一种煤矿液压支架排列直线度检测装置的制作方法

本发明涉及一种工作面液压支架组的直线度检测装置，尤其涉及一种使用直线传感器和角度传感器的检测装置。

背景技术：

液压支架是机械化采煤工作面重要的支护设备，在工作时，为了实现工作面的正常运转，多个液压支架之间需要保持一定的直线度，即要求多个工作面液压支架基本处于同一直线上。同时，在采煤过程中工作面不断变化，液压支架发生推溜后，支架直线度改变，为了使刮板运输机保持较好的直线度以利于采煤机的正常运行，液压支架的直线度需要重新调整，以保证采煤质量。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术，提出一种煤矿液压支架排列直线度检测装置，可一次性自动检测所有液压支架的直线度。

技术方案：一种煤矿液压支架排列直线度检测装置，包括位姿检测机构以及拉线式位移传感器，所述位姿检测机构能够检测竖直方向的位移以及水平转动，所述位姿检测机构通过位于底部的一个穿绳环感应竖直方向的位移以及水平转动；每个液压支架上安装两个位姿检测机构，两个位姿检测机构并排间隔设置，并固定在液压支架顶梁的下表面；所述拉线式位移传感器的主体固定在采煤工作面的一端头，其输出钢丝绳从拉线式传感器的主体依次穿过所有固定于液压支架上的位姿检测机构的穿绳环后，所述钢丝绳的绳头固定于采煤工作面端头的另一端；初始状态，所述钢丝绳穿过所有穿绳环的中心，并且每个穿绳环所在平面均垂直所述钢丝绳。

进一步的，所述位姿检测机构包括底座、套筒、主轴，所述套筒竖直设置并固定在所述底座上，所述主轴置于所述套筒内，所述主轴与套筒之间具有阻尼，主轴能够相对套筒沿竖直方向位移和水平转动，所述套筒侧面设有滑块式位移传感器，所述套筒底部设有角度传感器。

进一步的，所述底座包括顶盘以及垂直设置在顶盘中央的空心圆柱；所述套筒的侧面设有竖直的滑动槽，所述套筒的外侧设有滑块式位移传感器安装座，所述安装座正对所述滑动槽位置也设有条形槽，所述套筒的底部设有带中央通孔的端盖；所述主轴的轴线中心位置设有圆环形凸台，所述圆环形凸台沿圆周设有周向滚动槽；所述主轴位于所述圆环形凸台的上半部分为主轴无槽端，所述主轴位于所述圆环形凸台的下半部为主轴有槽端，所述主轴有槽端上设有沿主轴轴向的轴向滚动槽；

所述套筒的顶端套接在所述底座的空心圆柱上，所述主轴无槽端穿过第一弹簧，其端部伸入所述空心圆柱内，主轴无槽端与底座上的空心圆柱间无阻尼，所述主轴有槽端穿过第二弹簧，其端部从所述端盖的中央通孔穿出，所述穿绳环固定在所述主轴有槽端的端部；

所述滑块式位移传感器包括用于感应直线位移的微型滑块，所述微型滑块固定在弧面辅助滑块上，所述弧面辅助滑块的一个端面为弧形面，所述弧形面与所述圆环形凸台的外圆周贴合，所述微型滑块固定在所述弧形面相对的另一个端面上，所述弧形面上设有方形槽，所述方形槽与所述圆环形凸台的周向滚动槽之间通过滚珠连接，所述弧面辅助滑块能够绕所述圆环形凸台周向滑动。

进一步的，所述弧面辅助滑块的方形槽沿水平方向容纳两颗滚珠，所述方形槽的高度与所述滚珠之间为间隙配合，所述方形槽的深度小于所述滚珠的直径，所述圆环形凸台的周向滚动槽的横截面为半圆形，其直径等于所述滚珠的直径，所述弧面辅助滑块的两侧还设有工字型限位槽，所述弧面辅助滑块通过所述工字型限位槽与所述套筒壁以及安装座的适配能够在所述滑动槽中上下滑动。

