CN111734306A - 一种用于井下钻孔作业的机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于井下钻孔作业的机械手,包括行走底盘、翻转油缸、立柱组件、滑套体、钻机体,行走底盘固定于刮板输送机上,翻转油缸一端固定于行走底盘的旋转平台上,另一端固定于立柱组件上,立柱组件铰接连接于旋转平台上,滑套体套设于立柱组件上并能上下移动,钻机体安装于滑套体上。采用立柱组件,内置立柱油缸,在钻孔作业时立柱油缸向上伸出支撑顶板工作面,保证机身稳定性;钻机体内支护部伸出支撑煤壁工作面,保证钻机稳定;通过滑套体内回转马达减速机进行回转驱动实现钻机旋转特定角度,升降马达减速机进行升降驱动实现钻机在立柱上上下移动一定范围调整工作高度,实现不同位置打孔需求,保证钻孔的维度和精度。
Description
技术领域
本发明属于井下开采设备技术领域,具体涉及一种用于井下钻孔作业的机械手。
背景技术
煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一,煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面发展的稳定,煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。
一方面,煤矿井下巷道在开采的过程中常会出现岩层滑落、巷道变形的现象发生,特别针对开采深度较大的、具有应力高、温度高、地下水水压高、扰动强度高、冲击危险高、蠕变明显、变形大等特点的深部采场、高应力软岩巷道和硐室,巷道变形、断面变小严重影响着矿井通风、运输和人员行走等各个环节,制约矿井安全及高产高效生产,为提高底板围岩的强度,主要有底板注浆、底板锚杆支护等,在对底板采用锚杆支护操作时需先对底板进行钻孔,传统的锚杆钻孔装置大都体积较大,在钻孔时不易移动,并不适用于煤矿井下巷道的钻孔,给煤矿井下巷道的锚杆钻孔带来了很大的工作难度。
另一方面,我国煤炭赋存条件复杂,主要是以井下开采为主,这也是煤矿事故多发、生产效率不高的主要原因。煤矿井下地质情况复杂,如断层、溶岩空洞、溶岩管道、褶皱、陷落柱等,这些地质异常即使规模小,如果不及时超前探测预报,不但造成采掘系统布局不科学,资源铺张,还直接影响矿井开采工作面的后期开采以及水害防治等工作,更加危险的是矿工的安全和矿井的产能难以保障。
目前对于井下作业或探测的钻孔技术主要有两类:
1.采用传统的钻孔工艺进行人工钻孔,一般采用手持式的钻孔设备,需要两个人进行协作配合作业,这种钻孔工艺对工人负荷较大,而且人工钻孔效率较低,钻孔作业时的精度较低,还容易对工人造成人身伤害。
2.采用半自动化的钻孔装置,进行人工遥控钻孔作业,例如授权公告号为CN206386085U的中国专利中公开了一种煤矿用钻孔装置,包括钻机、移动平台、承载平台、进给液压缸、进给液压缸底座、升降液压缸、底座和两个导轨,升降液压缸的下端与底座上表面的中部固定连接,升降液压缸的活塞杆与承载平台下表面的中部固定连接,两个导轨并排平行设置在承载平台的上表面上,移动平台与两个导轨滑动连接,且移动平台能沿两个导轨一线往复移动,钻机固定安装在移动平台的上表面上。但是上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足:由于钻机固定安装在移动平台上,移动平台与导轨滑动连接,不能调节钻机的钻孔角度,在实际使用时存在不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于井下钻孔作业的机械手,实现钻孔作业的高效化和自动化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于井下钻孔作业的机械手,包括:
行走底盘,行走底盘包括旋转平台,所述行走底盘固定于刮板输送机上,为机械手提供行走动力;
翻转油缸,所述翻转油缸一端固定于行走底盘的旋转平台上,另一端固定于立柱组件上,翻转油缸用于为立柱组件的翻转提供动力;
立柱组件,所述立柱组件铰接连接于行走底盘的旋转平台上,旋转平台能带动立柱组件进行水平旋转,立柱组件通过翻转油缸提供的动力能绕铰接点翻转0-90°;
滑套体,所述滑套体套设于立柱组件上,并能沿立柱组件上下移动;
钻机体,所述钻机体安装于滑套体上,用于井下钻孔作业。
本发明的一些具体实施方式中,所述立柱组件包括传动链条,传动链条用于与滑套体配合使滑套体上下移动。
