一种锚杆台车及其锚杆单元

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种锚杆台车及其锚杆单元。

背景技术

目前锚杆支护作为钻爆法矿山与隧道施工中广泛应用的一种加固支护方式，通常采用风动凿岩机钻孔或凿岩台车钻孔，然后由简易台架或吊篮辅助人工注浆、安装锚杆。该种作业方式，不仅劳动强度大，效率低，作业人员安全风险较高。

综上所述，如何解决锚杆支护的劳动强度大、效率低和作业人员安全风险高的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锚杆台车及其锚杆单元，以解决锚杆支护的劳动强度大、效率低和作业人员安全风险高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锚杆台车的锚杆单元，包括推进梁、锚杆推进器、凿岩机、锚杆库和注浆管；

所述推进梁的后端设置有固定座，所述固定座上设置有切换机构，所述锚杆推进器和所述凿岩机均以位置可切换的方式设置于所述固定座，且均与所述切换机构连接，所述切换机构能够逐次带动所述锚杆推进器和所述凿岩机在锚杆孔工位和闲置工位之间来回切换；

所述推进梁的宽度侧设置有夹持机构和机械手；所述夹持机构用于夹持所述注浆管以使其保持在非注浆工位，所述机械手能够抓取所述非注浆工位的注浆管并带动所述注浆管在所述非注浆工位和注浆工位之间来回切换；

所述锚杆库设置于所述推进梁的轴向平行侧，且所述锚杆库与所述机械手位于同侧，所述机械手还能够抓取所述锚杆库装载的锚杆并带动所述锚杆运动至所述锚杆孔工位。

优选地，所述锚杆库通过锚杆支架连接于所述推进梁的梁身。

优选地，所述夹持机构设置在所述锚杆支架上。

优选地，所述固定座上设置有第一托盘、第二托盘、位于所述第一托盘与第二托盘之间的可移动托盘，所述第一托盘、第二托盘和可移动托盘三者具有共向的滑槽，且所述滑槽的方向与所述推进梁的延伸方向垂直，所述锚杆推进器滑设于所述第一托盘的滑槽内，所述凿岩机滑设于所述第二托盘的滑槽内，所述切换机构包括第一推杆和第二推杆，所述第一推杆用于带动所述锚杆推进器滑入和滑出所述可移动托盘，所述第二推杆用于带动所述凿岩机滑入和滑出所述可移动托盘，所述可移动托盘能够沿所述推进梁的延伸方向滑动，且当所述锚杆推进器位于所述可移动托盘时，所述锚杆推进器处于所述锚杆孔工位，当所述凿岩机位于所述可移动托盘时，所述凿岩机处于所述锚杆孔工位。

优选地，所述推进梁的梁身上还设置有位于所述推进梁的前部的前端扶钎器和位于所述推进梁的中部的中间扶钎器，所述推进梁的梁身上还设置有第一扶钎驱动器和第二扶钎驱动器，所述第一扶钎驱动器用于驱动所述前端扶钎器自其所在钻孔工位和非钻孔工位来回切换，所述第二扶钎驱动器用于驱动所述中间扶钎器自其所在扶钎工位和非扶钎工位来回切换。

优选地，所述机械手设置在所述推进梁的梁身。

优选地，所述机械手包括固定于所述推进梁的梁身的安装座、与所述安装座枢轴铰接的夹紧支架、用于驱动所述夹紧支架绕其在所述安装座上的铰接枢轴转动的驱动组件、与所述夹紧支架的前端铰接的颚板和用于驱动所述颚板的颚板驱动器，所述颚板驱动器能够驱动所述颚板向所述夹紧支架的前端靠近和远离以实现抓取和释放动作。

优选地，所述驱动组件包括铰接板、第一直线推杆器和第二直线推杆器，所述铰接板上设置有呈三角布置的第一铰接轴、第二铰接轴和第三铰接轴；所述第一铰接轴与所述安装座铰接连接；所述第一直线推杆器的一端与所述第二铰接轴铰接，所述第一直线推杆器的另一端与所述安装座铰接；所述第二直线推杆器的一端与所述第三铰接轴铰接，所述第二直线推杆器的另一端与夹紧支架铰接。

