一种岩体自动钻进装置及方法与流程

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1.本发明涉及钻进技术领域，尤其涉及一种岩体自动钻进装置及方法。

背景技术：

2.钻机是矿山开采开发过程中最为常用的机械装置，通过钻具带动钻进装置向地层进入，可用于勘探矿产资源获取岩心，气态、液态矿样等。但目前的钻进装置普遍存在钻进精度低，装置使用环境恶劣，导致润滑失效使用寿命低等问题，公开号为cn218117685u的实用新型公开了一种施工用的钻机，该实用新型包括主机架，包括支撑底座，支撑底座由横板及斜板共同构成的梯形结构；钻进机构，包括设置在支撑底座右侧的钻杆，钻杆外侧壁上设有承托板；伸缩机构，包括设置在支撑底座顶部的底板，底板上设有滑槽。该实用新型一种施工用的钻机，通过伸缩杆固定于滑柱上，同时用于固定钻进机构的安装座设于伸缩杆顶部，便于通过滑柱调节钻进机构和底板的距离，降低了在移动底板时的精度要求，同时使钻进装置的活动范围更大，大大提高了钻进的质量及效率；通过设置液压缸和第二电机，提高钻机钻进的动力，同时采用四翼钻头和金刚石刀片，使得钻头可对岩层进行有效削切，提高钻孔效率。但该专利并没有解决当地层硬度不均时钻进精度较低的问题。
3.公开号为cn115075731a发明专利公开了矿石开采竖直钻进设备领域的矿石开采用竖直方向钻进设备，包括钻进设备本体、钻进下沉装置、包裹式钻进装置、方位调整装置和移动减震组件，针对钻进产生的反作用力容易导致设备倾翻的问题，该发明卸载了设备承受的反作用力；为了解决钻头摇摆或者矿石破裂时急促偏移而导致工作位点产生偏差及现有钻进设备无法自适应不平整地面进行固定支撑的问题，该发明设置了包裹式钻进装置实现了钻进设备可以根据地面高度自适应调整固定下沉的高度，同时不仅实现了对钻头的位置限定而且可以缓冲并矫正由于着力点变化导致的钻头偏移。该发明虽然对钻进精度有一定的修正，但是仅通过缓冲的方式进行调整，导致钻进精度提升有限。

技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明公开一种岩体自动钻进装置，包括固定装置，所述固定装置包括固定杆，固定杆上设置多个保护壳，保护壳内固定装有电机ⅰ，电机ⅰ的转轴上固定装有螺纹杆，所述螺纹杆上固定装有电机ⅱ，电机ⅱ的转轴上固定装有齿轮ⅰ，齿轮ⅰ的一侧啮合有齿条，齿条与固定杆滑动连接，齿条位于多个保护壳之间，齿条的下侧装有钻进桶，所述钻进桶内装有支撑装置和钻进组件。
5.进一步地，所述支撑装置包括带槽板，带槽板旋转安装在所述钻进桶内，钻进桶固定装有中间板，中间板位于所述带槽板的下侧，中间板内滑动装有多个顶块，顶块上固定装有滑轴，所述带槽板上设置多个斜槽，滑轴配合在斜槽内，所述带槽板由电机ⅲ驱动旋转。
6.进一步地，所述顶块内旋转装有滚轮，滚轮由电机ⅳ驱动旋转。
7.进一步地，所述钻进组件包括电机
ⅴ
，电机
ⅴ
固定安装在钻进桶上，电机
ⅴ
的转轴上固定装有转轴ⅱ，转轴ⅱ上固定装有中心齿轮，所述中间板的底端固定装有环型架，环型
架内固定装有齿轮环，齿轮环与中心齿轮之间啮合有多个行星齿轮，行星齿轮都旋转安装在齿轮架上，齿轮架旋转安装在所述中间板的底端，环型架下端旋转装有转块，转块与所述行星齿轮旋转连接，其中两个行星齿轮通过传动装置装有钻进头。
8.进一步地，所述传动装置包括固定座，固定座固定安装在所述转块上，固定座上旋转装有转架ⅲ，转架ⅲ上铰接有三个连杆，三个连杆的一端共同铰接在转架ⅰ的上侧，转架ⅰ下侧铰接有三个连杆，三个连杆上共同铰接有转架ⅱ，转架ⅱ下侧装有钻进头。
9.进一步地，所述转块上装有移动装置，所述移动装置包括安装架，安装架固定安装在所述固定座的下侧，安装架上固定装有电机ⅵ，电机ⅵ的转轴上固定装有丝杠，安装架上滑动装有滑块，滑块与丝杠配合滑动，所述转架ⅱ的转轴与滑块旋转连接。
