權(quán)利要求書(shū)： 1.一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，該裝置包括主支撐架（1）、移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)（2）、鉆桿抓手（3）、鉆桿夾持器（4）、水辮（5）、電磁開(kāi)關(guān)閥（6）、鉆桿庫(kù)（7）、控制系統(tǒng)（8）、操縱桿執(zhí)行器（9），主支撐架（1）固定安裝在鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架上，對(duì)鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置主體部分進(jìn)行支撐固定，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)（2）布置于主支撐架（1）上部具有兩個(gè)自由度，鉆桿抓手（3）置于移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)（2）上，用于抓取鉆桿并在移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)（2）驅(qū)動(dòng)下將鉆桿庫(kù)（7）中的鉆桿移動(dòng)到填裝位置，鉆桿夾持器（4）與鉆機(jī)主軸固連，可跟隨鉆機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿夾持器（4）可以?shī)A持鉆桿，使得被夾持的鉆桿可以隨鉆機(jī)主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鉆桿移位及拆卸，水辮（5）設(shè)置在鉆機(jī)主軸尾端，鉆機(jī)主軸為中空設(shè)置，水辮（5）與水管之間設(shè)置電磁開(kāi)關(guān)閥（6），電磁開(kāi)關(guān)閥（6）可以控制鉆桿中冷卻液或冷卻氣的通斷，鉆桿庫(kù)（7）置于主支撐架（1）上，用于存儲(chǔ)鉆桿，同時(shí)配合鉆桿抓手（3）進(jìn)行鉆桿的裝填及回收，操縱桿執(zhí)行器（9）用于驅(qū)動(dòng)操縱桿動(dòng)作，使得鉆機(jī)各動(dòng)作置于控制系統(tǒng)（8）的操控下，控制系統(tǒng)（8）采集鉆機(jī)動(dòng)作信息，并控制鉆機(jī)各部分進(jìn)行動(dòng)作，使得鉆機(jī)在接收到控制指令后自動(dòng)化進(jìn)行進(jìn)鉆或是退鉆動(dòng)作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)（2）主要包括第一位移驅(qū)動(dòng)器（201）、第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）、橫梁（203）、第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）、第四位移驅(qū)動(dòng)器（205），第一位移驅(qū)動(dòng)器（201）和第四位移驅(qū)動(dòng)器（205）平行布置，第一位移驅(qū)動(dòng)器（201）和第四位移驅(qū)動(dòng)器（205）相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架也是平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）和第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）和第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架垂直布置，橫梁（203）將第一位移驅(qū)動(dòng)器（201）和第四位移驅(qū)動(dòng)器（205）上的滑座聯(lián)通，第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）和第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）分布在橫梁（203）上并于橫梁（203）垂直布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿抓手（3）包括第一鉆桿抓手（301）、第二鉆桿抓手（303），第一鉆桿抓手（301）和第二鉆桿抓手（303）分別布置在第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）和第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）的滑座上，第二位移驅(qū)動(dòng)器（202）和第三位移驅(qū)動(dòng)器（204）可以驅(qū)動(dòng)第一鉆桿抓手（301）和第二鉆桿抓手（303）上下運(yùn)動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述第一鉆桿抓手（301）和第二鉆桿抓手（303）上分別設(shè)置第一感應(yīng)傳感器（302）和第二感應(yīng)傳感器（304），第一感應(yīng)傳感器（302）和第二感應(yīng)傳感器（304）用于感知第一鉆桿抓手（301）和第二鉆桿抓手（303）與鉆桿的位置關(guān)系，并且對(duì)何時(shí)進(jìn)行抓取以及是否抓取成功進(jìn)行判斷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿夾持器（4）安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)（401）上，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)（401）與動(dòng)力鉆桿（403）固連，后夾持器（402）夾緊動(dòng)力鉆桿（403）后可將主鉆機(jī)扭矩傳遞給鉆桿夾持器（4），后夾持器（402）松開(kāi)動(dòng)力鉆桿（403）后，動(dòng)力鉆桿（403）可取下，動(dòng)力鉆桿（403）為中空管，后端與水辮（5）相連，前端從鉆桿夾持器（4）的中心穿過(guò)，前端絲口可與新填裝的鉆桿進(jìn)行匹配對(duì)接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿庫(kù)（7）置于鉆機(jī)推進(jìn)器支撐架的一側(cè)或兩側(cè)，每個(gè)鉆桿庫(kù)（7）可以設(shè)置多個(gè)鉆桿倉(cāng)（71）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿倉(cāng)（71）包括升降驅(qū)動(dòng)器（711）、鉆桿護(hù)板（713）、底部支撐板（714），升降驅(qū)動(dòng)器（711）置于鉆桿倉(cāng)（71）兩端，鉆桿護(hù)板（713）與升降驅(qū)動(dòng)器（711）上的滑座固連，底部支撐板（714）位于鉆桿護(hù)板（713）底部并與之固連，升降驅(qū)動(dòng)器（711）驅(qū)動(dòng)其上的滑座上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鉆桿護(hù)板（713）上下運(yùn)動(dòng)，鉆桿置于底部支撐板（714）上，底部支撐板（714）跟隨鉆桿護(hù)板（713）上下運(yùn)動(dòng)，使得鉆桿上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了底部支撐板（714）上方鉆桿的入庫(kù)及出庫(kù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿倉(cāng)（71）中，在鉆桿的兩側(cè)布置限位條（712），通過(guò)調(diào)節(jié)限位條（712）的厚度調(diào)節(jié)鉆桿倉(cāng)（71）內(nèi)部寬度尺寸，使得鉆桿與倉(cāng)壁之間具有最佳的間隙，限位條（712）優(yōu)選尼龍材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述鉆桿夾持器（4）與鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架之間設(shè)有位移傳感器（10），位移傳感器（10）為控制系統(tǒng)（8）控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置及鉆機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作提供位置定位信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，其特征在于，所述操縱桿執(zhí)行器（9）用于將手動(dòng)操縱桿變成電控操縱桿，使得各操作動(dòng)作在控制系統(tǒng)（8）的控制下按照設(shè)定步驟動(dòng)作，控制系統(tǒng)（8）接收工作指令并控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置及鉆機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作。

