CN108222986A - 锚杆钻机作业*** - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种锚杆钻机作业***，包括：钻机，用于在岩体上钻孔并放置锚杆；注浆装置，用于对锚杆孔注浆；控制器，分别与所述钻机和所述注浆装置的动力部分电连接；以及参数设定装置，与所述控制器电连接，用于设定所述钻机和所述注浆装置的动力部分的动作。锚杆钻机的钻孔、安装锚杆以及注浆过程均由控制器控制，在参数设定装置中设置各部分的动作后，控制器驱动各动力部分工作。钻机上集成有锚杆安装装置，在钻机完成钻孔工作后，锚杆夹持组件能够夹持锚杆储存部的锚杆将其放置在动力头的前端，进而利用动力头的推力，推动锚杆进入到锚杆孔中。上述的过程能够提高自动化程度，从而可以解决锚杆钻机作业过程中的施工周期长，施工效率低的问题。
Description
技术领域
本公开涉及隧道工程机械领域，具体地，涉及一种锚杆钻机作业***。
背景技术
隧道施工过程中，首先通过钻机在岩体上钻孔，然后将锚杆放入钻好的孔中，再对锚杆孔进行注浆作业。在具体实施时，通常采用三臂凿岩台车打锚杆孔，然后人工安装锚杆并进行紧固，然后采用湿喷机进行注浆。这一过程自动化程度较低，多个工序需要人工操作，存在多个设备作业施工周期长，施工效率低等问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种锚杆钻机作业***，以提高自动化程度，解决锚杆钻机作业过程中的施工周期长，施工效率低的问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种锚杆钻机作业***，包括：
钻机，用于在岩体上钻孔并放置锚杆，所述钻机包括推进梁；动力头，可滑动地安装在所述推进梁上；第一驱动件，用于驱动所述动力头沿所述推进梁上滑动；锚杆储存部，固定在所述推进梁的侧方，用于放置锚杆；以及锚杆夹持组件，可转动地安装在所述推进梁的侧方，用于将所述锚杆储存部的锚杆夹持放置在所述动力头的前端，以能够被所述动力头推动；钻杆夹持器，用于抓取钻杆接近或远离所述推进梁，所述钻杆夹持器通过连接梁与所述推进梁固定连接，
注浆装置，用于对锚杆孔注浆，
控制器，分别与所述钻机和所述注浆装置的动力部分电连接，以及
参数设定装置，与所述控制器电连接，用于设定所述钻机和所述注浆装置的动力部分的动作。
可选地，所述锚杆钻机作业***还包括：参数采集装置，与所述控制器电连接，用于获取所述钻机和所述注浆装置的动作信息；显示装置，与所述控制器电连接，用于接收并显示所述钻机和所述注浆装置的动作信息。
可选地，还包括告警装置，所述告警装置与所述参数采集装置电连接，用于进行异常告警。
可选地，所述参数设定装置和所述显示装置集成为具有触摸屏的显示终端。
可选地，所述锚杆夹持组件包括：杆，所述杆与所述推进梁同向延伸，且可转动地安装在所述推进梁的侧方；第二驱动件，用于驱动所述杆转动；固定部，固定连接在所述杆上；活动部，与所述固定部铰接；以及第一驱动缸，所述第一驱动缸的两端分别连接于所述固定部和所述活动部，以驱动二者的夹持端接近或远离。
可选地，所述锚杆储存部通过连接臂固定在所述推进梁上，所述连接臂套设在所述杆的外侧，所述杆的靠近所述连接臂的位置固定有限位板，所述连接臂上固定有限位杆，所述限位板上开设有能够使所述限位杆在其中滑动的容纳槽。
可选地，所述锚杆储存部包括：旋转轴；第三驱动件，用于驱动所述旋转轴旋转；多个卡盘，沿轴向间隔地固定在所述旋转轴上，所述卡盘的边缘沿周向开设有多个凹槽，以分别容纳所述锚杆；以及锁止组件，用于将所述锚杆固定在所述凹槽中。
