一种矿用液压钻车的制作方法
【专利摘要】一种矿用液压钻车，包括行走机构、设在其上的钻机支架和设在钻机支架上的钻机，钻机设有用于驱动钻杆的动力头和用于引导动力头运动的导轨，导轨上设有钻杆支撑夹紧座，动力头和钻杆支撑夹紧座之间设有自动换杆装置，自动换杆装置设有滑动板，滑动板上设有机械手组件，导轨的一侧设有钻杆箱，机械手组件能够在旋转驱动组件的驱动下翻转，以夹取钻杆箱内的钻杆，并将其移至对应于钻杆支撑夹紧座和动力头的位置；钻机支架设有导向支撑柱，设置在其上的钻机在导向支撑柱旁边的位置液压缸的带动下实现升降、俯仰变换。本发明可以实现钻机的升降、俯仰，还可以自动更换钻杆，还能将钻机支架从钻车上拆下单独使用，提高了钻车的工作效率和适用范围。
【专利说明】一种矿用液压钻车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压钻车，尤其涉及的是一种矿井中使用的液压钻车。
【背景技术】
[0002]在高瓦斯矿井中，煤层中存在大量瓦斯，为了保证安全生产，常使用钻机钻孔释放瓦斯气体。
[0003]现有液压钻车种类很多，但是大多体型较大，不能360度旋转，并且基本上为一体化结构，不可拆分，结构笨重、不灵活，当遇到复杂的地形或者狭窄的巷道时，钻车行动起来较为不便，甚至无法正常工作，导致工作效率降低；此外，现有的钻车大多不具备自动装卸钻杆的功能，对于在阴暗、潮湿的井下工作的工人来说，给钻车加接、拆卸钻杆是件费时费力的工作，操作不当还会造成事故。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种矿用液压钻车，不仅可以自动更换钻杆，而且钻机支架可以360°旋转，钻机的导轨也可在一定的范围内进行升降和俯仰，必要时还可以将钻机支架从钻车上拆下使用。
[0005]本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种矿用液压钻车，包括行走机构、通过转盘轴承设置在行走机构上的钻机支架和设置在钻机支架上的钻机，所述的钻机设有一个用于驱动钻杆的动力头和一个用于引导所述动力头沿直线运动的导轨，在导轨上设有用于夹持钻杆的钻杆支撑夹紧座，在动力头和钻杆支撑夹紧座之间设有一个可沿导轨移动的自动换杆装置，所述自动换杆装置设有一个可沿导轨移动的滑动板，滑动板上设有一个用于更换钻杆的机械手组件，导轨的一侧固定有用于放置钻杆的钻杆箱，所述的机械手组件能够在旋转驱动组件的驱动下绕滑动板上的一个支点翻转，以夹取钻杆箱内的钻杆，并将其移至对应于钻杆支撑夹紧座和动力头的位置，在滑动板和用于安放动力头的动力头底座之间连接有复位组件。
[0006]所述的机械手组件包括底板、设置在底板上的两只机械爪单元以及用于驱动两只机械爪单元张开或夹紧的夹紧驱动组件，所述的底板通过转轴与设置在滑动板上的铰支座连接，并在旋转驱动组件的带动下绕转轴的轴线翻转，转轴的轴线方向与钻杆箱中钻杆放置方向，以及所述钻机的钻杆安装方向均一致。
[0007]所述的底板上设有两条与转轴的轴线方向相垂直的凹槽，在两条凹槽内分别设有一根齿条，所述的两根齿条反向对称设置，并分别与设置在两条凹槽之间的齿轮相啮合，所述的两只机械爪单元掌心相对，并分别与两根齿条固定连接。
[0008]所述的夹紧驱动组件和旋转驱动组件均为摆动液压缸。
[0009]所述的复位组件设有一根拉簧和一个连接块，连接块与滑动板固定连接，拉簧的一端与连接块固定连接，另一端与动力头底座固定连接。
[0010]所述滑动板底部，靠近钻杆箱的一侧，设有一个挡块，挡块的位置低于用于支撑钻杆箱的支臂的上端面，以限定滑动板复位后的位置。
