專利名稱：一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種井下礦用巷道修整機械，具體涉及一種井下巷道底面凸起引發(fā)軌道變形時來清理凸起煤矸石的礦用智能型氣動巷道臥底裝置。
背景技術：
地下采礦業(yè)的井下巷道，由于受到巖層壓力的影響，一般巷道兩個月后就會產生嚴重變形，巷道的各個側面會向巷道中央凸起，使巷道斷面變小，影響礦井的正常運輸和通風，尤其是巷道的地面凸起，引起軌道變形而不平，嚴重影響甚至阻止電動機的正常運行，甚至引起列車脫軌，造成事故。因此，變形較大的巷道需要定期臥底，即把巷道底板凸起的一層煤矸石破碎，然后回收清理，將巷道回落到指定位置。巷道維護是煤礦正常生產的基本任務之一。受地下空間限制，巷道一般高3米、寬4米左右，并且隨著煤層挖掘深層次推進，巷道在遭遇壓差、軟巖、含水地段等特殊環(huán)境時極易發(fā)生地面起鼓等變形現(xiàn)象。地面起鼓高度可達I米甚至1.5米，煤礦運輸、開采受到影響，不得不停產維修。每次維修至少需要20人，工人一般采用風鎬等簡陋工具，通常需要幾天時間。維修時，摩擦產生的火花極易引爆礦內易燃氣體，發(fā)生安全事故。目前，國內外現(xiàn)狀，國內外還沒有專門的臥底機械設備用于巷道軌道臥底，都是用人工刨，因巷道底板是巖石 ，硬度較大，人工臥底勞動強度大，費時費力，生產率極低。巷道臥底施工時，就不能運輸，而一條巷道采用人工臥底，占用巷道時間很長，這將嚴重影響礦井的正常生產，甚至造成礦井局部或全部停產，因此，研制一種生產效率高，切實可行的機械化臥底設備，顯得尤為重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于氣動系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)控制的礦用智能型氣動巷道臥底裝置，移動靈活，操作簡便，自動破碎和回收且性能安全可本發(fā)明的技術方案如下:
一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置，包括行走部、工作部、回收部、氣壓氣動系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，所述行走部由行走底座、驅動裝置、自動夾緊裝置、齒輪減速裝置構成，所述行走底座是由兩個水平橫軸，水平本體構成，所述水平橫軸兩端上裝有所述軸承和車輪，所述水平本體與軌道寬度相同，長度為兩個枕木間的長度，前半部分為實體，后半部分鏤空，所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動車輪在軌道上的行走，所述自動夾緊裝置是由齒輪、直齒輪、氣缸和夾緊機構組成，通過所述氣缸的伸縮運動來帶動所述齒輪的橫向運動，通過所述齒輪和所述直齒輪的相互嚙合；所述工作部包括工作風鎬、主機械臂、副機械臂、旋轉主軸、調高氣缸和擺動氣缸，所述主機械臂和調高氣缸一端分別固定在旋轉主軸的上下懸耳上，所述副機械臂一端與調高氣缸另一端相連，另一端與主機械臂的中部相連接；所述回收部包括回收移動箱體、回收移動平臺、自動抓斗、傳送帶裝置和后備礦車，所述回收移動箱體，其寬度與水平軌道齊寬，長度為枕木間距離的三分之二，回收箱體通過燕尾槽相連接在水平本體上滑動，所述回收移動平臺安裝在回收移動箱體內，包括氣缸、導桿、滑塊、滾輪和行程開關，通過氣缸帶動水平導桿，再由水平導桿帶動滾輪在滑塊槽內的運動，所述自動抓斗是固定在水平移動滑塊的下方，自動抓斗通過一個伸縮氣缸的上下伸縮來實現(xiàn)豎直方向的運動，所述傳送帶裝置是由兩個帶輪和傳送帶構成，通過傳送帶來將自動抓斗抓取的煤矸石傳送到后備礦車中，所述后備礦車由一個裝載箱和礦車輪軸構成，其與所述行走部相連接，同時與所述傳送帶裝置相連接，工作風鎬固定在主機械臂的前端；所述氣壓氣動系統(tǒng)包括行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)、控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)、控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)三大部分。