相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年2月12日提交的、申請?zhí)枮?2/294,658的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該在先申請的所有內(nèi)容通過引用而并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆孔機，更具體地，涉及用于將鉆頭保持在爆破孔鉆孔機上的機構(gòu)。

背景技術(shù)：

爆破孔鉆孔機通常在采礦業(yè)中被用于鉆穿硬巖石。在世界各地的礦井，比如煤礦、銅礦和鉆石礦中均能找到爆破孔鉆孔機。爆破孔鉆孔機通常包括底座、從底座垂直延伸的鉆塔，以及耦接于鉆塔、由鉆塔支撐并延伸至鉆孔中的一根或多根鉆桿。一些爆破孔鉆孔機包括用于保持鉆頭的機構(gòu)，例如轉(zhuǎn)盤(carousel)。更換爆破孔鉆孔機的鉆頭習慣上由操作者進行，并且需要手動地將鉆頭的螺紋與鉆柱的、與其匹配的螺紋對準。

當將鉆頭附接至鉆柱或從鉆柱移除鉆頭時，在鉆桿和鉆頭之間需要緊公差，所以更換鉆頭的主要困難之一在于確保鉆頭上的螺紋與鉆桿上的螺紋同心。當前的鉆頭轉(zhuǎn)盤包括罐(pot)，所述罐用于接收和保持未在使用的鉆頭。該罐的尺寸在某種程度上過大，從而允許鉆頭容易插入。然而，罐的大尺寸使得鉆頭更換系統(tǒng)難以正確地對準鉆柱和鉆頭。由于鉆柱的長度較長，鉆頭與鉆柱之間的任何未對準或傾斜均被放大。此外，一些鉆孔機包括水平存放的支架(mast)，該支架隨后可被調(diào)節(jié)到豎直位置或者在水平位置與豎直位置之間的位置。鉆頭轉(zhuǎn)盤耦接于支架，使得鉆頭轉(zhuǎn)盤還可以與支架一起移動。因此，需要一種機構(gòu)來將鉆頭保持在轉(zhuǎn)盤中的適當位置，并且防止鉆頭在支架不處于豎直位置時從轉(zhuǎn)盤中掉出。

解決這一問題的一種嘗試是使用三個缸來伸出鉆頭鎖，使鉆頭鎖穿過轉(zhuǎn)盤罐以將鉆頭保持在適當位置(第8,342,236號美國專利中闡述了一個實施例)。這種設(shè)計比較昂貴，需要三套液壓缸、銷、鎖和伴隨的布線。此外，多缸設(shè)計不太可能始終將鉆頭保持在罐中的居中位置。例如，如果從同一液壓管線饋入三個缸，當一個鎖與鉆頭接合時，缸中的壓力將增加，迫使液壓流體流動到其它氣缸。在此情況下，鎖將把鉆頭保持在其放置于罐中的位置，而不是將鉆頭移動到罐的中心。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一種構(gòu)造，鉆頭保持組件包括環(huán)、耦接于所述環(huán)的鉆頭夾持構(gòu)件，以及耦接于所述環(huán)的致動器。所述鉆頭夾持構(gòu)件可通過所述致動器在第一位置和第二位置之間移動，其中所述鉆頭夾持構(gòu)件被配置為在所述第一位置與所述鉆頭接合，而在所述第二位置從所述鉆頭脫離。

根據(jù)本發(fā)明的另一種構(gòu)造，鉆頭保持組件包括具有引導槽的環(huán)和具有銷的側(cè)壁，所述銷延伸到所述引導槽中，從而所述環(huán)可以在由所述引導槽內(nèi)滑動的銷所規(guī)定的運動中旋轉(zhuǎn)。該鉆頭保持組件還包括耦接于所述環(huán)的鉆頭夾持構(gòu)件。所述鉆頭夾持構(gòu)件包括與所述環(huán)接合的第一端和相對的第二端。所述第二端包括被配置為與所述鉆頭接合的突起。該鉆頭保持組件還包括耦接于所述環(huán)的致動器。所述鉆頭夾持構(gòu)件可通過所述致動器在第一位置和第二位置之間移動，所述鉆頭夾持構(gòu)件被配置為在所述第一位置與所述鉆頭接合，而在所述第二位置從所述鉆頭脫離。

