CN204716131U - 一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其下部是纵、横向调整平台，由伺服电机传动梯形丝杠螺母带动型钢骨架在直线导轨上移动；其中部左右设有第一电动缸、第二电动缸及四个直线轴承导轨，两个电动缸中间设有电动滑台和第三电动缸，可实现升降、横滚、俯仰动作；其上部设有回转轴承下骨架、回转轴承下基座、回转轴承及其动力部分、回转轴承上基座、回转轴承上骨架、第四电动缸和四套直线轴承光轴导轨、钻孔机安装平台、钻孔机，钻孔机安装平台上焊接有一排相同间距的矩形空心型钢，四个或多个钻孔机可在该平台上实现XY位置无级调节。本实用新型结构紧凑，工作范围大，一机多用，效率高，可对隧道顶部或侧壁一次性钻多个孔。
Description
技术领域：
本实用新型涉及地铁隧道施工技术领域，具体地说，是一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备。
背景技术：
地铁凭借自身大运量、速度快、小干扰、低能耗等特点，在现代化交通方面有效地缓解了大城市的交通拥堵现象。我国的人口数量多、城市人口密度大，城市发展迅速，所以我国的地铁发展是必要的和必然的。地铁受电有刚性接触网和第三轨受电。隧道刚性悬挂接触网具有结构简单、性能可靠和维护成本低等特点，因此在我国电气化轨道尤其城市轨道交通中发展前景广泛。刚性悬挂接触网汇流排支撑装置安装前需先在隧道顶部钻锚螺栓孔，地铁侧壁上线缆、管道安装也需要钻孔。
现在地铁隧道施工中，锚螺栓孔钻孔存在以下问题：
1、在传统的施工中，锚螺栓孔钻孔主要采用人工站在梯车或升降平台上扶持钻机钻孔。该施工方案效率低下，劳动强度大，钻孔孔径小，施工质量难以保障，施工环境脏乱差，对施工人员的身体健康损害较大。
2、现有钻孔平台只能往地铁隧道顶部钻孔，施工范围小，设备功能少、灵活性小。为保证排水，并且因为地势限制，地铁隧道纵向有坡度，横向超高也有坡度，这就要求钻孔平台能进行俯仰、横滚调整。而现有一些设备自由度少，无法六自由度调整或无法精密调整或调整后无法长时间自锁。
3、现有钻孔设备尺寸大、结构复杂、高度过大、稳定性差，只能在施工时运行，而在地铁运行后因为限界无法工作。
4、现有钻孔设备都不具有自动定位***及自动控制***，装置自动化程度低。需要人工测量，效率低、精度差、工人劳动强度大。
因此亟待需要研发一种能够实现六自由度精确调整和自锁且多方位钻孔的钻孔设备。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，该装置结构紧凑，具有六个自由度，升降范围大，工作范围广，调整速度快，自锁性安全性好，自动化程度高，能够实现地铁隧道横断面180度大范围钻孔。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，该钻孔设备固定在地铁平车上，其由底部、中部、上部和两侧四部分组成；底部包括横向调整平台和纵向调整平台，横向调整平台设置在该钻孔设备的最下面，纵向调整平台安装在横向调整平台上面；中部包括第一电动缸、第二电动缸、四个直线轴承导轨、直线轴承、角铁支架、电动滑台和第三电动缸，在纵向调整平台上左右两侧的中间安装有第一电动缸和第二电动缸，第一电动缸和第二电动缸左右两侧各设置有一个直线轴承导轨，第一电动缸和第二电动缸的伸缩杆上部、直线光轴上部铰接于该钻孔设备上部的型钢焊件下面，直线轴承的下法兰安装在角铁支架上，第一电动缸和第二电动缸的中间是电动滑台和第三电动缸，第三电动缸下部铰接于电动滑台的滑盖，第三电动缸的伸缩杆上部球铰于回转轴承下骨架的一侧，回转轴承下骨架两侧的转轴安装在第一电动缸和第二电动缸上面型钢的轴承上；上部包括回转轴承下骨架、回转轴承下基座、回转轴承、回转轴承动力部分、回转轴承上基座、回转轴承上骨架、第四电动缸、四套塑料直线轴承、光轴、钻孔机安装平台、钻孔机，回转轴承下骨架上部从下往上依次是回转轴承下基座、回转轴承、回转轴承上基座、回转轴承上骨架，回转轴承由伺服电机配合减速器传动，回转轴承上骨架安装有第四电动缸，第四电动缸上部球铰于钻孔机安装平台的下面，回转轴承上骨架四个角安装有四个直线轴承、光轴，钻孔机安装平台安装在回转轴承上骨架上，钻孔机安装平台上设置钻孔机；该钻孔设备的两侧包括观察平台和一级快速安拆型台阶，观察平台安装在第一电动缸和第二电动缸的旁边，左右各设置一个，观察平台上安装有一级快速安拆型台阶；该钻孔设备在平车的一侧设置有柴油发电机及应急电源、水泵水箱、控制台、休息室。
