CN104453916A - 一种立井施工特种作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立井施工特种作业机器人。解决现有立井挖掘设备机械化程度低，装料和破碎劳动强度大的问题。本立井施工特种作业机器人包括上下两层吊盘总成，两层吊盘总成之间通过立柱固连，每层吊盘总成上均设置喇叭口总成、动力电缆盖门总成、人行孔口盖门总成、放炮电缆盖门总成、轮胎支腿总成及压井壁装置总成，下层吊盘总成上还设置底座总成，底座总成上设置摆动缸，下层吊盘总成的中心穿接转轴组件，摆动缸通过径向轴承和推力轴承连接转轴组件，转轴组件的下方连接挖掘总成，转轴组件的下方还设置控制台，控制台上设置用于操控挖掘总成的电磁比例多路阀。本发明完善自动化程度，降低劳动强度、提高劳动效率和立井工作面掘进进尺。

Description

一种立井施工特种作业机器人

技术领域

本发明属于矿用设备技术领域，涉及一种针对立井挖掘的吊盘设备，特别是一种立井施工特种作业机器人。

背景技术

立井井筒的特点是深度及断面积大、水文地质条件复杂；相对于平巷(或隧道)而言，施工难度大，施工技术复杂，施工工期长。因此，为加快凿井工期，必须采用先进的施工技术，提高施工机械化水平。在具有第四纪冲积层的地域凿井时，立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分。表土稳定时可采用普通的人工挖掘施工，表土松软、稳定性较差时须采用特殊凿井方法(钻井、沉井)或特殊工法(注浆、冻结、帷幕)。基岩部分目前仍以钻眼爆破法施工为主。目前金矿建井一般是应用气动凿岩机或伞形钻架打眼后装药爆破，爆破后产生的大块矿石需要人工破碎后，由人工手搬或用铁锹将井底碎石装入吊桶内，矸石吊桶提至卸矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，矸石经过溜矸槽或矸石仓卸入自翻汽车或矿车上，然后运往排矸场。

抓岩机包括中心回转抓岩机(HZ型)、环形轨道抓岩机(HH型)、靠壁式抓岩机(HK型)和钢丝绳悬吊式抓岩机(HS型)，它是现有立井施工设备中最先进的设备，它的合理性与否直接关系整个井筒机械化配套的合理性，它是一种竖井掘进时装载矿石或岩石的机械。由抓斗、工作汽缸、传动机构和提升装置等部件组成，以电或压缩空气为动力。抓斗与起吊臂之间有钢丝绳连接，张开的抓斗被抛落在破碎岩石上，抓斗借助汽缸和传动机械的作用，使叶片做张开或收拢的动作进行工作，但据立井施工单位反映抓岩机存在装石效果不理想的问题，同时铲料的精准度差，由此降低作业效率与作业品质。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在吊盘上结合挖掘设备，并通过现场操作控制，改善装石效果的立井施工特种作业机器人。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种立井施工特种作业机器人，包括上下两层吊盘总成，两层吊盘总成之间通过立柱固连，每层吊盘总成上均设置喇叭口总成、动力电缆盖门总成、人行孔口盖门总成、放炮电缆盖门总成、轮胎支腿总成及压井壁装置总成，下层吊盘总成上还设置底座总成，所述底座总成上设置摆动缸，下层吊盘总成的中心穿接转轴组件，所述摆动缸通过径向轴承和推力轴承连接上述转轴组件，所述转轴组件的下方连接挖掘总成，所述转轴组件的下方还设置控制台，所述控制台上设置用于操控挖掘总成的电磁比例多路阀。