进一步的，所述角度传感器包括用于感应水平转动角度的圆环形旋转体，所述主轴端部穿过所述圆环形旋转体，所述圆环形旋转体内侧设有柱销孔，滚珠通过柱销同时约束于所述柱销孔和所述轴向滚动槽中，所述柱销与所述柱销孔过盈配合。

进一步的，所述轴向滚动槽的数目为多条，多条所述轴向滚动槽沿所述主轴圆周均匀分布，所述圆环形旋转体包括多组与所述轴向滚动槽配合的柱销孔、滚珠以及柱销。

有益效果：本发明为一种能够自动检测液压支架直线度的装置，通过拉线式位移传感器将位移量传输到控制终端，可一次性自动检测所有液压支架的直线度，兼顾效率和准确性，能够提高煤矿的精细化和自动化生产。

附图说明

图1是液压支架位姿检测机构布置图；

图2是支架变换状态过程钢丝绳伸缩状态图；

图3是位姿检测机构装配剖面图；

图4是主轴结构图；

图5是角度传感器装配局部放大图；

图6是弧面微型滑块装配局部放大图；

图7是弧面微型滑块装配剖视图；

图8(a)是弧面微型滑块主视图，8(b)是弧面微型滑块俯视图；

图9是套筒结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种煤矿液压支架排列直线度检测装置，包括位姿检测机构10以及拉线式位移传感器11，位姿检测机构10能够检测竖直方向的位移以及水平转动，位姿检测机构10通过位于底部的一个穿绳环感应竖直方向的位移以及水平转动。每个液压支架上安装两个位姿检测机构10，两个位姿检测机构并排间隔设置，并固定在液压支架顶梁的下表面，且位于顶梁中部、远离立柱工作区域。拉线式位移传感器11量程大于工作面长度，拉线式位移传感器11的主体固定在采煤工作面的一端头，其输出钢丝绳9从拉线式传感器的主体依次穿过所有固定于液压支架上的位姿检测机构的穿绳环后，钢丝绳9的绳头固定于采煤工作面端头的另一端；初始状态，钢丝绳9穿过所有穿绳环的中心，并且每个穿绳环所在平面均垂直钢丝绳。

如图3所示，位姿检测机构10包括底座1、套筒2、主轴3，套筒2竖直设置并固定在底座1上，主轴3置于套筒2内，主轴3与套筒2之间具有阻尼，主轴3能够相对套筒2沿竖直方向位移和水平转动，套筒2侧面设有滑块式位移传感器4，套筒2底部设有角度传感器7。液压支架顶板上升或发生推遛时，钢丝绳9与圆环接触，在钢丝绳张紧力的作用下穿绳环带动主轴3发生直线和角位移，位移量通过滑块式位移传感器4和角度传感器7检测并将其传递到电脑等控制终端。

具体的，底座1由顶盘以及垂直设置在顶盘中央的空心圆柱组成，空心圆柱远离顶盘的一端有外螺纹。如图9所示，套筒2的侧面设有竖直的滑动槽2-3，套筒2的外侧设有滑块式位移传感器4安装座2-2，安装座2-2正对滑动槽2-3位置也设有条形槽2-5，套筒2的底部设有带中央通孔的端盖2-4。

如图4所示，主轴3的轴线中心位置设有圆环形凸台3-2，圆环形凸台3-2沿圆周设有周向滚动槽3-3。主轴3位于凸台3-2的上半部分为主轴无槽端3-1，主轴2位于凸台3-2的下半部为主轴有槽端3-4，主轴有槽端3-4上设有沿主轴轴向的轴向滚动槽3-5。

套筒2的顶端套接在底座1的空心圆柱上，与空心圆柱通过螺纹连接固定。空心圆柱的内孔的直径略大于主轴无槽端3-1直径，主轴无槽端3-1穿过第一弹簧，其端部伸入空心圆柱内，主轴无槽端3-1可以在空心圆柱的内自由滑动；主轴有槽端3-4穿过第二弹簧6，其端部从端盖2-4的中央通孔穿出，第二弹簧的一端与圆环形凸台3-2接触，另一端与套筒2中的端盖2-4接触，穿绳环8固定在主轴有槽端3-4的端部，如图3所示。需要说明的是，弹簧的弹力在水平和竖直方向的分力应均小于钢丝绳张紧力在相同方向的分力。

