CN105888545B - 一种面向低矮巷道的天井钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向低矮巷道的天井钻机，包括动力单元总成、阀控中心、底盘和主机，所述主机包括俯仰机构、底座、顶板、推进机构、动态插板机构、机械手、回转头总成和顶撑机构，所述回转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的两端分别与所述顶板和底座相连接，所述顶撑机构与所述顶板相连接，所述机械手与所述底座相连接，所述底座通过所述俯仰机构与所述底盘相连接，所述底盘与所述阀控中心和动力单元总成相连接，所述动态插板机构设置于所述底座上。本发明结构小巧，功能齐全，能适用于低矮巷道的施工作业。

Description

一种面向低矮巷道的天井钻机

技术领域

本发明属矿山机械技术领域，特别是涉及一种面向低矮巷道的天井钻机。

背景技术

当前很多小型矿山由于内部巷道比较狭窄，常规的天井钻机由于尺寸不满足条件而无法进入，小型矿山迫切需要面向低矮巷道的天井钻机。要把天井钻机总体尺寸减小而各项功能齐全是一项富有挑战性的工作，国外的面向低矮巷道的天井钻机价格昂贵，国产的面向低矮巷道的天井钻机相比进口设备具有巨大的价格优势，具备迅速占领国内市场的潜能。可见开发一种面向低矮巷道的天井钻机具有非常重要的意义，是国内行业内技术人员亟需攻克的技术难题。

另外，天井钻机在施工过程接卸钻杆的辅助时间的长短影响到作业效率的快慢。在接卸钻杆过程中，松扣前需要卡住钻杆，目前国内所采用的卡杆方式主要有两种：(1)人工卡入式：该卡杆方式需要专门辅助人员在旁抱起插板插入，劳动强度大，安全性差，无法实现单人操作作业；(2)液压油缸推动插板静态直接卡入，该卡杆方式由于卡入方向固定，钻杆卡方位置需要和插板对正，一次操作很难调整到位，对操作不熟练的操作人员会出现对不正，插板不能卡进去的现象。以上两种方式严重影响了接卸钻杆速度进而影响到天井施工作业效率。

专利号201420535798.5公开的一种鼠洞钻具夹持装置，包括液压装置，所述液压装置由液压缸、液压杆和油管组成，还包括套筒、钳头，所述套筒上端设有圆环面，所述套筒下端设有法兰盘，所述法兰盘外径大于所述圆环面外径，所述钳头通过柱形铰链安装在所述圆环面上端，所述柱形铰链内部设有回转弹簧，所述液压装置通过肋板固定在所述套筒一侧，所述液压杆伸出端设有导轮，所述导轮顶靠在所述钳头一端。此专利通过液压装置带动钳头夹紧钻杆，结构复杂，安全系数不高。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种面向低矮巷道的天井钻机，其结构小巧，功能齐全，能适用于低矮巷道的施工作业。

为了实现上述目的，本发明提供了一种面向低矮巷道的天井钻机，包括动力单元总成、阀控中心、底盘和主机，所述主机包括俯仰机构、底座、顶板、推进机构、动态插板机构、机械手、回转头总成和顶撑机构，所述回转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的两端分别与所述顶板和底座相连接，所述顶撑机构与所述顶板相连接，所述机械手与所述底座相连接，所述底座通过所述俯仰机构与所述底盘相连接，所述底盘与所述阀控中心和动力单元总成相连接，所述动态插板机构设置于所述底座上。

进一步的，所述动力单元总成包括电机泵组、液压油箱、电控柜和动力单元框架，所述电机泵组、液压油箱、电控柜和阀控中心均安装于所述动力单元框架上，所述动力单元框架与所述底盘相连接，所述动力单元总成通过五根油管与所述主机相连接，五根所述油管包括大泵出油管、小泵出油管、大泵负载压力传递油管、小泵负载压力传递油管和总回油管。

本发明的动力单元总成与主机之间只通过五根油管相连接，油管少，结构简化，装拆方便，且动力单元总成运输时可以作为独立的部件，运输方便，

进一步的，所述阀控中心有电控操作和手动操作，所述阀控中心内设置有高压油过滤系统。

本发明的高压油过滤系统实现液压油的过滤功能，保证通过油管输送至主机内的液压油清洁，无杂质。当阀控中心为电控操作时，可通过遥控器控制阀控中心各阀的电磁铁来控制各个执行元件的动作，当电控操作出现故障时可以手动操作。

