一种液压钻机用新型自动储杆箱的制作方法

本发明涉及煤矿设备领域，具体涉及一种液压钻机用新型自动储杆箱。

背景技术

随着国内生产总值持续快速增加，国民经济对煤炭的需求量也日益剧增，煤炭开采力度也随之加大，不仅要保证工作人员的安全，而且要提升煤矿钻孔设备的工作性能、提高工作效率。传统钻机的工作方式需要人力进行钻杆的加接和拆卸，由于钻杆较重，使得工人劳动强度较高、工作效率差、安全系数低，影响到煤矿的开采效率，严重时还会给工人和煤矿造成巨大损失。

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。此种换杆机构提高了钻孔的工作效率、降低了工人的工作强度，各大矿区正在推广应用。

但是，该类自动续杆的液压钻机所应用的储杆箱存在以下问题：

1)钻杆容易在箱体内卡塞：由于钻杆在结构方面的原因，当钻杆在箱体内滚动时，由于钻杆两端质量的不均匀性，造成钻杆在箱体内壁上滚动时两端的速度差会逐渐增大，这样会造成钻杆在箱体内卡塞现象，不仅会大大降低箱体内空间的利用率，严重时还会影响钻机的正常工作。

2)储杆机构复杂：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较为复杂，降低了工作的稳定性。

3)箱体出杆机构复杂：现有的储杆箱出杆过程多采用液压控制，需要多个液压缸相互配合且步骤繁多，花费时间较长，稳定性不高，例如中国专利专利号：2017101338593，该装置采用由机械手液压缸控制的机械手与出杆开关配合实现出杆过程，机械手下手爪上的触手挤压出杆开关的下挡板，使出杆开关打开，这样虽然能够控制出杆过程，但是一方面调节机械手出杆、收杆的过程需要较多液压缸，控制过程复杂，另一方面机械手下手爪上的触手需要直线下降才能挤压到出杆开关的下挡板，当液压钻机倾斜工作时，出杆过程容易出现问题。

a.钻杆在箱体内卡塞对液压钻机出杆过程的影响：在出杆过程中，由于卡塞原因，一方面，钻杆不能及时的滚落到指定位置，容易造成机械爪的抓空现象，影响液压钻机的上杆，降低钻机工作效率，另一方面，由于卡塞原因，会使整个储杆箱空间得不到最大的利用，储杆量大大缩减，增大工作人员劳动量，降低生产效率。

因此，有必要研发一种简单易用、控制过程简单、且钻杆不会在箱体内卡塞、适应能力强的液压钻机用新型自动储杆箱。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液压钻机用新型自动储杆箱，以解决上述背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种液压钻机用新型自动储杆箱，包括储杆箱体、卸杆箱体、纠偏器、旋转手爪和支架，所述纠偏器通过滑轮与储杆箱体轨道滚动连接，所述储杆箱体轨道的下端面固定连接在储杆箱体的上侧，所述纠偏器后侧设置有主弹簧与储杆箱体连接，所述储杆箱体通过下销轴与出杆器转动连接，所述储杆箱体在靠近卸杆箱体的一侧两个端面通过主销轴转动连接有旋转手爪，所述卸杆箱体与储杆箱体固定连接，所述卸杆箱体的下箱板两侧通过第二铰链旋转连接有卸杆器，所述旋转手爪与齿轮固定连接，所述齿轮与直齿条啮合连接，所述直齿条与液压缸固定连接，所述液压缸与外箱体的一侧固定连接，所述外箱体与储杆箱体、卸杆箱体固定连接，所述外箱体两侧通过箱体固定板与支架固定连接。

优选的，所述纠偏器包括纠偏器主部、纠偏手爪、挡板和滑轮，所述滑轮安装在纠偏器主部的两侧，所述纠偏器主部通过第一铰链与纠偏手爪转动连接，所述纠偏手爪的下端面两侧固定连接有挡板，所述纠偏手爪与纠偏器主部之间连接有纠偏器弹簧。

优选的，所述出杆器包括上阻板和下阻板，所述上阻板与下阻板固定连接，上阻板和下阻板在钻杆滚动方向上错位设置，且错位距离与钻杆外径想匹配，所述下阻板与储杆箱体之间连接有出杆弹簧。

优选的，所述卸杆器包括单向阻板、挡杆板，所述卸杆器设置为两个，安装在卸杆箱体的下箱体的两侧，所述单向阻板通过第三铰链与挡杆板转动连接，所述单向阻板通过卸杆弹簧与横杠连接，所述横杠与卸杆箱体固定连接。

优选的，所述旋转手爪设置有两个，通过主销轴转动连接在储杆箱体的两侧，所述旋转手爪边缘处设有触动出杆器的触手。

优选的，所述旋转手爪与齿轮的固定连接处同轴心，所述储杆箱体两侧的旋转手爪同步旋转，所述储杆箱体的下端面靠近旋转手爪的一侧固定连接有储杆箱体触手。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用旋转手爪与出杆器配合控制出杆过程，操作过程简单，出杆可靠性高。