10.进一步地，所述转块上滑动装有两个挡板，两个挡板重叠并相对滑动设置，所述钻进头的转轴与挡板旋转连接。
11.进一步地，所述钻进桶上装有排渣装置，排渣装置包括电机ⅶ，电机ⅶ固定安装在所述钻进桶上，电机ⅶ的转轴上固定装有齿轮ⅳ，齿轮ⅳ的一侧啮合有内齿轮，内齿轮外侧固定装有螺旋提升桶，螺旋提升桶与所述钻进桶旋转连接。
12.进一步的，本发明还公开一种岩体自动钻进方法，包括如下步骤：步骤一、探测：先进行探测后获得需要钻进的位置，确定钻进的深度和角度。
13.步骤二、定位：将固定装置固定在岩体上，通过螺纹杆钻进的不同深度可确定角度，将钻进筒对准需要钻进的位置。
14.步骤三、钻进：通过两个钻进头螺旋钻进。
15.步骤四、调整：通过电机ⅵ调整钻进头的位置，纠正偏差，并通过滚轮支撑内壁，辅助钻进。
16.本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明设置了固定装置，将固定装置固定在岩体上，带动钻进桶和钻进组件向前钻进，保证钻进的方向，同时保证钻进的稳定进行；（2）本发明设置有支撑装置，支撑装置内的顶块通过向外伸缩可以用于支撑，进一步保证钻进的稳定进行，同时设置滚轮与固定装置一起驱动钻进桶向前运动；（3）本发明通过钻进组件进行钻进，钻进组件内设置行星减速机构，保证钻进头的稳定钻进，同时使得钻进头自转同时公转，提高钻进效率；（4）本发明的传动装置通过多个连杆的连接，能够保证行星齿轮的动力持续稳定的输出到钻进头上，即使在钻进中钻进头改变方向，受到阻力，也不会影响动力传输；（5）本发明设置的移动装置能够改变两个钻进头之间的距离，改变钻进的方向，同时在钻进头跑偏时也能够将其带回原本的位置；（6）本发明设置的两个挡板互相重叠，在两个钻进头移动时能保证碎石和尘土不进入到转块内，保证机器的使用寿命。
附图说明
17.图1为本发明的整体结构示意图。
18.图2为图1中a处的放大图。
19.图3为本发明的固定装置局部示意图。
20.图4为图3中f-f处的截面图。
21.图5为本发明的支撑装置示意图。
22.图6为本发明的支撑装置部分零件示意图。
23.图7为图6中b处的放大图。
24.图8为本发明的顶块内部结构示意图。
25.图9为本发明的钻进组件示意图一。
26.图10为本发明的钻进组件示意图二。
27.图11为本发明的传动装置示意图。
28.图12为图11中d处的放大图。
29.图13为图11中c处的放大图。
30.图14为本发明的排渣装置正视图。
31.图15为图14中g-g处的截面图。
32.图16为本发明的排渣装置轴测图。
33.图17为图16中e处的放大图。
34.图18为本发明的螺旋提升桶结构示意图。
35.附图标号：1-固定装置；2-支撑装置；3-钻进组件；4-传动装置；5-移动装置；6-排渣装置；7-钻进桶；101-固定杆；102-保护壳；103-电机ⅰ；104-螺纹杆；105-电机ⅱ；106-齿轮ⅰ；107-齿条；201-电机ⅲ；202-转轴ⅰ；203-齿轮ⅱ；204-齿轮ⅲ；205-带槽板；206-顶块；207-滑轴；208-滚轮；209-中间板；210-皮带；211-电机ⅳ；301-中心齿轮；302-齿轮架；303-行星齿轮；304-环型架；305-齿轮环；306-转块；307-钻进头；308-电机
ⅴ
；309-转轴ⅱ；401-固定座；402-转架ⅰ；403-转架ⅱ；404-转架ⅲ；405-连杆；501-电机ⅵ；502-安装架；503-丝杠；504-滑块；505-挡板；601-电机ⅶ；602-齿轮ⅳ；603-内齿轮；604-螺旋提升桶。
实施方式
36.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
