本实用新型属于煤矿机械领域，具体涉及一种可以测量钻孔深度的装置及使用该装置的钻机。
背景技术：
井工开采煤层时需要施工大量钻孔，尤其对于突出矿井，施工出质量合格的抽采钻孔是保障煤矿安全生产的重要因素。煤矿现有钻孔施工一般由2-3名钻工通过钻机向煤岩层打入钻杆完成，通过数出钻杆的数量再乘以单根钻杆的长度从而得出钻孔的深度值，此种方法严重受限于钻工的自身素质，存在个别钻工通过多数钻杆从而将深度不够的钻孔冒充已施工至设计孔深的“打假钻”现象。如果钻孔深度不够，将严重影响后期的瓦斯抽采效果，从而为煤矿生产留下极大的安全隐患。为杜绝施工假钻现象，现有矿井一般在施工现场安装有视频监测监控系统，系统摄像头正对钻孔施工现场，施工完成后退出钻孔内的钻杆，结合地面人员监控，通过数出钻杆数量再乘以标准钻杆的长度进而计算出孔深，此种方法需要额外的视频监控系统和监控人员，人力和监管成本高，投入大，人工监测可能存在误差，且监控系统易断电、损坏，不便于管理，严重影响施工效率，进而制约煤企经济效益。为此需要发明一种简单的能够自动记录钻孔深度的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种钻孔深度测量装置，以解决现有技术中钻孔施工效率低、施工成本高、不便于管理和影响煤炭企业经济效益的问题，此外，本实用新型还提供一种使用该钻孔深度测量装置的钻机。
为了实现上述目的，本实用新型一种钻孔深度测量装置的技术方案是：
方案一：一种钻孔深度测量装置，包括滚轮组件和固定在滚轮组件上、用于对所述滚轮组件施加将滚轮组件沿钻杆径向压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性压紧装置以及数据处理系统，所述滚轮组件包括当钻杆给进或后退时沿钻杆轴向与钻杆发生相对转动的滚轮和用于采集滚轮相对于滚轮回转轴线转动角度的角度采集装置，角度采集装置与数据处理系统信号连接。弹性压紧装置将滚轮组件上的滚轮沿钻杆径向压紧贴合在钻杆上，当钻杆给进或后退时，通过钻杆与滚轮之间的摩擦带动滚轮随之转动，钻杆给进和后退的距离即滚轮转动的行程。角度采集装置采集滚轮转动的角度，正转为正，反转为负，数据处理系统根据角度采集装置采集到的滚轮最终转动的角度量结合滚轮半径可求得钻杆给进的位移量，也即钻孔深度。
本实用新型的有益效果是：通过钻杆给进或后退时带动滚轮转动，进而通过滚轮转动的行程求得钻杆的给进量，最终求得钻孔深度，通过仪器自动计算钻孔深度，相较于现有技术中通过人工数钻杆的方法，避免了人为因素可能存在的计量误差的，有效防止施工假钻现象的发生，同时可减少视频监测监控的设备投入，无需专门配备人员监测，极大提高了人员的工作效率和煤企的经济效益，为瓦斯治理和煤矿安全生产提供了有力保障。
方案二：在方案一的基础上，所述的钻孔深度测量装置还包括轴承，所述轴承包括可发生相对转动的外圈和内圈，所述弹性压紧装置固设在轴承的外圈和内圈两个中的一个上。在钻机上固设轴承，将弹性压紧装置固定在轴承的内圈或外圈上，当钻杆转动给进或后退时，带动弹性压紧装置上的滚轮组件在给进或后退的同时，可与钻杆同步绕钻杆轴线转动，减少了钻杆与滚轮之间沿钻杆转动方向上的摩擦，增强设备的可靠性。
方案三：在方案二的基础上，所述的弹性压紧装置沿其所在的轴承内圈或外圈的周向上均布有多个。设置多个弹性压紧装置，从而可以从得到的多组钻孔深度数据中分析数据的可靠性，通过分析多组孔深数据的同步性可避免钻工通过人为拨动个别滚轮转动进而将未施工到位的钻孔冒充已达设计孔深的钻孔，进一步保证钻孔数据的真实性。
方案四：在方案一至方案三的基础上，所述弹性压紧装置包括轴向与钻杆轴向垂直且共面的通轴和沿通轴轴向与通轴导向配合的固定块，所述滚轮组件固设在通轴上，在所述通轴和固定块之间设置有对滚轮施加压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性件。通过在通轴和固定块之间设置弹性件，弹性件对通轴施加弹性力，使通轴沿通轴轴线向靠近钻杆的方向运动，进而将滚轮组件上的滚轮压紧贴合在钻杆上。
方案五：在方案四的基础上，所述的滚轮组件还包括固设在弹性压紧装置的通轴上的滚轮架，所述滚轮转动装配在所述滚轮架上。滚轮架固设在弹性压紧装置的通轴上，弹性件产生的弹性力传递给通轴后，再通过滚轮架传递到滚轮上，将滚轮压紧贴合在钻杆上。同时，滚轮架可以设置在滚轮的两侧，使滚轮两侧接收到的弹性力更均匀。
本实用新型一种钻机的技术方案是：
