用于采矿钻机的杆操纵器 |
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| 申请号 | CN201580015264.7 | 申请日 | 2015-03-09 | 公开(公告)号 | CN106232938A | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 申请人 | 山特维克知识产权股份有限公司; | 发明人 | 托马斯·加勒尔; 约翰内斯·莱特纳; | ||||
| 摘要 | 一种杆操纵器(16)，该杆操纵器(16)能够在钻孔驱动单元(15)附近安装在采矿机处并且构造用于移动用于钻孔或打锚杆操作的杆(14)。该操纵器(16)包括操纵器 框架 (17、18)、操纵器臂(21，26)和可释放的杆接合器(20a、20b)，该操纵器框架(17、18)能够安装在所述采矿机的框架(11，29)上，该操纵器臂(21、26)安装为在第一纵长方向上沿着所述操纵器框架(17，18)在杆存储 位置 与杆钻孔位置之间移动，该杆接合器(20a、20b)设置在所述操纵器臂(21、26)处，用以抓紧所述杆(14)，用来与所述臂(21、26)耦合移动。该杆操纵器的特征在于：所述臂(21、26)的一部分安装为在基本垂直于或横向于所述第一方向的第二侧向方向上在缩回状态和延伸状态之间移动，所述缩回状态用于给所述杆(14)提供相对于所述驱动单元(15)的一侧侧向的存储位置，所述延伸状态用于给杆(14)提供以驱动单元(15)为中心的钻孔位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种杆操纵器(16)，所述杆操纵器(16)能够在钻孔驱动单元(15)附近安装在采矿机处并且构造用于移动用于钻孔或打锚杆操作的杆(14)，所述操纵器(16)包括： |
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| 说明书全文 | 用于采矿钻机的杆操纵器技术领域背景技术[0002] 为了使挖掘和矿物回收效率最大化，已开发出了用于特殊目的的采矿机。尽管一些机器专门构造用以从矿床或矿层切割矿物，但是其它机器构造用以在地下深度内挖隧道，以有效地产生矿井并且为矿物切割机提供通道。特别地是，移动式采矿机已作为成功的设备而出现，其既在矿层处提供直接切割，又作为快速进入道路开发的装置。例如，移动式采矿机包括具有切割钻头的可旋转的切割或采矿头，该切割钻头设置在旋转滚筒上，用以与矿物面接触。切割头常规安装在可移动的悬臂上，以便可调节相对于矿井地面的高度。随着切割头旋转并且进入矿层，采掘的矿物被耙爪(gathering head)聚集，并且然后由移动式采矿机经由输送设备向后输送，以产生排出的料堆，用于随后从矿井取出。 [0003] 那些适于产生矿井通道的机器通常装配有顶部和侧帮(rib)打锚杆机。顶部和侧帮锚杆通过与加强结构的相互连接来加固矿井的顶部和坑壁。由于机器操作所在的限制空间，打锚杆机通常紧挨在切割头后面定位并且需要尽可能得小，同时允许对用于产生钻孔的钻杆以及然后驱动进入已形成的孔中的顶部或侧帮锚杆进行互换的人员进出。其它使用钻孔和/或打锚杆机的移动式机器包括专用的锚杆机、巷道掘进机、平台锚杆机等。示例钻孔和打锚杆机在US 2003/066665、DE 102007038265、EP 1533470和EP 0470061中描述。 [0004] 如将理解的是，通常需要在将锚杆安装到钻孔中的同时将钻杆取出到钻孔中心的一侧。