一种多自由度的凿岩机械臂及凿岩机

摘要

本发明公开了一种多自由度的凿岩机械臂及凿岩机，该凿岩机设置有该多自由度的凿岩机械臂，多自由度的凿岩机械臂包括：俯仰机械臂，摆动机械臂，旋转机械臂，推进梁，凿岩机构。本发明能够进行俯仰调节、摆动调节、旋转调节，调节方式多样，调节范围更广，无需移机即可适应多个工作面作业，实用性强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种掘进设备，特别涉及一种多自由度的凿岩机械臂及凿岩机。

背景技术

凿岩是指在岩石(或矿石)上钻凿炮孔，一般采用凿岩机进行。凿岩机主要由凿岩机构、钻臂和车架组成，通过车架行进至作业场所，再通过钻臂调整凿岩机构的角度，最后通过凿岩机构钻凿炮孔。传统的凿岩机中，钻臂的调节方式单一，调节范围小，需要频繁移机来适应炮孔的位置。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，第一方面，本发明提出一种多自由度的凿岩机械臂，具有更多的调节方式、更广的调节范围。

第二方面，本发明提出一种凿岩机，能够有效克服传统结构的不足。

根据本发明第一方面实施例的一种多自由度的凿岩机械臂，包括：

俯仰机械臂，连接有俯仰驱动机构，用于在所述俯仰驱动机构的作用下进行俯仰动作；

摆动机械臂，转动安装于所述俯仰机械臂的末端并设置有摆动驱动机构，用于在所述摆动驱动机构的作用下进行摆动动作，所述摆动机械臂的转轴垂直于所述俯仰机械臂的转轴；

旋转机械臂，转动安装于所述摆动机械臂上并设置有旋转驱动机构，用于在所述旋转驱动机构的作用下进行旋转动作，所述旋转机械臂的转轴垂直于所述摆动机械臂的转轴；

推进梁，转动安装于所述旋转机械臂的末端并设置有调节驱动机构，用于在所述调节驱动机构的作用下绕垂直于所述旋转机械臂的转轴方向转动；

凿岩机构，滑动安装于所述推进梁上。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

采用上述结构设置的多自由度的凿岩机械臂能够进行俯仰调节、摆动调节、旋转调节，调节方式多样，调节范围更广，无需移机即可适应多个工作面作业，实用性强。

根据本发明的一些实施例，所述推进梁设置有第一滑架主梁和第二滑架主梁，所述第二滑架主梁滑动设置于所述第一滑架主梁上，且所述第二滑架主梁的长度方向与所述第一滑架主梁的长度方向一致，所述凿岩机构滑动设置于所述第二滑架主梁上。

根据本发明的一些实施例，所述推进梁还设置有用于连接所述旋转机械臂的托架，所述托架位于所述第一滑架主梁的下方并与所述第一滑架主梁滑动连接，所述托架与所述第一滑架主梁之间设置有第一伸缩驱动机构，所述第一滑架主梁和所述第二滑架主梁之间设置有第二伸缩驱动机构。

根据本发明的一些实施例，所述托架于所述第一滑架主梁的一端设置有第一定位部，所述第二滑架主梁靠近所述第一定位部的一端设置有第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部上对应所述凿岩机构设置有钎具定位孔。

根据本发明的一些实施例，所述第一滑架主梁的两侧于靠近底部的位置设置有截面呈锥状的第一凸部，所述托架于所述第一滑架主梁的两侧设置有第一安装座，所述第一安装座设置有与所述第一凸部适配的第一滑槽。

根据本发明的一些实施例，所述第二滑架主梁的两侧于靠近底部的位置设置有截面呈锥状的第二凸部、于靠近顶部的位置设置有截面呈锥状的第三凸部，所述第一滑架主梁于所述第二滑架主梁的两侧设置有第二安装座，所述第二安装座设置有与所述第二凸部适配的第二滑槽，所述凿岩机构于所述第二滑架主梁的两侧设置有第三安装座，所述第三安装座设置有与所述第三凸部适配的第三滑槽。