该钻孔设备的横向调整平台由横向调整平台骨架、横向调整平台直线导轨、横向调整平台伺服电机、横向调整平台梯形丝杠组成，横向调整平台骨架由型钢焊接而成，横向调整平台直线导轨安装在横向调整平台骨架上面，横向调整平台伺服电机传动横向调整平台梯形丝杠螺母带动该钻孔设备在横向调整平台直线导轨上精确移动，横向调整平台伺服电机自带制动，和横向调整平台梯形丝杠螺母实现双重自锁，横向调整平台梯形丝杠螺母安装在纵向调整平台的中间。
该钻孔设备的纵向调整平台由纵向调整平台骨架、纵向调整平台直线导轨、纵向调整平台伺服电机、纵向调整平台梯形丝杠组成，纵向调整平台骨架由型钢焊接而成，纵向调整平台直线导轨安装在纵向调整平台骨架上面，纵向调整平台伺服电机传动纵向调整平台梯形丝杠螺母带动该钻孔设备在纵向调整平台直线导轨上精确移动，纵向调整平台伺服电机自带制动，和纵向调整平台梯形丝杠螺母实现双重自锁。
该钻孔设备的钻孔机安装平台以型钢为骨架，骨架上面安装有一排相同间距的矩形空心型钢。
该钻孔设备的钻孔机上安装有三维激光测距仪和摄像机。
该钻孔设备的钻孔机包括钻机安装底板、电机、立柱和手柄，钻机安装底板开有两道槽安装螺栓，钻孔机钻具向上，钻机升降***可锁死在立柱上。
该钻孔设备的钻孔机包括普通钻机和金刚石钻机；小径用普通钻机钻孔，大径则用金刚石钻机钻孔，钻具都向上，钻机升降***能够锁死在立柱上，一起进给，也能够松开分别手动进给。
所述的金刚石钻机设置有进水管、排水管、防水弹性密封圈和密封圈安装支架，该金刚石钻机的钻具上围绕防水弹性密封圈，可随该金刚石钻机一同进给，防水弹性密封圈可压缩，防水弹性密封圈固定在密封圈安装支架上，钻具底部有进水管，防水弹性密封圈底部有排水管，水循环一周，实现封闭式给排水。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
1、本实用新型具有六个自由度，升降旋转范围大，工作范围广，调整速度快，输出力大，精度高，可自锁，效率高，能够实现地铁隧道横断面180度大范围钻孔，且结构紧凑，电动缸收回时该实用新型在车辆限界内，不仅可以施工时使用，还可以在地铁投入运行后使用。
2、本实用新型可对隧道顶部或侧壁一次性钻多个孔，多个孔之间的距离可在钻孔机安装平台上任意调节，工作效率高，自锁性安全性好，稳定性强，自动化程度高，可代替操作人员，减轻了劳动强度。
3、本实用新型小径用普通钻机钻孔，大径则用金刚石钻机钻孔，金刚石钻机钻孔效率高，干净卫生，钻孔孔径大，对钻具磨损小。
4、本实用新型的钻孔机安装有三维激光测距仪和摄像机，能够实现精确光学定位，方便远程控制，精度高，效率高，减轻工人劳动强度。
5、本实用新型全部采用已有产品制造，成本低。
附图说明：
图1是本实用新型垂直于隧道顶部钻孔结构示意图；
图2是本实用新型钻具向上的金刚石钻孔机结构示意图；
图3是本实用新型垂直于隧道侧壁钻孔结构示意图。
图中附图标记：
1-横向调整平台骨架；2-横向调整平台直线导轨；3-电动滑台；4-横向调整平台梯形丝杠；5-横向调整平台伺服电机；6-第一电动缸；7-纵向调整平台骨架；8-纵向调整平台伺服电机；9-角铁支架；10-直线轴承；11-回转轴承下骨架；12-回转轴承下基座；13-转轴；14-回转轴承；15-塑料直线轴承；16-光轴；17-回转轴承上骨架；18-钻孔机；19-空心矩形型钢；20-钻孔机安装平台；21-一级快速安拆型台阶；22-观察平台；23-第四电动缸；24-第二电动缸；25-纵向调整平台直线导轨；26-纵向调整平台梯形丝杠；27-第三电动缸；28-直线轴承导轨；29-回转轴承上基座；30-交流异步电机；31-钻机安装底板；32-电机；33-进水管；34-排水管；35-防水弹性密封圈；36-密封圈安装支架；37-立柱；38-手柄。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。但不应将此理解为本实用新型的上述主题的范围仅限于下述实施例。
对照图1-图3，本实用新型提供一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，该钻孔设备固定在地铁平车上，其由底部、中部、上部和两侧四部分组成。
