CN110863827B - 井下煤炭开采的转运机械手及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了井下煤炭开采的转运机械手及使用方法，它包括底板，所述底板的顶部固定有支撑座，所述支撑座的顶部固定有套筒立柱，所述套筒立柱的内部通过转动配合支撑有回转轴，所述回转轴的底端安装有用于驱动其转动的动力装置，所述回转轴的顶部固定有顶部法兰板，所述顶部法兰板上固定安装有顶部横梁板，所述顶部横梁板的底端通过丝杆传动机构安装有滑块，所述滑块的底端通过L型连接板固定安装有推动缸体，所述推动缸体的活塞杆末端安装有用于铲煤和翻转卸煤的铲斗机构。其能够适用于煤炭开采过程中，井下恶劣的作业环境，用于煤炭的转运，将开采之后的煤炭转运到输送带，进而实现煤炭的自动化转运，提高工作效率，降低了作业人员的劳动强度。

Description

井下煤炭开采的转运机械手及使用方法

技术领域

本发明涉及煤炭开采设备领域，具体涉及井下煤炭开采的转运机械手及使用方法。

背景技术

我国的煤炭企业在煤矿的采集、转移方面已经做到相当程度的自动化。然而对于一些特殊情况，还是需要人力来处理。例如，在掘进机挖掘出煤后，需要人力转移到运送带上。此工作过程相对简单，而且对工作人员的技术要求不是特别高，但是需要长时间的重复简单的动作，这就导致作业人员的劳动强度高，无法适应高强度的作业需求，因此，需要设计一种转运机械手来完成开采之后煤炭的转运。

发明内容

本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，提供一种井下煤炭开采的转运机械手，其能够适用于煤炭开采过程中，井下恶劣的作业环境，用于煤炭的转运，将开采之后的煤炭转运到输送带，进而实现煤炭的自动化转运，提高工作效率，降低了作业人员的劳动强度。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：井下煤炭开采的转运机械手，它包括底板，所述底板的顶部固定有支撑座，所述支撑座的顶部固定有套筒立柱，所述套筒立柱的内部通过转动配合支撑有回转轴，所述回转轴的底端安装有用于驱动其转动的动力装置，所述回转轴的顶部固定有顶部法兰板，所述顶部法兰板上固定安装有顶部横梁板，所述顶部横梁板的底端通过丝杆传动机构安装有滑块，所述滑块的底端通过L型连接板固定安装有推动缸体，所述推动缸体的活塞杆末端安装有用于铲煤和翻转卸煤的铲斗机构。

所述动力装置采用曲柄滑块机构，包括第一缸体，所述第一缸体通过第一缸体固定板固定在底板上，所述第一缸体的第一活塞杆通过销轴与连杆相连，所述连杆的另一端与转盘铰接，所述转盘固定在回转轴的底端。

所述回转轴的底部端面与底板接触的位置设置有推力球轴承，所述回转轴与套筒立柱之间通过轴承配合相连。

所述顶部横梁板通过定位块以及法兰螺栓固定安装在顶部法兰板的顶部。

所述丝杆传动机构包括固定在顶部横梁板底部一端的第一竖直板和第二竖直板，在第一竖直板和第二竖直板之间安装有滑轨板，所述滑轨板上通过滑动配合安装有滑块，所述滑块上加工有螺纹通孔，所述螺纹通孔与丝杆构成丝杆传动配合，所述丝杆的两端分别支撑在第一竖直板和第二竖直板上，所述丝杆的端头通过联轴器与电机的主轴相连，所述电机通过电机安装座固定在第二竖直板的侧壁上。

所述铲斗机构包括翻转缸体，所述翻转缸体通过连接杆安装在推动缸体的活塞杆末端，所述连接杆的顶端连接有铲斗安装杆，所述铲斗安装杆的末端通过销轴铰接有铲斗，所述铲斗的背部侧壁上固定有翻转杆，所述翻转杆上加工有滑槽，所述滑槽与翻转缸体的活塞杆末端通过滑块构成滑动配合。

