具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机

权利要求书： 1.一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述锚杆钻机包括固定支架机构(1)、换杆机构(2)、机械手机构(3)、推移油缸机构(4)、主液压缸(5)、液压马达机构(6)、机箱(7)、悬挂油缸(8)、上机械手轴套(9)、下机械手活塞杆套板(10)、锚杆(11)；所述固定支架机构(1)焊接在机箱(7)的侧板上，所述换杆机构(2)焊接在机箱(7)的底板上，所述上方的机械手机构(3)通过上机械手轴套(9)与悬挂油缸(8)的缸体连接，下方的机械手机构(3)通过下机械手活塞杆套板(10)与悬挂油缸(8)的缸杆连接，所述推移油缸机构(4)对称地焊接在机箱(7)的顶板上,所述主液压缸(5)被螺栓分别固定在机箱(7)的顶板、底板上，所述液压马达机构(6)上的耳板与主液压缸(5)上的耳板螺栓连接，实现液压马达机构(6)与主液压缸(5)的同步移动，所述悬挂油缸(8)的缸体被螺栓对称地固定在推移油缸机构(4)上，所述机箱(7)的顶板上开有孔，锚杆(11)可由此被推出机箱(7)。

2.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述固定支架机构(1)包括固定板(101)、两个斜支撑底套(102)、两个斜支撑杆(103)、支撑液压缸(104)、支撑液压缸连接板(105)、两个支撑轴底套(106)、支撑液压缸底套(107)、两个支撑轴(108)、两个斜支撑轴套(109)、两个十字轴套(110)、两个横轴轴套(111)、横轴(112)；所述支撑轴(108)一端与支撑轴底套(106)连接，另一端与十字轴套(110)连接，两个支撑轴(108)之间的距离与机箱(7)的长度相等；所述斜支撑杆(103)一端与斜支撑底套(102)连接，另一端与斜支撑轴套(109)连接，斜支撑轴套(109)与支撑轴(108)连接，斜支撑底套(102)与固定板(101)连接；所述横轴(112)与两个横轴轴套(111)同轴心，可以相对转动，横轴(112)两端分别与两个十字轴套(110)连接，两个横轴轴套(111)与机箱(7)的侧板对称焊接。

3.根据权利要求2所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述固定支架机构(1)的支撑液压缸连接板(105)与机箱(7)的侧板焊接，支撑液压缸底套(107)与固定板(101)螺栓连接；所述支撑液压缸(104)与支撑液压缸连接板(105)、支撑液压缸底套(107)连接，支撑液压缸(104)的伸缩带动横轴(112)相对横轴轴套(111)转动。

4.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述换杆机构(2)包括换杆马达(201)、换杆马达底座(202)、连轴换杆盘(203)、换杆底座(204)；所述换杆马达底座(202)、换杆底座(204)与机箱(7)焊接，换杆马达底座(202)、换杆底座(204)与机箱(7)内部空间等宽；所述换杆马达(201)的输出轴与连轴换杆盘(203)花键联接，换杆马达(201)工作带动连轴换杆盘(203)转动，锚杆(11)的托盘底部在换杆底座(204)的凹槽里转动，连轴换杆盘(203)上有多个孔，对应的可以一次放置多根锚杆。

5.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述机械手机构(3)包括抓手柄(301)、两个抓手(302)、两个爪齿轮(303)、两个连杆(304)、主动轮(305)、抓手马达(306)；本锚杆钻机有两个机械手机构(3)，限制上方机械手机构(3)纵向移动的同时，实现下方机械手机构(3)的纵向移动，双机械手处于同轴心位置；所述抓手马达(306)的输出轴与主动轮(305)连接，主动轮(305)与爪齿轮(303)啮合，两个爪齿轮(303)之间啮合。

6.根据权利要求5所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述爪齿轮(303)与连杆(304)平行安装，爪齿轮(303)、连杆(304)的一端与抓手柄(301)连接，另一端与抓手(302)连接，两个抓手(302)、两个爪齿轮(303)、两个连杆(304)都对称分布；所述抓手柄(301)上开有五个孔，分别与两个爪齿轮(303)、两个连杆(304)、主动轮(305)相连，抓手(302)上开有两个孔，分别与爪齿轮(303)、连杆(304)相连。

