阅读说明：本技术 一种多自由度的tbm锚杆钻机 (TBM anchor rod drilling machine with multiple degrees of freedom ) 是由 孙楠楠 薛建国 谭友荣 李志刚 夏庆发 张开猛 郭磊 张佳佳 杨鹏鹏 吴思 朱振 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明属于工程机械技术领域,具体涉及一种多自由度的TBM锚杆钻机。解决了现有技术中锚杆钻机的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向夹角较大,导致锚固效果差的问题,本发明的技术方案是：包括锚杆钻机和安装架(2),所述安装架(2)上设置有第一旋转油缸(3),所述第一旋转油缸(3)连接有旋转臂(4),所述旋转臂(4)连接有第二旋转油缸(5),所述第二旋转油缸(5)与锚杆钻机连接,所述第一旋转油缸(3)的轴线方向与第二旋转油缸(5)的轴线方向平行。本发明增加了锚杆钻机的自由度,使锚杆钻机的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向的夹角减小,提高了锚杆的锚固效果,适用于对隧道进行加固支护。(The invention belongs to the technical field of engineering machinery, and particularly relates to a multi-degree-of-freedom TBM (tunnel boring machine) anchor rod drilling machine, which solves the problem of poor anchoring effect caused by a large included angle between the drilling direction of the anchor rod drilling machine and the normal direction of a tunnel contour line in the prior art.)

一种多自由度的TBM锚杆钻机

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种多自由度的TBM锚杆钻机。

背景技术

硬岩隧道掘进机(简称TBM)在施工时，在前部刀盘掘进后，为防止岩石垮塌，TBM后部的横梁上安装有锚杆钻机，锚杆钻机进行钻孔，然后安装锚杆以加强洞壁支护，提高岩石稳定性，为后续施工提供安全保障。

现有技术中，锚杆钻机的姿态调整通过液压马达带动锚杆钻机在大齿圈上进行旋转运动实现(如图2所示)，实际钻孔时锚杆钻机的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向夹角较大，将会达到30°以上。在锚杆长度相同的情况下，钻孔方向与隧道轮廓线法线方向夹角越大，锚杆的锚固深度越浅，锚固效果越差。为提高锚杆效果，就必须减小钻孔方向与隧道轮廓线法线方向夹角。

发明内容

针对现有技术中锚杆钻机的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向夹角较大，导致锚固效果差的问题，本发明提供一种多自由度的TBM锚杆钻机，其目的在于：增加锚杆钻机的自由度，使锚杆钻机与的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向的夹角减小，提高锚杆的锚固效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种多自由度的TBM锚杆钻机，包括锚杆钻机和安装架，所述安装架上设置有第一旋转油缸，所述第一旋转油缸连接有旋转臂，所述旋转臂连接有第二旋转油缸，所述第二旋转油缸与锚杆钻机连接，所述第一旋转油缸的轴线方向与第二旋转油缸的轴线方向平行。

采用该技术方案后，第一转转油缸能够带动旋转臂旋转，旋转臂连接的第二旋转臂能够带动锚杆钻机旋转，使锚杆钻机具有多个自由度，便于调节锚杆钻机与隧道轮廓线法线方向之间的夹角，使所述夹角变小甚至接近0度，在锚杆长度相同的情况下，能够使锚杆的锚固深度更深，锚固效果更好。

优选的，所述第一旋转油缸和第二旋转油缸能够实现360°旋转。

采用该技术方案后，锚杆钻机能够进行360°旋转，便于对隧道侧壁上的任意部位进行锚固。

优选的，所述锚杆钻机包括固定部和钻机本体，所述钻机本体与固定部滑动连接，所述固定部与第二旋转油缸连接。

采用该技术方案后，能够调节锚杆钻机与侧壁之间的距离，便于锚杆钻机旋转，使锚杆钻机的钻进方向与隧道轮廓线的法线方向的夹角在隧道侧壁的任何部位都能够达到最小，保证锚杆的锚固效果。

优选的，所述第一旋转油缸安装于安装架的中部。

采用该技术方案后，第一旋转油缸与隧道侧壁的距离相同，使锚杆钻机能够对隧道侧壁进行对称施工，便于操作，而且安装架受力平衡，结构更加稳定。

优选的，所述安装架下方设置有轨道，安装架连接有滑动油缸。

采用该技术方案后，滑动油缸能够推动安装架在轨道中滑动，在硬岩隧道掘进机(即TBM)没有向前掘进的时候，也能够使锚杆钻机沿隧道轴线进行移动，使锚杆钻机对准锚固点所在的位置。

