礦山智能遙控輪式鑿巖機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種礦山鑿巖機(jī)，特別是一種智能化遙控輪式鑿巖機(jī)，屬于礦山鑿巖開采設(shè)備領(lǐng)域，尤其適用于大理石、花崗巖條形開放式開采中的鉆孔、錘擊鋼釬破裂作業(yè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鑿巖機(jī)也稱鉆孔臺(tái)車，是礦山、隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種鑿巖設(shè)備。它能移動(dòng)并支持多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆眼作業(yè)，主要由鑿巖鉆具、鉆臂、鋼結(jié)構(gòu)的車架、走行機(jī)構(gòu)以及其他必要的附屬設(shè)備組成。
[0003]臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)有軌道、履帶及輪胎式三種。國產(chǎn)鑿巖臺(tái)車以軌道及輪胎式較多?？蓪㈣弾r鉆具運(yùn)行至工作面上任意位置和方向鉆孔，鉆孔參數(shù)更為準(zhǔn)確、鉆進(jìn)效率高、勞動(dòng)環(huán)境大大改善。臺(tái)車動(dòng)力分機(jī)械式和液壓式，后者應(yīng)用較多，自動(dòng)化程度高，整個(gè)鉆孔程序由電腦控制。在發(fā)展過程中，起初采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的梯架式鑿巖臺(tái)車，逐步為用液壓鑿巖機(jī)的門架式鑿巖臺(tái)車所代替。輪胎式和履帶式鑿巖臺(tái)車主要由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，安裝2?6臺(tái)高速鑿巖鉆具，車體轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)靈活，效率高，一般用于礦山平巷掘進(jìn)，也可用于隧道及地下工程的開挖。
[0004]目前，在大理石、花崗巖等條形開放性開采礦山，沒有專門用于鉆孔破裂的自動(dòng)化設(shè)備，開采作業(yè)基本處于人工作業(yè)階段，普遍采用手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)具，采用人工錘擊破裂棒的裂石方式進(jìn)行開采。勞動(dòng)強(qiáng)度巨大，生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境惡劣，人員健康狀況受影響明顯，特別是風(fēng)動(dòng)式鑿巖鉆具的風(fēng)排塵方式對(duì)作業(yè)人員的健康影響更大。目前，該行業(yè)從業(yè)人員逐漸老齡化，高強(qiáng)度、惡劣作業(yè)環(huán)境已經(jīng)很難有年輕從業(yè)者愿意從事。傳統(tǒng)人工作業(yè)效率低下，高溫季節(jié)、梅雨季節(jié)人工生產(chǎn)受天氣影響嚴(yán)重，年生產(chǎn)總?cè)諗?shù)不足二百天。特別是人工采用手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆具很難進(jìn)行小傾角鉆孔，鉆孔斜度過大，造成開采面浪費(fèi)。
[0005]在通過技術(shù)檢索中發(fā)現(xiàn)，針對(duì)大理石、花崗巖等條形開采形式的自動(dòng)化鑿巖設(shè)備基本是處于空白狀態(tài)，尤其是智能化可遠(yuǎn)程遙控控制的鑿巖機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決【背景技術(shù)】中涉及的礦山鑿巖設(shè)備的不足，提高礦山開采利用率，減少礦山從業(yè)人員的健康危害，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高礦山開采領(lǐng)域的自動(dòng)化作業(yè)程度，本發(fā)明提供了一種礦山智能遙控輪式鑿巖機(jī)。
[0007]本發(fā)明主要應(yīng)用于大理石、花崗巖等條形礦山開采鑿巖錘擊破裂作業(yè)。本發(fā)明由五個(gè)方面組成:一是液壓驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立懸掛輪式行走系統(tǒng)，通過設(shè)置的兩路超聲波測(cè)距傳感器對(duì)行走線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過控制系統(tǒng)進(jìn)行高速換算，反饋給液壓行走控制閥組，通過實(shí)時(shí)調(diào)整液壓流量對(duì)獨(dú)立四驅(qū)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償，實(shí)時(shí)修正行走路線，保障鑿巖機(jī)按照開采面移動(dòng)。二是自動(dòng)的鉆桿個(gè)錘頭的快速裝卸互換，滿足鑿巖機(jī)在完成鉆孔作業(yè)后，自動(dòng)快速更換錘頭，作業(yè)過程實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)。