CN110878699B - 基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机及其工作方法，湿喷机包括湿喷机料斗装置、环形传动链轨道总成、自动取料装置和自动喷涂机构。环形传动链轨道总成通过可升降支架与湿喷机底座相连接。整个喷射装置总成通过第一链轮的带动在环形传动链轨道总成上进行弧形运动，并根据激光传感器所反馈的巷道表面距离和角度等信号，通过伺服电缸和伺服旋转平台，调整喷头到巷道表面的距离以及角度，实现自动且均匀的混凝土喷射。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机及其工作方法，属于矿用混凝土喷涂装置领域。
背景技术
在矿山中喷射混凝土可以防止主要巷道、弯路、交叉道口、井底车场、机修站和水泵房的岩石剥落与风化，视岩层条件的不同，喷射混凝土的厚度可变化于5-30mm之间，对建井和后续的施工作业安全有至关重要的作用。
目前煤矿井下利用喷浆机进行混凝土喷浆作业前，必须要根据施作业工现场需要和可能，将喷浆机摆放好，移动小车将混凝土干料运送到作业地点，通过湿喷机进行混料搅拌，利用人工对巷道表面进行喷浆作业，这样作业不仅效率低下，且由于人工喷浆，会导致巷道表面混凝土厚度不均，甚至有个别部位无混凝土覆盖的现象，而且巷道内环境较为恶劣，灰尘众多，对工人的身体健康也有一定的损害。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、工作可靠的自动喷涂的混凝土湿喷机，所述的自动喷涂的混凝土湿喷机可以在矿井下工作，喷涂过程完全由喷涂机构完成，无需人工在室外进行操作。
本发明为解决上述问题提出的技术方案是：
一种基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，包括移动小车，所述移动小车的车体包括两个部分，分别是第一车体单元和第二车体单元，两个车体单元之间通过插销连接机构连接，所述第一车体单元上用于安装混凝土湿喷机料斗装置，所述第二车体单元上安装有：
升降支架，可沿竖向进行升降，升降支架上固定连接有环形传动链轨道总成；
传动链，安装在所述环形传动链轨道总成上；
驱动装置，安装在所述环形传动链轨道总成上，包括第一驱动电机和第一链轮，第一驱动电机通过第一链轮驱动所述传动链在所述环形传动链轨道总成上转动；
第二链轮，通过转动轴与一支架转动连接，支架固定安装在第二车体单元上，第二链轮与所述支架安装后，第二链轮的旋转轴和所述环形传动链轨道总成的中心共轴；
所述传动链上安装有喷射装置总成，所述喷射装置总成包括：
伺服旋转平台，通过底座与所述传动链固定连接，伺服旋转平台上安装有平台基座；
伺服电缸，与所述平台基座铰接；
摆动电机，安装在所述伺服旋转平台底部，摆动电机的输出轴与伺服电缸底座的铰接轴通过键连接；
喷头总成，与所述伺服电缸的伸出轴连接，所述喷头总成包括：
激光传感器，喷头，卡箍，凸轮，第二驱动电机以及万向节，其中，所述激光传感器固定安装在喷头上，用于对巷道表面进行距离检测和角度检测；
喷头通过卡箍固定在万向节上；
所述万向节的一端连接在所述伺服电缸的伸出轴末端，所述第二驱动电机通过电机固定架固定在伺服电缸伸出轴末端，第二驱动电机的输出轴上安装所述凸轮，凸轮与所述万向节的另一端传动连接；
控制器，所述控制器的信号输入端与所述激光传感器信号连接，控制器的信号输出端与所述第一驱动电机、伺服电缸、伺服旋转平台以及第二驱动电机信号连接。
所述环形传动链轨道总成包括环形钢架，环形钢架上设有聚乙烯链条导轨。
还包括自动取料机构，设置于第一车体单元上，用于将混凝土物料自动输送至混凝土湿喷机料斗内，包括：
弧形导轨，固定在第一车体单元上位于混凝土湿喷机一端，并且围绕所述混凝土湿喷机料斗设置，所述弧形导轨上外圆弧面上设有传动齿；
