CN106223876A - 全液压煤矿钻机自动上下杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置，该装置设置在全液压煤矿钻机的正下方，包括上下杆单元、储杆单元、夹持器、钻杆、卡盘装置、减速箱、拖板、推进油缸、上底座、立柱、支撑油缸Ⅰ、下底座、支撑油缸Ⅱ和横梁，所述立柱焊接在下底座上，支撑油缸Ⅰ用于控制立柱的稳定，支撑油缸Ⅱ通过伸缩带动上底座整体进行上仰或下倾、上底座的尾部转动固定在横梁上，推进油缸的端部通过伸缩带动拖板作往复直线运动，拖板上固定有减速箱，液压马达及卡盘装置分别设于减速箱的两侧。本发明结构紧凑，通过双向液压缸、上卡爪、下卡爪及横杆结构来实现一次只释放一根钻杆，完成上下杆的操作，提高换杆工作效率同时还能提高工人的安全性。

Description

全液压煤矿钻机自动上下杆装置

技术领域

本发明涉及矿山机械设备领域，具体涉及一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置。

背景技术

目前，钻机是一种被广泛应用于煤矿开采所必需的钻探设备之一，主要用于矿井内部，钻探各种角度的探放水孔、地质构造孔、防突解压孔、瓦斯抽排放孔及其它用途的各种工程用孔等，使用范围广。本申请涉及到的全液压煤矿钻机是钻机设备中重要种类之一，具有功率大、体积小、灵活、运输方便等优点，与此同时也存在着一些不足，国内煤矿生产所采用的全液压煤矿钻机自动化程度不高，导致实际生产时劳动强度大，尤其是在换杆的过程中，需要人工将钻杆换好后才能继续工作，由于钻杆较重，将其从地面运送到夹持器中轴线处是有一定高度，人工完成就显得尤为吃力，如钻有一定倾斜角度的孔，换杆难度进一步加大。且施工过程中需要大量的水进行冲孔，导致工人的工作环境非常泥泞，这也给上下杆带来了困难，每次钻机换杆时都需要两三个工人协同完成上下杆操作。高负荷的工作导致工人精力难以集中，对煤矿开采的安全生产造成威胁。

为此，工程技术人员进行大量的考察调研，提出钻机自动上下杆装置。如在《建筑机械》发表的多功能钻机换杆机构的研究与设计公开了一种自动换杆装置，其换杆部分主要是借助支架转动油缸和夹持器转动马达来实现换杆操作，其缺点在于运动轨迹分为一次直线远动与两次旋转运动，运动轨迹复杂，每次运动都有累积误差，三次的累积误差过大，因此很难保证能精确的完成上下杆的操作；在《煤矿机械》上发表的煤矿用自动换杆液压钻车的研制也公开了一种换杆装置，其主要由夹持器液压缸、小摆角液压缸、大摆角液压缸、夹持器构成，其不足之处在于其换杆过程需要进行两次旋转运动，运动轨迹复杂，而且其钻杆库每次只能容纳一根钻杆，如果钻孔深度为10-15米，不能满足连续钻孔的要求；中国专利公开号CN202832306U，发明创造的名称为自动装杆装置，该方案公开了一种杆槽储杆，利用带有复位弹簧的挡杆机构挡杆，通过对油缸的有效行程的设计，实现钻杆移动位置的精确定位，并最终完成装杆的操作，其缺点在于煤矿下条件潮湿，很容易造成弹簧锈蚀失效，加之此方案一次储杆约20根钻杆，频繁换钻杆导致弹簧频繁压缩与拉伸，弹簧的使用寿命低。