进一步的，所述推进机构包括推进油缸和导向柱，所述推进油缸为双级油缸，所述导向柱的两端分别与所述顶板和底座相连接，所述推进油缸一端与所述底座相连接，另一端与所述顶板的轴向位置处于浮动状态，径向位置通过压板定位，所述推进油缸的端部通过锁紧螺母锁定。

本发明回转头总成前方的两侧分别设置推进油缸，回转头总成后方的两侧设置导向柱。推进油缸推动回转头总成上下运动，且推进油缸在承担推进的同时，与导向柱同时承担回转头总成上下运动过程中的导向作用以及扭矩传递的作用。推进油缸是打钻过程中最核心的提供钻进压力的机构，它不仅为钻杆的钻进和反提工作提供足够的压力，同时推进油缸采用双级油缸相对单级油缸增加了油缸行程利用率，缩小了整机尺寸。

进一步的，所述动态插板机构包括油缸座、油缸、扳手、插板盒和碰块，所述插板盒安装于所述底座上，所述插板盒相对于所述底座能旋转，所述油缸座与所述底座相连接，所述油缸座通过所述油缸与所述扳手相连接，所述油缸座通过销轴与所述油缸相连接，所述扳手与所述插板盒的插槽滑动配合，所述碰块安装于所述底座上。

本发明动态插板机构的工作原理：在接卸钻杆时，所述回转头总成带动钻杆旋转，所述扳手在所述油缸的驱动下，在所述插板盒的插槽内滑动并且相对于钻杆的圆周表面滑动，直到钻杆的卡方位置与所述扳手的插口对齐，所述扳手插入钻杆的卡方位置，钻杆带动所述插板盒一同旋转，所述插板盒圆周旋转至碰撞到所述碰块时，所述插板盒停止旋转，所述回转头总成继续旋转完成钻杆的接卸。

在钻杆带动所述插板盒一同旋转时，所述扳手相对于所述插板盒的插槽仍可滑动，即扳手相对于插板盒仍然可以自由运动，保证扳手的插口能完全插入钻杆的卡方位置。

本发明的动态插板机构实现了自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。

进一步的，所述回转头总成通过其内设置的低速大扭矩马达带动齿轮箱减速增扭后将扭矩输送给钻杆。其具有双速功能，能够实现在导孔阶段快速地钻进，在扩孔阶段大扭矩扩孔，同时回转头总成上装有卸杆机构，能够非常便捷得执行卸杆动作。

进一步的，所述底座底部安装有靴板，地脚螺栓与所述靴板上的孔通过螺栓连接以固定所述主机。底座是整机工作时的主要固定装置，地脚螺栓与靴板上的孔通过螺栓连接牢牢得固定主机，保证钻头始终朝着设定的方向钻进。

进一步的，所述底盘为轨轮式底盘，所述底盘上安装有卡轨器。轨轮式底盘装有四个用于拖动行走的轨轮，卡轨器以保证主机在立机或收机的时底盘能保持稳定。

本发明的机械手能够灵活得抓取钻杆到指定的位置供接杆装置进行接杆操作。其顶撑机构包括顶撑油缸，两顶撑油缸安装于顶板两侧，两顶撑油缸的安装位置于两导向柱位置相对，其顶撑机构与底座配合使用，使整机工作时处于一个更加平稳的状态，让底座不易松动，是防止孔道出现偏斜的有效手段。即顶撑油缸在钻孔作业时，其活塞杆顶到巷道的顶部，底座的靴板与巷道的底部混凝土通过螺栓固定，这样实现了主机在竖直方向的固定，增强了整机施工作业时的稳定性，是防止孔道偏斜的有效手段。俯仰机构包括两俯仰油缸，通过俯仰油缸支持主机平稳地立机和收机，俯仰油缸上装有平衡阀，保证收机和立机动作平稳。

本发明的有益效果：本发明的动力单元总成和阀控中心作为整机的动力输出和执行控制部分。底盘实现整机的自主移动功能，移动灵活，无需通过罐笼运输，通过顶撑机构和底座实现整机竖直方向上的固定，防止钻杆时孔道出现偏斜。推进机构推动回转头部成上下运动，且具备推进和导向双重作用。机械手能够灵活得抓取钻杆到指定的位置供接杆装置进行接杆操作。俯仰机构实现主机地平稳立机和收机功能。动态插板机构实现自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。本发明结构小巧，能适用于低矮巷道的施工作业，且功能齐全，功能性强，解决了现有天井钻机尺寸大，无法实现低矮巷道的施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的三维结构示意图。