该钻孔设备的底部包括横向调整平台和纵向调整平台，横向调整平台设置在该钻孔设备的最下面，纵向调整平台安装在横向调整平台上面。
横向调整平台由横向调整平台骨架1、横向调整平台直线导轨2、横向调整平台伺服电机5、横向调整平台梯形丝杠4组成，横向调整平台骨架1由型钢焊接而成，横向调整平台直线导轨2安装在横向调整平台骨架1上面，横向调整平台伺服电机5自带制动，横向调整平台伺服电机5经行星减速器减速增矩，由柔性波纹管联轴器连接横向调整平台梯形丝杠4螺母带动该钻孔设备在横向调整平台直线导轨2上精确移动，横向调整平台直线导轨2不仅可承受重力，还可以承受倾覆力矩。横向调整平台伺服电机5和横向调整平台梯形丝杠4螺母实现双重自锁，安全性可靠性高。横向调整平台梯形丝杠4螺母安装在纵向调整平台的中间，这样能够实现横向运动左右对称。
纵向调整平台安装如同横向调整平台。由纵向调整平台骨架7、纵向调整平台直线导轨25、纵向调整平台伺服电机8、纵向调整平台梯形丝杠26组成，纵向调整平台骨架7由型钢焊接而成，纵向调整平台直线导轨25安装在纵向调整平台骨架7上面，纵向调整平台伺服电机8传动纵向调整平台梯形丝杠26螺母带动该钻孔设备在纵向调整平台直线导轨25上精确移动，纵向调整平台伺服电机8自带制动，和纵向调整平台梯形丝杠26螺母实现双重自锁。
该钻孔设备的中部包括第一电动缸6、第二电动缸24、四个直线轴承导轨28、直线轴承10、角铁支架9、电动滑台3和第三电动缸27，在纵向调整平台上左右两侧的中间安装有第一电动缸6和第二电动缸24，第一电动缸6和第二电动缸24左右两侧各设置有一个直线轴承导轨28；第一电动缸6和第二电动缸24的伸缩杆上部、直线光轴16上部铰接于该钻孔设备上部的型钢焊件下面，直线轴承10的下法兰安装在角铁支架9上，第一电动缸6和第二电动缸24的中间是电动滑台3和第三电动缸27，第三电动缸27下部铰接于电动滑台3的滑盖，第三电动缸27的伸缩杆上部球铰于回转轴承下骨架11的一侧，并可手动更换左右侧，以实现向左或向右倾斜钻孔。第一电动缸6、第二电动缸24和第三电动缸27协同升降实现上部设备升降，差异升降实现大角度俯仰。回转轴承下骨架11两侧的转轴13安装在第一电动缸6和第二电动缸24上面型钢的轴承上，由于转轴13较长，实行一支点双向固定，另一端支点游动。以转轴13为杠杆中心，第三电动缸27伸缩杆球铰为杠杆一端点，依靠电动滑台3的滑动和第三电动缸27的伸缩实现钻孔设备上部以转轴13为中心，在水平面上半面180度旋转，即横滚运动，如此可以对隧道侧壁倾斜或垂直钻孔。
该钻孔设备的上部包括回转轴承下骨架11、回转轴承下基座12、回转轴承14、回转轴承动力部分、回转轴承上基座29、回转轴承上骨架17、第四电动缸23、四套塑料直线轴承15、光轴16、钻孔机安装平台20、钻孔机18，回转轴承下骨架11上部从下往上依次是回转轴承下基座12、回转轴承14、回转轴承上基座29、回转轴承上骨架17。囿于地形限制，隧道多不是直线，在弯曲轨道上钻孔时，四个孔仅靠XY调整无法全部对准，还需要偏航一定角度，回转轴承14可实现上面的钻机平台的360°连续旋转，即偏航运动，实现成组钻孔精确定位，回转轴承14由带制动的伺服电机配合减速器驱动，实现高可靠性自锁。回转轴承上骨架17安装有第四电动缸23，第四电动缸23伸缩杆上部球铰于钻孔机安装平台20的下面；回转轴承上骨架17四个角安装有四个塑料直线轴承15、光轴16，起导向作用，可承受径向力和转矩，承受载荷大、噪音小，可在灰尘、液体等恶劣环境中运行。
钻孔机安装平台20安装在回转轴承上骨架17上，钻孔机安装平台20上设置钻孔机18。钻孔机安装平台20以型钢为骨架，骨架上面安装有一排相同间距的矩形空心型钢19。钻孔机18包括钻机安装底板31、电机32、立柱37和手柄38，钻机安装底板31开有两道槽安装螺栓，因此四个或多个钻孔机18可在钻孔机安装平台20上实现XY位置无级调节，一次性钻多个孔。钻孔机18钻具向上，可对隧道顶部和侧壁钻孔。多个钻机可分别手动进给，也可将钻孔机18的升降***调整好高度后锁紧在支柱37上，由第四电动缸23推进一起进给，第四电动缸23闭环精确位置控制，大推拉力。
