CN103397894A - 锚杆机构及具有该锚杆机构的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种锚杆机构及具有该锚杆机构的工程机械，该锚杆机构包括滑架；动力头，其可滑动地设置于所述滑架上、用于驱动钻杆转动进行钻孔并驱动锚杆插入钻孔中；推进机构，其可滑动地设置于所述滑架上、用于驱动所述动力头前后滑动；机械手，其可转动地设置于所述滑架上、用于将所述钻杆安装在所述动力头上或从所述动力头上取下；以及注射机构，其可转动地设置于所述滑架上、用于向所述钻孔中注射树脂。锚杆机构一次定位可实现钻孔、注射树脂及锚杆拧入全过程，缩短了锚护时间。另外，除安装锚杆之外的其他过程都不需要人工作业，因此降低了人工作业的危险性。

Description

锚杆机构及具有该锚杆机构的工程机械

技术领域

本发明涉及锚杆机构领域，尤其涉及一种锚杆机构及具有该锚杆机构的工程机械。

背景技术

巷道掘进是一个复杂的多工序交替过程，主要由破岩、装运、支护三大工序组成。要实现巷道掘进施工的快速高效，就得使每个工序都能够高效率协调连接。然而，目前支护工序耗时较多，严重影响了掘进进尺速度。在巷道掘进过程中，临时支护、钻孔、上锚网和钢带、上锚固剂等工作大多由人工完成。然而，由人工作业的缺点在于效率低、劳动强度大、作业危险程度高。在整个进尺过程中，掘进时间只有30%，支护时间占到60%以上。

煤矿施工中为了缩短支护时间，有些矿区采用掘锚机、连锚机或锚杆台车，通过上述设备可以实现钻孔的机械化作业，钻孔后再由人工作业完成树脂药卷的装入和锚杆的拧入。采用上述设备虽然降低了劳动强度，但仍需要人工大量参与，致使巷道掘进作业的总体支护时间未明显缩短。

因此，如何提高锚杆作业的机械化程度，以缩短锚护时间和加快进尺速度，成为本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种能够机械化完成钻孔、注射树脂及锚杆拧入工序的锚杆机构，以提高巷道掘进作业的机械化程度、缩短锚护时间并加快进尺速度。

该锚杆机构包括滑架；动力头，其滑动地设置于所述滑架上、用于驱动钻杆转动进行钻孔并驱动锚杆插入钻孔中；推进机构，其滑动地设置于所述滑架上、用于驱动所述动力头前后滑动；机械手，其可转动地设置于所述滑架上、用于将所述钻杆安装在所述动力头上或从所述动力头上取下；以及注射机构，其可转动地设置于所述滑架上、用于向所述钻孔中注射树脂。

进一步地，所述机械手包括：

架体，其铰接在所述滑架的一侧；

卡爪，其可开合地设置于所述架体上；

第一伸缩缸，其一端铰接在所述架体上，另一端铰接在所述卡爪上，用于控制所述卡爪的开合；及

第二伸缩缸，其一端铰接在所述架体上，另一端铰接在所述滑架上，用于驱动所述架体相对所述滑架翻转。

进一步地，所述卡爪包括上卡爪及下卡爪，所述上卡爪固定在所述架体上，所述下卡爪与所述上卡爪相铰接，所述第一伸缩缸一端铰接在所述架体上，另一端铰接在所述下卡爪上。

进一步地，所述注射机构包括：

支架，其铰接在所述滑架与所述架体相对的一侧；

推动缸，其一端连接在所述支架上；

注射管，其与所述推动缸相连接并可在所述推动缸的作用下在所述支架上滑动；

导向杆，其一端与所述支架连接，所述推动缸的另一端与所述导向杆滑动连接；及

第三伸缩缸，其一端铰接在所述支架上，另一端铰接在所述滑架上，用于驱动所述支架相对所述滑架翻转。

进一步地，所述推动缸的活塞杆连接在所述支架上，所述推动缸的缸筒可滑动地连接在所述导向杆上。

进一步地，所述缸筒上设有一固定套，所述固定套套设在所述导向杆上。

进一步地，所述注射管的一端固定在所述推动缸的缸筒上，另一端通过支座架设在所述支架上并可在所述支座上滑动。

进一步地，所述滑架上安装有用于夹持所述钻杆或所述注射管的夹持架。

进一步地，所述锚杆机构还包括托架，所述滑架可滑动地设置于所述托架上。

本发明还提供一种设置有所述锚杆机构的工程机械。

本发明的锚杆机构既可以利用机械手将钻杆安装于动力头上、钻孔后再将钻杆从动力头上取下，又可在钻杆取下后利用注射机构对钻孔进行注射树脂，然后人工辅助将锚杆安装在动力头上，再进行锚杆拧入。因此，该锚杆机构一次定位可实现钻孔、注射树脂及锚杆拧入全过程，缩短了锚护时间。另外，除安装锚杆之外的其他过程都不需要人工作业，因此降低了人工作业的危险性。

