CN110486066B - 单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于使用树脂锚固剂的锚杆支护领域，具体是一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构。解决现有采用人工施工所存在作业环境粉尘含量高、存在工作危险、支护效率低的问题，包括柔索滚筒、锚索、送绳机构、柔性管道A、旋转树脂锚固剂仓、柔性管道B、对孔升降机构和切断机构，锚索一端缠绕在柔索滚筒上，锚索穿过送绳机构进入柔性管道A内，柔性管道A一端与送绳机构连接，柔性管道A另一端与旋转树脂锚固剂仓进口连接，旋转树脂锚固剂仓出口与柔性管道B连接，柔性管道B与对孔升降机构连接，孔升降机构一侧设置切断机构。

Description

单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构

技术领域

本发明属于使用树脂锚固剂的锚杆支护领域，具体是一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构。

背景技术

树脂锚固剂是由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料。树脂锚固剂不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地。无论是人工打孔还是自动打孔的锚杆钻机或锚杆钻车，都是采用人工进行树脂锚固剂的装填。该种作业方式:工作区域危险性大，生产效率低。以上为现有技术的不足。

发明内容

本发明为了解决现有采用人工施工所存在作业环境粉尘含量高、存在工作危险、支护效率低的问题，提供一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构。

本发明采取以下技术方案：一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构，包括柔索滚筒、锚索、送绳机构、柔性管道A、旋转树脂锚固剂仓、柔性管道B、对孔升降机构和切断机构，锚索一端缠绕在柔索滚筒上，锚索穿过送绳机构进入柔性管道A内，柔性管道A一端与送绳机构连接，柔性管道A另一端与旋转树脂锚固剂仓进口连接，旋转树脂锚固剂仓出口与柔性管道B连接，柔性管道B与对孔升降机构连接，孔升降机构一侧设置切断机构。

柔索滚筒包括底座，底座上安装用来存储锚索的滚筒，滚筒内部装有用于锚索复位的发条，滚筒前端安装有限位孔。

送绳机构包括送绳底座和顶板，送绳底座和顶板之间设置一组螺杆，螺杆上端穿过顶板，并在螺杆顶端设置螺母，螺杆之间连接有设置在顶板上表面的压板，螺母与压板之间设置有套在螺杆上的弹簧，送绳底座和顶板之间还设置有卸压油缸，送绳底座与顶板之间安装三对输送轮，输送轮上设置齿形带轮，设置在中部的输送轮由马达驱动，中部输送轮的齿形带轮通过齿形带分别与两侧的齿形带轮连接。

旋转树脂锚固剂仓包括固定座、分度油缸、分度块、定位油缸、卡环、分度盘、存储管束、定位架和旋转架，定位架与固定座固连，定位架上、下通过卡环分别与柔性管道A和柔性管道B连接，固定座上安装有分别可以绕固定座旋转的分度块和分度盘，分度油缸两端与分度块和固定座连接，分度块上安装定位油缸，度盘内侧开有存储管束内孔同一轴线的导向孔和分度孔，定位油缸的活塞杆可以插入分度盘上的分度孔中，分度盘上侧设置有旋转架，旋转架的旋转轴心与分度块和分度盘的旋转轴心相同，旋转架上安装存储管束，定位油缸的活塞杆缩回后，分度油缸缩回带动分度块沿回转中心回摆，分度油缸到最短位置时，定位油缸恰好在下一个分度孔的正下方，定位油缸的活塞杆伸出插入分度盘外侧的分度孔中，分度油缸伸出带动分度盘、旋转架和存储管束一起旋转，分度油缸伸到极限位置时，存储管束中的下一根存储管与柔性管道同一轴线，保证钢丝绳索通过柔性管道将存储管中的树脂锚固剂推出。

对孔升降机构包括对孔油缸、推升油缸、导管和导向管，对孔油缸一端固定在钻架上，另一端与推升油缸铰接，推升油缸伸出端与导管固定，导管一端与柔性管道B连接，导管另一端与导向管连接。

切断机构包括摆动油缸、摆臂、切割砂轮和喷嘴，摆臂一端与钻架左梁铰接，摆臂另一端设置用于对准锚索的凹槽，凹槽两侧分别设置切割砂轮，凹槽上侧安装喷嘴，喷嘴与高压水源连接。

