CN105422148A - 旋转式大容量自动定位锚杆仓 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下巷道支护技术领域，为解决煤矿井下锚钻作业工人劳动强度大，安全系数低，生产效率低的技术问题，提供了一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，包括主体架、锚杆顺时针运动限位机构、链条输送系统、链条张紧机构、送料机械手和旋转马达；所述链条输送系统、链条张紧机构、送料机械手安装在主体架的中部，锚杆顺时针运动限位机构安装在主体架的侧部，旋转马达安装在主体架的下部；本发明实现了大容量锚杆快速安装，推送锚杆定位准确，后续锚杆精准补位，将其应用到自动锚钻系统中，提高了井下连续化作业安全系数，提高了巷道支护机械化程度和支护工作效率，降低了劳动强度和生产成本。

Description

旋转式大容量自动定位锚杆仓

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道支护技术领域，具体涉及一种旋转式大容量自动定位锚杆仓。

背景技术

锚杆支护是我国煤矿岩巷的主要支护形式。目前国内的锚杆钻机或钻车都是采用一个敞口式长方形锚杆仓来存放钻杆和锚杆。锚杆仓与钻箱之间距离较远。工人在空顶区完成钻孔作业后，需要手动完成取锚杆，校正锚杆进孔方向，将锚杆装入钻箱，装入药卷，锚杆入孔，搅拌，螺母预紧等多项工作。工作区域危险性大，劳动强度大，生产效率低。

发明内容

本发明为解决煤矿井下锚钻作业工人劳动强度大，安全系数低，生产效率低的技术问题，提供了一种旋转式大容量自动定位锚杆仓。

本发明采用的技术方案如下：

一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，包括主体架、锚杆顺时针运动限位机构、链条输送系统、链条张紧机构、送料机械手和旋转马达；所述链条输送系统、链条张紧机构、送料机械手安装在主体架的中部，锚杆顺时针运动限位机构安装在主体架的侧部，旋转马达安装在主体架的下部；

所述锚杆顺时针运动限位机构包括楔形卡板、复位弹簧、转轴和连接架，连接架两端固定安装在主体架的上下两端，楔形卡板通复位弹簧安装在连接架上，复位弹簧的一端安装在连接架上，另一端安装在楔形卡板上，转轴设置在楔形卡板上，楔形卡板可绕转轴逆时针转动，顺时针转动被连接架阻挡；

所述链条输送系统包括一根主动轴、上下两组主动轮、上下两组主动轮安装架和上下两组输送链条，上下两组主动轮分别安装在上下两组主动轮安装架内，主动轴的两端分别穿过上下两组主动轮和主动轮安装架，上下两组主动轮通过键及轴肩在主动轴上定位，上下两组输送链条分别安装在上下两组主动轮上，所述输送链条包括内链节和带U型卡的外链节，内链节和外链节交替设置，上下两组主动轮安装架分别与主体架的上下两端固定连接，主动轴上端和主体架之间通过自润滑轴承连接，下端由旋转马达驱动；

所述的链条张紧机构包括张紧耳座、从动链轮、短轴和调节螺母，张紧耳座一端为U形结构，另一端为带螺纹的圆柱状，从动链轮通过短轴安装到张紧耳座U形结构的中间，从动链轮上安装输送链条，张紧耳座的另一端安装在主体架中间的螺孔内，张紧耳座上设置有调节螺母，通过松紧调节螺母可以控制张紧耳座的行程长短；

所述送料机械手包括上曲柄、下曲柄、右夹持爪、左夹持爪、夹紧油缸活塞杆、竖直连杆和举升油缸；上曲柄和下曲柄纵向尺寸相等，上曲柄和下曲柄的右端分别通过销轴安装在主体架上，左端通过销轴分别连接竖直连杆的上下端，构成一个平行四连杆机构，竖直连杆中间有个圆柱腔，与夹紧油缸活塞杆构成夹紧油缸，夹紧油缸与举升油缸相连，竖直连杆前端上侧耳孔通过销轴与右夹持爪和左夹持爪上侧耳孔构成转动副，竖直连杆前端下侧耳孔通过销轴与右夹持爪和左夹持爪下侧耳孔也构成转动副，夹紧油缸活塞杆前端有一个环形槽，所述环形槽一端通过销轴和右夹持爪构成滑动副，另一端通过销轴和左夹持爪构成滑动副。

主体架的下部中间位置还设置有环形托盘挡板，所述环形托盘挡板由两块U型板和两块平板构成，两块U型板和两块平板交替依次对接成环形，环形托盘挡板通过两块U型板和两块平板上的螺栓孔固定在主体架上。

