CN211281001U - 一种自适应吊缆悬挂机构 - Google Patents

Abstract

一种自适应吊缆悬挂机构，用于煤矿工作面巡视机器人的支撑与传动，以解决吊缆悬挂机构缆绳与液压支架发生相对位置变化时无法保持原有传输方向的问题。该机构包括驱动装置架，迂回装置架，悬挂支撑机构，抱索机构以及缆绳。驱动装置架和迂回装置架用于缆绳的水平装夹，并通过活动悬架调节缆绳的高低位置，迂回装置架以整体支架固定在液压支架侧面。悬挂支撑机构固定安装在液压支架下沿面，用于支撑和限位线缆，并在液压支架间发生相对位置变化时保持线缆平直的传送方向。抱索机构用于机器人本体与钢丝线缆的联接，使机器人随线缆移动完成巡视作业。本实用新型具有传输距离长，传输平稳，自适应保持线缆方向的优点，有效保证了巡视机器人工作环境的稳定性。

Description

一种自适应吊缆悬挂机构

技术领域

本发明属于一种吊缆悬挂装置，具体为支撑煤矿采煤工作面巡视机器人工作的一种吊缆悬挂机构。

背景技术

煤矿综采工作面是壁式采煤法的一种大型综合采煤工作面，采煤工作面长度少则30～40米，多则200米，纵向推进能达几千米甚至几十千米。采煤工作面作为煤炭的第一生产现场，具有作业空间狭小、机械设备多、视觉环境差、温度高的特点，是矿井事故的多发地点。煤矿顶板事故、透水事故、煤炭自燃事故、瓦斯爆炸事故、煤尘爆炸事故以及职业病在采煤工作面的发生都占有相当大的比例。因此，对采煤工作面进行风险评价研究，成为煤矿安全管理迫切需要解决的问题。现在主要是人工进入工作面进行巡视检查，但由于综采工作面工作空间狭小，三大设备及其他装置相互配合动作，工人巡视期间危险系数高，环境恶劣，工作强度大，急需巡视机器人的开发。在巡视机器人的研发过程中，由于工作面设备众多，空间狭小，对机器人的运行环境架构提出了很高的要求。

现有的巡视机器人专利大都采用轮式或者履带式结构作为载体，但实际工作面环境复杂，简单的履带式结构只能应对简单行走环境，完全无法适应煤矿综采工作面的使用要求，现有的巡视机器人专利中也存在一些采用缆绳的悬挂装置作为机器人运动载体，但由于缆绳的支撑方式简单，在拉杆移架造成液压支架间产生相对位置变化后，无法满足机器人的正常工作。

发明内容

本发明为解决煤矿采煤工作面巡视机器人无法在长距离复杂环境正常工作的问题，而提出了一种自适应吊缆悬挂机构。

针对当前工作面巡检机器人运行载体存在的问题，本发明是通过如下方案解决的：

本发明的可变向吊缆悬挂机构主要包括：驱动装置架，迂回装置架，悬挂支撑机构，抱索机构以及缆绳。其中，所述缆绳按照是否承载机器人工作台分为承载段缆绳与自由段缆绳。

所述驱动装置架以整体支架固定于地面上，结构主要包括驱动架主体，电机减速机，驱动轮，限位滑轮组一，限位滑轮组二，线路调整滑轮一，线路调整滑轮二，活动架。

电机经所述电机减速机，驱动轮，限位滑轮组一，限位滑轮组二，线路调整滑轮一，线路调整滑轮二为机构提供动力。

所述限位滑轮组二，线路调整滑轮一，线路调整滑轮二固定于活动架上，通过调节活动架的位置可以实现缆绳高低的调节。

所述迂回装置架以整体支架固定在液压支架侧面，结构主要包括主支架，重锤座，活动悬臂架，迂回轮，线路调整滑轮三，线路调整滑轮四。

线缆经所述线路调整滑轮一，线路调整滑轮二，线路调整滑轮三，线路调整滑轮四构成机器人工作区域。

所述活动悬臂架可上下活动使缆绳布置高度适应不同工作空间。

所述驱动装置架和迂回装置架使缆绳形成封闭回路。

所述悬挂支撑机构固定安装在液压支架下沿面，结构主要包括滑移导轨机构和支撑机构。

所述滑移导轨机构主要包括滑轨座，滑轨，吊装板和调节螺杆。

所述吊装板吊装在液压支架下沿面。

所述吊装板与调节螺杆配合安装在滑轨座上，通过调节调节螺杆可实现滑轨面角度的调节，使滑轨面始终保持水平。

所述支撑机构主要包括支撑主体，滑轮，滑轮组一，滑轮组二和导引板。

所述支撑主体基本结构为工字结构，滑轮组一、二分别布置于两侧，滑轮组二由上下两个滑轮组成，主要起到支撑自由段缆绳的作用，滑轮组一所在侧布置有导引板和中板，其中导引板固定在立板上，中板通过导柱固定在支撑主体的顶板上。

