CN111911156A - 一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，包括龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人、锚网及通风系统；龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人依次前后联接，构成一个稳定安全的框架结构，为悬臂式掘进机及操作人员提供一个安全工作空间；本发明的龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统可以和掘进配合作业，完成煤矿掘进巷道的快速掘进任务，具有结构简单，布钻合理，工艺灵活，操控方便，适应性强等特点，能够有效提高掘进效率，促进支护速度和质量，减少工作人员，保证安全生产，对有效解决复杂地质条件下巷道快速掘进技术难题具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统。
背景技术
目前，煤矿井下巷道掘进工作面的环境比较恶劣，安全性能差，对施工人员的技术要求和专业要求提出了更高的要求，无法实现煤矿巷道的快速掘进。
发明内容
为了实现煤炭企业高效、安全生产，加快支护进度，提出了一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，可为掘进机及工作人员提供一个安全工作空间，部分代替工作人员从事钻锚任务，在保障工作人员安全的同时，可以减轻工作人员的劳动强度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，包括龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人、锚网及通风系统；龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人依次前后联接，构成一个稳定安全的框架结构，为悬臂式掘进机及操作人员提供一个安全工作空间；
所述龙门式护盾钻锚机器人包括左侧帮支护系统、顶板支护系统和右侧帮支护系统；
左侧帮支护系统位于龙门式护盾钻锚机器人的左侧，包括左侧帮护盾、左侧帮钻锚机、左侧履带行走机构及液压支撑系统；右侧帮支护系统位于龙门式护盾钻锚机器人的右侧，与左侧帮支护系统为对称结构，包括右侧帮护盾、右侧帮钻锚机、右侧履带行走机构及液压支撑系统；左侧帮护盾向左平行移动，压住倒U型锚网的左侧，并与左侧帮煤壁接触，右侧帮护盾向右平行移动，压住倒U型锚网的右侧，并与右侧帮煤壁接触，为钻锚作业做准备；左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以实现上下移动及竖直到水平方向的旋转运动：左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机待机时，其处于竖直方向位置，当要进行钻锚作业时，左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以旋转成水平位置，并通过上下运动实现不同锚杆的钻锚任务；左侧履带行走机构为液压驱动，与右侧履带行走机构配合作业，实现机器人前后、左右移动；液压支撑系统用于实现龙门式护盾钻锚机器人的支撑，使整个机器人处于稳定，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；
顶板支护系统包括锚网运输机构I、展网机构、顶网机构、顶板钻机；锚网运输机构用于将折叠锚网从机器人的最后面运输到龙门式护盾钻锚机器人最前端；展网机构用于将折叠锚网展开成倒U型，并将折叠锚网的两侧分别挂在龙门式护盾钻锚机器人两侧；顶网机构用于将锚网顶起来，使锚网顶部与顶板接触，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；顶板钻机安装于顶板支护系统的下方，可以实现水平方向到竖直方向的旋转运动，待机时，顶板钻机处于前后方向的水平放置，工作时，顶板钻机旋转至竖直方向，便于实现顶板锚网的钻锚任务；
龙门式临时支护机器人由锚网运输机构II、龙门框架及履带行走机构组成，用于为掘进机器人及工作人员提供一个足够长的安全工作空间；
