CN115637939A - 凿岩台车换杆装置、凿岩台车及上杆、卸杆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凿岩台车换杆装置、凿岩台车及上杆、卸杆方法，凿岩台车换杆装置包括推进梁与送杆机构，且推进梁上具有换杆工位；送杆机构上具有至少一个可夹紧或释放钻杆的夹口；送杆机构位于推进梁侧部，且送杆机构具有转动和/或平移的行程，以带动夹口位移至与换杆工位重合的位置。本发明应用于凿岩机技术领域，不仅结构精简、部件简单，而且占用空间小的同时装杆方便，方便拆卸与维护保养，具有操作简单、自动化程度高等优点。

Description

凿岩台车换杆装置、凿岩台车及上杆、卸杆方法

技术领域

本发明涉及凿岩机技术领域，具体是一种凿岩台车换杆装置、凿岩台车及上杆、卸杆方法。

背景技术

凿岩台车是一种隧道及地下工程采用钻爆法施工的凿岩设备，其主要由凿岩机、推进梁(凿岩机的承托、定位和推进机构)、钢结构的车架、走行机构以及其他必要的附属设备，和根据工程需要添加的设备所组成。由于凿岩台车的钻杆钻进深度多为固定长度，当钻杆长度与钻进深度相差长度较大时，只能更换推进梁总成或在钻进过程中进行换杆操作。

目前市面上的凿岩台车所使用的凿岩钻杆换杆装置所采用的结构大多都是在推进梁的一侧设有用于存放钻杆或锚杆的钻杆库，在推进梁上还设有装杆装置，换杆时装杆装置将钻杆库中的钻杆或锚杆转移到凿岩机前端后，抓杆装置通过抓手将卡钳装置上的钻杆抓起后并完成换杆。这一结构设计不仅结构大且复杂，占用工作空间大也会导致工作受限，同时对推进梁上凿岩机的检修与保养工作会也会起到妨碍，在具体使用过程中，使用筒状的钻杆库装杆在操作上也比较麻烦。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种凿岩台车换杆装置、凿岩台车及上杆、卸杆方法。不仅结构精简、部件简单，而且占用空间小的同时装杆方便，方便拆卸与维护保养，具有操作简单、自动化程度高等优点。