所述PLC電氣控制系統(tǒng)，是PLC電氣控制系統(tǒng)包括中央處理單元、隨機存儲器、只讀存儲器、電源、編程裝置、通信接口、智能I/0接口模塊和人機接口裝置。所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動臥底設備在軌道上的行走。所述自動夾緊裝置是由齒輪、直齒輪、氣缸和夾緊機構組成。通過所述氣缸的伸縮運動來帶動所述齒輪的橫向運動，通過所述齒輪和所述直齒輪的相互嚙合，來實現(xiàn)所述夾緊機構的夾緊和松脫功能。所述齒輪減速機構采用的是行星齒輪傳動機構，所述行星齒輪傳動機構主要由太陽輪、內齒圈、行星輪、行星架等組成。傳動時，內齒圈固定不動，太陽輪為主動輪，行星架上的行星輪一面繞自身的軸線轉動，從而驅動行星架回轉，實現(xiàn)氣動馬達的減速。所述工作部，包括工作風鎬、主機械臂、副機械臂、旋轉主軸、調高氣缸和擺動氣缸。所述擺動氣缸與所述水平本體前半部分通過螺栓螺母相固定。所述旋轉主軸與旋轉氣缸通過鍵連接來實現(xiàn)固定。所述主機械臂和調高氣缸一端分別固定在旋轉主軸的上下懸耳上，可以實現(xiàn)與旋轉主軸相互轉動。所述副機械臂一端與調高氣缸另一端相連，另一端與主機械臂的的中部相連接。所述工作風鎬，固定在主機械臂的前端，用于破碎巷道底部的煤矸 O
所述回收部，包括回收移動箱體、回收移動平臺、自動抓斗、傳送帶裝置和后備礦車。所述回收移動箱體，其寬度與水平軌道齊寬，長度為枕木間距離的三分之二，回收箱體通過燕尾槽相連接在水平本體上滑動。所述回收移動平臺安裝在回收移動箱體內，包括氣缸、導桿、滑塊、滾輪和行程開關。通過氣缸帶動水平導桿，再由水平導桿帶動滾輪在滑塊槽內的運動，從而來實現(xiàn)水平滑塊在箱體內的橫向運動。所述自動抓斗是固定在水平移動滑塊的下方，隨滑塊的運動而同時運動，抓斗通過一個伸縮氣缸的上下伸縮來實現(xiàn)豎直方向的運動，同時實現(xiàn)自動抓取由風鎬破碎后的煤矸石。所述傳送帶裝置是由兩個帶輪和傳送帶構成，通過傳送帶來將自動抓斗抓取的煤矸石傳送到后備礦車中。所述后備礦車由一個裝載箱和礦車輪軸構成，其與所述行走部相連接，同時與所述傳送帶裝置相連接。所述氣壓氣動系統(tǒng)包括行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)、控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)、控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)三大部分。所述行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)由氣動馬達及其減速器、夾緊氣缸、夾緊電磁閥組成，通過氣源接通氣動馬達帶動臥底設備的行走，通過夾緊氣缸的伸縮來實現(xiàn)臥底設備在軌道上的定時固定和松脫。所述控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)通過壓力傳感器、位移傳感器11檢測風鎬破碎工作狀態(tài)時深度、硬度參數，反饋到PLC控制器12，由其分析處理后來控制電磁閥4開關的開閉狀態(tài)。由壓力源風接口 I接入風源，經減壓閥2到氣源開關13，再到三位四通電磁閥4，再經減壓閥2、單向節(jié)流閥3，氣管接入鎖緊氣缸8，由PLC控制系統(tǒng)來控制三位四通電磁閥4左右開關的開合，從而實現(xiàn)鎖緊氣缸8的上下伸縮和擺動運動，從而實現(xiàn)機械臂的自由伸縮運動。所述控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)，壓力位移傳感器11反饋信息至PLC控制器，再通過四位三通電磁閥4來控制移動平臺X方向氣缸5和Y方向氣缸6的運動來實現(xiàn)移動平臺的平面運動，同時控制抓取裝置氣缸7的上下運動來實現(xiàn)抓斗的豎直方向的運動。所述PLC電氣控制系統(tǒng)，是PLC電氣控制系統(tǒng)包括中央處理單元、隨機、只讀存儲器、電源、編程裝置、通信接口、智能I/O接口模塊和人機接口裝置等?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制箱來接收位移、觸碰傳感器傳來的工作實際情況的信號，再通過PLC中央處理器分析處理，輸出分析指令來控制執(zhí)行機構電磁閥的工作狀態(tài)，從而來控制總的氣動系統(tǒng)。本發(fā)明具有以下有益效果:
1.目前騎軌式臥底，移動靈活，操作簡便；
2.結合PLC、氣動傳動、機械傳動,使得機械臂風鎬破碎和煤砰石自動回收同時進行，實現(xiàn)巷道自動臥底；
3.智能化PLC控制技術實現(xiàn)了實時檢測，可實現(xiàn)自動臥底；
4.利用風壓動力源以及氣動馬達的安全特性，性能安全可靠。


圖1為本發(fā)明回收移動平臺部分的示意圖。圖2為本發(fā)明的結構示意圖。圖3為自動夾緊機構的結構示意圖。圖4為氣動馬達減速機構的示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。實施例1
一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置，包括行走部、工作部、回收部、氣壓氣動系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，所述行走部由行走底座、驅動裝置、自動夾緊裝置、齒輪減速裝置構成，所述行走底座是由兩個水平橫軸，水平本體構成，所述水平橫軸兩端上裝有所述軸承和車輪，所述水平本體與軌道寬度相同，長度為兩個枕木間的長度，前半部分為實體，后半部分鏤空，所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動車輪在軌道上的行走，所述自動夾緊裝置是由齒輪、直齒輪、氣缸和夾緊機構組成，通過所述氣缸的伸縮運動來帶動所述齒輪的橫向運動，通過所述齒輪和所述直齒輪的相互嚙合；所述工作部包括工作風鎬、主機械臂、副機械臂、旋轉主軸、調高氣缸和擺動氣缸，所述主機械臂和調高氣缸一端分別固定在旋轉主軸的上下懸耳上，所述副機械臂一端與調高氣缸另一端相連，另一端與主機械臂的中部相連接；所述回收部包括回收移動箱體、回收移動平臺、自動抓斗、傳送帶裝置和后備礦車，所述回收移動箱體，其寬度與水平軌道齊寬，長度為枕木間距離的三分之二，回收箱體通過燕尾槽相連接在水平本體上滑動，所述回收移動平臺安裝在回收移動箱體I內，包括氣缸2、導桿5、滑塊6、滾輪4和行程開關LS1、LS2，通過氣缸2帶動水平導桿3，再由水平導桿3帶動滾輪4在滑塊槽A內的運動，所述自動抓斗9是固定在水平移動滑塊7的下方，自動抓斗9通過一個伸縮氣缸8的上下伸縮來實現(xiàn)豎直方向的運動，傳送帶裝置是由兩個帶輪和傳送帶構成，通過傳送帶來將自動抓斗抓取的煤矸石傳送到后備礦車中，所述后備礦車由一個裝載箱和礦車輪軸構成，其與所述行走部相連接，同時與所述傳送帶裝置相連接，工作風鎬固定在主機械臂的前端；所述氣壓氣動系統(tǒng)包括行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)、控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)、控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)三大部分。所述行走部由行走底座、驅動裝置、自動夾緊裝置、齒輪減速裝置構成。所述行走底座是由兩個水平橫軸21，水平本體30構成。所述水平橫軸兩端上裝有所述軸承和車輪21。所述水平本體30與軌道19寬度相當，長度為兩個枕木間的長度，前半部分為實體，后半部分鏤空。所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動臥底設備在軌道上的行走。所述自動夾緊裝置是由齒輪34、直齒輪35、氣缸36和夾緊機構37組成。通過所述氣缸36的伸縮運動來帶動所述齒輪34的橫向運動，通過所述齒輪34和所述直齒輪35的相互嚙合，來實現(xiàn)所述夾緊機構的夾緊和松脫功能。所述齒輪減速機構采用的是行星齒輪傳動機構，所述該行星齒輪傳動機構主要由太陽輪a、內齒圈b、行星輪g、行星架X等組成。傳動時，內齒圈b固定不動，太陽輪a為主動輪，行星架X上的行星輪g—面繞自身的軸線OX—OX轉動,從而驅動行星架X回轉,實現(xiàn)減速。實施例2