进一步地,所述立柱组件还包括立柱本体、立柱油缸,立柱本体铰接连接于行走底盘上,立柱油缸固定于立柱本体内部,当机械手钻孔作业时,立柱组件为竖直展开状态,立柱油缸伸出立柱本体并顶于工作面上部;传动链条固定于立柱本体的外壁上。
本发明的一些具体实施方式中,所述滑套体包括左滑套本体、右滑套本体,滑套体通过左滑套本体、右滑套本体分别套设于立柱组件的立柱本体上,左滑套本体、右滑套本体之间连接有用于支撑钻机体的回转定轴,右滑套本体上固定有升降马达减速机,升降马达减速机用于为滑套体在立柱组件上滑动提供动力,升降马达减速机的输出轴与回转动轴的一端连接,回转动轴的另一端连接于左滑套本体上,回转动轴的端部分别设置有链轮,链轮与立柱组件的传动链条传动连接,带动滑套体在立柱组件上上下移动。
进一步地,所述滑套体还包括设置于回转定轴上的回转马达减速机和回转动盘,回转动盘与回转马达减速机的输出轴连接固定,回转动盘随回转马达减速机的回转而转动;钻机体与回转定轴配合,钻机体固定在回转动盘上,钻机体能随回转动盘的回转绕回转定轴摆动。
本发明的一些具体实施方式中,所述钻机体包括一级进给油缸、钻机托板,以及相互平行且滑动连接的外导轨机架和内导轨机架;内导轨机架的前端与一级进给油缸的缸筒尾部铰接连接,一级进给油缸的缸杆头部与钻机托板铰接连接,一级进给油缸为钻机托板提供进给动力,钻机托板上固定连接有钻机,钻机托板与内导轨机架滑动连接,钻机托板带动钻机随一级进给油缸在内导轨机架上前后滑动,实现一级进给。
进一步地,所述钻机体还包括二级进给油缸,内导轨机架的后端与二级进给油缸的缸杆头部铰接连接,二级进给油缸的缸筒尾部与外导轨机架的后端铰接连接,二级进给油缸为内导轨机架提供进给动力,内导轨机架随二级进给油缸在外导轨机架上前后滑动,实现二级进给。
进一步地,所述钻机体还包括支撑板油缸以及设置于钻机体最前端的支护部,外导轨机架的前端与支撑板油缸的缸筒尾部铰接连接,支撑板油缸的缸杆头部与支护部铰接连接,支撑板油缸为支护部提供推力。
本发明的一些具体实施方式中,所述行走底盘包括安装于一侧的卡轨器,行走底盘通过卡轨器固定于链板输送机上。
进一步地,所述行走底盘还包括底盘框架、联接座和吊环,联接座安装于底盘框架后端,用于传递行走动力,旋转平台安装于行走底盘的前端,能做360°的回转,吊环安装于行走底盘的四角。
本发明具有以下有益效果:本发明的机械手采用立柱组件,内置立柱油缸,在钻孔作业时立柱油缸向上伸出支撑顶板工作面,保证机身稳定性;钻机体内支护部伸出支撑煤壁工作面,保证钻机稳定;通过滑套体内回转马达减速机进行回转驱动实现钻机旋转特定角度,升降马达减速机进行升降驱动实现钻机在立柱上上下移动一定范围调整工作高度,实现不同位置打孔需求,保证钻孔的维度和精度。
附图说明
图1是本发明机械手的整体立体结构示意图。
图2是本发明机械手的整体主视图。
图3是本发明机械手的整体左视图。
图4是本发明机械手的整体俯视图。
图5是本发明机械手的行走底盘的立体结构示意图。
图6是本发明机械手的滑套体的立体结构示意图。
图7是本发明机械手的滑套体的主视图。
图8是本发明机械手的滑套体的左视图。
图9是本发明机械手的滑套体的俯视图。
图10是本发明机械手的钻机体的立体结构图。
图11是本发明机械手的钻机体的主视图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案做进一步描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
一种用于井下钻孔作业的机械手,包括行走底盘1、翻转油缸2、立柱组件3、滑套体4、钻机体5,如图1-4所示,所述行走底盘1固定于刮板输送机上,为机械手提供行走动力;所述翻转油缸2一端固定于行走底盘1的旋转平台1-2上,另一端固定于立柱组件3上,翻转油缸2用于为立柱组件3的翻转提供动力;所述立柱组件3铰接连接于行走底盘1上,立柱组件3通过翻转油缸2提供的动力能绕铰接点翻转0-90°,使整个机械手在不工作时处于拆叠状态,节省空间;所述滑套体4套设于立柱组件3上,并能沿立柱组件3上下移动;所述钻机体5安装于滑套体4上,用于井下钻孔作业。
