本发明专利技术公开了一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，装置包括机械装置和动力系统，机械装置包括钻杆箱和机械手机构；钻杆箱可以一次储存多根钻杆，利用槽轮机构旋转合适的角度并通过液压缸推出钻杆，机械手机构通过夹紧并将钻杆取出，并利用摆动油缸翻转至钻机钻孔同轴处，并利用直线驱动机构滑移送到钻机中，最终完成从上杆过程的自动化。本发明专利技术可以完成钻杆的自动装卸，不改变钻车的原有功能，实现了对钻车的功能扩展。提高了钻车的自动化程度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置
本专利技术涉及一种用于井下液压钻机的加接钻杆的装置，具体涉及一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，属于煤炭开采巷道掘进工程
技术介绍
在煤矿开采、隧道挖掘等工程施工过程中，经常使用液压钻车对岩层钻孔或者进行地质探测、瓦斯勘探、钻爆破孔等，而在钻车钻孔的过程中，需要不断地加接钻杆，以达到钻孔的深度要求。加接钻杆的过程，包括钻杆的搬运、对准、预紧等动作，由于钻车大多比较笨重，高度较高，而换钻杆过程多采用手动装卸，或者半自动装卸，在矿井或隧道中空间狭小、光线阴暗，导致加接钻杆是一件非常费时费力的过程。如果工人手动加接钻杆，一般需要2～3人协作，花费3～5分钟。如果遇到钻孔位置较高时，工人还需要攀爬钻车或者利用其它辅助器械，这不仅加大了换杆的难度，而且具有一定的危险性。此外，钻车工作时一般距离断面较近，落石、粉尘、噪音等因素也对工人存在极大的安全威胁。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的各种不足，本专利技术提供一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，在不改变液压钻机原有功能的前提下，自动完成加接钻杆的动作，同时兼具储杆功能，提高施工效率，减轻工人劳动强度，降低安全风险。为了解决上述问题，本专利技术一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，包括钻臂，钻机通过钻机滑板安装在钻臂上，钻臂上端具有链板，钻臂的两侧设有导轨，钻机滑板卡装在两侧导轨上并在链板的带动下前后移动，所述钻臂的侧面设有钻杆箱和机械手机构，钻杆箱被固定在导轨下方靠近钻机初始位置的一侧；钻杆箱为圆筒形，包括前盖、后盖和侧盖，所述前盖通过铰链连接在侧盖的前端；其中，前盖上靠近边缘的位置开设一个钻杆孔；后盖的中间安装有传动轴，传动轴的一端与外置的马达相连，传动轴的中间安装有传动机构和槽轮机构，槽轮机构将钻杆箱内空间纵向均分为若干组，槽轮机构每个槽的边缘均开设有钻孔，钻孔内均放置有钻杆，传动机构带动槽轮机构单向、间歇旋转固定的角度，后盖上与前盖的钻杆孔同轴心的位置固定有一个伸缩推杆，其中一个钻杆的初始位置与钻杆孔、伸缩推杆同轴心；所述机械手机构设置在钻杆箱前盖的前端，包括机械手、机械手固定板和摆动油缸，钻臂的两侧的导轨上还卡装有机械手滑板，机械手滑板在设置机械手的一侧安装摆动角度为180°的摆动油缸，摆动油缸的输出端与机械手固定板的上端相连，所述机械手滑板由设置在机械手滑板另一侧的直线驱动机构带动其前后移动，机械手固定板下端与机械手相连；机械手包括固定爪、活动爪和连接板，固定爪固定在机械手固定板的下端，连接板的一端与固定爪相连，另一端与机械手固定板相连，活动爪上开有通槽并通过此通槽滑动套装在连接板上，固定爪上固定有伸缩缸，伸缩缸的伸缩杆与活动爪相连使活动爪沿着连接板上下移动；固定爪和活动爪的夹持部均为圆弧形，且其圆弧半径与钻杆半径相同，固定爪初始位置的圆弧中心与钻杆箱前盖上的钻杆孔同轴心。