一种矿车自动摘挂钩系统及方法

技术领域

本发明属于斜井运输控制系统领域，尤其涉及一种矿车自动摘挂钩系统及方法。

背景技术

斜井运输时，需要将串接矿车推到指定位置，由操作工将串接矿车各车辆的插销拔出，采用三环链进行连接，三环链插入到车辆碰头中，再将插销插入碰头插销座中，并旋转锁定，使矿车与三环链可靠连接，再将三环链的另外一端插入到另外一辆需要连接的车辆的碰头中，用插销插入碰头锁定，这样就将两节矿车连接一起。逐一将需要连接的矿车进行连接，并与牵引钩头车进行连接，完成串车，通知信号工进行打点，提升串车运输。上述操作过程均由操作工人力完成，劳动成本高，效率较低，且存在一定的安全隐患。

发明内容

为了克服现有劳动成本高，效率较低，且存在一定的安全隐患的问题，本发明提供一种矿车自动摘挂钩系统及方法，本发明通过在轨道上设置传感器检测矿车在轨道上的具体位置传递至控制系统，控制系统控制机械手和拖车装置进行相应操作，完成矿车的串车运输；通过设置阻车器实现矿车的固定；通过拖车装置实现对矿车的精确移动和定位，通过机械臂替代人工操作实现串车提升运输过程，对串车进行摘挂钩处理，安全高效，有效提高串车过程，提高矿车的运输效率，从而降低成本。

本发明采用的技术方案为：

一种矿车自动摘挂钩系统，包括控制系统、轨道、拖车装置、机械臂、三环链放置托盘和矿车，所述的轨道呈一字型设置，轨道上设置有传感器和阻车器，所述的传感器包括传感器一和传感器二，所述的阻车器包括阻车器一和阻车器二，所述的传感器一、阻车器一、阻车器二和传感器二从左到右依次设在轨道上，所述的阻车器一和阻车器二之间为挂或摘钩区；所述阻车器二和传感器二之间为右停靠区；所述阻车器一和传感器一之间为左停靠区；

所述的机械臂设在轨道的一侧；所述的三环链放置托盘放置于机械臂沿轨道方向一侧的预设位置处，所述的矿车设在轨道上；所述传感器、机械臂、阻车器、拖车装置均与控制系统电信号连接；所述的拖车装置设在轨道下方。

所述的传感器一、阻车器一、阻车器二和传感器二与轨道卡接固定连接。

所述的机械臂上设置有抓手；所述机械臂包括机械臂整体底座支架、抓链机械臂和抓销机械臂，所述的抓链机械臂和抓销机械臂均设在机械臂整体底座支架上，机械臂整体位于于轨道外侧。

所述的抓销机械臂的前末端设有两个抓手，包括固定抓手和移动抓手，所述的固定抓手固定在抓销机械臂上，移动抓手整体可沿增大和减小两抓手间距的方向移动。

所述的抓链机械臂的前末端设有有三个抓手，包括中间抓手和分别设在中间抓手两侧的两侧抓手，所述的中间抓手可旋转±90°,两个两侧抓手为U形，且U形口可打开和闭合。

所述的矿车为多个，且每个矿车的首尾均设置有连接组件。

所述的连接组件包括插销座、插销、三环链和碰头；所述碰头和插销座均与矿车固定连接；所述插销座设在碰头的上端；所述插销设在插销座内；所述三环链的通过插销设置在两个插销座之间。

一种矿车自动摘挂钩方法，具体步骤为：控制系统控制机臂和拖车装置进行操作，完成矿车的串车运输；串车过程中通过设置阻车器对矿车进行固定；通过拖车装置对矿车进行串车作业和定位；最后通过机械臂对串车进行摘挂钩处理。

本发明的有益效果为：

本发明所述的斜井运输矿车自动摘、挂钩系统，通过在轨道上设置传感器检测矿车在轨道上的具体位置传递至控制系统，控制系统控制机械手和拖车装置进行相应操作，完成矿车的串车运输；通过设置阻车器实现矿车的固定；通过拖车装置实现对矿车的精确移动和定位，通过机械臂替代人工操作实现串车提升运输过程，对串车进行摘挂钩处理，安全高效，有效提高串车过程，提高矿车的运输效率，从而降低成本。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明所述的斜井运输矿车自动摘、挂钩系统结构示意图。

