新型掘锚护一体机的制作方法

1.本发明涉及煤矿巷道开采设备技术领域，尤其涉及一种新型掘锚护一体机。


背景技术：

2.目前掘进机大多为悬臂式掘进机，设有悬臂，悬臂的自由端转动安装截割头，通过悬臂在上、下、左、右四个方向的摆动完成掘进开采。
3.这种结构为保证截割面的面积，需将截割臂设置的较长，从而产生较大的空顶距，无法在掘进后立马进行支护，一方面使得操作环境安全性差，另一方面只能在掘进完毕后行走较长距离后才能进行支护，掘进机与锚杆钻机及临时支护工作方式较为松散，工作衔接迟滞，浪费了大量有效的工作时间，工作效率较低。


技术实现要素：

4.为克服现有掘进机操作环境安全性差、工作效率低的技术缺陷，本发明提供了一种新型掘锚护一体机。
5.本发明提供了新型掘锚护一体机，包括：机架，所述机架的底部设有行走机构，所述机架内设有前后方向贯穿机架的运输机构；截割机构，包括移动块、截割臂和截割头，所述移动块安装在机架上且被驱动可在左右方向和上下方向上平移，所述截割臂垂直于前后方向，所述截割臂的一端被驱动转动安装在所述移动块的前侧且转动轴前后布置，所述截割头被驱动转动安装在所述截割臂另一端的前侧且转动轴前后布置；铲板机构，位于所述机架的前端且位于所述截割机构的下方，所述铲板机构与所述运输机构对接；支护机构，安装在所述机架上且位于所述截割机构的后方，所述支护机构包括水平布置的支护网板，所述支护网板被驱动可升降；顶锚钻机构，安装在所述机架上，所述顶锚钻机构位于所述截割机构的后方且位于所述支护网板的下方，所述顶锚钻机构包括沿左右方向分布的至少两套顶锚组件，所述顶锚组件包括顶锚钻机，所述顶锚钻机被驱动可在前后方向平移及绕竖直轴偏心旋转；帮锚钻机构，安装在所述机架上且位于所述顶锚钻机构的后方，所述帮锚钻机构包括沿左右方向分布的至少两套帮锚组件，所述帮锚组件包括帮锚钻机，所述帮锚钻机被驱动可升降、在前后方向平移、在左右方向平移及绕前后布置的轴线旋转。
6.可选的，所述截割臂的一端固连有空心轴，所述空心轴前后布置且转动安装在所述移动块上，所述空心轴传动连接有第一旋转驱动件，所述第一旋转驱动件固定在所述移动块上；所述移动块上还固定有第二旋转驱动件，所述第二旋转驱动件的输出轴贯穿所述空心轴的内腔且转动安装在所述截割臂上，所述第二旋转驱动件的输出轴与所述截割头传动连接。
7.可选的，所述截割机构还包括：升降副，其固定件固定在所述机架上；第一左右滑动副，其固定件固定在所述升降副的活动件上；所述移动块固定在所述第一左右滑动副的滑动件上。
8.可选的，所述顶锚钻机构安装在所述升降副的活动件上，且所述顶锚钻机被驱动可绕左右布置的轴线旋转。
9.可选的，所述顶锚组件还包括：支撑轴，转动安装在所述升降副的活动件上且竖直布置，所述支撑轴被驱动旋转；前后伸缩副，其固定件固定于所述支撑轴上；旋转副，其固定件固定于所述前后伸缩副的活动件上，所述旋转副的旋转轴左右布置；所述顶锚钻机固定在所述旋转副的旋转件上。
10.可选的，所述顶锚组件设有左右方向对称分布的两组，两组顶锚组件之间留有安装区域，所述安装区域内安装有探水钻机构，所述探水钻机构包括：连接板，转动安装在所述升降副的活动件上且转动轴竖直布置；安装条板，其一端铰接在所述连接板上且铰接轴水平布置、另一端通过顶升机构与所述连接板连接；探水钻机，固定在所述安装条板上。
11.可选的，所述帮锚组件还包括：第二左右滑动副，其固定件固定于所述机架上；上下滑动副，其固定件固定于所述第二左右滑动副的滑动件上；转动副，其固定件固定于所述上下滑动副的滑动件上，所述转动副的转动轴前后布置；前后滑动副，其固定件固定于所述转动副的转动件上；所述帮锚钻机固定在所述前后滑动副的滑动件上，且所述帮锚钻机的轴线与所述转动副的转动轴垂直。
12.可选的，所述支护网板的左端和/或右端铰接有扩展网板且铰接轴前后布置，所述扩展网板被驱动可绕所述铰接轴旋转。
