CN105729102B - 锚杆用自动戴螺母机 - Google Patents

Abstract

锚杆用自动戴螺母机，属于锚杆支护装置自动化生产过程锚杆自动带螺母装置技术领域，它包括底座、送进机构、旋入机构和控制机构，其特征是：送进机构包括支座、气缸、推块和导轨，底座上表面固定设置有支座，支座上表面通过气缸支架固定设置有气缸，气缸内设置有活塞杆，活塞杆自由端固定连接有推块；旋入机构包括机头、气动滑台、主轴支撑、主轴、减速器和伺服电机。本发明提供的锚杆生产过程中的戴螺母机，与锚杆生产线高度集成，提高自动化进程，解放人力，提高锚杆成产率。首次上螺母成功率高于99%，并且在带螺母过程中，对首次未安装成功锚杆进行二次上螺母，进一步提高成功率，还可以检测出无法戴螺母的锚杆，从而留待后续步骤解决。

Description

锚杆用自动戴螺母机

技术领域

本发明属于锚杆支护装置自动化生产过程锚杆自动带螺母装置技术领域，特别涉及锚杆用自动戴螺母机。

背景技术

锚杆是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。

随着锚杆使用范围的扩大，市场上对锚杆生产的需求急剧增大，锚杆的自动化生产成为满足市场需求的必经之路。螺母是锚杆构件的重要组成部分，目前用于锚杆生产线中戴螺母的方式为手工安装，虽然成功率为100%，但是存在以下问题：（1）、人工成本过高；（2）、效率低下；（3）、不便于和自动化锚杆生产线集成。自动地在锚杆上装配螺母，成为加速锚杆自动化生产进程的重要组成部分。

发明内容

为了准确地使生产的锚杆自动戴戴螺母，提高生产效率，本发明特别提供锚杆用自动戴螺母机。

本发明通过以下技术方案予以实现。

锚杆用自动戴螺母机，它包括底座、送进机构、旋入机构和控制机构，其特征是：

送进机构包括支座、气缸、推块和导轨，底座上表面固定设置有支座，支座上表面通过气缸支架固定设置有气缸，气缸内设置有活塞杆，活塞杆自由端固定连接有推块；支座上表面固定设置有推块挡板，活塞杆推动推块在推块挡板内沿水平方向左右滑动；推块行程末端垂直于支座上表面设置有导轨，螺母在导轨内自由落下至支座上，活塞杆推动推块将螺母送入旋入机构；

旋入机构包括机头、气动滑台、主轴支撑、主轴、减速器和伺服电机，底座上设置有至少4个下支柱，下支柱上方对应位置设置有上支柱，上支柱与下支柱外套设有弹簧，上支柱与下支柱之间有间距，弹簧支撑上支柱；多个上支柱上表面固定连接下支撑板，下支撑板上方设置有气动滑台，气动滑台上表面固定连接有上支撑板，上支撑板上表面固定连接有主轴支撑，主轴穿过主轴支撑一端连接机头，主轴另一端连接减速器的一端，减速器另一端连接伺服电机，伺服电机通过减速器带动主轴和机头转动。

导轨外表面设置有导轨挡板，导轨挡板中部上开设有腰型孔。

导轨上部与下部分别固定设置有调节杆支架，导轨挡板与调节杆支架对应处固定连接调节杆，调节杆上设置有调节螺母；通过调节调节螺母在调节杆支架中的位置，调节导轨挡板与导轨之间的距离。

气缸头部与尾部分别设置有气缸磁性开关。

主轴支撑与机头之间设置接近开关，接近开关用于伺服电机的原点检测。

气动滑台上设置有滑台磁性开关a、滑台磁性开关b和滑台磁性开关c，滑台磁性开关a感应时表示上支撑板回到初始位置；滑台磁性开关b感应时表示螺母和锚杆接触，滑台磁性开关c感应时表示戴螺母完成。

机头由机头外筒、机头内筒、弹性棒、机头后盖、十字滑块联轴器和机头前盖组成，机头后盖、机头外筒与机头前盖固定连接，机头外筒内套装有有机头内筒，螺母位于机头内筒中，机头内筒与机头外筒之间沿圆周方向均匀设置有有3根弹性棒；机头后盖与机头外筒之间设置有十字滑块联轴器，十字滑块联轴器在机头后盖内作旋转运动。

