1.本发明涉及矿山钻采设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置。
背景技术：
2.矿山开采过程中，不可避免需要钻孔，但每根钻杆长度有限，当单根钻杆进入矿山内部后，就需要人工安装新的钻杆，钻孔作业完成，拆卸过程亦是如此。由于空间狭小，环境恶劣，人工添加钻杆，劳动强度大，工作效率低，而且也容易发生危险。
技术实现要素：
3.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，它可以提高工作效率和匹配度，集安装、拆卸钻杆于一体。
4.2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
5.一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，包括机架、动力头、动力头夹持器、固定夹持器、安装钻杆箱、拆卸钻杆箱和两个传动组件；动力头滑动连接在机架上，动力头夹持器安装于动力头外端面右侧，固定夹持器固定于机架上端面且位于动力头夹持器右侧；安装钻杆箱安装于机架前端面，安装钻杆箱位于固定夹持器的左侧，安装钻杆箱后端上侧固定安装有两个对称的安装挡板，安装钻杆箱右端安装有安装门，其中一个传动组件安装在安装钻杆箱上，拆卸钻杆箱安装于机架前端面且位于安装钻杆箱左侧，拆卸钻杆箱后端开设有卡板槽，卡板槽两壁之间铰接有拆卸卡板,拆卸卡板与卡板槽内壁铰接处设有扭转弹簧，拆卸钻杆箱后端上侧固定安装有两个对称的拆卸挡板，拆卸钻杆箱左端安装有拆卸门，另一个传动组件安装在拆卸钻杆箱上；优选的，传动组件包括竖直传动件和水平传动件；安装钻杆箱内装有安装钻杆，竖直传动件用于将安装钻杆传送出安装钻杆箱外或将安装钻杆传送至拆卸钻杆箱内，水平传动件用于安装钻杆在安装钻杆箱至动力头与固定夹持器之间的传送或安装钻杆在动力头至拆卸钻杆箱之间的传送。
6.优选的，位于安装钻杆箱上的竖直传动件包括安装防爆步进电机、两组安装链轮和两个安装链条，每组安装链轮的数量为两个；安装防爆步进电机安装在安装钻杆箱前端面右下侧，其中一组安装链轮动力连接于安装防爆步进电机输出端，另一组安装链轮固定安装在安装钻杆箱的前端面上侧，安装链条啮合连接于上下两侧的两个安装链轮之间；安装钻杆箱和拆卸钻杆箱前端面上均开设有两个对称的滑槽；两个安装链条位于安装钻杆箱的滑槽内一段均固定设有安装托板，安装钻杆放置于两个安装托板上；
位于拆卸钻杆箱上的竖直传动件包括拆卸防爆步进电机、两组拆卸链轮和两个拆卸链条，每组拆卸链轮的数量为两个；拆卸防爆步进电机安装在拆卸钻杆箱前端面右下侧，其中一组拆卸链轮动力连接于拆卸防爆步进电机输出端，另一组拆卸链轮固定安装在拆卸防爆步进电机的前端面上侧，拆卸链条啮合连接于上下两侧的两个拆卸链轮之间，两个拆卸链轮位于拆卸钻杆箱的滑槽内一段均固定设有拆卸压板，拆卸压板与拆卸卡板之间夹持有拆卸钻杆。
7.优选的，位于安装钻杆箱上的水平传动组件包括安装液压缸、安装定位连杆和安装抓手；位于拆卸钻杆箱上的水平传动组件包括拆卸液压缸、拆卸抓手和拆卸定位连杆。
8.安装液压缸固定设于安装钻杆箱前端面上侧，安装液压缸位于两个安装链条之间，安装抓手固定连接于安装液压缸输出端,安装定位连杆铰链连接于安装液压缸输出端和安装液压缸固定端之间；拆卸液压缸固定设于拆卸钻杆箱前端面上侧，拆卸液压缸位于两个拆卸链轮之间，拆卸抓手固定连接于拆卸液压缸输出端,拆卸定位连杆铰链连接于拆卸液压缸输出端和拆卸液压缸固定端之间。
