CN111347440B - 一种掘进机截齿自动更换机械手及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种掘进机截齿自动更换机械手及使用方法，机械手包括第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件、新截齿安装组件及截齿存储组件；第一调姿组件设在掘进机截割部上，第二调姿组件设在第一调姿组件上，第三调姿组件设在第二调姿组件上，第四调姿组件设在第三调姿组件上，截齿夹持组件设在第四调姿组件上，旧截齿拆卸组件设在第三调姿组件上，新截齿安装组件设在截齿夹持组件上，截齿存储组件设在掘进机机体部上。方法为：机械手从截齿存储组件中取出一个新截齿，再通过调姿将截齿夹持组件移向截割头上旧截齿，将旧截齿从截割头上取下，然后将新截齿安装到截割头上，最后将旧截齿放回截齿存储组件中。

Description

一种掘进机截齿自动更换机械手及使用方法

技术领域

本发明属于采矿设备技术领域，特别是涉及一种掘进机截齿自动更换机械手及使用方法。

背景技术

截齿作为掘进机在煤岩截割时的刀具，由于截齿截割煤岩时会长时间连续承受巨大压应力、剪应力及摩擦力，同时还受到温升因素的影响，导致截齿材质软化并加速磨损，因此截齿的消耗量巨大。在截割煤岩时，一旦截割头上的截齿出现大量磨损后，如果不及时更换受损的截齿，会导致截割效率大幅度下降，同时也会对掘进机的使用寿命产生不良影响。目前，截齿更换仍然停留在人工更换阶段，但随着智能化采矿技术的发展，传统人工更换截齿的方式已经无法满足智能化采矿的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种掘进机截齿自动更换机械手及使用方法，摒弃了传统人工更换截齿的落后方式，磨损旧截齿的拆卸和新截齿的安装均可自动完成，无需人工参与，截齿拆装效率得到大幅度提升，有效满足了智能化采矿要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种掘进机截齿自动更换机械手，包括第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件、新截齿安装组件及截齿存储组件；所述第一调姿组件设在掘进机截割部上，所述第二调姿组件设置在第一调姿组件上，所述第三调姿组件设置在第二调姿组件上，所述第四调姿组件设置在第三调姿组件上，所述截齿夹持组件设置在第四调姿组件上，所述旧截齿拆卸组件设置在第三调姿组件上，所述新截齿安装组件设置在截齿夹持组件上，所述截齿存储组件设置在掘进机机体部上。

所述第一调姿组件包括轨道梁、轨道梁翻转驱动油缸、平移滑块、滑台板、滑台板平移驱动液压马达、主动链轮、从动链轮及链条；所述轨道梁采用平行双轨结构，轨道梁一端铰接在掘进机截割部悬臂的中部，轨道梁另一端为自由端；所述轨道梁翻转驱动油缸的缸筒底端铰接在掘进机截割部悬臂的后部，轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在轨道梁上；所述滑台板平移驱动液压马达安装在轨道梁的铰接端侧部，滑台板平移驱动液压马达的动力输出轴位于轨道梁内侧，所述主动链轮安装在滑台板平移驱动液压马达的动力输出轴上，所述从动链轮设置在轨道梁的自由端内部，主动链轮与从动链轮之间通过链条进行传动连接；所述平移滑块设置在轨道梁上，平移滑块与链条固连在一起，平移滑块在轨道梁上具有直线移动自由度，所述滑台板固装在平移滑块上。

所述第二调姿组件包括环形调姿架、第一环形调姿架回转驱动油缸和第二环形调姿架回转驱动油缸；所述环形调姿架通过环向限位导轨安装在滑台板表面，环形调姿架与滑台板相平行，环形调姿架在滑台板上具有回转自由度；所述第一环形调姿架回转驱动油缸沿环形调姿架切向布置，第一环形调姿架回转驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台板上，第一环形调姿架回转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在环形调姿架外边沿上；所述第二环形调姿架回转驱动油缸沿环形调姿架切向布置，第二环形调姿架回转驱动油缸与第一环形调姿架回转驱动油缸之间相差180°的相位角；所述第二环形调姿架回转驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台板上，第二环形调姿架回转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在环形调姿架外边沿上。

