CN113027478B - 有轨掘进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的有轨掘进装置，包括：掘进机和定位机，掘进机设置在定位机的前方，掘进机为履带式，定位机为轨道式，位于轨道上；定位机设有定位装置，用于对掘进机进行定位导向。本发明提供的有轨掘进装置，能够保障设备运行的直线度，防止轨迹偏移。

Description

有轨掘进装置

技术领域

本发明属于钻探领域，特别涉及一种有轨掘进装置。

背景技术

掘进机是一种煤矿开采挖掘矿道的一种大型机械设备，整体主要分为：主体部、支护部、开采部、运输部、支撑部、驾驶室等。当掘进机工作时，由开采部的支撑架支撑炮头开采矿洞。运输部的铲板收集物料，由皮带机传送到矿口。巷道具有纵深长、环境恶劣、视线差等特点，掘进机在向前掘进过程中，难以保障直线度，容易发生轨迹偏离。

目前常用红外、激光、超声波、惯性导航等定位技术进行定位导航。但巷道深度太长后，空气中的粉尘容易导致红外、激光、超声波等穿透性变差，造成定位失效，且目前惯性导航仅用于检测机位是否发生偏转，无法检测横向漂移。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种有轨掘进装置，能够保障设备运行的直线度，防止轨迹偏移。

本发明提供的有轨掘进装置，包括：掘进机和定位机，所述掘进机设置在所述定位机的前方，所述掘进机为履带式，所述定位机为轨道式，位于轨道上；

所述定位机设有定位装置，用于对所述掘进机进行定位导向。

本发明提供的有轨掘进装置的工作原理如下：由于定位机位于轨道上，轨道限制其宽度方向的位移，通过定位机上的定位装置掘进机相对定位机的位置，从而对掘进机进行导航，可有效规避巷道光线、粉尘对检测结果的影响，防止掘进机发生偏移轨迹。

根据本发明提供的一实施方式，所述定位装置包括牵引绳和第一倾角传感器，所述第一倾角传感器设置在所述定位机上，所述牵引绳连接在所述掘进机和所述定位机之间，所述第一倾角传感器用于检测所述牵引绳相对定位机的转角。

根据本发明提供的一实施方式，所述定位装置还包括第二倾角传感器，所述第二倾角传感器设置在所述掘进机上，所述第二倾角传感器用于检测所述牵引绳相对掘进机的转角。

根据本发明提供的一实施方式，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器均为可变基准倾角传感器，所述可变基准倾角传感器包括：基座、第一转架和第二转架，所述第一转架的转轴沿竖直方向设置在所述基座上，所述第二转架的转轴沿水平方向设置在所述第一转架上，所述第一转架和所述第二转架的转轴均设有编码器，用于测量对应转轴的转角，所述第二转架设有牵引钩；所述基座用于设置在基准面上，所述牵引钩能够带动所述第一转架和所述第二转架转动，从而测量方位角和俯仰角；

所述牵引绳的两端分别与所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的牵引钩连接。

根据本发明提供的一实施方式，所述牵引绳能够发生弹性形变，且常处于张紧状态。

根据本发明提供的一实施方式，还包括铺轨机，所述铺轨机包括相互连接的路面段和轨道段，所述铺轨机通过轨道进行导向，所述路面段设有辅助轮；所述轨道段设有储轨仓，所述路面段设有铺轨装置，所述储轨仓用于存储模块化的铁轨单元，所述铺轨装置能够自动抓取所述储轨仓的铁轨单元，并铺设在所述路面段的下方。

根据本发明提供的一实施方式，所述铺轨装置包括导轨和设在所述导轨上的抓取装置，所述导轨沿前后方向设置；

所述抓取装置包括安装座、液压缸和磁力吸盘，所述安装座滑动设置在所述导轨上，所述液压缸沿竖直方向设置在所述安装座的下端，所述磁力吸盘通过所述液压缸与所述安装座连接，能沿竖直方向动作。