9.优选的，固定夹持器内夹持有工作钻杆，动力头夹持器内夹持有辅助安装钻杆。
10.优选的，每相邻两个拆卸卡板之间的距离大小等于安装钻杆或拆卸钻杆直径。
11.优选的，安装抓手具有磁性。
12.3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本方案中的安装钻杆箱通过磁力以及惯性使安装钻杆延安装抓手的表面轨迹进行移动，进而使安装钻杆进行定位，便于安装装置完成安装钻杆的工作，同时便于钻机在各角度作业过程中完成安装钻杆工作，结构巧妙、布置紧凑。
13.（2）本方案无需控制液压缸行程，仅需让液压缸充油达到最大行程，即可使安装拆卸钻杆的中心竖直平面与动力头与夹持器中心的中心竖直平面重合。
14.（3）本方案能防止液压缸在工作过程中发生转动，导致安装、拆卸钻杆的中心轴线和动力头与固定夹持器中心轴线不重合，进一步导致安装、拆卸失败。
附图说明
15.图1为本发明的主视结构示意图；图2为本发明的钻机钻孔装置示意图；图3是本发明的液压抓手装置示意图；图4是本发明的安装钻杆装置示意图；图5是本发明的拆卸钻杆装置示意图；图6是本发明的竖直传动件示意图。
16.图中标号说明：1、机架；2、动力头；3、动力头夹持器；4、固定夹持器；5、安装钻杆箱；6、安装防爆步进电机；7、安装链轮；8、安装链条；9、安装托板；10、安装钻杆；11、安装挡板；12、安装液压缸；13、安装定位连杆；14、安装抓手；15、工作钻杆；16、辅助安装钻杆；17、拆卸抓手；18、拆卸定位连杆；19、拆卸挡板；20、拆卸压板；21、拆卸液压缸；22、拆卸链轮；23、拆卸链条；24、拆卸防爆步进电机；25、拆卸门；26、安装门；27、拆卸钻杆箱；28、拆卸卡板；29、拆卸钻杆。
具体实施方式
17.请参阅图1-6 的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，包括机架1、动力头2、动力头夹持器3、固定夹持器4、安装钻杆箱5、拆卸钻杆箱27和两个传动组件。
18.动力头2滑动连接在机架1上，动力头夹持器3安装于动力头2外端面右侧，固定夹持器4固定于机架1上端面且位于动力头夹持器3右侧。
19.安装钻杆箱5安装于机架1前端面，安装钻杆箱5位于固定夹持器4的左侧，安装钻杆箱5后端上侧固定安装有两个对称的安装挡板11，安装钻杆箱5右端安装有安装门26，其中一个传动组件安装在安装钻杆箱5上，拆卸钻杆箱27安装于机架1前端面且位于安装钻杆箱5左侧，拆卸钻杆箱27后端开设有卡板槽，卡板槽两壁之间铰接有拆卸卡板28,拆卸卡板28与卡板槽内壁铰接处设有扭转弹簧，拆卸钻杆箱27后端上侧固定安装有两个对称的拆卸挡板19，拆卸钻杆箱27左端安装有拆卸门25，另一个传动组件安装在拆卸钻杆箱27上。
20.传动组件包括竖直传动件和水平传动件。
21.安装钻杆箱5内装有安装钻杆10，竖直传动件用于将安装钻杆10传送出安装钻杆箱5外或将安装钻杆10传送至拆卸钻杆箱27内，水平传动件用于安装钻杆10在安装钻杆箱5至动力头2与固定夹持器4之间的传送或安装钻杆10在动力头2至拆卸钻杆箱27之间的传送，安装钻杆10传送至拆卸钻杆箱27内后即为拆卸钻杆29。
22.位于安装钻杆箱5上的竖直传动件包括安装防爆步进电机6、两组安装链轮7和两个安装链条8，每组安装链轮7的数量为两个。安装防爆步进电机6安装在安装钻杆箱5前端面右下侧，其中一组安装链轮7动力连接于安装防爆步进电机6输出端，另一组安装链轮7固定安装在安装钻杆箱5的前端面上侧，安装链条8啮合连接于上下两侧的两个安装链轮7之间。
