一种液压钻机用全自动储杆箱的制作方法

本实用新型涉及煤矿设备领域，具体涉及一种液压钻机用全自动储杆箱。

背景技术：

随着煤矿开采向着更深、更恶劣的煤层进发，对瓦斯排放的安全性、可靠性等要求随之提高。作为瓦斯排放、煤、煤岩钻孔的重要设备——液压钻机，其性能的要求也得到了进一步提高。

传统钻机多采用人工的方式进行加接和拆卸钻杆。此种方式通常需要2～3人同时工作，其劳动强度大、耗费时间长、安全性低。

具有自动续杆功能的液压钻机是一种新型钻机，其克服了传统钻机的缺点，与传统钻机先比，具有工作劳动量低、安全性好、工作效率高等优点。自动续杆机构是该新型液压钻机的关键机构，目前正在使用的一种自动换杆机构，能够将钻杆按照给定轨迹运送，实现自动换杆。此种换杆机构在一定程度上提高了钻机的工作效率，降低了工人的作业强度，各大矿区正在进行推广应用。

但是，该新型液压钻机自动续杆机构也存在如下问题：

1)储杆箱存放钻杆数目少：现有储杆箱多为倾斜平面结构，位于钻机侧面，受限于空间体积，一般只能储存4～5根钻杆，在钻机工作过程中，当需要较多钻杆时，需要工人多次添加钻杆，耗时费力。

2)储杆机构复杂：另外一种类似于子弹壳式的储杆箱，储杆数目较多，通过弹簧力将钻杆弹出，其缺陷是与之配套的机构比较复杂，储杆箱笨重不易移动，弹簧久用易产生疲劳损坏。

3)进出杆过程复杂：现有的储杆箱多采用液压控制等方式控制进出杆，需要较多的步骤才能完成出杆或储杆过程，单个过程需要较多时间，且稳定性不高，容易损坏。

4)适应复杂工况能力差：现有储杆箱多与机械手形成固定搭配，机械手只能从固轨道或方向运送钻杆，难以适应井下更恶劣、更复杂的工况。

因此，有必要研发一种简单易用、自动化程度高、储杆数量多、易于移动、控制过程简单、适应性强等特点的液压钻机用新型储杆箱。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种液压钻机用全自动储杆箱，其结构简单，易于移动，箱体内可储存钻杆数量多，控制过程简单，适应复杂工况能力强。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种液压钻机用全自动储杆箱，包括箱体、连接在箱体入口处的卸杆器、设置在箱体出口处的出杆槽和出杆开关、用于抓取钻杆且可带动钻杆上下运动的机械手，所述箱体内设有倾斜且迂回的钻杆轨道。箱体内设置的钻杆轨道为迂回的，且轨道呈倾斜状态，使得箱体内能够储存更多的钻杆，也易于钻杆的运动，便于出杆。

优选的方案，所述卸杆器通过上销轴转动连接在箱体入口处的下部，且所述卸杆器与所述箱体之间连接有卸杆弹簧；自然状态时，所述卸杆器在所述卸杆弹簧作用下，与所述箱体相抵；在外力作用下，所述卸杆器可绕上销轴顺时针转动。本卸杆器可在钻杆机械手的作用下，自动实现卸杆，在不需要额外动力的情况下，就可以实现卸杆，方便钻杆进入箱体。

优选的方案，所述出杆开关包括上挡板和下挡板，所述上挡板和下挡板固定连接，上挡板和下挡板在所述钻杆轨道方向上错位设置，且错位距离与钻杆外径相匹配；下挡板端部通过下销轴与箱体转动连接，且所述下挡板与箱体之间连接有出杆弹簧；自然状态时，在所述出杆弹簧作用下，所述下挡板与箱体内的钻杆相抵阻止钻杆向出杆槽滚动；在外力作用下，所述下挡板和上挡板均向下运动，仅让最前端的钻杆滚入出杆槽，上挡板与箱体内其它钻杆相抵阻止其它钻杆滚入出杆槽，外力作用消失时，在所述出杆弹簧作用下，所述下挡板和上挡板均向上回位，上挡板不再与钻杆相抵，下挡板与箱体的钻杆轨道内钻杆相抵。出杆开关采用整体式，上挡板、下挡板可以联动，且上挡板和下挡板之间间距约为一个钻杆的外径，能够让钻杆从箱体内的钻杆轨道逐个且有序的进入出杆槽内。整个出杆开关简单、可靠、且制造成本低。

