CN116556831A - 一种井下智能钻孔机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻孔技术领域，尤其涉及一种井下智能钻孔机器人。包括履带车、升降台、电动旋转台、安装架、环形滑轨、环形滑块、齿圈、安装板、驱动件、传动齿轮和电动滑轨，所述电动滑轨通过电动滑块设有承载板，所述承载板安装有钻机，所述钻机的输出轴安装有所述钻头，所述钻头滑动连接有防护罩，所述承载板安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与所述防护罩固接。本发明通过升降台、电动旋转台、驱动件和电动滑轨配合，调节钻孔高度、方向、倾斜角度和深度，通过凸块与卡槽和装配块与装配槽配合，移动定位环与螺纹槽接触并转动对钻头固定，避免钻头与钻机连接处的螺纹出现滑丝情况时处于打滑状态，影响钻头钻孔。

Description

一种井下智能钻孔机器人

技术领域

本发明涉及钻孔技术领域，尤其涉及一种井下智能钻孔机器人。

背景技术

井下钻孔是指在进行井道防护设备安装或爆破所使用的开孔，由于井道位于地下深处，而地下深处的空气流通完全靠空气循环设备对井道内的空气进行循环，而井道在钻孔时会产生大量的沙石和灰尘，而灰尘不进行控制会四处飘散，进而影响井道内的空气质量。

经检测，如专利公开号为CN110952922A的专利，公开了煤矿井下钻孔机器人及其控制方法，包括行走底盘和设置在其上的钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和智能控制系统，以及导航定位行走系统；智能控制系统与钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和导航定位行走系统相连。本发明通过将导航定位行走系统与智能控制系统相结合，实现了移动路径的自动规划。

该煤矿井下钻孔机器人在进行钻杆安装的连接方式为螺纹连接，而此过程中，钻机主轴旋转推进瞬间产生的推力，会造成螺纹配合产生高温，螺纹出现发蓝、撸扣、滑扣等情况，同时在钻孔过程中无法实现对钻孔位置的封闭，同时无法对钻孔时产生的灰尘进行吸附处理，为此导致钻孔过程中产生的灰尘和沙石四处飞散，存在一定的安全隐患，且灰尘四处飞散，会导致井道内的空气质量降低，在吸入体内后会影响身体健康。

发明内容

为了克服上述背景技术中存在的缺点，本发明的目的是提供一种井下智能钻孔机器人。

技术方案：一种井下智能钻孔机器人，包括履带车，所述履带车上安装有升降台，所述升降台设置有电动旋转台，所述电动旋转台安装有对称分布的安装架，所述安装架安装有环形滑轨，所述环形滑轨滑动连接有环形滑块，所述环形滑块的外环面固接有齿圈，对称分布的所述安装架连接有安装板，所述安装板连接有驱动件，所述驱动件的输出轴安装有与相邻所述齿圈啮合的传动齿轮，所述环形滑块内固接有横向设置的电动滑轨，所述电动滑轨通过电动滑块设有承载板，所述承载板安装有钻机，所述钻机的输出轴安装有所述钻头，所述升降台、电动旋转台、驱动件和电动滑轨配合，调节钻孔高度、方向、倾斜角度和深度；

所述钻机输出端靠近钻头的一侧中心设置有装配槽，所述钻机输出端部设置有螺纹槽，所述钻头靠近所述钻机输出轴的一端中心连接有与所述装配槽配合的装配块，所述钻头靠近所述钻机的端部限位滑动连接有定位环，所述定位环的内环面设置有与所述螺纹槽配合的外螺纹。

作为上述方案的改进，所述钻机输出端靠近钻头的一侧周向等距设置有卡槽，所述钻头靠近所述钻机输出轴的一端周向等距设有与所述卡槽配合的凸块。

作为上述方案的改进，所述凸块形状与所述卡槽形状适配，所述凸块形状设置为非圆形。

作为上述方案的改进，还包括防护罩，所述防护罩滑动连接于所述钻头，所述承载板安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与所述防护罩固接，所述电动推杆位于所述驱动件下侧，所述承载板安装有抽风机，所述抽风机连通有与所述防护罩连通的输送管道，输送管道设置为伸缩管，所述输送管道设有用于拦截杂物的排料组件和用于滤除灰尘的过滤组件。

