CN112096404B - 掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置、掘锚一体机及拆装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置、掘锚一体机及拆装方法，属于煤矿井下巷道掘进装备的技术领域，该装置包括周向定位座、摆动臂、编码器安装座、旋转编码器、自润滑轴承和底座；周向定位座固定在截割臂上；底座包括筒体和环形的盘体，筒体的底部封闭，盘体固定在筒体的顶部开口外，筒体插设在截割臂回转销轴的中心，盘体固定在滑移机架上；编码器安装座为轴套结构，通过自润滑轴承与筒体的内壁连接；旋转编码器的旋转外壳固定在编码器安装座内；摆动臂的一端固定在周向定位座上，另一端固定在编码器安装座上。本发明实现了截割臂摆动角度的实时精确测量，根据截割臂摆动角度和臂长，最终计算出截割高度。

Description

掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置、掘锚一体机及 拆装方法

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道掘进装备的技术领域，具体公开了一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置、掘锚一体机及拆装方法。

背景技术

掘锚一体机是煤矿井下巷道掘进的主要装备之一，也是掘锚一体化技术的关键装备。随着智能化技术的发展，智能截割技术成为掘锚一体机智能化的关键技术之一，也是煤巷快速掘进系统智能化的“卡脖子”环节。实现掘锚一体机的智能截割，必须对截割高度进行精准的测量与定位，然后将识别的数据信息传输给整机的控制中心，以实施进一步的控制。目前的国产掘锚一体机是通过在截割臂上安装倾角传感器来实现对截割高度的测量，这种方法存在测量精度低、可靠性不高的问题，同时也制约了装备智能化的发展。

另外，目前的国产掘锚一体机临时支护系统集自动铺网、除尘装置、前探功能等于一体，可滑移式前探顶板实现了截割高度与掏槽深度的联动、互锁，减小了空顶距，前探深度可通过程序调整与采高（截割高度）参数的对应关系，提高了系统的适应性。但是，目前的前探深度与采高无法实现实时动态匹配，需要在掘锚一体机上安装截割高度精确测量装置，实时获取准确采高数据，实现前探深度、截割高度、掏槽深度的精准联动控制。

因此，设计一种掘锚一体机截割高度精确定位装置，对实现智能截割技术，提高国产掘锚一体机的智能化程度具有重要意义。

发明内容

本发明是针对现有掘锚一体机截割高度测量方法因精度低、可靠性不高等弊端，无法实现采高的实时动态显示和智能截割，无法实现临时支护前探深度、截割高度、掏槽深度的精准联动控制的技术问题，提供了一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置和掘锚一体机，同时提供掘锚一体机上该装置在受限空间内的拆装方法，能够实现井下方便拆卸和维护。

为实现上述目的，本发明提供一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，设置在掘锚一体机的截割臂和滑移机架的铰接处，截割臂和滑移机架通过截割臂回转销轴铰接，包括周向定位座、摆动臂、编码器安装座、旋转编码器、自润滑轴承和底座；周向定位座固定在截割臂上，随截割臂绕截割臂回转销轴转动；底座包括筒体和环形的盘体，筒体的底部封闭，盘体固定在筒体的顶部开口外，筒体插设在截割臂回转销轴的中心，盘体固定在滑移机架上；编码器安装座为轴套结构，通过自润滑轴承与筒体的内壁连接，且自筒体的顶部开口伸出；旋转编码器的旋转外壳固定在编码器安装座内；摆动臂的一端固定在周向定位座上，另一端固定在编码器安装座上。

进一步地，旋转编码器的固定轴与筒体的底部之间通过连接机构连接。

进一步地，连接机构包括联轴器、十字连接件、十字凹槽螺栓、垫圈和锁母；十字连接件的四个连接端依次为第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端；联轴器的一端与旋转编码器连接，另一端与十字连接件的第一连接端连接；十字凹槽螺栓穿过的筒体的底部，位于筒体内的端部设置有十字凹槽，十字连接件的第二连接端和第四连接端卡接在十字凹槽内，十字凹槽螺栓位于筒体外的端部固定通过垫圈和锁母固定在筒体的底部外。

