CN108756782A - 一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锚索支护设备技术领域，具体是一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓。解决了现有煤矿井下钻杆作业工人劳动强度大、生产效率低、作业环境差、安全系数低的问题，包括主体架，主体架内设置有用于储存钻杆的转盘机构，主体架上设置有将转到工作位置的钻杆取出的机械手，机械手固定在旋转机构上，转盘机构由单方向间歇性运动分度的棘轮机构驱动，转盘机构上设置有防止反转的防转机构。本发明实现了煤矿井下锚索支护作业钻杆的大量存储、准确定位、精准补位，将其应用到锚索支护系统中，实现了遥控操作、自动接杆钻孔、自动收回钻杆等功能，具有较强的适应性，提高了井下锚索作业的自动化程度，降低了工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于锚索支护设备技术领域，具体是一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓。
背景技术
巷道支护理论与技术一直是煤矿岩层控制的核心研究内容之一，目前我国巷道支护格局是以锚杆与锚索支护为主体，多种支护方式并存。与锚杆支护相比，锚索支护具有锚固深度大，承载能力强、施加预应力大等优点，我国从20世纪60年代开始使用锚索支护技术，20世纪90年代在煤矿巷道支护中得到广泛应用。由于锚索支护需要的钻孔深度大，目前国内普遍采用多根湿式钻杆依次连接起来钻孔，钻孔工序完成后再逐个拆除钻杆，一般一个钻孔工序需要接杆6-10次，亦即一次钻孔需要手动接钻杆和拆钻杆的动作各6-10次。锚索钻孔一般采用湿式除尘系统，操作人员长时间在钻机跟前，经常会被污水淋湿，工作环境差。钻杆之间靠螺纹连接，钻孔力矩全部施加到连接处，且在多次冲击载荷的作用下螺纹连接越来越紧，人工拆卸费力、费时。可见，传统的锚索钻孔工艺下工人劳动强度大、生产效率低、作业环境差、安全系数低。
发明内容
本发明为了解决现有煤矿井下钻杆作业工人劳动强度大、生产效率低、作业环境差、安全系数低的问题，提供一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓。
本发明采取以下技术方案：一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓，包括主体架，主体架内设置有用于储存钻杆的转盘机构，主体架上设置有将转到工作位置的钻杆取出的机械手，机械手固定在旋转机构上，转盘机构由单方向间歇性运动分度的棘轮机构驱动，转盘机构上设置有防止反转的防转机构。
进一步的，转盘机构包括旋转轴，旋转轴上下端分别安装在主体架上的上下端，旋转轴上固定有两组转盘；转盘上安装有均匀分布的若干组橡胶弹簧，每两个橡胶弹簧为一组，橡胶弹簧安装在销轴上，销轴固定在转盘上，每组橡胶弹簧之间留有空间用于储存钻杆，旋转轴下部设置有用来承载钻杆的托盘。
进一步的，棘轮机构包括油缸耳座、转盘旋转油缸、箱体、棘爪和棘轮，油缸耳座安装在主体架的下部，转盘旋转油缸分别与油缸耳座和箱体连接，棘爪和棘轮安装在箱体的内部，棘轮与转盘机构上的旋转轴固定，棘爪一端固定，另一端与棘轮保持持续接触。
进一步的，防转机构包括固定块、回转销轴、阻尼板、力杆和拉伸弹簧，固定块上通过回转销轴分别与两个力杆的一端铰接，两个力杆另一端之间安装拉伸弹簧，阻尼板固定在力杆内侧，阻尼板内侧为弧形，阻尼板夹紧在旋转轴两侧。防转机构位于钻杆仓的顶端，用于防止转盘机构反向旋转。
进一步的，旋转机构包括油缸耳座、旋转盘、旋转油缸和旋转油缸，油缸耳座安装在主体架的下部，油缸耳座通过旋转油缸与旋转盘铰接，旋转盘固定在旋转轴上，旋转盘另一侧与旋转油缸的一端铰接，旋转油缸的另一端固定机械手。油缸耳座与主体架连接，且具有一定范围内的调节功能。
进一步的，机械手通过固定卡块固定在立轴上，立轴的下端设置机械手连杆，机械手连杆与机械手旋转油缸连接，机械手包括活动爪、固定爪、机械手臂和机械手爪手油缸，机械手臂一端固定在固定卡块上，机械手臂另一端设有固定爪，所述的活动爪安装在机械手爪手油缸上，机械手爪手油缸一端固定在机械手臂上。工作时，机械手旋转油缸驱动机械手连杆转动，立轴带动机械手臂转动，完成钻杆的移位动作。机械手爪手油缸驱动活动爪，完成钻杆的夹紧、松开动作。下部机械手和上部机械手同相位，保证了对钻杆的上端和下端同时抓取。
机械手具有钻杆夹紧、松开功能，在钻杆仓的上下位置各布置一个，上部机械手保证夹持的钻杆的外螺纹对准上一根钻杆的内螺纹，下部机械手保证钻杆的内螺纹对准钻箱卡套的外螺纹，保证钻杆的可靠装入。