导轨底部与推块挡板接触处设置有永磁体。

锚杆用自动戴螺母机使用方法，其特征是按如下步骤进行：

1）、螺母送进：

螺母由振动盘送入导轨，受导轨挡板和导轨的限制，螺母在依靠重力下落过程中姿态不会改变；螺母落入导轨底部后由永磁铁对螺母姿态作调整，由气缸带动推块将螺母送入机头，其中两个气缸磁性开关分别检测气缸动作的左右极限位置；当推块返回初始位置时，下一个螺母到永磁铁位置，等待执行下个工作循环；

2）、螺母旋入：

当气缸将螺母送入机头且气缸杆返回原始位置时，气动滑台通过推送上支撑板水平运动，将上支撑板上固定连接的主轴支撑中的主轴推送至机头，当滑台磁性开关b感应时，即表示螺母和锚杆接触，此时伺服电机通过减速器带动主轴和机头转动，从而将螺母旋入锚杆；随着螺母的旋入，上支撑板前移，当滑台磁性开关c感应时或机头旋转指定圈数后，表示戴螺母完成；此时气动滑台将支撑板推回，当滑台磁性开关a感应时，表示上支撑板回到初始位置，此时伺服电机带动机头旋转，使进螺母口正对推块，等待下次工作循环；

3）、控制与记录：

控制上述1）与2）动作间隔时间、戴螺母圈数和速度；通过PLC监测伺服电机运行状况，戴螺母过程中转矩过大，PLC首先控制伺服电机反转，然后再控制伺服电机正转使螺母重新旋入锚杆；第二次戴螺母还是未成功，标记这根锚杆为问题锚杆，留待后续步骤处理；自动记录戴螺母个数、成功率。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明提供的锚杆生产过程中的戴螺母机，与锚杆生产线高度集成，提高自动化进程，解放人力，提高锚杆成产率。

2、本发明提供的锚杆戴螺母机首次上螺母成功率高于99%，并且在带螺母过程中，对首次未安装成功锚杆进行二次上螺母，进一步提高成功率。

3、本发明提供的锚杆戴螺母机在带螺母过程中可检测出无法戴螺母的锚杆，从而在后续步骤解决。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为图1省略送进机构后左视示意图。

图3为本发明推块挡板与支座接触处结构主视示意图。

图4为本发明推块挡板与支座接触处结构右视示意图。

图5为本发明推块挡板与支座接触处结构俯视示意图。

图6为本发明机头装配结构主视示意图。

图7为本发明机头装配结构右视示意图。

图8为本发明机头装配结构左视示意图。

图9为十字滑块联轴器零件结构示意图。

图中，1为调节杆，2为下螺母观察孔，3为竖直挡板，4为调节螺母，5为机头，6为气动滑台，7为上支柱，8为下支柱，9为底座，10为支座，11为水平挡板，12为气缸磁性开关，13为气缸，14为气缸支座，5为推块，16为调节杆支撑座，17为竖直导轨，18为主轴，19为接近开关，20为主轴支撑，21为上支撑板，22为减速器，23为伺服电机，24为滑台磁性开关a，25为下支撑板，26为弹簧，27为滑台磁性开关b，28为滑台磁性开关c，29为机头外筒，30为机头内筒，31为弹性棒，32为机头后盖，33为十字滑块联轴器，34为机头前盖。

具体实施方式

锚杆用自动戴螺母机，它包括底座9、送进机构、旋入机构和控制机构，其特征是：

送进机构包括支座10、气缸13、推块15和导轨17，底座9上表面固定设置有支座10，支座10上表面通过气缸支架14固定设置有气缸13，气缸13内设置有活塞杆，活塞杆自由端固定连接有推块15；支座10上表面固定设置有推块挡板11，活塞杆推动推块15在推块挡板11内沿水平方向左右滑动；推块15行程末端垂直于支座上表面设置有导轨17，螺母在导轨17内自由落下至支座10上，活塞杆推动推块15将螺母送入旋入机构；

旋入机构包括机头5、气动滑台6、主轴支撑20、主轴18、减速器22和伺服电机23，底座9上设置有至少4个下支柱8，下支柱8上方对应位置设置有上支柱7，上支柱7与下支柱8外套设有弹簧26，上支柱7与下支柱8之间有间距，弹簧26支撑上支柱7；多个上支柱7上表面固定连接下支撑板25，下支撑板25上方设置有气动滑台6，气动滑台6上表面固定连接有上支撑板21，上支撑板21上表面固定连接有主轴支撑20，主轴18穿过主轴支撑20一端连接机头5，主轴18另一端连接减速器22的一端，减速器22另一端连接伺服电机23，伺服电机23通过减速器22带动主轴18和机头5转动。

