一种自动加杆钻机的制作方法

1.本发明涉及钻机技术领域，更具体地说，涉及一种自动加杆钻机。


背景技术：

2.坑道钻机主要用于地下坑道的钻进，可以用于瓦斯抽排放孔、注浆灭火孔、煤层注水孔、地质探查孔等相关工程用孔的钻进，广泛应用于地质勘探、煤炉瓦斯开采、水力发电等行业。
3.现有的发明专利201810084125.5提供了一种全自动坑道钻机，包括钻杆、工作台、安装于工作台顶部的支撑座、安装于工作台底部的行走装置、钻杆主驱装置、引导钻杆主驱装置的导向装置、用于夹紧或松开钻杆的夹持器、用于向后夹持器装卸钻杆的机械臂以及存储钻杆并调节钻杆位置的钻杆调节箱，实现了坑道钻机的全自动化作业。
4.钻杆调节箱相对支撑座转动调节其内钻杆的位置，由于转动调节幅度小，机械臂行程大，降低了机械臂的抓取效率和放置效率，进而降低了钻机工作效率。
5.综上所述，如何提高坑道钻机的工作效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动加杆钻机，在钻杆箱与钻机主机之间设有中转托架，第一机械臂和第二机械臂分别用于钻杆在钻杆箱与中转托架之间以及中转托架与钻机主机之间的转运，提高了钻杆装卸效率，进而提高了钻机工作效率。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种自动加杆钻机，包括：
9.安装于履带车上的底盘；
10.连接于所述底盘上的升降支撑组件；
11.安装于所述升降支撑组件的钻机主机，所述升降支撑组件用于调节所述钻机主机的钻孔高度和钻孔俯仰角；
12.用于放置多排钻杆的大容量钻杆箱；
13.用于临时贮存所述钻杆的中转托架；
14.在所述大容量钻杆箱与所述中转托架间转运所述钻杆的第一机械臂；
15.在所述中转托架与所述钻机主机间转运所述钻杆的第二机械臂；
16.所述大容量钻杆箱、所述中转托架、所述第一机械臂和所述第二机械臂均安装于所述底盘上，且所述大容量钻杆箱和所述第一机械臂中的一者可沿所述底盘的高度方向上升降。
17.优选的，所述升降支撑组件包括升降座、俯仰回转组件以及安装于所述底盘上的升降油缸，所述升降座固定安装于所述升降油缸的运动部；
18.所述俯仰回转组件的固定部与所述升降座连接，所述俯仰回转组件的转动部与所
述钻机主机连接，以便所述俯仰回转组件调节所述钻机主机的钻孔俯仰角。
19.优选的，所述第一机械臂包括机械臂底座、安装架、平移组件、第二升降组件以及用于抓取所述钻杆的第一抓取组件，所述机械臂底座通过所述平移组件与所述底盘滑动连接，所述安装架与所述机械臂底座连接，所述第一抓取组件安装于所述安装架的顶端；
20.所述平移组件用于驱动所述机械臂底座沿所述底盘的长度方向运动，所述第二升降组件用于驱动所述第一抓取组件沿所述底盘的高度方向运动。
21.优选的，所述第一机械臂还包括用于检测所述第一抓取组件相对所述大容量钻杆箱的位移的平移检测组件以及用于检测所述第一抓取组件相对所述底盘的位移的升降检测组件。
22.优选的，所述第二机械臂包括第一回转组件、第二回转组件、第三回转组件以及用于抓取所述钻杆的第二抓取组件，所述第一回转组件安装于所述升降支撑组件上，所述第二回转组件的固定部与所述第一回转组件的转动部连接，以便所述第一回转组件带动所述第二回转组件绕所述底盘的长度方向转动；
23.所述第三回转组件的固定部与所述第二回转组件的转动部连接，以便所述第二回转组件带动所述第三回转组件绕所述底盘的宽度方向转动；
24.所述第二抓取组件与所述第三回转组件的转动部连接，所述第三回转组件的转轴与所述第二回转组件的转轴相互垂直。
25.优选的，所述大容量钻杆箱包括钻杆箱底板、用于分隔并定位所述钻杆的侧向定位组件以及第一升降组件，所述第一升降组件的一端与所述底盘固定连接，所述第一升降组件的另一端与所述钻杆箱底板连接，以便所述第一升降组件带动所述钻杆箱底板沿所述底盘的高度方向运动。
26.优选的，所述中转托架包括用于临时贮存所述钻杆的钻杆托架以及用于带动所述钻杆托架沿所述底盘的高度方向运动的第三升降组件，所述第三升降组件的一端与所述底盘连接，所述第三升降组件的另一端与所述钻杆托架连接。
27.优选的，所述中转托架还包括第二升降导向组件，所述第二升降导向组件安装于所述升降支撑组件上，所述钻杆托架与所述第二升降导向组件滑动连接。
28.优选的，所述中转托架的最低中心高、所述第一机械臂的最低中心高和所述钻机主机的最低中心高三者高度一致。
29.优选的，所述第一机械臂和所述第二机械臂内均设有抓取检测传感器，所述抓取检测传感器包括接近开关。
30.本发明提供的自动加杆钻机在钻孔前，通过底盘下方的履带车行走至钻孔位置，控制升降支撑组件调整钻机主机的方位，使钻机主机的钻孔高度、钻孔方位角和钻孔俯仰角调整至所需角度；装钻杆时，第一机械臂抓取大容量钻杆箱中的钻杆并将其转运至中转托架处，而后第二机械臂将抓取中转托架上的钻杆并将其转运至钻机主机处；下钻杆时，第二机械臂抓取钻机主机内的钻杆并将其转运至中转托架处，而后第一机械臂抓取中转托架上的钻杆并将其转运至大容量钻杆箱内。
