一种钻爆清护竖井掘进机器人的制作方法

1.本发明涉及钻爆清护技术领域，特别涉及一种钻爆清护竖井掘进机器人。


背景技术：

2.钻爆清护竖井掘进机器人(以下简称机器人)主要功能是实现竖井掘进中钻孔、装药、连线、起爆、清渣、护壁等工序自动化或半自动化的操作，减少人为操作，提高工作效率，实现全天作业，人停机不停的目的。
3.机器人为一个系统，非单独一台机器。整套系统由自走式履带车搭载，履带车可以无线遥控控制。履带车上架设液压和高压气体站以及小型吊装设备，实现系统整进整出。
4.然而，现有的孔桩掘进设备体积大、重量大，移动不够灵活，导致设备难以到达，限制了其在缺少水源、电源、便道等周边条件支持的环境中使用，极大的降低了其通用性。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种钻爆清护竖井掘进机器人，该钻爆清护竖井掘进机器人体积小，重量轻，能够自备动力，且最大拆散组件质量较轻，使用较为灵活，便于提升实用性。
6.为了解决上述技术问题，本发明的方案为：
7.一种钻爆清护竖井掘进机器人，包括用于输送装备的履带运输车，所述履带运输车上设置有空气压缩机、控制主机，所述控制主机可拆卸控制连接有四个竖井掘进用的工作平台，其中一个所述工作平台连接有清渣装置，另外三个所述工作平台连接有机械臂，所述机械臂设置有竖井掘进设备，所述竖井掘进设备通过所述控制主机可拆卸控制连接，所述空气压缩机与所述竖井掘进设备匹配连接。
8.所述工作平台包括呈十字交叉结构设置的两根定位架主梁，及所述定位架主梁两端设置的液压支撑伸缩杆，及所述工作平台上铰接的设置吊装架及水平调节液压支撑杆，所述水平调节液压支撑杆与所述吊装架远离所述机具工作平台的一端铰接，所述吊装架上设置有吊钩。
9.所述竖井掘进设备包括钻孔装置、炮孔装填装置及护壁安装装置，所述钻孔装置、炮孔装填装置及护壁安装装置分别连接有一个所述机械臂。
10.所述钻孔装置包括连接在所述机械臂上的钻机推进装置，及所述钻机推进装置上设置有钻机，及所述钻机上配置有钻杆，及所述钻杆自下而上依次配置的钻头、孔塞及岩石碎屑清扫具。
11.所述炮孔装填装置包括用于为炮孔导入炸药、雷管和炮泥的输料管，及所述输料管入口端配置的雷管夹持工具及金属高压空气管，及所述输料管靠近所述雷管夹持工具及金属高压空气管一端的侧边开设有接料仓，所述接料仓配置有分料轮机构，所述分料轮机构呈环形阵列配置有四个分料槽，所述分料轮机构上配置有与所述分料槽匹配的料斗，所述输料管、雷管夹持工具连接有机械臂，所述分料轮机构连接有控制主机，所述金属高压空
气管与所述空气压缩机连接。
12.所述护壁安装装置包括固定安装在所述机械臂上的护壁穿孔安装螺杆，所述护壁穿孔安装螺杆与所述护壁的安装孔匹配穿设。
13.所述清渣装置包括所述工作平台底端中部连接的顶推油缸，及所述顶推油缸底端通过万向节连接的收集桶，及所述收集桶内侧顶部固定设置的可正反转的驱动电机，及所述驱动电机的输出轴连接的转轴，及所述转轴上连接的螺旋输送铰刀，及所述螺旋输送铰刀底部边沿固定连接的刮齿，所述顶推油缸及驱动电机连接有控制主机。
14.还包括所述履带运输车上固定设置的第一吊装机。
15.还包括用于为竖井内部吊装所述工作平台、清渣装置及竖井掘进设备的第二吊装机。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