为实现上述目的，本发明提供一种凿岩台车换杆装置，包括推进梁与送杆机构，且所述推进梁上具有换杆工位；

所述送杆机构上具有至少一个可夹紧或释放钻杆的夹口；

所述送杆机构位于所述推进梁侧部，且所述送杆机构具有转动和/或平移的行程，以带动所述夹口位移至与所述换杆工位重合的位置。

在其中一个实施例，凿岩台车换杆装置还包括导向机构；

所述导向机构设有可收纳钻杆首端和/或尾端和/或中部的收纳仓，且所述收纳仓上设有与所述收纳仓内部连通的换杆口；

所述导向机构位于所述推进梁侧部，且所述导向机构具有转动和/或平移的行程，以带动所述换杆口位移至与所述换杆工位重合的位置；

所述送杆机构相对于所述导向机构具有转动和/或平移的行程，以将所述收纳仓内的钻杆送至所述换杆口，或将所述换杆口处的钻杆送至所述收纳仓。

在其中一个实施例，所述导向机构包括：

第一导向器，具有一所述收纳仓与一所述换杆口，用于收纳钻杆的首端；

第二导向器，具有一所述收纳仓与一所述换杆口，用于收纳钻杆的尾端；

所述第一导向器上的所述换杆口与所述第二导向器上的所述换杆口位于同一直线上，且所述第一导向器与所述第二导向器具有同步转动和/或平移的行程；

所述送杆机构相对于所述第一导向器、所述第二导向器均具有转动和/或平移的行程。

在其中一个实施例，所述第一导向器、所述第二导向器上均设有装杆口，且所述装杆口与对应所述收纳仓连通。

在其中一个实施例，所述送杆机构的数量为两个；

其中一个所述送杆机构位于所述第一导向器与所述第二导向器之间且靠近所述第一导向器的位置；

另一个所述送杆机构位于所述第一导向器与所述第二导向器之间且靠近所述第二导向器的位置。

在其中一个实施例，凿岩台车换杆装置还包括第一驱动组件与连接件；

所述第一导向器、所述第二导向器、所述送杆机构均与所述连接件相连；

所述第一导向器、所述第二导向器与所述连接件之间均为转动配合，所述送杆机构与所述连接件之间为固定配合；

所述第一驱动组件与所述连接件传动相连，以驱动所述连接件转动。

在其中一个实施例，所述连接件包括第一连接件、第二连接件与连接轴；

所述第一导向器与相邻的所述送杆机构之间通过第一连接件相连，所述第一连接件与所述第一导向器之间为转动配合，所述第一连接件与对应所述送杆机构之间为固定配合；

所述第二导向器与相邻的所述送杆机构之间通过第二连接件相连，所述第二连接件与所述第二导向器之间为转动配合，所述第二连接件与对应所述送杆机构之间为固定配合；

所述连接轴的一端与所述第一连接件相连，另一端与所述第二连接件相连，所述第一驱动组件与所述第一连接件或所述第二连接件或所述连接轴传动相连。

在其中一个实施例，所述连接轴为伸缩杆；或

所述连接轴由若干连接杆首尾可拆卸相连构成。

在其中一个实施例，所述导向机构为第三导向器；

所述第三导向器上具有一所述收纳仓与一所述换杆口，且所述收纳仓沿横向贯穿所述第三导向器，以用于收纳钻杆的中部；

所述送杆机构的数量为两个，两所述送杆机构分别位于所述第三导向器两侧。

在其中一个实施例，凿岩台车换杆装置还包括第二驱动组件，所述推进梁侧部设有安装座；

所述导向机构铰接在安装座上，所述第二驱动组件与所述导向机构传动相连，以驱动所述导向机构具有绕铰接点转动的行程。

在其中一个实施例，所述安装座或所述推进梁上设有限位块；

所述限位块位于所述导向机构的转动路径上，以在所述导向机构转动过程中将所述换杆口驻停至与所述换杆工位重合的位置。

在其中一个实施例，所述送杆机构为由第一钳体与第二钳体铰接而成的夹钳结构；

所述第一钳体上设有至少一个第一钳口，所述第二钳体上设有至少一个第二钳口，且所述第一钳口与所述第二钳口一一对应；

所述第一钳口与对应所述第二钳口组成所述夹口。

在其中一个实施例，所述第一钳口与所述第二钳口的数量均为两个。

在其中一个实施例，所述第一钳口、所述第二钳口上均可拆卸地设置有夹持块；

所述夹持块上具有开口，所述夹口由两所述夹持块上的所述开口围成。

在其中一个实施例，所述推进梁的尾端设有端部夹持器，以将岩石上的钻杆夹持固定。

为实现上述目的，本发明还提供一种凿岩台车的上杆方法，采用上述的凿岩台车换杆装置，所述上杆方法包括如下步骤：

步骤101，推进凿岩机使推进梁上的首根钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤102，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置；

步骤103，保持夹口夹紧钻杆，推进凿岩机，将凿岩机与对应夹口上的钻杆首端结合并旋紧；

步骤104，控制夹口小幅度打开，使钻杆可在夹口内活动但仍限制在夹口内，推进凿岩机，将对应夹口上的钻杆尾端与上一根钻杆的首端结合并旋紧；

步骤105，控制夹口完全打开，控制送杆机构转动和/或平移复位后，控制夹口夹紧；

步骤106，推进凿岩机，将当前凿岩机上的钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤107，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的下一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，并重复进行步骤103-步骤107，直至送杆机构上的钻杆全部打入岩体。

为实现上述目的，本发明还提供一种凿岩台车的卸杆方法，采用上述的凿岩台车换杆装置，所述卸杆方法包括如下步骤：

步骤201，推进凿岩机，使凿岩机与当前岩体上裸露的钻杆首端结合并旋紧后，控制凿岩机退回至推进梁首端，使凿岩机上的钻杆与岩体分离；

步骤202，将当前岩体上裸露的钻杆首端夹持固定，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，同时使凿岩机上的钻杆位于该夹口内；

步骤203，控制夹口收拢，使当前凿岩机上的钻杆在可在夹口内活动但仍限制在夹口内，随后控制凿岩机反转并后退，将当前凿岩机上的钻杆与岩体上裸露的钻杆分离；

步骤204，控制夹口夹紧钻杆，控制凿岩机反转并后退，使凿岩机与钻杆分离后，控制送杆机构转动和/或平移复位；

步骤205，重复步骤201-步骤204，直至岩体上钻杆全部卸出。

为实现上述目的，本发明还提供一种凿岩台车，所述凿岩台车上设置有上述的凿岩台车换杆装置。

在其中一个实施例，所述凿岩台车上设有手动控制器；

所述手动控制器与所述凿岩台车换杆装置控制相连，以手动控制所述凿岩台车换杆装置执行上述上杆方法的部分或全部步骤，或手动控制所述凿岩台车换杆装置执行上述卸杆方法的部分或全部步骤。

在其中一个实施例，所述凿岩台车上设有自动控制器；

所述自动控制器与所述凿岩台车换杆装置控制相连，以自动控制所述凿岩台车换杆装置执行上述上杆方法的部分或全部步骤，或自动控制所述凿岩台车换杆装置执行上述卸杆方法的部分或全部步骤。

本发明具有如下有益技术效果：

1.本发明中的凿岩台车换杆装置空间占用小，很大程度上减少了外接装置对凿岩台车工作范围的影响；

2.本发明中的凿岩台车换杆装置中各个部件都是分体结构，而且每个部件的体积小、重量轻，方便拆卸与检修；

3.本发明中的凿岩台车换杆装置采用机械限位或工作保证其精准性，对换杆的精准性有很大提升；

4.本发明中的凿岩台车换杆装置构成简单，不仅操作方便、操作动作简捷，而且保持了低成本；

5.本发明中的凿岩台车的上杆、卸杆操作均可通过自动控制器进行一键式智能化操作，减少对操作手的技能依赖。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中凿岩台车换杆装置的俯视图；

图2为本发明实施例1中凿岩台车换杆装置的第一轴测图；

图3为本发明实施例1中凿岩台车换杆装置的第二轴测图；

图4为本发明实施例1中送杆机构的轴测图；

图5为本发明实施例1中送杆机构的正视图；

图6为本发明实施例1中导向机构的正视图；

图7为本发明实施例1中第一导向器与送杆机构的连接结构示意图；

图8为本发明实施例4中自动控制器的模块示意图。

附图标号：推进梁1、换杆工位101、送杆机构2、夹口201、凿岩机3、钻杆4、导向机构5、收纳仓501、换杆口502、第一导向器6、第二导向器7、基架8、侧挡板9、第一弧形板10、第二弧形板11、连接件12、旋转油缸13、摇臂14、第一连接件15、第二连接件16、连接轴17、安装座18、枢轴19、摆动油缸20、限位块21、第一钳体22、第二钳体23、夹持油缸24、夹持块25、夹持板26、端部夹持器27。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

如图1-7所示为本实施例公开的一种凿岩台车换杆装置，其主要包括推进梁1与送杆机构2，推进梁1上滑动连接有凿岩机3，推进梁1上还设换杆工位101，凿岩机3主要用于将钻杆4打入岩体，换杆工位101位于凿岩机3钻头的行进路径上，即当钻杆4位于换杆工位101上时，即可通过凿岩机3的旋进将换杆工位101上的钻头与凿岩机3连接固定。