一滑动底座，滑动设置在所述弧形导轨上；
第三驱动电机，与所述滑动底座固定连接，第三驱动电机的驱动轴通过第二齿轮与弧形导轨上的传动齿相啮合；
伸缩支架，底部固定在所述滑动底座上，伸缩支架上固定连接有柔性螺旋取料机构；
出料斗，与所述柔性螺旋取料机构的出料口连接，出料斗的出料口设置在混凝土湿喷机料斗上方；第三驱动电机与所述控制器信号连接。
所述柔性螺旋取料机构包括第四驱动电机、传动机构、取料驱动轴、柔性取料螺旋、钻杆支架、钻杆、钻头、橡胶软管以及固定环，其中，所述第四驱动电机的本体与出料斗固定连接，第四驱动电机的驱动轴通过所述传动机构与所述取料驱动轴传动连接；
所述柔性取料螺旋的一端通过第一U形螺栓与取料驱动轴连接，柔性取料螺旋另一端通过第二U形螺栓与所述钻杆连接；
所述橡胶软管套接在所述柔性取料螺旋外部，橡胶软管上端通过第一卡箍与出料斗底部连接，橡胶软管底端通过第二卡箍与所述固定环连接，固定环再通过轴承与钻杆支架连接；
所述钻杆支架同轴套接在所述钻杆外部，钻杆支架上螺纹连接有钻杆，钻杆的末端通过健连接有钻头；
所述第四驱动电机与所述控制器信号连接。
所述传动机构为皮带传动机构，第四驱动电机的输出轴上连接有主动皮带轮，所述取料驱动轴上连接有从动皮带轮，所述主动皮带轮和从动皮带轮之间连接有皮带。
所述钻杆支架为锥形中空结构，且钻杆支架外侧设有螺旋扇叶；
所述钻头上均布四个扇叶。
所述柔性螺旋取料机构的橡胶软管下端设有振动器。
本发明进一步公开了一种基于所述基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机的工作方法，
通过第一驱动电机带动第一链轮进而驱动传动链在环形传动链轨道总成上做往复弧形运动，由于整个喷射装置总成固定在传动链上，整个喷射装置总成跟随链条进行弧形往复运动；
所述的激光传感器对巷道表面进行距离检测和角度检测；
利用伺服电缸调节喷头到巷道的距离；
利用摆动电机和伺服旋转平台调节喷头喷射角度的调整，使得喷头在一个相对最佳的位置进行喷射工作，保证了喷涂的表面质量；
通过升降支架带动整个环形传动链轨道总成沿竖直方向上、下移动，来调节所述传动链的张紧度；
在第一驱动电机故障的情况下，通过手动控制第二链轮，来带动传动链，使得整个喷射装置总成围绕环形传动链导轨总成进行往复运动；
通过第二驱动电机带动凸轮旋转，带动万向节做小范围的圆周运动，从而使得喷射时喷头能做小范围的圆周运动，使得喷射均匀。
本发明的有益效果：
第一、本申请的自动喷涂混凝土湿喷机的运行轨道是直径1.5m钢圈，并在其上面通过螺栓固定高分子聚乙烯链条导轨，具有一定的刚度和耐磨性，提高了整个机构的寿命，且聚乙烯导轨造价便宜，更换便利，实用性高。
第二、本申请的自动喷涂混凝土湿喷机的喷头处设有激光传感器，可以检测喷头到巷道表面的距离和角度，并反馈给控制器进行喷头的调整，保证混凝土喷涂的表面质量。
第三、本申请的自动喷涂混凝土湿喷机设有手动操纵装置，在电机故障的情况下，可以通过手动控制装置进行操控，避免了由于紧急故障而无法使用的情况。
第四、本申请的自动喷涂混凝土湿喷机喷头通过凸轮带动可实现小范围的圆周运动，增大了喷涂的范围且使得喷涂时更加均匀，节省了喷涂时间，提高了喷涂效率。
附图说明
图1为本发明装置的立体图；
图2为本发明装置的主视图；
图3为本发明装置的左视图；
图4为本发明装置的右视图；
图5为本发明装置的俯视图；
图6为本发明装置的喷头总成细节图；
图7为本发明装置的摆动基座的细节图；
图8为本发明装置所选用的链条细节图；
图9为本发明弧形导轨的结构示意图；
