一种储存式自动换杆装置
阅读说明：本技术 一种储存式自动换杆装置 (Storage type automatic rod replacing device ) 是由 张敏 赵伟 崔奇峰 靳振华 闫伟伟 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿井下支护设备技术领域,具体涉及一种储存式自动换杆装置。本发明一种储存式自动换杆装置,包括回转机构、中心轴、后固定套筒、前固定套筒和抓取机构；所述回转机构安装在后固定套筒的后端面；所述中心轴的后端与回转机构的前端固定,所述中心轴的前端固定在前固定套筒的前端；所述抓取机构的后端与回转机构中盖板上的连接耳铰接,抓取机构的中部与后固定套筒上的连接耳铰接,抓取机构的前端与前固定套筒上的连接耳铰接。本发明可以实现钻杆存储、按给定轨迹运送钻杆、自动接换钻杆作业,有效降低了工人劳动强度,减少了人员配置,解决了人工换钻杆的安全问题,大幅提升了钻机工作效率,提高了钻孔作业的机械化程度。(The invention belongs to the technical field of underground supporting equipment of a coal mine, and particularly relates to a storage type automatic rod replacing device. The invention relates to a storage type automatic rod changing device which comprises a slewing mechanism, a central shaft, a rear fixed sleeve, a front fixed sleeve and a grabbing mechanism, wherein the central shaft is arranged on the slewing mechanism; the swing mechanism is arranged on the rear end face of the rear fixed sleeve; the rear end of the central shaft is fixed with the front end of the swing mechanism, and the front end of the central shaft is fixed at the front end of the front fixing sleeve; the rear end of the grabbing mechanism is hinged to a connecting lug on a middle cover plate of the swing mechanism, the middle of the grabbing mechanism is hinged to a connecting lug on the rear fixing sleeve, and the front end of the grabbing mechanism is hinged to a connecting lug on the front fixing sleeve. The invention can realize the operations of storing the drill rods, conveying the drill rods according to the given track and automatically connecting and