一种智能锚杆钻机自动片网铺网装置的制作方法

本发明涉及锚杆支护设备，具体涉及一种智能锚杆钻机自动片网铺网装置。

背景技术

锚杆支护是我国煤矿巷道的主要支护形式。目前井下锚杆支护使用的设备主要是单体锚杆钻机、机载锚杆钻机等，但是这些钻机普遍存在自动化水平低、锚护效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差等问题，目前正在研制的智能锚杆钻车能够有效解决上述问题，然而与其配套的片网铺装工艺又阻碍了智能锚杆钻车的自动化研制进程。传统的片网铺装工艺，是通过人工将片网从地面搬运、举升至未锚护顶板区域，再进行锚钻、接网等工作，工作强度大、效率低，且处在未锚护顶板区域，存在安全隐患，并且通常需要多人来完成，劳动强度大，因此，设计研发一种自动片网铺网装置来推动智能锚杆钻车自动化的发展是十分必要的。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能锚杆钻车自动片网铺网装置，与智能锚杆钻车配套使用，实现片网的自动铺网功能，解决了现有锚杆支护方式存在的人工铺网效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能锚杆钻机自动片网铺网装置，该装置与智能锚杆钻机配套使用，包括连接座、摆动座、转动连接部和网片底座；所述连接座用于与智能锚杆钻机相连；所述摆动座一端通过旋转油缸与连接座转动连接，摆动座另一端则与转动连接部下方一侧可翻转连接；所述网片底座下方中部与转动连接部上方滑动连接。

具体的说，所述摆动座包括板状摆动座主体板，及设置在摆动座主体板一端的转动轴套；所述摆动座主体板下方一侧与旋转油缸相连；所述转动连接部包括转动连接部主体板，该转动连接部主体板下方与摆动座相近的位置设有与转动轴套相配合的转动销轴套，在转动销轴套与转动轴套中插入转动销即可实现摆动座主体与转动连接部的翻转连接。

具体的说，所述摆动座主体板下方设有升降油缸上挂耳，该升降油缸上挂耳上设有升降油缸；所述转动连接部主体板下方远离摆动座的位置设有升降油缸下挂耳，所述升降油缸的活动端即设置在该升降油缸下挂耳上，以使转动连接部在升降油缸的带动下绕转动销翻转。

更具体的说，所述网片底座包括与转动连接部主体板上方滑动连接的网片底座主体板，设置在网片底座主体板靠近摆动座一端的可为钻架支护让出支护区域的凹字形横梁，设置在网片底座主体板远离摆动座一端的条形横梁，和设置在条形横梁两端及凹字形横梁直角角落处的四个网片固定块；所述凹字形横梁的两活动端分别与条形横梁相接，所述条形横梁位于远离摆动座侧。

进一步的，所述网片底座主体板下方对称设有两条横截面呈l形的导向条，所述转动连接部主体板下方设有与两条导向条相配合的导轨压条，导向条与导轨压条的滑动连接即可实现网片底座主体板在转动连接部主体板上的滑动；远离摆动座一侧的转动连接部主体板端面上还设有限制网片底座滑动行程的止动块。

优选的，所述转动连接部主体板设有若干镂空减重区。

进一步的，还包括锚网倍增提升机构，所述锚网倍增提升机构包括滑轮销轴、滑轮和钢丝绳；所述摆动座主体板下方设有锚网倍增提升机构上挂耳，所述转动连接部主体板下方设有与升降油缸下挂耳相邻的锚网倍增提升机构下挂耳，转动连接部主体板靠近摆动座一侧的端面上设有提升耳，所述网片底座主体板上设有钢丝绳挂钩；所述锚网倍增提升机构上挂耳、升降油缸下挂耳和提升耳上各设有至少三组滑轮销孔，且每组滑轮销孔中设有一个滑轮销轴，每个滑轮销轴上套设有滑轮，所述钢丝绳一端固定于锚网倍增提升机构上挂耳的最下端滑轮上，钢丝绳另一端通过滑轮组绕法穿过其他滑轮后固定于钢丝绳挂钩上。

