[发明专利]一种大采高液压支架智能安装设备及其应用

权利要求书

1.一种大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，包括安装执行系统、销轴孔定位组件及控制系统，控制系统与安装执行系统、销轴孔定位组件电连接用于智能控制安装执行系统、销轴孔定位组件的作业；

所述安装执行系统包括移动平台组件、起吊装置、夹固装置及机械手组件；移动平台组件用于将液压支架底座移动到目标位置，起吊装置用于将液压支架前连杆、后连杆、顶梁和掩护梁移送到目标位置，机械手组件用于抓取销轴并完成销轴的安装；

所述销轴孔定位组件包括激光灯组件和投影板组件，通过激光灯组件发射的激光穿过销轴孔在投影板组件上投影，以获取销轴孔的坐标信息并将坐标信息传输给控制系统，用于对销轴孔定位；

所述控制系统包括中央控制器、数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元，数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元均与中央控制器连接，所述信号采集处理单元一端连接中央控制器，另一端连接投影板组件。

2.如权利要求1所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述移动平台组件包括中部台座和移动平台，中部台座上设置有三条滑槽，三条滑槽分别为左滑槽、中滑槽和右滑槽，移动平台的底部设置有移动块，移动块设置在中滑槽内并可在中滑槽内滑动；激光灯组件和投影板组件的底端分别滑动设置在右滑槽和左滑槽内。

3.如权利要求2所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述移动平台的上表面设置有后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具，后端夹具位于移动平台上表面中后部开设的滑槽内，移动平台上表面的两侧还开设有左右滑槽，在左右滑槽内分别设置有侧向夹具滑台，左侧向夹具和右侧向夹具分别位于左右两侧的侧向夹具滑台内。

4.如权利要求3所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述激光灯组件包括激光灯支撑架和设置在激光灯支撑架顶端的激光灯，激光灯支撑架的底端滑动设置在右滑槽内。

5.如权利要求4所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述投影板组件包括投影板支撑架和设置在投影板支撑架顶端的投影板，投影板支撑架的底端滑动设置在左滑槽内。

6.如权利要求5所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述激光灯支撑架和投影板支撑架对称设置且由控制系统同步控制；

所述激光灯支撑架和投影板支撑架均选用多级伸缩杆。

7.如权利要求5所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述起吊装置包括行车架、第一行车和第二行车，第一行车和第二行车平行设置在行车架上，第一行车和第二行车上设置有两组钢丝绳控制器，两组钢丝绳控制器分别为第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器，第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的底端连接有钢钩。

8.如权利要求7所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，在中部台座的两侧对称设置所述的夹固装置，夹固装置包括端部台座、机械手滑台、第一固定装置和第二固定装置，在端部台座上两端分别设置第一支撑架，第一支撑架内套设有第二支撑架，第二支撑架的顶端连接机械手滑台，机械手滑台上设置有上滑道和侧滑道；第一固定装置和第二固定装置均包括依次连接的第一支撑杆、第二支撑杆、伸缩杆和紧固板；

所述机械手组件包括滑动块及设置在滑动块上的机械手，滑动块的底端位于上滑道内。

9.如权利要求8所述的大采高液压支架智能安装设备，其特征在于，所述大采高液压支架智能安装设备还包括后连杆推移油缸组件，所述后连杆推移油缸组件包括缸座、推移板、推移油缸、推移缸座和升降缸座，缸座的底端滑动设置在中滑槽内，升降缸座套设在缸座内，升降缸座的顶端连接推移缸座，推移缸座内设置有推移油缸，推移油缸的活塞杆穿出推移缸座后与推移板铰接。

10.一种利用权利要求9所述的大采高液压支架智能安装设备进行液压支架组装的操作方法，包括以下步骤，

(1)首先将液压支架的掩护梁、前连杆和后连杆连接起来，形成组装件，备用；将立柱安装在液压支架的底座上，备用；

(2)开启大采高液压支架智能安装设备，由控制系统确定参考坐标系，智能安装设备处于初始位置，即移动平台组件位于中滑槽的最前端、激光灯组件位于右滑槽的最前端、投影板组件位于左滑槽的最前端，此时可得到智能安装设备各组成部件在参考坐标系内的初始位置坐标；然后将所需安装液压支架的初始参数通过参数设置单元输入控制系统，控制系统通过内部嵌入算法计算安装运行轨迹；

(3)启动起吊装置将底座吊放到移动平台上，再通过后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具的配合作用使底座中轴面与移动平台的中轴面平齐并对底座进行三面夹紧，将底座固定在移动平台上；

(4)移动平台组件启动并移动到控制系统指定的坐标位置后，由于控制系统已知智能安装设备各组成部件的初始位置坐标，移动平台移动的路径已知，便可以得到移动平台到达指定位置后移动平台的坐标，并且液压支架的初始参数已设定好，底座固定在移动平台上的相对坐标也已知，所以控制系统可以计算出此时底座在控制系统内所处的位置坐标，进而可得到底座上各个销轴孔K5、K6的初步坐标值；

