申请/专利权人：辽宁工程技术大学

申请日：2019-01-29

公开（公告）日：2024-02-06

公开（公告）号：CN109629623B

主分类号：E02F5/08

分类号：E02F5/08;E02F5/14;E02F3/18;E02F3/22;E02F3/24;E02F3/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.06#授权;2019.05.10#实质审查的生效;2019.04.16#公开

摘要：一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，包括基座、滑台、挖沟截割机构、红外扫描探测器及控制器；基座固装在迈步式掘支锚联合机组侧面，滑台可在基座侧面进行移动，挖沟截割机构连接在滑台上；红外扫描探测器共两个且分别设置在掘进方向的基座前端和后端，两个探测器配合使用可以确定挖沟截割机构与巷道的空间位置关系，通过控制器对挖沟截割机构的运动轨迹进行设定；挖沟截割机构包括两级支撑调整臂和机架，机架上设有挖沟截割头、截割头驱动电机、挖沟清运铲、清运铲驱动电机及清运导料槽，机架通过两级支撑调整臂与滑台相连，两级支撑调整臂由油缸进行驱动；挖沟截割机构的机架上设有压力传感器；滑台上配装有挖沟截割稳定机构。

主权项：1.一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：包括基座、滑台、挖沟截割机构、第一红外扫描探测器、第二红外扫描探测器及控制器；所述基座固装在迈步式掘支锚联合机组的侧面，在基座的外表面固定安装有水平设置的导向柱，导向柱数量若干，若干导向柱相互平行且在高度方向上均匀分布；在所述滑台上开设有导向孔，导向孔与导向柱数量相等且位置一一对应；所述滑台通过导向孔安装在导向柱上，滑台在导向柱上具有直线移动自由度；在是滑台与基座之间连接有滑台驱动油缸，滑台驱动油缸数量若干，若干滑台驱动油缸相互平行，且滑台驱动油缸与导向柱相平行；所述滑台驱动油缸的活塞杆端部铰接在滑台上，滑台驱动油缸的缸筒底端铰接在基座上；所述挖沟截割机构连接在滑台上；所述控制器设置在基座顶端；所述滑台驱动油缸的动作指令由控制器发出；所述第一红外扫描探测器设置在掘进方向的基座前端，所述第二红外扫描探测器设置在掘进方向的基座后端，通过第一红外扫描探测器与第二红外扫描探测器配合使用，确定挖沟截割机构与巷道的空间位置关系，通过控制器对挖沟截割机构的运动轨迹进行设定；所述挖沟截割机构包括第一支撑调整臂、第二支撑调整臂、机架、挖沟截割头、截割头驱动电机、挖沟清运铲、清运铲驱动电机及清运导料槽；所述第一支撑调整臂一端铰接在滑台上，第一支撑调整臂另一端与第二支撑调整臂一端相铰接，第二支撑调整臂另一端固接在机架上；在所述第一支撑调整臂与滑台之间设置有第一支撑调整臂驱动油缸，第一支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第一支撑调整臂中部，第一支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；在所述第二支撑调整臂与滑台之间设置有第二支撑调整臂驱动油缸，第二支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第二支撑调整臂中部，第二支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；所述挖沟截割头与挖沟清运铲并列安装在机架外侧，所述截割头驱动电机与清运铲驱动电机并列安装在机架内侧，截割头驱动电机用于为挖沟截割头提供驱动力，清运铲驱动电机用于为挖沟清运铲提供驱动力；所述清运导料槽设置在挖沟清运铲的排料端，用于将挖沟清运铲倾倒出的石渣运离沟槽；所述截割头驱动电机、清运铲驱动电机、第一支撑调整臂驱动油缸及第二支撑调整臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出；在所述机架上安装有压力传感器，在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，通过压力传感器测量挖沟截割机构承受的截割阻力；在所述滑台上设置有挖沟截割稳定机构，挖沟截割稳定机构包括第一夹持臂、第一夹持臂驱动油缸、第一夹持板、第二夹持臂、第二夹持臂驱动油缸及第二夹持板；所述第一夹持臂与第二夹持臂对称分布在第一支撑调整臂及第二支撑调整臂的两侧，且第一夹持臂与第二夹持臂位于同一个水平面内；所述第一夹持臂一端铰接在滑台上，所述第一夹持板铰接在第一夹持臂另一端，所述第一夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第一夹持臂驱动油缸另一端铰接在第一夹持臂上；所述第二夹持臂一端铰接在滑台上，所述第二夹持板铰接在第二夹持臂另一端，所述第二夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第二夹持臂驱动油缸另一端铰接在第二夹持臂上；在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，所述第一支撑调整臂及第二支撑调整臂夹紧在第一夹持板与第二夹持板之间，用于提高挖沟截割机构的稳定性；所述第一夹持臂驱动油缸和第二夹持臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出。

