CN220726196U - 一种多自由度滑移式机载多功能钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多自由度滑移式机载多功能钻机，包含安装掘进机(6)上的滑移轨道(1)、滑动设置在滑移轨道(1)上的滑座总成(2)、铰接安装在滑座总成(2)上的伸缩臂(3)、安装在伸缩臂(3)伸缩端部的回转机构(4)、安装在回转机构(4)上的前探钻机(5)。本实用新型结构简单、操作方便、成本低、占用空间小、动作自由度高，可覆盖掘进空间范围内的前探、锚护、卸压钻孔施工等工序，与掘进机配合解决行业痛点，大幅提高巷道整体掘进施工效率。

Description

一种多自由度滑移式机载多功能钻机

技术领域

本实用新型涉及煤矿巷道探测锚护领域，具体涉及一种多自由度滑移式机载多功能钻机。

背景技术

长期以来，煤矿巷道掘进是煤矿开采最危险的施工环节之一。其中绝大多数煤矿仍然采用炮掘或单一功能掘进机配合手持锚杆机的传统巷道施工方案，普遍面临着掘探不协同、掘锚不平衡、施工工序繁琐、机械化集成度低、人工劳动强度大、安全无法保障等行业普遍技术难题。目前，掘进前探大部分只在掘进前期就行，探测效果不全面、效率低。而且探测、卸压、锚固等环节仍主要依靠人工配合专用设备施工，强度大、工序交替繁琐、危险性高，极大制约了巷道掘进效率。

现有煤矿巷道掘进施工过程中主要存在以下问题：

1、巷道地质的超前钻探是巷道掘进的保障，是实现巷道掘进施工前、中、后全过程巷道地质判断评估的依据，直接影响着巷道施工人员的人生安全。当前煤矿巷道施工过程中的超前钻探主要依靠专有钻探设备在巷道规划前期进行前探作业，虽然可以对巷道掘进岩石工况进行初步的了解，但在掘进过程中可能出现的复杂地质变化无法做到随掘测量，增加了巷道掘进过程中的不可预测性。

2、锚护工序是巷道掘进施工的重要环节，也是制约巷道掘进效率的重要因素。当前大部分矿井的支护大部分依靠人工在机械化掘进后进行锚护的作业方式，危险性高、支护效果无法保证、严重制约了巷道掘进施工效率。

3、由于施工工序的分离，前探、锚护、卸压钻孔施工往往采用专用设备在不同工序进行，钻机功能单一。钻机与掘进主机分离，巷道锚护、钻探设备与主机机械化、集成化程度低。影响巷道整体掘进施工效率。

4、巷道迎头施工具有极高的危险性，煤矿巷道掘进有着严格的施工要求。当前巷道掘进占用大量人工时间在巷道迎头工作，不仅人员劳功强度大，也给施工人员带来了极大的危险性，严重影响巷道施工的效率。

针对上述行业痛点，目前行业内主要通过在掘进机上集成多功能钻机，实现掘进、锚护、前探或卸压钻孔等工序相结合，提高巷道整体掘进施工效率。中国专利公开号CN106593437A公开了一种掘、支、锚、钻一体式综掘机，在掘进机的左右两侧安装锚钻系统，实现掘、支、锚、钻配合连续作业，提高了作业效率，但是由于其采用的轨道机构较复杂、占用空间大，且螺旋液压油缸摆动范围有限，导致钻机的动作自由度较小、整体钻机系统占用空间大，只能在掘进机的左右两侧各安装一组，以满足其对安装空间上的需求和弥补钻机动作范围小的缺陷，造成掘锚机整体结构复杂、设备成本较高、操作复杂。