优选地，所述安装座上设置有铰接支架，所述夹紧支架铰接于所述铰接支架上。

相比于背景技术介绍内容，上述锚杆台车的锚杆单元，包括推进梁、锚杆推进器、凿岩机、锚杆库和注浆管；推进梁的后端设置有固定座，固定座上设置有切换机构，锚杆推进器和凿岩机均以位置可切换的方式设置于固定座，且均与切换机构连接，切换机构能够逐次带动锚杆推进器和凿岩机在锚杆孔工位和闲置工位之间来回切换；推进梁的宽度侧设置有夹持机构和机械手；夹持机构用于夹持注浆管以使其保持在非注浆工位，机械手能够抓取非注浆工位的注浆管并带动注浆管在非注浆工位和注浆工位之间来回切换；锚杆库设置于推进梁的轴向平行侧，且锚杆库与机械手位于同侧，机械手还能够抓取锚杆库装载的锚杆并带动锚杆运动至锚杆孔工位。该锚杆单元，在实施应用过程中，利用切换机构将凿岩机切换至锚杆孔工位，凿岩机在锚杆孔工位驱动钻杆旋转并推进执行钻孔操作；锚杆孔的钻孔操作完成后，凿岩机带动其钻杆退回，切换机构将凿岩机切换至闲置工位，并将锚杆推进器切换至锚杆孔工位，通过机械手将非注浆工位的注浆管抓取至注浆工位，锚杆推进器推进并旋转与注浆管对接，锚杆推进器继续推进，可使注浆管前端插入至锚杆孔，机械手释放、摆开，锚杆推进器继续推进，将注浆管推至孔底，此时即可执行注浆操作；注浆操作完成，锚杆推进器即退回，机械手再次抓取注浆管，锚杆推进器通过回转与注浆管分离，然后通过机械手将注浆管送至夹持机构上，注浆管重新回到初始的非注浆工位，此时可执行锚杆安装操作，通过机械手抓取锚杆库上装载的锚杆并带动锚杆运动至锚杆孔工位，此时处于锚杆孔工位的锚杆推进器执行推进操作并与锚杆对接，之后机械手释放对锚杆的夹持作用，锚杆推进器继续推进，即可使得锚杆插入至锚杆孔内，最后通过锚杆推进器的转动带动锚杆段的锁紧螺母完成拧紧，即完成锚杆的安装操作。通过该锚杆单元，可以通过设备本身同时实现自动打锚杆孔、自动注浆、锚杆安装功能，作业过程主要由锚杆单元设备本身来完成，减少了人的参与，大大降低了作业人员的安全风险，同时也降低了劳动强度，并且自动化程度高，施工工序衔接紧促，大大提升了施工效率。

另外，本发明还提供了一种锚杆台车，包括锚杆单元，该锚杆单元为上述任一方案所描述的锚杆台车的锚杆单元。由于该锚杆单元具有上述技术效果，因此具有该锚杆单元的锚杆台车也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锚杆单元的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的锚杆单元省略液压管路支架的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的机械手的结构示意图。

上图1-图3中，

锚杆库1、摆动马达2、夹持机构3、注浆管4、机械手5、安装座501、铰接支座502、夹紧支架503、铰接板504、颚板505、第二直线推杆器506、颚板驱动器507、第一直线推杆器508、钻杆6、前端扶钎器7、推进梁8、中间扶钎器9、推进油缸10、凿岩机11、第二托盘12、可移动托盘13、切换机构14、固定座15、第一托盘16、摆线马达17、锚杆推进器18、液压管路支架19。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种锚杆台车及其锚杆单元，以解决锚杆支护的劳动强度大、效率低和作业人员安全风险高的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种锚杆台车的锚杆单元，包括推进梁8、锚杆推进器18、凿岩机11、锚杆库1和注浆管4；推进梁8的后端设置有固定座15，固定座15上设置有切换机构14，锚杆推进器18和凿岩机11均以位置可切换的方式设置于固定座15，且均与切换机构14连接，切换机构14能够逐次带动锚杆推进器18和凿岩机11在锚杆孔工位和闲置工位之间来回切换；推进梁8的宽度侧设置有夹持机构3和机械手5；夹持机构3用于夹持注浆管4以使其保持在非注浆工位，机械手5能够抓取非注浆工位的注浆管4并带动注浆管4在非注浆工位和注浆工位之间来回切换；锚杆库1设置于推进梁8的轴向平行侧，且锚杆库1与机械手5位于同侧，机械手5还能够抓取锚杆库1装载的锚杆并带动锚杆运动至锚杆孔工位。

