CN104695869A - 一种直角式复合坐标钻臂 - Google Patents
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Abstract
一种用于凿岩车的直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具，周向臂的驱动端与周向臂回转机构相装配，能立面回转的周向臂内有可伸缩的周向臂伸缩管，周向臂伸缩管的端头与轴向臂作直角相连，轴向臂内也有可伸缩的轴向臂伸缩管，轴向臂伸缩管的端头则与双回转机构中的轴向回转器作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器的面则与托架相连，托架承载导轨及其之上的凿岩机具，双回转机构中的轴向回转器和导轨回转器的相连则是铰接式的，并且通过变角机构来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。它结构简单，性能可靠，使用维修方便，制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及凿岩钻(台)车，尤其是一种凿岩钻(台)车用臂。
背景技术
凿岩钻(台)车是将凿岩机和推进装置安装在钻臂(架)上进行岩石凿孔作业的设备，其主要部件包括推进器、钻臂、回转机构、平移机构及托架、转柱、车体、行走装置、操作台、凿岩机和钻具等。钻臂是支撑凿岩机进行凿岩作业的工作臂。钻臂的分类，通常按其动作原理分为直角坐标钻臂、极坐标钻臂和复合坐标钻臂；按凿岩作业范围分为轻型、中型和重型钻臂；按钻臂结构分为基本型、变型钻臂等。王运敏主编的《中国采矿设备手册(上册)》(科学出版社，2007.9)介绍了几种钻臂。①直角坐标钻臂。这种钻臂由摆臂缸、转柱、支臂缸、钻臂、仰俯角缸、补偿缸、推进器、凿岩机、托架等构成，在凿岩作业中具有以下动作：钻臂升降，钻臂水平摆动，托架仰俯角，托架水平摆角，推进器补偿运动，这五种运动是直角坐标钻臂的基本运动。它是传统型钻臂，其优点是：结构简单、定位直观、操作容易，适合钻凿直线和各种型式的倾斜掏槽孔以入不同排列方式并带有各种角度的炮孔，能满足凿岩爆破的工艺要求，因此国内外许多钻车都采用这种型式的钻臂。其缺点是使用的油缸较多，操作程序比较复杂，对一个钻臂而言，存在着较大的凿岩盲区。②极坐标钻臂。如果不用转柱，而以齿条齿轮式回转机构代替，则钻臂运动的功能具有极坐标性质，组成极坐标形式的钻车。这种钻臂在结构与动作原理方面都大有改进，减少了油缸数量，简化了操作程序。因此，国内外有不少钻车采用极坐标形式的钻臂。它由齿条齿轮式回转机构、支臂缸、钻臂、推进器、凿岩机、补偿缸、托架、仰俯角缸等构成，在调定炮孔位置时，只需做以下动作：钻臂升降，钻臂回转，托架仰俯角，推进器补偿运动。钻臂可升降并可回转360°，构成了极坐标运动的工作原理。这种钻臂对顶板、侧壁和底板的炮孔，都可以贴近岩壁钻进，减少超挖量。钻臂的弯曲形状有利于减小凿岩盲区。这种钻臂也存在一些问题，如不能适应打楔形、锥形等倾斜形式的掏槽炮孔；操作调位直观性差；对于布置在回转中心线以下的炮孔，司机需要将推进器翻转，使钎杆在下面凿岩，这样对卡钎杆故障不能及时发现与处理，另外也存在一定的凿岩盲区等。③复合坐标钻臂。掘进凿岩，除钻凿正面的爆破孔外，还需要钻凿一些其它用途的孔，如照明灯悬挂孔、电动机车架线孔、风水管固定孔等。地质条件不稳固的地方，还需要钻一些锚杆孔。有些矿山要求使用掘进与采矿通用的凿岩钻车，因而设计了复合坐标钻臂。复合坐标钻臂也有许多结构形式，如瑞典BUT10型钻臂，除了支臂缸、摆臂缸、仰俯角缸、托架和伸缩式推进器外，它有一个主臂和一个副臂，主副臂的油缸布置与直角坐标钻臂相同，另外还有齿条齿轮式回转机构，所以它具有直角坐标和极坐标两种钻臂的特点，不但能钻正面的炮孔，还能钻两侧任意方向的炮孔，也能钻垂直向上的采矿炮孔或锚杆孔，性能更加完善，并且克服了凿岩盲区。但这种形式的钻臂结构复杂、笨重。这种钻臂和伸缩式钻臂均适用于大型钻车。④其它形式的钻臂。瑞典阿特拉斯(Atlas Copco)公司还研制并推广一种BUT30型钻臂。这是一种新型的具有复合坐标性质的钻臂，由一支支臂缸和一对仰俯角缸组成钻臂的变幅机构和平移机构。钻臂的前、后铰点都是十字铰接。支臂缸和仰俯角缸的协调工作，不但可使钻臂作垂直面的升降和水平面的摆臂运动，而且可使钻臂作倾斜运动(例如45°角等)，这时推进器可随着平移。这样的钻臂具有万能性质，它不但可以向正面钻平行孔和倾斜孔，也可以钻垂直侧壁、垂直向上以及带各种倾斜角度的炮孔。其特点是调位简单动作迅速、具有空间平移性能、操作运转平稳，定位准确可靠、凿岩无盲区，性能十分完善；但结构复杂、笨重，控制系统复杂。钻臂中的回转机构是安装和支持钻臂、使钻臂沿水平轴或垂直轴旋转、使推进器翻转的机构。通过回转运动，使钻臂和推进器的动作范围达到巷道掘进所需的钻孔工作区的要求。常见的回转机构有以下几种：①转柱，②螺旋副式转柱，③螺旋副式翻转机构，④钻臂回转机构等。几乎所有现代钻车的钻臂都装设了自动平移机构以满足爆破工艺的要求，提高钻平行炮孔的精度。凿岩钻车的自动平移机构是指当钻臂移位时，托架和推进器随机保持平行移位的一种机构。