31.由于在大容量钻杆箱和钻机主机之间设有中转托架，且大容量钻杆箱到中转托架、中转托架到钻机主机之间分别由第一机械臂和第二机械臂转运钻杆，相比于现有技术，单个机械臂的转运行程大为缩减，有效地提高了钻杆的装卸效率，从而提高了钻机工作效
率。
32.同时，大容量钻杆箱和第一机械臂中的一者可相对底盘升降，有利于扩大第一机械臂的抓取范围、降低机械臂的高度，保证了自动加杆钻机的巷道通过性能。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
34.图1为本发明所提供的自动加杆钻机的具体实施例的结构示意图；
35.图2为图1的主视示意图；
36.图3为图1的俯视示意图；
37.图4为图1中升降支撑组件和中转托架的主视示意图；
38.图5为图4的左视示意图；
39.图6为图4的俯视示意图；
40.图7为图1中第一机械臂的主视示意图；
41.图8为图7的左视示意图；
42.图9为图7的俯视示意图；
43.图10为图1中第二机械臂的主视示意图；
44.图11为图10在主视方向上的剖视示意图；
45.图12为图10的俯视示意图；
46.图13为大容量钻杆箱和第一机械臂抓取位移的工作原理图；
47.图14为图1中大容量钻杆箱的在主视方向上的剖视示意图；
48.图15为图14的左视示意图；
49.图16为图14中侧向定位组件的结构示意图；
50.图17为图4中升降油缸的剖视示意图。
51.图1
‑
图17中：
52.100为底盘、200为升降支撑组件、210为升降油缸、211为第一缸体、212为第一活塞、213为第一活塞杆、214为第二缸体、2141为第一油腔、2142为第二油腔、215为第二活塞、220为升降座、230为俯仰回转组件、300为钻机主机、400为大容量钻杆箱、410为钻杆箱底板、420为侧向定位组件、421为定位板、4211为隔板、422为限位挡板、430为第一升降组件、431为液压缸、432为链轮、433为链条、434为导向柱、4341为导向槽、435为凸轮轴承、440为第一升降导向组件、441为滑轨、442为滑套、443为滑动轴承、500为第一机械臂、510为机械臂底座、520为安装架、530为平移组件、540为第二升降组件、550为第一抓取组件、600为中转托架、610为钻杆托架、620为第三升降组件、630为第二升降导向组件、700为第二机械臂、710为第一回转组件、720为第二回转组件、730为第三回转组件、740为第二抓取组件、800为钻杆、l为钻杆箱底板的低位、h为钻杆箱底板的高位、l0为第一机械臂的循环位、l1为第一机械臂的第一抓取位、l2为第一机械臂的第二抓取位。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本发明的核心是提供一种自动加杆钻机，在钻杆箱与钻机主机之间设有中转托架，第一机械臂和第二机械臂分别用于钻杆在钻杆箱与中转托架之间以及中转托架与钻机主机之间的转运，提高了钻杆装卸效率，进而提高了钻机工作效率。
55.需要进行说明的是，本申请文件提到的底盘100的长度方向为巷道的延伸方向，底盘100的宽度方向为巷道的宽度方向；中心高指各组件夹持钻杆800时钻杆轴线的高度。
56.请参考图1
‑
图17。
57.本发明提供的自动加杆钻机，包括：安装于履带车上的底盘100；连接于底盘100上的升降支撑组件200；安装于升降支撑组件200的钻机主机300，升降支撑组件200用于调节钻机主机300的钻孔高度和钻孔俯仰角；用于放置多排钻杆800的大容量钻杆箱400；用于临时贮存钻杆800的中转托架600；在大容量钻杆箱400与中转托架600间转运钻杆800的第一机械臂500；在中转托架600与钻机主机300间转运钻杆800的第二机械臂700；大容量钻杆箱400、中转托架600、第一机械臂500和第二机械臂700均安装于底盘100上，且大容量钻杆箱400和第一机械臂500中的一者可沿底盘100的高度方向上升降。
58.需要进行说明的是，自动加杆钻机还包括用于在巷道内行走的行走机构、动力系统及操作系统等，自动加杆钻机内的其他系统以及各系统之间的连接关系请参考现有技术，在此不再赘述。
59.底盘100安装于履带车上，用于支撑钻机主机300、大容量钻杆箱400、第一机械臂500、中转托架600、第二机械臂700。当履带车的行进方向偏离巷道的延伸方向时，由于底盘100安装于履带车上，设置于底盘100上的钻杆主机300在水平面内的方位随之改变，也即钻杆主机300的钻杆方位角变化。
60.升降支撑组件200用于自动调节钻机主机300的钻孔高度、钻孔方位角和钻孔俯仰角，配合钻机主机300的钻孔程序实现定位钻孔的自动化作业。
61.请参考图4
‑
图6，优选的，升降支撑组件200包括升降座220、俯仰回转组件230以及安装于底盘100上的升降油缸210，升降座220固定安装于升降油缸210的运动部；俯仰回转组件230的固定部与升降座220连接，俯仰回转组件230的转动部与钻机主机300连接，以便俯仰回转组件230调节钻机主机300的钻孔俯仰角。
