矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置

权利要求书： 1.一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，包括机架（1）、安装在机架（1）上方的驱动油缸（2）且驱动油缸（2）的缸杆竖向穿过机架（1）、设在机架（1）下方且与缸杆相连并能随缸杆竖向移动的齿条板（3）、设在齿条板（3）两侧的两组相对的夹持臂组件（4）、设在两组夹持臂组件（4）之间并位于齿条板（3）下方的磁铁组件（5）且磁铁组件（5）的两端上部固定在机架（1）上、以及分别设在磁铁组件（5）两端的磁铁开关组件（6）和钻杆到位检测组件（7）；

所述夹持臂组件（4）上部设有能与齿条板（3）啮合的齿轮组，夹持臂组件（4）下部设有卡瓦（407），夹持臂组件（4）上端可旋转安装在机架（1）上；通过驱动油缸（2）驱动齿条板（3）竖向移动以带动齿轮组转动进而驱动两组夹持臂组件（4）及卡瓦（407）的张开和夹紧；

所述磁铁组件（5）包括永磁起重器（501）、设在永磁起重器（501）上表面两端的两个耳环（502）、通过销轴（503）与耳环（502）铰接的耳环轴（504）以及从下到上依次设在耳环轴（504）上的竖向的弹簧（505）、安装座（506）和螺母（507）；安装座（506）能固定在机架（1）上，弹簧（505）能减小永磁起重器（501）与钻杆接触时的冲击荷载使磁铁组件（5）具备末端柔性；永磁起重器（501）的位置高于卡瓦（407）所在位置，且永磁起重器（501）的下表面为能与钻杆贴合的圆弧凹槽形；

所述磁铁开关组件（6）包括安装在壳体端部的开关壳体（601）、设在开关壳体（601）上方的开关油缸（602）且开关油缸（602）的开关油缸缸杆伸入开关壳体（601）内、设在开关壳体（601）内的凸轮轴（603）以及能穿过凸轮轴（603）和开关油缸缸杆的传动轴（604）；

所述开关油缸（602）通过端部螺纹安装在开关壳体（601）上端，并通过锁紧螺母固定；

所述开关壳体（601）上设有端盖，端盖位于开关壳体（601）和壳体之间；

所述凸轮轴（603）一端设有腰型孔（605），另一端设有块（606）；在腰型孔（605）和开关油缸缸杆端部圆孔内安装所述传动轴（604），且传动轴（604）两端分别置于开关壳体内壁凹槽和端盖的凹槽内，开关壳体（601）内壁凹槽和端盖的凹槽宽度和传动轴（604）直径形成间隙配合，用于在开关油缸（602）动作时，抵消开关油缸缸杆受到的来自凸轮轴（603）的反作用力沿开关油缸缸杆径向的分力，以减少开关油缸（602）密封件的磨损，提高使用寿命；所述块（606）为长方体结构，块（606）的宽度和磁芯端部凹槽的宽度相当，块（606）能通过孔e后置于磁芯端部凹槽以带动磁芯随凸轮轴（603）转动实现永磁起重器（501）的磁力开关。

2.如权利要求1所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述机架（1）包括驱动油缸安装板（101）、设在驱动油缸安装板（101）下表面且均与驱动油缸安装板（101）垂直的两个平行相对的侧板（102）、设在侧板（102）外侧且与驱动油缸安装板（101）平行的磁铁组件安装板（103）以及设在侧板（102）内侧的两个竖向的导向条（104）；

所述驱动油缸安装板（101）上设有用以安装驱动油缸（2）的孔a，所述磁铁组件安装板（103）上设有用以安装磁铁组件（5）的孔b，所述侧板（102）上设有用以安装夹持臂组件（4）的孔c；

两个导向条（104）之间为滑槽（105），齿条板（3）两侧能置于两个侧板（102）上的滑槽（105）内后竖向移动。

3.如权利要求2所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述齿条板（3）位于两个侧板（102）之间，齿条板（3）包括上横板、垂直于上横板的左侧板和右侧板；上横板垂直于两个侧板（102），在上横板上设有孔d，孔d与孔a竖向同轴，缸杆能插入孔d后经锁紧螺母锁紧以使缸杆与齿条板（3）相固定；左侧板前后分别设有竖向的左前齿条（301）和左后齿条（302），左侧板边缘为竖向凸缘，该竖向凸缘能置于相邻侧板上的滑槽（105）内；右侧板前后分别设有竖向的右前齿条（303）和右后齿条（304），右侧板边缘为竖向凸缘，该竖向凸缘能置于相邻侧板上的滑槽（105）内。

