钻孔设备及钻臂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻孔设备及钻臂，该钻臂用于连接钻孔设备的机身和滑架，包括用于连接机身的第一连接座和用于连接滑架的第二连接座，两连接座平行；还包括主臂、两个第一调节臂和两个第二调节臂，主臂分别与两个连接座通过主十字轴铰接，第一调节臂分别与第一连接座和主臂铰接，第二调节臂分别与第二连接座和主臂铰接；其中，各调节臂均为伸缩式结构；主臂、两个第一调节臂分别与第一连接座铰接的位置不在同一条直线上；第二调节臂配置相似；主十字轴的轴线分别与各调节臂十字轴的对应轴线相互平行。该钻臂能够使滑架和钻杆进行平行移动，实现平行钻孔，该钻臂大大简化了自身结构，降低了成本。
【专利说明】钻孔设备及钻臂
【技术领域】
[0001]本发明涉及巷道或隧道开采及运输【技术领域】，特别涉及一种钻孔设备及钻臂。
【背景技术】
[0002]钻装机是针对岩石较硬的巷道而设计开发的具有定位、打孔、收料、除尘等功能于一体的多功能钻孔设备，钻装机包括钻进部和扒装部，钻进部主要包括钻杆、滑架和钻臂，钻杆设置在滑架上，滑架通过钻臂连接至钻装机的机身。
[0003]钻装机进行钻孔作业时，通常需要在工作面上钻取多个孔，并且通常要求各个孔相互平行，然而，钻装机的钻进部在变换钻孔位置进行钻孔时，钻装机驱动钻臂摆动，进而带动滑架和钻杆，随着钻臂的上下摆动，滑架和钻杆的倾斜角度也会发生改变，因此，在变换新的钻孔位置时，还需要再次将滑架和钻杆调整至水平，以保证钻取的孔都能水平，使各个孔都能平行，操作较为复杂，影响工作效率，而且通过人工操作控制很容易产生操作误差，很难保证钻孔之间的相互平行。
[0004]现有的钻装机为了实现滑架和钻杆能够平行移动，其钻臂采用了如图1所示的四连杆结构，包括相互铰接的浮动立轴2、固定立轴6、上横梁3和下横梁4，滑架I设置在浮动立轴2上，固定立轴6设置在钻装机上，钻臂的升降油缸5设置在上横梁3和固定立轴6之间，左右摆动油缸通常会设置在固定立轴6后部。这种四连杆结构的钻臂能够保证滑架和钻杆实现平行移动，但是，这种结构中采用固定立轴6与钻装机机身连接，固定立轴6后部需要单独设置用于左右摆动的回转油缸，才能使这种四连杆结构实现左右摆动，这增加了结构复杂程度和成本；而且升降油缸5设置在两个横梁之间的狭窄空间内，使得升降油缸5的日常拆装维修工作受到很大限制，一旦升降油缸需要维修，则会影响钻孔工作效率。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明目的之一在于提出一种钻臂，其能够使滑架和钻杆实现平行移动，便于实现平行钻孔，并且该钻臂结构简单，成本更低，易于生产实施。
[0006]具体地，该钻臂用于连接所述钻孔设备的机身和滑架，包括:
[0007]用于连接所述机身的第一连接座和用于连接所述滑架的第二连接座，所述第一连接座与所述第二连接座平行；
[0008]主臂，所述主臂的两端分别通过主十字轴与所述第一连接座和所述第二连接座铰接;
[0009]两个第一调节臂，所述第一调节臂的第一端通过第一调节臂十字轴铰接至所述第一连接座，所述第一调节臂的第二端铰接至所述主臂；
[0010]两个第二调节臂，所述第二调节臂的第一端通过第二调节臂十字轴铰接至所述第二连接座，所述第二调节臂的第二端铰接至所述主臂；
[0011]其中，所述第一调节臂和所述第二调节臂均为伸缩式结构；
[0012]所述主臂、两个所述第一调节臂分别与所述第一连接座铰接的位置不在同一条直线上；所述主臂和两个所述第二调节臂分别与所述第二连接座铰接的位置不在同一条直线上；
[0013]所述主十字轴的轴线分别与所述第一调节臂十字轴、所述第二调节臂十字轴的对应轴线相互平行。
[0014]进一步地，两个所述第一调节臂位于所述主臂的下方，并且两个所述第一调节臂十字轴位于所述主十字轴的两侧下方；
