一种自装钻杆式煤矿钻机的制作方法

1.本实用新型属于钻机技术领域，尤其涉及一种自装钻杆式煤矿钻机。


背景技术：

2.钻机主要是带动钻具向地下钻进以破碎孔底岩石，由于钻杆长度有限，所以随着钻具的钻进需要不断为钻机钻进系统补充新钻杆，目前装载新钻杆的方式主要是依赖于人工，不仅效率低且工人的安全无法得到保障。为解决人工装卸钻杆的技术问题，本领域技术人员提出一种辅助上钻杆机构，由机械手手爪部分和输送臂部分组成，两者分别由液压缸和液压马达驱动，从而控制机械手的姿态和位置以辅助工人进行装杆，满足自动化发展的同时减轻工人的劳动强度。但是目前的辅助上钻杆机构仍需人工进行参与，无法自我完成钻杆的抓取与输送，除此之外，目前的辅助上钻杆机构存在输送死角，时有发生无法到达装载位置的情况，此时需要重新变化姿态进行输送，而且整体结构也不够稳定，钻杆抓取方式不够迅速、牢固。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自装钻杆式煤矿钻机。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
4.本实用新型采用如下技术方案：
5.在一些可选的实施例中，提供一种自装钻杆式煤矿钻机，包括：钻机钻进系统；还包括：机械臂以及设置在所述机械臂上的机械手；所述机械手包括：锁紧机构、托板以及与所述托板铰接的上压板，所述上压板开设第一长形导向槽，所述托板开设与所述第一长形导向槽互成一定角度的第二长形导向槽，所述锁紧机构的固定端铰接在所述托板与所述上压板的铰接点上，所述锁紧机构的动作端设置贯穿于所述第一长形导向槽及所述第二长形导向槽的锁紧销轴。
6.进一步的，所述上压板开设上压板定位销孔，所述托板开设托板定位销孔，所述托板与所述上压板通过贯穿于所述上压板定位销孔及所述托板定位销孔的定位销轴进行铰接，所述锁紧机构的固定端与所述定位销轴连接。
7.进一步的，所述机械臂包括：机械臂位置调整结构、第一机重臂、第二机重臂、第三机重臂以及第四机重臂；所述第一机重臂通过第一回转机构及第二回转机构与所述机械臂位置调整结构连接；所述第二机重臂垂直于所述第一机重臂且通过第三回转机构在所述第二机重臂的端部进行旋转；所述第三机重臂垂直于所述第二机重臂且通过第四回转机构在所述第二机重臂的端部进行旋转；所述第四机重臂垂直于所述第三机重臂且通过第五回转机构在所述第三机重臂的端部进行旋转；所述第四机重臂通过第六回转机构及第七回转机构与所述机械手连接。
8.进一步的，所述机械臂还包括：第一过渡连接头及第二过渡连接头；所述第四回转机构通过所述第一过渡连接头与所述第二机重臂连接；所述第六回转机构通过所述第二过渡连接头与所述第七回转机构连接。
9.进一步的，所述机械臂位置调整结构包括：机械臂座、轨道、工作平台、移动平台、工作平台驱动机构以及移动平台驱动机构；所述轨道铺设在所述机械臂座上，所述工作平台设置在所述轨道上，所述移动平台设置在所述工作平台上，所述工作平台驱动机构驱动所述工作平台沿所述轨道移动，所述移动平台驱动机构驱动所述移动平台在所述工作平台上移动。
10.进一步的，所述第二机重臂包括：下连接法兰盘、上连接法兰盘以及伸缩机构，所述伸缩机构一端与所述下连接法兰盘连接，另一端与所述上连接法兰盘连接。
11.进一步的，所述伸缩机构的两侧还设置有稳定杆，所述稳定杆一端与所述下连接法兰盘连接，另一端与所述上连接法兰盘连接。
12.本实用新型所带来的有益效果：通过机械手抓取钻杆，利用机械臂将钻杆输送至钻机钻进系统完成装卸钻杆，机械臂整体结构设计可实现钻杆的无死角运输，使得机械手可到达钻机周围的任意位置进行拾取并将钻杆准确运输至钻机钻进系统的装钻位置，且机械手的结构设计可以实现钻杆的快速抓取与释放，同时可保证钻杆抓取完成后整体的稳定度和牢固度。
附图说明
13.图1是本实用新型一种自装钻杆式煤矿钻机的结构示意图；
14.图2是本实用新型机械臂的纵向剖视图；
15.图3是本实用新型机械臂的工作平台的俯视图；
16.图4是本实用新型机械臂的横向剖视图；
17.图5是本实用新型工作平台与移动平台的剖视结构图；
18.图6是本实用新型移动平台驱动机构的剖视结构图；
19.图7是本实用新型工作平台驱动机构的剖视结构图；