7.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述推移油缸机构(4)包括固定平台(401)、滑板(402)、限位板(403)、两个导杆(404)、推移油缸(405)；所述固定平台(401)对称地焊接在机箱(7)的顶板上，滑板(402)上的耳板与推移油缸(405)的活塞杆连接，推移油缸(405)的缸体与固定平台(401)连接；所述导杆(404)的一端与滑板(402)焊接，导杆(404)另一端与限位板(403)焊接，固定平台(401)两侧开有导轨槽，滑板(402)与固定平台(401)的纵向导槽装配，以滑动连接的方式相连；所述固定平台(401)上对称地开了两个孔，两个导杆(404)以滑动连接的方式通过孔与固定平台(401)相连。

8.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述液压马达机构(6)包括液压马达(601)、液压马达底座(602)、液压马达套筒(603)；所述液压马达(601)被螺栓固定在液压马达底座(602)上，液压马达底座(602)上的耳板与主液压缸(5)缸体上的耳板螺栓连接，液压马达套筒(603)与液压马达(601)螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，其特征在于，所述主液压缸(5)的缸体可在活塞杆上移动，主液压缸(5)的活塞杆两端分别焊接在两个主液压缸固定座上，主液压缸固定座与机箱(7)内部等宽，两个主液压缸固定座分别被螺栓固定在机箱(7)的顶板和底板；所述悬挂油缸(8)对称地焊接在推移油缸机构(4)的下面。

说明书： 一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机技术领域[0001] 本实用新型涉及矿山机械领域，具体涉及一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机。

背景技术[0002] 随着我国煤矿综采技术装备的发展和采煤机械化程度的提高，使煤矿井下巷道掘进工程量剧增，目前掘进机装备在数量和品质上有了大的突破，相比之下，掘锚不平衡的现

况更加突出，锚支护装备的发展成为限制巷道快速掘进的重要因素。目前煤矿井下大多采

用单体锚杆钻机、机载锚杆钻机，下面分别进行介绍。

[0003] 典型的单体锚杆钻机代表专利有“CN112065478A”、“CN111852346A”等。掘进机与单体钻机配合是我国煤矿巷道目前最主要的巷道掘进方式，但该工艺中掘进与支护分开作

业，机械化程度低，单体锚杆钻机无法进行自移，机动性能差，每次在掘进工作完整后，依靠

人工搬运锚杆钻机施工锚杆、锚索；在每次打杆结束后，靠工人将锚杆钻机运送到到下一锚

护位置，然后人工装填锚杆，工作过程一直需要工人在机器前操作，且无法进行多机位同时

运行，劳动强度大、锚护效率低；工人在工作过程中需要在还未支护的狭窄区域里进行施

工，可能会有落石等危险，安全性差。

[0004] 典型的机载锚杆钻机机型比如锚杆钻车、掘锚机等，代表专利有“CN104912484A”、“CN110454087A”、“CN112081612A”等。机载锚杆钻机是将锚杆钻机装于一个可自移的设备

上，采用掘锚联合机组完成掘锚作业，锚护效率较高，适用于单巷掘进、顶板需要及时支护

的复杂巷道，在适宜的条件下，成巷速度可达到每月一千米以上。但是其缺点也不容小视：

第一，国内煤矿生产所采用的机载液压锚杆钻机自动化程度不高，大部分锚杆钻机只是实

现了钻孔功能的自动化，钻杆装入钻孔、紧固锚杆等功能无法自动实现，会引起诸如钻孔效

率低、引起堵杆故障等不良后果；第二，装备各子机构之间协同能力较差，上述已公开装备

大多都是结构的叠加，未考虑到实际作业时的复杂工序，导致锚固效果差；第三，受限于巷

道狭小的环境，现有的锚杆钻机体积笨重，只能单个或少数同时工作，空间利用率不高，总

体效率低；第四，在换杆的过程中，需要多个工人将锚杆换好后才能进行下一工序，锚杆距

离液压马达上有一定距离和高度，人工完成就显得尤为吃力，导致实际生产时劳动强度大，

人工安装锚杆若操作不当，也会存在一定的安全隐患，因此发明一种能够实现全自动换杆

的便携式锚杆钻机就显得尤为重要。

发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，该发明突破现有技术的限制，实现全自动换杆的同时，与其他设备协同作业，多台锚杆钻机同时工作，提

高狭小巷道下的工作效率。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：[0007] 一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机，包括固定支架机构、换杆机构、机械手机构、推移油缸机构、主液压缸、液压马达机构、机箱、悬挂油缸、上机械手轴套、下机械手

