CN109707412B - 一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法，装置包括钢带上料机构和钢带转移机构；钢带上料机构通过上料机械手夹持钢带，上料机械手通过滑轮组及驱动油缸配合实现钢带直线移动；钢带转移机构通过转移机械手夹持钢带，转移机械手通过摆动液压缸、摆臂及回转台配合实现钢带90°偏转移动。方法为：上料机械手夹持钢带；控制上料机械手由顶梁后端移向前端，钢带移入转移机械手夹持指之间；转移机械手夹持钢带，上料机械手松开；控制转移机械手水平摆转90°，使钢带位于支护前探梁上方；控制钢带向前移动设定距离；控制支护前探梁向上摆转到水平状态并使钢带进入卡槽中；转移机械手松开，将钢带留在卡槽中；钢带上料机构和钢带转移机构复位，钢带铺设结束。

Description

一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法

技术领域

本发明属于煤矿机械技术领域，特别是涉及一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法。

背景技术

在煤矿巷道掘进作业中，进行巷道支护是一项关乎井下人员生命安全的重要工作，其中钢带配合锚杆支护就已经在松散困难区得到充分利用，并取得了良好的效果。钢带的主要作用是提高围岩的稳固性，同时可以增加岩块之间的摩擦力，以防止岩块松动变形，从而减少巷道表面由于顶板弯曲下沉造成的拉伸破坏，利用钢带将锚杆彼此联成一个整体，从而增强整体支护能力。

目前，在完成每一轮的巷道开挖后，都是由人力完成钢带的铺设及安装，作业时，先将巷道顶板的不平整处进行镐刨处理，再靠人力将钢带托起，并使钢带与巷道顶板紧密贴合。在钢带铺设的整个过程中，巷道基本上仅能依靠围岩内部的作用力保持稳定，并且由于作业人员靠近巷道掘进面，这在稳定性较差的巷道内是极其危险的。

因此，现阶段采用的人力铺设钢带的方式存在机械化程度低、工人劳动强度大、作业安全性差、钢带铺设质量难以保障的缺点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法，摒弃了人力铺设钢带的方式，钢带能够自动完成铺设，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了工人作业时的安全性，而且钢带铺设质量也得到进一步提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，包括钢带上料机构和钢带转移机构；所述钢带上料机构位于掘支锚联合机组顶梁的中间，所述钢带转移机构位于掘支锚联合机组顶梁的侧部；所述钢带上料机构包括二倍程滑轮组I、二倍程滑轮组II及钢带上料机械手；所述二倍程滑轮组I包括第一定滑轮、第二定滑轮及第一动滑轮；所述第一定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁后端，第二定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁中部，第一动滑轮位于第一定滑轮与第二定滑轮之间，第一动滑轮的轮架上水平连接有钢带上料驱动油缸，且钢带上料驱动油缸与掘支锚联合机组顶梁相平行；所述二倍程滑轮组II包括第三定滑轮、第四定滑轮及第二动滑轮；所述第三定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁后端，第四定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁前端，第二动滑轮位于第三定滑轮与第四定滑轮之间，第二动滑轮的轮架与二倍程滑轮组I的增程段钢丝绳相连；所述钢带上料机械手水平固装在二倍程滑轮组II的增程段钢丝绳上，钢带上料机械手相对于第一动滑轮进行四倍程移动。

所述钢带转移机构包括支架、导轨、滑台、齿轮齿条式摆动液压缸、摆臂、回转台及钢带转移机械手；所述支架固装在掘支锚联合机组机体上，所述导轨设置在支架顶端，所述滑台设置在导轨上，在滑台与支架之间连接有滑台推移油缸，滑台可沿导轨移动；所述齿轮齿条式摆动液压缸及回转台设置在滑台顶部，所述摆臂固装在回转台上，摆臂的一端设置为齿轮结构，摆臂的端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸的驱动齿轮相啮合；所述钢带转移机械手水平固装在摆臂上。

所述钢带上料机械手与钢带转移机械手结构相同，均包括臂部和夹持部；所述臂部包括手臂、钢带夹持驱动油缸及传力杆；所述夹持部包括第一夹持指、第二夹持指及传力块；所述钢带夹持驱动油缸水平固装在手臂一端，所述第一夹持指和第二夹持指设置在手臂另一端；所述钢带夹持驱动油缸的活塞杆与传力杆一端相固连，所述传力块固连在传力杆另一端；所述第一夹持指与第二夹持指对称设置，第一夹持指和第二夹持指的中部均铰接在手臂上，第一夹持指和第二夹持指的根部均铰接在传力块上，且第一夹持指和第二夹持指的根部铰接孔均设为长条形孔；在所述第一夹持指和第二夹持指的指尖部均设置有柔性夹持片。

