专利名称：撬毛石机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种撬毛石机，具体地讲，涉及一种结构简单且安全可靠的撬毛石机。
背景技术：
隧道爆破或地下矿山爆破时，由于岩石受到各种作用力的冲击，使岩体松动，巷道顶部及两侧的毛石随时都有掉落的可能，对现场操作人员和设备的安全造成严重威胁，因此必须对爆破后巷道残存的活动毛石进行清理。目前清理毛石的设备主要有两种，一种是人工手持式撬毛设备，另外一种是机械化程度较高的专业撬毛台车，但两者都存在弊端，人工手持式撬毛设备清理危险性比较大，对操作人员的安全存在极大的隐患，而专业撬毛台车则由于采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，因而价格昂贵，难以在中小型施工企业普及。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种撬毛石机，所述撬毛石机采用支撑座和万向铰支撑整个工作臂，无需采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，结构简单，安全可靠，轻便灵活，维护方便，价格也比目前国内外的撬毛台车便宜很多，并且工作臂可实现多级伸缩，因此，可广泛应用于各种隧道爆破或地下矿山爆破的毛石清理。根据本发明的一方面，提供一种撬毛石机，所述撬毛石机包括牵引车、支撑座、万向铰以及工作臂，所述撬毛石机可通过所述牵引车运动，所述支撑座可固定在所述牵引车上，所述万向铰可连接所述支撑座与所述工作臂，使得所述工作臂以所述万向铰为支点旋转，所述工作臂的一端可安装有电镐头。所述万向铰可包括竖直转轴以及垂直地安装在所述竖直转轴上的水平转轴。在所述支撑座中可安装有轴承，所述万向铰的竖直转轴可通过所述轴承被连接到所述支撑座，从而实现所述万向铰的360°水平转动。所述轴承可以为调心滚子轴承。所述工作臂可垂直地安装在所述万向铰的水平转轴上，从而使得所述工作臂的运动轨迹为球面。所述工作臂可包括两组摇臂，所述两组摇臂可分别垂直地连接到所述万向铰的水平转轴的两端。所述两组摇臂可通过至少一个连杆彼此连接。所述两组摇臂中的每组摇臂可包括外套管和内套管，所述内套管可套接在所述外套管中使得所述工作臂可伸缩，所述工作臂可通过所述外套管连接到所述万向铰的水平转轴的两端。所述电镐头可带有电镐框架，所述电镐框架可安装在所述内套管上。在所述内套管的外表面上可包覆有可更换的耐磨材料。所述撬毛石机还可包括驱动装置，所述驱动装置可固定在所述两组摇臂之间并可连接到所述电镐头的电镐框架，用于推动所述电镐头的电镐框架，从而实现所述工作臂的伸缩。在所述电镐框架上还可安装有移动座，所述移动座可包括套接在所述内套管中的两个滑动杆，所述两个滑动杆可在所述内套管中运动。在移动座的所述两个滑动杆的外表面上可包覆有可更换的耐磨材料。所述撬毛石机还可包括驱动装置，所述驱动装置可固定在所述两组摇臂之间并可连接到所述电镐框架的移动座，用于推动所述电镐框架的移动座，从而实现所述移动座在所述内套管中的运动。 所述工作臂的另一端可设置有配重装置。所述撬毛石机还可包括手推杆，所述手推杆可设置在所述工作臂的另一端，以控制所述工作臂的整体运动。所述撬毛石机还可包括防护罩，所述防护罩可设置在撬毛石机的操作人员的头部的上方。所述撬毛石机还可包括作业灯，所述作业灯可安装在所述工作臂上，用于在撬毛石机的操作过程中提供照明。本发明与现有技术相比，其有益效果在于采用支撑座和万向铰支撑整个工作臂， 无需采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，结构简单，安全可靠，轻便灵活，维护方便， 并且工作臂可实现多级伸缩，因此，可广泛应用于各种隧道爆破或地下矿山爆破的毛石清理。