中国专利曾公开了“一种煤矿用全方位液压锚杆钻车的新型钻臂”(CN202673163U)，包括安装于钻车上的固定基座、俯仰油缸、伸缩油缸、钻臂和角度调整油缸，在所述固定基座的上部铰接有一外套筒，在所述外套筒底部安装有回转轴承，所述俯仰油缸的缸体与回转轴承之间设置有摆线马达，所述伸缩油缸安装于外套筒内，且伸缩油缸的活塞杆与钻臂的一端相连，所述钻臂的另一端与旋转支座相铰接，所述角度调整油缸的缸体与钻臂相铰接，且角度调整油缸的活塞杆与旋转支座的底部相铰接。
中国专利曾公开了“一种两臂顶帮锚杆锚索施工钻车的钻臂装置(CN202266196U)，主要包括钻臂上连杆、钻臂下连杆、钻臂升降油缸、钻臂摆动油缸、钻臂转动座与钻臂固定座；钻臂转动座由轴等装于钻臂固定座上，钻臂摆动油缸装在钻臂转动座与钻臂固定座上，钻臂升降油缸装于钻臂上连杆或钻臂下连杆与钻臂转动座上；钻臂上连杆内插装有上伸缩杆，并在钻臂上连杆内或外装上伸缩油缸；在钻臂下连杆内也插装有下伸缩杆，在钻臂下连杆内或外装下伸缩油缸。
实际上，在隧道等地下岩石掘进施工中，炮孔除覆盖面、深度外，其间距定位，钻入角定向，均有严格要求。如周边孔就分：左右帮眼，顶眼，底眼等。虽然其外扦斜角仅约为2°～4°，但方向却是各自相反。钻臂的前端既承载着托架，导轨等凿岩机具，就得有快速精准的定位、定向功能。现有技术的钻臂，一般采用的是臂根与车体做铰接，配以摆臂缸或回转机构以获周幅，同时配以支撑缸，以获大臂的升降；相应的钻臂头部还得铰接托架配有仰俯机构以供导轨做垂直面的仰俯，配有摆角机构以供导轨做水平面的摆角等。由于采用的均是举臂式的悬臂，故每做一新的定位，就势必使导轨的角度产生随动变化，而导轨角度的再调整，也将导致原预定的定位点再变化，由此，已有技术中的钻臂一般还设有导轨的平移机构，以及增设一副臂供导轨翻转等机构，以达到钻臂具有复合坐标定位功能、分类批量定向或万能性质，这显然导致整体结构复杂且笨重、控制系统十分复杂且制造成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直角式复合坐标钻臂，它结构简单，性能可靠，使用维修方便，制造成本低。
为了达到上述目的，本发明采取的解决方案之一是：一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具，周向臂的驱动端与周向臂回转机构相装配，能立面回转的周向臂内有可伸缩的周向臂伸缩管，周向臂伸缩管的端头与轴向臂作直角相连，轴向臂内也有可伸缩的轴向臂伸缩管，轴向臂伸缩管的端头则与双回转机构中的轴向回转器作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器的面则与托架相连，托架承载导轨及其之上的凿岩机具，双回转机构中的轴向回转器和导轨回转器的相连则是铰接式的，并且通过变角机构来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
为了达到上述目的，本发明采取的解决方案之二是：一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具，周向臂的驱动端与周向臂回转机构相装配，能立面回转的周向臂内有可伸缩的周向臂伸缩管，周向臂伸缩管的端头与轴向臂作直角相连，轴向臂内也有可伸缩的轴向臂伸缩管，轴向臂伸缩管的端头则与双回转机构中的轴向回转器作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器与导轨直接作面向连接，导轨承载凿岩机具，双回转机构中的轴向回转器和导轨回转器的相连则是铰接式的，并且通过变角机构来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
为了达到上述目的，本发明采取的解决方案之三是：一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具，周向臂的驱动端与周向臂回转机构相装配，能立面回转的周向臂内有可伸缩的周向臂伸缩管，周向臂伸缩管的端头与轴向臂作直角相连，双回转机构中的轴向回转器与轴向臂的前端直接作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器的面则与托架相连，托架承载导轨及其之上的凿岩机具，双回转机构中的轴向回转器和导轨回转器的相连则是铰接式的，并且通过变角机构来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