20.图8是本实用新型第二机重臂的结构示意图；
21.图9是本实用新型机械手闭合时的结构示意图；
22.图10是本实用新型机械手张开时的结构示意图；
23.图11是本实用新型机械手的俯视结构示意图；
24.图12是本实用新型上压板的结构示意图；
25.图13是本实用新型托板的结构示意图。
具体实施方式
26.以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
27.如图1-13所示，在一些说明性的实施例中，本实用新型提供一种自装钻杆式煤矿
钻机，包括：钻机钻进系统25、机械臂以及机械手19。
28.钻机钻进系统25用于驱动钻杆21旋转使其逐渐向地下钻进，本实用新型的钻机钻进系统25采用现有的旋转钻进驱动设备即可，钻杆的装载和驱动属于现有技术，本文不再赘述。
29.机械手19设置在机械臂的端部，机械臂运作时带动机械手19移动至钻杆21所在位置，当机械手19完成钻杆21抓取动作后再携带机械手19移动，将钻杆21输送至钻机钻进系统25的装钻位置处，由钻机钻进系统25完成钻杆的装载与对接。
30.其中，本实用新型的机械臂包括：机械臂位置调整结构、第一回转机构6、第二回转机构7、第一机重臂8、第三回转机构9、第二机重臂10、第一过渡连接头11、第四回转机构12、第三机重臂13、第五回转机构14、第四机重臂15、第六回转机构16、第二过渡连接头17、第七回转机构18。
31.机械臂位置调整结构用于调整机械臂整体在钻机平台23上的位置，具体包括：机械臂座22、轨道1、工作平台2、移动平台5、工作平台驱动机构3以及移动平台驱动机构4。
32.机械臂座22设置在钻机平台23上，轨道1为两个，两个轨道1并列铺设在机械臂座22的上表面，工作平台2安装在两个轨道1上，其中，工作平台2由工作平台驱动机构3进行驱动以沿轨道1进行移动。具体的，工作平台驱动机构3包括：电机及行走轮，轨道1上开设轨道槽，行走轮位于轨道槽内，当电机正转/反转时驱动行走轮正转/反转，从而带动工作平台2沿着轨道1上开设的轨道槽进行移动。
33.移动平台5设置在工作平台2上，工作平台2上开设与轨道1垂直的长形镂空槽，移动平台5的下半部位于长形镂空槽内，其由移动平台驱动机构4进行驱动以实现沿着长形镂空槽进行移动的目的，即移动平台驱动机构4驱动移动平台5在工作平台2上移动。具体的，移动平台驱动机构4包括：电机以及滚珠丝杠传动机构，电机驱动滚珠丝杠传动机构中的螺杆转动，滚珠丝杠传动机构将旋转运动转换为直线运动，滚珠丝杠传动机构中的螺母与移动平台5的下半部连接，因此，当电机旋转时，螺母沿着螺杆移动，从而带动移动平台5沿着工作平台2上开设的长形镂空槽进行移动。
34.机械臂位置调整结构通过轨道1、工作平台2、移动平台5、工作平台驱动机构3以及移动平台驱动机构4的配合使用实现了机械臂整体在钻机平台23上的位置调节，即实现了机械臂前后的移动以及左右的移动，具有结构稳定的优点，而且上述结构设计使得前后方向和左右方向的移动互不影响，两个方向可同时进行调整，提高水平位置的调节速度和自由度。
35.第一机重臂8通过第一回转机构6及第二回转机构7与机械臂位置调整结构连接；第一回转机构6设置在移动平台5上，实现整体机械臂在水平面上的转动；第二回转机构7设置在第一回转机构6上，实现第一机重臂8的摆动。
36.第二机重臂10垂直于第一机重臂8且通过第三回转机构9在第二机重臂10的端部进行旋转，第三回转机构9设置在第二机重臂10的端部，当第三回转机构9转动时带动第二机重臂10进行自转。
37.第二机重臂10的端部设置第一过渡连接头11，第四回转机构12与第一过渡连接头11连接，即第四回转机构12通过第一过渡连接头11与第二机重臂10的端部连接。第三机重臂13垂直于第二机重臂10且通过第四回转机构12在第二机重臂10的端部进行旋转，当第四
回转机构12转动时带动第三机重臂13进行自转。
38.第四机重臂15垂直于第三机重臂13且通过第五回转机构14在第三机重臂13的端部进行旋转，第五回转机构14设置在第三机重臂13的端部，当第五回转机构14转动时带动第四机重臂15进行自转。