根据本发明提供的一实施方式，所述铺轨装置为两套，分别位于所述铺轨机沿宽度方向两端，所述轨道单元为单轨。

根据本发明提供的一实施方式，所述铺轨机还设有路面平整装置，所述路面平整装置位于所述铺轨装置的前方，所述路面平整装置包括料仓和设于所述料仓下方的刮板，所述料仓的下端设有可控的出料口，所述刮板位于所述出料口的后方。

根据本发明提供的一实施方式，所述出料口为两个，分别设于所述料仓沿宽度方向的两端，每个所述出料口的后方设有一个所述刮板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的有轨掘进机的结构示意图；

图2为一实施例中可变基准倾角传感器的结构示意图；

图3为一实施例中第一倾角传感器的状态图；

图4为一实施例中第二倾角传感器的状态图；

图5为另一实施例提供的有轨掘进机的结构示意图；

图6为另一实施例提供的有轨掘进机的结构示意图。

附图标记说明

10-掘进机

20-定位机

30-铺轨机

31-路面段

311-辅助轮

32-轨道段

321-储轨仓

40-轨道

510-牵引绳

521-第一倾角传感器

522-第二倾角传感器

61-基座

62-第一转架

63-第二转架

71-导轨

721-安装座

722-液压缸

723-磁力吸盘

80-路面平整装置

81-料仓

811-出料口

82-刮板

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

参照图1和图2，本实施例提供的有轨掘进装置，包括：掘进机10和定位机20，掘进机10设置在定位机20的前方，掘进机10为履带式，定位机20为轨道40式，位于轨道40上；定位机20设有定位装置，用于对掘进机10进行定位导向。

由于定位机20位于轨道40上，轨道40限制其宽度方向的位移，通过定位机20上的定位装置掘进机10相对定位机20的位置，从而对掘进机10进行导航，可有效规避巷道光线、粉尘对检测结果的影响，防止掘进机10发生偏移轨迹。

具体地，定位装置包括牵引绳510和第一倾角传感器521，第一倾角传感器521设置在定位机20上，牵引绳510连接在掘进机10和定位机20之间，第一倾角传感器521用于检测牵引绳510相对定位机20的转角。当掘进机10跑偏后，带动牵引绳510动作，通过第一倾角传感器521测量牵引绳510的转角，并指导掘进机10回位，直到牵引绳510复位。

更具体地，定位装置还包括第二倾角传感器522，第二倾角传感器522设置在掘进机10上，第二倾角传感器522用于检测牵引绳510相对掘进机10的转角。当掘进机10位置未发生变化，仅机身发生偏转，牵引绳510相对定位机20未发生偏转，掘进机10前进会导致轨迹偏移。因此，在掘进机10上设置第二倾角传感器522，用于检测牵引绳510相对掘进机10的转角，当掘进机10发生偏转后，牵引绳510相对掘进机10发生偏转，测量相应的转角，从而在轨迹偏移之前指导掘进机10回转复位。

更具体地，第一倾角传感器521和第二倾角传感器522均为可变基准倾角传感器，可变基准倾角传感器包括：基座61、第一转架62和第二转架63，第一转架62的转轴沿竖直方向设置在基座61上，第二转架63的转轴沿水平方向设置在第一转架62上，第一转架62和第二转架63的转轴均设有编码器，用于测量对应转轴的转角，第二转架63设有牵引钩；基座61用于设置在基准面上，牵引钩能够带动第一转架62和第二转架63转动，从而测量方位角和俯仰角；牵引绳510的两端分别与第一倾角传感器521和第二倾角传感器522的牵引钩连接。

常规倾角传感器的主要利用陀螺仪和加速度计，并通过一系列复杂的微积分方法进行计算，从而得到倾角。掘进机10工况复杂，震动大，加速度计容易受到影响，且微积分算法容易累计误差。同时，常规的倾角传感器以地面为基准，无法测得相对移动参照物的倾角。