所述第三调姿组件包括杆状调姿架、杆状调姿架回转液压马达、第一圆弧轨道、第二圆弧轨道、第一环移滑块及第二环移滑块；所述杆状调姿架回转液压马达通过安装座固装在环形调姿架上，杆状调姿架回转液压马达的回转中心线与环形调姿架的回转中心线相垂直，杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴指向环形调姿架的回转中心；所述第一圆弧轨道和第二圆弧轨道均固装在环形调姿架上，第一圆弧轨道和第二圆弧轨道相对于环形调姿架的回转中心对称分布；所述第一环移滑块位于第一圆弧轨道内，第一环移滑块可沿第一圆弧轨道自由移动，所述杆状调姿架一端固连在第一环移滑块上，杆状调姿架另一端通过第四调姿组件与第二环移滑块相连，第二环移滑块位于第二圆弧轨道内，第二环移滑块可沿第二圆弧轨道自由移动；所述杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴固连在杆状调姿架上，杆状调姿架与杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴相垂直。

所述第四调姿组件包括主动液压伸缩杆和从动液压伸缩杆，所述主动液压伸缩杆的底端固连在杆状调姿架上，所述从动液压伸缩杆的底端固连在第二环移滑块上，主动液压伸缩杆与从动液压伸缩杆的中轴线相重合；所述截齿夹持组件设置在主动液压伸缩杆与从动液压伸缩杆的顶端之间。

所述截齿夹持组件包括截齿夹持基座、外转子液压马达、第一截齿夹头、第一截齿夹持油缸、第二截齿夹头及第二截齿夹持油缸；所述第一截齿夹头及第二截齿夹头采用半圆筒形结构；所述外转子液压马达的内定子一端固连在主动液压伸缩杆上，外转子液压马达的内定子另一端固连在从动液压伸缩杆上；在所述截齿夹持基座的中心开设有圆孔，截齿夹持基座通过中心圆孔固定套装在外转子液压马达的外转子上；所述第一截齿夹持油缸的缸筒底端铰接在截齿夹持基座的中心侧，第一截齿夹持油缸的活塞杆端部铰接在第一截齿夹头的外筒壁中部，第一截齿夹头的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座的远端侧，第一截齿夹头的另一侧筒体直边为自由端，第一截齿夹头的内筒壁与截齿夹持基座的远端侧之间形成旧截齿夹持空间；所述第二截齿夹持油缸与第一截齿夹持油缸之间相差180°的相位角，第二截齿夹持油缸的缸筒底端铰接在截齿夹持基座的中心侧，第二截齿夹持油缸的活塞杆端部铰接在第二截齿夹头的外筒壁中部，第二截齿夹头的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座的远端侧，第二截齿夹头的另一侧筒体直边为自由端，第二截齿夹头的内筒壁与截齿夹持基座的远端侧之间形成新截齿夹持空间。

所述旧截齿拆卸组件包括旧截齿冲头、旧截齿液压冲击缸、冲击缸支架滑块及冲击缸支架平移液压油缸；所述冲击缸支架平移液压油缸位于杆状调姿架内部，冲击缸支架平移液压油缸的缸筒与杆状调姿架相固连；在所述杆状调姿架的侧部开设有导向滑槽，所述冲击缸支架滑块滑动连接在导向滑槽中，冲击缸支架滑块内端与冲击缸支架平移液压油缸的活塞杆相固连，所述旧截齿液压冲击缸位于杆状调姿架外侧，旧截齿液压冲击缸与导向滑槽相平行，旧截齿液压冲击缸的缸筒底端固连在冲击缸支架滑块外端；所述旧截齿冲头固装在旧截齿液压冲击缸的活塞杆顶端。

所述新截齿安装组件包括新截齿液压冲击缸、新截齿限位套筒及新截齿冲头；所述新截齿限位套筒固连在新截齿夹持空间所在侧的截齿夹持基座的远端侧，新截齿限位套筒的中轴线与第二截齿夹头的中轴线相重合；所述新截齿液压冲击缸同轴固装在新截齿限位套筒的外侧筒口处，新截齿液压冲击缸的活塞杆朝向新截齿夹持空间，所述新截齿冲头固装在新截齿液压冲击缸的活塞杆顶端。

所述截齿存储组件包括壳体、主动辊轮、从动辊轮、主动辊轮回转液压马达及截齿装载皮带；所述壳体水平固装在掘进机机体部上方，所述主动辊轮回转液压马达、主动辊轮及从动辊轮均设置在壳体内，主动辊轮安装在主动辊轮回转液压马达的动力输出轴上，主动辊轮与从动辊轮之间通过截齿装载皮带进行传动连接，在截齿装载皮带侧表面均布有若干截齿插装孔，截齿插装孔用于插装新截齿或拆卸下的旧截齿。

所述的掘进机截齿自动更换机械手的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆回缩，使轨道梁朝向掘进机机体部一侧翻转，此时第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件均处于初始状态，直到使截齿存储组件中的其中一个新截齿伸入新截齿夹持空间中；