该锚杆单元，在实施应用过程中，利用切换机构将凿岩机切换至锚杆孔工位，凿岩机在锚杆孔工位驱动钻杆旋转并推进执行钻孔操作；锚杆孔的钻孔操作完成后，凿岩机带动其钻杆退回，切换机构将凿岩机切换至闲置工位，并将锚杆推进器切换至锚杆孔工位，通过机械手将非注浆工位的注浆管抓取至注浆工位，锚杆推进器推进并旋转与注浆管对接，锚杆推进器继续推进，可使注浆管前端插入至锚杆孔，机械手释放、摆开，锚杆推进器继续推进，将注浆管推至孔底，此时即可执行注浆操作；注浆操作完成，锚杆推进器即退回，机械手再次抓取注浆管，锚杆推进器通过回转与注浆管分离，然后通过机械手将注浆管送至夹持机构上，注浆管重新回到初始的非注浆工位，此时可执行锚杆安装操作，通过机械手抓取锚杆库上装载的锚杆并带动锚杆运动至锚杆孔工位，此时处于锚杆孔工位的锚杆推进器执行推进操作并与锚杆对接，之后机械手释放对锚杆的夹持作用，锚杆推进器继续推进，即可使得锚杆插入至锚杆孔内，最后通过锚杆推进器的转动带动锚杆段的锁紧螺母完成拧紧，即完成锚杆的安装操作。通过该锚杆单元，可以通过设备本身同时实现自动打锚杆孔、自动注浆、锚杆安装功能，作业过程主要由锚杆单元设备本身来完成，减少了人的参与，大大降低了作业人员的安全风险，同时也降低了劳动强度，并且自动化程度高，施工工序衔接紧促，大大提升了施工效率。

这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，锚杆库1上一般还会设置有摆动马达2，通过摆动马达2能够驱动锚杆库1上装载的锚杆运动至待抓取位置。另外，需要说明的是，一般来说锚杆推进器的前端一般还会设置有摆线马达17，通过摆线马达能够带动锚杆推进器转动。此外，需要说明的是，夹持机构3可以仅具有夹持和释放功能，也可以具有机械手的夹持运送功能，实际应用过程中，可以根据实际需求进行配置，在此不做具体的限定。

在一些具体的实施方案中，上述锚杆库1具体可以通过锚杆支架连接于推进梁8的梁身。通过锚杆支架将推进梁和锚杆库连接，使得锚杆库的布置更加方便。并且，夹持机构3具体可以选择设置在锚杆支架上，也可以选择设置在锚杆库上，又或者是设置在推进梁的梁身上，在此不做更具体的限定，实际应用过程中，可以根据实际需求选择布置。

在一些具体的实施方案中，上述固定座15上设置有第一托盘16、第二托盘12、位于第一托盘16与第二托盘12之间的可移动托盘13，第一托盘16、第二托盘12和可移动托盘13三者具有共向的滑槽，且滑槽的方向与推进梁8的延伸方向垂直，锚杆推进器18滑设于第一托盘16的滑槽内，凿岩机11滑设于第二托盘12的滑槽内，切换机构14包括第一推杆和第二推杆，第一推杆用于带动锚杆推进器18滑入和滑出可移动托盘13，第二推杆用于带动凿岩机11滑入和滑出可移动托盘13，可移动托盘13能够沿推进梁8的延伸方向滑动，且当锚杆推进器18位于可移动托盘13时，锚杆推进器18处于锚杆孔工位，当凿岩机11位于可移动托盘13时，凿岩机11处于锚杆孔工位。通过上述第一托盘和第二托盘以及可移动托盘，配合共向的滑槽，使得锚杆推进器和凿岩机向锚杆孔工位切换更加方便，且结构简单易于实现。需要说明的是，可移动托盘沿推进梁的延伸方向运动的实现方式，具体可以是通过推进梁上设置的推进油缸10与可移动托盘连接，通过推进油缸的伸缩运动带动可移动托盘的运动。

