一种移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置及方法与流程

1.本发明涉及一种移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置及方法，属于隧道凿岩台车技术领域。


背景技术：

2.在隧道施工和矿山井下掘进中，广泛使用锚固技术，锚固作业过程中，需要使用凿岩机凿孔并安装锚杆。一般使用两台凿岩机，一台凿岩机安装钎杆，负责凿孔，凿出锚杆孔后该凿岩机离开，使用另一台凿岩机负责在锚杆孔内安装锚杆；由于隧道施工和矿山井下掘进的空间十分狭小，使用两台凿岩机交替工作，占用较大空间，操作不便，增加设备投资。或者，使用一台凿岩机，使用钎杆完成凿孔后，人工将凿岩机上的钎杆更换为锚杆，完成锚杆安装；人工对锚杆台车进行不断的交替加装钎杆和锚杆，经济型差、时间长，效率低、人员劳动强度大，增加了施工成本。
3.如果使用一台凿岩机自动完成将凿岩机上的钎杆更换为锚杆，可以彻底解决已有技术存在的上述问题。即使已有凿岩机使用转换接头装置可以将钎杆与锚杆自动转换，但是，实现钎杆与锚杆的转换，就必须在隧道锚杆台车狭小的空间内将钎杆与锚杆交替移送和旋转，已有技术没有适用的手臂旋转装置交替移送和旋转钎杆与锚杆，使得将一台凿岩机上钎杆自动更换为锚杆十分困难，如何交替移送和旋转钎杆与锚杆，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置及方法，在隧道锚杆台车狭小的空间内将钎杆与锚杆交替移送和旋转，采用一台凿岩机完成凿孔和安装锚杆，自动实现钎杆与锚杆之间的转换，提高工作效率，减轻劳动强度，解决已有技术存在的上述技术问题。
5.本发明的技术方案是：一种移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置，包含转动组合轴机构、前扶钎器、钎杆手臂、锚杆手臂一和锚杆手臂二，转动组合轴机构为可转动的组合轴，前扶钎器和钎杆手臂相互平行，垂直布置在可转动的组合轴上，前扶钎器为具有中心孔的结构，钎杆手臂的端部设有钎杆夹，中心孔和钎杆夹分别套住和夹住钎杆的两端；锚杆手臂一和锚杆手臂二相互平行，布置在可转动的组合轴上，锚杆手臂一和锚杆手臂二的端部均设有锚杆夹，分别夹住锚杆的两端。移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置与凿岩机匹配使用，通过转动组合轴机构的组合轴的旋转，使得安装在可转动的组合轴上前扶钎器、钎杆手臂、锚杆手臂一和锚杆手臂二同步旋转，移送钎杆与锚杆至预定位置，让钎杆或锚杆分别与凿岩机输出端匹配，实现一台凿岩机完成凿孔和安装锚杆。
6.所述转动组合轴机构包含涨紧套、手臂旋转缸一、支撑轴、锚杆手臂连接管和手臂旋转缸二，手臂旋转缸一、支撑轴、锚杆手臂连接管和手臂旋转缸二依次布置在同一轴线
上，形成可转动的组合轴；手臂旋转缸一的输出端连接支撑轴的一端，支撑轴穿过锚杆手臂连接管后与手臂旋转缸二固定端连接，手臂旋转缸二的输出端连接锚杆手臂连接管；手臂旋转缸一驱动支撑轴旋转，前扶钎器和钎杆手臂分别与支撑轴连接，随支撑轴转动，支撑轴带动手臂旋转缸二同步旋转；手臂旋转缸二驱动锚杆手臂连接管旋转；锚杆手臂一和锚杆手臂二分别铰接在锚杆手臂连接管上，随锚杆手臂连接管转动。
7.所述支撑轴设有连板，连板内设有可沿支撑轴轴向方向移动的滑杆，滑杆的前端设置前扶钎器，前扶钎器上中心孔始终套住钎杆前端；支撑轴后端设有钎杆手臂，钎杆手臂在凿岩机的作用下可沿支撑轴轴向方向折叠，钎杆钻进凿孔时，钎杆手臂前端的钎杆夹松开钎杆，完成凿孔后钎杆夹夹紧钎杆；滑杆在凿岩机的作用下可沿支撑轴轴向方向移动；滑杆的另一端设有后撞杆；前扶钎器与连板之间设有气弹簧。