钻杆箱内存储若干根钻杆，其存储的数量与槽轮机构中槽的数量相对应，钻杆箱外置的马达带动传动轴旋转，传动轴通过传动结构带动槽轮机构单向间歇旋转固定的角度，从而带动槽轮机构上的钻杆旋转一定角度至前盖的钻杆孔处，然后通过伸缩推杆将与钻杆孔同轴心的钻杆顶出，前盖前端的机械手夹持住钻杆，并通过直线驱动机构带动机械手滑板以及与机械手滑板相连的机械手固定板和机械手远离钻杆箱，从而自动抽出钻杆，钻杆被抽出钻杆箱后，摆动油缸动作翻转180°，将钻杆翻转至钻臂上端与钻机同轴位置处，直线驱动机构反向运动带动机械手滑板以及机械手朝向钻机滑板方向移动直至钻杆插入钻机中，钻机启动旋转上紧钻杆，机械手松开，摆动油缸动作带动机械手恢复原始位置等待下一次上杆。进一步的，钻杆箱内的传动机构包括固定在传动轴中间的大齿轮，通过销轴固定的小齿轮，小齿轮与大齿轮相互啮合；槽轮机构包括大槽轮和槽轮驱动板，槽轮驱动板与大槽轮上的槽相互配合带动大槽轮间歇式旋转，槽轮驱动板与小齿轮同轴安装并在小齿轮的驱动下作旋转运动。大齿轮与小齿轮同一个平面，槽轮驱动板与大槽轮同一个平面，槽轮驱动板与小齿轮同轴安装，其动作是大齿轮带动小齿轮旋转，小齿轮同轴带动槽轮驱动板同时旋转，通过槽轮驱动板旋转带动大槽轮间歇式旋转固定角度，大槽轮每次旋转的角度与大槽轮的结构相关。进一步的，钻机滑板上设置钻杆箱的一侧设有另一组机械手机构，同样包括机械手、机械手固定板和摆动油缸，摆动油缸安装在钻机滑板上端，其余结构以及安装方式均与设在在机械手滑板上的机械手机构相同。由于大多数钻杆长度较长，为了保证抽杆、翻转等动作的稳定性，在钻机滑板上增设一组机械手机构；当抽出钻杆时，与机械手滑板相连的机械手，其固定爪和活动爪靠近夹紧钻杆，而与钻机滑板相连的机械手，其固定爪和活动爪处于松弛状态，只是稳定钻杆的作用；当钻杆完全抽出后，与钻机滑板相连的机械手，其固定爪上的伸缩缸带动活动爪缩回靠近固定爪，从而抓紧钻杆；钻机滑板与机械手滑板上的两个摆动油缸同时动作，将钻杆翻转至钻臂上端，两个机械手在钻杆的两端对其进行夹持，稳定性更高。进一步的，机械手滑板另一侧的直线驱动机构包括固定在机械手滑板上的马达、与马达输出轴相连的齿轮以及固定在钻臂一侧且与齿轮相互啮合的齿条。利用齿轮齿条结构将马达的旋转动作转换为机械手滑板的直线运动，结构简单，运动稳定，同时不影响原有钻臂结构形式。为了使传动轴旋转更加顺畅，传动轴的后端通过轴承与钻杆箱的后盖相连。进一步的，机械手固定爪的夹持部下端为固定部，固定部上开有凹槽，所述伸缩缸被嵌入固定在凹槽内。将伸缩缸嵌入固定爪的凹槽内，使活动爪和固定爪处于夹紧状态时贴合的更近，因此夹持更加可靠，稳固。进一步的，钻臂上安装机械手机构的一端安装有行程开关一，行程开关一与机械手滑板上的马达信号相连。进一步的，伸缩推杆的推杆顶部固定有直径大于钻杆直径的推板，推板的顶部安装有行程开关二，行程开关二与伸缩推杆信号相连。通过行程开关一可以控制机械手滑板的行程，防止钻杆脱落；通过行程开关二可以控制伸缩推杆的动作，使钻杆转动到伸缩推杆位置时，自动推出钻杆。本专利技术可以完成钻杆的自动装卸，不改变钻车的原有功能，实现了对钻车的功能扩展。提高了钻车的自动化程度。整个装置体积小，不占空间，特别适合在井下施工的液压钻车使用；钻杆自动装卸装置兼具钻杆存储功能，可以实现连续上杆，因此大大提高钻孔效率，减轻工人的劳动强度，提高井下施工的安全系数。