一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置及自动接顶方法与流程

本发明属于煤矿井下智能锚杆钻车的技术领域，具体是一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置及自动接顶方法。

背景技术：

智能锚杆钻车是当前建设智能化矿井提出的可实现自动定步距、自动定位、自动铺网、自动钻孔、自动装药、上锚杆、紧固锚杆、锚杆连续供给，并具有锚钻参数设置、自动复位、本机/遥控操作、可视化监控等功能于一体的应用于煤矿巷道掘进过程中锚杆支护的智能化设备。用于掘进工作面，能将工人从繁重的体力劳动中解放出来，人员远离工作面确保安全，改善劳动环境充分保证员工健康。全自动两臂锚杆钻车的研制对于提高巷道掘进的自动化水平，降低支护工作强度、提高支护安全性与支护效率、减少锚护人员具有重要意义，同时也是市场的迫切需求，由于本身具有一定技术难度，十分有必要进行攻关。

智能锚杆钻架用于实现自动定位，自动钻孔、自动装药、上锚杆、紧固锚杆和锚杆连续供给，通过大臂升降油缸可实现钻架的整体升降，通过旋转油缸与工作臂连接，可实现钻架整体左右旋转，通过调平油缸、摆动油缸可实现上下、内外摆动。钻架在井下顶锚和侧锚自动作业时，锚杆间要求定位成排，锚杆间保持一定距离，钻架自动打孔时钻架必须与顶板或者侧帮保持接顶或者接帮状态，因此自动接顶判断在智能两臂锚杆钻车钻架工作、运行中显得尤为重要。而随着对掘进锚护系统速度和自动化要求的提高，对自动接顶系统也提出了更高的要求，必须要求自动接顶装置更可靠、更精确。为了达到此目标，设计了一种智能锚杆钻架全自动接顶装置。

技术实现要素：

本发明为了解决煤矿井下全自动锚杆机在自动定位和自动打锚杆衔接过程中实现钻架自动接顶的问题，提供一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置及自动接顶方法

本发明采取以下技术方案：一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置，包括大臂伸缩机构、大臂举升油缸、钻架调平油缸、大臂基座、钻架连接座、钻架、旋转油缸、摆动油缸连接耳、大臂旋转销轴、摆动油缸和液压接顶装置，大臂伸缩机构一端安装在大臂基座上，大臂基座上设置有大臂旋转销轴，大臂基座两侧设置有与摆动油缸连接的摆动油缸连接耳，大臂基座与大臂伸缩机构之间连接有大臂举升油缸，大臂伸缩机构另一端铰接有钻架连接座，钻架连接座与大臂伸缩机构之间连接有钻架调平油缸，钻架连接座上通过旋转油缸安装钻架，钻架与钻架连接座之间连接有摆动油缸，钻架顶部设置液压接顶装置。

进一步的，液压接顶装置包括接顶杆、接顶缸体和接顶盖，接顶缸体底部由接顶盖密封，接顶缸体一侧开有油口，接顶缸体内设置有接顶杆，接顶杆上端部伸出接顶缸体，接顶杆下端部设置在接顶缸体内，接顶杆下端与接顶缸体之间安装弹簧。

一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置的液压控制系统，包括液压泵、电机、两联阀、功能阀组、补油阀组、安全阀组、单向节流阀、压力传感器和液压接顶装置，液压泵由电机驱动，两联阀与液压泵连接，两联阀的第一联与功能阀组的a1口和b1口相连，两联阀的第二联与功能阀组的a2口和b2口相连，功能阀组的a3口和a4口与大臂举升油缸连接，两联阀中z口与单向节流阀连接，单向节流阀出口一端与压力传感器连接，另一端与液压接顶装置相连，压力传感器与系统控制器信号连接。

一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置液压控制系统的自动接顶方法，液压泵在电机驱动下，当大臂动作时，液压泵通过两联阀z口和单向节流阀提供压力油到液压接顶装置，这部分压力油推动液压接顶装置接顶杆完全伸出；当钻架接顶时，液压接顶装置与顶板开始接触，当大臂举升油缸再继续向上动作时，液压接顶装置受到顶板压力，由于液压接顶装置和单向节流阀之间形成密闭腔，当大臂继续向上动作时，密闭腔中压力油由于受到压力作用，压力瞬时升高，压力传感器将检测到这压力变化值传给系统控制器，判定系统自动接顶。