所述滑轮组一由上下两个滑轮组成，下滑轮一固定于所述支撑主体底板上，上滑轮一安装在浮动滑轮座上，浮动滑轮座与所述中板中间的孔间隙配合，浮动滑轮座可在所述顶板和中板间沿竖直方向浮动。负载段缆绳从上滑轮一与下滑轮一接触处穿过，从而实现对负载段缆绳的支撑作用。

所述滑轮固定于所述支撑主体的顶板上，与所述滑移导轨的导轨配合，使支撑机构可沿导轨方向运动。

所述抱索机构主要包括抱索器右件，抱索器左件和导引轮。

所述抱索器右件和所述抱索器左件各有一梭形板，两者以四个限位螺栓连接组成抱索器主体。所述抱索器左件上安装有导引轮。所述抱索器右件尾部设有连接孔，作为机器人平台连接的预留挂接孔。

承载段缆绳从所述两块梭形板中间穿过，完成缆绳与抱索器的连接。

当挂接有机器人平台的所述梭形板穿越所述悬挂支撑机构时，梭形板顶起所述上滑轮一，导引轮从导引板穿过实现对抱索机构的姿态校正，从而实现机器人穿越悬挂支撑机构。

本发明的吊缆悬挂机构，采用悬缆的方式布置，有效的节约了布置空间，适应工作面设备众多，空间狭小的环境特点。尤其是针对在液压支柱拉架后液压支柱间发生相对位置变化的特点，在液压支柱下沿面布置的悬挂支撑机构中采用支撑机构与滑轨机构配合的方式，实现液压支柱相对位置变化的自适应，保持缆绳路径的直线性，提高机器人工作路径的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可变向吊缆悬挂机构的布置总成图。

图2为本发明实施例提供的驱动装置架总成图。

图3为本发明实施例提供的迂回装置架总成图。

图4为本发明实施例提供的悬挂支撑结构的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的支撑机构的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的抱索机构的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的机器人本体结构示意图。

图中各标记释义如下：

1-驱动装置架；2-迂回装置架；3-悬挂支撑机构；4-牵引钢丝绳； 5-巡检机器人；6-到位监测原件；7-液压支架；8-驱动架主体；9-限位滑轮组一；10-活动架；11-限位滑轮组二；12-线路调整滑轮一；13-钢丝线缆； 14-线路调整滑轮二；15-驱动轮；16-迂回轮；17-线路调整滑轮四；18-线路调整滑轮三；19-活动悬臂架；20-重锤座；21-主支架；22-滑轮座；23- 滑轨；24-吊装板；25-调节螺杆；26-滑轨座；27-底板；28-下滑轮一；29- 上滑轮一；30-浮动滑轮座；31-顶板；32-滑轮；33-滑轮组二；34-导引板； 35-导柱；36-中板；37-立板；38-抱索器左件；39-抱索器右件；40-导引轮； 41-梭形板；42-限位螺栓；43-抱索机构；44-吊杆；45-机器人本体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“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，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明实施例提供的一种可变向吊缆悬挂机构，包括实现支撑缆绳、形成机器人巡视路径闭环作用的驱动装置架1与迂回装置架2，实现机器人导向牵引作用的牵引钢丝线缆4，实现支撑线缆作用的悬挂支撑机构3，以及连接线缆与机器人的抱索机构。其中，参照图2，驱动装置架1以整体支架固定于地面上，结构包括作为布置载体的驱动架主体8，带动整个实施例工作的驱动轮15，固定线缆的限位滑轮组一9和限位滑轮组二11，调整线缆布置的线路调整滑轮一12和线路调整滑轮二 14与调节线缆布置高低的活动架10；参照图3，迂回装置架以整体支架固定在液压支架侧面，结构包括作为布置载体的主支架21，稳定支架的重锤座20，调节钢丝线缆位置的活动悬臂架19，形成闭合回路的迂回轮16，实现线路调整的线路调整滑轮三18和线路调整滑轮四17；参照图4至图5，悬挂支撑机构固定安装在液压支架下沿面，结构主要包括实现自适应垂直于钢丝线缆方向位置变化的滑移导轨机构和支撑钢丝线缆的支撑机构，其中，滑移导轨机构主要包括滑轨座26，滑轨23，吊装板24和调节螺杆25，支撑机构主要包括工字形支撑主体27、31、36、37，滑轮32，滑轮组一28、29，滑轮组二33和导引板34；参照图6，抱索机构主要包括连接机器人的抱索器右件39，穿越支撑机构的抱索器左件38以及与导引板34配合实现校正机器人运动姿态的导引轮40。参照图7可看出抱索机构与机器人的连接情况。

