CN113338974A - 掘锚一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘锚一体机，涉及工程机械领域，用于提高掘锚一体机的工作效率。掘锚一体机包括：底盘、行走装置、驱动油缸、截割臂、检测组件以及控制装置。行走装置安装于底盘的下方；驱动油缸安装于底盘，且由底盘承载；截割臂与驱动油缸驱动连接，以在驱动油缸的驱动下伸缩；检测组件安装于行走装置和/或底盘，检测组件被构造为检测行走装置的速度。控制装置与检测组件电连接，且控制装置与驱动油缸驱动连接，以控制驱动油缸的伸缩。上述技术方案提供的掘锚一体机，通过检测组件和控制装置，在掘锚一体机行走过程中，实现了驱动油缸的自动复位，提高了工作效率。

Description

掘锚一体机

技术领域

本发明涉及矿用工程机械领域，具体涉及一种掘锚一体机。

背景技术

掘锚一体机是煤矿巷道快速掘进的核心设备，可以同时进行截割和锚护操作，每个作业循环中，截割深度为驱动油缸的最大行程。

在相关技术中，掘锚一体机工作分为锚护模式和行走模式。掘锚一体机到达工作位置后，以锚护模式进行打锚杆和掏槽工作。锚护工作完成后，人工手动将截割臂归位到驱动油缸的最小行程位置，为下一次锚护工作做准备。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：在实际操作中，由于现场可视条件差，不能确定截割臂是否归位到驱动油缸的最小行程位置。如果截割臂没有归位到底，这会减小下个作业循环中的截割深度，进而影响整个掘锚一体机的工作效率。

发明内容

本发明提出一种掘锚一体机，用以提高掘锚一体机的工作效率。

本发明实施例提供了一种掘锚一体机，其特征在于，包括：

底盘；

行走装置，安装于所述底盘的下方；

驱动油缸，安装于所述底盘，且由所述底盘承载；

截割臂，与所述驱动油缸驱动连接，以在所述驱动油缸的驱动下伸缩；

检测组件，安装于所述行走装置和/或所述底盘，所述检测组件被构造为检测所述行走装置的速度；以及

控制装置，与所述检测组件电连接，且所述控制装置与所述驱动油缸驱动连接，以控制所述驱动油缸的伸缩。

在一些实施例中，所述检测组件包括：

速度检测元件，安装于所述行走装置，以检测所述行走装置的速度。

在一些实施例中，所述检测组件还包括：

位移检测元件，安装于所述驱动油缸，以检测所述驱动油缸的伸出长度。

在一些实施例中，所述检测组件还包括：

显示组件，所述显示组件与所述速度检测元件信号连接，以显示所述速度检测元件检测到的速度值；和/或，所述显示组件与所述位移检测元件信号连接，以显示所述位移检测元件检测到的位移值。

在一些实施例中，所述控制装置包括：

控制器，与所述检测组件信号连接；以及

切换阀，与所述驱动油缸的流体连接，且所述切换阀的电磁控制端与所述控制器信号连接，所述切换阀被构造为根据所述控制器的信号切换阀位。

在一些实施例中，掘锚一体机还包括：

驱动油缸主阀，与所述驱动油缸的有杆腔和无杆腔油液连通，所述驱动油缸主阀被构造为切换所述驱动油缸的有杆腔和无杆腔其中之一与控制油源连通。

在一些实施例中，所述行走装置包括：

行走马达；以及

履带，与所述行走马达驱动连接，以被所述行走马达驱动行走。

在一些实施例中，掘锚一体机还包括：

锚杆钻机，安装于所述底盘。

上述技术方案提供的掘锚一体机，实现了自动检测和自动控制驱动油缸复位，整个过程无需人工参与，自动高效。并且，驱动油缸的复位过程是在掘锚一体机行走过程中自动实现的，不仅为下一次的锚护模式做好了准备，且驱动油缸的复位程度是可自动控制，也不需要花费单独的时间等待驱动油缸复位，所以大大提高了掘锚一体机的工作效率，尤其适于煤矿井下快速掘进作业。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的掘锚一体机主视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的掘锚一体机的检测组件以及控制装置的连接关系原理示意图；

