CN107965319A - 臂式智能截割掘锚平行一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种臂式智能截割掘锚平行一体机，它解决了现有技术中掘进机机身位置难以调整定位，且定位自动截割时易导致自动截割的坐标参照系发生变化的问题，具有任意断面全自动截割、截割时不需要对掘进机方位进行调整、能够实现智能截割和掘锚平行的效果；其技术方案为：包括底座分体、掘进机的截割分体、传感系统和数控系统，传感系统将探测的掘进机信号传输至数控系统，实现智能化截割；截割分体和底座分体通过滑动装置和推进装置相连；截割分体的前侧和后侧分别设有抬升装置；抬升装置撑地抬起截割分体并带动底座悬空时，推进装置带动底座分体前移；抬升装置收回底座落地时，推进装置推动截割分体前移进刀截割。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程设备领域，尤其涉及一种臂式智能截割掘锚平行一体机。
背景技术
臂式掘进机掘进，掘护锚为顺序作业，掘进机开机率、工效和单进低，且由于截割产生粉尘和喷雾降尘，掘进机司机难以看清截割头位置，凭感觉截割，巷道成形不好，对于拱形巷道，还需要人工划线，掘进机司机难以把握。
近年来，奥地利SANDVIC等国外一些著名的掘进机制造商已开发出具有自动截割功能的臂式掘进机，自动截割掘进机具有任意断面自动成形、恒功率截割、巷道成形质量高等优点，但由于以下原因，至今一直未得到推广应用：
一是掘进机行走机构为履带，每次截割前均要通过人工对掘进机机身位姿进行调整，掘进机机身位姿调整难以实现；
二是掘进机必须定位截割，由于截割振动容易导致掘进机机身位移，导致自动截割的坐标参照系经常会发生变化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种臂式智能截割掘锚平行一体机，其具有任意断面全自动截割、截割时不需要对掘进机方位进行调整、能够实现智能截割和掘锚平行的效果。
本发明采用下述技术方案：
臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，包括底座分体、掘进机的截割分体、传感系统和数控系统，传感系统将检测的掘进机信号传输至数控系统处理，实现智能化截割；截割分体和底座分体通过滑动装置和推进装置相连；截割分体的前侧和后侧分别设有抬升装置；
抬升装置撑地抬起截割分体并带动底座悬空时，推进装置带动底座分体前移；抬升装置收回底座落地时，推进装置推动截割分体前移进刀截割；
其中，滑动装置包括互为定向的滑套和导轨，通过滑套和导轨确保截割分体和底座分体相互移动时掘进机方位不变；底座分体的上部安装超前支架，超前支架随底座分体前移，底座落地时，超前支架升架对巷道顶板进行临时支护以实现掘锚平行。
进一步的，所述底座分体包括底座和两组侧撑装置，底座的两侧设置导轨，每个导轨上配置两个滑套，滑套与截割分体相连；前后两组侧撑装置设于底座的前后两侧，用于对掘进机方位进行调整并限制掘进机横向振动位移。
进一步的，滑套固定座处设有斜撑油缸，斜撑油缸撑紧时消除滑套与导轨间的间隙，斜向撑紧力起到防止截割产生的横向和纵向振动的作用。
进一步的，前后抬升装置分别为掘进机通用部件铲板和支承腿，或是在前后部设置可抬升掘进机的专用装置。
进一步的，所述底座分体还包括箱形架，箱形架固定在底座上部包括箱形骨架和护板，箱形骨架的前侧竖向构件高出所述箱形骨架上平面，所述竖向构件与超前支架连接。
进一步的，所述箱形架上设有钻锚系统，箱形架上平面为工作平台，所述钻锚系统根据巷道断面和支护工作量大小包括布置一排或多排锚杆钻臂。
进一步的，所述超前支架包括顶梁和支撑千斤顶，支撑千斤顶的顶端与顶梁铰接，支撑千斤顶的底端支设在底座或箱形骨架上；超前支架随底座分体前移，底座落地时，超前支架升架对巷道顶板进行临时支护，在掘进机截割时超前支架还起到防止掘进机振动的作用。
