CN107313793A - 一种自移式巷道支护金属支架安装机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自移式巷道支护金属支架安装机，涉及煤矿机械技术领域，包括轨道承载机构和液压传动系统，轨道承载机构下方安装有提升机构，提升机构与机械臂结构连接，提升机构与机械臂结构由液压传动系统驱动；轨道承载机构包括承载轮组和承载梁，承载轮组吊锁在拱顶支架上，承载轮组通过滚轮与承载梁连接，承载梁包括通过固定导向装置和步进油缸连接的主承载梁和副承载梁，固定导向装置与滚轮结构配合。本发明结构简单稳定，移动定位准确，大大减轻了工人劳动强度，加快了支架安装速度，提高了支架装配质量，填补了煤矿巷道钢管混凝土支架等金属支架安装机械设备的空白。

Description

一种自移式巷道支护金属支架安装机

技术领域

本发明提供了一种自移式巷道支护金属支架安装机，涉及煤矿机械技术领域。

背景技术

随着我国煤炭工业的发展及机械化水平的提高，煤矿开采深度进一步增大，深部矿井巷道支护及软岩巷道支护成为煤矿巷道支护亟需解决的重要课题。对于矿山压力显现强烈及软弱岩体巷道，单纯的锚杆支护等巷道支护形式已不能满足生产要求，20世纪中后期，巷道金属支架发展迅速，它能够很好的支撑软弱破碎岩体，适应围岩体或煤体的变形，保证巷道稳定性，使其成为国内外矿井巷道支护的主要形式。

近十几年来，可缩性U型钢支架和高强度钢管混凝土支架等金属支架更是凭借其优良的支护性能，成为深部和软岩矿井巷道支护的重要组成部分。目前，在大多数煤矿井下综采工作面安装金属支架时，由于巷道狭窄空间的限制，大型机械设备无法使用，所以巷道金属支架的安装主要依靠人力，支架的安装方位往往需要多人通过撬动、推拉等方式调整，才能将支架安装好。由此可见，工人的劳动强度大，危险性高，安装效率低，支架安装持续时间长，严重影响到煤矿生产效率。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种适合于矿井巷道等狭窄空间并能实现对金属支架的抓取举升等功能的自移式巷道支护金属支架安装机。

本发明的技术方案如下：一种自移式巷道支护金属支架安装机，包括轨道承载机构和液压传动系统，所述轨道承载机构下方安装有提升机构，所述提升机构与机械臂结构连接，所述提升机构与机械臂结构由液压传动系统驱动；所述轨道承载机构包括承载轮组和承载梁，所述承载轮组吊锁在拱顶支架上，所述承载轮组通过滚轮与承载梁连接，所述承载梁包括通过固定导向装置和步进油缸连接的主承载梁和副承载梁，所述固定导向装置与滚轮结构配合。

本发明技术方案还包括：所述承载轮组包括至少8个承载轮，所述承载轮包括卡环和滚轮，所述承载轮通过卡环吊锁在拱顶支架上。

本发明技术方案还包括：所述主承载梁和副承载梁内分别安装有安全定位装置，所述安全定位装置包括安全定位托架和定位油缸，所述安全定位托架下表面的分别铰接有两个转动杆，所述两个转动杆之间通过定位油缸和联杆连接。

本发明技术方案还包括：所述提升机构包括固定导向架和主提升臂，所述主提升臂铰接在固定导向架上，所述主提升臂通过端部铰接座与副提升臂的一端连接，所述副提升臂的另一端铰接在固定导向架上，所述固定导向架与提升油缸的一端铰接，所述提升油缸的另一端与主提升臂铰接。

本发明技术方案还包括：所述固定导向架上设置有弧形导向切口，所述弧形导向切口内安装有导向轮，所述导向轮与主提升臂远离端部铰接座的一端连接。

本发明技术方案还包括：所述机械臂机构包括水平抓取部和垂直抓取部，所述水平抓取部包括两组平行反向设置的抓取装置，所述垂直抓取部包括一组抓取装置，所述抓取装置包括伸缩臂和机械抓手，所述机械抓手通过缸座安装在伸缩臂的一端，所述伸缩臂内安装有导向座和安装油缸。

本发明技术方案还包括：所述提升机构与机械臂机构通过转动油缸连接，所述转动油缸与机械臂结构铰接，所述转动油缸的侧面通过偏转油缸与机械臂结构铰接，所述机械抓手通过抓手油缸驱动。