方案一：一种钻机，包括机架和设置在机架上的钻孔深度测量装置，所述测量装置包括滚轮组件和固定在滚轮组件上、用于对所述滚轮组件施加将滚轮组件沿钻杆径向压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性压紧装置以及数据处理系统，所述滚轮组件包括当钻杆给进或后退时沿钻杆轴向与钻杆发生相对转动的滚轮和用于采集滚轮相对于滚轮回转轴线转动角度的角度采集装置，角度采集装置与数据处理系统信号连接。
方案二：在方案一的基础上，所述的钻孔深度测量装置还包括轴承，所述轴承包括可发生相对转动的外圈和内圈，外圈和内圈两个中的一个固定在钻机机架上，另一个上固定有所述弹性压紧装置。
方案三：在方案二的基础上，所述的弹性压紧装置沿其所在的轴承内圈或外圈的周向上均布有多个。
方案四：在方案一至方案三的基础上，所述弹性压紧装置包括轴向与钻杆轴向垂直且共面的通轴和沿通轴轴向与通轴导向配合的固定块，所述滚轮组件固设在通轴上，在所述通轴和固定块之间设置有对滚轮施加将滚轮压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性件。
方案五：在方案四的基础上，所述的滚轮组件还包括固设在弹性压紧装置的通轴上的滚轮架，所述滚轮转动装配在所述滚轮架上。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中测量装置的主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的工作状态示意图；
图4为实施例1的整体结构示意图；
图5为测量装置在钻机上的安装示意图；
图6为本实用新型实施例2中测量装置的其中一种安装方式示意图；
图7为本实用新型实施例2中测量装置的其中一种结构示意图；
图8为本实用新型实施例2中测量装置的另一种结构示意图；
图9为本实用新型实施例3的结构示意图；
图10为图9的a—a向剖面示意图；
图11为本实用新型实施例3中给出的弹性压紧装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
本实用新型一种钻孔深度测量装置的具体实施实例1，如图1至图5所示，该孔深测量装置包括固设在钻机夹持器前方的轴承3，轴承3的外圈32通过固定架固定在钻机1上，在轴承3的内圈31侧面上沿圆周方向均设有三组弹性压紧装置4，弹性压紧装置4上固设有滚轮组件5，滚轮组件上5设有角度传感器53，角度传感器53与数据处理系统信号6连接。
弹性压紧装置4包括固定块41、通轴42和压簧43，弹性压紧装置4的固定块固设在轴承的内圈31上。固定块41上部设有外缘突出的上挡耳411，中间为圆柱形空腔，底端设有向空腔内部延伸的下挡片412。通轴穿装于固定块内部，通轴顶部为“t”形结构，“t”形结构顶部形状与固定块中间的空腔形状相适配，通轴中间部分从固定块下挡片中间穿出，通轴下部具有与固定块上挡耳相对应的下挡耳421。此处，通轴沿自身轴向与固定块构成导向配合，通轴可在固定块内沿通轴轴向上下运动。
在固定块的上挡耳与通轴的下挡耳之间的固定块外部套装有压簧43，压簧43的两端分别固设在固定块的上挡耳411和通轴的下挡耳421上，通过压簧的推压作用，可带动通轴下部向下伸出固定块的空腔中，当通轴的上部运动至固定块的下挡片处时，通轴顶部的“t”形结构与下挡片挡止配合，防止通轴从固定块中滑出；当通轴向上运动到固定块下挡片位置时，通轴上的下挡耳与固定块上的下挡片挡止配合，防止下挡耳以下部分进入固定块空腔中。
通轴下部固设有滚轮组件5，滚轮组件5包括滚轮架51和在滚轮架中间设置的支撑轴52，支撑轴上套装有可绕支撑轴转动的滚轮54，滚轮54与支撑轴52之间设有角度传感器53，角度传感器53可以采集滚轮54相对于支撑轴52转动的角度数据。在本实施例中角度传感器构成角度采集装置，在其他实施例中，角度采集装置还可以是光电计数器，光电计数器通过采集滚轮上的辐条通过计数器时，遮挡计数器光源发出光的次数，结合滚轮上总的辐条数量，进而求出滚轮转过的角度。三组滚轮组件上的滚轮中间留有可供钻杆2穿过的空间，该空间尺寸稍小于钻杆横截面尺寸，当钻杆穿过三组滚轮中间形成的空间时，钻杆将滚轮沿钻杆径向顶开，弹性压紧装置上的压簧进一步收缩，在压簧作用下，压簧推压通轴将滚轮架上的滚轮压紧在钻杆上。当钻机驱动钻杆旋转给进时，钻杆与滚轮之间的摩擦力在带动滚轮和弹性压紧装置绕轴承回转轴线转动的同时，滚轮自身沿钻杆轴向在钻杆上同步转动，角度传感器采集滚轮相对于支撑轴轴向的转动角度数据后将数据传输至与角度传感器信号连接的信号处理系统，信号处理系统根据采集到的滚轮转动角度数据结合滚轮半径计算得出滚轮转动的行程。当钻杆给进时，角度传感器采集到的滚轮转动角度记为正值，当钻杆后退时，角度传感器采集到的滚轮转动角度记为负值，当钻杆只给进或后退而不旋转时，同样的滚轮也只绕支撑轴转动而不通过轴承绕钻杆轴线转动。数据处理系统根据公式