說(shuō)明書(shū)： 一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型公開(kāi)一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，屬于機(jī)械裝備領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002] 巷（隧）道掘進(jìn)以及煤炭開(kāi)采過(guò)程中，因?yàn)榘踩枰?，往往要進(jìn)行探放水以及瓦斯抽放等操作，這些工作都需要進(jìn)行鉆孔作業(yè)。我國(guó)是煤炭大國(guó)，同時(shí)也是基建大國(guó)，每年僅

新掘進(jìn)隧（巷）道就達(dá)數(shù)千公里。隨著我國(guó)機(jī)械化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，目前，鉆孔作業(yè)已經(jīng)基本

普及了機(jī)械化。隨著人力成本的逐年增加，以及勞動(dòng)者對(duì)減輕勞動(dòng)量的迫切需求，將機(jī)械化

進(jìn)一步升級(jí)成自動(dòng)化、智能化裝備是大勢(shì)所趨。我國(guó)目前深孔鉆機(jī)的現(xiàn)存量達(dá)百萬(wàn)臺(tái)以上，

很多鉆機(jī)是剛剛服役不久的新鉆機(jī)，如果直接將其替換，將造成重大浪費(fèi)，并且加重生產(chǎn)企

業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，如果任其老化淘汰，又將拖慢我國(guó)深孔鉆機(jī)自動(dòng)化、智能化的進(jìn)程，因此，對(duì)

現(xiàn)有手動(dòng)控制的鉆機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造將是解決這一問(wèn)題的有效手段。

[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中有幾種實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方案，但是，這些方案具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)機(jī)械手的工作精度要求高，不適合用于對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)深孔鉆機(jī)進(jìn)行改造等缺陷。比如，

2013年4月11日，中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司申請(qǐng)公開(kāi)了一種煤礦鉆機(jī)配套用大傾