图2为本发明所述矿车在串车状态下的侧视图。

图3为本发明所述矿车的连接组件结构示意图。

图4为抓链机械臂前端抓手示意图。

图5为抓销机械臂前端抓手示意图。

其中1、轨道；2、机械臂整体底座支架；3、三环链放置托盘3； 4、传感器二；5、阻车器二；6、阻车器一；7、传感器一；8、固定抓手；9、移动抓手10、插销；11、插销座；12、三环链；13、碰头；14、连接组件；15、矿车；16、抓链机械臂；17、抓销机械臂； 18、拖车装置；19、中间抓手；20、两侧抓手。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有劳动成本高，效率较低，且存在一定的安全隐患的问题，本发明提供如图1-5所示的一种矿车自动摘挂钩系统及方法，本发明通过在轨道上设置传感器检测矿车在轨道上的具体位置传递至控制系统，控制系统控制机械手和拖车装置进行相应操作，完成矿车的串车运输；通过设置阻车器实现矿车的固定；通过拖车装置实现对矿车的精确移动和定位，通过机械臂替代人工操作实现串车提升运输过程，对串车进行摘挂钩处理，安全高效，有效提高串车过程，提高矿车的运输效率，从而降低成本。

一种矿车自动摘挂钩系统，包括控制系统、轨道1、拖车装置18、机械臂、三环链放置托盘3和矿车15，所述的轨道1呈一字型设置，轨道1上设置有传感器和阻车器，所述的传感器包括传感器一7和传感器二4，所述的阻车器包括阻车器一6和阻车器二5，所述的传感器一7、阻车器一6、阻车器二5和传感器二4从左到右依次设在轨道1上，所述的阻车器一6和阻车器二5之间为挂或摘钩区；所述阻车器二5和传感器二4之间为右停靠区；所述阻车器一6和传感器一 7之间为左停靠区；

所述的机械臂设在轨道1的一侧；所述的三环链放置托盘3放置于机械臂沿轨道1方向一侧的预设位置处，所述的矿车15设在轨道 1上；所述传感器、机械臂、阻车器、拖车装置18均与控制系统电信号连接；所述的拖车装置18设在轨道1下方。

本发明通过在轨道1上设置传感器检测矿车15在轨道1上的具体位置传递至控制系统，控制系统控制机械手和拖车装置18进行相应操作，完成矿车15的串车运输；通过设置阻车器实现矿车的固定；通过拖车装置18实现对矿车的精确移动和定位，通过机械臂替代人工操作实现串车提升运输过程，对串车进行摘挂钩处理，安全高效，有效提高串车过程，提高矿车的运输效率，从而降低成本。

本发明中拖车装置18至少包括驱动机构、拖车本体和加持机构，驱动机构通过链传动与拖车本体连接，驱动机构驱动拖车本体移动；加持机构设在拖车本体上，加持机构包括抓手和控制抓手打开与闭合的。驱动机构为驱动马达。驱动机构与拖车本体之间也可以采用滑轮配合钢丝绳，来实现拖车本体的移动。

本发明的用途在于替代井下工人完成上述工作，对串接矿车进行自动的摘钩脱开串接矿车和挂钩对车辆进行串接矿车的操作；本发明可减少人力参与、提高工作效率、避免人为操作失误造成的事故发生，提升煤矿井下的安全性。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的传感器一 7、阻车器一6、阻车器二5和传感器二4与轨道1卡接固定连接。优选的，所述的机械臂上设置有抓手；所述机械臂包括机械臂整体底座支架2、抓链机械臂16和抓销机械臂17，所述的抓链机械臂16和抓销机械臂17均设在机械臂整体底座支架2上，机械臂整体位于于轨道1外侧。

优选的，如图5所示，所述的抓销机械臂17的前末端设有两个抓手，包括固定抓手8和移动抓手9，所述的固定抓手8固定在抓销机械臂17上，移动抓手9整体可沿增大和减小两抓手间距的方向移动。优选的，如图4所示，所述的抓链机械臂16的前末端设有有三个抓手，包括中间抓手19和分别设在中间抓手19两侧的两侧抓手20，所述的中间抓手19可旋转±90°,两个两侧抓手20为U形，且U形口可打开和闭合。

优选的，所述的矿车15为多个，且每个矿车15的首尾均设置有连接组件。

优选的，所述的连接组件包括插销座11、插销10、三环链12和碰头13；所述碰头13和插销座11均与矿车15固定连接；所述插销座11设在碰头13的上端；所述插销10设在插销座11内；所述三环链12的通过插销10设置在两个插销座11之间。

一种矿车自动摘挂钩方法，具体步骤为：控制系统控制机臂和拖车装置18进行操作，完成矿车15的串车运输；串车过程中通过设置阻车器对矿车15进行固定；通过拖车装置18对矿车15进行串车作业和定位；最后通过机械臂对串车进行摘挂钩处理。