4.如权利要求3所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述夹持臂组件（4）包括第一焊接夹持臂（401）、第二焊接夹持臂（402）、安装在第一焊接夹持臂（401）上部的全齿齿轮（403）、安装在第二焊接夹持臂（402）上部的调整齿轮（404）且调整齿轮（404）下侧方有缺口、设在调整齿轮（404）缺口下方且安装在第二焊接夹持臂（402）上的调整螺钉（405）、穿过全齿齿轮（403）和调整齿轮（404）且垂直于两个侧板（102）的轴（406）以及安装在第一焊接夹持臂（401）和第二焊接夹持臂（402）下部同侧的所述卡瓦（407）；

所述第一焊接夹持臂（401）和第二焊接夹持臂（402）的结构相同且平行相对，第一焊接夹持臂（401）和第二焊接夹持臂（402）之间通过连接板固定连接；全齿齿轮（403）和调整齿轮（404）均位于第一焊接夹持臂（401）和第二焊接夹持臂（402）之间，所述轴（406）依次穿过第一焊接夹持臂（401）、全齿齿轮（403）、调整齿轮（404）和第二焊接夹持臂（402），轴（406）的两端通过自润滑轴承分别安装在两个侧板（102）的孔c中以使夹持臂组件（4）能绕轴（406）自由转动；全齿齿轮（403）通过销子和螺栓与第一焊接夹持臂（401）紧密配合并传递扭矩；

位于齿条板（3）前侧的夹持臂组件（4）的全齿齿轮（403）与右前齿条（303）啮合，位于齿条板（3）前侧的夹持臂组件（4）的调整齿轮（404）与左前齿条（301）啮合；位于齿条板（3）后侧的夹持臂组件（4）的全齿齿轮（403）与左后齿条（302）啮合，位于齿条板（3）后侧的夹持臂组件（4）的调整齿轮（404）与右后齿条（304）啮合。

5.如权利要求4所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述全齿齿轮（403）通过螺栓固定在第一焊接夹持臂（401）上；调整齿轮（404）通过螺栓固定在第二焊接夹持臂（402）上，第二焊接夹持臂（402）上的调整齿轮（404）的螺栓安装孔为腰型孔，拧松调整齿轮（404）的螺栓后，通过调节调整螺钉（405）伸出的长度能使调整齿轮（404）在腰型孔允许范围内绕轴（406）转动以消除调整齿轮（404）与齿条板（3）之间的传动间隙。

6.如权利要求2所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述磁铁组件（5）的永磁起重器（501）包括壳体和位于壳体内的磁芯，壳体端部设有孔e以使磁铁开关组件（6）能与磁芯连接，通过旋转磁芯在壳体内的位置能控制磁力的开关；所述安装座（506）内壁设有自润滑轴承，以减小安装座（506）与耳环轴（504）相对摩擦；在螺母（507）上方的耳环轴（504）端部设有开口销（508）以防止螺母（507）脱落；

所述安装座（506）能与磁铁组件安装板（103）螺栓固定，耳环轴（504）穿过孔b且螺母（507）位于孔b上方。

7.如权利要求6所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述钻杆到位检测组件（7）包括安装在所述壳体端部的检测组件壳体（701）、设在检测组件壳体（701）上部的检测组件端盖（702）、设在检测组件壳体（701）底面并分别穿过检测组件壳体（701）底面的两个检测块（703）、位于检测组件壳体（701）内且设在检测块（703）上的竖向的检测弹簧（704）、设在检测组件端盖（702）上并穿过检测组件端盖（702）的本安型接近开关（705）且本安型接近开关（705）位于检测块（703）上方的检测弹簧（704）中心。

8.如权利要求7所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述本安型接近开关（705）安装在检测组件端盖（702）的螺纹孔内；检测弹簧（704）到本安型接近开关（705）的检测头的最短距离大于本安型接近开关（705）的检测距离以保证检测弹簧（704）在伸缩过程中不会影响本安型接近开关（705）的检测；两个检测块（703）之间的距离大于待抓取的螺旋钻杆螺旋沟槽的宽度。

9.如权利要求1所述的矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，其特征在于，所述机架（1）的两个侧板（102）之间设有位于机架（1）前方和机架（1）后方的两个护板（106）。

