一种坑道钻机用自动上下钻杆装置及其工作方法与流程

本发明属于工程机械设备，具体涉及本发明公开了一种坑道钻机用自动上下钻杆装置及其工作方法。

背景技术：

1、随着科技的进步与发展，国家“智慧矿山”建设的不断深入，坑道钻机的自动化、智能化逐渐成为主要的发展趋势，钻杆箱作为自动钻机的主要辅助结构之一，主要用于钻杆的临时存储，需要便于实现钻杆的自动抓取与回收，现有技术存在以下缺点：

2、（1）现有的钻机大部分在上杆、回收钻杆时需要人工辅助，人工劳动强度大，工作环境恶劣，严重影响施工人员身体健康与安全；

3、（2）现有的自动上杆的钻箱从钻杆箱上方取杆，工作高度高，对工作巷道的高度要求较高；

4、（3）寻杆动作复杂，无法实现钻杆的固定位置抓取动作，需要搭配多重控制逻辑进行控制，增加了设备的故障点，影响设备使用寿命；

5、（4）工作环境恶劣，渣料容易掉入到钻杆箱里行程堆积，卡滞钻杆。

6、针对上述问题，亟待开发一种坑道钻机用自动上下钻杆装置及其工作方法，用以实现钻杆自动抓取与自动回收。

技术实现思路

1、解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供本发明公开了一种坑道钻机用自动上下钻杆装置及其工作方法，能有效解决上述现有技术无法实现钻杆自动抓取与自动回收等不足之处。

2、技术方案：第一方面，本发明提供一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，包括钻杆箱组件和抓手组件，所述钻杆箱组件用于放置钻杆，所述抓手组件设置在钻杆箱组件的外表面，用于完成上杆或收杆动作。

3、优选的，所述钻杆箱组件包括钻杆箱、提升油缸和提升连杆，所述钻杆箱包括两个侧挡板，两个侧挡板之间设有若干夹层隔板，所述夹层隔板的一组平行的侧边上分别设有两个圆柱导杆，所述侧挡板上开设有与圆柱导杆适配的第一圆孔，且第一圆孔的直径大于圆柱导杆的直径，所述夹层隔板的一端设有前挡板，且另一端设有后挡板，两个侧挡板的上边缘通过固定板连接；所述提升油缸和提升连杆均设置在侧挡板的外侧面上，所述提升油缸的一端通过销轴和销轴挡板一与提升连杆连接，且另一端通过螺栓和销轴挡板三与侧挡板的外侧面连接，所述提升连杆上开设有若干第二圆孔，所述第二圆孔通过销轴挡板二与相应的夹层隔板的圆柱导杆连接。

4、进一步的，所述前挡板的中部开设有钻杆槽，便于钻杆的通过。

5、进一步的，所述夹层隔板靠近前挡板的端部中间开设有矩形槽。

6、进一步的，所述夹层隔板的上边缘与钻杆槽下边缘之间的最大距离小于钻杆的直径，且夹层隔板的上边缘与钻杆槽上边缘之间的最大距离不小于钻杆的直径。

7、优选的，所述抓手组件包括两个横梁，两个横梁的一端通过传动轴连接，且传动轴上设有抓手机构，所述传动轴的一端通过花键与马达二连接，所述马达二通过传动轴驱动抓手机构旋转，两个横梁的另一端分别设置在两个纵梁的内部，所述纵梁内部设有横梁伸缩油缸，用于驱动横梁在纵梁内部的伸缩；所述纵梁的端部设有上下滑移组件，用于实现抓手组件的上下滑动。

8、进一步的，所述上下滑移组件包括马达一、齿轮、齿条、滑动架和导向套，所述齿轮设置在纵梁的端部，且通过马达一驱动，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条和滑动架均设置在钻杆箱上，所述导向套设置在滑动架上，并沿着滑动架上下滑动，所述导向套通过螺栓与纵梁固定连接。

9、进一步的，所述抓手机构包括抓手座、抓手油缸、动抓手和检测装置，所述抓手座的尾部设置在传动轴上，所述动抓手通过连接轴销设置在抓手座的头部，所述抓手油缸用于驱动动抓手围绕连接销轴进行旋转，所述检测装置设置在抓手座上，用于检测钻杆的信号进而控制抓手油缸伸缩。

10、进一步的，所述抓手座沿传动轴方向的宽度不大于夹层隔板的矩形槽的宽度。

11、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的坑道钻机用自动上下钻杆装置的工作方法，包括以下步骤：

12、s1、上杆操作：工作开始前，施工人员将钻杆放置在夹层隔板上；启动装置，靠近前挡板的提升油缸缩回，靠近后挡板的提升油缸伸出，使得夹层隔板向前倾斜，钻杆向前滚动，抓手组件在马达一的带动下移动至设定的首次抓取位置；然后，抓手机构在马达二的驱动下旋转转向钻杆箱，横梁在横梁伸缩油缸的作用下沿着纵梁缩回，当检测装置检测到钻杆信号后，通过抓手油缸驱动动抓手闭合抓住钻杆，随后，抓手组件向上移动一定距离避开前挡板上的钻杆槽，横梁伸缩油缸伸出，抓手机构带着钻杆从前挡板的钻杆槽上离开钻杆箱，抓手机构2在马达二的驱动下旋转180°，带动钻杆旋转至另一侧，将钻杆放置在坑道钻机的上杆机械手上，通过坑道钻机的上杆机械手完成上杆，第一根钻杆完成上杆后，抓手组件重复上述动作，抓取完第一排的钻杆后，马达一带动整个抓手组件下滑至下一排进行抓取；