送杆机构2上具有至少一个可夹紧或释放钻杆4的夹口201，且送杆机构2位于推进梁1侧部，且送杆机构2相较于推进梁1具有转动和/或平移的行程，在送杆机构2转动和/或平移的过程中，可以带动夹口201位移至与换杆工位101重合的位置。进一步地，当送杆机构2上夹口201的数量为多个时，每次送杆机构2转动和/或平移可将不同的夹口201带动至与换杆工位101重合的位置。

作为优选地，凿岩台车换杆装置还包括导向机构5，导向机构5设有可收纳钻杆4首端和/或尾端和/或中部的收纳仓501，收纳仓501用于对钻杆4起到保护、导向的作用。且收纳仓501圆弧形的侧面设有与收纳仓501内部连通的换杆口502，换杆口502的宽度大于钻杆4直径且小于2倍钻杆4直径，以用于钻杆4进出收纳仓501。导向机构5位于推进梁1侧部，且导向机构5具有转动和/或平移的行程，在导向机构5转动和/或平移的过程中，可以带动换杆口502位移至与换杆工位101重合的位置。送杆机构2相对于导向机构5具有转动和/或平移的行程，以将收纳仓501内的钻杆4送至换杆口502，或将换杆口502处的钻杆4送至收纳仓501。在具体应用过程中，钻杆4首先被送杆机构2夹紧，且钻杆4的首端和/或尾端和/或中部则安置于导向机构5的收纳仓501内且不处于换杆口502的位置。当进行换杆操作时，首先驱动导向机构5、送杆机构2进行同步的转动和/或平移，使换杆口502位移至与换杆工位101重合的位置，这一过程中导向机构5与送杆机构2相对位置保持固定，即收纳仓501内的钻杆4保持固定。随后保持导向机构5固定，驱动送杆机构2进行转动和/或平移，使得送杆机构2上的一个夹口201位移至与换杆工位101重合的位置，即可进行后续的换杆操作；此时收纳仓501内的一根钻杆4位移至换杆口502的位置，其它钻杆4则处在收纳仓501内的封闭位置，因此收纳仓501可以对其它钻杆4进行限位，防止其掉落，带换杆口502的收纳仓501可以保证在上杆过程中精准的送出一根钻杆4。

本实施例中，导向机构5具有多种实施方式。

导向机构5的第一种实施方式为：

导向机构5包括第一导向器6与第二导向器7，第一导向器6与第二导向器7的结构相同且相对设置，两者均设置有一收纳仓501与一换杆口502，且第一导向器6上的换杆口502与第二导向器7上的换杆口502位于同一直线上。其中，第一导向器6用于收纳钻杆4的前端，第二导向器7用于收纳钻杆4的尾端。在具体收纳时，钻杆4的前端与尾端均位于收纳仓501内沿轴向的中部位置，即钻杆4的前端或尾端从收纳仓501的一端伸入收纳仓501但不穿过收纳仓501，以通过第一导向器6、第二导向器7来防止钻杆4前端、尾端受到额外的冲击力，保护钻杆4免受损伤。

第一导向器6和第二导向器7具有足够的强度和支撑挡面，以对钻杆4起到保护作用。在具体实施过程中，第一导向器6、第二导向器7均包括：基架8、侧挡板9以及弧形结构的第一弧形板10、第二弧形板11。其中，第一弧形板10、第二弧形板11均通过焊接的方式固定连接在基架8上，且第二弧形板11套设在第一弧形板10上，收纳仓501即为第一弧形板10与第二弧形板11之间的环形槽，换杆口502则开设在第二弧形板11的中部位置。侧挡板9与基架8、第一弧形板10、第二弧形板11之间均焊接固定，且侧挡板9覆盖在环形槽的一侧。第一导向器6上的侧挡板9覆盖在收纳仓501上且远离第二导向器7的一侧，以防止钻杆4前端受到额外的冲击力的同时防止钻杆4收纳在第一导向器6上时从收纳仓501侧部滑出；第二导向器7上的侧挡板9覆盖在收纳仓501上且远离第一导向器6的一侧，以防止钻杆4尾端受到额外的冲击力的同时防止钻杆4收纳在第二导向器7上时从收纳仓501侧部滑出。

在导向机构5的第一种实施方式下，送杆机构2的数量为两个。其中一个送杆机构2位于第一导向器6与第二导向器7之间且靠近第一导向器6的位置，用于夹紧钻杆4的前端；另一个送杆机构2位于第一导向器6与第二导向器7之间且靠近第二导向器7的位置，用于夹紧钻杆4的尾端，以保障换杆过程中钻杆4前端与尾端的同步性，更加稳定可靠。

在导向机构5的第一种实施方式下，凿岩台车换杆装置还包括第一驱动组件与连接件12，第一导向器6、第二导向器7、送杆机构2均与连接件12相连。具体地，第一导向器6、第二导向器7与连接件12之间均为转动配合，送杆机构2与连接件12之间为固定配合，第一驱动组件与连接件12传动相连，以驱动连接件12转动。其中，转动配合通过轴承或间隙配合的方式实现，固定配合可通过焊接的方式实现。由于连接件12与第一导向器6、第二导向器7之间为转动配合，而与送杆机构2之间为固定配合，因此当第一驱动组件驱动连接件12转动时，第一导向器6、第二导向器7可保持位置姿态不变，而送杆机构2可跟随连接件12转动，进而可以将送杆机构2上的夹口201转动至与换杆口502同一直线的位置，使得夹口201的钻杆4即可通过换杆口502进出收纳仓501。

