一种煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手及使用方法与流程

本发明属于采矿设备技术领域，特别是涉及一种煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手及使用方法。

背景技术：

截齿作为采煤机在煤岩截割时的刀具，截齿由于工作角度不同会导致其与煤岩的接触形式不同，从而使得截齿的磨损程度存在差异，对于磨损较快的截齿，若不及时更换，则会导致其他截齿也会加速磨损，而一旦大量截齿出现磨损后，如果不及时更换受损的截齿，会导致采煤机的截割性能和采煤效率大幅度下降。目前，截齿更换仍然停留在人工更换阶段，但随着智能化采煤技术的发展，传统人工更换截齿的方式已经无法满足智能化采煤的要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手及使用方法，摒弃了传统人工更换截齿的落后方式，磨损旧截齿的拆卸和新截齿的安装均可自动完成，无需人工参与，截齿拆装效率得到大幅度提升，有效满足了智能化采煤要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手，包括旧截齿拆卸机械臂机构、新截齿安装机械臂机构、旧截齿拆卸冲击器、截齿夹持器、新截齿安装冲击器及截齿存储箱；所述旧截齿拆卸机械手臂机构和新截齿安装机械手臂机构并列吊装在液压支架顶部，所述旧截齿拆卸冲击器安装在旧截齿拆卸机械手臂机构上，所述新截齿安装冲击器安装在新截齿安装机械手臂机构上，所述截齿夹持器安装在新截齿安装冲击器上；所述截齿存储箱安装在液压支架底部。

所述旧截齿拆卸机械臂机构和新截齿安装机械臂机构的结构相同，均包括底座、电动回转台、大臂、肘关节、电动回转盘、小臂、电动腕关节及手掌；所述底座固定吊装在液压支架顶部，所述电动回转台吊装在底座上，所述大臂一端铰接在电动回转台上，在大臂与电动回转台的铰接点处安装有大臂摆转电机，大臂的摆转运动通过大臂摆转电机进行驱动，大臂的回转运动通过电动回转台进行驱动；所述大臂另一端与肘关节一端相铰接，在大臂与肘关节的铰接点处安装有小臂摆转电机，所述电动回转盘安装在肘关节另一端，所述小臂一端固连在电动回转盘上，小臂的摆转运动通过小臂摆转电机进行驱动，小臂的回转运动通过电动回转盘进行驱动；所述小臂另一端与电动腕关节一端相连，电动腕关节另一端与手掌一端相铰接，在电动腕关节与手掌的铰接点处安装有手掌摆转电机，手掌的摆转运动通过手掌摆转电机进行驱动，手掌的回转运动通过电动腕关节进行驱动；所述手掌另一端用于安装旧截齿拆卸冲击器或新截齿安装冲击器。

所述旧截齿拆卸冲击器包括旧截齿液压冲击缸及旧截齿冲头，所述旧截齿液压冲击缸的缸筒底端固连在手掌上，所述旧截齿冲头固连在旧截齿液压冲击缸的活塞杆顶端。

所述新截齿安装冲击器包括新截齿液压冲击缸、新截齿冲头及转接筒体，所述转接筒体一端固连在手掌上，所述截齿夹持器安装在转接筒体另一端；所述新截齿液压冲击缸同轴安装在转接筒体内侧，新截齿液压冲击缸的缸筒底端固连在转接筒体的手掌侧，新截齿液压冲击缸的活塞杆朝向转接筒体的夹持器侧，所述新截齿冲头固装在新截齿液压冲击缸的活塞杆顶端。

所述截齿夹持器包括框架体、第一夹头、第二夹头、第一夹持液压缸及第二夹持液压缸；所述框架体同轴固装在转接筒体上，所述第二夹持液压缸和第二夹持液压缸同轴且对称安装在框架体上，第二夹持液压缸和第二夹持液压缸的中轴线与新截齿液压冲击缸的中轴线相垂直；所述第一夹持液压缸的活塞杆延伸至框架体内侧，所述第一夹头固装在第一夹持液压缸的活塞杆顶端；所述第二夹持液压缸的活塞杆延伸至框架体内侧，所述第二夹头固装在第二夹持液压缸的活塞杆顶端；所述第一夹头与第二夹头形成截齿夹持孔。

