CN115324621A - 全自动矿用钻锚一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动矿用钻锚一体化系统，属于矿山智能机械领域。与现有技术相比，本申请的全自动矿用钻锚一体化系统在钻锚作业时采用拆接钻杆、装填锚固剂和安装锚杆的全流程自动化的方式，无需人工干预，确保钻锚作业高效安全；本发明的全自动矿用钻锚一体化系统在装杆、钻孔、接杆、拆杆、卸杆、收杆、装填锚固剂、安装锚杆等钻锚过程高度自动化；相对于现有技术，极大改善了工人劳动强度与工作环境；本发明的钻锚仓采用双层结构，可实现钻杆及锚固剂混装，且锚固剂可存储于上下两层，充分利用钻锚仓空间，并通过两个机械手分别抓取、装填锚固剂，实现了锚固剂的高效装载及锚固剂数量的灵活配置。

Description

全自动矿用钻锚一体化系统

技术领域

本发明涉及矿山智能机械领域，具体涉及一种全自动矿用钻锚一体化系统。

背景技术

当前巷道掘进钻锚作业面临的主要问题包括：1、人工成本不断攀升，人力成本已占煤炭生产成本20％以上，尤其是掘进工作面用人较多，造成煤炭生产成本越来越高，从而企业效益下降；2、掘进工作面粉尘大，危害人员健康，掘进工作面地质条件复杂，空间狭小，人员集中，安全隐患大；3、现有钻锚作业自动化程度低，已有钻杆库的钻机，上下钻杆不方便；4、钻杆库、锚杆库及锚固剂存储系统分离，集成度低。因此，提出一种全自动矿用钻锚一体化系统。

发明内容

本发明提出了一种全自动矿用钻锚一体化系统用于解决参与巷道掘进钻锚作业的人数多和钻锚机在巷道内切换钻锚杆不便的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

全自动矿用钻锚一体化系统，包括：进给仓、钻锚仓、锚杆仓和机械手；所述进给仓1的一侧固定安装有所述钻锚仓，所述进给仓的另一侧固定安装有所述锚杆仓；所述进给仓在所述钻锚仓和所述锚杆仓之间固定安装有所述机械手；所述钻锚仓存储有钻杆和锚固剂；所述锚杆仓存储有锚杆；所述机械手用于抓取所述钻杆、所述锚固剂和所述锚杆；所述进给仓设置有可以移动的滑移座；所述滑移座设置有防爆电机和夹爪；所述防爆电机用于安装所述钻杆和所述锚杆；所述夹爪用于固定所述锚固剂。

进一步地，所述钻锚仓包括仓体、端面开关、回转机构、收杆机械臂；

所述仓体包括顶板A、连接柱A和底板A；所述顶板A和所述底板A通过所述连接柱A固定连接；所述回转机构包括回转马达、回转轴和弹簧锁紧机构；所述回转马达固定安装在所述底板A上，所述回转轴固定安装在所述回转马达上，所述弹簧锁紧机构对称固定安装在回转轴上下两侧；

所述弹簧锁紧机构包括内转盘、弹簧A、卡扣A、弹簧B、卡扣B、弹簧C、限位珠、限位盘A、限位盘B、橡胶弹簧A、卡位盘和自锁盘；所述内转盘和所述卡位盘固定安装在所述回转轴上；所述内转盘、所述卡位盘和所述自锁盘通过固定柱固定连接，所述内转盘圆周均布有滑槽一；所述滑槽一与所述卡扣A滑动连接；所述滑槽一的内部均滑动连接有卡扣A；所述滑槽一的内部设置有弹簧A；所述弹簧A的一端与所述滑槽一固定连接，所述弹簧A的另一端与所述卡扣A固定连接；

所述卡位盘均布有三个滑槽二；所述滑槽二内部均设置有凹槽二；所述凹槽二内部均设置有球形槽；所述卡扣B的一侧设置套杆；所述套杆设置有滑槽三；所述卡扣B与所述滑槽二滑动连接；所述弹簧B套装在所述套杆上；所述弹簧B的一端与所述凹槽二固定连接，所述弹簧B的另一端与所述卡扣B固定连接；所述滑槽三固定安装有所述弹簧C；所述弹簧C远离所述滑槽三的一侧安装有所述限位珠；所述限位珠抵住所述球形槽；所述限位盘A和所述限位盘B固定安装在连接柱A上；所述限位盘A和所述限位盘B均为环形；所述限位盘A和所述限位盘B的一侧设置有出口一；所述出口一固定安装有两个橡胶弹簧A；