通過參考詳述和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種構(gòu)造的鉆孔機的側(cè)視圖。

圖2是根據(jù)用于圖1所示鉆孔機的一種構(gòu)造的鉆頭更換系統(tǒng)的透視圖。

圖3是圖2所示鉆頭更換系統(tǒng)的單個鉆頭保持組件的放大俯視圖。

圖4是圖3所示鉆頭保持組件的環(huán)的俯視圖。

圖5是圖3所示鉆頭保持組件的鉆頭夾持構(gòu)件的透視圖。

圖6是圖5所示鉆頭夾持構(gòu)件的致動器的透視圖。

圖7是圖6所示致動器的分解圖。

圖8是圖3所示鉆頭保持組件在第一接合位置的俯視圖。

圖9是圖3所示鉆頭保持組件在第二脫離位置的俯視圖。

圖10是圖3所示鉆頭保持組件接合鉆頭的俯視圖。

圖11是圖3所示鉆頭保持組件接合鉆頭的透視圖。

圖12是根據(jù)另一構(gòu)造的鉆頭夾持構(gòu)件的透視圖。

圖13是根據(jù)另一種構(gòu)造的、使用圖12所示鉆頭夾持構(gòu)件的鉆頭保持組件的俯視圖。

圖14是根據(jù)另一種構(gòu)造的鉆頭更換系統(tǒng)的透視圖。

圖15是根據(jù)另一構(gòu)造的鉆頭保持組件的透視圖。

在詳細解釋本發(fā)明的任何構(gòu)造之前，應(yīng)當理解，本發(fā)明在應(yīng)用時不限于在以下說明中闡述的或在以下附圖中示出的構(gòu)造細節(jié)和部件布置。本發(fā)明可具有其它構(gòu)造，并且能夠以各種方式實現(xiàn)。此外，應(yīng)當理解，本文使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，并且不應(yīng)被認為是限制性的。

具體實施方式

如圖1所示，在所示的構(gòu)造中，爆破孔鉆10包括：鉆塔14、在鉆塔14的下方支撐鉆塔14的底座18(例如，機械室)、耦接于底座18的操作室22，以及驅(qū)動履帶26的履帶驅(qū)動器30，履帶26沿著地面34驅(qū)動爆破孔鉆10。鉆塔14還包括被配置為向下延伸穿過地面34進入鉆孔的鉆桿38(例如，具有鉆頭，圖中未示出)。在一些構(gòu)造中，多個鉆桿38連接在一起以形成延伸到鉆孔中的細長鉆柱。

爆破孔鉆10還包括：用于將爆破孔鉆10支撐在地面34上的調(diào)平千斤頂42、將鉆塔14支撐在底座18上的斜桿46、耦接于鉆塔14并驅(qū)動鉆床頭(drillhead)54的鉆床頭馬達50，以及將鉆床頭54與鉆桿38的上端60耦接在一起的連接器58。爆破孔鉆10的其他構(gòu)造例如不包括駕駛室22、斜桿46，或者上述的一個或多個其他部件。

參照圖1至11，爆破孔鉆10還包括鉆頭更換系統(tǒng)100(比如，設(shè)置于底座18上或鉆塔14的下部上)，用于保持一個或多個鉆頭105(圖10所示)，并將鉆頭105移動至可重復的中心位置，以輔助將鉆頭105更換到鉆桿38和從鉆桿38上換下。

參照圖2和圖3，鉆頭更換系統(tǒng)100包括安裝于鉆頭轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)盤板115上的三個鉆頭保持組件110。升起的圓形側(cè)壁118從轉(zhuǎn)盤板115延伸出來并限定用于接收鉆頭105的轉(zhuǎn)盤罐119。每個鉆頭保持組件110均包括環(huán)120、鉆頭夾持構(gòu)件125和致動器130。在所示的構(gòu)造中，每個鉆頭保持組件110包括兩個致動器130。然而，在其他構(gòu)造中，可以使用一個致動器130，或多于兩個的致動器130。每個鉆頭保持組件110容納用于爆破孔鉆10的、不同尺寸和形狀的全系列鉆頭105。相比于圖示構(gòu)造，其他構(gòu)造具有不同數(shù)量和位置的鉆頭保持組件110、鉆頭夾持構(gòu)件125和/或致動器130。

