一種隧道自動鑿巖臺車及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種臺車，具體的說，是涉及一種隧道自動鑿巖臺車及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隧道的開挖主要是工人手持風(fēng)鉆站在開挖臺車上打鉆后爆破進行開挖，其主要的工作流程為:根據(jù)隧道截面布置布置鉆孔的位置；然后，工人根據(jù)孔的位置分組進行打鉆，鉆孔的路徑根據(jù)孔的布置需要與隧道軸線有一定的角度；孔打好后將雷管放入到鉆的孔內(nèi)爆破巖壁，然后清渣，完成隧道的一次開挖。
[0003]開挖臺車主要是工字鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，上面鋪設(shè)一層鋼網(wǎng)，打鉆工人站在開挖臺車上，利用風(fēng)鉆氣腿作為支撐，手扶風(fēng)鉆進給打鉆。例如，V級圍巖，單向兩車道的隧道斷面進行開挖，需要打鉆工人13-15人左右，鉆孔數(shù)量在140左右，鉆孔深度在5m左右，一方面工人勞動強度大，粉塵和噪音污染嚴(yán)重，長期下去工人身體勢必會受影響；另一方面工作效率很低，加上人工費用，開支也比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便的隧道自動鑿巖
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[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種隧道自動鑿巖臺車，包括臺車框架結(jié)構(gòu)，在所述臺車框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置有工作平臺，所述工作平臺上設(shè)置有機械臂系統(tǒng)；
進一步的，所述機械臂系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)上的機械臂，以及設(shè)置在所述機械臂末端用于安裝鉆頭的加持裝置；所述旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)可帶動所述機械臂沿所述臺車框架結(jié)構(gòu)的橫截面轉(zhuǎn)動，所述機械臂可帶動所述加持裝置沿所述臺車框架結(jié)構(gòu)的高度方向上移動；其中橫截面轉(zhuǎn)動是指機械臂可以沿臺車的橫向平面旋轉(zhuǎn)，其方式有:旋轉(zhuǎn)平臺沿其軸線自轉(zhuǎn)，或者，旋轉(zhuǎn)平臺沿一轉(zhuǎn)動點轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)和機械臂結(jié)合可以實現(xiàn)機械臂在三維空間的運動，以使得機械臂工作方式更靈活、應(yīng)用更方便。
[0006]進一步的，所述工作平臺包括滑軌系統(tǒng)和進給系統(tǒng)，所述機械臂系統(tǒng)通過所述旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)安裝在所述滑軌系統(tǒng)上并可通過所述滑軌系統(tǒng)沿所述臺車框架結(jié)構(gòu)長度方向移動；所述進給系統(tǒng)用于提供所述機械臂系統(tǒng)在所述滑軌系統(tǒng)上移動的動力?；壪到y(tǒng)包括兩條配合的滑軌，一條為固定滑軌，一條為在固定滑軌上滑動的滑動滑軌，或者，將底座的底面設(shè)置為與固定滑軌匹配的滑軌式結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，滑軌系統(tǒng)包括沿所述臺車框架結(jié)構(gòu)長度方向設(shè)置的第一滑軌，和與所述第一滑軌配合并可沿所述第一滑軌長度方向滑動的第二滑軌，所述第二滑軌上設(shè)置有平臺，所述底座固定在所述平臺上；進給系統(tǒng)包括有伸縮式的拉伸裝置，其可以由液壓提供伸縮動力，由此實現(xiàn)機械臂系統(tǒng)在滑軌系統(tǒng)上的移動，也可以有電力提供動力；或者，進給系統(tǒng)包括絲桿支撐座、導(dǎo)絲裝置、聯(lián)軸器、步進電機、絲杠；所述導(dǎo)絲裝置與所述平臺連接，所述絲桿與所述導(dǎo)絲裝置通過螺紋配合聯(lián)接，所述步進電機通過所述聯(lián)軸器帶動所述絲桿旋轉(zhuǎn)。
[0007]進一步的，所述旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)包括底座和安裝在所述底座上并可相對于底座旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)平臺，所述機械臂安裝所述旋轉(zhuǎn)平臺上，所述旋轉(zhuǎn)平臺可沿所述臺車框架結(jié)構(gòu)的橫截面旋轉(zhuǎn)，由此帶動所述機械臂旋轉(zhuǎn)，所述機械臂系統(tǒng)通過所述底座安裝在所述滑軌系統(tǒng)上。旋轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置為一體的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0008]進一步的，所述機械臂包括上臂和下臂，所述上臂的末端安裝所述加持裝置，其另一端與所述下臂的上端轉(zhuǎn)動連接，所述下臂的下端安裝在所述旋轉(zhuǎn)平臺上。機械臂帶動加持裝置在臺車高度方向上運動即通過上述技術(shù)手段實現(xiàn)。