附图说明图1为本专利技术立体结构示意图；图2为本专利技术工作状态立体结构示意图；图3为本专利技术中钻杆箱内部立体结构示意图；图4为图3另一个方向的立体结构示意图；图5为图2中A处放大结构示意图；图6为图3和图4中传动机构和槽轮机构配合结构示意图；图7为本专利技术中机械手立体结构示意；图8为图7的平面结构示意图；图中：1、钻杆箱；1.1、前盖；1.2、后盖；1.3、侧盖；1.4、钻杆孔；1.5、传动轴；1.6、传动机构；1.6.1、大齿轮；1.6.2、小齿轮；1.7、槽轮机构；1.7.1、大槽轮；1.7.2、槽轮驱动板；1.8、钻杆；1.9、伸缩推杆；1.10、轴承；1.11、推板；2、机械手机构；2.1、机械手；2.1.1、固定爪；2.1.2、活动爪；2.1.3、连接板；2.1.4、通槽本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，包括钻臂(3)，钻机通过钻机滑板(3.1)安装在钻臂(3)上，钻臂(3)上端具有链板(3.2)，钻臂(3)的两侧设有导轨(3.3)，钻机滑板(3.1)卡装在两侧导轨(3.3)上并在链板(3.2)的带动下前后移动，其特征在于，所述钻臂(3)的侧面设有钻杆箱(1)和机械手机构(2)，钻杆箱(1)被固定在导轨(3.3)下方靠近钻机初始位置的一侧；钻杆箱(1)为圆筒形，包括前盖(1.1)、后盖(1.2)和侧盖(1.3)，所述前盖(1.1)通过铰链连接在侧盖(1.3)的前端；其中，前盖(1.1)上靠近边缘的位置开设一个钻杆孔(1.4)；后盖(1.2)的中间安装有传动轴(1.5)，传动轴(1.5)的一端与外置的马达相连，传动轴(1.5)的中间安装有传动机构(1.6)和槽轮机构(1.7)，槽轮机构(1.7)将钻杆箱内空间纵向均分为若干组，槽轮机构(1.7)每个槽的边缘均开设有钻孔，钻孔内均放置有钻杆(1.8)，传动机构(1.6)带动槽轮机构(1.7)单向、间歇旋转固定的角度，后盖(1.2)上与前盖(1.1)的钻杆孔(1.4)同轴心的位置固定有一个伸缩推杆(1.9)，其中一个钻杆(1.8)的初始位置与钻杆孔(1.4)、伸缩推杆(1.9)同轴心；所述机械手机构(2)设置在钻杆箱前盖(1.1)的前端，包括机械手(2.1)、机械手固定板(2.2)和摆动油缸(2.3)，钻臂3的两侧的导轨(3.3)上还卡装有机械手滑板(2.4)，机械手滑板(2.4)在设置机械手的一侧安装摆动角度为180°的摆动油缸(2.3)，摆动油缸(2.3)的输出端与机械手固定板(2.2)的上端相连，所述机械手滑板(2.4)由设置在机械手滑板(2.4)另一侧的直线驱动机构(2.5)带动其前后移动，机械手固定板(2.2)下端与机械手(2.1)相连；机械手(2.1)包括固定爪(2.1.1)、活动爪(2.1.2)和连接板(2.1.3)，固定爪(2.1.1)固定在机械手固定板2.2的下端，连接板(2.1.3)的一端与固定爪(2.1.1)相连，另一端与机械手固定板(2.2)相连，活动爪(2.1.2)上开有通槽(2.1.4)并通过此通槽滑动套装在连接板(2.1.3)上，固定爪(2.1.1)上固定有伸缩缸(2.1.5)，伸缩缸(2.1.5)的伸缩杆与活动爪(2.1.2)相连使活动爪(2.1.2)沿着连接板(2.1.3)上下移动；固定爪(2.1.1)和活动爪(2.1.2)的夹持部均为圆弧形，且其圆弧半径与钻杆(1.8)半径相同，固定爪(2.1.1)初始位置的圆弧中心与钻杆箱前盖(1.1)上的钻杆孔(1.4)同轴心。...
