一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂

技术领域

本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体为一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂。

背景技术

在隧道施工过程中，需要在隧道的岩壁上设置初期支护，确保隧道的岩壁稳定牢固，初期支护的施工过程包括初喷混凝土、测量放样确定锚杆孔位置、转孔、安装锚杆、注浆、安装钢筋网、安装钢架、复喷混凝土等工序，其中锚杆安装是其重要组成部分，锚杆安装主要有两种作业方式，一是采用钻机将锚杆安装在锚杆孔内，二是采用人工将锚杆穿进锚杆孔。人工安装具有方便快捷的优点，但其安装过程中，阻力较大，难以将锚杆全部装进锚杆孔，人工安装工作强度较大，并且安装效率不高，因此，本申请提供了一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂，便于快速安装锚杆。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂，解决了上述背景技术中的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂，包括移动底座，所述移动底座的顶部中间位置对称的固定连接有两组支撑架一，两组所述支撑架一的外侧分别固定连接有弧形轨道，两侧所述支撑架一的中间活动设置有悬臂主体，所述悬臂主体的一端通过转动轴转动设置在两侧支撑架一的相对侧边底部，所述悬臂主体的另一端两侧外壁上分别转动安装有滚轮，所述两侧所述弧形轨道的相对侧边中间分别开设有滑槽，所述滚轮活动设置在滑槽中，所述支撑架一的外侧壁上固定安装有用于驱动悬臂主体转动的电机五，所述悬臂主体的靠近弧形轨道的一端中间开设的活动槽一中安装有活动架一，所述活动架一中间开设的活动槽二中活动安装有活动架二，所述活动架二中间开设的活动槽三中活动安装有锚杆，所述悬臂主体的侧边设置有用于驱动活动架一向外伸出的驱动组件一，所述活动架二的内部设置有用于推动锚杆向外伸出的驱动组件二；

所述驱动组件一包括电机一，所述电机一固定安装在所述悬臂主体的靠近弧形轨道一端的外侧壁上，所述活动槽一的两侧内壁上分别开设有活动腔，所述电机一的输出端上固定连接有连接轴一，所述连接轴一贯穿延伸至活动腔中且端部上固定连接有直齿轮一，所述活动架一的远离弧形轨道的一端侧壁上固定连接有滑块，所述滑块滑动设置在活动腔中，所述活动架一的侧壁上位于滑块的侧边底部位置固定连接有齿条，所述齿条的底端与活动腔的底部贴合，所述齿条与直齿轮一啮合；

所述驱动组件二包括电机三，所述电机三固定安装在活动槽二远离弧形轨道的一端的内壁上，所述活动槽二中位于电机三前方位置固定连接有固定板，所述电机三的输出端上同轴固定连接有驱动轴，所述活动架二上位于活动槽三的下方位置开设有贯穿的通槽，所述活动架的底端前后两端分别固定安装有安装座，两侧所述安装座中间转动安装有丝杆，所述驱动轴上安装有传动带，所述传动带远离驱动轴的一端穿过所述通槽且安装在丝杆上，所述固定板远离电机三的一侧设置有移动架，所述移动架设置为L型，所述移动架的底部固定连接有螺纹套杆，所述螺纹套杆的底端贯穿所述通槽且螺纹连接在丝杆上，所述移动架上固定安装有限位卡座，所述锚杆的尾端卡接在限位卡座，所述活动槽二靠近弧形轨道的一端固定连接有限位板，所述限位板中间开设有通孔，所述锚杆的前端插接在通孔中。