这类直角式复合坐标钻臂，安装在凿岩钻车上，因其周向臂可由钻车的支脚调成与作业面相平行，轴向臂伸缩管前端的可变角双回转机构也可以使凿岩机具轴线与作业面水平孔眼平行，因此只要调节周向臂转角和周向臂伸缩管行程，以及轴向回转器转角，就可以对作业面的大量水平孔，无需逐一定向，就能批量完成；同样对于作业面的周边，或中部掏槽孔等有不同外扦斜角要求的炮眼，也可以只用一次性调定两回转器的转角及其夹角，就能分类批量地完成定向作业。此外只要将导轨回转器作一个较大的回转角(如90°使导轨与轴向臂成直角)则只要调节周向臂转角和周向臂伸缩管，以及双回转器夹角，就能很好地完成工作面侧壁上的垂直孔，如锚杆灌浆，以及采矿作业钻孔等。由于轴向臂内有可伸缩的轴向臂伸缩管，已使导轨具备了轴向的补偿功能，故也可以省去现有技术中的托架机构中的补偿缸(实为导轨补偿功能)，即导轨回转器可以与导轨直接作面向连接，以使结构得到进一步简化。但这对于如锚杆孔类辅助作业量较大的工程时，将影响到其周壁钻孔的规范性等。同理，只要轴向臂有适当的长度，保留现有技术中的托架不变，也可以去除其轴向臂伸缩管，这只要将轴向回转器与轴向臂的前端直接作面向连接就可，但所带来的功能影响也将与上述影响基本相同。因而该类结构的钻臂，不但对掘进断面具备了复合坐标功能，还具有万向性，与现有同类产品相比，具有结构简单、性能可靠、使用维修方便、制造成本低等优点。
附图说明
图1是实施例一的结构示意图。
图2是实施例二的结构示意图。
图中：1、周向臂，2、周向臂伸缩管，3、轴向臂，4、轴向臂伸缩管，5、轴向回转器，6、导轨回转器，7、变角机构，8、托架，9、导轨，10、凿岩机具，11、周向臂回转机构，12、钻臂升降/平移机构。
具体实施方式
下面结合附图及其实施例，对本发明作进一步的详细描述。
参见图1和图2，一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具10，周向臂1的驱动端与周向臂回转机构11相装配，能立面回转的周向臂1内有可伸缩的周向臂伸缩管2，周向臂伸缩管2的端头与轴向臂3作直角相连，轴向臂3内也有可伸缩的轴向臂伸缩管4，轴向臂伸缩管4的端头则与双回转机构中的轴向回转器5作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器6的面则与托架8相连，托架8承载导轨9及其之上的凿岩机具10，双回转机构中的轴向回转器5和导轨回转器6的相连则是铰接式的，并且通过变角机构7来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
参见图1和图2，一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具10，周向臂1的驱动端与周向臂回转机构11相装配，能立面回转的周向臂1内有可伸缩的周向臂伸缩管2，周向臂伸缩管2的端头与轴向臂3作直角相连，轴向臂3内也有可伸缩的轴向臂伸缩管4，轴向臂伸缩管4的端头则与双回转机构中的轴向回转器5作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器6与导轨9直接作面向连接，导轨9承载凿岩机具10，双回转机构中的轴向回转器5和导轨回转器6的相连则是铰接式的，并且通过变角机构7来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
参见图1和图2，一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具10，周向臂1的驱动端与周向臂回转机构11相装配，能立面回转的周向臂1内有可伸缩的周向臂伸缩管2，周向臂伸缩管2的端头与轴向臂3作直角相连，双回转机构中的轴向回转器5与轴向臂3的前端直接作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器6的面则与托架8相连，托架8承载导轨9及其之上的凿岩机具10，双回转机构中的轴向回转器5和导轨回转器6的相连则是铰接式的，并且通过变角机构7来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
