一种自动换杆机构、煤矿用锚杆钻机及其控制方法与流程

本发明专利涉及煤矿掘进的巷道支护施工领域，尤其涉及一种自动换杆机构、煤矿用锚杆钻机及其控制方法。

背景技术：

1、目前，由于煤矿巷道空间限制，公知的煤矿用锚杆钻机尺寸及形成均较小，其施工钻进行程普遍小于2米。当钻孔深度大于钻机钻进行程时，只能采取手动接杆，由于锚杆钻机施工可以在水平和竖直空间内实现180度回转施工，因此在施工过程中手动换杆是一个较为困难和危险的工作，施工强度大。

2、另外一种常用方法是设计旋转换杆机构通过旋转机构带动钻杆旋转摆动至孔位并配合夹持旋转机构实现多杆的更换，在工作过程中换杆机构需要摆动至侧位，其占用空间大，对准精度差，重量较重甚至重于锚杆钻机重量，结构复杂，不适合煤矿巷道狭小的空间及轻量化的锚杆钻机灵活施工的需要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动换杆机构、煤矿用锚杆钻机及其控制方法。

2、为解决现有技术问题，本发明公开了一种自动换杆机构，包括：滑移平台、滑移油缸、悬臂机构、第二夹持器油缸、第二夹持器和u型板；所述悬臂机构连接滑移油缸，所述滑移油缸用于驱动悬臂机构在滑移平台上滑移，所述悬臂机构的两端分别设置u型板，所述u型板设有u型导向槽，其中一端的u型板安装第二夹持器，所述第二夹持器油缸用于驱动第二夹持器执行夹紧或松开动作；当需要换杆时，第二夹持器通过滑移平台滑移至工作位；当不需要换杆时，第二夹持器通过滑移平台滑移至侧位。

3、进一步地，还包括橡胶夹紧块，所述橡胶夹紧块分别设于悬臂机构的两端。

4、进一步地，所述滑移平台设有楔形滑槽，滑移油缸设有楔形导轨，所述滑移平台与滑移油缸通过楔形滑槽和楔形导轨滑动连接。

5、相应地，一种煤矿用锚杆钻机，包括：第一夹持器、固定基架、钻箱、滑架以及上述的自动换杆机构；所述第一夹持器通过一级滑移机构连接固定基架，所述一级滑移机构用于执行第一夹持器伸缩，所述滑架通过一级滑移机构连接固定基架，所述一级滑移机构还用于执行滑架伸缩，所述钻箱与滑架滑动连接，所述自动换杆机构位于第一夹持器与钻箱之间；其中，滑移平台的长度不超过固定基架的宽度。

6、进一步地，所述一级滑移机构包括夹持器导杆和夹持器导杆伸缩油缸，所述夹持器导杆一端连接第一夹持器，另一端通过夹持器导杆伸缩油缸连接固定基架。

7、进一步地，所述一级滑移机构包括设于滑架的滑架导杆以及滑架油缸；二级滑移机构包括钻箱导杆以及钻箱油缸，所述滑架导杆通过滑架油缸连接固定基架，所述滑架油缸用于驱动滑架伸缩，所述钻箱与钻箱导杆滑动连接，所述钻箱油缸用于驱动钻箱在钻箱导杆上滑移。

8、进一步地，所述二级滑移机构还包括链传动机构，所述链传动机构和钻箱油缸共同驱动钻箱在钻箱导杆上滑移。

9、进一步地，所述自动换杆机构连接第一夹持器，所述自动换杆机构随第一夹持器移动。

10、进一步地，钻机采用两节钻杆，包括第一节钻杆和第二节钻杆，第一节钻杆和第二节钻杆的前端均设有外螺纹结构以及挡块，第一节钻杆和第二节钻杆的后端均设有内接圆以及驱动防脱方头；所述螺纹结构与内接圆用于第一节钻杆和第二节钻杆进行螺纹连接；所述挡块用于第一节钻杆和第二节钻杆螺纹连接后与内接圆相抵接；钻箱的驱动套为方孔结构，其内侧设有反转轴向锁紧槽结构，所述驱动防脱方头用于插入钻箱的驱动套，钻箱的驱动套驱动第一节钻杆和第二节钻杆正转或反转。