62.升降油缸210的转动部与升降座220固定连接，驱动升降座220沿底盘100的高度方向上下运动，进而带动俯仰回转组件230、与俯仰回转组件230连接的钻机主机300相对底盘100升降，最终实现对钻机主机300钻孔高度的调节。
63.考虑到巷道钻进过程的安全性，自动加杆钻机设有用于支撑巷道顶板的巷道支护组件。为了简化装置结构，请参考图17，升降油缸210包括第一缸体211、用于支撑巷道顶板的第一活塞杆213、驱动第一活塞杆213升降的第一活塞212、用于与升降座220连接的第二缸体214以及驱动第二缸体214升降的第二活塞215，第一活塞212套设于第一缸体211内且第一活塞212与第一缸体211的底部设有液压油腔；第一缸体211设置于第二缸体214的第一
缸体安装孔内，第二活塞215设置于第一缸体211的外壁面与第二缸体214的内壁面之间且第二活塞215与第一缸体211固定连接。
64.当液压油腔注油时，第一活塞212沿第一缸体211的内壁面上升，并带动第一活塞杆213上升，直至第一活塞杆213的端面与巷道顶板抵接，实现对巷道顶板的支承作用；反之，液压油腔回油时，第一活塞212带动第一活塞杆213下降，第一活塞杆213不再与巷道顶板接触，履带车可带动自动加杆钻机位移。
65.以第二缸体214的上端面到第二活塞215之间为第一油腔2141、第二缸体214的下端面到第二活塞215之间为第二油腔2142，则第一油腔2141注油、第二油腔2142回油时，第二缸体214上升，并带动升降座220上升；反之，当第一油腔2141回油、第二油腔2142注油时，第二缸体214下降，并带动升降座220下降。
66.因此，通过第一油缸211和第二油缸214嵌套设置，升降油缸210实现了升降座220的升降和对巷道顶板的支持，无需额外设置巷道支护组件。
67.俯仰回转组件230的转动部相对固定部在竖直面内转动，并带动钻机主机300同步转动，实现了对钻机主机300的钻孔俯仰角的调节。
68.为了调节钻机主机300的钻孔方位角，自动加杆钻机内还可以设有方位回转组件，方位回转组件可以设置于底盘100底部，驱动底盘100在水平面内转动；方位回转组件也可以设置于升降油缸210的固定部与底盘100之间，驱动升降油缸210在水平面转动；方位回转组件还可以设置俯仰回转组件230的转动部与钻机主机300之间，驱动钻机主机300绕底盘100的高度方向转动。
69.优选的，为了使自动加杆钻机结构紧凑、便于装配和调节，方位回转组件设置于底盘100的底部。
70.升降油缸210的数量可以为一个，也可以设置为两个及以上。需要进行说明的是，当升降油缸210的数量超过一个时，需要通过同步装置保持多个升降油缸210同步升降，避免升降座220相对底盘100发生倾斜，进而影响对钻机主机300俯仰方位角的调节。
71.方位回转组件和俯仰回转组件230二者的结构、尺寸等请根据自动加杆钻机设计尺寸等参考现有技术，在此不再赘述。
72.请参考图1，大容量钻杆箱400能够容纳放置多排钻杆800，钻杆容量大幅增加，避免了深孔钻进过程中频繁补充钻杆800，有利于提高自动加杆钻机的工作效率。
73.大容量钻杆箱400的高度决定了钻杆800的排数，大容量钻杆箱400的长度决定了每排可容纳的钻杆数量；大容量钻杆箱400的钻杆容量根据自动加杆钻机的实际工作环境及需求确定。
74.第一机械臂500和第二机械臂700分别用于在大容量钻杆箱400和中转托架600、中转托架600与钻机主机300之间转运钻杆800，通过设置两个机械臂将原有的转运行程分为两部分，有效地缩减了单个机械臂的转运行程；提高了钻杆800的转运效率。
75.由于大容量钻杆箱400放置有多排钻杆800，当上层钻杆800被转运后，第一机械臂500抓取下层钻杆800的升降行程增加，为了减少第一机械臂500的升降行程、提高第一机械臂500的钻杆转运效率，设置大容量钻杆箱400和第一机械臂500中的至少一者可相对底盘100升降。
76.仅由大容量钻杆箱400升降时，上层钻杆800被抓取后控制大容量钻杆箱400上升，
使得下层钻杆800上升至原上层钻杆800的高度，以便第一机械臂500抓取；仅由第一机械臂500升降时，上层钻杆800被抓取后控制第一机械臂500下降，以使第一机械臂500的抓取位由原上层钻杆800位置降至下层钻杆800位置；当二者均升降时，控制大容量钻杆箱400、第一机械臂500同时反向升降，大容量钻杆箱400和第一机械臂500二者的升降行程根据巷道对自动加杆钻机的限高要求等确定。
77.钻孔前，通过底盘100下方的履带车行走至钻孔位置，控制升降支撑组件200调整钻机主机300的方位，使钻机主机300的钻孔高度、钻孔方位角和钻孔俯仰角调整至所需角度；装钻杆时，第一机械臂500抓取大容量钻杆箱400中的钻杆800并将其转运至中转托架600处，而后第二机械臂700将抓取中转托架600上的钻杆800并将其转运至钻机主机300处；回收钻杆时，第二机械臂700抓取钻机主机300内的钻杆800并将其转运至中转托架600处，而后第一机械臂500抓取中转托架600上的钻杆800并将其转运至大容量钻杆箱400内。