优选的，所述活动架一上开始的活动槽二中设置有调节组价，通过所述调节组件可调节活动架二的角度，所述调节组件包括电机二，所述电机二固定安装在活动槽二远离弧形轨道的一端内壁中，所述电机二的输出端上固定连接有斜齿轮一，所述活动架二的远离弧形轨道的一端外侧壁上固定连接有残缺齿轮，所述活动槽二中位于残缺齿轮的侧边位置通过转动轴转动安装有直齿轮二，所述直齿轮二与残缺齿轮啮合，所述直齿轮二的侧边同轴固定安装有斜齿轮三，所述活动槽二的内壁上转动安装有斜齿轮二，所述斜齿轮二分别与斜齿轮一、斜齿轮三相啮合，所述活动件二靠近弧形轨道的一端的两侧壁上分别固定连接有连接轴二，所述连接轴二转动安装在活动架一侧壁上开设的安装孔中。

优选的，所述活动架二靠近弧形轨道的一端设置有观察组件，所述观察组件包括对称的固定连接在活动架二端部两侧的安装块，两侧所述安装块之间转动安装有支撑架二，所述支撑架二设置于半圆状，一侧所述安装块的外侧壁上固定安装有用于驱动支撑架二转动的电机四，所述支撑架二的中部外侧固定安装有摄像头。

优选的，所述摄像头的两侧位置分别固定安装有照明灯。

优选的，所述限位卡座为弹性金属材质制造。

优选的，所述限位卡座包括支撑部和限位部，所述支撑部与锚杆适配，所述限位部的顶端设置为倒置八字状。

优选的，所述滑块的上下两边侧壁与活动腔的内壁贴合。

优选的，所述螺纹套杆的下部侧边固定连接有挡板，所述挡板的上端面与活动架二的下端面贴合。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂，具备以下有益效果：

1、通过设置电机五、悬臂主体、弧形轨道、驱动组件一、驱动组件二等结构，方便将锚杆插入锚孔中，降低了人工的工作强度，提升锚杆的安装效率，使用时，通过电机五带动悬臂主体转动一定的角度，通过设置弧形轨道、滑槽以及滚轮使得悬臂主体可以稳定运动，这样使得锚杆可以与隧道侧壁上锚孔对齐，之后启动电机一，电机一通过连接轴一带动直齿轮一转动，通过直齿轮一推动齿条向前运动，从而可以使得活动架一沿着活动腔的长度方向外伸出，再启动电机三，电机三带动驱动轴转动，进而通过传动带带动丝杆转动，丝杆转动时使得螺纹套杆沿着通槽移动，从而可以带动移动架向前运动，通过限位卡座、限位板对锚杆进行限位，移动架移动的同时，推动锚杆沿着通孔向外伸出，之后使得锚杆可以插入锚孔中，当锚杆完全插入锚孔之后，锚杆的头部限制在锚孔，之后电机一反向转动，使得活动架一往回运动，带动活动架二一起往回运动，从而可以将锚杆从通孔中脱离，使得锚杆留在锚孔中，即可完成一根锚杆安装，之后重复上述的操作可以依次将锚杆安装在不同位置的锚孔中，降低人工工作强度，提升工作效率。

2、通过设置调节组件方便调节锚杆的方向，使用时启动电机二，电机二带动斜齿轮一转动，之后通过斜齿轮二、斜齿轮三将动力传递至直齿轮二上，之后直齿轮二带动残缺齿轮转动，从而可以带动活动架二围绕连接轴二转动一定的角度，通过控制电机二的正传和反转，可以控制活动架二向上或者向下转动，从而可以控制锚杆的头部的朝向，从而可以将锚杆插入因为操作误差导致的与隧道内壁不相互垂直的锚孔。

3、通过设置观察组件方便观察锚杆是否与锚孔对齐，使用时通过摄像头对锚孔进行观察，摄像头观察的图像实时的传递至终端平板上，当可以完全的看见锚孔的最里侧，则说明锚杆正对着锚孔，此时可以直接安装锚杆，反之则通过调节组件改变活动架二的角度，最终使得锚杆与锚孔对齐，对齐之后，通过电机四带动支撑架二转动至与限位板贴合，之后可以通过驱动组件二推动锚杆插入锚孔内部。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的驱动组件一的示意图；