与现有技术相比，本发明解决了自动接顶的问题，不需要再靠人工来判断接顶；也为自动锚钻提供了前提条件。

附图说明

图1为智能锚杆钻架全自动接顶装置结构示意图；

图2为液压接顶装置结构示意图；

图3为液压系统原理图；

图中1-大臂伸缩机构，2-大臂举升油缸，3-钻架调平油缸，4-大臂基座，5-钻架连接座，6-钻架，7-旋转油缸，8-摆动油缸连接耳，9-大臂旋转销轴，10-摆动油缸，11-液压接顶装置，11.1-接顶杆，11.2-弹簧，11.3-接顶缸体，11.4-油口，11.5-接顶盖，11.6-螺栓，12.1-液压泵、12.2-电机、12.3-两联阀、12.4-功能阀组、12.6-随动油缸、12.7-补油阀组、12.8-调平油缸、12.9-安全阀组、12.10-单向节流阀、12.11-压力传感器。

具体实施方式

如图1所示，一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置，主要包括大臂伸缩机构1、大臂举升油缸2、钻架调平油缸3、大臂基座4、钻架连接座5、钻架6、旋转油缸7、摆动油缸连接耳8、大臂旋转销轴9、摆动油缸10和液压接顶装置11。锚护机器人通过大臂伸缩机构1实现钻架前后伸缩，通过大臂举升油缸2实现钻架的上下升降，摆动油缸与连接座8连接围绕大臂旋转销轴9左右摆动，钻架通过旋转油缸7实现旋转，通过摆动油缸10实现钻架的左右摆动，通过钻架调平油缸3实现钻架的上下调平。当大臂举升油缸2向上动作时，钻架6跟随大臂一起向上运动，同时钻架调平油缸3带动钻架6向下运动使钻架6保持水平状态，当钻架到一定高度时，液压接顶装置11与顶板开始接触，当大臂举升油缸2再继续向上动作时，液压接顶装置11开始起作用。

液压接顶装置11工作原理如下：如图2所示，液压接顶装置11主要包括接顶杆1、弹簧2、接顶缸体3、油口4、接顶盖5、和螺栓6。当大臂油缸动作时，液压油通过油口4进入接顶缸体3，推动接顶杆1伸出；当液压接顶装置11与顶板相接触时，液压接顶装置11开始起作用，当大臂举升油缸再向上动作时，接顶杆1受到顶板的压力往回收缩，接顶缸体3与油口4连接的单向节流阀行成封闭腔，腔体内部液压油收到接顶杆的压力，形成高压。液压系统压力传感器接收到高压信号反馈回系统控制器，判断钻架已经接顶，进而发出指令，停止大臂举升油缸再向上动作，进行全自动流程中下一步动作。

液压系统工作原理如下：如图3所示，一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置的液压控制系统，液压泵12.1在电机12.2驱动下，经过两联阀12.3z口与单向节流阀12.10相连，单向节流阀12.10与液压接顶装置11相连，单向节流阀12.10与液压接顶装置11中间连有压力传感器12.11。当大臂动作时，液压泵通过两联阀12.3z口、单向节流阀12.10提供压力油到液压接顶装置11，这部分压力油推动液压接顶装置11接顶杆完全伸出，当钻架接顶时，液压接顶装置11与顶板开始接触，当大臂举升油缸2再继续向上动作时，液压接顶装置11受到顶板压力，由于液压接顶装置11和单向节流阀12.10之间形成密闭腔，当大臂继续向上动作时，密闭腔中压力油由于受到压力作用，压力瞬时升高，压力传感器12.11将检测到这压力变化值传给系统控制器，判定系统自动接顶。

一种智能锚杆钻架全液压自动接顶装置液压控制系统的自动接顶方法，液压泵12.1在电机12.2驱动下，当大臂动作时，液压泵12.1通过两联阀12.3z口和单向节流阀12.10提供压力油到液压接顶装置11，这部分压力油推动液压接顶装置11接顶杆完全伸出；当钻架接顶时，液压接顶装置11与顶板开始接触，当大臂举升油缸2再继续向上动作时，液压接顶装置11受到顶板压力，由于液压接顶装置1和单向节流阀12.10之间形成密闭腔，当大臂继续向上动作时，密闭腔中压力油由于受到压力作用，压力瞬时升高，压力传感器12.11将检测到这压力变化值传给系统控制器，判定系统自动接顶。