作为本实用新型一种钻孔深度测量装置的具体实施例2，其与实施例1的区别在于：本实施例1中弹性压紧装置及滚轮组件固设在轴承的外面，在实施例2中，如图6所示，弹性压紧装置及滚轮组件固设在轴承的内部；此外，弹性压紧装置不仅可以固设在内圈的上，也可固设在轴承的外圈上；本实施例一中弹性压紧装置沿轴承内圈均匀分布有三组，在其他实施例中也可分布二组、四组等多组，如图7至图8所示。通过设置多组滚轮测量装置，技术人员可以分析最终所测得的孔深数据，数据一致则说明孔深数据可靠，数据不一致则可能存在人为通过转动滚轮获得较大孔深的情况，从而彻底杜绝施工假钻的现象。
作为本实用新型一种钻孔深度测量装置的具体实施例3，其与实施例1的区别在于：实施例1中弹性压紧装置为中空的固定块导向配合“t”形通轴加压簧的结构，在本实施例3中，如图9至图10所示，弹性压紧装置采用上下相对得“l”形固定柱41导向配合“l”形滑块42的结构，固定柱41上设有“楔形”突出部分，滑块42上设有与与固定柱楔形突出部分形状相适配的通槽，固定柱与滑块之间设有拉簧43，在拉簧作用下滑块可在固定柱上沿固定轴轴向上下运动，也可采用如图11所示的结构，固定柱与滑块之间采用压簧42。
本实新型一种钻机，包括钻机机身和机身上固设的钻孔深度测量装置，该钻孔深度测量装置与上述实施例中的孔深测量装置具有相同结构，在此不再赘述。
1.一种钻孔深度测量装置，所述测量装置包括滚轮组件、数据处理系统和固定在滚轮组件上、用于对所述滚轮组件施加将滚轮组件沿钻杆径向压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性压紧装置，所述滚轮组件包括当钻杆给进或后退时沿钻杆轴向与钻杆发生相对转动的滚轮和用于采集滚轮相对于滚轮回转轴线转动角度的角度采集装置，角度采集装置与数据处理系统信号连接，其特征在于：所述的钻孔深度测量装置还包括轴承，所述轴承包括可发生相对转动的外圈和内圈，所述弹性压紧装置固设在轴承的外圈和内圈两个中的一个上；所述的弹性压紧装置沿其所在的轴承内圈或外圈的周向上均布有多个。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔深度测量装置，其特征在于：所述弹性压紧装置包括轴向与钻杆轴向垂直且共面的通轴和沿通轴轴向与通轴导向配合的固定块，所述滚轮组件固设在通轴上，在所述通轴和固定块之间设置有对滚轮施加将滚轮压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性件。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔深度测量装置，其特征在于：所述的滚轮组件还包括固设在弹性压紧装置的通轴上的滚轮架，所述滚轮转动装配在所述滚轮架上。
4.一种钻机，包括机架和设置在机架上的钻孔深度测量装置，所述测量装置包括滚轮组件、数据处理系统和固定在滚轮组件上、用于对所述滚轮组件施加将滚轮组件沿钻杆径向压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性压紧装置，所述滚轮组件包括当钻杆给进或后退时沿钻杆轴向与钻杆发生相对转动的滚轮和用于采集滚轮相对于滚轮回转轴线转动角度的角度采集装置，角度采集装置与数据处理系统信号连接，其特征在于：所述的钻孔深度测量装置还包括轴承，所述轴承包括可发生相对转动的外圈和内圈，外圈和内圈两个中的一个固定在钻机机架上，另一个上固定有所述弹性压紧装置；所述的弹性压紧装置沿其所在的轴承内圈或外圈的周向上均布有多个。
5.根据权利要求4所述的一种钻机，其特征在于：所述弹性压紧装置包括轴向与钻杆轴向垂直且共面的通轴和沿通轴轴向与通轴导向配合的固定块，所述滚轮组件固设在通轴上，在所述通轴和固定块之间设置有对滚轮施加将滚轮压紧贴合在钻杆上的弹性作用力的弹性件。
6.根据权利要求5所述的一种钻机，其特征在于：所述的滚轮组件还包括固设在弹性压紧装置的通轴上的滚轮架，所述滚轮转动装配在所述滚轮架上。
技术总结