通过下面结合附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的这些和/或其他方面将会变得清楚和更加容易理解，在附图中图1是根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的结构示意图。图2是根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的装配示意图。图3是图2中的撬毛石机的万向铰的放大剖视图。图4是根据本发明的另一示例性实施例的撬毛石机的装配示意图。图中主要部件的具体说明如下1为牵引车，2为支撑座，3为万向铰，4为工作臂， 5为电镐头，6为气缸，7为配重装置，8为手推杆，9为防护罩，10为作业灯，21为轴承座，22 为单向推力球轴承，23,34为调心滚子轴承，24为定位螺母，25为压盖，31为竖直转轴，32为水平转轴，33为盖，331为上盖，332为下盖，333为孔，35为端盖，41为摇臂，42为连杆，43 为外套管，44为内套管，51为电镐框架，52为移动座，521为滑动杆。
具体实施例方式以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，会夸大某些部件的尺寸，并且相同的标号将始终指示相同的部件。图1是根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的结构示意图。如图1中所示，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机主要包括牵引车1、支撑座2、万向铰3、工作臂4、电镐头5以及配重装置7。撬毛石机可通过牵引车1在巷道内运动， 支撑座2可固定在牵引车1上，万向铰3可连接支撑座2与工作臂4，使得工作臂4以万向铰3为支点旋转，工作臂4的一端可安装有电镐头5，工作臂4的另一端可设置有配重装置 7。以下，将参照图2和图3更加详细地描述根据本发明的示例性实施例的撬毛石机， 其中，图2是根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的装配示意图，图3是图2中的撬毛石机的万向铰的放大剖视图。如图2中所示，牵引车1主要用于承载支撑座2以及工作臂4，并可在巷道内运动。 由于多数矿山开采巷道断面尺寸约为4200 (宽，mm) X 3800 (高，mm)，因此，为了能够在巷道中灵活地进行撬毛作业，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，可选用体型适中的东风140车型作为牵引车1，其外型尺寸为7000(长，mm) X2450(宽，mm) X2780(高，mm), 货厢尺寸为4200 (长，mm) X 2250 (宽，mm) X 800 (高，mm)。然而，本发明不限于此，根据需要，也可选用其他合适的车型。如图2和图3中所示，支撑座2的一端可固定在牵引车1的货厢上，支撑座2的另一端可安装有轴承，例如，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，支撑座2的另一端可安装有两个调心滚子轴承23，调心滚子轴承23用于支撑和装配万向铰3。如图3中所示，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，万向铰3可包括竖直转轴31和水平转轴32，竖直转轴31可以是阶梯轴，水平转轴32可垂直地安装在竖直转轴 31上。万向铰3的竖直转轴31可通过上述两个调心滚子轴承23被连接到支撑座2，这样， 万向铰3在工作时可实现360°水平转动。具体地讲，竖直转轴31可通过轴承座组件被安装在支撑座2上，所述轴承座组件包括安装在支撑座2中的轴承座21、依次安装在轴承座 21中的单向推力球轴承22、轴套以及调心滚子轴承23。竖直转轴31装配在轴承座21中， 竖直转轴31的下端部可延伸并突出到轴承座21的外部并可利用定位螺母24进行定位。