一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置

技术领域

本发明涉及煤矿钻机技术领域，尤其涉及一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿，煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域，煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等，在对煤矿进行钻孔时会使用到钻车装置，钻车装置上的钻杆钻头通过动力输出转动并对煤矿进行钻孔。

现有的钻车上设有存储钻杆的钻杆箱，通过在钻杆箱旁设置的机械臂，将钻杆抓取至指定位置，再用另一个机械臂抓取钻杆至工作位置，在整个作业的过程中，无法自动上杆降低了工作效率；且这样的上杆流程带来的问题有：（1）要求钻杆箱顶面开口，便于机械臂抓取钻杆，但因此钻杆箱顶面无法封闭，在煤矿中工作时常有煤块等杂质掉落其中，卡在钻杆之间，影响钻杆的抓取；（2）两个机械臂的布置对场地的高度有要求，在煤矿中使用受限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置，占地空间小，提高工作效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置，它包括主机机体、工作机构、存储钻杆的钻杆箱、钻杆运送框、履带行走装置以及机械臂；所述履带行走装置固定在主机机体的两侧并与地面接触，用于移动主机机体；钻杆箱设置在主机机体上，钻杆箱下方设有钻杆运送框；

所述工作机构包括滑架、滑座、动力头和夹持器，滑架上设置可移动的滑座，滑座上设置动力头，所述滑架的一侧通过第一回转减速器与旋转支撑装置连接，旋转支撑装置固定在主机机体上，旋转支撑装置包括第一支撑油缸、第一举升油缸、第二支撑油缸和第二举升油缸，第一支撑油缸连接第一举升油缸，第二支撑油缸连接第二举升油缸；所述滑架的一侧还设有机械臂，机械臂设置在旋转支撑装置的另一侧，所述机械臂通过第三回转减速器与回转减速器安装座连接，回转减速器安装座与第二回转减速器相连接；

所述钻杆箱包括框架体，框架体包括外框，外框内设有多层钻杆，所述框架体的左右两侧均设有两个轴向的第一拉伸油缸，第一拉伸油缸的下方设有径向的第二拉伸油缸，第二拉伸油缸的下方设有一个固定环；所述框架体的前后两侧分别设有前支撑座和后支撑座，所述前支撑座的前后端部均与相应的第二拉伸油缸连接，连接处下方设有与固定环匹配的承重杆，所述前支撑座的内侧垂直连接有多个均匀布置的钻杆承载块，外框上对应钻杆承载块的位置设有相匹配的插入槽；

所述外框下方设置钻杆运送框，所述钻杆运送框包括内框和举升台，所述内框上设置举升台，举升台包括多个平行布置的举升架，所述举升台下方连接第三举升油缸，所述第三举升油缸连接第二推进油缸。

进一步地，所述滑架包括底座，底座上设有左右两个支撑杆，两个支撑杆上设置可移动的滑座，所述滑座与第一推进油缸连接，所述滑架的一端连接夹持组件。

进一步地，所述底座的前端和后端均设有挡板，前后两个挡板之间设有左右两个支撑杆。

进一步地，所述夹持组件包括夹持器和底台，底台一侧设置摆角油缸连接夹持器，便于调整夹持器的位置。

进一步地，所述第一支撑油缸和第二支撑油缸分别连接有第一回转减速器。

进一步地，所述机械臂包括机械手回转臂、机械手伸缩臂和抓取手，所述机械手回转臂内设有机械手伸缩臂，机械手伸缩臂末端连接伸缩油缸，前端连接抓取手。

进一步地，所述抓取手还连接有调角油缸，用于调节抓取手的角度。

进一步地，所述钻杆运送框靠近工作机构的一侧设有一个置杆架，置杆架连接第三推进油缸。

进一步地，所述举升架上设有与上方钻杆层的钻杆匹配的弧形凹槽，用于放置钻杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的钻杆箱从下方运送出钻杆，因此顶面可封闭，避免钻杆箱内掉入杂质，影响钻杆的运送，从而提高了工作效率；