78.在本实施例中，大容量钻杆箱400和钻机主机300之间设有中转托架600，且大容量钻杆箱400到中转托架600、中转托架600到钻机主机300之间分别由第一机械臂500和第二机械臂700转运钻杆800，相比于现有技术，单个机械臂的转运行程大为缩减，有效地提高了钻杆800的装卸效率，从而提高了钻机工作效率。
79.同时，大容量钻杆箱400和第一机械臂500中的一者可相对底盘100升降，有利于扩大第一机械臂500的抓取范围，还有利于降低机械臂1的高度，保证了自动加杆钻机的巷道通过性能。
80.在上述实施例的基础上，请参考图7
‑
图9，对第一机械臂500的结构进一步限定，第一机械臂500可以包括机械臂底座510、安装架520、平移组件530、第二升降组件540以及用于抓取钻杆800的第一抓取组件550，机械臂底座510通过平移组件530与底盘100滑动连接，安装架520与机械臂底座510连接，第一抓取组件550安装于安装架520的顶端；平移组件530用于驱动第一抓取组件550沿底盘100的长度方向运动，第二升降组件540用于驱动第一抓取组件550沿底盘100的高度方向运动。
81.需要说明的是，此处的安装架520的顶端指安装架520的自由端，与安装架520用于与机械臂510连接的连接端相对应。
82.请参考图7和图8，安装架520包括竖直设置的纵梁和水平设置的横梁，第一抓取组件550设置于横梁的外伸端；纵梁上设有第二升降组件540，以便驱动横梁在底盘100的高度方向上升降，进而带动第一抓取组件550在底盘100的高度方向上升降。
83.优选的，横梁沿底盘100的宽度方向设置，纵梁底盘100的高度方向设置。
84.此外，安装架520也可以设置为一体组合梁，例如弧形梁。此时，第二升降组件540可以设置于安装架520与机械臂底座510之间，或者安装架520与第一抓取组件550之间。
85.第二升降组件540可以设置为升降油缸，也可以设置为电动推杆或其他直线位移结构。
86.平移组件530带动机械臂底座510沿底盘100的长度方向运动，进而带动连接于安装架520上的第一抓取组件550沿底盘100的长度方向运动。
87.请参考图9，平移组件530包括滑轨、齿条、与齿条啮合的齿轮以及驱动所述齿轮的液压马达，滑轨和齿条均固定安装于底盘100上，且滑轨和齿条均沿底盘100的长度方向设置；液压马达固定于机械臂底座510上，齿轮套接于液压马达的输出轴上。
88.此外，平移组件530也可以设置为丝杠滑轨等直线位移结构。
89.优选的，第一机械臂500还可以包括用于检测第一抓取组件550相对大容量钻杆箱400的位移的平移检测组件以及用于检测第一抓取组件550相对底盘100的位移的升降检测组件。
90.第一抓取组件550用于抓取钻杆800，请参考图7，第一抓取组件550可以包括铰接连接的第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和/或第二夹爪上设有控制二者相对靠近或相互远离的控制组件，控制组件可以包括液压缸、电动推杆等。当然，第一抓取组件550也可以参考现有技术替换为其他抓取结构。
91.平移检测组件和升降检测组件可以设置为位移传感器、接近开关等，其具体种类和安装方式根据实际钻孔工作中的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
92.加杆时，平移组件530带动第一抓取组件550移动至待抓取的钻杆800上方，第二升降组件540带动第一抓取组件550下降并抓取钻杆800，平移组件530带动第一抓取组件550移动至中转托架600处并松开钻杆800；反之，回收钻杆时，平移组件530带动第一抓取组件550移动至中转托架600上方，第二升降组件540带动第一抓取组件550下降并抓取钻杆800，平移组件530带动第一抓取组件550移动至大容量钻杆箱400的空余位置并松开钻杆800。
93.请参考图13，图中l和h分别为大容量钻杆箱400的钻杆箱底板410的低位和高位；l0为第一机械臂500的巡航位，l1和l2分别为第一机械臂500的第一抓取位和第二抓取位。大容量钻杆箱400内设有n行、m列钻杆800，依照行数和列数对钻杆800依次编序，则第a行、第b列的钻杆800为钻杆ab(1≤a≤n，1≤b≤m，n≥2，a、b、m、n均为正整数)。
94.以钻孔设计所需的钻杆总数量为n，加杆时，首先第一机械臂500位于巡航位l的左端即钻杆11上方，第一抓取组件550下降至第一抓取位l1，抓取钻杆11后第一抓取组件550重新升至巡航位l并移动至中转托架600处，松下钻杆11后第一抓取组件550返回巡航位l的左端；在平移组件530的作用下，第一机械臂500逐次抓取第一行的其余钻杆800，直至抓取至钻杆1m后，第一行钻杆800被抓取完毕；第一行钻杆800被抓取完毕后，第一机械臂500对位于第二抓取位l2上的第二行钻杆由钻杆21至钻杆2m进行逐次抓取；由于第一机械臂500最低降至第二抓取位l2处，第二行钻杆800倍抓取完毕后控制大容量钻杆箱400的钻杆箱底板410上升，带动第三行钻杆800上升至第一抓取位l1或第二抓取位l2，而后第一机械臂500依序对第3行钻杆800，第4行钻杆800，
