专利名称：向上式凿岩机的制作方法
向上式凿岩机
技术领域：
本发明属于一种向上式凿岩机。
背景技术：
在矿山竖井天井掘进、采矿及巷道锚杆支护工程中，需要钻凿大量方向向上并与 水平线成6(T 90°的岩孔，尤其是巷道锚杆支护技术的全面推广应用，钻凿巷道顶板锚 杆孔的需求日趋增多。目前，用于上述作业的钻凿设备主要分两类一类是专用于钻凿软岩 巷道锚杆支护孔的纯回转锚杆钻机，另一类为钻凿中硬以上岩石巷道锚杆孔的设备，前者 已能基本满足工程技术要求，后者则存在诸多问题，需要不断改进。 向上式凿岩机是一种专用于中硬以上岩石的凿孔设备，其结构由主机和气腿构 成，主机包括机头、缸体、柄体三部分，经两根长螺杆联成整体。机头前端用于接纳钎杆，缸 体上装有一手把和气腿放气按扭，其它操纵手柄和气水管接口集中设在柄体上。柄体下端 口经螺纹与气腿相拧接，气腿与主机同处一轴线。该机存在如下问题1、气腿为单级式，伸 縮行程小且相对高度高，难以适应在高度、空间都受限制的巷道内钻凿巷道顶板锚杆孔。2、 更换气水针装置需要拆卸主机，工作量大而且不方便。3、工作人员必须站立在机器的正下 方，岩浆和可能冒落的岩石会直接浇砸在操作者身上，安全隐患多、工作环境恶劣。
在实际作业中，公知技术的双级气腿凿岩机也时常用作中硬以上岩石的凿孔设 备，它属于向上式侧向凿岩机种。其结构同样由主机和气腿构成，区别在于其气腿为双级， 因此，它适合在高度、空间都受限制的巷道内钻凿巷道顶板锚杆孔。但是，该机存在如下不 足1、与向上式凿岩机一样，操作人员必须站立在机器的正下方，岩浆和可能冒落的岩石会 直接浇砸在操作者身上，安全隐患多、工作环境恶劣。2、双级气腿伸縮行程大，气腿全部伸 展后，操作者由于手不能触及主机的操纵手柄，无法对主机和气腿进行控制，容易失控而存 在重大安全隐患。3、气腿与主机由铰接轴联接，两者不在同一轴线上，因此，容易造成开眼 位置不准确、锚杆孔直线度不能满足锚杆支护技术要求的问题。 针对上述双级气腿凿岩机存在的第1点不足，本申请人曾申请了一种"气动锚杆 凿岩机"(中国专利号为200820164575. 7)。该机在铰接轴上增设一根气腿操纵臂，通过气 腿操纵臂上的控制机构，实现了对双级气腿的伸展和回縮控制，从而解决了操作人员必须 站立在机器的正下方，岩浆和可能冒落的岩石会直接浇砸在操作者身上的问题，但是还是 存在气腿全部伸展后遇到卡钎时不能控制主机，以及开眼位置不准确、锚杆孔直线度不能 满足锚杆支护技术要求的问题。 综上，至今还没有一种理想的专用于钻凿中硬以上岩石巷道锚杆孔的设备问世。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种结构新型的向上式凿岩 机，该机在高度和空间都受限制的巷道内钻凿中硬以上岩石顶板锚杆孔，具有所钻凿孔能 满足支护工程技术要求、主机及气腿控制方便和操作安全的优点。
解决上述问题的技术方案如下这种向上式凿岩机的结构，包括主机和气腿，主机 由机头、缸体、柄体经两根长螺杆联成整体的三部分构成，其特征是所述气腿为双级气腿， 双级气腿的外缸筒顶端经紧固件密封联接在柄体的下端口 ；柄体的体壁上设有一配流铰接 轴，配流铰接轴上铰接有一操纵臂，操纵臂由臂体、软管和控制装置构成；控制装置设在臂 体的下端，包括主机操纵阀和气腿操纵阀，主机操纵阀和气腿操纵阀上分别设有控制手把， 控制手把的旋动状态分别与主机或双级气腿的气路路径或通道面积相关联。
作为对上述技术方案的进一步补充和完善，本发明还具有以下附加技术特征
所述操纵臂的长度与双级气腿的高度相匹配。 所述臂体由左铰接套、右铰接套和两根对称设置的刚性空心管构成；两根刚性空 心管的上端分别经左铰接套、右铰接套铰接在配流铰接轴上，下端经臂连接件与控制装置 固接；所述软管的上端与主机的柄体联接，下端经臂连接件与控制装置联接。