进一步地，上述掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，还包括用于对编码器安装座轴向限位的轴向锁止机构；轴向锁止机构包括锁板；编码器安装座的外壁上对称设置有弧形沟槽；锁板对称设置在编码器安装座的两侧，一端为与弧形沟槽配合的弧形结构，另一端通过锁板螺栓固定在底座的盘体上。

进一步地，摆动臂与周向定位座连接的端部为收窄端，收窄端上对称设置有凹槽，收窄端穿设在周向定位座的安装槽或安装孔内；周向定位座上，在安装槽或安装孔的两侧对称设置有螺纹孔，螺纹孔与收窄端的凹槽对应，螺纹孔内螺纹穿设有顶丝螺钉，顶丝螺钉抵靠在收窄端的凹槽内。

进一步地，收窄端外安装有限位板。

本发明还提供一种掘锚一体机，截割臂和滑移机架通过截割臂回转销轴铰接，截割臂和滑移机架的铰接处设置有上述掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置。

进一步地，掘锚一体机的平台架上开设有用于拆装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置的预留维护孔。

进一步地，截割臂回转销轴为阶梯式结构，截割臂回转销轴与截割臂和滑移机架之间的润滑采用润滑泵自动润滑与手动润滑相结合的润滑方式；截割臂回转销轴未安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置的端面设置有手动润滑油进口，与截割臂对应的圆周面上设置有手动润滑油出口；截割臂位于滑移机架之间的位置设置有贯通的自动润滑油通道，进口位于截割臂的外侧且与机载于掘锚一体机上的润滑泵连接。

本发明还提供上述掘锚一体机中掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置在受限空间内的拆装方法，包括安装方法和拆卸方法：

安装方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂至水平；

S3，移动滑移机架至截割臂回转点正好位于平台架上的预留维护孔处；

S4，依次安装底座、自润滑轴承、十字凹槽螺栓、垫圈和锁母，将旋转编码器、联轴器、十字连接件装配好，安装在编码器安装座上，十字连接件对准十字凹槽螺栓的十字凹槽，将编码器安装座插入自润滑轴承内，安装周向定位座和摆动臂；

S5，安装轴向锁止机构，调整顶丝螺钉的位置；

拆卸方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂至水平；

S3，移动滑移机架至截割臂回转点正好位于平台架上的预留维护孔处；

S4，利用现有空间依次拆除摆动臂、锁板，拔出编码器安装座及旋转编码器、联轴器和十字连接件，更换旋转编码器。

本发明具有如下的有益效果：

1.本发明实现了煤矿井下掘进装备摆动机构在有限空间内的摆动角度精确、可靠测量功能，应用到掘锚一体机上，实现了截割臂摆动角度的实时精确测量，根据截割臂摆动角度和臂长，最终计算出截割高度，提高了截割高度定位的精度和可靠性；

2.本发明为掘锚一体机临时支护前探深度、截割高度、掏槽深度的精准联动控制提供了基础，提高了掘锚一体机的智能化程度；

3.本发明提供的掘锚一体机中掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置在受限空间内（比如井下）的拆装方法，更换方便，降低了掘锚一体机的井下工作维护量。