23.安装钻杆箱5和拆卸钻杆箱27前端面上均开设有两个对称的滑槽。
24.两个安装链条8位于安装钻杆箱5的滑槽内一段均固定设有安装托板9，安装钻杆10放置于两个安装托板9上。
25.位于拆卸钻杆箱27上的竖直传动件包括拆卸防爆步进电机24、两组拆卸链轮22和两个拆卸链条23，每组拆卸链轮22的数量为两个。
26.拆卸防爆步进电机24安装在拆卸钻杆箱27前端面右下侧，其中一组拆卸链轮22动力连接于拆卸防爆步进电机24输出端，另一组拆卸链轮22固定安装在拆卸防爆步进电机24的前端面上侧，拆卸链条23啮合连接于上下两侧的两个拆卸链轮22之间，两个拆卸链轮22位于拆卸钻杆箱27的滑槽内一段均固定设有拆卸压板20，拆卸压板20与拆卸卡板28之间夹持有拆卸钻杆29。
27.位于安装钻杆箱5上的水平传动组件包括安装液压缸12、安装定位连杆13和安装抓手14，位于拆卸钻杆箱27上的水平传动组件包括拆卸液压缸21、拆卸抓手17和拆卸定位连杆18。
28.安装液压缸12固定设于安装钻杆箱5前端面上侧，安装液压缸12位于两个安装链条8之间，安装抓手14固定连接于安装液压缸12输出端,安装定位连杆13铰链连接于安装液压缸12输出端和安装液压缸12固定端之间。拆卸液压缸21固定设于拆卸钻杆箱27前端面上侧，拆卸液压缸21位于两个拆卸链轮22之间，拆卸抓手17固定连接于拆卸液压缸21输出端,拆卸定位连杆18铰链连接于拆卸液压缸21输出端和拆卸液压缸21固定端之间。
29.固定夹持器4内夹持有工作钻杆15，动力头夹持器3内夹持有辅助安装钻杆16。
30.每相邻两个拆卸卡板28之间的距离大小等于安装钻杆10或拆卸钻杆29直径。
31.安装抓手14上侧圆弧表面与钻杆外表面外切，当安装托板9带动安装钻杆10向上运动至与安装挡板11等高处时，安装抓手14右端面与安装钻杆10外表面上端相接触。
32.工作时，动力头2旋转，动力头夹持器3夹紧，固定夹持器4松开，实现钻孔工作。当固定夹持器4所夹的工作钻杆15大部分进入钻孔后，此时需要对钻杆进行安装，当安装钻杆时，安装防爆步进电机6启动，带动安装链轮7和安装链条8工作，安装链条8上的安装托板9带动安装钻杆10加速向上运动，与此同时，安装抓手14工作，当安装钻杆10到达安装钻杆箱5顶端时，安装抓手14右端面与安装钻杆10外表面上端相接触，安装钻杆10由于惯性继续向上运动并与安装托板9脱离，安装抓手14通过磁力吸附安装钻杆10并使其沿安装抓手14上端弧面进行移动，安装液压缸12继续工作，推开安装挡板11，推动安装钻杆10到动力头2与固定夹持器4的中心位置。此时，动力头夹持器3夹住辅助安装钻杆16，动力头2正转且向前运动，完成辅助安装钻杆16与安装钻杆10的安装，然后动力头夹持器3松开，动力头2向前运动到安装钻杆，动力头夹持器3夹住安装钻杆10，动力头2正转且向前运动，完成安装钻杆10与工作钻杆15的安装，安装钻杆完成。安装钻杆完成后，安装液压缸12带动安装抓手14回到初始位置，安装工作完成。当安装钻杆10用完后，由人工打开安装门26，补充钻杆到安装钻杆箱5中。