changing the drill rods, effectively reduces the labor intensity of workers, reduces the personnel allocation, solves the safety problem of manually changing the drill rods, greatly improves the working efficiency of the drilling machine and improves the mechanization degree of the drilling operation.)
技术领域
本发明属于煤矿井下支护设备技术领域，具体涉及一种储存式自动换杆装置。
背景技术
目前国内煤矿井下支护用锚杆钻车主要依靠人工进行更换钻杆任务，一般情况下需要在钻机旁设置一个站人操作平台，方便工作人员进行接换钻杆作业，站人操作平台占用空间大、站位面积有限、人员操作不畅，当进行接换钻杆作业时，需要2～3人同时工作，工人将钻杆运至钻机钻进中心或运出钻进中心，搬运劳动强度大、辅助时间长，且人员靠近钻孔推进旋转区域，安全性差，严重影响了钻孔施工效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种储存式自动换杆装置，可以实现钻杆存储、按给定轨迹运送钻杆、自动接换钻杆作业，有效降低了工人劳动强度，减少了人员配置，解决了人工换钻杆的安全问题，大幅提升了钻机工作效率，提高了钻孔作业的机械化程度。
本发明所采用的技术方案是：一种储存式自动换杆装置，包括回转机构、中心轴、后固定套筒、前固定套筒和抓取机构；所述回转机构安装在后固定套筒的后端面；所述中心轴的后端与回转机构的前端固定，所述中心轴的前端固定在前固定套筒的前端；所述抓取机构的后端与回转机构中盖板上的连接耳铰接，抓取机构的中部与后固定套筒上的连接耳铰接，抓取机构的前端与前固定套筒上的连接耳铰接。
进一步地，所述回转机构由回转油缸、滑动套筒、回转块Ⅰ、回转块Ⅱ、花键轴、轴承Ⅰ、弹簧和盖板组成；所述回转油缸的缸体与滑动套筒的左端固定，回转油缸的伸缩杆与回转块Ⅰ固定；所述回转块Ⅰ嵌套在滑动套筒内，回转油缸的伸缩杆伸缩，推动回转块Ⅰ沿滑动套筒前后滑动；所述回转块Ⅱ嵌套在滑动套筒内，回转块Ⅱ的棘齿与回转块Ⅰ的棘齿耦合；所述花键轴后端的外六方键与回转块Ⅱ前端的内六方键槽配合，花键轴前端与中心轴固定连接；所述轴承Ⅰ的内圈与花键轴后端对应的外圆周面配合，可随着花键轴旋转，轴承Ⅰ的外圈与滑动套筒的前端对应的内圆周面配合，并通过轴承Ⅰ，使花键轴与滑动套筒相对旋转；所述弹簧设置在花键轴前端的内侧孔内，弹簧的后端顶紧花键轴的前端面，弹簧的前端顶紧中心轴的后端面；所述盖板安装于滑动套筒的前端面；回转油缸伸缩杆伸缩，带动回转块Ⅰ向前滑动，推动回转块Ⅱ向前滑动的同时顶紧弹簧，在回转油缸和弹簧双重作用下，回转块Ⅱ同时受到两个相对方向的压力，回转块Ⅰ的棘齿齿面沿回转块Ⅱ的棘齿齿面相对滑动，使回转块Ⅱ向上旋转，并带动花键轴同步旋转，回转块Ⅱ上设有均布的六个棘齿，通过回转油缸的一次伸缩带动花键轴完成旋转圆周六分之一的动作，从而带动中心轴实现分度旋转功能，回转油缸每伸缩一次，中心轴回转六分之一的圆周，回转油缸重复动作，完成整套装置的回转分度功能。
进一步地，所述中心轴由轴、两个六方块、两个卡盘、两个卡盘垫、十二个强力磁铁、轴承Ⅱ、端盖组成；所述轴的后端面与花键轴的前端面固定，轴的前端与前固定套筒的前端固定；六方块、卡盘、卡盘垫均有两个，分两组前后布置，其中一组六方块固定在轴中间连接板的一侧，卡盘、卡盘垫固定在轴中间连接板的另一侧；所述卡盘为六孔棘齿状结构，其上设有钻杆卡槽，方便钻杆定位及导向，所述强力磁铁共块，分别对称安置在两个六方块六个面的凹槽中；所述轴承Ⅱ内圈与轴前端的外圆周面配合，轴承Ⅱ外圈与前固定套筒前端的内圆周面配合，通过轴承Ⅱ的作用，使中心轴与前固定套筒相对旋转；所述端盖固定在前固定套筒的前端面上。