龙门式补钻机器人由侧帮钻机、锚网运输机构III、顶帮钻机、龙门框架及履带行走机构；侧帮钻机分别安装于龙门式补钻机器人的左、右两侧的最前端，侧帮钻机可以实现上下滑动、竖直到水平方向的旋转运动，用于完成侧帮靠近底板锚杆的钻锚任务；当龙门式补钻机器人处于待机位置时，侧帮钻机处于竖直方向放置；当侧帮钻机龙门式补钻机器人处于工作时，侧帮钻机处于旋转到水平方向，并通过导轨实现上下滑动，实现靠近底板、不同位置锚杆的钻锚任务；锚网运输机构III安装于龙门框架的最上端，用于将锚网运输到前方龙门式临时支护机器人上端；
锚网包括左侧帮锚网、左顶网、左钢带、钢带导向槽、前锚网导向槽、后锚网导向槽、右顶网、右钢带及右侧帮锚网，用于为左侧帮支护系统、顶板支护系统和右侧帮支护系统提供锚网，配合钻机完成整个锚网的支护功能；
通风系统包括主机、通风管道，主机架设于后端自移机尾上方，通风管道呈Y形，主机与龙门式补钻机器人之间的通风管道为通用圆形截面风筒，通用圆形截面风筒延伸至龙门式补钻机器人后方转变为两个矩形截面风筒，其通风量保持不变。
进一步地，锚网运输机构I包括感应开关、液压马达支架、液压马达、右驱动链轮、右链条、右从动链轮、链条传动轴、锚网运输限位传感器、顶梁支架、左驱动链轮、左侧链条和左侧从动链轮；当锚网运输到锚网运输机构上方时，感应开关触发液压马达开始工作，液压马达驱动右驱动链轮转动，经右链条、链条传动轴、左驱动链轮、左侧链条、左侧从动链轮分别驱动右链条和左侧链条实现同步转动；锚网经过右链条和左侧链条的运输，到达顶梁支架的最前端，当锚网触碰锚网运输限位传感器时，液压马达停止工作。
进一步地，所述展网机构由左液压缸、左锚网推板、右液压缸、右锚网推板组成，当锚网到达顶梁支架的最前端，锚网触碰锚网运输限位传感器，触发左液压缸及右液压缸运动，左液压缸带动左锚网推板运动，左锚网推板推动锚网的左侧帮锚网运动；同时，右液压缸带动右锚网推板运动，右锚网推板推动锚网的右侧帮锚网运动；
左侧帮锚网带动左顶网向左运动，右侧帮锚网带动右顶网向右运动，左顶网和右顶网为上下层叠的放置，当左顶网运动到最左端，左侧帮锚网为折叠形式，过人工干预，使左侧帮锚网折叠网展开，左侧帮锚网垂直挂接于左侧帮支护系统的左侧；同时，右顶网运动到最右端，右侧帮锚网为折叠形式，通过人工干预，使右侧帮锚网折叠网展开，右侧帮锚网垂直挂接于右侧帮支护系统的右侧，即完成了展网运动。
进一步地，所述顶网机构包括左顶网液压缸、顶网板及右顶网液压缸，当锚网完成展网运动后，顶网机构开始工作；左顶网液压缸及右顶网液压缸同时工作，推动顶网板向上运动，锚网接触到顶板，即完成顶网运动。
进一步地，锚网运输机构II装于龙门框架上方，用于将锚网从龙门式补钻机器人上端运输到前方的龙门式护盾钻锚机器人上；履带行走机构有两条履带，分别安装于龙门框的左、右侧下方，用于实现履带龙门式临时支护机器人的前后及左右的行走运动。
进一步地，所述锚网分为折叠形式及展开形式两种状态，锚网在运输过程中一直处于折叠形式，当锚网运输到钻锚机器人最上端，要进行锚网作业时，通过展网机构会将锚网展开成倒U型，为钻锚机器人的钻锚作业任务做准备。
进一步地，所述锚网运输机构I、锚网运输机构II、锚网运输机构III均为链式锚网运输机构，通过两个链轮驱动链条转动，锚网放在链条上面，实现锚网的运输。
本发明的龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统可以和掘进配合作业，完成煤矿掘进巷道的快速掘进任务，具有结构简单，布钻合理，工艺灵活，操控方便，适应性强等特点，能够有效提高掘进效率，促进支护速度和质量，减少工作人员，保证安全生产，对有效解决复杂地质条件下巷道快速掘进技术难题具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人的结构示意图。
图2为本发明实施例中龙门式护盾钻锚机器人的结构示意图。
图3为本发明实施例中龙门式临时支护机器人的结构示意图。
图4为本发明实施例中龙门式补钻机器人的结构示意图。
图5为本发明实施例中锚网的折叠形式示意图。
图6为本发明实施例中锚网的展开形式示意图。