本发明提供的一种设有上述的锚杆机构的工程机械，由于上述的锚杆机构具有上述技术效果，因此，设有该锚杆机构的工程机械也具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1所示为本发明实施例的锚杆机构的立体结构示意图，此图为锚杆机构准备钻孔的状态图。

图2所示为图1中锚杆机构中的机械手的立体结构示意图。

图3所示为图1中锚杆机构中的注射机构的立体结构示意图。

图4所示为本发明实施例的锚杆机构的另一角度的立体结构示意图，此图为锚杆机构准备注射树脂的状态图。

图5所示为图1中锚杆机构安装有锚杆的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

请参阅图1，本发明提供一种锚杆机构，该锚杆机构设置于工程机械中以对掘进后的巷道进行支护工作。该锚杆机构包括滑架1；滑动地设置于该滑架1上的、用于驱动钻杆9转动进行钻孔并驱动锚杆7（见图5）插入钻孔中的动力头2；滑动地设置于该滑架1上的、用于驱动该动力头2前后滑动的推进机构3；可转动地设置于该滑架1上、用于将该钻杆9安装在该动力头2上或取下的机械手4；以及可转动地设置于该滑架1上、用于向钻孔中注射树脂的注射机构5。该锚杆机构既可以利用机械手将钻杆安装于动力头上、钻孔后再将钻杆从动力头上取下，又可在钻杆取下后利用注射机构对钻孔进行注射树脂，然后人工辅助将锚杆安装在动力头上，再进行锚杆拧入。因此，该锚杆机构一次定位可实现钻孔、注射树脂及锚杆拧入全过程，缩短了锚护时间。另外，除安装锚杆之外的其他过程都不需要人工作业，因此降低了人工作业的危险性。

下面对该锚杆机构的具体结构进行详细的说明。

该滑架1用于设置该动力头2、推进机构3、机械手4及注射机构5等。

该动力头2滑动地设置于该滑架1上，该动力头2的一侧设有装夹孔（图未示），该装夹孔用于装夹该钻杆9或锚杆7。该动力头2可驱动该钻杆9或该锚杆7以该装夹孔的中心为轴心进行转动。

该推进机构3滑动地设置于该滑架1上，该推进机构3用于驱动该动力头2前后滑动，从而使该钻杆9前进钻孔及钻孔后退回。推进机构3可以采用现有技术中的已知结构，在此不再详细描述。

请结合参阅图2，该机械手4可转动地设置于该滑架1上，该机械手4用于将该钻杆9安装在该动力头2的装夹孔中或从该装夹孔中取出。具体地，该机械手4包括架体41、卡爪42、控制该卡爪42开合的第一伸缩缸43及驱动该架体41翻转的第二伸缩缸44（见图1）。

该架体41铰接在该滑架1的一侧。优选地，该架体41通过固定座11与该滑架1相铰接，这样更易于该架体41在该滑架1上的翻转。

该卡爪42可开合地设置于该架体41上，该卡爪42用于将该钻杆9安装到该动力头2的装夹孔中或将该钻杆9从该装夹孔中卸下。具体地，该卡爪42包括上卡爪421及下卡爪422。其中，该上卡爪421固定在该架体41上，该下卡爪422与该上卡爪421相铰接。

该第一伸缩缸43一端铰接在该架体41上，另一端铰接在该下卡爪422上。该第一伸缩缸43用于驱动该下卡爪422相对该上卡爪421转动，使得该卡爪42可夹持该钻杆9或将该钻杆9松开。当该第一伸缩缸43处于伸出的状态时，该卡爪42可夹持该钻杆9；当该第一伸缩缸43处于收回的状态时，该卡爪42解除对该钻杆9的夹持。除了采用以上液压元件驱动其开合之外，该卡爪42还可以应用电气元件驱动其开合，在这里不一一列举。