[0009]進一步的，所述機械臂還包括一端固定，另一端與所述上臂連接并用于拉動所述上臂相對于所述下臂轉(zhuǎn)動的拉桿。拉桿與上臂連接的位置可以是上臂相對于末端的一端端部，也可以是上臂的中部。
[0010]進一步的，在所述臺車框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置有兩個以上的工作平臺和機械臂系統(tǒng)，且各工作平臺和機械臂系統(tǒng)均位于所述臺車框架結(jié)構(gòu)的不同位置處。即相當(dāng)于在臺車上設(shè)置多個工作平面，每個工作平面上均設(shè)置有配套的工作平臺和機械臂系統(tǒng)，根據(jù)隧道截面需要鑿巖的工作面，可以設(shè)置不同數(shù)量的工作平面，以便于整個截面都能工作到。
[0011]進一步的，還包括可用于抬升工作平臺的升降式液壓桿。優(yōu)選為千斤頂，通過千斤頂可將抬升臺車，由此，實現(xiàn)臺車的升降，可以沿著臺車高度方向上下移動來滿足打孔的需求。
[0012]隧道自動鑿巖臺車的工作方法，包括以下步驟:
(1)將鉆頭安裝在機械臂系統(tǒng)上的加持裝置上的步驟；
(2)調(diào)整工作平臺的平臺到施工位置的步驟；
(3)調(diào)節(jié)機械臂的角度，使鉆頭前端貼到巖層表面的步驟；
(4)進給系統(tǒng)帶動平臺移動，實現(xiàn)機械臂向前進給的步驟；
(5)啟動設(shè)備，完成打孔的步驟。
[0013]進一步的，所述機械臂在進給的同時，進行角度調(diào)整，使鉆頭始終保持與隧道截面的夾角恒定。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便，而且成本低廉。
[0015](2)本發(fā)明將開挖臺車和工作平臺、機械臂結(jié)合為一體，實現(xiàn)對隧道的機械式開挖，開挖效率快、質(zhì)量高，而且極大地節(jié)約了施工成本，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中，靠人工開挖的各種弊端。
[0016](3)本發(fā)明中機械臂通過旋轉(zhuǎn)及豎直方向上的移動，可實現(xiàn)在三維空間的運動，使得機械臂在操縱鉆頭時，更靈活，可應(yīng)對更多的工況，應(yīng)用更方便。
[0017](4)本發(fā)明在臺車上設(shè)置有若干工作平面，每個工作平面均可配合工作平臺和機械臂系統(tǒng)進行隧道開挖工作，由此便于整個截面都能工作到，確保了施工效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中機械臂系統(tǒng)及工作平臺的局部示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中工作平臺的局部示意圖。
[0021]上述附圖中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的部件名稱如下:1-加持裝置，2-上臂，3-下臂，4-拉桿，5-旋轉(zhuǎn)平臺，6-底座，7-平臺，8-第二滑軌，9-第一滑軌，10-臺車框架結(jié)構(gòu)，12-升降式液壓桿，13-絲桿支撐座，14-導(dǎo)絲裝置，15-聯(lián)軸器，16-步進電機，17-絲杠。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0023]如圖1-3所示，本實施例提供了一種隧道自動鑿巖臺車，該臺車的主體為臺車框架結(jié)構(gòu)，臺車框架結(jié)構(gòu)由工字鋼焊接而成，其是一個立方框體或長方框體，根據(jù)實際隧道開挖工況的需要，也可以設(shè)計為其它結(jié)構(gòu)形式，在此并不作特別限定。本實施例中，臺車框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置有了 ；六個工作臺面⑥，每個工作臺面上均設(shè)置有工作平臺和機械臂系統(tǒng)(圖1中僅顯示出工作臺面①上的機械臂系統(tǒng)及工作平臺)。六個工作臺面的布局如下:臺車框架結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置一個工作臺面，臺車框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)部每側(cè)各設(shè)置兩個工作臺面，臺車框架結(jié)構(gòu)的中間區(qū)域設(shè)置一個工作臺面，其中，臺車框架結(jié)構(gòu)的中間區(qū)域的工作臺面可設(shè)計為升降式工作臺面，其通過在工作臺面的底部設(shè)置千斤頂或升降式液壓桿實現(xiàn)，通過該手段可以沿著臺車高度方向上下移動來滿足打孔的需求。上述每個工作平面均可配合工作平臺和機械臂系統(tǒng)進行隧道開挖工作，由此便于整個截面都能工作到，確保了施工效率。
[0024]機械臂系統(tǒng)用于執(zhí)行具體的鑿巖作業(yè)，其上安裝有鉆頭，工作平臺實現(xiàn)機械臂系統(tǒng)的移動和進給。本實施例采用機械