11、上述煤矿用锚杆钻机的控制方法，包括：

12、步骤一、第二夹持器夹持第一节钻杆滑移至工作位，使第一节钻杆的前端对准第一夹持器，后端对准钻箱的驱动套，钻箱前移使第一节钻杆后端的驱动防脱方头插入钻箱驱动套31，松开第二夹持器和第一夹持器，钻箱前移使第一节钻杆的前端送至第一夹持器，第二夹持器滑移至侧位；

13、步骤二、钻箱驱动套驱动第一节钻杆钻进，第一夹持器夹持第一节钻杆，钻箱后退至初始位置；

14、步骤三、第二夹持器夹持第二节钻杆滑移至工作位，使第二节钻杆前端的外螺纹结构对准第一节钻杆后端的内接圆，第二节钻杆后端的驱动防脱方头对准钻箱的驱动套，钻箱前移使第二节钻杆后端的驱动防脱方头插入钻箱驱动套，松开第二夹持器，钻箱前移并驱动套正转，使第二节钻杆前端的外螺纹结构螺纹连接第一节钻杆后端的内接圆，钻箱驱动套停止转动；

15、步骤四、第二夹持器滑移至侧位，松开第一夹持器，钻箱前移，驱动套正转，钻进第二节钻杆；

16、步骤五、钻箱驱动套反转，并后退，将第一节钻杆和第二节钻杆拉回，使第二节钻杆位于第一夹持器和钻箱之间；

17、步骤6、第一夹持器夹持第一节钻杆，钻箱驱动套反转使第一节钻杆和第二节钻杆解除螺纹连接，第二夹持器滑移至工作位并夹持第二节钻杆；

18、步骤7、钻箱驱动套正转解锁，钻箱后退至初始位置脱离第二节钻杆，第二夹持器夹持第二节钻杆滑移至侧位；

19、步骤8、钻箱前移，使第一节钻杆后端的驱动防脱方头插入钻箱驱动套；

20、步骤9、钻箱驱动套反转锁止，松开第一夹持器，钻箱后退至初始位置，并将第一节钻杆拉回；锚杆钻机移动至下一个孔位，重复步骤2-9；

21、步骤10、完成所有孔位钻进，卸下第一节钻杆和第二节钻杆，一级滑移机构和一级滑移机构均缩回。

22、本发明具有的有益效果：

23、通过本发明的自动换杆机构，能够替代人工执行换杆任务，安全可靠；

24、自动换杆机构的尺寸及形成均不超过钻机原覆盖空间，能够适应煤矿坑道狭小的作业空间。

25、钻机设有两级滑移机构，能够实现两级可变行程，实现2米至3米的可变行程钻孔深度。

技术特征：

1.一种自动换杆机构，其特征在于，包括：滑移平台（51）、滑移油缸（52）、悬臂机构（53）、第二夹持器油缸（54）、第二夹持器（55）和u型板（56）；所述悬臂机构（53）连接滑移油缸（52），所述滑移油缸（52）用于驱动悬臂机构（53）在滑移平台（51）上滑移，所述悬臂机构（53）的两端分别设置u型板（56），所述u型板（56）设有u型导向槽，其中一端的u型板（56）安装第二夹持器（55），所述第二夹持器油缸（54）用于驱动第二夹持器（55）执行夹紧或松开动作；当需要换杆时，第二夹持器（55）通过滑移平台（51）滑移至工作位；当不需要换杆时，第二夹持器（55）通过滑移平台（51）滑移至侧位。

2.根据权利要求1所述的自动换杆机构，其特征在于，还包括橡胶夹紧块（57），所述橡胶夹紧块（57）分别设于悬臂机构（53）的两端。

3.根据权利要求1所述的自动换杆机构，其特征在于，所述滑移平台（51）设有楔形滑槽，滑移油缸（52）设有楔形导轨，所述滑移平台（51）与滑移油缸（52）通过楔形滑槽和楔形导轨滑动连接。

