一种铺网组件及自动化铺网锚网设备的制作方法

1.本发明属于煤矿井下巷道支护的技术领域，具体公开了一种铺网组件及自动化铺网锚网设备。


背景技术：

2.锚杆支护是煤矿巷道掘进的主要支护形式。目前井工巷道支护作业量的较大矿井，锚杆支护均需要菱形金属网及钢带来配合锚杆支护，方能达到可靠的支护强度。
3.井下工作面采用掘进机掘进，菱形金属网及钢带可通过掘进机实现半人工半自动化作业，具体过程如下所述：
4.1)先在迎头后方将待铺设菱形金属网与已铺设菱形金属网连成一体，形成迎头顶部支护用网，之后调整待铺设菱形金属网下边角使其自然下垂、挂设平整；
5.2)布置钢带：启动掘进机，将掘进机机载护顶机构调整至截割头前方适宜位置，并打开支护装置侧护板，掘进机停电闭锁，多名人员协同将钢带依次横置于支护装置顶架上方，调整钢带位置使其重心平稳且中线、扭矩、排距等符合规定，利用支护装置顶架上的强力磁铁将钢带吸实，将待铺设菱形金属网展开铺设在钢带上，通过绑丝绑扎，之后人员撤出迎头至安全地点；
6.3)启动掘进机，操作支护装置折叠及升降，使顶架带动钢带、待铺设菱形金属网缓慢平稳升起，待其临近顶板约200mm时暂停上升，人员站于永久支护下方、掘进机两侧，使用专用长柄工具对菱形金属网、钢带位置进行调整，待其符合布置要求后，人员撤出至安全地点，启动掘进机，操作支护装置控制阀，使顶架接实顶板；
7.4)人员进入该临时支护下方，按照“由外及里、先顶后帮”的施工顺序进行锚网永久支护作业，对于顶锚杆因顶架占据位置而无法施工的，要求先将可施工锚杆锚注完毕，之后撤出人员至安全地点，启动掘进机，让出占用位置，人员继续使用气动锚杆钻机进行锚钻作业。
8.无论是纯人工作业还是掘进机辅助人工作业，存在如下不足之处：菱形金属网、钢带施工期间，锚护人员均需长期在空顶区完成上述钻孔作业，劳动强度大，生产效率低，还存在顶板冒顶、瓦斯粉尘、手扶钻杆绞手等潜在安全事故；如果钢带孔内恰好存在菱形金属网的金属丝，还需要人工用剪断金属丝以便安装锚杆。