如圖4所示，每個環(huán)120包括引導槽135和暗銷定位槽140。引導槽135與暗銷定位槽140成對配置并臨近暗銷定位槽140設(shè)置。雖然在所示的構(gòu)造中，三對引導槽135和暗銷定位槽140圍繞環(huán)120的圓周彼此間隔120度分布，但其他構(gòu)造包括與所示構(gòu)造不同的數(shù)量和位置。環(huán)120還包括與致動器130接合的安裝孔145。環(huán)120包括內(nèi)徑a和外徑b。內(nèi)徑a的尺寸被設(shè)置成使其在被置于鉆頭保持組件100內(nèi)時與鉆頭105不發(fā)生干涉。外徑b的尺寸設(shè)置成在引導槽135和暗銷定位槽140周圍提供足夠材料，以防止環(huán)120破裂。如圖2所示，每個環(huán)120被設(shè)置于側(cè)壁118中的一個側(cè)壁上。

如圖5所示，在所示的構(gòu)造中，每個鉆頭夾持構(gòu)件125都是弓形的，并且包括第一端150和與第一端150相對的第二端155?？?60和暗銷(dowel)165被設(shè)置于第一端150。鉆頭接合突起170置于第二端155。在使用中，孔160在環(huán)120上被置于引導槽135的上方。環(huán)120的引導槽135形成銷175(圖2和圖3所示)的軌道，銷175從側(cè)壁118向上延伸并穿過引導槽135和孔160。銷175保持靜止，而環(huán)120和鉆頭夾持構(gòu)件125均旋轉(zhuǎn)。在一些構(gòu)造中，銷175與側(cè)壁118一體成型。在一些構(gòu)造中，銷175是組裝到側(cè)壁118的獨立部件。

鉆頭夾持構(gòu)件125的暗銷165被設(shè)置在環(huán)120中的暗銷定位槽140內(nèi)，從而使暗銷定位槽140形成暗銷165的軌道。鉆頭夾持構(gòu)件125的尺寸被設(shè)置成阻止碎屑在環(huán)120的引導槽135和暗銷定位槽140內(nèi)積聚。在所示構(gòu)造中，鉆頭夾持構(gòu)件125被設(shè)置于環(huán)120的上方。在其他構(gòu)造中，鉆頭夾持構(gòu)件125被設(shè)置于環(huán)120下方。在一些構(gòu)造中，具有多于或少于三個的鉆頭夾持構(gòu)件125。如圖11所示，在所示構(gòu)造中，通過使用保持構(gòu)件178，阻止或防止各個環(huán)120和鉆頭夾持構(gòu)件125相對于側(cè)壁118平動(例如，垂直地)。雖然在所示構(gòu)造中，保持構(gòu)件178是與銷175一起使用的墊圈，但是其他構(gòu)造包括允許環(huán)120旋轉(zhuǎn)但不允許其相對于側(cè)壁118平動的、不同類型的保持構(gòu)件178，包括卡環(huán)等。

參照圖6和7，在所示構(gòu)造中，每個致動器130包括液壓缸180、u形叉185、安裝托架190和防松螺母195。缸180是單作用缸，其具有桿200和回位彈簧(springreturn)。缸180在其外表面的大部分上帶有螺紋(圖中未示出)。桿200包括螺紋孔205(圖7所示)。u形叉185包括基本上平行并且由連接器部分215連接的臂210。每個臂210均包括孔220，孔220與環(huán)120上的安裝孔145對準(參見圖4)，并且接收銷225(參見圖3)。如圖6和圖7所示，螺釘230與桿200中的螺紋孔205螺紋接合。

繼續(xù)參照圖6和7，安裝托架190還包括螺紋孔235(圖7所示)和安裝孔237。如圖3所示，銷238穿過安裝孔237而將致動器130附接到鉆頭更換系統(tǒng)100上的固定位置。雖然在所示構(gòu)造中，各個致動器130被固定到從鉆頭保持組件110的側(cè)壁118延伸的凸緣239上，但是其他構(gòu)造包括不同的布置。