轴承座组件还可包括安装在轴承座21的上端部的压盖25，用于定位并保护轴承，压盖25可通过紧固件(例如，螺栓和螺母)被安装在轴承座21上，轴承座21可通过紧固件(例如，螺栓和螺母)被固定在支撑座2上。应当注意的是，竖直转轴31与压盖25之间的配合是间隙配合，使得竖直转轴31可在支撑座2中通过轴承座组件水平转动。另外，安装在竖直转轴31的下端部的定位螺母24主要是起定位作用，以使得竖直转轴31能够水平转动，同时防止竖直转轴31上下窜动。可选地，可在定位螺母24上安装密封圈以密封竖直转轴31。 然而，竖直转轴31的装配结构不限于此。工作臂4可垂直地安装在万向铰3的水平转轴32 上，从而实现工作臂4的360°竖直转动。这样，工作臂4可经由竖直转轴31实现360°水平转动，并可经由水平转轴32实现360°竖直转动，从而使得工作臂4以万向铰3为支点实现球面运动轨迹。然而，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，由于工作臂4的运动空间受限制，因此，根据实际情况，工作臂4可实现一定角度范围内的水平转动和上下摆动。由此可见，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中， 采用支撑座2和万向铰3支撑整个工作臂4，无需采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，整个撬毛石机结构简单，轻便灵活，维护方便，与目前国内外的撬毛台车相比，其生产成本和维护成本大大降低。如图2中所示，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，为了提高工作臂4的刚性，以稳定地支撑电镐头5使得电镐头5平稳地操作，优选地，工作臂4可由两组摇臂41构成，所述两组摇臂41可分别垂直地连接到万向铰3的水平转轴32的两端，优选地，所述两组摇臂41可通过至少一个连杆42彼此连接。在这种情况下，水平转轴32可连接到所述两组摇臂41之间并连接到竖直转轴31。例如，如图3中所示，水平转轴32可穿过所述两组摇臂41被垂直地连接到所述两组摇臂41之间，并可通过盖33被连接到竖直转轴31。具体地讲，盖33可具有分体式结构，并且可包括通过紧固件(例如，螺栓和螺母)彼此紧固在一起的上盖331和下盖332，下盖332可(例如，通过焊接)被固定到竖直转轴31的上端， 当将上盖331和下盖332装配在一起时，可在上盖331和下盖332之间的中央部分形成孔 333，水平转轴32可穿过该孔333经由安装在所述孔333中的调心滚子轴承34被连接到所述两组摇臂41，水平转轴32的两端可通过紧固件(例如，螺栓和螺母)被固定地连接到所述两组摇臂41。另外，在调心滚子轴承34的两端可分别安装有端盖35，用于定位并保护调心滚子轴承34。尽管在图3中示出了竖直转轴31和水平转轴32的具体连接方式，但是竖直转轴31和水平转轴32的连接方式不限于此。另外，工作臂4不限于包括两组摇臂，根据需要，可对工作臂4的形状和结构进行修改和变型，例如，工作臂4可仅包括一组摇臂。
如图2中所示，电镐头5和气缸6可安装在工作臂4的前端(即，远离操作人员的工作端)。具体地讲，所述两组摇臂41中的每组摇臂均可包括外套管43和内套管44，内套管44可套接在外套管43中并在外套管43中运动，使得工作臂4可伸缩，在这种情况下，工作臂4可通过外套管43连接到万向铰3的水平转轴32的两端，另外，为了减少内套管44 的磨损、提高内套管44的使用寿命，在套接于外套管43中的内套管44的外表面上可包覆有可更换的耐磨材料。在图2中示出的示例性实施例中，电镐头5可带有电镐框架51 (例如，在电镐框架51中可安装用于使电镐头5致动的装置，如电机)，电镐框架51可安装在内套管44上，图2中示出了电镐框架51被安装在两个内套管44的端部，然而，本发明不限于此，电镐框架51也可被安装在两个内套管44之间。