一种单元支架履带搬运机械手及支护系统的制作方法

1.本实用新型涉及巷道支护设备领域，特别涉及一种单元支架履带搬运机械手及支护系统。


背景技术：

2.随着煤矿开采深度的不断延深，巷道围岩压力不断增大，冲击地压等动力灾害越来越突出，为防止冲击地压事故的发生，迫切需要研究开发适用于采面顺槽大范围进行加强支护的新型支护形式。
3.单元支架前支后回循环支护，由于其不存在反复支撑破坏巷道锚杆锚索基本支护，被广泛应用，但单元支架搬运用人多、机械化程度低、劳动强度大一直是困扰煤矿安全生产的难题，其主要原因是回采巷道受采动影响，巷道压力大、变形严重、搬运空间狭窄，再加上受地质条件影响，巷道角度变化大，现有的支架搬运设备外形尺寸较大，且对巷道角度变化适应性较差，只能在条件好的个别矿井使用，难以推广应用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种单元支架履带搬运机械手及支护系统，设置窄机身履带移动平台，在履带移动平台上设置升降臂，在升降臂的端头设置能够水平和上下旋转的抓举结构，通过抓举结构夹持单元支架，通过抓举机构水平旋转使单元支架从巷旁移至巷中或从巷中移至两帮，通过抓举机构上下转动使单元支架上下摆动，以解决由于机身窄所带来的机身长对巷道角度适应性差的问题，以实现单元支架机械手搬运循环支护。
5.本实用新型的第一目的是提供一种单元支架履带搬运机械手，采用以下技术方案：
6.包括依次连接的移动平台、升降支臂和抓举机构，抓举机构包括角度调节机构、托爪，角度调节机构一端连接升降支臂，另一端连接有调整架，两个托爪滑动连接在调整架上，以便通过间隔设置的托爪夹持单元支架，托爪角度调节机构用于调节所夹持单元支架走向角度。
7.进一步地，所述托爪一端设有滑槽，另一端向远离调整架方向延伸，滑槽与调整架上预设导轨滑动配合，形成悬臂结构，托爪能够沿调整架滑动以调节两个托爪的间距。
8.进一步地，所述托爪上设有与托爪延伸方向相交的限位面，限位面与托爪形成l型。
9.进一步地，所述调整架上安装有夹紧驱动机构，夹紧驱动机构通过传动机构连接托爪，以驱动托爪沿导轨往复移动。
10.进一步地，所述角度调节机构包括对接的竖直转动副和水平转动副，水平转动副连接调整架，竖直转动副连接升降支臂。
11.进一步地，所述竖直转动副配合有相应的竖直驱动机构，以驱动托爪沿竖直面摆
动，水平转动副配合有相应的水平驱动机构，以驱动托爪沿水平面摆动。
12.进一步地，所述升降支臂一端铰接在移动平台上，另一端转动连接调平架，升降支臂连接有对应的升降驱动机构，用于驱动升降支臂相对于移动平台转动。
13.进一步地，所述升降支臂为伸缩臂。
14.进一步地，所述移动平台为履带式移动平台，升降支臂通过回转平台安装在移动平台上。
15.本实用新型的第二目的是提供一种单元支架机械手搬运循环支护系统，包括单元支架和如上所述的单元支架履带搬运机械手，单元支架履带搬运机械手用于托举单元支架进行搬运。
16.与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
17.(1)伸缩臂端部设置抓举结构夹持单元支架，通过旋转平台水平旋转使单元支架从巷旁移至巷中或从巷中移至两帮，再通过移动平台搬运单元支架，实现了单元支架的机械手搬运循环支护。
18.(2)对于抓举机构，通过横向和纵向的两个角度调节机构安装在伸缩支臂上，在伸缩支臂带动调整架、托爪移动的同时，角度调节机构能够对托爪进行姿态调节，使得托爪内单元支架的姿态适应巷道角度的变化，解决了由于机身窄所带来的机身长对巷道角度适应性差的问题，
19.(3)两个托爪的间距可通过调整架进行调节，从而能够适应不同宽度的单元支架。
20.(4)托爪形状“l型”设置，解决了巷道下山角度大，支架沿托爪下滑问题。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
22.图1是本实用新型实施例1、2中搬运机械手正视示意图；