在一些具体的实施方案中，上述推进梁8的梁身上还可以设置有位于推进梁8的前部的前端扶钎器7和位于推进梁8的中部的中间扶钎器9，推进梁8的梁身上还设置有第一扶钎驱动器和第二扶钎驱动器，第一扶钎驱动器用于驱动前端扶钎器7自其所在钻孔工位和非钻孔工位来回切换，第二扶钎驱动器用于驱动中间扶钎器9自其所在扶钎工位和非扶钎工位来回切换。通过布置前端扶钎器和中间扶钎器，可以对到达锚杆孔工位的钻杆进行扶钎，保证了钻杆6钻孔的精准性。需要说明的是，凿岩机前进钻孔时、或者切换到第二托盘12时，钻杆均一直被前端扶钎器7扶持；凿岩机前进钻孔时，当凿岩机接近中间扶钎器9时，中间扶钎器9需避让，会切换到非扶钎工位；另外，注浆管和锚杆均是通过机械手5扶持，推进器推进过程中机械手5会避让、摆开。

另外需要说明的是，前述机械手5具体可以选择设置在推进梁8的梁身上，也可以选择设计在锚杆库上，当锚杆库通过锚杆支架连接于推进梁时，机械手还可以选择设计在锚杆支架上。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择，本申请中优选将机械手设计在推进梁上。

进一步的实施方案中，上述机械手5的具体结构可以包括固定于推进梁8的梁身的安装座501、与安装座501枢轴铰接的夹紧支架503、用于驱动夹紧支架503绕其在安装座501上的铰接枢轴转动的驱动组件、与夹紧支架503的前端铰接的颚板505和用于驱动颚板505的颚板驱动器507，颚板驱动器507能够驱动颚板505向夹紧支架503的前端靠近和远离以实现抓取和释放动作。通过驱动组件可以驱动夹紧支架相对安装座摆转，继而能够使得机械手能够实现抓取注浆管和锚杆至锚杆孔工位，通过颚板驱动器驱动颚板向夹紧支架靠近和远离，可以实现颚板的抓取和释放动作，结构渐变且易于实现。当然可以理解的是，上述仅仅是本发明实施例对于机械手的具体结构的举例而已，实际应用过程中，还可以选择其他机械手的结构形式，在此不做更具体的限定。

进一步的实施方案中，上述驱动组件具体可以包括铰接板504、第一直线推杆器508和第二直线推杆器506，铰接板504上设置有呈三角布置的第一铰接轴、第二铰接轴和第三铰接轴；第一铰接轴与安装座501铰接连接；第一直线推杆器508的一端与第二铰接轴铰接，第一直线推杆器508的另一端与安装座501铰接；第二直线推杆器506的一端与第三铰接轴铰接，第二直线推杆器506的另一端与夹紧支架503铰接。通过将驱动组件设计成双直线推杆器配合铰接板的结构形式，一方面使得机械手的摆转角度控制更加灵活，并且针对不同的翻转位置，仅需通过驱动不同的直线推杆器运动即可，而无需传感器的布置。比如，注浆时，机械手5的第一直线推杆器508伸出，第二直线推杆器506缩回，此时机械手5处于夹取注浆管工位，颚板驱动器507伸出可夹取注浆管4；第二直线推杆器506伸出，注浆管4到达对接锚杆工位，此时锚杆推进器18推进(当固定座15上设置有移动托盘13时，通过推进油缸10驱动上移动托盘13，从而带动锚杆推进器推进)，摆线马达17旋转可使锚杆推进器18与注浆管4的螺纹对接；锚杆推进器18继续推进，颚板驱动器507缩回，第二直线推杆器506缩回，可使注浆管4插入锚杆孔，即可进行注浆；锚杆安装时，机械手5的第一直线推杆器508、第二直线推杆器506均缩回，机械手5处于夹取锚杆工位，颚板驱动器507伸出，夹取锚杆；机械手5摆动锚杆至对接锚杆工位，此时锚杆推进器18推进，可使锚杆推进器18与锚杆对接。该机械手在注浆管的抓取移位过程，和锚杆的抓取移位过程中，仅需通过控制不同的直线推杆器的运动方式即可完成不同的操作过程，而省去了位置传感器的布置。

在一些更具体的实施方案中，上述安装座501上一般还可以设置有铰接支架502，夹紧支架503铰接于铰接支架502上。通过设计铰接支架502，使得夹紧支架与安装座之间的铰接连接更加方便。

需要说明的是，锚杆单元中大多驱动部件采用油缸驱动，因此，一般来说，推进梁8上还会布置液压管路支架19，以方便液压部件的管路布置。

另外，本发明还提供了一种锚杆台车，包括锚杆单元，该锚杆单元为上述任一方案所描述的锚杆台车的锚杆单元。由于该锚杆单元具有上述技术效果，因此具有该锚杆单元的锚杆台车也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的锚杆台车及其锚杆单元进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。