全文数据：一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置技术领域本发明属于煤矿机械技术领域，特别是涉及一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置。背景技术目前，在国内的综掘巷道内，主要通过人工操纵挖掘机械的方式来进行水沟挖掘，这种作业方式的施工效率和经济性均较差，不但挖沟进给速度慢，而且工人的劳动强度较大，并且挖掘后的水沟不规则，已经越来越难以满足现代化矿井的工程质量要求。发明内容针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，能够与迈步式掘支锚联合机组配套使用，满足无人化操作，能够实现铲煤与挖沟的同步进行，大幅度提高了工作效率和经济性，也进一步降低了工人的劳动强度。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，包括基座、滑台、挖沟截割机构、第一红外扫描探测器、第二红外扫描探测器及控制器；所述基座固装在迈步式掘支锚联合机组的侧面，在基座的外表面固定安装有水平设置的导向柱，导向柱数量若干，若干导向柱相互平行且在高度方向上均匀分布；在所述滑台上开设有导向孔，导向孔与导向柱数量相等且位置一一对应；所述滑台通过导向孔安装在导向柱上，滑台在导向柱上具有直线移动自由度；在是滑台与基座之间连接有滑台驱动油缸，滑台驱动油缸数量若干，若干滑台驱动油缸相互平行，且滑台驱动油缸与导向柱相平行；所述滑台驱动油缸的活塞杆端部铰接在滑台上，滑台驱动油缸的缸筒底端铰接在基座上；所述挖沟截割机构连接在滑台上；所述控制器设置在基座顶端；所述滑台驱动油缸的动作指令由控制器发出；所述第一红外扫描探测器设置在掘进方向的基座前端，所述第二红外扫描探测器设置在掘进方向的基座后端，通过第一红外扫描探测器与第二红外扫描探测器配合使用，确定挖沟截割机构与巷道的空间位置关系，通过控制器对挖沟截割机构的运动轨迹进行设定。所述挖沟截割机构包括第一支撑调整臂、第二支撑调整臂、机架、挖沟截割头、截割头驱动电机、挖沟清运铲、清运铲驱动电机及清运导料槽；所述第一支撑调整臂一端铰接在滑台上，第一支撑调整臂另一端与第二支撑调整臂一端相铰接，第二支撑调整臂另一端固接在机架上；在所述第一支撑调整臂与滑台之间设置有第一支撑调整臂驱动油缸，第一支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第一支撑调整臂中部，第一支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；在所述第二支撑调整臂与滑台之间设置有第二支撑调整臂驱动油缸，第二支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第二支撑调整臂中部，第二支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；所述挖沟截割头与挖沟清运铲并列安装在机架外侧，所述截割头驱动电机与清运铲驱动电机并列安装在机架内侧，截割头驱动电机用于为挖沟截割头提供驱动力，清运铲驱动电机用于为挖沟清运铲提供驱动力；所述清运导料槽设置在挖沟清运铲的排料端，用于将挖沟清运铲倾倒出的石渣运离沟槽；所述截割头驱动电机、清运铲驱动电机、第一支撑调整臂驱动油缸及第二支撑调整臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出。所述挖沟截割头与挖沟清运铲的外径尺寸相同，挖沟截割头与挖沟清运铲的轴向宽度相同。在所述机架上安装有压力传感器，在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，通过压力传感器测量挖沟截割机构承受的截割阻力。