该第二伸缩缸44一端铰接在该架体41上，另一端铰接在该滑架1上。该第二伸缩缸44用于驱动该架体41相对该滑架1翻转。当该第二伸缩缸44处于伸出的状态时，该架体41向远离该注射机构5的方向翻转；当该第二伸缩缸44处于收回的状态时，该卡爪42可夹持到该钻杆9。

请结合参阅图3，该注射机构5可转动地设置于该滑架1上，该注射机构5用于向钻孔中注射树脂。具体地，该注射机构5包括支架51、推动缸52、注射管53、导向杆54及第三伸缩缸55（见图1）。

该支架51铰接在该滑架1与该架体41相对的一侧。优选地，该支架51通过连接座12与该滑架1相铰接，这样更易于该支架51在该滑架1上的翻转。

该推动缸52用于推动该注射管53，使该注射管53插入该钻孔中，并通过压力风等方式将树脂药卷经过该注射管53推入至该钻孔中。该推动缸52一端连接在该支架51上，另一端与该导向杆54滑动连接。具体地，该推动缸52的活塞杆连接在该支架51上，该推动缸52的缸筒可滑动地连接在该导向杆54上。

该注射管53与该推动缸52相连接并可在该推动缸52的作用下在该支架51上滑动并插入该钻孔中。具体地，该注射管53的一端固定在该缸筒上，另一端通过一支座56架设在该支架51上并可在该支座56上滑动。该支座56可使该注射管53的滑动更加稳定。

该导向杆54具有对该推动缸52的伸缩进行导向的作用。该导向杆54一端与该支架51连接，该缸筒上设有一固定套521，该固定套521套设在该导向杆54上，这样可使该缸筒在该导向杆54滑动更加平稳。

该第三伸缩缸55一端铰接在该支架51上，另一端铰接在该滑架1上。该第三伸缩缸55用于驱动该支架51相对该滑架1翻转。当该第三伸缩缸55处于伸出的状态时，支架51可带动该注射管53翻转至该钻杆9所在的位置处，使得该注射管53与该钻杆9同轴（此时该钻杆9已从该装夹孔中取出，并由该卡爪42移至与该注射管53不发生干涉的位置）；当该第三伸缩缸55处于收回的状态时，该支架51向远离该机械手4的方向翻转。

请结合参阅图1至图4，该锚杆机构的具体工作过程如下：

首先，该动力头2驱动该钻杆9转动，同时，该推进机构3向前推动该动力头2，使得该动力头2同时带动该钻杆9在该滑架1上向前移动进行钻孔作业。钻孔结束后，该动力头2继续旋转，同时该推进机构3向后拉动该动力头2，使得该动力头2同时带动该钻杆9在该滑架1上向后移动，并使该钻杆9从该钻孔中移出。然后，夹持架13张开，该第一伸缩缸43收回，使得该卡爪42处于张开状态。同时，该第二伸缩缸44收回，使得该卡爪42在该架体41的带动下移动至该钻杆9上。再使得该第一伸缩缸43伸出，该卡爪42夹持在该钻杆9上。接着，该推进机构3拉动该动力头2继续后退，使得该卡爪42将该钻杆9从该装夹孔中卸下。然后，再使该第二伸缩缸44伸出，使得夹持有该钻杆9的该卡爪42在该架体41的带动下向远离该注射机构5的方向翻转。

然后，控制该第三伸缩缸55伸出，使得该支架51带动该注射管53翻转至与该装夹孔同轴的位置处。接着，该推动缸52推动该注射管53使该注射管53插入该钻孔中。然后，通过压力风等方式将树脂药卷经过该注射管53推入至该钻孔中。注射完成后，该推动缸52回拉该注射管53，使该注射管53从该钻孔中拔出。控制该第三伸缩缸55收回，该支架51带动该注射管53向远离该机械手4的方向翻转。

请参阅图5，最后，完成树脂注入后，控制该第三伸缩油缸55，使得该注射管53回复至原位，即该注射管53回到滑架1的侧面。再由人工辅助将连接套8套设在锚杆7上，并将该连接套8固定在装夹孔中。然后，该推进机构3向前推动该动力头2，该动力头2正转向前推进并该锚杆7插入该钻孔中，该锚杆7搅拌该钻孔中的树脂药卷，待凝固后，拧紧螺母。

本发明实施例所提供的锚杆机构既可以利用机械手将钻杆安装于动力头上、钻孔后再将钻杆从动力头上取下，又可在钻杆取下后利用注射机构对钻孔进行注射树脂，然后人工辅助将锚杆安装在动力头上，再进行锚杆拧入。因此，该锚杆机构一次定位可实现钻孔、注射树脂及锚杆拧入全过程，缩短了锚护时间。另外，除安装锚杆之外的其他过程都不需要人工作业，因此降低了人工作业的危险性。