本发明技术方案还包括：所述液压传动系统包括液压站，所述液压站设置在与副承载梁相连接的固定台上，所述液压站通过高压油管路驱动提升机构和机械臂结构。

本发明技术方案还包括：所述自移式巷道支护金属支架安装机包括电控操纵系统，所述电控操纵系统包括主控配电箱，所述主控配电箱与液压传动系统电连接，所述主控配电箱安装在固定台上。

本发明技术方案还包括：所述电控操纵系统包括安装在工作台上远程控制板，所述远程控制板上设置有电控开关，所述工作台设置在机械臂机构与提升机构之间。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种自移式巷道支护金属支架安装机，可以就地将其承载轮组锁在拱顶支架上，并且可保证安装机移动顺畅、定位准确、安全可靠、节约空间。本技术方案采用提升机构和机械臂机构的设计，不仅可以在巷道内完成装卸、抓取、举升等作业，还可以在作业完成后，机械臂自行收缩至较小空间，满足其他机械设备的通行空间。

同时，本安装机采用了液压传动系统和电控操纵系统，使出力增大、超载能力得到了增强，并且实现了机械自动化更易控制，空气污染和噪声污染都比较小，这样改善了工作环境，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率，有效保障了工人人身安全，提高了支架装配质量，填补了煤矿巷道钢管混凝土支架等金属支架安装机械设备的空白。

附图说明

图1 为本发明安装机的整体结构示意图；

图2为本发明安装机自移式轨道承载机构的承载轮结构示意图；

图3为本发明安装机自移式轨道承载机构的双向安全定位装置示意图；

图4为本发明安装机的提升机构示意图；

图5为本发明安装机的机械臂机构示意图；

图6为本发明安装机的机械臂机构俯视示意图。

其中，1、承载轮组，2、安全定位装置Ⅰ，3、步进油缸，4、副承载梁，5、固定导向座，6、主承载梁，7、安全定位装置Ⅱ，8、导向轮，9、固定导向托架，10、主提升臂，11、提升油缸，12、副提升臂，13、转动油缸，14、端部铰接座，15、机械抓手，16、水平伸缩臂，17、偏转油缸，18、工作台，19、高压油管路，20、液压站，21、固定台，22、主控配电箱；

23、C型卡环，24、橡胶垫圈，25A、高强螺栓，25B、可调节螺栓，26、滚轮；

27、安全定位托架，28、左联杆，29、右联杆，30、转动杆，31、安全定位片，32、定位油缸；

33A、销轴，33B、销轴，33C、销轴，33D、销轴，33E、销轴，33F、销轴，34、开口销，35、弧形导向切口；

36、水平缸座，37、水平安装油缸，38、抓手油缸，39、垂直缸座，40、垂直机械伸缩臂，41、水平导向座，42、垂直导向座，43、垂直安装油缸，44、旋转盘。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步介绍。

同时，由于下文所述的只是部分实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种自移式巷道支护金属支架安装机，包括轨道承载机构和液压传动系统，所述轨道承载机构下方安装有提升机构，所述提升机构与机械臂结构连接，所述提升机构与机械臂结构由液压传动系统驱动；所述轨道承载机构包括承载轮组1和承载梁，所述承载轮组1吊锁在拱顶支架上，所述承载轮组1通过滚轮26与承载梁连接，所述承载梁包括通过固定导向装置和步进油缸3连接的主承载梁6和副承载梁4，所述固定导向装置与滚轮26结构配合。

所述主承载梁6和副承载梁4通过固定导向装置5和步进油缸3相连接，固定导向座5可防止主承载梁6和副承载梁4在移动过程中错位。

实施例1：所述承载轮组1包括至少8个承载轮，所述承载轮包括卡环和滚轮26，所述承载轮通过卡环吊锁在拱顶支架上。如图1，所述自移式轨道承载机构由承载轮组1、安全定位装置Ⅰ2、步进油缸3、副承载梁4、固定导向座5、主承载梁6、安全定位装置Ⅱ7组成。所述承载轮组1包括8个承载轮，所述主承载梁6和副承载梁4是由大型号工字钢板制作而成。

如图2，所述承载轮由C型卡环23、橡胶垫圈24、高强螺栓25、滚轮26组成，所述承载轮组1与主承载梁6和副承载梁4通过所述滚轮26相连接，所述承载轮组1则通过各承载轮的C型卡环23、橡胶垫圈24和高强螺栓25吊锁在已安装完成的拱顶支架上，故各承载轮的间距与安装支架的间距同步，均为200mm～1000mm。