所述钢带上料机械手的手臂和传力杆长度小于钢带转移机械手的手臂和传力杆长度；当所述钢带转移机械手的手臂与掘支锚联合机组顶梁处于垂直状态时，钢带转移机械手的夹持部与钢带上料机械手的夹持部处在同一条直线上。

一种掘支锚联合机组自动铺钢带方法，采用了所述的掘支锚联合机组自动铺钢带装置，包括如下步骤：

步骤一：将待铺设的钢带从掘支锚联合机组顶梁后端放入钢带上料机械手夹持部的两指之间；

步骤二：控制钢带上料机械手臂部的钢带夹持驱动油缸的活塞杆伸出，使第一夹持指与第二夹持指扣合在一起，钢带被夹紧固定在钢带上料机械手上；

步骤三：控制钢带上料驱动油缸的活塞杆伸出，使夹持有钢带的钢带上料机械手由掘支锚联合机组顶梁后端移向前端，直到钢带移动到钢带转移机械手夹持部的两指之间；

步骤四：控制钢带转移机械手臂部的钢带夹持驱动油缸的活塞杆伸出，使第一夹持指与第二夹持指扣合在一起，钢带被夹紧固定在钢带转移机械手上，同时控制钢带上料机械手松开对钢带的夹持；

步骤五：启动齿轮齿条式摆动液压缸，通过摆臂端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸驱动齿轮的啮合传动作用，使夹持有钢带的钢带转移机械手水平摆转90°，此时的钢带位于支护前探梁上方且与掘支锚联合机组顶梁相垂直；

步骤六：控制滑台推移油缸的活塞杆伸出，使钢带向前移动设定距离；

步骤七：控制支护前探梁向上摆转到水平状态，使钢带准确进入支护前探梁上表面的钢带卡槽中；

步骤八：控制钢带转移机械手松开对钢带的夹持，使钢带留在支护前探梁上表面的钢带卡槽中；

步骤九：依次控制滑台推移油缸、齿轮齿条式摆动液压缸、钢带夹持驱动油缸的活塞杆复位，完成钢带的自动铺设。

本发明的有益效果：

本发明的掘支锚联合机组自动铺钢带装置及方法，摒弃了人力铺设钢带的方式，钢带能够自动完成铺设，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了工人作业时的安全性，而且钢带铺设质量也得到进一步提高。

附图说明

图1为本发明的一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置的结构示意图；

图2为本发明的钢带上料机构的结构示意图；

图3为本发明的钢带上料机械手的结构示意图；

图4为本发明的钢带转移机构的结构示意图；

图5为本发明的钢带转移机械手的结构示意图；

图6为本发明的自动铺钢带装置与掘支锚联合机组支撑部的装配示意图；

图7为钢带铺设过程示意图；

图中，1—钢带上料机构，2—钢带转移机构，3—掘支锚联合机组顶梁，4—钢带上料机械手，5—第一定滑轮，6—第二定滑轮，7—第一动滑轮，8—钢带上料驱动油缸，9—第三定滑轮，10—第四定滑轮，11—第二动滑轮，12—支架，13—导轨，14—滑台，15—齿轮齿条式摆动液压缸，16—摆臂，17—回转台，18—钢带转移机械手，19—滑台推移油缸，20—手臂，21—钢带夹持驱动油缸，22—传力杆，23—第一夹持指，24—第二夹持指，25—传力块，26—长条形孔，27—柔性夹持片，28—钢带，29—支护前探梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～6所示，一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，包括钢带上料机构1和钢带转移机构2；所述钢带上料机构1位于掘支锚联合机组顶梁3的中间，所述钢带转移机构2位于掘支锚联合机组顶梁3的侧部；所述钢带上料机构1包括二倍程滑轮组I、二倍程滑轮组II及钢带上料机械手4；所述二倍程滑轮组I包括第一定滑轮5、第二定滑轮6及第一动滑轮7；所述第一定滑轮5位于掘支锚联合机组顶梁3后端，第二定滑轮6位于掘支锚联合机组顶梁3中部，第一动滑轮7位于第一定滑轮5与第二定滑轮6之间，第一动滑轮7的轮架上水平连接有钢带上料驱动油缸8，且钢带上料驱动油缸8与掘支锚联合机组顶梁3相平行；所述二倍程滑轮组II包括第三定滑轮9、第四定滑轮10及第二动滑轮11；所述第三定滑轮9位于掘支锚联合机组顶梁3后端，第四定滑轮10位于掘支锚联合机组顶梁3前端，第二动滑轮11位于第三定滑轮9与第四定滑轮10之间，第二动滑轮11的轮架与二倍程滑轮组I的增程段钢丝绳相连；所述钢带上料机械手4水平固装在二倍程滑轮组II的增程段钢丝绳上，钢带上料机械手4相对于第一动滑轮7进行四倍程移动；本实施例中，钢带上料机械手4的数量为两个。