如图2中所示，气缸6可固定在所述两组摇臂41之间并可连接到电镐头5的电镐框架51，气缸6上可安装有电控气阀，操作平台 (例如，将在下面进行描述的手推杆8)上可安装有电控气阀按钮(未示出)，操作人员可以在操作工作臂4的同时控制气缸6。此外，在牵引车1上可设置有空气压缩机，用于给气缸 6提供动力。当开启气缸6时，气缸6作往复直线运动并可推动内套管44作往复直线运动， 从而实现工作臂4的伸缩，当电镐头5到达工作点后，关闭电控气阀，锁住气缸6，并可进行撬毛作业。当操作人员按下设置在操作平台上的电控气阀按钮以操作气缸6时，气缸6推动电镐头5的电镐框架51，从而实现工作臂4的一级伸缩。然而，本发明不限于利用气缸6 来推动电镐框架51，也可提供其他合适的驱动装置(例如，液压缸、电动机等)，或者可利用其他方式布置工作臂4，只要能够实现工作臂4的伸缩即可。由此可见，在根据图2中示出的示例性实施例的撬毛石机中，由于在工作臂4上配备有气缸6，气缸6可推动电镐头5沿着工作臂4向前运动，因此可保证在牵引车1不动的情况下也能完成一定范围内的撬毛作业。也就是说，在图2中示出的示例性实施例中，工作臂4可实现一级伸缩，并且工作臂4 的伸缩范围可由气缸6的行程以及内套管44在外套管43中的最大滑动距离来决定。图4是根据本发明的另一示例性实施例的撬毛石机的装配示意图。根据本发明的另一示例性实施例的撬毛石机除了还包括移动座52之外，其他结构与图2中示出的撬毛石机的其他结构基本上相同，因此，省略对相同部件的详细描述，将主要描述两者的不同之处。
如图4中所示，在电镐框架51上还可安装有移动座52，在示例性实施例中，移动座 52可具有“工”字形形状，并可包括套接在内套管44中的两个滑动杆521，为了减少滑动杆 521的磨损、提高滑动杆521的使用寿命，在所述两个滑动杆521的外表面上可包覆有可更换的耐磨材料，带有包覆材料的两个滑动杆521可在内套管44中运动。在这种情况下，气缸6可固定在所述两组摇臂41之间并可连接到电镐框架51的移动座52，用于推动电镐框架51的移动座52，从而实现移动座52在内套管44中的运动。然而，本发明不限于此，也可通过其他方式实现移动座52的运动。当操作人员按下设置在操作平台上的按钮以操作气缸6时，气缸6推动电镐框架51的移动座52，使得滑动杆521在内套管44中运动，当滑动杆521在内 套管44中运动至限位位置时，如果气缸6继续推动移动座52，则带动内套管44 在外套管43中运动，从而实现工作臂4的二级伸缩。然而，本发明不限于利用气缸6来推动移动座52，也可提供其他合适的驱动装置(例如，液压缸、电动机等)，或者可利用其他方式布置工作臂4，只要能够实现工作臂4的伸缩即可。由此可见，在根据图4中示出的示例性实施例的撬毛石机中，由于在工作臂4上配备有气缸6，气缸6可推动电镐头5沿着工作臂4向前运动，因此可保证在牵引车1不动的情况下也能完成一定范围内的撬毛作业。也就是说，在图4中示出的示例性实施例中，工作臂4可实现二级伸缩，并且工作臂4的伸缩范围可由气缸6的行程、滑动杆521在内套管44中的最大滑动距离以及内套管44在外套管43中的最大滑动距离来决定。因此，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的可伸缩作业区(如图1中所示) 可由工作臂4的伸缩范围以及工作臂4的摆动角度来决定。尽管图2和图4中示出了工作臂4可实现一级伸缩和二级伸缩，但是本发明不限于此，根据需要，工作臂4也可实现多级伸缩。另外，如图2中所示，配重装置7可设置在工作臂4的后端(g卩，与工作臂4的前端相对的一端)并可(例如，通过螺杆)被固定，以防止在作业过程中因配重装置7松动而伤到操作人员。