优选的，所述安装架下方设置有底座，所述底座与轨道滑动连接。

采用该技术方案后，安装架与轨道的接触面积增大，能够增加锚杆钻机的稳定性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.第一转转油缸能够带动旋转臂旋转，旋转臂连接的第二旋转臂能够带动锚杆钻机旋转，使锚杆钻机具有多个自由度，便于调节锚杆钻机与隧道轮廓线法线方向之间的夹角，使所述夹角变小甚至接近0度，在锚杆长度相同的情况下，能够使锚杆的锚固深度更深，锚固效果更好。

2.锚杆钻机能够进行360°旋转，便于对隧道侧壁上的任意部位进行锚固。

3.钻机本体与固定部滑动连接，所述固定部与第二旋转油缸连接，能够调节锚杆钻机与侧壁之间的距离，便于锚杆钻机旋转，使锚杆钻机的钻进方向与隧道轮廓线的法线方向的夹角在隧道侧壁的任何部位都能够达到最小，保证锚杆的锚固效果。

4.第一旋转油缸安装于安装架的中部，第一旋转油缸与隧道侧壁的距离相同，使锚杆钻机能够对隧道侧壁进行对称施工，便于操作，而且安装架受力平衡，结构更加稳定。

5.安装架下方设置有轨道，安装架连接有滑动油缸，滑动油缸能够推动安装架在轨道中滑动，在硬岩隧道掘进机(即TBM)没有向前掘进的时候，也能够使锚杆钻机沿隧道轴线进行移动，使锚杆钻机对准锚固点所在的位置。

6.安装架下方设置有底座，所述底座与轨道滑动连接，安装架与轨道的接触面积增大，能够增加锚杆钻机的稳定性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是现有的锚杆钻机结构示意图。

其中，1-TBM横梁，2-安装架，3-第一旋转油缸，4-旋转臂，5-第二旋转油缸，6-钻机本体，7-固定部，8-底座，9-轨道，10-滑动油缸，11-锚杆钻机，12-大齿圈，13-隧道轮廓线法线方向。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

一种多自由度的TBM锚杆钻机，包括锚杆钻机和安装架2，所述安装架2上设置有第一旋转油缸3。本实施例中，所述安装架2为门字形的支架，支架的两端与TBM横梁1连接，安装架2能够随着TBM的掘进而沿隧道轴线方向前进，第一旋转油缸3安装在门字形支架的横梁上，并且第一旋转油缸3的轴线方向与隧道的轴线方向平行。所述第一旋转油缸3连接有旋转臂4，旋转臂4的一端与第一旋转油缸3连接，另一端与第二旋转油缸5连接，所述第二旋转油缸5与锚杆钻机连接，所述第一旋转油缸3的轴线方向与第二旋转油缸5的轴线方向平行。这样设置，使锚杆钻机不仅能够绕第一旋转油缸3转动，还能够绕第二旋转油缸5转动，增加了锚杆钻机的自由度，并且锚杆钻机的转动平面与隧道的轴线方向垂直，便于调节锚杆钻机11的钻孔方向与隧道轮廓线法线方向13之间的夹角，减小所述夹角，就能够提高锚固效果。

所述第一旋转油缸3和第二旋转油缸5能够实现360°旋转。

所述锚杆钻机包括固定部7和钻机本体6，所述固定部7与第二旋转油缸5连接。本实施例中，所述钻机本体6上设置有导轨，固定部7在导轨上滑动，固定部7中设置油缸，油缸的推杆一端与钻机本体的一端连接。这样设置，能够调节锚杆钻机的转动半径，便于控制钻机本体6与隧道侧壁之间的距离，避免锚杆钻机转动时碰到隧道侧壁，对锚杆钻机造成损伤，而且这样设置之后，也便于调节锚杆钻机钻孔方向与隧道轮廓线法线方向之间的夹角大小，在各个锚固点所述夹角都能够达到最小，增强锚固效果。

所述第一旋转油缸3安装于安装架2的中部，安装架2受力均衡，稳定性更好。

所述安装架2下方设置有轨道9，安装架2连接有滑动油缸10，本实施例中，所述轨道9设置在TBM横梁1上，轨道9的方向与隧道的轴线方向平行，安装架2的下端与轨道9滑动连接，滑动油缸10一端连接安装架2，另一端与TBM横梁1连接。滑动油缸10能够推动安装架2沿着轨道9滑动。

所述安装架2下方设置有底座8，所述底座8与轨道9滑动连接。底座8增大了安装架2与轨道9的接触面积，使安装架2的稳定性更好。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。