柔性管道推送原理：一手指粗细的锚索，可以当成一根铁棒，能够推动小型物体移动，一根几米长的同样粗细的锚索，能够绕水桶盘旋两圈。由此可知，锚索较短时体现刚性，锚索较长时体现柔性。本发明将将锚索放在一个弯曲管道内，最大限度的利用锚索的刚性及柔性。

单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构包含锚索滚筒、送索机构、锚索、柔性管道A、旋转树脂锚固剂仓、柔性管道B、对孔升降机构、切断机构等部件组成，实现了锚索作业中树脂锚固剂、锚索装填的自动化并自动切断，使操作人员在支护区实现远程锚索支护。它一般集成在钻孔设备上，与钻孔设备配套使用。该装置采用柔性管道作为护套载体，锚索作为推送装置，将旋转树脂锚固剂仓中的树脂锚固剂连同锚索通过对孔升降机构的导向自动送到钻孔内，捅破树脂锚固剂凝固后用切断机构切断锚索。

本发明实现了矿山支护、隧道、道路边坡、地铁施工等领域装填树脂锚固剂、锚索并切断的自动化，减少了施工强度，极大提高的支护效率，使安全施工成为了现实，避免了掘锚失调的矛盾，保证了各种巷道及边坡维护的安全、高效。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提出了一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断技术，提供了一种柔性管道推送树脂锚固剂推送、锚索的推送及切断装置，用于将树脂锚固剂、锚索安装到煤巷、岩石硐室或者道路边坡等预先打好的钻孔内并切断锚索功能。本发明取消了人工装填树脂药、锚索和切断等工作，减少了人员的工作量，改善劳动环境，提高了顶板、侧壁维护的安全系数。随着矿山支护、隧道、道路边坡、地铁施工的增加，对锚固维护的需求会日益加大，单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断技术的应用也会越来越广，本发明具有有较高的实用价值和经济价值，同时极大降低锚护施工的安全风险，实现了以技术换人的大趋势。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为锚索滚筒系统示意图；

图3为送索机构示意图I；

图4为送索机构示意图II；

图5为旋转树脂锚固剂仓示意图；

图6为对孔升降机构示意图；

图7为切割机构示意图；

图8为装药示意图；

图中：1-锚索滚筒，2-锚索，3-送绳机构，4-柔性管道A，5-旋转树脂锚固剂仓，6-柔性管道B，7-对孔升降机构，8-切断机构，11-送绳底座，12-滚筒，13-发条，14-压绳轮, 15-旋转编码器, 31-底座，32-卸压油缸，33-马达， 35--螺母，36-弹簧，37-压板，38-输送轮，381--齿形带轮，382-齿形带，39-顶板，51-固定座，52-分度油缸，53-分度块，54-定位油缸，56-分度盘，57-存储管束，58-定位架，59-旋转架，71-钻架右梁，72-对孔油缸，73-推升油缸，74-导管，75-导向管，81-钻架左梁，82-摆动油缸，83-摆臂，84-切割砂轮，85-喷嘴，A-顶板，B-凝固的树脂锚固剂。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，实施例是用来说明本发明的，而不是对其做任何限制。

如图1所示，单向马达驱动的树脂锚固剂自动装填机构包括:锚索滚筒1，锚索2，送绳机构3，柔性管道A 4，旋转树脂锚固剂仓5，柔性管道B 6，对孔升降机构7，切断机构8等部件组成。

如图2所示，锚索滚筒1中底座11用来固定的，滚筒12用来存储锚索，锚索滚筒前端安装有压绳轮14用来与锚索2运动时一起滚动，压绳轮与14旋转编码器15的轴同时旋转，旋转编码器15可对锚索2的伸缩长度精确测量，保证锚索2按照设定输出长度，滚筒内部装有发条13用于锚索2复位。当固定在锚索滚筒1的旋转编码器14达到设定值就认为树脂锚固剂、锚索2到位，锚索2将树脂锚固剂在钻孔内挤破凝固。此时锚索滚筒1内部的发条13在超过一定旋转角度时，摩擦力不足以再拧紧，导致发条13不再增加扭矩。

如图3、4所示，送绳机构3的底座31安装三对输送轮38，马达33通过齿形带轮381和齿形带382带动三对输送轮38同时旋转，用以增加驱动力。顶板39上端压有弹簧36，弹簧36的压力可通过螺母35调节，并用两个螺母35拧紧固定。弹簧36产生的摩擦力将锚索2沿直线方向向前输送；卸压油缸32顶起压板37，可将锚索2与三对输送轮38分离，有利于锚索2收回。

