装有用于安装后调整液压缸的安装支座。

本申请的主筒体通过其底端的轮桥总成进行移动和转向，且其转向通过轮桥转向筒体升降器上的伺服电机驱动，其高度的调整通过轮桥转向筒体升降器上的伺服油缸驱动，当主筒体移动到相应的位置后，通过其后方圆周方向上的后支撑机构进行定位支撑，所述后支撑机构中通过抓爪进行张开进行四周方向的稳定定位，通过支撑架组件进行支撑，所述支撑架组件中的连杆机构通过后调整液压缸进行驱动，掘进头的掘进动作为圆周方向同步操作，其切孔刀的钻进操作通过切孔刀驱动总成驱动，其切孔刀为了满足不同直径的掘进要求，其圆周方向上的切孔刀的定位通过平行四边形连杆机构的前刀架组件支撑，其平行四边形连杆机构的张开和收缩运动通过前调整液压缸驱动，其掘进头的移动操作通过钻进推动液压缸驱动，掘进头圆周方向的转动通过旋转环驱动，所述旋转环通过其圆周面上的一圈链条与旋转调整驱动机构输出端的驱动齿轮啮合，切孔刀钻孔前为了整个过程的稳定性，通过其后方的后支撑架机构进行支撑定位，为了满足不同规格的钻孔需要，后支撑架机构为圆周方向可调节的，其抓爪具体调节通过平行四边形结构的后支撑组件进行调整，从而满足了同步调整，准确定位的要求。

本发明的优点是：

本发明结构设计合理，制造成本低，操作灵活，工作效率高，需要的动力小，扩大了使用范围，圆周方向对待掘进的硬岩进行开孔，能够准确定位稳定性好，满足了使用要求。

附图说明：

图1为本发明的张开状态下的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明的收缩状态下的结构示意图。

图4为图3的侧视图。

具体实施方式：

参见附图。

一种硬岩掘进机器人，其特征在于：包括有主体1、掘进头2、旋转环3，所述主体1包括有主筒体4，所述主筒体4的底端安装有轮桥总成5以及轮桥转向筒体升降器6，所述主筒体4的前端转动安装有可移动的掘进头筒体7，所述掘进头筒体7的圆周方向上安装有可调整且间隔设置的前刀架组件8，所述前刀架组件8上分别安装有切孔刀9，所述掘进头筒体7的移动通过其后方的钻进推动液压缸10驱动，其旋转通过旋转环3驱动，所述旋转环3的转动由旋转调整机构12驱动，所述主筒体4的后端部圆周方向上安装有可调整且间隔设置的后支撑架机构，所述后支撑架机构包括有可调节的后支撑架组件13，所述后支撑架组件13上安装有抓爪14。

所述的轮桥总成5包括有驱动轮5-1和从动轮5-2，其分别两两对称设置在轮轴的两端，且安装在主筒体中部的前后设置的轮桥转向筒体升降器6的下方。

所述的轮桥转向筒体升降器6包括有安装座，所述安装座上安装有调整轮桥转向的伺服电机以及竖直设置且用于支撑调整筒体升降的伺服油缸。

所述的掘进头筒体7套装在主筒体的前端部，其外圆周面分布有间隔设置的用于固定前刀架组件的固定耳7-1。

所述的前刀架组件8为平行四边形连杆机构，其包括有两侧的侧连杆一8-1以及其之间的水平连接杆一8-2，所述侧连杆一8-1的底端分别与掘进头筒体7上对应的固定耳7-1铰接，所述侧连杆一8-1的上端部通过水平连接杆一8-2铰接连接，所述前刀架组件8的调整由其底端的前调整液压缸8-3驱动，所述前调整液压缸8-3安装在一侧的侧连杆一8-1与掘进头筒体7之间，所述侧连杆一8-1的外侧以及对应处的掘进头筒体7的表面之间分别安装有用于安装前调整液压缸8-3的安装支座。

所述的水平连接杆一8-2的前端部安装有切孔刀9，所述切孔刀9的转动分别由其后方的切孔刀驱动总成10驱动，所述切孔刀驱动总成10驱动安装在水平连接杆一8-2上。

所述的旋转环3为一环体结构，其位于主筒体的中部，且转动安装在主筒体上，所述旋转环3的后端部外圆周面上安装有一圈链条3-1，所述链条3-1上架设有与其啮合的驱动齿轮3-2，所述驱动齿轮3-2由旋转调整驱动机构12驱动，所述旋转调整驱动机构12安装在旋转环后方的主筒体上。

所述旋转环11的前端部两侧安装有钻进推动液压油缸10，所述钻进推动液压油缸10的缸体端安装在旋转环上的安装座一上，活塞杆端安装在掘进头筒体7上的安装座二上。

所述的后支撑架组件13为平行四边形连杆机构，其包括有两侧的侧连杆二13-1以及其之间的水平连接杆二13-2，所述侧连杆二13-1的底端分别与掘进头筒体上对应的固定耳铰接，所述侧连杆二13-1的上端部通过水平连接杆二13-2铰接连接，所述后支撑架组件13的调整由其底端的后调整液压缸13-3驱动，所述后调整液压缸13-3安装在一侧的侧连杆二13-1与主筒体之间，所述侧连杆二13-1的外侧以及对应处的主筒体的表面之间分别安装有用于安装后调整液压缸的安装支座。

工作前，将设备吊装到位，第一步，按下初始化按钮，设备通过轮桥转向筒体升降器自动调整调整轮的方向（起始时轮的前进方向与中心轴线平行）和中心轴线方向（中心轴线方向与地面平行，与工作面垂直），第二步，按下高度同步调整按钮，设备通过前后两个轮桥转向筒体升降器6同步升降将中心轴线调整到设计遂道的中心位置（这步手动调整），第三步，设定遂道直径（在智能控制箱的电脑操作屏上进行），确认后，掘进头上分布的多个切孔刀将在前调整油缸8-3的带动下自动调整到所设定的同一圆周上，第四步，手动调整切孔刀刀头与工作面的距离，第五步，按下支撑撑紧按钮，设备将在后驱动油缸的驱动下，通过后支撑架向外释放抓爪将设备固定，第六步，根据所要掘进的岩质特性设定各工作参数（切孔刀转速、掘进速度、切孔刀冷却防尘水流速和压力等），第七步，确认设定完成（设备将自动记忆所有初始化设定参数），第八步，按下开始工作按钮，设备将自动开始工作：切孔刀按设定的参数旋转在钻进推动油缸的推动下向前推进切削；切削一定深度后在钻进推动油缸的拉动下退回2.5倍钻深距离；这时切孔驱动总成的中心推杆自动将切孔刀中的钻芯推出；在旋转调整驱动的驱动下，通过链条驱动旋转环，旋转环通过钻进推动液缸带动旋转头转动一个角度（自动）；重复上一个切削过程，直至整个圆周切削完成；第二圆周切削，先是后调整油缸回收，通过后支撑架松开抓爪，再由车轮驱动设备后退一定距离，然后由前调整油缸通过前支撑架将切孔刀调整到第二圆周上，再次重复第一圆周切削过程，以此内推，直至第一轮切削完成。第二轮切削前，先要后退小车，人可通过主体的中心孔进入前端进行清理，清理完成后再进行第二轮切削，第二轮切削时设备在记忆初始化设置和第一轮运动参数基础上自动进行。

注：前刀架和后支撑架是一种平行四边形结构始终能保持切孔刀及抓爪平行。