三是高頻率高沖擊力的高速?zèng)_擊液壓鉆具與液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電氣智能控制，通過實(shí)時(shí)鉆具推進(jìn)時(shí)，液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)油壓變化，來自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)整進(jìn)油流量，達(dá)到線性調(diào)整鉆切阻力與鉆切進(jìn)給速度。四是自動(dòng)適應(yīng)性調(diào)整的大地水平，并可以任意進(jìn)行的礦山開采面水平角的設(shè)置，自動(dòng)實(shí)時(shí)修正由于輪胎受地表落差而影響的鉆桿水平值，以確保鉆桿始終按照最小鉆入角進(jìn)行作業(yè)。五是開放的2.4G遙控頻段的利用，采用高速10通道的遙控手持發(fā)射器來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，在簡化操作的基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)礦山無人化智能作業(yè)。
[0008]本發(fā)明的有益效果:在應(yīng)用中完全按照人工作業(yè)工藝進(jìn)行鉆孔錘裂作業(yè)，在不改變工藝流程的前提下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。應(yīng)用中利用遠(yuǎn)程遙控方式進(jìn)行操作，極大的保護(hù)了操作人員的健康不受生產(chǎn)環(huán)境影響，遙控操作的利用還降低了安全事故發(fā)生時(shí)對(duì)人員的傷害概率，更大程度上可以夜間、高溫季節(jié)、梅雨季節(jié)無間斷性生產(chǎn)，提高了可作業(yè)期，有利于礦山快速收回投資。應(yīng)用中采用大地水平平衡系統(tǒng)，對(duì)鉆具傾角可以有效控制，降低由于人工施鉆的大傾角，有利于減少對(duì)礦山資源的浪費(fèi)。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的行走系統(tǒng)超聲波自適應(yīng)調(diào)整控制組成框圖圖3為本發(fā)明的鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本發(fā)明的大地水平調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本發(fā)明的鉆錘自動(dòng)互換系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖6為本發(fā)明的頂面鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中:輪式獨(dú)立懸掛液壓行走機(jī)構(gòu)(I)為四組獨(dú)立機(jī)構(gòu)，通過連接架板及機(jī)構(gòu)特有的空氣彈簧減震臂進(jìn)行懸掛安裝。礦石底側(cè)面液壓沖擊鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)(2)為四套組合，安裝在鉆錘大地平衡調(diào)整機(jī)構(gòu)(5)上，通過鉆錘大地平衡調(diào)整機(jī)構(gòu)的三組獨(dú)立油缸的伸縮變化，調(diào)整X和Y軸方向的水平度。鉆具換裝機(jī)構(gòu)(6)、錘具換裝機(jī)構(gòu)(10)與鉆錘大地平衡調(diào)整機(jī)構(gòu)(5)均安裝在機(jī)體調(diào)整連接架(9)上，通過機(jī)體調(diào)整連接架(9)的驅(qū)動(dòng)油缸來實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)，來調(diào)整礦石底側(cè)面液壓沖擊鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)
(2)離礦石壁的距離，滿足不同寬度的石料開采。超聲波行走系統(tǒng)跟蹤機(jī)構(gòu)(3)安裝在機(jī)殼控制箱(11)的側(cè)面，作業(yè)中實(shí)時(shí)的連續(xù)對(duì)礦石壁進(jìn)行距離監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)通過監(jiān)測(cè)距離數(shù)據(jù)分析來控制輪式獨(dú)立懸掛液壓行走機(jī)構(gòu)(I)，調(diào)整運(yùn)動(dòng)路線保障行走后與礦石壁的距離不發(fā)生影響鉆孔的變化。礦石頂面液壓沖擊鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)(7)安裝在頂部，主要針對(duì)條形開采礦石的頂面進(jìn)行鉆孔錘裂，將整體已經(jīng)鉆孔錘裂的礦石條進(jìn)行長度尺寸分割，滿足于運(yùn)輸?shù)V石的需要。
[0011]圖2為本發(fā)明的行走系統(tǒng)超聲波自適應(yīng)調(diào)整控制組成框圖，圖2中:安裝有二組超聲波傳感器，即前超聲波傳感器和后超聲波傳感器，在行走時(shí)傳感器的測(cè)得距離數(shù)據(jù)傳遞的測(cè)距采集模塊，通過軟件分析和數(shù)模轉(zhuǎn)化把O - 5 V，也可以是O — I O V模擬電壓輸出給模擬電壓轉(zhuǎn)P WM動(dòng)態(tài)輸出模塊，模擬電壓轉(zhuǎn)P WM動(dòng)態(tài)輸出模塊輸出的P WM脈沖信號(hào)來驅(qū)動(dòng)舵機(jī)控制模塊及該模塊包含的舵機(jī)本體，舵機(jī)安裝在液壓流量調(diào)整模塊中，通過改變舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來對(duì)液壓流量模塊進(jìn)行流量大小調(diào)整，流量的大小決定了輸出執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整了液壓行走機(jī)構(gòu)中各行走輪的轉(zhuǎn)速，來達(dá)到改變行走路線，在行走中超聲波傳感器與各模塊間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整，得以控制行走路線的自動(dòng)補(bǔ)償修正，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)尋壁運(yùn)行。