在导向机构5的第一种实施方式下，第一驱动组件为旋转油缸13，旋转油缸13的固定端固定连接在第一导向器6或第二导向器7的侧挡板9上(本实施例中旋转油缸13设置在第一导向器6的侧挡板9上)，旋转油缸13的伸缩端与连接件12传动相连。本实施例中，通过摇臂14连接旋转油缸13的伸缩端与连接件12，具体地，连接件12上设有平键，摇臂14的一端设置有与连接件12配置的套筒，且套筒上设置与平键配置的键槽，摇臂14的一端通过平键、键槽与连接件12固定相连，摇臂14的另一端设置有连接柱，连接柱通过铰链与旋转油缸13的伸缩端铰接，因此当旋转油缸13带动摇臂14以连接件12为中心摆动时，摇臂14是可以带动连接件12转动的。当然，在具体实施过程中也可采用焊接或其它紧固装置来连接摇臂14与连接件12。

当旋转油缸13驱动连接件12转动时，由于连接件12与第一导向器6、第二导向器7之间为转动配合，因此第一导向器6、第二导向器7以及收纳仓501、换杆口502均不动。由于连接件12与送杆机构2固定连接，因此连接件12带动送杆机构2转动，钻杆4由送杆机构2夹住，因此送杆机构2带动钻杆4一起转动，即能使收纳仓501内的一根钻杆4运动至换杆口502位置，以便于完成后续的换杆操作。

需要注意的是，虽然本实施例中的第一驱动组件为设置在第一导向器6或第二导向器7的油缸。但在具体应用过程中第一驱动组件并不局限于油缸，也不局限于设置在第一导向器6或第二导向器7上，其只需要满足能够驱动连接件12转动即可。例如可通过在连接件12固定套设一齿轮，再通过马达配合减速机驱动齿轮转动，进而带动连接件12转动，这里马达与减速机既可以设置在第一导向器6或第二导向器7上，也可以通过一支架单独布置。

在导向机构5的第一种实施方式下，可以采用一根整体的轴体作为连接件12。另外作为优选地，可将连接件12设置为三部分，分别为第一连接件15、第二连接件16与连接轴17。其中，第一导向器6与相邻的送杆机构2之间通过第一连接件15相连，第一连接件15与第一导向器6之间为转动配合，第一连接件15与对应送杆机构2之间为固定配合；第二导向器7与相邻的送杆机构2之间通过第二连接件16相连，第二连接件16与第二导向器7之间为转动配合，第二连接件16与对应送杆机构2之间为固定配合。连接轴17的一端与第一连接件15相连，另一端与第二连接件16相连，第一驱动组件与第一连接件15或第二连接件16或连接轴17传动相连。这一结构设计可以通过更换不同长度的连接轴17来改变第一导向器6与第二导向器7之间的间距，进而可以适配不同长度的钻杆4。同时，将连接件12进行分体模块化设计，使得各个部件的体积小、重量轻，达到方便拆卸与检修的效果。

进一步优选地，可以将连接件12或连接轴17设置为伸缩杆结构，例如采用与伸缩伞杆相同的伸缩结构，进而可以在不更换连接件12或连接轴17的前提即能适配不同长度的钻杆4。或者也可选择另一种优选方式，即通过若干连接杆首尾可拆卸相连构成连接件12或连接轴17，相邻的连接杆之间可以采用螺栓连接或卡扣连接或法兰连接的方式，当需要适配不同长度的钻杆4时，只需根据钻杆4长度增减连接杆的数量即可。

导向机构5的第二种实施方式为：

导向机构5为一个第三导向器，第三导向器上具有一收纳仓501与一换杆口502，且收纳仓501沿横向贯穿第三导向器，以用于收纳钻杆4的中部。第三导向器的实施结构与上述的第一导向器6、第二导向器7基本相同，区别仅在于第三导向器没有侧挡板。即第三导向器包括：基架8以及弧形结构的第一弧形板10、第二弧形板11。其中，第一弧形板10、第二弧形板11均通过焊接的方式固定连接在基架8上，且第二弧形板11套设在第一弧形板10上，收纳仓501即为第一弧形板10与第二弧形板11之间的环形槽，换杆口502则开设在第二弧形板11的中部位置。由于没有设置侧挡板，因此第三导向器上的收纳仓501沿横向贯穿第三导向器。在具体收纳时，钻杆4贯穿第三导向器上的收纳仓501，且钻杆4的中部区域的杆体位于第三导向器上的收纳仓501内。

在导向机构5的第二种实施方式下，送杆机构2的数量为两个，两个送杆机构2分别位于第三导向器两侧，且两个送杆机构2与第三导向器相邻，使得钻杆4能够稳定的被收纳仓501收纳。

在导向机构5的第二种实施方式下，凿岩台车换杆装置同样还包括第一驱动组件与连接件12，第三导向器、送杆机构2均与连接件12相连。具体地，第三导向器与连接件12之间为转动配合，送杆机构2与连接件12之间为固定配合，第一驱动组件与连接件12传动相连，以驱动连接件12转动。其中，转动配合通过轴承或间隙配合的方式实现，固定配合可通过焊接的方式实现。由于连接件12与第三导向器之间为转动配合，而与送杆机构2之间为固定配合，因此当第一驱动组件驱动连接件12转动时，第三导向器可保持位置姿态不变，而送杆机构2可跟随连接件12转动，进而可以将送杆机构2上的夹口201转动至与换杆口502同一直线的位置，使得夹口201的钻杆4即可通过换杆口502进出收纳仓501。

在导向机构5的第二种实施方式下，第一驱动组件为通过支架外置的旋转油缸13或马达配合减速机的组合，其驱动连接件12旋转的方式与导向机构5的第一种实施方式相同，因此不再对其进行赘述。

