CN106761488A - 一种煤矿钻机用钻杆输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿钻机用钻杆输送装置，属于机械设计领域，包括关节式机械手、钻杆箱，在所述钻机的提升倾动机构的一侧同侧上集成有所述的关节式机械手与钻杆箱；所述关节式机械手包括：倾角调整关节，安装在所述的提升倾动机构上，由倾角马达、倾角减速器、转动臂组成；回转关节，安装在所述的转动臂上，由回转马达、回转轴、回转臂组成；伸缩关节，安装在所述的回转臂上，由伸缩装置、伸缩外筒、伸缩臂组成；手爪关节，安装在所述的伸缩臂上，由上固定爪、下活动爪、夹紧装置组成。本发明具有倾角调节范围大、定位准确、安装维修方便、抗污染能力强以及体积较小等优势。
Description
技术领域
本发明属于机械设计领域，具体涉及一种煤矿钻机用钻杆输送装置。
背景技术
钻杆输送装置是一种用于煤矿钻机的辅助装置，其功能是向钻机输送钻进所需的钻杆，或将施工孔内退出的钻杆取回。现有的钻杆输送装置存在如下缺陷：
1.现有钻杆输送装置适用钻孔倾角范围较小，一般为0～+45°；而实际上煤矿钻机经常用于+45°以上的大倾角钻孔施工，因此该倾角范围无法满足生产需求。
2.现有钻杆输送装置的倾角调节和回转角度调节完全依靠机械限位，即倾角摆动由油缸行程限制极限位置，回转角度由机械式挡块限制极限位置，机械限位装置磨损后定位误差较大，且损坏后更换也比较困难。
3.现有钻杆输送装置的钻杆箱沿滑轨平移，但煤矿井下环境恶劣粉尘、煤渣、水相互掺杂，在滑轨上堆积、结块，严重阻碍钻杆箱运动，而且滑轨在钻杆箱下方，也不便于经常清理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿钻机用钻杆输送装置，以解决现有的钻杆输送装置的倾角调节范围小、定位准确差、安装维修不便、抗污染能力弱以及体积较大等问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种煤矿钻机用钻杆输送装置，包括关节式机械手、钻杆箱，在所述钻机的提升倾动机构的一侧同侧上集成有所述的关节式机械手与钻杆箱；所述关节式机械手包括：倾角调整关节，安装在所述的提升倾动机构上，由倾角马达、倾角减速器、转动臂组成；回转关节，安装在所述的转动臂上，由回转马达、回转轴、回转臂组成；伸缩关节，安装在所述的回转臂上，由伸缩装置、伸缩外筒、伸缩臂组成；手爪关节，安装在所述的伸缩臂上，由上固定爪、下活动爪、夹紧装置组成。通过采用上述方案，本发明能够将钻杆输送装置的适用倾角范围扩展至-30°～+90°，具有倾角调节范围大的优势。
进一步，为了便于测量关节式机械手的倾角，特设置成下述结构：所述倾角调整关节还包括有安装在转动臂的旋转A轴上的倾角传感器。
进一步，为了用于判别关节式机械手倾角调整的最终状态是否与钻杆中心线相同，且回转臂能够定位准确，特设置成下述结构：所述回转关节还包括有安装在回转轴的回转B轴上的同步传感器、阻尼器、回转角度传感器、回转限位器。
进一步，为了使手爪关节更好的夹紧钻杆，特设置成下述结构：所述上固定爪与下活动爪的相互对应面上均设置有卡瓦。
进一步，为了不来回移动钻杆箱，特设置成下述结构：所述钻杆箱包括箱体、调斜装置，所述箱体与提升倾动装置铰接，且两者通过调斜装置形成折叠式结构。
进一步，为了保证钻杆箱的正常工作，特设置成下述结构：所述箱体为开放式框架体。
进一步，为了更好的操控关节式机械手和钻杆箱，特设置成下述结构：所述伸缩装置、夹紧装置、调斜装置为带有溢流阀的油缸或止回阀的气缸。
本发明的有益效果是：
1、本发明将钻杆输送装置的适用倾角范围扩展至-30°～+90°，相比原装置扩大了近2倍，已能满足绝大多数煤矿钻孔需求。
2、本发明倾角调节由倾角传感器实时测量，到达指定倾角(或同时由同步传感器判断与钻杆中心线同步)后回转减速器立即停止运动。