进一步的，所述传感系统包括安装在掘进机上的角度传感器、拉绳旋转编码器、负载电流传感器和安装在超前支架上的瓦斯传感器；所述传感系统将信息传输至数控系统。
进一步的，所述数控系统包括信息输入、处理、输出和执行阀组，处理器采用可编程序控制器，根据输入程序、传感系统检测反馈数据，输出控制指令，通过执行阀组控制调整油缸动作，达到调整掘进机截割臂垂直角度、水平转角、机身平面角度、推进油缸伸缩长度和负载电流的目的。
进一步的，所述截割分体具有抽风除尘系统，抽风除尘系统的入风口位于铲板后的运输机溜槽下方及两侧，利用运输机溜槽下方及两侧的部分空间作为过风通道，除尘风机布置于掘进机后部；或在掘进机后部设风筒接口，通过风筒与设在掘进机之后的除尘风机连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的截割分体和底座分体之间通过导轨、滑套连接，底座分体两侧具有推进装置，由于滑套和导轨互为定向，两个分体相互间移动时掘进机方位均不会改变，每次截割时不需要对掘进机方位进行调整；由于掘进机振动导致掘进机方位有微小变化时，可通过位于底座分体前后两侧的两对侧撑装置对掘进机的方位进行微调，掘进机截割时两对侧撑装置同时还起到限制掘进机横向振动位移的作用；
(2)本发明具有掘锚平行、掘进单进和工效大幅度提高、降尘效果好、掘进机定位简便、任意断面全自动截割、无需人员跟机操作、可远程无线操控、一键启动、无需专人操控、相比于普通掘进机每班可节省司机及另一侧助看人员2人，恒功率截割，有利于巷道成形；
(3)本发明在掘进机上设置角度传感器、拉绳旋转编码器、负载电流传感器和瓦斯传感器，具有截割头位置、掘进机位姿、负载电流、瓦斯等工况和环境参数感知和控制功能和故障监测诊断功能，实现了臂式掘进机的智能截割和掘锚平行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的一种实施方式的立面图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的A-A剖视图；
图4为本发明的另一种实施方式的立面图；
图5为本发明的另一种实施方式的后视图；
其中，1-截割部，2-铲板部，3-运输机，4-前支承，5-后支承，6-超前支架，7-箱形架，8-底座，9-推进装置，10-抬升装置，11-侧撑装置，12-钻锚系统，13-抽风除尘系统，14-润滑系统，15-液压系统，16-电气系统，17-防尘冷却水系统，18-传感系统，19-数控系统，20-滑套，21-导轨，22-侧撑油缸，23-斜撑油缸，24-搬运装置，25-竖向支撑千斤顶，26-斜向支撑千斤顶，27-底座后支腿。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在掘进机机身位置难以调整且必须定位截割、而截割振动易导致自动截割的坐标参照系发生变化的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种臂式智能截割掘锚平行一体机。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提供了一种臂式智能截割掘锚平行一体机，包括掘进机的截割分体和底座分体，掘进机的截割分体包括截割部1、铲板部2、运输机3、前支承4、后支承5和抬升装置10；底座分体包括底座8、箱形架7、超前支架6、护板、钻锚系统12、侧撑装置23、底座后支腿27。
掘进机还包括钻锚系统12、抽风除尘系统13、润滑系统14、液压系统15、电气系统16、防尘冷却水系统17、传感系统18和数控系统；其中，掘进机的截割部1、铲板部2、运输机3、前支承4、后支承5、润滑系统14、液压系统15、电气系统16、防尘冷却水系统17为现有掘进机通用部件。
截割分体与底座分体通过滑套20、导轨21和推进装置9连接；所述底座8包括相互平行的两部分，底座8的上部固定安装导轨21，导轨21上设置滑套20，滑套20可在导轨21上滑动；底座8上固定连接箱形架7，掘进机主体部分设于箱形架7内部，箱形架7的两侧设有推进装置9。