更进一步的，所述滑轮组绕法即指钢丝绳以锚网倍增提升机构上挂耳的最下端滑轮为始，绕过升降油缸下挂耳最下端滑轮后回转，再绕过锚网倍增提升机构上挂耳最下端滑轮上方的滑轮，然后重复该操作，至绕过升降油缸下挂耳上端滑轮，继续绕过提升耳上的任意滑轮后与钢丝绳挂钩相连。

本发明装置的工作流程如下：

本发明自动片网铺网装置一般集成于智能锚杆钻车上，其通过连接座固接于智能锚杆钻车的临时支护上。当智能锚杆钻车处于工作初始位时，全自动钻架和临时支护处于最低位，自动片网铺网装置处于智能锚杆钻车侧方挂网位置，网片底座垂直于地面，且其处于滑道最低位，操作人员将待铺装网片挂于网片底座的网片固定块上，集成在智能锚杆钻车上的自动片网铺网装置在接收到智能锚杆钻车的自动控制系统发出的启动铺网指令后，进入自动铺网程序，首先升降油缸带动转动连接部由竖直位置翻转为水平位置，同时带动钢丝绳拉升，将网片底座上的片网提升至转动连接部的最上端接网对接位。旋转油缸动作，使自动片网铺网装置从智能锚杆钻车侧方转动90°，转向钻车前方，临时支护支撑油缸升起，临时支护撑顶，此时自动片网铺网装置上的片网进入铺网位置，全自动钻架动作，向上抬升至锚护工作位，在此时锚杆正好处于片网最后一排的网孔内，全自动钻架进行锚护，在锚杆托盘作用下，片网从自动片网铺网装置的网片底座上脱出，锚固于顶板之上，在完成成排锚护工作后，全自动钻架下降至初始位置，自动片网铺网装置的旋转油缸动作，使自动片网铺网装置从智能锚杆钻车前方反向转动90°，转向智能锚杆钻车侧方，升降油缸动作，使转动连接部由水平位置翻转为竖直位置，同时网片底座在自重的作用下下降至转动连接部的最下端挂网位，从而完成一次自动铺网工作循环。工作人员站在地面挂网，进入下个自动铺网工作循环。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明解决了现有锚杆支护方式存在的铺网自动化程度低、铺网效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差的问题，其是专门为智能锚杆钻车片网铺网自动化而研制的装置，与智能锚杆钻车相配套可实现铺网过程的自动化，也可装备于任何需要片网铺网的锚杆支护设备上，结构紧凑，不需要额外操作空间及人员防护，且与主机配套可实现过程自动化，对主体设备适应性强。

（2）本发明能在地面工作人员挂网后，自动将待铺装片网举升至铺网高度，并通过预先设定好的行程位，将片网铺设至预定接网对接位置，实现了智能锚杆钻车片网铺装自动化，将作业人员从繁琐的劳动中解放出来，作业人员只需在处于已锚护区域的地面挂网，剩下的工作都是由自动片网铺装装置完成，避免了工作人员处于未锚护的顶板下方区域，极大增强作业人员工作安全性，同时，自动片网铺网装置铺网时间缩短为人工铺网的1/4，极大提高了工作效率。

（3）本发明装置采用钢丝绳滑轮行程倍增机构，实现了相对于升降油缸的行程倍增，同时可根据自动片网铺网装置与整机配套时的距地高度，进行行程的再增倍，这是利用油缸做行程提升所无法比拟的；并且，本发明装置可通过调整钢丝绳始端固定位来调节铺网接网位，从而可根据不同的巷道高度要求进行调节，保证铺网接网位置。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为摆动座的结构示意图。