常规的布置结构是不利的，这是因为它们限制进入钻孔单元，使其难以对杆和锚杆进行互换。此外，常规的钻机一般体积大，并且不容易容纳在采矿机上可用的限制空间中。因此，需要的是解决这些问题的采矿打锚杆钻机。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供能够安装在采矿机处的打锚杆钻机，并且具体地是移动式采矿机，该移动式采矿机提供钻杆朝向和从钻孔位置的自动或半自动操纵，以允许钻杆和钻孔锚杆的方便且快速的互换，同时使钻机在采矿机处的空间需求最小化。进一步特定目的是在掘锚联合钻机处提供杆操纵器组件，该杆操纵器组件不显著增加钻机的总体尺寸，并且有效地提供向钻孔驱动单元的区域的不受阻碍的进出，用于钻杆和顶部或侧帮锚杆的便利互换。 [0006] 这些目的经由安装在钻机处的承载操纵器臂的操纵器组件实现，该操纵器臂能够在第一纵长方向上沿着钻机以及在第二侧向方向上移动，以经由自动化的或半自动化的移动机构而在钻孔位置与(向该钻孔位置的一侧)侧向移位的存储位置之间传送钻杆。 [0007] 本发明的操纵器组件具体构造用以使在锚杆钻机的区域处需求的额外空间最小化，以便允许改装(retro fitting)现有的锚杆钻机和移动式采矿机。 [0008] 根据本发明的第一方面，提供操纵器组件，该操纵器组件能够安装在用于移动式采矿机的打锚杆钻机处，该操纵器组件包括：操纵器框架；操纵器臂，该操纵器臂安装为在第一纵长方向上沿着框架在杆存储位置与杆钻孔位置之间移动；以及可释放的杆接合器，该杆接合器设置在臂处，以抓紧杆，用于在沿第一纵长和第二侧向方向移动期间与臂的耦合移动；其特征在于：臂的至少一部分安装为在基本垂直于或横向于第一方向的第二侧向方向上在缩回状态和延伸状态之间移动，所述缩回状态用于给钻杆提供相对于驱动单元的一侧侧向的存储位置，所述延伸状态用于给钻杆提供以驱动单元为中心的钻孔位置。 [0009] 根据本发明的第二方面，提供能够安装在采矿机处的打锚杆钻机，该钻机包括：细长的主框架；钻孔驱动单元，该钻孔驱动单元用以向钻杆提供旋转驱动，该钻杆用于在矿井顶部或坑壁中产生用以接收锚杆的钻孔；头部，该头部可移动地安装在框架处，构造成在钻孔期间支撑抵靠矿井的顶部或坑壁；和如此处要求保护的钻杆操纵器组件，该钻杆操纵器组件能够安装在框架处；操纵器臂，该操纵器臂安装为在第一纵长方向上沿着主框架在远离头部的杆存储位置与相对于主框架的纵长方向朝向头部的杆钻孔位置之间移动；以及所述臂的至少一部分安装为在基本垂直于或横向于第一方向的第二侧向方向上在缩回状态和延伸状态之间移动，所述缩回状态用于给杆提供相对于驱动单元的一侧侧向的存储位置，所述延伸状态用于给杆提供以驱动单元为中心的钻孔位置。 [0010] 有利地，操纵器框架刚性地安装到钻机的主框架，并且是大致细长的，以实现操纵器臂在向一侧的方向上的以及与钻杆驱动单元的线性前进移动平行的线性行进。 [0011] 可选地，组件可进一步包括线性致动器，该线性致动器用以驱动臂在第一方向上线性移动。根据进一步可选的实施方案，臂可以由其它常规的致动器驱动，诸如链条驱动器、卷筒、缆索、齿条和小齿轮、液压、气动和/或电动机械致动器。这些布置结构有利于使由操纵器组件所占据的体积/空间最小化，并且有利于在钻机处提供总体紧凑的构造。 [0012] 优选地，操纵器组件从钻机的主框架侧向突出的距离等于或小于驱动单元从主框架侧向突出的距离。优选地，操纵器组件从钻机的主框架侧向突出的距离近似等于或小于主框架的在与主框架的长度垂直的方向上的厚度。