还包括控制器，所述控制器采用PLC控制器，所述PLC控制器分别与第一缸体的驱动器、丝杆传动机构的电机的驱动器、推动缸体的驱动器以及铲斗机构的翻转缸体的驱动器通过信号线相连，并控制其相应动作。

所述井下煤炭开采的转运机械手的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

Step1：将上述的转运机械手通过底板固定在需要进行煤炭转运的位置；

Step2：设定第一缸体的活塞杆伸出长度，进而调节回转轴的转动角度，保证其能够带动顶部的顶部横梁板在煤炭开采面和卸料传动带之间往返；

Step3：启动第一缸体，通过第一缸体驱动连杆，并有连杆驱动转盘，进而通过转盘驱动回转轴转动使得其顶部的顶部横梁板转动到煤炭挖掘位置；

Step4：启动丝杆传动机构，通过电机驱动丝杆，再由丝杆驱动滑块，通过滑块沿着滑轨板滑动，进而带动其底端的铲斗机构整体靠近煤炭所在位置；

Step5：启动推动缸体，推动整个铲斗机构前移，并通过铲斗铲取煤炭；

Step6：待铲斗铲满之后，再次启动第一缸体驱动回转轴转动，并带动其顶部的顶部横梁板转动，进而带动整个铲斗机构移动到皮带输送机的正上方；

Step7：启动翻转缸体，通过翻转缸体的活塞杆推动翻转杆，进而通过翻转杆带动铲斗绕其销轴翻转，实现翻转卸煤，并将其卸在传送带上，进而完成一次卸煤过程；

Step8：通过控制器控制第一缸体、电机、推动缸体和翻转缸体重复Step2~ Step7就可以实现反复的卸煤动作。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用上述的机械手，能够用于井下煤炭开采过程中，煤炭的转运使用，其能够在控制器作用下实现循环重复动作，进而实现循环铲煤和卸煤动作，替代传统的人工卸煤动作，进而大大的提高了工作效率，降低了作业人员的劳动强度。

2、通过上述的动力装置能够提供回转动力，进而实现回转轴的转动，以达到改变铲斗机构所在位置的目的。

3、通过上述的推力球轴承保证了回转轴能够承受一定的轴向力，进而保证了其正常的转动过程，此外通过轴承保证了回转轴与套筒立柱之间的转动配合，保证了其正常的转动过程。

4、通过上述的丝杆传动机构能够实现铲斗机构的整体伸出动作，进而保证了正常的铲煤作业。

5、通过上述的铲斗机构主要用于铲煤和卸煤的动作。

6、通过上述的控制器能够实现自动化控制，进而提高了控制效率，降低了作业人员的劳动强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的三维结构图。

图2为本发明的主视图。

图中：底板1、支撑座2、回转轴3、转盘4、第一缸体固定板5、第一缸体6、第一活塞杆7、销轴8、连杆9、套筒立柱10、轴承11、顶部法兰板12、顶部横梁板13、定位块14、第一竖直板15、滑轨板16、推动缸体17、L型连接板18、连接杆19、滑块20、铲斗安装杆21、电机安装座22、电机23、翻转缸体24、活塞杆25、滑槽26、翻转杆27、铲斗28、推力球轴承29、丝杆30。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-2，井下煤炭开采的转运机械手，它包括底板1，所述底板1的顶部固定有支撑座2，所述支撑座2的顶部固定有套筒立柱10，所述套筒立柱10的内部通过转动配合支撑有回转轴3，所述回转轴3的底端安装有用于驱动其转动的动力装置，所述回转轴3的顶部固定有顶部法兰板12，所述顶部法兰板12上固定安装有顶部横梁板13，所述顶部横梁板13的底端通过丝杆传动机构安装有滑块20，所述滑块20的底端通过L型连接板18固定安装有推动缸体17，所述推动缸体17的活塞杆末端安装有用于铲煤和翻转卸煤的铲斗机构。通过采用上述的机械手，能够用于井下煤炭开采过程中，煤炭的转运使用，其能够在控制器作用下实现循环重复动作，进而实现循环铲煤和卸煤动作，替代传统的人工卸煤动作，进而大大的提高了工作效率，降低了作业人员的劳动强度。在具体工作过程中，通过动力装置驱动回转轴3实现顶部横梁板13的回转动作，进而实现其在煤层和传动带之间往复摆动，通过丝杆传动机构能够驱动铲斗机构进行伸缩动作，并配合铲斗机构实现铲煤动作。