13.可选的，所述铲板机构包括铲板，所述铲板的中部开设有进料口，所述进料口与所述运输机构对接，所述进料口的左右两侧各设有一个安装在所述铲板上的拨轮，所述拨轮适于将截割产生的料拨入所述进料口。
14.本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本发明提供的新型掘锚护一体机，截割头的轴线前后布置，截割臂与截割头的旋转轴线垂直，截割臂的一端转动安装在移动块上、另一端安装截割头，移动块被驱动能够左右移动和升降，截割头通过截割臂的旋转以及移动块的移动能够适应多种形状的截割断面；并且相对于现有悬臂式掘进机，截割头与车身之间的距离大幅降低，从而减小了空顶距，能够在车身上集成锚护装置，从而实现在截割后的及时锚护，一方面降低了保证了操作人员的安全，另一方面也使得掘进机与锚杆钻机及临时支护衔接更为紧凑，大幅提高了工作效率。
附图说明
15.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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。
17.图1为本发明实施例所述新型掘锚护一体机的整体示意图；图2为本发明实施例所述截割机构的后视角度的立体图；图3为本发明实施例所述截割机构的后视角度的立体图；图4为本发明实施例所述截割机构的剖视图；图5为图4中a-a处的剖视图；图6为本发明实施例所述截割机构和顶锚钻机构的装配图；图7为本发明实施例所述探水钻机构的结构示意图；图8为本发明实施例所述帮锚钻机构的结构示意图；图9为本发明实施例所述支护机构的结构示意图；图10为本发明实施例所述机架和运输机构的结构示意图。
18.其中：100、机架；200、行走机构；300、运输机构；400、截割机构；401、移动块；402、截割臂；403、截割头；404、空心轴；405、升降副；406、第一左右滑动副；407、旋转油缸；408、第一齿轮；409、惰轮；410、第二齿轮；411、截割电机；500、铲板机构；501、铲板；502、进料口；503、拨轮；600、支护机构；601、支护网板；602、扩展网板；603、伸缩缸；700、顶锚钻机构；701、顶锚钻机；702、支撑轴；703、前后伸缩副；704、旋转副；800、帮锚钻机构；801、帮锚钻机；802、第二左右滑动副；803、上下滑动副；804、转动副；805、前后滑动副；900、探水钻机构；901、连接板；902、安装条板；903、探水钻机。
具体实施方式
19.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.在一个实施例中，如图1至图10所示，新型掘锚护一体机包括：机架100，机架100的底部设有行走机构200，机架100内设有前后方向贯穿机架100的运输机构300；截割机构400，包括移动块401、截割臂402和截割头403，移动块401安装在机架100上且被驱动可在左右方向和上下方向上平移，截割臂402垂直于前后方向，截割臂402的一端被驱动转动安装在移动块401的前侧且转动轴前后布置，截割头403被驱动转动安装在截割臂402另一端的前侧且转动轴前后布置；铲板机构500，位于机架100的前端且位于截割机构400的下方，铲板机构500与运输机构300对接；支护机构600，安装在机架100上且位于截割机构400的后
方，支护机构600包括水平布置的支护网板601，支护网板601被驱动可升降；顶锚钻机构700，安装在机架100上，顶锚钻机构700位于截割机构400的后方且对应支护网板601设置，顶锚钻机构700包括沿左右方向分布的至少两套顶锚组件，顶锚组件包括顶锚钻机701，顶锚钻机701被驱动可在前后方向平移及绕竖直轴偏心旋转；帮锚钻机构800，安装在机架100上且位于顶锚钻机构700的后方，帮锚钻机构800包括沿左右方向分布的至少两套帮锚组件，帮锚组件包括帮锚钻机801，帮锚钻机801被驱动可升降、在前后方向平移、在左右方向平移及绕前后布置的轴线旋转。