8.所述前扶钎器安装在连板内部，与连板为滑移结构，与支撑轴始终保持轴向平行，其中前扶钎器前部的中心孔始终套住钎杆，并与钎杆始终保持轴向平行，并与钎杆可以沿轴向滑移，在凿岩机的作用下可以沿转轴的轴向前后移动；钎杆手臂通过涨紧套铰接在支撑轴上，钎杆手臂可随凿岩机的向前移动而折叠，呈与可转动组合轴平行状态，同时钎杆手臂上的钎杆夹离开钎杆；钎杆手臂上设有手臂支撑，钎杆手臂上的手臂支撑与滑杆上的后撞杆相匹配；完成凿孔后，随着凿岩机的向后移动，后撞杆撞击钎杆手臂上的手臂支撑，将放倒的钎杆手臂支撑起立，钎杆手臂上的钎杆夹再次夹住钎杆。
9.所述锚杆手臂一和锚杆手臂二之间通过连杆连接，连杆为可伸缩杆，在凿岩机推进锚杆前进的作用下，锚杆手臂一和锚杆手臂二依次放倒，锚杆手臂一和锚杆手臂二上的锚杆夹依次与锚杆分离，凿岩机进行锚杆安装；完成锚杆安装后，在凿岩机后退的作用下，锚杆手臂一和锚杆手臂二依次起立，锚杆手臂一和锚杆手臂二上的锚杆夹依次夹住下一根等待的锚杆。
10.所述支撑轴与拨手连接，拨手从其它机构（例如锚杆与钎杆转换接头装置）获得转动的动力。
11.所述转动组合轴机构的两端设有前端支撑和后端支撑，前端支撑和后端支撑固定在隧道锚杆台车的锚杆仓上。
12.所述锚杆仓为环形筒体，多个锚杆排列布置在锚杆仓的环形筒体内壁上，锚杆仓设置在定向体上，定向体上设有滑道，凿岩机在滑道上移动，所述凿岩机、滑道和钎杆布置在锚杆仓内，锚杆、滑道和钎杆均沿锚杆仓环形筒体的中心轴线方向布置；凿岩机输出轴端设有接头转换装置，通过接头转换装置实现钎杆与锚杆在凿岩机上的交替转换。
13.一种隧道锚杆台车移送钎杆及锚杆的方法，使用上述手臂旋转装置实现钎杆与锚杆交替移送和旋转。
14.具体步骤如下：钻孔完成后，凿岩机向后退到最底部，随着凿岩机向后移动；带动安装在凿岩机上的钎杆向后退，在钎杆向后退的同时带动前扶钎器向后移动，随着前扶钎器的向后移动，对气弹簧进行压缩；同时带动安装在滑杆尾部的后撞杆向后移动与安装在钎杆手臂上的手臂支撑开始接触，直到凿岩机退到底部的时候，手臂支撑把钎杆手臂推直，此时钎杆手臂上的钎杆夹夹住钎杆后端，前扶钎器上的中心孔始终套住钎杆前端；此时开动凿岩机冲击阀，震松凿岩机输出端与钎杆的连接螺纹，同时凿岩机打反转，随着凿岩机的反转，这时安装在支
撑轴与前扶钎器之间的气弹簧开始释放伸长，在气弹簧伸长的过程中会带动前扶钎器向前移动，在前扶钎器向前移动的过程中会带动钎杆向前移动，直到钎杆与凿岩机输出端的连接螺纹完全分离出；此时顺时针方向旋转手臂旋转缸一，带动支撑轴旋转，支撑轴带动伸缩前扶钎器及钎杄手臂抓着钎杆，同时顺时针方向旋转，在旋转的过程中拨手随支撑轴同时旋转；手臂旋转缸二继续旋转，带动锚杆手臂连接管与锚杆手臂一和锚杆手臂二抓着锚杆同时旋转；这时向前推动凿岩机，并打开凿岩机旋转，使凿岩机输出端旋转并向前推进，通过接头与锚杆结合；随着凿岩机的继续向前推进完成装锚杆。
15.凿岩机沿滑道往复移动过程中，所有手臂：锚杆手臂一、锚杆手臂二和钎杆手臂既可以折叠并与抓取物分离，又可以完全打开,处于抓取状态，由于滑动前扶钎器完全被钎杆带到最后，同时把气弹簧压缩、滑动前扶钎器同时带动后撞杆向后移动,顶开钎杆手臂。
16.本发明的有益效果是：在隧道锚杆台车狭小的空间内将钎杆与锚杆交替移送和旋转，采用一台凿岩机完成凿孔和安装锚杆，自动实现钎杆与锚杆之间的转换，提高工作效率，减轻劳动强度。
附图说明