通过与外箱体固定连接的液压缸带动直齿条运动，而齿轮通过与直齿条的啮合带动旋转手爪的转动，旋转手爪上的触手挤压出杆器控制出杆的过程，由于齿轮与直齿条传动的稳定性和简单性，一方面提高了旋转手爪与出杆器配合控制出杆过程的可靠性，另一方面出杆器本身的纯机械结构简化了出杆的过程，也提高了控杆的稳定性，而出杆器的上阻板、下阻板可以联动，且上阻板和下阻板之间间距约为一个钻杆的外径，使钻杆每次仅能有一个进入到旋转手爪中，增强了出杆的有序性。

2)本发明纠偏结构采用纯机械结构，纠偏可靠性高。

工作人员通过箱体固定板将外箱体固定安装在液压钻机的支架上，调整角度，使储杆箱体与水平线保持15～20度倾斜角，箱盖打开，将钻杆放置在纠偏器的纠偏手爪上，由于纠偏器手爪呈弧形，半径约等于钻杆半径，能与钻杆表面充分接触，一方面限制钻杆的径向运动，另一方面更好的保证钻杆平稳下滑，再配合滑轮在储杆箱体轨道的直线行驶，实现钻杆纠偏的功能。纠偏器弹簧能使纠偏手爪脱离钻杆后旋转回到初始位置，而主弹簧能够使纠偏器脱离钻杆时返回到初始位置，再将钻杆放置在纠偏器上重复之前的动作，如此循环往复不仅能解决钻杆的纠偏问题，还能够实现连续的出杆过程，提高工作效率。

3)本发明采用具有单向通过性的卸杆器控制收杆过程，提高了收杆过程的安全性。

安装在卸杆箱体两侧的卸杆器具有单向通过性，在钻杆重力的作用下，钻杆沿着卸杆箱体运动，在卸杆器上单向阻板与第二铰链、卸杆弹簧的联动下，钻杆通过卸杆器。但是在挡杆板与横杠的配合下，钻杆只能进不能出，避免了因外界因素作用下钻杆倒回现象的发生，提高了收杆的安全性，卸杆弹簧的回复性又能使卸杆器在通过一个钻杆后恢复到最初状态，实现连续卸杆的过程。

4)本发明整体结构紧凑，利于液压钻机自动化程度的集成。

安装在液压钻机上的储杆箱，利用箱体的倾角和钻杆的重量，使钻杆连同纠偏器一起向下沿着储杆箱体轨道运动，完全靠钻杆自身的重力来实现出杆运动，卸杆过程也是完全依靠钻杆自身的重力实现，减少了能源消耗和经济浪费，不需要额外的动力输出，不仅降低了企业成本，而且也响应了国家节能减排的号召，符合国家政策。通过出杆弹簧使出杆器往复运动，通过主弹簧、纠偏弹簧使纠偏器往复运动，通过卸杆弹簧使卸杆器往复运动，实现钻杆连续的续杆过程。

总之，该发明不仅解决了储杆箱的纠偏问题、简化了控制钻杆的结构，而且对储杆箱的稳定性与可靠性有了进一步的提升。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为图1的剖视结构示意图