4.一种煤矿用锚杆钻机，其特征在于，包括：第一夹持器（1）、固定基架（2）、钻箱（3）、滑架（4）以及如权利要求1-3任一所述的自动换杆机构（5）；所述第一夹持器（1）通过一级滑移机构连接固定基架（2），所述一级滑移机构用于执行第一夹持器（1）伸缩，所述滑架（4）通过一级滑移机构连接固定基架（2），所述一级滑移机构还用于执行滑架（4）伸缩，所述钻箱（3）与滑架（4）通过二级滑移机构滑动连接，所述自动换杆机构（5）位于第一夹持器（1）与钻箱（3）之间；其中，滑移平台（51）的长度不超过固定基架（2）的宽度。

5.根据权利要求4所述的煤矿用锚杆钻机，其特征在于，所述一级滑移机构包括夹持器导杆（11）和夹持器导杆伸缩油缸，所述夹持器导杆（11）一端连接第一夹持器（1），另一端通过夹持器导杆伸缩油缸连接固定基架（2）。

6.根据权利要求4所述的煤矿用锚杆钻机，其特征在于，所述一级滑移机构包括设于滑架（4）的滑架导杆（41）以及滑架油缸；二级滑移机构包括钻箱导杆（42）以及钻箱油缸，所述滑架导杆（41）通过滑架油缸连接固定基架（2），所述滑架油缸用于驱动滑架（4）伸缩，所述钻箱（3）与钻箱导杆（42）滑动连接，所述钻箱油缸用于驱动钻箱（3）在钻箱导杆（42）上滑移。

7.根据权利要求6所述的煤矿用锚杆钻机，其特征在于，所述二级滑移机构还包括链传动机构（43），所述链传动机构（43）和钻箱油缸共同驱动钻箱（3）在钻箱导杆（42）上滑移。

8.根据权利要求4所述的煤矿用锚杆钻机，其特征在于，所述自动换杆机构（5）连接第一夹持器（1），所述自动换杆机构（5）随第一夹持器（1）移动。

9.根据权利要求4所述的煤矿用锚杆钻机，其特征在于，钻机采用两节钻杆，包括第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2），第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2）的前端均设有外螺纹结构（61）以及挡块（62），第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2）的后端均设有内接圆（63）以及驱动防脱方头（64）；所述螺纹结构（61）与内接圆（63）用于第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2）进行螺纹连接；所述挡块（62）用于第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2）螺纹连接后与内接圆（63）相抵接；钻箱（3）的驱动套（31）为方孔结构，其内侧设有反转轴向锁紧槽结构，所述驱动防脱方头（64）用于插入钻箱（3）的驱动套（31），钻箱（3）的驱动套（31）驱动第一节钻杆（6-1）和第二节钻杆（6-2）正转或反转。

10.根据权利要求9所述的煤矿用锚杆钻机的控制方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种自动换杆机构、煤矿用锚杆钻机及其控制方法，自动换杆机构，包括：滑移平台、滑移油缸、悬臂机构、第二夹持器油缸、第二夹持器和U型板；悬臂机构连接滑移油缸，滑移油缸用于驱动悬臂机构在滑移平台上滑移，悬臂机构的两端分别设置U型板，U型板设有U型导向槽，其中一端的U型板安装第二夹持器，第二夹持器油缸用于驱动第二夹持器执行夹紧或松开动作；当需要换杆时，第二夹持器通过滑移平台滑移至工作位；当不需要换杆时，第二夹持器通过滑移平台滑移至侧位。煤矿用锚杆钻机，包括：第一夹持器、固定基架、钻箱、滑架。能够替代人工执行换杆任务，安全可靠；能够适应煤矿坑道狭小的作业空间；实现2米至3米的可变行程钻孔深度。

技术研发人员：王海金,刘玉涛,曹强,杨振波
受保护的技术使用者：徐州徐工能源装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16