CN110388188A - 一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,包括底座和滑动设置在底座上的滑箱,所述底座一侧装配在煤矿钻机的首端,底座内设置有用于驱动滑箱水平往复滑动的伺服电机,所述滑箱内设置有钻杆夹固机构,钻杆夹固机构包括设置在滑箱内腔底部的液压油缸、设置在滑箱首端的延伸台和设置在延伸台首端处的机械手,所述延伸台顶壁的高度位于滑箱高度的二分之一位置处,以在延伸台的顶壁与滑箱的首端端壁之间形成一用于放置钻杆的矩形放置腔,所述机械手底端与液压油缸的伸缩杆端铰接,机械手顶端的夹持部位朝向矩形放置腔设置。本发明能够实现钻杆在煤矿钻机上的自动送装与拆卸,解放了人力,机械化程度高,极大了提高了生产效率,节省了工作时间。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿机械设备技术领域,具体为一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置。
背景技术
在煤矿开采过程中,为了保证安全生产,需要对含瓦斯的煤层进行瓦斯抽采,主要通过钻杆钻孔实施。传统中使用的钻杆多种多样,主要有圆形钻杆、螺旋形钻杆等,但不论是圆形钻杆还是螺旋形钻杆,在使用打孔过程中,都存在钻杆拆卸难的问题。现有的拆卸钻杆的方法仍旧是依靠人工操作:在将几十米甚至上百米的钻杆打入钻孔后,通过移动钻机将打进钻孔内的钻杆一点点的拔出,当拔出2-3个长度的钻杆后,人工通过夹持器、扳手等,将露出钻孔的钻杆从钻机上拆卸掉,然后再移动钻机,再将钻机与连在一起的钻杆连接,再移动钻机拔出钻杆,如此往复,人工强度非常大,且人工拆卸过程中存在极大的安全隐患。同时,钻杆的安装过程也是如此,工作强度十分大。为此,需要一种减少人工操作,即可能够实现钻杆与钻杆或者钻杆与煤矿钻机之间自动送装或者拆卸的设备或是方法。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是提出一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,加装在煤矿钻机的前端,配合钻杆箱能够实现钻杆在煤矿钻机上的自动送装与拆卸,解放了人力,机械化程度高,极大了提高了生产效率,节省了工作时间。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为:一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,包括一矩形结构的底座和沿底座长度方向滑动设置在底座上的滑箱,所述底座一侧可拆卸装配在煤矿钻机的首端,底座内设置有用于驱动滑箱水平往复滑动的伺服电机,所述滑箱内设置有钻杆夹固机构,其中,所述钻杆夹固机构包括可拆卸水平设置在滑箱内腔底部的液压油缸、沿滑箱长度方向延伸设置在滑箱首端的延伸台和设置在延伸台首端处的用于夹固钻杆的机械手,所述延伸台顶壁的高度位于滑箱高度的二分之一位置处,以在延伸台的顶壁与滑箱的首端端壁之间形成一用于放置钻杆的矩形放置腔,所述机械手底端与液压油缸的伸缩杆端铰接,机械手顶端的夹持部位朝向矩形放置腔设置,以通过液压油缸作为动力实现对钻杆的夹固。
作为优选的,所述底座两侧内壁顶部处沿长度方向均设置有支撑架,底座两侧壁顶部处沿长度方向均设置有卡板,同一侧的卡板底壁与支撑架顶壁之间形成用于滑动装配滑箱的夹槽,所述滑箱的两侧外壁中间高度处沿其长度方向设置有与夹槽适配的架板,滑箱通过其两侧的架板水平滑动设置在夹槽中。
作为优选的,所述伺服电机穿设在底座一侧壁靠近尾端的位置处,伺服电机的输出轴端穿入底座侧壁置入底座内腔后连接有一用于驱动滑箱往复滑动的齿轮,所述滑箱底端中心沿其长度方向设置有与齿轮啮合的齿条,滑箱滑动装配在底座上后,齿条与齿轮相互啮合,以实现伺服电机对滑箱往复滑动的动力驱动。
作为优选的,所述延伸台是一与滑箱宽度相匹配的矩形支撑台,延伸台与滑箱一体成型连接。
作为优选的,所述矩形放置腔的高度与钻杆的外径相匹配。