[0015]两个所述第二调节臂位于所述主臂的上方，并且两个所述第二调节臂十字轴位于所述主十字轴的两侧上方。
[0016]进一步地，两个所述第一调节臂十字轴中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向；
[0017]和/或，两个所述第二调节臂十字轴中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向。
[0018]进一步地，两个所述第一调节臂共同通过一个第一臂座铰接至所述主臂；两个所述第一调节臂分别通过第一铰接轴与所述第一臂座铰接，并且两个所述第一铰接轴到所述第一连接座的距离相等；
[0019]两个所述第二调节臂共同通过一个第二臂座铰接至所述主臂；两个所述第二调节臂分别通过第二铰接轴与所述第二臂座铰接，并且两个所述第二铰接轴到所述第二连接座的距离相等。
[0020]进一步地，第一调节臂、所述主臂和所述第一连接座形成第一三角形，第二调节臂、所述主臂和所述第二连接座形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形为相似三角形。
[0021]进一步地，所述第一调节臂和所述第二调节臂为液压油缸。
[0022]进一步地，所述第一调节臂的缸筒截面面积与所述第二调节臂的缸筒截面面积的比值，等于所述第一三角形的面积与所述第二三角形的面积比值。
[0023]进一步地，所述第一调节臂的缸筒截面面积大于所述第二调节臂的缸筒截面面积。
[0024]进一步地，所述第一调节臂的活塞杆与所述第一连接座铰接；第二调节臂的活塞杆与所述第二连接座铰接。
[0025]本发明的钻臂的第一连接座用于连接钻孔设备的机身，第二连接座用于连接钻孔设备的滑架，第一连接座和第二连接座之间通过主臂、第一调节臂和第二调节臂连接，控制第一调节臂的伸缩带动主臂和第二连接座的上下和左右移动，控制第二调节臂的伸缩调整第二连接座与第一连接座保持平行，因此，通过控制第一调节臂、第二调节臂的伸缩速度和方式，能够实现第一连接座相对第二连接座平行移动，进而能够使滑架和钻杆实现平行移动，便于实现平行钻孔。该钻臂取消了现有的固定立轴，并进一步允许取消设置在固定立轴后的回转油缸，并且采用调节臂的结构形式代替了原有升降油缸和回转油缸，从而大大简化了钻臂结构，并降低了其制造成本，易于生产制造。
[0026]本发明钻孔设备设置有上述的钻臂，因此也具有上述相同的技术效果，不再赘述。【专利附图】
【附图说明】[0027]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1为现有技术的钻孔设备中连接滑架和机身的四连杆结构；
[0029]图2为本发明的实施例中钻臂的结构示意图。
[0030]附图标记说明
[0031]现有技术中
[0032]1-滑架；2_浮动立轴；3_上横梁；4_下横梁；5_升降油缸；6_固定立轴；
[0033]本发明实施例中
[0034]10-第一连接座；20_第二连接座；30_主臂；31_主十字轴；40_第一调节臂；41-第一调节臂十字轴；42_第一臂座；50_第二调节臂；51_第二调节臂十字轴；52_第二臂座。
【具体实施方式】
[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0036]图2为本发明的实施例中钻臂的结构示意图。参见该图2，该实施例中的钻臂包括第一连接座10和第二连接座20，第一连接座10用于连接钻孔设备的机身，第二连接座20用于连接钻孔设备的滑架，第一连接座10和第二连接座20平行设置。该钻臂还包括主臂30，主臂30的两端分别通过主十字轴31与第一连接座10和第二连接座20铰接。