我国首台采掘机器人—机器人化自动钻机

介绍了我国首台采掘机器人－机器人化自动钻机。本课题采用机器人技术将国产ＭＹＺ－１５０深孔钻机改造为机器人钻机，其中包括改造钻机的机械与液压系统，增加了萆和装，拆钻杆的机构，装备了计算机系统，工业电视系统和传感器，使工作人员在千米之外对钻机进行远距离操作，接装，拆卸钻杆以及钻孔作业都可自动进行。     

基于路径规划的大容量钻杆自动输送系统研究

针对现有煤矿钻机钻杆自动输送系统容量小,需要人工频繁补充钻杆的问题,开发了大容量钻杆自动输送系统。以钻杆一般输送路径规划和多列多层钻杆起点归一化方法为基础,结合ZYWL全方位自动钻机总体结构方案,利用钻杆箱侧下方的空间,设计了升降输送路径方案,降低了钻机整体高度。基于路径方案设计了钻杆箱、转运器、主机械手和副机械手等执行机构,并根据具体结构对输送路径进行了适应性调整,避免了输送装置与钻机主机结构发生运动干涉。理论验算与样机试验表明,大容量钻杆自动输送系统路径设置合理,可准确实现钻杆的自动输送。     

煤矿救援钻机换杆系统研制及应用

煤矿救援钻机在大直径救援孔施工中需要进行大量换杆作业。针对传统溜槽式换杆机构存在劳动强度大、安全性差、工作效率低等问题,研究适用于常规钻具的钻杆运移和快速存取方法。设计举升式钻杆运移装置和自动排杆装置,实现钻杆在钻杆箱与井口平台间的往返输送和自动排放;采用电液远程控制系统完成钻机换杆作业的远程控制,最终形成一套适用于地面救援孔钻进的煤矿救援钻机换杆系统。结构力学分析及现场工业性应用表明,换杆系统可实现钻机换杆作业由人力参与向人工控制的转变,减轻了工人劳动强度、提高了安全操作水平,提高了起下钻效率,为救援孔快速施工提供了装备保障。     

煤矿井下钻机的自动加卸钻杆方法探讨

通过分析煤矿井下自动化钻机常见自动加卸钻杆系统的结构原理、控制方法及适用条件等,对当前钻机自动加卸钻杆系统的特点进行了总结。对现有自动加卸钻杆系统存在的问题提出了具体的研究建议,并指出以防爆伺服电机控制的六轴机械手为核心的自动化钻机加卸钻杆系统是未来的发展方向,可为智能化钻孔机器人的研究奠定基础。     

新一代钻机的研制

近年来，在矿山和采石场中，由于机械的设备大型化和高效率化，大幅度地提高了效率和降低成本。由于钻机液压化，需要具有丰富知识和经验的熟练司机进行操作，高龄人员和没有经验的人是难以胜任的。利用电视图象远距离监控，可实现钻机的自动控制，使作业条件和作业环境得到很大改善。实现矿山无人化生产是下个世纪的重要课题。新一代钻机研制的具体目标是：穿孔作业的自动化（钻孔定位开孔后的所有作业）；辅助作业的自动化（钻机换孔、钻杆贮存、移动等）；具有自我诊断机能和优良性能及自动穿孔钻机的遥控操作。穿孔作业的自动化穿孔作业…     

自动钻机用钻杆箱扩容方案对比分析

自动钻机钻杆箱容量不足是制约着钻机自动化的程度,目前,受到自动钻机外形尺寸的限制,自动钻机的钻杆箱容量只有7根,井下钻孔作业过程中钻杆用完后,需人工向钻杆箱添加钻杆,在一定程度上制约了自动钻机的自动化水平。因此,自动钻机的发展必须要解决钻杆箱的容量问题。钻杆箱容量扩展方式可分为外置式钻杆箱和安装在钻机本体式的钻杆箱,这2种扩容方式各有其优缺点。     

液压钻车钻杆自动装卸装置的设计

设计了一种小型液压钻车的自动装卸钻杆装置。该装置利用液压机械手,将钻杆从钻杆库搬运至动力头前,与钻杆夹持装置配合以实现钻杆的自动装卸。机械手能够在钻机导轨上移动位置,不干涉钻机钻进运动,提高了作业效率和安全性。     

煤矿钻机自动上下钻杆装置研制与应用

常规煤矿钻机在井下钻孔施工过程中,钻杆的装卸由人工完成。要实现钻杆装卸的自动化,首先需要研制钻杆储存及钻杆输送机构,其次要有钻杆拧卸配套机构。研制的自动装卸钻杆装置可以实现钻杆储存、输送等功能;自动拧卸钻杆装置主要用来加接钻杆,即自动松开、拧紧钻杆之间的螺纹联接,并能有效地保护钻杆螺纹,通过2种装置的配合便可实现钻机的自动上下钻杆功能。     

机器人化煤矿自动钻机

介绍了研制成功的机器人化煤矿自动钻机系统的组成及主要研究内容和整个钻了L作业的控制过程和功能。     

自动上下钻杆装置的比较选型

根据传统液压钻机、自动控制钻机、智能钻孔机器人等不同钻探装备的需求,对多种自动上下钻杆装置的工作原理和结构特点进行了分析、比较,讨论了各种类型的优缺点,明确了不同类型的适用工况,为自动上下钻杆装置的应用提供了基础。     

钻杆库机构设计及其控制系统研究

研制了一种新型陆地浅层取样钻机用钻杆自动传送系统。在钻进过程中需要装卸钻杆时,通过旋转盘机构将钻杆从库中依次移出,钻杆夹紧机构将其夹紧,再由钻杆输送机构输送到动力头部位。整个过程实现自动化控制,无需工人参与。     