在所述截齿存储箱的箱体表面开设有若干截齿插装孔；根据用途的不同，所述截齿存储箱分为新截齿存储箱和旧截齿存储箱，新截齿存储箱和旧截齿存储箱并列布置，新截齿存储箱上的截齿插装孔用于存放新截齿，旧截齿存储箱上的截齿插装孔用于存放旧截齿。

所述的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：当需要对采煤机滚筒上磨损的旧截齿进行更换时，先控制采煤机滚筒旋转到指定角度，保证旧截齿处于机械手的有效工作范围内；

步骤二：调整旧截齿拆卸机械臂机构的空间位置，使旧截齿液压冲击缸位于旧截齿的正后方，并保证旧截齿液压冲击缸与旧截齿处于同轴状态，同时保证旧截齿冲头与旧截齿达到冲击设定间距；

步骤三：调整新截齿安装机械臂机构的空间位置，使截齿夹持器位于旧截齿的正前方，并保证截齿夹持器与旧截齿处于同轴状态，然后控制截齿夹持器移向旧截齿，直到旧截齿伸入截齿夹持孔中，最后控制第一夹持液压缸及第二夹持液压缸的活塞杆伸出，直到旧截齿被第一夹头和第二夹头夹持住；

步骤四：启动旧截齿液压冲击缸，使旧截齿液压冲击缸的活塞杆高速伸出，通过高速移动的旧截齿冲头撞击旧截齿，同一时刻截齿夹持器快速后退，直到旧截齿完全脱离截齿安装孔；

步骤五：调整新截齿安装机械臂机构的空间位置，使夹持有旧截齿的截齿夹持器移向旧截齿存储箱，同时选中一个旧截齿存储箱上空置的截齿插装孔并将旧截齿插入其中，然后控制第一夹持液压缸及第二夹持液压缸的活塞杆回缩，使旧截齿脱离第一夹头和第二夹头的夹持，最后控制截齿夹持器后退，直到旧截齿完全脱离截齿夹持孔；

步骤六：调整新截齿安装机械臂机构的空间位置，使截齿夹持器移向新截齿存储箱，同时在新截齿存储箱上选中一个新截齿，并将截齿夹持器停留在新截齿的正前方，保证截齿夹持器与新截齿处于同轴状态，然后控制截齿夹持器移向新截齿，直到新截齿伸入截齿夹持孔中，最后控制第一夹持液压缸及第二夹持液压缸的活塞杆伸出，直到新截齿被第一夹头和第二夹头夹持住；

步骤七：控制截齿夹持器后退，直到将新截齿从新截齿存储箱上的截齿插装孔中拔出，然后调整新截齿安装机械臂机构的空间位置，使夹持有新截齿的截齿夹持器移向空置的截齿安装孔，并保证新截齿与截齿安装孔处于同轴状态；

步骤八：启动新截齿液压冲击缸，使新截齿液压冲击缸的活塞杆高速伸出，通过高速移动的新截齿冲头撞击新截齿，同一时刻截齿夹持器快速前移，直到新截齿完全插入截齿安装孔中；

步骤九：控制第一夹持液压缸及第二夹持液压缸的活塞杆回缩，使新截齿脱离第一夹头和第二夹头的夹持，最后控制截齿夹持器后退，直到新截齿完全脱离截齿夹持孔；

步骤十：重复步骤二至步骤九，将采煤机滚筒上其余磨损的旧截齿全部更换为新截齿。

本发明的有益效果：

本发明的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手及使用方法，摒弃了传统人工更换截齿的落后方式，磨损旧截齿的拆卸和新截齿的安装均可自动完成，无需人工参与，截齿拆装效率得到大幅度提升，有效满足了智能化采煤要求。