送绳机构3的三对输送轮38在马达33正向旋转的带动下，将缠绕在锚索滚筒1上的锚索2沿柔性管道A4把存贮在旋转树脂锚固剂仓5内的树脂锚固剂推出，树脂锚固剂在锚索2推动下沿柔性管道B6送到对孔升降机构7的导管74内，进而送入钻孔中，当固定在锚索滚筒1的旋转编码器14达到设定值就认为锚索2与树脂锚固剂到位并将树脂锚固剂捅破。

当切断机构8将锚索2切断后，送索机构3的卸压油缸顶32起压板37，将锚索2与三对输送轮38的摩擦力降为零，锚索滚筒1内部先前由送索机构3拧紧的发条13带动锚索滚筒1反向转动，使锚索2缩回，直到固定在锚索滚筒1的旋转编码器14达到设定值；同时对孔升降机构7摆到初始位。

如图5所示，旋转树脂锚固剂仓5内的存储管内存有有弹性褶裙的树脂锚固剂B，数量为6根组成存储管束57；分度油缸52每完成一次装药后，摆动分度块53自动将分度盘56旋转六十度，分度盘56与旋转架59及安装其上的储管束57一起运动，保证下一个存储管旋转到推送位，并用定位油缸54锁紧。分度盘56上的锁紧孔和推送孔均开有导向锥面，保证定位和推送的精度。存储管束57设计成可拆卸，当一个用完可以马上更换装满树脂锚固剂的存储管束。固定座51与分度盘56、旋转架59及安装其上的储管束57可以相对旋转，固定座51与卡环55、定位架58固定，定位架58顶端与柔性管道B6固定，存储管的推送位与柔性管道A4、柔性管道B6为同一直线，保证送药的可靠性。

旋转树脂锚固剂仓包括固定座51、分度油缸52、分度块53、定位油缸54、卡环55、分度盘56、存储管束57、定位架58和旋转架59，旋转架59上安装有6至12根组成存储管束57，旋转架59底部设置分度盘56，分度块53和分度盘56分别可以绕固定座51旋转，分度油缸52两端与分度块53和固定座51连接，分度块53上安装定位油缸54，分度盘56绕固定座51旋转时有一定的阻力保证不随意旋转，分度盘内侧开有存储管束内孔同一轴线的导向孔和分度孔，定位油缸的活塞杆可以插入分度盘上的分度孔中，分度盘能够带动旋转架和存储管束一起旋转。定位架58与固定座51固连，上下通过卡环55分别与柔性管道连接。旋转架59和存储管束57可与分度盘拆分56，存储管束拆下后可添加树脂锚固剂。定位油缸54的活塞杆缩回后，分度油缸52缩回带动分度块53沿回转中心回摆，分度油缸52到最短位置时，定位油缸54恰好在下一个分度孔的正下方，定位油缸54的活塞杆伸出插入分度盘外侧的分度孔中，分度油缸伸出带动分度盘、旋转架和存储管束一起旋转，分度油缸伸到极限位置时，存储管束中的下一根存储管与柔性管道同一轴线，保证钢丝绳索通过柔性管道将存储管中的树脂锚固剂推出。动作按照以上反复，将存储管束中的树脂锚固剂全部推出。

如图6所示，对孔升降机构7固定在钻架右梁71上，锚钻完成后后对孔油缸72把导管74推到钻孔的中心线上，然后推升油缸73将导管74沿导向管75插入钻孔中，保证推送树脂锚固剂到钻孔中。导管74顶端斜切45度用来提高入孔的概率。等到树脂锚固剂凝固后，导管74缩回等待切割锚索2。

如图7所示，切断机构8固定在钻架左梁81上，位置高于中升降机构7。导管74缩回后摆动油缸82带动摆臂83，摆臂83中间的凹槽对准割锚索2，凹槽两侧的切割砂轮84高速向中间旋转，割断锚索2，同时喷嘴85喷出高压水用来降温灭火焰，保证煤矿的防爆安全要求。切断机构完成切割后复位，对孔升降机构摆到初始位。