图中：1-底座、2-伺服旋转平台、3-平台基座、4-摆动总成、4a-摆动电机、4b-摆动基座、5-伺服电缸、6-第一驱动电机、7-第一链轮、8-喷头总成、8a-激光传感器、8b-喷头、8c-卡箍、8d-凸轮、8e-第二驱动电机、8f-万向节、9-环形传动链轨道总成、10-升降支架、11-支架、12-第二链轮、13-传动链、14-湿喷机、15-螺旋取料器、15-1-钻头、15-2-钻杆、15-3-柔性取料螺旋、15-4-弧形导轨、15-5-滑动底座、15-8-第四驱动电机、15-9-主动皮带轮、15-10-出料斗、15-11-从动皮带轮、15-12-取料驱动轴、15-13-橡胶软管、15-15-伸缩支架、15-16-振动器、15-17-固定环、15-18-第二U形螺栓、15-19-钻杆支架、15-20-第三驱动电机、15-21-第二齿轮、16-移动小车。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均属于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1至图9所示，一种自动喷涂的混凝土湿喷机，包括混凝土湿喷机、螺旋取料装置、自动喷涂机构。自动喷涂机构与湿喷机的底座相连接，该机构包括底座1、伺服旋转平台2、平台基座3、摆动总成4、伺服电缸5、第一驱动电机6、第一链轮7、喷头总成8、环形传动链轨道总成9、升降支架10、支架11、第二链轮12、湿喷机13、螺旋取料器14、传动链13。
其中，底座1的下端通过螺栓与传动链13相连接，底座1的上端通过螺栓与伺服旋转平台2连接。伺服旋转平台上安装有平台基座3；
喷头总成8通过螺纹与伺服电缸的伸出轴相连接；第一链轮7通过键与第一驱动电机6的主轴相连，第一驱动电机6通过螺钉固定在环形传动链轨道总成9上；
环形传动链轨道总成9通过螺栓固定在升降支架10上；
第二链轮12通过转动轴和轴承固定在支架11上，通过调整升降支架10使得整个环形传动链轨道总成9在竖直方向移动，对传动链13进行张紧度的调节，在第一驱动电机6故障的情况下，可以通过操作第二链轮来实现传动链的运动。
如图1至图9所示，本发明基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机自动喷涂机构通过第一驱动电机6带动第一链轮7使得传动链在环形传动链轨道总成9上做往复弧形运动，由于整个喷射装置总成通过螺栓以及喷射底座1固定在传动链上，整个喷射装置总成跟随链条进行弧形往复运动。
如图1至图9所示，摆动总成4由摆动电机4a以及摆动基座4b组成，摆动基座4a和平台基座3通过铰链连接，并由摆动电机4a进行直接驱动，使电缸在竖直平面内实现摆动。
喷头总成上通过激光传感器8a对巷道表面进行距离检测和角度检测，利用伺服电缸5调节喷头到巷道的距离；
利用摆动电机4a和伺服旋转平台2调节喷头喷射角度的调整，使得喷头在一个相对最佳的位置进行喷射工作，保证了喷涂的表面质量；
通过升降支架10带动整个环形传动链轨道总成沿竖直方向上、下移动，来调节所述传动链13的张紧度；
在第一驱动电机6故障的情况下，通过手动控制第二链轮12，来带动传动链13，使得整个喷射装置总成围绕环形传动链导轨总成9进行往复运动。
如图1至图9所示，所述喷头总成8由激光传感器8a，喷头8b，卡箍8c，凸轮8d，第二驱动电机8e，万向节8f组成。
喷头8a通过卡箍8c固定在万向节8f上，通过第二驱动电机8e带动凸轮8d旋转，带动万向节8f做小范围的圆周运动，从而使得喷射时喷头8b能做小范围的圆周运动，使得喷射均匀。
作为本发明的一个优选实施例，所述环形传动链导轨总成9由钢架和聚乙烯链条导轨组成，聚乙烯导轨通过螺栓连接固定在钢圈上，整个导轨总成具有一定的刚度且聚乙烯材料具有一定的耐磨性，可以保证整个运动机构的寿命。
作为本发明的一个优选实施例，还包括自动取料机构，设置于第一车体单元上，用于将混凝土物料自动输送至混凝土湿喷机料斗内，包括：