所述推进装置9为推进油缸，推进油缸的一端连接滑套20，推进油缸的另一端连接底座8；底座8的前后两侧设有侧撑油缸22；所述滑套20附近设有斜撑油缸23。
截割分体的前侧、后侧(以掘进方向为前侧)分别设置抬升装置10，前侧抬升装置为掘进机通用部件铲板，后侧抬升装置为掘进机通用部件支承腿；或是在截割分体的前后两侧设置可抬升掘进机的专用装置。
抬升装置10撑地抬起截割分体并带动底座8悬空时，推进装置9带动底座分体前移；抬升装置10收回底座8落地时，推进装置9推动截割分体前移进刀截割；当掘进机初始方位用巷道激光校正后，无论是截割分体相对于底座分体前后移动，还是底座分体相对于截割分体前后移动，由于滑套20和导轨21互为定向，截割分体和底座分体相互间移动时掘进机方位均不会改变，每次截割时不需要对掘进机方位进行调整。
如果由于掘进机振动导致掘进机方位有微小变化，可通过位于底座分体前后两侧的两对侧撑装置11对掘进机的方位进行微调，掘进机截割时两对侧撑装置11同时还起到限制掘进机横向振动位移的作用。
所述侧撑装置11为侧撑油缸22，侧撑油缸22作限位用时通过溢流阀减压供液，由于油缸推力小于掘进机侧向移动阻力，因此不会导致掘进机位移；需要调整掘进机方位时，关闭溢流阀，给侧撑油缸22供高压液，可对掘进机方位进行调整；掘进机截割时，斜撑油缸23撑紧，消除滑套20与导轨21间的间隙，斜向撑紧力可起到防止截割产生的横向和纵向振动的作用。
所述箱形架7包括箱形骨架和护板，箱形骨架由横竖纵三向型钢构件组成，型钢构件间用护板连接；其中前竖向构件高出箱形架7上平面；箱形架7既是机身护罩，箱形架7上平面又是锚支的工作平台。
所述超前支架6由顶梁、2个竖向支撑千斤顶25和2个斜向支撑千斤顶26等结构组成，超前支架6与箱形骨架前部竖向或横向构件相连，支撑千斤顶的底端支设在底座或箱形骨架上，支撑千斤顶的顶端与顶梁铰接；超前支架6随底座分体前移，底座8落地时，升起超前支架6对巷道顶板进行临时支护，在掘进机截割时超前支架6还起到防止掘进机振动的作用。
所述抽风除尘系统13的入风口位于铲板后的运输机3溜槽下方及两侧，利用运输机3溜槽下方及两侧的部分空间作为过风通道，除尘风机布置于掘进机后部，或是在掘进机后部设风筒接口，通过风筒与设在掘进机之后的除尘风机连接；具有良好的降尘效果。
所述钻锚系统12根据巷道断面尺寸和支护工作量大小布置于箱形架上，根据巷道支护工作量大小，可在箱形架上布置一排或多排锚杆钻臂；如果巷道断面尺寸较小，则掘进机上只布置一排钻锚系统，用于顶板条件不好时的超前支护和施工探访钻孔，或不布置钻锚系统，只设有智能截割功能。
所述传感系统18包括用于检测掘进机截割臂垂直角度、水平转角、机身平面角度、推进油缸伸缩长度的角度传感器、拉绳旋转编码器和负载电流传感器、瓦斯传感器等；其中，截割臂垂直角度、水平转角、推进油缸伸缩长度检测数据分别用于确定截割头纵向、横向和走向三维坐标参数；机身平面角度用于坐标系纠正或通过抬升装置对机身平面角度进行调整；负载电流检测数据用于恒功率控制；瓦斯传感器安装在超前支架上，用于实时监测掘进迎头的瓦斯浓度，实现瓦斯超限报警断电。
所述数控系统19包括输入、处理、输出和执行阀组四部分，处理器采用可编程序控制器，根据输入程序、传感系统检测反馈数据，输出控制指令，通过执行阀组控制调整相应的油缸，达到调整掘进机截割臂垂直角度、水平转角、机身平面角度、推进油缸伸缩长度和负载电流的目的。
所述执行阀组采用电液比例阀或伺服比例阀或电液伺服阀。
本申请具有掘锚平行，掘进单进和工效大幅度提高，降尘效果好，掘进机定位简便，任意断面全自动截割，无需人员跟机操作，可远程无线操控，一键启动，无需专人操控的效果；相比于普通掘进机每班可节省司机及另一侧助看人员2人，本申请采用恒功率截割，有利于巷道成形，具有截割头位置、掘进机位姿、负载电流、瓦斯等工况和环境参数感知和控制功能和故障监测诊断功能，实现了臂式掘进机的智能截割和掘锚平行。