本立井施工特种作业机器人中，上层的吊盘总成为保护吊盘，下层的吊盘为工作吊盘，控制台位于下层吊盘的下面，由此使查看视野清楚，方便对挖掘进行现场操控。上层吊盘总成上的喇叭口总成与下层吊盘总成上的喇叭口总成相对正连通，以实现从喇叭口总成的通道送入设备和送出矿石。在整体机器人沿着立井内壁下降时，轮胎支腿总成与立井内壁形成滚动摩擦，起到导向的作用，保障下降的稳定性。当整体机器人沿着立井内壁下降至适当高度时，压井壁装置总成伸出与井壁形成卡死，从而保障牢靠的固定位置。摆动缸通过径向轴承和推力轴承能带动主轴组件进行转动，以实现挖掘总成的旋转调位。通过对电磁比例多路阀的转换操作，实现对摆动缸及各个油缸的驱动，以控制挖掘总成完成挖掘铲料作业。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述转轴组件包括通过法兰连接的上主轴和下主轴，所述上主轴穿接在下层吊盘总成上，所述上主轴上设置制动器连接板，所述制动器连接板上设置抱轴制动器，所述下主轴连接上述挖掘总成。抱轴制动器的作用为，在摆动缸的进回油口接一个梭阀，不论那侧进油，都有液体进入制动缸，克服弹簧力，松闸；一旦回油，通过弹簧力抱紧；从而防止因惯性导致挖掘总成摆动，抱紧以增强稳定性。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述挖掘总成包括由上至下顺次铰接的动臂、斗杆及铲斗，所述动臂的上端铰接在下主轴上；所述下主轴与动臂之间设置动臂油缸，所述动臂油缸的定位端铰接在下主轴上，驱动端铰接在动臂上；所述动臂与斗杆之间设置斗杆油缸，所述斗杆油缸的定位端铰接在动臂上，驱动端铰接在斗杆上；所述斗杆与铲斗之间设置铲斗油缸，所述铲斗油缸的定位端铰接在斗杆上，驱动端铰接在铲斗上。操控动臂油缸动作以驱动动臂进行摆动，操控斗杆油缸动作以驱动斗杆进行摆动，操控铲斗油缸动作以驱动铲斗进行摆动，结合上述各部件的动作方式，最终完成挖掘铲料操作。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述下主轴上连接水平支撑杆，所述水平支撑杆上固设座椅总成和上述控制台，所述座椅总成包括座椅，所述座椅的底部设置弹簧减震器，所述座椅总成的下方设置梯子总成。操作人员从井下沿梯子总成到达座椅总成上，在操控中座椅底部的弹簧减震器能有效降低震感，一则保障人身安全，二则提高工作舒适度。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述下层吊盘总成的底侧设置滑轨，所述滑轨上卡接可滑动的吊环，所述吊环上通过连接头连接安全绳，所述安全绳连接于座椅的位置上。在操作控制台时，操作人员将安全绳绑在身上，以防止意外发生，确保人生安全。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述轮胎支腿总成设置于吊盘总成的顶面上，所述轮胎支腿总成包括若干个轮胎支座，每个轮胎支座上铰接一轮胎，若干轮胎沿吊盘总成的外周圈均匀布置。轮胎均匀布置可使受力均匀，增强下降过程中的平稳度。

在上述的立井施工特种作业机器人中，所述压井壁装置总成设置于吊盘总成的底面上，所述压井壁装置总成包括若干个压井壁油缸，每个压井壁油缸驱动连接一个压紧定位器，若干压紧定位器沿吊盘总成的外周圈均匀布置。压紧定位器均匀布置可使受力均匀，增强定位稳定效果。压井壁油缸进液时，驱动压紧定位器向外周伸出与井壁接触卡死；压井壁油缸卸液时，驱动压紧定位器向内收回与井壁分离。

与现有技术相比，本立井施工特种作业机器人研制一种以立井施工的下层吊盘为放置基础，以人为本、安全第一的设计理念；旨在改善目前金矿或煤矿等非金属矿山井内通风条件差，湿度和温度高，恶劣的工作环境下，立井施工的装料、破碎靠人工，机械化程度差的问题，从而减轻建井施工的劳动强度、提高劳动效率和立井工作面掘进进尺。