优选的方案，所述机械手由机械手液压缸驱动，机械手包括上卡爪和下卡爪，所述上卡爪和下卡爪由卡爪液压缸驱动张开或闭合。采用液压驱动，整个系统更平稳。

优选的方案，所述下卡爪上设有触动出杆开关的触手，机械手在所述机械手液压缸的带动下下降至出杆槽位置时，触手可挤压出杆开关的下挡板，使出杆开关向下运动，让下挡板与钻杆不再相抵，最前端的钻杆滚入出杆槽，上挡板与箱体内其它钻杆相抵阻止其它钻杆滚入出杆槽。设置的触手，能够更有效的对出杆开关进行触动，且触手单独设置，易于维护更换，设备使用维护成本低廉。

优选的方案，所述机械手为两个，且对称设置。对称设置的两个机械手，使得整个系统更加运行的平稳可靠。

优选的方案，所述迂回的钻杆轨道为横置的“W”形。采用此种形状的钻杆轨道，能够实现多层倾斜轨道内腔，且充分利用钻机侧部空间，在相同的空间体积下，不但存储更多的钻杆，且出杆速度也快，提高了工作效率。

该一种液压钻机用全自动储杆箱的控制方法包括以下步骤：

钻机钻孔，出杆作业时：

S1、机械手张开，机械手液压缸带动其下移至出杆槽位置，出杆开关打开，最前端的钻杆滚至出杆槽内；

S2、机械手闭合抓住出杆槽内的钻杆，机械手上移，出杆开关关闭；

S3、被机械手抓住的钻杆向上移动并挤压卸杆器，使卸杆器顺时针旋转；

S4、机械手离开卸杆器并将钻杆输送至指定位置，卸杆器复位；

S5、重复步骤S1至步骤S4直至钻孔完成；

钻孔完成后，钻机卸杆、收杆作业时：

S6、机械手移动至待卸钻杆部位并接住带卸钻杆，机械手闭合，抓紧钻杆；

S7、机械手在机械手液压缸带动下，下降至卸杆器位置，机械手张开，卸杆器取下机械手上的钻杆并将钻杆由箱体入口存储至箱体内；

S8、重复步骤S6至步骤S7直至收杆作业完成，机械手继续下移停止在卸杆器与出杆槽之间的位置。

本实用新型液压钻机用全自动储杆箱使得进/出杆过程的步骤少，工作效率大大提高；且整个系统的动力源少，一套液压驱动系统即可完成整个联动驱动，系统更加稳定可靠。

通过采用以上技术方案，本实用新型一种液压钻机用全自动储杆箱及控制方法与现有技术相比，其有益效果为：

1)本实用新型可采用多层倾斜轨道内腔存储钻杆，充分利用了钻机侧部空间，从而在相同的空间体积下存储更多的钻杆，提高了工作效率。

2)本实用新型利用卸杆器、出杆开关等纯机械结构取代现有技术中由液压驱动双液压杆控制出杆结构，一方面纯机械结构提高了进出杆的可靠性，另一方面由于本实用新型的卸杆器、出杆开关均由送杆机构(机械手)联动，简化了结构，无须额外液压驱动。

3)本实用新型液压钻机用全自动储杆箱进出杆过程的步骤较少，有效地提高了工作效率和系统的稳定性。

4)本实用新型采用机械手搭配储杆箱，机械手可满足从底部运杆和上部运杆两种工况，可以更加灵活的适用于井下复杂的工况。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的一种液压钻机用全自动储杆箱的立体结构示意图。

图2为图1的剖视结构示意图。

图3为图1的俯视示意图。

图4为本实用新型实施例二的一种液压钻机用全自动储杆箱的立体结构示意图。

图5为图4的剖视结构示意图。

图6为图4的俯视示意图。

图7为液压缸的局部剖视图。

图中标记为：

1箱体，2卸杆器，3上销轴，4卸杆弹簧，5上挡板，6钻杆，7机械手，8机械手液压缸，8a导向套，9出杆槽，10触手，11出杆弹簧，12下挡板，13出杆开关，14下销轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例一：

当机械手7从下部运杆情况，参看图1、图2、图3，一种液压钻机用全自动储杆箱及控制方法，包括：箱体1、卸杆器2、上销轴3、卸杆弹簧4、上挡板5、钻杆6、机械手7、机械手液压缸8、导向套8a、出杆槽9、触手10、出杆弹簧11、下挡板12、出杆开关13、下销轴14。