可选地，所述锁止组件包括固定在所述卡盘上的底座，铰接在所述底座上的限位块，以及一端固定在所述卡盘上，另一端拉动所述限位块以将所述锚杆夹紧在所述凹槽中的弹性件。
可选地，所述钻杆夹持器包括固定件、夹持件、第二驱动缸、可旋转地连接在所述连接梁上的连接轴以及用于驱动所述连接轴转动的第四驱动件，所述固定件固定连接在所述连接轴上，所述第二驱动缸的一端连接在所述固定件上，所述第二驱动缸的另一端连接在所述夹持件上，以推动所述夹持件与所述固定件夹持所述钻杆或释放所述钻杆。
可选地，所述锚杆钻机作业***还包括可滑动地连接在所述推进梁上的活动钳口，所述活动钳口包括具有开口的卡块，在所述动力头推动所述锚杆时，所述锚杆被支撑于所述开口中。
通过上述技术方案，锚杆钻机的钻孔、安装锚杆以及注浆过程均由控制器控制，在参数设定装置中设置各部分的动作后，控制器驱动各动力部分工作。钻机上集成有锚杆安装装置，在钻机完成钻孔工作后，锚杆夹持组件能够夹持锚杆储存部的锚杆将其放置在动力头的前端，进而利用动力头的推力，推动锚杆进入到锚杆孔中。上述的过程能够减少人工工序，提高自动化程度，从而可以解决锚杆钻机作业过程中的施工周期长，施工效率低的问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方式的锚杆钻机作业***的框图；
图2是根据本公开的另一个实施方式的锚杆钻机作业***的框图；
图3是根据本公开的一个实施方式的锚杆钻机的结构示意图；
图4是图3中A部分的局部放大图；
图5是图3中B部分的局部放大图；
图6是图3中C部分的局部放大图；
图7是图3中D部分的局部放大图。
附图标记说明
1-推进梁，2-锚杆夹持组件，3-锚杆储存部，4-动力头，5-第一驱动件，6-活动钳口，7-杆，8-第二驱动件，10-锚杆，11-第三驱动件，12-钻杆夹持器，13-限位板，14-限位杆，201-固定部，202-活动部，203-第一驱动缸，301-弹性件，302-挡板，303-限位块，304-旋转轴，305-卡盘，306-底座，307-挡块，1201-连接梁，1202-第四驱动件，1203-第二驱动缸，1204-连接轴，1205-夹持件，1206-固定件，601-滑动座，602-卡块，603-固定座，604-第三驱动缸，605-固定块，901-第一连接臂，902-第二连接臂。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的；“前”、“后”是根据使用习惯定义的，具体而言，动力头在钻孔时的运动方向为前，反向为后；本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的描述在涉及附图时，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
如图1所示，本公开提供的锚杆钻机作业***包括钻机、注浆装置、控制器以及参数设定装置。其中，如图3所示，钻机用于在岩体上钻孔并放置锚杆10，包括推进梁1、锚杆夹持组件2、锚杆储存部3、动力头4、第一驱动件5以及钻杆夹持器12。推进梁1可以旋转，以调整需要施工的位置，可以在每个位置下分别使钻杆在岩体上钻孔。动力头4为凿岩机的动力设备，其可滑动地安装在推进梁1上，推动钻杆以在岩体上钻孔。第一驱动件5用于驱动动力头4沿推进梁1上滑动，本公开对此驱动形式不做具体限定，例如可以为电机驱动链传动结构或齿轮齿条结构等，只要能够控制动力头4的前进或后退即可。此外，下面将提到的第二驱动件8、第三驱动件11等也与第一驱动件5的形式类似，其均可以采用电机等本领域内常用的动力元件。锚杆储存部3固定在推进梁1的侧方，用于放置锚杆10。锚杆夹持组件2可转动地安装在推进梁1的侧方，用于将锚杆储存部3的锚杆10夹持放置在动力头4的前端，以能够被动力头4推动。钻杆夹持器12用于抓取钻杆接近或远离推进梁1，钻杆夹持器12通过连接梁1201与推进梁1固定连接。通过上述技术方案，锚杆安装装置集成在钻机上，在钻机完成钻孔工作后，锚杆夹持组件2能够夹持锚杆储存部3的锚杆10将其放置在动力头4的前端，进而利用动力头4的推力，推动锚杆10进入到锚杆孔中。
