CN111365041B - 一种悬挂自移式全圆周旋转安装机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂自移式全圆周旋转安装机及使用方法，其技术方案为：包括自移式步进梁装置、竖向伸缩机构、旋转安装机构和安装臂，所述安装臂固定在旋转安装机构前端，旋转安装机构通过竖向伸缩机构固定于自移式步进梁装置下方，能够随自移式步进梁装置前后移动；所述旋转安装机构包括承重台，承重台通过竖向伸缩机构与自移式步进梁装置相连；所述承重台一端设有旋转伸缩机构，旋转伸缩机构能够带动安装臂旋转及水平伸缩；所述安装臂包括能够沿竖直方向运动的电磁吸盘，电磁吸盘通电后能够吸附待安装弧板。本发明能够实现360°全圆周任意位置安装弧板，安装效效率高。

Description

一种悬挂自移式全圆周旋转安装机及使用方法

技术领域

本发明属于地下工程支护领域，尤其涉及一种悬挂自移式全圆周旋转安装机及使用方法。

背景技术

近年来，钢管混凝土支架和装配式钢筋混凝土弧板凭借其高强的支护能力在深部矿山巷道支护中的应用越来越广泛，成为巷道支护的重要组成部分。钢筋混凝土弧板重量较大，地铁隧道中一般与盾构机等大型机械配套使用，单独使用时存在较大的安装困难。钢管混凝土支架同样存在分段重量大导致的安装困难或工人劳动强度大等问题。

发明人发现，目前矿山巷道中钢管混凝土支架和装配式钢筋混凝土弧板安装多采用人工+辅助小型机械(或辅助简易工装)安装，这种安装方式效率较慢、安全性较低、工人劳动强度较大，支护时间长，安装成本高，极大的限制了矿井采煤效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种悬挂自移式全圆周旋转安装机及使用方法，能够实现360°全圆周任意位置安装弧板，安装效率高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，包括自移式步进梁装置、竖向伸缩机构、旋转安装机构和安装臂，所述安装臂固定在旋转安装机构前端，旋转安装机构通过竖向伸缩机构固定于自移式步进梁装置下方，能够随自移式步进梁装置前后移动；

其中，所述旋转安装机构包括承重台，承重台通过竖向伸缩机构与自移式步进梁装置相连；所述承重台一端设有旋转伸缩机构，旋转伸缩机构能够带动安装臂旋转及水平伸缩；所述安装臂包括能够沿竖直方向运动的电磁吸盘，电磁吸盘通电后能够吸附待安装弧板。

第二方面，本发明实施例还提供了一种悬挂自移式全圆周旋转安装机的使用方法，包括：

巷道完成临时支护后，先安装至少六环弧板作为安装机组装平台；安装机就位后，卷扬机的钢丝绳与已安装弧板固定，拉紧钢丝绳，固定安装机；

控制第一伸缩油缸，调整安装机的上下位置；控制第二伸缩油缸，调整安装机的前后位置；第三伸缩油缸伸长到指定位置后，电磁吸盘通电抓起待安装弧板；通过旋转油缸调整安装角度；按照设定顺序完成一环弧板的安装；

卸下拉绳与弧板的连接；自移式步进梁装置带动安装机前进，到设定位置后，钢丝绳与新安装弧板固定，进行新一环的弧板安装。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式通过自进梁装置移动，实现自动化行走；通过第一伸缩机构实现上下位置的调整，通过旋转伸缩机构既能实现前后位置调整又能实现360°旋转；大幅提高安装效率，实现安装自动化；

(2)本发明的一个或多个实施方式的安装臂包括电磁吸盘，电磁吸盘通电产生强磁力，能够稳定吸住弧板，在安装过程中不会出现弧板脱落；

(3)本发明的一个或多个实施方式在无安装任务时，可收起安装机，为巷道通行提供空间；电动卷扬机上的钢丝绳与已安装弧板固定相连，拉紧钢丝绳后，既可以固定安装机，又可以二次紧固弧板。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的主视图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的侧视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的自移式步进梁装置结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的旋转安装机构结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的安装臂侧视图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的安装臂主视图；