17.图1为本发明使用环境整体图；图2为本发明立体示意图；图3为本发明局部放大示意图；图4为本发明结构示意图；图5为本发明立体图；图6为本发明锚杆手臂推倒后结构示意图；图7为本发明钎杆手臂推倒后结构示意图；图8为本发明钎杆及锚杆手臂初始位置示意图；图9为本发明钎杆张开示意图；图10为本发明手臂推倒示意图；图中：凿岩机1、接头转换装置2、锚杆仓3、手臂旋转装置4、锚杆5、滑道6、定向体7、钎杆8、推进油缸9、补偿油缸10、限位板11、凿岩机输出轴1-1、插拔卡槽1-3、摇臂2-5、前端支撑4-1、锚杆手臂一4-3、连杆4-4、锚杆手臂二4-5、涨紧套4-6、前扶钎器4-7、手臂旋转缸一4-8、气弹簧4-9、支撑轴4-10、锚杆手臂连接管4-11、后撞杆4-12、手臂旋转缸二4-13、钎杆手臂4-14、后端支撑4-15、拨手4-16、连板4-17、滑杆4-18、扶钎器支撑4-19。
具体实施方式
18.以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
19.一种移送钎杆及锚杆的手臂旋转装置，包含转动组合轴机构、前扶钎器4-7、钎杆手臂4-14、锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5，转动组合轴机构为可转动的组合轴，前扶钎器4-7和钎杆手臂4-14相互平行，垂直布置在可转动的组合轴上，前扶钎器4-7为具有中心孔的结构，钎杆手臂4-14的端部设有钎杆夹，中心孔和钎杆夹分别套住和夹住钎杆8的两端；锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5相互平行，布置在可转动的组合轴上，锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5的端部均设有锚杆夹，分别夹住锚杆5的两端。移送钎杆及锚杆的手臂旋转装
置与凿岩机1匹配使用，通过转动组合轴机构的组合轴的旋转，使得安装在可转动的组合轴上前扶钎器4-7、钎杆手臂4-14、锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5同步旋转，移送钎杆8与锚杆5至预定位置，让钎杆8或锚杆5分别与凿岩机输出端1-1匹配，实现一台凿岩机完成凿孔和安装锚杆。
20.所述转动组合轴机构包含涨紧套4-6、手臂旋转缸一4-8、支撑轴4-10、锚杆手臂连接管4-11和手臂旋转缸二4-13，手臂旋转缸一4-8、支撑轴4-10、锚杆手臂连接管4-11和手臂旋转缸二4-13依次布置在同一轴线上，形成可转动的组合轴；手臂旋转缸一4-8的输出端连接支撑轴4-10的一端，支撑轴4-10穿过锚杆手臂连接管4-11后与手臂旋转缸二4-13固定端连接，手臂旋转缸二4-13的输出端连接锚杆手臂连接管4-11；手臂旋转缸一4-8驱动支撑轴4-10旋转，前扶钎器4-7和钎杆手臂4-14分别与支撑轴4-10连接，随支撑轴4-10转动，支撑轴4-10带动手臂旋转缸二4-13同步旋转；手臂旋转缸二4-13驱动锚杆手臂连接管4-11旋转；锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5分别铰接在锚杆手臂连接管4-11上，随锚杆手臂连接管4-11转动。
21.所述支撑轴4-10设有连板4-17，连板4-17内设有可沿支撑轴4-10轴向方向移动的滑杆4-18，滑杆4-18的前端设置前扶钎器4-7，前扶钎器4-7上中心孔始终套住钎杆8前端；支撑轴4-10后端设有钎杆手臂4-14，钎杆手臂4-14在凿岩机1的作用下可沿支撑轴4-10轴向方向折叠，钎杆8钻进凿孔时，钎杆手臂4-14前端的钎杆夹松开钎杆8，完成凿孔后钎杆夹夹紧钎杆8；滑杆4-18在凿岩机1的作用下可沿支撑轴4-10轴向方向移动；滑杆4-18的另一端设有后撞杆4-12；前扶钎器4-7与连板4-17之间设有气弹簧4-9。