所述收杆机械臂包括摩擦离合器、轴承、回转座、收杆缸、扭簧和限位块；收杆机械臂固定安装在回转轴上，摩擦离合器、轴承和回转座固定安装在回转轴上；收杆缸固定安装在回转座上；扭簧的一端固定安装在收杆缸上，扭簧的另一端与限位块固定连接。

进一步地，所述钻锚仓包括端面开关；所述顶板A和所述底板A均设置有弧形槽一，所述弧形槽一的一侧设置有空腔一；所述弧形槽一内设置有所述端面开关；所述端面开关包括伸缩板A、伸缩板B、伸缩板C、伸缩板D、伸缩弹簧和把手；所述伸缩板A与所述弧形槽一和所述空腔一均滑动连接；所述伸缩板A滑动连接有所述伸缩板B；所述伸缩板B滑动连接有所述伸缩板C；所述伸缩板C滑动连接有所述伸缩板D；所述弧形槽一的两端均设置有L形缺口；所述伸缩板D在一个所述L形缺口的下端设置有所述活动槽一；所述活动槽一滑动连接有把手；所述把手固定安装有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧背离所述把手的一侧抵住所述活动槽一；所述把手布置在一个L形缺口内。

进一步地，所述机械手包括回转缸、主轴、机械手掌、机械手指、机械关节和伸缩缸；所述回转缸的一端固定安装在所述进给仓上，所述回转缸的另一端安装有所述主轴；所述主轴与所述进给仓转动连接；所述机械手掌固定安装在所述主轴，所述伸缩缸固定安装在所述机械手掌上；所述机械关节的一端固定安装在伸缩缸上，所述机械关节的另一端固定安装有机械手指。

进一步地，所述进给仓包括机架和进给机构；所述机架包括架体、导向杆A和导向杆B；所述导向杆A和所述导向杆B固定安装在所述架体上；所述进给机构与所述机架滑动连接；所述进给机构包括进给架、进给座、导向筒A、导向筒B、进给缸A和进给缸B；

所述进给架与所述机架滑动连接；所述导向筒A与所述导向杆A滑动连接；所述导向筒B与所述导向杆B滑动连接；所述滑移座与所述导向筒A和所述导向筒B均滑动连接；所述进给座与所述导向筒A滑动连接；所述进给缸A的一端固定安装在所述架体上，所述进给缸A的另一端固定安装在所述进给架上，所述进给缸B的一端固定安装在进给架上，所述进给缸B的另一端固定安装在所述滑移座上；所述防爆电机固定安装在所述进给座上；所述进给座通过直线驱动机构进行驱动。

进一步地，所述直线驱动机构包括链轮、链条和液压马达；所述滑移座对称转动连接有两对所述链轮，每对所述链轮通过所述链条连接；所述链条均与进给座固定连接；所述液压马达安装在滑移座上，所述液压马达与所述一个所述链轮连接。

进一步地，所述滑移座和所述进给座均固定安装有一个夹持机构；所述进给架固定安装有固定机构；所述夹持机构包括一对夹爪A和夹持缸A；所述夹爪A和所述夹持缸A均与所述滑移座和所述进给座转动连接；所述夹爪A通过一对啮合的直齿轮传动，所述夹持缸A与一个所述夹爪A相连；所述固定机构包括夹爪B和夹持缸B；所述进给架远离所述防爆电机的一端对称固定安装所述夹持缸B，所述夹持缸B均固定安装有所述夹爪B。

进一步地，所述锚杆仓包括锚杆仓体和旋转机构；所述锚杆仓体包括顶板B、连接柱B和底板B；所述顶板B和所述底板B通过所述连接柱B固定连接；所述旋转机构安装在所述锚杆仓体内；所述旋转机构包括旋转马达、旋转轴、外卡盘、内卡盘、夹紧弹簧、卡扣C和橡胶弹簧B；所述旋转马达固定安装在所述底板B上；所述旋转轴固定安装在所述旋转马达上；所述连接柱B固定安装有两个所述外卡盘；所述旋转轴固定安装有两个所述内卡盘；所述外卡盘为环形；所述外卡盘设置有出口二；所述出口二固定安装有两个所述橡胶弹簧B；所述内卡盘圆周均布有滑槽四，所述滑槽四与所述卡扣C滑动连接；所述滑槽四的内部固定安装有所述夹紧弹簧，所述夹紧弹簧的另一端与所述卡扣C固定连接。

进一步地，所述锚杆仓包括还包括底面开关；所述底板B设置有弧形槽二；所述弧形槽二设置有空腔二；所述底面开关布置在所述弧形槽二的内部；所述底面开关包括转板、限位弹簧和握把；所述转板与所述弧形槽二和所述空腔二均滑动连接；所述弧形槽二也设置有两个所述L形缺口；所述转板在一个所述L形缺口的下端设置有所述活动槽二；所述活动槽二滑动连接有所述握把；所述握把固定安装有限位弹簧；所述限位弹簧背离握把的一侧抵住所述活动槽二；所述握把布置在一个L形缺口内。