作为上述方案的改进，排料组件包括排放管道，所述排放管道连通于所述输送管道的下侧，所述排放管道对称设置有挂钩，所述排放管道的排料端设置有排料软管，所述排料软管的出料端对称设有与所述挂钩配合的挂绳，所述输送管道内设有用于滤除杂物的过滤网，所述过滤网的下侧抵在所述排放管道上远离所述输送管道的上侧，所述排放管道靠近所述防护罩的一侧设置有震动件，所述震动件与所述防护罩连接。

作为上述方案的改进，所述过滤网为倾斜连接，所述过滤网与所述输送管道之间的夹角大于60°。

作为上述方案的改进，所述震动件包括齿条架，所述齿条架连接于所述防护罩，所述排放管道靠近所述防护罩的一侧连接有固定板，所述固定板转动连接有转轴，所述转轴套有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述固定板和所述转轴固接，所述转轴上安装有与所述齿条架配合的直齿轮，所述转轴连接有摆动锤。

作为上述方案的改进，所述齿条架的齿牙设置为缺齿结构。

作为上述方案的改进，过滤组件包括减速器，所述减速器输入端的输出轴与所述抽风机的转轴连接，所述输送管道内靠近所述抽风机的一侧固接有滤除件，所述减速器输出端的输出轴贯穿所述滤除件，所述滤除件右侧的所述输送管道下侧与所述排放管道之间通过管道连通，所述减速器输出端的输出轴连接有用于清理所述滤除件粘附灰尘的清理件。

上述方案中，通过升降台、电动旋转台、驱动件和电动滑轨配合，调节钻孔高度、方向、倾斜角度和深度，通过凸块卡入卡槽内，此时装配块与装配槽配合，移动定位环与螺纹槽接触并转动，使定位环与螺纹槽螺纹配合完成对钻头固定，避免钻头与钻机之间仅是通过螺纹配合安装，在钻头与钻机连接处的螺纹出现滑丝情况时处于打滑状态，影响钻头钻孔。

通过电动推杆推动防护罩移动密封钻孔的位置，避免打孔时产生的灰尘和沙石在井下直接排出，人员将灰尘吸入体内后影响身体健康，而沙石四处飞散容易给人员移动造成安全隐患，通过抽风机、输送管道和过滤网配合，对钻孔产生的沙石进行拦截并排入排放管道内，并利用滤除件吸附拦截沙石后空气中的灰尘，并将灰尘滤除后的空气排出，避免打孔产生的灰尘向外四处飘散影响井道内的空气质量，且通过清理件转动清除滤除件吸附的灰尘并通过管道排入排放管道内，排放管道内的灰尘和沙石经排料软管排放至地面。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的电动旋转台及其上零件立体结构示意图。

图3为本发明的钻机和钻头立体结构示意图。

图4为本发明的钻机和钻头部分立体结构示意图。

图5为本发明的排料组件立体结构示意图。

图6为本发明的震动件立体结构示意图。

图7为本发明的过滤组件立体结构示意图。

图中标号名称：1、履带车，2、升降台，3、电动旋转台，4、安装架，5、环形滑轨，6、环形滑块，7、齿圈，8、驱动件，9、传动齿轮，10、电动滑轨，11、承载板，12、钻机，121、卡槽，122、装配槽，123、螺纹槽，13、钻头，131、凸块，132、装配块，14、定位环，15、防护罩，16、电动推杆，17、抽风机，18、输送管道，19、排料组件，191、排放管道，192、挂钩，193、排料软管，194、挂绳，195、过滤网，20、齿条架，21、固定板，22、转轴，23、直齿轮，24、摆动锤，25、减速器，26、滤除件，27、清理件。

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做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。