如图8所示，锚索2通过导管74将有弹性褶裙的树脂锚固剂推入顶板A的钻孔中，破碎凝固后效果。

单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构包含锚索滚筒、送索机构、锚索、柔性管道A、旋转树脂锚固剂仓、柔性管道B、对孔升降机构、切断机构等部件组成，实现了锚索作业中树脂锚固剂装填、锚索装填及切割的自动化，使操作人员在支护区实现远程锚索支护。它一般集成在钻孔设备上，与钻孔设备配套使用。该装置采用柔性管道作为护套载体，锚索作为推送装置，将旋转树脂锚固剂仓中的树脂锚固剂及本身通过对孔升降机构的导向自动送到钻孔内并割断。单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构实现了锚索作业中装填树脂锚固剂、锚索并切断的自动化，使操作人员在支护区实现远程树脂锚固剂装填。具体工作步骤如下：

1）在锚钻完钻孔后利用对孔油缸把导管推到钻孔的中心然后推升油缸将导管插入孔中，到位后油缸内的压力传感器检测到压力到达设定值，进行下一步动作。

2)送索机构在马达正向旋转的带动下，将缠绕在锚索滚筒上的锚索沿柔性管道A把存贮在旋转树脂锚固剂仓内的树脂锚固剂推出，树脂锚固剂在锚索推动下沿柔性管道B送到对孔升降机构导管内，进而送入钻孔中，当固定在锚索滚筒的旋转编码器达到设定值就认为树脂锚固剂、锚索到位，锚索将树脂锚固剂在钻孔内挤破凝固。此时锚索滚筒内部的发条在超过一定旋转角度时，摩擦力不足以再拧紧发条，导致发条不再增加扭矩。

3）等到凝固完成后，对孔升降机构收回导管，切断机构推出，切割砂轮高速旋转切割锚索同时喷嘴喷出高压水用来降温灭火焰，保证煤矿的防爆安全要求。对孔升降机构完成切割后复位，对孔升降机构摆到初始位。

4）送索机构的卸压油缸顶起压板，将锚索与送索机构的摩擦力降为零，锚索滚筒内部先前由送索机构拧紧的发条带动锚索滚筒反向转动，带动锚索缩回，直到固定在锚索滚筒的旋转编码器达到设定值，锚索、发条回到初始位。旋转树脂锚固剂仓内的分度油缸将下一个存储管旋转到推送位，并用定位油缸锁紧。当选定下一个钻孔位置后可重复上述工作。

锚索滚筒本体用来存储锚索，锚索滚筒前端安装有限位孔来保证锚索按照设定输出长度，滚筒内部装有发条用于锚索复位，锚索滚筒前端装有压绳轮，锚索运动时压绳轮同时旋转，压绳轮与旋转编码器轴同时旋转，旋转编码器可对锚索的伸缩长度精确测量。

送索机构有3对输送轮，弹簧产生的摩擦力将锚索沿直线方向向前输送；卸压油缸顶起压板，可将锚索与3对输送轮分离，有利于锚索收回。

柔性管道A、柔性管道B内壁涂有耐磨层并灌有润滑脂保证锚索运动可靠精确；柔性管道A所连接的部件能够灵活布置，柔性管道B所连接的部件能够相对运动。

旋转树脂锚固剂仓内的存储管内存有树脂锚固剂，数量为6根组成存储管束；分度油缸每完成一次装药后，自动将下一个存储管旋转到推送位，并用定位油缸锁紧。当固定在锚索滚筒的旋转编码器达到设定值就认为树脂锚固剂、锚索到位，锚索将树脂锚固剂在钻孔内挤破凝固。此时锚索滚筒内部的发条在超过一定旋转角度时，摩擦力不足以拧紧发条，导致发条不再增加扭矩。存储管束设计成可拆卸，当一个用完可以马上更换装满树脂锚固剂的存储管束。

对孔升降机构的对孔油缸把导管推到钻孔的中心，然后推升油缸将导管插入孔中，保证推送树脂锚固剂到钻孔中。导管顶端斜切45度用来提高如孔的概率。推送的树脂锚固剂外侧中间固定有弹性褶裙，保证在存储管中不滑落。

