一种巷道履带式喷浆机器人的制作方法

本发明涉及一种混凝土喷射器机构，具体是一种巷道履带式喷浆机器人，属于掘进工作完成后的支护辅助机械，主要用于隧道或巷道的掘进完成后，巷道结构的喷浆支护。

背景技术：

我国是煤矿的开采与消费大国，与此同时我国对公路、铁路、隧道工程、水电工程等基础设施建设要求不断增强，这些工程中都面临对隧道或巷道的支护。在巷道掘进完成后，为保证巷道结构的稳定，必须进行喷浆支护。目前，在喷浆支护中，主要的喷浆手段为人工手持喷枪或简单机械手臂夹持喷枪进行喷浆，效率低，劳动强度大，喷浆质量难以保证，安全性低，对人体伤害较大。岩巷排水沟的施工原则上可以使用现有的机械装备，如现有的喷浆机，但是，煤巷的工作环境恶劣，对设备要求较高，易产生安全事故，影响喷浆效率。故需要一种灵活性高、效率高、安全环保的喷浆机来替代传统的施工方式，保证整个喷浆工作的效率、质量和安全。

技术实现要素：

发明目的：针对上述问题，本发明提供一种巷道履带式喷浆机器人，结构简单，灵活性高，施工效率高，能耗较小，安全环保，能够可靠完成隧道或巷道掘进完成后的喷浆支护工作。

技术方案：

一种巷道履带式喷浆机器人，包括履带式行走机构、喷浆机械手臂机构、工作机构以及为所述履带式行走机构、喷浆机械手臂机构及工作机构提供动力的液压泵站；

所述液压泵站布置在所述履带式行走机构上方后侧位置；所述喷浆机械手臂机构固定在所述履带式行走机构上方，其末端夹持所述工作机构；所述工作机构夹持有喷头。

所述喷浆机械手臂机构包括底座、大臂液压缸、摆臂、大臂、连接架、滚珠丝杠副、水平小臂以及回转驱动装置；

所述底座包括固定端和倾斜端，所述固定端通过螺栓连接固定在所述履带式行走机构的支撑板上，所述倾斜端与所述固定端一体连接；在所述倾斜端末端利用销钉连接有摆臂；

所述大臂包括连接臂和支撑臂，所述连接臂和支撑臂之间转动连接；在所述底座的固定端末端利用销钉与所述连接臂连接，所述摆臂与所述支撑臂中部连接；在所述底座和所述摆臂之间设有通过伸缩带动所述摆臂转动的大臂液压缸；在所述大臂末端通过销钉连接有连接架，所述滚珠丝杠副通过螺栓连接固定在所述连接架上，所述水平小臂滑动安装在所述滚珠丝杠副上；

所述回转驱动装置通过螺钉连接固定在所述水平小臂的末端，所述工作机构安装在所述回转驱动装置上。

所述水平小臂包括燕尾槽及设置在所述燕尾槽上的滑块，所述水平小臂的两端设置有通过伸缩使所述滑块沿所述燕尾槽滑动的小臂液压缸。

所述工作机构包括连接架、喷枪和支撑架；

所述连接架底部与所述喷浆机械手臂机构末端连接；顶部通过销连接与所述支撑架顶部连接；下部通过可伸缩的液压缸与所述支撑架底部连接；在所述支撑架上设有喷枪夹紧装置，所述喷枪安装在所述喷枪夹紧装置上；

在所述喷枪夹紧装置的一端通过球连接与所述支撑架连接；所述喷枪夹紧装置与所述支撑架之间通过偏心轮连接；所述偏心轮的轴端通过联轴器连接有液压马达。

有益效果：本巷道履带式喷浆机器人为巷道或隧道的喷浆支护设计了全新的机械，该机械具有结构简单紧凑、灵活性高、效率高、安全环保等优点，利用机械手臂机构夹持喷头工作机构，能够有效保证喷浆质量。与传统的人工喷浆相比，本发明能够大大提高喷浆的工作效率，保证喷浆质量，降低劳动强度，安全环保。

附图说明

图1是本发明巷道履带式喷浆机器人的整机三维结构示图；

图2是本发明机械手臂机构示图；

图3是本发明工作机构的三维结构示图；

图4是本发明喷枪在巷道工作姿态示图。

图中：1、履带式行走机构，1-1、支撑板；2、液压泵站；3、喷浆机械手臂机构，3-1、基座，3-2、大臂液压缸，3-3、摆臂，3-4、大臂，3-5、连接架，3-6、滚珠丝杠副，3-7、水平小臂，3-8、小臂液压缸，3-9、回转驱动装置；4、工作机构，4-1、连接架，4-2、液压缸，4-3、喷枪，4-4、喷枪夹紧装置，4-5、偏心轮，4-6、套筒，4-7、联轴器，4-8、液压马达，4-9、支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本巷道履带式喷浆机器人，包括履带式行走机构1、液压泵站2、喷浆机械手臂机构3和工作机构4。所述履带式行走机构1使整机能够沿巷道轴线方向前进；所述液压泵站2布置在所述巷道履带式喷浆机器人后方，为所述履带式行走机构1、喷浆机械手臂机构3和工作机构4提供动力；其中所述液压泵站2的控制阀使用电磁阀，实现整个施工过程的人工遥控操作。

