CN111706327B - 一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置以及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置以及控制系统，包括机壳、行走履带、机械拾取臂、机械抓、煤块粉碎模块、煤粉收集模块。机械拾取臂包括底座、转接架、支撑臂、机械直臂、机械转臂、转动杆；机械抓包括圆盘、气缸、十字型块、第一机臂、第二机臂；煤块粉碎模块包括传动座、煤块粉碎箱、煤粉转运滑槽、粉碎辊、第五电机；煤粉收集模块包括底板、收集槽、挡板、第三连杆、第六电机。本发明能够通过控制系统的控制自动识别掉落在井下的煤块，并自动向其移动回收拾取，不需要人工参与，降低了井下矿工的劳动强度，同时避免了不必要的浪费；能够对回收的煤块进行粉碎回收，相比与直接将煤块回收存储量更大。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置以及控制系统。
背景技术
煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。
煤作为一种不可再生资源，现今任然广泛应用于多种生产领域。现今的采煤过程一般均使用快速高效的大型采煤机，一边采煤一边就将煤运走，但是在实际采煤过程中会有或多或少的煤块掉落在井下，长时间无人处理则会干扰井下矿工的正常工作，派出专员进行清理又会增加其劳动强度，而且效率很慢。因此设计一种能够代替人工自动清理采煤过程遗落煤块的装置是符合实际需要的。
针对上述提出的问题，现设计一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置以及控制系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置以及控制系统，解决了现有技术中采煤过程中煤块掉落在井下，长时间无人处理则会干扰井下矿工的正常工作，派出专员进行清理又会增加其劳动强度，效率慢的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，包括机壳，所述机壳的两端设有行走履带，所述机壳的上端设有机械拾取臂、煤块粉碎模块和煤粉收集模块，所述煤块粉碎模块置于机械拾取臂和煤粉收集模块之间，所述机械拾取臂的一端设有机械抓。
进一步的，所述机械拾取臂包括置于机壳上的底座，所述底座上设有转动连接的转接架，所述转接架与支撑臂转动连接。
进一步的，所述转接架上设有第一电机，所述转接架的侧端设有第二电机，所述第二电机的输出端连通转接架并与支撑臂固定连接。
进一步的，所述支撑臂的上端固定设有第一接口，所述第一接口的侧端设有转动连接的第二接口，所述第二接口的一端设有第三电机，所述第三电机的输出端贯穿第二接口，并与第一接口固定连接。
进一步的，所述第二接口的上端固定设有连接块，所述连接块的一端设有第四电机，另一端设有机械直臂，所述机械直臂的一端设有转动连接的机械转臂。
进一步的，所述机械抓包括圆盘和与机械转臂固定连接的连接件，所述连接件与圆盘之间设有限位板，所述限位板之间设有与连接件和圆盘贴合的气缸，所述气缸的输出端贯穿圆盘并与十字型块固定连接。
进一步的，所述圆盘与第一机臂固定连接，所述第一机臂的一端与第一连杆的一端转动连接，所述第一连杆的另一端与第二机臂的一端转动连接。
进一步的，所述十字型块与第二连杆的一端转动连接，所述第二连杆的另一端与第一连杆转动连接。
进一步的，所述煤块粉碎模块包括置于机壳上的基座，所述基座上设有传动座，所述传动座上设有第五电机，所述传动座的一侧设有煤块粉碎箱，所述煤块粉碎箱的上端设有进料口，所述煤块粉碎箱的下端设有出料口。
进一步的，所述煤块粉碎箱内设有转动连接的粉碎辊，所述粉碎辊上设有用于将大块煤块切成小块的转刀。
进一步的，所述粉碎辊的一端贯穿煤块粉碎箱并与传动座转动连接，所述第五电机与粉碎辊通过传动座传动连接。
进一步的，所述连接块内设有转动连接的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第一齿轮的一端设有置于机械直臂内的转动杆，所述转动杆的一端与机械转臂固定连接。
进一步的，所述第四电机的输出端连通连接块，并与第二齿轮固定连接。
进一步的，所述底座的内壁设有齿纹，所述底座内设有与转接架固定连接的第三齿轮，所述底座内设有第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮和底座的内壁啮合，所述第一电机的输出端贯穿转接架并与第四齿轮固定连接。
进一步的，所述出料口的下端设有与机壳上端固定连接的第一立柱，所述出料口的正下方设有倾斜设置的煤粉转运滑槽，所述煤粉转运滑槽的下端设有与机壳上端固定连接的第二立柱。