本申请的另一种典型的实施方式中，如图4-图5所示，所述超前支架采用专利ZL201310311587.3的液压支架结构对掘进机工作范围的巷道进行临时支护，在掘进机后进行锚杆锚索支护，则在掘进机上设有ZL201410778534.7中的巷道临时支架搬运装置，巷道液压支架升降运移装置固定在箱形骨架上，用于辅助巷道临时支护支架的升降运移。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，包括底座分体、掘进机的截割分体、传感系统和数控系统，传感系统将探测的掘进机信号传输至数控系统，实现智能化截割；截割分体和底座分体通过滑动装置和推进装置相连；截割分体的前侧和后侧分别设有抬升装置；
抬升装置撑地抬起截割分体并带动底座悬空时，推进装置带动底座分体前移；抬升装置收回底座落地时，推进装置推动截割分体前移进刀截割；
其中，滑动装置包括互为定向的滑套和导轨，通过滑套和导轨确保截割分体和底座分体相互移动时掘进机方位不变；底座分体的上部安装超前支架，超前支架随底座分体前移，底座落地时，超前支架升架对巷道顶板进行临时支护以实现掘锚平行。
2.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述底座分体包括底座、底座后支腿和侧撑装置，底座上设置导轨，导轨上配置滑套，滑套与截割分体相连；前后两组侧撑装置设于底座两侧，用于对掘进机方位进行调整并限制掘进机横向振动位移。
3.根据权利要求2所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述滑套一侧设有斜撑油缸，斜撑油缸撑紧时消除滑套与导轨间的间隙，斜向撑紧力起到防止截割产生的横向和纵向振动的作用。
4.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述抬升装置包括前抬升装置和后抬升装置，前后抬升装置分别为掘进机通用部件铲板和支承腿，或是在前后部设置可抬升掘进机的专用装置。
5.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述底座分体还包括箱形架，箱形架固定在底座上部包括箱形骨架和护板，箱形骨架的前侧竖向构件高出所述箱形骨架上平面，所述竖向构件与超前支架铰接。
6.根据权利要求5所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述箱形架上设有钻锚系统，所述钻锚系统根据巷道断面和支护工作量大小包括布置一排或多排锚杆钻臂。
7.根据权利要求5所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述超前支架包括顶梁和支撑千斤顶，支撑千斤顶的顶端与顶梁铰接，支撑千斤顶的底端支设在底座或箱形骨架上。
8.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述传感系统包括安装在掘进机上的角度传感器、拉绳旋转编码器、负载电流传感器和安装在超前支架上的瓦斯传感器。
9.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述数控系统包括信息输入、处理、输出和执行阀组，处理器采用可编程序控制器，根据输入程序、传感系统检测反馈数据，输出控制指令，通过执行阀组控制调整油缸动作，达到调整掘进机截割臂垂直角度、水平转角、机身平面角度、推进油缸伸缩长度和负载电流的目的。
10.根据权利要求1所述的臂式智能截割掘锚平行一体机，其特征在于，所述截割分体具有抽风除尘系统，抽风除尘系统的入风口位于铲板后的运输机溜槽下方及两侧，利用运输机溜槽下方及两侧的部分空间作为过风通道，除尘风机布置于掘进机后部；或在掘进机后部设风筒接口，通过风筒与设在掘进机之后的除尘风机连接。
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