因此，亟需一种能大幅提高巷道整体掘进施工效率，整体结构简单、操作方便、成本低、占用空间小、动作自由度高的机载多功能钻机。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种多自由度滑移式机载多功能钻机，具有结构简单、操作方便、成本低、占用空间小、动作自由度高，可覆盖掘进空间范围内的前探、锚护、卸压钻孔施工等工序，与掘进机配合解决行业痛点，大幅提高巷道整体掘进施工效率。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种多自由度滑移式机载多功能钻机，包含滑移轨道、滑动设置在滑移轨道上的滑座总成、铰接安装在滑座总成上的伸缩臂、安装在伸缩臂伸缩端部的回转机构、安装在回转机构上的前探钻机；所述滑移轨道和滑座总成控制前探钻机实现前后移动动作；所述伸缩臂控制前探钻机实现上下、左右摆动动作，同时实现沿伸缩臂轴线作伸缩动作；所述回转机构包含多个回转体元件，控制前探钻机沿多个回转轴线作圆周旋转动作，同时控制前探钻机作摆动动作。

进一步的，所述滑座总成包含滑动设置在滑移轨道上的滑座本体、安装在滑座本体上的固定调隙机构和直线传动机构；所述固定调隙机构将滑座本体限制滑动于滑移轨道上；所述直线传动机构控制滑座本体在滑移轨道上滑动。

进一步的，所述固定调隙机构包含固装在滑座本体底部的压块和耐磨块；所述压块和耐磨块之间形成C形结构，并滑动卡装在滑移轨道上，耐磨块与滑移轨道的顶面滑动接触；在压块侧部旋置有调隙螺钉，调隙螺钉的端部与滑移轨道的侧面滑动接触。

进一步的，所述直线传动机构包含固装在滑移轨道上的齿条、设置在滑座本体上的纵移马达、与齿条啮合连接并由纵移马达驱动的齿轮。

进一步的，所述伸缩臂包含铰接设置在滑座总成上的外臂、伸缩滑动嵌置在外臂内部的内臂、设置在外臂内部用于控制内臂作伸缩动作的伸缩油缸、在外臂和滑座总成之间还铰接连接两个伸缩臂姿态油缸；两个伸缩臂姿态油缸呈对称三角形支撑结构。

进一步的，所述外臂上设有可调顶紧块，内臂外表面与可调顶紧块滑动接触；所述可调顶紧块用于调节内臂与外臂之间的间隙。

进一步的，所述回转机构包含安装在伸缩臂上的第一回转元件、固装在第一回转元件回转体上的固定座、一端与固定座铰接的铰接座、在固定座和铰接座之间铰接连接的摆动油缸、安装在铰接座上的第二回转元件，所述前探钻机安装在第二回转元件的回转体上。

进一步的，所述前探钻机具有钻进、夹持、拔钎和适配多种钻杆的功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过依次连接设置的滑移轨道、滑座总成、伸缩臂和回转机构给予前探钻机在多个自由度上的回转摆动，使其工作覆盖范围大、工作姿态调整灵活方便、整体结构简单、占用空间小、设备成本低；仅一套多功能钻机即可实现覆盖掘进空间范围内的前探、锚护、卸压钻孔施工等多种工序，与掘进机等主机平台配合可大幅提高巷道整体掘进施工效率。

附图说明

图1为本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的结构示意图。

图2为本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的滑座总成结构示意图。

图3为本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的固定调隙机构结构示意图。

图4为本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的伸缩臂结构示意图。

图5为本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的回转机构结构示意图。

图6为掘进机安装本实用新型一种多自由度滑移式机载多功能钻机的示意图。

其中：

滑移轨道1、滑座总成2、伸缩臂3、回转机构4、前探钻机5、掘进机6；

滑座本体21、固定调隙机构22、直线传动机构23、外臂31、内臂32、伸缩油缸33、伸缩臂姿态油缸34、可调顶紧块35、第一回转元件41、固定座42、铰接座43、摆动油缸44、第二回转元件45；

压块221、耐磨块222、调隙螺钉223、齿条231、齿轮232、纵移马达233。

具体实施方式

参见图1～5，本实用新型涉及的一种多自由度滑移式机载多功能钻机，包含滑移轨道1、滑动设置在滑移轨道1上的滑座总成2、铰接安装在滑座总成2上的伸缩臂3、安装在伸缩臂3伸缩端部的回转机构4、安装在回转机构4上的前探钻机5；