本发明的有益效果：

本发明的全自动矿用钻锚一体化系统在钻锚作业时采用“拆接钻杆、装填锚固剂和安装锚杆”全流程自动化的方式，无需人工干预，确保钻锚作业高效安全；本发明的全自动矿用钻锚一体化系统在装杆、钻孔、接杆、拆杆、卸杆、收杆、装填锚固剂、安装锚杆等钻锚过程高度自动化；相对于现有技术，极大改善了工人劳动强度与工作环境。

本发明的钻锚仓采用双层结构，可实现钻杆及锚固剂混装，且锚固剂可存储于上下两层，充分利用钻锚仓空间，并通过两个机械手分别抓取、装填锚固剂，实现了锚固剂的高效装载及锚固剂数量的灵活配置。

本发明采用一台钻机配置一个钻锚仓及一个锚杆仓的组合形式，实现了钻锚系统的高度集成及有限空间的高效利用。

本发明中“钻杆、锚固剂、锚杆”的仓储采用弹簧夹紧的结构，有效提高了仓容利用率和稳定性，确保恶劣工况下整机平稳作业；本发明在物料仓储时，位于钻锚仓内的卡扣A、B收缩，取杆位置的卡扣A、B伸出，配合限位盘A、B和橡胶弹簧A实现对钻杆和锚固剂的完全定位，位于锚杆仓内的卡扣C配合外卡盘和橡胶弹簧B实现对锚杆的完全定位，避免了各物料受到冲击发生偏移；因此，本发明能够适应各种复杂工况的钻锚作业。

本发明的收杆机械臂采用双轴承搭配摩擦离合器的动力传递组合，在摩擦离合器作用下实现避让与收杆，确保整机结构简洁高效；本发明的收杆机械臂安装在回转轴中间，回转轴与机械臂之间设有摩擦离合器和上下两侧的轴承，机械臂旋转时由回转马达搭配摩擦离合器驱动，积放避让时摩擦离合器和回转座可相对运动；确保整机作业安全流畅。

本发明的钻锚仓和锚杆仓均设计为端面上料结构，有效提高了上料效率与安全性；本发明的钻锚仓两端的端面开关与锚杆仓的底面开关，可在整机补料时打开，为工人上料提供了更大的空间，有效提高了作业效率。

本发明的机械手采用同轴两端夹取的设计，有效精简了整机结构，极大提升了作业效率；本发明的机械手采用一个机械手掌配合两个机械手指的机构，两侧均能抓取物料，使得钻锚仓的取杆、避让位置，与锚杆仓的避让、取杆位置重合，有效降低了机械手运动幅度与频率，确保整机运行节能高效。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的进给仓示意图；

图3本发明的进给、夹持和固定机构示意图；

图4本发明的进给机构内部示意图；

图5本发明的钻锚仓示意图；

图6本发明的端面开关示意图；

图7本发明的回转机构示意图；

图8本发明的弹簧锁紧机构爆炸示意图；

图9本发明的内转盘剖视图；

图10本发明的卡位盘剖视图；

图11本发明的收杆机械臂局部剖视图；

图12本发明的锚杆仓示意图；

图13本发明的底面开关示意图；

图14本发明的旋转机构示意图；

图15本发明的机械手示意图；

图16本发明的机械手作业位置示意图。

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。

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。

如图1所示，全自动矿用钻锚一体化系统，包含有进给仓1、钻锚仓2、锚杆仓3和机械手4；

进给仓1的一侧固定安装有钻锚仓2，进给仓1的另一侧固定安装有锚杆仓3；进给仓1在钻锚仓2和锚杆仓3之间固定安装有机械手4；全自动矿用钻锚一体化系统，该设备钻锚作业的装杆、钻孔、接杆、拆杆、卸杆、收杆、装填锚固剂、安装锚杆等全流程自动化，极大缩短了各流程切换时间，改善了工人劳动强度与工作环境，确保了整机作业的安全、高效和稳定。

进一步地，如图2-4所示，进给仓1包括机架11、进给机构12、夹持机构13和固定机构14；

其中，机架11包括架体111、导向杆A112和导向杆B113；导向杆A112和导向杆B113固定安装在架体111上；

进给机构12与机架11滑动连接；进给机构12包括进给架121、滑移座122、进给座123、导向筒A124、导向筒B125、进给缸A126、进给缸B127和防爆电机1211；进给架121与机架11滑动连接，导向筒A124与导向杆A112滑动连接,导向筒B125与导向杆B113滑动连接；滑移座122与导向筒A124和导向筒B125滑动连接；进给座123与导向筒A124滑动连接；进给缸A126的一端固定安装在架体111上，进给缸A126的另一端固定安装在进给架121上，进给缸B127的一端固定安装在进给架121上，进给缸B127的另一端固定安装在滑移座122上；防爆电机1211固定安装在进给座123上；进给座123通过直线驱动机构进行驱动；直线驱动机构可以是液压缸、电动缸等；