3、本发明回转角度调节由回转限位器限制起始位置和最终位置，并采用角度传感器实时测量回转角度，在即将到达极限位置时减慢回转速度，大大减少限位装置磨损。由于传感器体积小，安装拆卸方便，因此维修十分方便、快捷。
4、本发明的钻杆箱为折叠式，不用来回移动，用油缸驱动调节倾角，无易污染零件。并且由于其采用开放式结构，表面堆积的粉尘、煤渣等也可随时清理，不会影响其正常工作。
总的来说，与现有钻杆输送装置相比，本发明具有倾角调节范围大、定位准确、安装维修方便、抗污染能力强以及体积较小等优势。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明煤矿钻机用钻杆输送装置的结构图；
图2为图1的K向示意图；
附图标记：1-倾角马达，2-倾角减速器，3-转动臂，4-倾角传感器，5-回转马达，6-回转轴，7-回转臂，8-同步传感器，9-阻尼器，10-回转角度传感器，11-回转限位器，12-伸缩装置，13-伸缩外筒，14-伸缩臂，15-上固定爪，16-下活动爪，17-夹紧装置，18-卡瓦，19-箱体，20-调斜装置，21-提升倾动机构，22-钻杆。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1-2所示，本实施例提供的一种煤矿钻机用钻杆输送装置，由关节式机械手和钻杆箱组成，且通过在钻机的提升倾动机构21的一侧同侧上集成有该关节式机械手与钻杆箱，使得钻杆输送装置与钻机形成一体，方便操作，且有利于减少设备的占地面积，同时该钻杆输送装置可随钻机一起移动，增强了其灵活机动性。所述关节式机械手包括有：倾角调整关节，安装在提升倾动机构21上，由倾角马达1、倾角减速器2、转动臂3组成，这样通过倾角马达1驱使倾角减速器2带动转动臂3可绕旋转A轴转动，同时，安装在转动臂3的旋转A轴上的倾角传感器4用于测量关节式机械手的倾角；回转关节，安装在转动臂3上，由回转马达5、回转轴6、回转臂7组成，这样通过回转马达5驱使回转轴6带动回转臂7可绕回转B轴转动，同时，安装在回转轴6的回转B轴上的同步传感器8、阻尼器9、回转角度传感器10、回转限位器11可用于判别关节式机械手倾角调整的最终状态是否与钻杆中心线相同，并使得回转臂7能够定位准确；伸缩关节，安装在回转臂7上，由伸缩装置12、伸缩外筒13、伸缩臂14组成，这样通过伸缩装置12驱使伸缩臂14相对于伸缩外筒13做伸缩运动；手爪关节，安装在伸缩臂14上，由上固定爪15、下活动爪16、夹紧装置17组成，上固定爪15和夹紧装置17与伸缩臂固定连接，且下活动抓16与上固定爪铰接并由夹紧装置17驱动下活动爪可相对于上固定爪做张开和闭合运动，同时，该上固定爪15与下活动爪16的相互对应面上均安装有卡瓦18，可使得手爪关节更好的夹紧钻杆22。
本实施例中的钻杆箱包括箱体19、调斜装置20，该箱体19与提升倾动装置21铰接，且两者通过调斜装置20形成折叠式结构。优选的，所述箱体19为开放式框架体。这样，钻杆箱为折叠式，不用来回移动，用油缸驱动调节倾角，无易污染零件。并且由于其采用开放式结构，表面堆积的粉尘、煤渣等也可随时清理，不会影响其正常工作。
本实施例中的伸缩装置12、夹紧装置17、调斜装置20为带有溢流阀的油缸。当然在不同的实施例中还可以采用带有止回阀的气缸。
现根据上述方案，具体阐释下其工作原理：
