CN107009148A - 一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置。其特征是：包括托架、车削机床和测量定位装置，所述托架通过螺栓组将其两端固定在天轮平台的井架检修大梁上。所述车削机床安装在托架中部的固定平台上，其固定平台与水平面呈30°夹角，使刀头对准天轮中心线。所述车削机床从下往上，依次是安装在托架平台上的横向移动装置、安装在纵向机座支撑架上的纵向移动装置以及安装在电机支撑架上的切削装置。所述测量定位装置主要包括安装在横、纵向机座等侧边的位置传感器及与其相对应的信号发生器。该装置支持高危工况下，天轮绳槽的安全在线车削，操作流程规范，高效高精、安全便捷，大大延长了天轮及衬垫等的使用年限，减少投资成本。

Description

一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置
技术领域
本发明涉及高危工况在线车削装置，具体是一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置。
背景技术
我国是一个煤炭能源消耗大国，煤炭的开采主要依赖矿井开采。随着矿井开采深度、煤矿产量及提升量的增加，天轮衬垫的磨损愈发剧烈，更换、车削修整等越来越频繁，每次更换及车削也需要耗费大量的人力和时间，严重影响了煤矿生产效率，增加生产成本。
为此，中国专利CN203599528U公开了一种多绳摩擦式提升绞车天轮衬垫车削装置，该装置是通过在井架检修大梁上安装车刀座并将传统的提升机车槽装置安装在车刀座上方的滑动座上，使传统的车刀具能够由工人进行手动横向移动及转动进刀杆实现纵向进给，达到车削多组天轮衬垫上绳槽的目的。这种结构的天轮绳槽车削方式存在如下不足：
1、由于高空天轮平台空间狭小，井架大梁的安装位置处于悬空状态，操作人员无法或很难找到适合的落脚点，更难以再对高空中的天轮绳槽进行高难度的车削加工；
2、由于没有任何测量或找正装置，而全凭工人手动横向推进刀具及纵向旋转进刀杆实现进给控制，完成车削。车刀横向偏移量、纵向进给量等都无法保证，天轮车削底径的一致性较差；
3、天轮的质量较大，转速较慢，在天轮绳槽的车削加工过程中，容易存在啃刀、震刀、车削精度低等问题，很难达到预期的车削效果。
发明内容
本发明的目的是设计一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，该装置支持高危工况下，天轮绳槽的安全在线车削，操作流程规范，高效高精、安全便捷，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，包括托架、车削机床和测量定位装置，所述托架通过螺栓组将其两端固定在天轮平台的井架检修大梁上。所述车削机床安装在托架中部的固定平台上，其固定平台与水平面呈30°夹角，使刀头对准天轮中心线。所述车削机床从下往上，依次是安装在托架平台上的横向移动装置、安装在纵向机座支撑架上的纵向移动装置以及安装在电机支撑架上的切削装置。所述测量定位装置主要包括安装在横、纵向机座等侧边的位置传感器及与其相对应的信号发生器。
所述横向移动装置由安装在所述托架平台上的横向机座以及安装在其上的各个工作元件组成，所述的工作元件从左到右依次是轴承挡盖、滚子轴承、滚珠丝杠副及横向移动平台、安装在隔板内的滚子轴承、十字滑块联轴器、直角减速器及伺服电机等。横向机座内中间部位开有宽燕尾滑槽，用以安装并支撑横向移动平台。横向移动平台的轴向中间部位开有圆孔，用以将滚珠丝杠螺母固定于其内，以使滚珠丝杠旋转时，横向移动平台随着滚珠丝杠螺母做横向移动。所述滚珠丝杠放在燕尾滑槽上方，其两端分别安装滚子轴承，以起支撑及径向固定作用并减少摩擦力。轴承两端都设有轴承挡盖，以防止轴向窜动及灰尘进入等。十字滑块联轴器连接直角减速器与滚珠丝杠，以防装配等误差引起的轴线不统一，造成滚珠丝杠旋转时的径向跳动。
所述纵向移动装置包括：安装在所述横向移动平台上的纵向机座以及安装在其上的各个工作元件，所述的工作元件从前到后依次是轴承挡盖、滚子轴承、滚珠丝杠副及纵向移动平台、安装在隔板内的滚子轴承、十字滑块联轴器、直角减速器及伺服电机等。纵向机座内的两边部位分别开有窄燕尾滑槽，用以安装并支撑纵向移动平台。纵向移动平台的轴向中间部位开有圆孔，将滚珠丝杠螺母固定于其内，以使滚珠丝杠旋转时，纵向移动平台随滚珠丝杠螺母做纵向移动。滚珠丝杠两端分别安装滚子轴承，以起到支撑及径向固定作用，并减小摩擦力。轴承两端设轴承挡盖，以防止轴向窜动及灰尘进入等。十字滑块联轴器连接直角减速器与滚珠丝杠，以防装配等误差引起的轴线不统一，造成滚珠丝杠旋转时的径向跳动。