在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，配重装置7主要由一定数量的钢片构成，并且可根据工作臂4的实际长度调整钢片的数量，以保证工作臂4的平衡性。 当然，在保证工作臂4平衡的情况下，也可不设置配重装置7。进一步地，如图2中所示，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机还可包括手推杆8，手推杆8的两端可分别与两组摇臂41的端部连接，操作人员可利用手推杆8来控制工作臂4的整体运动。尽管图2中示出了手推杆8具有“U”形形状，但是本发明不限于此，手推杆8可具有各种形状，只要便于操作人员操作即可。优选地，如图1中所示，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机可进一步包括防护罩9和作业灯10，防护罩9可设置在撬毛石机的操作人员的头部的上方，用于在撬毛石机的操作过程中保护操作人员免受巷道掉落毛石的伤害。作业灯10可安装在工作臂4上，例如，作业灯10可安装在工作臂4上的靠近水平转轴32的位置，用于在撬毛石机的操作过程中提供照明，并可在撬毛石机的操作过程中随工作臂4一起运动。下面将对根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的装配过程进行简要描述。由上面的描述可知，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机主要由七个部分组成，即，牵引车、 支撑座、万向铰、工作臂、电镐头、气缸以及配重装置。在对整个撬毛石机进行装配之前，首先对工作臂进行组装，然后将气缸安装在工作臂上，并将电镐头及其附件(例如，电镐框架和/或移动座)安装到工作臂的配备有气缸的一端，接着将支撑座固定到选定的牵引车上， 再安装连接工作臂的万向铰，随后把装配后的工作臂安装到万向铰上，上述各部件都装配完毕后，再根据实际情况加平衡重，最后对整机进行调试，由此完成对撬毛石机的装配。 以下，对根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的工作原理和操作过程进行描述。根据本发明的示例性实施例的撬毛石机是这样一种设备，其利用配备有电镐头的可伸缩工作臂，通过电镐头的冲击作用把松散的毛石击落，可在手推杆的位置安装电镐头的电源按钮，以便控制电镐头的开关，可通过外接电源(例如，巷道内的工作电源)来给电镐头提供动力，然而，本发明不限于此。另外，在撬毛石机的操作过程中，至少需要配备两名操作人员，一名操作人员驾驶牵引车，保证在操作过程中随时移动作业点，另外一名操作人员则手握手推杆来控制整个工作臂，当操作人员操作手推杆以使其上下摆动或者左右摆动时， 利用杠杆原理摆动手推杆，电镐头会向着手推杆摆动的反方向运动。当操作人员发现松散的毛石时，将电镐头移动到毛石所在的方向，必要时再启动气缸推动电镐头接近毛石，到达一定位置后开启电镐头，便可利用电镐头的冲击功将毛石击落，从而完成巷道两侧及顶部的毛石清理工作，当清理完一段巷道后，牵引车运动，继续完成后续的毛石清理。根据本发明的示例性实施例的撬毛石机的外型尺寸可以为10000 (长， mm) X 2450 (宽，mm) X 3OOO (高，mm)，可清理尺寸为 2500(宽，mm) X3000(高，mm)以上的矿山巷道。当然，根据本发明的撬毛石机的外型尺寸和可清理尺寸可根据需要进行选择和调
iF. ο综上所述，在根据本发明的示例性实施例的撬毛石机中，采用支撑座和万向铰支撑整个工作臂，无需采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，根据本发明的示例性实施例的撬毛石机结构简单，安全可靠，轻便灵活，维护方便，并且工作臂可实现多级伸缩，因此，可广泛应用于各种隧道爆破或地下矿山爆破的毛石清理。尽管已经结合附图示出并描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对示例性实施例进行修改和变型。
