一种换杆上杆装置的制作方法

1.本实用新型涉及钻进设备技术领域，具体是一种换杆上杆装置。


背景技术：

2.锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式，广泛应用于公路铁路隧道、矿用巷道，随着锚杆支护的发展，锚杆的形式、种类、规格也越来越丰富，为了获得更好的支护效果，锚杆的长度要求也水涨船高，所以锚杆孔也需要钻的更深。
3.锚杆台车是目前打锚杆孔的主要设备之一，由于推进梁长度及设备的尺寸限制，市面上常见的锚杆台车钻孔深度都在2-4米，当需要钻更深的孔时，往往需要几根钻杆连接钻孔，即先用锚杆台车将第一根钻杆钻进，接下来换第二根钻杆连接第一根继续钻进，最后换第三根。
4.当下锚杆台车的换杆作业以人工为主，换杆过程较为麻烦，不仅在换杆时需要先将臂架放下，换好之后还需要重新对孔定位。而且隧道内换杆危险性大、需要时间长，耽误工期进度同时还存在较大的安全隐患。
5.除人工进行换杆作业外，目前市面上部分锚杆台车还使用圈笼式锚杆库进行换杆，而我国钎具行业对锚杆、钻杆均形成有行业规范，设置不同截面、不同长度等级的钎具。锚杆库虽能解决锚杆连续安装问题，但相比复杂多变的隧道野外作业环境，不能匹配不同长度推进梁或不同长度锚杆，导致作业形式单一，锚杆换杆器通用性、适用性差。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种换杆上杆装置，可通过机电液控制，使操作手一人即可轻松实现换杆上杆操作。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种换杆上杆装置，包括上杆机构与换杆机构；
8.所述上杆机构包括两个上杆器，两个所述上杆器沿推进梁的长度方向间隔铰接在推进梁的侧部；
9.两个所述上杆器上均具有装杆结构，以用于分别收纳锚杆的首端、尾端；
10.所述换杆机构设在推进梁或所述上杆机构上，且所述换杆机构上具有可承托锚杆的承托结构，所述换杆机构相对于所述上杆机构上具有转动和/或平移的行程，以用于将承托的锚杆送出所述装杆结构。
11.在其中一个实施例，所述上杆器的一端铰接在所述推进梁侧部，所述装杆结构为设在所述上杆器另一端的环形凹槽；
12.所述环形凹槽的侧部设有缺口，以用于锚杆进出所述环形凹槽。
13.在其中一个实施例，锚杆换杆上杆装置还包括上杆油缸，所述推进梁侧部对应所述上杆器的位置设有安装座；
14.所述上杆器通过第一销轴与所述安装座铰接，所述上杆油缸的一端通过第二销轴与所述安装座铰接，另一端通过第三销轴与所述上杆器铰接。
15.在其中一个实施例，所述换杆机构包括换杆驱动器、连接轴以及固定套设在所述连接轴上的托握器；
16.所述连接轴的两端分别转动连接在两个所述上杆器上，所述托握器位于两个所述上杆器之间，所述承托结构为设在所述托握器侧部的c型卡口；
17.所述换杆驱动器与所述连接轴或所述托握器传动相连，以驱动所述托握器转动。
18.在其中一个实施例，所述托握器的数量为两个，其中一个所述托握器位于两个所述上杆器之间且靠近其中一个所述上杆器的位置，另一个所述托握器位于两个所述上杆器之间且靠近另一个所述上杆器的位置。
19.在其中一个实施例，所述换杆驱动器包括设在任一所述上杆器上的换杆油缸与连接板；
20.所述换杆油缸的一端通过第四销轴与对应所述上杆器铰接，所述换杆油缸的另一端通过第五销轴与所述连接板的一端铰接，所述连接板的另一端与所述连接轴固定相连。
21.在其中一个实施例，所述换杆机构为设在所述推进梁侧部的夹钳，所述承托结构为设在所述夹钳上的夹口；
22.所述夹钳在所述推进梁上具有转动和/或平移的第一行程，且所述夹钳具有相对于所述上杆器转动的第二行程。
23.在其中一个实施例，锚杆换杆上杆装置还包括第一驱动件与第二驱动件；
24.所述推进梁侧部对应所述夹钳的位置铰接有转动架，所述夹钳铰接在所述转动架上，所述第一驱动件与所述转动架传动相连，所述第二驱动件与所述夹钳传动相连。
25.在其中一个实施例，所述上杆器的一端铰接在所述推进梁侧部，所述装杆结构为设在所述上杆器另一端的第一弧形板，所述第一弧形板的弧形口朝下；