图3为本发明一些实施例提供的掘锚一体机的驱动油缸处于回缩状态的仰视结构示意图；

图4为本发明一些实施例提供的掘锚一体机的驱动油缸处于伸出状态的仰视结构示意图；

图5为本发明一些实施例提供的掘锚一体机的驱动油缸的控制原理示意图；

图6为本发明一些实施例提供的掘锚一体机施工示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种掘锚一体机，包括底盘1、行走装置2、驱动油缸3、截割臂4、检测组件5以及控制装置6。

底盘1是其他部件的安装基础和承载基础。参见图1，底盘1上安装有运输机构8、收料铲9。两者安装在底盘1的两侧。另外，底盘1上还安装有截割臂4和锚杆钻机7。锚杆钻机7安装于底盘1。锚杆钻机7工作时，掘锚一体机的车身不能行走，其保持静止。

掘锚一体机有两个模式：锚护模式和行走模式，这两个模式循环进行。在掘锚一体机以行走模式行走到工作位置后，掘锚一体机停止。然后，驱动油缸3驱动截割臂4伸出，以掏槽；同时，锚杆钻机7进行打锚杆工作。当在这个位置的锚护模式工作完成后，掘锚一体机以行走模式移动至下一个工作位置。行走操作由行走装置2驱动。

参见图1，行走装置2安装于底盘1的下方。行走装置2比如采用行走轮、履带22等多种行走方式。在一些实施例中，行走装置2包括行走马达21以及履带22。履带22与行走马达21驱动连接，以在行走马达21的驱动下行走。

在掘锚一体机工作过程中，检测组件5实时检测掘锚一体机是否行走。检测组件5安装于行走装置2和/或底盘1，检测组件5被构造为检测行走装置2的速度。

控制装置6与检测组件5电连接，具体地，检测组件5与控制装置6输入端相连。控制装置6与驱动油缸3驱动连接，以控制驱动油缸3的伸缩。只要掘锚一体机开始行走，检测组件5会检测到行走装置2的速度。该速度信号包括速度的大小和方向。然后，控制装置6根据检测组件5检测到的速度值，自动控制驱动油缸3复位。控制装置6被构造为通过切换阀控制截割臂4，达到在行走装置2向前移动过程中，截割臂4自动归位到对应驱动油缸3的最小行程的位置,即A位置，保证了每个工作循环的截割深度，进而提高了掘锚一体机的工作效率，实现了掘锚一体机高效工作。

参见图1、图3和图4，驱动油缸3安装于底盘1，且驱动油缸3由底盘1承载。截割臂4与驱动油缸3驱动连接，以在驱动油缸3的驱动下伸缩。截割臂4与驱动油缸3连接在一起，驱动油缸3复位后，截割臂4也从图1所示的B位置复位至A位置。

在一些实施例中，检测组件5包括速度检测元件51，速度检测元件51安装于行走装置2，以检测行走装置2的速度。在一些实施例中，履带22设置有两个驱动马达，两个驱动马达共同驱动履带22行走。可为每一个驱动马达都设置一个速度检测元件51，也可以只给其中的一个驱动马达都设置一个速度检测元件51。检测元件比如为速度传感器、编码器等。每个速度传感器测量后，都反馈一个速度信号和一个旋转方向信号。根据速度信号即可判断行走装置2是否行走。在一些实施例中，检测组件5被构造为检测第一行走马达21和第二行走马达21的旋转速度，以通过控制装置6获取行走装置2的位移。通过旋转速度可以计算得到位移。

为了更为精准地控制驱动油缸3的复位情况，在一些实施例中，检测组件5还包括位移检测元件52，具体来说，位移检测元件52与控制装置6输入端相连的。位移检测元件52安装于驱动油缸3，以检测驱动油缸3的伸出长度。位移检测元件52被构造为检测驱动油缸3的行程位移，以通过控制装置6获取截割臂4的前后位移值。驱动油缸3包括缸筒和活塞杆两部分。位移检测元件52可以根据需要安装在驱动油缸3的合适位置。具体来说，位移检测元件52安装在驱动油缸3的内部，实时反馈驱动油缸3的行程位移，进而计算得到截割臂4的前后位移值。