13、s2、收杆操作：当完成钻孔工作进行收杆时，通过坑道钻机的上杆机械手将钻杆取下交给抓手机构，抓手机构抓取到钻杆后在马达二的驱动下旋转180°，带动钻杆旋转至面向钻杆箱，横梁伸缩油缸缩回，带动横梁向钻杆箱平移，当钻杆通过前挡板上的钻杆槽后，抓手组件下落一定距离将钻杆放置在夹层隔板上，抓手机构松开，靠近前挡板的提升油缸伸出，靠近后挡板的提升油缸缩回，使得夹层隔板向后倾斜，钻杆向钻杆箱后方滚动，抓手组件依次进行收杆动作，当一层装满后，在马达一的带动下向上或向下移动将钻杆回收放置在下一层夹层隔板上，重复收杆动作直至回收完所有钻杆。

14、有益效果：1）本发明的钻杆箱为装配式，可根据施工需求调节钻杆箱的宽度、隔层高度，可满足多种钻杆的施工需求；

15、2）本发明的钻杆箱通过油缸的动作可实现夹层隔板的倾斜，进而实现钻杆的滚动，通过油缸、马达的驱动组合实现钻杆的自动抓取和回收；

16、3）本发明的钻杆箱采用从前侧固定位置抓取的方式有利于降低整车的施工高度；

17、4）本发明的钻杆箱设置多处漏料槽，夹层隔板与前后挡板直径设置有间隙，可通过夹层隔板的小角度摆动，实现料渣的自动清理。

技术特征：

1.一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：包括钻杆箱组件和抓手组件，所述钻杆箱组件用于放置钻杆，所述抓手组件设置在钻杆箱组件的外表面，用于完成上杆或收杆动作。

2.根据权利要求1所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述钻杆箱组件包括钻杆箱、提升油缸和提升连杆，所述钻杆箱包括两个侧挡板，两个侧挡板之间设有若干夹层隔板，所述夹层隔板的一组平行的侧边上分别设有两个圆柱导杆，所述侧挡板上开设有与圆柱导杆适配的第一圆孔，且第一圆孔的直径大于圆柱导杆的直径，所述夹层隔板的一端设有前挡板，且另一端设有后挡板，两个侧挡板的上边缘通过固定板连接；所述提升油缸和提升连杆均设置在侧挡板的外侧面上，所述提升油缸的一端通过销轴和销轴挡板一与提升连杆连接，且另一端通过螺栓和销轴挡板三与侧挡板的外侧面连接，所述提升连杆上开设有若干第二圆孔，所述第二圆孔通过销轴挡板二与相应的夹层隔板的圆柱导杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述前挡板的中部开设有钻杆槽，便于钻杆的通过。

4.根据权利要求2所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述夹层隔板靠近前挡板的端部中间开设有矩形槽。

5.根据权利要求2所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述夹层隔板的上边缘与钻杆槽下边缘之间的最大距离小于钻杆的直径，且夹层隔板的上边缘与钻杆槽上边缘之间的最大距离不小于钻杆的直径。

6.根据权利要求1所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述抓手组件包括两个横梁，两个横梁的一端通过传动轴连接，且传动轴上设有抓手机构，所述传动轴的一端通过花键与马达二连接，所述马达二通过传动轴驱动抓手机构旋转，两个横梁的另一端分别设置在两个纵梁的内部，所述纵梁内部设有横梁伸缩油缸，用于驱动横梁在纵梁内部的伸缩；所述纵梁的端部设有上下滑移组件，用于实现抓手组件的上下滑动。

7.根据权利要求6所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述上下滑移组件包括马达一、齿轮、齿条、滑动架和导向套，所述齿轮设置在纵梁的端部，且通过马达一驱动，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条和滑动架均设置在钻杆箱上，所述导向套设置在滑动架上，并沿着滑动架上下滑动，所述导向套通过螺栓与纵梁固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述抓手机构包括抓手座、抓手油缸、动抓手和检测装置，所述抓手座的尾部设置在传动轴上，所述动抓手通过连接轴销设置在抓手座的头部，所述抓手油缸用于驱动动抓手围绕连接销轴进行旋转，所述检测装置设置在抓手座上，用于检测钻杆的信号进而控制抓手油缸伸缩。

9.根据权利要求8所述的一种坑道钻机用自动上下钻杆装置，其特征在于：所述抓手座沿传动轴方向的宽度不大于夹层隔板的矩形槽的宽度。

10.权利要求1-9任一项所述的坑道钻机用自动上下钻杆装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种坑道钻机用自动上下钻杆装置及其工作方法，包括钻杆箱组件和抓手组件，所述钻杆箱组件用于放置钻杆，所述抓手组件设置在钻杆箱组件的外表面，用于完成上杆或收杆动作。本发明的钻杆箱为装配式，可根据施工需求调节钻杆箱的宽度、隔层高度，可满足多种钻杆的施工需求；钻杆箱通过油缸的动作可实现夹层隔板的倾斜，进而实现钻杆的滚动，通过油缸、马达的驱动组合实现钻杆的自动抓取和回收；钻杆箱采用从前侧固定位置抓取的方式有利于降低整车的施工高度；钻杆箱设置多处漏料槽，夹层隔板与前后挡板直径设置有间隙，可通过夹层隔板的小角度摆动，实现料渣的自动清理。技术研发人员：陈太煌,曹强,张楠,张鑫,李祥丰,张治国,刘顺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：2024/8/20