说明书： 一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置技术领域[0001] 本发明专利属于坑道钻机自动加杆领域，涉及一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置。背景技术[0002] 近些年，随着煤矿自动化钻机技术的不断发展，对钻机自动化和智能化程度的要求也越来越高。研发适合钻机使用的自动加杆装置，实现钻杆的自动化加卸是自动化钻机最基本、也是最迫切的需求。[0003] 自动加杆装置通常由机械臂、钻杆抓取装置、杆仓等几部分组成。其中，钻杆抓取装置是自动加杆装置的核心部件。传统的机械式抓取装置使用油缸直接驱动两片卡爪张合实现钻杆的取放，要求钻杆间必须留出供卡爪动作的空间，在杆仓体积一定的情况下，严重制约了杆仓中钻杆的数量。迫切的需要研发一种钻杆抓取装置能够适应不同的钻杆排布方式，取消钻杆间的预留空间，尽量增大杆仓携杆量。发明内容[0004] 针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，以适应不同的钻杆排布方式，取消钻杆间的预留空间，尽量增大杆仓携杆量。[0005] 为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：[0006] 一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，包括机架、安装在机架上方的驱动油缸且驱动油缸的缸杆竖向穿过机架、设在机架下方且与缸杆相连并能随缸杆竖向移动的齿条板、设在齿条板两侧的两组相对的夹持臂组件、设在两组夹持臂组件之间并位于齿条板下方的磁铁组件且磁铁组件的两端上部固定在机架上、以及分别设在磁铁组件两端的磁铁开关组件和钻杆到位检测组件；[0007] 所述夹持臂组件上部设有能与齿条板啮合的齿轮组，夹持臂组件下部设有卡瓦，夹持臂组件上端可旋转安装在机架上；通过驱动油缸驱动齿条板竖向移动以带动齿轮组转动进而驱动两组夹持臂组件及卡瓦的张开和夹紧；[0008] 所述磁铁组件包括永磁起重器、设在永磁起重器上表面两端的两个耳环、通过销轴与耳环铰接的耳环轴以及从下到上依次设在耳环轴上的竖向的弹簧、安装座和螺母；安装座能固定在机架上，弹簧能减小永磁起重器与钻杆接触时的冲击荷载使磁铁组件具备末端柔性；永磁起重器的位置高于卡瓦所在位置，且永磁起重器的下表面为能与钻杆贴合的圆弧凹槽形。[0009] 本发明还包括如下技术特征：[0010] 具体的，所述机架包括驱动油缸安装板、设在驱动油缸安装板下表面且均与驱动油缸安装板垂直的两个平行相对的侧板、设在侧板外侧且与驱动油缸安装板平行的磁铁组件安装板以及设在侧板内侧的两个竖向的导向条；[0011] 所述驱动油缸安装板上设有用以安装驱动油缸的孔a，所述磁铁组件安装板上设有用以安装磁铁组件的孔b，所述侧板上设有用以安装夹持臂组件的孔c；[0012] 两个导向条之间为滑槽，齿条板两侧能置于两个侧板上的滑槽内后竖向移动。[0013] 具体的，所述齿条板位于两个侧板之间，齿条板包括上横板、垂直于上横板的左侧板和右侧板；上横板垂直于两个侧板，在上横板上设有孔d，孔d与孔a竖向同轴，缸杆能插入孔d后经锁紧螺母锁紧以使缸杆与齿条板相固定；左侧板前后分别设有竖向的左前齿条和左后齿条，左侧板边缘为竖向凸缘，该竖向凸缘能置于相邻侧板上的滑槽内；右侧板前后分别设有竖向的右前齿条和右后齿条，右侧板边缘为竖向凸缘，该出现凸缘能置于相邻侧板上的滑槽内。[0014] 具体的，所述夹持臂组件包括第一焊接夹持臂、第二焊接夹持臂、安装在第一焊接夹持臂上部的全齿齿轮、安装在第二焊接夹持臂上部的调整齿轮且调整齿轮下侧方有缺口、设在调整齿轮缺口下方且安装在第二焊接夹持臂上的调整螺钉、穿过全齿齿轮和调整齿轮且垂直于两个侧板的轴以及安装在第一焊接夹持臂和第二焊接夹持臂下部同侧的卡瓦；[0015] 所述第一焊接夹持臂和第二焊接夹持臂的结构相同且平行相对，第一焊接夹持臂和第二焊接夹持臂之间通过连接板固定连接；全齿齿轮和调整齿轮均位于第一焊接夹持臂和第二焊接夹持臂之间，所述轴依次穿过第一焊接夹持臂、全齿齿轮、调整齿轮和第二焊接夹持臂，轴的两端通过自润滑轴承分别安装在两个侧板的孔c中以使夹持臂组件能绕轴自由转动；全齿齿轮通过销子与第一焊接夹持臂紧密配合并传递扭矩；[0016] 位于齿条板前侧的夹持臂组件的全齿齿轮与右前齿条啮合，位于齿条板前侧的夹持臂组件的调整齿轮与左前齿条啮合；位于齿条板后侧的夹持臂组件的全齿齿轮与左后齿条啮合，位于齿条板后侧的夹持臂组件的调整齿轮与右后齿条啮合。[0017] 具体的，所述全齿齿轮通过螺栓固定在第一焊接夹持臂上；调整齿轮通过螺栓固定在第二焊接夹持臂上，第二焊接夹持臂上的调整齿轮的螺栓安装孔为腰型孔，拧松调整齿轮的螺栓后，通过调节调整螺钉伸出的长度能使调整齿轮在腰型孔允许范围内绕轴转动以消除调整齿轮与齿条板之间的传动间隙。[0018] 具体的，所述磁铁组件的永磁起重器包括壳体和位于壳体内的磁芯，壳体端部设有孔e以使磁铁开关组件能与磁芯连接，通过旋转磁芯在壳体内的位置能控制磁力的开关；所述安装座内壁设有自润滑轴承，以减小安装座与耳环轴相对摩擦；在螺母上方的耳环轴端部设有开口销以防止螺母脱落；