附图说明

图1为掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置的安装主视图（箭头方向为掘进方向）；

图2为图1沿 A-A方向的剖视图；

图3为周向定位座和摆动臂的连接示意图；

图4为连接机构的结构示意图；

图5为掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置装卸时与预留维护孔的位置关系图；

图6为图5 沿B-B方向的剖视图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-周向定位座；1.1-顶丝螺钉；2-摆动臂；2.1-收窄端；2.2-凹槽；2.3-限位板；3-编码器安装座；4-旋转编码器；5-自润滑轴承；6.1-联轴器；6.2-十字连接件；6.3-十字凹槽螺栓；6.4-垫圈；6.5-锁母；7-底座；8-轴向锁止机构；8.1-锁板；8.2-锁板螺栓；100-掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置；201-截割臂；202-滑移机架；203-截割臂回转销轴；300-右平台架；301-预留维护孔；400-电控装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100，设置在掘锚一体机的截割臂201和滑移机架202的铰接处，截割臂201和滑移机架202通过截割臂回转销轴203铰接，包括周向定位座1、摆动臂2、编码器安装座3、旋转编码器4、自润滑轴承5、连接机构和底座7；周向定位座1采用焊接或可拆卸连接固定在截割臂201上，随截割臂201绕截割臂回转销轴203转动；底座7包括筒体和环形的盘体，筒体的底部封闭，盘体固定在筒体的顶部开口外，筒体插设在截割臂回转销轴203的中心，盘体固定在滑移机架202上；编码器安装座3为轴套结构，通过自润滑轴承5与筒体的内壁连接，且自筒体的顶部开口伸出；旋转编码器4的旋转外壳固定在编码器安装座3内，随编码器安装座3转动，旋转编码器4的固定轴与筒体的底部之间通过连接机构连接，对旋转编码器4进行限位；摆动臂2的一端固定在周向定位座1上，另一端固定在编码器安装座3上，周向定位座1随截割臂201旋转，带动摆动臂2和编码器安装座3旋转。整个装置设计利用现有空间，结构紧凑，布置合理。

进一步地，连接机构包括联轴器6.1、十字连接件6.2、十字凹槽螺栓6.3、垫圈6.4和锁母6.5；十字连接件6.2的四个连接端依次为第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端；联轴器6.1的一端与旋转编码器4连接，另一端与十字连接件6.2的第一连接端连接；十字凹槽螺栓6.3穿过的筒体的底部，位于筒体内的端部设置有十字凹槽，十字连接件6.2的第二连接端和第四连接端卡接在十字凹槽内，十字凹槽螺栓6.3位于筒体外的端部固定通过垫圈6.4和锁母6.5固定在筒体的底部外。上述连接机构装卸迅速，且稳定性好。

进一步地，垫圈6.4优选采用NORD-LOCK制锁垫圈，在一定的紧固力矩下，垫圈6.4上的牙齿啮入的筒体的底部，保证锁母6.3不松动，提高测量的精准性。

进一步地，上述掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，还包括用于对编码器安装座3轴向限位的轴向锁止机构8；轴向锁止机构8包括锁板8.1；编码器安装座3的外壁上对称设置有弧形沟槽；锁板8.1对称设置在编码器安装座3的两侧，一端为与弧形沟槽配合的弧形结构，另一端通过锁板螺栓8.2固定在底座的盘体上。锁板8.1采用具有缓冲、吸振功能的材料制成，降低掘锚一体机截割作业过程中，截割臂201的振动产生的疲劳破坏。

进一步地，如图3所示，图3为图2的俯视，摆动臂2与周向定位座1连接的端部为收窄端2.1，收窄端2.1的宽度为b，收窄端2.1上对称设置有凹槽2.2，收窄端2.2穿设在周向定位座1的安装槽或安装孔内，即安装槽或安装孔的宽度为a，a>b；周向定位座1上，在安装槽或安装孔的两侧对称设置有螺纹孔，螺纹孔与收窄端2.1的凹槽2.2对应，螺纹孔内螺纹穿设有顶丝螺钉1.1，顶丝螺钉1.1抵靠在收窄端2.1的凹槽2.2内。通过调整顶丝螺钉1.1实现摆动臂2的周向微调，保证初始安装位置的精准度和可靠性。