在导向机构5的第二种实施方式下，将采用一根整体的轴体作为连接件12的优选实施方式。当然也可以将连接件12进行分体模块化设计或伸缩设计，在此不再对其进行赘述。

在上述导向机构5的两种实施方式下，第一导向器6、第二导向器7、第三导向器上均设有装杆口，且装杆口与对应收纳仓501内部连通，即同一收纳仓501上具有换杆口502、装杆口这两个口；其中，换杆口502的功能不变，用于与换杆工位101重合进行换杆操作，装杆口则主要作为手动将钻杆4放入收纳仓501的入口。

在上述导向机构5的两种实施方式下，凿岩台车换杆装置还包括第二驱动组件，推进梁1侧部设有安装座18，安装座18可通过焊接的方式与推进梁1固定相连，也可以通过螺栓连接的方式与推进梁1可拆卸相连。安装座18的数量、位置则根据导向机构5中第一导向器6、第二导向器7的位置而定，或根据第三导向器的位置而定。

若导向机构5包括第一导向器6与第二导向器7，推进梁1上具有两个安装座18，第一导向器6、第二导向器7分别通过枢轴19铰接在对应的安装座18上，两安装座18上的枢轴19同轴。第二驱动组件则为与两个第一导向器6、第二导向器7对应的摆动油缸20，摆动油缸20的一端与对应安装座18上的枢轴19铰接，另一端则与对应的第一导向器6或第二导向器7铰接。两个摆动油缸20的同步伸缩即可带动第一导向器6、第二导向器7同步绕枢轴19旋转，此时由于送杆机构2通过连接件12与第一导向器6、第二导向器7相连，因此送杆机构2与第一导向器6、第二导向器7同步绕枢轴19旋转，即能实现换杆口502与换杆工位101重合，而换杆口502与夹口201的相对位置不变。当换杆口502位移至与换杆工位101重合后，在驱动旋转油缸13，此时换杆口502位置保持固定，而夹口201逐步旋转，直至夹口201的位置与换杆工位101重合，即可进行后续的换杆操作。

若导向机构5为第三导向器，推进梁1上具有一个安装座18，第三导向器通过枢轴19铰接在安装座18上。第二驱动组件为一个摆动油缸20，摆动油缸20的一端与安装座18上的枢轴19铰接，另一端则与第三导向器铰接。摆动油缸20伸缩即可带动第三导向器绕枢轴19旋转，此时由于送杆机构2通过连接件12与第三导向器相连，因此送杆机构2与第三导向器同步绕枢轴19旋转，即能实现换杆口502与换杆工位101重合，而换杆口502与夹口201的相对位置不变。当换杆口502位移至与换杆工位101重合后，在驱动旋转油缸13，此时换杆口502位置保持固定，而夹口201逐步旋转，直至夹口201的位置与换杆工位101重合，即可进行后续的换杆操作。

优选地，安装座18或推进梁1上设有限位块21，本实施例中的限位块21通过焊接的方式固定设置在安装座18上，且限位块21位于导向机构5(第一导向器6与第二导向器7，或第三导向器)的转动路径上，以在导向机构5转动过程中将换杆口502驻停至与换杆工位101重合的位置。

需要注意的是，虽然本实施例中的第二驱动组件为设置在安装座18与导向机构5之间的油缸。但在具体应用过程中第二驱动组件并不局限于油缸，也不局限于设置在安装座18与导向机构5之间，其只需要满足能够驱动导向机构5转动即可。例如可通过在导向机构5上固定设置一传动齿轮，再通过马达配合减速机驱动传动齿轮转动，进而带动导向机构5转动，这里马达与减速机既可以设置在安装座18与导向机构5之间，也可以通过一支架单独布置。

本实施例中，送杆机构2为由第一钳体22与第二钳体23铰接而成的夹钳结构，具体地，第一钳体22与连接件12通过焊接或键连接的方式固定配合，第二钳体23则通过间隙配合的方式套设在连接件12上。或者，第一钳体22与连接件12通过焊接或键连接的方式固定配合，第二钳体23不与连接件12接触，且第二钳体23通过另外一根轴或铰链与第一钳体22转动配合。

凿岩台车换杆装置还包括第三驱动组件，第三驱动组件的数量与送杆机构2的数量相同。具体地，第三驱动组件为设在第一钳体22上的夹持油缸24，夹持油缸24的固定端通过螺栓等固定装置固定连接在第一钳体22上，夹持油缸24的伸缩端则与第二钳体23铰接。当夹持油缸24进行伸缩运动时，由于第一钳体22刚性连接在连接件12上，此时第二钳体23即可与第一钳体22发生相对转动。

第一钳体22上设有至少一个第一钳口，第二钳体23上设有至少一个第二钳口，且第一钳口与第二钳口一一对应，第一钳口与对应第二钳口即组成一个夹口201。在夹持油缸24的驱动下，使得第二钳体23在第一钳体22上转动实现第一钳口与对应第二钳口的相互靠近或相互远离，即实现了夹口201的张开和闭合形态的切换，以实现对钻杆4的松开或夹紧两种状态。

具体到本实施例中，第一钳口与第二钳口的数量均为两个，即一套送杆机构2可同时夹持两根钻杆4。

作为优选地实施方式，第一钳口的槽壁上、第二钳口的槽壁上均可拆卸地设有夹持块25，夹持块25上具有开口，夹口201由两夹持块25上的开口围成。在第一钳体22、第二钳体23与钻杆4的接触面上装配可拆卸地夹持块25，不仅实现了模块化设计，可以根据钻杆4的直径配备不同的夹持块25，且更换方便，而且在送杆机构2长时间使用造成磨损时直接更换夹持块25即可，夹持块25相较于送杆机构2整体而言价值较低，可避免整个更换夹口201结构，降低维护成本。进一步优选地。可采用合金钢等耐磨材料制成夹持块25，以延长夹持块25的使用寿命。