【技术特征摘要】
1.一种用于井下液压钻机且具有储杆功能的自动上杆装置，包括钻臂(3)，钻机通过钻机滑板(3.1)安装在钻臂(3)上，钻臂(3)上端具有链板(3.2)，钻臂(3)的两侧设有导轨(3.3)，钻机滑板(3.1)卡装在两侧导轨(3.3)上并在链板(3.2)的带动下前后移动，其特征在于，所述钻臂(3)的侧面设有钻杆箱(1)和机械手机构(2)，钻杆箱(1)被固定在导轨(3.3)下方靠近钻机初始位置的一侧；钻杆箱(1)为圆筒形，包括前盖(1.1)、后盖(1.2)和侧盖(1.3)，所述前盖(1.1)通过铰链连接在侧盖(1.3)的前端；其中，前盖(1.1)上靠近边缘的位置开设一个钻杆孔(1.4)；后盖(1.2)的中间安装有传动轴(1.5)，传动轴(1.5)的一端与外置的马达相连，传动轴(1.5)的中间安装有传动机构(1.6)和槽轮机构(1.7)，槽轮机构(1.7)将钻杆箱内空间纵向均分为若干组，槽轮机构(1.7)每个槽的边缘均开设有钻孔，钻孔内均放置有钻杆(1.8)，传动机构(1.6)带动槽轮机构(1.7)单向、间歇旋转固定的角度，后盖(1.2)上与前盖(1.1)的钻杆孔(1.4)同轴心的位置固定有一个伸缩推杆(1.9)，其中一个钻杆(1.8)的初始位置与钻杆孔(1.4)、伸缩推杆(1.9)同轴心；所述机械手机构(2)设置在钻杆箱前盖(1.1)的前端，包括机械手(2.1)、机械手固定板(2.2)和摆动油缸(2.3)，钻臂3的两侧的导轨(3.3)上还卡装有机械手滑板(2.4)，机械手滑板(2.4)在设置机械手的一侧安装摆动角度为180°的摆动油缸(2.3)，摆动油缸(2.3)的输出端与机械手固定板(2.2)的上端相连，所述机械手滑板(2.4)由设置在机械手滑板(2.4)另一侧的直线驱动机构(2.5)带动其前后移动，机械手固定板(2.2)下端与机械手(2.1)相连；机械手(2.1)包括固定爪(2.1.1)、活动爪(2.1.2)和连接板(2.1.3)，固定爪(2.1.1)固定在机械手固定板2.2的下端，连接板(2.1.3)的一端与固定爪(2.1.1)相连，另一端与机械手固定板(2.2)相连，活动爪(2.1.2)上开有通槽(2.1.4)并通过此通槽滑动套装在连接板(2.1.3)上，固定爪(2.1.1)上固定有伸缩缸(2.1.5)，伸缩缸(2.1.5)的伸缩杆与活动爪(2.1.2)相连使活动爪(2.1.2)沿着连接板(2.1.3)上下移动；固定爪(2.1.1)和活动爪(2.1.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘送永，朱真才，周达，沈刚，周公博，吴洪状，程诚，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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