作为优选的,所述延伸台首端内的两侧壁之间水平架设有连接轴,所述机械手为一金属板,机械手穿设在连接轴上形成一杠杆,以配合液压油缸完成相对钻杆的开合夹固动作。
作为优选的,所述滑箱内固定设置有用于装配液压油缸的铰耳。
作为优选的,所述机械手朝向钻杆的表面设置有用于夹固钻杆的弧形槽。
作为优选的,所述装置还包括配套使用的钻杆箱,所述钻杆箱为一上下开口的箱体,钻杆箱的内腔宽度与钻杆的外径相匹配,钻杆箱通过固定架垂直架设在滑箱的顶部,且钻杆箱的底端开口贴靠滑箱的顶壁设置,钻杆箱内位于最底部的钻杆自由坐设在滑箱顶壁上。
作为优选的,所述钻杆箱设置在底座中心与尾端之间的位置处。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
第一,本发明所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,加装在煤矿钻机的前端,配合钻杆箱能够实现钻杆在煤矿钻机上的自动送装与拆卸,解放了人力,机械化程度高,极大了提高了生产效率,节省了工作时间。
第二,本发明主体采用底座与滑箱的滑动配合方式,采用伺服电机的齿轮驱动实现对钻杆的往复运送,同时配合液压油缸驱动的机械手完成对钻杆的夹持固定,实现钻杆与钻杆或者钻杆与煤矿钻机之间螺纹的结合或拆离,主体结构精简,操控效率高。
第三,本发明同时能够与钻杆箱配合工作,利用滑箱与钻杆箱之间的相对位置以及钻杆的自由下落,不需要人工辅助装载钻杆,纯机械即可完成无人工干预的钻杆的填送。
附图说明
图1为本发明机械手松弛状态的结构示意图;
图2为本发明机械手夹固状态的结构示意图;
图3为本发明中底座的结构示意图;
图4为图3的侧视结构示意图;
图5为本发明中滑箱和钻杆夹固机构的安装结构示意图;
图6为本发明中滑箱的侧视结构示意图;
图7为底座与滑箱装配的侧视结构示意图;
图8为底座、滑箱与伺服电机装配的侧视结构示意图;
图9为本发明工作状态下与钻杆箱配合使用的初始状态的结构示意图;
图10为本发明工作状态下与钻杆箱配合使用的钻杆送装过程的结构示意图;
图11为本发明与钻杆箱装配的结构示意图;
图12为本发明实施例2的结构示意图。
图中标记:1、底座,2、滑箱,3、伺服电机,4、液压油缸,5、延伸台,6、机械手,61、弧形槽,7、支撑架,8、卡板,9、夹槽,10、架板,11、齿轮,12、齿条,13、矩形放置腔,14、连接轴,15、铰耳,16、钻杆箱,17、钻杆,18、升降油缸。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明,本实施例以本发明技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
实施例1:
如图1、2所示,本发明为一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,包括一矩形结构的底座1和沿底座1长度方向滑动设置在底座1上的滑箱2,所述底座1一侧可拆卸装配在煤矿钻机的首端,底座1内设置有用于驱动滑箱2水平往复滑动的伺服电机3,所述滑箱2内设置有钻杆夹固机构,通过滑箱2在底座1上的水平滑动实现在煤矿钻机上钻杆17的送装或拆卸,其中,所述钻杆夹固机构包括可拆卸水平设置在滑箱2内腔底部的液压油缸4、沿滑箱2长度方向延伸设置在滑箱2首端的延伸台5和设置在延伸台5首端处的用于夹固钻杆17的机械手6,所述延伸台5顶壁的高度位于滑箱2高度的二分之一位置处,以在延伸台5的顶壁与滑箱2的首端端壁之间形成一用于放置钻杆17的矩形放置腔13,所述机械手6底端与液压油缸4的伸缩杆端铰接,机械手6顶端的夹持部位朝向矩形放置腔13设置,以通过液压油缸4作为动力实现对钻杆17的夹固。
矩形放置腔13实际上是由延伸台5、机械手6和滑箱2的首端端壁共同围合形成的,其大小稍大于钻杆的外径,单次可容纳一个钻杆17。
如图3、4所示,进一步的,所述底座1两侧内壁顶部处沿长度方向均设置有支撑架7,底座1两侧壁顶部处沿长度方向均设置有卡板8,同一侧的卡板8底壁与支撑架7顶壁之间形成用于滑动装配滑箱2的夹槽9,所述滑箱2的两侧外壁中间高度处沿其长度方向设置有与夹槽9适配的架板10,滑箱2通过其两侧的架板10水平滑动设置在夹槽9中。