本发明实施例中的吊缆悬挂机构工作时，参照图1，牵引钢丝线缆4水平布置，驱动装置架1和迂回装置架2分别布置在液压支柱群的两端，起到支撑牵引钢丝线缆的作用，驱动装置架1上的电机经过减速为牵引钢丝线缆4提供驱动力；每台液压支架下沿面上固定有悬挂支撑机构 3，起到支撑钢丝线缆,保持其水平；在首末两台液压支架安装有到位检测元件，以输出到位换向信号；巡视机器人5通过抱索机构与承载段钢丝线缆固定连接在一起，达到牵引钢丝线缆对机器人的牵引目的，从而使机器人可以在液压支架群中完成往复运动。

具体的，参照图2，上述驱动装置架以整体固定在地面上，布置在液压支柱群一端。其中限位滑轮组一9布置在驱动架主体8的中间部分，限位滑轮组二11布置于活动架后端将经过驱动轮15，限位滑轮组一 9的钢丝线缆引导至线路调整滑轮组一12和线路调整滑轮组二14。调节活动架10在驱动架立柱的高低位置可以实现对牵引钢丝线缆的高低调节，从而调节机器人工作平面的高低，以适应不同的工作环境。电机运转时经电机减速机带动驱动轮15转动，驱动轮15带动缠绕在其上的牵引钢丝线缆转动，再经限位滑轮组一9，限位滑轮组二11，线路调整轮一12，线路调整轮二14将动力传递给机器人工作的水平部分线缆部分。

具体的，参照图3，上述迂回装置架以整体固定于地面上，布置在与驱动装置架相反的液压支柱群另一端的液压支架侧面。其中重锤座 20设置在主支架21的中间位置，用来稳定迂回装置架。活动悬臂架19安装在主支架的上半部，可上下活动使缆绳布置高度适应不同工作空间。在上述活动悬臂架19上尾端装有迂回轮16，前端装有线路调整滑轮三18，线路调整滑轮四17。从驱动装置架出来的牵引钢丝线缆经线路调整滑轮三 18，线路调整滑轮四17缠绕在迂回轮16上，从而钢丝线缆形成封闭回路。

具体的，参照图4，图5，上述悬挂支撑机构固定安装在液压支架下沿面，结构主要包括滑移导轨机构和支撑机构。其中在滑移导轨机构中，前后两块吊装板24通过螺栓分别固定连接在液压支架下沿面前后两位置，调节螺杆25与吊装板24和滑轨座26相连，通过调节调节螺杆 25的长度可适应不同角度的液压支架下沿面，从而使滑轨保持水平。在支撑机构中，支撑主体基本结构为工字结构，滑轮组一28、29、滑轮组二 33分别布置于立板37两侧，滑轮组二33由上下两个滑轮组成，主要起到支撑自由段缆绳的作用，滑轮组一所在侧布置有导引板34和中板36，其中导引板34固定在立板37上，中板36通过导柱35固定在支撑主体的顶板31上。滑轮32与上述滑移导轨机构中的滑轮座22配合，实现支撑机构在液压支架前后方向的滑动。滑轮组一由上下两个滑轮组成，下滑轮一28固定于所述支撑主体底板27上，上滑轮一29安装在浮动滑轮座30 上，浮动滑轮座30与所述中板36中间的孔间隙配合，浮动滑轮座30可在所述顶板31和中板36间沿竖直方向浮动。负载段缆绳从上滑轮一29与下滑轮一28接触处穿过，对负载段缆绳起支撑作用。