[0019] 所述安装座能与磁铁组件安装板螺栓固定，耳环轴穿过孔b且螺母位于孔b上方。[0020] 具体的，所述磁铁开关组件包括安装在所述壳体端部的开关壳体、设在开关壳体上方的开关油缸且开关油缸的开关油缸缸杆伸入开关壳体内、设在开关壳体内的凸轮轴以及能穿过凸轮轴和开关油缸缸杆的传动轴；[0021] 所述开关油缸通过端部螺纹安装在开关壳体上端，并通过锁紧螺母固定；所述开关壳体上设有端盖，端盖位于开关壳体和壳体之间；[0022] 所述凸轮轴一端设有腰型孔，另一端设有块；在腰型孔和开关油缸缸杆端部圆孔内安装所述传动轴，且传动轴两端分别置于开关壳体内壁凹槽和端盖的凹槽内，开关壳体内壁凹槽和端盖的凹槽宽度和传动轴直径形成间隙配合，用于在开关油缸动作时，抵消开关油缸缸杆受到的来自凸轮轴的反作用力沿开关油缸缸杆径向的分力，以减少开关油缸密封件的磨损，提高使用寿命；所述块为长方体结构，块的宽度和磁芯端部凹槽的宽度相当，块能通过孔e后置于磁芯端部凹槽以带动磁芯随凸轮轴转动实现永磁起重器的磁力开关。[0023] 具体的，所述钻杆到位检测组件包括安装在所述壳体端部的检测组件壳体、设在检测组件壳体上部的检测组件端盖、设在检测组件壳体底面并分别穿过检测组件壳体底面的两个检测块、位于检测组件壳体内且设在检测块上的竖向的检测弹簧、设在检测组件端盖上并穿过检测组件端盖的本安型接近开关且本安型接近开关位于检测块上方的检测弹簧中心。[0024] 具体的，所述本安型接近开关安装在检测组件端盖的螺纹孔内；检测弹簧到本安型接近开关的检测头的最短距离大于本安型接近开关的检测距离以保证检测弹簧在伸缩过程中不会影响本安型接近开关的检测；两个检测块之间的距离大于待抓取的螺旋钻杆螺旋沟槽的宽度。[0025] 具体的，所述机架的两个侧板之间设有位于机架前方和机架后方的两个护板。[0026] 本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：[0027] 本发明具有钻杆到位检测、钻杆磁力取放、机械夹紧定位等功能；并且在钻杆磁力取放的过程中保证了较高定位精度，同时还可以提供两个自由度的末端柔性，为煤矿坑道钻机钻杆的自动化取放提供了保障。[0028] 本发明的齿条板和两组夹持臂组件之间通过四组齿轮副反向啮合的方法，使齿轮副之间相互抵消了彼此的传动间隙，达到了较高的传动精度。[0029] 本发明钻杆到位检测组件可以识别外平钻杆、宽翼片螺旋钻杆等多种类型钻杆与磁铁底面的接触情况，配合磁铁组件末端柔性可以将机械臂对钻杆的抓取动作控制在夹持装置的柔性范围之内，避免机械臂承受过大载荷以提高其控制精度和使用寿命。[0030] 本发明磁铁开关组件采用液压驱动，用于控制装置在抓取和释放钻杆时磁力的开和关。附图说明[0031] 图1是本发明整体结构轴侧视图；[0032] 图2是本发明整体结构正视图；[0033] 图3是图2的A?A剖视图；[0034] 图4是驱动油缸示意图；[0035] 图5是机架组件示意图；[0036] 图6是齿条板和两组夹持臂组件的安装示意图；[0037] 图7是齿条板示意图；[0038] 图8是夹持臂组件示意图；[0039] 图9是磁铁组件示意图；[0040] 图10是磁铁开关组件示意图，(a)为主视图，(b)为图10(a)的B?B剖面图；[0041] 图11是钻杆到位检测组件示意图。[0042] 附图标号含义：[0043] 1.机架，2.驱动油缸，3.齿条板，4.夹持臂组件，5.磁铁组件，6.磁铁开关组件，7.钻杆到位检测组件；[0044] 101.驱动油缸安装板，102.侧板，103.磁铁组件安装板，104.导向条，105.滑槽，106.护板；

