[發(fā)明專利]沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810141651.0 | 申請日： | 2018-02-11 |
| 公開（公告）號： | CN108397213B | 公開（公告）日： | 2019-03-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 宮守才;鄭忠友;吳玉意;朱磊;丁湘;蒲治國;韓剛 | 申請（專利權(quán)）人： | 中煤能源研究院有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | E21D11/10 | 分類號： | E21D11/10 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 710054 陜西省西安市*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 打印 液壓行走系統(tǒng) 巷旁墻體 沿空留巷 打印機 機器人 三維 儲料系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 支護系統(tǒng) 噴嘴 混凝土 施工 地下工程 隧道工程 混凝土作業(yè) 冶金礦山 三維體 自行走 井下 機械化 煤礦 | ||
本發(fā)明公開了一種沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法，包括液壓行走系統(tǒng)、儲料系統(tǒng)、攪拌擠料系統(tǒng)、三維直角打印機、噴嘴、支護系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，液壓行走系統(tǒng)的上方依次為攪拌擠料系統(tǒng)、儲料系統(tǒng)及支護系統(tǒng)，三維直角打印機位于液壓行走系統(tǒng)一側(cè)，由控制系統(tǒng)控制攪拌擠料系統(tǒng)攪拌擠送混凝土，同時控制三維直角打印機及噴嘴打印混凝土三維體。本發(fā)明實現(xiàn)了沿空留巷3D打印巷旁墻體，無需模板，打印機器人可自行走，提高了井下混凝土作業(yè)機械化程度，提高了施工速度，適用于煤礦、冶金礦山、地下工程和隧道工程等領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤礦機械及無煤柱開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法。
背景技術(shù)
無煤柱開采是綠色開采的重要研究方向。無煤柱開采包括沿空留巷無煤柱開采和沿空掘巷無煤柱開采。沿空留巷可以為每個工作面節(jié)省一條順槽、回收煤柱、緩解采掘緊張關(guān)系，同時可以實現(xiàn)Y型通風(fēng)解決上隅角瓦斯超限難題，對煤礦扭虧為盈、提質(zhì)增效、安全高效生產(chǎn)具有重要意義。沿空留巷最常用的方式是澆筑巷旁充填體，充填體采用模板，模板需要支模、拆模，易漏漿，施工速度慢，工人勞動強度大。
3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。目前，3D打印混凝土已經(jīng)用于地面建房，此混凝土與普通混凝土的材料配比不同，其中添加了改性水泥及外加劑。
為了進一步提高沿空留巷澆筑巷旁混凝土墻的施工機械化水平，節(jié)省模板，提高混凝土施工速度，提高安全水平，需要研發(fā)一種沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為煤礦井下沿空留巷提供無需模板、提高巷旁混凝土墻體施工機械化程度與施工速度、減少采空區(qū)側(cè)作業(yè)人員、具有行走功能的沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人，包括液壓行走系統(tǒng)、儲料系統(tǒng)、攪拌擠料系統(tǒng)、三維直角打印機、噴嘴夾持器、噴嘴、支護系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，液壓行走系統(tǒng)的上方依次為攪拌擠料系統(tǒng)、儲料系統(tǒng)、支護系統(tǒng)，三維直角打印機位于液壓行走系統(tǒng)一側(cè)，由控制系統(tǒng)控制攪拌擠料系統(tǒng)攪拌擠送混凝土，同時控制三維直角打印機及噴嘴打印混凝土三維體；其中，
液壓行走系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)履帶底盤、平板平臺、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，平板平臺置于旋轉(zhuǎn)履帶底盤之上，液壓系統(tǒng)用于為液壓行走系統(tǒng)、儲料系統(tǒng)和攪拌擠料系統(tǒng)提供動力，操作系統(tǒng)用于控制液壓行走系統(tǒng)的動作，剎車系統(tǒng)用于為液壓行走系統(tǒng)制動；
儲料系統(tǒng)包括儲料箱和升降油缸，儲料箱底部的一端與液壓行走系統(tǒng)上的平板平臺上的支腿鉸接，另一端與升降油缸鉸接，升降油缸的缸套底端與平板平臺連接，升降油缸用于控制儲料箱的傾斜角度；
攪拌擠料系統(tǒng)包括攪拌機和螺旋擠出機，攪拌機置于螺旋擠出機上方，攪拌機出料口與螺旋擠出機入料口連接，螺旋擠出機出料口與混凝土輸送軟管的一端連接；
三維直角打印機包括X向梁、Y向梁、Z向梁、驅(qū)動電機、傳動帶、導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌布置在X向梁、Y向梁及Z向梁上，Z向梁與平板平臺連接，X向梁一端與Z向梁通過滑塊滑移連接，Y向梁兩端與兩根X向梁通過滑塊滑移連接，驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動能夠帶動傳動帶運動，傳動帶能夠帶動導(dǎo)軌上的滑塊運動；
噴嘴夾持器與Y向梁通過滑塊滑移連接，噴嘴夾持器用于夾持噴嘴，噴嘴與混凝土輸送軟管的另一端連接；
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