具体地，在施工过程中，首先钻杆夹持器12夹持钻杆放置在动力头4前端，第一驱动件5推动动力头4向前运动，动力头4具有旋转输出端，使得钻杆能够旋转向前运动，进而在岩体上钻孔。钻孔完成后，动力头4拉动钻杆退出锚杆孔，将钻杆从动力头4上拆卸，钻杆夹持器12夹持钻杆，远离推进梁1，即远离动力头4的运动路径，以便在该运动路径上放置锚杆10。然后，锚杆夹持组件2夹持锚杆10将锚杆10从锚杆储存部3放置到动力头4的前端，当动力头4再次向前运动时，可以将锚杆10送入到锚杆孔中，从而完成一次锚杆安装过程。这样，锚杆10和钻杆能够在相应的夹持装置的作用下交替安装在动力头4前端，节省了人力，提高工作效率。
注浆装置用于对锚杆孔注浆，在经过上面的过程将锚杆10安装后，通过注浆装置进行注浆操作。本公开提供的注浆装置可以包括多个注浆管，即一次对多个锚杆孔进行注浆，从而能够提高注浆效率。
控制器分别与钻机和注浆装置的动力部分电连接，以驱动钻机和注浆装置工作。具体地，动力部分可以包括上述的第一驱动件5、动力头4以及注浆装置中的注浆泵等，换言之，本实施方式提供的锚杆钻机作业***中的各部件的驱动均可以由控制器实现，以提高自动化程度。该控制器例如可以为PLC控制器。
参数设定装置与控制器电连接，用于设定钻机和注浆装置的动力部分的动作，例如可以通过参数设定装置设定动力头4的前进速度、动力头4带动钻杆转动的速度，以及注浆装置的注浆压力等。
综上，通过本公开提供的技术方案，锚杆钻机的钻孔、安装锚杆10以及注浆过程均由控制器控制，在参数设定装置中设置各部分的动作后，控制器驱动各动力部分工作。钻机上集成有锚杆安装装置，在钻机完成钻孔工作后，锚杆夹持组件2能够夹持锚杆储存部3的锚杆10将其放置在动力头4的前端，进而利用动力头4的推力，推动锚杆10进入到锚杆孔中。上述的过程能够减少人工工序，提高自动化程度，从而可以解决锚杆钻机作业过程中的施工周期长，施工效率低的问题。
进一步地，如图2所示，锚杆钻机作业***还可以包括：参数采集装置，与控制器电连接，用于获取钻机和注浆装置的动作信息；显示装置，与控制器电连接，用于接收并显示钻机和注浆装置的动作信息。其中，参数采集装置可以包括传感器和摄像头等，例如，在注浆装置的注浆泵的出浆口处设置压力传感器，可以即时获取出浆口压力。参数采集装置采集的信息包括但不限于各部件的速度参数、压力参数、流量参数、位置参数等，本公开这里不一一列举。
进一步地，锚杆钻机作业***还可以包括告警装置，与参数采集装置电连接，用于进行异常告警。具体地，告警装置也可以连接于控制器，控制器接收参数采集装置发送的信号后，当采集到的参数值超过某一阈值时，控制器驱动告警装置发出告警信号。例如，告警装置与上述的用于检测出浆口压力压力传感器电连接，当出浆口压力大于预设的压力阈值时，告警装置进行异常告警，告警信号可以为语音提示、蜂鸣等形式。操作人员接收到告警信号后可以对***进行停机检查、重新设定参数等操作。
此外，参数设定装置和显示装置可以集成为具有触摸屏的显示终端。即，显示终端既能够作为参数设定装置的输入端，也能够作为显示装置的输出端，从而可以节约成本。
