CN210888964U - 煤矿用混凝土喷浆机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程机械技术领域。一种煤矿用混凝土喷浆机械手，包括车体、臂架机构、喷头机构和控制系统，在车体底部设置有行走底盘，在车体上设置有液压支腿组件；臂架机构设置在车体上；喷头机构设置在臂架机构的动作端，臂架机构驱动喷头机构动作；液压支腿组件包括固定套管、活动套管、油缸支腿和伸缩动力推杆，固定套管横向设置在车体上；两活动套管滑动设置在固定套管的两端；两油缸支腿分别设置在两活动套管的端部，油缸支腿用于顶撑地面；固定套管与两活动套管之间均设置有伸缩动力推杆。本申请结构设计合理，整机灵活机动，可提高喷浆效率，提升锚喷作业施工质量，大大降低作业人员劳动强度，方便煤矿恶劣环境使用。

Description

煤矿用混凝土喷浆机械手

技术领域

本实用新型属于工程机械技术领域，具体涉及一种煤矿用混凝土喷浆机械手。

背景技术

喷浆是将水泥砂浆喷射在岩面上的护面措施。目前，混凝土喷射施工工艺分为：干喷法、潮喷法和湿喷法。干喷法和潮喷法是将骨料、水泥和固态速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入混凝土喷浆机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上，这一过程容易产生较大的粉尘，回弹量大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制比较难。湿喷法是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷浆机压送到喷头处，再在喷头上添加液态速凝剂后喷出。湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，正逐步代替干喷技术。但是，有些环境由于混凝土拌料困难，湿喷还难以完全代替干喷工艺。

在混凝土喷射过程中，传统方法是采用人工喷射方式，即操作人员手抱喷头和输送软管对施工作业面进行喷射，但这种方式很难控制混凝土的喷射质量，混凝土容易回弹和塌落，造成施工质量差、施工效率低，工人的劳动强度大。另外在施工过程中，操作人员距离施工面较近，容易受到因施工面上的落料反弹而造成对操作人员的伤害。同时，由于喷射后坐力较大，人工手抱喷头的喷浆方量大约在5m³/h。

除了人工喷射方式之外，工程上还可以采用大型喷浆车进行施工，提高施工质量，降低工人的劳动强度。同时，由于克服了人工手抱喷头的后坐力问题，喷浆效率大大提高。但是其不适合在中小断面隧道施工。尤其在煤矿井下巷道锚喷作业时，巷道断面相对狭小，并且对设备有防爆要求，普通的喷浆台车不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种煤矿用混凝土喷浆机械手，其结构设计合理，整机灵活机动，可提高喷浆效率，提升锚喷作业施工质量，大大降低作业人员劳动强度，方便煤矿恶劣环境使用。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种煤矿用混凝土喷浆机械手，包括：车体，在所述车体底部设置有行走底盘，在所述车体上设置有液压支腿组件；臂架机构，其设置在所述车体上；喷头机构，其设置在所述臂架机构的动作端，所述臂架机构驱动所述喷头机构动作；以及控制系统，其控制所述臂架机构、喷头机构、行走底盘和液压支腿组件的动作； 其中，所述液压支腿组件包括：固定套管，其横向设置在所述车体上；活动套管，两所述活动套管滑动设置在所述固定套管的两端；油缸支腿，两所述油缸支腿分别设置在两所述活动套管的端部，所述油缸支腿用于顶撑地面；以及伸缩动力推杆，所述固定套管与两所述活动套管之间均设置有伸缩动力推杆。

所述活动套管的内端上部设置有第一顶撑轮，所述固定套管的外端下部设置有第二顶撑轮。

在所述固定套管和所述活动套管之间设置有锁销单元，所述锁销单元包括：锁套，其固定设置在所述固定套管上，在所述固定套管上开设有与所述锁套对应的通孔，所述锁套的外端部设置有倾斜的第一作用面；锁销，其穿设在所述锁套和通孔内，并与所述活动套管顶撑，在所述活动套管上设置有插槽，所述锁销上套设有弹簧，所述弹簧驱动所述锁销向内顶撑；以及操作柄，其固定设置在所述锁销的外端部，且所述操作柄上设置有与所述第一作用面对应的第二作用面；非工作状态下，所述第一作用面和所述第二作用面互补贴合，所述锁销顶撑在所述插槽内；工作状态下，所述操作柄旋转，所述第一作用面和第二作用面错位旋转，并带动所述弹簧压缩，同时所述锁销与所述插槽分离。