首先臥底機底座30可放在滾輪軸20上，滾輪軸21與滾輪20通過滾動軸承20連接實現(xiàn)兩者的相對滾動。然后擺動氣壓缸18通過螺釘22與底座連接以實現(xiàn)其與底座的共同移動。擺動氣壓缸上套有軸15，軸15上有耳環(huán)14以實現(xiàn)其與調高氣壓缸13和機械臂12的連接。機械臂11的左右擺動是通過擺動氣壓缸18的擺動實現(xiàn)的，上下運動是通過調高氣壓缸18的伸縮實現(xiàn)的，同時搖臂的上下擺動可帶動風鎬10的上下運動，進而實現(xiàn)風鎬10破碎凸起巖層時的施力和抬起。其中觸碰傳感器的作用是控制風鎬的工作和停止，當風鎬觸碰到巷道煤矸石的時候，觸碰傳感器傳遞信號至PLC控制器，再通過PLC控制器控制風鎬10大的工作和停止；位移傳感器是根據煤矸石的深度來實現(xiàn)一定距離煤矸石的破碎，實現(xiàn)對巷道一定深度巖層的破碎。由此，該機械臂能夠實現(xiàn)破碎位置的而精確定位和破碎深度的控制。工作過程中風鎬10先把凸起巖層破碎掉，然后鋪設軌道19，再在軌道19上進行整機的向前推移，從而實現(xiàn)持續(xù)工作。實施例3
所述回收部，包括回收移動箱體23、回收移動平臺24、自動抓斗29、傳送帶裝置27和后備礦車31。所述回收移動箱體23，其寬度與水平軌道齊寬，長度為枕木間距離的三分之二，回收箱體通過燕尾槽相連接在水平本體30上滑動。所述回收移動平臺安裝在回收移動箱體內，包括氣缸2、導桿8、滑塊6、滾輪4和行程開關LS1、LS2。通過氣缸2帶動水平導桿7，再由水平導桿7帶動滾輪4在滑塊槽A內的運動，從而來實現(xiàn)水平滑塊6在箱體23內的橫向運動。所述自動抓斗29是固定在水平移動滑塊6的下方，隨滑塊6的運動而同時運動，抓斗29通過一個伸縮氣缸25的上下伸縮來實現(xiàn)豎直方向的運動，同時實現(xiàn)自動抓取由風鎬10破碎后的煤矸石32。所述傳送帶裝置是由兩個帶輪27和傳送帶28構成，通過傳送帶28來將自動抓斗29抓取的煤矸石傳送到后備礦車中。所述后備礦車由一個裝載箱31和礦車輪軸33構成，其與所述行走部30相連接，同時與所述傳送帶裝置27相連接。實施例4
所述氣壓氣動系統(tǒng)包括行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)、控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)、控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)三大部分。所述行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)由氣動馬達及其減速器、夾緊氣缸、夾緊電磁閥組成，通過氣源接通氣動馬達帶動臥底設備的行走，通過夾緊氣缸的伸縮來實現(xiàn)臥底設備在軌道上的定時固定和松脫。所述控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)通過壓力傳感器、位移傳感器11檢測風鎬破碎工作狀態(tài)時深度、硬度參數，反饋到PLC控制器12，由其分析處理后來控制電磁閥4開關的開閉狀態(tài)。由壓力源風接口 I接入風源，經減壓閥2到氣源開關13，再到三位四通電磁閥4，再經減壓閥2、單向節(jié)流閥3，氣管接入鎖緊氣缸8，由PLC控制系統(tǒng)來控制三位四通電磁閥4左右開關的開合，從而實現(xiàn)鎖緊氣缸8的上下伸縮和擺動運動，從而實現(xiàn)機械臂的自由伸縮運動。所述控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)，壓力位移傳感器11反饋信息至PLC控制器，再通過四位三通電磁閥4來控制移動平臺X方向氣缸5和Y方向氣缸6的運動來實現(xiàn)移動平臺的平面運動，同時控制抓取裝置氣缸7的上下運動來實現(xiàn)抓斗的豎直方向的運動。