图3为图2的局部结构示意图

图4为图2的局部结构示意图

图5为图2的局部结构示意图

图6为图1的俯视结构示意图

图7为旋转手爪的结构示意图

图8为纠偏器的结构示意图

图9为卸杆器的结构示意图

图10为本发明的局部装配示意图

图中：1储杆箱体、2箱盖、3储杆箱体轨道、4主弹簧、5纠偏器、51滑轮、52纠偏器主部、53纠偏手爪、54纠偏器弹簧、55挡板、6出杆器、61上阻板、62出杆弹簧、63下阻板、7旋转手爪、71触手、8卸杆器、81单向阻板、82卸杆弹簧、83挡杆板、9液压缸、10主销轴、11直齿条、12卸杆箱体、13齿轮、14下销轴、15储杆箱体触手、16横杠、17第一铰链、18第二铰链、19第三铰链、20支架、21外箱体、22箱体固定板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～10，本发明提供一种技术方案：一种液压钻机用新型自动储杆箱，包括储杆箱体1、卸杆箱体12、纠偏器5、旋转手爪7和支架20，所述纠偏器5通过滑轮51与储杆箱体轨道3滚动连接，所述储杆箱体轨道3的下端面固定连接在储杆箱体1的上端面，所述纠偏器5的一侧设置有主弹簧4，所述主弹簧4与储杆箱体1固定连接，所述纠偏器5包括纠偏器主部52、纠偏手爪53、挡板55和滑轮51，所述滑轮51安装在纠偏器主部52的两侧，所述纠偏器主部52通过第一铰链17与纠偏手爪53转动连接，所述纠偏器手爪53呈弧形，半径约等于钻杆半径，能与钻杆表面充分接触，一方面限制钻杆的径向运动，另一方面更好的保证钻杆的平稳下滑，所述纠偏手爪53的下端面两侧固定连接有挡板55，所述储杆箱体1通过下销轴14与出杆器6转动连接，所述出杆器6包括上阻板61和下阻板63，所述上阻板61与下阻板63固定连接，上阻板61和下阻板63在钻杆滚动方向上错位设置，且错位距离与钻杆外径想匹配，使钻杆每次仅能有一个进入到旋转手爪7中，增强了出杆的有序性，所述下阻板(63)与储杆箱体(1)之间连接有出杆弹簧(62)，所述储杆箱体1的下端面靠近旋转手爪7的一侧固定连接有储杆箱体触手15，所述储杆箱体1在靠近卸杆箱体12的一侧两个端面转动连接有主销轴10，所述主销轴10转动连接有旋转手爪7，所述旋转手爪7边缘处设有触动出杆器6的触手71，通过旋转手爪7上的触手71挤压出杆器6来控制钻杆的出杆过程，一方面简化了出杆的控制过程，另一方面提高了出杆的可靠性，所述卸杆箱体12与储杆箱体1固定连接，所述卸杆箱体12的下箱板两侧通过第二铰链18旋转连接有卸杆器8，所述卸杆器8包括单向阻板81和挡杆板83，所述卸杆器8设置为两个，安装在卸杆箱体12的下箱体的两侧，所述单向阻板81通过第三铰链19与挡杆板83转动连接，所述单向阻板81通过卸杆弹簧82与横杠16连接，所述横杠16与卸杆箱体12固定连接，所述卸杆器8具有单向通过性，在单向阻板81、挡杆板83、与横杠16的配合下，钻杆只能进不能出，避免了因外界因素作用下钻杆倒回现象的发生，提高了收杆的安全性，所述旋转手爪7与齿轮13固定连接，所述齿轮13与直齿条11啮合连接，所述直齿条11与液压缸9固定连接，所述液压缸9与外箱体21的一侧固定连接，所述外箱体21与储杆箱体1、卸杆箱体12固定连接，所述外箱体21两侧通过箱体固定板22与支架20固定连接。

工作原理：该发明在使用时，工作人员通过箱体固定板22将外箱体21固定安装在液压钻机的支架20上，调整角度，使储杆箱体1与水平线保持15～20度倾斜角，卸杆箱体12与水平线保持﹣10～﹣5度倾斜角。

出杆过程：箱盖2打开，将钻杆放置在纠偏手爪53上，在重力作用下，钻杆带动纠偏器5沿着储杆箱体轨道3向下运动，纠偏器5上的滑轮51沿着储杆箱体轨道3滚动，保持纠偏器5和钻杆沿着直线运动，到达指定位置后，与纠偏手爪53固定连接的挡板55和储杆箱体触手15接触，储杆箱体触手15阻止挡板55向前运动，使纠偏手爪53绕第一铰链17逆时针转动脱离钻杆，而该钻杆在碰触到出杆器6中的钻杆后停止，在主弹簧4的作用下纠偏器5脱离钻杆，沿着储杆箱体轨道3返回到初始位置，而纠偏手爪53在纠偏器弹簧54的作用下绕第一铰链17顺时针旋转到初始位置。自然状态时，在出杆弹簧62的作用下，下阻板63与储杆箱体1内最靠前的钻杆相抵阻止钻杆向前滚动，直齿条11在液压缸9的带动下，通过啮合连接使齿轮13转动，齿轮13带动旋转手爪7向下旋转至出杆位置，旋转手爪7上的触手71挤压出杆器6的下阻板63，使出杆器6绕下销轴14逆时针转动，下阻板63和上阻板61均向下运动，下阻板63与钻杆不在相抵，仅让最前端的钻杆滚入旋转手爪7中，上阻板61与储杆箱体1内其它钻杆相抵，阻止其它钻杆滚入旋转手爪7中，液压缸9反向动作，使旋转手爪7向上旋转，触手71不再挤压下阻板63，在出杆弹簧62作用下，下阻板63和上阻板61均向上回位至初始状态，上阻板61不再阻挡后续钻杆，最靠前的钻杆滚入出杆器6中，完成出杆过程。

收杆过程：带有钻杆的旋转手爪7在直齿条11的带动下逆时针旋转到指定位置，在重力的作用下，钻杆滚入卸杆箱体12中，在滚动过程中，钻杆会挤压卸杆器8的单向阻板81，这时单向阻板81会绕第二铰链18逆时针转动，使钻杆通过，同时挡杆板83也会随着单向阻板81的转动而向下运动，待钻杆通过后，单向阻板81在卸杆弹簧82的作用下向上回位，同时带动挡杆板83向上回位，完成收杆过程。当出现异常情况，例如卸杆箱体12与水平线呈正向角度时，卸杆箱体12内静止的钻杆向卸杆箱体12的箱口方向滚动，当碰触到卸杆器8上的挡杆板83时，由于挡杆板83与横杠16在竖直方向上的单向扣死结构，会阻止钻杆继续运动，避免事故的发生。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。