本发明中，控制系统为现有技术，本发明中控制系统用于实现功能接收传感器信号，识别矿车15运行方向及矿车进入左或右停靠区；控制相应的阻车器打开、关闭；控制拖车装置18及机械臂启动摘/挂钩操作。所述轨道1呈一字型；轨道1上设置有传感器和阻车器。轨道上设置有两个传感器和两个阻车器，本发明中轨道1上的两个传感器和两个阻车器沿图1从右向左方向依次为传感器二4、阻车器二5、阻车器一6和传感器一7；所述阻车器一6和阻车器二5之间为挂或摘钩区；所述阻车器二5和传感器二4之间为右停靠区；所述阻车器一6和传感器一7之间为左停靠区。抓销机械臂17的前末端有两个抓手，其中一个固定抓手8整体相对抓销机械臂17的位置是固定的，另一个移动抓手9整体可沿增大和减小两抓手间距的方向移动。所述的抓链机械臂16和抓销机械臂17固定在机械臂整体底座支架2 上、机械臂整体设置于轨道1外侧，且在阻车器一6和阻车器二5中点连线的中垂线上。

如图2和图3所示，矿车15的首尾均设置有连接组件14，所述三环链12采用的为MT-244.1-2005-煤矿窄轨车辆连接件。在本实施中阻车器采用ZZC1000，传感器采用GS-20ZD。

在具体实施时，机械臂安装在非甩车场巷道壁一边，距离轨道1 中心距离2米处；双轨时机械臂导轨可移动靠近轨道(便于另一轨道的摘挂钩作业)初始状态为阻车器全部处于关闭状态。在本实施例中，如图2、图3所示，插销座三环链插入空间高度H1；插销座三环链插入空间深度S1；三环链12的最大外部长度LS1；两矿车距离L＝LS1 (mm)；插销10中心与矿车的距离L1＝插销孔直径/2+孔沿到矿车15 端的距离；矿车后插销中心到矿车前沿的距离L2＝矿车车厢长度+L1；三环链12中心距离矿车前沿的距离L3＝矿车车厢长度+L/2；矿车插销座中心高L4＝H1/2+320mm；矿车插销环距离轨道面的高度L5＝插销长度+320mm；摘挂钩操作基准位置L6＝(矿车长度+两车间距L) *操作位置之前矿车数量；

需要提升运输时，电机车启动推动矿车15推入，传感器二4检测到矿车15信息，控制系统接收到传感器二4信号后，发出警示信号“请减速停车”，司机控制停车将车辆放置停靠区，电机车退出。

控制系统检测到传感器二4信号后，分析判断机车已经离开(如果操作人员推车进入，没有此信号)，控制系统控制阻车器二5打开。

拖车装置18动作，向停靠区移动2米，拖车装置18的加持机构移动抓手到1号矿车位置，碰到1号矿车的滚轮轴时，抓手卡住1号矿车滚轮轴，拖车装置18拖住矿车15，往阻车器一6方向拖动车辆，到达阻车器一6时，记忆位置信息；拖车装置抓手松开1号矿车滚轮轴，拖车装置18的加持机构移动，当拖车装置抓手到达2号矿车的滚轮轴位置后，拖车装置抓手卡住2号矿车滚轮轴，往1号车方向移动，移动到距离1号矿车L时，停止移动保持间距，此时过机械臂整体中心向轨道1做的垂线正好经过L3位置(也就是通过安装好后的三环链中点)，我们把此时1号矿车的位置定义为前车摘挂零位，2号矿车的位置定义为后车摘挂零位，抓销机械臂17移动到其上的固定抓手8和移动抓手9各自在1号矿车和2号矿车销轴的正上方，高度在抓手闭合正好抓住两销轴位置，这个位置定义为抓销机械臂工作零位，其各自抓住对应插销逆时针旋转90°，向上拔出H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16从三环链放置托盘3内抓取三环链12，旋转成水平状态(与轨道走向45°夹角，应与矿车有S1的距离空间)，伸出到轨道中心位置，距离轨道面L4的高度，距离轨道面L5的高度，这个位置定义为抓链机械臂工作零位(此时三环链处12于正确的安装位置，也就是两插销插入后正好销住三环链12两端)后，抓销机械臂17的两个抓手分别向下插入插销H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，抓销机械臂17的两个抓手松开插销，抓手方位各自保持不变，拖车装置18的抓手释放矿车滚轮轴，两个机械臂收回归零位，拖车装置18的加持机构移动到1号矿车滚轮轴，将连接好的1号和2号矿车向左拖动到2号矿车处于前车摘挂零位处，同上依次完成3号、4号、5号矿车，过程中拖车装置18的加持机构移动到滑道尽头(20米)时未触及矿车15时，分析认为串车数量终结，即确定此次运行车辆数量，最大五节矿车15。