进一步的，所述煤块粉碎箱内设有与转刀配合的凹槽。
进一步的，所述煤块粉碎箱内设有与转刀和凹槽配合的中空防护壳。
进一步的，所述煤粉收集模块包括置于机壳上的底板，所述底板的一端与收集槽的一端转动连接，所述收集槽与挡板转动连接，所述底板与第三连杆的一端转动连接，所述第三连杆的另一端与挡板的一端转动连接，所述第三连杆的一端设有第六电机。
进一步的，一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置的控制系统包括煤块感应模块、煤粉收集感应模块、数控中端、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块、电源模块。
进一步的，所述电源模块给煤块感应模块、煤粉收集感应模块、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块供电。
本发明的有益效果：
1、本发明能够通过控制系统的控制自动识别掉落在井下的煤块，并自动向其移动回收拾取，不需要人工参与，降低了井下矿工的劳动强度，同时避免了不必要的浪费；
2、本发明采用履带设计，能够保证整体装置有效适应井下路面坑洼不平的环境；
3、本发明能够对回收的煤块进行粉碎回收，相比与直接将煤块回收存储量更大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的机械拾取臂结构示意图；
图3是本发明实施例的机械拾取臂另一视角结构示意图；
图4是本发明实施例的机械转臂转动原理示意图；
图5是本发明实施例的转接架转动原理示意图；
图6是本发明实施例的机械抓结构示意图；
图7是本发明实施例的煤块粉碎模块结构示意图；
图8是本发明实施例的煤块粉碎模块内部结构示意图；
图9是本发明实施例的煤块粉碎模块内部另一视角结构示意图；
图10是本发明实施例的煤粉收集模块结构示意图；
图11是本发明实施例的控制系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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发明的限制。
如图1所示，一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，包括机壳1，所述机壳1的两端设有行走履带2，所述机壳1的上端设有机械拾取臂3、煤块粉碎模块5和煤粉收集模块6，所述煤块粉碎模块5置于机械拾取臂3和煤粉收集模块6之间，所述机械拾取臂3的一端设有机械抓4。
如图2、图3所示，所述机械拾取臂3包括置于机壳1上的底座31，所述底座31上设有转动连接的转接架32，所述转接架32与支撑臂35转动连接。所述转接架32上设有第一电机34，所述转接架32的侧端设有第二电机33，所述第二电机33的输出端连通转接架32并与支撑臂35固定连接。所述支撑臂35的上端固定设有第一接口36，所述第一接口36的侧端设有转动连接的第二接口37，所述第二接口37的一端设有第三电机311，所述第三电机311的输出端贯穿第二接口37，并与第一接口36固定连接。所述第二接口37的上端固定设有连接块38，所述连接块38的一端设有第四电机312，另一端设有机械直臂39，所述机械直臂39的一端设有转动连接的机械转臂310。
如图4所示，所述连接块38内设有转动连接的第一齿轮314和第二齿轮315，所述第一齿轮314与第二齿轮315啮合。所述第一齿轮314的一端设有置于机械直臂39内的转动杆313，所述转动杆313的一端与机械转臂310固定连接。所述第四电机312的输出端连通连接块38，并与第二齿轮315固定连接。当第四电机312启动时，所述第二齿轮315带动第一齿轮314和转动杆313转动，进而带动机械转臂310转动。
如图5所示，所述底座31的内壁设有齿纹，所述底座31内设有与转接架32固定连接的第三齿轮316，所述底座31内设有第四齿轮317，所述第四齿轮317与第三齿轮316和底座31的内壁啮合。所述第一电机34的输出端贯穿转接架32并与第四齿轮317固定连接。当第一电机34启动时，所述第四齿轮317在底座31和第三齿轮316之间转动，且第三齿轮316和转接架32同时做圆周运动。
如图6所示，所述机械抓4包括圆盘44和与机械转臂310固定连接的连接件41，所述连接件41与圆盘44之间设有限位板42，所述限位板42之间设有与连接件41和圆盘44贴合的气缸43，所述气缸43的输出端贯穿圆盘44并与十字型块46固定连接。所述圆盘44与第一机臂45固定连接，所述第一机臂45的一端与第一连杆48的一端转动连接，所述第一连杆48的另一端与第二机臂49的一端转动连接。所述十字型块46与第二连杆47的一端转动连接，所述第二连杆47的另一端与第一连杆48转动连接。当所述气缸43的输出端伸出时，所述第二连杆47带动第一连杆48和第二机臂49向内弯曲转动，完成抓取动作；当所述气缸43的输出端向内收缩时，所述第二连杆47带动第一连杆48和第二机臂49向外弯曲转动，完成松手动作。