所述控制装置的主机操纵阀和气腿操纵阀分别设在一总阀座的两端；主机操纵阀 由主机阀、主机控制手把构成，主机阀经主机阀阀座设置在总阀座内，主机控制手把套设在 主机阀外围；气腿操纵阀由气腿阀、气腿控制手把构成，气腿阀经气腿阀阀座设置在总阀座 上，气腿控制手把套设在气腿阀外围；总阀座的顶端经臂连接件分别与臂体的两根刚性空 心管的下端、软管的下端固定联接。 所述双级气腿的外缸筒顶端螺纹联接了一缸盖，缸盖与柄体之间以圆柱面和端平 面配合并以紧固件连接。 所述配流铰接轴为一根纵截面为横置的"H"型轴，中部套设在由柄体壁所形成的
轴孔内，两端由端盖封堵，形成左右气腔；左右气腔的环壁上分别开有气道，所述气道分别
经左铰接套、右铰接套和进气接头与主机操纵阀、气腿操纵阀和气源相连。 有益效果与现有技术相比，首先，增设操纵臂后，操作者可利用操纵臂下端的左
右控制手把分别控制主机和气腿，使操作者可与机器保持一段距离，岩浆和冒落的岩石不
会直接浇砸到操作者身上，以及即使遇到卡钎也能利用控制手把操作主机而及时解决问
题，因此，提高了机器使用安全性，改善了工作环境。其次，由于采用了与主机处于同一轴线
的双级气腿，保证了机器的伸縮行程和定位开眼准确度，使岩孔直线度能够满足钻凿巷道
顶板锚杆孔的要求，使该机既能用于竖井、天井掘进及采矿的施工，又能用于巷道锚杆支护
工程的施工。再者，在双级气腿的外缸筒顶端螺纹联接一缸盖，使缸盖与柄体之间以圆柱面
和端平面配合并以紧固件连接，当需要更换气水针时，就不需要拆卸主机，只要拆卸缸盖就
能方便地更换气水针装置。 下面结合附图通过实施例，对本发明作进一步详述。
图1为本发明一个实施例的主视结构示意图。
图2为图1的左视局部剖视结构示意图。
图3为图1的P向局部剖视结构示意图。
图4为图2的Y-Y局部剖视放大结构示意图。
图5为图1的X-X局部剖视放大结构示意图。
图6为图5的N-N剖视结构示意图。
图7为图5的L-L剖视结构示意图。
图8为图5的J-J剖视结构示意图。
图9为图5的K-K剖视结构示意图。 图中主机10，机头101，缸体102，柄体103，气水联动装置1031，长螺杆104 ;双 级气腿20，缸盖201，外缸筒202 ;操纵臂30，臂体301，左铰接套3011，臂左管3012，右铰接 套3013，臂右管3014，臂连接件3015，软管302，总阀座303，主机操纵阀304，主机控制手把 305，限位销306，主机操纵阀座307，气腿操纵阀座308，气腿操纵阀309，气腿控制手把310， 固定子311 ;进气接头40，进水接头50，配流铰接轴60，0形圈70。
具体实施方式
参见图1。整机由主机10、双级气腿20和操作臂30三部分组成。主机10包括机 头101、缸体102和柄体103，三者由两根长螺杆104联接成整体；机头101前端用于接纳钎 杆。双级气腿20固接在柄体103的下端口，主机10和双级气腿20同处一轴线上。操作臂 30经配流铰接轴60铰接在柄体103 —侧的壁上。 参见图2。操纵臂30由臂体301、软管302和控制装置三部分构成。臂体301为两 根对称设置的刚性空心管，兼作输气管道，分别为臂左管3012和臂右管3014。臂左管3012 上端经左铰接套3011铰接于配流铰接轴60的左侧，臂右管3014上端经右铰接套3013铰 接于配流铰接轴60的右侧；臂左管3012和臂右管3014的下端经臂连接件3015固接在控 制装置上。 所述配流铰接轴60为一根纵截面为横置的"H"型轴，中部套设在由柄体103壁所 形成的轴孔内，两端由端盖封堵，形成左右气腔；左右气腔的环壁上分别开有气道，所述气 道分别经左铰接套3011、右铰接套3013和进气接头40与主机操纵阀304、气腿操纵阀309 和气源相连。