26.所述换杆机构包括换杆油缸以及转动连接在所述上杆器第二弧形板，所述第二弧形板的弧形口朝上，所述承托结构即为所述第二弧形板的弧形口；
27.所述换杆油缸的一端与所述上杆器铰接，另一端与所述第二弧形板的底部铰接。
28.在其中一个实施例，所述上杆机构的数量为两个，两个所述上杆机构设在所述推进梁的两侧。
29.本实用新型具有如下有益技术效果：
30.1.本实用新型中的换杆上杆装置在上杆、换杆过程中均采用机械控制，不需要人工换杆上杆，不仅安全高效，而且有效节省了人力；
31.2.本实用新型能够在不改变原有推进梁结构的基础上，将换杆上杆装置直接外加在推进梁上，降低了设计成本，且零部件互换性高；
32.3.本实用新型中的换杆上杆装置的结构简单稳定、占用空间小，易于维护检修、使用寿命长；
33.4.本实用新型中的换杆上杆装置集换杆、上杆功能于一体，换杆上杆过程中能够自动对齐，无需再次对孔，节省时间，加快施工进度；
34.5.本实用新型中的换杆机构可按需选择，适用于不同深度及不同数量钻杆的工况。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
36.图1为本实用新型实施例1中上杆机构在推进梁上的轴测图；
37.图2为本实用新型实施例1中上杆机构与换杆机构在推进梁上的轴测图；
38.图3为图2的局部结构放大示意图；
39.图4为本实用新型实施例1中上杆机构与换杆机构在推进梁上正视图；
40.图5为图4的a-a剖视图；
41.图6为图4的b-b剖视图；
42.图7为本实用新型实施例1中夹钳的结构示意图；
43.图8为本实用新型实施例2中上杆机构与换杆机构在推进梁上的轴测图；
44.图9为本实用新型实施例2中上杆机构与换杆机构连接结构示意图。
45.附图标号：上杆器1、环形凹槽101、缺口102、推进梁2、锚杆3、基架4、侧挡板5、曲面板6、上杆油缸7、安装座8、第一销轴9、第二销轴10、第三销轴11、连接轴12、托握器13、c型卡口1301、换杆油缸14、连接板15、第四销轴16、第五销轴17、枢轴18、第一钳体19、第二钳体20、夹持油缸21、夹口22、第一弧形板23、第二弧形板24、第六销轴25。
46.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
49.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
50.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领
域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
52.实施例1
53.如图1-6所示为本实施例公开了一种换杆上杆装置，其主要包括上杆机构与换杆机构。上杆机构包括两个上杆器1，两个上杆器1沿推进梁2的长度方向间隔铰接在推进梁2的侧部，且两个上杆器1均与推进梁2可拆卸相连，即两个上杆器1之间的间距可根据锚杆3的长度进行自适应调整，以适配多种长度规格的锚杆3。两个上杆器1上均具有装杆结构，以用于分别收纳锚杆3的首端、尾端，即锚杆3的两端可支撑架设在两个上杆器1上，中部悬空设置，其中，同一上杆机构可收纳支撑一根或两根以上的锚杆3。
54.换杆机构设在推进梁2或上杆机构上，且换杆机构上具有可承托锚杆3的承托结构，即锚杆3被上杆机构收纳支撑的同时，还被换杆机构承托。换杆机构相对于上杆机构上具有转动和/或平移的行程，换杆机构在相对于上杆机构转动和/或平移的过程中，能够将上杆机构收纳支撑的锚杆3逐根送出装杆结构，使锚杆3落在推进梁2上的连接工位上，推进梁2上的凿岩机前推便可与连接工位上的锚杆3连接，至此即实现换杆上杆功能。