活塞杆套板、锚杆；所述固定支架机构焊接在机箱的侧板上，所述换杆机构焊接在机箱的底

板上，所述上方的机械手机构通过上机械手轴套与悬挂油缸的缸体连接，下方的机械手机

构通过下机械手活塞杆套板与悬挂油缸的缸杆连接，所述推移油缸机构对称地焊接在机箱

的顶板上,所述主液压缸被螺栓分别固定在机箱的顶板、底板上，所述液压马达机构上的耳

板与主液压缸上的耳板螺栓连接，实现液压马达机构与主液压缸的同步移动，所述悬挂油

缸的缸体被螺栓对称地固定在推移油缸机构上，所述机箱的顶板上开有孔，锚杆可由此被

推出机箱。

[0008] 作为优选，所述固定支架机构包括固定板、两个斜支撑底套、两个斜支撑杆、支撑液压缸、支撑液压缸连接板、两个支撑轴底套、支撑液压缸底套、两个支撑轴、两个斜支撑轴

套、两个十字轴套、两个横轴轴套、横轴；所述支撑轴一端与支撑轴底套连接，另一端与十字

轴套连接，两个支撑轴之间的距离与机箱的长度相等；所述斜支撑杆一端与斜支撑底套连

接，另一端与斜支撑轴套连接，斜支撑轴套与支撑轴连接，斜支撑底套与固定板连接；所述

横轴与两个横轴轴套同轴心，可以相对转动，横轴两端分别与两个十字轴套连接，两个横轴

轴套与机箱的侧板对称焊接。

[0009] 作为优选，所述固定支架机构的支撑液压缸连接板与机箱的侧板焊接，支撑液压缸底套与固定板螺栓连接；所述支撑液压缸与支撑液压缸连接板、支撑液压缸底套连接，支

撑液压缸的伸缩带动横轴相对横轴轴套转动。

[0010] 作为优选，所述换杆机构包括换杆马达、换杆马达底座、连轴换杆盘、换杆底座；所述换杆马达底座、换杆底座与机箱焊接，换杆马达底座、换杆底座与机箱内部空间等宽；所

述换杆马达的输出轴与连轴换杆盘花键联接，换杆马达工作带动连轴换杆盘转动，锚杆的

托盘底部在换杆底座的凹槽里转动，连轴换杆盘上有多个孔，对应的可以一次放置多根锚

杆。

[0011] 作为优选，所述机械手机构包括抓手柄、两个抓手、两个爪齿轮、两个连杆、主动轮、抓手马达；本锚杆钻机有两个机械手机构，限制上方机械手机构纵向移动的同时，实现

下方机械手机构的纵向移动，双机械手处于同轴心位置；所述抓手马达的输出轴与主动轮

连接，主动轮与爪齿轮啮合，两个爪齿轮之间啮合。

[0012] 作为优选，所述爪齿轮与连杆平行安装，爪齿轮、连杆的一端与抓手柄连接，另一端与抓手连接，两个抓手、两个爪齿轮、两个连杆都对称分布；所述抓手柄上开有五个孔，分

别与两个爪齿轮、两个连杆、主动轮相连，抓手上开有两个孔，分别与爪齿轮、连杆相连。

[0013] 作为优选，所述推移油缸机构包括固定平台、滑板、限位板、两个导杆、推移油缸；所述固定平台对称地焊接在机箱的顶板上，滑板上的耳板与推移油缸的活塞杆连接，推移

油缸的缸体与固定平台连接；所述导杆的一端与滑板焊接，导杆另一端与限位板焊接，固定

平台两侧开有导轨槽，滑板与固定平台的纵向导槽装配，以滑动连接的方式相连；所述固定

平台上对称地开了两个孔，两个导杆以滑动连接的方式通过孔与固定平台相连。

[0014] 作为优选，所述液压马达机构包括液压马达、液压马达底座、液压马达套筒；所述液压马达被螺栓固定在液压马达底座上，液压马达底座上的耳板与主液压缸缸体上的耳板

螺栓连接，液压马达套筒与液压马达螺栓连接。

[0015] 作为优选，所述主液压缸的缸体可在活塞杆上移动，主液压缸的活塞杆两端分别焊接在两个主液压缸固定座上，主液压缸固定座与机箱内部等宽，两个主液压缸固定座分

别被螺栓固定在机箱的顶板和底板；所述悬挂油缸对称地焊接在推移油缸机构的下面。

[0016] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果体现在：[0017] 1、本发明结构紧凑，整个装置为模块化设计，易于装拆，可根据协同设备的实际尺寸和工况要求进行结构优化，可靠性高；工作时先操作换杆机构将锚杆运至工作面，再通过