因此，操纵器组件在与主框架的长度垂直的方向上是紧凑的，以便实现便利地安装在现有的打锚杆钻机处，并且提供向安装在钻机的相邻侧处的钻孔驱动单元的轴向中心的不受阻碍的进出。 [0013] 优选地，驱动单元安装在主框架的第一侧处，而操纵器组件安装在主框架的第二侧处；其中臂构造成在第二方向上侧向移动并且在缩回状态与延伸状态之间枢转，使得在缩回状态下，臂不会遮蔽以驱动单元为中心的轴线，而在延伸状态下，臂给钻杆提供以驱动单元为中心的位置。此布置结构有利于提供向旋转驱动单元的轴向中心区域的不受阻碍的进出，以允许人员快速且方便地互换钻杆和顶部或侧帮锚杆。 [0014] 优选地，驱动单元经由梭动滑架安装在主框架处，以使驱动单元能够沿着主框架相对于头部纵长移动。优选地，头部经由至少一个线性致动器安装在主框架处，并且该头部构造成相对于驱动单元从主框架延伸或缩回到主框架处。 [0015] 优选地，操纵器臂包括基部和延伸器部，该基部安装在操纵器框架处并构造成沿着操纵器框架滑动，该延伸器部能够在基本垂直于或横向于主框架的长度的第二方向上从所述基部侧向地延伸。基部能够沿着操纵器框架来回梭动，并且包括低调轮廓(low profile)构造，以使占据的空间最小化。类似地，延伸器部可包括相应的板状构造，以提供低调轮廓构造并且能够从板状基部向外侧向地突出。因此，在向侧面侧向地延伸和缩回期间，延伸器部能够滑过基部并且与基部接近触碰接触。 [0016] 优选地，操纵器组件进一步包括至少一个线性致动器，所述至少一个线性致动器将基部和延伸器部连接，以驱动延伸器部在第二方向上移动。此外，组件可进一步包括至少一个线性致动器，所述至少一个线性致动器连接在基部与操纵器框架之间，以驱动基部在第一方向上沿着操纵器框架线性移动。根据进一步的具体实施方案，构造用以驱动臂在第一方向和第二方向两者上移动的致动器可以包括链条驱动器、卷筒、缆索、齿条和小齿轮、液压、气动和/或电动机械致动器。 [0017] 延伸器部经由常规的机械链接装置(linkage)联接到基部，以实现延伸器部相对于基部的预定机械移动，如将理解的是，所述机械链接装置包括枢转销、小齿轮、凸轮、摇杆、线性致动器、凸耳和狭槽布置结构等。 [0018] 优选地，杆接合器包括单个爪或一对相对的爪，用以打开和关闭以释放和抓紧钻杆。该相对的爪经由致动机构实现钻杆的方便和可靠的抓紧和释放，该致动机构通过使用常规的机械链接装置使操纵器臂的延伸器部相对于基部的延伸和枢转的位置来触发，如将理解的是，所述常规的机械链接装置包括枢转销、小齿轮、凸轮、导槽等。 [0019] 钻机并且具体地是杆接合器也构造成并且兼容于与顶部/侧帮锚杆和各种类型的树脂插入装置(即：树脂装载棒)一起使用。本发明的钻机因此能够将各种细长元件(钻杆、锚杆、树脂棒)在与驱动马达对准的使用位置与存储位置之间输送。 [0020] 组件可进一步包括至少一个致动器，用以驱动爪的移动，以绕钻杆打开和关闭。 [0021] 优选地，组件进一步包括至少一个枢轴安装件，所述至少一个枢轴安装件将基部连接到延伸器部，以使延伸器部能够相对于基部枢转。优选地，延伸器部构造成相对于基部枢转20°至70°。延伸器部相对于基部枢转的构造有利于实现操纵器组件相对于驱动单元在钻机的相邻侧的定位。因此，本发明的操纵器组件不妨碍或阻碍进出钻机的将钻杆安装在以驱动单元为中心的钻孔位置的部分。 [0022] 可选地，操纵器框架的长度是主框架的长度的至少一半，使得臂能够在第一方向上移动经过主框架的长度的至少一半，以使杆在远离头部的方向上移动。此布置结构有利于提供操纵器臂远离钻机头部板的足够的线性行进，以便允许钻杆向后输送进入存储位置。