所述连接架上安装有两个楔形卡板。

输送链条外链节上的U型卡采用弹性材料制作。

主体架的下端设置有安装固定孔。

本发明的大容量自动定位锚杆仓一般集成于全自动锚杆钻机整机系统中，锚杆仓主体架下端有安装固定孔，将整个锚杆仓与全自动锚杆钻机其他部分联接。输送链条的外链节上带有U型卡，可以将锚杆卡住。链条输送系统采用单轴驱动上下两组链轮同步运动，保持锚杆直立运动；通过调整螺母来控制类似丝杠机构的链条张紧机构，进而控制链条张紧力。在主体架中部，安装有一液压驱动的带平行四边形机构的机械手。平行四边形的连杆轴线垂直与水平面，保证其上携带的锚杆轴线也垂直水平面。初始状态时，输送链条满载锚杆，机械手正前方的一根锚杆被限位机构的楔形卡板卡住，使输送链条不能自由运转。当机械手夹紧其正前方的锚杆并将其推送给其他设备后，旋转马达将带动主动链轮运转，直到下一根锚杆到达机械手正前方时被限位机构的楔形卡板阻挡为止。上述过程循环运转，直到仓内锚杆用完。为锚杆仓补充锚杆时只需将锚杆塞进链条外链结的U型卡内，逆时针拨动输送链条，依次安装每一根锚杆即可。限位机构具有逆时针转动放行，顺时针转动阻止的功能。为防止锚杆下端的托盘与主体架中心板卡死，下端设有一组厚度可变换可拆卸的环形托盘挡板，令锚杆托盘与环形挡板之间保持适当间隙，保证锚杆输送通畅。

本发明的有益效果：本发明实现了大容量锚杆快速安装（U型卡式），推送锚杆定位准确，后续锚杆精准补位，将其应用到自动锚钻系统中，可实现远程控制，自动顺序补杆，装料快捷方便等功能。将其应用到自动锚钻系统中，锚杆容量大，兼容不同规格锚杆托盘，提高了井下连续化作业安全系数，提高了巷道支护机械化程度和支护工作效率，降低了劳动强度和生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明装满锚杆后的结构示意图；

图3为锚杆顺时针运动限位机构结构示意图；

图4为链条输送系统结构示意图；

图5为链条张紧机构结构示意图；

图6为送料机械手结构示意图；

图7为环形托盘挡板结构示意图；

图8为链条张紧机构及锚杆顺时针运动限位机构工作原理图；

图9为环形托盘挡板工作原理图；

图中：1-主体架，2-锚杆顺时针运动限位机构，3-链条输送系统，4-链条张紧机构，5-送料机械手，6-环形托盘挡板，7-旋转马达，8-锚杆，9-楔形卡板，10-复位弹簧，11-转轴，12-连接架，13-主动轴，14-主动轮，15-主动轮安装架，16-内链节，17-外链节，18-张紧耳座，19-从动链轮，20-短轴，21-调节螺母，22-上曲柄，23-下曲柄，24-右夹持爪，25-左夹持爪，26-夹紧油缸活塞杆，27-竖直连杆，28-举升油缸，29-U型板，30-平板。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明大容量自动定位锚杆仓由主体架1、锚杆顺时针运动限位机构2、链条输送系统3、链条张紧机构4、送料机械手5、环形托盘挡板6、旋转马达7和锚杆8组成。该大容量自动定位锚杆仓一般集成于全自动锚杆钻机整机系统中，锚杆仓主体架1下端有安装固定孔，将整个锚杆仓与全自动锚杆钻机其他部分联接。

如图3所示，所述的锚杆顺时针运动限位机构2由楔形卡板9、复位弹簧10、转轴11、连接架12等构成。连接架12两端安装在主体架上，楔形卡板9可绕转轴11逆时针转动，顺时针转动被连接架12阻挡。复位弹簧10一端安装在连接架12上，另一端安装在楔形卡板9上。

如图4所示，所述的链条输送系统3由一根主动轴13、上下两组主动轮14、上下两组主动轮安装架15和上下两组链条组成，其中每条输送链均由18节内链节16和18节带U型卡的外链节17构成，内链节16与外链节17交替设置。主动轮安装架15与锚杆仓主体架1固连。主动轴13上端和锚杆仓主体架1之间通过自润滑轴承链接，下端由旋转马达7驱动。上下两组主动轮14通过键及轴肩在主动轴13上定位。主动轴13同时驱动上下两组主动轮14转动，上下两根输送链条同步旋转，保证锚杆8处于竖直状态。输送链条的外链节17上带有U型卡，可以将锚杆8卡住，其中U型卡采用弹性材料制作，由于U型卡具有弹性，方便锚杆8快速卡入和快速取出。