其中，1-固定电磁抓手，2-移动电磁抓手，3-承载梁，4-第一伸缩油缸，5-机头，6-承载臂，7-第三伸缩油缸，8-待安装弧板，9-桁架，10-电磁吸盘，11-钢丝绳，12-旋转油缸，13-第二伸缩油缸，14-连接柱，15-承重台，16-管线，17-控制台，18-液压站，19-第二固定板，20-移动滚轮，21-第一固定板，22-U型梁，23-齿轮，24-第四伸缩油缸，25-第三固定板，26-螺栓孔,27-连接杆，28-卷扬机，29-移动通道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

下面结合附图1-图6对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，如图1和图2所示，包括自移式步进梁装置、安装臂、竖向伸缩机构、旋转安装机构，所述安装臂固定在旋转安装机构前端，旋转安装机构通过竖向伸缩机构固定于自移式步进梁装置下方，能够随自移式步进梁装置前后移动。旋转安装机构连接于安装臂一端，实现待安装弧板8的安装。

所述自移式步进梁装置包括承载梁3、固定电磁抓手1、移动电磁抓手2，固定电磁抓手1、移动电磁抓手2在承载梁3上方间隔设置，通过固定电磁抓手1、移动电磁抓手2的交替移动，实现整体的自动化行走。在本实施例中，设置三个固定电磁抓手1和三个移动电磁抓手2，形成三组抓手结构。可以理解的，在其他实施例中，也可以设置四组或四组以上抓手结构，具体可根据承载梁3长度设定。

具体的，如图3所示，所述承载梁3包括沿长度方向对称设置的两个U型梁22，且U型梁22的开口侧相背；两个U型梁22的端部通过第一固定板21相连。U型梁22与第一固定板21之间围合成安装固定电磁抓手1和移动电磁抓手2的空间。在本实施例中，U型梁22为槽钢，第一固定板21为钢板，二者焊接在一起。可以理解的，在其他实施例中，U型梁22、第一固定板21也可以为其他金属材质。

在本实施例中，U型梁22沿其长度方向设置齿条，移动电磁抓手2安装有与所述齿条啮合的齿轮23，所述移动电磁抓手2依靠自进梁内的伸缩油缸推动前进，带动齿轮23沿齿条运动。可以理解的，在其他实施例中，U型梁22与移动电磁抓手2也可采用直线滑轨机构实现行走。固定电磁抓手1通过第一固定板19安装于承载梁3的U型梁22内侧，固定电磁抓手11、移动电磁抓手22通电后内部线圈产生强磁力能够吸住弧板。

安装机井下组装前至少完成六环弧板的安装，安装机进行步进时，先控制移动电磁抓手2与顶部弧板松开，通过电磁阀调节伸缩油缸推动移动抓手在承载梁上向前移动，至合适位置后，第四伸缩油缸24升起抓手与弧板相连，再控制固定电磁抓手1与顶部弧板松开，通过电磁阀调节伸缩油缸推动安装机整体前进，至合适位置后，升起抓手与弧板相连。通过不断重复上述步骤完成整体结构的自行移动工作。

如图4所示，竖向伸缩机构包括第一伸缩油缸4、卷扬机28、第三固定板25，为了保持安装机的平衡和连接强度，本实施例在承重台15上方安装两个第一伸缩油缸4，当然，也可以设置两个以上的第一伸缩油缸4。第一伸缩油缸4的顶部连接第三固定板25，第三固定板25开设有螺栓孔26，第三固定板25通过螺栓与承载梁3，便于拆卸。

为了与承载梁3的U型梁22相适配，第三固定板25表面开设U型槽，所述U型槽与承载梁3卡合在一起。通过控制第一伸缩油缸4伸缩可以调整安装机上下位置，无安装任务时，可控制第一伸缩油缸4收起安装机并把安装臂转动到巷道上侧，保证巷道内行人和设备通行。