进一步地，所述抓取机构由抓取油缸Ⅰ、两个抓取油缸Ⅱ、两个前抓手、两个后抓手、连接销、连接轴、后连接销组成；所述抓取油缸Ⅰ的缸体与盖板上的连接耳铰接，抓取油缸Ⅰ的伸缩杆与连接销铰接；所述抓取油缸Ⅱ的缸体与前抓手尾端的连接耳铰接，抓取油缸Ⅱ的伸缩杆与后抓手铰接；所述前抓手的中段孔与后抓手上的连接耳铰接；所述连接销中段与前抓手铰接，连接销尾端固定在连接轴的左侧端面上；所述连接轴设置在两个前抓手之间，连接轴的左端与连接销连接，连接轴右端与后连接销固定连接；所述后连接销其外圆柱面与另一个前抓手铰接；通过两个抓取油缸Ⅱ同时动作，完成前抓手和后抓手的开合作业。
进一步地，所述卡盘采用尼龙材料。
本发明储存式自动换杆装置采用上述技术方案，与机载锚杆钻机配套使用，在不影响锚杆钻机现有功能的基础上可实现钻杆存储、按给定轨迹运送钻杆、自动接换钻杆作业，显著提高钻机钻孔的工作效率，降低了人员配置及工人的劳动强度，提升了操作安全性。本发明回转机构采用液压缸与棘齿组合结构，通过液压缸伸缩带动棘齿齿面相对旋转，回转机构液压缸每伸缩一次，回转轴可对应旋转六分之一圆周，液压缸重复动作，实现整套装置的分度旋转功能；本发明中心轴采用六孔棘齿状卡盘，可一次存储六根钻杆；本发明采用回转机构分度旋转，配合抓取机构的精准抓取与停放，可高效完成机械化接换钻杆功能。
与现有的设备相比，本发明具有以下优点：
1.本发明可与机载锚杆钻机配套使用，也可用在其他钻进装备上，可以适应多种工况、各种断面的顶帮锚杆锚索孔支护作业；
2.本发明回转分度平稳，抓取定位精准，可实现按给定轨迹运送、接换、安装钻杆作业；
3.本发明不仅可以完成安装、拼接钻杆的功能，也可以完成拆卸钻杆的功能；
4.本发明采用均分六孔棘齿状卡盘，可同时存储六根钻杆进行作业，完成不同工况的多种钻孔深度作业的需求；
5.本发明采用高强度滚动轴承，减少了机械故障率，降低了工人工作劳动强度。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中回转机构的结构示意图；
图4是图1中中心轴的结构示意图；
图5是图4中A-A视图；
图6是图1中抓取机构的结构示意图；
图7是图6的左视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例所述一种储存式自动换杆装置，包括回转机构1、中心轴2、后固定套筒3、前固定套筒4和抓取机构5；所述回转机构1安装在后固定套筒3的后端面；所述中心轴2的后端与回转机构1的前端固定，所述中心轴2的前端固定在前固定套筒4的前端；所述抓取机构5的后端与回转机构1中盖板1-8上的连接耳铰接，抓取机构5的中部与后固定套筒3上的连接耳铰接，抓取机构5的前端与前固定套筒4上的连接耳铰接；回转机构1和中心轴2负责自动接换钻杆装置的回转和分度；后固定套筒3和前固定套筒4作为整套装置固定支撑的基础；抓取机构5可按给定轨迹运动，完成接换钻杆的抓取和接换动作。