滑移座122和进给座123均固定安装有一个夹持机构13；进给架121固定安装有固定机构14；夹持机构13和固定机构14均通过夹爪进行抓取动作；如电动夹爪、气动夹爪、液压夹爪等：

在一些实施例中，直线驱动机构包括链轮129、链条128和液压马达1210；滑移座122对称转动连接有两对链轮129，每对链轮129通过链条128连接；链条128均与进给座123固定连接；液压马达1210安装在滑移座122上，液压马达1210用于驱动链轮129转动，链轮129转动时会带动链条128转动，链条128拉动进给座123进行移动；

在一些实施例中，如图3，本发明中夹持机构13包括一对夹爪A131和夹持缸A132；夹爪A131和夹持缸A132均与滑移座122和进给座123转动连接；夹持缸为伸缩液压缸；夹爪A131通过一对啮合的直齿轮传动，夹持缸A132与一个夹爪A131相连，当夹持缸A132驱动一个夹爪A131转动时，另一个夹爪A131在直齿轮的作用下靠近或者背离夹持缸A132连接的夹爪A131，从而实现夹持或者松开动作；

在一些实施例中，固定机构14包括夹爪B141和夹持缸B142；进给架121远离防爆电机1211的一端对称固定安装夹持缸B142，夹持缸B142均固定安装有夹爪B141，夹持缸B142为转动液压缸，两个夹持缸B142通过转动夹爪B141实现夹持动作；进给仓1通过夹持机构13和固定机构14对锚固剂、钻杆和锚杆进行抓取和固定，再通过进给机构实现防爆电机与钻锚杆的连接。

进一步地，如图5–11所示，钻锚仓2包括仓体21、端面开关22、回转机构23、收杆机械臂24、钻杆25和锚固剂26；其中，仓体21包括顶板A211、连接柱A212和底板A213；顶板A211和底板A213通过连接柱A212固定连接；

顶板A211和底板A213均设置有弧形槽一，弧形槽一的一侧设置有空腔一；弧形槽一内设置有端面开关22；端面开关22包括伸缩板A221、伸缩板B222、伸缩板C223、伸缩板D224、伸缩弹簧225和把手226；伸缩板A221与弧形槽一和空腔一均滑动连接；伸缩板A221滑动连接有伸缩板B222；伸缩板B222滑动连接有伸缩板C223；伸缩板C223滑动连接有伸缩板D224；弧形槽一的两端均设置有L形缺口；伸缩板D224在一个L形缺口的下端设置有活动槽一；活动槽一滑动连接有把手；把手固定安装有伸缩弹簧225，伸缩弹簧225背离把手的一侧抵住活动槽一；把手226布置在一个L形缺口内；

端面开关22开启时，将把手226移出L形缺口，伸缩板D224收入伸缩板C223，伸缩板C223收入伸缩板B222，伸缩板B222收入伸缩板A221，最后将伸缩板A221收入空腔一中，将把手226置入另一侧的L形缺口中，端面开关22完全开启；闭合时，依次抽出伸缩板，将把手226置入闭合位置的L形缺口中即可；

回转机构23包括回转马达231、回转轴232和弹簧锁紧机构233；回转马达231固定安装在底板A213上，回转轴232固定安装在回转马达231上，弹簧锁紧机构233对称固定安装在回转轴232上下两侧；

弹簧锁紧机构233包括内转盘2331、弹簧A2332、卡扣A2333、弹簧B2334、卡扣B2335、弹簧C2336、限位珠2337、限位盘A2338、限位盘B2339、橡胶弹簧A23310、卡位盘23311和自锁盘23312；

内转盘2331和卡位盘23311固定安装在回转轴232上，内转盘2331、卡位盘23311和自锁盘23312通过固定连接，内转盘2331圆周均布有滑槽一5；滑槽一5与卡扣A2333滑动连接；滑槽一5的内部均设置有卡扣A2333；滑槽一5的内部设置有弹簧A2332；弹簧A2332的一端与滑槽一5固定连接，弹簧A2332的另一端与卡扣A2333固定连接；