繼續(xù)參照圖6和圖7，缸180螺紋接合在安裝托架190中的螺紋孔235內(nèi)。防松螺母195帶有螺紋并與缸180的外表面上的螺紋接合，從而沿著缸180的長度方向?qū)惭b托架190固定到位。沿著缸180的外表面的螺紋允許調(diào)節(jié)缸180和安裝托架190的相對位置，以適應(yīng)加工公差的差異或符合不同尺寸的鉆頭105所需的夾持范圍，從而使鉆頭更換系統(tǒng)100能夠適應(yīng)與爆破孔鉆10相關(guān)聯(lián)的全系列鉆頭105。

在一些構(gòu)造中，缸180的外表面沒有螺紋并且以任何合適的方式安裝，比如用銷或樞座(trunnionmount)安裝。在一些構(gòu)造中，缸180可樞轉(zhuǎn)地耦接于鉆頭夾持構(gòu)件125而不是環(huán)120。在一些構(gòu)造中，致動器130不限于使用液壓缸180來促動環(huán)120。例如，在一些構(gòu)造中，致動器130包括氣缸、線性電子致動器、旋轉(zhuǎn)致動器，或者位于制動器外的單個線性或扭轉(zhuǎn)彈簧，從而旋轉(zhuǎn)環(huán)120。在一些構(gòu)造中，一個或多個臂210與桿200一體成型，或以其他方式安裝。在一些構(gòu)造中，安裝托架190與液壓缸180一體成型。在一些構(gòu)造中，液壓缸180是雙作用的而不是單作用的。

圖8示出了處于鉆頭接合位置的鉆頭保持組件110。當處于鉆頭接合位置時，致動器130已經(jīng)使鉆頭夾持構(gòu)件125旋轉(zhuǎn)，同時向朝向第一位置的鉆頭保持組件110的中心線c。在所示構(gòu)造中，當鉆頭夾持構(gòu)件125處于第一位置時，給致動器130供能并使其處于伸出位置。而在其它構(gòu)造中，當鉆頭夾持構(gòu)件125處于第一位置時，停止為致動器130供能并使其處于縮回位置。

圖9示出了處于鉆頭脫離位置的鉆頭保持組件110。在所示構(gòu)造中，并參照圖4，鉆頭夾持構(gòu)件125被設(shè)于第二位置，在環(huán)120的內(nèi)徑a和外徑b之間。如圖9所示的構(gòu)造中，致動器130處于縮回位置。在其他構(gòu)造中，當鉆頭夾持構(gòu)件125處于第二位置時，致動器130處于伸出位置。

圖10和11示出了與鉆頭105接合的鉆頭保持組件110。鉆頭105被置于由鉆頭轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁118所限定的內(nèi)室240中。鉆頭夾持構(gòu)件125的端部155和突起170通過致動器130沿徑向向內(nèi)旋轉(zhuǎn)。端部155和突起170朝向中心線的向內(nèi)旋轉(zhuǎn)被暗銷165沿著暗銷定位槽140的運動所引導，每個暗銷定位槽140均在從中心線c向徑向方向傾斜的方向上延伸。鉆頭夾持構(gòu)件125的鉆頭接合突起170接合到鉆頭105的側(cè)面，以保持和抓緊鉆頭105，將鉆頭105引導到居中位置，并且將鉆頭105保持在鉆頭保持組件110內(nèi)的適當位置。

圖12和圖13示出了具有鉆頭夾持構(gòu)件325的鉆頭保持組件310。鉆頭夾持構(gòu)件325包括第一端350和與第一端350相對的第二端355?？?60和暗銷365被置于第一端350。類似于上述的鉆頭保持組件110，鉆頭保持組件310還包括致動器330和銷375。然而，在所示構(gòu)造中，鉆頭夾持構(gòu)件325包括具有120度弧的接合突起330。接合突起330提供增大的夾持區(qū)域以抓取鉆頭105，在一些構(gòu)造中，完全保護鉆頭105上的結(jié)構(gòu)(例如，鉆頭105上的螺紋)。圖13示出了鉆頭保持組件310，鉆頭保持組件310包括處于鉆頭接合位置的鉆頭夾持構(gòu)件325。當處于鉆頭接合位置時，三個鉆頭夾緊構(gòu)件325的鉆頭接合突起330彼此相鄰，圍繞鉆頭105(未示出)的周邊形成360度的覆蓋。這種更大的覆蓋避免碎屑落入內(nèi)室240中并且保護鉆頭105的螺紋免受損壞。這種構(gòu)造不限于呈120度弧形的三個鉆頭夾緊構(gòu)件325。其他構(gòu)造可以使用多于或少于三個的鉆頭夾緊構(gòu)件325，其弧長被設(shè)計成提供圍繞鉆頭105(未示出)周邊的360度的覆蓋。其他構(gòu)造包括不同范圍的弧長，包括小于120度(例如90度等)的鉆頭接合突起330和非半圓形的形狀。

