CN108840248B - 一种新型矿用管路抓举装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及矿用特种车辆领域，为了解决现有管路抓举装置存在的占用空间大、工作覆盖面有限、稳定性差等不足，本发明提供了一种新型矿用管路抓举装置，由水平移动机构、左右旋转机构、水平伸缩翻转机构、液压大角度机械手、两级自由式门架系统组成。该装置在进行抓管操作时所有运动可通过简单的水平垂直位移的方式进行，并可以通过远程遥控各部件移动，大大提高了机构的可操作性和安全性；可实现在车辆左右两侧抓举管路，提高了机械的灵活度；机械手能实现更大角度的运动；本发明结构紧凑，通用性好，可配套于各类矿用特种车辆，能很好的完成煤矿井下各种极限位置的管类货物的抓举以及安装作业。

Description

一种新型矿用管路抓举装置
技术领域
本发明涉及矿用特种车辆领域，特别是涉及一种矿用管路抓举装置。
背景技术
目前，国内煤矿井下由于空间有限,管路安装、拆卸作业主要以人工手动葫芦吊运方式为主，存在着用人多、占用空间大、效率低、费用高、安全保障差等弊端。目前市场上管路抓举装置主要通过机械臂结构实现管路的抓举等动作，占用空间大，机械手俯仰角度有限，一些极限位置达不到。为解决这种在狭窄空间下进行管路抓举作业的情况，急需设计一种占用空间小，结构简单、紧凑，工作覆盖面广，稳定可靠，操作简单，能完成在井下极限位置的管路抓举作业，可配套于各类煤矿井下特种车辆的装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型矿用管路抓举装置，包括：
液压大角度机械手，执行抓取管路动作；
两级自由式门架系统，两级自由式门架系统铰接支撑液压大角度机械手；
水平伸缩翻转机构，与两级自由式门架系统连接，用于实现支撑液压大角度机械手和两级自由式门架系统整体由水平位置到垂直位置自由翻转；
左右旋转机构，与水平伸缩翻转机构连接，水平伸缩翻转机构、撑液压大角度机械手和两级自由式门架系统能随左右旋转机构整体水平转动；
水平移动机构，与左右旋转机构连接，左右旋转机构、水平伸缩翻转机构、液压大角度机械手和两级自由式门架系统能随平移动机构整体横向移动。
所述液压大角度机械手包括底座、连接板一、连接板二、回转支撑、机械手底座以及执行夹持动作的手爪一和手爪二，手爪一和手爪二对称设置、底端分别与机械手底座铰接，手爪一中段通过机械手第一油缸与机械手底座连接，手爪二中段通过机械手第二油缸与机械手底座连接；机械手底座安装于回转支撑上，机械手底座、手爪一和手爪二能随回转支撑360°自由旋转；底座、连接板一和连接板二依次铰接，底座安装于两级自由式门架系统上，连接板二与回转支撑固定连接，底座和连接板一之间铰接有俯仰油缸一，连接板一和连接板二之间铰接有俯仰油缸二。
所述连接板一和连接板二的一侧分别设有卡槽，俯仰油缸二安装于卡槽中并与卡槽侧壁铰接。
所述两级自由式门架系统包括一级门架、一级举升油缸、二级门架、二级举升油缸和机械手安装板，一级门架和二级门架通过一级举升油缸铰接，机械手安装板和二级门架通过二级举升油缸铰接，液压大角度机械手安装在机械手安装板上。
所述水平伸缩翻转机构包括滑道二、滑动结和翻转油缸，两组滑道二水平对称设置并固定于左右旋转机构上，两组滑道二上分别配合连接有可沿滑道二水平运动的滑动结，滑动结的一端与一级门架铰接，两组翻转油缸对称设置、油缸缸体分别与两个滑动结一一对应铰接，两组翻转油缸的活塞杆端头分别与一级门架的两侧对应铰接。
所述水平移动机构包括滑道一、滑轨座和横移油缸，滑道一固定在车架上，滑道一上配合连接有可沿滑道一水平横向移动的滑动结，滑轨座安装于滑动结上，左右旋转机构固定于滑轨座上，横移油缸的缸体与滑动结铰接，横移油缸的活塞杆端头与机架铰接。
所述左右旋转机构包括回转支撑和机架，机架与水平伸缩翻转机构连接并固定于回转支撑上，回转支撑的最大旋转角度为左右各95°。左右旋转机构和液压大角度机械手的回转支撑结构相同，均为常规结构，其动力源为自带的液压马达，液压马达接入管路抓举装置的液压系统，由液压系统控制其旋转。
所述水平移动机构水平移动的最大位移为600mm。
本发明具有如下有益效果：
1、该装置能够抓取0.1m～0.5m不同直径的管具，工作效率高，所有动作全部采用液压驱动，在进行抓管操作时所有运动可通过简单的水平垂直位移的方式进行，并可以通过远程遥控各部件移动，大大提高了机构的可操作性、安全性和稳定性，且操作简便，能有效减轻劳动强度，节约劳动成本。