…
，第n行钻杆800进行抓取，直至所需的n根钻杆800全部抓取完毕。
95.回收钻杆800时，第一机械臂500下降至中转托架600处抓取钻杆800，然后移动至巡航位l2上、未放置钻杆800的位置上方，并下降至第二抓取位l2松开钻杆800、完成钻杆800的回收放置；位于第二抓取位l2的第n1行放满后，控制第一机械臂500向位于第一抓取位l1的第n1
‑
1行放置钻杆800；第n1
‑
1行放满后，大容量钻杆箱400的钻杆箱底板410下降，使得第n1
‑
3行、第n1
‑
2行分别位于第一抓取位l1、第二抓取位l2高度，第一机械臂500继续回收钻杆800，直至n根钻杆800全部回收完毕。
96.需要进行说明的是，回收钻杆800时，在同一行内第一机械臂500可以按照由左到右的顺序放置钻杆800，也可以按照由右到左的顺序放置钻杆800。
97.在上述实施例的基础上，对第二机械臂700的结构进行限定，第二机械臂700包括第一回转组件710、第二回转组件720、第三回转组件730以及用于抓取钻杆800的第二抓取
组件740，第一回转组件710安装于升降支撑组件200上，第二回转组件720的固定部与第一回转组件710的转动部连接，以便第一回转组件710带动第二回转组件720绕底盘100的长度方向转动；第三回转组件730的固定部与第二回转组件720的转动部连接，以便第二回转组件720带动第三回转组件730绕底盘100的宽度方向转动；第二抓取组件740与第三回转组件730的转动部连接，第三回转组件730的转轴与第二回转组件720的转轴相互垂直。
98.以底盘100的宽度方向为x轴方向、底盘100的高度方向为y轴方向、底盘100的长度方向为z轴方向，则钻机主机300的钻孔高度调节为调节钻机主机300的y坐标，钻孔方位角调节为驱动钻机主机300在xz平面转动，钻孔俯仰角调节为驱动钻机主机300在xy平面转动。
99.请参考图4
‑
图6，钻机主机300固定安装于俯仰回转组件230的转动部，以调节钻机主机300的钻孔俯仰角。在钻机主机300的钻孔俯仰角变化时，请参考图10，第一回转组件710带动第二回转组件720绕底盘100的长度方向转动，即第一回转组件710驱动第二机械臂700在xy平面内转动，以保证第二抓取组件740可向第二机械臂700内放入或回收钻杆800。
100.钻机主机300和中转托架600分别设置于第二机械臂700的左右两侧，第二回转组件720绕底盘100的长度方向转动，带动第三回转组件730和第二抓取组件740向靠近钻机主机300的方向或靠近中转托架600的转动。请参考图1和图10，第二回转组件720顺时针转动时，第二抓取组件740相对靠近中转托架600、远离钻机主机300；第二回转组件720逆时针转动时，第二抓取组件740相对靠近钻机主机300、远离中转托架600。
101.第三回转组件730的转轴与第二回转组件720的转轴相互垂直，用于转动第二抓取组件740，改变第二抓取组件740的夹爪朝向。
102.在图1所示的自动加杆装置中，方位回转组件设置于底盘100下方，因此钻机主机300和第二机械臂700在xz平面内同步转动，无需在第二机械臂700内设置回转组件以调节第二机械臂700在xz平面内的方位角。
103.当钻机主机300与第二机械臂700在xz平面的方位角变化不同步时，第二机械臂700包括绕底盘100的高度方向转动的回转组件。
104.第一回转组件710、第二回转组件720以及第三回转组件730的具体结构请参考现有技术中的旋转结构，在此不再赘述。
105.第二抓取组件740的结构参考第一抓取组件550，在此不再赘述。
106.请参考图10，以第二机械臂700的第一回转组件710的转动部和第二回转组件720的转动部均沿y轴方向竖直向上时，为第二机械臂700的零位。
107.第二机械臂700由中转托架600向钻机主机300转运钻杆800的步骤如下：
108.步骤s1，控制第三回转组件730转动，使第二抓取组件740面向中转托架600；
109.步骤s2，控制第二回转组件720向靠近中转托架600的一侧转动，直至第二抓取组件740运动至中转托架600处；
110.步骤s3，控制第二抓取组件740抓取钻杆800；
111.步骤s4，控制第二回转组件720转动，使第二机械臂700复位至零位；
112.步骤s5，控制第三回转组件730转动，使第二抓取组件740面向钻机主机300；
113.步骤s6，控制第二回转组件720向靠近钻机主机300的一侧转动，直至第二抓取组件740运动至钻机主机300处；
114.步骤s7，控制第一回转组件710转动，第一回转组件710的转动角与钻机主机300的钻机俯仰角方向、大小均相同；