附图说明

图1为本发明安装有旧截齿拆卸冲击器的旧截齿拆卸机械臂机构的结构示意图；

图2为本发明安装有新截齿安装冲击器及截齿夹持器的新截齿安装机械臂机构的结构示意图；

图3为本发明的旧截齿拆卸冲击器的结构示意图；

图4为本发明的新截齿安装冲击器及截齿夹持器的结构示意图；

图5为本发明的截齿存储箱的结构示意图；

图6为本发明的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手进行旧截齿拆卸时的工作状态图；

图7为本发明的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手进行新截齿安装时的工作状态图；

图8为本发明的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手与采煤机的配合使用示意图；

图中，1—底座，2—电动回转台，3—大臂，4—肘关节，5—电动回转盘，6—小臂，7—电动腕关节，8—手掌，9—大臂摆转电机，10—小臂摆转电机，11—手掌摆转电机，12—旧截齿拆卸冲击器，13—新截齿安装冲击器，14—旧截齿液压冲击缸，15—旧截齿冲头，16—转接筒体，17—截齿夹持器，18—框架体，19—第一夹头，20—第二夹头，21—第一夹持液压缸，22—第二夹持液压缸，23—截齿夹持孔，24—截齿插装孔，25—新截齿存储箱，26—旧截齿存储箱，27—新截齿，28—旧截齿，29—液压支架，30—旧截齿拆卸机械臂机构，31—新截齿安装机械臂机构，32—采煤机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～8所示，一种煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手，包括旧截齿拆卸机械臂机构30、新截齿安装机械臂机构31、旧截齿拆卸冲击器12、截齿夹持器17、新截齿安装冲击器13及截齿存储箱；所述旧截齿拆卸机械手臂机构30和新截齿安装机械手臂机构31并列吊装在液压支架29顶部，所述旧截齿拆卸冲击器12安装在旧截齿拆卸机械手臂机构30上，所述新截齿安装冲击器13安装在新截齿安装机械手臂机构31上，所述截齿夹持器17安装在新截齿安装冲击器13上；所述截齿存储箱安装在液压支架29底部。

所述旧截齿拆卸机械臂机构30和新截齿安装机械臂机构31的结构相同，均包括底座1、电动回转台2、大臂3、肘关节4、电动回转盘5、小臂6、电动腕关节7及手掌8；所述底座1固定吊装在液压支架29顶部，所述电动回转台2吊装在底座1上，所述大臂3一端铰接在电动回转台2上，在大臂3与电动回转台2的铰接点处安装有大臂摆转电机9，大臂3的摆转运动通过大臂摆转电机9进行驱动，大臂3的回转运动通过电动回转台2进行驱动；所述大臂3另一端与肘关节4一端相铰接，在大臂3与肘关节4的铰接点处安装有小臂摆转电机10，所述电动回转盘5安装在肘关节4另一端，所述小臂6一端固连在电动回转盘5上，小臂6的摆转运动通过小臂摆转电机10进行驱动，小臂6的回转运动通过电动回转盘5进行驱动；所述小臂6另一端与电动腕关节7一端相连，电动腕关节7另一端与手掌8一端相铰接，在电动腕关节7与手掌8的铰接点处安装有手掌摆转电机11，手掌8的摆转运动通过手掌摆转电机11进行驱动，手掌8的回转运动通过电动腕关节7进行驱动；所述手掌8另一端用于安装旧截齿拆卸冲击器12或新截齿安装冲击器13。

所述旧截齿拆卸冲击器12包括旧截齿液压冲击缸14及旧截齿冲头15，所述旧截齿液压冲击缸14的缸筒底端固连在手掌8上，所述旧截齿冲头15固连在旧截齿液压冲击缸14的活塞杆顶端。

所述新截齿安装冲击器13包括新截齿液压冲击缸、新截齿冲头及转接筒体16，所述转接筒体16一端固连在手掌8上，所述截齿夹持器17安装在转接筒体16另一端；所述新截齿液压冲击缸同轴安装在转接筒体16内侧，新截齿液压冲击缸的缸筒底端固连在转接筒体16的手掌侧，新截齿液压冲击缸的活塞杆朝向转接筒体16的夹持器侧，所述新截齿冲头固装在新截齿液压冲击缸的活塞杆顶端。