因此为降低工人的工作量，避免登高作业，避免工人在最前端的工作面操作，保证3-5米的安全工作距离，同时保证工人钻孔安全，有必要设计一种全新的液压钻机自动上下杆装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置，能够代替人工换杆，节约劳动成本，在提高换杆工作效率同时还能提高工人的安全性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置，该自动上下杆装置设置在全液压煤矿钻机的正下方，所述自动上下杆装置包括上下杆单元、储杆单元、夹持器、钻杆、卡盘装置、减速箱、拖板、推进油缸、上底座、立柱、支撑油缸Ⅰ、下底座、支撑油缸Ⅱ和横梁，所述立柱焊接在下底座上，所述支撑油缸Ⅰ用于控制立柱的稳定，其一端与立柱中部的圆柱套连接，另一端与下底座上的双耳环连接，所述支撑油缸Ⅱ通过伸缩带动上底座整体进行上仰或下倾、所述上底座与圆柱套连接，所述上底座的尾部转动固定在横梁上，所述推进油缸无活塞杆的端部焊接在上底座的尾部，有活活塞杆的端部与拖板连接并通过伸缩带动拖板作往复直线运动，所述拖板上固定有减速箱，所述减速箱的左侧设有液压马达，右侧设有卡盘装置；

所述上下杆单元包括斜杆、固定板、纵向液压缸、圆环形卡箍、横向液压缸、机械手，所述纵向液压缸位于横向液压缸的正下方，所述横向液压缸左端焊接有带螺纹孔的圆杆，所述圆杆与机械手的左手进行连接，所述机械手的右手与横向液压缸的活塞杆一端进行连接；

所述储杆单元包括下卡爪、横杆、上卡爪、储杆库、双向液压缸、库门开关、合页、库门把手、库门、左横挡和右横挡，所述下卡爪及上卡爪的有孔端分别套在储杆库两侧的横杆上，所述下卡爪及上卡爪的无孔端分别插入于储杆库两侧的正方形孔中，所述储杆库的左横挡、右横挡上焊接有用于保证钻机在上仰、水平及下顷钻孔过程中钻杆不会滑落的圆形挡板，所述双向液压缸分别平行设置在储杆库的两个侧面，所述横杆与双向液压缸的活塞杆两端固定，所述储杆库焊接在煤矿钻机底座前部的正下方，所述库门与储杆库通过合页进行连接。

进一步地，所述减速箱内的一级行星齿轮减速器与液压马达之间通过弹性柱销联轴器进行连接。

进一步地，所述卡盘装置内的胶筒式液压卡盘与减速箱内的一级行星齿轮减速器也通过弹性柱销联轴器进行连接。

进一步地，所述下卡爪与上卡爪之间的垂直距离为50-80mm。

进一步地，所述储杆库库内长度为750-850mm。

进一步地，所述机械手的左右手都为半圆形结构。

进一步地，所述半圆形结构的直径为35-40mm。

本发明的有益效果是：

1、储杆库焊接在煤矿钻机的上底座的下方，使全液压煤矿钻机自动上下杆装置结构紧凑，上下杆动作无需旋转，易于定位，可靠性高。

2、装置的储杆单元为对称布置，一次性可以装多根钻杆，能够根据实际工况调节储杆数量，结构稳定性好且储杆量大。

3、通过设置双向液压缸、上卡爪、下卡爪及横杆结构，保证一次只释放一根钻杆到左右横挡上；上下杆单元只需要通过对两个液压缸的控制便可以完成上下杆的操作。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明装置一种角度的结构示意图；

图2为本发明装置另一种角度的结构示意图；

图3为本发明的俯视结构图；

图4为本发明装置的上杆状态示意图；

图5为本发明装置的下倾钻孔示意图；

图6为本发明装置的上仰钻孔示意图；

图7为本发明装置中储杆单元的结构示意图；

图8为本发明装置中储杆库的结构示意图；

图9为本发明装置中上卡爪的结构示意图；

图10为本发明装置中下卡爪的零件图；

图11为本发明装置中横杆的局部放大视图；

图12为本发明装置中库门零件图；

图13为本发明装置中部分钻杆装入钻杆库的状态图；

图14为本发明装置中一级行星齿轮减速器示意图；

图15为本发明装置中胶筒式液压卡盘的结构示意图；

图16为本发明装置中弹性柱销联轴器的结构示意图；

图17为本发明装置中上下杆单元的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101-斜杆，102-固定板，103-纵向液压缸，104-圆环形卡箍，105-横向液压缸，106-机械手，

201-下卡爪，202-横杆，203-上卡爪，204-圆形挡板，205-储杆库，206-双向液压缸，207-库门开关，208-合页，209-库门把手，210-库门，211-左横挡，212-右横挡，