如图5所示，所述的链条张紧机构4由张紧耳座18、从动链轮19、短轴20、调节螺母21构成。从动链轮19通过短轴20安装到张紧耳座18上。张紧耳座18一端为U形，中间安装从动链轮19，另一端为带螺纹的圆柱状。张紧耳座18螺纹段安装到锚杆仓主体架1中间的螺孔内，张紧耳座18上设置有调节螺母21，通过松紧调节螺母21可以控制张紧耳座18的行程长短。

如图6所示，所述的送料机械手由包括上曲柄22、下曲柄23、右夹持爪24、左夹持爪25、夹紧油缸活塞杆26、竖直连杆27、举升油缸28及辅助零件。上曲柄22和下曲柄23纵向尺寸相等，上曲柄22和下曲柄23的右端分别通过销轴安装在主体架1上，左端通过销轴分别连接竖直连杆27的上下端，构成一个平行四连杆机构，竖直连杆27中间有个圆柱腔，与夹紧油缸活塞杆26构成夹紧油缸，夹紧油缸与举升油缸28相连，竖直连杆27前端上侧耳孔通过销轴与右夹持爪24和左夹持爪25上侧耳孔构成转动副，竖直连杆27前端下侧耳孔通过销轴与右夹持爪24和左夹持爪25下侧耳孔也构成转动副，夹紧油缸活塞杆26前端有一个环形槽，所述环形槽一端通过销轴和右夹持爪24构成滑动副，另一端通过销轴和左夹持爪25构成滑动副。

为防止锚杆托盘因自锁而卡死，主体架1的下部中间位置还设置有环形托盘挡板6，如图7所示，所述环形托盘挡板6由两块U型板29和两块平板30构成，两块U型板29和两块平板30交替依次对接成环形，环形托盘挡板6通过两块U型板29和两块平板30上的螺栓孔固定在主体架1上。

参考图1~图9，本发明大容量自动定位锚杆仓工作过程如下：

如图1所示，初始时刻送料机械手5张开处于锚杆仓内部，输送链条的U型卡内填满托盘在下侧的锚杆8，此时锚杆8被锚杆顺时针运动限位机构2上的楔形卡板9阻止，表明锚杆8达到预定位置。旋转马达7供油压力为零。

如图5、图8所示，显示了链条张紧机构4张紧工作原理，根据需要对调节螺母21进行调节，可改变张紧耳座18的行程，对输送链条施加适当预紧力。调节链条张紧时，应同时调整上下两条输送链条，注意保持同一位置上下U型卡的位置一致。

收到工作指令后，送料机械手5中的夹紧油缸活塞杆26伸出，左夹持爪25和右夹持爪24夹紧锚杆（可通过调节夹紧油缸压力来调整夹持力），举升油缸28推动平行四连杆机构升高，同时将锚杆8推离输送链条的U型卡。当举升油缸28行程达到最大时，锚杆8达到设定位置，此时将有其他设备来接收锚杆8。随后，举升油缸28缩回，送料机械手5回归至初始位置。旋转马达7开始工作，带动链条输送系统3顺时针运动，后续锚杆8顺时针随动，当下一个锚杆8到达送料机械手5正前方与锚杆顺时针运动限位机构2的楔形卡板9接触时，由于楔形卡板9不能绕转轴11逆时针旋转，因此链条输送系统3静止。旋转马达7供油压力随之升高，高压信号反馈给液压系统，令供油压力为零，旋转马达7静止。当下一循环的工作指令下达后，送料机械手5的夹紧油缸开始工作，重复上述过程。

当锚杆8消耗完毕后，锚杆仓可以一次性安装18根锚杆8，快速装料过程如下：取一根锚杆8，调整姿态为螺旋段朝上，托盘在下；将锚杆8推进输送链条的同一位置的上下两个U型卡内，逆时针旋转链条输送系统3，将第二根锚杆8推进输送链条的下一位置的上下两个U型卡内，以此类推，完成补料工序。锚杆8在通过锚杆顺时针运动限位机构2的楔形卡板9时，楔形卡板9可绕转轴11逆时针旋转，允许锚杆8通过。锚杆8通过后，在复位弹簧10的作用下，楔形卡板9回到初始位置。

当锚杆托盘采用圆形托盘时，只需锚杆和锚杆仓主体架中间板之间距离a大于圆形托盘半径r，就不会发生锚杆卡死现象；当托盘为边长为b的方形时，需要距离a大于方形锚杆对角线距离的一半k时，不会发生锚杆卡死现象。当时，托盘棱边和主体架中间板之间存在一个自锁角度，当二者之间的夹角时锚杆将因为自锁而卡死。