卡位盘23311均布有三个滑槽二6；滑槽二6内部均设置有凹槽二7；凹槽二7内部均设置有球形槽8；卡扣B2335的一侧设置套杆；套杆设置有滑槽三；卡扣B2335与滑槽二6滑动连接；弹簧B2334套装在套杆上；弹簧B2334的一端与凹槽二7固定连接，弹簧B2334的另一端与卡扣B2335固定连接；滑槽三固定安装有弹簧C2336；弹簧C2336远离滑槽三的一侧安装有限位珠2337；限位珠2337抵住球形槽8滑动连接；限位盘A2338和限位盘B2339固定安装在连接柱A212上；限位盘A2338和限位盘B2339均为环形；限位盘A2338和限位盘B2339的一侧设置有出口一；出口一固定安装有两个橡胶弹簧A23310；

弹簧锁紧机构233在钻杆25和锚固剂26仓储时，可通过多组弹簧与限位盘配合，实现对钻杆25和锚固剂26的完全定位。

收杆机械臂24包括摩擦离合器241、轴承242、回转座243、收杆缸244、扭簧245和限位块246；收杆机械臂24固定安装在回转轴232上，摩擦离合器241、轴承242和回转座243固定安装在回转轴232上；收杆缸244固定安装在回转座243上；扭簧245的一端固定安装在收杆缸244上，扭簧245的另一端与限位块246固定连接，钻杆25和锚固剂26存储在弹簧锁紧机构233内。钻锚仓2可通过打开端面开关22的方式，实现锚固剂26的上料，收杆机械臂24可通过摩擦离合器实现旋转与积放。

如图12–14所示，锚杆仓3包括锚杆仓体31、底面开关32、旋转机构33和锚杆34；

其中锚杆仓体31包括顶板B311、连接柱B312和底板B313；顶板B311和底板B313通过连接柱B312固定连接；

底板B313设置有弧形槽二；弧形槽二设置有空腔二；底面开关32布置在弧形槽二的内部；底面开关32包括转板321、限位弹簧322和握把323；转板321与弧形槽二和空腔二均滑动连接；弧形槽二也设置有两个L形缺口；转板321在一个L形缺口的下端设置有活动槽二；活动槽二滑动连接有握把323；握把323固定安装有限位弹簧322；限位弹簧322背离握把的一侧抵住活动槽二；握把323布置在一个L形缺口内；旋转机构33安装在锚杆仓体31内，锚杆34存储在旋转机构33内。锚杆仓3可通过打开底面开关32的方式，实现锚杆34的端面上料。

旋转机构33包括旋转马达331、旋转轴332、外卡盘333、内卡盘334、夹紧弹簧335、卡扣C336和橡胶弹簧B337；旋转马达331固定安装在底板B313上；旋转轴332固定安装在旋转马达331上；连接柱B312固定安装有两个外卡盘333；旋转轴332固定安装有两个内卡盘334；外卡盘333为环形；外卡盘333设置有出口二；出口二固定安装有两个橡胶弹簧B337；内卡盘334圆周均布有滑槽四，滑槽四与卡扣C336滑动连接；滑槽四的内部固定安装有夹紧弹簧335，夹紧弹簧335的另一端与卡扣C336固定连接，旋转机构33在锚杆34仓储时，可通过多组弹簧与卡盘配合，实现对锚杆34的完全定位。

如图15、16所示，机械手4包括回转缸41、主轴42、机械手掌43、机械手指44、机械关节45和伸缩缸46；回转缸41的一端固定安装在架体111上，回转缸41的另一端安装有主轴42，主轴42与架体111转动连接，机械手掌43安装在主轴42上，伸缩缸46安装在机械手掌43上，机械关节45的一端固定安装在伸缩缸46上，机械关节45的另一端固定安装有机械手指44；伸缩缸46通过驱动机械关节45和机械手指移动至与机械手掌43贴合进行抓取物料；机械手4在钻锚作业时，可通过伸缩缸46同步控制机械手4的A、B两侧工位抓取物料，实现狭小工作环境的多物料转运。

机械手4具有C、D、E、F四个作业位置，其中，C是取(钻)杆、存杆、取剂、避让(锚杆34)位置，D是接杆位置，E是对接位置，F是避让(钻杆25、锚固剂26)、取(锚)杆位置；其特征在于位置C、F承担多种动作，有效提高了钻锚作业效率。