22.具体的，行走机构200选用本领域常用的结构即可，例如行走轮、行走履带等，优选采用行走履带，能更好的适应矿下复杂路面环境。
23.容易理解的，运输机构300的主要作用是将截割后散落的煤运输至设备外。具体的，运输机构300可以采用输送皮带等常规输送装置即可。
24.需要说明的是，前述方案中方位词“前”、“后”、“左”和“右”，皆是为了更清楚表述部件相对位置关系而采用的，“前”即整个设备前进的方向，“后”即“前”的相反方向，“左”和“右”分别位于前进方向的两侧。
25.具体的，移动块401被驱动可在左右方向和上下方向上平移，这里可以采用很多机械领域内常用的结构实现，例如，将移动块401固定在左右方向气缸的活塞杆上，通过气缸实现移动块401的左右平移，并将该左右方向气缸的缸体固定在另一上下方向气缸的活塞杆上，通过上下方向气缸实现移动块401及左右方向气缸的共同升降；或将移动块401固定在左右方向的电机丝杠副的滑块上，通过滑块左右移动实现移动块401的左右平移，并将电机丝杠副的固定部分固定在上下方向设置的直线电机的滑动件上，通过滑动件上下运动实现移动块401及电机丝杠副的共同升降。这里左右方向和上下方向的平移采用常见的伸缩气缸、伸缩油缸、直线电机、丝杠副等直线驱动机构即可，将两种驱动机构组合在一起即可实现左右方向和上下方向的平移，这对于本领域人员来说是容易设计的，这里不作其他赘述。
26.具体的，截割臂402和截割头403的被驱动采用机械领域常用的旋转电机、旋转油缸407、旋转气缸等旋转驱动件即可。
27.需要说明的是，铲板机构500在煤巷综掘设备中属于比较成熟的结构，包括铲板501，铲板501的中部开设有进料口502，进料口502与运输机构300对接，进料口502的左右两侧各设有一个安装在铲板501上的拨轮503，拨轮503适于将截割产生的料拨入进料口502。
28.具体的，支护装置为本领域成熟结构，结构主体一般为网板状结构的支护网板601，支护网板601的网孔处预留出锚钻的位置。支护网板601的被驱动升降采用伸缩气缸、伸缩油缸、直线电机、丝杠副等直线驱动机构即可。需要说明的是，支护装置的主要作用就是在锚钻之前先将对应的部位完成支护，避免待锚钻部位散落、塌陷。在顶锚钻完成后，待锚钻部位已经被支护，之后的帮锚钻不再需要支护装置进行支护。
29.具体的，顶锚组件可以沿左右方向均布至少两套，也可以设为左右对称分布的两组，两组之间预留用以安装探水钻机903的区域。
30.具体的，顶锚钻机701和帮锚钻机801的动作中，升降、前后方向平移和左右方向平移采用伸缩气缸、伸缩油缸、直线电机、丝杠副等直线驱动机构即可，偏心旋转和旋转采用旋转电机、旋转油缸、旋转气缸等旋转驱动件即可。
31.需要说明的是，顶锚钻机701在锚钻作业时，通过前后平移、绕竖直轴偏心旋转，适应顶部不同工艺多点位打锚作业。帮锚钻机801通过上下、左右、前后移动以及绕前后布置的轴线旋转调节帮锚钻机801方向，对侧帮多点位和顶部进行锚钻、补锚作业。
32.上述新型掘锚护一体机的工作过程如下：首先，截割头403被驱动旋转，移动块401被驱动上下或左右移动，按目标断面形状进行割煤，铲板机构500将掉落的煤推进，避免进入设备内部，同时将煤通过运输机构300输出；在机组截割完第一刀后，支护机构600动作，完成待锚钻位置的支护；然后，顶锚钻机构700动作，对顶部进行锚杆支护；在机组截割完第二刀后，帮锚钻机构800到达已完成顶锚钻的断面处，帮锚钻装置通过移动和旋转调节位置，对侧帮多点位和顶部进行锚钻、补锚作业；如此，该巷道某一断面完成全面支护，支护完成。