所述截齿夹持器17包括框架体18、第一夹头19、第二夹头20、第一夹持液压缸21及第二夹持液压缸22；所述框架体18同轴固装在转接筒体16上，所述第二夹持液压缸21和第二夹持液压缸22同轴且对称安装在框架体18上，第二夹持液压缸21和第二夹持液压缸22的中轴线与新截齿液压冲击缸的中轴线相垂直；所述第一夹持液压缸21的活塞杆延伸至框架体18内侧，所述第一夹头19固装在第一夹持液压缸21的活塞杆顶端；所述第二夹持液压缸22的活塞杆延伸至框架体18内侧，所述第二夹头20固装在第二夹持液压缸22的活塞杆顶端；所述第一夹头19与第二夹头20形成截齿夹持孔23。

在所述截齿存储箱的箱体表面开设有若干截齿插装孔24；根据用途的不同，所述截齿存储箱分为新截齿存储箱25和旧截齿存储箱26，新截齿存储箱25和旧截齿存储箱26并列布置，新截齿存储箱25上的截齿插装孔24用于存放新截齿27，旧截齿存储箱26上的截齿插装孔24用于存放旧截齿28。

所述的煤矿井下采煤机截齿自动更换机械手的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：当需要对采煤机32滚筒上磨损的旧截齿28进行更换时，先控制采煤机32滚筒旋转到指定角度，保证旧截齿28处于机械手的有效工作范围内；

步骤二：调整旧截齿拆卸机械臂机构30的空间位置，使旧截齿液压冲击缸14位于旧截齿28的正后方，并保证旧截齿液压冲击缸14与旧截齿28处于同轴状态，同时保证旧截齿冲头15与旧截齿28达到冲击设定间距；

步骤三：调整新截齿安装机械臂机构31的空间位置，使截齿夹持器17位于旧截齿28的正前方，并保证截齿夹持器17与旧截齿38处于同轴状态，然后控制截齿夹持器17移向旧截齿28，直到旧截齿28伸入截齿夹持孔23中，最后控制第一夹持液压缸21及第二夹持液压缸22的活塞杆伸出，直到旧截齿28被第一夹头19和第二夹头20夹持住；

步骤四：启动旧截齿液压冲击缸14，使旧截齿液压冲击缸14的活塞杆高速伸出，通过高速移动的旧截齿冲头15撞击旧截齿28，同一时刻截齿夹持器17快速后退，直到旧截齿28完全脱离截齿安装孔；

步骤五：调整新截齿安装机械臂机构31的空间位置，使夹持有旧截齿28的截齿夹持器17移向旧截齿存储箱26，同时选中一个旧截齿存储箱26上空置的截齿插装孔24并将旧截齿28插入其中，然后控制第一夹持液压缸21及第二夹持液压缸22的活塞杆回缩，使旧截齿28脱离第一夹头19和第二夹头20的夹持，最后控制截齿夹持器17后退，直到旧截齿28完全脱离截齿夹持孔23；

步骤六：调整新截齿安装机械臂机构31的空间位置，使截齿夹持器17移向新截齿存储箱25，同时在新截齿存储箱25上选中一个新截齿27，并将截齿夹持器17停留在新截齿27的正前方，保证截齿夹持器17与新截齿27处于同轴状态，然后控制截齿夹持器17移向新截齿27，直到新截齿27伸入截齿夹持孔23中，最后控制第一夹持液压缸21及第二夹持液压缸22的活塞杆伸出，直到新截齿27被第一夹头19和第二夹头20夹持住；

步骤七：控制截齿夹持器17后退，直到将新截齿27从新截齿存储箱25上的截齿插装孔24中拔出，然后调整新截齿安装机械臂机构31的空间位置，使夹持有新截齿27的截齿夹持器17移向空置的截齿安装孔，并保证新截齿27与截齿安装孔处于同轴状态；

步骤八：启动新截齿液压冲击缸，使新截齿液压冲击缸的活塞杆高速伸出，通过高速移动的新截齿冲头撞击新截齿27，同一时刻截齿夹持器17快速前移，直到新截齿27完全插入截齿安装孔中；

步骤九：控制第一夹持液压缸21及第二夹持液压缸22的活塞杆回缩，使新截齿27脱离第一夹头19和第二夹头20的夹持，最后控制截齿夹持器17后退，直到新截齿27完全脱离截齿夹持孔23；

步骤十：重复步骤二至步骤九，将采煤机32滚筒上其余磨损的旧截齿28全部更换为新截齿27。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。