全自动矿用钻锚一体化系统，其工作过程包括以下步骤：

S1：整机达到工作点后，补齐钻杆25、锚固剂26和锚杆34，调整至初始状态；

S2：钻孔作业启动，自动装杆、钻孔和接杆，一个钻孔周期后结束；

S3：钻杆25回收启动，自动拆杆、卸杆和收杆，一个回收周期后结束，钻杆25使用寿命内无需更换；

S4：装填锚固剂26启动，一个装填周期后结束，每四个装填周期补充一次锚固剂26；

S5：安装锚杆34启动，一个安装周期后结束，每四个安装周期后补充一次锚杆34；整个钻锚周期结束，整机恢复初始状态；

S6：重复步骤S1S5，整机实现多点自动化钻锚作业。

钻孔作业包括以下步骤：

A1：控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到防爆电机1211落回最底端；初次使用时，确认钻锚仓2内钻杆25齐全，调整弹簧锁紧机构233上的卡扣B2335为收缩状态，收杆机械臂24处于避让区，初始状态调整结束；

A2：控制回转缸41启动，直到机械手4A侧到达取杆位置C；控制伸缩缸46伸出，直到两个机械手4A侧同时抓取钻杆25；控制回转缸41启动，直到机械手4A侧到达对接位置E，同时控制回转马达231顺时针旋转，使得卡扣A2333顶出新钻杆25替补原钻杆25在钻锚仓2内的位置，弹簧C2336顺时针旋转时，在离心力作用下顶住限位珠2337，进而使得卡扣B2335始终处于收缩状态；收杆机械臂24顺时针旋转时，在摩擦离合器241与限位槽的作用下，始终停在避让区；钻杆25用尽时，自锁盘23312的凸台与限位盘B2339的凸台顶接，使得钻锚仓2自锁；控制液压马达1210和防爆电机1211启动，直到防爆电机1211的内螺纹接口旋入钻杆25末端外螺纹段并锁紧完成装杆；控制伸缩缸46和回转缸41启动，直到机械手4A侧松开钻杆25并到达避让位置F；

A3：控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210和防爆电机1211启动，直到阶段性钻孔完成；

A4：控制夹持缸B142伸出，直到夹爪B141夹紧钻杆25；控制液压马达1210和防爆电机1211启动，直到脱离钻杆25；控制夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开钻杆25；控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到防爆电机1211落回最底端；重复A2；控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210、防爆电机1211和夹持缸B142启动，直到钻杆25完成接杆；控制夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开钻杆25；重复A3；

A5：重复A4，直到钻孔作业结束；

钻杆25回收包括以下步骤：

B1：控制回转马达231逆时针旋转，使得弹簧C2336在离心力作用下收缩，限位珠2337松动，进而一个卡扣B2335在弹簧B2334作用下弹出卡死在限位盘A2338缺口处，同时收杆机械臂24逆时针旋至收杆区；

B2：控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到钻杆25撤出一定距离；控制夹持缸B142伸出，直到夹爪B141夹紧倒数第二段钻杆25；控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210和防爆电机1211启动，直到完成拆杆；

B3：控制夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开倒数第二段钻杆25；控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到钻杆25落回对接位置E；控制回转缸41和伸缩缸46启动，直到机械手4A侧到达对接位置E并抓取钻杆25；控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210和防爆电机1211启动，直到完成卸杆并使得防爆电机1211落回最底端；

B4：控制回转缸41启动，直到机械手4A侧到达存杆位置C；控制伸缩缸46回缩，直到机械手4A侧松开钻杆25；控制回转缸41启动，直到机械手4返回避让位置F，同时，控制收杆缸244回缩，直到钻杆25进入内转盘2331卡口；控制回转马达231逆时针旋转，直到下一个卡扣B2335弹出卡死(回收最末段钻杆25时，由锚固剂26弹出卡死)，阶段性收杆完成；

B5：控制收杆缸244伸出，直到返回收杆区，同时控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210、防爆电机1211和夹持缸B142启动，直到防爆电机1211与钻孔内的钻杆25对接完成；控制夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开钻杆25；重复B2B4；

B6：重复B5，直到钻杆25回收结束(回收最末段钻杆25时，无需重复B2)；

装填锚固剂26包括以下步骤：

C1：控制回转缸41启动，直到机械手4A侧到达取剂位置C；控制伸缩缸46伸出，直到两个机械手4A侧分别抓取一个锚固剂26；控制回转缸41启动，直到机械手4A侧到达对接位置E；控制回转马达231逆时针旋转，使得新锚固剂26替补原锚固剂26在钻锚仓2内的位置(单个装填周期的最后一次装填，此处控制回转马达231顺时针旋转，使得钻杆25卡死在限位盘A2338缺口处)；控制所有夹持缸A132伸出，直到两个夹爪A131分别夹紧锚固剂26；控制伸缩缸46和回转缸41启动，直到机械手4A侧松开锚固剂26并到达避让位置F；

C2：控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210启动，直到两根锚固剂26先后被装填进钻孔内(上方锚固剂26装填完成时，控制上方夹持缸A132回缩，直到上方夹爪A131松开锚固剂26)；控制下方夹持缸A132回缩，直到下方夹爪A131松开锚固剂26；控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到防爆电机1211落回最底端；