进一步的，所述动力装置采用曲柄滑块机构，包括第一缸体6，所述第一缸体6通过第一缸体固定板5固定在底板1上，所述第一缸体6的第一活塞杆7通过销轴8与连杆9相连，所述连杆9的另一端与转盘4铰接，所述转盘4固定在回转轴3的底端。通过上述的动力装置能够提供回转动力，进而实现回转轴3的转动，以达到改变铲斗机构所在位置的目的。工作过程中，通过第一缸体6驱动第一活塞杆7，再由第一活塞杆7驱动连杆9，进而通过连杆9驱动转盘4，并由转盘4带动回转轴3进行转动。

进一步的，所述第一缸体6采用气缸或者油缸，所述气缸或者油缸通过控制阀与控制器相连，进而控制其动作，实现自动化控制的目的。

进一步的，所述回转轴3的底部端面与底板1接触的位置设置有推力球轴承29，所述回转轴3与套筒立柱10之间通过轴承11配合相连。通过上述的推力球轴承29保证了回转轴3能够承受一定的轴向力，进而保证了其正常的转动过程，此外通过轴承11保证了回转轴3与套筒立柱10之间的转动配合，保证了其正常的转动过程。

进一步的，所述顶部横梁板13通过定位块14以及法兰螺栓固定安装在顶部法兰板12的顶部。通过上述连接方式增强了其连接强度。

进一步的，所述丝杆传动机构包括固定在顶部横梁板13底部一端的第一竖直板15和第二竖直板31，在第一竖直板15和第二竖直板31之间安装有滑轨板16，所述滑轨板16上通过滑动配合安装有滑块20，所述滑块20上加工有螺纹通孔，所述螺纹通孔与丝杆30构成丝杆传动配合，所述丝杆30的两端分别支撑在第一竖直板15和第二竖直板31上，所述丝杆30的端头通过联轴器与电机23的主轴相连，所述电机23通过电机安装座22固定在第二竖直板31的侧壁上。通过上述的丝杆传动机构能够实现铲斗机构的整体伸出动作，进而保证了正常的铲煤作业。在工作过程中，通过电机23驱动丝杆30，再由丝杆30与滑块20上的螺纹通孔相配合，进而驱动滑块20沿着滑轨板16实现滑动，以达到控制铲斗机构伸出的目的。

进一步的，所述铲斗机构包括翻转缸体24，所述翻转缸体24通过连接杆19安装在推动缸体17的活塞杆末端，所述连接杆19的顶端连接有铲斗安装杆21，所述铲斗安装杆21的末端通过销轴铰接有铲斗28，所述铲斗28的背部侧壁上固定有翻转杆27，所述翻转杆27上加工有滑槽26，所述滑槽26与翻转缸体24的活塞杆25末端通过滑块构成滑动配合。通过上述的铲斗机构主要用于铲煤和卸煤的动作。工作过程中，通过当铲斗28在丝杆传动机构的作用下接触到煤层之后，启动推动缸体17，通过推动缸体17驱动铲斗28推进，在此过程中，同步的启动翻转缸体24，通过翻转缸体24带动翻转杆27，进而通过翻转杆27进一步的推动铲斗28实现俯仰动作，实现铲煤过程，待铲煤完成之后，再次启动上述的丝杆传动机构和铲斗机构，最终使得铲斗机构复位，并通过动力装置将铲斗机构转动到输送带的正上方，再次启动翻转缸体24，通过翻转缸体24驱动铲斗28翻转，进而将煤卸到输送带上，最终实现卸煤动作。