2、利用左右旋转机构，该装置可实现在车辆左右两侧抓举管路，提高了机械的灵活度；
3、通过俯仰油缸，可使得机械手实现更大角度的运动；
4、该装置结构紧凑，总体占用面积小，但工作时覆盖区域面积大，通用性好，可配套于各类矿用特种车辆，能很好的完成煤矿井下各种极限位置的管类货物的抓举以及安装作业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为两级自由式门架系统示意图；
图3为液压大角度机械手的三维立体图；
图4为液压大角度机械手的三维示意图；
图5为液压大角度机械手的上极限位置；
图6为液压大角度机械手的下极限位置；
图7为抓取左侧管路示意图；
图8为抓取右侧管路示意图；
图中：1-水平移动机构、2-左右旋转机构、3-水平伸缩翻转机构、4-液压大角度机械手、5-两级自由式门架系统；
101-滑道一、102-滑轨座、103-横移油缸；
301-滑道二、302-翻转油缸一、303-翻转油缸；
401-俯仰油缸一、402-底座、403-连接板一、404-俯仰油缸二、405-连接板二、406-回转支撑、407-机械手底座、408-机械手第一油缸、409-手爪一、410-机械手第二油缸、411-手爪二、412-卡槽；
5011-一级门架、5012-一级举升油缸、5021-二级门架、5022-二级举升油缸、503-机械手安装板。
具体实施方式
如图1所示的新型矿用管路抓举装置，由水平移动机构、左右旋转机构、水平伸缩翻转机构、液压大角度机械手、两级自由式门架系统组成。
液压大角度机械手结构如图4和5所示，由俯仰油缸一、底座、连接板一、俯仰油缸二、连接板二、回转支撑、机械手底座、机械手第一油缸、手爪一、机械手第二油缸、手爪二组成。底座安装在整机上，俯仰油缸一的一端与底座铰接，另一端与连接板一铰接；连接板一一侧设有卡槽，所述俯仰油缸二安装在卡槽中，与两侧槽壁铰接，另一端与连接板二一端的槽壁铰接；回转支撑与连接板二及机械手底座相连接，机械手第一油缸通过铰链与机械手底座及手爪一相连接，机械手第二油缸通过铰链与机械手底座及手爪而相连接。俯仰油缸一实现连接板一、连接板二、回转支撑、机械手底座和机械手的举升及下降；俯仰油缸二可以实现连接板二、回转支撑、机械手底座和机械手更大角度的举升及下降；手爪一和手爪二可实现货物的夹持和放开；回转支撑与连接板二及机械手底座相连接，可实现机械手360°旋转。
水平移动机构上设有滑道一、滑轨座和横移油缸，滑道一固定在车架上，滑道一上配合连接有可沿滑道一水平横向移动的滑动结，滑轨座安装于滑动结上，左右旋转机构固定于滑轨座上，横移油缸的缸体与滑动结铰接，横移油缸的活塞杆端头与机架铰接。通过液压系统控制可实现管路抓举装置的整体横向移动。
左右旋转机构固定在滑轨座上，通过液压系统控制即可实现管路抓举装置的水平转动。
翻转油缸通过铰链与水平伸缩翻转机构及两级自由式门架系统相连，可实现两级自由式门架系统从水平位置到垂直位置的移动。水平伸缩翻转机构上设有滑道二，两级自由式门架系统通过滑动结联结在滑道二上；翻转油缸通过铰链与两级自由式门架系统和水平伸缩翻转机构相连，通过液压系统控制可实现两级自由式门架系统水平位置的移动。
两级自由式门架系统结构如图2所示，由一级门架、一级举升油缸、二级门架、二级举升油缸以及机械手安装板组成。一级举升油缸通过铰链与一级门架和二级门架相连，可实现二级门架的举升运动；液压大角度机械手固定在机械手安装板上，二级举升油缸通过铰链与二级门架和机械手安装板相连，从而实现液压大角度机械手在煤矿井下各种极限位置的管路抓取工作。
管路抓举装置的水平移动，最大位移可达到600mm；水平转动的最大角度为左右各95°。
机械手垂直位移最大可达到4.5米，即装置对机械手的举升高度以及机械手自身举升高度的叠加举升极限高度。
在工作时，根据管路所在位置，首先调整左右旋转机构，可实现水平伸缩翻转机构以及两级自由式门架系统向左或者向右旋转；同步调整两组翻转油缸，可以使两级自由式门架系统垂直于地面；液压大角度机械手固定在两级自由式门架系统的机械手安装板上，可实现在垂直方向的位移；然后调整水平伸缩翻转机构，实现两级自由式门架系统水平位置的伸缩，从而使得液压大角度机械手完成抓取作业；最后，通过调整水平移动机构、左右旋转机构、水平伸缩翻转机构、两级自由式门架系统，使得管路到达预定安装位置。通过上述一系列动作，即可实现管路抓举车左右两侧以及各类极限位置的管路抓取以及举升作业。

Claims (8)