图3为锚网倍增提升机构的结构示意图。

图4为转动连接部的结构示意图。

图5为网片底座的结构示意图。

图6为锚网倍增提升机构的钢丝绳挂耳的结构示意图。

图7为锚网倍增提升机构的工作原理图。

图8为网片底座的功能特点示意图。

图9为智能锚杆钻车运动轨迹示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-连接座，2-旋转油缸，3-摆动座，4-升降油缸，5-锚网倍增提升机构，6-转动连接部，7-网片底座，8-摆动座主体板，9-锚网倍增提升机构上挂耳，10-升降油缸上挂耳，11-转动轴套，12-滑轮销轴，13-滑轮，14-钢丝绳，15-提升耳，16-转动销轴套，17-转动连接部主体板，18-锚网倍增提升机构下挂耳，19-升降油缸下挂耳，20-止动块，21-导轨压条，22-网片底座主体板，23-导向条，24-钢丝绳挂钩，25-网片固定块，26-钢丝绳，27-片网，28-全自动钻架，29-临时支护。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本实施例的目的是为了提供一种自动片网铺网装置，与智能锚杆钻车配套使用，实现片网的自动铺网功能，解决了现有锚杆支护方式存在的人工铺网效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差的问题。如图1所示，该装置包含连接座1、旋转油缸2、摆动座3、升降油缸4、锚网倍增提升机构5、转动连接部6和网片底座7等，该装置还可以装备于任何需要片网铺网的锚杆支护设备上，具有结构紧凑，不需要额外操作空间及人员防护，且与主机配套可实现过程自动化，对主体设备适应性强等优点。

具体来说，如图1所示，所述连接座1呈长方体形的空腔结构，其为焊接性结构件，用于智能锚杆钻机（或其它任何需要片网铺网的锚杆支护设备）与自动片网铺网装置的连接。所述旋转油缸2和升降油缸4直接由智能锚杆钻机自有的控制系统来控制即可，其具体的连接方式根据常规即可，在此不赘述。

如图2所示，所述摆动座3包括板状摆动座主体板8、锚网倍增提升机构上挂耳9、升降油缸上挂耳10和转动轴套11，其中，所述摆动座主体板8整体呈z字形，其一端下方通过旋转油缸2与连接座1相连，以便于在旋转油缸的带动下相对连接座1转动，该旋转油缸通过智能锚杆钻车的控制系统实现摆动座3旋转的方向及角度的控制，并且，所述的旋转油缸2选用小体积、大扭矩旋转油缸，摆动角度90°，相对于采用普通油缸推动实现摆转，大大缩小了空间，简化了系统结构；所述转动轴套11设置在摆动座主体板8的另一端端面上，所述锚网倍增提升机构上挂耳9和升降油缸上挂耳10相邻的设置在摆动座主体板8下方中部，二者的连线与转动轴套11相平行。

如图4所示，所述转动连接部6包括转动连接部主体板17、提升耳15、转动销轴套16、锚网倍增提升机构下挂耳18、升降油缸下挂耳19、止动块20和导轨压条21；该转动销轴套16设置在转动连接部主体板17下方与摆动座相近的一侧，并且分为间隔的两段，该两段之间即为转动轴套11的连接位，将转动销依次插入一侧的转动销轴套16、转动轴套11和另一侧的转动轴销套，即可实现转动连接部6与摆动座3的翻转连接；所述提升耳15设置在转动连接部主体板17上靠近摆动座3一端的端面上，所述锚网倍增提升机构下挂耳18和升降油缸下挂耳19则相邻的设置在转动连接部主体板17下方，所述转动连接部主体板17上方两侧设有导轨压条21、以为网片底座7提供滑动轨道，所述止动块20则是设置在转动连接部主体板17上远离摆动座3一端的端面、以限制网片底座7的滑动行程。为减轻整个转动连接部6的重量，降低转动和翻转阻力，所述转动连接部主体板17可在不影响自身作用的同时设置若干镂空减重区。

如图1和图3所示，所述升降油缸4作为本装置网片底座7翻转的动力所在，其固定的设置在升降油缸上挂耳10上，而活动端设置在升降油缸下挂耳19上，当升降油缸升降时，即可带动转动连接部绕转动销翻转。所述升降油缸选用常规能够达到升降作用的升降油缸即可。