如图7所示，所述煤块粉碎模块5包括置于机壳1上的基座51，所述基座51上设有传动座52，所述传动座52上设有第五电机53，所述传动座52的一侧设有煤块粉碎箱54，所述煤块粉碎箱54的上端设有进料口55，所述煤块粉碎箱54的下端设有出料口56，所述出料口56的下端设有与机壳1上端固定连接的第一立柱57。所述出料口56的正下方设有倾斜设置的煤粉转运滑槽58，所述煤粉转运滑槽58的下端设有与机壳1上端固定连接的第二立柱59。
如图8、图9所示，所述煤块粉碎箱54内设有转动连接的粉碎辊510，所述粉碎辊510上设有用于将大块煤块切成小块的转刀512，所述煤块粉碎箱54内设有与转刀512配合的凹槽511。所述粉碎辊510的一端贯穿煤块粉碎箱54并与传动座52转动连接，所述第五电机53与粉碎辊510通过传动座52传动连接。所述煤块粉碎箱54内设有与转刀512和凹槽511配合的中空防护壳513。
如图10所示，所述煤粉收集模块6包括置于机壳1上的底板61，所述底板61的一端与收集槽62的一端转动连接，所述收集槽62与挡板65转动连接，所述底板61与第三连杆64的一端转动连接，所述第三连杆64的另一端与挡板65的一端转动连接。所述第三连杆64的一端设有第六电机63。需要注意的是，所述收集槽62与底板61贴合时，所述挡板65的密封端紧贴所述收集槽62的开口端。当所述第六电机63启动时，所述第三连杆64带动收集槽62和挡板65转动，此时挡板65的密封端与收集槽62的开口端分离，且收集槽62倾斜一定角度，使得收集槽62内装载的煤粉能够倒出。
如图11所示，一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置的控制系统包括煤块感应模块、煤粉收集感应模块、数控中端、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块、电源模块。其中所述煤块感应模块、煤粉收集感应模块、数控中端、中央应答单元组成中央CPU。所述电源模块给煤块感应模块、煤粉收集感应模块、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块供电，所述煤块感应模块和煤粉收集感应模块分别在感应到遗落的煤块和收集槽62内煤粉装载一定量后，向数控中端传输信号，然后数控中端将接收到的信号处理后传递至中央应答单元，然后中央应答单元接收信号分别向移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块传递信号指令，分别使得行走履带2向遗落煤块或者煤粉指定收集区移动、煤块粉碎模块5将煤块粉碎、机械拾取臂3和机械抓4配合将遗落煤块抓取投入进料口55内。
综上所述，本申请的整体动作流程如下。
首先煤块感应模块自主感应到井下采煤过程中遗落的煤块，然后行走履带2带动整体装置移动至煤块旁，接着机械拾取臂3和机械抓4配合将遗落煤块抓取并投入进料口55内，然后启动第五电机53使得粉碎辊510和转刀512将煤块粉碎并由煤粉转运滑槽58移动至收集槽62内。当收集槽62内收集的煤粉达到一定量时，煤粉收集感应模块发出信号，然后行走履带2带动整体装置移动至煤粉指定收集区，最后启动第六电机63，将煤粉倒出。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，包括机壳（1），其特征在于，所述机壳（1）的两端设有行走履带（2），所述机壳（1）的上端设有机械拾取臂（3）、煤块粉碎模块（5）和煤粉收集模块（6），所述煤块粉碎模块（5）置于机械拾取臂（3）和煤粉收集模块（6）之间，所述机械拾取臂（3）的一端设有机械抓（4）；
所述机械拾取臂（3）包括置于机壳（1）上的底座（31），所述底座（31）上设有转动连接的转接架（32），所述转接架（32）与支撑臂（35）转动连接；
所述转接架（32）上设有第一电机（34），所述转接架（32）的侧端设有第二电机（33），所述第二电机（33）的输出端连通转接架（32）并与支撑臂（35）固定连接；
所述支撑臂（35）的上端固定设有第一接口（36），所述第一接口（36）的侧端设有转动连接的第二接口（37），所述第二接口（37）的一端设有第三电机（311），所述第三电机（311）的输出端贯穿第二接口（37），并与第一接口（36）固定连接；