圖14示出了包括鉆頭筐405的鉆頭更換系統(tǒng)400，鉆頭筐405在比如鉆頭轉(zhuǎn)盤板(比如，如上所述及圖2所示的轉(zhuǎn)盤板115)和一個或多個鉆桿(比如，如上所述及圖1所示的鉆桿38)之間移動鉆頭105。鉆頭更換系統(tǒng)400包括在鉆頭筐405上的鉆頭保持組件410。與鉆頭保持組件110和310相似，鉆頭保持組件410包括環(huán)420、鉆頭夾持構(gòu)件425和至少一個致動器430(具有與上述的缸180和桿200相同的缸和桿)，致動器430以與上述的鉆頭保持組件110，310保持鉆頭105相同的方式彼此相對作用和移動。

為了操作鉆頭保持組件110(類似地操作鉆頭保持組件310或410)，當鉆頭保持組件110處于脫離接合位置時，鉆頭105被插入鉆頭保持組件110中。隨后缸180被加壓，導致桿200伸出。當桿200伸出時，環(huán)120將沿圖3中的箭頭x所示的方向旋轉(zhuǎn)(在一些構(gòu)造中，大約小于10度)，而銷175沿環(huán)120中的引導槽135滑動。當環(huán)120旋轉(zhuǎn)時，鉆頭夾持構(gòu)件125同時朝向鉆頭保持組件110的中心線c旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生保持鉆頭105并使鉆頭105與鉆頭保持組件110的中心線c對準的夾緊運動。三個鉆頭夾持構(gòu)件125全部同時運動，導致鉆頭105在內(nèi)室240中居中。鉆頭夾持構(gòu)件125的運動被暗銷165沿著環(huán)120上的暗銷定位槽140的運動所引導。

當釋放鉆頭105時，缸180的壓力被去除，允許缸180內(nèi)的回位彈簧以縮回桿200。當桿200縮回時，環(huán)120沿圖3中的箭頭y所示的方向旋轉(zhuǎn)，銷175再次沿著引導槽135滑動。由銷175沿著引導槽135滑動所引導的、環(huán)120的旋轉(zhuǎn)導致鉆頭夾持構(gòu)件125的第二端155和接合突起170遠離中心線c移動，最終在由內(nèi)環(huán)直徑a和外環(huán)直徑b(圖9)所限定的空間內(nèi)在環(huán)120上方的對準。鉆頭夾持構(gòu)件125的運動被暗銷165沿著環(huán)120上的暗銷定位槽140的運動所引導。

在某些構(gòu)造中，當處于鉆頭接合位置時，致動器130處于其減壓(例如，不供能)位置，而當處于鉆頭脫離位置時，致動器130處于加壓(供能)位置。在一些構(gòu)造中，鉆頭保持組件110不用銷175來引導和移動。在一些構(gòu)造中，如圖15所示，鉆頭保持組件510包括沿著側(cè)壁518的頂部加工出的凹槽541，以引導銷575(其在該構(gòu)造中布置在環(huán)520的徑向向內(nèi)的位置)，并且迫使環(huán)520和鉆頭夾持構(gòu)件525圍繞c軸旋轉(zhuǎn)。在其他構(gòu)造中，提供一個或多個其它結(jié)構(gòu)或特征(例如，槽，突起等)，所述結(jié)構(gòu)或特征迫使本文所述的其中一個鉆頭保持組件的環(huán)圍繞軸c旋轉(zhuǎn)。

雖然結(jié)合了某些特定的優(yōu)選構(gòu)造來詳細描述本發(fā)明，但是所描述的本發(fā)明的一個或多個獨立方面可以在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)進行變化和修改。