进一步地，参照图3和图4，锚杆夹持组件2可以包括：杆7、第二驱动件8、固定部201、活动部202以及第一驱动缸203。其中，杆7与推进梁1同向延伸，且可转动地安装在推进梁1的侧方；第二驱动件8用于驱动杆7转动；固定部201固定连接在杆7上；活动部202与固定部201铰接；第一驱动缸203的两端分别连接于固定部201和活动部202，以驱动二者的夹持端接近或远离。具体参照图4，固定部201和活动部202的夹持端分别开设有凹口，以能够容纳锚杆10。第一驱动缸203的缸体固定在固定部201上，活塞杆固定在活动部202上，当活塞杆向外伸出时，活动部202的夹持端远离固定部201的夹持端，从而释放锚杆10；当活塞杆向内缩回时，活动部202的夹持端接近固定部201的夹持端，从而可以夹紧锚杆10，以能够携带锚杆10运动。在施工过程中，通过转动杆7，可以调整固定部201、活动部202以及第一驱动缸203与推进梁1以及锚杆储存部3的距离，一方面可以在夹持作业时准确到达夹持工位，另一方面可以在非夹持作业时避免干涉其他零部件的工作。此外，第一驱动缸203以及下述的第二驱动缸1203和第三驱动缸604可以为液压缸或气缸，本公开对此不作限制。在本实施方式中，由于装置具有多处机械传动，需要使用润滑油进行润滑，可以将润滑油路的油引入到驱动缸中，即这种情况下上述的各驱动缸为液压缸。
进一步地，固定部201、活动部202以及第一驱动缸203可以分别包括多组，以能够在多个位置夹持锚杆10，提高夹持的稳定性，也避免使锚杆10在被携带时形成悬臂梁结构，影响寿命。例如图3示出的实施方式中，固定部201、活动部202以及第一驱动缸203分别包括两个，可以从两端夹持锚杆10。
如图3所示，锚杆储存部3可以通过连接臂固定在推进梁1上，具体地，连接臂可以包括连接在锚杆储存部3两端的第一连接臂901和第二连接臂902，从而可以稳定支撑锚杆储存部3。
进一步地，连接臂可以套设在杆7的外侧，并能够与杆7相对转动。这样，连接臂形成为用于支撑杆7的部件，从而不必额外设置杆7的支撑件。参照图3，杆7的靠近连接臂的位置固定有限位板13，限位板13能够与杆7同步转动，连接臂上固定有限位杆14，限位板13上开设有能够使限位杆14在其中滑动的容纳槽。这样，连接臂还可以作为杆7转动的限位件，使杆7在一定角度内转动，避免过度转动而使固定部201或活动部202等与其他零部件产生干涉。在这一实施方式中，通过改变容纳槽的长度，可以调整杆7的可转动角度。
参照图3和图5，锚杆储存部3可以包括：旋转轴304、第三驱动件11、多个卡盘305以及锁止组件。其中，旋转轴304可以可转动地套设在上述的连接臂上。第三驱动件11安装在旋转轴304的一端，用于驱动旋转轴304旋转。多个卡盘305沿轴向间隔地固定在旋转轴304上，卡盘305同轴设置，旋转轴304形成为其轴线。卡盘305的边缘沿周向开设有多个凹槽，以分别容纳锚杆10，这样，锚杆储存部3形成为能够容纳多个锚杆10的锚杆库，在施工时，可以首先装填锚杆库，以供锚杆夹持组件2取用，能够连续安装锚杆10，而不用在每次安装锚杆时手动将锚杆10放到锚杆存储部3中。旋转轴304带动卡盘305转动时，相应位置的锚杆10能够被送入到锚杆夹持组件2的夹持工位。锁止组件用于将锚杆10固定在凹槽中。如图5所示，由于卡盘305上的凹槽开口向外，锁止组件可以避免锚杆10在重力作用下脱离于卡盘305。
具体地，如图5所示，在一个实施方式中，锁止组件可以包括固定在卡盘305上的底座306，铰接在底座306上的限位块303，以及一端固定在卡盘305上，另一端拉动限位块303以将锚杆10夹紧在上述凹槽中的弹性件301。在图5示出的实施方式中，弹性件301为拉伸弹簧，在该拉伸弹簧的作用下，限位块303始终将锚杆30推向凹槽的槽壁，即限位块303和凹槽的槽壁将锚杆10夹紧，从而锁止在凹槽中以避免脱落。