步骤二：控制第二截齿夹持油缸的活塞杆回缩，直到第二截齿夹头将新截齿夹紧在新截齿夹持空间内，然后控制主动液压伸缩杆伸出，直到将新截齿从截齿插装孔中拔出；

步骤三：当需要对掘进机截割部上磨损的旧截齿进行更换时，先控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆伸出，使轨道梁朝向掘进机截割部一侧翻转，同时将需要更换的其中一个旧截齿调整到截割头最上方，直到第一调姿组件的滑台板位于旧截齿的正上方；

步骤四：根据旧截齿在截割头上的安装角度，先通过第一环形调姿架回转驱动油缸和第二环形调姿架回转驱动油缸对环形调姿架的回转角度进行调整，再通过杆状调姿架回转液压马达对杆状调姿架的回转角度进行调整，直到旧截齿夹持空间与旧截齿的空间角度相匹配；

步骤五：控制主动液压伸缩杆回缩，使旧截齿准确伸入旧截齿夹持空间中，然后控制第一截齿夹持油缸的活塞杆回缩，直到第一截齿夹头将旧截齿夹持在旧截齿夹持空间内；

步骤六：控制冲击缸支架滑块向旧截齿移动，直到旧截齿冲头与旧截齿达到冲击设定间距，然后启动旧截齿液压冲击缸，使旧截齿液压冲击缸活塞杆高速伸出，通过高速移动的旧截齿冲头撞击旧截齿，同一时刻主动液压伸缩杆快速伸出，直到旧截齿完全脱离截齿安装孔；

步骤七：控制外转子液压马达的外转子回转180°，使新截齿夹持空间中夹持的新截齿与截齿安装孔正对，然后启动新截齿液压冲击缸，使新截齿液压冲击缸活塞杆高速伸出，通过高速移动的新截齿冲头撞击新截齿，同一时刻主动液压伸缩杆快速回缩，直到新截齿完全进入截齿安装孔；

步骤八：控制第二截齿夹持油缸的活塞杆伸出，使第二截齿夹头脱离对新截齿的夹持，再控制主动液压伸缩杆伸出，直到新截齿从新截齿夹持空间中完全退出，然后控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆回缩，使轨道梁朝向掘进机机体部一侧翻转，同时将第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件调整回初始状态，直到旧截齿夹持空间内的旧截齿与空置的截齿插装孔正对，最后控制主动液压伸缩杆回缩，直到将旧截齿插入截齿插装孔中；

步骤九：控制第一截齿夹持油缸的活塞杆伸出，使第一截齿夹头脱离对旧截齿的夹持，再控制主动液压伸缩杆伸出，直到旧截齿从旧截齿夹持空间中完全退出，然后控制截齿装载皮带转动，使另一个新截齿与新截齿夹持空间正对，再控制主动液压伸缩杆回缩，直到新截齿伸入新截齿夹持空间中；

步骤十：重复步骤二至步骤九，将截割头上其余磨损的旧截齿全部更换为新截齿。

本发明的有益效果：

本发明的掘进机截齿自动更换机械手及使用方法，摒弃了传统人工更换截齿的落后方式，磨损旧截齿的拆卸和新截齿的安装均可自动完成，无需人工参与，截齿拆装效率得到大幅度提升，有效满足了智能化采矿要求。

附图说明

图1为本发明的一种掘进机截齿自动更换机械手的结构示意图；

图2为本发明的一种掘进机截齿自动更换机械手(第一调姿组件未示出)的结构示意图；

图3为本发明的截齿夹持组件与新截齿安装组件的结构示意图；

图4为本发明的截齿存储组件的结构示意图；

图5为本发明的掘进机截齿自动更换机械手进行旧截齿拆卸时的工作状态图；

图6为本发明的掘进机截齿自动更换机械手进行新截齿安装时的工作状态图；

图7为本发明的掘进机截齿自动更换机械手与掘进机的装配示意图(截齿拆装状态)；

图8为本发明的掘进机截齿自动更换机械手与掘进机的装配示意图(截齿取放状态)；

图中，1—轨道梁，2—轨道梁翻转驱动油缸，3—滑块，4—滑台板，5—滑台板平移驱动液压马达，6—环形调姿架，7—第一环形调姿架回转驱动油缸，8—第二环形调姿架回转驱动油缸，9—杆状调姿架，10—杆状调姿架回转液压马达，11—第一圆弧轨道，12—第二圆弧轨道，13—第一环移滑块，14—第二环移滑块，15—主动液压伸缩杆，16—从动液压伸缩杆，17—截齿夹持基座，18—外转子液压马达，19—第一截齿夹头，20—第一截齿夹持油缸，21—第二截齿夹头，22—第二截齿夹持油缸，23—旧截齿夹持空间，24—新截齿夹持空间，25—旧截齿冲头，26—旧截齿液压冲击缸，27—冲击缸支架滑块，28—导向滑槽，29—新截齿液压冲击缸，30—新截齿限位套筒，31—新截齿冲头，32—壳体，33—主动辊轮，34—从动辊轮，35—截齿装载皮带，36—截齿插装孔，37—新截齿，38—旧截齿。