参见图1和图2，在一些实施例中，检测组件5还包括显示组件53，显示组件53与速度检测元件51信号连接，以显示速度检测元件51检测到的速度值；和/或，显示组件53与位移检测元件52信号连接，以显示位移检测元件52检测到的位移值。显示组件53比如为电子屏幕、具有人机交互功能的显示器等。人机交互功能的显示器可以显示驱动油缸3的位移数值、行走装置2的速度数值，还可以设定相关参数(如截割臂4自动归位速度系数等)以实现系统的启停。

参见图1和图2，在一些实施例中，控制装置6包括控制器61以及切换阀62。控制器61具体比如为工控板或PLC模块。工控板可以为stm32处理器为核心的工控板。控制器61与检测组件5信号连接。切换阀62与驱动油缸3的流体连接，切换阀62的电磁控制端与控制器61信号连接，具体来说，切换阀62的电磁控制端与控制装置6输出端相连。切换阀62被构造为根据控制器61的信号切换阀位。

具体来说，参见图5，控制器61具有三个信号输入口M1、M2、M3、M1口对应位移，M2对应其中一个行走马达21的速度信号，M3对应另一个行走马达21的速度信号。两个信号输出口N1、N2，其中，N1口对应驱动油缸3回缩的信号，N2口对应驱动油缸3伸出的信号。切换阀62采用三位四通电磁阀，切换阀62的电磁控制端与控制器61的输出端信号连接。切换阀62的P口为进油口，其连通先导油源。切换阀62的T口为回油口，其连通油箱。切换阀62具有两个工作油口，即油口A和B，其中，切换阀62的工作油口A与驱动油缸主阀的其中一端的控制油口连通，切换阀62的工作油口B与驱动油缸主阀的另一端的控制油口连通。

驱动油缸主阀11也采用三位四通换向阀，驱动油缸主阀11用于控制驱动油缸3伸出、回缩。驱动油缸主阀11的P口作为进油口，其连通动力油源。驱动油缸主阀11的T口作为回油口，其连通油箱。

整个控制部件的控制原理为：当M2口和M3口输出前进信号传给控制器61，且M1口反馈的信号显示驱动油缸3不在位移最小的位置(即图3示意的位置A)，控制器61发出掏槽收指令，切换阀62得电，切换阀62的P口和A口相通，驱动油缸主阀11的P口和A口相通，驱动油缸3动作，收回。

掘锚一体机的工作循环如下：掘锚一体机的工作分为锚护模式和行走模式。如图6所示，掘锚一体机位于已开挖的巷道10内，图6所示的下方平面为巷道10的底板101，图6所示的上方平面为巷道10的顶板102。锚护模式下，初始状态截割臂4位于驱动油缸3最小行程位置(即A位置)，在驱动油缸3的作用下，截割臂4及其滚筒在前部对煤或岩石进行截割掘进。截割掘进的具体动作过程是：驱动油缸3带动滚筒沿着图3和图4所示的左右方向移动，同时掘锚一体机本身具有升降油缸带动滚筒进行上下移动，在上述两种作用下复合运动，进行切割。滚筒具有截齿，通过截齿的切削作用对煤岩进行截割。截割下来的煤或岩石被收料铲9接收，然后通过运输机构8向后方输送。在上述过程中，同时锚杆钻机7进行打锚杆作业。打锚杆可以对开挖后的巷道进行加固，确保围岩的稳定性，防止巷道发生垮塌。

截割掘进的最大位置为驱动油缸3最大行程位置(对应B位置)。在锚护模式下，掘锚一体机行走装置2不能移动，即掘锚一体机是停止的。打锚杆和行走不能同时动作。因为锚杆钻机7装配在掘锚一体机的底盘1上，在进行打锚杆作业时，如果底盘1移动，会影响打锚杆作业。当完成截割锚护作业后，截割臂4处在驱动油缸3行程位移的任意随机位置。行走模式下，行走装置2向前移动，速度传感器检测出掘锚一体机的行走方向和行走速度。在掘进工作中，掘锚一体机行走的型式是直线向前运动。驱动油缸3的位移检测元件52检测出驱动油缸3的行程位移值。控制装置6接收到行走速度信号和驱动油缸3位置信号。在速度传感器检测到掘锚一体机向前的运动且速度持续一定时间后，控制器才会驱动切换阀动作。驱动油缸3位置信号是驱动油缸3的行程信息，驱动油缸3在最小位置时，行程为0，在最大位置时为Xmax,驱动油缸3位置信号就是当前位置的行程值。根据位移、速度与时间之间的关系，确定驱动油缸3回缩的速度。进而达到在行走装置2向前移动时，截割臂4自动归位到驱动油缸3的最小行程位置。