所述钢带转移机构2包括支架12、导轨13、滑台14、齿轮齿条式摆动液压缸15、摆臂16、回转台17及钢带转移机械手18；所述支架12固装在掘支锚联合机组机体上，所述导轨13设置在支架12顶端，所述滑台14设置在导轨13上，在滑台14与支架12之间连接有滑台推移油缸19，滑台14可沿导轨13移动；所述齿轮齿条式摆动液压缸15及回转台17设置在滑台14顶部，所述摆臂16固装在回转台17上，摆臂16的一端设置为齿轮结构，摆臂16的端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸15的驱动齿轮相啮合；所述钢带转移机械手18水平固装在摆臂16上。

所述钢带上料机械手4与钢带转移机械手18结构相同，均包括臂部和夹持部；所述臂部包括手臂20、钢带夹持驱动油缸21及传力杆22；所述夹持部包括第一夹持指23、第二夹持指24及传力块25；所述钢带夹持驱动油缸21水平固装在手臂20一端，所述第一夹持指23和第二夹持指24设置在手臂20另一端；所述钢带夹持驱动油缸21的活塞杆与传力杆22一端相固连，所述传力块25固连在传力杆22另一端；所述第一夹持指23与第二夹持指24对称设置，第一夹持指23和第二夹持指24的中部均铰接在手臂20上，第一夹持指23和第二夹持指24的根部均铰接在传力块25上，且第一夹持指23和第二夹持指24的根部铰接孔均设为长条形孔26；在所述第一夹持指23和第二夹持指24的指尖部均设置有柔性夹持片27。

所述钢带上料机械手4的手臂20和传力杆22长度小于钢带转移机械手18的手臂20和传力杆22长度；当所述钢带转移机械手18的手臂20与掘支锚联合机组顶梁3处于垂直状态时，钢带转移机械手18的夹持部与钢带上料机械手4的夹持部处在同一条直线上。

一种掘支锚联合机组自动铺钢带方法，采用了所述的掘支锚联合机组自动铺钢带装置，包括如下步骤：

步骤一：将待铺设的钢带28从掘支锚联合机组顶梁3后端放入钢带上料机械手4夹持部的两指之间；

步骤二：控制钢带上料机械手4臂部的钢带夹持驱动油缸21的活塞杆伸出，使第一夹持指23与第二夹持指24扣合在一起，钢带28被夹紧固定在钢带上料机械手4上；

步骤三：控制钢带上料驱动油缸8的活塞杆伸出，使夹持有钢带28的钢带上料机械手4由掘支锚联合机组顶梁3后端移向前端，直到钢带28移动到钢带转移机械手18夹持部的两指之间；

步骤四：控制钢带转移机械手18臂部的钢带夹持驱动油缸21的活塞杆伸出，使第一夹持指23与第二夹持指24扣合在一起，钢带28被夹紧固定在钢带转移机械手18上，同时控制钢带上料机械手4松开对钢带28的夹持；

步骤五：启动齿轮齿条式摆动液压缸15，通过摆臂16端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸15驱动齿轮的啮合传动作用，使夹持有钢带28的钢带转移机械手18水平摆转90°，此时的钢带28位于支护前探梁29上方且与掘支锚联合机组顶梁3相垂直；