33.具体实施时，截割臂402与截割头403的旋转轴线垂直，截割臂402的一端转动安装在移动块401上、另一端安装截割头403，移动块401被驱动能够左右移动和升降，截割头403通过截割臂402的旋转以及移动块401的移动能够适应多种形状的截割断面；并且相对于现有悬臂式掘进机，截割头403与车身之间的距离大幅降低，从而减小了空顶距，能够在车身上集成锚护装置，从而实现在截割后的及时锚护，一方面降低了保证了操作人员的安全，另一方面也使得掘进机与锚杆钻机及临时支护衔接更为紧凑，大幅提高了工作效率。
34.一些实施例中，参照图2至图5，截割臂402的一端固连有空心轴404，空心轴404前后布置且转动安装在移动块401上，空心轴404传动连接有第一旋转驱动件，第一旋转驱动件固定在移动块401上；移动块401上还固定有第二旋转驱动件，第二旋转驱动件的输出轴贯穿空心轴404的内腔且转动安装在截割臂402上，第二旋转驱动件的输出轴与截割头403传动连接。
35.具体的，参照图4和图5，第一旋转驱动件包括两个旋转油缸407，两个旋转油缸407固定在移动块401上且输出轴为前后方向，两个旋转油缸407的输出轴上固定套装第一齿轮408，两个第一齿轮408通过转动安装在移动块401上的同一惰轮409与固定套装在空心轴404上的第二齿轮410啮合，以实现空心轴404的旋转，从而实现截割臂402的旋转。旋转油缸407扭矩较大，能为截割臂402的旋转提供充足的动力。当然，作为可替换的实施方式，第一旋转驱动件也可采用电机或旋转气缸等其他常用旋转驱动件，通过同步带或齿轮组的方式与空心轴404传动连接，从而实现空心轴404及截割臂402的旋转。
36.具体的，参照图4，第二旋转驱动件包括截割电机411和齿轮组和行星减速机，截割电机411的输出轴连接齿轮组的输入端，齿轮组的输出端连接行星减速机的太阳轮，行星架输出轴连接截割头403旋转。当然，作为可替换的方式，第二旋转驱动件也可以采用旋转油缸407或旋转气缸等其他常用旋转驱动件，通过同步带或齿轮组的方式与空心轴404传动连接，从而实现空心轴404及截割臂402的旋转。
37.具体实施时，本实施例通过空心轴404结构的设置，将截割臂402的旋转和截割头403的旋转分为两个独立的运动，使得第一旋转驱动件和第二旋转驱动件皆固定在移动块401上时能够通过截割臂402与移动块401连接的一端将动力从移动块401引至截割臂402上，如此保证“第一旋转驱动件和第二旋转驱动件皆固定在移动块401”这个方案的可行性。相对于容易想到的将第二旋转驱动件固定在截割臂402上的方案而言，降低了截割臂402的重力，进而降低了截割臂402旋转的阻力。
38.一些实施例中，参照图2和图3，截割机构400还包括：升降副405，其固定件固定在机架100上；第一左右滑动副406，其固定件固定在升降副405的活动件上；移动块401固定在第一左右滑动副406的滑动件上。
39.具体的，升降副405和第一左右滑动副406采用伸缩气缸、伸缩油缸、直线电机、丝杠副等直线驱动机构即可。
40.具体实施时，升降副405动作实现移动块401在上下方向的平移，第一左右滑动副406动作实现移动块401在左右方向的平移，结构布置合理。
41.在上述实施例的基础上，参照图6，顶锚钻机构700安装在升降副405的活动件上，且顶锚钻机701被驱动可绕左右布置的轴线旋转。通过将顶锚钻机构700设置在截割机构400的升降副405的活动件上，能够减小顶锚钻机构700与截割机构400之间的距离，进一步减小了空顶距，从而使得锚钻支护更加及时。需要说明的是，顶锚钻机701由于安装在了截割机构400上，会随截割机构400升降，当移动块401处于最高位置时，顶锚钻机701容易与巷道顶部干涉，所以这里需使顶锚钻机701被驱动可绕左右布置的轴线旋转，当掘进作业时，可通过绕左右布置的轴线旋转使顶锚钻机701放平，避免与巷道顶部干涉，当锚钻作业时再通过绕左右布置的轴线旋转使顶锚钻机701直立进行锚钻。需要强调的是，顶锚钻机701位于支护网板601的下方，只有支护网板601升起后，顶锚钻机701才可以翻转直立，进行顶部锚固作业，既能提高作业安全性，又降低了掘锚机的高度。