17.本技术中，由于履带运输车的设置，能够便于机器人相关设备的灵活运输，便于掘进机器人到达缺少水源、电源、便道等周边地方进行使用，而且由于履带运输车上运输的工作平台、机械臂、清渣装置及各竖井掘进设备可进行拆装，使设备使用较为灵活，便于提升实用性。
18.并且，本技术中，钻孔装置主要是用于钻孔，通过钻机推进装置能够实现钻机的位置调节移动，通过控制钻机，配合钻杆、钻头、孔塞及岩石碎屑清扫具，能够实炮孔的钻进及清扫。
19.通过使用机械臂操作钻机时，无需通风和照明设备，且机械的力量也大于人的力量，可以选用更大的钻机和更大的钻头去钻凿更大的炮眼，提高爆破时炮孔利用率的同时，减少钻凿炮孔的数量，节约爆破成本，提高生产率；由于属于无人操作，可以加大风动凿岩机的通风量和风压，大风压更容易将炮孔中碎屑吹出炮孔，减少钻杆被卡滞的风险；由于机械臂的力量大于人的力量，更有利于施加更大的压力在钻机上，有利于加快钻机开凿的速度。
20.炮孔装填装置主要是用于填装炸药、雷管及炮泥；本技术中，由于采用机械操作，能够降低因误操导致爆炸人员伤亡的安全隐患，同时有助于提高工作效率。
21.本技术的护壁安装装置采用模块化的预制钢筋混凝土部件作为孔桩的护壁，钢筋笼的捆扎、混凝土浇筑和保养都在地面上进行，可以实现工厂化规模生产，保养时间更长，质量更容易得到保障。同时预制部件可以减少浇混凝土捆扎钢筋笼、支模具、浇筑混凝土及混凝土凝固的时间，大大地提高生产的效率。
22.清渣装置主要是用于对竖井内部的碎屑进行清扫清除；通过清渣装置实现竖井挖掘孔内部碎屑的自动清理，不仅消除人工清理时产生的危险，还有助于提升工作效率。
附图说明
23.图1为本发明同步钻孔及清渣时工作状态图；
24.图2为本发明同步安装护壁及炸药填装时的工作状态图；
25.图3为本发明同步钻孔、清渣、安装护壁及炸药填装时的俯视图；
26.图4为本发明中工作平台的结构示意图；
27.图5为本发明中钻孔装置的结构示意图；
28.图6为本发明中清渣装置的结构示意图；
29.图7为本发明中炮孔装填装置的结构示意图；
30.图8为本发明中分料轮机构的结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.如图1
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8所示，一种钻爆清护竖井掘进机器人，包括用于输送装备的履带运输车1，履带运输车1上设置有空气压缩机2、控制主机3，控制主机3可拆卸控制连接有四个竖井掘进用的工作平台4，其中一个工作平台4连接有清渣装置8，另外三个工作平台4连接有机械臂5，机械臂5设置有竖井掘进设备，竖井掘进设备通过控制主机3可拆卸控制连接，空气压缩机2与竖井掘进设备匹配连接。
33.工作平台4包括呈十字交叉结构设置的两根定位架主梁10，及定位架主梁10两端设置的液压支撑伸缩杆11，及工作平台4上铰接的设置吊装架12及水平调节液压支撑杆13，水平调节液压支撑杆13与吊装架12远离机具工作平台2的一端铰接，吊装架12上设置有吊钩14。工作平台4主要是用于在竖井内部操作时，便于将清渣装置8及机械臂5安装在竖井内部，便于在竖井内部进行工作；在实际应用时，可以先通过第二吊装机38将工作平台4控制调到竖井内部，随后通过水平调节液压支撑杆13调节平衡，之后控制液压支撑伸缩杆11伸出顶住竖井内壁，实现工作平台4的固定。