在具体实施过程中，夹持块25可通过胶接、螺栓连接等方式固定安装在第一钳口、第二钳口的槽壁上。作为优选地实施方式，可将夹持块25设置一端宽、另一端窄的板状、块状或条状结构，例如将夹持块25设置为梯形块状结构，开口则设在夹持块25的窄端。同时，第一钳口、第二钳口的槽壁同样设置为与夹持块25相同的梯形结构，装配时直接将夹持块25卡接在第一钳口或第二钳口内即可，既不易掉出又方便拆换，降低维修成本。

进一步具体地，第一钳体22上对应第一钳口两侧的位置、第二钳体23上对应第二钳口两侧的位置均可拆卸地连接有夹持板26，夹持板26通过螺钉等紧固装置固定可拆卸地安装在第一钳体22或第二钳体23上，且夹持板26覆盖在夹持块25侧部除开口以外的部分或全部位置，即通过第一钳口、第二钳口两侧的夹持板26即能实现对夹持块25的夹持固定。这一结构设计既可以防止夹持块25在第一钳口或第二钳口内左右移位甚至掉出，又增加了第一钳体22与第二钳体23的厚度，增强了夹口201结构的整体结构强度，还能增加第一钳体22、第二钳体23与钻杆4的接触(固定)长度，降低晃动幅度，增加稳定性。

需要注意的是，虽然本实施例中的第三驱动组件为设置在第一钳体22上的油缸。但在具体应用过程中第三驱动组件并不局限于油缸，也不局限于设置在第一钳体22上，其只需要满足能够驱动第二钳体23相对于第一钳体22转动即可。例如可通过在第二钳体23上固定设置一驱动齿轮，再通过马达配合减速机驱动驱动齿轮转动，进而带动第二钳体23转动，这里马达与减速机既可以设置在第一钳体22上，也可以通过一支架单独布置。

本实施例中，推进梁1的尾端还设置设有端部夹持器27，端部夹持器27由油缸作为驱动源实现对钻杆4的收紧与放松，以用于将岩石上的钻杆4夹持固定，防转转动/晃动，便于换杆过程中两根钻杆4的连接或拆卸。在具体实施实施过程中，端部夹持器27为常规的两指夹爪结构，且端部夹持器27的夹爪上同样设置有可拆卸的加持块，以适配不同直径的钻杆4，以及达到耐磨、模块化设计的效果。

实施例2

本实施例公开了一种凿岩台车的上杆方法，采用实施例1中的凿岩台车换杆装置，该上杆方法包括如下步骤：

步骤101，先将实施例1中的凿岩台车换杆装置装载在凿岩台车上，并在推进梁1上的凿岩机上预先安置一根钻杆，推进凿岩机使推进梁上的首根钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤102，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，其具体过程为：

首先，收缩摆动油缸，使摆动油缸驱动导向机构逆时针旋转直至碰到限位块，此时导向机构上的换杆口与推进梁上的换杆工位重合，同时由于送杆机构通过连接件与导向机构相连，使送杆机构跟随导向机构同步转动，但此时送杆机构上的夹口与推进梁上换杆工位不重合；

然后，保持摆动油缸静止，收缩旋转油缸，使旋转油缸驱动送杆机构旋转，直至送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，同时该接口上的钻杆也位移至推进梁上的换杆工位上；

步骤103，保持摆动油缸、旋转油缸与夹持油缸均静止，使送杆机构上的夹口保持夹紧钻杆的状态，随后推进凿岩机，将凿岩机与换杆工位上的钻杆首端结合并旋紧；

步骤104，收缩夹持油缸驱动送杆机构上的夹口小幅度打开，使得夹口处于钻杆可在夹口内活动但仍限制在夹口内的微松状态，推进凿岩机，将对应夹口上的钻杆尾端与上一根钻杆的首端结合并旋紧；

步骤105，收缩夹持油缸驱动送杆机构上的夹口完全打开后，伸出摆动油缸驱动送杆机构转动复位后，伸出夹持油缸驱动送杆机构上的夹口再次夹紧；

步骤106，推进凿岩机，将当前凿岩机上的钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤107，收缩摆动油缸驱动送杆机构转动直至碰到限位块，使导向机构上的换杆口与推进梁上的换杆工位重合，保持摆动油缸静止、收缩旋转油缸，使旋转油缸驱动送杆机构旋转，直至送杆机构上的下一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，同时该接口上的钻杆也位移至推进梁上的换杆工位上，随后重复进行步骤103-107步骤，直至送杆机构上的钻杆全部打入岩体。

实施例3

本实施例公开了一种凿岩台车的卸杆方法，采用实施例1中的凿岩台车换杆装置，该卸杆方法包括如下步骤：

步骤201，推进凿岩机，使凿岩机与当前岩体上裸露的钻杆首端结合并旋紧后，控制凿岩机退回至推进梁首端，使凿岩机上的钻杆与岩体分离，此时凿岩机上的钻杆落在推进梁的换杆工位上；

步骤202，控制端部夹持器将当前岩体上裸露的钻杆首端夹持固定，同时伸出旋转油缸驱动送杆机构旋转，使送杆机构上的第一个夹口与导向机构上的换杆口位于同一直线上，同时伸出夹持油缸，使得送杆机构上的夹口处于完全打开状态，然后再收缩摆动油缸，使摆动油缸驱动导向机构逆时针旋转直至碰到限位块，此时导向机构上的换杆口与推进梁上的换杆工位重合，同时由于送杆机构通过连接件与导向机构相连，使送杆机构跟随导向机构同步转动，即此时送杆机构上的夹口与推进梁上换杆工位也重合，此时凿岩机上的钻杆落在换杆口与夹口内；