[0045] 301.左前齿条，302.左后齿条，303.右前齿条，304.右后齿条；[0046] 401.第一焊接夹持臂，402.第二焊接夹持臂，403.全齿齿轮，404.调整齿轮，405.调整螺钉，406.轴，407.卡瓦；[0047] 501.永磁起重器，502.耳环，503.销轴，504.耳环轴，505.弹簧，506.安装座，507.螺母，508.开口销；[0048] 601.开关壳体，602.开关油缸，603.凸轮轴，604.传动轴，605.腰型孔，606.块；[0049] 701.检测组件壳体，702.检测组件端盖，703.检测块，704.检测弹簧，705.本安型接近开关。[0050] 以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。具体实施方式[0051] 本发明鉴于现有技术存在的弊端，通过潜心研究和设计，综合长期从事相关产业的经验和成果，研究出一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，该装置采用磁力提取，机械夹紧定位的工作方式，能够适应不同钻杆的排布方式，钻杆间无需留有空隙，很好的解决了现有技术存在的弊端。[0052] 遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。[0053] 实施例1：[0054] 如图1至图11所示，本实施例提供一种矿用高精度液动永磁钻杆抓取装置，包括机架1、安装在机架1上方的驱动油缸2且驱动油缸2的缸杆竖向穿过机架1、设在机架1下方且与缸杆相连并能随缸杆竖向移动的齿条板3、设在齿条板3两侧的两组相对的夹持臂组件4、设在两组夹持臂组件4之间并位于齿条板3下方的磁铁组件5且磁铁组件5的两端上部固定在机架1上、以及分别设在磁铁组件5两端的磁铁开关组件6和钻杆到位检测组件7；夹持臂组件4上部设有能与齿条板3啮合的齿轮组，夹持臂组件4下部设有卡瓦407，夹持臂组件4上端可旋转安装在机架1上；通过驱动油缸2驱动齿条板3竖向移动以带动齿轮组转动进而驱动两组夹持臂组件4及卡瓦407的张开和夹紧；磁铁组件5包括永磁起重器501、设在永磁起重器501上表面两端的两个耳环502、通过销轴503与耳环502铰接的耳环轴504以及从下到上依次设在耳环轴504上的竖向的弹簧505、安装座506和螺母507；安装座506能固定在机架1上，弹簧505能减小永磁起重器501与钻杆接触时的冲击荷载使磁铁组件5具备末端柔性；

永磁起重器501的位置高于卡瓦407所在位置，且永磁起重器501的下表面为能与钻杆贴合的圆弧凹槽形，圆弧直径与待夹持钻杆直径相同，以提高磁铁磁力并保证钻杆拾取的位置精度。