附图说明

图1是本立井施工特种作业机器人的总体结构示意图。

图2是本立井施工特种作业机器人中吊盘的结构示意图。

图3是本立井施工特种作业机器人的局部结构示意图。

图中，1、吊盘总成；2、喇叭口总成；3、轮胎支腿总成；4、动力电缆盖门总成；5、人行孔口盖门总成；6、放炮电缆盖门总成；7、压井壁装置总成；8、立柱；9、底座总成；10、摆动缸；11、上主轴；12、制动器连接板；13、抱轴制动器；14、法兰；15、下主轴；16、水平支撑杆；17、电磁比例多路阀；18、座椅；19、弹簧减震器；20、滑轨；21、吊环；22、连接头；23、安全绳；24、梯子总成；25、动臂油缸；26、动臂；27、斗杆油缸；28、斗杆；29、铲斗油缸；30、铲斗。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图3所示，本立井施工特种作业机器人包括上下两层吊盘总成1，两层吊盘总成1之间通过立柱8固连，两层吊盘总成1下面设置挖掘总成和控制台。上层的吊盘总成1为保护吊盘，下层的吊盘为工作吊盘，控制台位于下层吊盘的下面，由此使查看视野清楚，方便对挖掘进行现场操控。

每层吊盘总成1上均设置喇叭口总成2、动力电缆盖门总成4、人行孔口盖门总成5、放炮电缆盖门总成6、轮胎支腿总成3及压井壁装置总成7。

轮胎支腿总成3设置于吊盘总成1的顶面上，轮胎支腿总成3包括若干个轮胎支座，每个轮胎支座上铰接一轮胎，若干轮胎沿吊盘总成1的外周圈均匀布置。轮胎均匀布置可使受力均匀，增强下降过程中的平稳度。

压井壁装置总成7设置于吊盘总成1的底面上，压井壁装置总成7包括若干个压井壁油缸，每个压井壁油缸驱动连接一个压紧定位器，若干压紧定位器沿吊盘总成1的外周圈均匀布置。压紧定位器均匀布置可使受力均匀，增强定位稳定效果。压井壁油缸进液时，驱动压紧定位器向外周伸出与井壁接触卡死；压井壁油缸卸液时，驱动压紧定位器向内收回与井壁分离。

下层吊盘总成1上还设置底座总成9，底座总成9上设置摆动缸10，下层吊盘总成1的中心穿接转轴组件，摆动缸10通过径向轴承和推力轴承连接转轴组件。转轴组件包括通过法兰14连接的上主轴11和下主轴15，其中上主轴11穿接在下层吊盘总成1上，该上主轴11上还设置制动器连接板12，制动器连接板12上设置抱轴制动器13。抱轴制动器13的作用为，在摆动缸10的进回油口接一个梭阀，不论那侧进油，都有液体进入制动缸，克服弹簧力，松闸；一旦回油，通过弹簧力抱紧；从而防止因惯性导致挖掘总成摆动，抱紧以增强稳定性。

下主轴15上连接水平支撑杆16，水平支撑杆16上固设座椅总成和控制台，控制台上设置用于操控挖掘总成的电磁比例多路阀17。座椅总成包括座椅18，该座椅18的底部设置弹簧减震器19，在操控中座椅18底部的弹簧减震器19能有效降低震感，一则保障人身安全，二则提高工作舒适度。座椅总成的下方还设置梯子总成24。

下层吊盘总成1的底侧设置滑轨20，滑轨20上卡接可滑动的吊环21，吊环21上通过连接头22连接安全绳23，安全绳23连接于座椅18的位置上。

下主轴15连接挖掘总成，挖掘总成包括由上至下顺次铰接的动臂26、斗杆28及铲斗30。动臂26的上端铰接在下主轴15上；下主轴15与动臂26之间设置动臂油缸25，动臂油缸25的定位端铰接在下主轴15上，驱动端铰接在动臂26上；动臂26与斗杆28之间设置斗杆油缸27，斗杆油缸27的定位端铰接在动臂26上，驱动端铰接在斗杆28上；斗杆28与铲斗30之间设置铲斗油缸29，铲斗油缸29的定位端铰接在斗杆28上，驱动端铰接在铲斗30上。

