悬臂掘进机的钻头定位装置
阅读说明：本技术 悬臂掘进机的钻头定位装置 (Drill bit positioning device of cantilever excavator ) 是由 杜耀辉 王夢 高岳 周飞 张明富 冯晓宁 杨帆 许高赫 席康利 曹君 徐洪流 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了悬臂掘进机的钻头定位装置,包括定位承载台、旋转角度调节机构、旋转角度限位机构、竖直角度调整机构、旋转角度控制设备、缓冲减震机构和万向轮,所述定位承载台一侧设置有旋转角度控制设备,所述定位承载台上表面设置有钻头本体,本发明通过设置的旋转角度调节机构,当钻头本体放置在定位承载台需要调整钻头的旋转角度时,通过旋转角度调节机构内伺服电机运转,能够使旋转角度控制设备内驱动齿轮转动,并通过驱动齿轮表面的斜向卡齿与从动齿轮表面的卡齿啮合,能够使从动齿轮转动,在从动齿轮转动过程中能够使连接带带动旋转圆盘转动,从而能够使旋转圆盘带动固定支架上端的钻头转动,实现对钻头旋转角度位置的调整。(The invention discloses a drill bit positioning device of a cantilever tunneling machine, which comprises a positioning bearing platform, a rotation angle adjusting mechanism, a rotation angle limiting mechanism, a vertical angle adjusting mechanism, a rotation angle control device, a buffering and damping mechanism and a universal wheel, wherein the rotation angle control device is arranged on one side of the positioning bearing platform, and a drill bit body is arranged on the upper surface of the positioning bearing platform. The adjustment of the rotation angle position of the drill bit is realized.)
技术领域
本发明属于钻头定位技术领域，具体涉及悬臂掘进机的钻头定位装置。
背景技术
悬臂式掘进机是一种能够实现截割、装载运输、自行走及喷雾除尘的联合机组。随着回采工作面综合采煤机械化的快速发展，煤矿对巷道掘进速度要求越来越高。为了提高采准巷道的速度，悬臂式掘进机被大力研制并逐步发展完善。悬臂式掘进机要同时实现剥离煤岩、装载运出、机器本身的行走调动以及喷雾除尘等功能，即集切割、装载、运输、行走于一身。它主要由切割机构、装载机构、运输机构、行走机构、机架及回转台、液压系统、电气系统、冷却灭尘供水系统以及操作控制系统等组成。其中切割臂、回转台、装渣板、输送机、转载机、履带等为主要工作机构。
在隧道开挖时一般采用台阶法施工，开挖机械为中铁装备最新研发的单臂掘进机。但是在现场施工时，单臂掘进机控制隧道超欠挖的效果并不理想，开挖机械精度控制不佳，导致施工速度降低、增加工时消耗、增加材料消耗等问题，给施工带来较大影响
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供悬臂掘进机的钻头定位装置，以解决上述背景技术中提出的隧道洞身开挖过程中，开挖机械精度控制不佳，超欠挖现象普遍存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：悬臂掘进机的钻头定位装置，包括定位承载台、旋转角度调节机构、旋转角度限位机构、竖直角度调整机构、旋转角度控制设备、缓冲减震机构和万向轮，所述定位承载台一侧设置有旋转角度控制设备，所述定位承载台上表面设置有钻头本体，所述旋转角度控制设备内部设置有旋转角度调节机构，所述旋转角度调节机构内部设置有伺服电机、驱动齿轮、从动齿轮、连接带、角度支撑架和旋转圆盘，所述伺服电机设置在旋转角度控制设备内部一侧，所述伺服电机内端传动连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮外表面设置有倾斜卡齿，所述驱动齿轮一侧啮合有从动齿轮，所述从动齿轮下端转动连接在旋转角度控制设备内部底端，所述从动齿轮表面套接有连接带，所述连接带另一端套接在旋转圆盘下表面，所述旋转圆盘上端转动连接在定位承载台下表面，所述旋转圆盘外侧固定连接有角度支撑架，所述角度支撑架外端固定连接在固定支架侧边，所述固定支架为T型结构，且所述固定支架上端设置有凹槽。