37.实施例：一种岩体自动钻进装置，包括固定装置1，固定装置1固定在岩体上，固定装置1控制钻进桶7进行升降，钻进桶7内装有支撑装置2，支撑装置2用于在钻进过程中支撑并保持稳定，钻进桶7内还装有钻进组件3，钻进组件3通过传动装置4控制钻进头307进行钻进，钻进组件3上装有移动装置5，移动装置5控制两个钻进头307的位置，在钻进的过程中控制改变钻进头307的位置。
38.其中固定装置1包括固定杆101，固定杆101上固定装有4个保护壳102，保护壳102内固定装有电机ⅰ103，电机ⅰ103的转轴上固定装有螺纹杆104，固定杆101上固定装有电机ⅱ105，电机ⅱ105的转轴上固定装有齿轮ⅰ106，齿轮ⅰ106的一侧啮合有齿条107，齿条107与固定杆101滑动连接，齿条107下端固定装有钻进桶7，首先将四个保护壳102靠近岩体，启动电机ⅰ103，电机ⅰ103带动螺纹杆104旋转，钻进岩体进行固定。
39.支撑装置2包括电机ⅲ201，电机ⅲ201固定安装在钻进桶7内，电机ⅲ201的转轴上固定装有转轴ⅰ202，转轴ⅰ202下侧固定装有齿轮ⅱ203，齿轮ⅱ203的一侧啮合有齿轮ⅲ204，齿轮ⅲ204上固定装有带槽板205，带槽板205旋转安装在钻进桶7内，带槽板205上设置有四个斜槽，钻进桶7内固定装有中间板209，中间板209设置在带槽板205的下侧，中间板209上滑动装有四个顶块206，顶块206上固定装有滑轴207，滑轴207配合在带槽板205的斜槽内，带槽板205旋转会通过斜槽和滑轴207带动顶块206在中间板209内滑动，并由此向外支撑，顶块206内固定装有电机ⅳ211，电机ⅳ211的转轴上通过皮带210连接有滚轮208，滚
轮208旋转安装在顶块206内，在钻进的过程中辅助前进。
40.钻进组件3包括电机
ⅴ
308，电机
ⅴ
308固定安装在钻进桶7的中心位置，电机
ⅴ
308的转轴上固定装有转轴ⅱ309，转轴ⅱ309的下端固定装有中心齿轮301，所述齿轮ⅲ204和带槽板205轴心位置设置通孔，所述转轴ⅱ309穿过通孔，带动中心齿轮301旋转，中间板209下端固定装有环型架304，环型架304内固定装有齿轮环305，齿轮环305与中心齿轮301之间啮合有四个行星齿轮303，四个行星齿轮303旋转安装在齿轮架302上，齿轮架302旋转安装在中间板209下侧，环型架304下侧旋转安装有转块306，其中两个行星齿轮303的转轴穿过转块306的上面并与转块306旋转连接，中心齿轮301旋转时，带动所有行星齿轮303绕着中心齿轮301公转的同时自转，行星齿轮303在公转时也会带动转块306在环型架304上旋转。
41.传动装置4包括固定座401，固定座401固定安装在转块306内，固定座401上旋转装有两个转架ⅲ404，转架ⅲ404与行星齿轮303固定连接，转架ⅲ404设置三个支杆，每个支杆上都铰接有连杆405，三个连杆405的下侧共同铰接在转架ⅰ402的上侧，转架ⅰ402的下侧铰接有三个连杆405，三个连杆405共同铰接有同一个转架ⅱ403，转架ⅱ403的轴心处固定装有钻进头307，移动装置5包括安装架502，安装架502固定安装在固定座401的下侧，安装架502的两侧都固定装有电机ⅵ501，电机ⅵ501的转轴上固定装有丝杠503，安装架502上滑动装有滑块504，滑块504与丝杠503配合，丝杠503带动滑块504在安装架502内滑动，转架ⅱ403的转轴与滑块504旋转连接，启动电机ⅵ501带动滑块504滑动，滑块504会带动转架ⅱ403移动位置，转架ⅱ403带动钻进头307改变位置，转块306下侧滑动装有两个挡板505，钻进头307转轴穿过挡板505，两个挡板505互相重叠一部分并且互相滑动连接，在滑块504带动转架ⅱ403和钻进头307移动时，两个挡板505始终封闭转块306，防止碎石进入。
42.排渣装置6包括电机ⅶ601，电机ⅶ601固定安装在钻进桶7上，电机ⅶ601的转轴上固定装有齿轮ⅳ602，齿轮ⅳ602的一侧啮合有内齿轮603，内齿轮603外侧固定装有螺旋提升桶604，螺旋提升桶604内侧的螺旋结构能够将钻进时的碎石向后运输。