如图5所示,行走底盘1为导轨轮式移动平台,行走底盘1包括底盘框架1-1、旋转平台1-2、联接座1-3、卡轨器1-4和吊环1-5,底盘框架1-1是行走底盘1的主体,对翻转油缸2、立柱组件3、滑套体4、钻机体5等其它组件起支撑、固定和连接的作用,旋转平台1-2安装于行走底盘1的前端,能做360°的回转,立柱组件3铰接连接于旋转平台1-2上,旋转平台1-2能带动立柱组件3进行水平旋转;联接座1-3安装于底盘框架1-1后端,工作时卡紧链板输送机的传送链板用于传递行走动力;卡轨器1-4安装于行走底盘1一侧,工作时卡在链板输送机一侧导轨上,防止因重心偏移导致机械手倾翻,链板输送机在附图中未示出;吊环1-5安装于行走底盘1的四角,用于钻孔结束后方便钻孔机械手被搬运机械手的起重吊钩吊装回收。
如图2、3所示,立柱组件3包括立柱本体3-1、传动链条3-2、立柱油缸3-3, 立柱本体3-1铰接连接于行走底盘1上,立柱油缸3-3固定于立柱本体3-1内部,当机械手钻孔作业时,立柱组件3为竖直展开状态,立柱油缸3-3伸出立柱本体3-1并顶于工作面上部,与行走底盘1形成顶天立地之势,使整个钻孔机械手更加稳固可靠。传动链条3-2固定于立柱本体3-1的外壁上,传动链条3-2用于与滑套体4配合使滑套体4上下移动。
如图6-9所示,滑套体4包括左滑套本体4-1、链轮4-2、回转定轴4-3、回转动轴4-4、回转动盘4-5、回转马达减速机4-6、右滑套本体4-7、升降马达减速机4-8,左滑套本体4-1与右滑套本体4-7对整个滑套体4起承托作用,滑套体4通过左滑套本体4-1、右滑套本体4-7分别套设于立柱组件3的立柱本体3-1上。左滑套本体4-1、右滑套本体4-7之间连接有用于支撑钻机体5的回转定轴4-3,右滑套本体4-7上固定有升降马达减速机4-8,升降马达减速机4-8用于为滑套体4在立柱组件3上的移动提供动力,升降马达减速机4-8的输出轴与回转动轴4-4的一端连接,回转动轴4-4的另一端连接于左滑套本体4-1上,回转动轴4-4的端部分别设置有链轮4-2,链轮4-2与立柱组件3的传动链条3-2传动连接,带动滑套体4在立柱组件3上上下移动,链轮4-2为滑套体4在立柱组件3上移动起动力传递作用,在本发明的其他一些实施方式中,此链轮、链条结构可用其它类似结构代替,如齿条、齿轮配合等。回转动盘4-5与回转马达减速机4-6设置于回转定轴4-3上,回转动盘4-5与回转马达减速机4-6的输出轴连接固定,回转动盘4-5随回转马达4-6的回转而转动,回转马达减速机4-6为钻机体5的上下摆动提供动力。钻机体5与回转定轴4-3配合,钻机体5固定在回转动盘4-5上,钻机体5能随回转动盘4-5的回转绕回转定轴4-3摆动。
如图10、11所示,钻机体5包括支护部5-1、支撑板油缸5-2、一级进给油缸5-3、钻机托板5-4、钻机5-5、外导轨机架5-6、二级进给油缸5-7、内导轨机架5-8。
支护部5-1安装在钻机体5的最前端,在钻孔时支护部5-1通过支撑板油缸5-2的推力顶在工作面上,起到稳定钻机的作用。
支撑板油缸5-2的缸筒尾部与外导轨机架5-6的前端铰接连接,支撑板油缸5-2的缸杆头部与支护部5-1铰接连接,支撑板油缸5-2为支护部5-1提供推力。
一级进给油缸5-3的缸筒尾部与内导轨机架5-8的前端铰接连接,一级进给油缸5-3的缸杆头部与钻机托板5-4铰接连接,一级进给油缸5-3为钻机托板5-4提供进给动力。
钻机托板5-4与内导轨机架5-8滑动连接,对钻机5-5起承托作用,钻机托板5-4下部与一级进给油缸5-3铰接,钻机托板5-4带动钻机5-5随一级进给油缸5-3在内导轨机架5-8上前后滑动,实现一级进给。
钻机5-5安装于钻机托板5-4上,可根据需要装夹直径38mm的钻杆,进行钻孔。
外导轨机架5-6对整个钻机体5起支撑作用。
二级进给油缸5-7的缸杆头部与内导轨机架5-8的后端铰接连接,二级进给油缸5-7的缸筒尾部与外导轨机架5-6的后端铰接连接,二级进给油缸5-7为内导轨机架5-8提供进给动力。
内导轨机架5-8与外导轨机架5-6相互平行且通过导轨滑动连接,内导轨机架5-8与二级进给油缸5-7的缸杆头部的后端铰接连接,内导轨机架5-8随二级进给油缸5-7在外导轨机架5-6上前后滑动,实现二级进给。内导轨机架5-8上设有导杆,钻机托板5-4套设于内导轨机架5-8的导杆上并可沿导杆滑动。
本发明机械手的工作方法如下:
1)将本发明的机械手放置在刮板输送机上,通过卡轨器1-4进行固定;
2)整机通过行走底盘1向前行走至断层岩石指定位置;
3)翻转油缸2伸出带动立柱组件3逆时针旋转90°,立柱组件3呈竖直状态,同时钻机体5通过滑套体4上的回转马达减速机4-6回转驱动控制钻机体5保持水平;