所述滑移轨道1和滑座总成2控制前探钻机5实现前后移动动作；具体的，所述滑座总成2包含滑动设置在滑移轨道1上的滑座本体21、安装在滑座本体21上的固定调隙机构22和直线传动机构23；所述固定调隙机构22将滑座本体21限制滑动于滑移轨道1上，包含固装在滑座本体21底部的压块221和耐磨块222；所述压块221和耐磨块222之间形成C形结构，并滑动卡装在滑移轨道1上，耐磨块222与滑移轨道1的顶面滑动接触；在压块221侧部旋置有调隙螺钉223，调隙螺钉223的端部与滑移轨道1的侧面滑动接触；所述直线传动机构23控制滑座本体21在滑移轨道1上滑动，包含固装在滑移轨道1上的齿条231、设置在滑座本体21上的纵移马达233、与齿条231啮合连接并由纵移马达233驱动的齿轮232。调节左右两侧调隙螺钉223，控制滑座本体1的左右两个压块221与滑移轨道1侧边的间隙，使滑座本体21与滑移轨道1滑动接触更顺畅，并且限定滑座本体21只能沿滑移轨道1作直线移动；纵移马达233驱动齿轮232转动，从而使滑座本体21沿齿条231作直线移动；

所述伸缩臂3控制前探钻机5实现上下、左右摆动动作，同时实现沿伸缩臂3轴线作伸缩动作，包含铰接设置在滑座总成2上的外臂31、伸缩滑动嵌置在外臂31内部的内臂32、设置在外臂31内部用于控制内臂32作伸缩动作的伸缩油缸33、在外臂31和滑座总成2之间还铰接连接两个伸缩臂姿态油缸34；两个伸缩臂姿态油缸34呈对称三角形支撑结构；在外臂31上设有可调顶紧块35，内臂32外表面与可调顶紧块35滑动接触；所述可调顶紧块35用于调节内臂32与外臂31之间的间隙。伸缩油缸33控制内臂32作伸缩动作，呈三角形支撑结构的两个伸缩臂姿态油缸34配合控制伸缩臂3作俯仰动作、左右偏转动作；

所述回转机构4包含多个回转体元件，控制前探钻机5沿多个回转轴线作圆周旋转动作，同时控制前探钻机5作摆动动作；具体的，所述回转机构4包含安装在伸缩臂3上的第一回转元件41、固装在第一回转元件41回转体上的固定座42、一端与固定座42铰接的铰接座43、在固定座42和铰接座43之间铰接连接的摆动油缸44、安装在铰接座43上的第二回转元件45，所述前探钻机5安装在第二回转元件45的回转体上。所述第一回转元件41控制第二回转元件45和前探钻机5一起作沿第一回转元件41回转轴线的旋转动作，第二回转元件45控制前探钻机5作沿第二回转元件45回转轴线的旋转动作，其中摆动油缸44控制第二回转元件45和前探钻机5一起作摆动动作，摆动范围为0～90°，从而实现前探钻机5在多个自由度上任意回转摆动，可覆盖巷道的绝大部分施工部位。

所述前探钻机5具有钻进、夹持、拔钎和适配多种钻杆的功能，可以选择适配煤矿坑道钻探钻杆，实现巷道超前探测和泄压作业，也可以选择适配煤矿用回转钻杆，实现巷道锚护钻孔作业，可满足钻探、锚护、钻孔等多种作业需要；得益于前探钻机5的高自由度动作、工作活动范围大的优势，可在掘进机、掘锚机或锚杆转载机组等掘进与锚固类主机产品的主机平台上方仅安装一套本实用新型的多自由度滑移式机载多功能钻机，即可实现覆盖掘进空间范围内的前探、锚护、卸压钻孔施工等工序，结构简单、操作方便、成本低、占用空间小，与掘进机6等主机平台配合解决行业痛点，大幅提高巷道整体掘进施工效率，参见图6。