本立井施工特种作业机器人运行过程为，在整体机器人沿着立井内壁下降时，轮胎支腿总成3与立井内壁形成滚动摩擦，起到导向的作用，保障下降的稳定性。当整体机器人沿着立井内壁下降至适当高度时，压井壁装置总成7伸出与井壁形成卡死，从而保障牢靠的固定位置。操作人员从井下沿梯子总成24到达座椅总成上，随后操作人员将安全绳23绑在身上，以防止意外发生，确保人生安全。上层吊盘总成1上的喇叭口总成2与下层吊盘总成1上的喇叭口总成2相对正连通，以实现从喇叭口总成2的通道送入设备和送出矿石。操作人员通过对电磁比例多路阀17的转换操作，实现对摆动缸10及各个油缸的驱动，操控摆动缸10通过径向轴承和推力轴承能带动主轴组件进行转动，以实现挖掘总成的旋转调位；操控动臂油缸25动作以驱动动臂26进行摆动，操控斗杆油缸27动作以驱动斗杆28进行摆动，操控铲斗油缸29动作以驱动铲斗30进行摆动，结合上述各部件的动作方式，最终完成挖掘铲料作业。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了吊盘总成1；喇叭口总成2；轮胎支腿总成3；动力电缆盖门总成4；人行孔口盖门总成5；放炮电缆盖门总成6；压井壁装置总成7；立柱8；底座总成9；摆动缸10；上主轴11；制动器连接板12；抱轴制动器13；法兰14；下主轴15；水平支撑杆16；电磁比例多路阀17；座椅18；弹簧减震器19；滑轨20；吊环21；连接头22；安全绳23；梯子总成24；动臂油缸25；动臂26；斗杆油缸27；斗杆28；铲斗油缸29；铲斗30等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种立井施工特种作业机器人，包括上下两层吊盘总成，两层吊盘总成之间通过立柱固连，其特征在于，每层吊盘总成上均设置喇叭口总成、动力电缆盖门总成、人行孔口盖门总成、放炮电缆盖门总成、轮胎支腿总成及压井壁装置总成，下层吊盘总成上还设置底座总成，所述底座总成上设置摆动缸，下层吊盘总成的中心穿接转轴组件，所述摆动缸通过径向轴承和推力轴承连接上述转轴组件，所述转轴组件的下方连接挖掘总成，所述转轴组件的下方还设置控制台，所述控制台上设置用于操控挖掘总成的电磁比例多路阀。

2.根据权利要求1所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述转轴组件包括通过法兰连接的上主轴和下主轴，所述上主轴穿接在下层吊盘总成上，所述上主轴上设置制动器连接板，所述制动器连接板上设置抱轴制动器，所述下主轴连接上述挖掘总成。

3.根据权利要求2所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述挖掘总成包括由上至下顺次铰接的动臂、斗杆及铲斗，所述动臂的上端铰接在下主轴上；所述下主轴与动臂之间设置动臂油缸，所述动臂油缸的定位端铰接在下主轴上，驱动端铰接在动臂上；所述动臂与斗杆之间设置斗杆油缸，所述斗杆油缸的定位端铰接在动臂上，驱动端铰接在斗杆上；所述斗杆与铲斗之间设置铲斗油缸，所述铲斗油缸的定位端铰接在斗杆上，驱动端铰接在铲斗上。

4.根据权利要求2所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述下主轴上连接水平支撑杆，所述水平支撑杆上固设座椅总成和上述控制台，所述座椅总成包括座椅，所述座椅的底部设置弹簧减震器，所述座椅总成的下方设置梯子总成。

5.根据权利要求4所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述下层吊盘总成的底侧设置滑轨，所述滑轨上卡接可滑动的吊环，所述吊环上通过连接头连接安全绳，所述安全绳连接于座椅的位置上。

6.根据权利要求1所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述轮胎支腿总成设置于吊盘总成的顶面上，所述轮胎支腿总成包括若干个轮胎支座，每个轮胎支座上铰接一轮胎，若干轮胎沿吊盘总成的外周圈均匀布置。

7.根据权利要求1所述的立井施工特种作业机器人，其特征在于，所述压井壁装置总成设置于吊盘总成的底面上，所述压井壁装置总成包括若干个压井壁油缸，每个压井壁油缸驱动连接一个压紧定位器，若干压紧定位器沿吊盘总成的外周圈均匀布置。