进一步地，收窄端2.1外安装有限位板2.3，防止外力因素（如掉落煤块）导致摆动臂2轴向弯折过大，提高装置的可靠性。

进一步地，底座7的盘体为法兰盘，通过螺栓固定在滑移机架202。

进一步地，截割臂回转销轴203与法拉盘接触的端面上均匀布置4个螺纹孔，法兰盘上对应布置4个光孔，用于实现截割臂回转销轴203与底座7的固定，限制截割臂回转销轴203的轴向窜动，底部的螺栓（A处）不安装，防止旋转编码器4在转动过程中与底部螺栓干涉，导致旋转编码器4失效。

进一步地，自润滑轴承5上镶嵌有润滑材料，实现装置工作过程中，编码器安装座3与底座7配合面的实时润滑。

本实施例还提供一种掘锚一体机，截割臂201和滑移机架202通过截割臂回转销轴203铰接，截割臂201和滑移机架202的铰接处设置有上述掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100。

进一步地，掘锚一体机的平台架300上开设有用于拆装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100的预留维护孔301，在选择平台架300时，应当选择布置相对简单，方便掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100装卸的一侧，选择好平台架300，再加工预留维护孔301，安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100。

进一步地，截割臂回转销轴203为阶梯式结构，未安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100的端面为大端面，安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100的端面为小端面，以便于在未安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100的一侧（R侧）拆装截割臂回转销轴203。

进一步地，截割臂回转销轴203与截割臂201和滑移机架202之间的润滑采用润滑泵自动润滑与手动润滑相结合的润滑方式，有效提高润滑可靠性；截割臂回转销轴203未安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置100的端面设置有手动润滑油进口（B口），与截割臂201对应的圆周面上设置有手动润滑油出口；截割臂201位于滑移机架202之间的位置设置有贯通的自动润滑油通道，进口位于截割臂201的外侧（C口）且与机载于掘锚一体机上的润滑泵连接。

本实施例还提供上述掘锚一体机中掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置在受限空间内的拆装方法，包括安装方法和拆卸方法。

安装方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂201至水平；

S3，移动滑移机架202至截割臂回转点（即截割臂201和滑移机架202的铰接处）正好位于平台架300上的预留维护孔301处；

S4，以平台架300上设置有电控装置400为例，利用平台架300与滑移机架202之间的空间H1、电控装置400与滑移机架202之间的空间H2以及预留维护孔301，依次安装底座7、自润滑轴承5、十字凹槽螺栓6.3、垫圈6.4和锁母6.5，将旋转编码器4、联轴器6.1、十字连接件6.2装配好，安装在编码器安装座3上，十字连接件6.2对准十字凹槽螺栓6.3的十字凹槽，将编码器安装座3插入自润滑轴承5内，安装周向定位座1和摆动臂2，调整编码器安装座3的安装相位，使旋转编码器4的输出端与竖直方向夹角β=30°；

S5，安装轴向锁止机构8，调整顶丝螺钉1.1的位置，顶丝螺钉1.1涂抹防松胶。

拆卸方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂201至水平；

S3，移动滑移机架202至截割臂回转点正好位于平台架300上的预留维护孔301处；

S4，利用平台架300与滑移机架202之间的空间H1拆除摆动臂2、锁板8.1，利用电控装置400与滑移机架202之间的空间H2拔出编码器安装座3及旋转编码器4、联轴器6.1和十字连接件6.2，更换旋转编码器3。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，其特征在于，设置在掘锚一体机的截割臂和滑移机架的铰接处，截割臂和滑移机架通过截割臂回转销轴铰接，包括周向定位座、摆动臂、编码器安装座、旋转编码器、自润滑轴承和底座；