步骤六：控制滑台推移油缸19的活塞杆伸出，使钢带28向前移动设定距离；

步骤七：控制支护前探梁29向上摆转到水平状态，使钢带28准确进入支护前探梁29上表面的钢带卡槽中；

步骤八：控制钢带转移机械手18松开对钢带28的夹持，使钢带28留在支护前探梁29上表面的钢带卡槽中；

步骤九：依次控制滑台推移油缸19、齿轮齿条式摆动液压缸15、钢带夹持驱动油缸21的活塞杆复位，完成钢带28的自动铺设，钢带28的整个铺设过程如图7所示。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，其特征在于：包括钢带上料机构和钢带转移机构；所述钢带上料机构位于掘支锚联合机组顶梁的中间，所述钢带转移机构位于掘支锚联合机组顶梁的侧部；所述钢带上料机构包括二倍程滑轮组I、二倍程滑轮组II及钢带上料机械手；所述二倍程滑轮组I包括第一定滑轮、第二定滑轮及第一动滑轮；所述第一定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁后端，第二定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁中部，第一动滑轮位于第一定滑轮与第二定滑轮之间，第一动滑轮的轮架上水平连接有钢带上料驱动油缸，且钢带上料驱动油缸与掘支锚联合机组顶梁相平行；所述二倍程滑轮组II包括第三定滑轮、第四定滑轮及第二动滑轮；所述第三定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁后端，第四定滑轮位于掘支锚联合机组顶梁前端，第二动滑轮位于第三定滑轮与第四定滑轮之间，第二动滑轮的轮架与二倍程滑轮组I的增程段钢丝绳相连；所述钢带上料机械手水平固装在二倍程滑轮组II的增程段钢丝绳上，钢带上料机械手相对于第一动滑轮进行四倍程移动。

2.根据权利要求1所述的一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，其特征在于：所述钢带转移机构包括支架、导轨、滑台、齿轮齿条式摆动液压缸、摆臂、回转台及钢带转移机械手；所述支架固装在掘支锚联合机组机体上，所述导轨设置在支架顶端，所述滑台设置在导轨上，在滑台与支架之间连接有滑台推移油缸，滑台可沿导轨移动；所述齿轮齿条式摆动液压缸及回转台设置在滑台顶部，所述摆臂固装在回转台上，摆臂的一端设置为齿轮结构，摆臂的端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸的驱动齿轮相啮合；所述钢带转移机械手水平固装在摆臂上。

3.根据权利要求2所述的一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，其特征在于：所述钢带上料机械手与钢带转移机械手结构相同，均包括臂部和夹持部；所述臂部包括手臂、钢带夹持驱动油缸及传力杆；所述夹持部包括第一夹持指、第二夹持指及传力块；所述钢带夹持驱动油缸水平固装在手臂一端，所述第一夹持指和第二夹持指设置在手臂另一端；所述钢带夹持驱动油缸的活塞杆与传力杆一端相固连，所述传力块固连在传力杆另一端；所述第一夹持指与第二夹持指对称设置，第一夹持指和第二夹持指的中部均铰接在手臂上，第一夹持指和第二夹持指的根部均铰接在传力块上，且第一夹持指和第二夹持指的根部铰接孔均设为长条形孔；在所述第一夹持指和第二夹持指的指尖部均设置有柔性夹持片。

4.根据权利要求3所述的一种掘支锚联合机组自动铺钢带装置，其特征在于：所述钢带上料机械手的手臂和传力杆长度小于钢带转移机械手的手臂和传力杆长度；当所述钢带转移机械手的手臂与掘支锚联合机组顶梁处于垂直状态时，钢带转移机械手的夹持部与钢带上料机械手的夹持部处在同一条直线上。

5.一种掘支锚联合机组自动铺钢带方法，采用了权利要求1所述的掘支锚联合机组自动铺钢带装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将待铺设的钢带从掘支锚联合机组顶梁后端放入钢带上料机械手夹持部的两指之间；

步骤二：控制钢带上料机械手臂部的钢带夹持驱动油缸的活塞杆伸出，使第一夹持指与第二夹持指扣合在一起，钢带被夹紧固定在钢带上料机械手上；

步骤三：控制钢带上料驱动油缸的活塞杆伸出，使夹持有钢带的钢带上料机械手由掘支锚联合机组顶梁后端移向前端，直到钢带移动到钢带转移机械手夹持部的两指之间；

步骤四：控制钢带转移机械手臂部的钢带夹持驱动油缸的活塞杆伸出，使第一夹持指与第二夹持指扣合在一起，钢带被夹紧固定在钢带转移机械手上，同时控制钢带上料机械手松开对钢带的夹持；

步骤五：启动齿轮齿条式摆动液压缸，通过摆臂端部齿轮结构与齿轮齿条式摆动液压缸驱动齿轮的啮合传动作用，使夹持有钢带的钢带转移机械手水平摆转90°，此时的钢带位于支护前探梁上方且与掘支锚联合机组顶梁相垂直；

步骤六：控制滑台推移油缸的活塞杆伸出，使钢带向前移动设定距离；

步骤七：控制支护前探梁向上摆转到水平状态，使钢带准确进入支护前探梁上表面的钢带卡槽中；

步骤八：控制钢带转移机械手松开对钢带的夹持，使钢带留在支护前探梁上表面的钢带卡槽中；

步骤九：依次控制滑台推移油缸、齿轮齿条式摆动液压缸、钢带夹持驱动油缸的活塞杆复位，完成钢带的自动铺设。