因此，本实施例设计了一款全机械式的可变基准倾角传感器，通过牵引绳510带动第一转架62和第二转架63转动，并通过编码器检测第一转架62和第二转架63的转角，从而得到方向角和俯仰角，检测结果不受光线、粉尘、震动等复杂工况的影响，能够有效降低检测误差。

参照图3，第一倾角传感器521的基座固定在定位机上，当掘进机跑偏后，牵引绳相对定位机偏移角为β，牵引绳带动其第一转架转动β角，通过编码器测得转角的大小，并指导掘进机回位，直角第一转架回到预设位置。

第一倾角传感器521仅能用于判断掘进机是否跑偏，无法在跑偏前进行预警，指导掘进机动作。因此，参照图4，进一步设置了第二倾角传感器522，当掘进机由于履带打滑等原因造成机位发生转动时，第二倾角传感器522的基座随掘进机转动α角，其第一转架受牵引绳的牵引力，未发生转动，从而测得掘进机的转角α，并指导掘进机在跑偏前进行回位。

同理，当掘进机在俯仰垂直面上发生转动或跑偏时，通过第二转架的俯仰动作判断掘进机的动作，并进行指导掘进机复位。

更具体地，牵引绳510能够发生弹性形变，且常处于张紧状态。掘进机10在一定范围内能够相对定位机20自由移动，并保持牵引绳510张紧，避免牵引绳510弯曲影响检测数据。

实施例2

参照图5，本实施例提供的有轨掘进装置，还包括铺轨机30，铺轨机30包括相互连接的路面段31和轨道段32，铺轨机通过轨道40进行导向，路面段31设有辅助轮311；轨道段32设有储轨仓321，路面段31设有铺轨装置，储轨仓321用于存储模块化的铁轨单元，铺轨装置能够自动抓取储轨仓321的铁轨单元，并铺设在路面段31的下方。

本实施例中铺轨机30也为定位机20，定位装置设置在铺轨机30上。随着掘进机10的前进，铺轨机30能够进行铺轨，节省时间。

具体地，铺轨装置包括导轨71和设在导轨71上的抓取装置，导轨71沿前后方向设置；

抓取装置包括安装座721、液压缸722和磁力吸盘723，安装座721滑动设置在导轨71上，液压缸722沿竖直方向设置在安装座721的下端，磁力吸盘723通过液压缸722与安装座721连接，能沿竖直方向动作。工作时，安装座721沿轨道40到达储轨仓321，通过液压缸722控制磁力吸盘723靠近轨道40单元，并吸取轨道40单元后移动到路面段31，通过液压缸722伸长向下放下轨道40单元完成铺轨。

更具体地，铺轨装置为两套，分别位于铺轨机30沿宽度方向两端，轨道40单元为单轨。掘进机10开采的矿渣通常通过下方的皮带输送出巷道，本实施例中的轨道40由左右两条轨道40组成，左右轨道40单元为独立的单轨，铺设轨道40时，左右轨道40单元分别从皮带的两侧放下，避免皮带对轨道40造成干涉。

实施例3

参照图6，本实施例提供的有轨掘进装置，铺轨机30还设有路面平整装置80，路面平整装置80位于铺轨装置的前方，路面平整装置80包括料仓81和设于料仓81下方的刮板82，料仓81的下端设有可控的出料口811，刮板82位于出料口811的后方。

掘进机10开采后的巷道路面状况比较恶劣，本实施例设置路面平整装置80，用于对路面的平整度进行整理。料仓81中用于存放沙土或快干水泥等物料，铺设轨道40前，料仓81下端的出料口811打开，将物料排向路面，设备前进时，刮板82将物料刮平，然后通过铺轨装置进行铺轨。

进一步地，轨道40单元的下端设有具有尖端的固定锥，固定锥设有倒刺，铺设轨道40时，液压缸722对轨道40单元施加向下的压力，固定锥下端的尖端部分插入地面，并通过倒刺防止轨道40单元脱落，对轨道40单元进行固定。