[0011]所述的钻机支架设有一个与转盘轴承相连接的旋转平台，在行走机构上设有底座，转盘轴承与底座相连接，旋转平台和底座的相应位置设置有定位孔，所述的旋转平台上设有四根呈矩形分布的导向支撑柱，每根导向支撑柱上均设有一个管扣，前两个管扣之间设有一根前梁，后两个管扣中各设有一根后梁，所述的前梁和后梁分别与相应的管扣转动连接，在前梁和后梁上设有用于安放导轨的滑座，所述的前梁从设在滑座两个侧壁上的孔穿出并与侧壁固定连接，所述的两根后梁的另一端设置在滑座两个侧壁上的滑槽中，并可以与滑槽相对滑动，在每根导向支撑柱的一侧均设有一个与其平行的位置液压缸，管扣在位置液压缸的带动下能够沿导向支撑柱上下移动，从而改变滑座和导轨的高度和俯仰角度。
[0012]所述的位置液压缸通过连接头与管扣相连接，所述的连接头呈倒L形，连接头的一端与管扣相连接，另一端与位置液压缸的活塞杆顶部相连接。
[0013]所述的导向支撑柱为用于顶撑巷道顶面的顶撑液压缸的缸体，所述顶撑液压缸的活塞杆或柱塞向上伸出，在活塞杆或柱塞的顶端设有用于支撑巷道顶部的支撑块。
[0014]位于导轨同一侧的两个顶撑液压缸的缸体上端通过加固板相连接。
[0015]本发明的有益效果是:
根据本发明，钻机可以360度旋转，钻机的高度和俯仰角可以灵活调整，必要时还可以将钻机支架连同转盘轴承和底座和从钻车上拆下使用，只需加接液压管路，液压的动力源仍由钻车提供；而且具有多点顶支，可以提高大推力钻孔时钻机的位置稳定度，特别适合于巷道狭窄空间使用；特别重要的是，该钻车还配备了自动换杆装置，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率，并可避免危险的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为自动换杆装置的结构示意图。
[0018]图3为图2中机械手组件及滑动板的立体结构示意图。
[0019]图4为图3中机械手组件的剖视图。
[0020]图5为图2中复位组件的结构示意图。
[0021]图6为图2中复位组件的仰视结构示意图。
[0022]图7为钻机支架的立体结构示意图。
[0023]图8为导轨处于水平位置时本发明的主视图。
[0024]图中，Al、钻机支架，A2、钻机，A3、自动换杆装置，B1、液压控制系统，B2、操纵台，B3、支撑平台，Cl、履带，C2、车体，C3、车体支柱，1、钻杆支撑夹紧座，2、导轨，3、动力头，4、机械手组件，401、底板，4011、凹槽，402、机械爪单元，403、旋转驱动组件，404、铰支座，405、转轴，406、夹紧驱动组件，407、齿条，408、齿轮，409、导向块，5、复位组件，501、挂钩I，502、拉簧，503、连接块，504、挂钩II，505、挡块，6、钻杆箱，7、滑动板，8、动力头底座，9、底座，10、旋转平台，11、导向支撑柱，12、管扣，13、前梁，14、滑座，15、位置液压缸，16、后梁，17、连接头，18、支撑块，19、加固板，20、转盘轴承，21、定位孔，22、补偿液压缸。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步具体详细的说明。
[0026]如图所示，一种矿用液压钻车，包括行走机构、执行机构和为钻车提供动力并进行控制的动力及控制机构，所述的行走机构包括带有履带Cl的履带车，所述的动力及控制机构包括设置在履带车车体C2上的支撑平台B3，在支撑平台B3上设置有操纵台B2以及相应的液压控制系统BI。在车体C2的四个角上设有用于钻机工作时支撑钻车的车体支柱C3，所述的执行机构包括通过螺栓连接在车体C2上的底座9，通过转盘轴承20与底座9相连接的钻机支架Al，设置在钻机支架Al上的钻机A2和设置在钻机A2的导轨2上的自动换杆装置A3，所述的钻机A2包括钻杆支撑夹紧座1、动力头3和引导动力头3的导轨2，在动力头3和钻杆支撑夹紧座I之间设有一个沿导轨2滑动的滑动板7，滑动板7上设有一个用于更换钻杆的机械手组件4，导轨2的一侧固定有用于放置钻杆的钻杆箱6，所述的机械手组件4能够在旋转驱动组件403的驱动下绕滑动板7上的一个支点翻转，以夹取钻杆箱6内的钻杆，并将其移至对应于钻杆支撑夹紧座I和动力头3的位置，在滑动板7和用于安放动力头3的动力头底座8之间连接有复位组件5，所述的滑动板7、机械手组件4、钻杆箱6以及复位组件5 —起组成自动换杆装置A3。