[0055] 机架1包括驱动油缸安装板101、设在驱动油缸安装板101下表面且均与驱动油缸安装板101垂直的两个平行相对的侧板102、设在侧板102外侧且与驱动油缸安装板101平行的磁铁组件安装板103以及设在侧板102内侧的两个竖向的导向条104；驱动油缸安装板101上设有用以安装驱动油缸2的孔a，磁铁组件安装板103上设有用以安装磁铁组件5的孔b，侧板102上设有用以安装夹持臂组件4的孔c；两个导向条104之间为滑槽105，齿条板3两侧能置于两个侧板102上的滑槽105内后竖向移动。[0056] 齿条板3位于两个侧板102之间，齿条板3包括上横板、垂直于上横板的左侧板和右侧板；上横板垂直于两个侧板102，在上横板上设有孔d，孔d与孔a竖向同轴，缸杆能插入孔d后经锁紧螺母锁紧以使缸杆与齿条板3相固定；左侧板前后分别设有竖向的左前齿条301和左后齿条302，左侧板边缘为竖向凸缘，该竖向凸缘能置于相邻侧板上的滑槽105内；右侧板前后分别设有竖向的右前齿条303和右后齿条304，右侧板边缘为竖向凸缘，该出现凸缘能置于相邻侧板上的滑槽105内。[0057] 夹持臂组件4包括第一焊接夹持臂401、第二焊接夹持臂402、安装在第一焊接夹持臂401上部的全齿齿轮403、安装在第二焊接夹持臂402上部的调整齿轮404且调整齿轮404下侧方有缺口、设在调整齿轮404缺口下方且安装在第二焊接夹持臂402上的调整螺钉405、穿过全齿齿轮403和调整齿轮404且垂直于两个侧板102的轴406以及安装在第一焊接夹持臂401和第二焊接夹持臂402下部同侧的卡瓦407。[0058] 第一焊接夹持臂401和第二焊接夹持臂402的结构相同且平行相对，第一焊接夹持臂401和第二焊接夹持臂402之间通过连接板固定连接；全齿齿轮403和调整齿轮404均位于第一焊接夹持臂401和第二焊接夹持臂402之间，轴406依次穿过第一焊接夹持臂401、全齿齿轮403、调整齿轮404和第二焊接夹持臂402，轴406的两端通过自润滑轴承分别安装在两个侧板102的孔c中以使夹持臂组件4能绕轴406自由转动；全齿齿轮403通过销子与第一焊接夹持臂401紧密配合并传递扭矩。[0059] 位于齿条板3前侧的夹持臂组件4的全齿齿轮403与右前齿条303啮合，位于齿条板3前侧的夹持臂组件4的调整齿轮404与左前齿条301啮合；位于齿条板3后侧的夹持臂组件4的全齿齿轮403与左后齿条302啮合，位于齿条板3后侧的夹持臂组件4的调整齿轮404与右后齿条304啮合。

[0060] 全齿齿轮403通过螺栓固定在第一焊接夹持臂401上；调整齿轮404通过螺栓固定在第二焊接夹持臂402上，第二焊接夹持臂402上的调整齿轮404的螺栓安装孔为腰型孔，拧松调整齿轮404的螺栓后，通过调节调整螺钉405伸出的长度能使调整齿轮404在腰型孔允许范围内绕轴406转动以消除调整齿轮404与齿条板3之间的传动间隙。[0061] 磁铁组件5的永磁起重器501包括壳体和位于壳体内的磁芯，壳体端部设有孔e以使磁铁开关组件6能与磁芯连接，通过旋转磁芯在壳体内的位置能控制磁力的开关；安装座506内壁设有自润滑轴承，以减小安装座506与耳环轴504相对摩擦；在螺母507上方的耳环轴504端部设有开口销508以防止螺母507脱落；安装座506能与磁铁组件安装板103螺栓固定，耳环轴504穿过孔b且螺母507位于孔b上方。弹簧505安装完毕后处于压缩状态，永磁起重器501具备沿Z轴的平动和绕X轴的转动自由度，使其和钻杆接触时具备一定的末端柔性，减小其与钻杆接触时的冲击载荷，提高加杆装置系统可靠性。

[0062] 磁铁开关组件6采用液压驱动，用于控制装置在抓取和释放钻杆时磁力的开关；磁铁开关组件6包括安装在壳体端部的开关壳体601、设在开关壳体601上方的开关油缸602且开关油缸602的开关油缸缸杆伸入开关壳体601内、设在开关壳体601内的凸轮轴603以及能穿过凸轮轴603和开关油缸缸杆的传动轴604；开关油缸602通过端部螺纹安装在开关壳体601上端，并通过锁紧螺母固定；开关壳体601上设有端盖，端盖位于开关壳体601和壳体之间；凸轮轴603一端设有腰型孔605，另一端设有块606；在腰型孔605和开关油缸缸杆端部圆孔内安装传动轴604，且传动轴604两端分别置于开关壳体内壁凹槽和端盖的凹槽内，开关壳体601内壁凹槽和端盖的凹槽宽度和传动轴604直径形成间隙配合，用于在开关油缸602动作时，抵消开关油缸缸杆受到的来自凸轮轴603的反作用力沿开关油缸缸杆径向的分力，以减少开关油缸602密封件的磨损，提高使用寿命；块606为长方体结构，块606的宽度和磁芯端部凹槽的宽度相当，块606能通过孔e后置于磁芯端部凹槽以带动磁芯随凸轮轴603转动实现永磁起重器501的磁力开关。