进一步的，主体架上下端凸出部位设计有安装固定孔。
本发明的旋转式大容量钻杆仓一般集成于全自动锚索钻机的整机系统中，钻杆仓的上下端设计有安装定位孔，可以与全自动锚索钻机的机架连接。钻杆仓内的橡胶弹簧将钻杆夹持住，整个钻杆仓可以储存若干根钻杆，且钻杆的规格与橡胶弹簧尺寸合理匹配，可以实现多种规格钻杆的储存。在棘轮机构和防转机构的双重作用下，转盘机构以设定的方向转动，实现钻杆的持续供应和准确定位，转盘机构的初始相位位置可以通过钻杆仓下部的油缸耳座调整机构来实现。在旋转机构的作用下，机械手顺时针方向摆动，将钻杆仓内供给到位的钻杆移动到全自动锚索钻机钻箱的上方，钻杆下部螺纹与钻箱可靠连接后，机械手松开钻杆，继续按原来方向摆动，直至到极限位置，让开钻箱钻孔作业经过的路径。一个钻孔作业循环完成后，钻箱降至最低位置，机械手从极限位置逆时针摆动，与此同时，钻杆仓内的转盘机构完成了一个转动循环，机械手摆动至设定位置夹持钻杆，开始下一个循环，直至需要的钻孔深度。
与现有技术相比，本发明实现了煤矿井下锚索支护作业钻杆的大量存储、准确定位、精准补位，将其应用到锚索支护系统中，实现了遥控操作、自动接杆钻孔、自动收回钻杆等功能，具有较强的适应性，提高了井下锚索作业的自动化程度，降低了工人的劳动强度，改善了工人劳动环境，提高了作业效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为装满钻杆后的结构示意图；
图3为转盘机构示意图；
图4为棘轮机构示意图；
图5为旋转机构示意图；
图6为防转机构示意图；
图7为机械手示意图；
图8为油缸耳座调节示意图；
图中1-主体架，2-转盘机构，3-机械手，4-棘轮机构，5-旋转机构，6-防转机构，7-钻杆，8-旋转轴，9-转盘，10-橡胶弹簧，11-销轴，12-托盘，13-油缸耳座，14-转盘旋转油缸，15-箱体，16-棘轮，17-棘爪，18-旋转盘，19-机械手旋转油缸，20-机械手旋转油缸，21-固定块，22-回转销轴，23-阻尼板，24-力杆，25-拉伸弹簧，26-机械手连杆，27-立轴，28-固定卡块，29-活动爪，30-固定爪，31-机械手臂，32-机械手爪手油缸。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，实施例是用来说明本发明的，而不是对本发明作任何限制。
如图1、2所示，本发明一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓，由主体架1、转盘机构2、机械手3、棘轮机构4、旋转机构5、防转机构6和钻杆7组成。该旋转式大容量钻杆仓一般集成于全自动锚索钻机的整机系统中，钻杆仓的上下端设计有安装连接孔，可以与全自动锚索钻机的机架连接。
如图3所示，所述的转盘机构2由旋转轴8、转盘9、橡胶弹簧10、销轴11、托盘12组成。旋转轴8上下端分别安装在主体架1上的上下端，可以自由旋转；转盘9共有两组，以一定的相位关系固定在旋转轴8上；转盘9上安装有均匀分布的若干组橡胶弹簧10和销轴11，每两个橡胶弹簧10为一组，橡胶弹簧10安装在销轴11上，销轴11固定在转盘9上，每组橡胶弹簧10之间留有合适的空间，用于储存、夹紧钻杆7，托盘12用来承载钻杆7。
如图4所示，所述的棘轮机构4由油缸耳座13、转盘旋转油缸14、箱体15、棘轮16、棘爪17组成。油缸耳座13安装在主体架1的下部，可以根据需要进行位置调节；棘轮16、棘爪17安装在箱体15的内部，转盘旋转油缸14分别与油缸耳座13和箱体15连接；棘轮16与转盘机构2上的旋转轴8固定。在转盘旋转油缸14的推动下，棘轮16带动旋转轴8实现单方向（顺时针）间歇性运动，将钻杆依次推移至取杆位置。
如图5所示，所述的旋转机构5由油缸耳座13、旋转盘18、机械手旋转油缸19、机械手旋转油缸20组成。油缸耳座13安装在主体架1的下部，可以根据需要进行位置调节，并满足下述三种工况的要求：满足旋转油缸I19最长、旋转油缸II20最短时，机械手3将钻杆7精确定位到钻箱位置实现拆装钻杆；满足旋转油缸I19和旋转油缸II20同时达到最长时，机械手3到达转盘并能从中抓取钻杆7，也能将从钻箱上拆下的钻杆放入转盘；满足旋转油缸I19、旋转油缸II20同时达到最短时，机械手3能避让升降运动的钻箱。旋转盘18与机械手旋转油缸19、机械手旋转油缸20连接，在两个油缸组合作用下，机械手3旋转，实现钻杆7的夹持、移位、拆卸等动作。
如图6所示，所述的防转机构6由固定块21、回转销轴22、阻尼板23、力杆24、拉伸弹簧25组成。阻尼板23固定在固定块21上，内侧设计成弧形，材质为酚醛树脂，便于夹紧旋转轴8；力杆24的一端安装在回转销轴22上，一端设计有圆孔，且数量若干，用于安装拉伸弹簧25，根据实际使用效果选择不同的安装孔，实现不同的阻尼力矩，从而实现阻止转盘9反转的目的。