所述喷浆机械手臂机构3包括底座3-1、大臂液压缸3-2、摆臂3-3、大臂3-4、连接架3-5、滚珠丝杠副3-6、水平小臂3-7、小臂液压缸3-8、回转驱动装置3-9；底座3-1通过螺栓连接固定在行走机构1的支撑板1-1上，利用销钉连接在底座3-1和摆臂3-3上的大臂液压缸3-2，通过伸缩带动摆臂3-3和大臂3-4的转动，从而调节工作机构4的上下移动，其中各机械臂通过销钉连接，大臂末端通过销钉连接连接架3-5，滚珠丝杠副3-6通过螺栓连接固定在连接架3-5上，滚珠丝杠副3-6可带动水平小臂3-7左右摆动，调节工作结构4至受喷面的距离，两水平小臂3-7设计成燕尾槽滑块，通过小臂液压缸3-8的伸缩能够使水平小臂3-7沿燕尾槽滑动，从而保证喷浆机在不沿轴向前进的情况下有一定的轴线方向的喷浆位移，回转驱动装置3-9通过螺钉连接固定在水平小臂3-7的末端，从而调节工作机构垂直喷射受喷面；所述的喷浆工作机构4用于夹持喷头4-3，液压马达4-8带动偏心轮4-5转动，使喷头4-3在喷浆过程中画圆，同时小液压缸4-2可对喷枪4-3位姿进行微调，使喷枪在遇到较大凹坑或凸起时仍能够与受喷面垂直。

如图2所示，所述工作机构4在工作过程中需满足边前进边画圆喷浆。所述的工作机构4由连接架4-1、液压缸4-2、喷枪4-3、喷枪夹紧装置4-4、偏心轮4-5、套筒4-6、联轴器4-7、液压马达4-8和支撑架4-9组成。连接架4-1通过螺栓与回转驱动装置3-9连接；液压缸4-2通过销连接与连接架4-1和支撑座4-9连接，液压缸4-2的伸缩可对喷枪位姿进行微调，使喷枪在遇到较大的凹坑或凸起时仍能够与受喷面垂直；喷枪夹紧装置4-4利用螺栓夹紧喷枪4-3，另一端通过球连接与偏心轮4-5和支撑架4-9连接，球连接可保证喷枪在做画圆运动时有足够的自由度；偏心轮4-5的轴端通过联轴器4-7连接液压马达4-8，使喷枪在工作过程中能够做画圆运动；套筒4-6用于固定偏心轮4-5；液压马达4-8为工作机构提供动力。

工作原理：巷道履带式喷浆机器人是液压机械，其履带式行走机构1、喷浆机械手臂机构3与工作机构4都依靠液压泵站2提供动力。整机通过履带式行走机构进行移动，通过喷浆机械手臂机构对工作机构的位姿进行调整，实现工作机构的定点施工。工作机构包括偏心轮画圆机构和液压缸调姿，本发明喷浆机器人适用范围广，喷浆质量稳定，通过整机的协调工作，最终能够施工形成质量较高的喷浆支护面。

所述的巷道履带式喷浆机器人，其工作流程为：巷道履带式喷浆机运动到巷道轴线方向，通过基座上大臂液压缸收缩使喷浆机工作机构降到最低受喷面高度，水平小臂上液压缸收缩到极限位置，回转驱动装置转动使工作机构的喷枪垂直受喷面，滚珠丝杠副上液压马达转动带动丝杠转动，从而调整水平小臂左右摆动，调节喷枪至受喷面的距离达到最佳喷浆距离，此时输送装置开始输送混凝土，工作机构的液压马达开始工作，带动偏心轮转动，使喷枪做画圆运动，同时水平小臂上液压马达匀速伸出，使喷浆工作有一定的距离。待水平小臂液压马达伸出到极限位置时。此时水平小臂液压缸收缩，待收缩到极限位置时，基座上大臂液压缸伸出，将水平小臂及工作机构提升到下一高度的工作面，重复上述过程，直至竖直工作面喷浆完毕。喷浆机在拱顶工作面喷浆时，重复上述过程之外，在大臂液压缸伸出的同时，回转驱动装置需转动来调节喷枪垂直于受喷面，直至完成最高拱顶面的喷浆。然后利用大臂液压缸的收缩及上述过程对巷道另一半工作面进行喷浆。

当前喷浆面完成后，履带行走机构沿轴线方向前进一端距离，该距离与水平小臂上液压缸的行程相等，重复上述过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。