实施例1

一种井下智能钻孔机器人，如图1-图4所示，包括履带车1，所述履带车1的顶部通过螺栓安装有升降台2，所述升降台2的上端面通过螺栓设置有电动旋转台3，所述电动旋转台3的上端面通过螺栓安装有两个前后对称分布的安装架4，所述安装架4安装有环形滑轨5，所述环形滑轨5滑动连接有环形滑块6，所述环形滑块6外环面的中间固接有齿圈7，前后两个所述安装架4内侧面的左侧连接有安装板，所述安装板的顶部中间连接有驱动件8（所述驱动件8设置为双轴电机），所述驱动件8的两个输出轴均安装有与相邻所述齿圈7啮合的传动齿轮9，所述环形滑块6内固接有横向设置的电动滑轨10，所述电动滑轨10通过电动滑块设有承载板11，所述承载板11的上侧面安装有钻机12，所述钻机12的输出轴安装有所述钻头13，所述升降台2、电动旋转台3、驱动件8和电动滑轨10配合，调节钻孔高度、方向、倾斜角度和深度；

所述钻机12输出端的侧面中心设置有装配槽122，所述钻机12输出轴的端部位置设置有螺纹槽123，所述钻头13与所述钻机12安装端的侧面中心连接有与所述装配槽122配合的装配块132，所述钻头13与所述钻机12安装处的端部限位滑动连接有定位环14，所述定位环14的内环面设置有与所述螺纹槽123配合的外螺纹。

如4所示，所述钻机12输出端的侧面周向等距设置有卡槽121，所述钻头13与所述钻机12安装端的侧面周向等距设有与所述卡槽121配合的凸块131，所述凸块131形状与所述卡槽121形状适配，所述凸块131形状设置为非圆形。

使用前，使用人员将钻头13的凸块131卡入钻机12输出轴的卡槽121内，此时装配块132与装配槽122配合，随后在移动定位环14与螺纹槽123接触并转动，使定位环14与螺纹槽123螺纹配合完成对钻头13固定，通过上述过程中，避免钻头13与钻机12之间仅是通过螺纹配合安装，在钻头13与钻机12连接处的螺纹出现滑丝情况时处于打滑状态，影响钻头13钻孔。

在使用时，使用人员将履带车1移动至需要打孔的位置，随后使用人员在控制终端输入打孔高度、方向、角度和深度的参数后，控制终端根据输送的参数先启动升降台2工作，升降台2工作使电动旋转台3带动其上的零件进行高度调节，当钻头13上升达到指定的打孔高度时，此时控制终端关闭升降台2并启动电动旋转台3工作，电动旋转台3工作带动其上零件进行转动，当钻头13旋转至指定的打孔角度时，此时控制终端关闭电动旋转台3工作并启动驱动件8工作，驱动件8工作带动其上的传动齿轮9使齿圈7转动，齿圈7转动使环形滑块6带动其上的零件转动，由于齿圈7的齿数为360个，为此传动齿轮9与齿圈7啮合的齿牙为向上或向下摆动的角度，在钻头13摆动至指定的打孔角度后，控制终端关闭驱动件8启动电动滑轨10工作，电动滑轨10工作通过电动滑块使承载板11带动其上的零件向打孔的位置靠近，控制终端随之启动钻机12工作，钻机12工作带动钻头13对墙壁件打孔，当打孔完成后，控制终端随之使上述零件恢复初始状态即可。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图3-图7所示，还包括防护罩15，所述防护罩15滑动连接于所述钻头13，所述防护罩15用于封闭钻孔位置，实现对钻孔产生的灰尘和沙石进行封闭，避免钻孔产生的沙石和灰尘四处飘散，给过往工人安全造成隐患，同时避免将带有大量灰尘的气体吸入体内，所述承载板11的下侧面安装有电动推杆16，所述电动推杆16的伸缩端与所述防护罩15固接，所述承载板11的下侧面安装有抽风机17，所述抽风机17位于所述电动推杆16的前侧，所述抽风机17与所述防护罩15之间通过输送管道18连通，输送管道18设置为伸缩管，所述输送管道18设有用于拦截杂物的排料组件19和用于滤除灰尘的过滤组件。

