煤矿用钻杆自动装填装置

技术领域

本发明属于煤矿井下钻杆装备技术领域，具体涉及一种煤矿用钻杆自动装填装置。

背景技术

煤矿井下钻机的自动化研究对“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的目标具有重要意义，目前定向钻机的自动化上下钻杆的解决方案主要依靠机械手对钻杆进行装卸，钻杆通常装在方形钻杆箱中，此方案机械手的动作较复杂，对机械手的控制要求较高，且可靠性较低；而方形钻杆箱通常又集成在钻机上与机械手配合完成自动上下钻杆，在针对大直径长钻杆时是具有明显局限性的；同时方形钻杆箱的更换、装卸也较为繁琐。因此，亟待研发一种更灵活、便携、结构紧凑的装置，不仅能满足钻杆箱的快速装卸功能，同时又能将钻杆输出到指定位置或从指定位置装入钻杆箱。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿用钻杆自动装填装置，旨在解决钻杆箱的结构复杂、操作繁琐及钻杆装填效率不高等问题。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种煤矿用钻杆自动装填装置，包括：导向定位机构，由同轴并排布置的内轴卡座、外轴卡座组成；钻杆装夹机构，由内转轴、外转轴、固定盖、滚筒形钻杆箱组成，内转轴与内轴卡座之间、外转轴与外轴卡座之间导向定位配合，内转轴上设置与之转动配合的外转轴、与之固定配合并用于径向装填钻杆的滚筒形钻杆箱，外转轴上设置与之固定配合并用于间隙包裹滚筒形钻杆箱的固定盖，固定盖上设有用于钻杆进出滚筒形钻杆箱的开口槽，外轴卡座固定安装，内轴卡座跟随内转轴转动；俯仰承接板，安装在外轴卡座上并用于配合钻杆进出滚筒形钻杆箱。

进一步，内轴卡座、外轴卡座、外转轴及固定盖均设置有两个，且分设于内转轴上的两端。

进一步，滚筒形钻杆箱位于两个固定盖之间，且滚筒形钻杆箱两端呈对称设置有用于分别搁置钻杆两端并在其径向均布的多个卡槽。

进一步，内转轴两端分设有与之固定配合并用于轴向限制钻杆且位于滚筒形钻杆箱外的钻杆挡板，钻杆挡板还设于与之对应的固定盖内；钻杆挡板上设有与之固定配合并用于轴向限制同其对应的外转轴的固定盘，固定盘上在与之对应的钻杆挡板的对应面设有润滑外转轴的凹槽。

进一步，两个固定盖上并在相对的对应侧设置所述的开口槽，且开口槽上安装有可拆卸的盖板。

进一步，俯仰承接板转动的设于两个外轴卡座之间。

进一步，内转轴与所述的外转轴之间设有滑套，滑套采用铜套。

进一步，两个固定盖上并在两者相悖的背离侧均设有提手。

进一步，导向定位配合的结构为：外转轴和内转轴的断面均呈正多边形，内轴卡座和外轴卡座均由斜边部、及与斜边部连通的方槽部组成，且内轴卡座或外轴卡座上所设的斜边部的倾斜角等于各自对应的内转轴或外转轴的正多边形相邻边的夹角；外轴卡座上所设的斜边部长于内轴卡座上所设的斜边部；内轴卡座和外轴卡座上均设有用于防止钻杆装夹机构轴向窜动的挡边。

进一步，还包括作用在内转轴上并使滚筒形钻杆箱对其上钻杆实施分度输入或输出的分度机构，分度机构为槽轮机构、棘轮机构或凸轮机构。

本发明的有益效果是：本发明的煤矿用钻杆自动装填装置能够保证钻杆的自动输入或输出，可以与机械手等自动化设备配合使用来成为定向钻机自动上下钻杆的专用配套装置；同时钻杆装夹机构能够快速装卸到方形卡座上并自动定位，使之一次安装就可以输入或输出多根钻杆，有效的减轻了工人劳动强度，且搬运方便，占地面积小，节省空间，具备一定的便携性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的整体结构示意图；