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1～8所示，一种掘进机截齿自动更换机械手，包括第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件、新截齿安装组件及截齿存储组件；所述第一调姿组件设在掘进机截割部上，所述第二调姿组件设置在第一调姿组件上，所述第三调姿组件设置在第二调姿组件上，所述第四调姿组件设置在第三调姿组件上，所述截齿夹持组件设置在第四调姿组件上，所述旧截齿拆卸组件设置在第三调姿组件上，所述新截齿安装组件设置在截齿夹持组件上，所述截齿存储组件设置在掘进机机体部上。

所述第一调姿组件包括轨道梁1、轨道梁翻转驱动油缸2、平移滑块3、滑台板4、滑台板平移驱动液压马达5、主动链轮、从动链轮及链条；所述轨道梁1采用平行双轨结构，轨道梁1一端铰接在掘进机截割部悬臂的中部，轨道梁1另一端为自由端；所述轨道梁翻转驱动油缸2的缸筒底端铰接在掘进机截割部悬臂的后部，轨道梁翻转驱动油缸2的活塞杆顶端铰接在轨道梁1上；所述滑台板平移驱动液压马达5安装在轨道梁1的铰接端侧部，滑台板平移驱动液压马达5的动力输出轴位于轨道梁1内侧，所述主动链轮安装在滑台板平移驱动液压马达5的动力输出轴上，所述从动链轮设置在轨道梁1的自由端内部，主动链轮与从动链轮之间通过链条进行传动连接；所述平移滑块3设置在轨道梁1上，平移滑块3与链条固连在一起，平移滑块3在轨道梁1上具有直线移动自由度，所述滑台板4固装在平移滑块3上。

所述第二调姿组件包括环形调姿架6、第一环形调姿架回转驱动油缸7和第二环形调姿架回转驱动油缸8；所述环形调姿架6通过环向限位导轨安装在滑台板4表面，环形调姿架6与滑台板4相平行，环形调姿架6在滑台板4上具有回转自由度；所述第一环形调姿架回转驱动油缸7沿环形调姿架6切向布置，第一环形调姿架回转驱动油缸7的缸筒底端铰接在滑台板4上，第一环形调姿架回转驱动油缸7的活塞杆顶端铰接在环形调姿架6外边沿上；所述第二环形调姿架回转驱动油缸8沿环形调姿架6切向布置，第二环形调姿架回转驱动油缸8与第一环形调姿架回转驱动油缸7之间相差180°的相位角；所述第二环形调姿架回转驱动油缸8的缸筒底端铰接在滑台板4上，第二环形调姿架回转驱动油缸8的活塞杆顶端铰接在环形调姿架6外边沿上。

所述第三调姿组件包括杆状调姿架9、杆状调姿架回转液压马达10、第一圆弧轨道11、第二圆弧轨道12、第一环移滑块13及第二环移滑块14；所述杆状调姿架回转液压马达10通过安装座固装在环形调姿架6上，杆状调姿架回转液压马达10的回转中心线与环形调姿架6的回转中心线相垂直，杆状调姿架回转液压马达10的动力输出轴指向环形调姿架6的回转中心；所述第一圆弧轨道11和第二圆弧轨道12均固装在环形调姿架6上，第一圆弧轨道11和第二圆弧轨道12相对于环形调姿架6的回转中心对称分布；所述第一环移滑块13位于第一圆弧轨道11内，第一环移滑块13可沿第一圆弧轨道11自由移动，所述杆状调姿架9一端固连在第一环移滑块13上，杆状调姿架9另一端通过第四调姿组件与第二环移滑块14相连，第二环移滑块14位于第二圆弧轨道12内，第二环移滑块14可沿第二圆弧轨道12自由移动；所述杆状调姿架回转液压马达10的动力输出轴固连在杆状调姿架9上，杆状调姿架9与杆状调姿架回转液压马达10的动力输出轴相垂直。