权利要求
1.一种撬毛石机，所述撬毛石机包括牵引车、支撑座、万向铰以及工作臂，所述撬毛石机通过所述牵引车运动，所述支撑座固定在所述牵引车上，所述万向铰连接所述支撑座与所述工作臂，使得所述工作臂以所述万向铰为支点旋转，所述工作臂的一端安装有电镐头。
2.根据权利要求1所述的撬毛石机，其中，所述万向铰包括竖直转轴以及垂直地安装在所述竖直转轴上的水平转轴。
3.根据权利要求2所述的撬毛石机，其中，在所述支撑座中安装有轴承，所述万向铰的竖直转轴通过所述轴承被连接到所述支撑座，从而实现所述万向铰的360°水平转动。
4.根据权利要求3所述的撬毛石机，其中，所述轴承为调心滚子轴承。
5.根据权利要求3所述的撬毛石机，其中，所述工作臂垂直地安装在所述万向铰的水平转轴上，从而使得所述工作臂的运动轨迹为球面。
6.根据权利要求2所述的撬毛石机，其中，所述工作臂包括两组摇臂，所述两组摇臂分别垂直地连接到所述万向铰的水平转轴的两端。
7.根据权利要求6所述的撬毛石机，其中，所述两组摇臂通过至少一个连杆彼此连接。
8.根据权利要求6所述的撬毛石机，其中，所述两组摇臂中的每组摇臂包括外套管和内套管，所述内套管套接在所述外套管中使得所述工作臂可伸缩，所述工作臂通过所述外套管连接到所述万向铰的水平转轴的两端。
9.根据权利要求8所述的撬毛石机，其中，所述电镐头带有电镐框架，所述电镐框架安装在所述内套管上。
10.根据权利要求9所述的撬毛石机，其中，在所述内套管的外表面上包覆有可更换的耐磨材料。
11.根据权利要求9所述的撬毛石机，其中，所述撬毛石机还包括驱动装置，所述驱动装置固定在所述两组摇臂之间并连接到所述电镐头的电镐框架，用于推动所述电镐头的电镐框架，从而实现所述工作臂的伸缩。
12.根据权利要求9所述的撬毛石机，其中，在所述电镐框架上还安装有移动座，所述移动座包括套接在所述内套管中的两个滑动杆，所述两个滑动杆在所述内套管中运动。
13.根据权利要求12所述的撬毛石机，其中，在移动座的所述两个滑动杆的外表面上包覆有可更换的耐磨材料。
14.根据权利要求12所述的撬毛石机，其中，所述撬毛石机还包括驱动装置，所述驱动装置固定在所述两组摇臂之间并连接到所述电镐框架的移动座，用于推动所述电镐框架的移动座，从而实现所述移动座在所述内套管中的运动。
15.根据权利要求1所述的撬毛石机，其中，所述工作臂的另一端设置有配重装置。
16.根据权利要求1所述的撬毛石机，所述撬毛石机还包括手推杆，所述手推杆设置在所述工作臂的另一端，以控制所述工作臂的整体运动。
17.根据权利要求1所述的撬毛石机，所述撬毛石机还包括防护罩，所述防护罩设置在撬毛石机的操作人员的头部的上方。
18.根据权利要求1所述的撬毛石机，所述撬毛石机还包括作业灯，所述作业灯安装在所述工作臂上，用于在撬毛石机的操作过程中提供照明。
全文摘要
本发明提供一种撬毛石机，所述撬毛石机包括牵引车、支撑座、万向铰以及工作臂，所述撬毛石机通过所述牵引车运动，所述支撑座固定在所述牵引车上，所述万向铰连接所述支撑座与所述工作臂，使得所述工作臂以所述万向铰为支点旋转，所述工作臂的一端安装有电镐头。所述撬毛石机采用支撑座和万向铰支撑整个工作臂，无需采用庞大复杂的液压驱动系统和多杆机构，所述撬毛石机结构简单，安全可靠，并且工作臂可实现多级伸缩，因此，可广泛应用于各种隧道爆破或地下矿山爆破的毛石清理。
文档编号E21C37/24GK102352751SQ201110304189
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者刘泓平, 娄绍春, 张晓雯, 李玲瑜, 杨东升, 王俊, 苏钢, 谭仕荣 申请人:攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司, 攀钢集团冶金工程技术有限公司