根据本发明的一些实施例，所述摆动机械臂为万向节结构。

根据本发明的一些实施例，所述旋转机械臂的转轴还垂直于所述俯仰机械臂的转轴。

根据本发明第二方面实施例的一种凿岩机，设置有上述任一实施例记载的多自由度的凿岩机械臂。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

采用上述结构设置的凿岩机，通过应用前述实施例的多自由度的凿岩机械臂，使得凿岩机构具有更多的调节方式、调节范围，可以有效克服传统结构的不足，实用性强。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一种整体结构示意图；

图2是推进梁的一种轴侧示意图；

图3是第二滑架主梁的一种结构示意图；

图4是推进梁未展开时的状态示意图；

图5是推进梁展开时的状态示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1～图5，本发明提出一种多自由度的凿岩机械臂，包括：

俯仰机械臂701，连接有俯仰驱动机构702，用于在俯仰驱动机构702的作用下进行俯仰动作；

摆动机械臂703，转动安装于俯仰机械臂701的末端并设置有摆动驱动机构，用于在摆动驱动机构的作用下进行摆动动作，摆动机械臂703的转轴垂直于俯仰机械臂701的转轴；

旋转机械臂704，转动安装于摆动机械臂703上并设置有旋转驱动机构，用于在旋转驱动机构的作用下进行旋转动作，旋转机械臂704的转轴垂直于摆动机械臂703的转轴；

推进梁706，转动安装于旋转机械臂704的末端并设置有调节驱动机构705，用于在调节驱动机构705的作用下绕垂直于旋转机械臂704的转轴方向转动；

凿岩机构400，滑动安装于推进梁706上。

采用上述结构设置的多自由度的凿岩机械臂能够进行俯仰调节、摆动调节、旋转调节，调节方式多样，调节范围更广，无需移机即可适应多个工作面作业，实用性强。

考虑到传统结构中，在钻孔深度较大时，只能通过加装钻杆的方式进行，影响凿岩效率。有鉴于此，在本发明的一些实施例中，推进梁706设置有第一滑架主梁200和第二滑架主梁300，第二滑架主梁300滑动设置于第一滑架主梁200上，且第二滑架主梁300的长度方向与第一滑架主梁200的长度方向一致，凿岩机构400滑动设置于第二滑架主梁300上。

采用本实施例中的结构设置，在钻孔深度较深时，可以通过第一滑架主梁200和第二滑架主梁300相对展开，可以增加单根钻杆的长度，在有限的尺寸内实现更大的推进行程，较传统结构而言，可以减少钻杆的安装数量，从而减少接杆时间，提高凿岩效率。

在本发明的一些实施例中，推进梁706还设置有用于连接旋转机械臂704的托架100，托架100位于第一滑架主梁200的下方并与第一滑架主梁200滑动连接，托架100与第一滑架主梁200之间设置有第一伸缩驱动机构500，第一滑架主梁200和第二滑架主梁300之间设置有第二伸缩驱动机构600。本实施例中通过加设托架100，可以进一步提高多自由度的凿岩机械臂的调节行程范围，增强前述效果。

在本发明的一些实施例中，托架100于第一滑架主梁200的一端设置有第一定位部102，第一滑架主梁200在第一伸缩驱动机构500的作用下能够沿远离第一定位部102的方向移动，第二滑架主梁300在第二伸缩驱动机构600的作用下能够沿远离第一定位部102的方向移动。该第一定位部102主要用于在凿岩工作的时候贴合工作面进行定位，因此第一滑架主梁200和第二滑架主梁300能够沿远离第一定位部102的方向运动可以避免影响凿岩定位工作。

在本发明的一些实施例中，第二滑架主梁300靠近第一定位部102的一端设置有第二定位部301，第一定位部102和第二定位部301上对应凿岩机构400设置有钎具定位孔。这样在第一滑架主梁200、第二滑架主梁300展开伸出的时候，可以通过钎具定位孔来定位钻杆，提高稳定性。