22.所述前扶钎器4-7安装在连板4-17内部，与连板4-17为滑移结构，与支撑轴4-10始终保持轴向平行，其中前扶钎器4-7前部的中心孔始终套住钎杆8，并与钎杆8始终保持轴向平行，并与钎杆8可以沿轴向滑移，在凿岩机1的作用下可以沿转轴的轴向前后移动；钎杆手臂4-14通过涨紧套4-6铰接在支撑轴4-10上，钎杆手臂4-14可随凿岩机1的向前移动而折叠，呈与可转动组合轴平行状态，同时钎杆手臂4-14上的钎杆夹离开钎杆8；钎杆手臂4-14上设有手臂支撑4-19，钎杆手臂4-14上的手臂支撑4-19与滑杆4-18上的后撞杆4-12相匹配；完成凿孔后，随着凿岩机1的向后移动，后撞杆4-12撞击钎杆手臂4-14上的手臂支撑4-19，将放倒的钎杆手臂4-14支撑起立，钎杆手臂4-14上的钎杆夹再次夹住钎杆8。
23.所述锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5之间通过连杆4-4连接，连杆4-4为可伸缩杆，在凿岩机1推进锚杆5前进的作用下，锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5依次放倒，锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5上的锚杆夹依次与锚杆5分离，凿岩机1进行锚杆安装；完成锚杆安装后，在凿岩机1后退的作用下，锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5依次起立，锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5上的锚杆夹依次夹住下一根等待的锚杆。
24.所述支撑轴4-10与拨手4-16连接，拨手4-16从其它机构（例如锚杆与钎杆转换接头装置）获得转动的动力。
25.所述转动组合轴机构的两端设有前端支撑4-1和后端支撑4-15，前端支撑4-1和后端支撑4-15固定在隧道锚杆台车的锚杆仓3上。
26.所述锚杆仓3为环形筒体，多个锚杆5排列布置在锚杆仓3的环形筒体内壁上，锚杆仓3设置在定向体7上，定向体7上设有滑道6，凿岩机1在滑道6上移动，所述凿岩机1、滑道6和钎杆8布置在锚杆仓3内，锚杆5、滑道6和钎杆8均沿锚杆仓3环形筒体的中心轴线方向布
置；凿岩机1输出轴端设有接头转换装置2，通过接头转换装置2实现钎杆8与锚杆5在凿岩机1上的交替转换。
27.一种隧道锚杆台车移送钎杆及锚杆的方法，使用上述手臂旋转装置实现钎杆与锚杆交替移送和旋转。
28.具体步骤如下：钻孔完成后，凿岩机1向后退到最底部，随着凿岩机1向后移动；带动安装在凿岩机1上的钎杆8向后退，在钎杆8向后退的同时带动前扶钎器4-7向后移动，随着前扶钎器4-7的向后移动，对气弹簧4-9进行压缩；同时带动安装在滑杆4-18尾部的后撞杆4-12向后移动与安装在钎杆手臂4-14上的手臂支撑4-19开始接触，直到凿岩机退到底部的时候，手臂支撑4-19把钎杆手臂4-14推直，此时钎杆手臂上的钎杆夹夹住钎杆8后端，前扶钎器4-7上的中心孔始终套住钎杆8前端；此时开动凿岩机冲击阀，震松凿岩机输出端1-1与钎杆8的连接螺纹，同时凿岩机1打反转，随着凿岩机的反转，这时安装在支撑轴4-10与前扶钎器4-7之间的气弹簧4-9开始释放伸长，在气弹簧4-9伸长的过程中会带动前扶钎器4-7向前移动，在前扶钎器4-7向前移动的过程中会带动钎杆8向前移动，直到钎杆8与凿岩机输出端1-1的连接螺纹完全分离出；此时顺时针方向旋转手臂旋转缸一4-8，带动支撑轴4-10旋转，支撑轴4-10带动伸缩前扶钎器4-7及钎杄手臂4-14抓着钎杆8，同时顺时针方向旋转，在旋转的过程中拨手4-16随支撑轴4-10同时旋转；手臂旋转缸二4-13继续旋转，带动锚杆手臂连接管4-11与锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5抓着锚杆5同时旋转；这时向前推动凿岩机1，并打开凿岩机旋转，使凿岩机输出端1-1旋转并向前推进，通过接头与锚杆5结合；随着凿岩机1的继续向前推进完成装锚杆。