优选的，所述旋转角度控制设备内部设置有旋转角度限位机构，所述旋转角度限位机构内部设置有液压设备一、液压杆一、限位板、限位卡齿，所述液压设备一设置在旋转角度控制设备侧边，所述液压设备一内侧表面设置有液压杆一，所述液压杆一另一端设置在限位板侧边。
优选的，所述限位板设置在从动齿轮侧边，且所述限位板外侧表面设置有两个限位卡齿。
优选的，所述定位承载台内部设置有缓冲减震机构，所述缓冲减震机构内部设置有减震槽、连接导轨、连接滑块、减震支架、液压阻尼器。
优选的，所述减震槽设置在定位承载台内部，所述减震槽内部两侧均固定连接有连接导轨，所述连接导轨内部通过连接滑块滑动连接有减震支架，所述减震支架下表面两侧均设置有液压阻尼器，所述液压阻尼器下端固定连接在定位承载台内部，所述固定支架下表面两侧均设置有固定支架减震器。
优选的，所述定位承载台上表面设置有竖直角度调整机构，所述竖直角度调整机构内部设置有液压设备二、液压杆二、液压设备支撑架和竖直角度调整台。
优选的，所述定位承载台上表面两侧均设置有液压设备支撑架，所述液压设备支撑架外侧底端设置有液压设备二，所述液压设备二上端设置有液压杆二，所述液压杆二另一端设置在竖直角度调整台侧边。
优选的，所述定位承载台下表面四角均固定连接有承载台支撑腿，所述承载台支撑腿下表面设置有万向轮。
优选的，所述定位承载台内部两侧均设置有连接槽，所述连接槽内部一侧两端均固定连接有连接块，所述连接块内部滑动连接有滑动块一，所述滑动块一外侧转动连接有交叉连接杆，所述交叉连接杆另一端转动连接在滑动块二侧边，且所述滑动块一和连接块中间设置有减震弹簧。
优选的，所述滑动块二滑动连接在滑动槽内部，所述滑动槽设置在液压设备支撑架内部一侧。
与现有技术相比，本发明提供了悬臂掘进机的钻头定位装置，具备以下有益效果：
1、本发明通过设置的旋转角度调节机构，当钻头本体放置在定位承载台需要调整钻头的旋转角度时，通过旋转角度调节机构内伺服电机运转，能够使旋转角度控制设备内驱动齿轮转动，并通过驱动齿轮表面的斜向卡齿与从动齿轮表面的卡齿啮合，能够使从动齿轮转动，在从动齿轮转动过程中能够使连接带带动旋转圆盘转动，从而能够使旋转圆盘带动固定支架上端的钻头转动，实现对钻头旋转角度位置的调整；
2、本发明通过设置的旋转角度限位机构，在钻头旋转角度位置调整过程中，通过旋转角度限位机构内液压设备一运转，能够使液压设备一外端的液压杆一位置移动，当需要对旋转角度调节机构内结构位置进行固定时，通过液压杆一带动限位板外端的限位卡齿顶住从动齿轮，从而能够实现对调整旋转角度位置有的钻头位置的固定；
3、本发明通过设置的竖直角度调整机构，当需要调整钻头的竖直角度位置时，通过竖直角度调整机构内液压设备二运转，能够使液压设备二上端的液压杆二调整竖直角度调整台的高度位置，由于实际钻头内端是连接在悬臂式掘进机内，并且钻头只是部分放置在定位承载台表面，因此在竖直角度调整台高度调整过程中，能够使钻头竖直角度发生倾斜，从而能够实现对钻头竖直角度位置的调整；
4、本发明通过设置的缓冲减震机构和固定支架减震器，当钻头放置在定位承载台表面时，钻头首先向下端挤压减震支架和固定支架，在钻头重力作用下，减震支架和固定支架会在定位承载台内部的减震槽内位移一定距离，并对液压阻尼器和固定支架减震器造成压力，在液压阻尼器和固定支架减震器的共同作用下，能够缓冲钻头的作用力，从而减少钻头在放置过程中对定位装置造成伤害，增加了定位装置的稳定性；
5、本发明通过设置的减震弹簧，在钻头调整旋转角度钻头自身旋转时，能够向一端挤压液压设备支撑架，液压设备支撑架受到钻头旋转作用力时，液压设备支撑架会在连接槽内滑动，并使交叉连接杆转动，交叉连接杆另一端相连的滑动块一能够在连接块内滑动，并向一端挤压减震弹簧，当钻头旋转角度复位时，通过减震弹簧能够将液压设备支撑架顶回初始位置；
6、本发明通过设置的万向轮，通过万向轮转动能够使定位装置的灵活移动，在钻进过程中能够随时调整定位装置的位置。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置的结构示意图；