其中，所述承载轮组1的橡胶垫圈24与拱顶支架直接接触，可增大C型卡环23与所挂锁拱顶支架的摩擦力，有效阻止了支架安装机的滑落；所述自移式承载机构可安装在不同水平高度的拱顶支架上，调节高强螺栓25B即可，确保支架安装机能够顺畅通过承载轮组1。

实施例2：所述承载梁内安装有双向安全定位机构，如图1，所述双向安全定位机构包括安全定位装置Ⅰ2和安全定位装置Ⅱ7，其中安全定位装置Ⅰ2通过销轴设置在副承载梁4内，安全定位装置Ⅱ7通过销轴设置在主承载梁6内。

如图3，所述安全定位装置由安全定位托架27，左联杆28，右联杆29，转动杆30，安全定位片31，定位油缸32组成；如图1，支架安装机向前移动时，转动安全定位装置Ⅰ2，使其安全定位片31至少抵住两个承载轮，安全定位住副承载梁4，此时安全定位装置Ⅱ7与主承载梁6处于脱离状态，通过固定导向座5和步进油缸3移动主承载梁6的所属机构至下一个工位，此时步进油缸3处于拉伸状态，然后转动安全定位装置Ⅱ7，使其安全定位片31至少抵住两个承载轮，安全定位住主承载梁6后，转动安全定位装置Ⅰ2，使其与副承载梁4处于脱离状态，移动副承载梁4的所属机构至下一个工位，此时步进油缸3恢复至原收缩状态。待支架安装机定位稳定后，方可进行下一工位的支架安装。

实施例3：所述提升机构包括固定导向架9和主提升臂10，所述主提升臂10铰接在固定导向架9上，所述主提升臂10通过端部铰接座14与副提升臂12的一端连接，所述副提升臂12的另一端铰接在固定导向架9上，所述固定导向架9与提升油缸11的一端铰接，所述提升油缸11的另一端与主提升臂10铰接。

实施例4：所述固定导向架9上设置有弧形导向切口35，所述弧形导向切口35内安装有导向轮8，所述导向轮8与主提升臂10远离端部铰接座14的一端连接。

如图4，所述主提升臂10、提升油缸11和副提升臂12的一端分别通过销轴33A、33B、33C、33D与固定导向托架9相连接，主提升臂10与提升油缸11通过销轴33E相连接，副提升臂12与主提升臂10通过端部铰接座14相连接。在导向轮8的引导作用下，主提升臂10、提升油缸11和副提升臂12分别以与固定导向托架相连接的销轴33B、销轴33C、销轴33D为运动中心，沿着弧形导向切口35转动，其中提升油缸11的伸缩可实现提升机构垂直距离的调整，这样即可实现提升机构对金属支架的不同安装高度。

所述提升机构最大提升高度可满足1820mm，最大额定提升重量可满足1000kg。在此过程中，主提升油缸11处于支撑状态，在主提升臂10处于水平悬吊最大额定起重量的重物时，工作15分钟后，主提升油缸11活塞杆的回缩量均不应大于6mm。

实施例5：如图5和图6，所述机械臂机构由机械抓手15、水平伸缩臂16、偏转油缸17、水平缸座36、水平安装油缸37、抓手油缸38、垂直缸座39、垂直伸缩臂40、水平导向座41、垂直导向座42、垂直安装油缸43组成。

所述机械抓手15安装在伸缩臂的前端，所述水平导向座41和水平安装油缸37设置在水平伸缩臂16内，所述水平伸缩臂16与水平缸座36相连接，同样的，所述垂直导向座42和垂直安装油缸43设置在垂直伸缩臂内，所述垂直伸缩臂40与垂直缸座39相连接，所述机械抓手15用于抓取金属支架，所述水平机械伸缩臂16用于安装巷道两帮部支架，所述垂直机械伸缩臂40用于安装巷道顶拱支架。

实施例6：所述提升机构与机械臂机构通过转动油缸13连接，所述转动油缸13与机械臂结构铰接，所述转动油缸13的侧面通过偏转油缸17与机械臂结构铰接，所述机械抓手15通过抓手油缸38驱动。如图1，所述机械臂机构通过转动油缸13与提升机构相连接，所述转动油缸13的伸缩可实现机械臂机构转动角度的调整，所述偏转油缸17的伸缩可实现机械臂装置空间位置的微调，这样可实现对金属支架不同空间位置的安装。

实施例7：所述液压传动系统包括液压站20，所述液压站20设置在与副承载梁4相连接的固定台21上，所述液压站20通过高压油管路19驱动提升机构和机械臂结构。

固定台21对液压站20起到保护作用，以防止当液压回路出现管路破裂、泄漏等故障时，液压驱动缩回，液压站20因自重引起下滑导致超速下降、坠毁。所述液压传动系统为上述提升机构和机械臂机构提供动力，所述液压传动的动力来自于液压站20。