钻头15-1、钻杆15-2、柔性取料螺旋15-3、弧形导轨15-4、滑动底座15-5、第四驱动电机15-8、主动皮带轮15-9、出料斗15-10、从动皮带轮15-11、取料驱动轴15-12、橡胶软管15-13、伸缩支架15-15、振动器15-16、固定环15-17、第二U形螺栓15-18、钻杆支架15-19。
弧形导轨15-4通过连杆和螺栓固定在第一车体单元上；整个柔性螺旋取料机构通过螺栓连接固定在伸缩支架15-15上，伸缩支架固定在滑动底座15-5上；
所述弧形导轨15-4上外圆弧面上设有传动齿，所述滑动底座15-5滑动设置在所述弧形导轨上；
第三驱动电机15-20与所述滑动底座固定连接，第三驱动电机的驱动轴通过第二齿轮15-21与弧形导轨上的传动齿相啮合；
第四驱动电机15-8通过皮带传动将动力传递至取料驱动轴15-12，带动柔性取料螺旋15-3旋转，第四驱动电机15-8与出料斗15-10通过螺栓连接；取料驱动轴15-12与柔性取料螺旋15-3通过第一U形螺栓固定；柔性取料螺旋15-3另一端通过第二U形螺栓固定于钻杆15-2上；
橡胶软管15-13上端与出料斗15-10之间通过第一卡箍固定；橡胶软管15-13另一端与固定环15-17通过第二卡箍连接；
钻杆支架15-19通过轴承与固定环15-17连接；钻杆15-2通过螺纹连接在钻杆支架15-19上；钻头15-1通过键连接固定于钻杆15-2上。
如图1至图4所示，自动取料机构的钻杆支架15-19设计为锥形中空结构，且支架外侧设有螺旋扇叶，前段设置有钻头15-1，钻头15-1上均布四个扇叶，通过柔性取料螺旋带动钻头以及钻杆支架旋转，使钻杆支架可以不需借助外力伸入物料中，减少钻杆支架处于物料外部导致取料效率低的情况。
如图1至图4所示，自动取料机构主要通过柔性取料螺旋15-3高速旋转完成取料，因选取的柔性取料螺旋15-3无轴、材质为高锰钢、柔性取料螺旋外部为橡胶软管，因此自动取料机构中部可以弯曲，弯曲半径大于0.8米，可以适应矿井下工作面积局促的工作环境。
本发明中取料机构的取料方法是：
柔性螺旋取料机构通过柔性取料螺旋高速旋转完成取料，柔性取料螺旋外部为橡胶软管，因此可以通过柔性取料螺旋和橡胶软管的弯曲以适应矿井下工作面积局促的工作环境；
通过调节伸缩支架的高度，来调整整个取料机构的高度，适应不同高度的物料；
根据物料所在位置，通过第一驱动电机驱动所述滑动底座在所述环形导轨上进行滑动，将柔性螺旋取料机构调整到合适位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，包括移动小车，所述移动小车的车体包括两个部分，分别是第一车体单元和第二车体单元，两个车体单元之间通过插销连接机构连接，所述第一车体单元上用于安装混凝土湿喷机料斗装置，其特征在于，所述第二车体单元上安装有：
升降支架，可沿竖向进行升降，升降支架上固定连接有环形传动链轨道总成；
传动链，安装在所述环形传动链轨道总成上；
驱动装置，安装在所述环形传动链轨道总成上，包括第一驱动电机和第一链轮，第一驱动电机通过第一链轮驱动所述传动链在所述环形传动链轨道总成上转动；
第二链轮，通过转动轴与一支架转动连接，支架固定安装在第二车体单元上，第二链轮与所述支架安装后，第二链轮的旋转轴和所述环形传动链轨道总成的中心共轴；
所述传动链上安装有喷射装置总成，所述喷射装置总成包括：
伺服旋转平台，通过底座与所述传动链固定连接，伺服旋转平台上安装有平台基座；
伺服电缸，与所述平台基座铰接；
摆动电机，安装在所述伺服旋转平台底部，摆动电机的输出轴与伺服电缸底座的铰接轴通过键连接；
喷头总成，与所述伺服电缸的伸出轴连接，所述喷头总成包括：