上述技术方案，掘锚一体机先通过检测组件5检测行走马达21的旋转速度，再通过位移检测元件52检测截割臂4的前后位移，然后再根据检测组件5判断掘锚一体机是否向前移动，再通过切换阀控制截割臂4自动归位到驱动油缸3的最小行程位置。能够实现自动归位，是由于掘锚一体机能够实现截割臂4掘进和打锚杆同时作业。掘锚一体机在进行打锚杆作业时，整机不能移动，是通过驱动油缸3的前进来实现最大行程范围内的截割作业，当截割作业完成后且打锚杆作业完成后，整机向前移动一个行程的距离，当控制器检测到行走传感器的信号后，驱动切换阀，来使截割臂4通过驱动油缸3的回缩，归位到驱动油缸3最小行程的位置。上述技术方案，实现了掘锚一体机的高效作业，具有效率高、自动化程度高的优点，尤其适于煤矿井下快速掘进作业。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (8)

1.一种掘锚一体机，其特征在于，包括：

底盘(1)；

行走装置(2)，安装于所述底盘(1)的下方；

驱动油缸(3)，安装于所述底盘(1)，且由所述底盘(1)承载；

截割臂(4)，与所述驱动油缸(3)驱动连接，以在所述驱动油缸(3)的驱动下伸缩；

检测组件(5)，安装于所述行走装置(2)和/或所述底盘(1)，所述检测组件(5)被构造为检测所述行走装置(2)的速度；以及

控制装置(6)，与所述检测组件(5)电连接，且所述控制装置(6)与所述驱动油缸(3)驱动连接，以控制所述驱动油缸(3)的伸缩。

2.根据权利要求1所述的掘锚一体机，其特征在于，所述检测组件(5)包括：

速度检测元件(51)，安装于所述行走装置(2)，以检测所述行走装置(2)的速度。

3.根据权利要求2所述的掘锚一体机，其特征在于，所述检测组件(5)还包括：

位移检测元件(52)，安装于所述驱动油缸(3)，以检测所述驱动油缸(3)的伸出长度。

4.根据权利要求3所述的掘锚一体机，其特征在于，所述检测组件(5)还包括：

显示组件(53)，所述显示组件(53)与所述速度检测元件(51)信号连接，以显示所述速度检测元件(51)检测到的速度值；和/或，所述显示组件(53)与所述位移检测元件(52)信号连接，以显示所述位移检测元件(52)检测到的位移值。

5.根据权利要求3所述的掘锚一体机，其特征在于，所述控制装置(6)包括：

控制器(61)，与所述检测组件(5)信号连接；以及

切换阀(62)，与所述驱动油缸(3)的流体连接，且所述切换阀(62)的电磁控制端与所述控制器(61)信号连接，所述切换阀(62)被构造为根据所述控制器(61)的信号切换阀位。

6.根据权利要求5所述的掘锚一体机，其特征在于，还包括：

驱动油缸主阀(11)，与所述驱动油缸(3)的有杆腔和无杆腔油液连通，所述驱动油缸主阀(11)被构造为切换所述驱动油缸(3)的有杆腔和无杆腔其中之一与控制油源连通。

7.根据权利要求1所述的掘锚一体机，其特征在于，所述行走装置(2)包括：

行走马达(21)；以及

履带(22)，与所述行走马达(21)驱动连接，以被所述行走马达(21)驱动行走。

8.根据权利要求1所述的掘锚一体机，其特征在于，还包括：

锚杆钻机(7)，安装于所述底盘(1)。

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