图2为本发明实施例中动态插板机构的三维结构示意图。

上述附图标记：

1动力单元总成，2阀控中心，3底盘，4俯仰机构，5底座，6推进机构，7动态插板机构，8机械手，9回转头总成，10顶板，11顶撑机构

7-1油缸座，7-2油缸，7-3扳手，7-4插板盒，7-5碰块。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

如图1、2所示，本发明提供的一种面向低矮巷道的天井钻机，包括动力单元总成1、阀控中心2、底盘3和主机，所述主机包括俯仰机构4、底座6、顶板10、推进机构6、动态插板机构7、机械手8、回转头总成9和顶撑机构11，所述回转头总成9与所述推进机构6相连接，所述推进机构6的两端分别与所述顶板10和底座5相连接，所述顶撑机构11与所述顶板10相连接，所述机械手8与所述底座5相连接，所述底座5通过所述俯仰机构4与所述底盘3相连接，所述底盘3与所述阀控中心2和动力单元总成1相连接，所述动态插板机构7设置于所述底座5上。

本发明的所述动力单元总成1包括电机泵组、液压油箱、电控柜和动力单元框架，所述电机泵组、液压油箱、电控柜和阀控中心2均安装于所述动力单元框架上，所述动力单元框架与所述底盘3相连接，所述动力单元总成1通过五根油管与所述主机相连接，五根所述油管包括大泵出油管、小泵出油管、大泵负载压力传递油管、小泵负载压力传递油管和总回油管。

本发明的动力单元总成1与主机之间只通过五根油管相连接，油管少，结构简化，装拆方便，且动力单元总成运输时可以作为独立的部件，运输方便，

本发明的所述阀控中心2有电控操作和手动操作，所述阀控中心2内设置有高压油过滤系统。

本发明的高压油过滤系统实现液压油的过滤功能，保证通过油管输送至主机内的液压油清洁，无杂质。当阀控中心2为电控操作时，可通过遥控器控制阀控中心2各阀的电磁铁来控制各个执行元件的动作，当电控操作出现故障时可以手动操作。

本发明的所述推进机构6包括推进油缸和导向柱，所述推进油缸为双级油缸，所述导向柱的两端分别与所述顶板10和底座5相连接，所述推进油缸一端与所述底座5相连接，另一端与所述顶板10的轴向位置处于浮动状态，径向位置通过压板定位，所述推进油缸的端部通过锁紧螺母锁定。

本发明回转头总成9前方的两侧分别设置推进油缸，回转头总成后方的两侧设置导向柱。推进油缸推动回转头总成上下运动，且推进油缸在承担推进的同时，与导向柱同时承担回转头总成9上下运动过程中的导向作用以及扭矩传递的作用。推进油缸是打钻过程中最核心的提供钻进压力的机构，它不仅为钻杆的钻进和反提工作提供足够的压力，同时推进油缸采用双级油缸相对单级油缸增加了油缸行程利用率，缩小了整机尺寸。

本发明的所述动态插板机构7包括油缸座7-1、油缸7-2、扳手7-3、插板盒7-4和碰块7-5，所述插板盒7-4安装于所述底座5上，所述插板盒7-4相对于所述底座5能旋转，所述油缸座7-1与所述底座5相连接，所述油缸座7-1通过所述油缸7-2与所述扳手7-3相连接，所述油缸座7-1通过销轴与所述油缸7-2相连接，所述扳手7-3与所述插板盒7-4的插槽滑动配合，所述碰块7-5安装于所述底座5上。

本发明动态插板机构7的工作原理：在接卸钻杆时，所述回转头总成9带动钻杆旋转，所述扳手7-3在所述油缸7-2的驱动下，在所述插板盒7-4的插槽内滑动并且相对于钻杆的圆周表面滑动，直到钻杆的卡方位置与所述扳手7-3的插口对齐，所述扳手7-3插入钻杆的卡方位置，钻杆带动所述插板盒7-4一同旋转，所述插板盒7-4圆周旋转至碰撞到所述碰块7-5时，所述插板盒7-4停止旋转，所述回转头总成9继续旋转完成钻杆的接卸。

在钻杆带动所述插板盒7-4一同旋转时，所述扳手7-3相对于所述插板盒7-4的插槽仍可滑动，即扳手7-3相对于插板盒7-4仍然可以自由运动，保证扳手7-3的插口能完全插入钻杆的卡方位置。

本发明的动态插板机构7实现了自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。

本发明的所述回转头总成9通过其内设置的低速大扭矩马达带动齿轮箱减速增扭后将扭矩输送给钻杆。其具有双速功能，能够实现在导孔阶段快速地钻进，在扩孔阶段大扭矩扩孔，同时回转头总成上装有卸杆机构，能够非常便捷得执行卸杆动作。