图2为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置中定位承载台俯视的剖视图；
图3为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置的俯视剖面图；
图4为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置中定位承载台正面的剖面图；
图5为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置中固定支架的俯视图；
图6为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置图1中A的放大图；
图7为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置图2中B的放大图；
图8为本发明提出的悬臂掘进机的钻头定位装置图4中C的放大图；
图中：1、定位承载台；2、固定支架；3、旋转角度调节机构；301、伺服电机；302、驱动齿轮；303、从动齿轮；304、连接带；305、角度支撑架；306、旋转圆盘；4、旋转角度限位机构；401、液压设备一；402、液压杆一；403、限位板；404、限位卡齿；5、竖直角度调整机构；501、液压设备二；502、液压杆二；503、液压设备支撑架；504、竖直角度调整台；6、钻头本体；7、承载台支撑腿；8、万向轮；9、旋转角度控制设备；10、缓冲减震机构；1001、减震槽；1002、连接导轨；1003、连接滑块；1004、减震支架；1005、液压阻尼器；11、连接槽；12、连接块；13、滑动块一；14、交叉连接杆；15、滑动槽；16、滑动块二；17、固定支架减震器；18、减震弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：悬臂掘进机的钻头定位装置，包括定位承载台1、旋转角度调节机构3、旋转角度限位机构4、竖直角度调整机构5、旋转角度控制设备9、缓冲减震机构10和万向轮8，定位承载台1一侧设置有旋转角度控制设备9，定位承载台1上表面设置有钻头本体6，旋转角度控制设备9内部设置有旋转角度调节机构3，旋转角度调节机构3内部设置有伺服电机301、驱动齿轮302、从动齿轮303、连接带304、角度支撑架305和旋转圆盘306，伺服电机301设置在旋转角度控制设备9内部一侧，伺服电机301内端传动连接有驱动齿轮302，驱动齿轮302外表面设置有倾斜卡齿，驱动齿轮302一侧啮合有从动齿轮303，从动齿轮303下端转动连接在旋转角度控制设备9内部底端，从动齿轮303表面套接有连接带304，连接带304另一端套接在旋转圆盘306下表面，旋转圆盘306上端转动连接在定位承载台1下表面，旋转圆盘306外侧固定连接有角度支撑架305，角度支撑架305外端固定连接在固定支架2侧边，固定支架2为T型结构，且固定支架2上端设置有凹槽，当钻头本体6放置需要调整钻头的旋转角度时，通过旋转角度调节机构3内伺服电机301运转，能够使旋转角度控制设备9内驱动齿轮302转动，并通过驱动齿轮302表面的斜向卡齿与从动齿轮303表面的卡齿啮合，能够使从动齿轮303转动，在从动齿轮303转动过程中能够使连接带304带动旋转圆盘306转动，从而能够使旋转圆盘306带动固定支架2上端的钻头转动，实现对钻头旋转角度位置的调整。
本发明中，优选的，旋转角度控制设备9内部设置有旋转角度限位机构4，旋转角度限位机构4内部设置有液压设备一401、液压杆一402、限位板403、限位卡齿404，液压设备一401设置在旋转角度控制设备9侧边，液压设备一401内侧表面设置有液压杆一402，液压杆一402另一端设置在限位板403侧边，在钻头旋转角度位置调整过程中，通过旋转角度限位机构4内液压设备一401运转，能够使液压设备一401外端的液压杆一402位置移动，当需要对旋转角度调节机构3内结构位置进行固定时，通过液压杆一402带动限位板403外端的限位卡齿404顶住从动齿轮303，从而能够实现对调整旋转角度位置有的钻头位置的固定。
本发明中，优选的，限位板403设置在从动齿轮303侧边，且限位板403外侧表面设置有两个限位卡齿404。
本发明中，优选的，定位承载台1内部设置有缓冲减震机构10，缓冲减震机构10内部设置有减震槽1001、连接导轨1002、连接滑块1003、减震支架1004、液压阻尼器1005。