图7为本发明实施例中通风管道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图7所示，本发明实施例的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，包括龙门式护盾钻锚机器人1、龙门式临时支护机器人2、龙门式补钻机器人3、锚网4及通风系统5；龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人依次前后联接，构成一个稳定安全的框架结构，为悬臂式掘进机及操作人员提供一个安全工作空间；
所述龙门式护盾钻锚机器人1包括左侧帮支护系统101、顶板支护系统102和右侧帮支护系统103；
左侧帮支护系统101位于龙门式护盾钻锚机器人的左侧，包括左侧帮护盾、左侧帮钻锚机、左侧履带行走机构及液压支撑系统；右侧帮支护系统103位于龙门式护盾钻锚机器人的右侧，与左侧帮支护系统为对称结构，包括右侧帮护盾、右侧帮钻锚机、右侧履带行走机构及液压支撑系统；左侧帮护盾向左平行移动，压住倒U型锚网的左侧，并与左侧帮煤壁接触，右侧帮护盾向右平行移动，压住倒U型锚网的右侧，并与右侧帮煤壁接触，为钻锚作业做准备；左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以实现上下移动及竖直到水平方向的旋转运动：左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机待机时，其处于竖直方向位置，当要进行钻锚作业时，左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以旋转成水平位置，并通过上下运动实现不同锚杆的钻锚任务；左侧履带行走机构为液压驱动，与右侧履带行走机构配合作业，实现机器人前后、左右移动；液压支撑系统用于实现龙门式护盾钻锚机器人的支撑，使整个机器人处于稳定，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；
顶板支护系统102包括锚网运输机构I、展网机构、顶网机构、顶板钻机；锚网运输机构用于将折叠锚网从机器人的最后面运输到龙门式护盾钻锚机器人最前端；展网机构用于将折叠锚网展开成倒U型，并将折叠锚网的两侧分别挂在龙门式护盾钻锚机器人两侧；顶网机构用于将锚网顶起来，使锚网顶部与顶板接触，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；顶板钻机安装于顶板支护系统的下方，可以实现水平方向到竖直方向的旋转运动，待机时，顶板钻机处于前后方向的水平放置，工作时，顶板钻机旋转至竖直方向，便于实现顶板锚网的钻锚任务；
龙门式临时支护机器人2由锚网运输机构II201、龙门框架202及履带行走机构203组成，用于为掘进机器人及工作人员提供一个足够长的安全工作空间；
龙门式补钻机器人3由侧帮钻机301、锚网运输机构III302、顶帮钻机303、龙门框架304及履带行走机构305；侧帮钻机301分别安装于龙门式补钻机器人的左、右两侧的最前端，侧帮钻机301可以实现上下滑动、竖直到水平方向的旋转运动，用于完成侧帮靠近底板锚杆的钻锚任务；当龙门式补钻机器人处于待机位置时，侧帮钻机301处于竖直方向放置；当侧帮钻机龙门式补钻机器人处于工作时，侧帮钻机301处于旋转到水平方向，并通过导轨实现上下滑动，实现靠近底板、不同位置锚杆的钻锚任务；锚网运输机构III302安装于龙门框架304的最上端，用于将锚网运输到前方龙门式临时支护机器人上端；
锚网4包括左侧帮锚网41，左顶网42，左钢带43，钢带导向槽44，前锚网导向槽45，后锚网导向槽46，右顶网47，右钢带48及右侧帮锚网49，用于为左侧帮支护系统101、顶板支护系统102和右侧帮支护系统提供锚网，配合钻机完成整个锚网的支护功能；
通风系统5包括主机、通风管道，主机架设于后端自移机尾上方(图未视)，通风管道呈Y形，主机与龙门式补钻机器人之间的通风管道为通用圆形截面风筒，通用圆形截面风筒延伸至龙门式补钻机器人后方转变为两个矩形截面风筒，其通风量保持不变。
本实施例中，锚网运输机构I包括感应开关、液压马达支架、液压马达、右驱动链轮、右链条、右从动链轮、链条传动轴、锚网运输限位传感器、顶梁支架、左驱动链轮、左侧链条和左侧从动链轮；当锚网运输到锚网运输机构上方时，感应开关触发液压马达开始工作，液压马达驱动右驱动链轮转动，经右链条、链条传动轴、左驱动链轮、左侧链条、左侧从动链轮分别驱动右链条和左侧链条实现同步转动；锚网经过右链条和左侧链条的运输，到达顶梁支架的最前端，当锚网触碰锚网运输限位传感器时，液压马达停止工作。