39.第四机重臂15通过第六回转机构16及第七回转机构18与机械手19连接。第六回转机构16一端与第四机重臂15的端部连接，另一端通过第二过渡连接头17与第七回转机构18连接，第七回转机构18与机械手19连接。当第六回转机构16运转时实现机械手19在第四机重臂15的端部摆动，当第七回转机构18运转时实现机械手19的自转。
40.上述机械臂的结构设计使得机械臂可以无死角的携带机械手19到达钻机周围任意位置抓取钻杆，且可顺利的将钻杆输送至钻机钻进系统25的装钻位置处，避免由于自身结构限制导致无法实现正确位置装卸钻杆的操作，而且机械臂的结构设计稳定可靠，运转自由。
41.上文中的第一回转机构6、第二回转机构7、第三回转机构9、第四回转机构12、第五回转机构14、第六回转机构16及第七回转机构18是指回转部分绕其回转中心线实现回转运动的机构，采用现有的任意回转机构即可。回转机构可由驱动装置、传动装置和回转支承组成，驱动装置的动力经传动装置传至动作部件，比如转台，实现转台绕其回转中心线转动。按传动方式不同分为机械传动、电传动和液压传动。
42.机械手19包括：锁紧销轴31、锁紧机构32、定位销轴33、上压板34、托板35。
43.上压板34开设第一长形导向槽36，托板35开设第二长形导向槽38，第一长形导向槽36与第二长形导向槽38互成一定角度。上压板34与托板35铰接，具体的，上压板34上开设上压板定位销孔37，托板35上开设托板定位销孔39，上压板定位销孔37与托板定位销孔39重合，定位销轴33贯穿于上压板定位销孔3与托板定位销孔39以形成铰接点，因此，托板35与上压板34通过定位销轴33实现铰接，使得上压板34可沿着铰接点进行翻转，上压板34顺时针翻转时实现机械手19的合并，上压板34逆时针翻转时实现机械手19的打开。机械手的结构设计简单可靠，易于装载拆卸。
44.锁紧机构32具体可选用油缸或者气缸，锁紧机构32的固定端铰接在托板35与上压板34的铰接点上，即锁紧机构32的固定端与定位销轴33连接。锁紧机构32的动作端设置锁紧销轴31，锁紧销轴31贯穿于第一长形导向槽36及第二长形导向槽38。当锁紧机构32收缩时带动锁紧销轴31沿着第二长形导向槽38移动，同时也沿着第一长形导向槽36移动，当锁紧销轴31沿着第一长形导向槽36移动时带动上压板34的后端逆时针转动，使得上压板34的前端也逆时针转动，实现机械手前端的张开。当锁紧机构32伸出时带动锁紧销轴31沿着第二长形导向槽38向相反的方向移动，同时也沿着第一长形导向槽36移动，当锁紧销轴31沿着第一长形导向槽36移动时带动上压板34的后端顺时针转动，使得上压板34的前端也顺时针转动，实现机械手前端的合并。
45.上述机械手的结构设计使得锁紧机构32施加较小的力即可实现上压板34与托板35的开合，即实现了钻杆的稳定抓取，不仅能耗低而且无需为保证抓取力为机械手配置重量较沉或体积较大的油缸、气缸，不仅便于操控，而且也提高机械手的行动力和灵活性。
46.第二机重臂10包括：下连接法兰盘27、稳定杆28、上连接法兰盘30以及伸缩机构29，伸缩机构29一端与下连接法兰盘27连接，另一端与上连接法兰盘30连接，下连接法兰盘
27与第三回转机构9连接，上连接法兰盘30与第一过渡连接头11连接。伸缩机构29可选用油缸或气缸，伸缩机构29伸缩时实现第二机重臂10长度的调整，为机械臂又提供了一个调整自由度。伸缩机构29的两侧还设置有稳定杆28，稳定杆28选用现有的无动力可伸缩机构即可，稳定杆28一端与下连接法兰盘连接27，另一端与上连接法兰盘30连接，稳定杆28的作用是稳固第二机重臂10，保证其伸缩时的稳定度。
47.本实用新型的煤矿钻机上还设置有控制中心26，机械臂和机械手上设置有机械臂测控系统20，钻机钻进系统25上设置钻机测控系统24。钻机测控系统24监测钻机钻进系统25的工作状态，将数据传入控制中心26，控制中心26将钻机工作状态传给机械臂测控系统20。机械臂测控系统20实时监测钻杆的位置状态，自动抓取钻杆，同时机械臂测控系统20监测自身工作状态，按照控制中心26发送的钻机工作状态与自身数据比较运动，将钻杆21安装到钻机钻进系统25上，实现自动装钻杆和自动卸钻杆。
48.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围内。