技术实现要素：

9.本发明提供一种铺网组件，可有效避免钢带孔内存在菱形金属网的金属丝的现象，简化铺网过程，还提供一种自动化铺网锚网设备，通过自动化锚杆钻机和上述铺网组件的配合实现铺网锚网自动化，降低锚护人员的劳动强度，提高生产效率。
10.本发明提供一种铺网组件，包括钢带以及铺设在钢带上的菱形金属网，菱形孔与钢带孔对齐，钢带孔为长腰孔；菱形金属网和钢带之间通过限位套连接；限位套由非金属脆性材料制成，包括环形限位端板、筒体和限位部；环形限位端板固定在筒体的顶部，边沿位
于筒体外；两个限位部对称设置在筒体外；限位套的两个限位部沿钢带孔的长度方向穿过菱形孔和钢带孔，旋转90
°
，环形限位端板压紧菱形金属网，两个限位部压紧钢带。
11.进一步地，限位部为固定在筒体外的倒锲形块。
12.进一步地，限位部为开口向上的外翻弹片，外翻弹片的底端固定在筒体外。
13.进一步地，上述铺网组件还包括网架；多条钢带可拆卸的固定在网架上，每条钢带上均通过限位套安装有一片菱形金属网，相邻两片菱形金属网之间上下搭接并通过绑丝绑扎。
14.进一步地，网架包括中间架以及设置在中间架两侧的侧架；中间架上设置有两个轴套；两个侧架分别与中间架的两侧转动连接且可平移，两个侧架上均设置有用于在侧架展开后与轴套插接的限位轴。
15.进一步地，中间架的底面设置有固定座，固定座的底面设置有旋转座；铺网组件还包括网架伸缩臂，网架伸缩臂的第一端与旋转座连接。
16.进一步地，上述网架还包括双向伸缩油缸以及直线导轨；双向伸缩油缸的缸体固定在固定座内，两端的活塞杆与中间架转动连接；直线导轨的导轨座固定在固定座内，直线轴的两端与中间架固定连接。
17.进一步地，中间架和侧架上设置有强力磁铁。
18.本发明还提供一种自动化铺网锚网设备，包括安装有机器视觉系统的自动化锚杆钻机，上述铺网组件中，网架伸缩臂的第二端与自动化锚杆钻机连接，限位套上涂设有用于被机器视觉系统识别的颜色。
19.进一步地，机器视觉系统包括摄像头和图像识别单元，通过摄像头用于将外形规则的限位套图像传递到图像识别单元中，图像识别单元用于将与之前经机器学习好的样本进行对比分析，精确识别限位套孔的几何中心，并将限位套孔的几何中心的空间坐标传送到整机控制系统中。
20.本发明具有以下有益效果：
21.1、上述铺网组件采用限位套预先连接菱形金属网和钢带，打钻、送药卷、插锚杆及搅拌紧固全流程均通过限位套进行，可保证钢带孔内不存在菱形金属网的金属丝，简化铺网过程；
22.2、上述自动化铺网锚网设备，在限位套上涂设有用于被机器视觉系统识别的颜色，通过自动化锚杆钻机的机器视觉系统对限位套进行识别，自动定位于钢带孔下，自动在钢带孔的限位套孔内完成打钻、送药卷、插锚杆及搅拌紧固全流程，实现铺网锚网自动化，降低锚护人员的劳动强度，提高生产效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为铺网组件的结构图；
25.图2为第一种限位套的结构图；
26.图3为第二种限位套的结构图；
27.图4为第一种限位套穿过菱形金属网和梯形钢带的状态图；
28.图5为第一种限位套穿过菱形金属网和w钢带的状态图；
29.图6为网架的爆炸图；
30.图7为网架的底部视图；
31.图8为安装限位套后的锚杆插入时的效果图(图中箭头方向为锚杆压紧方向)；
32.图9为锚杆紧固完成后的效果图；
33.图10为机器视觉系统自动识别限位套位置的原理图。
34.图标：1-菱形金属网；2-钢带；2.1-梯形钢带；2.2-w钢带；3-网架；3.1-中间架；3.2-左侧架；3.3-右侧架；3.4-转轴；3.5-磁铁座；3.6-强力磁铁；3.7-直线导轨；3.8-双向伸缩油缸；3.9-固定座；3.10-旋转座；3.11-轴套；3.12-限位轴；4-网片重叠区；5-锚杆；5.1-锚杆杆体；5.2-锚杆托盘；5.3-锚杆螺母；6-网架伸缩臂；7-限位套；7.1-环形限位端板；7.2-筒体；7.3-倒锲形块；7.4-外翻弹片；8.1-摄像头；8.2-图像识别单元；9-整机控制系统。
具体实施方式
35.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。
36.实施例1
37.本实施例提供一种铺网组件，包括钢带2以及铺设在钢带2上的菱形金属网1，菱形孔与钢带孔对齐，钢带孔为长腰孔；菱形金属网1和钢带2之间通过限位套7连接；限位套7由非金属脆性材料制成，保证在锚杆5的锚固力矩能够将限位套7压碎而不影响锚固效果，限位套7包括环形限位端板7.1、筒体7.2和限位部；环形限位端板7.1固定在筒体7.2的顶部，边沿位于筒体7.2外；两个限位部对称设置在筒体7.2外；限位套7的两个限位部沿钢带孔的长度方向穿过菱形孔和钢带孔，旋转90
°
，环形限位端板7.1压紧菱形金属网1，两个限位部压紧钢带2。
38.根据限位原理不同，限位部为倒锲形块7.3或外翻弹片7.4。如图2所示，倒锲形块7.2固定在筒体7.2外。如图3所示，外翻弹片7.4的开口向上，底端固定在筒体7.2外。
39.如图4、图5所示，该限位套7不仅适用于梯形钢带2.1，同样也适用于w钢带2.2。