115.步骤s8，控制第二抓取组件740松开钻杆800；
116.步骤s9，控制第一回转组件710转动，第一回转组件710的转动角与钻机主机300的钻机俯仰角方向相反、大小相同；
117.步骤s10，控制第二回转组件720转动，使第二机械臂700复位至零位。
118.需要进行说明的是，在运动过程第二机械臂700与其抓取的钻杆800不会与自动加杆钻机内其他部件发生碰撞或干扰的情况下，上述步骤可同步进行或交换顺序，如步骤s301和步骤s302。
119.反之，第二机械臂700向钻机主机300由中转托架600转运钻杆800时，第一回转组件710、第二回转组件720以及第三回转组件730三者的转动方向与上述步骤相反，其余不再赘述。
120.在上述实施例的基础上，第一机械臂500和第二机械臂700内均设有抓取检测组件，抓取检测组件包括接近开关或行程开关。
121.考虑到第一抓取组件550对应大容量钻杆箱400内的多个抓取位置，优选的，第一抓取组件550上设有第一抓取检测传感器，以便检测待抓取位置是否存在钻杆800。
122.第一抓取检测传感器可以设置为接近开关，接近开关的具体种类和尺寸参考现有技术确定，在此不再赘述。
123.待抓取位置存在钻杆800时，接近开关传递抓取信号至第一抓取组件550，控制第一抓取组件550完成抓取动作；反之，待抓取位置不存在钻杆800时，控制平移组件530或第二升降组件540移动第一抓取组件550。
124.由于第二机械臂700在中转托架600和钻机主机300之间转运钻杆800，中转托架600和钻机主机300均仅设有一个抓取位置，可以在第二抓取组件740上设置第二抓取检测传感器，也可以在中转托架600和钻机主机300处设置第二抓取检测传感器。
125.中转托架600或钻机主机300处存在钻杆800时，接近开关传递抓取信号至第二抓取组件740，控制第二抓取组件740完成抓取动作；反之，不存在钻杆800时，控制第一回转组件710、第二回转组件720或第三回转组件730转动以移动第二抓取组件740。
126.在本实施例中，通过抓取检测传感器完成对机械臂抓取动作的自动化控制，无需人工操作，有利于实现钻机的自动加杆。
127.在上述实施例的基础上，大容量钻杆箱400包括钻杆箱底板410、用于分隔并定位钻杆800的侧向定位组件420以及第一升降组件430，第一升降组件430的一端与底盘100固定连接，第一升降组件430的另一端与钻杆箱底板410连接，以便第一升降组件430带动钻杆箱底板410沿底盘100的高度方向运动。
128.钻杆箱底板410和侧向定位组件420共同构成了大容量钻杆箱400的箱体，以存储并定位钻杆800。侧向定位组件420的高度决定了可容纳的钻杆800的行数；钻杆箱底板410的长度决定了每行可容纳的钻杆800的数量，即钻杆800的列数。钻杆箱底板410的长度和侧向定位组件420的高度根据实际生产中的钻杆容量需求确定。
129.第一升降组件430用于带动钻杆箱底板410相对底盘100升降，从而减小第一机械臂500的升降行程。第一升降组件430可以设置于钻杆箱底板410的宽的中点上，如图14和图
15所示，也可以设置于钻杆箱底板410的四角处，当然也可以设置于其他位置。
130.第一升降组件430可以由液压缸431、电动推杆等直线位移机构组成。
131.请参考图13，大容量钻杆箱400可容纳n层钻杆800(n≥2)，第一机械臂500可抓取位于第一抓取位l1和第二抓取位l2高度的钻杆800。抓取时，第一机械臂500自上而下逐次对各层钻杆800进行抓取，抓取过程具体如下：首先，第一机械臂500抓取位于第一抓取位l1的第1行钻杆800；第1行钻杆800抓取完毕后，第一机械臂500继续下探，抓取位于第二抓取位l2的第2行钻杆800；第2行钻杆800抓取完毕后，第一升降组件430举升钻杆箱底板410使下层钻杆800升至第一抓取位l1高度，第一机械臂500继续抓取钻杆800，直至第n行钻杆800被完全抓取。
132.在本实施例中，通过第一升降组件430带动钻杆箱底板410相对底盘100升降，实现了大容量钻杆箱400内钻杆800高度的变化，在第一机械臂500的高度不变的情况下可通过举升钻杆箱底板410抬高钻杆800的位置，减小了第一机械臂500的升降行程，也在第一机械臂500的最大升降行程不变的情况下扩大抓取范围，使得箱体内能够放置多层钻杆800；侧向定位组件420对大容量钻杆箱400内的多列钻杆800进行分隔定位，有利于第一机械臂500的抓取和放回。
133.因此，本实施例提供的大容量钻杆箱400可放置多层钻杆800，有效地扩大了钻杆容量，同时第一升降组件430缩减了第一机械臂500的升降行程，有利于提高第一机械臂500的钻杆转运效率。
134.在上述实施例的基础上，为了防止钻杆箱底板410的运动方向偏离底盘100的高度方向，底盘100和钻杆箱底板410中的一者设有滑轨441，另一者设有与滑轨441相对滑动的滑套442；滑轨441的延伸方向与底盘100垂直。