C3：重复C1C2，直到锚固剂26装填结束；

安装锚杆34包括以下步骤：

D1：控制回转缸41启动，直到机械手4B侧到达取杆位置F(安装第一段锚杆34时，跳过此处)；控制伸缩缸46伸出，直到两个机械手4B侧同时抓取锚杆34；控制回转缸41启动，直到机械手4B侧到达接杆位置D，同时控制旋转马达331顺时针旋转，使得新锚杆34替补原锚杆34在锚杆仓3内的位置；控制液压马达1210和防爆电机1211启动，直到锚杆34完成装杆；控制伸缩缸46和回转缸41启动，直到机械手4B侧松开锚杆34并到达避让位置C；

D2：控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210和防爆电机1211启动，直到阶段性锚杆34安装完成；

D3：控制夹持缸B142伸出，直到夹爪B141夹紧锚杆34；控制液压马达1210和防爆电机1211启动，直到脱离锚杆34；控制夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开锚杆34；控制进给缸A126、进给缸B127和液压马达1210启动，直到防爆电机1211落回最底端；重复D1；控制进给缸A126、进给缸B127、液压马达1210、防爆电机1211和夹持缸B142启动，直到锚杆34完成接杆；控制所有夹持缸B142回缩，直到夹爪B141松开锚杆34；重复D2；

D4:重复D3，直到安装锚杆34结束。

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 (9)

1.全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，包括：进给仓、钻锚仓、锚杆仓和机械手；所述进给仓1的一侧固定安装有所述钻锚仓，所述进给仓的另一侧固定安装有所述锚杆仓；所述进给仓在所述钻锚仓和所述锚杆仓之间固定安装有所述机械手；所述钻锚仓存储有钻杆和锚固剂；所述锚杆仓存储有锚杆；所述机械手用于抓取所述钻杆、所述锚固剂和所述锚杆；所述进给仓设置有可以移动的滑移座；所述滑移座设置有防爆电机和夹爪；所述防爆电机用于安装所述钻杆和所述锚杆；所述夹爪用于固定所述锚固剂。

2.根据权利要求1所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述钻锚仓包括仓体、端面开关、回转机构、收杆机械臂；

所述仓体包括顶板A、连接柱A和底板A；所述顶板A和所述底板A通过所述连接柱A固定连接；所述回转机构包括回转马达、回转轴和弹簧锁紧机构；所述回转马达固定安装在所述底板A上，所述回转轴固定安装在所述回转马达上，所述弹簧锁紧机构对称固定安装在回转轴上下两侧；

所述弹簧锁紧机构包括内转盘、弹簧A、卡扣A、弹簧B、卡扣B、弹簧C、限位珠、限位盘A、限位盘B、橡胶弹簧A、卡位盘和自锁盘；所述内转盘和所述卡位盘固定安装在所述回转轴上；所述内转盘、所述卡位盘和所述自锁盘均固定安装在所述连接柱A上，所述内转盘圆周均布有滑槽一；所述滑槽一与所述卡扣A滑动连接；所述滑槽一的内部均滑动连接有卡扣A；所述滑槽一的内部设置有弹簧A；所述弹簧A的一端与所述滑槽一固定连接，所述弹簧A的另一端与所述卡扣A固定连接；

所述卡位盘均布有三个滑槽二；所述滑槽二内部均设置有凹槽二；所述凹槽二内部均设置有球形槽；所述卡扣B的一侧设置套杆；所述套杆设置有滑槽三；所述卡扣B与所述滑槽二滑动连接；所述弹簧B套装在所述套杆上；所述弹簧B的一端与所述凹槽二固定连接，所述弹簧B的另一端与所述卡扣B固定连接；所述滑槽三固定安装有所述弹簧C；所述弹簧C远离所述滑槽三的一侧安装有所述限位珠；所述限位珠抵住所述球形槽；所述限位盘A和所述限位盘B固定安装在连接柱A上；所述限位盘A和所述限位盘B均为环形；所述限位盘A和所述限位盘B的一侧设置有出口一；所述出口一固定安装有两个橡胶弹簧A；

所述收杆机械臂包括摩擦离合器、轴承、回转座、收杆缸、扭簧和限位块；收杆机械臂固定安装在回转轴上，摩擦离合器、轴承和回转座固定安装在回转轴上；收杆缸固定安装在回转座上；扭簧的一端固定安装在收杆缸上，扭簧的另一端与限位块固定连接。

