一种煤矿用全方位自动钻机的制作方法

本发明涉及钻探装备，具体涉及一种煤矿用全方位自动钻机。

背景技术：

1、煤矿井下钻探作业时越来越多的采用履带式全自动钻机，通常在履带车上安装钻杆箱，通常在钻杆箱与钻进装置间设置多自由度的机械手，机械手需要在钻杆箱和钻机前端设置的夹持器之间完成升降、水平旋转、竖直旋转等动作，将钻杆箱内的钻杆取出并送至夹持器，或者将夹持器内需要拆掉的钻杆抓取放回到钻杆箱。

2、钻杆箱位于履带车上，用于钻杆的临时存储，需具有便于钻杆的存放和抓取的特点。而现有技术的履带式钻机存在以下缺点：

3、1.对于具有全方位钻孔的钻进装置，通常将钻进装置放置在单独的回转平台上，使得钻杆箱与钻进装置不在统一平台上，使得机械手抓取钻杆的效率较低。

4、2.钻杆箱的高度固定不变，导致机械手升到较大高度才能取或存钻杆，隔板固定，只能存放一定规格的钻杆。

5、3.煤矿井下用的履带式钻机通常将油箱、钻进装置、泵站、电开关、电控箱、仪表架等分散布置在履带车的平台上，使得履带钻机的履带车的总体长度较长、重心较高，对于全方位自动钻机来说，还需要布置钻杆箱和钻杆输送回收装置，使得整个履带车的长度更长。

6、4.井下工作环境非常恶劣，灰尘、石子较多，回收的钻杆的表面或内部存在灰尘石子清理比较困难，而且钻杆容易被卡住，需要工人不定时对钻杆箱进行清洗。

7、5.井下工作环境非常恶劣，灰尘、石子较容易堆积在卡盘或夹持器的卡瓦间的缝隙中，为了夹紧钻杆，需要人工定期清理、冲洗。

8、针对上述问题，设计了一种煤矿用全方位自动钻机，将钻杆箱与钻进装置集成在同一回转平台上，采用多自由度的单个机械手，大大提高钻杆抓取效率；将半箱框的隔板设计为多段插入式，方便根据钻进深度或钻杆大小，改变隔板的间距，以及是否装入下半部分的隔板或全装；将油箱和泵站嵌入到履带车车体中，在油箱顶部集成电开关、操纵台和电控箱，便于降低整机重心；同时在钻进架上增加清洗装置，便于在钻杆回收前清洗钻杆的外壁和心部；还具有清洗卡盘或夹持器的功能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿用全方位自动钻机，将钻杆箱与钻进装置集成在同一回转平台上，采用多自由度的单个机械手，大大提高钻杆抓取效率；将半箱框的隔板设计为多段插入式，方便根据钻进深度或钻杆大小，改变隔板的间距，以及是否装入下半部分的隔板或全装；将油箱和泵站嵌入到履带车车体中，在油箱顶部集成电开关、操纵台和电控箱，便于降低整机重心；同时在钻进架上增加清洗装置，便于在钻杆回收前清洗钻杆的外壁和心部；还具有清洗卡盘或夹持器的功能。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种煤矿用全方位自动钻机，包括履带车、钻杆自动存取装置、钻进装置和自动控制系统,所述履带车的一端从外向内依次嵌入设置有油箱与泵站、另一端设置有第一回转平台；所述第一回转平台上从内向外依次设置有所述钻杆自动存取装置和所述钻进装置，所述自动控制系统包括电控箱和操纵台；所述油箱的后侧的顶部从内到外依次设置有所述操纵台与电开关、前侧的顶部设置有所述电控箱；

4、所述钻杆自动存取装置包括设置在所述第一回转平台上的钻杆箱、设置在所述钻杆箱的侧壁上的第二导轨、滑动设置在所述第二导轨上的机械手和用于移动所述机械手的第二驱动机构；

5、所述机械手包括可升降的机械手大臂、设置在机械手大臂的顶端的机械手横梁、设置在所述机械手横梁上的机械手小臂、设置在所述机械手小臂的下端的腕部和设置所述腕部上的夹持机构；

6、所述钻进装置包括锚固机构、钻进架、设置在所述钻进架一端的夹持器、滑动设置所述钻进架的另一端的动力头和设置在所述钻进架中的用于移动所述动力头的推进油缸；

7、所述锚固机构包括两个锚固支撑油缸、滑动设置在两个所述锚固支撑油缸上的滑动架、设置在滑动架与所述第一回转平台间的滑动油缸和设置在所述滑动架上的用于连接所述钻进架的第二回转平台；