可以理解的是，也可以在第一滑架主梁200靠近第一定位部102的一端设置相应的定位结构。

在本发明的一些实施例中，第一滑架主梁200的两侧于靠近底部的位置设置有截面呈锥状的第一凸部，托架100于第一滑架主梁200的两侧设置有第一安装座101，第一安装座101设置有与第一凸部适配的第一滑槽。其中第一凸部沿第一滑架主梁200的长度方向延伸。采用锥状的第一凸部，在安装于第一滑槽内的时候，既可以实现导向，又可以通过第一凸部的下表面来承载重量。为了提高安装稳定性，可以设置多个第一安装座101。

同理，在本发明的一些实施例中，第二滑架主梁300的两侧于靠近底部的位置设置有截面呈锥状的第二凸部303、于靠近顶部的位置设置有截面呈锥状的第三凸部304，第一滑架主梁200于第二滑架主梁300的两侧设置有第二安装座201，第二安装座201设置有与第二凸部303适配的第二滑槽，凿岩机构400于第二滑架主梁300的两侧设置有第三安装座401，第三安装座401设置有与第三凸部304适配的第三滑槽。第二凸部303和第三凸部304的结构与第一凸部相似，既可以实现滑动导向，又可以通过斜面来承载重量。

在本发明的一些实施例中，托架100和第二滑架主梁300均为上端开口的框架结构，第一伸缩驱动机构500设置于托架100的内部中空位置，第二滑架主梁300内设置有用于控制凿岩机构400滑动的第三伸缩驱动机构。本实施例中将托架100和第二滑架主梁300均设置为上端开口的框架结构，既可以实现第一伸缩驱动机构500、第三伸缩驱动机构的隐藏式安装，又可以实现滑动支撑。

同理，第一滑架主梁200设置为中空结构，将第二伸缩驱动机构600隐藏设置于第一滑架主梁200内。

参照图2，在本发明的一些实施例中，第二滑架主梁300远离第二定位部301的一端设置有第三定位部302，第三定位部302用于在第二滑架主梁300沿靠近第一定位部102的方向运动时抵接第一滑架主梁200进行限位。当第一滑架主梁200、第二滑架主梁300未展开的时候，两者的前端抵接或者靠近于第一定位部102，后端抵接或者靠近于第三定位部302。

与之对应的，为了避免相应的驱动发生干涉，在本发明的一些实施例中，第一伸缩驱动机构500于托架100远离第一定位部102的一端连接第一滑架主梁200，第二伸缩驱动机构600于第一滑架主梁200远离第一定位部102的一端连接第二滑架主梁300。

本发明中的第一伸缩驱动机构500、第二伸缩驱动机构600和第三伸缩驱动机构既可以采用液压缸，也可以采用电机丝杆机构，在此不作具体限定。

参照图1，在本发明的一些实施例中，摆动机械臂703为万向节结构。旋转机械臂704的转轴还垂直于俯仰机械臂701的转轴。本发明中的驱动既可以采用液压驱动，也可以采用电机驱动，在此不作具体限定。

此外，本发明还提出一种凿岩机，设置有上述任一实施例记载的多自由度的凿岩机械臂。

采用上述结构设置的凿岩机，通过应用前述实施例的多自由度的凿岩机械臂，使得凿岩机构具有更多的调节方式、调节范围，无需移机即可适应多个工作面作业，可以有效克服传统结构的不足，实用性强。

具体的，该凿岩机设置有车架700，多自由度的凿岩机械臂安装于车架700上，能够通过俯仰机械臂701调节凿岩机构绕水平转轴上下摆动，通过摆动机械臂703绕处于竖直面内的转轴左右摆动凿岩机构，通过旋转机械臂704控制凿岩机构旋转，通过推进梁706控制凿岩机构与旋转机械臂704之间的俯仰角度，同时通过推进梁706控制凿岩机构掘进行程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。