4)行走底盘1上的旋转平台1-2顺时针旋转60°-75°,指向煤壁方向,立柱组件3内立柱油缸3-3升起支撑顶板工作面,钻机体5内支护部5-1伸出支撑煤壁工作面,通过滑套体4内回转马达减速机4-6回转驱动及升降马达减速机4-8升降驱动,实现不同位置打孔需求,依次进行钻孔作业。
本发明不局限于上述实施方式,任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,包括:
行走底盘,行走底盘包括旋转平台,所述行走底盘固定于刮板输送机上,为机械手提供行走动力;
翻转油缸,所述翻转油缸一端固定于行走底盘的旋转平台上,另一端固定于立柱组件上,翻转油缸用于为立柱组件的翻转提供动力;
立柱组件,所述立柱组件铰接连接于旋转平台上,旋转平台能带动立柱组件进行水平旋转,立柱组件通过翻转油缸提供的动力能绕铰接点翻转0-90°;
滑套体,所述滑套体套设于立柱组件上,并能沿立柱组件上下移动;
钻机体,所述钻机体安装于滑套体上,用于井下钻孔作业。
2.如权利要求1所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述立柱组件包括传动链条,传动链条用于与滑套体配合使滑套体上下移动。
3.如权利要求2所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述立柱组件还包括立柱本体、立柱油缸,立柱本体铰接连接于行走底盘上,立柱油缸固定于立柱本体内部,当机械手钻孔作业时,立柱组件为竖直展开状态,立柱油缸伸出立柱本体并顶于工作面上部;传动链条固定于立柱本体的外壁上。
4.如权利要求2所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述滑套体包括左滑套本体、右滑套本体,滑套体通过左滑套本体、右滑套本体分别套设于立柱组件的立柱本体上,左滑套本体、右滑套本体之间连接有用于支撑钻机体的回转定轴,右滑套本体上固定有升降马达减速机,升降马达减速机用于为滑套体在立柱组件上滑动提供动力,升降马达减速机的输出轴与回转动轴的一端连接,回转动轴的另一端连接于左滑套本体上,回转动轴的端部分别设置有链轮,链轮与立柱组件的传动链条传动连接,带动滑套体在立柱组件上上下移动。
5.如权利要求4所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述滑套体还包括设置于回转定轴上的回转马达减速机和回转动盘,回转动盘与回转马达减速机的输出轴连接固定,回转动盘随回转马达减速机的回转而转动;钻机体与回转定轴配合,钻机体固定在回转动盘上,钻机体能随回转动盘的回转绕回转定轴摆动。
6.如权利要求1所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述钻机体包括一级进给油缸、钻机托板,以及相互平行且滑动连接的外导轨机架和内导轨机架;内导轨机架的前端与一级进给油缸的缸筒尾部铰接连接,一级进给油缸的缸杆头部与钻机托板铰接连接,一级进给油缸为钻机托板提供进给动力,钻机托板上固定连接有钻机,钻机托板与内导轨机架滑动连接,钻机托板带动钻机随一级进给油缸在内导轨机架上前后滑动,实现一级进给。
7.如权利要求6所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述钻机体还包括二级进给油缸,内导轨机架的后端与二级进给油缸的缸杆头部铰接连接,二级进给油缸的缸筒尾部与外导轨机架的后端铰接连接,二级进给油缸为内导轨机架提供进给动力,内导轨机架随二级进给油缸在外导轨机架上前后滑动,实现二级进给。
8.如权利要求6所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述钻机体还包括支撑板油缸以及设置于钻机体最前端的支护部,外导轨机架的前端与支撑板油缸的缸筒尾部铰接连接,支撑板油缸的缸杆头部与支护部铰接连接,支撑板油缸为支护部提供推力。
9.如权利要求1所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述行走底盘包括安装于一侧的卡轨器,行走底盘通过卡轨器固定于链板输送机上。
10.如权利要求9所述的用于井下钻孔作业的机械手,其特征在于,所述行走底盘还包括底盘框架、联接座和吊环,联接座安装于底盘框架后端,用于传递行走动力,旋转平台安装于行走底盘的前端,能做360°的回转,吊环安装于行走底盘的四角。
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