ZYWL-3200SY煤矿用全自动钻机的研制与应用

针对目前煤矿井下钻孔设备效率低、施工人员劳动强度大、人工操作频繁、安全隐患大等情况,研制了一套能够自动施钻、自动上下钻杆、自动防卡钻的劳动强度小、操作安全的ZYWL-3200SY煤矿用全自动钻机。全自动钻机由自动上下钻杆系统、动力头、对顶双加持器、提升调斜机构等组成。经现场工业试验表明,该自动钻机能实现一键全自动施工,工作稳定可靠,尤其适合应用于高危作业环境下的钻孔施工。     

全液压坑道钻机自动上、下钻杆装置液压系统设计及仿真分析

全液压坑道钻机作为煤矿井下瓦斯抽放的主要设备,对其进行自动化升级具有重要意义。按照常规钻机的传动方式和设计方法,该自动上、下钻杆装置采用了负载敏感液压系统。介绍了自动上、下钻杆装置的工作过程,设计了自动上、下钻杆装置的液压系统,运用AMESim建立了液压系统的仿真模型。仿真结果表明,自动上、下钻杆装置的双夹持系统、顶杆和送杆系统均满足设计要求,可为常规钻机自动化升级改造提供理论基础。     

煤矿坑道钻机自动加卸钻杆装置的研发

针对煤矿坑道钻机人工加卸钻杆安全性差、劳动强度大等现状,分析了煤矿坑道钻机自动加卸钻杆系统发展中的问题,开发了基于防爆PLC控制的自动加卸钻杆装置。该装置采用转轮式结构,利用机械手从转轮式杆仓中抓取钻杆,整个操作过程由手持式遥控器完成。该装置安装在钻机给进机身上,可以随机身进行变幅调角。测试结果表明,该装置具有适合各种倾角方位的钻孔、巷道适应性强、操作方便快捷、安全性高等特点,为煤矿坑道钻机的自动化升级提供了有效的技术支撑。     

自动钻机外接钻杆箱装置设计

自动钻机在钻进过程中无需人工操作,极大地提高了操作钻机的安全性和降低了人工劳动强度。目前,由于煤矿井下巷道空间有限,自动钻机的体积不能太大,导致钻机自身钻杆箱容量有限。针对钻杆箱容量不足的问题,对钻杆箱进行扩容,设计一种自动钻机外接钻杆箱。     

矿用钻杆自动搬运系统设计研究

针对朱家峁煤矿工作条件恶劣、人工换杆强度大等难题,基于机器视觉及工业机器人,设计了钻杆自动搬运系统,对钻杆自动搬运系统组成进行分析,设计了钻杆自动搬运系统的总体结构,对机械手抓取钻杆的受力进行有限元分析;基于MATLAB对机器人抓取钻杆的路径及抓取精度进行仿真。仿真结果表明,该系统可以保证钻杆搬运安全稳定运行。     

坑道钻机换杆装置设计

随着自动化技术在煤矿的应用,国内中大型煤矿开始使用自动化坑道钻机进行施工作业。换杆装置作为自动化坑道钻机的重要组成部分,主要作用为抓取钻杆,并与其他部件配合实现钻杆上卸扣,其结构合理性直接影响自动化钻机的使用效果和运行效率。对换杆装置的钻杆平台和换杆机械手进行设计,并对机械手在结构自身重力及钻杆重力下进行有限元仿真分析。结果表明,机械手中心与夹持器中心的偏差满足设计要求,能够保证钻杆准确输送。最终通过样机试验验证了设计及仿真的正确性,为煤矿井下坑道钻机换杆装置设计提供了新的解决方法。     

离合式卡盘在钻杆装拆中的应用

为解决大扭矩钻机中卡盘结构庞大以及自动钻机中钻杆加接结构复杂问题,结合钻机在钻进中实际使用情况,通过对钻杆装卸特点分析,提出可离合式液压卡盘结构同钻杆联接器相结合,采用联接器进行钻杆加接钻进,离合卡盘用于钻杆拆卸,提高钻杆钻进中的可靠性,降低卡盘的使用率,优化卡盘结构和自动钻机结构,优化钻机结构。     

在役钻机管柱自动化升级改造技术与实践

钻机管柱自动化技术是钻机未来的发展方向。介绍了在役钻机管柱自动化升级改造要遵循的原则、要求和整体技术方案,管柱自动化系统由管柱自动输送系统、立柱自动排放系统、井口自动化设备、集成动力系统和司钻集成控制系统等组成。该技术方案在ZJ50D在役钻机上实施,配套了动力猫道、钻台机械手、缓冲机械手、铁钻工、二层台自动排管装置、动力鼠洞、动力卡瓦、自动吊卡、多功能综合液压站、集成控制系统等设备,并成功应用。现场应用表明,进行管柱自动化升级改造后,实现了钻井作业过程管柱操作的自动化,包括钻具上钻台及建立柱自动化、起下钻过程的管柱操作自动化、套管输送自动化、甩钻具作业自动化等;同时,大大提高了钻井作业的安全性,劳动强度降低90%以上,减少2个操作岗位。     

ZDY850LK煤矿坑道用远控钻机

ZDY850LK钻机是为适应深部和松软突出煤层等资源生产而设计的一款新型煤矿坑道钻机,该钻机以突破煤矿井下坑道钻机远控技术为核心;重点研究了钻杆自动装卸、钻机状态监测、远程操作控制3项关键技术,开发出配装国产坑道钻机的状态监控与操控系统。试验表明该钻机可以很好地实现钻杆自动装卸、钻机状态监测、远程操作控制。