当钻机进行钻孔工作时：

步骤一：机械手7张开，机械手液压缸8收缩，出杆开关13打开，钻杆6滚至出杆槽9；

机械手7张开，机械手液压缸8带动机械手7往下移动，当机械手7移动至出杆槽9位置时，触手10挤压出杆开关13，出杆开关13绕下销轴14旋转。此时，出杆弹簧11被拉伸，下挡板12被旋出出口处轨道，上挡板5旋进，出口处第一根钻杆6滚至出杆槽9内，后面的钻杆6被上挡板5挡住。

步骤二：机械手7闭合，机械手液压缸8伸长，出杆开关13关闭；

机械手7闭合夹紧钻杆6，机械手液压缸8上移，则带动钻杆6往上运动，出杆弹簧11将拉动出杆开关13旋转，出杆开关13复位，下挡板12旋进，上挡板5旋出，后面的钻杆6同时往前滚动一根钻杆6直径的距离。

步骤三：钻杆6挤压卸杆器2，卸杆器2顺时针旋转；

当钻杆6移动至卸杆器2位置时，由于卸杆器2可绕上销轴3顺时针旋转，钻杆6将推开卸杆器2。

步骤四：卸杆器2复位，机械手7将钻杆6送至指定位置；

机械手7继续往上运动至指定位置，由于卸杆弹簧4的拉力作用，卸杆器2被推开后将立即复位。

重复上述步骤直至钻孔工作完成，钻孔工作完成后：

步骤五：机械手液压缸8伸长至待卸钻杆6位置，机械手7接住钻杆6并闭合；

机械手液压缸8带动机械手7到指定位置接住待卸钻杆6并夹紧。

步骤六：机械手7下降至卸杆器2位置，机械手7张开；

当机械手7运动到卸杆器2位置时停止，机械手7张开。

步骤七：机械手7继续下降一定距离后停止，卸杆器2取下机械手7上的钻杆6并将钻杆6存储至储杆箱内；

机械手7继续下降一段距离但在出杆槽9位置上方停止，确保钻杆6能从箱体1入口处滑进且不会使触手10触发出杆开关13，由于卸杆器2不能逆时针旋转，卸杆器2将接住钻杆6并将钻杆6存储至储杆箱内。

重复步骤五到步骤七直至卸杆工作完成。

实施例二：

当机械手7从上部运杆情况，参看图4、图5、图6。

当钻机进行钻孔工作时：

步骤一：机械手7张开，机械手液压缸8伸长，出杆开关13打开，钻杆6滚至出杆槽9；

机械手7张开，机械手液压缸8带动机械手7往下移动，当机械手7移动至出杆槽9位置时，触手10挤压出杆开关13，出杆开关13绕下销轴14旋转。此时，出杆弹簧11被拉伸，下挡板12被旋出出口处轨道，上挡板5旋进，出口处第一根钻杆6滚至出杆槽9内，后面的钻杆6被上挡板5挡住。

步骤二：机械手7闭合，机械手液压缸8收缩，出杆开关13关闭；

机械手7闭合夹紧钻杆6，机械手液压缸8上移，则带动钻杆6往上运动，出杆弹簧11将拉动出杆开关13旋转，出杆开关13复位，下挡板12旋进，上挡板5旋出，后面的钻杆6同时往前滚动一根钻杆6直径的距离。

步骤三：钻杆6挤压卸杆器2，卸杆器2顺时针旋转；

当钻杆6移动至卸杆器2位置时，由于卸杆器2可绕上销轴3顺时针旋转，钻杆6将推开卸杆器2。

步骤四：卸杆器2复位，机械手7将钻杆6送至指定位置；

机械手7继续往上运动至指定位置，由于卸杆弹簧4的拉力作用，卸杆器2被推开后将立即复位。

重复上述步骤直至钻孔工作完成，钻孔工作完成后：

步骤五：机械手液压缸8收缩至待卸钻杆6位置，机械手7接住钻杆6并闭合；

机械手液压缸8带动机械手7到指定位置接住待卸钻杆6并夹紧。

步骤六：机械手7下降至卸杆器2位置，机械手7张开；

当机械手7运动到卸杆器2位置时停止，机械手7张开。

步骤七：机械手7继续下降一定距离后停止，卸杆器2取下机械手7上的钻杆6并将钻杆6存储至储杆箱内；

机械手7继续下降一段距离但在出杆槽9位置上方停止，确保钻杆6能从箱体1入口处滑进且不会使触手10触发出杆开关13，由于卸杆器2不能逆时针旋转，卸杆器2将接住钻杆6并将钻杆6存储至储杆箱内。

重复步骤五至步骤七直至卸杆工作完成。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。