23.图2是本实用新型实施例1、2中搬运机械手俯视示意图；
24.图3是本实用新型实施例1、2中搬运机械手配合单元支架的结构示意图。
25.图中，1履带行走部，2本体部，3升降伸缩部，3-1伸缩机构，3-2升降执行机构，3-3伸缩执行机构，4抓举机构，4-1竖直转动副，4-2水平转动副，4-3 托爪，5动力系统，6油泵系统，7电气系统，8回转装置，9单元支架。
具体实施方式
26.实施例1
27.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出了一种单元支架履带搬运机械手。
28.采用液压单元支架9进行巷道支护，采用专用的单元支架9搬运机械手将支护区最后一架单元支架9搬运至支护区前端循环支护。
29.为了解决回采巷道搬运空间狭窄，角度变化大，现有的支架搬运设备外形尺寸较大，且对巷道角度变化适应性较差的问题，设置窄机身履带行走部1，在本体部上设置回转
装置8，回转装置8上设置升降伸缩部，在升降伸缩部的端头设置能够水平和上下旋转的抓举结构4，通过抓举结构4夹持单元支架9，通过抓举机构4水平旋转使单元支架9从巷旁移至巷中或从巷中移至两帮，通过抓举机构4上下转动使单元支架上下摆动，以解决由于机身窄所带来的机身长对巷道角度适应性差的问题，以实现单元支架机械手搬运循环支护。
30.通过设置托爪4-3结构进行单元支架9的托载转移，相邻两个托爪4-3的间隙容纳单元支架9，托爪4-3顶面能够接触单元支架9立柱上的卡箍，从而实现对单元支架9的托举，并结合角度调节机构对单元支架9姿态进行调整，方便在巷道内的转运。
31.在本实施例中，所指出的单元支架9立柱上的卡箍与单元支架9的底座连接为一体。
32.对于单元支架9搬运机械手，包括依次连接的移动平台、升降支臂和抓举机构4，移动平台作为主要承载结构，其它结构直接或间接安装在移动平台上，由移动平台带动整个搬运机械手移动，在本实施例中，移动平台为履带行走部1和本体部2结合的结构，本体部2上设置有回转装置8，升降支臂安装在回转装置 8上，能够通过回转装置8调整位置；升降支臂为升降伸缩部3，抓举机构4包括角度调节机构和托爪4-3，利用角度调节机构、升降支臂对托爪4-3进行位置和姿态的调整，使其能够满足托举单元支架9的需求。
33.可以理解的是，为了实现各个元件动力的供给，所述履带行走部1上还安装有动力系统5、油泵系统6、液压控制系统、电气系统7，实现对各个元件的动力供给和控制，所述升降支臂为伸缩臂。
34.对于抓举机构4，作为直接配合单元支架9的部分，角度调节机构一端连接升降支臂、另一端连接有调整架，两个托爪4-3滑动连接在调整架上，角度调节机构对调整架的角度姿态进行调整，从而改变托爪4-3的位姿，适应对不同角度下的单元支架9的搬运；托爪4-3平行且间隔布置，两个托爪之间留有容纳单元支架9的间隙，托爪4-3顶面在角度调节机构作用下形成托举面，能够接触单元支架9立柱上的卡箍，从单元支架9中部进行托举。
35.通过在升降支臂末端布置抓举机构4，托爪4-3与单元支架9上的卡箍接触，实现对单元支架9的托举。在托举后利用角度调节机构进行单元支架9姿态的调整，使其能够适应巷道走向角度的变化，减少与巷道的干涉，方便沿巷道移动。
36.对于角度调节机构，包括对接的竖直转动副4-1和水平转动副4-2，水平转动副4-2连接调整架，竖直转动副4-1连接升降支臂。
37.在本实施例中，所述的竖直转动副4-1是指能够沿竖直面进行一定角度摆动的转动副，对末端的调整架、托爪4-3进行俯仰调节，水平转动副4-2是只能够沿水平面进行一定角度摆动的转动副，对末端的调整架、托爪4-3进行左右摆动的调节。
38.所述的竖直转动副4-1、水平转动副4-2均可以选用销轴铰接结构，在能够满足角度调节的同时，满足承载力的需求。
39.对于各个转动副的驱动，所述竖直转动副4-1配合有相应的竖直驱动机构，以驱动托爪4-3沿竖直面摆动，水平转动副4-2配合有相应的水平驱动机构，以驱动托爪4-3沿水平面摆动。所述升降支臂一端铰接在移动平台上，另一端转动连接调平架，升降支臂连接有对应的升降驱动机构，用于驱动升降支臂相对于移动平台竖直转动。