图4为本发明的驱动组件二和调节组件的示意图；

图5为本发明的驱动组件二和调节组件的侧视图；

图6为本发明的驱动组件二和调节组件的俯视图；

图7为本发明的观察组件的示意图；

图8为本发明的悬臂主体的示意图；

图9为本发明的活动架一的示意图；

图10为本发明的活动架二的示意图；

图11为本发明的限位卡座的正视图。

图中：1、移动底座；2、支撑架一；3、弧形轨道；31、滑槽；4、悬臂主体；41、活动腔；42、活动槽一；5、活动架一；51、活动槽二；6、驱动组件一；61、电机一；62、连接轴一；63、直齿轮一；64、齿条；65、滑块；7、活动架二；71、活动槽三；8、调节组件；81、电机二；82、斜齿轮一；83、斜齿轮二；84、斜齿轮三；85、直齿轮二；86、残缺齿轮；87、连接轴二；9、驱动组件二；91、电机三；92、驱动轴；93、传动带；94、安装座；95、丝杆；96、螺纹套杆；97、固定板；98、移动架；99、限位卡座；991、支撑部；992、限位部；910、限位板；911、通孔；912、挡板；913、通槽；10、锚杆；11、观察组件；111、安装块；112、电机四；113、支撑架二；114、照明灯；115、摄像头；12、电机五；13、滚轮。

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。

如图1-11所示，本发明提供一种技术方案：一种用于隧道初支护施工设备的可转向悬臂，包括移动底座1，移动底座1的顶部中间位置对称的固定连接有两组支撑架一2，两组支撑架一2的外侧分别固定连接有弧形轨道3，两侧支撑架一2的中间活动设置有悬臂主体4，悬臂主体4的一端通过转动轴转动设置在两侧支撑架一2的相对侧边底部，悬臂主体4的另一端两侧外壁上分别转动安装有滚轮13，两侧弧形轨道3的相对侧边中间分别开设有滑槽31，滚轮13活动设置在滑槽31中，支撑架一2的外侧壁上固定安装有用于驱动悬臂主体4转动的电机五12，悬臂主体4的靠近弧形轨道3的一端中间开设的活动槽一42中安装有活动架一5，活动架一5中间开设的活动槽二51中活动安装有活动架二7，活动架二7中间开设的活动槽三71中活动安装有锚杆10，悬臂主体4的侧边设置有用于驱动活动架一5向外伸出的驱动组件一6，活动架二7的内部设置有用于推动锚杆10向外伸出的驱动组件二9，使用时，将装置移动至指定的位置，先将锚杆10安装在活动架二7中，之后通过电机五12带动悬臂主体4转动一定的角度，通过设置弧形轨道3、滑槽31以及滚轮13使得悬臂主体4可以稳定运动，这样使得锚杆10可以对齐隧道侧壁上锚孔，之后通过驱动组件一6带动活动架一5向外伸出一定的距离，再通过驱动组件二9将放置在活动架二7上的锚杆10推出，使得锚杆10可以准确的插入锚孔中，降低了人工的工作强度，提升锚杆10的安装效率；

驱动组件一6包括电机一61，电机一61固定安装在悬臂主体4的靠近弧形轨道3一端的外侧壁上，活动槽一42的两侧内壁上分别开设有活动腔41，电机一61的输出端上固定连接有连接轴一62，连接轴一62贯穿延伸至活动腔41中且端部上固定连接有直齿轮一63，活动架一5的远离弧形轨道3的一端侧壁上固定连接有滑块65，滑块65滑动设置在活动腔41中，活动架一5的侧壁上位于滑块65的侧边底部位置固定连接有齿条64，齿条64的底端与活动腔41的底部贴合，齿条64与直齿轮一63啮合，使用时，启动电机一61，电机一61通过连接轴一62带动直齿轮一63转动，通过直齿轮一63推动齿条64向前运动，从而可以使得活动架一5沿着活动腔41的长度方向外伸出，便于后续安装锚杆10。此外通过控制活动架一5的伸出长度，可以使得装置适用于不同尺寸的隧道；