所有矿车串车完成后，拖车装置抓手卡住右侧最后一辆矿车滚轮轴，将整个串车向右拖动，当1号矿车到达后摘挂零位时停止拖动，抓销机械臂17从摘挂钩操作基准位置移动L2的位置处,距离轨道面 L5的高度，抓住插销环，逆时针旋转90°，向上拔出H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16从巷道牵引钢丝绳钩头放置(固定)点，抓取牵引钢丝绳钩头，并移动到抓链机械臂工作零位后，抓销机械臂 17向下插入插销H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，抓销机械臂17松开插销，抓销机械臂17和抓链机械臂16 收回。抓销械臂17移动到抓销机械臂工作零位后，抓住1号矿车前销轴逆时针旋转90°，向上拔出插销H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16从巷道保险绳钩头放置(固定)点，抓取保险绳钩头后，抓链机械臂16移动到抓链机械臂工作零位后，插销机械臂向下插入插销H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，插销机械臂松开插销，插销机械臂收回到坐标零位。

抓链机械臂16沿着保险绳钩头握住保险绳，向上抬起1.5米的高度，保持轨道中心，拖车装置18的加持机构移动到1号矿车并卡住其滚轮轴，将整个串车向左拖动，距离为串车数量*(矿车长度+L) -L，拖动到位后，抓链机械臂16松开保险绳，收回机械臂。

机械臂收回完成后，发送阻车器一6开启控制命令，开启到位后，保持开启状态，发送打点下行(或上行)信号，提升信号收到信号后，按照规定转发，绞车运行，车辆下行。

运输到位后，矿车15从左侧进入，传感器一7检测到信息，控制系统发送停车信号，同时发送阻车器一6控制开启命令，开启到位保持，矿车进入摘、挂钩区停车，控制系统根据传感器一7信号延时 5S(可调)，控制阻车器关闭，阻车器二5保持关闭状态。

左侧矿车为1号矿车，最右侧矿车为5号矿车；拖车装置抓手卡住最右侧5号矿车滚轮轴，并将串车整体向右拖动到1号矿车处于后车摘挂零位；抓链机械臂16移动到抓链机械臂工作零位后抓手抓住保险绳钩头后，抓销机械臂17移动到抓销机械臂工作零位，抓住插销逆时针旋转90°，向上拔出插销H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16收回，将保险绳钩头挂于放置点并自行回坐标零点后，抓销机械臂17向下插入插销H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，抓销机械臂18松开插销并回坐标零点。

抓链机械臂16移动到抓链机械臂工作零位后抓手抓住钢丝绳钩头后，抓销机械臂17移动到抓销机械臂工作零位，抓住插销逆时针旋转90°，向上拔出插销H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16 收回将钢丝绳钩头挂于放置点并自行回坐标零点后，抓销机械臂17向下插入插销H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，抓销机械臂17松开插销并回坐标零点。

拖车装置18的加持机构移动到最右侧5号矿车，其抓手卡住5号矿车滚轮轴，将串车整体向右拖动到5号矿车处于后车摘挂零位；抓链机械臂16移动到抓链机械臂工作零点，抓住三环链，抓好后，抓销机械臂移动到抓销机械臂工作零点，抓住插销环，逆时针旋转90°，向上拔出H1的高度，拔出到位后，抓链机械臂16取出三环链12，并将其放到三环链放置托盘3，抓销机械臂17向下插入插销 H1的深度，插入到位后，顺时针旋转90°，旋转到位后，抓销机械臂17松开插销并回到坐标零点，拖车装置18拖动5号车向绞车方向移动到停靠区(10米)，释放抓手，移动到最4号矿车，其抓手卡住4号矿车滚轮轴，将余下的串车整体向右拖动到4号矿车处于后车摘挂零位；依次完成3号、2号、1号矿车之间的摘钩。控制系统发出控制命令控制阻车器二5关闭，打开阻车器一6。

通过设置阻车器实现矿车的固定；通过拖车装置18实现对矿车的精确移动和定位，通过机械臂替代人工操作实现串车提升运输过程，对串车进行摘挂钩处理，安全高效，有效提高串车过程，提高矿车的运输效率，从而降低成本。

以上举例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。