在所述滑台上设置有挖沟截割稳定机构，挖沟截割稳定机构包括第一夹持臂、第一夹持臂驱动油缸、第一夹持板、第二夹持臂、第二夹持臂驱动油缸及第二夹持板；所述第一夹持臂与第二夹持臂对称分布在第一支撑调整臂及第二支撑调整臂的两侧，且第一夹持臂与第二夹持臂位于同一个水平面内；所述第一夹持臂一端铰接在滑台上，所述第一夹持板铰接在第一夹持臂另一端，所述第一夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第一夹持臂驱动油缸另一端铰接在第一夹持臂上；所述第二夹持臂一端铰接在滑台上，所述第二夹持板铰接在第二夹持臂另一端，所述第二夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第二夹持臂驱动油缸另一端铰接在第二夹持臂上；在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，所述第一支撑调整臂及第二支撑调整臂夹紧在第一夹持板与第二夹持板之间，用于提高挖沟截割机构的稳定性；所述第一夹持臂驱动油缸和第二夹持臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出。本发明的有益效果：本发明的适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，能够与迈步式掘支锚联合机组配套使用，满足无人化操作，能够实现铲煤与挖沟的同步进行，大幅度提高了工作效率和经济性，也进一步降低了工人的劳动强度。附图说明图1为本发明的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置的立体图；图2为本发明的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置的俯视图；图3为本发明的挖沟截割稳定机构的结构示意图；图中，1—基座，2—滑台，3—第一红外扫描探测器，4—第二红外扫描探测器，5—控制器，6—导向柱，7—导向孔，8—滑台驱动油缸，9—第一支撑调整臂，10—第二支撑调整臂，11—机架，12—挖沟截割头，13—截割头驱动电机，14—挖沟清运铲，15—清运铲驱动电机，16—清运导料槽，17—压力传感器，18—第一夹持臂，19—第一夹持臂驱动油缸，20—第一夹持板，21—第二夹持臂，22—第二夹持臂驱动油缸，23—第二夹持板，24—第一支撑调整臂驱动油缸，25—第二支撑调整臂驱动油缸。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。如图1～3所示，一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，包括基座1、滑台2、挖沟截割机构、第一红外扫描探测器3、第二红外扫描探测器4及控制器5；所述基座1固装在迈步式掘支锚联合机组的侧面，在基座1的外表面固定安装有水平设置的导向柱6，导向柱6数量若干，若干导向柱6相互平行且在高度方向上均匀分布；在所述滑台2上开设有导向孔7，导向孔7与导向柱6数量相等且位置一一对应；所述滑台2通过导向孔7安装在导向柱6上，滑台2在导向柱6上具有直线移动自由度；在是滑台2与基座1之间连接有滑台驱动油缸8，滑台驱动油缸8数量若干，若干滑台驱动油缸8相互平行，且滑台驱动油缸8与导向柱6相平行；所述滑台驱动油缸8的活塞杆端部铰接在滑台2上，滑台驱动油缸8的缸筒底端铰接在基座1上；所述挖沟截割机构连接在滑台2上；所述控制器5设置在基座1顶端；所述滑台驱动油缸8的动作指令由控制器5发出；所述第一红外扫描探测器3设置在掘进方向的基座1前端，所述第二红外扫描探测器4设置在掘进方向的基座1后端，通过第一红外扫描探测器3与第二红外扫描探测器4配合使用，确定挖沟截割机构与巷道的空间位置关系，通过控制器5对挖沟截割机构的运动轨迹进行设定。