角鉆桿輸送裝置，包括工作平臺(tái)、設(shè)置在工作平臺(tái)上的抓取裝置和輸送裝置，所述抓取裝置

包括設(shè)置在工作平臺(tái)上的支撐柱，所述支撐柱上連接有電機(jī)底座，所述電機(jī)底座設(shè)有轉(zhuǎn)向

馬達(dá)，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)輸出端連接有伸縮液壓缸，所述伸縮液壓缸活塞桿設(shè)有抓桿座，所述抓

桿座上設(shè)有夾持鉆桿的卡瓦和驅(qū)動(dòng)卡瓦夾緊的夾持液壓缸；所述輸送裝置包括沿垂直于伸

縮液壓缸方向移動(dòng)的鉆桿箱。本發(fā)明通過(guò)控制伸縮液壓缸和卡瓦，可實(shí)現(xiàn)抓取鉆桿功能，再

結(jié)合角度調(diào)整液壓缸和轉(zhuǎn)向馬達(dá)，可實(shí)現(xiàn)大傾角鉆桿的輸出和送回。并且，2014年10月31

日，中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司又申請(qǐng)公開(kāi)了一種井下瓦斯抽采鉆機(jī)，包括鉆機(jī)主

機(jī)及控制鉆機(jī)主機(jī)運(yùn)行的電控系統(tǒng)；所述鉆機(jī)主機(jī)包括履帶行走部、推進(jìn)部、動(dòng)力頭、大傾

角鉆桿自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)及向各組成部分提供動(dòng)力源的液壓泵站；所述電控系統(tǒng)包括設(shè)置在地

面的遠(yuǎn)控站及設(shè)置在井下的主控站，所述遠(yuǎn)控站與主控站之間通過(guò)光纖以太環(huán)網(wǎng)連接；本

發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)主機(jī)無(wú)人化全自動(dòng)鉆孔作業(yè)，還可以完成多方位角和大傾角自動(dòng)裝卸

鉆桿作業(yè)，進(jìn)一步降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，提高了瓦斯抽采效率。

[0004] 從上述兩項(xiàng)專(zhuān)利不難發(fā)現(xiàn)，第一項(xiàng)專(zhuān)利主要?jiǎng)?chuàng)新在于在鉆機(jī)平臺(tái)上加裝了一個(gè)機(jī)械手，通過(guò)控制機(jī)械手動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆桿的填裝，第二項(xiàng)專(zhuān)利的創(chuàng)新點(diǎn)一方面是第一項(xiàng)專(zhuān)利

的整機(jī)應(yīng)用，并且公開(kāi)了一種整機(jī)控制的思路。對(duì)于第一項(xiàng)專(zhuān)利，平臺(tái)上加裝機(jī)械手在原理

上雖然可以實(shí)現(xiàn)鉆桿的轉(zhuǎn)運(yùn)裝填，但是由于鉆機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，鉆機(jī)的鉆孔方向和鉆

孔位置會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要具有不確定性，所以機(jī)械手想要適應(yīng)這一變化控制特別復(fù)雜，并且

對(duì)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)精度要求也非常高。對(duì)于第二項(xiàng)專(zhuān)利，根據(jù)鉆機(jī)的具體結(jié)構(gòu)及具體工作過(guò)程

進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的控制方案的介紹。

[0005] 本發(fā)明為了對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)布局上可以直接與現(xiàn)有絕大部分的鉆機(jī)進(jìn)行安裝配合，安裝調(diào)試方便，工作過(guò)程控制上既能滿足

鉆機(jī)自動(dòng)化鉆進(jìn)需要，又考慮了鉆機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的現(xiàn)實(shí)需要。本發(fā)明公開(kāi)一種礦用鉆機(jī)

自動(dòng)化升級(jí)裝置，具有通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造方便，成本低廉，工作過(guò)程可靠性高等優(yōu)

勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容[0006] 為了對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，并且使改造升級(jí)過(guò)程具有通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造方便，成本低廉，工作過(guò)程可靠性高等優(yōu)勢(shì)，本實(shí)用新型公開(kāi)一種礦用鉆

機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，該裝置包括主支撐架、移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)、鉆桿抓手、鉆桿夾持器、水辮、電