[0027]进一步地，所述的机械手组件4包括底板401、设置在底板401上的两只机械爪单元402、驱动两只机械爪单元402张开和夹紧的夹紧驱动组件406、与底板401固定连接的转轴405、安放转轴405的铰支座404以及驱动转轴405旋转的旋转驱动组件403，所述的铰支座404设置在滑动板7上，转轴405的轴线方向与钻杆箱6中钻杆放置方向，以及所述钻机A2的钻杆安装方向均一致。
[0028]所述的夹紧驱动组件406和旋转驱动组件403均为摆动液压缸。
[0029]所述的底板401上设有两条与转轴405轴线方向相垂直的凹槽4011，在两凹槽4011内反向对称分别设有一根齿条407,所述的两根齿条407分别与设置在两凹槽4011之间的齿轮408相啮合，所述的两只机械爪单元402掌心相对，分别与两根齿条407固定连接，以保证抓持钻杆时，钻杆轴线位置不变。
[0030]所述的机械手组件4通过旋转驱动组件403能够在滑动板7上翻转，且通过夹紧驱动组件406驱动两齿条407带动两只机械爪单元402张开和夹紧以夹取钻杆箱6内的钻杆，并将其移至对应于钻杆支撑夹紧座I和动力头3的位置。
[0031]为了使两只机械爪单元402的张开和夹紧动作更准确有效，在两个凹槽4011内还分别设有两个导向块409，所述的导向块409分别与两只机械爪单元402固定连接。
[0032]所述的复位组件5包括一个连接块503和一根拉簧502，所述连接块503与滑动板7固定连接，拉簧502位于连接块503和动力头3之间，拉簧502的两端有弯钩，其一端挂在挂钩II 501上，另一端挂在挂钩I 504上，所述挂钩I 501和挂钩II 504分别与连接块503及动力头底座8固定连接。本【具体实施方式】所述的复位组件5为两套，分别设在机械手组件4夹持中心线的左右两侧。
[0033]为了保证滑动板7向钻杆支撑夹紧座I方向的无障碍运行，其下端面的设置稍高于钻杆箱6支臂的上端面，为了限制滑动板7退回后的位置，在滑动板7底部设有一个挡块505,该挡块505位于滑动板7下端面靠钻杆箱6的一侧,突出的挡块505低于钻杆箱6支臂的上端面。这样，当机械手组件4被拉簧502牵拉退回的时候，挡块505被钻杆箱6支臂挡住，从而稳固地停在预定的位置，以便在更换钻杆时夹持钻杆中间位置，保证夹持钻杆平衡稳定，以及抓取钻杆运动的准确性和有效性。
[0034]液压钻车的自动换杆装置工作过程如下:
装接钻杆:此时动力头3上无钻杆，动力头3上卡盘张开，机械手组件4张开；旋转驱动组件403动作，机械手组件4翻转到钻杆箱6侧；夹紧驱动组件406动作，机械手组件4夹紧钻杆后，旋转驱动组件403动作，机械手组件4翻转回滑动板7上；动力头3缓慢前移，顶住钻杆后继续前移，直至钻杆的前端移到装在钻杆支撑夹紧座I内的前一根钻杆末端；动力头3卡盘夹紧钻杆，机械手组件4张开；动力头3缓慢正转，将钻杆旋入到前一根钻杆上；动力头3带动钻杆开始钻孔；动力头3推进到机械手组件4位置后，推动机械手组件4继续前进，到达导轨2前部限定位置后停止推进。然后，钻杆支撑夹紧座I夹紧钻杆，动力头的卡盘松开钻杆，动力头3后退至初始位置，机械手组件4也在复位组件5的作用下退回到原位；继续加接钻杆并循环上述步骤。
[0035]拆卸钻杆:此时动力头3上有钻杆，位置在导轨2的前部，动力头3的卡盘夹紧钻杆；动力头3后移，抽出钻杆，动力头3移动至导轨2后部限定位置；此时钻杆支撑夹紧座I夹紧钻杆前一根钻杆，动力头3反转并后退，将所夹钻杆与前一根钻杆分离；然后机械手组件4抓紧钻杆，动力头3卡盘松开，钻杆与动力头3分离；动力头后退脱离钻杆，机械手组件4翻转至钻杆箱后，机械手组件4松开，钻杆放入钻杆箱6，机械手组件4再返回滑动板7上；若继续拆卸钻杆，动力头3前移至前部，并如上循环。
[0036]因为所述的自动换杆装置A3能够沿导轨2前后移动位置，从而不干涉动力头3的前后移动，并能在更换钻杆时夹持钻杆的中间位置，保证夹持钻杆平衡稳定。