导轨17外表面设置有导轨挡板3，导轨挡板3中部上开设有腰型孔2。

导轨17上部与下部分别固定设置有调节杆支架16，导轨挡板3与调节杆支架16对应处固定连接调节杆1，调节杆1上设置有调节螺母4；通过调节调节螺母4在调节杆支架16中的位置，调节导轨挡板3与导轨17之间的距离。

气缸13头部与尾部分别设置有气缸磁性开关12。

主轴支撑20与机头5之间设置接近开关19，接近开关19用于伺服电机23的原点检测。

气动滑台6上设置有滑台磁性开关a、滑台磁性开关b和滑台磁性开关c，滑台磁性开关a感应时表示上支撑板回到初始位置；滑台磁性开关b感应时表示螺母和锚杆接触；滑台磁性开关c感应时表示戴螺母完成。

机头5由机头外筒29、机头内筒30、弹性棒31、机头后盖32、十字滑块联轴器33和机头前盖34组成；机头后盖32、机头外筒29与机头前盖34固定连接，机头外筒29内套装有有机头内筒30，螺母位于机头内筒30中，机头内筒30与机头外筒29之间沿圆周方向均匀设置有有3根弹性棒31；机头后盖32与机头外筒29之间设置有十字滑块联轴器33，十字滑块联轴器33在机头后盖32内作旋转运动。

导轨17底部与推块挡板11接触处设置有永磁体。

锚杆用自动戴螺母机使用方法，其特征是按如下步骤进行：

1）、螺母送进：

螺母由振动盘送入导轨17，受导轨挡板3和导轨17的限制，螺母在依靠重力下落过程中姿态不会改变；螺母落入导轨17底部后由永磁铁对螺母姿态作调整，由气缸13带动推块15将螺母送入机头5，其中两个气缸磁性开关12分别检测气缸动作的左右极限位置；当推块15返回初始位置时，下一个螺母到永磁铁位置，等待执行下个工作循环；

2）、螺母旋入：

当气缸13将螺母送入机头5且气缸杆返回原始位置时，气动滑台6通过推送上支撑板21水平运动，将上支撑板21上固定连接的主轴支撑20中的主轴18推送至机头5，当滑台磁性开关b感应时，即表示螺母和锚杆接触，此时伺服电机23通过减速器22带动主轴18和机头5转动，从而将螺母旋入锚杆；随着螺母的旋入，上支撑板21前移，当滑台磁性开关c感应时或机头旋转指定圈数后，表示戴螺母完成；此时气动滑台6将支撑板21推回，当滑台磁性开关a感应时，表示上支撑板21回到初始位置，此时伺服电机23带动机头5旋转，使进螺母口正对推块15，等待下次工作循环；

3）、控制与记录：

控制上述1）与2）动作间隔时间、戴螺母圈数和速度；通过PLC监测伺服电机运行状况，戴螺母过程中转矩过大，PLC首先控制伺服电机反转，然后再控制伺服电机正转使螺母重新旋入锚杆；第二次戴螺母还是未成功，标记这根锚杆为问题锚杆，留待后续步骤处理；自动记录戴螺母个数、成功率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.锚杆用自动戴螺母机，它包括底座（9）、送进机构、旋入机构和控制机构，其特征是：

送进机构包括支座（10）、气缸（13）、推块（15）和导轨（17），底座（9）上表面固定设置有支座（10），支座（10）上表面通过气缸支架（14）固定设置有气缸（13），气缸（13）内设置有活塞杆，活塞杆自由端固定连接有推块（15）；支座（10）上表面固定设置有推块挡板（11），活塞杆推动推块（15）在推块挡板（11）内沿水平方向左右滑动；推块（15）行程末端垂直于支座上表面设置有导轨（17），螺母在导轨（17）内自由落下至支座（10）上，活塞杆推动推块（15）将螺母送入旋入机构；