该钻臂还包括两个第一调节臂40和两个第二调节臂50，第一调节臂40和第二调节臂50均为伸缩式结构，第一调节臂40的第一端通过第一调节臂十字轴41铰接至第一连接座10，其第二端铰接至主臂30，第二调节臂50的第一端通过第二调节臂十字轴51铰接至第二连接座20，其第二端铰接至主臂30 ;其中，主臂30和两个第一调节臂40分别与第一连接座10铰接的位置不在同一条直线上，主臂30和两个第二调节臂50分别与第二连接座20铰接的位置不在同一条直线上；而且主十字轴31垂直的两个轴线，分别与第一调节臂十字轴41和第二调节臂十字轴51的对应轴线相互平行，例如，如果主十字轴的两个轴线分别为水平和竖直，则第一调节臂十字轴41和第二调节臂十字轴51的两个轴线也都分别为水平和竖直。
[0037]该实施例中，钻臂的第一连接座10用于连接钻孔设备的机身，第二连接座20用于连接钻孔设备的滑架，第一连接座10和第二连接座20之间通过主臂30、第一调节臂40和第二调节臂50连接，控制第一调节臂40的伸缩带动主臂30和第二连接座20的上下和左右移动，控制第二调节臂40的伸缩调整第二连接座20与第一连接座10保持平行，因此，通过控制第一调节臂40、第二调节臂50的伸缩速度和方式，能够实现第二连接座20相对第一连接座10平行移动，进而能够使滑架和钻杆保持平行移动，实现平行钻孔。该钻臂取消了现有的固定立轴，并进一步允许取消设置在固定立轴后的回转油缸，并且采用调节臂的结构形式代替了原有升降油缸和回转油缸，从而大大简化了钻臂结构，并降低了其制造成本，易于生产制造。
[0038]应当理解的是，通常主臂30比调节臂采用更粗大的钢管或杆，对应的主十字轴31比调节臂十字轴的尺寸也更大，各十字轴都具有相互垂直的两个轴线，采用十字轴结构铰接的部件能够分别绕十字轴的两个轴线转动。该实施例中合理设置第一调节臂40、第二调节臂50和主臂之间的位置关系，并将主十字轴的两个轴线分别与第一调节臂十字轴41和第二调节臂十字轴51的对应轴线相互平行，用以限制第一连接座10和第二连接座20相互移动时的自由度，从而使该实施例中的钻臂更容易通过第一调节臂40和第二调节臂50的伸缩来实现第二连接座20相对第一连接座10平行移动，即更容易实现滑架相对机身的平行移动。
[0039]该实施例中的第一调节臂40和第二调节臂50均为伸缩式结构，下面以第一调节臂40和第二调节臂50均为液压油缸为例对该实施例的钻臂的结构和工作方式进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，虽然本实施例以液压油缸为例，在其他实施例中，第一调节臂40和第二调节臂50还可以采用丝杠等其他伸缩式结构，本发明对此不作限定。
[0040]如图2所示，两个第一调节臂40位于主臂30的下方，并且两个第一调节臂十字轴41位于主十字轴31的两侧下方；两个第二调节臂50位于主臂30的上方，并且两个第二调节臂十字轴51位于主十字轴31的两侧上方。这样更方便通过第一调节臂40和第二调节臂50的伸缩来控制第二连接座20相对第一连接座10向各方向进行相对移动。
[0041]两个第一调节臂十字轴41中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向，同理，优选地，两个第二调节臂十字轴51中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向。进一步地，两个第一调节臂40的第二端共同通过一个第一臂座42铰接至主臂30，两个第一调节臂40的第二端分别通过一个第一铰接轴与第一臂座42铰接,两个第一铰接轴与第一连接座10的距离相等；优选地，两个第二调节臂的第二端共同通过一个第二臂座52铰接至主臂30，两个第二调节臂40的第二端分别通过一个第二铰接轴与第二臂座52铰接，两个第二铰接轴与第二连接座10的距离相等。这种结构设置使得在控制第二连接座20相对第一连接座10摆动时，更容易控制第一调节臂40、第二调节臂50的伸缩速度来实现第二连接座20相对第一连接座10的平行移动，从而更容易保证滑架相对机身平行移动。