所述臂架机构包括：回转基台，其设置在所述车体上；基柱，其设置在所述回转基台上；多级伸缩臂，其铰接设置在所述基柱上，在所述基柱与所述多级伸缩臂之间设置有俯仰动力推杆；以及多级伸缩动力推杆，其设置在所述多级伸缩臂内，并驱动所述多级伸缩臂伸缩动作。

所述喷头机构包括：第一摆动油缸，其设置在所述臂架机构端部；第二摆动油缸，其设置在所述第一摆动油缸的动作端；刷动单元，其设置在所述第二摆动油缸的动作端；以及喷头，其设置在所述刷动单元的驱动端；所述第一摆动油缸为360°摆动油缸，其驱动所述喷头绕所述臂架机构旋转动作；所述第二摆动油缸为240°摆动油缸，其驱动所述喷头在240°范围内摆动动作，所述喷头在第一摆动油缸作用下的动作平面与在所述第二摆动油缸作用下的动作平面相垂直；所述刷动单元驱动所述喷头实现螺旋形圆周喷射动作。

还包括加水装置，所述加水装置用于混凝土湿喷作业。

所述控制系统包括液压系统和电气系统。

所述行走底盘为履带底盘，所述履带底盘通过液压行走马达和行星减速机驱动。

所述液压支腿组件为两组，至少一组所述液压支腿组件滑动设置在所述车体上。

所述油缸支腿与所述活动套管端部通过轴承连接，在所述油缸支腿与所述活动套管之间设置有定位插销；工作状态下，所述油缸支腿顶撑在地面上；非工作状态下，所述油缸支腿绕所述活动套管旋转收起。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本实用新型整体结构设计合理，其整机灵活机动，可提高喷浆效率，提升锚喷作业施工质量，大大降低作业人员劳动强度，方便煤矿恶劣环境使用。本申请能够实现对结构的整合，在进行周转输送过程中整体体积小，并且在作业过程中，能够通过臂架机构和液压支腿组件的设置保障整机的稳定性和作业范围，不仅能够适用于大断面隧道施工，而且能够适用于中小断面的隧道施工，范围更广。

本申请通过对液压支腿组件的结构设计，能够保障其支撑结构的稳定性，避免在动作过程中固定套管和活动套管之间产生摩擦，提高寿命，并提高其稳定性。

本申请的电气系统采用防爆电气，臂架各部件运动通过电比例多路阀控制，通过遥控器来操作，电气元件采用煤矿用一级防爆等级电气元件，整体操作便捷，能够保障喷射的效率和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下文中将对本实用新型实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。

图1为根据本实用新型实施例的煤矿用混凝土喷浆机械手的结构示意图。

图2为根据本实用新型实施例的煤矿用混凝土喷浆机械手的作业状态结构示意图之一。

图3为根据本实用新型实施例的煤矿用混凝土喷浆机械手的作业状态结构示意图之二。

图4为根据本实用新型实施例液压支腿组件的结构示意图。

图5为根据本实用新型实施例锁销单元的结构示意图。

图中序号：

100为车体、101为行走底盘；

200为臂架机构、201为回转基台、202为基柱、203为多级伸缩臂、204为俯仰动力推杆；

300为喷头机构；

400为液压支腿组件、401为固定套管、402为活动套管、403为油缸支腿、4041为第一顶撑轮、4042为第二顶撑轮、405为锁销单元、4051为锁套、4052为锁销、4053为操作柄、4054为弹簧、4055为第一作用面、4056为第二作用面、406为定位插销、407为伸缩动力推杆。

具体实施方式

下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本实用新型的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本实用新型，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图5，本申请中公开了一种煤矿用混凝土喷浆机械手，包括车体100、臂架机构200、喷头机构300和控制系统，在车体100底部设置有行走底盘101，在车体100上设置有液压支腿组件400；臂架机构200设置在车体100上；喷头机构300设置在臂架机构200的动作端，臂架机构200驱动喷头机构300动作；控制系统控制臂架机构、喷头机构、行走底盘和液压支腿组件的动作； 液压支腿组件包括固定套管401、活动套管402、油缸支腿403和伸缩动力推杆407，固定套管横向设置在车体上；两活动套管滑动设置在固定套管的两端；两油缸支腿分别设置在两活动套管的端部，油缸支腿用于顶撑地面；固定套管401与两活动套管402之间均设置有伸缩动力推杆，伸缩动力推杆为液压油缸，其设置在所述固定套管内部。