如图3和图5所示，锚杆储存部3还可以包括固定在旋转轴304上的两个挡板302，挡板302上设置有挡块307，锚杆10沿周向前后交错地交替设置，其一端抵顶在两个挡板302中的一者，另一端抵顶在两个挡板302中另一者上的挡块307。通过这种前后交错的布置形式，不同锚杆10上的径向向外凸出的锁紧螺母和垫片不会相互干涉。
如图6所示，钻杆夹持器12可以包括固定件1206、夹持件1205、第二驱动缸1203、连接轴1204以及第四驱动件1202。其中，连接轴1204可旋转地连接在连接梁1021上。第四驱动件1202固定在连接轴1204的一端以驱动连接轴1204转动。固定件1206固定连接在连接轴1204上，第二驱动缸1203的一端连接在固定件1206上，第二驱动缸1203的另一端连接在夹持件1205上，以推动夹持件1205与固定件1206夹持钻杆或释放钻杆。夹持件1205和固定件1206之间形成用于夹持钻杆的容纳腔，当第二驱动缸1203推动夹持件1205使得容纳腔变大时，钻杆夹持器12释放钻杆，当第二驱动缸1203驱动夹持件1205使得容纳腔变小时，钻杆夹持器12夹紧钻杆。
此外，如图3和图7所示，本公开提供的锚杆安转装置还包括可滑动地连接在推进梁1上的活动钳口6，活动钳口6包括具有开口的卡块602，在动力头4推动锚杆10时，锚杆10被支撑于开口中。活动钳口6中的卡块602能够辅助支撑锚杆10，使得锚杆10能够稳定地向前运动。活动钳口6可以由第一驱动件5驱动，也可以由另外设置的驱动件驱动，或者在一个实施方式中，活动钳口6可自由滑动地安装在推进梁11上，动力头4和活动钳口6之间连接有柔性拉绳。在安装锚杆10时，动力头4推动锚杆10向前运动，当动力头4接触到活动钳口6时，推动活动钳口6向前滑动。当锚杆10安装到位，动力头4向后退出时，其能够通过柔性拉绳拉动活动钳口6向后运动。参照图7，活动钳口6可以包括滑动座601、上述的卡块602、固定座603、第三驱动缸604、以及固定块605。滑动座601可滑动地连接在推进梁1上，固定座603固定连接在滑动座601上，固定块605固定在固定座603上并形成有用于放置第三驱动缸604的凹槽，卡块602与固定座603铰接，第三驱动缸604的缸体固定在固定块605上，活塞杆铰接在卡块602上。当活塞杆伸缩时，能够驱动卡块602转动，以调整卡块602上的开口位置，从而方便将锚杆10安装在开口中。滑动座601与推进梁1的滑动连接形式也可以与动力头4与推进梁1的滑动连接形式类似，例如采用链传动或齿轮齿条传动等。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种锚杆钻机作业***，其特征在于，包括：
钻机，用于在岩体上钻孔并放置锚杆(10)，所述钻机包括推进梁(1)；动力头(4)，可滑动地安装在所述推进梁(1)上；第一驱动件(5)，用于驱动所述动力头(4)沿所述推进梁(1)上滑动；锚杆储存部(3)，固定在所述推进梁(1)的侧方，用于放置锚杆(10)；以及锚杆夹持组件(2)，可转动地安装在所述推进梁(1)的侧方，用于将所述锚杆储存部(3)的锚杆(10)夹持放置在所述动力头(4)的前端，以能够被所述动力头(4)推动；钻杆夹持器(12)，用于抓取钻杆接近或远离所述推进梁(1)，所述钻杆夹持器(12)通过连接梁(1201)与所述推进梁(1)固定连接，
注浆装置，用于对锚杆孔注浆，
控制器，分别与所述钻机和所述注浆装置的动力部分电连接，以及
参数设定装置，与所述控制器电连接，用于设定所述钻机和所述注浆装置的动力部分的动作。
2.根据权利要求1所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，还包括：