本发明的所述底座5底部安装有靴板，地脚螺栓与所述靴板上的孔通过螺栓连接以固定所述主机。底座5是整机工作时的主要固定装置，地脚螺栓与靴板上的孔通过螺栓连接牢牢得固定主机，保证钻头始终朝着设定的方向钻进。

本发明的所述底盘3为轨轮式底盘，所述底盘5上安装有卡轨器。。轨轮式底盘装有四个用于拖动行走的轨轮，卡轨器以保证主机在立机或收机的时底盘3能保持稳定。

本发明的机械手8能够灵活得抓取钻杆到指定的位置供接杆装置进行接杆操作。其顶撑机构11包括顶撑油缸，两顶撑油缸安装于顶板两侧，两顶撑油缸的安装位置于两导向柱位置相对，其顶撑机构11与底座5配合使用，使整机工作时处于一个更加平稳的状态，让底座不易松动，是防止孔道出现偏斜的有效手段。即顶撑油缸在钻孔作业时，其活塞杆顶到巷道的顶部，底座5的靴板与巷道的底部混凝土通过螺栓固定，这样实现了主机在竖直方向的固定，增强了整机施工作业时的稳定性，是防止孔道偏斜的有效手段。俯仰机构4包括两俯仰油缸，通过俯仰油缸支持主机平稳地立机和收机，俯仰油缸上装有平衡阀，保证收机和立机动作平稳。

本发明结构小巧，能适用于低矮巷道的施工作业，且功能齐全，功能性强，解决了现有天井钻机尺寸大，无法实现低矮巷道的施工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于：包括动力单元总成、阀控中心、底盘和主机，所述主机包括俯仰机构、底座、顶板、推进机构、动态插板机构、机械手、回转头总成和顶撑机构，所述回转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的两端分别与所述顶板和底座相连接，所述顶撑机构与所述顶板相连接，所述机械手与所述底座相连接，所述底座通过所述俯仰机构与所述底盘相连接，所述底盘与所述阀控中心和动力单元总成相连接，所述动态插板机构设置于所述底座上；所述动态插板机构包括油缸座、油缸、扳手、插板盒和碰块，所述插板盒安装于所述底座上，所述插板盒相对于所述底座能旋转，所述油缸座与所述底座相连接，所述油缸座通过所述油缸与所述扳手相连接，所述油缸座通过销轴与所述油缸相连接，所述扳手与所述插板盒的插槽滑动配合，所述碰块安装于所述底座上。

2.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述动力单元总成包括电机泵组、液压油箱、电控柜和动力单元框架，所述电机泵组、液压油箱、电控柜和阀控中心均安装于所述动力单元框架上，所述动力单元框架与所述底盘相连接，所述动力单元总成通过五根油管与所述主机相连接，五根所述油管包括大泵出油管、小泵出油管、大泵负载压力传递油管、小泵负载压力传递油管和总回油管。

3.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述阀控中心有电控操作和手动操作，所述阀控中心内设置有高压油过滤系统。

4.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述推进机构包括推进油缸和导向柱，所述推进油缸为双级油缸，所述导向柱的两端分别与所述顶板和底座相连接，所述推进油缸一端与所述底座相连接，另一端与所述顶板的轴向位置处于浮动状态，径向位置通过压板定位，所述推进油缸的端部通过锁紧螺母锁定。

5.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，在接卸钻杆时，所述回转头总成带动钻杆旋转，所述扳手在所述油缸的驱动下，在所述插板盒的插槽内滑动并且相对于钻杆的圆周表面滑动，直到钻杆的卡方位置与所述扳手的插口对齐，所述扳手插入钻杆的卡方位置，钻杆带动所述插板盒一同旋转，所述插板盒圆周旋转至碰撞到所述碰块时，所述插板盒停止旋转，所述回转头总成继续旋转完成钻杆的接卸。

6.根据权利要求5所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述钻杆带动所述插板盒一同旋转时，所述扳手相对于所述插板盒的插槽仍可滑动。

7.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述回转头总成通过其内设置的低速大扭矩马达带动齿轮箱减速增扭后将扭矩输送给钻杆，所述回转头总成内还设置有卸杆机构。

8.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述底座底部安装有靴板，地脚螺栓与所述靴板上的孔通过螺栓连接以固定所述主机。

9.根据权利要求1所述的一种面向低矮巷道的天井钻机，其特征在于，所述底盘为轨轮式底盘，所述底盘上安装有卡轨器。