一种信息传感的多自由度变幅稳固装置及主机的制作方法

本技术属于煤矿井下钻探装备领域，涉及一种信息传感的多自由度变幅稳固装置及主机。

背景技术：

1、煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工用钻机，施工时需对主机完成不同姿态调整及稳固，以满足不同巷道施工条件及施工要求。现有井下钻机变幅装置种类繁多，对于常规全液压钻机来说，对于变幅最终姿态无精度要求，大致与设计姿态参数(如仰俯角、倾角、与孔口距离及开孔高度等)吻合即可，但对于目前井下智能钻机而言，钻机的最终姿态精度关系到其自动装卸钻杆系统的控制精度，需将变幅装置的最终姿态信息返回给控制器，使控制器清楚知道此时主机出于何种姿态，清楚知道主机及机械手的相对位置关系，且减小控制误差在一定范围内，才可实现智能钻机自动装卸钻杆系统的高效、精准运转。

2、同时，由于钻机变幅装置不仅要完成主机的姿态调整，还要兼顾稳固制动功能，消除钻机施工的震动，提高施工效率，对于自动钻机而言，钻机变幅装置在完成上述需求功能的同时，还需具备结构紧凑，变幅空间扩展的功能，以满足钻机本体内自动装卸钻杆系统机械臂装卸钻杆的路径规划需求，降低路径规划难度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种信息传感的多自由度变幅稳固装置及主机，可实现自动钻机施工姿态的自动控制，并配合装卸钻杆系统完成不同姿态下的装卸钻杆施工作业；具备的旋转式上稳固组件扩大了机械臂运送钻杆的空间范围，降低控制难度及复杂度；带直接倾角测量的制动件提高了变幅装置稳定性，提高了测量精度。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

3、一种信息传感的多自由度变幅稳固装置，包括立柱下稳固组件、立柱油缸滑轨组件、回转支撑、编码器、举升油缸、举升位移传感器组件和旋转式上稳固组件；

4、所述立柱油缸滑轨组件套装在两个立柱下稳固组件上，立柱油缸滑轨组件的前壁安装回转支撑，回转支撑与主机的给进机身之间通过l形支撑板连接，回转支撑的旋转涡轮能带动l形支撑板及给进机身转动；回转支撑内装有制动件，制动件能对旋转涡轮进行液力制动锁死；编码器通过安装座连接在制动件上，编码器的内轴通过传动轴与l形支撑板连接，实现对钻孔倾角的直接测量；

5、所述举升油缸下端能螺接在履带车体平台上，举升油缸上端与立柱油缸滑轨组件的后壁螺接，通过举升油缸的伸缩使主机上下运动，实现钻机开孔高度调节；

6、所述举升位移传感器组件一端螺接在立柱油缸滑轨组件上，另一端能螺接在履带车体平台上，用以检测及反馈举升油缸的位移量；

7、所述旋转式上稳固组件与立柱下稳固组件相连并能同时稳固主机。

8、本实用新型还包括如下技术特征：

9、具体的，所述立柱下稳固组件有两个且相互平行，立柱下稳固组件包括下立柱及其内部下方的下顶液压油缸，该下顶液压油缸的活塞杆内设有位移传感器。

10、具体的，所述旋转式上稳固组件有两个且均与立柱下稳固组件平行，旋转式上稳固组件通过其下部的旋转套与立柱下稳固组件连接。

11、具体的，所述旋转式上稳固组件包括上立柱及其内部上方的上顶液压油缸，在旋转式上稳固组件下端设有限位销。

12、具体的，运输时，旋转式上稳固组件利用限位销与履带车体平台固定，使上稳固组件收回，与车体宽度保持一致；施工稳固状态时，拔出限位销将两个旋转式上稳固组件均向外旋转90°至立柱下稳固组件两侧以增大稳固间距从而提高稳固可靠性。

13、具体的，所述旋转式上稳固组件的上顶液压油缸活塞杆向上和立柱下稳固组件的下顶液压油缸活塞杆向下能分别伸出，以对钻机进行稳固操作。

14、一种信息传感的多自由度主机，包括所述的变幅稳固装置，还包括给进机身、卸扣器和前夹持器、后夹持器、动力头、给进油缸、拖板、平移油缸、平移卡板、给进位移传感器组件和平移位移传感器组件；

15、所述变幅稳固装置通过其举升油缸安装在履带车体平台上，变幅稳固装置的回转支撑连接给进机身一侧；所述平移油缸平移、变幅稳固装置的举升油缸举升及回转支撑旋转能实现钻杆三个自由度的调节及全断面钻进。

16、具体的，所述卸扣器和前夹持器以及后夹持器螺接在给进机身的安装板上，并与动力头配合实现钻杆的自动装卸；给进油缸一端连接在给进机身前端，另一端固定在给进机身后端，动力头与拖板通过销轴连接，拖板与给进油缸的缸筒连接并随给进油缸的缸筒运动，动力头与拖板随着给进油缸的伸出与缩回在给进机身上滑移，实现钻机的下钻与起钻；给进位移传感器组件一端固定在给进机身上，另一端固定在拖板上。