所述第二接口（37）的上端固定设有连接块（38），所述连接块（38）的一端设有第四电机（312），另一端设有机械直臂（39），所述机械直臂（39）的一端设有转动连接的机械转臂（310）；
所述机械抓（4）包括圆盘（44）和与机械转臂（310）固定连接的连接件（41），所述连接件（41）与圆盘（44）之间设有限位板（42），所述限位板（42）之间设有与连接件（41）和圆盘（44）贴合的气缸（43），所述气缸（43）的输出端贯穿圆盘（44）并与十字型块（46）固定连接；
所述圆盘（44）与第一机臂（45）固定连接，所述第一机臂（45）的一端与第一连杆（48）的一端转动连接，所述第一连杆（48）的另一端与第二机臂（49）的一端转动连接；
所述十字型块（46）与第二连杆（47）的一端转动连接，所述第二连杆（47）的另一端与第一连杆（48）转动连接；
所述煤块粉碎模块（5）包括置于机壳（1）上的基座（51），所述基座（51）上设有传动座（52），所述传动座（52）上设有第五电机（53），所述传动座（52）的一侧设有煤块粉碎箱（54），所述煤块粉碎箱（54）的上端设有进料口（55），所述煤块粉碎箱（54）的下端设有出料口（56）；
所述煤块粉碎箱（54）内设有转动连接的粉碎辊（510），所述粉碎辊（510）上设有用于将大块煤块切成小块的转刀（512）；
所述粉碎辊（510）的一端贯穿煤块粉碎箱（54）并与传动座（52）转动连接，所述第五电机（53）与粉碎辊（510）通过传动座（52）传动连接；
所述出料口（56）的下端设有与机壳（1）上端固定连接的第一立柱（57），所述出料口（56）的正下方设有倾斜设置的煤粉转运滑槽（58），所述煤粉转运滑槽（58）的下端设有与机壳（1）上端固定连接的第二立柱（59）；
所述煤块粉碎箱（54）内设有与转刀（512）配合的凹槽（511）；
所述煤块粉碎箱（54）内设有与转刀（512）和凹槽（511）配合的中空防护壳（513）；
所述煤粉收集模块（6）包括置于机壳（1）上的底板（61），所述底板（61）的一端与收集槽（62）的一端转动连接，所述收集槽（62）与挡板（65）转动连接，所述底板（61）与第三连杆（64）的一端转动连接，所述第三连杆（64）的另一端与挡板（65）的一端转动连接，所述第三连杆（64）的一端设有第六电机（63）。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，其特征在于，所述连接块（38）内设有转动连接的第一齿轮（314）和第二齿轮（315），所述第一齿轮（314）与第二齿轮（315）啮合，所述第一齿轮（314）的一端设有置于机械直臂（39）内的转动杆（313），所述转动杆（313）的一端与机械转臂（310）固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，其特征在于，所述第四电机（312）的输出端连通连接块（38），并与第二齿轮（315）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置，其特征在于，所述底座（31）的内壁设有齿纹，所述底座（31）内设有与转接架（32）固定连接的第三齿轮（316），所述底座（31）内设有第四齿轮（317），所述第四齿轮（317）与第三齿轮（316）和底座（31）的内壁啮合，所述第一电机（34）的输出端贯穿转接架（32）并与第四齿轮（317）固定连接。
5.一种用于根据权利要求1—4任意一项所述的井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置的控制系统，其特征在于，包括煤块感应模块、煤粉收集感应模块、数控中端、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块、电源模块；
所述煤块感应模块和煤粉收集感应模块分别在感应到遗落的煤块和收集槽（62）内煤粉装载一定量后，向数控中端传输信号，然后数控中端将接收到的信号处理后传递至中央应答单元，然后中央应答单元接收信号分别向移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块传递信号指令，分别使得行走履带（2）向遗落煤块或者煤粉指定收集区移动、煤块粉碎模块（5）将煤块粉碎、机械拾取臂（3）和机械抓（4）配合将遗落煤块抓取投入进料口（55）内。
6.根据权利要求5所述的一种用于井下采煤的遗落煤块拾取粉碎装置的控制系统，其特征在于，所述电源模块给煤块感应模块、煤粉收集感应模块、中央应答单元、移动控制模块、粉碎控制模块、拾取控制模块供电。
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