行走底盘101为履带底盘，履带底盘通过液压行走马达和行星减速机驱动，其可以进行短距离内的行走，并且保障运行平稳，场地适应性更强。

控制系统包括液压系统和电气系统，臂架各部件运动通过电比例多路阀来实现，并通过遥控器来操纵，电气系统采用煤矿用一级防爆等级电气元件。

为了避免活动套管和固定套管滑动过程中，二者发生摩擦，导致长时间的使用后强度性能降低或损坏，并且避免液压支腿顶撑过程中受力不均衡，本申请中的活动套管的内端上部设置有第一顶撑轮4041，固定套管的外端下部设置有第二顶撑轮4042，通过两顶撑轮的设置，在伸缩过程中能够实现滚动动作，在顶撑过程中不会对顶撑轮施加作用力。

进一步地，本实施例中的液压支腿组件为两组，至少一组所述液压支腿组件400滑动设置在所述车体上，即当工作时，将该组液压支腿组件400调整至相应位置，从而保障重心稳定，并且不会影响车体100上其他部件的布局。为了防止液压支腿对其他部件造成干涉，本实施例中的油缸支腿与所述活动套管端部通过轴承连接，在所述油缸支腿与所述活动套管之间设置有定位插销；工作状态下，所述油缸支腿403顶撑在地面上；非工作状态下，所述油缸支腿403绕所述活动套管402旋转收起，即通过旋转油缸支腿能够实现其在工作状态和非工作状态之间的位置切换，再通过定位插销进行固定即可，灵活且便于调整。

为了进一步提高液压支腿组件的结构的性能，在固定套管和活动套管之间设置有锁销单元405，锁销单元405包括锁套4051、锁销4052和操作柄4053，锁套固定设置在固定套管上，在固定套管上开设有与锁套对应的通孔，锁套的外端部设置有倾斜的第一作用面；锁销穿设在锁套和通孔内，并与活动套管顶撑，在活动套管上设置有插槽，锁销上套设有弹簧4054，弹簧4054驱动锁销4052向内顶撑；操作柄4053固定设置在锁销4052的外端部，且操作柄4053上设置有与第一作用面4055对应的第二作用面4056；非工作状态下，第一作用面4055和第二作用面4056互补贴合，锁销顶撑在插槽内；工作状态下，操作柄旋转，第一作用面4055和第二作用面4056错位旋转，并带动弹簧压缩，同时锁销与插槽分离，此时能够使得其稳定性得到大大的保障，避免误操作，也能够避免固定套管和活动套管受力过程中发生偏斜，保障支撑的稳定性。

本实施例中的臂架机构包括回转基台201、基柱202、多级伸缩臂203和多级伸缩动力推杆，回转基台201设置在车体100上；基柱202设置在回转基台201上；多级伸缩臂铰接设置在基柱202上，在基柱202与多级伸缩臂203之间设置有俯仰动力推杆204；多级伸缩动力推杆设置在多级伸缩臂203内，并驱动多级伸缩臂203伸缩动作，其中基柱202和回转基台201可以为一体结构，不进行部件之间的区分；通过蜗轮蜗杆回转支承与基柱相连接，通过液压马达驱动，实现臂架机构回转运动。通过俯仰油缸实现伸缩臂实现变幅运动。通过伸缩油缸实现伸缩臂实现伸缩运动。通过这些运动来实现臂架前端喷头喷射方位和喷射角度的调整，回转基台能够带动整个臂架机构周向旋转，从而提高其在周向平面内的作业范围，多级伸缩臂的结构设计，能够提高其在高度范围内的作用空间，从而实现大、中、小断面的隧道施工，实用性更强。

本实施例中的喷头机构包括第一摆动油缸、第二摆动油缸、刷动单元和喷头，第一摆动油缸设置在臂架机构端部；第二摆动油缸；其设置在第一摆动油缸的动作端；刷动单元设置在第二摆动油缸的动作端；喷头设置在刷动单元的驱动端；第一摆动油缸为360°摆动油缸，其驱动喷头绕臂架机构旋转动作；第二摆动油缸为240°摆动油缸，其驱动喷头在240°范围内摆动动作，喷头在第一摆动油缸作用下的动作平面与在第二摆动油缸作用下的动作平面相垂直；刷动单元驱动喷头实现螺旋形圆周喷射动作，有上述结构的设计配合臂架机构能够实现在大范围内灵活进行调整作业位置，并且在小范围内喷射作业时，保障喷射的轨迹和质量，提高隧道施工的效率和质量。