（2）本发明的钻杆运送框采用举升架向上顶出一层钻杆，后由推进油缸推送至置杆架，回收时再原路返回，更有利于钻杆的回收；

（3）本发明只需一个低于钻杆箱顶面的翻转机械臂，无需另设一个高于钻杆箱的钻杆抓取臂，对场地高度没有限制，占地面积小，更有利于使用；

（4）本发明的工作机构的滑架设置挡板和支撑杆，在钻杆转动时稳定性更高，有利于钻孔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作机构的结构示意图。

图3为本发明的工作机构的主视图。

图4为本发明的工作机构的侧视图。

图5为本发明的工作机构的俯视图。

图6为本发明的机械臂的结构示意图。

图7为本发明的钻杆箱的结构示意图。

图8为本发明的钻杆箱的另一结构示意图。

图9为本发明的钻杆运送框的结构示意图。

图10为本发明的钻杆运送框的剖面示意图。

图11为本发明的钻杆箱的主视图。

图12为本发明的钻杆箱的侧视图。

图13为本发明的钻杆箱的仰视图。

图14为本发明的钻杆箱的俯视图。

图15为本发明的钻杆运送流程示意图。

其中：

主机机体1、工作机构2、滑架2.1、底座2.01、底座2.02、支撑杆2.03、滑座2.2、第一推进油缸2.3、动力头2.4、夹持器2.5、摆角油缸2.6、第一支撑油缸2.7、第一举升油缸2.8、第二支撑油缸2.9、第二举升油缸2.10、第二回转减速器2.11、第三回转减速器2.12、机械臂3、机械手回转臂3.1、伸缩油缸3.2、机械手伸缩臂3.3、抓取手3.4、调角油缸3.5、钻杆箱4、框架体4.1、第一拉伸油缸4.2、第二拉伸油缸4.3、固定环4.4、前支撑座4.5、承重杆4.51、钻杆承载块4.52、后支撑座4.6、钻杆运送框5、内框5.1、举升台5.2、举升架5.21、第二推进油缸5.3、第三举升油缸5.4、第三推进油缸5.5、置杆架5.6、履带行走装置6、钻杆7。

具体实施方式

为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1-图15，图1绘制了一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置的结构示意图。如图所示，本发明的一种煤矿用智能自动上钻杆的钻车装置，它包括主机机体1、工作机构2、存储钻杆7的钻杆箱4、钻杆运送框5、履带行走装置6以及机械臂3；所述履带行走装置6固定在主机机体1的两侧并与地面接触，用于移动主机机体1；钻杆箱4设置在主机机体1上，钻杆箱4下方设有钻杆运送框5。

参见图2-图5，所述工作机构2包括滑架2.1、滑座2.2、动力头2.3和夹持器2.5，所述滑架2.1包括底座2.01，底座2.01的前端和后端均设有底座2.02，前后两个底座2.02之间设有左右两个支撑杆2.03，两个支撑杆2.03上设置可移动的滑座2.2，滑座2.2上设置动力头2.4，所述滑座2.2与第一推进油缸2.3连接，以推动动力头2.4，所述滑架2.1的一端连接夹持组件，夹持组件包括夹持器2.5和底台，底台一侧设置摆角油缸2.6连接夹持器2.5，便于调整夹持器2.5的位置。

所述滑架2.1的一侧与第一支撑油缸2.7和第二支撑油缸2.9连接，第一支撑油缸2.7和第二支撑油缸2.9固定在主机机体1上，第一支撑油缸2.7连接第一举升油缸2.8，第二支撑油缸2.9连接第二举升油缸2.10；第一支撑油缸2.7和第二支撑油缸2.9均连接有回转减速器。