如图5所示，所述网片底座7包括网片底座主体板22、导向条23、钢丝绳挂钩24和网片固定块25；所述网片底座主体板22为与转动连接部主体板17相匹配的长方形板状结构，为减轻重量，本实施例网片底座主体板22特设置为目字形，其上的三个镂空孔即为减重区，所述钢丝绳挂钩24则设置在网片底座主体板22上靠近摆动座的两个减重区之间；所述导向条23横截面呈l形，并对称的设置在网片底座主体板22下方两侧与导轨压条21对应的位置，导向条与导轨压条的滑动连接即可实现网片底座主体板在转动连接部主体板上的滑动；所述网片底座主体板靠近摆动座3一端设置有凹字形横梁，而在网片底座主体板远离摆动座一端的条形横梁，所述网片固定块25共有四个，并分别设置在条形横梁两端及凹字形横梁直角角落处，以实现网片在网片底座7上的固定；所述凹字形横梁的两活动端分别与条形横梁相接，所述条形横梁位于远离摆动座3侧。其整体形成一个前窄后宽的网片底座结构，条形横梁对片网进行有效的横向支撑，而凹字形横梁可为钻架支护让出支护区域，保证了智能锚杆钻车的最小支护宽度，四个网片固定块25通过网孔对片网27进行固定，且其高度小于片网与巷道顶板之间的距离，确保利用锚杆托盘上推网片时，网片即能够顺利从网片底座7脱出并固定于顶板之上。

如图1~8所示，所述锚网倍增提升机构5包括滑轮销轴12、滑轮13和钢丝绳14；所述锚网倍增提升机构上挂耳9和升降油缸下挂耳19上各设有三组滑轮销孔，而提升耳15上则设有两组滑轮销孔，每组滑轮销孔中设有一个滑轮销轴12，每个滑轮销轴上套设有滑轮13，所述钢丝绳14以锚网倍增提升机构上挂耳的最下端滑轮为始，绕过升降油缸下挂耳19最下端滑轮后回转，再绕过锚网倍增提升机构上挂耳最下端滑轮上方的滑轮，然后绕过升降油缸下挂耳19最上方的滑轮，继续绕过提升耳15内侧的滑轮后与钢丝绳挂钩24相连，实现在网片底座7翻转的过程中，由于钢丝绳14长度一定，而锚网倍增提升机构上挂耳9和升降油缸下挂耳19之间间距缩变化，因此会使下挂耳19与钢丝绳挂钩24之间间距产生变化，即使网片底座7相对于转动连接部6滑动。即采用升降油缸4做为动力源，使升降油缸4伸缩动作时，可利用锚网倍增提升机构5同步实现网片底座7由竖直方向翻转为水平方向及网片由最下侧挂网位提升至最上侧铺网安装位。其中，网片提升距离为升降油缸4行程的两倍。在本实施例的锚网倍增提升机构5中，若是钢丝绳26的始端固定于锚网倍增提升机构上挂耳9的最上端滑轮13上，顺次绕，就会发生钢丝绳在滑轮13绕成死结，钢丝绳26不能动作的现象。因此只能采用由下往上循环顺次绕的方式（即图7所示的绕法），本实施例装置的绕法具有可扩展性，可由目前的双倍行程绕法扩展为三倍、四倍行程绕法，据此可调节网片底座的实际行程来满足不同高度的挂网要求。

值得注意的是，本实施例装置的锚网倍增提升机构，根据自动片网铺网装置在智能锚杆钻车钻架顶部和巷道顶板之间的位置限制，要求钢丝绳挂耳的总长度l<140mm，滑轮13无法采用内嵌滚动轴承结构，故采用轴套式，选用的滑轮13孔径为φd1，滑轮销轴12外径为φd2，要求φd2+1.5≥φd1≥φd2+0.5。钢丝绳直径为φd，相邻两滑轮13的槽间距为l1，相邻两滑轮13的槽顶间距为l2，为保证钢丝绳在滑轮13顺畅滑动，且相邻两钢丝绳不发生干扰，要求l1≥φd+4mm，l2≥2mm，滑轮13有月牙槽边，防止钢丝绳与耳板侧面摩擦及相邻钢丝绳发生缠绕。