3.根据权利要求2所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述钻锚仓包括端面开关；所述顶板A和所述底板A均设置有弧形槽一，所述弧形槽一的一侧设置有空腔一；所述弧形槽一内设置有所述端面开关；所述端面开关包括伸缩板A、伸缩板B、伸缩板C、伸缩板D、伸缩弹簧和把手；所述伸缩板A与所述弧形槽一和所述空腔一均滑动连接；所述伸缩板A滑动连接有所述伸缩板B；所述伸缩板B滑动连接有所述伸缩板C；所述伸缩板C滑动连接有所述伸缩板D；所述弧形槽一的两端均设置有L形缺口；所述伸缩板D在一个所述L形缺口的下端设置有所述活动槽一；所述活动槽一滑动连接有把手；所述把手固定安装有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧背离所述把手的一侧抵住所述活动槽一；所述把手布置在一个L形缺口内。

4.根据权利要求1所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述机械手包括回转缸、主轴、机械手掌、机械手指、机械关节和伸缩缸；所述回转缸的一端固定安装在所述进给仓上，所述回转缸的另一端安装有所述主轴；所述主轴与所述进给仓转动连接；所述机械手掌固定安装在所述主轴，所述伸缩缸固定安装在所述机械手掌上；所述机械关节的一端固定安装在伸缩缸上，所述机械关节的另一端固定安装有机械手指。

5.根据权利要求1所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述进给仓包括机架和进给机构；

所述机架包括架体、导向杆A和导向杆B；所述导向杆A和所述导向杆B固定安装在所述架体上；所述进给机构与所述机架滑动连接；所述进给机构包括进给架、进给座、导向筒A、导向筒B、进给缸A和进给缸B；

所述进给架与所述机架滑动连接；所述导向筒A与所述导向杆A滑动连接；所述导向筒B与所述导向杆B滑动连接；所述滑移座与所述导向筒A和所述导向筒B均滑动连接；所述进给座与所述导向筒A滑动连接；所述进给缸A的一端固定安装在所述架体上，所述进给缸A的另一端固定安装在所述进给架上，所述进给缸B的一端固定安装在进给架上，所述进给缸B的另一端固定安装在所述滑移座上；所述防爆电机固定安装在所述进给座上；所述进给座通过直线驱动机构进行驱动。

6.根据权利要求5所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述直线驱动机构包括链轮、链条和液压马达；所述滑移座对称转动连接有两对所述链轮，每对所述链轮通过所述链条连接；所述链条均与进给座固定连接；所述液压马达安装在滑移座上，所述液压马达与所述一个所述链轮连接。

7.根据权利要求5所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于，所述滑移座和所述进给座均固定安装有一个夹持机构；所述进给架固定安装有固定机构；所述夹持机构包括一对夹爪A和夹持缸A；所述夹爪A和所述夹持缸A均与所述滑移座和所述进给座转动连接；所述夹爪A通过一对啮合的直齿轮传动，所述夹持缸A与一个所述夹爪A相连；所述固定机构包括夹爪B和夹持缸B；所述进给架远离所述防爆电机的一端对称固定安装所述夹持缸B，所述夹持缸B均固定安装有所述夹爪B。

8.根据权利要求1所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于,所述锚杆仓包括锚杆仓体和旋转机构；

所述锚杆仓体包括顶板B、连接柱B和底板B；所述顶板B和所述底板B通过所述连接柱B固定连接；所述旋转机构安装在所述锚杆仓体内；所述旋转机构包括旋转马达、旋转轴、外卡盘、内卡盘、夹紧弹簧、卡扣C和橡胶弹簧B；所述旋转马达固定安装在所述底板B上；所述旋转轴固定安装在所述旋转马达上；所述连接柱B固定安装有两个所述外卡盘；所述旋转轴固定安装有两个所述内卡盘；所述外卡盘为环形；所述外卡盘设置有出口二；所述出口二固定安装有两个所述橡胶弹簧B；所述内卡盘圆周均布有滑槽四，所述滑槽四与所述卡扣C滑动连接；所述滑槽四的内部固定安装有所述夹紧弹簧，所述夹紧弹簧的另一端与所述卡扣C固定连接。

9.根据权利要求1所述的全自动矿用钻锚一体化系统，其特征在于,所述锚杆仓包括还包括底面开关；所述底板B设置有弧形槽二；所述弧形槽二设置有空腔二；所述底面开关布置在所述弧形槽二的内部；所述底面开关包括转板、限位弹簧和握把；所述转板与所述弧形槽二和所述空腔二均滑动连接；所述弧形槽二也设置有两个所述L形缺口；所述转板在一个所述L形缺口的下端设置有所述活动槽二；所述活动槽二滑动连接有所述握把；所述握把固定安装有限位弹簧；所述限位弹簧背离握把的一侧抵住所述活动槽二；所述握把布置在一个L形缺口内。

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