[发明专利]自动找正基准在隧道壁精确定位钻孔的设备及方法

权利要求书

1.一种自动找正基准在地铁隧道壁精确定位钻孔的设备，其特征在于：设备结构包括1435轨距的轨道车架，轨道车架车轮上安装有刹车装置，车底安装有电气PLC控制系统、行走位移传感系统、倾角传感系统、液压泵站与支撑油缸；支撑油缸一端固定安装于车架下部，活塞头部伸出位置安装有与轨面形状相吻合的支撑块；

所述轨道车架上部由滑轨、滑轨滑块、轴向进给电机、蜗杆、齿条、滑块锁紧装置、机架、伸缩臂、钻孔模板、电钻进给装置及电钻组成；其中，滑轨与轨道车架上部固定连接滑轨，安装方向为与轨道平行；所述滑轨滑块与滑轨滑动约束直线运动；所述滑块锁紧装置靠液压夹紧；所述机架固定安装于滑轨滑块之上，机架由两组固定板及轴向进给电机组成，所述轴向进给电机固定安装于机架上，电机头部蜗杆与固定于轨道车架上蜗条啮合；所述固定板上安装有高度方向激光测距仪水平方向激光测距仪，固定板上开有半环形槽口；

所述伸缩臂由大臂、小臂、液压缸组成，大臂是空心套筒结构安装于机架两组固定板中间，大臂一端有中心孔，中部有突出的锁紧螺栓，大臂中心孔通过铰链约束与固定板中心孔连接，中部的锁紧螺栓由锁紧螺母将大臂固定在固定板上环形槽口的位置；所述小臂安装于大臂之内，与大臂的中心孔靠小臂伸缩油缸一端的铰链连接，油缸活塞头部与小臂连接，小臂可以通过油缸的直线运行在大臂内做伸缩直线运动；

所述钻孔模板由依隧道孔位置而定位的多孔模板构成，钻头在模板孔内运动，模板固定安装于小臂外端；所述电钻进给装置由气缸、导轨、导轨滑块、导轨固定座、电钻固定套组成；其中，气缸固定于多孔模板上，气缸头部与导轨滑块固定连接，导轨固定座与多孔模板固定连接，电钻固定套与导轨滑块连接，气缸运行带动导轨滑块运动，导轨滑块运动带动电钻固定套运动；所述电钻与电钻固定套固定连接，电钻固定套运动，带动电钻直线进给。

2.根据权利要求1所述的一种自动找正基准在地铁隧道壁精确定位钻孔的设备，其特征在于：所述设备通过电气PLC控制系统，采集输入的位移传感器信号、倾角传感器信号、进而通过控制液压泵站给不同的支撑油缸进行输油，使整个轨道车架处于地铁隧道截面的水平位置。

3.根据权利要求1所述的一种自动找正基准在地铁隧道壁精确定位钻孔的设备，其特征在于：所述设备通过水平基准、高度基准、中心基准的建立，使轨道车架上部的机架及预选按照隧道孔定位制造的多孔模板有了工作的基准，多组多孔模板可以沿着滑轨运动。

4.一种自动找正基准在隧道壁精确定位钻孔的方法，其特征在于：具体内容如下： 轨道车架由1435轨距的车轮运行于道轨之上，轨道车架下部固定安装有支撑油缸，通过位移传感系统、倾角传感系统采集数据由PLC电气液压控制输出，支撑油缸将轨道车架调整到与隧道水平基准平行；机架上的激光测距仪进行高度方向的测量，通过PLC控制轨道车架的整体高度，使其达到钻孔预先设定的高度；在轨道车架整体姿态及位置定位后，机架开始沿导轨轴向向运行至钻孔位置，小臂伸缩油缸工作小臂伸出，小臂端的钻孔模板与隧道壁接触抵紧，滑轨夹紧油缸夹紧，气缸伸出推动电钻伸出，电钻开始旋转工作钻孔；待气缸运行至行程限位后，电钻停止工作，气缸回退，小臂回退，滑轨夹紧油缸松开，机架通过轴向进给电机带动蜗杆在蜗条沿滑轨运行至一下钻孔位置，并继续前步骤直到机架7运行至轨道车架另一端；此时，支撑油缸卸油，轨道车架前行至下一段与车架等长的工作位置；并依上述步骤循环工作至整条隧道钻孔完毕。