33.当钻机完成作业需要拆卸钻杆时，固定夹持器4松开，动力头2移动到末端钻杆位置，动力头夹持器3夹住末端钻杆，同时动力头2向后带动末端钻杆到末端钻杆中心竖直平面与拆卸钻杆箱27中心竖直平面大致重合的位置，然后固定夹持器4夹住末端钻杆的前一根钻杆，动力头夹持器3夹紧末端钻杆，固定夹持器4夹住末端钻杆的前一根钻杆，动力头2反转的同时向后移动，完成末端钻杆的拆卸，拆卸完成后，动力头2不动，拆卸抓手17呈180度张开，拆卸液压缸21推动拆卸抓手17到末端钻杆的位置，拆卸抓手17闭合，抓住末端钻杆，动力头夹持器3松开，动力头2向前运动至末端钻杆的前一根钻杆位置完全离开末端钻杆后，拆卸抓手17张开，拆卸防爆步进电机24带动拆卸链轮22进而带动拆卸链条33上的拆卸压板20向下带动末端钻杆进入拆卸钻杆箱27，向下运动的过程中，钻杆压迫拆卸卡板28向下运动，钻杆下去后，拆卸卡板28自动回位，然后，拆卸防爆步进电机24带动拆卸链轮22进而带动拆卸链条33上的拆卸压板20向上运动至初始位置，拆卸钻杆完成。当拆卸钻杆箱27放满钻杆后，由人工打开拆卸门25，将拆卸钻杆29取出，为下一次拆卸做好准备。技术特征：
1.一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：包括机架（1）、动力头（2）、动力头夹持器（3）、固定夹持器（4）、安装钻杆箱（5）、拆卸钻杆箱（27）和两个传动组件；动力头（2）滑动连接在机架（1）上，动力头夹持器（3）安装于动力头（2）外端面右侧，固定夹持器（4）固定于机架（1）上端面且位于动力头夹持器（3）右侧；安装钻杆箱（5）安装于机架（1）前端面，安装钻杆箱（5）位于固定夹持器（4）的左侧，安装钻杆箱（5）后端上侧固定安装有两个对称的安装挡板（11），安装钻杆箱（5）右端安装有安装门（26），其中一个传动组件安装在安装钻杆箱（5）上，拆卸钻杆箱（27）安装于机架（1）前端面且位于安装钻杆箱（5）左侧，拆卸钻杆箱（27）后端开设有卡板槽，卡板槽两壁之间铰接有拆卸卡板（28）,拆卸卡板（28）与卡板槽内壁铰接处设有扭转弹簧，拆卸钻杆箱（27）后端上侧固定安装有两个对称的拆卸挡板（19），拆卸钻杆箱（27）左端安装有拆卸门（25），另一个传动组件安装在拆卸钻杆箱（27）上。2.根据权利要求机架（1）的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：传动组件包括竖直传动件和水平传动件；安装钻杆箱（5）内装有安装钻杆（10），竖直传动件用于将安装钻杆（10）传送出安装钻杆箱（5）外或将安装钻杆（10）传送至拆卸钻杆箱（27）内，水平传动件用于安装钻杆（10）在安装钻杆箱（5）至动力头（2）与固定夹持器（4）之间的传送或安装钻杆（10）在动力头（2）至拆卸钻杆箱（27）之间的传送。3.根据权利要求机架（1）的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：位于安装钻杆箱（5）上的竖直传动件包括安装防爆步进电机（6）、两组安装链轮（7）和两个安装链条（8），每组安装链轮（7）的数量为两个；安装防爆步进电机（6）安装在安装钻杆箱（5）前端面右下侧，其中一组安装链轮（7）动力连接于安装防爆步进电机（6）输出端，另一组安装链轮（7）固定安装在安装钻杆箱（5）的前端面上侧，安装链条（8）啮合连接于上下两侧的两个安装链轮（7）之间；安装钻杆箱（5）和拆卸钻杆箱（27）前端面上均开设有两个对称的滑槽；两个安装链条（8）位于安装钻杆箱（5）的滑槽内一段均固定设有安装托板（9），安装钻杆（10）放置于两个安装托板（9）上；位于拆卸钻杆箱（27）上的竖直传动件包括拆卸防爆步进电机（24）、两组拆卸链轮（22）和两个拆卸链条（23），每组拆卸链轮（22）的数量为两个；拆卸防爆步进电机（24）安装在拆卸钻杆箱（27）前端面右下侧，其中一组拆卸链轮（22）动力连接于拆卸防爆步进电机（24）输出端，另一组拆卸链轮（22）固定安装在拆卸防爆步进电机（24）的前端面上侧，拆卸链条（23）啮合连接于上下两侧的两个拆卸链轮（22）之间，两个拆卸链轮（22）位于拆卸钻杆箱（27）的滑槽内一段均固定设有拆卸压板（20），拆卸压板（20）与拆卸卡板（28）之间夹持有拆卸钻杆（29）。