实施例8：所述自移式巷道支护金属支架安装机包括电控操纵系统，如图1，所述电控操纵系统由主控配电箱22、远程控制板、固定台21组成，主控配电箱22设置在固定台21上，远程控制板设置在工作台18上，远程控制板上设置有电控开关，在电控管路的作用下主控配电箱与远程控制板二者能够实现互锁和单独控制，更加安全。

所述工作台18设置在机械臂机构与提升机构之间，远程控制板设置在工作台18上方，这样便于工人操纵电控开关，观察机械臂对支架的抓取、举升、安装等作业情况。

本实施例中，本发明支架安装机自移距离满足200mm ～ 1000mm，最大提升高度满足1820mm，额定提升重量满足1000kg；本发明支架安装机两侧安装距离活动范围满足2800mm ～ 4800mm，拱顶支架最大起升高度满足4500mm，机械抓手张合范围满足180mm ～220mm，机械臂转动角度应能满足0°～ 90°，垂直臂偏转角度应能满足0°～ 10°；本发明支架安装机可在水平角度±6°范围的煤巷施工；本发明支架安装机可在最小曲率半径150m的煤巷施工，且能弯曲自由。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自移式巷道支护金属支架安装机，包括轨道承载机构和液压传动系统，所述轨道承载机构下方安装有提升机构，其特征在于：所述提升机构与机械臂结构连接，所述提升机构与机械臂结构由液压传动系统驱动；

所述轨道承载机构包括承载轮组（1）和承载梁，所述承载轮组（1）吊锁在拱顶支架上，所述承载轮组（1）通过滚轮（26）与承载梁连接，所述承载梁包括通过固定导向装置和步进油缸（3）连接的主承载梁（6）和副承载梁（4），所述固定导向装置与滚轮（26）结构配合。

2.如权利要求1所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述承载轮组（1）包括至少8个承载轮，所述承载轮包括卡环和滚轮（26），所述承载轮通过卡环吊锁在拱顶支架上。

3.如权利要求2所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述主承载梁（6）和副承载梁（4）内分别安装有安全定位装置，所述安全定位装置包括安全定位托架（27）和定位油缸（32），所述安全定位托架（27）下表面的分别铰接有两个转动杆（30），所述两个转动杆（30）之间通过定位油缸（32）和联杆连接。

4.如权利要求1至3任一所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述提升机构包括固定导向架（9）和主提升臂（10），所述主提升臂（10）铰接在固定导向架（9）上，所述主提升臂（10）通过端部铰接座（14）与副提升臂（12）的一端连接，所述副提升臂（12）的另一端铰接在固定导向架（9）上，所述固定导向架（9）与提升油缸（11）的一端铰接，所述提升油缸（11）的另一端与主提升臂（10）铰接。

5.如权利要求4所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述固定导向架（9）上设置有弧形导向切口（35），所述弧形导向切口（35）内安装有导向轮（8），所述导向轮（8）与主提升臂（10）远离端部铰接座（14）的一端连接。

6.如权利要求1至3任一所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述机械臂机构包括水平抓取部和垂直抓取部，所述水平抓取部包括两组平行反向设置的抓取装置，所述垂直抓取部包括一组抓取装置，所述抓取装置包括伸缩臂和机械抓手（15），所述机械抓手（15）通过缸座安装在伸缩臂的一端，所述伸缩臂内安装有导向座和安装油缸。

7.如权利要求6所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述提升机构与机械臂机构通过转动油缸（13）连接，所述转动油缸（13）与机械臂结构铰接，所述转动油缸（13）的侧面通过偏转油缸（17）与机械臂结构铰接，所述机械抓手（15）通过抓手油缸（38）驱动。

8.如权利要求1至3任一所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述液压传动系统包括液压站（20），所述液压站（20）设置在与副承载梁（4）相连接的固定台（21）上，所述液压站（20）通过高压油管路（19）驱动提升机构和机械臂结构。

9.如权利要求1至3任一所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述自移式巷道支护金属支架安装机包括电控操纵系统，所述电控操纵系统包括主控配电箱（22），所述主控配电箱（22）与液压传动系统电连接，所述主控配电箱（22）安装在固定台（21）上。

10.如权利要求9所述的一种自移式巷道支护金属支架安装机，其特征在于：所述电控操纵系统包括安装在工作台（18）上远程控制板，所述远程控制板上设置有电控开关，所述工作台（18）设置在机械臂机构与提升机构之间。