34.竖井掘进设备包括钻孔装置6、炮孔装填装置7及护壁安装装置，钻孔装置6、炮孔装填装置7及护壁安装装置分别连接有一个机械臂5。
35.钻孔装置6包括连接在机械臂5上的钻机推进装置15，及钻机推进装置15上设置有钻机16，及钻机16上配置有钻杆17，及钻杆17自下而上依次配置的钻头18、孔塞19及岩石碎屑清扫具20。
36.钻孔装置6主要是用于钻孔，通过钻机推进装置15能够实现钻机16的位置调节移动，通过控制钻机16，配合钻杆17、钻头18、孔塞19及岩石碎屑清扫具20，能够实炮孔的钻进及清扫。通过使用机械臂5操作钻机16时，无需通风和照明设备，机械的力量也大于人的力量，可以选用更大的钻机16和更大的钻头18去钻凿更大的炮眼，提高爆破时炮孔利用率的同时，减少钻凿炮孔的数量，节约爆破成本，提高生产率；由于属于无人操作，可以加大风动凿岩机的通风量和风压，大风压更容易将炮孔中碎屑吹出炮孔，减少钻杆被卡滞的风险；由于机械臂的力量大于人的力量，更有利于施加更大的压力在钻机上，有利于加快钻机开凿的速度；
37.炮孔装填装置7包括用于为炮孔21导入炸药、雷管和炮泥的输料管22，及输料管22入口端配置的雷管夹持工具23及金属高压空气管(图中未示出)，及输料管22靠近雷管夹持工具23及金属高压空气管一端的侧边开设有接料仓25，接料仓25配置有分料轮机构26，分料轮机构26呈环形阵列配置有四个分料槽27，分料轮机构26上配置有与分料槽27匹配的料斗28，输料管22、雷管夹持工具23连接有机械臂5，分料轮机构6连接有控制主机3，金属高压空气管与空气压缩机2连接。
38.炮孔装填装置7主要是用于填装炸药、雷管及炮泥；在操作时，首先通过控制主机3控制金属高压空气管向炮孔21内吹气，将炮孔21内部的碎屑吹出，随后，将将金属高压空气管抽出，控制输料管22插入炮孔21内，随后通过料斗28，对分料槽27注入填炮孔21底部用的炸药，再通过控制主机控制分料轮机构26逆时针旋转90度，将针旋转90度填炮孔21底部用的炸药通过接料仓25导入输料管22内部，随后通过雷管夹持工具23内部的中心推杆(图中未示出)及压缩空气推动炸药填充至炮孔21底部，之后退出中心推杆，控制雷管夹持工具23的雷管夹持头(图中未示出)夹住相应的雷管，之后操作控制雷管夹持工具23内部的伸缩舌(图中未示出)将雷管伸到炮孔21底部安装，随后退出雷管夹持头，再次填装相应的炸药，在炸药及雷管装填完毕后，继续炮泥的装填。本技术中，由于采用机械操作，能够降低因误操导致爆炸人员伤亡的安全隐患，同时有助于提高工作效率。
39.本技术中，炮孔装填装置7还配置有用存放雷管，便于机械臂5取用安装的雷管储存机构39。护壁安装装置包括固定安装在机械臂5上的护壁穿孔安装螺杆9，护壁穿孔安装螺杆9与护壁的安装孔39匹配穿设。护壁安装装置主要是便于竖井内部护壁的安装，在实际操作时，通过控制操作机械臂5动作，从而控制护壁穿孔安装螺杆9转在护壁的螺纹吊孔内部，进而抓吊护壁进行竖井护壁的安装，实现护壁的快速安装。本技术的护壁安装装置采用模块化的预制钢筋混凝土部件作为孔桩的护壁，钢筋笼的捆扎、混凝土浇筑和保养都在地面上进行，可以实现工厂化规模生产，保养时间更长，质量更容易得到保障。同时预制部件可以减少浇混凝土捆扎钢筋笼、支模具、浇筑混凝土及混凝土凝固的时间，大大地提高生产的效率。