根据不同托盘尺寸，选用合适厚度的环形托盘挡板，保证，可防止锚杆托盘和挡板之间发生“卡死”现象。

举升油缸和旋转马达的控制系统和动力来源高度集成到全自动锚杆钻机上，成为全自动锚杆钻机的一个组成部分，使其结构更加紧凑，根据需要也可以设置独立的控制及动力系统。

Claims (5)

1.一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，其特征在于：包括主体架（1）、锚杆顺时针运动限位机构（2）、链条输送系统（3）、链条张紧机构（4）、送料机械手（5）和旋转马达（7）；所述链条输送系统（3）、链条张紧机构（4）、送料机械手（5）安装在主体架（1）的中部，锚杆顺时针运动限位机构（2）安装在主体架（1）的侧部，旋转马达（7）安装在主体架（1）的下部；

所述锚杆顺时针运动限位机构（2）包括楔形卡板（9）、复位弹簧（10）、转轴（11）和连接架（12），连接架（12）两端固定安装在主体架（1）的上下两端，楔形卡板（9）通复位弹簧（10）安装在连接架（12）上，复位弹簧（10）的一端安装在连接架（12）上，另一端安装在楔形卡板（9）上，转轴（11）设置在楔形卡板（9）上，楔形卡板（9）可绕转轴（11）逆时针转动，顺时针转动被连接架（12）阻挡；

所述链条输送系统（3）包括一根主动轴（13）、上下两组主动轮（14）、上下两组主动轮安装架（15）和上下两组输送链条，上下两组主动轮（14）分别安装在上下两组主动轮安装架（15）内，主动轴（13）的两端分别穿过上下两组主动轮（14）和主动轮安装架（15），上下两组主动轮（14）通过键及轴肩在主动轴（13）上定位，上下两组输送链条分别安装在上下两组主动轮（14）上，所述输送链条包括内链节和带U型卡的外链节，内链节和外链节交替设置，上下两组主动轮安装架（15）分别与主体架（1）的上下两端固定连接，主动轴（13）上端和主体架（1）之间通过自润滑轴承连接，下端由旋转马达（7）驱动；

所述的链条张紧机构（4）包括张紧耳座（18）、从动链轮（19）、短轴（20）和调节螺母（21），张紧耳座（18）一端为U形结构，另一端为带螺纹的圆柱状，从动链轮（19）通过短轴（20）安装到张紧耳座（18）U形结构的中间，从动链轮（19）上安装输送链条，张紧耳座（18）的另一端安装在主体架（1）中间的螺孔内，张紧耳座（18）上设置有调节螺母（21），通过松紧调节螺母（21）可以控制张紧耳座（18）的行程长短；

所述送料机械手包括上曲柄（22）、下曲柄（23）、右夹持爪（24）、左夹持爪（25）、夹紧油缸活塞杆（26）、竖直连杆（27）和举升油缸（28）；上曲柄（22）和下曲柄（23）纵向尺寸相等，上曲柄（22）和下曲柄（23）的右端分别通过销轴安装在主体架（1）上，左端通过销轴分别连接竖直连杆（27）的上下端，构成一个平行四连杆机构，竖直连杆（27）中间有个圆柱腔，与夹紧油缸活塞杆（26）构成夹紧油缸，夹紧油缸与举升油缸（28）相连，竖直连杆（27）前端上侧耳孔通过销轴与右夹持爪（24）和左夹持爪（25）上侧耳孔构成转动副，竖直连杆（27）前端下侧耳孔通过销轴与右夹持爪（24）和左夹持爪（25）下侧耳孔也构成转动副，夹紧油缸活塞杆（26）前端有一个环形槽，所述环形槽一端通过销轴和右夹持爪（24）构成滑动副，另一端通过销轴和左夹持爪（25）构成滑动副。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，其特征在于：主体架（1）的下部中间位置还设置有环形托盘挡板（6），所述环形托盘挡板（6）由两块U型板（29）和两块平板（30）构成，两块U型板（29）和两块平板（30）交替依次对接成环形，环形托盘挡板（6）通过两块U型板（29）和两块平板（30）上的螺栓孔固定在主体架（1）上。

3.根据权利要求1所述的一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，其特征在于：所述连接架（12）上安装有两个楔形卡板（9）。

4.根据权利要求1所述的一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，其特征在于：所述输送链条外链节（17）上的U型卡采用弹性材料制作。

5.根据权利要求1所述的一种旋转式大容量自动定位锚杆仓，其特征在于：主体架（1）的下端设置有安装固定孔。