机械手机构夹取锚杆，然后由推移油缸机构、悬挂油缸配合将锚杆运送至液压马达机构进

行安装和紧固，最后由主液压缸带动液压马达机构进行打杆，完成从换杆到打杆的全自动

化高精度锚护工作。

[0018] 2、本发明空间利用率高，对设备有很强的适用性，能够实现锚杆钻机的便携式安装，多台锚杆钻机与协同设备同时工作，锚护效率高；通过支撑液压缸的伸缩能实现锚杆钻

机的摆动，从不同角度加固巷道。

[0019] 3、本发明的机械手机构采用了齿轮啮合方式，瞬时传动比恒定，工作平稳性高，能够提高自动换杆的效率；双机械手定位能实现锚杆的紧固，防止在换杆过程中甩杆。

[0020] 4、本发明换杆机构具有储杆功能，一次能储存多根锚杆，能够根据实际工况调节储杆数量，补充锚杆方便，各机构配合作业，减轻了工人的劳动强度，符合当前煤矿开采“无

人/少人、智能高效、绿色安全”的需求。

附图说明[0021] 图1是本发明一种角度的内部整体结构示意图[0022] 图2是本发明另一种角度的整体结构示意图[0023] 图3是本发明固定支架机构的结构示意图[0024] 图4是本发明支撑液压缸伸出后的结构示意图[0025] 图5是本发明换杆机构的结构示意图[0026] 图6是本发明换杆底座的结构示意图[0027] 图7是本发明机械手机构的结构示意图[0028] 图8是本发明推移油缸机构的截面示意图[0029] 图9是本发明固定平台的结构示意图[0030] 图10是本发明液压马达与液压马达底座装配的结构示意图[0031] 图11是本发明液压马达套筒的结构示意图[0032] 图12是本发明上机械手轴套的结构示意图[0033] 图13是本发明下机械手活塞杆套板的结构示意图[0034] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：1?固定支架机构；2?换杆机构；3?机械手机构；4?推移油缸机构；5?主液压缸；6?液压马达机构；7?机箱；8?悬挂油缸；9?上机械手轴

套；10?下机械手活塞杆套板；11?锚杆；101?固定板；102?斜支撑底套；103?斜支撑杆；104?

支撑液压缸；105?支撑液压缸连接板；106?支撑轴底套；107?支撑液压缸底套；108?支撑轴；

109?斜支撑轴套；110?十字轴套；111?横轴轴套；112?横轴；201?换杆马达；202?换杆马达

固定座；203?连轴换杆盘；204?换杆底座；301?抓手柄；302?抓手；303?爪齿轮；304?连杆；

305?主动轮；306?抓手马达；401?固定平台；402?滑板；403?限位板；404?导杆；405?推移油

缸；601?液压马达；602?液压马达底座；603?液压马达套筒。

具体实施方式[0035] 以下通过具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“螺栓连接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以

是电连接；可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通

技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0037] 参见图1，为一种具有全自动换杆功能的便携式锚杆钻机的内部整体结构示意图，包括换杆机构2、机械手机构3、推移油缸机构4、主液压缸5、液压马达机构6、悬挂油缸8、锚

杆11；换杆机构2焊接在机箱7底板，推移油缸机构4焊接在机箱7的顶板，液压马达机构6与

主液压缸5通过耳板连接，主液压缸5的缸体可在缸杆上移动实现打杆功能，机箱7顶板开

有孔槽，锚杆11在锚护时可通过孔槽被推出。

[0038] 参见图2、图3、图4，所述固定支架机构1包括固定板101、两个斜支撑底套102、两个斜支撑杆103、支撑液压缸104、支撑液压缸连接板105、两个支撑轴底套106、支撑液压缸底

套107、两个支撑轴108、两个斜支撑轴套109、两个十字轴套110、两个横轴轴套111、横轴

112；固定支架机构1焊接在机箱7侧板，两个横轴轴套111与机箱7的侧板对称焊接，固定支

架机构1的横轴105与两个横轴轴套112铰接，可以相对转动，其特征在于支撑液压缸104的

伸缩带动机箱7的摆动，实现多角度锚护。

[0039] 参见图5、图6，所述换杆机构2包括换杆马达201、换杆马达固定座202、连轴换杆盘203、换杆底座204；换杆马达固定座202、换杆底座204与机箱7内部空间等宽，换杆马达固