进一步的，还包括控制器，所述控制器采用PLC控制器，所述PLC控制器分别与第一缸体6的驱动器、丝杆传动机构的电机23的驱动器、推动缸体17的驱动器以及铲斗机构的翻转缸体24的驱动器通过信号线相连，并控制其相应动作。通过上述的控制器能够实现自动化控制，进而提高了控制效率，降低了作业人员的劳动强度。

所述PLC控制器的原理及工作过程为：使用PLC控制器对其进行控制，在编制的PLC控制器程序中有一个初始化程序，使回转轴处于初始位，电机处于后位，如果不是后位，会有一个距离传感器，传出控制信息使电机运行到后位，推动缸体17也就是最终推动铲斗铲煤的气缸也进行初始化，翻转缸体24也进行初始化，初始化完毕后，电机前进，到前位停止，推动缸体17推动，第一缸体6缩回，翻转缸体24倾倒，翻转缸体24复位，电机收回，顶部横梁板13复位，然后重复以上操作，就可以实现循环的铲煤和卸煤动作。

实施例2：

所述井下煤炭开采的转运机械手的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

Step1：将上述的转运机械手通过底板1固定在需要进行煤炭转运的位置；

Step2：设定第一缸体6的活塞杆伸出长度，进而调节回转轴3的转动角度，保证其能够带动顶部的顶部横梁板13在煤炭开采面和卸料传动带之间往返；

Step3：启动第一缸体6，通过第一缸体6驱动连杆9，并有连杆9驱动转盘4，进而通过转盘4驱动回转轴3转动使得其顶部的顶部横梁板13转动到煤炭挖掘位置；

Step4：启动丝杆传动机构，通过电机23驱动丝杆30，再由丝杆30驱动滑块20，通过滑块20沿着滑轨板16滑动，进而带动其底端的铲斗机构整体靠近煤炭所在位置；

Step5：启动推动缸体17，推动整个铲斗机构前移，并通过铲斗28铲取煤炭；

Step6：待铲斗28铲满之后，再次启动第一缸体6驱动回转轴3转动，并带动其顶部的顶部横梁板13转动，进而带动整个铲斗机构移动到皮带输送机的正上方；

Step7：启动翻转缸体24，通过翻转缸体24的活塞杆25推动翻转杆27，进而通过翻转杆27带动铲斗28绕其销轴翻转，实现翻转卸煤，并将其卸在传送带上，进而完成一次卸煤过程；

Step8：通过控制器控制第一缸体6、电机23、推动缸体17和翻转缸体24重复Step2~Step7就可以实现反复的卸煤动作。

Claims (4)

1.井下煤炭开采转运机械手的使用方法，所述井下煤炭开采转运机械手包括底板（1），所述底板（1）的顶部固定有支撑座（2），所述支撑座（2）的顶部固定有套筒立柱（10），所述套筒立柱（10）的内部通过转动配合支撑有回转轴（3），所述回转轴（3）的底端安装有用于驱动其转动的动力装置，所述回转轴（3）的顶部固定有顶部法兰板（12），所述顶部法兰板（12）上固定安装有顶部横梁板（13），所述顶部横梁板（13）的底端通过丝杆传动机构安装有滑块（20），所述滑块（20）的底端通过L型连接板（18）固定安装有推动缸体（17），所述推动缸体（17）的活塞杆末端安装有用于铲煤和翻转卸煤的铲斗机构；