(5)控制系统控制激光灯组件和投影板组件同时启动并同步运行，激光灯组件从初始位置逐渐向底座销轴孔K5的初步坐标值位置移动，当激光灯发出的激光穿过底座销轴孔透射在投影板上为一圆形时，控制系统控制激光灯组件停止运行，通过信号采集处理单元由控制系统记录此时销轴孔K5的坐标K5(X5，Y5)；然后激光灯组件继续运行逐渐向底座销轴孔K6的初步坐标值位置移动，当激光灯发出的激光再次穿过底座销轴孔透射在投影板上为一圆形时，控制系统控制激光灯组件停止运行，通过信号采集处理单元由控制系统记录此时销轴孔K6的坐标K6(X6，Y6)，并将K5、K6的坐标信息存入数据存储单元；

(6)再次启动起吊装置，将钢钩穿过掩护梁上的吊装孔，起吊装置运行将步骤(1)中的组装件运送至吊装初始位置，第一钢丝绳控制器、第二钢丝绳控制器的调整使掩护梁顶面水平，然后控制系统停止操作直到前连杆和后连杆停止摆动且前连杆和后连杆的轴心垂直于水平面；

(7)再次启动激光灯组件和投影板组件对前连杆下铰接点K3扫描定位，当激光灯发射的激光穿过前连杆下铰接点K3的销轴孔在投影板上透射出圆形时，控制系统控制激光灯组件停止运动，通过信号采集处理单元由控制系统记录此时K3的坐标K3(X3，Y3)，并将K3的坐标信息存入数据存储单元；

(8)控制系统根据数据存储单元中记录的K3及K5的坐标信息，计算出起吊装置带动组装件所走的行程：X＝X3-X5、Y＝Y3-Y5；控制系统控制起吊装置首先在X方向上运行X3-X5，运行完毕后待前连杆和后连杆停止摆动，然后第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器同时控制钢丝绳下放组装件，下放距离为Y3-Y5，下放完成后待前连杆和后连杆停止摆动，完成前连杆下铰接点K3与底座铰接点K5的对中；

(9)此时控制系统控制第一固定装置夹紧掩护梁，第二固定装置夹紧前连杆，然后控制系统控制机械手抓取销轴，通过机械手在上滑道内的运动以及借助第二支撑架的上下运动使销轴达到K5的坐标点，机械手运动将销轴插入K3、K5铰接点，插入的距离为初始参数中K5销轴孔的深度，至此完成前连杆和底座的安装，第一固定装置和第二固定装置回复到原始位置；

(10)完成前连杆与底座的安装后，再进行后连杆与底座的安装，通过第二钢丝绳控制器控制钢丝绳下放，第一组钢丝绳保持不变，钢丝绳在下放过程中由于钢丝绳具有柔性，会发生偏斜，需要计算第二钢丝绳控制器下放钢丝绳的长度；通过控制系统内设的程序计算出第二钢丝绳控制器控制钢丝绳需下放的长度后，控制系统控制第二钢丝绳控制器动作下放钢丝绳到指定位置，然后待组装件停止晃动；

(11)控制系统控制第一固定装置夹紧掩护梁，第二固定装置夹紧前连杆，控制系统控制缸座在中滑槽内前移并通过调整升降缸座到预设高度，推移缸座内活塞杆伸出将推移板贴合在后连杆上，活塞杆继续推进直至后连杆的下铰接点K4与底座铰接点K6对中，然后机械手将销轴插入K4、K6铰接点，插入的距离为初始参数中K6销轴孔的深度，至此完成后连杆和底座的安装；

(12)起吊装置的钢钩从掩护梁吊装孔中脱出，起吊装置运动到初始位置并通过初始参数中顶梁两吊装孔间距数值来调整第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器之间的距离，然后将顶梁吊起，第一钢丝绳控制器、第二钢丝绳控制器将顶梁顶面调整水平，并待顶梁停止摆动；

(13)再次启动激光灯组件和投影板组件，对掩护梁前端的铰接孔扫描定位获取其坐标信息并将坐标信息存入数据存储单元中；然后激光灯组件和投影板组件再次运行，对顶梁后端的铰接孔扫描定位获取其坐标信息并将坐标信息存入数据存储单元中；

(14)起吊装置启动，将顶梁后端的铰接孔调整到掩护梁前端铰接孔的坐标信息位置，机械手运行从初始位置抓取销轴后通过控制系统机械手运行到掩护梁前端铰接孔的坐标信息位置，将销轴插入掩护梁和顶梁相应的销轴孔内，插入的距离为初始参数中掩护梁前端销轴孔的深度，至此实现顶梁和掩护梁的安装；

(15)通液将立柱升起顶住顶梁柱窝，然后起吊装置的钢钩从顶梁吊装孔中脱出，最终完成液压支架的安装，起吊装置、第一固定装置和第二固定装置回复到初始位置。