因此，使钻机能够操作用以允许驱动单元将顶部或侧帮锚杆钻入由钻杆产生的已形成的孔中。 [0024] 现在将仅通过示例并参照附图来描述本发明的具体实施方案，其中： [0025] 图1是根据本发明的具体实施方案的移动式采矿机的透视图，该移动式采矿机包括一对锚杆钻机，所述一对锚杆钻机紧挨在切割头和耙爪后面安装，该切割头和耙爪设置在该采矿机的前端处； [0026] 图2是根据本发明的具体实施方案的具有操纵器组件的图1的锚杆钻机的外部透视图，该操纵器组件构造用以将钻杆在钻孔与存储位置之间输送； [0027] 图3是图2的钻机的进一步透视图； [0028] 图4是图3的钻机的进一步透视图； [0029] 图5是为了说明性目的而将部分去除的操纵器组件的透视图； [0030] 图6是为了说明性目的而将部分去除的图5的操纵器组件的进一步透视图； [0031] 图7是为了说明性目的而将部分去除的图6的操纵器组件的进一步透视图； [0032] 图8是为了说明性目的而将部分去除的图7的操纵器组件的进一步透视图。 具体实施方式[0033] 将参照具体实施方案描述本主题发明，电动、履带安装式连续采矿机安装在掘锚联合机(bolter miner)上，该电动、履带安装式连续采矿机设计用以挖掘道路并且同时安装顶部锚杆。然而，如将理解的是，本发明的钻机和操纵器臂可以安装在采用钻机和/或打锚杆机的各种采矿机上，打锚杆机包括专用锚杆机、巷道掘进机、平台锚杆机等。 [0034] 参照图1，采矿机100包括主框架101，该主框架101为底架或底盘109提供支撑，该底架或底盘109支撑一对环形从动履带113，用于在地面上并且沿着隧道推进机器100，以通过材料沉积矿层向前前进。主框架101包括大体的前端102和大体的后端103。输送器104基本从前端102延伸到后端103，并且适于运送从切割面移去的材料，用于随后的排出以及可选地使用另外的输送和采矿设备而储存在远程位置。可移动的切割悬臂105经由枢轴安装件110在一端112处可枢转地安装到主框架101，并且包括第二端106，该第二端106安装了切割头115，该切割头115则安装了多个可旋转滚筒107。切割钻头108从每个滚筒107径向突出并且特别适于切入并移去待从矿层开采的矿物材料。悬臂105并且特别是端部106能够相对于主框架101和环形履带113被升高或降低，以使机器100能够在矿井隧道的地面之上的变化的高度范围内切割矿层面。悬臂105通过液压活塞(ram)以及如将为本领域技术人员理解的其它关联部件操作。机器100进一步包括耙爪117，该耙爪117安装在主框架101的前端102处。耙爪117构造用以收集通过切割头115的切割动作从沉积矿层去除的材料。切割的材料然后从耙爪117经由输送器104向后输送。 [0035] 顶盖111包括具有大致平面构造的竖直方向最上方的区域，并且适于以与切割头115类似的方式从框架101被垂直向上升高，以便与矿井顶部接触，以在切割和顶部打锚杆操作期间在必要时提供结构支撑。此外，尾部114从框架101的后端103向后突出，以将输送器104向后运送到表示连续机器100的最后部的排出端116。切割头115安装在切割悬臂105的最前端106处并通过一对齿轮架302定位地支撑，所述一对齿轮架302从悬臂105延伸并将头115联接到机器100。一对锚杆钻机10紧挨在切割头和耙爪115、117后面并且于悬臂105的任一侧侧向地安装在框架最前端102处。每个钻机10构造用于以包括第一钻孔模式和第二模式的两种模式操作，在第一钻孔模式中，钻杆被驱动进入矿井顶部或侧壁，以产生钻孔，而在第二模式中，顶部或侧帮锚杆由同一驱动电机驱动进入已形成的钻孔中。 [0036] 参照图2至8，锚杆钻机10包括细长的主框架，用以安装钻机的各种移动部件以及各种静态部件。主框架部分地包括一对平行的细长支撑支柱11，所述一对支撑支柱11沿着框架台架(frame gantry)29纵长地延伸。总体由附图标记15指示的旋转驱动电机经由梭动滑架28安装到台架29。链驱动41在滑架28与台架29之间提供可移动的链接，以使驱动电机15能够沿着主框架11、29在纵向方向x上线性移动。 [0037] 每个支撑支柱11内部安装有各自的线性致动器12，该线性致动器12能够相对于支柱11线性地延伸和缩回。头部板13附接到每个致动器12的各自最末端区域，使得通过致动，头部板13能够在方向x上从支柱11和台架29纵长地延伸。头部板13特别构造用于在钻孔和打锚杆过程期间，与矿井顶部或坑壁接触地定位。板13包括孔19，在钻孔和打锚杆操作期间，钻杆14和顶部或侧帮锚杆(未示出)能够穿过该孔19。当杆14安装和定位在驱动单元15处以便平行于x方向钻孔时，孔19以与杆14的轴线相一致的驱动单元15的纵向轴线为中心。在典型的钻孔操作中，驱动单元15构造成与钻杆14接合，并且然后沿着框架部11、29朝着头部板13线性前进，该头部板13与矿井顶部或坑壁接触地维持在从框架11、29延伸的位置。一旦产生钻孔，则杆14就经由驱动单元15(经由链驱动41)沿着框架11、29的反向线性运动而缩回。然后，将顶部或侧帮锚杆(未示出)安装并定心在驱动单元15处，该驱动单元15第二次朝着头部板13前进，以将锚杆嵌入在矿井顶部或坑壁处已形成的孔中。 [0038] 本发明的掘锚联合钻机10特别构造用于钻杆相对于驱动单元15的自动化的或半自动化的移位，以实现钻杆和顶部或侧帮锚杆的便利和快速互换。特别地，钻机10包括钻杆操纵器组件，其总体由附图标记16表示。该组件包括一对间隔且平行的细长棒18，所述一对细长棒18经由各自的附接支架17安装在各自的第一端和第二端处。每个支架17以使得棒18与支柱11平行地对准的定向而刚性地安装到主框架台架29的一侧。支架17安装在钻机10的一侧处，而驱动单元15和滑架28定位在钻机10的相邻的第二侧，以允许驱动单元15在x方向上向着和从头部板13的不受阻碍的纵向行进。棒18和支架17基本刚性地安装在钻机10处，以便不动。操纵器组件16进一步包括梭动部件，该梭动部件构造成在相对于驱动单元15行进的平行方向上沿着棒18线性梭动。特别地，该可移动部件包括操纵器臂，该操纵器臂具有总体由附图标记26表示的基部和总体由附图标记21表示的延伸器部。基部26经由第一对和第二对间隔的套筒36可移动地安装在每个棒18上，所述套筒36能够沿着每个棒18线性滑动。基部26包括凸缘43，该凸缘43安装线性致动器27的一端，该线性致动器27在相反端处安装到凸台(boss)30，该凸台30刚性地安装到致动器框架基部17。因此，致动器27构造成经由线性的延伸和缩回来驱动基部26沿着棒18在x方向上朝向或远离驱动单元15和头部板13滑动移动。 [0039] 基部26进一步包括后壁34和前壁35，该后壁34和前壁35在基部26的纵长方向上延伸。一对导轨32在壁34和35之间、在基部26的每个相反的纵长端处沿着与棒18垂直的方向延伸。桥接板在导轨32之间纵长延伸，并且安装用于经由设置在桥接板31的每端处的一对各自安装套筒33沿着导轨32滑动移动。基部26进一步包括一对横宽延伸的壁24，每个壁24包括弯曲的细长狭槽25，该狭槽25在前壁35与后壁34之间的方向上延伸。 [0040] 操纵器臂的延伸器部21经由线性致动器22可移动地安装在基部26处。延伸器部21连接到桥接板31，使得对桥接板31的沿着导轨32的行进的致动赋予延伸器部21在与棒18以及驱动单元15的行进的x方向垂直的方向z上从基部26侧向延伸。延伸器部21经由形成在基部26的前壁35中的孔42从基部26侧向地向外延伸。 [0041] 延伸器部21进一步包括安装壁38，该安装壁38在平行于导轨32的z方向上延伸并且包括设置在一端处的细长狭槽39。枢转销40安装一对能够绕枢轴40打开和关闭的铰接的剪刀臂37。每个剪刀臂37安装各自的第一爪20a和第二爪20b，该第一爪20a和第二爪20b构造成相对于彼此打开和关闭，以经由爪状接合动作来释放和抓紧钻杆14。爪20a、20b通过安装在延伸器部21处的线性致动器23致动，该线性致动器23则安装在支撑安装壁38处。也即是说，致动器23提供枢转销40在狭槽39内的移位，该移位作用为使剪刀臂37枢转，从而打开和关闭爪20a、20b。 [0042] 延伸器部21利用经由一对凸耳(未示出)的接合促进的铰接而可铰接地安装在基部26处，所述一对凸耳构造成在细长的弯曲狭槽25内行进。当致动时，桥接板31构造成沿着导轨32移动，以迫使延伸器部21在与沿x方向定向的棒18垂直的z方向上从基部26侧向向外。经由延伸器部21在基部26处的枢轴安装，延伸器部21构造成相对于基部26向下(或向上)枢转，不与基部26和棒18共面。此枢转动作在延伸器部21向侧面侧向地移位并且移动到其完全延伸的位置时发生。在该完全延伸位置，爪20a、20b近似定心在驱动单元15的钻孔轴线上，该钻孔轴线与钻杆14的当接合在用于钻孔的位置时的纵向轴线一致。 [0043] 操纵器组件16有利地安装在钻机10相对于驱动单元15和滑架28不同且相邻的一侧处，以允许不受阻碍的进出以驱动单元15为中心的纵向轴线的区域，用于钻杆14与顶部或侧帮锚杆(未示出)的互换。此构造需要操纵器臂组件16构造成：从操纵器16的安装区域朝向驱动单元15的轴向中心向侧面“达到”(在z方向上并且然后枢转并且在y方向上行进)。因此，延伸器部21能够向侧面侧向地移动，以进入位于钻机10的合适一侧的位置，以将钻杆 14或者移除或者递送到驱动单元15处的轴向中心位置。此外，为了提供不受阻碍的顶部或侧帮打锚杆，一旦已通过钻杆14产生钻孔，则操纵器臂构造成远离头部板13在x方向上朝向驱动单元15向后梭动，以便将杆14运送到位于操纵器组件16的安装一侧的存储位置，并且该存储位置也位于远离头部板13的线性缩回位置。因此，本发明的操纵器臂构造成在以单元15为中心的钻孔位置与向驱动单元15的一侧侧向并且从头部板13轴向向后移位的存储位置之间可靠地输送钻杆14。 [0044] 根据本主题发明，操纵器组件16包括紧凑的构造，以便最小化在主框架11、29的安装侧占据的体积。特别地，操纵器组件16从主框架11、29侧向突出的在y方向上的距离小于驱动单元15从主框架11、29(包括滑架28)侧向突出的在y方向上的距离。此外，操纵器组件16从主框架11、29侧向突出的在y方向上的距离近似等于或小于主框架11、29在与主框架在x方向上的长度垂直的y方向上的厚度。因此，本发明的操纵器16可方便地安装在现有的锚杆钻机10和移动式采矿机100上，而不需修改，就使其紧挨在切割头和耙爪115、117和相邻的悬臂105后面定位。 |
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