本实施例中，所述展网机构由左液压缸、左锚网推板、右液压缸、右锚网推板组成，当锚网到达顶梁支架的最前端，锚网触碰锚网运输限位传感器，触发左液压缸及右液压缸运动，左液压缸带动左锚网推板运动，左锚网推板推动锚网的左侧帮锚网运动；同时，右液压缸带动右锚网推板运动，右锚网推板推动锚网的右侧帮锚网运动；
左侧帮锚网带动左顶网向左运动，右侧帮锚网带动右顶网向右运动，左顶网和右顶网为上下层叠的放置，当左顶网运动到最左端，左侧帮锚网为折叠形式，过人工干预，使左侧帮锚网折叠网展开，左侧帮锚网垂直挂接于左侧帮支护系统的左侧；同时，右顶网运动到最右端，右侧帮锚网为折叠形式，通过人工干预，使右侧帮锚网折叠网展开，右侧帮锚网垂直挂接于右侧帮支护系统的右侧，即完成了展网运动。
本实施例中，所述顶网机构包括左顶网液压缸、顶网板及右顶网液压缸，当锚网完成展网运动后，顶网机构开始工作；左顶网液压缸及右顶网液压缸同时工作，推动顶网板向上运动，锚网接触到顶板，即完成顶网运动。
本实施例中，锚网运输机构II201安装于龙门框202架上方，用于将锚网从龙门式补钻机器人上端运输到前方的龙门式护盾钻锚机器人上；履带行走机构203有两条履带，分别安装于龙门框202的左、右侧下方，用于实现履带龙门式临时支护机器人的前后及左右的行走运动。
本实施例中，所述锚网4分为折叠形式及展开形式两种状态，折叠形式如图5所示，展开形式如图6所示；锚网在运输过程中一直处于折叠形式，当锚网运输到钻锚机器人最上端，要进行锚网作业时，通过展网机构会将锚网展开成倒U型，为钻锚机器人的钻锚作业任务做准备。
本实施例中，所述锚网运输机构I、锚网运输机构II、锚网运输机构III均为链式锚网运输机构，通过两个链轮驱动链条转动，锚网放在链条上面，实现锚网的运输。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：包括龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人、锚网及通风系统；龙门式护盾钻锚机器人、龙门式临时支护机器人、龙门式补钻机器人依次前后联接，构成一个稳定安全的框架结构，为悬臂式掘进机及操作人员提供一个安全工作空间；
所述龙门式护盾钻锚机器人包括左侧帮支护系统、顶板支护系统和右侧帮支护系统；
左侧帮支护系统位于龙门式护盾钻锚机器人的左侧，包括左侧帮护盾、左侧帮钻锚机、左侧履带行走机构及液压支撑系统；右侧帮支护系统位于龙门式护盾钻锚机器人的右侧，与左侧帮支护系统为对称结构，包括右侧帮护盾、右侧帮钻锚机、右侧履带行走机构及液压支撑系统；左侧帮护盾向左平行移动，压住倒U型锚网的左侧，并与左侧帮煤壁接触，右侧帮护盾向右平行移动，压住倒U型锚网的右侧，并与右侧帮煤壁接触，为钻锚作业做准备；左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以实现上下移动及竖直到水平方向的旋转运动：左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机待机时，其处于竖直方向位置，当要进行钻锚作业时，左侧帮钻锚机、右侧帮钻锚机可以旋转成水平位置，并通过上下运动实现不同锚杆的钻锚任务；左侧履带行走机构为液压驱动，与右侧履带行走机构配合作业，实现机器人前后、左右移动；液压支撑系统用于实现龙门式护盾钻锚机器人的支撑，使整个机器人处于稳定，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；
顶板支护系统包括锚网运输机构I、展网机构、顶网机构、顶板钻机；锚网运输机构用于将折叠锚网从机器人的最后面运输到龙门式护盾钻锚机器人最前端；展网机构用于将折叠锚网展开成倒U型，并将折叠锚网的两侧分别挂在龙门式护盾钻锚机器人两侧；顶网机构用于将锚网顶起来，使锚网顶部与顶板接触，为龙门式护盾钻锚机器人的钻锚任务做准备；顶板钻机安装于顶板支护系统的下方，可以实现水平方向到竖直方向的旋转运动，待机时，顶板钻机处于前后方向的水平放置，工作时，顶板钻机旋转至竖直方向，便于实现顶板锚网的钻锚任务；