所述第一伸缩油缸4的两侧固定有卷扬机28，所述卷扬机28的钢丝绳11与已安装的弧板相连。安装机进行待安装弧板8的安装时，先安装弧板底拱片，再安装左右帮片，最后安装顶弧片。为了保证安装机的整体稳定可将电动卷扬机28的钢丝绳11与已安装弧板固定，既可以固定安装机，又可以二次紧固弧板。

如图4所示，旋转安装机构包括承重台15、第二伸缩油缸13、旋转油缸12，所述承重台15水平设置，其作为安装臂的支撑主体，具有一定的长度，具体长度根据实际承载要求而定。在本实施例中，承重台15为三棱柱结构，第一伸缩油缸4固定于承重台15一侧表面(图4所示上表面)。可以理解的，在其他实施例中，承重台15也可以为圆柱体、长方体或其他结构，只要满足承载力要求即可。

如图5所示，承重台15内部设有移动通道29，移动通道29为承重台15内部沿其长度方向设置的空腔。移动通道29内部设有第二伸缩油缸13和多个连接柱14，第二伸缩油缸13、连接柱14的一端与旋转油缸12相连。

承重台15一端开设若干通孔，在本实施例中，承载台15一端中心位置开设一个通孔，在此通孔周向均匀开设三个通孔。第二伸缩油缸13的缸杆穿过中心通孔，连接柱14穿过周向通孔，第二伸缩油缸13伸缩使连接柱14在移动通道29内移动，从而带动旋转油缸12及安装臂前后移动。旋转油缸12、第二伸缩油缸13和连接柱14形成旋转伸缩机构。设置连接柱14可以保证第二伸缩油缸13只伸缩不承载。可以理解的，在其他实施例中，连接柱14也可以为其他个数。

所述旋转油缸12通过连接杆27与安装臂相连，旋转油缸12驱动安装臂360°旋转。具体的，如图5和图6所示，所述安装臂包括机头5、承载臂6、桁架9、第三伸缩油缸7、电磁吸盘10，所述承载臂6有两个，承载臂6一端套设于连接杆27上，承载臂6另一端分别通过桁架9与电磁吸盘10相连。

所述机头5安装于连接杆27端部，机头5与电磁吸盘10之间通过第三伸缩油缸7相连。两个桁架9在电磁吸盘10的连接端形成一定的夹角，且二者关于第三伸缩油缸7对称设置。第三伸缩油缸7伸缩能够改变桁架9的长度及两个桁架9、两个承载臂6之间的夹角。电磁吸盘10通电后产生强磁力，可以紧紧吸住待安装弧板8。安装弧板时，可以控制待安装弧板8与巷道壁之间的距离。

进一步的，如图6所示，桁架9为剪叉结构；承载臂6开设有长条形的导向孔，桁架9的一端通过设于导向孔中的移动滚轮20与承载臂6相连。安装弧板时，桁架9能够辅助第三伸缩油缸7承载，起到保护第三伸缩油缸7的作用。

本实施例中，第一伸缩油缸4、第二伸缩油缸13、第三伸缩油缸7、第四伸缩油缸24、旋转油缸12分别通过管线16与控制台17相连，控制台17控制各油缸动作。如图2所示，所述控制台17安装于承载梁3下方，且承载梁3下方还固定液压站18，液压站18为各油缸提供液压油。

实施例二：

本实施例提供了一种悬挂自移式全圆周旋转安装机的使用方法，其步骤包括：

第一步，巷道完成临时支护后，采用传统人工吊装的方法完成前六环弧板的安装，全圆周旋转安装机就位后，电动卷扬机的钢丝绳11与已安装弧板固定，卷扬机拉紧钢丝绳11，固定安装机。