所述动力装置采用曲柄滑块机构，包括第一缸体（6），所述第一缸体（6）通过第一缸体固定板（5）固定在底板（1）上，所述第一缸体（6）的第一活塞杆（7）通过销轴（8）与连杆（9）相连，所述连杆（9）的另一端与转盘（4）铰接，所述转盘（4）固定在回转轴（3）的底端；

所述回转轴（3）的底部端面与底板（1）接触的位置设置有推力球轴承（29），所述回转轴（3）与套筒立柱（10）之间通过轴承（11）配合相连；

所述铲斗机构包括翻转缸体（24），所述翻转缸体（24）通过连接杆（19）安装在推动缸体（17）的活塞杆末端，所述连接杆（19）的顶端连接有铲斗安装杆（21），所述铲斗安装杆（21）的末端通过销轴铰接有铲斗（28），所述铲斗（28）的背部侧壁上固定有翻转杆（27），所述翻转杆（27）上加工有滑槽（26），所述滑槽（26）与翻转缸体（24）的活塞杆（25）末端通过滑块构成滑动配合；

其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

Step1：将上述的转运机械手通过底板（1）固定在需要进行煤炭转运的位置；

Step2：设定第一缸体（6）的活塞杆伸出长度，进而调节回转轴（3）的转动角度，保证其能够带动顶部的顶部横梁板（13）在煤炭开采面和卸料传动带之间往返；

Step3：启动第一缸体（6），通过第一缸体（6）驱动连杆（9），并有连杆（9）驱动转盘（4），进而通过转盘（4）驱动回转轴（3）转动使得其顶部的顶部横梁板（13）转动到煤炭挖掘位置；

Step4：启动丝杆传动机构，通过电机（23）驱动丝杆（30），再由丝杆（30）驱动滑块（20），通过滑块（20）沿着滑轨板（16）滑动，进而带动其底端的铲斗机构整体靠近煤炭所在位置；

Step5：启动推动缸体（17），推动整个铲斗机构前移，并通过铲斗（28）铲取煤炭；

Step6：待铲斗（28）铲满之后，再次启动第一缸体（6）驱动回转轴（3）转动，并带动其顶部的顶部横梁板（13）转动，进而带动整个铲斗机构移动到皮带输送机的正上方；

Step7：启动翻转缸体（24），通过翻转缸体（24）的活塞杆（25）推动翻转杆（27），进而通过翻转杆（27）带动铲斗（28）绕其销轴翻转，实现翻转卸煤，并将其卸在传送带上，进而完成一次卸煤过程；

Step8：通过控制器控制第一缸体（6）、电机（23）、推动缸体（17）和翻转缸体（24）重复Step2~ Step7就可以实现反复的卸煤动作。

2.根据权利要求1所述井下煤炭开采转运机械手的使用方法，其特征在于：所述顶部横梁板（13）通过定位块（14）以及法兰螺栓固定安装在顶部法兰板（12）的顶部。

3.根据权利要求1所述井下煤炭开采转运机械手的使用方法，其特征在于：所述丝杆传动机构包括固定在顶部横梁板（13）底部一端的第一竖直板（15）和第二竖直板（31），在第一竖直板（15）和第二竖直板（31）之间安装有滑轨板（16），所述滑轨板（16）上通过滑动配合安装有滑块（20），所述滑块（20）上加工有螺纹通孔，所述螺纹通孔与丝杆（30）构成丝杆传动配合，所述丝杆（30）的两端分别支撑在第一竖直板（15）和第二竖直板（31）上，所述丝杆（30）的端头通过联轴器与电机（23）的主轴相连，所述电机（23）通过电机安装座（22）固定在第二竖直板（31）的侧壁上。

4.根据权利要求1所述井下煤炭开采转运机械手的使用方法，其特征在于：还包括控制器，所述控制器采用PLC控制器，所述PLC控制器分别与第一缸体（6）的驱动器、丝杆传动机构的电机（23）的驱动器、推动缸体（17）的驱动器以及铲斗机构的翻转缸体（24）的驱动器通过信号线相连，并控制其相应动作。

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