55.本实施例中，上杆器1的一端铰接在推进梁2侧部，装杆结构为设在上杆器1另一端的环形凹槽101，环形凹槽101的侧部设有缺口102，以用于锚杆3进出环形凹槽101，即图4与图5所示。具体地，上杆器1均包括：基架4、侧挡板5以及弧形结构的曲面板6。其中，基架4的一端铰接在推进梁2侧部，曲面板6通过焊接的方式固定连接在基架4的另一端，环形凹槽101即位于基架4与曲面板6之间，缺口102则开设在曲面板6的中部位置。侧挡板5与基架4、曲面板6之间均焊接固定，且侧挡板5覆盖在环形凹槽101的一侧，锚杆3经由环形凹槽101的另一侧伸入环形凹槽101，即锚杆3位于两个上杆器1上的两侧挡板5之间，以防止锚杆3端部受到额外的冲击力的同时防止锚杆3收纳从环形凹槽101侧部滑出。
56.进一步具体地，本实施例中的换杆上杆装置还包括上杆油缸7，推进梁2侧部对应上杆器1的位置通过焊接或螺栓连接的方式设置有安装座8，安装座8上具有第一铰接孔与第二铰接孔，基架4上具有第三铰接孔与第四铰接孔。通过第一销轴9与第一铰接孔、第三铰接孔的配合实现基架4与安装座8之间的铰接，上杆油缸7的固定端通过第二销轴10铰接在安装座8的第二铰接孔上，上杆油缸7的伸缩端通过第三销轴11铰接在基架4的第四铰接孔上。通过上杆油缸7活塞杆推出与缩回，实现两上杆器1围绕支座上第一铰接孔旋转。进而可以将两个上杆器1上的缺口102转动至推进梁2的连接工位上，这一过程中保持换杆机构的静止，即在上杆器1转动的过程中，环形凹槽101内的锚杆3的位置保持相对静止。
57.本实施例中，换杆机构具有两种实施方式，具体地：
58.在换杆机构的第一种实施方式中，换杆机构包括换杆驱动器、连接轴12以及固定套设在连接轴12上的托握器13，托握器13为圆饼状结构，并通过焊接或键连接的方式固定套设在连接轴12上。连接轴12的两端分别通过间隙配合或轴承配合的方式转动连接在两个上杆器1上，托握器13则位于两个上杆器1之间，承托结构为设在托握器13侧部的c型卡口1301，该c型卡口1301可用于存放锚杆3。换杆驱动器包括设在任一上杆器1上的换杆油缸14与连接板15，换杆油缸14的一端通过第四销轴16与对应上杆器1铰接，换杆油缸14的另一端通过第五销轴17与连接板15的一端铰接，连接板15的另一端则与连接轴12通过平键固定相连，通过换杆油缸14的伸缩即能带动连接轴12转动，即能带动托握器13托握的锚杆3在环形
凹槽101内转动。以图4与图6为例，托握器13上两个c型卡口1301分别托握一根锚杆3，换杆油缸14工作，活塞杆推出时，通过托握器13带动其c型卡口1301上固定的锚杆3在上杆器1的环形凹槽101内旋转，旋转至环形凹槽101的缺口102处时停止，此时状态即图6所示，接下来上杆油缸7工作，活塞杆推出，上杆器1旋转，将锚杆3转至凿岩机中心轴的连接工位位置，凿岩机前推便可与锚杆3连接，至此实现换杆上杆功能，当打钻结束后，亦可实现锚杆3的回收，将锚杆3收回至上杆器1的环形凹槽101及托握器13的c型卡口1301处。
59.优选地，换杆驱动器可为一驱动马达，固定安装在侧挡板5上，驱动端与连接轴12连接，直接驱动连接轴12转动。
60.优选地，托握器13的数量为两个，其中一个托握器13位于两个上杆器1之间且靠近其中一个上杆器1的位置，另一个托握器13位于两个上杆器1之间且靠近另一个上杆器1的位置，以在换杆过程中保持锚杆3前后两端的一致性。
61.在换杆机构的第二种实施方式中，换杆机构为设在推进梁2侧部的夹钳，承托结构为设在夹钳上的夹口22。夹钳在推进梁2上具有转动和/或平移的第一行程，且夹钳具有相对于上杆器1转动的第二行程。具体地，锚杆换杆上杆装置还包括第一驱动件与第二驱动件，第一驱动件与第二驱动件均可采用油缸。推进梁2侧部对应夹钳的位置铰接有转动架，夹钳铰接在转动架上，铰接方式同上述的安装座8与基架4，因此不再对其赘述。第一驱动件的一端铰接在推进梁2侧部，另一端则铰接在安装座8上；第二驱动件的一端铰接在安装座8上，另一端铰接在夹钳上。第一驱动件启动而第二驱动件不启动时，即能使得夹钳跟随转动架一起在推进梁2侧部转动，即实现了夹钳的第一行程；上杆油缸7、第一驱动件均不启动，即能使得夹钳在转动架上单独转动，即实现了夹钳的第二行程。其上杆换杆过程为：保持第二驱动件静止，上杆油缸7、第一驱动件同步工作，使得上杆器1、转动架同步旋转，直至上杆器1上的缺口102与推进梁2上的连接工位重合，随后保持上杆油缸7、第一驱动件静止，第二驱动件启动，通过夹钳带动其夹口22上固定的锚杆3在上杆器1的环形凹槽101内旋转，旋转至环形凹槽101的缺口102处时停止，凿岩机前推便可与锚杆3连接，随后控制夹钳打开夹口22，在控制上杆器1、旋转架复位。至此实现换杆上杆功能，当打钻结束后，亦可实现锚杆3的回收，将锚杆3收回至上杆器1的环形凹槽101及夹钳的夹口22处。