左气腔的环壁用于接纳臂左管3012的左铰接套3011，右气腔的环壁用于接纳 臂右管3014的右铰接套3013，以及进气接头40。左气腔和右气腔的环壁上均设有环形分 布的气孔，与此相对应，左右铰接套的内壁上开有环形槽，因此，即使左铰接套3011和右铰 接套3013在旋转状态下，也不会影响气路相通。位于配流铰接轴60两端的端盖既起到密 封左右气腔的作用，同时也起到轴向限位作用。 参见图3，并结合图2。柄体103上设置进水接头50的安装孔，进水接头50安装 在该孔内，水源经连接管沿图2中A箭头进入、气源沿B箭头进入。 参见图4。气水联动装置1031置于柄体103内；双级气腿20上的缸盖201与外 缸筒202螺纹连接，缸盖201和柄体103采用圆柱面和端平面配合，并由紧固件(螺栓或螺 钉)紧固联接，使主机10和双级气腿20同处一轴线上。 参见图5，并结合图1、图2。控制装置位于操纵臂30的最下端，由总阀座303、主 机操纵阀304，主机控制手把305，限位销306，主机操纵阀座307，以及气腿阀座308，气腿 操纵阀309，气腿控制手把310等组成。连接件3015通过螺柱或螺钉与总阀座303连接在 一起；总阀座303孔内固装主机操纵阀座307，主机操纵阀304装在主机操纵阀座307内， 主机操纵阀304可在主机操纵阀座307内转动，主机操纵阀座307的端面安装限位销306， 主机控制手把305和主机操纵阀304固定连接在一起，限位销306控制主机控制手把305 的转动范围，达到限制主机操纵阀304转动范围的目的。气腿操纵阀309装在气腿操纵阀座308内，气腿操纵阀309可在气腿操纵阀座308内转动，气腿控制手把310与气腿操纵阀 309固定连接，气腿操纵阀座308固定安装在总阀座303上。 软管302上端与柄体103连接，下端经臂连接件3015与总阀座303连接，形成控
制双级气腿20的气路。 工作原理如下 如图2所示，压气从进气接头40进入配流铰接轴60的a腔，a腔经右铰接套3013、 臂右管3014与总阀座303的d腔接通(见图5)。 1、对主机10的操纵控制如图5和图2所示，d腔通过主机操纵阀304、主机操纵 阀座307、总阀座303、臂左管3012和左铰接套3011与配流铰接轴60的b腔相连。如图4 所示，配流铰接轴60的b腔与柄体103的c腔相通，进入c腔的压气驱动主机10运转。结 合图6、图7，主机操纵阀304的大圆柱表面上具有四个齿形止口，即图6上所示的0、1、2、3， 分别对应四个工作档位，在限位销306(参见图5)的限制下，主机操纵阀304只能在0、1、2、 3四止口间转动，转动主机控制手把305，固定子311嵌入O止口时，主机操纵阀304的ml 口与主机操纵阀座307的nl 口不接通，主机10停止运转；固定子311依此嵌入1、2、3止口 时，如图7所示，主机操纵阀304的ml 口与主机操纵阀座307的nl 口的接通面积(压气通 道)依次变大，则实现主机10的轻运转、中运转、全运转状态。 2 、对双级气腿20的操纵控制如图5和图4所示，d腔通过气腿操纵阀309 、气腿 操纵阀座308的n2 L、总阀座303的通道g、软管302与柄体103的h腔相连，进入h腔的 压气推动双级气腿20的一级缸筒、二级缸筒伸出；如图9所示并结合图8，气腿操纵阀309 的外圆表面上分别设有月牙槽供气道m2和排气道m3，排气道m3与q孔相接并通向大气，气 腿控制手把310只能在01至02范围内转动；气腿控制手把310转动到01位置时，气腿操 纵阀309上的月牙槽供气道m2和气腿操纵阀座308的n2孔接通面积最大，气腿推力最大， 向02方向转动气腿控制手把310，月牙槽供气道m2和气腿操纵阀座308的n2孔接通面积 逐渐变小，双级气腿20的推力逐渐减小，当气腿控制手把310转动到02位置时，排气道m3 与n2孔接通，则h腔与大气接通，双级气腿20内腔向外排气，双级气腿20下降。