1.一种新型矿用管路抓举装置，其特征在于包括：
液压大角度机械手（4），执行抓取管路动作；
两级自由式门架系统（5），两级自由式门架系统（5）铰接支撑液压大角度机械手（4）；
水平伸缩翻转机构（3），与两级自由式门架系统（5）连接，用于实现支撑液压大角度机械手（4）和两级自由式门架系统（5）整体由水平位置到垂直位置自由翻转；
左右旋转机构（2），与水平伸缩翻转机构（3）连接，水平伸缩翻转机构（3）、液压大角度机械手（4）和两级自由式门架系统（5）能随左右旋转机构（2）整体水平转动；
水平移动机构（1），与左右旋转机构（2）连接，左右旋转机构（2）、水平伸缩翻转机构（3）、撑液压大角度机械手（4）和两级自由式门架系统（5）能随平移动机构（1）整体横向移动。
2.根据权利要求1所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述液压大角度机械手（4）包括底座（402）、连接板一（403）、连接板二（405）、回转支撑（406）、机械手底座（407）以及执行夹持动作的手爪一（409）和手爪二（411），手爪一（409）和手爪二（411）对称设置、底端分别与机械手底座（407）铰接，手爪一（409）中段通过机械手第一油缸（408）与机械手底座（407）连接，手爪二（411）中段通过机械手第二油缸（410）与机械手底座（407）连接；
机械手底座（407）安装于回转支撑（406）上，机械手底座（407）、手爪一（409）和手爪二（411）能随回转支撑（406）360°自由旋转；
底座（402）、连接板一（403）和连接板二（405）依次铰接，底座（402）安装于两级自由式门架系统（5）上，连接板二（405）与回转支撑（406）固定连接，底座（402）和连接板一（403）之间铰接有俯仰油缸一（401），连接板一（403）和连接板二（405）之间铰接有俯仰油缸二（404）。
3.根据权利要求2所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述连接板一（403）和连接板二（405）的一侧分别设有卡槽，俯仰油缸二（404）安装于卡槽中并与卡槽侧壁铰接。
4.根据权利要求3所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述两级自由式门架系统（5）包括一级门架（5011）、一级举升油缸（5012）、二级门架（5021）、二级举升油缸（5022）和机械手安装板（503），一级门架（5011）和二级门架（5021）通过一级举升油缸（5012）铰接，机械手安装板（503）和二级门架（5021）通过二级举升油缸（5022）铰接，液压大角度机械手（4）安装在机械手安装板（503）上。
5.根据权利要求4所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述水平伸缩翻转机构（3）包括滑道二（301）、滑动结和翻转油缸，两组滑道二（301）水平对称设置并固定于左右旋转机构（2）上，两组滑道二（301）上分别配合连接有可沿滑道二（301）水平运动的滑动结，滑动结的一端与一级门架（5011）铰接，两组翻转油缸对称设置、油缸缸体分别与两个滑动结一一对应铰接，两组翻转油缸的活塞杆端头分别与一级门架（5011）的两侧对应铰接。
6.根据权利要求5所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述水平移动机构（1）包括滑道一（101）、滑轨座（102）和横移油缸（103），滑道一（101）固定在车架上，滑道一（101）上配合连接有可沿滑道一（101）水平横向移动的滑动结，滑轨座（102）安装于滑动结上，左右旋转机构（2）固定于滑轨座（102）上，横移油缸（103）的缸体与滑动结铰接，横移油缸（103）的活塞杆端头与机架铰接。
7.根据权利要求6所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述左右旋转机构（2）包括回转支撑和机架，机架与水平伸缩翻转机构（3）连接并固定于回转支撑上，回转支撑的最大旋转角度为左右各95°。
8.根据权利要求7所述的新型矿用管路抓举装置，其特征在于：所述水平移动机构（1）水平移动的最大位移为600mm。
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