所述第四调姿组件包括主动液压伸缩杆15和从动液压伸缩杆16，所述主动液压伸缩杆15的底端固连在杆状调姿架9上，所述从动液压伸缩杆16的底端固连在第二环移滑块14上，主动液压伸缩杆15与从动液压伸缩杆16的中轴线相重合；所述截齿夹持组件设置在主动液压伸缩杆15与从动液压伸缩杆16的顶端之间。

所述截齿夹持组件包括截齿夹持基座17、外转子液压马达18、第一截齿夹头19、第一截齿夹持油缸20、第二截齿夹头21及第二截齿夹持油缸22；所述第一截齿夹头19及第二截齿夹头21采用半圆筒形结构；所述外转子液压马达18的内定子一端固连在主动液压伸缩杆15上，外转子液压马达18的内定子另一端固连在从动液压伸缩杆16上；在所述截齿夹持基座17的中心开设有圆孔，截齿夹持基座17通过中心圆孔固定套装在外转子液压马达18的外转子上；所述第一截齿夹持油缸20的缸筒底端铰接在截齿夹持基座17的中心侧，第一截齿夹持油缸20的活塞杆端部铰接在第一截齿夹头19的外筒壁中部，第一截齿夹头19的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座17的远端侧，第一截齿夹头19的另一侧筒体直边为自由端，第一截齿夹头19的内筒壁与截齿夹持基座17的远端侧之间形成旧截齿夹持空间23；所述第二截齿夹持油缸22与第一截齿夹持油缸20之间相差180°的相位角，第二截齿夹持油缸22的缸筒底端铰接在截齿夹持基座17的中心侧，第二截齿夹持油缸22的活塞杆端部铰接在第二截齿夹头21的外筒壁中部，第二截齿夹头21的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座17的远端侧，第二截齿夹头21的另一侧筒体直边为自由端，第二截齿夹头21的内筒壁与截齿夹持基座17的远端侧之间形成新截齿夹持空间24。

所述旧截齿拆卸组件包括旧截齿冲头25、旧截齿液压冲击缸26、冲击缸支架滑块27及冲击缸支架平移液压油缸；所述冲击缸支架平移液压油缸位于杆状调姿架9内部，冲击缸支架平移液压油缸的缸筒与杆状调姿架9相固连；在所述杆状调姿架9的侧部开设有导向滑槽28，所述冲击缸支架滑块27滑动连接在导向滑槽28中，冲击缸支架滑块27内端与冲击缸支架平移液压油缸的活塞杆相固连，所述旧截齿液压冲击缸26位于杆状调姿架9外侧，旧截齿液压冲击缸26与导向滑槽28相平行，旧截齿液压冲击缸26的缸筒底端固连在冲击缸支架滑块27外端；所述旧截齿冲头25固装在旧截齿液压冲击缸26的活塞杆顶端。

所述新截齿安装组件包括新截齿液压冲击缸29、新截齿限位套筒30及新截齿冲头31；所述新截齿限位套筒30固连在新截齿夹持空间24所在侧的截齿夹持基座17的远端侧，新截齿限位套筒30的中轴线与第二截齿夹头21的中轴线相重合；所述新截齿液压冲击缸29同轴固装在新截齿限位套筒30的外侧筒口处，新截齿液压冲击缸29的活塞杆朝向新截齿夹持空间24，所述新截齿冲头31固装在新截齿液压冲击缸29的活塞杆顶端。

所述截齿存储组件包括壳体32、主动辊轮33、从动辊轮34、主动辊轮回转液压马达及截齿装载皮带35；所述壳体32水平固装在掘进机机体部上方，所述主动辊轮回转液压马达、主动辊轮33及从动辊轮34均设置在壳体32内，主动辊轮33安装在主动辊轮回转液压马达的动力输出轴上，主动辊轮33与从动辊轮34之间通过截齿装载皮带35进行传动连接，在截齿装载皮带35侧表面均布有若干截齿插装孔36，截齿插装孔36用于插装新截齿37或拆卸下的旧截齿38。

所述的掘进机截齿自动更换机械手的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：控制轨道梁翻转驱动油缸2的活塞杆回缩，使轨道梁1朝向掘进机机体部一侧翻转，此时第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件均处于初始状态，直到使截齿存储组件中的其中一个新截齿37伸入新截齿夹持空间24中；

步骤二：控制第二截齿夹持油缸22的活塞杆回缩，直到第二截齿夹头21将新截齿37夹紧在新截齿夹持空间24内，然后控制主动液压伸缩杆15伸出，直到将新截齿37从截齿插装孔36中拔出；