135.请参考图15，底盘100上设有与底盘100垂直的滑轨441，滑轨441上套设有滑套442，滑套442与钻杆箱底板410连接。第一升降组件430带动钻杆箱底板410升降时，滑套442随钻杆箱底板410相对滑轨441升降，从而实现了对钻杆箱底板410运动方向的限制和导向。
136.滑轨441与底盘100的连接方式和连接位置、滑套442与钻杆箱底板410的连接方式和连接位置以及滑轨441和滑套442的形状、种类和尺寸，请根据实际生产需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
137.优选的，为了增加滑套442相对滑轨441升降的流畅性，滑轨441和滑套442之间套设有滑动轴承443。
138.在本实施例中，利用相对滑动的滑轨441和滑套442作为第一升降导向组件440，限制了钻杆箱底板410的运动方向，避免了运动过程中钻杆箱底板410的运动方向偏离底盘100的高度方向。
139.在上述实施例的基础上，为了在有限的升降行程内增加钻杆箱底板410的升降行程，第一升降组件430可以包括液压缸431、链轮432和链条433，液压缸431的缸体固定于底盘100，液压缸431的活塞杆与安装链轮432的链轮轴铰接；链条433的一端与底盘100或缸体固定连接，链条433的另一端绕经链轮432与钻杆箱底板410连接。
140.请参考图15，左侧链条433与钻杆箱底板410连接，右侧链条433与底盘100连接；由于链条433不能超过链轮432的圆心高度，左侧链条433的底端到链轮432的圆心的距离为钻杆箱底板410的最大升降行程。
141.链轮432的直径、链条433的长度和形状等根据实际生产的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
142.当液压缸431的活塞杆伸长长度l时，带动链轮432的轮间距增加l，由于链条433绕经链轮432，链条433的行程增加了2l，因此与链条433的一端连接的钻杆箱底板410沿底盘100的高度方向向上运动2l的距离；反之，当液压缸431的活塞杆回缩长度l时，钻杆箱底板410沿底盘100的高度方向向下运动2l的距离。
143.需要进行说明的是，若在运动过程中链条433出现松弛，则钻杆箱底板410的升降高度和活塞缸的伸缩长度不再符合上述竖直关系。
144.优选的，链轮432关于液压缸431与底盘100的宽度方向垂直的对称面对称分布，如图2所示，在液压缸431的两侧均设有链轮432，通过两侧的链条433共同带动钻杆箱底板410以及安装于钻杆箱底板410上的侧向定位组件420和钻杆800运动，单侧链条433的受力较小、提高了链条433的使用寿命，且钻杆箱底板410具有多个受力点、受力相对均匀。
145.在本实施例中，通过设置链轮432和链条433，在液压缸431的行程有效的情况下，实现了钻杆箱底板410的升降行程的加倍，极大地扩展了钻杆箱底板410的行程。
146.当然，链轮432和链条433也可以替换为定滑轮和钢丝绳等具有相似功能的结构。
147.在上述实施例的基础上，为了限制链轮432的运动方向，第一升降组件430还包括导向柱434，导向柱434为设置于液压缸431两侧的门架式结构，导向柱434上设有导向槽4341，链轮轴安装于导向槽4341内；导向槽4341的延伸方向与底盘100垂直。
148.优选的，链轮432远离活塞杆的一端设有凸轮轴承435，凸轮轴承435安装于导向槽4341内，以减小链轮轴与导向槽4341之间的摩擦，提高链轮轴相对导向槽4341滑动的流畅度。
149.在本实施例中，利用导向槽4341对链轮轴进行导向，限制了链轮432的运动方向，避免了链轮432在升降过程中偏离底盘100的高度方向。
150.在上述实施例的基础上，对侧向定位组件420的结构进行限定，请参考图16，侧向定位组件420包括定位板421和连接于定位板421两端的限位挡板422，定位板421和限位挡板422均与底盘100垂直连接；定位板421的内侧面设有若干组用于分隔钻杆800的隔板4211，隔板4211包括位于钻杆800左侧的左隔板和位于钻杆800右侧的右隔板，以便左隔板和右隔板分隔一列钻杆800；相邻两组隔板4211之间设有抓取间隙，以便第一机械臂500插入抓取钻杆800。
151.隔板4211垂直于定位板421设置，用于分隔定位各列钻杆800，避免钻杆800在箱体内滚动，有利于第一机械臂500依序抓取钻杆800。隔板4211的高度与定位板421的高度相同；隔板4211的厚度可以与钻杆800的长度相等，也可仅凸出定位板421的内表面部分距离，只要能够起到定位分隔作用即可。
152.一组隔板4211用于分隔一列钻杆800，左隔板和右隔板之间的距离略大于钻杆800的直径，以确保钻杆800能够被顺利放入左隔板和右隔板间。
153.优选的，可以设置左隔板与右隔板之间的距离l和钻杆直径d之间满足d＜l≤1.05d。