如图3所示，所述回转机构1由回转油缸1-1、滑动套筒1-2、回转块Ⅰ1-3、回转块Ⅱ1-4、花键轴1-5、轴承Ⅰ1-6、弹簧1-7和盖板1-8组成；所述回转油缸1-1的缸体与滑动套筒1-2的左端固定，回转油缸1-1的伸缩杆与回转块Ⅰ1-3固定；所述回转块Ⅰ1-3嵌套在滑动套筒1-2内，回转油缸1-1的伸缩杆伸缩，推动回转块Ⅰ1-3沿滑动套筒1-2前后滑动；所述回转块Ⅱ1-4嵌套在滑动套筒1-2内，回转块Ⅱ1-4的棘齿与回转块Ⅰ1-3的棘齿耦合；所述花键轴1-5后端的外六方键与回转块Ⅱ1-4前端的内六方键槽配合，花键轴1-5前端与中心轴2固定连接；所述轴承Ⅰ1-6的内圈与花键轴1-5后端对应的外圆周面配合，可随着花键轴1-5旋转，轴承Ⅰ1-6的外圈与滑动套筒1-2的前端对应的内圆周面配合，起到支撑作用，并通过轴承Ⅰ1-6的作用，使花键轴1-5与滑动套筒1-2相对旋转顺畅；所述弹簧1-7设置在花键轴1-5前端的内侧孔内，弹簧1-7的后端顶紧花键轴1-5的前端面，弹簧1-7的前端顶紧中心轴2的后端面；所述盖板1-8安装于滑动套筒1-2的前端面；回转油缸1-1伸缩杆伸缩，带动回转块Ⅰ1-3向前滑动，推动回转块Ⅱ1-4向前滑动的同时顶紧弹簧1-7，在回转油缸1-1和弹簧1-7双重作用下，回转块Ⅱ1-4同时受到两个相对方向的压力，回转块Ⅰ1-3的棘齿齿面沿回转块Ⅱ1-4的棘齿齿面相对滑动，使回转块Ⅱ1-4向上旋转，并带动花键轴1-5同步旋转，回转块Ⅱ1-4上设有均布的六个棘齿，通过回转油缸1-1的一次伸缩带动花键轴1-5完成旋转圆周六分之一的动作，从而带动中心轴2实现分度旋转功能，回转油缸1-1每伸缩一次，中心轴2可回转六分之一的圆周，回转油缸1-1重复动作，完成整套装置的回转分度功能。
如图4、图5所示，所述中心轴2由轴2-1、两个六方块2-2、两个卡盘2-3、两个卡盘垫2-4、十二个强力磁铁2-5、轴承Ⅱ2-6、端盖2-7组成；所述轴2-1的后端面与花键轴1-5的前端面固定，轴2-1的前端与前固定套筒4的前端固定；六方块2-2、卡盘2-3、卡盘垫2-4均有两个，分两组前后布置，其中一组六方块2-2固定在轴2-1中间连接板的一侧，卡盘2-3、卡盘垫2-4固定在轴2-1中间连接板的另一侧；所述卡盘2-3为六孔棘齿状结构，其上设有钻杆卡槽，方便钻杆定位及导向，卡盘2-3材料为尼龙，机械强度高、韧性好。卡盘垫2-4起到支撑卡盘2-3的作用；所述强力磁铁2-5共12块，分别对称安置在两个六方块2-2六个面的凹槽中；所述轴承Ⅱ2-6内圈与轴2-1前端的外圆周面配合，轴承Ⅱ2-6外圈与前固定套筒4前端的内圆周面配合，通过轴承Ⅱ2-6的作用，使中心轴2与前固定套筒4相对旋转；所述端盖2-7固定在前固定套筒4的前端面上，端盖2-7一方面可以起到定位轴承Ⅱ2-6的作用，另一方面可以阻挡灰尘进入轴承；所述六孔棘齿状卡盘2-3配合强力磁铁2-5的吸附力，一次可存储六根钻杆，可将钻杆牢牢定在卡盘2-3卡槽内，防止钻杆在回转或者钻孔作业过程中失误脱落造成安全事故。
如图6、图7所示，所述抓取机构5由抓取油缸Ⅰ5-1、两个抓取油缸Ⅱ5-2、两个前抓手5-3、两个后抓手5-4、连接销5-5、连接轴5-6、后连接销5-7组成；所述抓取油缸Ⅰ5-1的缸体与盖板1-8上的连接耳铰接，抓取油缸Ⅰ5-1的伸缩杆与连接销5-5铰接；所述抓取油缸Ⅱ5-2的缸体与前抓手5-3尾端的连接耳铰接，抓取油缸Ⅱ5-2的伸缩杆与后抓手5-4铰接；所述前抓手5-3的中段孔与后抓手5-4上的连接耳铰接；所述连接销5-5中段与前抓手5-3铰接，连接销5-5尾端固定在连接轴5-6的左侧端面上；所述连接轴5-6设置在两个前抓手5-3之间，连接轴5-6的左端与连接销5-5连接，连接轴5-6右端与后连接销5-7固定连接；所述后连接销5-7其外圆柱面与另一个前抓手5-3铰接；通过两个抓取油缸Ⅱ5-2同时动作，完成前抓手5-3和后抓手5-4的开合作业，完成松开、抓取钻杆动作，再通过抓取油缸Ⅰ5-1的伸缩，带动整个抓取机构5将抓取到的钻杆送至机载锚杆钻机的动力头位置，推动动力头向前进给即可完成钻杆的安装，拆卸钻杆的动作与此顺序相反并依次进行。
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