本实施例中车体上还可以设置加水装置，加水装置用于混凝土湿喷作业，可以配置定量的加水装置。

本申请喷头机构安装在可相对于底盘转动的臂架机构前端，并与喷浆机的混凝土输送管、压缩空气输送管和速凝剂输送管或水管连接，能够实现与喷浆机的高效配合，使操作人员方便的进行喷浆工作，也便于进行喷射高度及位置的调整，解放了人工抱喷头的重体力劳动，扩展了喷射范围，也提高了施工质量，并且配合大方量喷浆机提高了工作效率；另一方面，相比于大型喷浆车，本实用新型结构较为简单，体积较小，能够适合一些中小断面隧道的施工，因此适用场合更为广泛。

上文已详细描述了用于实现本实用新型的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本实用新型的范围、适用或构造。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本实用新型的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，包括：

车体，在所述车体底部设置有行走底盘，在所述车体上设置有液压支腿组件；

臂架机构，其设置在所述车体上；

喷头机构，其设置在所述臂架机构的动作端，所述臂架机构驱动所述喷头机构动作；以及

控制系统，其控制所述臂架机构、喷头机构、行走底盘和液压支腿组件的动作；

其中，所述液压支腿组件包括：

固定套管，其横向设置在所述车体上；

活动套管，两所述活动套管滑动设置在所述固定套管的两端；

油缸支腿，两所述油缸支腿分别设置在两所述活动套管的端部，所述油缸支腿用于顶撑地面；以及

伸缩动力推杆，所述固定套管与两所述活动套管之间均设置有伸缩动力推杆。

2.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述活动套管的内端上部设置有第一顶撑轮，所述固定套管的外端下部设置有第二顶撑轮。

3.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，在所述固定套管和所述活动套管之间设置有锁销单元，所述锁销单元包括：

锁套，其固定设置在所述固定套管上，在所述固定套管上开设有与所述锁套对应的通孔，所述锁套的外端部设置有倾斜的第一作用面；

锁销，其穿设在所述锁套和通孔内，并与所述活动套管顶撑，在所述活动套管上设置有插槽，所述锁销上套设有弹簧，所述弹簧驱动所述锁销向内顶撑；以及

操作柄，其固定设置在所述锁销的外端部，且所述操作柄上设置有与所述第一作用面对应的第二作用面；

非工作状态下，所述第一作用面和所述第二作用面互补贴合，所述锁销顶撑在所述插槽内；工作状态下，所述操作柄旋转，所述第一作用面和第二作用面错位旋转，并带动所述弹簧压缩，同时所述锁销与所述插槽分离。

4.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述臂架机构包括：

回转基台，其设置在所述车体上；

基柱，其设置在所述回转基台上；

多级伸缩臂，其铰接设置在所述基柱上，在所述基柱与所述多级伸缩臂之间设置有俯仰动力推杆；以及

多级伸缩动力推杆，其设置在所述多级伸缩臂内，并驱动所述多级伸缩臂伸缩动作。

5.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述喷头机构包括：

第一摆动油缸，其设置在所述臂架机构端部；

第二摆动油缸，其设置在所述第一摆动油缸的动作端；

刷动单元，其设置在所述第二摆动油缸的动作端；以及

喷头，其设置在所述刷动单元的驱动端；

所述第一摆动油缸为360°摆动油缸，其驱动所述喷头绕所述臂架机构旋转动作；所述第二摆动油缸为240°摆动油缸，其驱动所述喷头在240°范围内摆动动作，所述喷头在第一摆动油缸作用下的动作平面与在所述第二摆动油缸作用下的动作平面相垂直；所述刷动单元驱动所述喷头实现螺旋形圆周喷射动作。

6.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，还包括加水装置，所述加水装置用于混凝土湿喷作业。

7.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述控制系统包括液压系统和电气系统。

8.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述行走底盘为履带底盘，所述履带底盘通过液压行走马达和行星减速机驱动。

9.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述液压支腿组件为两组，至少一组所述液压支腿组件滑动设置在所述车体上。

10.根据权利要求1所述的煤矿用混凝土喷浆机械手，其特征在于，所述油缸支腿与所述活动套管端部通过轴承连接，在所述油缸支腿与所述活动套管之间设置有定位插销；工作状态下，所述油缸支腿顶撑在地面上；非工作状态下，所述油缸支腿绕所述活动套管旋转收起。

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