滑块式位移传感器4与套筒2上的安装座2-2通过螺纹配合固定，滑块式位移传感器4包括用于感应直线位移的微型滑块，微型滑块固定在弧面辅助滑块5上，弧面辅助滑块5的一个端面为弧形面5-1，弧形面5-1与圆环形凸台3-2的外圆周贴合，微型滑块固定在弧形面5-1相对的另一个端面上。如图6、图7、图8所示，弧形面5-1上设有方形槽5-2，方形槽5-2与圆环形凸台3-2的周向滚动槽3-3之间通过滚珠5-6连接，弧面辅助滑块5能够绕圆环形凸台3-2周向滑动。

具体的，方形槽5-2位于弧形面5-1中心位置，弧面辅助滑块5的方形槽5-2沿水平方向容纳两颗滚珠5-6，方形槽5-2的高度与滚珠5-6之间为间隙配合，其高度约为滚珠的直径，方形槽5-2的深度小于滚珠5-6的直径。圆环形凸台3-2的周向滚动槽3-3的横截面为半圆形，其直径等于滚珠5-6的直径，弧面辅助滑块5的两侧还设有工字型限位槽5-4，弧面辅助滑块5通过工字型限位槽5-4与套筒2壁以及安装座2-2的适配能够在滑动槽2-3中上下滑动。初始状态下，弹簧处于自然伸直状态，圆环形凸台3-2位于滑动槽2-3中上部，主轴无槽端3-1与底座1顶部留有一段行程。

弧面辅助滑块通过自身限位槽5-4与套筒2中的滑动槽2-3配合，并且可在滑动槽2-3中沿着竖直方向上下移动；弧面辅助滑块5与主轴3的关系：弧面辅助滑块5通过弧形面5-1与主轴3中圆环形凸台3-2滚动接触，所谓滚动接触就是弧形面上有方形槽5-2，方形槽有双滚珠，滚珠直径大于槽深，双滚珠一部分位于方形槽5-2中，一部分位于凸台中的滑道3-3中，即弧形面5-1与凸台3-2通过滚珠滚动相连，由于主轴与弧面辅助滑块5通过滚珠连接，那么当主轴3旋转时，弧面辅助滑块5由于筒套2上的滑动槽的限位作用，其保持位置不变，仅是滚珠沿着凸台上的滑道滚筒；由于滚珠部分位于滑块中，部分位于凸台滚动槽中，当主轴3上下运动时，凸台槽内的滚珠带动滑块沿着主轴方向运动。即弧面辅助滑块5与主轴3配合，二者有相对转动，无相对滑动，主轴上下运动可携带弧面辅助滑块5上下运动；同时，位移传感器上自带的滑块与弧面辅助滑块5固定连接，这样主轴的上下运动即可通过弧面辅助滑块5和传感器自带的微型滑块传递到滑块式位移传感器。

如图5所示，角度传感器7包括用于感应水平转动角度的圆环形旋转体7-2以及作为主体的固定体7-1，固定体7-1固定在套筒2的端盖2-4外侧，主轴3端部穿过圆环形旋转体7-2，圆环形旋转体7-2内侧设有柱销孔7-5，滚珠7-3通过柱销7-4同时约束于柱销孔7-5和轴向滚动槽3-5中，柱销7-4与柱销孔7-5过盈配合，轴向滚动槽3-5的横截面为圆形，直径等于滚珠7-3直径。