磁開(kāi)關(guān)閥、鉆桿庫(kù)、控制系統(tǒng)、操縱桿執(zhí)行器，主支撐架固定安裝在鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架上，

對(duì)鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置主體部分進(jìn)行支撐固定，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)布置于主支撐架上部具有兩

個(gè)自由度，鉆桿抓手置于移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)上，用于抓取鉆桿并在移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下將鉆桿

庫(kù)中的鉆桿移動(dòng)到填裝位置，鉆桿夾持器與鉆機(jī)主軸固連，可跟隨鉆機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿夾持

器可以?shī)A持鉆桿，使得被夾持的鉆桿可以隨鉆機(jī)主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鉆桿移位及拆卸，水辮

設(shè)置在鉆機(jī)主軸尾端，鉆機(jī)主軸為中空設(shè)置，水辮與水管之間設(shè)置電磁開(kāi)關(guān)閥，電磁開(kāi)關(guān)閥

可以控制鉆桿中冷卻液（氣）的通斷，鉆桿庫(kù)置于主支撐架上，用于存儲(chǔ)鉆桿，同時(shí)配合鉆桿

抓手進(jìn)行鉆桿的裝填及回收，操縱桿執(zhí)行器用于驅(qū)動(dòng)操縱桿動(dòng)作，使得鉆機(jī)各動(dòng)作置于控

制系統(tǒng)的操控下，控制系統(tǒng)采集鉆機(jī)動(dòng)作信息，并控制鉆機(jī)各部分進(jìn)行動(dòng)作，使得鉆機(jī)在接

收到控制指令后自動(dòng)化進(jìn)行進(jìn)鉆或是退鉆動(dòng)作。

[0007] 優(yōu)選地，所述移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)主要包括第一位移驅(qū)動(dòng)器、第二位移驅(qū)動(dòng)器、橫梁、第三位移驅(qū)動(dòng)器、第四位移驅(qū)動(dòng)器，第一位移驅(qū)動(dòng)器和第四位移驅(qū)動(dòng)器平行布置，第一位移驅(qū)

動(dòng)器和第四位移驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架也是平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器和第三

位移驅(qū)動(dòng)器平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器和第三位移驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架垂直

布置，橫梁將第一位移驅(qū)動(dòng)器和第四位移驅(qū)動(dòng)器上的滑座聯(lián)通，第二位移驅(qū)動(dòng)器和第三位

移驅(qū)動(dòng)器分布在橫梁上并于橫梁垂直布置。

[0008] 優(yōu)選地，所述第一位移驅(qū)動(dòng)器、第二位移驅(qū)動(dòng)器、第三位移驅(qū)動(dòng)器、第四位移驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立控制其上滑座的運(yùn)動(dòng)量。

[0009] 優(yōu)選地，所述鉆桿抓手包括第一鉆桿抓手、第二鉆桿抓手，第一鉆桿抓手和第二鉆桿抓手分別布置在第二位移驅(qū)動(dòng)器和第三位移驅(qū)動(dòng)器的滑座上，第二位移驅(qū)動(dòng)器和第三位

移驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)第一鉆桿抓手和第二鉆桿抓手上下運(yùn)動(dòng)。

[0010] 優(yōu)選地，所述位移驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選電機(jī)絲杠結(jié)構(gòu)。[0011] 優(yōu)選地，所述第一鉆桿抓手和第二鉆桿抓手上分別設(shè)置第一感應(yīng)傳感器和第二感應(yīng)傳感器，第一感應(yīng)傳感器和第二感應(yīng)傳感器用于感知第一鉆桿抓手和第二鉆桿抓手與鉆

桿的位置關(guān)系，并且對(duì)何時(shí)進(jìn)行抓取以及是否抓取成功進(jìn)行判斷。

[0012] 優(yōu)選地，所述鉆桿夾持器安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)上，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)與動(dòng)力鉆桿固連，后夾持器夾緊動(dòng)力鉆桿后可將主鉆機(jī)扭矩傳遞給鉆桿夾持器，后夾持器松開(kāi)動(dòng)力鉆桿后，動(dòng)力