如图5所示，排料组件19包括排放管道191，所述排放管道191连通于所述输送管道18的下侧，所述排放管道191的前后两壁均设置有挂钩192，所述排放管道191的下端面设置有排料软管193，所述排料软管193前后两壁的下端均固接有与所述挂钩192配合的挂绳194，所述输送管道18内倾斜连接有用于滤除杂物的过滤网195，所述过滤网195与所述输送管道18之间的夹角大于60°，所述过滤网195的下侧抵在所述排放管道191上端面的左侧，所述排放管道191与所述防护罩15之间设置有震动件。

如图3、图5和图6所示，所述震动件包括齿条架20，所述齿条架20连接于所述防护罩15的下侧，所述齿条架20的齿牙设置为缺齿结构用于使摆动锤24间隙性敲击所述排料软管193震动，所述排料软管193震动使其内壁粘附的灰尘震落，所述排放管道191右侧面的下侧连接有固定板21，所述固定板21转动连接有转轴22，所述转轴22套有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述固定板21和所述转轴22固接，所述转轴22上安装有与所述齿条架20配合的直齿轮23，所述转轴22连接有摆动锤24。

如图7所示，过滤组件包括减速器25，所述减速器25输入端的输出轴与所述抽风机17的转轴22连接，所述输送管道18内固接有位于所述过滤网195左侧的滤除件26，所述减速器25输出端的输出轴贯穿所述滤除件26，所述滤除件26右侧的所述输送管道18下侧与所述排放管道191之间通过管道连通，所述减速器25输出端的输出轴连接有用于清理所述滤除件26粘附灰尘的清理件27，抽风机17通过减速器25将传输动力降低给所述清理件27提供动力，用于清理所述滤除件26右侧面的吸附的灰尘。

在上述过程中，使用人员将挂绳194从挂钩192上取下，并将排料软管193放置在地面上，在钻孔过程中，控制终端启动抽风机17工作，抽风机17工作对防护罩15内带有大量灰尘的气体抽入输送管道18内，输送管道18内的空气流向抽风机17的过程中，过滤网195对流动的空气进行过滤，将空气中携带的沙石进行拦截，由于过滤网195倾斜设置，被过滤网195拦截的沙石沿其倾斜面经排放管道191和排料软管193掉落在地面上，为此便于对打孔产生的沙石进行排出，因排料软管193的排料口与地面接触，为此避免排出的沙石和部分灰尘四处飘散，同时避免防护罩15内的沙石四处飞散撞击，致使防护罩15与墙壁之间的密封出现缝隙，导致带有大量灰尘的气体从缝隙内排出。

在上述过程中，通过滤除件26能够对输送管道18内流通空气中的灰尘进行吸附，抽风机17工作将动力传递至减速器25，减速器25带动清理件27转动对滤除件26上吸附的灰尘进行清理，清理下的灰尘随清理件27转动将灰尘经管道排入排放管道191内排出，避免灰尘将滤除件26供空气流通的气孔堵塞，影响空气向外排出。

在上述零件中，滤除件26采用静电网用以空气中的灰尘吸附。

在上述过程中，防护罩15靠近墙壁的一侧设置为软性橡胶材料，以此实现防护罩15与墙体之间的密封，防止打孔产生的灰尘向外四处飘散影响井道内的空气质量。

在打孔完成后，控制终端使所有零件恢复初始状态过程中，防护罩15会带动齿条架20移动，齿条架20移动传动直齿轮23转动，直齿轮23转动带动通过转轴22带动摆动锤24向远离排料软管193的方向移动，转轴22上的扭簧随之蓄力，在齿条架20上的不传动直齿轮23转动时，在扭簧的作用下使摆动锤24摆动复位对排料软管193敲击，使排料软管193产生震动将其内壁粘附的灰尘震落，随后使用人员将挂绳194挂在挂钩192上即可。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种井下智能钻孔机器人，其特征是，包括履带车（1），所述履带车（1）上安装有升降台（2），所述升降台（2）设置有电动旋转台（3），所述电动旋转台（3）安装有对称分布的安装架（4），所述安装架（4）安装有环形滑轨（5），所述环形滑轨（5）滑动连接有环形滑块（6），所述环形滑块（6）的外环面固接有齿圈（7），对称分布的所述安装架（4）连接有安装板，所述安装板连接有驱动件（8），所述驱动件（8）的输出轴安装有与相邻所述齿圈（7）啮合的传动齿轮（9），所述环形滑块（6）内固接有横向设置的电动滑轨（10），所述电动滑轨（10）通过电动滑块设有承载板（11），所述承载板（11）安装有钻机（12），所述钻机（12）的输出轴安装有所述钻头（13），所述升降台（2）、电动旋转台（3）、驱动件（8）和电动滑轨（10）配合，调节钻孔高度、方向、倾斜角度和深度；