154.优选的，相邻两组隔板4211之间的抓取间隙均相同，其具体数值根据第一机械臂500所需的抓取空间确定，以保证第一机械臂500顺利通过抓取间隙插入抓取钻杆800。
155.请参考图16，优选的，定位板421的上端和下端设有边梁，边梁的高度根据实际生产的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
156.限位挡板422设置于定位板421长度方向上的两侧，用于避免钻杆800在颠簸等情况下自箱体的两端滚出；限位挡板422的长度至少为钻杆800长度的1/2，优选的，设置限位挡板422的长度与钻杆800的长度相等。
157.限位挡板422可以与定位板421焊接连接，也可以通过转轴与定位板421转动连接，以便在装入和取出大量钻杆800时，打开限位挡板422，方便操作。
158.在本实施例中，定位板421上的隔板4211分隔定位各列钻杆800，限位挡板422防止钻杆800自箱体内滚出，有利于第一机械臂500对钻杆800的有序抓取和放回。
159.在上述实施例的基础上，对中转托架600的结构进行限定，中转托架600包括用于临时贮存钻杆800的钻杆托架610以及用于带动钻杆托架610沿底盘100的高度方向运动的第三升降组件620，第三升降组件620的一端与底盘100连接，第三升降组件620的另一端与钻杆托架610连接。
160.第三升降组件620可以设置液压缸、直线导轨等直线位移机构，其具体种类根据实际生产需要确定，在此不再赘述。
161.自动加杆钻机工作时，考虑到巷道通过性能并避免第一机械臂500高度过高影响视线，通常设置第一机械臂500的升降行程较短，也即第一机械臂500的最低中心高(第二抓取位l2)和最高中心高(巡航位l0)相对较近。而为了扩大钻机主机300的钻孔范围，升降支撑组件200内第一升降油缸的升降行程较长，即钻机主机300的最第中心高和最高中心高相对较近。因此，存在第一机械臂500的最高中心高远低于钻机主机300的最高中心高，致使第二机械臂700无法转运第一机械臂500抓取钻杆800的可能。
162.为了避免上述风险，设置第三升降组件620对钻杆托架610的高度进行调节，以弥补第一机械臂500与钻机主机300之间的高度差。
163.第三升降组件620的最高中心高大于第一机械臂500的最高中心高；由于钻机主机300的工作中心高一般低于其最高中心高，可以设置第三升降组件620的最高中心高等于或高于钻机主机300的工作中心高。
164.在第一机械臂500抓来或回收钻杆800时，控制第三升降组件620带动钻杆托架610下降，使钻杆托架610降至低位，钻杆托架610的低位等于第一机械臂500的最高中心高。
165.在第二机械臂700抓来或回收钻杆800时，控制第三升降组件620带动钻杆托架610上升，使钻杆托架610升至高位，钻杆托架610的高位等于钻机主机300的工作中心高。
166.在本实施例中，通过在中转托架600内设置第三升降组件620，弥补了第一机械臂500和钻机主机300之间的高度差，有利于钻杆800在中转托架600和钻机主机300间的顺利转运。
167.此外，也可以将第三升降组件620设置于第二机械臂700，只要中转托架600和第二机械臂700中的一者高度可调节即可。
168.为了避免钻杆托架610在升降过程中偏离底盘100的高度方向，优选的，中转托架600还可以包括第二升降导向组件630，第二升降导向组件630安装于升降支撑组件200上，钻杆托架610与第二升降导向组件630滑动连接。
169.第二升降导向组件630上设有滑轨，钻杆托架610上设有与滑轨配合的滑块，滑轨
的延伸方向与底盘100垂直，因此第三升降组件620驱动钻杆托架610沿第二升降导向组件630升降。
170.除导轨滑块连接外，第二升降导向组件630和钻杆托架610也可以用齿轮齿条啮合连接等。
171.在上述实施例的基础上，为了方便钻杆800转运过程中的低位检测，可以设置中转托架600的最低中心高、第一机械臂500的最低中心高和钻机主机300的最低中心高三者高度一致。
172.请参考图1
‑
图3，中转托架600、第一机械臂500和钻机主机300均设置于升降支撑组件200的升降座220上，因此三者的最低中心高高度相同。
173.需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一机械臂500和第二机械臂700，第一升降导向组件440和第二升降导向组件630，第一抓取组件550和第二抓取组件740，第一抓取检测传感器和第二抓取检测传感器，第一升降组件430、第二升降组件540和第三升降组件620，第一回转组件710、第二回转组件720和第三回转组件730中的第一、第二和第三仅用于区分位置的不同，而不含对顺序的限定。
174.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
175.以上对本发明所提供的自动加杆钻机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。