所述挖沟截割机构包括第一支撑调整臂9、第二支撑调整臂10、机架11、挖沟截割头12、截割头驱动电机13、挖沟清运铲14、清运铲驱动电机15及清运导料槽16；所述第一支撑调整臂9一端铰接在滑台2上，第一支撑调整臂9另一端与第二支撑调整臂10一端相铰接，第二支撑调整臂10另一端固接在机架11上；在所述第一支撑调整臂9与滑台2之间设置有第一支撑调整臂驱动油缸24，第一支撑调整臂驱动油缸24的活塞杆端部铰接在第一支撑调整臂9中部，第一支撑调整臂驱动油缸24的缸筒底端铰接在滑台2上；在所述第二支撑调整臂10与滑台2之间设置有第二支撑调整臂驱动油缸25，第二支撑调整臂驱动油缸25的活塞杆端部铰接在第二支撑调整臂10中部，第二支撑调整臂驱动油缸25的缸筒底端铰接在滑台2上；所述挖沟截割头12与挖沟清运铲14并列安装在机架11外侧，所述截割头驱动电机13与清运铲驱动电机15并列安装在机架11内侧，截割头驱动电机13用于为挖沟截割头12提供驱动力，清运铲驱动电机15用于为挖沟清运铲14提供驱动力；所述清运导料槽16设置在挖沟清运铲14的排料端，用于将挖沟清运铲14倾倒出的石渣运离沟槽；所述截割头驱动电机13、清运铲驱动电机15、第一支撑调整臂驱动油缸24及第二支撑调整臂驱动油缸25的动作指令均由控制器5发出。所述挖沟截割头12与挖沟清运铲14的外径尺寸相同，挖沟截割头12与挖沟清运铲14的轴向宽度相同。当挖沟截割头12完成沟槽截割后，在挖沟清运铲14回转过程中，刚好可以使挖沟清运铲14的铲斗将沟槽内的石渣全部铲入铲斗内，保证了清渣过程的准确高效。在所述机架11上安装有压力传感器17，在所述挖沟截割头12进行挖沟截割作业时，通过压力传感器17测量挖沟截割机构承受的截割阻力。在所述滑台2上设置有挖沟截割稳定机构，挖沟截割稳定机构包括第一夹持臂18、第一夹持臂驱动油缸19、第一夹持板20、第二夹持臂21、第二夹持臂驱动油缸22及第二夹持板23；所述第一夹持臂18与第二夹持臂21对称分布在第一支撑调整臂9及第二支撑调整臂10的两侧，且第一夹持臂18与第二夹持臂21位于同一个水平面内；所述第一夹持臂18一端铰接在滑台2上，所述第一夹持板20铰接在第一夹持臂18另一端，所述第一夹持臂驱动油缸19一端铰接在滑台2上，第一夹持臂驱动油缸19另一端铰接在第一夹持臂18上；所述第二夹持臂21一端铰接在滑台2上，所述第二夹持板23铰接在第二夹持臂21另一端，所述第二夹持臂驱动油缸22一端铰接在滑台2上，第二夹持臂驱动油缸22另一端铰接在第二夹持臂21上；在所述挖沟截割头12进行挖沟截割作业时，所述第一支撑调整臂9及第二支撑调整臂10夹紧在第一夹持板20与第二夹持板23之间，用于提高挖沟截割机构的稳定性；所述第一夹持臂驱动油缸19和第二夹持臂驱动油缸22的动作指令均由控制器5发出。下面结合附图说明本发明的一次使用过程：在挖沟之前，先通过第一红外扫描探测器3和第二红外扫描探测器4对挖沟截割机构与巷道的空间位置关系进行探测，并可生成三维点云图像，基于生成的三维点云图像，再通过控制器5自动完成对挖沟截割机构的运动轨迹的设定。先由控制器5对第一支撑调整臂驱动油缸24及第二支撑调整臂驱动油缸25发出控制指令，实现挖沟截割机构的位置调整，并将挖沟截割头12调整到挖沟起始点；然后由控制器5对第一夹持臂驱动油缸19和第二夹持臂驱动油缸22发出控制指令，将第一支撑调整臂9及第二支撑调整臂10夹紧在第一夹持板20与第二夹持板23之间，以提高挖沟截割机构在挖沟截割作业时的稳定性；再由控制器5对截割头驱动电机13和清运铲驱动电机15发出控制指令，使挖沟截割头12和挖沟清运铲14进入工作状态；最后由控制器5对滑台驱动油缸8发出控制指令，使滑台2沿着导向柱6匀速移动，此时通过挖沟截割头12实现沟槽的施工，同时由挖沟清运铲14同步进行沟槽内的石渣清运。当沟槽施工结束后，将挖沟截割机构和挖沟截割稳定机构调整回初始位置，便可准备下一次的挖沟作业。实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