鉆桿可取下。

[0013] 優(yōu)選地，所述動(dòng)力鉆桿為中空管，后端與水辮相連，前端從鉆桿夾持器的中心穿過(guò)，前端絲口可與新填裝的鉆桿進(jìn)行匹配對(duì)接。

[0014] 優(yōu)選地，所述鉆桿庫(kù)置于鉆機(jī)推進(jìn)器支撐架的一側(cè)或兩側(cè)，每個(gè)鉆桿庫(kù)可以設(shè)置多個(gè)鉆桿倉(cāng)。

[0015] 優(yōu)選地，所述鉆桿倉(cāng)包括升降驅(qū)動(dòng)器、鉆桿護(hù)板、底部支撐板，升降驅(qū)動(dòng)器置于鉆桿倉(cāng)兩端，鉆桿護(hù)板與升降驅(qū)動(dòng)器上的滑座固連，底部支撐板位于鉆桿護(hù)板底部并與之固

連，升降驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)其上的滑座上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鉆桿護(hù)板上下運(yùn)動(dòng)，鉆桿置于底部支撐

板上，底部支撐板跟隨鉆桿護(hù)板上下運(yùn)動(dòng)，使得鉆桿上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了底部支撐板上方

鉆桿的入庫(kù)及出庫(kù)。

[0016] 優(yōu)選地，所述鉆桿倉(cāng)中，在鉆桿的兩側(cè)布置限位條，通過(guò)調(diào)節(jié)限位條的厚度調(diào)節(jié)鉆桿倉(cāng)內(nèi)部寬度尺寸，使得鉆桿與倉(cāng)壁之間具有最佳的間隙。

[0017] 優(yōu)選地，所述限位條優(yōu)選尼龍材料。[0018] 優(yōu)選地，所述鉆桿夾持器與鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架之間設(shè)有位移傳感器，位移傳感器為控制系統(tǒng)控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置及鉆機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作提供位置定位信息。

[0019] 優(yōu)選地，所述操縱桿執(zhí)行器用于將手動(dòng)操縱桿變成電控操縱桿，使得各操作動(dòng)作在控制系統(tǒng)的控制下按照設(shè)定步驟動(dòng)作，控制系統(tǒng)接收工作指令并控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝

置及鉆機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作。

[0020] 通過(guò)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的自動(dòng)化鉆進(jìn)，通過(guò)在現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)上加裝這樣一套鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，

并且改造升級(jí)過(guò)程具有通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造方便，成本低廉，工作過(guò)程可靠性高等優(yōu)

勢(shì)。

[0021] 本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新

型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

[0023] 圖1：自動(dòng)化升級(jí)裝置整體結(jié)構(gòu)布局示意圖；[0024] 圖2：移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)部分布局示意圖；[0025] 圖3：鉆桿夾持器部分布局示意圖；[0026] 圖4：鉆桿庫(kù)部分布局示意圖；[0027] 圖5：位移傳感器布置示意圖。[0028] 附圖標(biāo)記說(shuō)明[0029] 1、主支撐架；2、移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)；201、第一位移驅(qū)動(dòng)器；202、第二位移驅(qū)動(dòng)器；203、橫梁；204、第三位移驅(qū)動(dòng)器；205、第四位移驅(qū)動(dòng)器；3、鉆桿抓手；301、第一鉆桿抓手；302、第

一感應(yīng)傳感器；303、第二鉆桿抓手；304、第二感應(yīng)傳感器；4、鉆桿夾持器；401、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)；

402、后夾持器；403、動(dòng)力鉆桿；5、水辮；6、電磁開(kāi)關(guān)閥；7、鉆桿庫(kù)；71、鉆桿倉(cāng)；711、升降驅(qū)動(dòng)

器；712、限位條；713、鉆桿護(hù)板；714、底部支撐板；8、控制系統(tǒng)；9、操縱桿執(zhí)行器；10、位移傳

感器。

具體實(shí)施方式[0030] 為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體

實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

[0031] 在本實(shí)用新型中，在未作相反說(shuō)明的情況下，使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對(duì)附圖所示的方向而言的或者是針對(duì)豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置