该钻孔设备的钻孔机18包括普通钻机和金刚石钻机；小径用普通钻机钻孔，大径则用金刚石钻机钻孔，金刚石钻孔机率高，干净卫生，对钻具损坏小，可钻400mm大孔径孔，减轻了工作劳动强度，改善了工作环境。金刚石钻机设置有进水管33、排水管34、防水弹性密封圈35和密封圈安装支架36，该金刚石钻机的钻具上围绕防水弹性密封圈35，可随该金刚石钻机一同进给，防水弹性密封圈35可压缩，防水弹性密封圈35固定在密封圈安装支架36上，钻具底部有进水管33，防水弹性密封圈35底部有排水管34，水循环一周，实现封闭式给排水。干净卫生，改善作业环境。钻孔机水封良好的性能和转动时的离心力确保水不会流下来损坏电机。
该钻孔设备的钻孔机18上安装有三维激光测距仪和摄像机，能够实现精确光学定位，方便自动化远程控制，精度高，效率高，减轻工人劳动强度。也可以在旁边观察控制平台上进行人工控制，
该钻孔设备的两侧设置有观察平台22和一级快速安拆型台阶21，观察平台22安装在第一电动缸6和第二电动缸24的旁边，左右各设置一个，观察平台22上安装有一级快速安拆型台阶21，以实现操作人员登高近距离观察和舒适性。
柴油发电机及应急电源、水泵水箱、控制台、休息室安装在平车一侧。既可电缆传输用市电，也可以利用柴油发电机发电。电动缸都是失电制动，因此整个设备具有较高的安全性，市电和柴油发电机突然停电时电动缸立即制动，如不能立刻恢复供电，则用应急电源将电动缸收回。
Claims (8)
1.一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，该钻孔设备固定在地铁平车上，其特征是：该钻孔设备由底部、中部、上部和两侧四部分组成；
该钻孔设备的底部包括横向调整平台和纵向调整平台，横向调整平台设置在该钻孔设备的最下面，纵向调整平台安装在横向调整平台上面；
该钻孔设备的中部包括第一电动缸(6)、第二电动缸(24)、四个直线轴承导轨(28)、直线轴承(10)、角铁支架(9)、直线轴承导轨(28)、电动滑台(3)和第三电动缸(27)，在纵向调整平台上左右两侧的中间安装有第一电动缸(6)和第二电动缸(24)，第一电动缸(6)和第二电动缸(24)左右两侧各设置有一个直线轴承导轨(28)；第一电动缸(6)和第二电动缸(24)的伸缩杆上部、直线光轴(16)上部铰接于该钻孔设备上部的型钢焊件下面，直线轴承(10)的下法兰安装在角铁支架(9)上，第一电动缸(6)和第二电动缸(24)的中间是电动滑台(3)和第三电动缸(27)，第三电动缸(27)下部铰接于电动滑台(3)的滑盖，第三电动缸(27)的伸缩杆上部球铰于回转轴承下骨架(11)的一侧；回转轴承下骨架(11)两侧的转轴(13)安装在第一电动缸(6)和第二电动缸(24)上面型钢的轴承上；
该钻孔设备的上部包括回转轴承下骨架(11)、回转轴承下基座(12)、回转轴承(14)、回转轴承动力部分、回转轴承上基座(29)、回转轴承上骨架(17)、第四电动缸(23)、四套塑料直线轴承(15)、光轴(16)、钻孔机安装平台(20)、钻孔机(18)，回转轴承下骨架(11)上部从下往上依次是回转轴承下基座(12)、回转轴承(14)、回转轴承上基座(29)、回转轴承上骨架(17)，回转轴承(14)由伺服电机配合减速器传动；回转轴承上骨架(17)安装有第四电动缸(23)，第四电动缸(23)上部球铰于钻孔机安装平台(20)的下面；回转轴承上骨架(17)四个角安装有四个塑料直线轴承(15)、光轴(16)；钻孔机安装平台(20)安装在回转轴承上骨架(17)上，钻孔机安装平台(20)上设置钻孔机(18)；
该钻孔设备的两侧包括观察平台(22)和一级快速安拆型台阶(21)，观察平台(22)安装在第一电动缸(6)和第二电动缸(24)的旁边，左右各设置一个，观察平台(22)上安装有一级快速安拆型台阶(21)；该钻孔设备在平车的一侧设置有柴油发电机及应急电源、水泵水箱、控制台、休息室。
2.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的横向调整平台由横向调整平台骨架(1)、横向调整平台直线导轨(2)、横向调整平台伺服电机(5)、横向调整平台梯形丝杠(4)组成，横向调整平台骨架(1)由型钢焊接而成，横向调整平台直线导轨(2)安装在横向调整平台骨架(1)上面，横向调整平台伺服电机(5)传动横向调整平台梯形丝杠(4)螺母带动该钻孔设备在横向调整平台直线导轨(2)上精确移动，横向调整平台伺服电机(5)自带制动，和横向调整平台梯形丝杠(4)螺母实现双重自锁，横向调整平台梯形丝杠(4)螺母安装在纵向调整平台的中间。