采用可调节铺网初始位的网片底座7，智能锚杆钻车的全自动钻架28运动轨迹为在升高的同时朝智能锚杆钻车后方运动，智能锚杆钻车的临时支护29运动轨迹为在升高的同时朝智能锚杆钻车前方运动，临时支护29撑顶后，接网区域被限定，为保证锚杆进入接网区域，就需要对网片底座7位置进行调整，本自动片网铺网装置能够通过调整锚网倍增提升机构5钢丝绳的起点位置来实现，进而可使该智能锚杆钻车自动片网铺网装置适应不同的巷道高度要求。

参见图1~图9，本发明的工作过程如下：

该自动片网铺网装置一般集成于智能锚杆钻车上，其通过连接座1固接于智能锚杆钻车的临时支护29上。当智能锚杆钻车处于工作初始位时，全自动钻架28和临时支护29处于最低位，自动片网铺网装置处于智能锚杆钻车侧方挂网位置，网片底座垂直于地面，且其处于滑道最低位，操作人员将待铺装网片挂于网片底座的网片固定块上，集成在智能锚杆钻车上的自动片网铺网装置在接收到智能锚杆钻车启动铺网指令后，进入自动铺网程序，首先升降油缸带动转动连接部由竖直位置翻转为水平位置，同时带动钢丝绳拉升，将网片底座上的片网提升至转动连接部的最上端接网对接位。旋转油缸动作，使自动片网铺网装置从智能锚杆钻车侧方转动90°，转向钻车前方，临时支护支撑油缸升起，临时支护撑顶，此时自动片网铺网装置上的片网进入铺网位置，全自动钻架动作，向上抬升至锚护工作位，在此时锚杆正好处于片网最后一排的网孔内，全自动钻架进行锚护，在锚杆托盘作用下，片网从自动片网铺网装置的网片底座上脱出，锚固于顶板之上，在完成成排锚护工作后，全自动钻架下降至初始位置，自动片网铺网装置的旋转油缸动作，使自动片网铺网装置从智能锚杆钻车前方反向转动90°，转向智能锚杆钻车侧方，升降油缸动作，使转动连接部由水平位置翻转为竖直位置，同时网片底座在自重的作用下下降至转动连接部的最下端挂网位，从而完成一次自动铺网工作循环。工作人员站在地面挂网，进入下个自动铺网工作循环。

本发明是专门为智能锚杆钻车片网铺网自动化而研制的装置，与传统铺网方式相比具有以下显著优势：

（1）实现片网铺装自动化：智能锚杆钻车自动片网铺网装置能在地面工作人员挂网后，自动将待铺装片网举升至铺网高度，并通过预先设定好的行程位，将片网铺设至预定接网对接位置，实现了智能锚杆钻车片网铺装自动化。

（2）大大减轻工人劳动强度：与传统锚杆支护过程片网铺装相比，不用人将片网搬运、举升至巷道顶板位置，大大减轻了工人劳动强度。

（3）增加铺网安全性：与传统锚杆支护过程片网铺装相比，铺网过程是由自动片网铺网装置自动完成，操作人员不需站在没有顶部锚网支护的巷道区域进行铺网，保证了操作人员的安全。

（4）提高铺网效率：与传统锚杆支护过程片网铺装相比，铺网时间缩短为人工铺网的1/4，大大提高了铺网效率。

（5）具有强大的兼容性及匹配性：本自动片网铺网装置不仅能与智能锚杆钻车相匹配，也可装备于任何需要片网铺网的锚杆支护设备上，结构紧凑，且与主机配套可实现过程自动化，对主体设备适应性强。

（6）铺网接网位置可调，满足不同巷道高度要求：本自动片网铺网装置采用钢丝绳滑轮行程倍增机构，可通过调整钢丝绳始端固定位来调节铺网接网位，从而可根据不同的巷道高度要求进行调节，保证铺网接网位置。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。