3-夹持器，4-钻杆，5-卡盘装置，6-减速箱，7-拖板，8-推进油缸，9-上底座，10-立柱，11-支撑油缸Ⅰ，12-下底座，13-支撑油缸Ⅱ，14-缺口，15-双耳环，16-圆柱套，17-横梁，18-液压马达，19-一级行星齿轮减速器，20-胶筒式液压卡盘，21-弹性柱销联轴器。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-17所示，本发明为一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置，该自动上下杆装置设置在全液压煤矿钻机的正下方，包括上下杆单元、储杆单元、夹持器3、钻杆4、卡盘装置5、减速箱6、拖板7、推进油缸8、上底座9、立柱10、支撑油缸Ⅰ11、下底座12、支撑油缸Ⅱ13、缺口14、双耳环15、圆柱套16、横梁17、液压马达18、一级行星齿轮减速器19、胶筒式液压卡盘20和弹性柱销联轴器21，其具体操作方法及工作原理为，

储杆操作方法：将库门开关207打开，库门210与储杆库205通过合页208进行连接，用手即可轻易握住库门把手209即可将库门210打开，此时人工将钻杆直接放进储杆库205，储杆库205两边都可以放钻杆，待钻杆装好后，再用手握住库门把手209将库门210合上，接着使用库门开关207将库门210锁紧。参看图13，储杆库205中存储部分钻杆4。

钻杆4的存储及煤矿钻机的支撑、运动原理：煤矿钻机工作时，推进油缸8带动拖板7作直线运动，当其运行到待上杆的指定位置时，双向液压缸206向上运动时，上卡爪203向上运动，最前面的钻杆4得到释放，与此同时后面的下卡爪201也向上运动，从而阻止最前面的钻杆4邻近的一根钻杆4继续向下运动，从而达到一次只下落一根钻杆4的目的；当最前面的钻杆4滚落到储杆库205最低位置时，便被左横挡211与右横挡212接住，便于上下杆单元将钻杆4运送到指定位置，参看图4、图5、图6，当支撑油缸Ⅱ13伸缩时，可以带动上底座整体进行上仰与下倾，此时圆形挡板204会挡住钻杆4，以免钻杆4滑落伤人或造成其他事故，所以无论煤矿钻机进行上仰、下倾、还是水平钻孔，钻杆4都能稳定在左横挡211、右横挡212上，特别是钻机进行上仰、下倾角度进行钻孔时，圆形挡板204能保证钻杆不会滑落。前面的钻杆已经到达左右横挡处，机械手106处在缺口14的正下方，缺口14的尺寸大小能够保证机械手106及后续上下杆单元的顺利通过，机械手106的左右手上部分是由两个半圆形构成，纵向液压缸103的进油口进油，回油口回油，使得纵向液压缸103的活塞杆上行，上行到机械手106的左右手上部分两个半圆形构成的轴向线与落在左横挡211、右横挡212上钻杆4的轴向线时重合时，纵向液压缸103便处于保压状态，既不进油也不回油同时也不卸荷，同时与机械手106右手连接的横向液压缸105活塞杆收缩带动机械手106右手左行，慢慢靠近钻杆4，并最终夹紧钻杆4，接着纵向液压缸进油口继续进油，回油口继续回油便可以带动横向液压缸105与机械手106夹紧的钻杆4一起继续上行，直至钻杆4被送到与卡盘装置5与夹持器3的轴向线重合的位置，接着推进油缸8伸长，当胶筒式液压卡盘20顶住钻杆4无钻头端的末端时，液压马达18带动一级行星齿轮减速器19，经减速器主轴及胶筒式液压卡盘20将钻杆4旋紧，横向液压缸105的活塞杆伸长，机械手106松开钻杆4，纵向液压缸103通过与上杆过程相反的进回油过程下行到初始位置，与此同时推进油缸8继续前进，同时液压马达18继续旋转，使得钻杆4穿过夹持器3作用在工作面上进行钻孔。这就是上杆过程；当钻杆4用完后，推进油缸8缩回，同时液压马达18以与上杆过程相反的方向旋转，使得钻杆4从夹持器3中退出来，当钻杆4运行与上杆过程待上杆指定位置相同时，由于上杆过程中最后机械手106处于张开状态，故而此时纵向液压缸103可以直接运行到机械手106左右手上部分半圆形的轴线与夹持器3的轴线重合时停止上行，此时横向液压缸105的活塞杆缩回，从而使得机械手106的右手慢慢靠近钻杆4，当机械手夹紧钻杆4后，纵向液压缸103下行，将钻杆4运送到左横挡211、右横挡212上，此时横向液压缸105伸长，机械手106松开钻杆4，最终通过钻杆库205的角度调整与侧面双向液压缸206的控制将使用过的钻杆4放回到钻杆库205空的钻杆库内，完成下杆的操作。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：该自动上下杆装置设置在全液压煤矿钻机的正下方，所述自动上下杆装置包括上下杆单元、储杆单元、夹持器(3)、钻杆(4)、卡盘装置(5)、减速箱(6)、拖板(7)、推进油缸(8)、上底座(9)、立柱(10)、支撑油缸Ⅰ(11)、下底座(12)、支撑油缸Ⅱ(13)和横梁(17)，所述立柱(10)焊接在下底座(12)上，所述支撑油缸Ⅰ(11)用于控制立柱(10)的稳定，其一端与立柱(10)中部的圆柱套(16)连接，另一端与下底座(12)上的双耳环(15)连接，所述支撑油缸Ⅱ(13)通过伸缩带动上底座(9)整体进行上仰或下倾、所述上底座(9)与圆柱套(16)连接，所述上底座(9)的尾部转动固定在横梁(17)上，所述推进油缸(8)无活塞杆的端部焊接在上底座(9)的尾部，有活活塞杆的端部与拖板(7)连接并通过伸缩带动拖板(7)作往复直线运动，所述拖板(7)上固定有减速箱(6)，所述减速箱(6)的左侧设有液压马达(18)，右侧设有卡盘装置(5)；