切断机构所带的切割砂轮伸出，高速旋转切割锚索同时喷嘴喷出高压水用来降温灭火焰，保证煤矿的安全要求。切断机构完成切割后复位，对孔升降机构摆到初始位。

柔性绳索要求具有合适的刚性和柔性，不拘于钢丝绳，也可以为波纹管，尼龙管，尼龙棒，以及其它高分子材料。凡是借用柔性绳索原理的实施案例均在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构，其特征在于：包括柔索滚筒（1）、锚索（2）、送绳机构（3）、柔性管道A （4）、旋转树脂锚固剂仓（5）、柔性管道B（6）、对孔升降机构（7）和切断机构（8），锚索（2）一端缠绕在柔索滚筒（1）上，锚索（2）穿过送绳机构（3）进入柔性管道A （4）内，柔性管道A （4）一端与送绳机构（3）连接，柔性管道A （4）另一端与旋转树脂锚固剂仓（5）进口连接，旋转树脂锚固剂仓（5）出口与柔性管道B（6）连接，柔性管道B（6）与对孔升降机构（7）连接，对孔升降机构（7）一侧设置切断机构（8）；

所述的柔索滚筒（1）包括底座（11），底座（11）上安装用来存储锚索的滚筒（12），滚筒内部装有用于锚索（2）复位的发条（13），滚筒前端安装有限位孔（14）；

所述的送绳机构（3）包括送绳底座（31）和顶板（39），送绳底座（31）和顶板（39）之间设置一组螺杆，螺杆上端穿过顶板（39），并在螺杆顶端设置螺母（35），螺杆之间连接有设置在顶板（39）上表面的压板（37），螺母（35）与压板（37）之间设置有套在螺杆上的弹簧（36），送绳底座（31）和顶板（39）之间还设置有卸压油缸（32），送绳底座（31）与顶板（39）之间安装三对输送轮（38），输送轮（38）上设置齿形带轮（381），设置在中部的输送轮（38）由马达（33）驱动，中部输送轮（38）的齿形带轮（381）通过齿形带（382）分别与两侧的齿形带轮（381）连接；

所述的旋转树脂锚固剂仓（5）包括固定座（51）、分度油缸（52）、分度块（53）、定位油缸（54）、卡环（55）、分度盘（56）、存储管束（57）、定位架（58）和旋转架（59），定位架（58）与固定座（51）固连，定位架（58）上、下通过卡环（55）分别与柔性管道A（4）和柔性管道B（6）连接，固定座（51）上安装有分别可以绕固定座（51）旋转的分度块（53）和分度盘（56），分度油缸（52）两端与分度块（53）和固定座（51）连接，分度块（53）上安装定位油缸（54），分度盘内侧开有存储管束内孔同一轴线的导向孔和分度孔，定位油缸（54）的活塞杆可以插入分度盘（56）上的分度孔中，分度盘（56）上侧设置有旋转架（59），旋转架（59）的旋转轴心与分度块（53）和分度盘（56）的旋转轴心相同，旋转架（59）上安装存储管束（57），定位油缸（54）的活塞杆缩回后，分度油缸（52）缩回带动分度块（53）沿回转中心回摆，分度油缸（52）到最短位置时，定位油缸（54）恰好在下一个分度孔的正下方，定位油缸（54）的活塞杆伸出插入分度盘外侧的分度孔中，分度油缸伸出带动分度盘、旋转架和存储管束一起旋转，分度油缸伸到极限位置时，存储管束中的下一根存储管与柔性管道A和柔性管道B同一轴线，保证锚索通过柔性管道A和柔性管道B将存储管中的树脂锚固剂推出。

2.根据权利要求1所述的单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构，其特征在于：所述的对孔升降机构（7）包括对孔油缸（72）、推升油缸（73）、导管（74）和导向管（75），对孔油缸（72）一端固定在钻架（71）上，另一端与推升油缸（73）铰接，推升油缸（73）伸出端与导管（74）固定，导管（74）一端与柔性管道B（6）连接，导管（74）另一端与导向管（75）连接。

3.根据权利要求1所述的单向马达驱动自动装填树脂锚固剂、锚索并切断的机构，其特征在于：所述的切断机构（8）包括摆动油缸（82）、摆臂（83）、切割砂轮（84）和喷嘴（85），摆臂（83）一端与钻架左梁（81）铰接，摆臂（83）另一端设置用于对准锚索（2）的凹槽，凹槽两侧分别设置切割砂轮（84），凹槽上侧安装喷嘴（85），喷嘴（85）与高压水源连接。

Images