一种自动锚杆装置

本发明涉及隧道施工，尤其涉及一种自动锚杆装置。

背景技术：

1、我国是世界上隧道工程最多、最复杂、发展最快的国家，随着我国交通事业的快速发展，高等级公路、铁路建设步伐的加速，其中对隧道进行维护和修理工作显得尤为重要。为保证在有限的“天窗”时间内实现隧道病害的快速整治、降低灾害治理成本，因此保证隧道的施工质量和提高施工效率是非常有必要的

2、随着铁路隧道建设的迅速发展，隧道病害的问题也逐渐显露，在隧道病害的治理过程中，锚杆支护显得尤为重要，即锚杆穿过软弱、松动、不稳定的岩土体，锚固在深尽稳定的岩土体上，提供足够的拉力从而加固岩土体，控制变形，防止坍塌。目前，隧道锚杆的方式主要是采用锚杆钻机成孔，然后再人工的将锚杆安装在预钻孔中，在弧面作业时，需要不断的加接锚杆，并且此过程无法确保与施工的钻孔同心，锚杆容易安装不到位，造成钻孔破坏，支护时效，同时如果只能靠人工搬运锚杆，需要多人同时操作，劳动强度大，且钻孔时产生的粉尘及噪声，对工人的身体健康影响较大。

3、机械化锚杆主要是利用机械化锚杆设备对隧道表面进行锚杆支护，在切换锚杆，安装锚杆时都需要人工的参与，即无法完全实现对隧道锚杆支护的自动化施工，要实现这个自动切换过程，为此我们提出一种自动锚杆装置。

技术实现思路

1、针对上述背景技术所提出的不足，本发明提供了一种自动锚杆装置。不仅结构精简，部件简单，而且还节省了大量的人力，具有操作简单，自动化程度高等优点。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自动锚杆装置，包括：锚杆库、锚杆、主凿岩机、副凿岩机、锚杆抓取机构、螺杆机构、导向机构。

3、作为优选的，所述导向机构一侧设有锚杆库，所述锚杆库内部放置有若干根锚杆，所述锚杆库一侧设有锚杆抓取机构，所述主凿岩机设在导向机构上侧一端，所述副凿岩机设在导向机构下侧一端，所述导向机构一端设置有螺杆机构。

4、作为优选的，所述锚杆库包括锚杆库旋转马达、卡盘、锚杆库支撑杆，所述锚杆库旋转马达与锚杆库支撑杆连接，从而带动整个锚杆库的旋转。所述卡盘装配在锚杆库支撑杆的两侧，所述锚杆库周向装配有多个液压卡槽，用于容纳锚杆，防止锚杆库在转动时发生松动，避免脱落。

5、作为优选的，锚杆库两端设有旋转马达，在旋转马达两端设有带有矩形开口的外壳，所述外壳与锚杆支撑架之间为固定配合。

6、作为优选的，所述锚杆抓取机构包括夹持器卡爪、液压油缸和旋转马达，所述夹持器卡爪上装配有夹持器油缸，所述夹持器卡爪与液压油缸为固定配合。

7、作为优选的，所述夹持器卡爪数量为2，所述液压油缸数量为2，在连杆左右两侧分别设置1个，呈对称分布。

8、作为优选的，所述连杆一端装配有旋转马达，所述液压油缸通过旋转马达带动连杆旋转以此来带动液压油缸和夹持器卡爪的摆动。

9、作为优选的，所述夹持器卡爪设有弧形凹槽，且弧形凹槽与锚杆相匹配。

10、作为优选的，所述导向机构一侧安装有支撑底座，所述锚杆库支撑架安装在支撑底座的另一端。所述支撑底座安装有固定架，数量为2，与连杆连接配合，分别布置在连杆两端。

11、作为优选的，所述导向机构包括主导轨滑块，驱动电机、丝杠、导轨、丝杠固定座、副导轨滑槽、副导轨滑块。所述导轨焊接在推进梁上端与主导轨滑块连接配合，所述副导轨滑槽与副导轨滑块连接配合。所述驱动电机安装在推进梁的上下两端，所述丝杠与主导轨滑块，副导轨滑块为螺纹配合连接，所述丝杠固定在驱动电机与丝杠固定座之间，从而驱动导轨滑块前后移动。

12、作为优选的，所述主凿岩机安装在主导轨滑块上方，所述主凿岩机前端具有至少一个夹紧或释放锚杆的夹杆孔，且夹杆孔中装配有压力传感器，通过所述的压力传感器来确定锚杆是否夹紧。

13、作为优选的，所述主凿岩机前端夹杆孔与固定托架位于同一直线上，所述固定托架固定在丝杠固定座上方为半开口形状，且固定托架的孔径与夹杆孔的孔径相同。所述固定托架用于收纳锚杆的尾端。

14、作为优选的，所述ccd图像识别装置安装在丝杠固定座上方，通过ccd图像识别功能来确定所要钻孔的位置。

15、作为优选的，所述副凿岩机安装在副导轨滑块下方，所述副凿岩机中的钎杆与固定托架孔径规格相同。

16、作为优选的，所述螺杆机构包括驱动电机、螺杆、外壳固定架。所属外壳固定架与轴固定梁紧密贴合，且所述螺杆末端与外壳固定架尾端为转动固定配合。所述驱动电机固定在外壳固定架上方，所述轴固定梁一端与螺杆为螺纹连接配合，另一端固定在推进梁中。从而带动导向机构上下移动。