权利要求：1.一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：包括基座、滑台、挖沟截割机构、第一红外扫描探测器、第二红外扫描探测器及控制器；所述基座固装在迈步式掘支锚联合机组的侧面，在基座的外表面固定安装有水平设置的导向柱，导向柱数量若干，若干导向柱相互平行且在高度方向上均匀分布；在所述滑台上开设有导向孔，导向孔与导向柱数量相等且位置一一对应；所述滑台通过导向孔安装在导向柱上，滑台在导向柱上具有直线移动自由度；在是滑台与基座之间连接有滑台驱动油缸，滑台驱动油缸数量若干，若干滑台驱动油缸相互平行，且滑台驱动油缸与导向柱相平行；所述滑台驱动油缸的活塞杆端部铰接在滑台上，滑台驱动油缸的缸筒底端铰接在基座上；所述挖沟截割机构连接在滑台上；所述控制器设置在基座顶端；所述滑台驱动油缸的动作指令由控制器发出；所述第一红外扫描探测器设置在掘进方向的基座前端，所述第二红外扫描探测器设置在掘进方向的基座后端，通过第一红外扫描探测器与第二红外扫描探测器配合使用，确定挖沟截割机构与巷道的空间位置关系，通过控制器对挖沟截割机构的运动轨迹进行设定。2.根据权利要求1所述的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：所述挖沟截割机构包括第一支撑调整臂、第二支撑调整臂、机架、挖沟截割头、截割头驱动电机、挖沟清运铲、清运铲驱动电机及清运导料槽；所述第一支撑调整臂一端铰接在滑台上，第一支撑调整臂另一端与第二支撑调整臂一端相铰接，第二支撑调整臂另一端固接在机架上；在所述第一支撑调整臂与滑台之间设置有第一支撑调整臂驱动油缸，第一支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第一支撑调整臂中部，第一支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；在所述第二支撑调整臂与滑台之间设置有第二支撑调整臂驱动油缸，第二支撑调整臂驱动油缸的活塞杆端部铰接在第二支撑调整臂中部，第二支撑调整臂驱动油缸的缸筒底端铰接在滑台上；所述挖沟截割头与挖沟清运铲并列安装在机架外侧，所述截割头驱动电机与清运铲驱动电机并列安装在机架内侧，截割头驱动电机用于为挖沟截割头提供驱动力，清运铲驱动电机用于为挖沟清运铲提供驱动力；所述清运导料槽设置在挖沟清运铲的排料端，用于将挖沟清运铲倾倒出的石渣运离沟槽；所述截割头驱动电机、清运铲驱动电机、第一支撑调整臂驱动油缸及第二支撑调整臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出。3.根据权利要求2所述的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：所述挖沟截割头与挖沟清运铲的外径尺寸以及轴向宽度相同。4.根据权利要求2所述的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：在所述机架上安装有压力传感器，在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，通过压力传感器测量挖沟截割机构承受的截割阻力。5.根据权利要求2所述的一种适用于迈步式掘支锚联合机组的智能挖沟装置，其特征在于：在所述滑台上设置有挖沟截割稳定机构，挖沟截割稳定机构包括第一夹持臂、第一夹持臂驱动油缸、第一夹持板、第二夹持臂、第二夹持臂驱动油缸及第二夹持板；所述第一夹持臂与第二夹持臂对称分布在第一支撑调整臂及第二支撑调整臂的两侧，且第一夹持臂与第二夹持臂位于同一个水平面内；所述第一夹持臂一端铰接在滑台上，所述第一夹持板铰接在第一夹持臂另一端，所述第一夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第一夹持臂驱动油缸另一端铰接在第一夹持臂上；所述第二夹持臂一端铰接在滑台上，所述第二夹持板铰接在第二夹持臂另一端，所述第二夹持臂驱动油缸一端铰接在滑台上，第二夹持臂驱动油缸另一端铰接在第二夹持臂上；在所述挖沟截割头进行挖沟截割作业时，所述第一支撑调整臂及第二支撑调整臂夹紧在第一夹持板与第二夹持板之间，用于提高挖沟截割机构的稳定性；所述第一夹持臂驱动油缸和第二夹持臂驱动油缸的动作指令均由控制器发出。

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