本發(fā)明涉及一種煤巖探測鉆孔取芯裝置和方法，屬于機(jī)械。

背景技術(shù)：

1、煤巖鉆孔取芯是從煤巖通過鉆孔取出巖體試樣的設(shè)備，通過巖樣分析出巖體性質(zhì)。在實(shí)際煤巖鉆孔取芯過程中，由于受到煤礦巷道空間局限，鉆孔取芯結(jié)構(gòu)龐大，無法實(shí)現(xiàn)煤巖工作面的鉆孔探測要求，同時(shí)巖體試樣輸送和設(shè)備維修也有很大困難?，F(xiàn)有技術(shù)中鉆孔取芯設(shè)備通常采用的是人工手動下壓鉆進(jìn)取芯操作，下壓的力度和鉆進(jìn)速度因操作人員技術(shù)水平不同而變化，同時(shí)也影響鉆進(jìn)設(shè)備對煤巖應(yīng)力的影響，最終導(dǎo)致對所取的煤巖試樣性能變化。所以，傳統(tǒng)設(shè)備對操作人員要求較高。同時(shí)，傳統(tǒng)的鉆孔取芯設(shè)備中，鉆頭部分采用鉆頭和鉆桿一體式結(jié)構(gòu)，當(dāng)鉆頭磨損失效后，連鉆桿部分一起失效，造成材料浪費(fèi)，更換鉆頭還是采用人工手動操作，存在安全系數(shù)低、操作人員技術(shù)高、效率低等諸多缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提出了一種煤巖探測鉆孔取芯裝置和方法，通過利用伺服電機(jī)驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)裝置作上下往復(fù)直線運(yùn)動，通過調(diào)節(jié)鉆進(jìn)裝置的旋轉(zhuǎn)和移動速度以滿足巖體的硬度、強(qiáng)度的變化，從而避免因載荷不均造成壓力陡增導(dǎo)致鉆頭磨損較快甚至鉆桿崩斷的情況，提高了工作效率和安全性。

2、本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，包括并排連通設(shè)置的箱體1和儲桿室6，所述箱體1內(nèi)設(shè)置有鉆進(jìn)裝置2和夾持裝置3，所述儲桿室6內(nèi)設(shè)置有取桿裝置4和儲桿裝置5，所述箱體1底部設(shè)置有便于鉆進(jìn)裝置2通過的孔洞；所述鉆進(jìn)裝置2包括液壓桿27和液壓缸體28，所述液壓缸體28的底端設(shè)置有缸座29，所述缸座29的兩側(cè)設(shè)置有軌道裝置，所述軌道裝置包括導(dǎo)軌座24，所述導(dǎo)軌座24上安裝有導(dǎo)軌26，所述導(dǎo)軌26連接有滑塊25，所述液壓桿27和滑塊25連接，所述滑塊25連接有第一連接板211，所述第一連接板211上面設(shè)置有第一電機(jī)210，所述第一電機(jī)210的輸出軸穿過第一連接板211，且輸出軸上設(shè)置有聯(lián)軸器212，所述聯(lián)軸器212連接有桿套213，所述第一連接板211下面設(shè)置有抓手214；所述夾持裝置3包括夾持部32、氣缸桿34、氣缸套35以及第二電機(jī)36，所述夾持部32連接有第二連接板31，所述第二連接板31的底座固定在箱體1上，所述第二連接板31的側(cè)面伸出端與所述導(dǎo)軌座24連接，所述第二電機(jī)36連接有支撐板33，所述支撐板33設(shè)置在第二連接板31上，所述氣缸桿34和氣缸套35固定在支撐板33上；所述取桿裝置4包括夾爪41，所述夾爪41的一端通過腕部43連接有機(jī)械臂，另一端連接有取桿端42，替代人工更換鉆頭和鉆桿動作，提高了工作效率和安全性。

3、進(jìn)一步地，所述儲桿裝置5設(shè)置在儲桿室6的側(cè)面，包括鉆桿夾持套53，所述鉆桿夾持套53內(nèi)分別設(shè)置有拆卸連接的鉆頭51和鉆桿52，以提高材料利用率。

4、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌座24上還設(shè)置有限位塊215，以保證鉆進(jìn)裝置2做上下往復(fù)直線運(yùn)動的限位和行程要求。

5、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌座24的上端連接有固定板23，所述固定板23上設(shè)置有橡膠套21和緩沖塊22，橡膠套21和緩沖塊22配合使用，起到防撞以減小鉆孔沖擊帶來的振動。

6、進(jìn)一步地，所述橡膠套21、緩沖塊22以及限位塊215均呈左右對稱設(shè)置。

7、進(jìn)一步地，所述夾持部32包括固定架328以及左右對稱設(shè)置的中間板321、夾持板322、夾持輪323、第一桿件324、u型板325、夾持座326、第二桿件327，所述夾持輪323設(shè)置在夾持板322內(nèi)，所述夾持板322通過第一桿件324和中間板321、u型板325連接，所述中間板321通過第二桿件327與夾持座326連接，所述u型板325與夾持座326連接，所述固定架328固定在夾持座326上。