[0037]所述的钻机支架Al设有一个与转盘轴承20相连接的旋转平台10，所述的转盘轴承20的内圈与底座9固定连接，外圈与旋转平台10固定连接，外圈上设有传动齿轮，其与驱动齿轮相啮合，在驱动齿轮的驱动下带动钻机支架Al旋转，从而带动钻机在360°范围内旋转。
[0038]在旋转平台10和底座9上以旋转中心线为轴线的同心圆周上设有定位孔21，当钻机旋转到需要的位置时，在旋转平台10和底座9对应的定位孔21中插入定位销轴进行定位固定。
[0039]在旋转平台10上呈矩形分布设置有四根导向支撑柱11，在每根导向支撑柱11上套设有管扣12，所述管扣12在位置液压缸15的作用下可以沿导向支撑柱11上下滑动。具体地，所述的管扣12通过一个倒L形的连接头17与位置液压缸15的活塞杆固定连接，所述的管扣12还设有一个与导向支撑柱11相垂直的孔，用于设置支撑滑座14的前梁13和后梁16。位于前排的前两个管扣的孔中设有一根前梁13，位于后排的两个管扣的孔中分别各设有一根后梁16，前梁13和后梁16分别与相应的管扣转动连接。其中前梁13从设在滑座14的两个侧壁上的孔穿出并与侧壁固定连接，两根后梁16的另一端分别设置在滑座14两个侧壁上的滑槽中，并可与滑槽在与滑座14上导轨2—致的方向上相对滑动。在每根导向支撑柱11的一侧均设有一个与其平行的位置液压缸15，管扣在位置液压缸15的带动下能够沿导向支撑柱11上下移动，从而改变滑座14和设在滑座14内的导轨2的高度和俯仰角度。
[0040]这样，当需要钻机A2上下移动时，四个位置液压缸15同时动作，带动滑座14及钻机A2向上或向下移动；当需要钻机A2俯仰时，则只需让前梁13或后梁16所处的位置液压缸15动作。
[0041]在滑座14的后端还设有给导轨2提供进给补偿的补偿液压缸22，该液压缸缸体与滑座固定连接，位于滑座后端，方向与导轨2的滑动方向一致，活塞杆顶部与导轨2后部固定连接，液压缸伸出，导轨2后移，液压缸收缩，导轨2前进，液压缸活塞固定时，保持导轨2与滑座14的相对位置不变。
[0042]所述的导向支撑柱11为顶撑液压缸的缸体，所述顶撑液压缸的活塞杆或柱塞向上伸出，在活塞杆或柱塞的顶端设有用于支撑巷道顶部的支撑块18。钻机A2到达确定位置，开始工作前，顶撑液压缸首先动作，支撑块18顶到巷道顶部，对整个钻机支架Al起固定作用。
[0043]为了进一步加固钻机支架Al，位于导轨2同一侧的两个顶撑液压缸的缸体上端通过加固板19相连接，所述顶撑液压缸的活塞杆或柱塞从设在加固板19上的孔中伸出。
[0044]此钻机支架Al安装在液压钻车的车体C2上，必要时可将其拆下单独使用，只需加接液压管路，液压的动力源仍由液压控制系统BI提供。
【权利要求】
1.一种矿用液压钻车，包括行走机构、通过转盘轴承设置在行走机构上的钻机支架和设置在钻机支架上的钻机，所述的钻机设有一个用于驱动钻杆的动力头(3)和一个用于引导所述动力头(3)沿直线运动的导轨(2)，在导轨(2)上设有用于夹持钻杆的钻杆支撑夹紧座(1)，其特征在于:在动力头(3)和钻杆支撑夹紧座(1)之间设有一个可沿导轨(2)移动的自动换杆装置(A3)，所述自动换杆装置(A3)设有一个可沿导轨(2)移动的滑动板(7)，滑动板(7)上设有一个用于更换钻杆的机械手组件(4)，导轨(2)的一侧固定有用于放置钻杆的钻杆箱(6)，所述的机械手组件(4)能够在旋转驱动组件(403)的驱动下绕滑动板(7)上的一个支点翻转，以夹取钻杆箱(6)内的钻杆，并将其移至对应于钻杆支撑夹紧座(1)和动力头(3)的位置，在滑动板(7)和用于安放动力头(3)的动力头底座(8)之间连接有复位组件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的机械手组件(4)包括底板(401)、设置在底板(401)上的两只机械爪单元(402)以及用于驱动两只机械爪单元(402)张开或夹紧的夹紧驱动组件(406)，所述的底板(401)通过转轴(405)与设置在滑动板(7 )上的铰支座(404)连接，并在旋转驱动组件(403 )的带动下绕转轴(405 )的轴线翻转，转轴(405)的轴线方向与钻杆箱(6)中钻杆放置方向，以及所述钻机(A2)的钻杆安装方向均一致。