所述切削装置包括切削电机和安装在切削电机轴端刀头固定装置内的车铣复合刀头。车铣复合刀头有两个切削刀刃，可做切削及铣削复合加工工艺。
本发明的优点是：
1、在高空平台即可实现安全高效的在线车削。每次加工时，通过与控制相关设备的数控界面交互，即可控制车削装置完成对天轮绳槽的车削，而无需攀爬至高危险工况作业，高效便捷、安全可靠。
2、运行稳定，控制精度高。采用精密可靠的伺服电机及滚珠丝杠副等，控制车刀的横、纵向进给，运行平稳、可靠、精度高。
3、加工过程可靠，效果好。采用车铣复合加工工艺，在加工时具有进给量较小、进给速度慢、铣削速度快等特点，有效地解决了老式切削设备只采用车削工艺时，切削绳槽存在的啃刀、震刀、切削精度低等问题。
4、排屑容易，热变形较小，加工表面精度高。降低了天轮绳槽表面的变形量，提高了加工表面精度及整体几何精度，保证机床的刚度，加工平稳。
5、定位精准，操作方便。天轮定位方式通过传感器检测，直接找正定位，该方法充分利用现代传感器灵敏度高、精度高的特性，配合伺服电机实现半闭环控制，较好地克服了在线切削天轮所面临的高空作业难以精确定位的困难。
附图说明
图1为本发明的切削机床总装图；
图2为本发明的左视图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明的除去盖板的横向位移装置图；
图5为本发明的横向移动平台-滚珠丝杠副连接图；
图6为本发明的除去盖板的纵向位移装置及切削装置图；
图7为本发明的纵向移动平台-滚珠丝杠副连接图；
图8为本发明的高空天轮平台上的机床装配正视图；
图9为图8的A-A剖视图；
图10为本发明的车铣复合刀头工作示意图。
其中：1.横向轴承挡盖 2.横向机座 3.宽燕尾滑槽 4.横向滚珠丝杠 5.横向移动平台 6.横向位置传感器 7.滚子轴承 8.横向十字滑块联轴器 9.横向直角减速器 10.横向伺服电机 11.纵向直角减速器 12.纵向伺服电机 13.纵向十字滑块联轴器 14.切削电机 15.电机支撑架 16.车铣复合刀头 17.纵向移动平台 18窄燕尾滑槽 19.纵向滚珠丝杠20.纵向机座 21纵向轴承挡盖 22.纵向机座支撑架 23.横向盖板 24.纵向盖板 25.纵向位置传感器 26.托架 27.井架检修大梁 28.天轮井架 29.天轮 30.衬垫 31.天轮轴 32.天轮轴承托架 33.天轮平台 34.横向滚珠丝杠螺母 35.纵向滚珠丝杠螺母 36横向信号发生器 37.纵向信号发生器
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
实施例：
参照图4，本发明为一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置。包括托架26、横向机座2、纵向机座20、切削电机14等。托架26两端固定在井架检修大梁27上，其中间部分设有与水平面倾斜30°的工作平台。工作平台上安装有横向机座2，横向机座2为整个机床的机座，其最左端连接直角减速器9，以使伺服电机10的输出转动经过直角减速器9稳步单向传输。参照图2a，直角减速器9的输出端通过横向十字滑块联轴器8，连接到横向滚珠丝杠4上，其目的是减少因装配等误差造成的滚珠丝杠4的径向跳动。在滚珠丝杠4的行程范围内，置有横向滚珠丝杠螺母34(参照图5)，滚珠丝杠螺母34通过内六角螺栓固定在横向移动平台5内。移动平台5的下方设有宽燕尾滑槽3，宽燕尾滑槽3起支撑其上设备重力的作用，切削时受径向负载。横向滚珠丝杠4两端分别设有滚子轴承7，目的是减少横向滚珠丝杠4的摩擦力。滚子轴承7两边都设有横向轴承挡盖1，以防轴向窜动及油污、灰尘等的污染。整个横向移动装置的上方装有横向盖板23(参照图1)，以防止油污、切削碎屑等掉入其中，影响横向装置的运行。
参照图4及图1，在横向移动平台5及横向盖板23之间设有纵向机座支撑架22，其上方安装有纵向机座20。参照图6，纵向机座20后端安装有纵向直角减速器11，并通过纵向十字滑块联轴器13，将纵向伺服电机12的转动运动传递到纵向滚珠丝杠19上。纵向滚珠丝杠19上设有纵向滚珠丝杠螺母35(参照图3b)，并通过内六角螺栓将其固定在纵向移动平台17上。纵向移动平台17的下方设有两个窄燕尾滑槽18，窄燕尾滑槽18起支撑其上设备重力的作用，切削时受切削力矩作用。纵向滚珠丝杠19的两端分别设有滚子轴承7，其目的是减少纵向滚珠丝杠19的摩擦力。滚子轴承7两边都设有横向轴承挡盖21，以防轴向窜动及油污、灰尘等的污染。整个纵向移动装置的上方装有纵向盖板24，以防止油污、切削碎屑等掉入其中，影响纵向装置的纵向进给运行。同时，在纵向移动平台17的上表面设有电机支撑架15，切削电机14通过螺钉，安装在电机支撑架15上。切削电机14的前端装有车铣复合刀头。在车削进给过程中，车削进给速度极低，同时配合切削电机14的刀具高速转动及天轮29的低速转动，实现对天轮衬垫30上绳槽的复合车铣加工，保证了切削加工的运行平稳可靠及高加工精度。