40.进一步地，上述铺网组件还包括网架3，在自动化铺网作业过程中，网架3对菱形金属网1和钢带2起到支撑、输送、定位及分离等诸多功能；多条钢带2可拆卸的固定在网架3上，每条钢带2上均通过限位套7安装有一片菱形金属网1，相邻两片菱形金属网1之间上下搭接并通过绑丝绑扎，即图1中的网片重叠区4。
41.进一步地，如图6、图7所示，网架3包括中间架3.1以及设置在中间架3.1两侧的左侧架3.2和右侧架3.3；中间架3上设置有两个轴套3.11；左侧架3.2和右侧架3.3分别与中间架3.1的两侧通过转轴3.4和转孔转动连接，转轴3.4可在转孔中平移，两个侧架上均设置有用于在侧架展开后与轴套3.11插接的限位轴3.12。展开左侧架3.2和右侧架3.3后，将其向中间架3.1推动，限位轴3.12插入轴套3.11以限制侧架绕中间架3.1折叠。左侧架3.2和右侧
架3.3折叠后可使整个网架3的长度变为展开长度的1/3，适应与掘进机，皮带机等设备的交叉作业。网架3展开的最终长度一般取决于所用菱形金属网1的长度，二者之间有一定的匹配关系，一般是菱形金属网1比网架3长400mm左右。
42.为最大限度的保证网架3的刚度，减轻网架3的重量，网架3采用冷拔无缝方管制作。
43.进一步地，如图7所示，中间架3.1的底面设置有固定座3.9，固定座3.9的底面设置有旋转座3.10；铺网组件还包括网架伸缩臂6，网架伸缩臂6的第一端与旋转座3.10连接，网架3可绕网架伸缩臂6的第一端旋转，可以使菱形金属网1和钢带2进行小角度的摆动微调。
44.进一步地，如图7所示，上述网架3还包括双向伸缩油缸3.8以及直线导轨3.7；双向伸缩油缸3.8的缸体固定在固定座3.9内，两端的活塞杆与中间架3.1转动连接；直线导轨3.7的导轨座固定在固定座3.9内，直线轴的两端与中间架3.1固定连接。通过双向伸缩油缸3.8的伸缩，使中间架3.1、左侧架3.2、右侧架3.3相对于固定座3.9和网架伸缩臂6左右平移，使网架3能够适应顶板的不平及自动化铺网锚网设备的不对中的情况，有利于实现锚护作业铺钢带铺铁丝网的自动化。双重微调作用下，确保铺铺网效果。
45.进一步地，如图6所示，中间架3.1和侧架上设置有磁铁座3.5，强力磁铁3.6通过沉头螺钉压紧在磁铁座3.5上。通过合理的磁力计算，能够保证组装后的钢带2通过强力磁铁3.6可靠的吸附在中间架3.1和侧架上。
46.实施例2
47.本实施例提供一种自动化铺网锚网设备，包括安装有机器视觉系统的自动化锚杆钻机，实施例1所述铺网组件中，网架伸缩臂6的第二端与自动化锚杆钻机连接，限位套7上涂设有用于被机器视觉系统识别的颜色。限位套7采用与钢带2颜色对比度差异较大的色系，如亮红色，荧光色，黑色等，便于机器视觉系统识别实现钢带孔的自动定位。
48.上述自动化铺网锚网设备的工作过程如下所述。
49.1)将菱形金属网1展开铺设在钢带2上，用绑丝绑扎，通过目测，确保菱形金属网1在钢带2两端留出的余量基本一致。
50.2)将限位套7的两个限位部沿钢带孔的长度方向穿过菱形孔和钢带孔，旋转90
°
，环形限位端板7.1压紧菱形金属网1，两个限位部压紧钢带2，确保将菱形金属网1压紧在钢带2上，通过适当的拉扯，确保每一个钢带孔均可插入限位套7。
51.3)网架3旋转到最低位置，两名人员协同，将钢带2吸附到网架3的强力磁铁3.6上，确保钢带2基本处于网架3的中间。
52.4)启动自动化锚杆钻机的自动铺网程序，将钢带2及其上的菱形金属网1运输到自动化锚杆钻机的正上方。
53.5)自动化锚杆钻机的机器视觉系统自动识别限位套7的位置，从而确定钢带孔的位置，并把钢带孔的位置坐标反馈给自动化锚杆钻机的整机控制系统。具体地，机器视觉系统包括摄像头8.1和图像识别单元8.2，通过摄像头8.1将外形规则的限位套7图像传递到图像识别单元8.2中，图像识别单元8.2将与之前经机器学习好的样本进行对比分析，精确识别限位套孔的几何中心，由于形状规则圆形保证了识别精度可靠性。图像识别单元8.2将限位套孔的几何中心的空间坐标传送到整机控制系统9中，为锚网装置提供目标信息。
54.6)自动化锚杆钻机的锚网装置自动定位于第一个钢带孔下，自动在第一个钢带孔
的限位套7内完成打钻、送药卷、插锚杆及搅拌紧固全流程。
55.7)锚网装置自动定位于第二个钢带孔下，重复步骤6，直至本排锚杆全部支护完成。
56.8)自动化锚杆钻机启动网架自动返回程序，网架3下降，自动返回机尾，处于最低位置，准备上网，重复步骤3～7。
57.如图8所示，增加限位套7之后，锚杆5插入钢带孔的有效宽度，需要在原来基础上减掉筒体7.2的壁厚，筒体7.2壁厚一般为2mm左右，这个数量级的削减，对锚杆5的施工基本上无影响。如图9所示，此时强大的锚固力矩已经把脆性限位套7压碎。一部分的碎片跌落在地，剩余的部分被锚杆托盘5.2压紧在锚杆洞口附近的顶板上。由于锚杆5的锚固长度取决于钻孔内锚固剂对锚杆杆体5.1的包裹长度及钻箱对锚杆螺母5.3施加的锚固力矩，限位套7碎片对锚杆支护的性能指标无影响。
58.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。