步骤203，保持摆动油缸、旋转油缸静止，收缩夹持油缸来驱动送杆机构上的夹口收缩，确保夹口内的钻杆可转动但不会下坠过多，随后控制凿岩机反转并后退，使将当前凿岩机上的钻杆与岩体上裸露的钻杆分离；

步骤204，保持摆动油缸、旋转油缸静止，收缩夹持油缸来驱动送杆机构上的夹口夹紧钻杆，控制凿岩机反转并后退，使凿岩机与钻杆分离后，控制送杆机构转动复位；

步骤205，控制端部夹持器将当前岩体上裸露的钻杆首端放松后，再次重复步骤201-步骤204，直至岩体上钻杆全部卸出。

实施例4

本实施例公开了一种凿岩台车，该凿岩台车上搭载有实施例1中的凿岩台车换杆装置。

本实施例中，凿岩台车上设有手动控制器，手动控制器与凿岩台车换杆装置上的摆动油缸、旋转油缸、夹持油缸、凿岩机与端部夹持器控制相连，使得工作人员可以手动控制凿岩台车换杆装置实施例2中的上杆方法的部分或全部步骤，或手动控制凿岩台车换杆装置执行实施例3中的卸杆方法的部分或全部步骤。

作为优选地，凿岩台车上还设置有自动控制器，自动控制器与凿岩台车换杆装置上的摆动油缸、旋转油缸、夹持油缸、凿岩机与端部夹持器通信控制相连，自动控制器具有一键自动控制模式，只需在自动控制器的输入模块中选择自动接杆或自动退杆功能开关，自动控制器即能按预设的控制逻辑自动控制输出模块的输出，在不需人工干预的情况下实现实施例2中的上杆方法的部分或全部步骤或实施例3中的卸杆方法的部分或全部步骤。通过设置自动控制器可以通过选择不同的输入模块类型实现不同场景的操作控制方式。例如使用本地固定操作台可以实现本地操作，使用遥控器操作台则可实现可视距离内的远程操作，使用远程网络操作台则可通过网络联接实现施工现场无人化远程操作。

参考图8，自动控制器由输入模块、数据采集模块、控制器、输出模块等四个部份组成，由输入模块输入动作功能指令，通过控制器逻辑程序控制输出模块进行功能输出，同时数据采集模块对输出模块的功能动作进行检测，判断功能输出状态。以实施例2中的上杆方法为例，自动控制器的上杆控制逻辑为：

步骤301，自动控制器系统启动；

步骤302，通过钻进度编码器检测判断凿岩机是否后退到位：

若是，则进行步骤303；

否则，控制凿岩机后退，并再次进行步骤302；

步骤303，装杆启动，判断夹口中的钻杆否为与换杆工位重合：

若是，则进行步骤304；

否则，控制摆动油缸、旋转油缸伸出或缩回，并再次进行步骤303；

步骤304，控制凿岩机前进，以旋转压力到达80bar为条件判断凿岩机与换杆工位上钻杆的首端是否连接完成：

若是，则进行步骤305；

否则，凿岩旋转与前推同时动作后，再次进行步骤304；

步骤305，控制夹持油缸使得夹口微松，这一过程中控制凿岩机前进，以旋转压力到达80bar为条件判断凿岩机上的钻杆与上一根打入岩体的钻杆是否连接完成：

若是，则进行步骤306；

否则，凿岩旋转与前推同时动作后，再次进行步骤305；

骤305，控制夹持油缸使得夹口完全松开后，控制摆动油缸、旋转油缸使换杆装置复位，复位成功后控制夹持油缸使得夹口再次夹紧；

步骤306，控制凿岩机钻进，并在钻进完成后控制凿岩机反转后退，使其与钻杆分离；

步骤307，再次进行步骤302-步骤306，直至换杆装置上的所有钻杆均完成上杆钻进。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (20)

1.一种凿岩台车换杆装置，包括推进梁，且所述推进梁上具有换杆工位，其特征在于，还包括送杆机构；

所述送杆机构上具有至少一个可夹紧或释放钻杆的夹口；

所述送杆机构位于所述推进梁侧部，且所述送杆机构具有转动和/或平移的行程，以带动所述夹口位移至与所述换杆工位重合的位置。

2.根据权利要求1所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，还包括导向机构；

所述导向机构设有可收纳钻杆首端和/或尾端和/或中部的收纳仓，且所述收纳仓上设有与所述收纳仓内部连通的换杆口；

所述导向机构位于所述推进梁侧部，且所述导向机构具有转动和/或平移的行程，以带动所述换杆口位移至与所述换杆工位重合的位置；

所述送杆机构相对于所述导向机构具有转动和/或平移的行程，以将所述收纳仓内的钻杆送至所述换杆口，或将所述换杆口处的钻杆送至所述收纳仓。

3.根据权利要求2所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述导向机构包括：

第一导向器，具有一所述收纳仓与一所述换杆口，用于收纳钻杆的首端；

第二导向器，具有一所述收纳仓与一所述换杆口，用于收纳钻杆的尾端；

所述第一导向器上的所述换杆口与所述第二导向器上的所述换杆口位于同一直线上，且所述第一导向器与所述第二导向器具有同步转动和/或平移的行程；

所述送杆机构相对于所述第一导向器、所述第二导向器均具有转动和/或平移的行程。

4.根据权利要求3所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述第一导向器、所述第二导向器上均设有装杆口，且所述装杆口与对应所述收纳仓连通。