参见图1，周向臂1的驱动端与周向臂回转机构11相装配，周向臂伸缩管2的端头与轴向臂3作直角相连，组成一种能各自伸缩的直角周向回转臂(因而称之为直角式)；轴向回转器5的铰点与导轨回转器6的铰点作铰接，变角机构7与轴向回转器5和导轨回转器6的铰点作铰接，则构成可变角的双回转机构；可变角双回转机构中的轴向回转器5与轴向臂伸缩管4的端头作面向连接，导轨回转器6与托架8作面向连接，就使钻臂承托了导轨9和凿岩机具10等，并构成了一体。将周向臂伸缩管2完全伸长，使可变角双回转机构成直角，轴向回转器5带动凿岩机具10向伸臂方向外翻到最大值，使导轨回转器6将其上的导轨9回转成轴向与轴向臂3相平行，此时则有以凿岩机具10的中心到周向臂1的驱动原点为原点的最大半径；相反，当将伸缩管2完全收缩，以及轴向回转器5将凿岩机具10内收，则该半径值收缩(可以为零)，由此只需驱动周向臂1的转角和周向臂伸缩管2的行程，以及调节轴向回转器5的转角，就能一次性完成上述最大半径周幅内的所有水平孔眼的定向作业；同理，对于该周幅内的有外扦斜角要求的如周边孔类炮眼的作业，也可以只要按相应要求调整好轴向回转器5和导轨回转器6及其变角机构7后，仅只需操作周向臂1的转角和周向臂伸缩管2的行程，就可以分类批量完成定向作业。
参见图1，由于轴向臂3内有可伸缩的轴向臂伸缩管4，已使导轨9具备了轴向的补偿功能，故也可以省去现有技术中的托架机构中的补偿缸(实为导轨补偿功能)，即导轨回转器6可以与导轨9直接作面向连接，以使结构得到进一步简化。但这对于如锚杆孔类辅助作业量较大的工程时，将影响到其周壁钻孔的规范性等。同理，只要轴向臂3有适当的长度，保留现有技术中的托架9不变，也可以去除其轴向臂伸缩管4，这只要将轴向回转器5与轴向臂3的前端直接作面向连接就可，但所带来的功能影响也将与上述影响基本相同。
参见图2，为了适应不同工作端面的形状、面积，该种直角式复合坐标钻臂还可以通过增设钻臂升降/平移机构12来实现钻臂自身整体与钻车体的升降或平移，即所述的周向臂回转机构11先与钻臂升降/平移机构12连接，再由钻臂升降/平移机构12与钻车架取得间接连接，来取得钻孔的覆盖面等功能的扩展。
此外该种直角式复合坐标钻臂还可以与多种车体合理实施多臂组合。
Claims (5)
1.一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具(10)，其特征是：周向臂(1)的驱动端与周向臂回转机构(11)相装配，能立面回转的周向臂(1)内有可伸缩的周向臂伸缩管(2)，周向臂伸缩管(2)的端头与轴向臂(3)作直角相连，轴向臂(3)内也有可伸缩的轴向臂伸缩管(4)，轴向臂伸缩管(4)的端头则与双回转机构中的轴向回转器(5)作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器(6)的面则与托架(8)相连，托架(8)承载导轨(9)及其之上的凿岩机具(10)，双回转机构中的轴向回转器(5)和导轨回转器(6)的相连则是铰接式的，并且通过变角机构7来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
2.一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具(10)，其特征是：周向臂(1)的驱动端与周向臂回转机构(11)相装配，能立面回转的周向臂(1)内有可伸缩的周向臂伸缩管(2)，周向臂伸缩管(2)的端头与轴向臂(3)作直角相连，轴向臂(3)内也有可伸缩的轴向臂伸缩管(4)，轴向臂伸缩管(4)的端头则与双回转机构中的轴向回转器(5)作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器(6)与导轨(9)直接作面向连接，导轨(9)承载凿岩机具(10)，双回转机构中的轴向回转器(5)和导轨回转器(6)的相连则是铰接式的，并且通过变角机构(7)来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
3.一种直角式复合坐标钻臂，它包括凿岩机具(10)，其特征是：周向臂(1)的驱动端与周向臂回转机构(11)相装配，能立面回转的周向臂(1)内有可伸缩的周向臂伸缩管(2)，周向臂伸缩管(2)的端头与轴向臂(3)作直角相连，双回转机构中的轴向回转器(5)与轴向臂(3)的前端直接作面向连接，而双回转机构中的导轨回转器(6)的面则与托架(8)相连，托架(8)承载导轨(9)及其之上的凿岩机具(10)，双回转机构中的轴向回转器(5)和导轨回转器(6)的相连则是铰接式的，并且通过变角机构(7)来实现两回转器之间的稳固以及其相对夹角的可调。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种直角式复合坐标钻臂，其特征是：所述的轴向回转器(5)的铰点与导轨回转器(6)的铰点作铰接，变角机构(7)与轴向回转器(5)和导轨回转器(6)的铰点作铰接，则构成可变角的双回转机构。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种直角式复合坐标钻臂，其特征是：所述的周向臂回转机构(11)与钻臂升降/机构(12)连接。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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