40.清渣装置8包括工作平台4底端中部连接的顶推油缸30，及顶推油缸30底端通过万向节31连接的收集桶32，及收集桶32内侧顶部固定设置的可正反转的驱动电机33，及驱动电机33的输出轴连接的转轴34，及转轴34上连接的螺旋输送铰刀35，及螺旋输送铰刀35底部边沿固定连接的刮齿36，顶推油缸30及驱动电机33连接有控制主机3。
41.清渣装置8主要是用于对竖井内部的碎屑进行清扫清除；本技术清渣装置8在使用时，使用第二吊装机38将本技术清渣装置8及机械臂5吊至竖井底，此刻清渣装置8内部的摆动油缸29和顶推油缸30处于收回状态；本技术清渣装置8及机械臂5到位后，工作平台4的液压支撑伸缩杆11向外伸出，固定在混凝土护壁上；驱动电机33运转将装置下方的岩石碎屑绞入收集桶32内，顶推油缸30随着底面工作压力的减小，向外伸出，保持对工作面一定的压力；由于护壁的存在，收集桶32的直径小于需要清渣的直径，摆动油缸2930的目的是扩大清渣装置8内部刮齿(图中未示出)的工作范围，让收集桶32成摆动运动，更大范围地收集碎屑；本技术清渣装置8实现竖井挖掘孔内部碎屑的自动清理，不仅消除人工清理时产生的危险，还有助于提升工作效率。
42.第一次清渣后，使用仪器对孔底进行检视，若有没有清理完成的碎屑或孔底高低不平，下放清渣装置8进行第二次作业，尽量将孔底刮成一个平面，为下一个循环作业创造一个良好的工作面。
43.还包括履带运输车1上固定设置的第一吊装机37。该设置主要是便于将履带运输车1上需运输的设备的装卸运输，使设备装卸更加便捷。
44.还包括用于为竖井内部吊装工作平台4、清渣装置8及竖井掘进设备的第二吊装机38。该设置主要是便于对竖井内部设备的吊装。
45.本技术中，由于履带运输车1的设置，能够便于机器人相关设备的灵活运输，便于掘进机器人到达，缺少水源、电源、便道等周边地方进行使用，而且由于履带运输车1上运输的工作平台4、机械臂5、清渣装置8及各竖井掘进设备可进行拆装，使设备使用较为灵活，便于提升实用性。
46.并且，本技术中，钻孔装置6主要是用于钻孔，通过钻机推进装置15能够实现钻机16的位置调节移动，通过控制钻机16，配合钻杆17、钻头18、孔塞19及岩石碎屑清扫具20，能够实钻孔的钻进及清扫。
47.通过使用机械臂5操作钻机16时，无需通风和照明设备，机械的力量也大于人的力量，可以选用更大的钻机16和更大的钻头18去钻凿更大的炮眼，提高爆破时炮孔利用率的同时，减少钻凿炮孔的数量，节约爆破成本，提高生产率；由于属于无人操作，可以加大风动凿岩机的通风量和风压，大风压更容易将炮孔中碎屑吹出炮孔，减少钻杆被卡滞的风险；由于机械臂的力量大于人的力量，更有利于施加更大的压力在钻机上，有利于加快钻机开凿的速度。
48.炮孔装填装置7主要是用于填装炸药、雷管及炮泥；本技术中，由于采用机械操作，能够降低因误操导致爆炸人员伤亡的安全隐患，同时有助于提高工作效率。
49.本技术的护壁安装装置采用模块化的预制钢筋混凝土部件作为孔桩的护壁，钢筋笼的捆扎、混凝土浇筑和保养都在地面上进行，可以实现工厂化规模生产，保养时间更长，质量更容易得到保障。同时预制部件可以减少浇混凝土捆扎钢筋笼、支模具、浇筑混凝土及混凝土凝固的时间，大大地提高生产的效率。
50.清渣装置8主要是用于对竖井内部的碎屑进行清扫清除；通过清渣装置8实现竖井挖掘孔内部碎屑的自动清理，不仅消除人工清理时产生的危险，还有助于提升工作效率。
51.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。