权利要求
一种向上式凿岩机，包括主机(10)和气腿，主机(10)由机头(101)、缸体(102)、柄体(103)经两根长螺杆(104)联成整体的三部分构成，其特征是所述气腿为双级气腿(20)，双级气腿(20)的外缸筒(202)顶端经紧固件密封联接在柄体(103)的下端口；柄体(103)的体壁上设有一配流铰接轴(60)，配流铰接轴(60)上铰接有一操纵臂(30)，操纵臂(30)由臂体(301)、软管(302)和控制装置构成；控制装置设在臂体(301)的下端，包括主机操纵阀(304)和气腿操纵阀(309)，主机操纵阀(304)和气腿操纵阀(309)上分别设有控制手把，控制手把的旋动状态分别与主机(10)或双级气腿(20)的气路路径或通道面积相关联。
2. 如权利要求l所述的向上式凿岩机，其特征所述操纵臂(30)的长度与双级气腿 (20)的高度相匹配。
3. 如权利要求l所述的向上式凿岩机，其特征所述臂体(301)由左铰接套(3011)、右 铰接套(3013)和两根对称设置的刚性空心管构成；两根刚性空心管的上端分别经左铰接 套(3011)、右铰接套(3013)铰接在配流铰接轴(60)上，下端经臂连接件(3015)与控制装 置固接；所述软管(302)的上端与主机(10)的柄体(103)联接，下端经臂连接件(3015)与 控制装置联接。
4. 如权利要求1或3所述的向上式凿岩机，其特征所述控制装置的主机操纵阀(304) 和气腿操纵阀(309)分别设在一总阀座(303)的两端；主机操纵阀(304)由主机阀、主机 控制手把(305)构成，主机阀经主机操纵阀座(307设置在总阀座(303)内，主机控制手把 (305)套设在主机阀外围；气腿操纵阀(309)由气腿阀、气腿控制手把(310)构成，气腿阀 经气腿操纵阀座(308)设置在总阀座(303)上，气腿控制手把套(310)设在气腿阀外围； 总阀座(303)的顶端经臂连接件(3015)分别与臂体(301)的两根刚性空心管的下端、软管 (302)的下端固定联接。
5. 如权利要求1或3所述的向上式凿岩机，其特征所述双级气腿(20)的外缸筒(202) 顶端螺纹联接了一缸盖(201)，缸盖(201)与柄体(103)之间以圆柱面和端平面配合并以紧 固件连接。
6. 如权利要求1或3所述的向上式凿岩机，其特征所述配流铰接轴(60)为一根纵截 面为横置的"H"型轴，中部套设在由柄体(103)壁所形成的轴孔内，两端由端盖封堵，形成 左右气腔；左右气腔的环壁上分别开有气道，所述气道分别经左铰接套(3011)、右铰接套 (3013)和进气接头(40)与主机操纵阀(304)、气腿操纵阀(309)和气源相连。
全文摘要
一种向上式凿岩机，包括主机和双级气腿，主机由机头、缸体和柄体三部分构成，双级气腿的外缸筒顶端经紧固件密封联接在柄体的下端口；柄体的体壁上设有一配流铰接轴，配流铰接轴上铰接有一由臂体、软管和控制装置构成的操纵臂。控制装置由主机操纵阀和气腿操纵阀构成，主机操纵阀和气腿操纵阀上分别设有控制手把，旋动控制手把能分别控制主机或双级气腿工作。本发明增设操纵臂后，使操作者在作业时能与机器保持一段距离，解决了岩浆和冒落的岩石直接浇砸至操作者身上、卡钎等问题，具有定位开眼准确度好、更换气水针不需要拆卸主机的优点，是一种既能用于竖井、天井掘进及采矿施工，又能用于巷道锚杆支护工程施工的专用设备。
文档编号E21B1/30GK101761309SQ20091015537
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者徐卸南, 柳云昌, 童金龙 申请人:浙江衢州煤矿机械总厂有限公司