本发明中，优选的，减震槽1001设置在定位承载台1内部，减震槽1001内部两侧均固定连接有连接导轨1002，连接导轨1002内部通过连接滑块1003滑动连接有减震支架1004，减震支架1004下表面两侧均设置有液压阻尼器1005，液压阻尼器1005下端固定连接在定位承载台1内部，固定支架2下表面两侧均设置有固定支架减震器17。
本发明中，优选的，定位承载台1上表面设置有竖直角度调整机构5，竖直角度调整机构5内部设置有液压设备二501、液压杆二502、液压设备支撑架503和竖直角度调整台504。
本发明中，优选的，定位承载台1上表面两侧均设置有液压设备支撑架503，液压设备支撑架503外侧底端设置有液压设备二501，液压设备二501上端设置有液压杆二502，液压杆二502另一端设置在竖直角度调整台504侧边，当需要调整钻头的竖直角度位置时，通过竖直角度调整机构5内液压设备二501运转，能够使液压设备二501上端的液压杆二502调整竖直角度调整台504的高度位置，由于实际钻头内端是连接在悬臂式掘进机内，并且钻头只是部分放置在定位承载台表面，因此在竖直角度调整台504高度调整过程中，能够使钻头竖直角度发生倾斜，从而能够实现对钻头竖直角度位置的调整。
本发明中，优选的，定位承载台1下表面四角均固定连接有承载台支撑腿7，承载台支撑腿7下表面设置有万向轮8，通过万向轮8转动能够使定位装置的灵活移动，在钻进过程中能够随时调整定位装置的位置，从而能够对不同位置的断面进行施工。
本发明中，优选的，定位承载台1内部两侧均设置有连接槽11，连接槽11内部一侧两端均固定连接有连接块12，连接块12内部滑动连接有滑动块一13，滑动块一13外侧转动连接有交叉连接杆14，交叉连接杆14另一端转动连接在滑动块二16侧边，且滑动块一13和连接块12中间设置有减震弹簧18。
本发明中，优选的，滑动块二16滑动连接在滑动槽15内部，滑动槽15设置在液压设备支撑架503内部一侧。
本发明的工作原理及使用流程：使用时，将悬臂式掘进机放置在定位承载台1表面，并将固定支架2上端的凹槽顶住钻头相应位置，当钻头本体6放置需要调整钻头的旋转角度时，通过旋转角度调节机构3内伺服电机301运转，能够使旋转角度控制设备9内驱动齿轮302转动，并通过驱动齿轮302表面的斜向卡齿与从动齿轮303表面的卡齿啮合，能够使从动齿轮303转动，在从动齿轮303转动过程中能够使连接带304带动旋转圆盘306转动，从而能够使旋转圆盘306带动固定支架2上端的钻头转动，实现对钻头旋转角度位置的调整，在钻头旋转角度位置调整过程中，通过旋转角度限位机构4内液压设备一401运转，能够使液压设备一401外端的液压杆一402位置移动，当需要对旋转角度调节机构3内结构位置进行固定时，通过液压杆一402带动限位板403外端的限位卡齿404顶住从动齿轮303，从而能够实现对调整旋转角度位置有的钻头位置的固定，当需要调整钻头的竖直角度位置时，通过竖直角度调整机构5内液压设备二501运转，能够使液压设备二501上端的液压杆二502调整竖直角度调整台504的高度位置，由于实际钻头内端是连接在悬臂式掘进机内，并且钻头只是部分放置在定位承载台表面，因此在竖直角度调整台504高度调整过程中，能够使钻头竖直角度发生倾斜，从而能够实现对钻头竖直角度位置的调整，当钻头放置在定位承载台1表面时，钻头首先向下端挤压减震支架1004和固定支架2，在钻头重力作用下，减震支架1004和固定支架2会对液压阻尼器1005和固定支架减震器17造成压力，在液压阻尼器1005和固定支架减震器17的共同作用下，能够缓冲钻头的作用力，从而减少钻头在放置过程中对定位装置造成伤害，增加了定位装置的稳定性，在钻头调整旋转角度钻头自身旋转时，能够向一端挤压液压设备支撑架503，液压设备支撑架503受到钻头旋转作用力时，液压设备支撑架503会在连接槽11内滑动，并使交叉连接杆14转动，交叉连接杆14另一端相连的滑动块一13能够在连接块12内滑动，并向一端挤压减震弹簧18，当钻头旋转角度复位时，通过减震弹簧18能够将液压设备支撑架503顶回初始位置，钻头在断面施工过程中，通过万向轮8转动能够使定位装置的灵活移动，在钻进过程中能够随时调整定位装置的位置，从而能够对不同位置的断面进行施工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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