请参阅图1，可以理解，为了提高该钻杆9钻孔的稳定性及该注射管53注射树脂的稳定性，该滑架1上安装有用于夹持该钻杆9或该注射管53的夹持架13，该夹持架13可通过液压元件或电气元件控制其张合。优选地，该夹持架13设置于该滑架1的前端，这样可防止该夹持架13与该机械手4或该注射机构5发生干涉。当该钻杆9钻孔或该注射管53注射树脂时，该夹持架13闭合；当钻孔作业完成或注射作业完成后，该夹持架13张开。

请参阅图1，可以理解，为了提高该锚杆机构的作业范围，该锚杆机构还包括一托架6，该滑架1可滑动地设置于该托架6上。具体地，该滑架1与该托架6之间由一补偿油缸（图未示）进行连接。该补偿油缸伸出时，该滑架1可相对该托架6进行滑动，使得该锚杆机构的作业范围得以扩大。

本发明实施例还提供了一种工程机械，该工程机械设置有上述的锚杆机构。

由于上述的锚杆机构具有上述技术效果，因此，设置有该锚杆机构的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚杆机构，其特征在于，包括：

滑架（1）；

动力头（2），其可滑动地设置于所述滑架（1）上、用于驱动钻杆（9）转动进行钻孔并驱动锚杆（7）插入钻孔中；

推进机构（3），其可滑动地设置于所述滑架（1）上、用于驱动所述动力头（2）前后滑动；

机械手（4），其可转动地设置于所述滑架（1）上、用于将所述钻杆（9）安装在所述动力头（2）上或从所述动力头（2）上取下；以及

注射机构（5），其可转动地设置于所述滑架（1）上、用于向所述钻孔中注射树脂。

2.根据权利要求1所述的锚杆机构，其特征在于，所述机械手（4）包括：

架体（41），其铰接在所述滑架（1）的一侧；

卡爪（42），其可开合地设置于所述架体（41）上；

第一伸缩缸（43），其一端铰接在所述架体（41）上，另一端铰接在所述卡爪（42）上，用于控制所述卡爪（42）的开合；及

第二伸缩缸（44），其一端铰接在所述架体（41）上，另一端铰接在所述滑架（1）上，用于驱动所述架体（41）相对所述滑架（1）翻转。

3.根据权利要求2所述的锚杆机构，其特征在于：所述卡爪（42）包括上卡爪（421）及下卡爪（422），所述上卡爪（421）固定在所述架体（41）上，所述下卡爪（422）与所述上卡爪（421）相铰接，所述第一伸缩缸（43）一端铰接在所述架体（41）上，另一端铰接在所述下卡爪（422）上。

4.根据权利要求2所述的锚杆机构，其特征在于：所述注射机构（5）包括：

支架（51），其铰接在所述滑架（1）与所述架体（41）相对的一侧；

推动缸（52），其一端连接在所述支架（51）上；

注射管（53），其与所述推动缸（52）相连接并可在所述推动缸（52）的作用下在所述支架（51）上滑动；

导向杆（54），其一端与所述支架（51）连接，所述推动缸（52）的另一端与所述导向杆（54）滑动连接；及

第三伸缩缸（55），其一端铰接在所述支架（51）上，另一端铰接在所述滑架（1）上，用于驱动所述支架（51）相对所述滑架（1）翻转。

5.根据权利要求4所述的锚杆机构，其特征在于：所述推动缸（52）的活塞杆连接在所述支架（51）上，所述推动缸（52）的缸筒可滑动地连接在所述导向杆（54）上。

6.根据权利要求5所述的锚杆机构，其特征在于：所述缸筒上设有固定套（521），所述固定套（521）套设在所述导向杆（54）上。

7.根据权利要求4所述的锚杆机构，其特征在于：所述注射管（53）的一端固定在所述推动缸（52）的缸筒上，另一端通过支座（56）架设在所述支架（51）上并可在所述支座（56）上滑动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的锚杆机构，其特征在于，所述滑架（1）上安装有用于夹持所述钻杆（9）或所述注射管（53）的夹持架（13）。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的锚杆机构，其特征在于，所述锚杆机构还包括托架（6），所述滑架（1）可滑动地设置于所述托架（6）上。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有如权利要求1-9中任一项所述的锚杆机构。

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