[0063] 钻杆到位检测装置7可以识别外平钻杆、宽翼片螺旋钻杆等多种类型钻杆与磁铁底面的接触情况，配合磁铁组件5的末端柔性可以将机械臂对钻杆的抓取动作控制在夹持装置的柔性范围之内，避免机械臂承受过大载荷以提高其控制精度和使用寿命。钻杆到位检测组件7包括安装在壳体端部的检测组件壳体701、设在检测组件壳体701上部的检测组件端盖702、设在检测组件壳体701底面并分别穿过检测组件壳体701底面的两个检测块703、位于检测组件壳体701内且设在检测块703上的竖向的检测弹簧704、设在检测组件端盖702上并穿过检测组件端盖702的本安型接近开关705且本安型接近开关705位于检测块

703上方的检测弹簧704中心。

[0064] 本安型接近开关705安装在检测组件端盖702的螺纹孔内；检测弹簧704到本安型接近开关705的检测头的最短距离大于本安型接近开关705的检测距离以保证检测弹簧704在伸缩过程中不会影响本安型接近开关705的检测；两个检测块703之间的距离大于待抓取的螺旋钻杆螺旋沟槽的宽度。[0065] 机架1的两个侧板102之间设有位于机架1前方和机架1后方的两个护板106。[0066] (一)装置取放钻杆的流程和工作原理：[0067] (1.1)钻杆的抓取流程和工作原理：煤矿坑道钻机自动加杆装置杆仓中钻杆的摆放多采用分列式和码垛式两种摆放方式。本发明可以在矿用隔爆兼本安型控制器(简称控制器)的控制下，自动化的完成钻杆的磁力垂直提取和机械夹紧定位。具体流程如下：[0068] 操作人员通过遥控器触发抓取钻杆程序，控制器控制加杆装置机械臂带着抓取装置到达钻具正上方。控制器根据程序使电磁换向阀电磁铁得电，液压油推动驱动油缸伸出，推动齿条板向下运动，通过四组齿轮副将运动传递给夹持臂组件，带动卡瓦张开。加杆装置机械臂带着抓取装置缓慢下降高度，使磁铁组件下端圆弧凹槽缓慢靠近待抓取钻杆，当钻杆到位检测组件检测到钻杆到位后，钻杆到位检测组件中的本安型接近开关得电，并将电信号传递给控制器，控制器控制控制抓取装置停止下降，并通过电磁换向阀控制磁铁开关组件中的开关油缸伸出，推动凸轮轴转动，块在凸轮轴的带动下带动永磁起重器的磁芯转动，永磁起重器上磁并吸住钻杆。抓取装置吸住钻杆并将其提起，当提起高度可以满足夹持臂工作要求时，驱动油缸缩回，带动齿条板向上运动，通过四组齿轮副将运动传递给夹持臂组件，带动卡瓦夹紧钻杆。完成整一套钻杆抓取流程。由于永磁起重器的宽度小于钻杆直径，故钻杆之间可以不用相互隔开，也可以不留间隙，紧密码垛式排列。[0069] (1.2)钻杆放回杆仓流程和工作原理：操作人员通过遥控器触发放回钻杆程序，控制器控制加杆装置机械臂带着抓取装置和其内部的钻杆到达该钻杆需要放置位置的正上方一定距离，此距离以夹持臂组件张开时不与其他装置发生碰撞为宜。控制器根据程序使电磁换向阀电磁铁得电，液压油推动驱动油缸伸出，推动齿条板向下运动，通过四组齿轮副将运动传递给夹持臂组件，带动卡瓦张开。然后，机械臂带着抓取装置和钻杆缓慢下降当到达放置位置时，磁铁开关组件中的开关油缸缩回，拉动凸轮轴转动，块在凸轮轴的带动下驱动永磁起重器的磁芯转动，永磁起重器消磁，钻杆放置到位。机械臂带着抓取装置提起一定高度，检测钻杆到位检测组件中的本安型接近开关是否得电，若没得电则表示抓取装置中无钻杆，放回钻杆程序执行完毕。[0070] (二)四组齿轮副抵消彼此传动间隙原理：[0071] 钻杆抓取装置是自动加杆装置的核心，抓取装置的精度直接影响到钻机自动加杆的可靠性。而抓取装置的精度取决于各运动部件传动间隙的大小。在传统的齿轮副传动时，由于主、从动齿轮间存在传动间隙，很难达到很高的传动精度。本装置通过四组齿轮副反向啮合的方法，使齿轮副之间相互抵消了彼此的传动间隙，达到了较高的传动精度，具体方法如下。[0072] 如图6所示，机构的主要传动部件包括四组齿轮和四根齿条。两组夹持臂组件的全齿齿轮通过螺栓和销子固定在焊接夹持臂的交叉侧。两组夹持臂组件的调整齿轮通过螺栓固定在焊接夹持臂的另外两侧。调整齿轮的螺栓安装孔为腰型孔，拧松调整齿轮固定螺栓后，通过调节调整螺栓伸出的长度，调整齿轮可在腰型孔允许范围之内绕轴转动。调整方法如下。[0073] 先将抓取装置各部件安装完毕，拧松齿条板前侧的夹持臂组件的调整齿轮固定螺栓，顺时针拧出该调整齿轮对应的调整螺栓，调整螺栓推动该调整齿轮绕轴转动，该调整齿轮下齿面与其对应齿条上齿面接触并推动齿条板向下移动，齿条板与齿条板前侧的夹持臂组件的全齿齿轮对应齿条紧密接触后，停止调整调整螺栓，并拧紧该调整齿轮固定螺栓，此时齿条板与齿条板前侧的夹持臂组件的全齿齿轮上齿面与其对应齿条下齿面紧密接触，该侧传动间隙消除。同样的方法，调整齿条板后侧的夹持臂组件的调整齿轮和全齿齿轮使调整齿条板后侧的夹持臂组件的全齿齿轮上齿面与其对应齿条下齿面紧密接触，该侧传动间隙得以消除。[0074] (三)钻杆到位检测组件的工作原理：[0075] 第一次使用的时候，将钻杆放入磁铁组件底部并吸住，此时旋转两个接近开关，调整接近开关到刚能检测到检测块的位置，拧紧锁紧螺母，完成钻杆到位检测组件的初始调试。调试完毕，在实际使用过程中，当抓取装置缓慢靠近待抓取钻杆时，钻杆首先与检测块接触并推动检测块检测弹簧向上运动，由于两个检测块之间距离应大于螺旋钻杆螺旋沟槽的宽度，故在检测螺旋钻杆时，两个检测块最多只会有一个完全落到螺旋钻杆的螺旋槽中。因此，当两个本安型接近开关任意一个检测到检测块时，表示钻杆已到位。两个本安型接近开关均未检测到检测块时，表示钻杆尚未到位，或者抓取装置内无钻杆。