所述上下杆单元包括斜杆(101)、固定板(102)、纵向液压缸(103)、圆环形卡箍(104)、横向液压缸(105)、机械手(106)，所述纵向液压缸(103)位于横向液压缸(105)的正下方，所述横向液压缸(105)左端焊接有带螺纹孔的圆杆，所述圆杆与机械手(106)的左手进行连接，所述机械手(106)的右手与横向液压缸(105)的活塞杆一端进行连接；

所述储杆单元包括下卡爪(201)、横杆(202)、上卡爪(203)、储杆库(205)、双向液压缸(206)、库门开关(207)、合页(208)、库门把手(209)、库门(210)、左横挡(211)和右横挡(212)，所述下卡爪(201)及上卡爪(203)的有孔端分别套在储杆库(205)两侧的横杆(202)上，所述下卡爪(201)及上卡爪(203)的无孔端分别插入于储杆库(205)两侧的正方形孔中，所述储杆库(205)的左横挡(211)、右横挡(212)上焊接有用于保证钻机在上仰、水平及下顷钻孔过程中钻杆(4)不会滑落的圆形挡板(204)，所述双向液压缸(206)分别平行设置在储杆库(205)的两个侧面，所述横杆(202)与双向液压缸(206)的活塞杆两端固定，所述储杆库(205)焊接在煤矿钻机底座(9)前部的正下方，所述库门(210)与储杆库(205)通过合页(208)进行连接。

2.根据权利要求1所述的全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：所述减速箱(6)内的一级行星齿轮减速器(19)与液压马达(18)之间通过弹性柱销联轴器(21)进行连接。

3.根据权利要求2所述的全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：所述卡盘装置(5)内的胶筒式液压卡盘(20)与减速箱(6)内的一级行星齿轮减速器(19)也通过弹性柱销联轴器(21)进行连接。

4.根据权利要求1所述的全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：所述下卡爪(201)与上卡爪(203)之间的垂直距离为50-80mm。

5.根据权利要求1所述的全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：所述储杆库(205)库内长度为750-850mm。

6.根据权利要求1所述的全液压煤矿钻机自动上下杆装置，其特征在于：所述机械手(106)的左右手都为半圆形结构。