步骤三：当需要对掘进机截割部上磨损的旧截齿38进行更换时，先控制轨道梁翻转驱动油缸2的活塞杆伸出，使轨道梁1朝向掘进机截割部一侧翻转，同时将需要更换的其中一个旧截齿38调整到截割头最上方，直到第一调姿组件的滑台板4位于旧截齿38的正上方；

步骤四：根据旧截齿38在截割头上的安装角度，先通过第一环形调姿架回转驱动油缸7和第二环形调姿架回转驱动油缸8对环形调姿架6的回转角度进行调整，再通过杆状调姿架回转液压马达10对杆状调姿架9的回转角度进行调整，直到旧截齿夹持空间23与旧截齿38的空间角度相匹配；

步骤五：控制主动液压伸缩杆15回缩，使旧截齿38准确伸入旧截齿夹持空间23中，然后控制第一截齿夹持油缸20的活塞杆回缩，直到第一截齿夹头19将旧截齿38夹持在旧截齿夹持空间23内；

步骤六：控制冲击缸支架滑块27向旧截齿38移动，直到旧截齿冲头25与旧截齿38达到冲击设定间距，然后启动旧截齿液压冲击缸26，使旧截齿液压冲击缸26活塞杆高速伸出，通过高速移动的旧截齿冲头25撞击旧截齿38，同一时刻主动液压伸缩杆15快速伸出，直到旧截齿38完全脱离截齿安装孔；

步骤七：控制外转子液压马达18的外转子回转180°，使新截齿夹持空间24中夹持的新截齿37与截齿安装孔正对，然后启动新截齿液压冲击缸29，使新截齿液压冲击缸29活塞杆高速伸出，通过高速移动的新截齿冲头31撞击新截齿37，同一时刻主动液压伸缩杆15快速回缩，直到新截齿37完全进入截齿安装孔；

步骤八：控制第二截齿夹持油缸22的活塞杆伸出，使第二截齿夹头21脱离对新截齿37的夹持，再控制主动液压伸缩杆15伸出，直到新截齿37从新截齿夹持空间24中完全退出，然后控制轨道梁翻转驱动油缸2的活塞杆回缩，使轨道梁1朝向掘进机机体部一侧翻转，同时将第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件调整回初始状态，直到旧截齿夹持空间23内的旧截齿38与空置的截齿插装孔36正对，最后控制主动液压伸缩杆15回缩，直到将旧截齿38插入截齿插装孔36中；

步骤九：控制第一截齿夹持油缸20的活塞杆伸出，使第一截齿夹头19脱离对旧截齿38的夹持，再控制主动液压伸缩杆15伸出，直到旧截齿38从旧截齿夹持空间23中完全退出，然后控制截齿装载皮带35转动，使另一个新截齿37与新截齿夹持空间24正对，再控制主动液压伸缩杆15回缩，直到新截齿37伸入新截齿夹持空间24中；

步骤十：重复步骤二至步骤九，将截割头上其余磨损的旧截齿38全部更换为新截齿37。

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 (2)

1.一种掘进机截齿自动更换机械手，其特征在于：包括第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件、新截齿安装组件及截齿存储组件；所述第一调姿组件设在掘进机截割部上，所述第二调姿组件设置在第一调姿组件上，所述第三调姿组件设置在第二调姿组件上，所述第四调姿组件设置在第三调姿组件上，所述截齿夹持组件设置在第四调姿组件上，所述旧截齿拆卸组件设置在第三调姿组件上，所述新截齿安装组件设置在截齿夹持组件上，所述截齿存储组件设置在掘进机机体部上；

所述第一调姿组件包括轨道梁、轨道梁翻转驱动油缸、平移滑块、滑台板、滑台板平移驱动液压马达、主动链轮、从动链轮及链条；所述轨道梁采用平行双轨结构，轨道梁一端铰接在掘进机截割部悬臂的中部，轨道梁另一端为自由端；所述轨道梁翻转驱动油缸的缸筒底端铰接在掘进机截割部悬臂的后部，轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在轨道梁上；所述滑台板平移驱动液压马达安装在轨道梁的铰接端侧部，滑台板平移驱动液压马达的动力输出轴位于轨道梁内侧，所述主动链轮安装在滑台板平移驱动液压马达的动力输出轴上，所述从动链轮设置在轨道梁的自由端内部，主动链轮与从动链轮之间通过链条进行传动连接；所述平移滑块设置在轨道梁上，平移滑块与链条固连在一起，平移滑块在轨道梁上具有直线移动自由度，所述滑台板固装在平移滑块上；