激光传感器，喷头，卡箍，凸轮，第二驱动电机以及万向节，其中，所述激光传感器固定安装在喷头上，用于对巷道表面进行距离检测和角度检测；
喷头通过卡箍固定在万向节上；
所述万向节的一端连接在所述伺服电缸的伸出轴末端，所述第二驱动电机通过电机固定架固定在伺服电缸伸出轴末端，第二驱动电机的输出轴上安装所述凸轮，凸轮与所述万向节的另一端传动连接；
所述环形传动链轨道总成包括环形钢架，环形钢架上设有聚乙烯链条导轨；
还包括自动取料机构，设置于第一车体单元上，用于将混凝土物料自动输送至混凝土湿喷机料斗内，包括：
弧形导轨，固定在第一车体单元上位于混凝土湿喷机一端，并且围绕所述混凝土湿喷机料斗设置，所述弧形导轨上外圆弧面上设有传动齿；
一滑动底座，滑动设置在所述弧形导轨上；
第三驱动电机，与所述滑动底座固定连接，第三驱动电机的驱动轴通过第二齿轮与弧形导轨上的传动齿相啮合；
伸缩支架，底部固定在所述滑动底座上，伸缩支架上固定连接有柔性螺旋取料机构；
出料斗，与所述柔性螺旋取料机构的出料口连接，出料斗的出料口设置在混凝土湿喷机料斗上方。
2.根据权利要求1所述的基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，其特征在于，所述柔性螺旋取料机构包括第四驱动电机、传动机构、取料驱动轴、柔性取料螺旋、钻杆支架、钻杆、钻头、橡胶软管以及固定环，其中，所述第四驱动电机的本体与出料斗固定连接，第四驱动电机的驱动轴通过所述传动机构与所述取料驱动轴传动连接；
所述柔性取料螺旋的一端通过第一U形螺栓与取料驱动轴连接，柔性取料螺旋另一端通过第二U形螺栓与所述钻杆连接；
所述橡胶软管套接在所述柔性取料螺旋外部，橡胶软管上端通过第一卡箍与出料斗底部连接，橡胶软管底端通过第二卡箍与所述固定环连接，固定环再通过轴承与钻杆支架连接；
所述钻杆支架同轴套接在所述钻杆外部，钻杆支架上螺纹连接有钻杆，钻杆的末端通过健连接有钻头。
3.根据权利要求2所述的基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，其特征在于，所述传动机构为皮带传动机构，第四驱动电机的输出轴上连接有主动皮带轮，所述取料驱动轴上连接有从动皮带轮，所述主动皮带轮和从动皮带轮之间连接有皮带。
4.根据权利要求3所述的基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，其特征在于，所述钻杆支架为锥形中空结构，且钻杆支架外侧设有螺旋扇叶；
所述钻头上均布四个扇叶。
5.根据权利要求3所述的基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机，其特征在于，所述柔性螺旋取料机构的橡胶软管下端设有振动器。
6.一种基于权利要求1~5中任一所述基于链条传动的自动喷涂壁混凝土湿喷机的工作方法，其特征在于：
通过第一驱动电机带动第一链轮进而驱动传动链在环形传动链轨道总成上做往复弧形运动，由于整个喷射装置总成固定在传动链上，整个喷射装置总成跟随链条进行弧形往复运动；
所述的激光传感器对巷道表面进行距离检测和角度检测；
利用伺服电缸调节喷头到巷道的距离；
利用摆动电机和伺服旋转平台调节喷头喷射角度的调整，使得喷头在一个相对最佳的位置进行喷射工作，保证了喷涂的表面质量；
通过升降支架带动整个环形传动链轨道总成沿竖直方向上、下移动，来调节所述传动链的张紧度；
在第一驱动电机故障的情况下，通过手动控制第二链轮，来带动传动链，使得整个喷射装置总成围绕环形传动链导轨总成进行往复运动；
通过第二驱动电机带动凸轮旋转，带动万向节做小范围的圆周运动，从而使得喷射时喷头能做小范围的圆周运动，使得喷射均匀。
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