输送钻杆：关节式机械手初始状态如图1所示，钻杆箱的箱体19在调斜装置20的作用下保持水平或左端(如图2的K向视图)略高，确保钻杆22不因重力滚出箱体19即可；然后，夹紧装置17驱动下活动爪16相对于上固定爪15张开，而伸缩装置12驱动伸缩臂14相对于伸缩外筒13及与伸缩臂14连接的手爪关节向钻杆22伸出，伸出到位后夹紧装置17驱动下活动爪16夹紧箱体19内的钻杆22，接着，伸缩装置12驱动伸缩臂14及手爪关节缩回到位；然后，倾角马达1驱动倾角减速器2，使转动臂3围绕旋转A轴上下转动，直到与钻杆22中心线相对水平面的夹角相同，同时，倾角传感器4来测量关节式机械手倾角，同步传感器5来判别关节机械手倾角调整的最终状态是否与钻杆22中心线相同；然后，在倾角调整到位后，回转马达5驱动回转轴6带动回转臂7及与其连接的伸缩关节和手爪关节围绕回转B轴顺时针旋转270°(如图2的K向视图)，钻杆22中心线即与主机钻杆中心重合；最后，夹紧装置17驱动下活动爪16张开；伸缩装置12驱动伸缩臂14及与手爪关节缩回；而回转马达5驱动回转轴6带动回转臂7、伸缩关节、手爪关节围绕回转B轴逆时针旋转270°(如图2的K向视图)；倾角马达1驱动倾角减速器2，使转动臂3围绕旋转A轴转动，关节式机械手回到初始状态。
回收钻杆：关节机械手通过倾角调整、回转、手爪关节伸出、手爪关节张开等一系列动作后，使手爪关节中心线与主机钻杆中心线重合(具体过程与输送钻杆相似)；然后，夹紧装置17驱动下活动爪16夹紧钻杆22(此时该钻杆已与前后钻杆脱开连接)；伸缩装置12驱动伸缩臂14及与手爪关节缩回；回转马达5驱动回转轴6带动回转臂7、伸缩关节、手爪关节围绕回转B轴逆时针旋转270°(如图2的K向视图)；倾角马达1驱动倾角减速器2，使转动臂3围绕旋转A轴转动，关节式机械手回到初始状态；接着，伸缩装置12驱动伸缩臂14及与手爪关节伸出，夹紧装置17驱动下活动爪16张开，将钻杆22放回钻杆箱的箱体19内；接着，伸缩装置12驱动伸缩臂14及与手爪关节缩回,关节式机械手再次回到初始状态；最后，钻杆箱的箱体19在调斜装置20的作用下使左端(如图2的K向视图)略低，钻杆22即可在自身重力作用下滚出。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种煤矿钻机用钻杆输送装置，包括关节式机械手、钻杆箱，其特征在于，在所述钻机的提升倾动机构(21)的一侧同侧上集成有所述的关节式机械手与钻杆箱；所述关节式机械手包括：倾角调整关节，安装在所述的提升倾动机构上，由倾角马达(1)、倾角减速器(2)、转动臂(3)组成；回转关节，安装在所述的转动臂上，由回转马达(5)、回转轴(6)、回转臂(7)组成；伸缩关节，安装在所述的回转臂上，由伸缩装置(12)、伸缩外筒(13)、伸缩臂(14)组成；手爪关节，安装在所述的伸缩臂上，由上固定爪(15)、下活动爪(16)、夹紧装置(17)组成。
2.根据权利要求1所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述倾角调整关节还包括有安装在转动臂(3)的旋转A轴上的倾角传感器(4)。
3.根据权利要求1所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述回转关节还包括有安装在回转轴(6)的回转B轴上的同步传感器(8)、阻尼器(9)、回转角度传感器(10)、回转限位器(11)。
4.根据权利要求1所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述上固定爪(15)与下活动爪(16)的相互对应面上均设置有卡瓦(18)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述钻杆箱包括箱体(19)、调斜装置(20)，所述箱体与提升倾动装置铰接，且两者通过调斜装置形成折叠式结构。
6.根据权利要求5所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述箱体(19)为开放式框架体。
7.根据权利要求5所述的煤矿钻机用钻杆输送装置，其特征在于，所述伸缩装置(12)、夹紧装置(17)、调斜装置(20)为带有溢流阀的油缸或止回阀的气缸。
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