43.本发明还公开一种岩体自动钻进方法，包括如下步骤：步骤一、探测：先进行探测后获得需要钻进的位置，确定钻进的深度和角度。
44.步骤二、定位：将固定装置1固定在岩体上，通过螺纹杆104钻进的不同深度可确定角度，将钻进筒7对准需要钻进的位置。
45.步骤三、钻进：通过两个钻进头307螺旋钻进。
46.步骤四、调整：通过电机ⅵ501调整钻进头307的位置，纠正偏差，并通过支撑内壁，辅助钻进。
47.工作原理：将固定装置1放在岩体上，启动电机ⅰ103，带动螺纹杆104旋转，螺纹杆104旋转钻进岩体内进行固定，启动电机ⅱ105，电机ⅱ105带动齿轮ⅰ106旋转带动齿条107向前移动，齿条107带动钻进桶7向前钻进，启动电机ⅲ201，电机ⅲ201带动转轴ⅰ202和齿轮ⅱ203旋转，齿轮ⅱ203带动齿轮ⅲ204和带槽板205旋转，带槽板205通过斜槽带动滑轴207和顶块206向外滑动，直到滚轮208接触到钻进过的内壁，然后启动电机ⅳ211，电机ⅳ211带动滚轮208旋转，滚轮208与齿条107共同作用带动钻进桶7向前移动，启动电机
ⅴ
308，电机
ⅴ
308带动转轴ⅱ309和中心齿轮301旋转，在齿轮环305的作用下，中心齿轮301带动所有行星齿轮303绕着中心齿轮301公转的同时自传，并且带动齿轮架302和转块306共同旋转，行星齿轮303通过传动装置4带动钻进头307旋转钻进，两个钻进头307也是围绕中心齿轮301
的轴心公转同时自转，在钻进过程中，如果钻进头307偏离位置，或者需要调整位置，则启动电机ⅵ501，电机ⅵ501带动丝杠503旋转，丝杠503带动滑块504滑动，滑块504带动转架ⅱ403跟随滑块504滑动，过程中，通过连杆405的配合行星齿轮303仍然可以不间断的向钻进头307传送旋转动力，并且改变位置，调整钻进头307的钻进方向，整个过程中，电机ⅶ601带动齿轮ⅳ602旋转，齿轮ⅳ602通过内齿轮603带动螺旋提升桶604旋转，在钻进桶7向前钻进的过程中，钻进桶7带动螺旋提升桶604向前挤压钻下的碎石，碎石进入螺旋提升桶604并通过内部的螺旋结构将碎石向后运输（钻进的方向为前）。

技术特征：

1.一种岩体自动钻进装置，其特征在于，包括固定装置（1），所述固定装置（1）包括固定杆（101），固定杆（101）上设置多个保护壳（102），保护壳（102）内固定装有电机ⅰ（103），电机ⅰ（103）的转轴上固定装有螺纹杆（104），所述螺纹杆（104）上固定装有电机ⅱ（105），电机ⅱ（105）的转轴上固定装有齿轮ⅰ（106），齿轮ⅰ（106）的一侧啮合有齿条（107），齿条（107）与固定杆（101）滑动连接，齿条（107）位于多个保护壳（102）之间，齿条（107）的下侧装有钻进桶（7），所述钻进桶（7）内装有支撑装置（2）和钻进组件（3）。2.如权利要求1所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述支撑装置（2）包括带槽板（205），带槽板（205）旋转安装在所述钻进桶（7）内，钻进桶（7）内固定装有中间板（209），中间板（209）位于所述带槽板（205）的下侧，中间板（209）内滑动装有多个顶块（206），顶块（206）上固定装有滑轴（207），所述带槽板（205）上设置多个斜槽，滑轴（207）配合在斜槽内，所述带槽板（205）由电机ⅲ（201）驱动旋转。3.如权利要求2所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述顶块（206）内旋转装有滚轮（208），滚轮（208）由电机ⅳ（211）驱动旋转。4.如权利要求3所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述钻进组件（3）包括电机