驱动组件二9包括电机三91，电机三91固定安装在活动槽二51远离弧形轨道3的一端的内壁上，活动槽二51中位于电机三91前方位置固定连接有固定板97，电机三91的输出端上同轴固定连接有驱动轴92，活动架二7上位于活动槽三71的下方位置开设有贯穿的通槽913，活动架的底端前后两端分别固定安装有安装座94，两侧安装座94中间转动安装有丝杆95，驱动轴92上安装有传动带93，传动带93远离驱动轴92的一端穿过通槽913且安装在丝杆95上，固定板97远离电机三91的一侧设置有移动架98，移动架98设置为L型，移动架98的底部固定连接有螺纹套杆96，螺纹套杆96的底端贯穿通槽913且螺纹连接在丝杆95上，移动架98上固定安装有限位卡座99，锚杆10的尾端卡接在限位卡座99，活动槽二51靠近弧形轨道3的一端固定连接有限位板910，限位板910中间开设有通孔911，锚杆10的前端插接在通孔911中，使用时，启动电机三91，电机三91带动驱动轴92转动，进而通过传动带93带动丝杆95转动，丝杆95转动时使得螺纹套杆96沿着通槽913移动，从而可以带动移动架98向前运动，通过限位卡座99、限位板910对锚杆10进行限位，移动架98移动的同时，推动锚杆10沿着通孔911向外伸出，之后使得锚杆10可以插入锚孔中，当锚杆10完全插入锚孔之后，锚杆10的头部限制在锚孔，之后电机一61反向转动，使得活动架一5往回运动，带动活动架二7一起往回运动，从而可以将锚杆10从通孔911中脱离，使得锚杆10留在锚孔中，即可完成一根锚杆10安装，之后重复上述的操作可以依次将锚杆10安装在不同位置的锚孔中，降低人工工作强度，提升工作效率。

进一步的，活动架一5上开始的活动槽二51中设置有调节组价，通过调节组件8可调节活动架二7的角度，调节组件8包括电机二81，电机二81固定安装在活动槽二51远离弧形轨道3的一端内壁中，电机二81的输出端上固定连接有斜齿轮一82，活动架二7的远离弧形轨道3的一端外侧壁上固定连接有残缺齿轮86，活动槽二51中位于残缺齿轮86的侧边位置通过转动轴转动安装有直齿轮二85，直齿轮二85与残缺齿轮86啮合，直齿轮二85的侧边同轴固定安装有斜齿轮三84，活动槽二51的内壁上转动安装有斜齿轮二83，斜齿轮二83分别与斜齿轮一82、斜齿轮三84相啮合，活动件二靠近弧形轨道3的一端的两侧壁上分别固定连接有连接轴二87，连接轴二87转动安装在活动架一5侧壁上开设的安装孔中，使用时，启动电机二81，电机二81带动斜齿轮一82转动，之后通过斜齿轮二83、斜齿轮三84将动力传递至直齿轮二85上，之后直齿轮二85带动残缺齿轮86转动，从而可以带动活动架二7围绕连接轴二87转动一定的角度，通过控制电机二81的正传和反转，可以控制活动架二7向上或者向下转动，从而可以控制锚杆10的头部的朝向，从而可以将锚杆10插入因为操作误差导致的与隧道内壁不相互垂直的锚孔。

进一步的，活动架二7靠近弧形轨道3的一端设置有观察组件11，观察组件11包括对称的固定连接在活动架二7端部两侧的安装块111，两侧安装块111之间转动安装有支撑架二113，支撑架二113设置于半圆状，一侧安装块111的外侧壁上固定安装有用于驱动支撑架二113转动的电机四112，支撑架二113的中部外侧固定安装有摄像头115，在使用调节组件8的之前，电机四112带动支撑架二113运动至图中所示位置，通过摄像头115对锚孔进行观察，摄像头115观察的图像实时的传递至终端平板(图中未示出)上，当可以完全的看见锚孔的最里侧，则说明锚杆10正对着锚孔，此时可以直接安装锚杆10，反之则通过调节组件8改变活动架二7的角度，最终使得锚杆10与锚孔对齐，对齐之后，通过电机四112带动支撑架二113转动至与限位板910贴合，之后可以通过驱动组件二9推动锚杆10插入锚孔内部。