關(guān)系描述用詞。

[0032] 如圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)一種礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，該裝置包括主支撐架1、移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2、鉆桿抓手3、鉆桿夾持器4、水辮5、電磁開(kāi)關(guān)閥6、鉆桿庫(kù)7、控制系統(tǒng)8、操

縱桿執(zhí)行器9，主支撐架1固定安裝在鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架上，對(duì)鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置主體

部分進(jìn)行支撐固定，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2布置于主支撐架1上部具有兩個(gè)自由度，鉆桿抓手3置于

移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2上，用于抓取鉆桿并在移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)下將鉆桿庫(kù)7中的鉆桿移動(dòng)到填

裝位置，鉆桿夾持器4與鉆機(jī)主軸固連，可跟隨鉆機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿夾持器4可以?shī)A持鉆桿，

使得被夾持的鉆桿可以隨鉆機(jī)主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鉆桿移位及拆卸，水辮5設(shè)置在鉆機(jī)主軸

尾端，鉆機(jī)主軸為中空設(shè)置，水辮5與水管之間設(shè)置電磁開(kāi)關(guān)閥6，電磁開(kāi)關(guān)閥6可以控制鉆

桿中冷卻液（氣）的通斷，鉆桿庫(kù)7置于主支撐架1上，用于存儲(chǔ)鉆桿，同時(shí)配合鉆桿抓手3進(jìn)

行鉆桿的裝填及回收，操縱桿執(zhí)行器9用于驅(qū)動(dòng)操縱桿動(dòng)作，使得鉆機(jī)各動(dòng)作置于控制系統(tǒng)

8的操控下，控制系統(tǒng)8采集鉆機(jī)動(dòng)作信息，并控制鉆機(jī)各部分進(jìn)行動(dòng)作，使得鉆機(jī)在接收到

控制指令后自動(dòng)化進(jìn)行進(jìn)鉆或是退鉆動(dòng)作。主支撐架1固定安裝在鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架上，

可以使得鉆桿自動(dòng)化裝填的主體部分隨著鉆機(jī)推進(jìn)器角度的變化而變化，這樣鉆桿裝填將

最小限度的受鉆機(jī)推進(jìn)器角度變化的影響。

[0033] 如圖2所示，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2主要包括第一位移驅(qū)動(dòng)器201、第二位移驅(qū)動(dòng)器202、橫梁203、第三位移驅(qū)動(dòng)器204、第四位移驅(qū)動(dòng)器205，第一位移驅(qū)動(dòng)器201和第四位移驅(qū)動(dòng)器

205平行布置，第一位移驅(qū)動(dòng)器201和第四位移驅(qū)動(dòng)器205相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架也是

平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器202和第三位移驅(qū)動(dòng)器204平行布置，第二位移驅(qū)動(dòng)器202和第三

位移驅(qū)動(dòng)器204相對(duì)于鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架垂直布置，橫梁203將第一位移驅(qū)動(dòng)器201和第

四位移驅(qū)動(dòng)器205上的滑座聯(lián)通，第二位移驅(qū)動(dòng)器202和第三位移驅(qū)動(dòng)器204分布在橫梁203

上并于橫梁203垂直布置。第一位移驅(qū)動(dòng)器201、第二位移驅(qū)動(dòng)器202、第三位移驅(qū)動(dòng)器204、

第四位移驅(qū)動(dòng)器205獨(dú)立控制其上滑座的運(yùn)動(dòng)量，雖然橫梁203將這四部分固連在一起，但

是考慮到連接件的受力變形，獨(dú)立控制有助于鉆桿抓手3轉(zhuǎn)運(yùn)鉆桿時(shí)位置的微調(diào)。鉆桿抓手

3包括第一鉆桿抓手301、第二鉆桿抓手303，第一鉆桿抓手301和第二鉆桿抓手303分別布置

在第二位移驅(qū)動(dòng)器202和第三位移驅(qū)動(dòng)器204的滑座上，第二位移驅(qū)動(dòng)器202和第三位移驅(qū)