龙门式临时支护机器人由锚网运输机构II、龙门框架及履带行走机构组成，用于为掘进机器人及工作人员提供一个足够长的安全工作空间；
龙门式补钻机器人由侧帮钻机、锚网运输机构III、顶帮钻机、龙门框架及履带行走机构；侧帮钻机分别安装于龙门式补钻机器人的左、右两侧的最前端，侧帮钻机可以实现上下滑动、竖直到水平方向的旋转运动，用于完成侧帮靠近底板锚杆的钻锚任务；当龙门式补钻机器人处于待机位置时，侧帮钻机处于竖直方向放置；当侧帮钻机龙门式补钻机器人处于工作时，侧帮钻机处于旋转到水平方向，并通过导轨实现上下滑动，实现靠近底板、不同位置锚杆的钻锚任务；锚网运输机构III安装于龙门框架的最上端，用于将锚网运输到前方龙门式临时支护机器人上端；
锚网包括左侧帮锚网、左顶网、左钢带、钢带导向槽、前锚网导向槽、后锚网导向槽、右顶网、右钢带及右侧帮锚网，用于为左侧帮支护系统、顶板支护系统和右侧帮支护系统提供锚网，配合钻机完成整个锚网的支护功能；
通风系统包括主机、通风管道，主机架设于后端自移机尾上方，通风管道呈Y形，主机与龙门式补钻机器人之间的通风管道为通用圆形截面风筒，通用圆形截面风筒延伸至龙门式补钻机器人后方转变为两个矩形截面风筒，其通风量保持不变。
2.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：锚网运输机构I包括感应开关、液压马达支架、液压马达、右驱动链轮、右链条、右从动链轮、链条传动轴、锚网运输限位传感器、顶梁支架、左驱动链轮、左侧链条和左侧从动链轮；当锚网运输到锚网运输机构上方时，感应开关触发液压马达开始工作，液压马达驱动右驱动链轮转动，经右链条、链条传动轴、左驱动链轮、左侧链条、左侧从动链轮分别驱动右链条和左侧链条实现同步转动；锚网经过右链条和左侧链条的运输，到达顶梁支架的最前端，当锚网触碰锚网运输限位传感器时，液压马达停止工作。
3.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：所述展网机构由左液压缸、左锚网推板、右液压缸、右锚网推板组成，当锚网到达顶梁支架的最前端，锚网触碰锚网运输限位传感器，触发左液压缸及右液压缸运动，左液压缸带动左锚网推板运动，左锚网推板推动锚网的左侧帮锚网运动；同时，右液压缸带动右锚网推板运动，右锚网推板推动锚网的右侧帮锚网运动；
左侧帮锚网带动左顶网向左运动，右侧帮锚网带动右顶网向右运动，左顶网和右顶网为上下层叠的放置，当左顶网运动到最左端，左侧帮锚网为折叠形式，过人工干预，使左侧帮锚网折叠网展开，左侧帮锚网垂直挂接于左侧帮支护系统的左侧；同时，右顶网运动到最右端，右侧帮锚网为折叠形式，通过人工干预，使右侧帮锚网折叠网展开，右侧帮锚网垂直挂接于右侧帮支护系统的右侧，即完成了展网运动。
4.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：所述顶网机构包括左顶网液压缸、顶网板及右顶网液压缸，当锚网完成展网运动后，顶网机构开始工作；左顶网液压缸及右顶网液压缸同时工作，推动顶网板向上运动，锚网接触到顶板，即完成顶网运动。
5.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：锚网运输机构II装于龙门框架上方，用于将锚网从龙门式补钻机器人上端运输到前方的龙门式护盾钻锚机器人上；履带行走机构有两条履带，分别安装于龙门框的左、右侧下方，用于实现履带龙门式临时支护机器人的前后及左右的行走运动。
6.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：所述锚网分为折叠形式及展开形式两种状态，锚网在运输过程中一直处于折叠形式，当锚网运输到钻锚机器人最上端，要进行锚网作业时，通过展网机构会将锚网展开成倒U型，为钻锚机器人的钻锚作业任务做准备。
7.如权利要求1所述的一种龙门式护盾临时支护及钻锚机器人系统，其特征在于：所述锚网运输机构I、锚网运输机构II、锚网运输机构III均为链式锚网运输机构，通过两个链轮驱动链条转动，锚网放在链条上面，实现锚网的运输。
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