进一步的，摄像头115的两侧位置分别固定安装有照明灯114，以便于照亮锚孔，方便摄像头115可以照到锚孔内部情况。

进一步的，限位卡座99为弹性金属材质制造，以便于将锚杆10卡接在限位卡座99中。

进一步的，限位卡座99包括支撑部991和限位部992，支撑部991与锚杆10适配，限位部992的顶端设置为倒置八字状，在安装锚杆10的时候，先将锚杆10的头部插入通孔911中，之后将，锚杆10的尾部从限位部992的顶部挤压进入支撑部991中，两侧限位部992之间的空隙较小，用于阻止锚杆10向上运动，从而将锚杆10限制在限位卡座99中。

进一步的，滑块65的上下两边侧壁与活动腔41的内壁贴合，使得活动架一5可以稳定的沿着活动槽一42移动。

进一步的，螺纹套杆96的下部侧边固定连接有挡板912，挡板912的上端面与活动架二7的下端面贴合，使得移动架98可以稳定的沿着活动槽三71滑动。

综上可得，本发明的工作流程：使用时，先将锚杆10的头部插入通孔911中，之后将，锚杆10的尾部从限位部992的顶部挤压进入支撑部991中，两侧限位部992之间的空隙较小，用于阻止锚杆10向上运动，从而将锚杆10限制在限位卡座99中，之后通过电机五12带动悬臂主体4转动一定的角度，通过设置弧形轨道3、滑槽31以及滚轮13使得悬臂主体4可以稳定运动，这样使得锚杆10可以对齐隧道侧壁上锚孔，启动电机一61，电机一61通过连接轴一62带动直齿轮一63转动，通过直齿轮一63推动齿条64向前运动，从而可以使得活动架一5沿着活动腔41的长度方向外伸出，之后启动电机三91，电机三91带动驱动轴92转动，进而通过传动带93带动丝杆95转动，丝杆95转动时使得螺纹套杆96沿着通槽913移动，从而可以带动移动架98向前运动，通过限位卡座99、限位板910对锚杆10进行限位，移动架98移动的同时，推动锚杆10沿着通孔911向外伸出，之后使得锚杆10可以插入锚孔中，当锚杆10完全插入锚孔之后，锚杆10的头部限制在锚孔，之后电机一61反向转动，使得活动架一5往回运动，带动活动架二7一起往回运动，从而可以将锚杆10从通孔911中脱离，使得锚杆10留在锚孔中，即可完成一根锚杆10安装，之后重复上述的操作可以依次将锚杆10安装在不同位置的锚孔中，降低人工工作强度，提升工作效率。此外，通过摄像头115对锚孔进行观察，摄像头115观察的图像实时的传递至终端平板(图中未示出)上，当可以完全的看见锚孔的最里侧，则说明锚杆10正对着锚孔，此时可以直接安装锚杆10，反之则通过调节组件8改变活动架二7的角度，调节组件8工作时通过电机二81带动斜齿轮一82转动，之后通过斜齿轮二83、斜齿轮三84将动力传递至直齿轮二85上，之后直齿轮二85带动残缺齿轮86转动，从而可以带动活动架二7围绕连接轴二87转动一定的角度，通过控制电机二81的正传和反转，可以控制活动架二7向上或者向下转动，从而可以控制锚杆10的头部的朝向，最终使得锚杆10与锚孔对齐，对齐之后，通过电机四112带动支撑架二113转动至与限位板910贴合，之后可以通过驱动组件二9推动锚杆10插入锚孔内部。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。