所述第二调姿组件包括环形调姿架、第一环形调姿架回转驱动油缸和第二环形调姿架回转驱动油缸；所述环形调姿架通过环向限位导轨安装在滑台板表面，环形调姿架与滑台板相平行，环形调姿架在滑台板上具有回转自由度；所述第一环形调姿架回转驱动油缸沿环形调姿架切向布置，第一环形调姿架回转驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台板上，第一环形调姿架回转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在环形调姿架外边沿上；所述第二环形调姿架回转驱动油缸沿环形调姿架切向布置，第二环形调姿架回转驱动油缸与第一环形调姿架回转驱动油缸之间相差180°的相位角；所述第二环形调姿架回转驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台板上，第二环形调姿架回转驱动油缸的活塞杆顶端铰接在环形调姿架外边沿上；

所述第三调姿组件包括杆状调姿架、杆状调姿架回转液压马达、第一圆弧轨道、第二圆弧轨道、第一环移滑块及第二环移滑块；所述杆状调姿架回转液压马达通过安装座固装在环形调姿架上，杆状调姿架回转液压马达的回转中心线与环形调姿架的回转中心线相垂直，杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴指向环形调姿架的回转中心；所述第一圆弧轨道和第二圆弧轨道均固装在环形调姿架上，第一圆弧轨道和第二圆弧轨道相对于环形调姿架的回转中心对称分布；所述第一环移滑块位于第一圆弧轨道内，第一环移滑块可沿第一圆弧轨道自由移动，所述杆状调姿架一端固连在第一环移滑块上，杆状调姿架另一端通过第四调姿组件与第二环移滑块相连，第二环移滑块位于第二圆弧轨道内，第二环移滑块可沿第二圆弧轨道自由移动；所述杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴固连在杆状调姿架上，杆状调姿架与杆状调姿架回转液压马达的动力输出轴相垂直；

所述第四调姿组件包括主动液压伸缩杆和从动液压伸缩杆，所述主动液压伸缩杆的底端固连在杆状调姿架上，所述从动液压伸缩杆的底端固连在第二环移滑块上，主动液压伸缩杆与从动液压伸缩杆的中轴线相重合；所述截齿夹持组件设置在主动液压伸缩杆与从动液压伸缩杆的顶端之间；

所述截齿夹持组件包括截齿夹持基座、外转子液压马达、第一截齿夹头、第一截齿夹持油缸、第二截齿夹头及第二截齿夹持油缸；所述第一截齿夹头及第二截齿夹头采用半圆筒形结构；所述外转子液压马达的内定子一端固连在主动液压伸缩杆上，外转子液压马达的内定子另一端固连在从动液压伸缩杆上；在所述截齿夹持基座的中心开设有圆孔，截齿夹持基座通过中心圆孔固定套装在外转子液压马达的外转子上；所述第一截齿夹持油缸的缸筒底端铰接在截齿夹持基座的中心侧，第一截齿夹持油缸的活塞杆端部铰接在第一截齿夹头的外筒壁中部，第一截齿夹头的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座的远端侧，第一截齿夹头的另一侧筒体直边为自由端，第一截齿夹头的内筒壁与截齿夹持基座的远端侧之间形成旧截齿夹持空间；所述第二截齿夹持油缸与第一截齿夹持油缸之间相差180°的相位角，第二截齿夹持油缸的缸筒底端铰接在截齿夹持基座的中心侧，第二截齿夹持油缸的活塞杆端部铰接在第二截齿夹头的外筒壁中部，第二截齿夹头的一侧筒体直边铰接在截齿夹持基座的远端侧，第二截齿夹头的另一侧筒体直边为自由端，第二截齿夹头的内筒壁与截齿夹持基座的远端侧之间形成新截齿夹持空间；

所述旧截齿拆卸组件包括旧截齿冲头、旧截齿液压冲击缸、冲击缸支架滑块及冲击缸支架平移液压油缸；所述冲击缸支架平移液压油缸位于杆状调姿架内部，冲击缸支架平移液压油缸的缸筒与杆状调姿架相固连；在所述杆状调姿架的侧部开设有导向滑槽，所述冲击缸支架滑块滑动连接在导向滑槽中，冲击缸支架滑块内端与冲击缸支架平移液压油缸的活塞杆相固连，所述旧截齿液压冲击缸位于杆状调姿架外侧，旧截齿液压冲击缸与导向滑槽相平行，旧截齿液压冲击缸的缸筒底端固连在冲击缸支架滑块外端；所述旧截齿冲头固装在旧截齿液压冲击缸的活塞杆顶端；