图2为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的钻杆装夹机构示意图；

图3为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的钻杆在钻杆装夹机构上的分布示意图；

图4为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的钻杆装夹机构剖视图；

图5为图4中的局部放大示意图；

图6为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的导向定位机构示意图；

图7为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的导向定位过程示意图；

图8为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的钻杆输出过程示意图；

图9为本发明煤矿用钻杆自动装填装置的钻杆输入过程示意图。

附图标记说明：1为分度机构，2为导向定位机构，3为钻杆装夹机构，4为俯仰承接板，钻杆5；201为内轴卡座，202为外轴卡座，203为斜边部，204为方槽部，205为挡边；301为内转轴，302为外转轴，303为固定盖，304为滑套，305为固定盘，306为钻杆挡板，307为滚筒形钻杆箱，308为提手，309为盖板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1-9所示，本实施例中提及的一种煤矿用钻杆自动装填装置，包括有分度机构1，导向定位机构2，钻杆装夹机构3和俯仰承接板4，其中，导向定位机构2，由同轴并排布置的内轴卡座201、外轴卡座202组成，且内轴卡座201和外轴卡座202均是具有倾斜开口的方槽型结构体；钻杆装夹机构3包含有滚筒形钻杆箱307以及固定盖303、内转轴301、外转轴302、滑套304、钻杆挡板306、固定盘305，其内转轴301与内轴卡座201连接，滑套304安装在内转轴301和外转轴302之间，以保证两者可以发生相对转动，固定盖303安装在外转轴302上，钻杆挡板306和固定盘305固定在内转轴301上，可随着内转轴301一起旋转；钻杆装夹机构3是利用自身重力通过导向定位机构2的两个斜面滑下，将内转轴301、外转轴302导向定位到内轴卡座201、外轴202内作为初始位置；分度机构1设置的驱动盘用于与动力源液压马达相连接，其从动盘用于与钻杆装夹机构3的内转轴301连接，即分度机构1带动内转轴301旋转并将滚筒形钻杆箱307上的钻杆5进行间歇分度输入或输出。

在本实施例中的内轴卡座201、外轴卡座202、外转轴302及固定盖303均设置有两个，且分设于内转轴301上的两端。滚筒形钻杆箱307位于两个固定盖303之间，两个固定盖303上并在相对的对应侧设置的开口槽上安装有可拆卸的盖板309；盖板309在工作状态时取下，非工作状态时安装；俯仰承接板4则转动的设于两个外轴卡座202之间，并使之具有仰态或俯态，以便接收或释放钻杆；两个固定盖303上并在两者相悖的背离侧均设有提手308，以便提拉钻杆装夹机构3。

在本实施例中的内转轴301与外转轴302之间设置的滑套304采用铜套。而分度机构1则可采用槽轮机构、棘轮机构或凸轮机构。

在本实施例中的内转轴301和外转轴302伸出部分截面均为正多边形，且同心安装，工作时分别与导向定位机构2的内轴卡座201、外轴卡座202固定定位，能够实现钻杆装夹机构3的快速装卸。

在本实施例中的固定盘305包含两个半环形法兰，环形法兰与钻杆挡板306形成凹槽卡住外转轴302端部，即凹槽与外转轴302端部留有一定间隙，间隙中含有润滑油脂，不限制内转轴301、外转轴302沿轴线的相对转动，滚筒形钻杆箱307上有环形对称分布的多个卡槽，使得滚筒形钻杆箱307可一次放置多根钻杆5。

在本实施例中的外轴卡座202与外转轴302接触的斜边部203斜面较长于内轴卡座201接触的斜边部203斜面，且两者的斜边部203斜面的角度分别等于与之相对应的内转轴301、外转轴302正多边形两相邻边的夹角；此外，内轴卡座201和外轴卡座202上均设有挡边205来防止钻杆装夹机构3轴向窜动。

使用时，通过钻杆装夹机构3上的提手308将其上的外转轴302放到外轴卡座202的斜边部203斜面上，此时内转轴301相对外转轴302的角度随机，随着钻杆装夹机构3沿外轴卡座202的斜面滑动，其内转轴301与内轴卡座201斜面的距离被缩小，直到内转轴301与内轴卡座201的斜边部203斜面接触时，内转轴301将会转动，由于内轴卡座201和外轴卡座202的斜边部203斜面相互平行，而内转轴301、外转轴302的正多边形各边均保持相互平行并沿其各自的斜面滑动，待滑动到内轴卡座201、外轴卡座202的方槽部204入口的垂直边相接触时，钻杆装夹机构3就会开始滑入其中，达到初始定位的作用，此过程可实现钻杆箱的快速装卸和定位。滚筒形钻杆箱307上各钻杆5所对应的卡槽可与固定盖303上的开口槽正对，以便钻杆5可以顺利进出滚筒形钻杆箱307中。在俯仰支承板4处于“俯态”时，钻杆5经分度机构1分度后从滚筒形钻杆箱307中输出到俯仰支承板4上钻杆拾取位置处，再配合机械手或其它自动化设备取走钻杆5，当俯仰支承板4处于“仰态”时，钻杆5则从机械手或其它自动化设备中卸下并被放到钻杆放置处，通过俯仰支承板4装入滚筒形钻杆箱307中。

采用上述方案，本发明的装置能够保证钻杆的自动输入或输出，可以与机械手等自动化设备配合使用成为定向钻机自动上下钻杆的专用配套装置，同时钻杆装夹机构能够快速装卸到方形的内/外轴卡座上并自动定位，一次安装可以输入或输出多根钻杆，有效减轻工人劳动强度，且搬运方便，占地面积小，节省空间，具备一定的便携性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。