如图7、8所示,进一步的,所述伺服电机3穿设在底座1一侧壁靠近尾端的位置处,伺服电机3的输出轴端穿入底座1侧壁置入底座1内腔后连接有一用于驱动滑箱2往复滑动的齿轮11,所述滑箱2底端中心沿其长度方向设置有与齿轮11啮合的齿条12,滑箱2滑动装配在底座1上后,齿条12与齿轮11相互啮合,以实现伺服电机3对滑箱2往复滑动的动力驱动。
如图5所示,进一步的,所述延伸台5是一与滑箱2宽度相匹配的矩形支撑台,延伸台5与滑箱2一体成型连接。
进一步的,所述矩形放置腔13的高度与钻杆17的外径相匹配。
如图5、6所示,进一步的,所述延伸台5首端内的两侧壁之间水平架设有连接轴14,所述机械手6为一金属板,机械手6穿设在连接轴14上形成一杠杆,以配合液压油缸4完成相对钻杆17的开合夹固动作。
进一步的,所述滑箱2内固定设置有用于装配液压油缸4的铰耳15。
进一步的,所述机械手6朝向钻杆17的表面设置有用于夹固钻杆17的弧形槽61。
如图9、10所示,进一步的,所述装置还包括配套使用的钻杆箱16,所述钻杆箱16为一上下开口的箱体,钻杆箱16的内腔宽度与钻杆17的外径相匹配,钻杆箱16通过固定架垂直架设在滑箱2的顶部,且钻杆箱16的底端开口贴靠滑箱2的顶壁设置,钻杆箱16内位于最底部的钻杆自由坐设在滑箱2顶壁上。
进一步的,所述钻杆箱16设置在底座1中心与尾端之间的位置处。
一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置的钻杆送装方法,包括以下步骤:
S1、启动伺服电机3倒转,将滑箱2的首端后移,至使位于钻杆箱16内最底部的钻杆自由掉落至矩形放置腔13中,关闭伺服电机3;
S2、启动伺服电机3正转,驱动滑箱2推动位于矩形放置腔13中的钻杆17前进,至滑箱2顶壁将钻杆箱16底部开口完全密封,关闭伺服电机3;
S3、开启液压油缸4,驱动机械手6夹固位于矩形放置腔13中钻杆17;
S4、启动私服电机3,驱动滑箱2前进,将钻杆17送至其中轴线与煤矿钻机的中轴线重合的位置处,开启煤矿钻机正转,将钻杆17螺纹装配在煤矿钻机上,即完成钻杆的送装。
一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置的钻杆拆卸方法,包括以下步骤:
S1、启动伺服电机3正转,将滑箱2首端的机械手6前移至煤矿钻机最前端的钻杆位置处,使钻杆17置于矩形放置腔13中,关闭伺服电机3;
S2、开启液压油缸4,驱动机械手6牢牢夹固装载在煤矿钻机上的钻杆17;
S3、开启煤矿钻机倒转,将位于煤矿钻机最前端的钻杆17与相邻的煤矿钻机上的钻杆17拆离;
S4、启动伺服电机3倒转,驱动滑箱2带动钻杆17后退至钻杆箱16底端开口位置处,即完成钻杆的拆卸。
实施例2:
本实施例与实施例1的基础结构完全相同,唯一的区别在于,本实施例中,在钻杆完成拆卸后,增设了用于将钻杆重新送回或者“顶入”钻杆箱16内的升降油缸18;在实施例1中,钻杆箱16是通过固定架垂直架设在滑箱2的顶部,此处所述的固定架为设置在钻杆箱16底部两侧的支撑腿,用于固定支撑钻杆箱16,而升降油缸4设置在每侧支撑腿的内侧壁处,升降油缸18的顶部升降杆垂直朝向钻杆的端部位置,在滑箱2将钻杆送回至钻杆箱16底部位置后,同时开启两侧的升降油缸18,将位于钻杆箱16底部的钻杆17“顶入”钻杆箱16内,然后开启伺服电机3,驱动滑箱2前进,使滑箱2的顶壁重新密封钻杆箱16的底部开口,即完成整个动作。
实施例3:
本实施例的整体结构与实施例2相同,区别在于,将机械化的钻杆送装或者拆卸动作编程化,采用集合的控制系统进行统一的操作指令控制,在机械化的基础上实现自动化,同时,升降油缸18的顶部支撑端面上加设一与钻杆17外径相匹配的弧形脱瓦,用于支撑托举钻杆17,以保证钻杆17举升过程中的稳定性。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例描述如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:包括一矩形结构的底座(1)和沿底座(1)长度方向滑动设置在底座(1)上的滑箱(2),所述底座(1)一侧可拆卸装配在煤矿钻机的首端,底座(1)内设置有用于驱动滑箱(2)水平往复滑动的伺服电机(3),所述滑箱(2)内设置有钻杆夹固机构,其中,所述钻杆夹固机构包括可拆卸水平设置在滑箱(2)内腔底部的液压油缸(4)、沿滑箱(2)长度方向延伸设置在滑箱(2)首端的延伸台(5)和设置在延伸台(5)首端处的用于夹固钻杆(17)的机械手(6),所述延伸台(5)顶壁的高度位于滑箱(2)高度的二分之一位置处,以在延伸台(5)的顶壁与滑箱(2)的首端端壁之间形成一用于放置钻杆(17)的矩形放置腔(13),所述机械手(6)底端与液压油缸(4)的伸缩杆端铰接,机械手(6)顶端的夹持部位朝向矩形放置腔(13)设置,以通过液压油缸(4)作为动力实现对钻杆(17)的夹固。
2.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述底座(1)两侧内壁顶部处沿长度方向均设置有支撑架(7),底座(1)两侧壁顶部处沿长度方向均设置有卡板(8),同一侧的卡板(8)底壁与支撑架(7)顶壁之间形成用于滑动装配滑箱(2)的夹槽(9),所述滑箱(2)的两侧外壁中间高度处沿其长度方向设置有与夹槽(9)适配的架板(10),滑箱(2)通过其两侧的架板(10)水平滑动设置在夹槽(9)中。
3.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述伺服电机(3)穿设在底座(1)一侧壁靠近尾端的位置处,伺服电机(3)的输出轴端穿入底座(1)侧壁置入底座(1)内腔后连接有一用于驱动滑箱(2)往复滑动的齿轮(11),所述滑箱(2)底端中心沿其长度方向设置有与齿轮(11)啮合的齿条(12),滑箱(2)滑动装配在底座(1)上后,齿条(12)与齿轮(11)相互啮合,以实现伺服电机(3)对滑箱(2)往复滑动的动力驱动。
4.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述延伸台(5)是一与滑箱(2)宽度相匹配的矩形支撑台,延伸台(5)与滑箱(2)一体成型连接。
5.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述矩形放置腔(13)的高度与钻杆(17)的外径相匹配。
6.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述延伸台(5)首端内的两侧壁之间水平架设有连接轴(14),所述机械手(6)为一金属板,机械手(6)穿设在连接轴(14)上形成一杠杆,以配合液压油缸(4)完成相对钻杆(17)的开合夹固动作。
7.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述滑箱(2)内固定设置有用于装配液压油缸(4)的铰耳(15)。
8.如权利要求1所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述机械手(6)朝向钻杆(17)的表面设置有用于夹固钻杆(17)的弧形槽(61)。
9.如权利要求1-8任一所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述装置还包括配套使用的钻杆箱(16),所述钻杆箱(16)为一上下开口的箱体,钻杆箱(16)的内腔宽度与钻杆(17)的外径相匹配,钻杆箱(16)通过固定架垂直架设在滑箱(2)的顶部,且钻杆箱(16)的底端开口贴靠滑箱(2)的顶壁设置,钻杆箱(16)内位于最底部的钻杆自由坐设在滑箱(2)顶壁上。
10.如权利要求9所述的一种用于煤矿钻机的钻杆自动送装与拆卸装置,其特征在于:所述钻杆箱(16)设置在底座(1)中心与尾端之间的位置处。
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