ⅴ
（308），电机
ⅴ
（308）固定安装在钻进桶（7）上，电机
ⅴ
（308）的转轴上固定装有转轴ⅱ（309），转轴ⅱ（309）上固定装有中心齿轮（301），所述中间板（209）的底端固定装有环型架（304），环型架（304）内固定装有齿轮环（305），齿轮环（305）与中心齿轮（301）之间啮合有多个行星齿轮（303），行星齿轮（303）都旋转安装在齿轮架（302）上，齿轮架（302）旋转安装在所述中间板（209）的底端，环型架（304）下端旋转装有转块（306），转块（306）与所述行星齿轮（303）旋转连接，其中两个行星齿轮（303）通过传动装置（4）装有钻进头（307）。5.如权利要求4所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述传动装置（4）包括固定座（401），固定座（401）固定安装在所述转块（306）上，固定座（401）上旋转装有转架ⅲ（404），转架ⅲ（404）上铰接有三个连杆（405），三个连杆（405）的一端共同铰接在转架ⅰ（402）的上侧，转架ⅰ（402）下侧铰接有三个连杆（405），三个连杆（405）上共同铰接有转架ⅱ（403），转架ⅱ（403）下侧装有钻进头（307）。6.如权利要求5所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述转块（306）上装有移动装置（5），所述移动装置（5）包括安装架（502），安装架（502）固定安装在所述固定座（401）的下侧，安装架（502）上固定装有电机ⅵ（501），电机ⅵ（501）的转轴上固定装有丝杠（503），安装架（502）上滑动装有滑块（504），滑块（504）与丝杠（503）配合滑动，所述转架ⅱ（403）的转轴与滑块（504）旋转连接。7.如权利要求6所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述转块（306）上滑动装有两个挡板（505），两个挡板（505）重叠并相对滑动设置，所述钻进头（307）的转轴与挡板（505）旋转连接。8.如权利要求7所述的一种岩体自动钻进装置，其特征在于，所述钻进桶（7）上装有排渣装置（6），排渣装置（6）包括电机ⅶ（601），电机ⅶ（601）固定安装在所述钻进桶（7）上，电机ⅶ（601）的转轴上固定装有齿轮ⅳ（602），齿轮ⅳ（602）的一侧啮合有内齿轮（603），内齿轮（603）外侧固定装有螺旋提升桶（604），螺旋提升桶（604）与所述钻进桶（7）旋转连接。9.一种岩体自动钻进方法，用到如权利要求8所述的钻进装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、探测：先进行探测获得需要钻进的位置，确定钻进的深度和角度；步骤二、定位：将固定装置（1）固定在岩体上，通过螺纹杆（104）钻进的不同深度可确定钻进筒（7）的角度，将钻进筒（7）对准需要钻进的位置；步骤三、钻进：通过两个钻进头（307）螺旋钻进；步骤四、调整：通过电机ⅵ（501）调整钻进头（307）的位置，纠正钻进偏差，并通滚轮（208）过支撑内壁，辅助钻进。

技术总结

本发明公开一种岩体自动钻进装置及方法，涉及钻进技术领域，包括固定装置，固定装置固定在岩体上，固定装置控制钻进桶进行升降，钻进桶内装有支撑装置，支撑装置用于在钻进过程中支撑并保持稳定，钻进桶内还装有钻进组件，钻进组件通过传动装置控制钻进头进行钻进，钻进组件上装有移动装置，移动装置控制两个钻进头的位置，在钻进的过程中控制改变钻进头的位置，本发明的固定装置固定在岩体上，带动钻进桶和钻进组件向前钻进能够保证钻进的方向，同时保证钻进的稳定进行。时保证钻进的稳定进行。时保证钻进的稳定进行。