62.参考图7，夹钳包括枢轴18、第一钳体19、第二钳体20与夹持油缸21。具体地，第一钳体19铰接在转动架上，且第一钳体19与枢轴18通过焊接或键连接的方式固定配合，第二钳体20则通过间隙配合或轴承配合的方式套设在枢轴18上。第一钳体19上设有至少一个第一钳口，第二钳体20上设有至少一个第二钳口，且第一钳口与第二钳口一一对应，第一钳口与对应第二钳口即组成一个夹钳的夹口22。夹持油缸21的固定端通过螺栓等固定装置固定连接在第一钳体19上，夹持油缸21的伸缩端则与第二钳体20铰接。当夹持油缸21进行伸缩运动时，由于第一钳体19刚性连接在枢轴18上，此时第二钳体20即可与第一钳体19发生相对转动。在夹持油缸21的驱动下，使得第一钳口与对应第二钳口的相互靠近或相互远离，即实现了夹口22的张开和闭合形态的切换，以实现对锚杆3的松开或夹紧两种状态。
63.优选地，夹钳的数量为两个，其中一个夹钳位于两个上杆器1之间且靠近其中一个上杆器1的位置，另一个夹钳位于两个上杆器1之间且靠近另一个上杆器1的位置，以在换杆过程中保持锚杆3前后两端的一致性。
64.需要注意的是，虽然本实施例均采用油缸作为驱动部件，但也不局限于油缸，也不
局限于上述的安装位置，其只需要满足能够驱动对于部件转动即可。例如可通过马达配合减速机配合驱动部件转动，这里马达与减速机既可以设置在对于部件上，也可以通过一支架单独布置。
65.实施例2
66.如图8-9所示为本实施例公开了一种换杆上杆装置，其主要包括上杆机构与换杆机构。上杆机构包括两个上杆器1，两个上杆器1沿推进梁2的长度方向间隔铰接在推进梁2的侧部，且两个上杆器1均与推进梁2可拆卸相连，即两个上杆器1之间的间距可根据锚杆3的长度进行自适应调整，以适配多种长度规格的锚杆3。两个上杆器1上均具有装杆结构，以用于分别收纳锚杆3的首端、尾端，即锚杆3的两端可支撑架设在两个上杆器1上，中部悬空设置，其中，同一上杆机构可收纳支撑一根锚杆3。
67.上杆器1的一端铰接在推进梁2侧部，且同样通过上杆油缸7驱动，其铰接方式与油缸连接方式与实施例1中的基架相同，因此不再对其赘述。装杆结构为设在上杆器1另一端的第一弧形板23，第一弧形板23的弧形口朝下。
68.换杆机构包括换杆油缸14与第二弧形板24，第二弧形板24的一端通过第六销轴25与上杆器1铰接，另一端为朝上的弧形口，且第二弧形板24的弧形口位于第一弧形板23弧形口的下方，两者之间可夹持一根锚杆3，其中，承托结构即为第二弧形板24的弧形口。
69.换杆油缸14的一端与上杆器1铰接，另一端与第二弧形板24的底部铰接，通过换杆油缸14的伸缩，即能带动第二弧形板24绕第六销轴25转动，即能进行第一弧形板23与第二弧形板24之间锚杆3的夹紧或放松。其上杆换杆过程为：首先保持换杆油缸14静止，使第一弧形板23与第二弧形板24之间锚杆3处于被夹紧状态；再启动上杆油缸7，使得两个上杆器1同步旋转，直至第一弧形板23与第二弧形板24之间锚杆3与推进梁2上的连接工位重合，随后保持上杆油缸7静止，换杆油缸14启动，使第二弧形板24向下转动，放出第一弧形板23与第二弧形板24之间锚杆3，最后控制上杆器1复位。至此实现换杆上杆功能，当打钻结束后，亦可实现锚杆3的回收，将锚杆3收回至上杆器1的环形槽及夹钳的夹口处。
70.作为优选地实施方式，可通过在推进梁2两侧分别设置一套上杆机构，可实现两侧分别上杆，不仅无需换杆、容错率高，而且即便一侧出现故障也不会影响另一侧的上杆工作。
71.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。