[实用新型]万向臂及隧道施工凿岩机

说明书

本实用新型公开了一种万向臂及隧道施工凿岩机，万向臂包括大臂，大臂前端设有前支座，前支座通过第一枢轴可转动地设有导轨滑移架，导轨滑移架与前支座之间连接有导轨滑移架转动驱动油缸；导轨滑移架上通过平行于前支座承载面的第二枢轴可转动地设有导轨支座，导轨支座与导轨滑移架转动驱动油缸之间设有驱动导轨支座翻转的翻转驱动装置。隧道施工凿岩机由万向臂和设在万向臂上的步进式凿岩机构成。本实用新型的有益效果是，万向臂结构简单、空间占用少，重量轻，且功能可靠。隧道施工凿岩机充分发挥步进凿岩机和万向臂技术优势，为隧道施工的机械化作业提供保障，施工效率高，施工成本低。

技术领域

本实用新型涉及导轨结构，特别是一种万向臂及隧道施工凿岩机。

背景技术

万向臂是一种机械手手臂，具有多个自由度，广泛应用于各种大小设备中，如工业生产的自动化设备中作为机器人的手臂，或者大型施工设备的水泥浆喷锚，以及大型隧道施工设备中作为施工单元的机械手臂使用。但随着隧道施工技术的发展，如步进凿岩机在施工中的应用，为满足钻孔位置和角度调整要求，以及受施工环境空间限制，凿岩机整体需要绕Z轴在XY平面内转动，也需要在ZX平面内绕Y轴转动，其中导轨纵向被定义为Y轴方向。尽管现有万向臂的自由度能够满足要求，但实现绕两个轴线转动的驱动装置均为液压马达，其造价高，重量大，不适用于步进凿岩机。为此，需要对现有万向臂进行改进。而步进凿岩机是一种在隧道施工中用于替代人工凿岩的机械化凿岩设备，通过将人工肩扛式气动凿岩机设置在导轨上而构成。其可通过简单的工业控制技术就能实现步进式推进的自动化凿岩钻孔。相对于大型专用大型凿岩设备而言，其造价低廉，维保和使用成本低，特别适用于国内施工队伍的隧道施工。但现有凿岩机没有与万向臂结合，不能充分利用万向臂的多自由度的优势，实现隧道掘进钻孔位置和角度调整的方便性。

发明内容

本实用新型的第一目的就是针对现有技术中万向臂重量大，造价高的不足，提供一种万向臂，其通过纵向旋转结构和垂直于端头承载面的枢轴旋转，以满足步进凿岩机在隧道施工中钻孔方向调整和钻孔位置调整要求，其结构简单、功能可靠。本实用新型的第二目的是提供一种包括前述万向臂的隧道施工凿岩机。该凿岩机具有多个自由度，以满足隧道施工过程中，钻孔位置和角度调节要求。

为实现第一目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种万向臂，包括大臂，大臂前端设有前支座，所述前支座通过第一枢轴可转动地设有导轨滑移架，导轨滑移架与所述前支座之间连接有导轨滑移架转动驱动油缸；导轨滑移架上通过平行于前支座承载面的第二枢轴可转动地设有导轨支座，导轨支座与导轨滑移架转动驱动油缸之间设有驱动导轨支座翻转的翻转驱动装置。

采用前述技术方案的本实用新型，通过在前支座上设置两级翻转的安装座，前支座承载面的承载面构成相对坐标系UVW的UV平面，导轨滑移架可在承载面内绕W轴转动，在导轨支座上设置步进凿岩机的情况下，可实现钻孔方向的调整；在凿岩机导轨纵向与第二枢轴轴线设置为一致的情况下，第二枢轴轴线平行于V轴，凿岩机可随第二枢轴纵向旋转，以满足隧道掌子面周边孔的钻孔位置调整要求。其通过驱动油缸和枢轴相结合的结构替代传统的液压马达，使结构简单、减少占用空间，减轻重量，且功能可靠，适用范围广。其中，前支座铰接轴、第一枢轴和第二枢轴三者构成相对于大臂的UVW相对坐标系。

优选的，所述翻转驱动装置包括翻转驱动油缸，翻转驱动油缸的缸体和活塞杆分别铰接在导轨滑移架和导轨支座上。以通过简单、成熟的伸缩动力元件实现翻转驱动，以简化结构，减少故障发生机率。

进一步优选的，所述导轨滑移架呈长条状，导轨滑移架的长度方向分布有至少两个所述导轨支座；多个导轨支座上的翻转驱动油缸同步伸缩。以通过多个导轨支座形成对待安装构件的均匀、稳定支撑。

优选的，所述前支座铰接在所述大臂前端，前支座的自由端与所述大臂之间还设有液压撑杆。以实现前支座绕U轴在UVW相对坐标系的VW平面内转动，实现钻机角度微调。