[0042]在第二连接座20相对第一连接座10摆动时，为了更好地控制第一调节臂40和第二调节臂50的伸缩速度，以便保持第二连接座20相对第一连接座10摆动时为平行移动，该实施例中的第一调节臂40、主臂30和第一连接座10形成第一三角形，即三者相互连接位置的连线形成的三角形；第二调节臂50、主臂30和第二连接座20形成第二三角形，该第一三角形与第二三角形为相似三角形，从而当第一调节臂40伸缩带动主臂摆动时，更容易根据第一调节臂40的速度来控制第二调节臂50的伸缩速度来调整第二连接座20，确保第二连接座20相对第一连接座10为平行移动。
[0043]如上所述，该实施例中第一调节臂40和第二调节臂50均优选配置为液压油缸，为了更好地布置油缸，第一调节臂40和第二调节臂50的活塞杆分别与第一连接座10和第二连接座20连接，缸筒的端部连接在主臂上。液压油缸的伸缩是通过向油缸内输送或从油缸内输出液压油来实现的，因此，其调节臂的伸缩很容易通过设计合理的液压系统实现。鉴于液压油缸的缸径或者液压油缸的缸筒截面积的大小不同会影响液压油缸活塞杆的伸缩速度，因此，优选地，该实施例中的第一调节臂40的缸筒截面面积与第二调节臂50的缸筒截面面积的比值，等于前述的第一三角形与第二三角形的面积比值。这样将第一调节臂40和第二调节臂50的伸缩速度控制在一个固定的比值，就可以保证第二连接座20相对第一连接座10平行移动，因而更容易实现滑架相对机身的平行移动。
[0044]由于驱动主臂30的第一调节臂40需要更大的作用力，因此该实施例中第一调节臂40的液压油缸的缸筒截面面积比第二调节臂50的液压油缸的更大，参见图2所示，第一调节臂40形成的第一三角形比第二调节臂50形成的第二三角形也更大一些。
[0045]需要再次说明的是，本发明的该实施例中的第一调节臂和第二调节臂配置为液压油缸，在其他实施例中也可以配置为由电机驱动的丝杠与丝母配合的方式，这样很容易通过电机转速控制丝杠的伸缩速度，此外，也可以采用其他伸缩式结构，在此不再赘述。
[0046]本发明的其他实施例还提供一种钻孔设备，该钻孔设备优选为钻装机，其设置有机身和滑架，还设置有上述实施例提供的钻臂，滑架通过该钻臂连接至机身。除钻装机外，本发明的钻孔设备还可以是其他通过钻臂连接机身和滑架的钻孔设备，例如，液压凿岩台车或液压钻车等。
[0047]结合图2所示，该钻孔设备的钻臂在摆动过程中，如果需要将滑架向上移动，可以控制两个第一调节臂40同时伸出，抬升主臂30的左端，同时控制两个第二调节臂50采用合适的速度伸出，使第二连接座20绕主臂30摆动，第二连接座20在摆动过程中，其相对第一连接座10为平行移动，因此连接在第二连接座20上的滑架可以相对机身保持平行移动；如需将滑架向下移动时，控制第一调节臂40、第二调节臂50同步缩回即可。如需将滑架向左移动，可以控制右侧的第一调节臂40伸出，左侧的第一调节臂40同步缩回，驱动主臂向左摆动，同时控制左侧的第二调节臂50以合适的速度伸出，右侧的第二调节臂50同步缩回，使第二连接座20绕主臂30摆动，第二连接座20在摆动过程中，其相对第一连接座10为平行移动，因此连接在第二连接座20上的滑架可以相对机身保持平行移动；如需将滑架向右移动，可以参见上述操作，不再赘述。