17、作为优选，一种自动锚杆装置施工步骤如下：

18、步骤一：利用ccd成像技术确定预钻孔位置，将钎杆安装在副凿岩机上，推进副凿岩机将钎杆打入预钻孔位置后，控制副凿岩机退回至推进梁首端。

19、步骤二：通过驱动螺杆从而带动轴固定梁到达预钻孔指定位置。

20、步骤三：通过驱动旋转马达带动连杆旋转至待抓杆工位，伸缩油缸向前移动，夹持器卡爪抓取锚杆后，旋转马达反转带动夹持器卡爪到达夹杆孔位置。

21、步骤四：推进主凿岩机向前位移，将主凿岩机夹杆口与锚杆首段结合，通过夹杆孔内的压力感应器来判断凿岩机与锚杆是否连接完成并旋紧。驱动旋转马达带动连杆复位。

22、步骤五：推进主凿岩机正转前进，将接好的锚杆打入副凿岩机预钻好的孔内，控制夹杆孔收拢，使主凿岩机中的锚杆在夹口内活动，随后控制主凿岩机反转并后退，此时锚杆已经在岩体内，主凿岩机退回至初始位置。

23、步骤六：通过驱动锚杆库旋转，使下一根锚杆到达预抓取位置，重复步骤一至六，直至锚杆库中的锚杆全部卸出。

24、本发明具有如下有益技术效果

25、1.通过采用锚杆抓取机构、锚杆库的配合使用，可以将锚杆库中的锚杆放置在主凿岩机的组件中心，再结合主凿岩机和驱动机构的共同作用可以实现锚杆功能，消除了人员近距离作用现场的需要，最大限度的保证了人身安全。

26、2.通过采用螺杆机构，进而带动主凿岩机和副凿岩机的切换使用，当副凿岩机预钻孔完成时，驱动机构将主凿岩机移动至工作位进行锚杆安装工作，确保与施工的钻孔同心。锚杆安装结束，主凿岩机、螺杆机构反向动作，有效杜绝了锚杆安装不到位，造成钻孔破坏、支护失效等问题。

27、3.通过驱动锚杆库旋转使其到达锚杆安装位角度，锚杆库内可放置多根锚杆，来保证整个自动化作业的高效运行，利用ccd图像识别技术对预钻孔位置的准确定位以及对钻孔位置的的自动识别，大大提高了工作效率，降低了工人劳动强度。

技术特征：

1.一种自动锚杆装置，其特征在于，包括锚杆库(1)、锚杆抓取机构(2)、主凿岩机(3)、螺杆机构(4)、副凿岩机(5)、导向机构(6)；

2.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述主导轨滑块(61)与主凿岩机(3)连接，所述主凿岩机接杆孔(31)与固定托架a(32)位于同一直线上，所述驱动电机b(611)与丝杠固定座a(613)固定在推进梁(65)两侧。

3.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述锚杆库(1)包括锚杆库旋转马达(15)、卡盘(111)、锚杆库支撑杆(13)，所述锚杆库旋转马达(15)与锚杆库支撑杆(13)连接，所述卡盘(111)装配在锚杆库支撑杆(13)两端，所述卡盘(111)上周向装配有多个液压卡槽(113)。

4.根据权利要求3所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述锚杆库(1)包括外壳(11)和锚杆库支撑架(14)，所述外壳装配在卡盘(111)两端，所述锚杆库支撑架(14)设置在锚杆库旋转马达(15)下侧。

5.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述夹持器卡爪(22)数量为2，所述液压油缸(23)数量为2，在所述连杆(24)的左右两侧分别设置1个，呈对称分布。

6.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述支撑底座(66)安装在推进梁(65)一端，所述锚杆库支撑架(14)安装在支撑底座(66)的另一端。

7.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述固定架(25)数量为2，在支撑底座(66)分别设置有2个，呈对称布置。

8.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述主凿岩机(3)设有可夹紧或释放锚杆的接杆孔(31)。

9.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述锚杆(12)末端与接杆孔(31)位于同一直线上，且所述夹持器卡爪(22)可将所述锚杆(12)送至所述接杆孔(31)处，所述固定托架a(32)用于收纳锚杆(12)的尾端。

10.根据权利要求1所述的一种自动锚杆装置，其特征在于，所述丝杠固定座(613)上设有ccd图像识别装置(33)。

技术总结
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种自动锚杆装置，包括锚杆库、锚杆抓取机构、主凿岩机、螺杆机构、副凿岩机、导向机构。用于对隧道进行锚杆加固，解决了人工安装锚杆的不到位，实现锚杆过程的自动化。锚杆库包括锚杆库旋转马达、卡盘、锚杆库支撑杆、锚杆，用于对锚杆作业进行锚杆供给，锚杆抓取机构包括夹持器卡爪、液压油缸、旋转马达、连杆，用于抓取锚杆库中的锚杆，以便进行主凿岩机中的接杆动作，螺杆机构包括驱动电机、螺杆、外壳固定架，用于带动导向机构上下移动。主凿岩机和副凿岩机设置在导向机构的两侧，用于对隧道进行钻孔与锚杆作业。本发明主凿岩机与副凿岩机切换使用时，使锚杆安装至预钻孔位置，确保与施工的钻孔同心，避免了钻孔破坏和支护失效，同时消除了人员近距离作用现场的需要，最大限度的保证了人身安全，实现了自动化切换。

技术研发人员：宁智,尹来容,江雷,张恒武,郭达明,邹永兴,周扬,罗灿,彭学军
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15