動(dòng)器204可以驅(qū)動(dòng)第一鉆桿抓手301和第二鉆桿抓手303上下運(yùn)動(dòng)。位移驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選電機(jī)絲

杠結(jié)構(gòu)。第一鉆桿抓手301和第二鉆桿抓手303上分別設(shè)置第一感應(yīng)傳感器302和第二感應(yīng)

傳感器304，第一感應(yīng)傳感器302和第二感應(yīng)傳感器304用于感知第一鉆桿抓手301和第二鉆

桿抓手303與鉆桿的位置關(guān)系，并且對(duì)何時(shí)進(jìn)行抓取以及是否抓取成功進(jìn)行判斷。

[0034] 如圖3所示，鉆桿夾持器4安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)401上，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)401與動(dòng)力鉆桿403固連，后夾持器402夾緊動(dòng)力鉆桿403后可以將主鉆機(jī)扭矩傳遞給鉆桿夾持器4，后夾持器

402松開(kāi)動(dòng)力鉆桿403后，動(dòng)力鉆桿403可以取下。這樣設(shè)計(jì)，在不改變鉆機(jī)主體動(dòng)力輸出結(jié)

構(gòu)的前提下，僅僅對(duì)鉆桿進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的輸出以及鉆桿夾持器4的加裝，結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)單，改裝方便。動(dòng)力鉆桿403為中空管，后端與水辮5相連，前端從鉆桿夾持器4的中心穿

過(guò)，前端絲口可與新填裝的鉆桿進(jìn)行匹配對(duì)接。

[0035] 如圖4所示，鉆桿庫(kù)7置于鉆機(jī)推進(jìn)器支撐架的一側(cè)或兩側(cè)，每個(gè)鉆桿庫(kù)7可以設(shè)置多個(gè)鉆桿倉(cāng)71，鉆桿數(shù)量可根據(jù)鉆機(jī)機(jī)體強(qiáng)度及鉆進(jìn)需求綜合考量確定。鉆桿倉(cāng)71包括升

降驅(qū)動(dòng)器711、鉆桿護(hù)板713、底部支撐板714，升降驅(qū)動(dòng)器711置于鉆桿倉(cāng)71兩端，鉆桿護(hù)板

713與升降驅(qū)動(dòng)器711上的滑座固連，底部支撐板714位于鉆桿護(hù)板713底部并與之固連，升

降驅(qū)動(dòng)器711驅(qū)動(dòng)其上的滑座上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鉆桿護(hù)板713上下運(yùn)動(dòng)，鉆桿置于底部支

撐板714上，底部支撐板714跟隨鉆桿護(hù)板713上下運(yùn)動(dòng)，使得鉆桿上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了底

部支撐板714上方鉆桿的入庫(kù)及出庫(kù)。鉆桿倉(cāng)71中，在鉆桿的兩側(cè)布置限位條712，通過(guò)調(diào)節(jié)

限位條712的厚度即可調(diào)節(jié)鉆桿倉(cāng)71內(nèi)部寬度尺寸，使得鉆桿與倉(cāng)壁之間具有最佳的間隙。

限位條712優(yōu)選尼龍材料，尼龍材料相比鋼板具有摩擦阻力小，具有較大彈性形變的優(yōu)勢(shì)，

有助于防止鉆桿在鉆桿倉(cāng)71中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

[0036] 如圖5所示，鉆桿夾持器4與鉆機(jī)推進(jìn)器的支撐架之間設(shè)有位移傳感器10，位移傳感器10為控制系統(tǒng)8控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置及鉆機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作提供位置定位信息。

[0037] 操縱桿執(zhí)行器9用于將手動(dòng)操縱桿變成電控操縱桿，使得各操作動(dòng)作在控制系統(tǒng)8的控制下按照設(shè)定步驟動(dòng)作，控制系統(tǒng)8接收工作指令并控制鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置及鉆機(jī)

進(jìn)行各種動(dòng)作。

[0038] 結(jié)合以上諸圖，礦用鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置的工作過(guò)程為：[0039] 第一步，調(diào)整鉆機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)的鉆位，將鉆機(jī)上自帶的第一根鉆桿鉆入巖層預(yù)設(shè)位置；