[0048]本发明的钻孔设备采用上述实施例的钻臂，因此也能够实现与钻臂相同的有益效果，即能够通过控制第一调节臂、第二调节臂的伸缩速度和方式，实现第二连接座相对第一连接座平行移动，进而能够使滑架和钻杆实现平行移动，便于实现平行钻孔，该钻孔设备所采用的钻臂取消了现有的固定立轴，并进一步允许取消设置在固定立轴后的回转油缸，并且采用调节臂的结构形式代替了原有升降油缸和回转油缸，从而大大简化了钻臂结构，并降低了其制造成本，易于生产制造。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钻臂，用于连接所述钻孔设备的机身和滑架，其特征在于，包括: 用于连接所述机身的第一连接座(10)和用于连接所述滑架的第二连接座(20)，所述第一连接座(10)与所述第二连接座(20)平行； 主臂(30)，所述主臂(30)的两端分别通过主十字轴与所述第一连接座(10)和所述第二连接座(20)铰接； 两个第一调节臂(40)，所述第一调节臂(40)的第一端通过第一调节臂十字轴(41)铰接至所述第一连接座(10)，所述第一调节臂(40)的第二端铰接至所述主臂(30)； 两个第二调节臂(50)，所述第二调节臂(50)的第一端通过第二调节臂十字轴(51)铰接至所述第二连接座(20)，所述第二调节臂(50)的第二端铰接至所述主臂(30)； 其中，所述第一调节臂(40)和所述第二调节臂(50)均为伸缩式结构； 所述主臂(30)、两个所述第一调节臂(40)分别与所述第一连接座(10)铰接的位置不在同一条直线上；所述主臂(30)和两个所述第二调节臂(50)分别与所述第二连接座(20)铰接的位置不在同一条直线上； 所述主十字轴的轴线分别与所述第一调节臂十字轴(41)、所述第二调节臂十字轴(51)的对应轴线相互平行。
2.根据权利要求1所述的钻臂，其特征在于，两个所述第一调节臂(40)位于所述主臂 (30)的下方，并且两个所述第一调节臂十字轴(41)位于所述主十字轴的两侧下方； 两个所述第二调节臂(50)位于所述主臂(30)的上方，并且两个所述第二调节臂十字轴(51)位于所述主十字轴的两侧上方。
3.根据权利要求2所述的钻臂，其特征在于，两个所述第一调节臂十字轴(41)中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向； 和/或，两个所述第二调节臂十字轴(51)中对应的一组轴线重合，且该组轴线为水平方向。
4.根据权利要求3所述的钻臂，其特征在于，两个所述第一调节臂(40)共同通过一个第一臂座铰接至所述主臂(30);两个所述第一调节臂(40)分别通过第一铰接轴与所述第一臂座铰接，并且两个所述第一铰接轴到所述第一连接座(10)的距离相等； 两个所述第二调节臂(50)共同通过一个第二臂座铰接至所述主臂(30);两个所述第二调节臂(50)分别通过第二铰接轴与所述第二臂座铰接，并且两个所述第二铰接轴到所述第二连接座(20)的距离相等。
5.根据权利要求4所述的钻臂，其特征在于，第一调节臂(40)、所述主臂(30)和所述第一连接座(10)形成第一三角形，第二调节臂(50)、所述主臂(30)和所述第二连接座(20)形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形为相似三角形。
6.根据权利要求5所述的钻臂，其特征在于，所述第一调节臂(40)和所述第二调节臂(50)为液压油缸。
7.根据权利要求6所述的钻臂，其特征在于，所述第一调节臂(40)的缸筒截面面积与所述第二调节臂(50)的缸筒截面面积的比值，等于所述第一三角形的面积与所述第二三角形的面积比值。
8.根据权利要求7所述的钻臂，其特征在于，所述第一调节臂(40)的缸筒截面面积大于所述第二调节臂(50)的缸筒截面面积。
9.根据权利要求6、7和8所述的钻臂，其特征在于，所述第一调节臂(40)的活塞杆与所述第一连接座(10)铰接；第二调节臂(50)的活塞杆与所述第二连接座(20)铰接。
10.一种钻孔设备，设置有机身和滑架，其特征在于，还设置有如权利要求1-9中任意一项所述的钻臂，所述滑架通过所述钻臂连接至所 述机身。
【文档编号】E21B15/00GK104033107SQ201410270742
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】胡森旭, 胡方海, 汪晓光 申请人:三一重型装备有限公司