3.根据权利要求2所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的底板(401)上设有两条与转轴(405)的轴线相垂直的凹槽(4011)，在两条凹槽(4011)内分别设有一根齿条(407),所述的两根齿条(407)反向对称设置,并分别与设置在两条凹槽(4011)之间的齿轮(408) 相啮合，所述的两只机械爪单元(402)掌心相对，并分别与两根齿条(407)固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的夹紧驱动组件(406)和旋转驱动组件(403)均为摆动液压缸。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的复位组件(5)设有一根拉簧(502)和一个连接块(503)，连接块(503)与滑动板(7)固定连接，拉簧(502)的一端与连接块(503)固定连接，另一端与动力头底座(8)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述滑动板(7)底部，靠近钻杆箱(6)的一侧，设有一个挡块(505)，挡块(505)的位置低于用于支撑钻杆箱(6)的支臂的上端面，以限定滑动板(7)复位后的位置。
7.根据权利要求1所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的钻机支架设有一个与转盘轴承相连接的旋转平台(10 )，在行走机构上设有底座(9 )，转盘轴承与底座(9 )相连接，旋转平台(10)和底座(9)的相应位置设置有定位孔，所述的旋转平台(10)上设有四根呈矩形分布的导向支撑柱(11)，每根导向支撑柱(11)上均设有一个装配有转轴的管扣(12)，每根导向支撑柱(11)上均设有一个管扣，前两个管扣之间设有一根前梁(13)，后两个管扣中各设有一根后梁(16)，所述的前梁(13)和后梁(16)分别与相应的管扣转动连接，在前梁(13)和后梁(16)上设有用于安放导轨(2)的滑座(14)，所述的前梁(13)从设在滑座(14)两个侧壁上的孔穿出并与侧壁固定连接，所述的两根后梁(16)的另一端设置在滑座(14)两个侧壁上的滑槽中，并可以与滑槽相对滑动，在每根导向支撑柱(11)的一侧均设有一个与其平行的位置液压缸(15)，管扣在位置液压缸(15)的带动下能够沿导向支撑柱(11)上下移动，从而改变滑座(14)和设在滑座(14)上的导轨(2)的高度和俯仰角度。
8.根据权利要求7所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的位置液压缸(15)通过连接头(17)与管扣(12)相连接，所述的连接头(17)呈(L)形，连接头(17)的一端与管扣(12)相连接，另一端与位置液压缸(15)的活塞杆顶部相连接。
9.根据权利要求7或8所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:所述的导向支撑柱(11)为用于顶撑巷道顶面的顶撑液压缸的缸体，所述顶撑液压缸的活塞杆或柱塞向上伸出，在活塞杆或柱塞的顶端设有用于支撑巷道顶部的支撑块(18 )。
10.根据权利要求9所述的一种矿用液压钻车，其特征在于:位于导轨同一侧的两个顶撑液压缸的缸体上端通过 加固板(19)相连接。
【文档编号】E21B7/02GK103758452SQ201410000427
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】张明柱, 陈晨, 赵伟, 李振, 郭蕊, 赵小辉 申请人:河南科技大学