所述周向定位座固定在截割臂上，随截割臂绕截割臂回转销轴转动；

所述底座包括筒体和环形的盘体，筒体的底部封闭，盘体固定在筒体的顶部开口外，筒体插设在截割臂回转销轴的中心，盘体固定在滑移机架上；

所述编码器安装座为轴套结构，通过自润滑轴承与筒体的内壁连接，且自筒体的顶部开口伸出；

所述旋转编码器的旋转外壳固定在编码器安装座内；

所述摆动臂的一端固定在周向定位座上，另一端固定在编码器安装座上；所述旋转编码器的固定轴与筒体的底部之间通过连接机构连接；

所述连接机构包括联轴器、十字连接件、十字凹槽螺栓、垫圈和锁母；

所述十字连接件的四个连接端依次为第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端；

所述联轴器的一端与旋转编码器连接，另一端与十字连接件的第一连接端连接；

所述十字凹槽螺栓穿过的筒体的底部，位于筒体内的端部设置有十字凹槽，十字连接件的第二连接端和第四连接端卡接在十字凹槽内，十字凹槽螺栓位于筒体外的端部固定通过垫圈和锁母固定在筒体的底部外。

2.根据权利要求1所述的掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，其特征在于，还包括用于对编码器安装座轴向限位的轴向锁止机构；

所述轴向锁止机构包括锁板；

所述编码器安装座的外壁上对称设置有弧形沟槽；

所述锁板对称设置在编码器安装座的两侧，一端为与弧形沟槽配合的弧形结构，另一端通过锁板螺栓固定在底座的盘体上。

3.根据权利要求1或2所述的掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，其特征在于，摆动臂与周向定位座连接的端部为收窄端，收窄端上对称设置有凹槽，收窄端穿设在周向定位座的安装槽或安装孔内；

所述周向定位座上，在安装槽或安装孔的两侧对称设置有螺纹孔，螺纹孔与收窄端的凹槽对应，螺纹孔内螺纹穿设有顶丝螺钉，顶丝螺钉抵靠在收窄端的凹槽内。

4.根据权利要求3所述的掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置，其特征在于，所述收窄端外安装有限位板。

5.一种掘锚一体机，截割臂和滑移机架通过截割臂回转销轴铰接，其特征在于，截割臂和滑移机架的铰接处设置有权利要求3或4所述的掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置。

6.根据权利要求5所述的掘锚一体机，其特征在于，掘锚一体机的平台架上开设有用于拆装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置的预留维护孔。

7.根据权利要求6所述的掘锚一体机，其特征在于，截割臂回转销轴为阶梯式结构，截割臂回转销轴与截割臂和滑移机架之间的润滑采用润滑泵自动润滑与手动润滑相结合的润滑方式；

所述截割臂回转销轴未安装掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置的端面设置有手动润滑油进口，与截割臂对应的圆周面上设置有手动润滑油出口；

所述截割臂位于滑移机架之间的位置设置有贯通的自动润滑油通道，进口位于截割臂的外侧且与机载于掘锚一体机上的润滑泵连接。

8.一种如权利要求6或7所述掘锚一体机中掘锚一体机临时支护系统采高精确定位装置在受限空间内的拆装方法，其特征在于，包括安装方法和拆卸方法：

安装方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂至水平；

S3，移动滑移机架至截割臂回转点正好位于平台架上的预留维护孔处；

S4，依次安装底座、自润滑轴承、十字凹槽螺栓、垫圈和锁母，将旋转编码器、联轴器、十字连接件装配好，安装在编码器安装座上，十字连接件对准十字凹槽螺栓的十字凹槽，将编码器安装座插入自润滑轴承内，安装周向定位座和摆动臂；

S5，安装轴向锁止机构，调整顶丝螺钉的位置；

拆卸方法包括下述步骤：

S1，掘锚一体机退出空顶区范围，移动到有永久支护且底板平整的安全区内；

S2，关闭掘锚一体机行走功能，调整截割臂至水平；

S3，移动滑移机架至截割臂回转点正好位于平台架上的预留维护孔处；

S4，利用现有空间依次拆除摆动臂、锁板，拔出编码器安装座及旋转编码器、联轴器和十字连接件，更换旋转编码器。

Images