42.进一步的，参照图6，顶锚组件还包括：支撑轴702，转动安装在升降副405的活动件上且竖直布置，支撑轴702被驱动旋转；前后伸缩副703，其固定件固定于支撑轴702上；旋转副704，其固定件固定于前后伸缩副703的活动件上，旋转副704的旋转轴左右布置；顶锚钻机701固定在旋转副704的旋转件上。
43.需要说明的是，这里前后伸缩副703和旋转副704在具体使用时会随着支撑轴702的旋转而旋转，中间状态的某一时刻前后伸缩副703的伸缩方向和旋转副704旋转轴所在方向皆可能是前后方向和旋转综合后的倾斜方向，名字中的方向只是限定其能够在该方向上运动；也就是说，如果初始状态，前后伸缩副703的伸缩方向并不是前后方向，但通过支撑轴702的旋转能够到达前后方向，则也属于本方案所述的前后伸缩副703；旋转副704的旋转轴左右布置同理。
44.具体实施时，支撑轴702的旋转实现顶锚钻机701绕竖直轴偏心旋转，前后伸缩副703动作实现顶锚钻机701在前后方向的平移，旋转副704动作实现顶锚钻机701绕左右布置的轴线翻折，结构布置合理。
45.进一步的，参照图6和图7，顶锚组件设有左右方向对称分布的两组，两组顶锚组件之间留有安装区域，安装区域内安装有探水钻机构900，探水钻机构900包括：连接板901，转动安装在升降副405的活动件上且转动轴竖直布置；安装条板902，其一端铰接在连接板901上且铰接轴水平布置、另一端通过顶升机构与连接板901连接；探水钻机903，固定在安装条板902上。
46.具体的，顶升机构选用常用的直线驱动机构即可，例如伸缩油缸、伸缩气缸、电动推杆等。
47.具体实施时，探水钻机903通过连接板901转动实现水平面内的摆动，通过顶升机构实现俯仰，从而完成对探水位置的调节。探水操作在截割之前进行，只有探水完成并所探
测情况能够达到生产要求，才能进行截割。
48.一些实施例中，参照图8，帮锚组件还包括：第二左右滑动副802，其固定件固定于机架100上；上下滑动副803，其固定件固定于第二左右滑动副802的滑动件上；转动副804，其固定件固定于上下滑动副803的滑动件上，转动副804的转动轴前后布置；前后滑动副805，其固定件固定于转动副804的转动件上；帮锚钻机801固定在前后滑动副805的滑动件上，且帮锚钻机801的轴线与转动副804的转动轴垂直。
49.具体实施时，第二左右滑动副802动作实现帮锚钻机801在左右方向上的平移，上下滑动副803动作实现帮锚钻机801的升降，转动副804实现帮锚钻机801绕前后布置的轴线旋转，前后滑动副805实现帮锚钻机801在前后方向上的平移，结构布置合理。
50.当然，作为可替换的方式，也可将上下滑动副803固定在机架100上，第二左右滑动副802安装在上下滑动副803上；或者将前后滑动副805安装在上下滑动副803上，转动副804安装在前后滑动副805上，第三锚钻机固定在转动副804上。
51.一些实施例中，参照图9，支护网板601的左端和/或右端铰接有扩展网板602且铰接轴前后布置，扩展网板602被驱动可绕铰接轴旋转。
52.具体的，支护网板601的左端和右端皆铰接有扩展网板602。当然，作为可替换的实施方式，也可仅左端或右端铰接有拓展网板。
53.具体的，扩展网板602为相互铰接形成的两节。当然，作为可替换的实施方式，扩展网板602也可以为一节，或相互铰接形成的多节。
54.具体的，扩展网板602的最外节与支护网板601之间通过伸缩缸603连接以被驱动绕铰接轴旋转，伸缩缸603两端分别与扩展网板602的最外节与支护网板601铰接。当然，作为可替换的实施方式，也可将扩展网板602与铰接轴固连，并在铰接轴处连接电机等旋转驱动件，通过铰接轴的旋转实现扩展网板602的翻转；或者用电动推杆等其他直线驱动件代替前述的伸缩缸603。
55.以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。