3.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的纵向调整平台由纵向调整平台骨架(7)、纵向调整平台直线导轨(25)、纵向调整平台伺服电机(8)、纵向调整平台梯形丝杠(26)组成，纵向调整平台骨架(7)由型钢焊接而成，纵向调整平台直线导轨(25)安装在纵向调整平台骨架(7)上面，纵向调整平台伺服电机(8)传动纵向调整平台梯形丝杠(26)螺母带动该钻孔设备在纵向调整平台直线导轨(25)上精确移动，纵向调整平台伺服电机(8)自带制动，和纵向调整平台梯形丝杠(26)螺母实现双重自锁。
4.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的钻孔机安装平台(20)以型钢为骨架，骨架上面安装有一排相同间距的矩形空心型钢(19)。
5.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的钻孔机(18)上安装有三维激光测距仪和摄像机。
6.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的钻孔机(18)包括钻机安装底板(31)、电机(32)、立柱(37)和手柄(38)，钻机安装底板(31)开有两道槽安装螺栓，钻孔机(18)钻具向上，钻机升降***可锁死在立柱(37)上。
7.根据权利要求1所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：该钻孔设备的钻孔机(18)包括普通钻机和金刚石钻机；小径用普通钻机钻孔，大径则用金刚石钻机钻孔，钻具都向上，钻机升降***能够锁死在立柱(37)上，一起进给，也能够松开分别手动进给。
8.根据权利要求7所述的一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备，其特征是：所述的金刚石钻机设置有进水管(33)、排水管(34)、防水弹性密封圈(35)和密封圈安装支架(36)，该金刚石钻机的钻具上围绕防水弹性密封圈(35)，可随该金刚石钻机一同进给，防水弹性密封圈(35)可压缩，防水弹性密封圈(35)固定在密封圈安装支架(36)上，钻具底部有进水管(33)，防水弹性密封圈(35)底部有排水管(34)，水循环一周，实现封闭式给排水。
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Denomination of utility model: A multi direction high precision drilling equipment for subway tunnel Effective date of registration: 20210421 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU SWJTU DRIVE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021510000030 |
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Date of cancellation: 20210708 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU SWJTU DRIVE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021510000030 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A multi-directional high-precision drilling equipment for subway tunnel Effective date of registration: 20210722 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU SWJTU DRIVE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980006604 |