此外，参照图2a或图4，横向机座2的后面设有四个横向位置传感器6，配合安装在电机支撑架相应部位的信号发生器37，以保证到天轮的相应横向切削位置时，横向移动平台5的准确定位。参照图1，纵向机座的左面同样设有纵向位置传感器25，配合安装在纵向机座支撑架下端相应部位的信号发生器36，以保证机床纵向后退时，始终能准确停到纵向定位原点位置。再配合伺服电机的精准控制能力，保证了切削天轮的切削量相同，底径一致。
如图4及图5所示，当天轮绳槽进行高空在线车削时，先将车削机床通过托架26，安装在天轮平台33上的检修大梁27上的预定位置，以完成机床的整个安装固定工作。通过控制系统及测量定位装置的反馈，完成横向移动平台5及纵向移动平台17的原点定位找正，确定二维空间坐标系。通过控制横向伺服电机9及纵向伺服电机12的速度、位移量等完成对车削的轴向移动、径向进给速度、进给量及粗精加工等的一系列控制，实现数控机床级的控制能力及加工精度，达到对天轮绳槽的规范、稳定、精准的车削加工。

Claims (10)

1.一种多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：包括托架、车削机床以及测量定位装置，所述托架通过螺栓组将其两端固定安装在天轮平台的井架检修大梁上。其上的固定平台通过螺栓组固定住车削机床，所述车削机床从下往上，依次是安装在托架平台上的横向移动装置、安装在纵向机座支撑架上的纵向移动装置以及安装在电机支撑架上的切削装置。在车削机床的相应位置装有多个位置传感器及信号发生器构成测量定位装置。
2.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：所述车削机床安装在托架中部所设定的固定平台上，其中固定平台与水平面呈30°夹角，使刀头对准天轮中心线，实现正交车铣。
3.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：所述横(纵)向移动装置由安装在托架平台上的横(纵)向机座以及安装在其上的各个工作元件组成，其上工作元件从左(前)到右(后)依次是轴承挡盖、滚子轴承、滚珠丝杠副及横向移动平台、安装在隔板内的滚子轴承、十字滑块联轴器、直角减速器及伺服电机等。
4.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：横向机座内轴向中间部位开有宽燕尾滑槽，用以安装并支撑横向移动平台。
5.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：纵向机座内轴向两侧部位开有窄燕尾滑槽，用以安装并支撑纵向移动平台。
6.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：所述横(纵)向移动平台的横(纵)向中间部位开有圆孔，将滚珠丝杠螺母固定于其内，使滚珠丝杠旋转时，横(纵)向移动平台随着滚珠丝杠螺母的横(纵)向移动。
7.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：滚珠丝杠两端分别安装滚子轴承，以减少摩擦力。轴承两端都设有轴承挡盖，以防止轴向窜动及油污、灰尘等进入。
8.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：十字滑块联轴器连接减速器与滚珠丝杠，以防装配等误差引起的轴线不统一，造成滚珠丝杠旋转时的径向跳动。
9.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：所述切削装置包括切削电机和安装在切削电机轴端的车铣复合刀头。车铣复合刀头有两个切削刀刃，可做切削及铣削复合加工工艺。
10.根据权利要求1所述的多绳摩擦式矿井天轮绳槽在线车削装置，其特征是：所述测量定位装置主要包括安装在横、纵向机座上相应部位的位置传感器和与其相对应的固定在纵向机座支撑架及电机支撑架底部的信号发生器，以建立起二维空间坐标系。
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