8、進(jìn)一步地，所述夾持部32的數(shù)量設(shè)置有兩組，且上下平行設(shè)置，抓取鉆桿更加牢固。

9、進(jìn)一步地，所述鉆頭51和鉆桿52均采用不銹鋼材料，能夠延長使用壽命。

10、本發(fā)明還提出了一種應(yīng)用于煤巖探測鉆孔取芯裝置的使用方法，所述該方法包括如下步驟：

11、步驟1：根據(jù)輸入的鉆頭51規(guī)格要求，利用取桿裝置4夾取鉆頭51；

12、步驟2：將鉆頭51輸送到箱體1中，利用夾持裝置3夾緊，并與鉆進(jìn)裝置2中的第一電機(jī)210輸出軸上的桿套213連接；

13、步驟3：在第一電機(jī)210作用下鉆頭51進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，利用軌道裝置上下移動帶動鉆頭51鉆進(jìn)進(jìn)給，進(jìn)行鉆孔作業(yè)；

14、步驟4：當(dāng)需要鉆深度孔，再次利用取桿裝置4夾取鉆桿52，將鉆頭51從桿套213中卸下，將鉆桿52一端連接在桿套213上，另一端和鉆頭51連接，進(jìn)行深孔鉆；

15、步驟5：鉆孔作業(yè)結(jié)束，取下鉆桿52和鉆頭51。

16、有益效果：

17、1、本發(fā)明通過利用伺服電機(jī)驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)裝置作上下往復(fù)直線運(yùn)動。通過調(diào)節(jié)鉆進(jìn)裝置的旋轉(zhuǎn)和移動速度以滿足巖體的硬度、強(qiáng)度的變化，從而避免因載荷不均造成壓力陡增導(dǎo)致鉆頭磨損較快甚至鉆桿崩斷的情況。

18、2、本發(fā)明中鉆頭和鉆桿采用分體式結(jié)構(gòu)，鉆頭一端設(shè)計(jì)成螺旋狀形式，便于在鉆進(jìn)過程中，利用鉆頭的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)取芯設(shè)備的鉆進(jìn)和取芯過程，鉆頭另一端設(shè)計(jì)成螺紋狀，鉆桿兩端設(shè)計(jì)成螺紋狀，一端與鉆頭連接，一端與鉆進(jìn)裝置中電機(jī)輸出位置上的套筒連接，便于更換。

19、3、本發(fā)明通過在儲桿室內(nèi)，安裝一個(gè)小型的機(jī)械臂，利用機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)、夾緊、輸送等一系列動作完成鉆頭和鉆桿的安裝和更換等，替代人工更換鉆頭和鉆桿動作，提高了工作效率和安全性。

技術(shù)特征：

1.一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，包括并排連通設(shè)置的箱體(1)和儲桿室(6)，所述箱體(1)內(nèi)設(shè)置有鉆進(jìn)裝置(2)和夾持裝置(3)，所述儲桿室(6)內(nèi)設(shè)置有取桿裝置(4)和儲桿裝置(5)，所述箱體(1)底部設(shè)置有便于鉆進(jìn)裝置(2)通過的孔洞；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述儲桿裝置(5)設(shè)置在儲桿室(6)的側(cè)面，包括鉆桿夾持套(53)，所述鉆桿夾持套(53)內(nèi)分別設(shè)置有拆卸連接的鉆頭(51)和鉆桿(52)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌座(24)上還設(shè)置有限位塊(215)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌座(24)的上端連接有固定板(23)，所述固定板(23)上設(shè)置有橡膠套(21)和緩沖塊(22)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述橡膠套(21)、緩沖塊(22)以及限位塊(215)均呈左右對稱設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述夾持部(32)包括固定架(328)以及左右對稱設(shè)置的中間板(321)、夾持板(322)、夾持輪(323)、第一桿件(324)、u型板(325)、夾持座(326)、第二桿件(327)，所述夾持輪(323)設(shè)置在夾持板(322)內(nèi)，所述夾持板(322)通過第一桿件(324)和中間板(321)、u型板(325)連接，所述中間板(321)通過第二桿件(327)與夾持座(326)連接，所述u型板(325)與夾持座(326)連接，所述固定架(328)固定在夾持座(326)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述夾持部(32)的數(shù)量設(shè)置有兩組，且上下平行設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤巖探測鉆孔取芯裝置，其特征在于，所述鉆頭(51)和鉆桿(52)均采用不銹鋼材料。

9.一種應(yīng)用于煤巖探測鉆孔取芯裝置的使用方法，其特征在于，所述該方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種煤巖探測鉆孔取芯裝置和方法，裝置包括：并排連通設(shè)置的箱體和儲桿室，所述箱體內(nèi)設(shè)置有鉆進(jìn)裝置和夾持裝置，所述儲桿室內(nèi)設(shè)置有取桿裝置和儲桿裝置，所述箱體底部設(shè)置有便于鉆進(jìn)裝置通過的孔洞；方法包括：根據(jù)輸入的鉆頭規(guī)格要求，利用取桿裝置夾取鉆頭；將鉆頭輸送到箱體中，利用夾持裝置夾緊，并與鉆進(jìn)裝置中的第一電機(jī)輸出軸上的桿套連接；在第一電機(jī)作用下鉆頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過軌道裝置上下移動帶動鉆頭鉆進(jìn)進(jìn)給；當(dāng)需要鉆深度孔，再次利用取桿裝置夾取鉆桿，將鉆頭從桿套中卸下，將鉆桿一端連接在桿套上，另一端和鉆頭連接；鉆孔作業(yè)結(jié)束，取下鉆桿和鉆頭。本發(fā)明替代人工更換鉆頭和鉆桿動作，提高了工作效率和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：王力,康潤煬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10