[0040] 第二步，鉆機(jī)的前夾持器動(dòng)作，夾緊鉆入巖層的鉆桿，主鉆機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得主鉆機(jī)與鉆入巖層的鉆桿脫離，之后，主鉆機(jī)沿推進(jìn)器的支撐架后撤到預(yù)設(shè)位置；

[0041] 第三步，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)鉆桿抓手3運(yùn)動(dòng)到鉆桿庫(kù)7上方，鉆桿庫(kù)7為鉆桿抓手3提供一根鉆桿，鉆桿抓手3抓取鉆桿后在移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2的驅(qū)動(dòng)下將抓取的鉆桿轉(zhuǎn)運(yùn)至鉆桿

對(duì)接位置；

[0042] 第四步，主鉆機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿推進(jìn)器的支撐架向前移動(dòng)，使得新添加的鉆桿與主鉆機(jī)及鉆入巖層的鉆桿完成對(duì)接，對(duì)接完成后，前夾持器松開(kāi)鉆桿，主鉆機(jī)繼續(xù)將鉆桿

鉆入預(yù)設(shè)位置；

[0043] 第五步，參照步驟二至四，這樣周而復(fù)始，即可使得鉆機(jī)持續(xù)自動(dòng)化鉆進(jìn)；[0044] 第六步，鉆孔作業(yè)達(dá)到預(yù)設(shè)深度后，前夾持器夾緊鉆桿，主鉆機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得主鉆機(jī)與鉆入巖層的鉆桿脫離，之后，鉆桿夾持器4夾緊鉆入巖層的鉆桿的末端，前夾持器

松開(kāi)鉆桿，主鉆機(jī)沿推進(jìn)器的支撐架后撤到預(yù)設(shè)位置，這時(shí)鉆桿被抽出；

[0045] 第七步，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)鉆桿抓手3運(yùn)動(dòng)到抽出的鉆桿上方，鉆桿抓手3抓住被抽出的鉆桿，前夾持器夾緊鉆桿，鉆桿夾持器4在主鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而拆開(kāi)被抽

出的鉆桿，同時(shí)鉆桿夾持器4將被拆開(kāi)的鉆桿向遠(yuǎn)離前夾持器的方向移動(dòng)一定距離，使得被

拆鉆桿的公頭與配合的母頭完全分離；

[0046] 第八步，鉆桿夾持器4松開(kāi)鉆桿，鉆桿夾持器4繼續(xù)隨主鉆機(jī)沿推進(jìn)器的支撐架后撤到預(yù)設(shè)位置，使得被拆鉆桿兩端均與配套部分完全分離；

[0047] 第九步，移動(dòng)桁架結(jié)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)鉆桿抓手3將鉆桿轉(zhuǎn)運(yùn)至鉆桿庫(kù)7上方，鉆桿庫(kù)7配合鉆桿抓手3完成鉆桿回收；

[0048] 第十步，鉆桿夾持器4隨主鉆機(jī)沿推進(jìn)器的支撐架前推到預(yù)設(shè)位置，鉆桿夾持器4再次夾緊鉆入巖層的鉆桿的末端，前夾持器松開(kāi)鉆桿，主鉆機(jī)沿推進(jìn)器的支撐架后撤到預(yù)

設(shè)位置，再次鉆桿被抽出，之后重復(fù)步驟七至九，這樣周而復(fù)始，即可實(shí)現(xiàn)鉆桿的回收。

[0049] 可以理解的是，在鉆桿更換時(shí)，通過(guò)控制電磁開(kāi)關(guān)閥6可以在鉆機(jī)停止鉆進(jìn)時(shí)，斷開(kāi)冷卻水（氣），以便更好地完成鉆桿的更換操作。

[0050] 通過(guò)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的自動(dòng)化鉆進(jìn)，通過(guò)在現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)上加裝這樣一套鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，

并且改造升級(jí)過(guò)程具有通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造方便，成本低廉，工作過(guò)程可靠性高等優(yōu)

勢(shì)。

[0051] 本行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本

實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。