第二步，控制第一伸缩油缸4，调整安装机的上下位置。

第三步，控制第二伸缩油缸13，调整安装机的前后位置。

第四步，第三伸缩油缸7伸长到达合适位置后，电磁吸盘10通电抓起待安装弧板8，旋转油缸12转动调整安装角度；按照先安装底拱片，再安装左右帮片和顶弧片的顺序完成一环弧板的安装。完成一环弧板安装后，卸下钢丝绳11与弧板的连接。

第五步，自移式步进梁装置推动安装机前进，先放松移动电磁抓手2，通过电磁阀调节伸缩油缸推动移动式抓手前进，到合适位置后，升起移动抓手与弧板相连；放松固定电磁抓手1，通过电磁阀调节伸缩油缸推动安装机前进，到合适位置后，升起固定抓手与弧板相连。

第六步，将钢丝绳11与新安装好的弧板固定，拉紧钢丝绳11，进行新一环的弧板安装。

以上步骤循环进行，直到完成整体的弧板安装为止。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，例如电磁抓手可以替换为机械抓手。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，包括自移式步进梁装置、竖向伸缩机构、旋转安装机构和安装臂，所述安装臂固定在旋转安装机构前端，旋转安装机构通过竖向伸缩机构固定于自移式步进梁装置下方，能够随自移式步进梁装置前后移动；

其中，所述旋转安装机构包括承重台，承重台通过竖向伸缩机构与自移式步进梁装置相连；所述承重台一端设有旋转伸缩机构，旋转伸缩机构能够带动安装臂旋转及水平伸缩；所述安装臂包括能够沿竖直方向运动的电磁吸盘，电磁吸盘通电后能够吸附待安装弧板；

所述自移式步进梁装置包括承载梁、固定电磁抓手和移动电磁抓手，固定电磁抓手、移动电磁抓手在承载梁上方间隔设置；在动力作用下固定电磁抓手、移动电磁抓手能够交替动作；

所述竖向伸缩机构包括多个第一伸缩油缸，所述第一伸缩油缸两侧固定有卷扬机，所述卷扬机能够通过钢丝绳与弧板固定。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述第一伸缩油缸一端与自移式步进梁装置可拆卸连接，另一端与承重台固定。

3.根据权利要求1所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述承重台内部设有移动通道，所述旋转伸缩机构包括设于移动通道内部的第二伸缩油缸、连接于第二伸缩油缸端部的旋转油缸。

4.根据权利要求3所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述第二伸缩油缸周向设置若干连接柱，所述连接柱的一端与旋转油缸相连；在第二伸缩油缸的伸缩作用下，连接柱能够在移动通道内移动。

5.根据权利要求1所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述安装臂还包括机头，所述机头与电磁吸盘之间通过第三伸缩油缸相连。

6.根据权利要求5所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述机头一侧转动连接有两个承载臂，承载臂与电磁吸盘通过桁架相连。

7.根据权利要求1所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机，其特征在于，所述自移式步进梁装置下方固定有控制台和液压站，控制台能够控制安装臂、旋转安装机构、竖向伸缩机构和自移式步进梁装置运动，液压站用于提供运动过程中的液压油。

8.根据权利要求3-7任一所述的一种悬挂自移式全圆周旋转安装机的使用方法，其特征在于，包括：

巷道完成临时支护后，先安装至少六环弧板作为安装机组装平台；安装机就位后，卷扬机的钢丝绳与已安装弧板固定，拉紧钢丝绳，固定安装机；

控制第一伸缩油缸，调整安装机的上下位置；控制第二伸缩油缸，调整安装机的前后位置；第三伸缩油缸伸长到指定位置后，电磁吸盘通电抓起待安装弧板；通过旋转油缸调整安装角度；按照设定顺序完成一环弧板的安装；

卸下拉绳与弧板的连接；自移式步进梁装置带动安装机前进，到设定位置后，钢丝绳与新安装弧板固定，进行新一环的弧板安装。

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