8、所述钻进架上还设置有用于清洗钻杆、夹持器及动力头的清洗装置；

9、所述清洗装置包括可拆卸的设置在所述钻进架上的清洗架、设置在所述清洗架上的第三导轨、滑动设置在所述第三导轨上的伸缩纵臂、滑动设置在所述第三导轨上的用于移动所述伸缩纵臂的清洗移动机构、设置在所述伸缩纵臂上的伸缩竖臂、设置在所述伸缩竖臂下端的清洗回转机构和设置在所述清洗回转机构上的清洗机构；

10、所述自动控制系统与所述钻杆自动存取装置和钻进装置电连通，用于控制钻进装置自动钻进/退杆和钻杆自动存取装置自动存取钻杆。

11、进一步的，还包括传感器系统，所述传感器系统包括第一旋转编码器、第二旋转编码器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器、转速传感器和压力传感器。

12、进一步的，所述第二导轨的两侧滑动连接有第二滑块和所述第二导轨上设置有第一齿条；两个所述第二滑块的一端设置有所述第二驱动机构、另一端设置有所述机械手大臂。

13、进一步的，所述腕部包括与所述机械手小臂相连的用于带动所述夹持机构在垂直平面转动的横向转动部和设置在所述横向转动部上的用于带动所述夹持机构在水平面内转动的纵向转动部；

14、所述横向转动部上设置有转动角度限位机构；所述转动角度限位机构包括设置所述横向转动部的外壳上的弧形挡块和设置在横向转动部的第一碗轴上的限位块。

15、进一步的，所述夹持机构包括与第二腕部相连的夹持连接套、设置在所述夹持连接套上的固定夹持座、可转动设置在所述固定夹持座上动夹持块和设置在所述固定加持座上的用于推动所述动夹持块转动的夹持油缸。

16、进一步的，所述动力头的输出主轴中固定有供水传动装置；

17、所述供水传动装置包括设置在所述动力头的输出主轴中传动杆组件和设置在所述传动杆组件中供水组件；

18、所述传动杆组件包括杆体、可拆的设置所述杆体一端的连接头；

19、所述供水组件包括与所述杆体可拆卸相连的供水套、转动设置在所述供水套中的供水轴和转动设置在所述供水轴的伸出所述供水套的外端的配水座。

20、进一步的，所述钻进架两端设置有多个钻进架锚固油缸。

21、进一步的，所述钻杆箱包括箱体底座和可拆卸的设置在所述箱体底座上的两个箱框；所述箱框包括半箱框和插接在所述半箱框上的多个隔板；

22、所述半箱框包括半箱框体和插接在所述半箱框体上的多个所述隔板；

23、所述半箱框体包括一体设置框底板、框立板和两个边框板。

24、进一步的，所述清洗机构包括设置在所述清洗回转机构的转动部上的喷水架、设置在所述喷水架上的喷嘴、设置所述清洗回转机构的固定部上配水接头。

25、本发明的有益效果在于：

26、第一、将钻杆箱与钻进装置集成在同一回转平台上，钻杆箱与钻进装置同步转动，钻杆箱到钻进装置的直线距离不变，钻进装置只在垂直于机械手轴向移动方向的平面内转动布置；设置单个多自由度机械手，通过在机械手中设置腕部，使得机械手更加灵活多变，相对其他的钻机(采用双机械手或三机械手)，减少了机械手的数量，并大大提高钻杆抓取效率。

27、第二、本技术采用单夹持器+主动钻杆+内置水辨+卡盘的结构形式，拆卸、加接钻杆效率高(相对双夹持器)，处理故障能力强，如卡钻、螺纹卡死等。

28、第三、通过设置清洗装置，当清洗钻杆外壁时，通过清洗移动机构驱动清洗机构沿第三导轨移动冲洗钻杆的外壁，外壁冲洗完后，通过机械手夹持钻杆旋转一定角度；同时将伸缩竖臂升到一定高度，并转动清洗回转机构将清洗机构对准钻杆内孔冲洗；需要冲洗夹持器或卡盘时，通过清洗回转机构转动清洗机构到对应的方向，并通过伸缩竖臂将清洗机构降到清洗位置。

29、第四、将油箱和泵站嵌入到履带车车体中，在油箱顶部集成电开关、操纵台和电控箱，便于降低整机重心。

30、第五、将钻杆箱的隔板设置成可拆卸的方式，便于根据钻杆大小，加装隔板；同时将隔板设置为上下两块，便于根据不同的钻进深度，加装隔板，在钻孔深度不深的情况下，可降低机械手的举升高度。