圆环形旋转体7-2与主轴3间的装配关系：圆环形旋转体7-2上自带柱销孔，将柱销孔与主轴有槽端的轴向滚动槽3-5中心轴线对齐，并依次将滚珠7-3和柱销7-4置于柱销孔中，由于滚珠7-3直径近似等于柱销孔和滚动槽直径，故滚珠部分位于柱销孔中，部分位于滚动槽中，当主轴3沿套筒2轴向上下运动时，仅柱销孔中的滚珠沿主轴3中的轴向滚动槽作滚动，旋转体不动；当主轴3沿套筒2转动时，由于滚珠同时位于柱销孔和滚动槽中，主轴周向运动受到销轴孔中滚珠的限制，故主轴上的滚动槽带动滚珠，滚珠带动旋转体实现转动，将转动角度传递至角度传感器7的固定体7-1部分。

需要说明的是，轴向滚动槽3-5的数目可以为多条，多条轴向滚动槽3-主轴3圆周均匀分布，圆环形旋转体7-2包括多组与轴向滚动槽3-5配合的柱销孔7-5、滚珠7-3以及柱销7-4。

工作过程：

本发明的煤矿液压支架直线度检测装置用于煤矿生产中液压支架位姿状态的检测，在工作时，若干个直线度检测装置布置在不同的液压支架上并通过拉线式位移传感器中的钢丝绳穿过直线度检测装置上的穿绳环将所有支架上的位姿检测装置串接，其中，拉线式位移传感器的钢丝绳一端固定在采煤工作面端头，一端连接拉线式位移传感器并与拉线式位移传感器一同布置在采煤工作面的另一端。

当同一工作面上所有液压支架处于同一水平线时，由于穿绳环的直径大于钢丝绳的直径，所以钢丝绳与穿绳环之间不接触，故直线度检测装置中的主轴既没有移动，也没有旋转，处于非工作状态。

当同一工作面上的某些液压支架产生移架后，固定于液压支架顶梁上的直线度位置检测装置随之产生位置变化，其结果就是直线度检测装置上的穿绳环与拉线式位移传感器的钢丝绳直接接触。由于穿绳环与直线度检测装置的主轴是通固定连接，同时，直线度检测装置中的主轴与直线度检测装置的套筒之间为间隙配合，主轴可以在套筒内自由旋转。故当穿绳环与钢丝绳接触后会在钢丝绳的弹力作用下发生旋转，进而主轴在套筒内发生旋转；一旦主轴在套筒中发生旋转，位于直线度检测装置底端的角度传感器就会检测到主轴的旋转，进而得到角位移等量。

液压支架不但会产生移架行为，在工作过程中还会产生顶梁的升降，同样需要检测。当液压支架的顶梁产生升降时，位于顶梁上的直线度检测装置上的穿绳环同样会与钢丝绳发生接触，因为钢丝绳固定的位置不变，而升降顶梁时穿绳环的位置会升降，所以钢丝绳与穿线环会发生接触。一旦穿线环与钢丝绳接触并且随着进一步的接触，穿绳环会在钢丝绳的弹力作用下停止运动，与此相矛盾的是，顶梁带着直线度检测装置保持原来的运动状态。由于主轴与套筒为间隙配合，主轴上的穿绳环由于被钢丝绳的弹力约束，不能随着顶梁继续保持原来的运动状态，但固定在顶梁上的安装座会带动与顶梁安装座螺纹连接固定的套筒随着顶梁的移动而运动，此时由于滑块式位移传感器通过螺纹连接固定在弧面辅助滑块上，同时，弧面辅助滑块5与主轴的圆弧形凸台3-2通过弧形面配合并通过槽内共同的滚珠可实现弧面辅助滑块5沿着主轴3旋转和带动主轴3上下运动的功能。当套筒在液压支架顶梁的带动下上下运动，固定在套筒上的滑块式位移传感器4随之上下运动，由于主轴3受钢丝绳的弹力位置保持不变，与主轴2位置相对固定的弧面辅助滑块5同时保持位置不变，固定于弧面辅助滑块5上的滑块式位移传感器4上自带的滑块会由于滑块式位移传感器4的上下运动而产生相对于滑块位移传感器的滑动，进而产生位移信号，检测出顶梁的上下运动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。