[0076] (四)磁铁开关组件的工作原理及调节方法：[0077] 工作原理：高压油通过开关油缸上端油管接头进入其内部，推动缸杆伸出，缸杆带动传动轴，驱动凸轮轴顺时针转动，凸轮轴通过安装在其端部的块带动磁芯转动至水平状态，永磁起重器磁力达到最大。同样，高压油通过开关油缸下端油管接头进入其内部，推动缸杆缩回，缸杆带动传动轴，驱动凸轮轴逆时针转动，凸轮轴通过安装在其端部的块带动磁芯转动至竖直状态，永磁起重器磁力关闭。[0078] 初始调定方法：根据永磁起重器的结构特点，当磁芯中凹槽处于竖直状态时，永磁起重器没有磁性，当磁芯中凹槽处于水平状态时永磁起重器磁性最大。因此，为了保证磁力取放效果，油缸处于完全伸出和完全缩回时，块必须分别处于严格水平和竖直状态。这就对磁铁开关组件的各零部件的加工精度提出了很高的要求，加工成本和难度会有较大提高。[0079] 为降低加工难度，本发明通过结构的创新设计解决了凸轮末端角度可调的问题。调整方法如下：首先，将磁铁开关组件各部件安装完毕，将开关油缸缸杆完全缩回，顺时针旋转开关油缸缸筒，观察块的方位，当块严格竖直时，停止旋进并锁紧锁紧螺母。然后，将开关油缸缸杆完全伸出，顺时针旋进壳体底部与缸杆对应位置的开关调整螺钉，观察块的方位，当块严格水平时，停止旋进，磁铁开关组件初始调定完毕。