40.所述的竖直驱动机构、水平驱动机构可以选用液压马达或液压缸作为驱动元件，液压缸两端分别铰接在目标动作元件和固定结构上，通过液压缸的伸缩带动相应转动副的
转动，完成所需的转动动作。
41.对于抓举机构4的具体结构，所述托爪4-3一端设有滑槽，另一端向远离调整架方向延伸，滑槽与调整架上预设导轨滑动配合，形成悬臂结构，托爪4-3能够沿调整架滑动以改变与两个托爪4-3的间距；所述调整架上安装有夹紧驱动机构，夹紧驱动机构通过传动机构连接托爪4-3，以驱动托爪4-3沿导轨往复移动。
42.托爪4-3能够沿调整架进行间距调节，从而适应不同单元支架的宽度。
43.托爪4-3作为接触并承载单元支架9的结构，角度调节机构能够对托爪4-3 进行姿态调节，使得单元支架9的姿态能够适应巷道角度变化。
44.进一步地，托爪4-3上设有与托爪4-3顶面相交的限位面，限位面结合托爪 4-3顶面形成l型；利用托爪4-3上的顶面承托，利用限位面的结构进行位置限定，对单元支架9相对于托爪4-3的移动进行阻挡限位，避免其移动过程中从托爪4-3一侧的滑脱掉落。
45.对于升降支臂，其作为升降伸缩部3，一端铰接在移动平台上，另一端转动连接调平架，升降支臂连接有对应的升降驱动机构，用于驱动升降支臂相对于移动平台竖直转动。
46.升降支臂为伸缩臂，设置有伸缩机构3-1，伸缩机构3-1上配合有升降执行机构3-2和伸缩执行机构3-3，升降执行机构3-2选用液压缸，驱动升降支臂相对于回转平台转动以改变升降支臂与回转平台间的夹角；伸缩执行机构3-3也可以选用液压缸，驱动多级伸缩臂伸缩动作，实现伸缩臂的延长和回缩。一方面能够通过绕移动平台的转动进行角度调节，实现对末端托抓机构的高度调节，另一方面能够进行伸缩，从升降支臂轴向上进行长度调节，以实现对末端托抓机构的高度调节。
47.移动平台为履带式移动平台，升降支臂通过回转平台安装在移动平台上；动力系统5包括柴油机输出的机械动力、电池动力、压缩空气动力等多种形式。
48.所述油泵系统6用于为机械手液压执行部件供液。操纵台上装有压力表，内部装有液控换向阀组，面板上装有先导换向阀组，通过手柄完成各种执行机构的动作。
49.所述电气系统7至少由矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本安型操作箱、矿用隔爆电铃、隔爆型照明灯、急停按钮、甲烷传感器组成。
50.实施例2
51.本实用新型的另一典型实施方式中，如图1-图3所示，提出了一种单元支架机械手搬运循环支护系统，利用如实施例1中所述的单元支架履带搬运机械手。
52.还包括单元支架9，单元支架9能够通过管路、液压阀接入单元支架履带搬运机械手上的乳化液泵系统，从而获取液压能。
53.采用单元支架9对采面顺槽进行超前支护，单元支架9的升降、旋转及移动采用单元支架履带搬运机械手配合完成，单元支架9前支后回循环支护，具体操作过程如下：
54.1.将单元支架9搬运机械手移至支护区后部。
55.2.操控单元支架履带搬运机械手使托爪4-3接近单元支架9，使得竖直的单元支架9处于两个托爪4-3之间，调整托爪4-3使其接触单元支架9立柱与底座上的卡箍，托举单元支架9。
56.3.操控单元支架履带搬运机械手使单元支架9从巷旁移至巷中，并调整单元支架9姿态，使其顺着巷道方向，并搬运至支护区的前端。
57.4.操控单元支架履带搬运机械手使单元支架从巷中移至巷旁，并辅助单元支架9
架设。
58.重复上述程序实现单元支架9的前支后回循环支护。
59.采用单元支架履带搬运机械手搬运循环支护，实现了单元支架9支设及升降移动的机械化，解决了现有单元支架9搬运所存在的用人多与劳动强度大的问题，可以把职工从高危恶劣的环境中解放出来。
60.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。