如图7所示，所述的机械手3通过固定卡块28固定在立轴27上，立轴27的下端设置机械手连杆26，机械手连杆26与机械手旋转油缸20连接，机械手3包括活动爪29、固定爪30、机械手臂31和机械手爪手油缸32，机械手臂31一端固定在固定卡块28上，机械手臂31另一端设有固定爪30，所述的活动爪29安装在机械手爪手油缸32上，机械手爪手油缸32一端固定在机械手臂31上。工作时，机械手旋转油缸20驱动机械手连杆26转动，立轴27带动机械手臂31转动，完成钻杆7的移位动作。机械手爪手油缸32驱动活动爪29，完成钻杆7的夹紧、松开动作。上、下部机械手3同相位，保证了对钻杆7的上端和下端同时抓取。
如图8所示，主体架1上设计有沉槽，沉槽内有若干个螺纹孔，油缸耳座13安装在沉槽内，油缸耳座13上设计有4组长孔，通过调节长螺钉，实现油缸耳座13在一定范围内的移动。
Claims (7)
1.一种煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：包括主体架（1），主体架（1）内设置有用于储存钻杆的转盘机构（2），主体架（1）上设置有将转到工作位置的钻杆取出的机械手（3），机械手（3）固定在旋转机构（5）上，转盘机构（2）由单方向间歇性运动分度的棘轮机构（4）驱动，转盘机构（2）上设置有防止反转的防转机构（6）。
2.根据权利要求1所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的转盘机构（2）包括旋转轴（8），旋转轴（8）上下端分别安装在主体架（1）上的上下端，旋转轴（8）上固定有两组转盘（9）；转盘（9）上安装有均匀分布的若干组橡胶弹簧（10），每两个橡胶弹簧（10）为一组，橡胶弹簧（10）安装在销轴（11）上，销轴（11）固定在转盘（9）上，每组橡胶弹簧（10）之间留有空间用于储存钻杆（7），旋转轴（8）下部设置有用来承载钻杆（7）的托盘（12）。
3.根据权利要求2所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的橡胶弹簧（10）为圆柱形。
4.根据权利要求1所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的棘轮机构（4）包括油缸耳座（13）、转盘旋转油缸（14）、箱体（15）、棘爪（16）和棘轮（17），油缸耳座（13）安装在主体架（1）的下部，转盘旋转油缸（14）分别与油缸耳座（13）和箱体（15）连接，棘爪（16）和棘轮（17）安装在箱体（15）的内部，棘轮（17）与转盘机构（2）上的旋转轴（8）固定，棘爪（16）一端固定，另一端与棘轮（17）保持持续接触。
5.根据权利要求1所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的防转机构（6）包括固定块（21）、回转销轴（22）、阻尼板（23）、力杆（24）和拉伸弹簧（25），固定块（21）上通过回转销轴（22）分别与两个力杆（24）的一端铰接，两个力杆（24）另一端之间安装拉伸弹簧（25），阻尼板（23）固定在力杆（24）内侧，阻尼板（23）内侧为弧形，阻尼板（23）夹紧在旋转轴（8）两侧。
6.根据权利要求1所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的旋转机构（5）包括油缸耳座（13）、旋转盘（18）、旋转油缸（19）和旋转油缸（20），油缸耳座（13）安装在主体架（1）的下部，油缸耳座（13）通过旋转油缸（19）与旋转盘（18）铰接，旋转盘（18）固定在旋转轴（8）上，旋转盘（18）另一侧与旋转油缸（20）的一端铰接，旋转油缸（20）的另一端固定机械手（3）。
7.根据权利要求6所述的煤矿用旋转式大容量钻杆仓，其特征在于：所述的机械手（3）通过固定卡块（28）固定在立轴（27）上，立轴（27）的下端设置机械手连杆（26），机械手连杆（26）与机械手旋转油缸（20）连接，机械手（3）包括活动爪（29）、固定爪（30）、机械手臂（31）和机械手爪手油缸（32），机械手臂（31）一端固定在固定卡块（28）上，机械手臂（31）另一端设有固定爪（30），所述的活动爪（29）安装在机械手爪手油缸（32）上，机械手爪手油缸（32）一端固定在机械手臂（31）上。
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