5.根据权利要求3所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述送杆机构的数量为两个；

其中一个所述送杆机构位于所述第一导向器与所述第二导向器之间且靠近所述第一导向器的位置；

另一个所述送杆机构位于所述第一导向器与所述第二导向器之间且靠近所述第二导向器的位置。

6.根据权利要求5所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，还包括第一驱动组件与连接件；

所述第一导向器、所述第二导向器、所述送杆机构均与所述连接件相连；

所述第一导向器、所述第二导向器与所述连接件之间均为转动配合，所述送杆机构与所述连接件之间为固定配合；

所述第一驱动组件与所述连接件传动相连，以驱动所述连接件转动。

7.根据权利要求6所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述连接件包括第一连接件、第二连接件与连接轴；

所述第一导向器与相邻的所述送杆机构之间通过第一连接件相连，所述第一连接件与所述第一导向器之间为转动配合，所述第一连接件与对应所述送杆机构之间为固定配合；

所述第二导向器与相邻的所述送杆机构之间通过第二连接件相连，所述第二连接件与所述第二导向器之间为转动配合，所述第二连接件与对应所述送杆机构之间为固定配合；

所述连接轴的一端与所述第一连接件相连，另一端与所述第二连接件相连，所述第一驱动组件与所述第一连接件或所述第二连接件或所述连接轴传动相连。

8.根据权利要求7所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述连接轴为伸缩杆；或所述连接轴由若干连接杆首尾可拆卸相连构成。

9.根据权利要求2所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述导向机构为第三导向器；

所述第三导向器上具有一所述收纳仓与一所述换杆口，且所述收纳仓沿横向贯穿所述第三导向器，以用于收纳钻杆的中部；

所述送杆机构的数量为两个，两所述送杆机构分别位于所述第三导向器两侧。

10.根据权利要求2至9任一项所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，还包括第二驱动组件，所述推进梁侧部设有安装座；

所述导向机构铰接在安装座上，所述第二驱动组件与所述导向机构传动相连，以驱动所述导向机构具有绕铰接点转动的行程。

11.根据权利要求10所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述安装座或所述推进梁上设有限位块；

所述限位块位于所述导向机构的转动路径上，以在所述导向机构转动过程中将所述换杆口驻停至与所述换杆工位重合的位置。

12.根据权利要求1至9任一项所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述送杆机构为由第一钳体与第二钳体铰接而成的夹钳结构；

所述第一钳体上设有至少一个第一钳口，所述第二钳体上设有至少一个第二钳口，且所述第一钳口与所述第二钳口一一对应；

所述第一钳口与对应所述第二钳口组成所述夹口。

13.根据权利要求12所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述第一钳口与所述第二钳口的数量均为两个。

14.根据权利要求12所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述第一钳口、所述第二钳口上均可拆卸地设置有夹持块；

所述夹持块上具有开口，所述夹口由两所述夹持块上的所述开口围成。

15.根据权利要求1至9任一项所述的凿岩台车换杆装置，其特征在于，所述推进梁的尾端设有端部夹持器，以将岩石上的钻杆夹持固定。

16.一种凿岩台车的上杆方法，其特征在于，采用权利要求1-15所述的凿岩台车换杆装置，所述上杆方法包括如下步骤：

步骤101，推进凿岩机使推进梁上的首根钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤102，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置；

步骤103，保持夹口夹紧钻杆，推进凿岩机，将凿岩机与对应夹口上的钻杆首端结合并旋紧；

步骤104，控制夹口小幅度打开，使钻杆可在夹口内活动但仍限制在夹口内，推进凿岩机，将对应夹口上的钻杆尾端与上一根钻杆的首端结合并旋紧；

步骤105，控制夹口完全打开，控制送杆机构转动和/或平移复位后，控制夹口夹紧；

步骤106，推进凿岩机，将当前凿岩机上的钻杆打入岩体后，控制凿岩机退回至推进梁首端；

步骤107，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的下一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，并重复进行步骤103-步骤107，直至送杆机构上的钻杆全部打入岩体。

17.一种凿岩台车的卸杆方法，其特征在于，采用权利要求1-15所述的凿岩台车换杆装置，所述卸杆方法包括如下步骤：

步骤201，推进凿岩机，使凿岩机与当前岩体上裸露的钻杆首端结合并旋紧后，控制凿岩机退回至推进梁首端，使凿岩机上的钻杆与岩体分离；

步骤202，将当前岩体上裸露的钻杆首端夹持固定，控制送杆机构转动和/或平移，使送杆机构上的第一个夹口位移至与推进梁上换杆工位重合的位置，同时使凿岩机上的钻杆位于该夹口内；

步骤203，控制夹口收拢，使当前凿岩机上的钻杆在可在夹口内活动但仍限制在夹口内，随后控制凿岩机反转并后退，将当前凿岩机上的钻杆与岩体上裸露的钻杆分离；

步骤204，控制夹口夹紧钻杆，控制凿岩机反转并后退，使凿岩机与钻杆分离后，控制送杆机构转动和/或平移复位；

步骤205，重复步骤201-步骤204，直至岩体上钻杆全部卸出。

18.一种凿岩台车，其特征在于，所述凿岩台车上设置有权利要求1-15任一项所述的凿岩台车换杆装置。

19.根据权利要求18所述的凿岩台车，其特征在于，所述凿岩台车上设有手动控制器；

所述手动控制器与所述凿岩台车换杆装置控制相连，以手动控制所述凿岩台车换杆装置执行权利要求16中所述上杆方法的部分或全部步骤，或手动控制所述凿岩台车换杆装置执行权利要求17中所述卸杆方法的部分或全部步骤。

20.根据权利要求18或19所述的凿岩台车，其特征在于，所述凿岩台车上设有自动控制器；

所述自动控制器与所述凿岩台车换杆装置控制相连，以自动控制所述凿岩台车换杆装置执行权利要求16中所述上杆方法的部分或全部步骤，或自动控制所述凿岩台车换杆装置执行权利要求17中所述卸杆方法的部分或全部步骤。

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