定座202、换杆底座204与机箱7焊接，换杆马达201的输出轴与连轴换杆盘203花键联接，换

杆马达201工作带动连轴换杆盘203转动，锚杆11的托盘底部在换杆底座204的凹槽里转

动，连轴换杆盘203上有多个孔，特征在于可以一次放置多根锚杆，实现储杆功能。

[0040] 参见图7，为所述机械手机构3截面图，包括抓手柄301、两个抓手302、两个爪齿轮303、两个连杆304、主动轮305、抓手马达306；抓手柄301上开了五个孔，分别为两个爪齿轮

303、两个连杆304、抓手马达306的连接孔，抓手马达306工作时，输出轴带动主动轮305转

动，与主动轮305啮合的爪齿轮303之间相互啮合，齿轮转动带动抓手302的松紧，两个抓手

302、两个爪齿轮303、两个连杆304对称分布，当两个抓手302接触时为极限位置，此时夹手

夹紧锚杆，其特征在于机械手采用齿轮啮合的传动方式，瞬时传动比恒定，工作平稳性高。

[0041] 参见图8、图9，为所述推移油缸机构4的截面图，包括固定平台401、滑板402、限位板403、两个导杆404、推移油缸405；推移油缸405的底座被螺栓安装在固定平台401上，固定

平台401焊接在机箱7上，推移油缸405的活塞杆与滑板402上的耳板连接，悬挂油缸8对称地

焊接在滑板402的下方，推移油缸405的伸缩带动滑板402的往复运动，导杆404的一端与滑

板402焊接，导杆404另一端与限位板403焊接，固定平台401上对称地开了两个孔，导杆404

以滑动连接的方式与固定平台401相连，固定平台401和滑板402通过槽结构进行相对滑动，

其特征在于槽结构增加推移的稳定性，实现悬挂油缸8平稳的往复运动。

[0042] 参见图10、图11，所述液压马达机构6包括液压马达601、液压马达底座602、液压马达套筒603；液压马达601与液压马达底座602螺栓连接，液压马达底座602上的耳板与主

液压缸5上的耳板连接，实现液压马达液压马达机构6与主液压缸5的同步移动，完成打杆

功能。

[0043] 参见图12、图13，包括上机械手轴套9、下机械手活塞杆套板10，上机械手轴套9、下机械手活塞杆套板10通过螺栓与悬挂油缸8连接成一体，同时分别与两个机械手机构3焊

接。

[0044] 一种具有全自动换杆功能的可载式锚杆钻机，其换杆操作包括以下步骤：[0045] S1:换杆马达201的花键输出轴与连轴换杆盘203相连，换杆马达201工作，使连轴换杆盘203转动，直至锚杆11转动到距离液压马达机构6最近的工作位后停止转动；

[0046] S2:悬挂油缸8向下伸出，伸出至最大位置后推移油缸机构4带动两个机械手机构3向前推移至与待锚护锚杆11同轴心，下方的机械手机构3先夹紧锚杆11，悬挂油缸8向上缩

回直至待锚护锚杆11底部与液压马达底座602的顶部留有间隙，上方的机械手机构3夹紧锚

杆11后，下方的机械手机构3松开锚杆11，悬挂油缸10再次向下伸出，伸出至最大位置后下

方的机械手机构3再次夹紧锚杆11，完成紧固工作；

[0047] S3:推移油缸机构4继续向前推移，至锚杆11与液压马达机构6输出轴同轴心的位置后停止，主液压缸5带动液压马达机构6向上推移，液压马达机构6直到与锚杆11接触后

开始工作，液压马达机构6输出轴与锚杆11底部有螺纹，通过液压马达机构6的旋转和主液

压缸5的向上推移使锚杆11与液压马达601旋紧，旋紧后两个机械手机构3都松开锚杆11，

此过程避免了锚杆11在上杆过程中甩杆，悬挂油缸8向上缩回，推移油缸机构4往回推移至

初始位置；

[0048] S4:在锚护过程中，两个机械手机构3返回原位，换杆机构2工作，将下一待锚护锚杆11送至距离液压马达机构6最近的工作位后停止转动，主液压缸5带动液压马达机构6开

始进行锚护，锚杆11打进巷道后主液压缸5带动液压马达机构6返回初始位置，开始下一工

作流程。

[0049] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型

的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义

和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所

涉及的权利要求。

[0050] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当

将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员

可以理解的其他实施方式。