所述新截齿安装组件包括新截齿液压冲击缸、新截齿限位套筒及新截齿冲头；所述新截齿限位套筒固连在新截齿夹持空间所在侧的截齿夹持基座的远端侧，新截齿限位套筒的中轴线与第二截齿夹头的中轴线相重合；所述新截齿液压冲击缸同轴固装在新截齿限位套筒的外侧筒口处，新截齿液压冲击缸的活塞杆朝向新截齿夹持空间，所述新截齿冲头固装在新截齿液压冲击缸的活塞杆顶端；

所述截齿存储组件包括壳体、主动辊轮、从动辊轮、主动辊轮回转液压马达及截齿装载皮带；所述壳体水平固装在掘进机机体部上方，所述主动辊轮回转液压马达、主动辊轮及从动辊轮均设置在壳体内，主动辊轮安装在主动辊轮回转液压马达的动力输出轴上，主动辊轮与从动辊轮之间通过截齿装载皮带进行传动连接，在截齿装载皮带侧表面均布有若干截齿插装孔，截齿插装孔用于插装新截齿或拆卸下的旧截齿。

2.权利要求1所述的掘进机截齿自动更换机械手的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆回缩，使轨道梁朝向掘进机机体部一侧翻转，此时第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件均处于初始状态，直到使截齿存储组件中的其中一个新截齿伸入新截齿夹持空间中；

步骤二：控制第二截齿夹持油缸的活塞杆回缩，直到第二截齿夹头将新截齿夹紧在新截齿夹持空间内，然后控制主动液压伸缩杆伸出，直到将新截齿从截齿插装孔中拔出；

步骤三：当需要对掘进机截割部上磨损的旧截齿进行更换时，先控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆伸出，使轨道梁朝向掘进机截割部一侧翻转，同时将需要更换的其中一个旧截齿调整到截割头最上方，直到第一调姿组件的滑台板位于旧截齿的正上方；

步骤四：根据旧截齿在截割头上的安装角度，先通过第一环形调姿架回转驱动油缸和第二环形调姿架回转驱动油缸对环形调姿架的回转角度进行调整，再通过杆状调姿架回转液压马达对杆状调姿架的回转角度进行调整，直到旧截齿夹持空间与旧截齿的空间角度相匹配；

步骤五：控制主动液压伸缩杆回缩，使旧截齿准确伸入旧截齿夹持空间中，然后控制第一截齿夹持油缸的活塞杆回缩，直到第一截齿夹头将旧截齿夹持在旧截齿夹持空间内；

步骤六：控制冲击缸支架滑块向旧截齿移动，直到旧截齿冲头与旧截齿达到冲击设定间距，然后启动旧截齿液压冲击缸，使旧截齿液压冲击缸活塞杆高速伸出，通过高速移动的旧截齿冲头撞击旧截齿，同一时刻主动液压伸缩杆快速伸出，直到旧截齿完全脱离截齿安装孔；

步骤七：控制外转子液压马达的外转子回转180°，使新截齿夹持空间中夹持的新截齿与截齿安装孔正对，然后启动新截齿液压冲击缸，使新截齿液压冲击缸活塞杆高速伸出，通过高速移动的新截齿冲头撞击新截齿，同一时刻主动液压伸缩杆快速回缩，直到新截齿完全进入截齿安装孔；

步骤八：控制第二截齿夹持油缸的活塞杆伸出，使第二截齿夹头脱离对新截齿的夹持，再控制主动液压伸缩杆伸出，直到新截齿从新截齿夹持空间中完全退出，然后控制轨道梁翻转驱动油缸的活塞杆回缩，使轨道梁朝向掘进机机体部一侧翻转，同时将第一调姿组件、第二调姿组件、第三调姿组件、第四调姿组件、截齿夹持组件、旧截齿拆卸组件及新截齿安装组件调整回初始状态，直到旧截齿夹持空间内的旧截齿与空置的截齿插装孔正对，最后控制主动液压伸缩杆回缩，直到将旧截齿插入截齿插装孔中；

步骤九：控制第一截齿夹持油缸的活塞杆伸出，使第一截齿夹头脱离对旧截齿的夹持，再控制主动液压伸缩杆伸出，直到旧截齿从旧截齿夹持空间中完全退出，然后控制截齿装载皮带转动，使另一个新截齿与新截齿夹持空间正对，再控制主动液压伸缩杆回缩，直到新截齿伸入新截齿夹持空间中；

步骤十：重复步骤二至步骤九，将截割头上其余磨损的旧截齿全部更换为新截齿。

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