旋入机构包括机头（5）、气动滑台（6）、主轴支撑（20）、主轴（18）、减速器（22）和伺服电机（23），底座（9）上设置有至少4个下支柱（8），下支柱（8）上方对应位置设置有上支柱（7），上支柱（7）与下支柱（8）外套设有弹簧（26），上支柱（7）与下支柱（8）之间有间距，弹簧（26）支撑上支柱（7）；多个上支柱（7）上表面固定连接下支撑板（25），下支撑板（25）上方设置有气动滑台（6），气动滑台（6）上表面固定连接有上支撑板（21），上支撑板（21）上表面固定连接有主轴支撑（20），主轴（18）穿过主轴支撑（20）一端连接机头（5），主轴（18）另一端连接减速器（22）的一端，减速器（22）另一端连接伺服电机（23），伺服电机（23）通过减速器（22）带动主轴（18）和机头（5）转动。

2.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：导轨（17）外表面设置有导轨挡板（3）。

3.根据权利要求2所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：导轨挡板（3）中部上开设有腰型孔（2）。

4.根据权利要求2所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：导轨（17）上部与下部分别固定设置有调节杆支架（16），导轨挡板（3）与调节杆支架（16）对应处固定连接调节杆（1），调节杆（1）上设置有调节螺母（4）；通过调节调节螺母（4）在调节杆支架（16）中的位置，调节导轨挡板（3）与导轨（17）之间的距离。

5.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：气缸（13）头部与尾部分别设置有气缸磁性开关（12）。

6.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：主轴支撑（20）与机头（5）之间设置接近开关（19），接近开关（19）用于伺服电机（23）的原点检测。

7.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：气动滑台（6）上设置有滑台磁性开关a（24）、滑台磁性开关b（27）和滑台磁性开关c（28），

滑台磁性开关a（24）感应时表示上支撑板（21）回到初始位置；

滑台磁性开关b（27）感应时表示螺母和锚杆接触，

滑台磁性开关c（28）感应时表示戴螺母完成。

8.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：机头（5）由机头外筒（29）、机头内筒（30）、弹性棒（31）、机头后盖（32）、十字滑块联轴器（33）和机头前盖（34）组成；机头后盖（32）、机头外筒（29）与机头前盖（34）固定连接，机头外筒（29）内套装有有机头内筒（30），螺母位于机头内筒（30）中，机头内筒（30）与机头外筒（29）之间沿圆周方向均匀设置有有3根弹性棒（31）；机头后盖（32）与机头外筒（29）之间设置有十字滑块联轴器（33），十字滑块联轴器（33）在机头后盖（32）内作旋转运动。

9.根据权利要求1所述的锚杆用自动戴螺母机，其特征是：导轨（17）底部与推块挡板（11）接触处设置有永磁体。

10.锚杆用自动戴螺母机使用方法，其特征是按如下步骤进行：

1）、螺母送进：

螺母由振动盘送入导轨（17），受导轨挡板（3）和导轨（17）的限制，螺母在依靠重力下落过程中姿态不会改变；螺母落入导轨（17）底部后由永磁铁对螺母姿态作调整，由气缸（13）带动推块（15）将螺母送入机头（5），其中两个气缸磁性开关（12）分别检测气缸动作的左右极限位置；当推块（15）返回初始位置时，下一个螺母到永磁铁位置，等待执行下个工作循环；

2）、螺母旋入：

当气缸（13）将螺母送入机头（5）且气缸杆返回原始位置时，气动滑台（6）通过推送上支撑板（21）水平运动，将上支撑板（21）上固定连接的主轴支撑（20）中的主轴（18）推送至机头（5），当滑台磁性开关b（27）感应时，即表示螺母和锚杆接触，此时伺服电机（23）通过减速器（22）带动主轴（18）和机头（5）转动，从而将螺母旋入锚杆；随着螺母的旋入，上支撑板（21）前移，当滑台磁性开关c（28）感应时或机头旋转指定圈数后，表示戴螺母完成；此时气动滑台（6）将支撑板（21）推回，当滑台磁性开关a（24）感应时，表示上支撑板（21）回到初始位置，此时伺服电机（23）带动机头（5）旋转，使进螺母口正对推块（15），等待下次工作循环；

3）、控制与记录：

控制上述1）与2）动作间隔时间、戴螺母圈数和速度；通过PLC监测伺服电机（23）运行状况，戴螺母过程中转矩过大，PLC首先控制伺服电机（23）反转，然后再控制伺服电机（23）正转使螺母重新旋入锚杆；第二次戴螺母还是未成功，标记这根锚杆为问题锚杆，留待后续步骤处理；自动记录戴螺母个数、成功率。