具体地，出料口811为两个，分别设于料仓81沿宽度方向的两端，每个出料口811的后方设有一个刮板82。与铺轨装置的轨道40单元相对应。同时，防止物流落在皮带上。

这里，要说明的是，本发明涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本发明对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本发明虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本发明对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本发明，以便更好的理解本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.有轨掘进装置，其特征在于，包括：掘进机(10)和定位机(20)，所述掘进机(10)设置在所述定位机(20)的前方，所述掘进机(10)为履带式，所述定位机(20)为轨道(40)式，位于轨道(40)上；所述定位机(20)设有定位装置，用于对所述掘进机(10)进行定位导向；

所述定位装置包括牵引绳(510)和第一倾角传感器(521)，所述第一倾角传感器(521)设置在所述定位机(20)上，所述牵引绳(510)连接在所述掘进机(10)和所述定位机(20)之间，所述第一倾角传感器(521)用于检测所述牵引绳(510)相对定位机(20)的转角；

所述定位装置还包括第二倾角传感器(522)，所述第二倾角传感器(522)设置在所述掘进机(10)上，所述第二倾角传感器(522)用于检测所述牵引绳(510)相对掘进机(10)的转角；

所述第一倾角传感器(521)和所述第二倾角传感器(522)均为可变基准倾角传感器，所述可变基准倾角传感器包括：基座(61)、第一转架(62)和第二转架(63)，所述第一转架(62)的转轴沿竖直方向设置在所述基座(61)上，所述第二转架(63)的转轴沿水平方向设置在所述第一转架(62)上，所述第一转架(62)和所述第二转架(63)的转轴均设有编码器，用于测量对应转轴的转角，所述第二转架(63)设有牵引钩；所述基座(61)用于设置在基准面上，所述牵引钩能够带动所述第一转架(62)和所述第二转架(63)转动，从而测量方位角和俯仰角；

所述牵引绳(510)的两端分别与所述第一倾角传感器(521)和所述第二倾角传感器(522)的牵引钩连接。

2.根据权利要求1所述的有轨掘进装置，其特征在于，所述牵引绳(510)能够发生弹性形变，且常处于张紧状态。

3.根据权利要求1所述的有轨掘进装置，其特征在于，还包括铺轨机(30)，所述铺轨机(30)包括相互连接的路面段(31)和轨道段(32)，所述铺轨机通过轨道(40)进行导向，所述路面段(31)设有辅助轮(311)；所述轨道段(32)设有储轨仓(321)，所述路面段(31)设有铺轨装置，所述储轨仓(321)用于存储模块化的铁轨单元，所述铺轨装置能够自动抓取所述储轨仓(321)的铁轨单元，并铺设在所述路面段(31)的下方。

4.根据权利要求3所述的有轨掘进装置，其特征在于，所述铺轨装置包括导轨(71)和设在所述导轨(71)上的抓取装置，所述导轨(71)沿前后方向设置；

所述抓取装置包括安装座(721)、液压缸(722)和磁力吸盘(723)，所述安装座(721)滑动设置在所述导轨(71)上，所述液压缸(722)沿竖直方向设置在所述安装座(721)的下端，所述磁力吸盘(723)通过所述液压缸(722)与所述安装座(721)连接，能沿竖直方向动作。

5.根据权利要求4所述的有轨掘进装置，其特征在于，所述铺轨装置为两套，分别位于所述铺轨机(30)沿宽度方向两端，所述轨道(40)单元为单轨。

6.根据权利要求5所述的有轨掘进装置，其特征在于，所述铺轨机(30)还设有路面平整装置(80)，所述路面平整装置(80)位于所述铺轨装置的前方，所述路面平整装置(80)包括料仓(81)和设于所述料仓(81)下方的刮板(82)，所述料仓(81)的下端设有可控的出料口(811)，所述刮板(82)位于所述出料口(811)的后方。

7.根据权利要求6所述的有轨掘进装置，其特征在于，所述出料口(811)为两个，分别设于所述料仓(81)沿宽度方向的两端，每个所述出料口(811)的后方设有一个所述刮板(82)。