所述钻机（12）输出端靠近钻头（13）的一侧中心设置有装配槽（122），所述钻机（12）输出端部设置有螺纹槽（123），所述钻头（13）靠近所述钻机（12）输出轴的一端中心连接有与所述装配槽（122）配合的装配块（132），所述钻头（13）靠近所述钻机（12）的端部限位滑动连接有定位环（14），所述定位环（14）的内环面设置有与所述螺纹槽（123）配合的外螺纹。

2.如权利要求1所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述防护罩（15）靠近所述钻头（13）的一侧设置为软性材料。

3.如权利要求1所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述钻机（12）输出端靠近钻头（13）的一侧周向等距设置有卡槽（121），所述钻头（13）靠近所述钻机（12）输出轴的一端周向等距设有与所述卡槽（121）配合的凸块（131）。

4.如权利要求3所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述凸块（131）形状与所述卡槽（121）形状适配，所述凸块（131）形状设置为非圆形。

5.如权利要求1所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，还包括防护罩（15），所述防护罩（15）滑动连接于所述钻头（13），所述承载板（11）安装有电动推杆（16），所述电动推杆（16）的伸缩端与所述防护罩（15）固接，所述电动推杆（16）位于所述驱动件（8）下侧，所述承载板（11）安装有抽风机（17），所述抽风机（17）连通有与所述防护罩（15）连通的输送管道（18），输送管道（18）设置为伸缩管，所述输送管道（18）设有用于拦截杂物的排料组件（19）和用于滤除灰尘的过滤组件。

6.如权利要求5所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，排料组件（19）包括排放管道（191），所述排放管道（191）连通于所述输送管道（18）的下侧，所述排放管道（191）对称设置有挂钩（192），所述排放管道（191）的排料端设置有排料软管（193），所述排料软管（193）的出料端对称设有与所述挂钩（192）配合的挂绳（194），所述输送管道（18）内设有用于滤除杂物的过滤网（195），所述过滤网（195）的下侧抵在所述排放管道（191）上远离所述输送管道（18）的上侧，所述排放管道（191）靠近所述防护罩（15）的一侧设置有震动件，所述震动件与所述防护罩（15）连接。

7.如权利要求6所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述过滤网（195）为倾斜连接，所述过滤网（195）与所述输送管道（18）之间的夹角大于60°。

8.如权利要求6所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述震动件包括齿条架（20），所述齿条架（20）连接于所述防护罩（15），所述排放管道（191）靠近所述防护罩（15）的一侧连接有固定板（21），所述固定板（21）转动连接有转轴（22），所述转轴（22）套有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述固定板（21）和所述转轴（22）固接，所述转轴（22）上安装有与所述齿条架（20）配合的直齿轮（23），所述转轴（22）连接有摆动锤（24）。

9.如权利要求8所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，所述齿条架（20）的齿牙设置为缺齿结构。

10.如权利要求5所述的一种井下智能钻孔机器人，其特征是，过滤组件包括减速器（25），所述减速器（25）输入端的输出轴与所述抽风机（17）的转轴（22）连接，所述输送管道（18）内靠近所述抽风机（17）的一侧固接有滤除件（26），所述减速器（25）输出端的输出轴贯穿所述滤除件（26），所述滤除件（26）右侧的所述输送管道（18）下侧与所述排放管道（191）之间通过管道连通，所述减速器（25）输出端的输出轴连接有用于清理所述滤除件（26）粘附灰尘的清理件（27）。