本实用新型的多功能钻机，巷道适应性强，机械化程度高，滑移式机载前探钻机集成了滑移、伸缩、摆动、回转等多种动作，钻机可以实现多自由度定位，满足不同巷道形状的钻探和锚固需求；钻机功能多，集成化程度高，机构位姿调整灵活，可以实现迎头前探及全断面锚护作业需求，一机多用，将锚固、探测功能集成于一体，实现机械化多功能钻孔作业；安全性高、劳动强度低，钻机可由支护完备的巷道后侧滑移至迎头作业，减少迎头人员作业数量及工作时间，降低人工钻进的劳动强度，使巷道掘进与巷道锚固与支护、探测结合起来，提升了巷道掘进的安全性，满足不同巷道形状的钻探、锚固需求。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：包含滑移轨道（1）、滑动设置在滑移轨道（1）上的滑座总成（2）、铰接安装在滑座总成（2）上的伸缩臂（3）、安装在伸缩臂（3）伸缩端部的回转机构（4）、安装在回转机构（4）上的前探钻机（5）；所述滑移轨道（1）和滑座总成（2）控制前探钻机（5）实现前后移动动作；所述伸缩臂（3）控制前探钻机（5）实现上下、左右摆动动作，同时实现沿伸缩臂（3）轴线作伸缩动作；所述回转机构（4）包含多个回转体元件，控制前探钻机（5）沿多个回转轴线作圆周旋转动作，同时控制前探钻机（5）作摆动动作。

2.根据权利要求1所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述滑座总成（2）包含滑动设置在滑移轨道（1）上的滑座本体（21）、安装在滑座本体（21）上的固定调隙机构（22）和直线传动机构（23）；所述固定调隙机构（22）将滑座本体（21）限制滑动于滑移轨道（1）上；所述直线传动机构（23）控制滑座本体（21）在滑移轨道（1）上滑动。

3.根据权利要求2所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述固定调隙机构（22）包含固装在滑座本体（21）底部的压块（221）和耐磨块（222）；所述压块（221）和耐磨块（222）之间形成C形结构，并滑动卡装在滑移轨道（1）上，耐磨块（222）与滑移轨道（1）的顶面滑动接触；在压块（221）侧部旋置有调隙螺钉（223），调隙螺钉（223）的端部与滑移轨道（1）的侧面滑动接触。

4.根据权利要求2所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述直线传动机构（23）包含固装在滑移轨道（1）上的齿条（231）、设置在滑座本体（21）上的纵移马达（233）、与齿条（231）啮合连接并由纵移马达（233）驱动的齿轮（232）。

5.根据权利要求1所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述伸缩臂（3）包含铰接设置在滑座总成（2）上的外臂（31）、伸缩滑动嵌置在外臂（31）内部的内臂（32）、设置在外臂（31）内部用于控制内臂（32）作伸缩动作的伸缩油缸（33）、在外臂（31）和滑座总成（2）之间还铰接连接两个伸缩臂姿态油缸（34）；两个伸缩臂姿态油缸（34）呈对称三角形支撑结构。

6.根据权利要求5所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述外臂（31）上设有可调顶紧块（35），内臂（32）外表面与可调顶紧块（35）滑动接触；所述可调顶紧块（35）用于调节内臂（32）与外臂（31）之间的间隙。

7.根据权利要求1所述的多自由度滑移式机载多功能钻机，其特征在于：所述回转机构（4）包含安装在伸缩臂（3）上的第一回转元件（41）、固装在第一回转元件（41）回转体上的固定座（42）、一端与固定座（42）铰接的铰接座（43）、在固定座（42）和铰接座（43）之间铰接连接的摆动油缸（44）、安装在铰接座（43）上的第二回转元件（45），所述前探钻机（5）安装在第二回转元件（45）的回转体上。