17、具体的，所述平移油缸一端铰接在给进机身前端，另一端铰接在给进机身后端，平移油缸的缸筒与平移卡板连接，通过平移油缸的伸缩带动给进机身前后移动，调节给进机身与钻孔孔口距离。

18、具体的，所述平移位移传感器组件一端固定在给进机身上，另一端固定在平移卡板上，检测及反馈平移油缸的平移量。

19、本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

20、本实用新型应用于自动钻机，可满足主机大幅倾角姿态，单向举升姿态，双向平移姿态的调整，各姿态设置有外置及内置传感装置，控制器获取姿态信息后，控制钻杆装卸系统机械臂将钻杆在主机与钻杆仓间准确传递。

21、本实用新型运输状态时旋转收回车体，减小运输尺寸，施工时旋转90°至钻机本体两侧进行稳固，为机械臂装卸钻杆运动留出充足空间，避免机械臂传递钻杆经过稳固装置上部时，为避障进行附加姿态调整动作；该主机变幅制动件，可以消除由于转盘自身间隙造成的施工高频小幅晃动问题，同时制动件中间有传动轴及编码器，可对转盘倾角直接进行测量，与以往对转盘蜗杆测量转动倾角，再经转盘传动比换算后得到的间接结果相比，直接测量测量精度更高，测量值更准确。

技术特征：

1.一种信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，包括立柱下稳固组件、立柱油缸滑轨组件、回转支撑、编码器、举升油缸、举升位移传感器组件和旋转式上稳固组件；

2.如权利要求1所述的信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，所述立柱下稳固组件有两个且相互平行，立柱下稳固组件包括下立柱及其内部下方的下顶液压油缸，该下顶液压油缸的活塞杆内设有位移传感器。

3.如权利要求2所述的信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，所述旋转式上稳固组件有两个且均与立柱下稳固组件平行，旋转式上稳固组件通过其下部的旋转套与立柱下稳固组件连接。

4.如权利要求3所述的信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，所述旋转式上稳固组件包括上立柱及其内部上方的上顶液压油缸，在旋转式上稳固组件下端设有限位销。

5.如权利要求4所述的信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，运输时，旋转式上稳固组件利用限位销与履带车体平台固定，使上稳固组件收回，与车体宽度保持一致；施工稳固状态时，拔出限位销将两个旋转式上稳固组件均向外旋转90°至立柱下稳固组件两侧以增大稳固间距从而提高稳固可靠性。

6.如权利要求4所述的信息传感的多自由度变幅稳固装置，其特征在于，所述旋转式上稳固组件的上顶液压油缸活塞杆向上和立柱下稳固组件的下顶液压油缸活塞杆向下能分别伸出，以对钻机进行稳固操作。

7.一种信息传感的多自由度主机，其特征在于，包括权利要求5所述的变幅稳固装置，还包括给进机身、卸扣器和前夹持器、后夹持器、动力头、给进油缸、拖板、平移油缸、平移卡板、给进位移传感器组件和平移位移传感器组件；

8.如权利要求7所述的信息传感的多自由度主机，其特征在于，所述卸扣器和前夹持器以及后夹持器螺接在给进机身的安装板上，并与动力头配合实现钻杆的自动装卸；给进油缸一端连接在给进机身前端，另一端固定在给进机身后端，动力头与拖板通过销轴连接，拖板与给进油缸的缸筒连接并随给进油缸的缸筒运动，动力头与拖板随着给进油缸的伸出与缩回在给进机身上滑移，实现钻机的下钻与起钻；给进位移传感器组件一端固定在给进机身上，另一端固定在拖板上。

9.如权利要求7所述的信息传感的多自由度主机，其特征在于，所述平移油缸一端铰接在给进机身前端，另一端铰接在给进机身后端，平移油缸的缸筒与平移卡板连接，通过平移油缸的伸缩带动给进机身前后移动，调节给进机身与钻孔孔口距离。

10.如权利要求9所述的信息传感的多自由度主机，其特征在于，所述平移位移传感器组件一端固定在给进机身上，另一端固定在平移卡板上，检测及反馈平移油缸的平移量。

技术总结
本技术公开了一种信息传感的多自由度变幅稳固装置及主机，变幅稳固装置包括立柱下稳固组件、立柱油缸滑轨组件、回转支撑、编码器、举升油缸、举升位移传感器组件和旋转式上稳固组件。本技术可实现自动钻机施工姿态的自动控制，并配合装卸钻杆系统完成不同姿态下的装卸钻杆施工作业；旋转式上稳固组件扩大了机械臂运送钻杆的空间范围，降低控制难度及复杂度；带直接倾角测量的制动件提高了变幅装置稳定性，提高了测量精度。

技术研发人员：张刚,姚亚峰,沙翠翠,彭光宇,汪芸,徐勇智
受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
技术研发日：20221206
技术公布日：2024/1/13