[0012]圖3為本發(fā)明的鉆孔錘釬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中:液壓沖擊缸(40)通過液壓沖擊缸安裝座(47)安裝在直線滑軌(43)的滑塊上，同時(shí)，T型絲桿副(44)也安裝在液壓沖擊缸安裝座(47)上，并在一端連接安裝有液壓馬達(dá)(45)。直線滑軌(43)安裝在鉆具架(42)上，又，卸卡鎖油缸(46)通過固定卡與液壓沖擊缸(40)連接，并在卸卡鎖油缸(46)的前端安裝有快速鋼球卡鎖機(jī)構(gòu)(41)，通過壓下快速鋼球卡鎖機(jī)構(gòu)(41)的外套，可以推動(dòng)內(nèi)部鋼球移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆桿的插拔開鎖和鎖閉。鉆桿油壓阻力傳感器(48)安裝在液壓沖擊缸(40)的尾蓋上，實(shí)時(shí)對(duì)鉆桿沖擊壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，來調(diào)整液壓沖擊缸(40)的進(jìn)油壓力，同時(shí)也調(diào)整液壓馬達(dá)(45)的流量，組合控制鉆桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量和進(jìn)給速度，滿足礦石密度大小對(duì)鉆孔作業(yè)的影響。
[0013]圖4為本發(fā)明的大地水平調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4中:傾角姿態(tài)傳感器(65)安裝在水平X軸調(diào)整油缸(64)的安裝梁上，在行走停止到施鉆位置通過傾角姿態(tài)傳感器(65)的即時(shí)對(duì)大地水平偏擺Y軸模擬電壓輸出，實(shí)施例中為正負(fù)5V，也可以是正負(fù)10V，來即時(shí)調(diào)整水平Y(jié)軸調(diào)整油缸A (60)和水平Y(jié)軸調(diào)整油缸B (62)，即時(shí)調(diào)整時(shí)傾角姿態(tài)傳感器
(65)同時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行變化，達(dá)到水平平衡點(diǎn)數(shù)值后水平Y(jié)軸調(diào)整油缸A (60)和水平Y(jié)軸調(diào)整油缸B (62)同時(shí)鎖閉，將Y軸保持在水平平衡狀態(tài)。同時(shí)，水平X軸調(diào)整油缸(64)也做相同的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的參考數(shù)據(jù)是傾角姿態(tài)傳感器(65)的X軸方向模擬電壓輸出，實(shí)施例中為正負(fù)5V，也可以是正負(fù)10V。X軸的水平角度同時(shí)也受系統(tǒng)軟件控制，滿足人為對(duì)鉆孔斜度的調(diào)整，實(shí)施例中涉及到該項(xiàng)功能由于無實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)，從圖例中無法給出編號(hào)，僅通過文字描述。
[0014]圖5為本發(fā)明的鉆錘自動(dòng)互換系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖5中:直線滑軌(20)、驅(qū)動(dòng)絲桿副(21)、減速電機(jī)(22)、角度旋轉(zhuǎn)電機(jī)(23)(部分編號(hào)部件由于圖例視圖阻擋未能實(shí)際畫出，僅通過文字描述)安裝在伸縮箱機(jī)構(gòu)(26)的后部，實(shí)施例中該部分的運(yùn)動(dòng)機(jī)能為通過減速電機(jī)(22)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)絲桿副(21)使伸縮箱機(jī)構(gòu)(26)沿直線滑軌(20)進(jìn)行移動(dòng)。
[0015]伸縮箱機(jī)構(gòu)(26)由伸縮箱殼(35)、分合齒條(24)、鉆套夾持卡(25)、鉆套推卡液壓缸(27 )、鉆套卸夾座(28 )、鉆套卸卡座驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29 )、卡伸出位置傳感器(30 )、卡縮進(jìn)位置傳感器(31)、螺旋齒輪(34)組成(卡伸出位置傳感器(30)、卡縮進(jìn)位置傳感器(31)編號(hào)部件由于圖例視圖阻擋未能實(shí)際畫出，僅通過文字描述)，在實(shí)施例中，伸縮箱殼(35)內(nèi)安裝有分合齒條(24)、鉆套夾持卡(25)、鉆套推卡液壓缸(27)、鉆套卸夾座(28)，鉆套卸卡座驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29)安裝在伸縮箱機(jī)構(gòu)(26)的外殼上，具體運(yùn)動(dòng)機(jī)能為鉆套卸卡座驅(qū)動(dòng)電