4.根据权利要求2的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：位于安装钻杆箱（5）上的水平传动组件包括安装液压缸（12）、安装定位连杆（13）和安装抓手（14）；位于拆卸钻杆箱（27）上的水平传动组件包括拆卸液压缸（21）、拆卸抓手（17）和拆卸定位连杆（18）；安装液压缸（12）固定设于安装钻杆箱（5）前端面上侧，安装液压缸（12）位于两个安装链条（8）之间，安装抓手（14）固定连接于安装液压缸（12）输出端,安装定位连杆（13）铰链连
接于安装液压缸（12）输出端和安装液压缸（12）固定端之间；拆卸液压缸（21）固定设于拆卸钻杆箱（27）前端面上侧，拆卸液压缸（21）位于两个拆卸链轮（22）之间，拆卸抓手（17）固定连接于拆卸液压缸（21）输出端,拆卸定位连杆（18）铰链连接于拆卸液压缸（21）输出端和拆卸液压缸（21）固定端之间。5.根据权利要求1的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：固定夹持器（4）内夹持有工作钻杆（15），动力头夹持器（3）内夹持有辅助安装钻杆（16）。6.根据权利要求2的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：每相邻两个拆卸卡板（28）之间的距离大小等于安装钻杆（10）或拆卸钻杆（29）直径。7.根据权利要求2的一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，其特征在于：安装抓手（14）具有磁性。
技术总结
本发明公开了一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，属于矿山钻采设备技术领域。一种用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置，包括机架、动力头、动力头夹持器、固定夹持器、安装钻杆箱、拆卸钻杆箱和两个传动组件，动力头滑动连接在机架上，动力头夹持器安装于动力头外端面右侧，固定夹持器固定于机架上端面且位于动力头夹持器右侧，安装钻杆箱安装于机架前端面，安装钻杆箱位于固定夹持器的左侧，安装钻杆箱后端上侧固定安装有两个对称的安装挡板，本方案中的安装钻杆箱结构巧妙、布置紧凑，使安装钻杆装置能顺利完成安装钻杆的工作，而且钻机在各个角度钻孔时都能顺利完成安装钻杆工作。在各个角度钻孔时都能顺利完成安装钻杆工作。在各个角度钻孔时都能顺利完成安装钻杆工作。
技术研发人员：王永梅 付百学 姜莉 朱荣福 任忠先 张杰
受保护的技术使用者：黑龙江工程学院
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/6/7
声明：
“用于矿用钻机的自动装卸钻杆装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：黑龙江工程学院
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2024年08月01日 ~ 03日 