具体的，参照图6，抱索器左件38与抱索器右件39用四个限位螺栓42连接，四个限位螺栓分两组上下布置，承载段缆绳从梭形板中穿过，由上下限位螺栓固定，使抱索器与承载段钢丝线缆连接为一体，将钢丝线缆上的动力传递到抱索器上。参照图7，抱索器右件39上末端连接孔通过螺栓与吊杆44连接。当连接有机器人的抱索器穿越悬挂支撑机构时，梭形板41顶起上述支撑机构的上滑轮一29，导引轮40从导引板 34穿过，完成穿越步骤。

尤其是，当液压支架拉架动作完成后，相邻液压支架间会产生相对位置的变化，此时安装在液压支架上的悬挂支撑机构的支撑机构部分由于钢丝线缆的张力在滑轨上滑动实现前后方向位移的自适应，保持钢丝线缆的直线状态使机器人正常工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，包括：驱动装置架，迂回装置架，悬挂支撑机构，抱索机构以及缆绳；其中，

所述驱动装置架和迂回装置架固定于地面上，用于支撑缆绳两端，形成缆绳密闭回路；

所述悬挂支撑机构布置于所述驱动装置架和所述迂回装置架之间，用于缆绳中间段的支撑，同时也是实现吊缆悬挂机构可变向的核心机构；

所述抱索机构与所述缆绳相连，用于实现抱索机构与缆绳同步运动。

2.根据权利要求1所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述驱动装置架主要包括驱动架主体，电机减速机，驱动轮，限位滑轮组一，限位滑轮组二，线路调整滑轮一，线路调整滑轮二，活动架。

3.根据权利要求2所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述限位滑轮组一与限位滑轮组二配合使用，限制缆绳位置，所述线路调整滑轮一和线路调整滑轮二配合使用，调整缆绳间距，活动架可上下活动使缆绳布置高度适应不同工作空间。

4.根据权利要求1所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述迂回装置架结构主要包括主支架，重锤座，活动悬臂架，迂回轮，线路调整滑轮三，线路调整滑轮四。

5.根据权利要求4所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述重锤座保证主支架稳定性，所述活动悬臂架可上下活动使缆绳布置高度适应不同工作空间，所述线路调整滑轮三和线路调整滑轮四配合使用，调整缆绳间距。

6.根据权利要求1所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述悬挂支撑机构结构主要包括滑移导轨机构和支撑机构。

7.根据权利要求6所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述滑移导轨机构主要包括滑轨座，滑轨，吊装板和调节螺杆；所述吊装板吊装在液压支架下沿面；所述吊装板与调节螺杆配合安装在滑轨座上，通过调节调节螺杆可实现滑轨面角度的调节，使滑轨面始终保持水平。

8.根据权利要求6所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述支撑机构主要包括支撑主体，滑轮，滑轮组一，滑轮组二和导引板；所述支撑主体基本结构为工字结构，滑轮组一、二分别布置于两侧，滑轮组二由上下两个滑轮组成，滑轮组一所在侧布置有导引板和中板，其中导引板固定在立板上，中板通过导柱固定在支撑主体的顶板上；所述滑轮组一由上下两个滑轮组成，下滑轮一固定于所述支撑主体底板上，上滑轮一安装在浮动滑轮座上，浮动滑轮座与所述中板中间的孔间隙配合，浮动滑轮座可在所述顶板和底板间沿竖直方向浮动；所述滑轮固定于所述支撑主体的顶板上，与所述滑移导轨的导轨配合，使支撑机构可沿导轨方向运动。

9.根据权利要求1所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述抱索机构主要包括抱索器右件，抱索器左件和导引轮。

10.根据权利要求9所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，所述抱索器右件和所述抱索器左件各有一梭形板，两者以四个限位螺栓连接组成抱索器主体；缆绳从两块梭形板间穿过，使缆绳与抱索器相连；所述抱索器左件上安装有导引轮，与支撑机构中的导引板配合实现姿态校正。

11.根据权利要求1所述的自适应吊缆悬挂机构，其特征在于，缆绳水平布置，所述缆绳两端由所述驱动装置架和所述迂回装置架支撑，中间段缆绳由数个均布的所述悬挂支撑机构支撑。

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