参数采集装置，与所述控制器电连接，用于获取所述钻机和所述注浆装置的动作信息；
显示装置，与所述控制器电连接，用于接收并显示所述钻机和所述注浆装置的动作信息。
3.根据权利要求2所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，还包括告警装置，所述告警装置与所述参数采集装置电连接，用于进行异常告警。
4.根据权利要求2所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述参数设定装置和所述显示装置集成为具有触摸屏的显示终端。
5.根据权利要求1所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述锚杆夹持组件(2)包括：
杆(7)，所述杆(7)与所述推进梁(1)同向延伸，且可转动地安装在所述推进梁(1)的侧方；
第二驱动件(8)，用于驱动所述杆(7)转动；
固定部(201)，固定连接在所述杆(7)上；
活动部(202)，与所述固定部(201)铰接；以及
第一驱动缸(203)，所述第一驱动缸(203)的两端分别连接于所述固定部(201)和所述活动部(202)，以驱动二者的夹持端接近或远离。
6.根据权利要求5所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述锚杆储存部(3)通过连接臂固定在所述推进梁(1)上，所述连接臂套设在所述杆(7)的外侧，所述杆(7)的靠近所述连接臂的位置固定有限位板(13)，所述连接臂上固定有限位杆(14)，所述限位板(13)上开设有能够使所述限位杆(14)在其中滑动的容纳槽。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述锚杆储存部(3)包括：
旋转轴(304)；
第三驱动件(11)，用于驱动所述旋转轴(304)旋转；
多个卡盘(305)，沿轴向间隔地固定在所述旋转轴(304)上，所述卡盘(305)的边缘沿周向开设有多个凹槽，以分别容纳所述锚杆(10)；以及
锁止组件，用于将所述锚杆(10)固定在所述凹槽中。
8.根据权利要求7所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述锁止组件包括固定在所述卡盘(305)上的底座(306)，铰接在所述底座(306)上的限位块(303)，以及一端固定在所述卡盘(304)上，另一端拉动所述限位块(303)以将所述锚杆(10)夹紧在所述凹槽中的弹性件。
9.根据权利要求1所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，所述钻杆夹持器(12)包括固定件(1206)、夹持件(1205)、第二驱动缸(1203)、可旋转地连接在所述连接梁(1021)上的连接轴(1204)以及用于驱动所述连接轴(1204)转动的第四驱动件(1202)，所述固定件(1206)固定连接在所述连接轴(1204)上，所述第二驱动缸(1203)的一端连接在所述固定件(1206)上，所述第二驱动缸(1203)的另一端连接在所述夹持件(1205)上，以推动所述夹持件(1205)与所述固定件(1206)夹持所述钻杆或释放所述钻杆。
10.根据权利要求1所述的锚杆钻机作业***，其特征在于，还包括可滑动地连接在所述推进梁(1)上的活动钳口(6)，所述活动钳口(6)包括具有开口的卡块(602)，在所述动力头(4)推动所述锚杆(10)时，所述锚杆(10)被支撑于所述开口中。
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