權利要求
1.一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置，包括行走部、工作部、回收部、氣壓氣動系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，其特征在于:所述行走部由行走底座、驅動裝置、自動夾緊裝置、齒輪減速裝置構成，所述行走底座是由兩個水平橫軸，水平本體構成，所述水平橫軸兩端上裝有所述軸承和車輪，所述水平本體與軌道寬度相同，長度為兩個枕木間的長度，前半部分為實體，后半部分鏤空，所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動車輪在軌道上的行走，所述自動夾緊裝置是由齒輪、直齒輪、氣缸和夾緊機構組成，通過所述氣缸的伸縮運動來帶動所述齒輪的橫向運動，通過所述齒輪和所述直齒輪的相互嚙合；所述工作部包括工作風鎬、主機械臂、副機械臂、旋轉主軸、調高氣缸和擺動氣缸，所述主機械臂和調高氣缸一端分別固定在旋轉主軸的上下懸耳上，所述副機械臂一端與調高氣缸另一端相連，另一端與主機械臂的中部相連接；所述回收部包括回收移動箱體、回收移動平臺、自動抓斗、傳送帶裝置和后備礦車，所述回收移動箱體，其寬度與水平軌道齊寬，長度為枕木間距離的三分之二，回收箱體通過燕尾槽相連接在水平本體上滑動，所述回收移動平臺安裝在回收移動箱體內，包括氣缸、導桿、滑塊、滾輪和行程開關，通過氣缸帶動水平導桿，再由水平導桿帶動滾輪在滑塊槽內的運動，所述自動抓斗是固定在水平移動滑塊的下方，自動抓斗通過一個伸縮氣缸的上下伸縮來實現(xiàn)豎直方向的運動，所述傳送帶裝置是由兩個帶輪和傳送帶構成，通過傳送帶來將自動抓斗抓取的煤矸石傳送到后備礦車中，所述后備礦車由一個裝載箱和礦車輪軸構成，其與所述行走部相連接，同時與所述傳送帶裝置相連接，工作風鎬固定在主機械臂的前端；所述氣壓氣動系統(tǒng)包括行走底座行走及自動夾緊系統(tǒng)、控制機械臂定位運動氣動系統(tǒng)、控制移動箱體和移動平臺自動回收氣動系統(tǒng)三大部分。
2.根據權利要求1所述的一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置，其特征在于:所述PLC電氣控制系統(tǒng)，是PLC電氣控制系統(tǒng)包括中央處理單元、隨機存儲器、只讀存儲器、電源、編程裝置、通信接口、智能I/0接口模塊和人機接口裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦用智能型氣動巷道臥底裝置，包括行走部、工作部、回收部、氣壓氣動系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，所述行走部由行走底座、驅動裝置、自動夾緊裝置、齒輪減速裝置構成，所述行走底座是由兩個水平橫軸，水平本體構成，所述水平橫軸兩端上裝有所述軸承和車輪，所述水平本體與軌道寬度相同，長度為兩個枕木間的長度，前半部分為實體，后半部分鏤空，所述驅動裝置是由氣源、氣動馬達組成，由氣動馬達轉動帶動車輪在軌道上的行走，所述自動夾緊裝置是由齒輪、直齒輪、氣缸和夾緊機構組成，通過所述氣缸的伸縮運動來帶動所述齒輪的橫向運動，通過所述齒輪和所述直齒輪的相互嚙合；本發(fā)明基于氣動系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)控制，移動靈活，操作簡便，自動破碎和回收且性能安全可靠。
文檔編號E02F9/06GK103088853SQ201310019619
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月19日 優(yōu)先權日2013年1月19日
發(fā)明者阮學云, 汪達坤, 王鵬彧, 朱思文, 姬彥文, 徐東平 申請人:安徽理工大學