29.凿岩机1沿滑道6往复移动过程中，所有手臂：锚杆手臂一4-3、锚杆手臂二4-5和钎杆手臂4-14既可以折叠并与抓取物分离，又可以完全打开,处于抓取状态，由于滑动前扶钎器4-7完全被钎杆8带到最后，同时把气弹簧4-9压缩、滑动前扶钎器4-7同时带动后撞杆4-12向后移动,顶开钎杆手臂4-14。
30.在实施例中，具体步骤如下：钻孔完成后，凿岩机1向后退到最底部，随着凿岩机1的向后移动，开始推动钎杆与锚杆转换接头的摇臂2-5，直到凿岩机1退到最底部，此时转换接头向前移动到超出凿岩机输出端1-1最前端，随着凿岩机1向后退带动安装在凿岩机1上的钎杆8向后退，在钎杆8向后退的同时带动前扶钎器4-7向后移动，随着前扶钎器4-7的向后移动，对气弹簧4-9进行压缩。同时带动安装在滑杆4-18尾部的后撞杆4-12向后移动与安装在钎杆手臂4-14上的手臂支撑4-19开始接触，直到凿岩机退到底部的时候，手臂支撑4-19把钎杆手臂4-14推直，此时钎杆手臂上的钎杆夹夹住钎杆8后端，前扶钎器4-7上的中心孔始终套住钎杆8前端。此时开动凿岩机冲击阀，震松凿岩机输出端1-1与钎杆8的连接螺纹，同时凿岩机1打反转，随着凿岩机的反转，这时安装在支撑轴4-10与前扶钎器4-7之间的气弹簧4-9开始释放伸长，在气弹簧4-9伸长的过程中会带动前扶钎器4-7向前移动，在前扶钎器4-7向前移动的过程中会带动钎杆8向前移动，直到钎杆8与凿岩机输出轴1-1的连接螺纹完全分离出；此时顺时针方向旋转手臂旋转缸一4-8，带动支撑轴4-10旋转，支撑轴4-10带动伸缩前扶钎器4-7及钎杄手臂4-14抓着钎杆8，同时顺时针方向旋转51
°
，在旋转的过程中拨手4-16随支撑轴4-10同时旋转，同时通过拨手4-16拨动摇臂2-5带着转换接头逆时针方向旋转，使转换接头与凿岩
机输出端1-1处于同一中心轴线，此时手臂旋转缸二4-13继续旋转51
°
，带动锚杆手臂连接管4-11与锚杆手臂一4-3和锚杆手臂二4-5抓着锚杆5同时旋转，此时凿岩机输出端1-1与转换接头和锚杆5同时处于同一中心轴线，这时向前推动凿岩机1，并打开凿岩机旋转使凿岩机输出端1-1旋转并向前推进，随着凿岩机1的向前推进，带动转换接头向后用力，直到转换接头尾部插入凿岩机输出端1-1螺纹孔内部，随着凿岩机输出端1-1的旋转并推进使转换接头与凿岩机输出端1-1上的插拔卡槽1-3重合，完成凿岩机输出端1-1带动转换接头旋转的动作；此时凿岩机1带动转换接头继续向前推进，完成转换接头与锚杆5的结合；随着凿岩机1的继续向前推进完成装锚杆。
31.初始位置，钎杆8安装在凿岩机1上，第一根锚杆5位于锚杆仓3的筒壁上，锚杆5与钎杆8之间的角度为102
°
；支撑轴4-10带动伸缩前扶钎器4-7及钎杄手臂4-14抓着钎杆8，同时顺时针方向旋转51
°
后，手臂旋转缸二4-13继续旋转51
°
，整体旋转102
°
，第一根锚杆5安装在凿岩机1上，钎杆8离开凿岩机1；第一根锚杆安装后，反向旋转51
°
后，手臂旋转缸二4-13继续旋转51
°
，整体反向旋转102
°
，钎杆回到初始位置（安装在凿岩机上，继续凿孔），锚杆仓3将第二杆锚杆移动到原来第一根锚杆的位置，便于继续抓取第二杆锚杆，以此类推。
32.凿岩机1沿滑道6往复移动过程中，所有手臂：锚杆手臂一4-3、锚杆手臂二4-5和钎杆手臂4-14完全打开,抓取状态，由于滑动前扶钎器4-7完全被钎杆8带到最后，同时把气弹簧4-9压缩、滑动前扶钎器4-7同时带动后撞杆4-12向后移动,顶开钎杆手臂4-14。