所述滑架2.1的一侧还设有机械臂3，机械臂3连接有回转减速器，回转减速器包括第二回转减速器2.11和第三回转减速器2.12。

所述滑架2.1的一侧通过第一回转减速器与旋转支撑装置连接，旋转支撑装置固定在主机机体1上，旋转支撑装置包括第一支撑油缸2.7、第一举升油缸2.8、第二支撑油缸2.9和第二举升油缸2.10，第一支撑油缸2.7连接第一举升油缸2.8，第二支撑油缸2.9连接第二举升油缸2.10；

所述滑架2.1的一侧还设有机械臂3，机械臂3设置在旋转支撑装置的另一侧，所述机械臂3通过第三回转减速器2.12与回转减速器安装座连接，回转减速器安装座与第二回转减速器2.11相连接。

参见图6，所述机械臂3包括机械手回转臂3.1、机械手伸缩臂3.3和抓取手3.4，所述机械手回转臂3.1内设有机械手伸缩臂3.3，机械手伸缩臂3.3末端连接伸缩油缸3.2，前端连接抓取手3.4，所述抓取手3.4还连接有调角油缸3.5，用于调节抓取手3.4的角度。

参见图7-图14，所述钻杆箱4包括框架体4.1，框架体4.1包括外框，外框内设有多层钻杆7，所述框架体4.1的左右两侧均设有两个轴向的第一拉伸油缸4.2，第一拉伸油缸4.2的下方设有径向的第二拉伸油缸4.3，第二拉伸油缸4.3的下方设有一个固定环4.4；所述框架体4.1的前后两侧分别设有结构相同的前支撑座4.5和后支撑座4.6，所述前支撑座4.5包括一体的上短板和下长板以及用于连接上短板和下长板的倾斜板，上短板高于且短于下长板，由此前支撑座4.5呈Z字形；所述上短板和下长板的端部均与相应的第二拉伸油缸4.3连接，连接处下方设有与固定环4.4匹配的承重杆4.51，所述下长板的内侧垂直连接有多个均匀布置的钻杆承载块4.52，外框上对应钻杆承载块4.52的位置设有相匹配的插入槽，便于前支撑座4.5和后支撑座4.6支撑起外框。

所述外框下方设置钻杆运送框5，所述钻杆运送框5包括内框5.1和举升台5.2，所述内框5.1上设置举升台5.2，举升台5.2包括多个平行布置的举升架5.21，举升架5.21上设有与上方钻杆层的钻杆匹配的弧形凹槽，用于放置钻杆7；所述举升台5.2下方连接第三举升油缸5.4，所述第三举升油缸5.4的滑座连接第二推进油缸5.3，所述钻杆运送框5靠近工作机构2的一侧设有一个置杆架5.6，置杆架5.6连接第三推进油缸5.5，用于将钻杆7运送至机械臂3的对应位置；即置杆架5.6固定在机械臂3的回转减速器和钻杆箱4之间的主机机体1上。

工作原理：

本实施例中，钻杆箱4内放置多层钻杆7，顶面封闭，当需要钻孔工作时，钻杆箱4的外框通过四周的第一拉伸油缸4.2向钻杆运送框5的举升架5.21放置一层钻杆7，然后外框前后的支撑座由四个第二拉伸气缸4.3拉近钻杆箱4，钻杆承载块4.52插入框架体4.1，承重杆4.51插入固定环4.4，通过第一拉伸油缸4.2将外框内其他层钻杆7抬起；接着第三举升油缸5.4举起举升台5.2，再通过第二推进油缸5.3将最前端的钻杆7推送至置杆架5.6，机械臂3翻转伸出抓取钻杆7，运送至夹持器2.5内，进行钻孔；

当需要回收钻杆7时，机械臂3从滑架2.1上抓取钻杆7，翻转运送至置杆架5.6，置杆架5.6由第三推进油缸5.5拉回内框5.1一侧，举升台5.2通过第二推进油缸5.3推进至置杆架5.6下方，再由第三举升油缸5.4举起举升台5.2和钻杆7并由退回原位；接着外框前后的支撑座由四个第二拉伸气缸4.3拉出远离，承重杆4.51和钻杆承载块4.52均脱离外框，钻杆箱4下落回收钻杆7。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。