全氣動邁步式行走機構及其氣動控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種全氣動邁步式行走機構及其氣動控制系統，邁步式行走機構包括上承重板及下承重板，上承重板的底部設有第一邁步機構，下承重板的底部設有第二邁步機構，上承重板及下承重板之間設有轉向機構；一種上述邁步式行走機構的氣動控制系統，用于控制第一邁步機構和第二邁步機構的交替邁步及轉向。本實用新型可實現礦井復雜環境下的輔助運輸工作，且工作穩定、安全可靠，既能節省人力物力、提高運輸效率，又能從源頭上減少井下安全隱患，可有效解決目前礦井下開采過程中在無軌地段等復雜巷道路面上的礦物運輸，以及大型部件運輸困難等難題。
【專利說明】
全氣動邁步式行走機構及其氣動控制系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于煤礦輔助運輸設備技術領域，具體涉及一種全氣動邁步式行走機構及其氣動控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著煤礦開采效率和開采強度的不斷增加，不僅煤礦井下運輸安全問題的重要性愈加突出，井下大型設備的運輸也變得越來越頻繁。
[0003]例如，將采煤機、掘進機、運輸機、液壓支架等大型機構或者零部件運到工作面維修或更換，面臨的問題是將大而重的東西運到工作面的過程。目前大部分井下輔助運輸機構是采用鋪設軌道的運輸方式進行運輸，但在井下的一些特殊地段(如加工面)不能鋪設軌道，或者鋪設軌道太過浪費，增加了整體成本，不符合經濟效益，所以井下大型設備的運輸存在較大的困難。顯然在井下無軌地段運輸這些大型部件僅靠人工是相當困難的，而且費時費力，嚴重影響了井下開采效率，同時大大增加了井下安全隱患。
[0004]而且，礦用運輸機械裝備以機、電、液產品居多，多米用電動機作為動力輸出。由于井下多為瓦斯、粉塵工作環境，對其防爆性能要求很高，產品制造成本高，在實際作業中仍存在一定的安全隱患。
[0005]綜上所述，針對礦井下開采過程中在無軌地段復雜巷道路面上的礦物運輸及大型部件運輸困難的問題，發明一種安全、適用于礦井下無軌地段輔助運輸的機構是十分必要的，既能節省人力物力、提高運輸效率，又能從源頭上減少井下安全隱患。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、操作靈活、負荷能力強，可實現礦井中不同環境下的輔助運輸工作，且工作穩定、安全高效的全氣動邁步式行走機構。
[0007]本實用新型的另一目的在于提供一種上述行走機構的氣動控制系統。
[0008]—種全氣動邁步式行走機構，包括平行間隙設置的上承重板及下承重板，上承重板的底部設有第一邁步機構，下承重板的底部設有第二邁步機構，第一邁步機構包括設置在上承重板底部一側中間位置的第一推拉滑軌以及對稱設置在上承重板底部另一側前后位置的第二推拉滑軌及第三推拉滑軌，第二邁步機構包括設置在下承重板底部一側，第二推拉滑軌及第三推拉滑軌之間位置的第四推拉滑軌，以及對稱設置在下承重板底部另一偵U，第一推拉滑軌前后位置的第五推拉滑軌及第六推拉滑軌，上述推拉滑軌均沿著上承重板的長度方向設置，上述推拉滑軌底部垂直設有可沿其軌道滑動的承重氣缸，承重氣缸的活塞桿端朝下，并安裝有支撐足，第一推拉滑軌分別與第二推拉滑軌、第三推拉滑軌之間，第四推拉滑軌分別與第五推拉滑軌、第六推拉滑軌之間，均鉸接有連接桿，上承重板及下承重板之間還設有轉向機構，轉向機構的兩側水平對稱設有第一推拉氣缸及第二推拉氣缸，第一推拉氣缸連接第一推拉滑軌處承重氣缸的滑動端及上承重板，第二推拉氣缸連接第四推拉滑軌處承重氣缸的滑動端及下承重板，轉向機構包括擺動氣缸，擺動氣缸的擺動盤連接在上承重板底面，擺動氣缸的底端連接在下承重板上。
[0009]作為上述技術方案的進一步描述:
[0010]所述連接桿通過球鉸連接在承重氣缸上。
[0011 ]作為上述技術方案的進一步描述:
[0012]所述轉向機構包括位于上承重板及下承重板之間的連接軸，連接軸的軸向頂部固定在上承重板底面，軸向底部穿過下承重板的軸孔，連接在型固定板上，型固定板的底面邊緣處固定在擺動氣缸的擺動盤上，下承重板的軸孔上下側，分別設有套設在連接軸上的推力圓柱滾子軸承與角接觸球軸承。
[0013]—種上述全氣動邁步式行走機構的氣動控制系統，包括氣源，氣源通過電磁閥、減壓閥、調速閥，控制第一、第二邁步機構中各推拉滑軌處承重氣缸的伸縮，通過電磁閥、減壓閥，控制第一推拉氣缸及第二推拉氣缸的伸縮;通過電磁閥、減壓閥控制轉向機構中的擺動氣缸的擺動。
[0014]作為上述技術方案的進一步描述:
[0015]所述氣源包括儲氣罐，第一邁步機構和第二邁步機構包括承重氣缸、擺動氣缸，所述承重氣缸包括與第一至第六推拉滑軌相對應的第一承重氣缸、第二承重氣缸、第三承重氣缸、第四承重氣缸、第五承重氣缸及第六承重氣缸，第一承重氣缸的進氣腔與第二、三承重氣缸的進氣腔相通，第一承重氣缸的活塞腔與第二、三承重氣缸的活塞腔相通，第四承重氣缸與第五、六承重氣缸的進氣腔相通，第四承重氣缸與第五、六承重氣缸的活塞腔相通，第一承重氣缸的進氣腔與第四承重氣缸的進氣腔之間的管路上依次設有速度控制閥1、減壓閥1、二位四通電磁閥1、速度控制閥Π、減壓閥Π，二位四通電磁閥Π，第一承重氣缸的活塞腔與第四承重氣缸的活塞腔之間的管路上依次設有速度控制閥m、減壓閥m、二位四通電磁閥1、速度控制閥IV、減壓閥IV、二位四通電磁閥π，連接二位四通電磁閥I與二位四通電磁閥π的主管路上，連接擺動氣缸、第一推拉氣缸、第二推拉氣缸及空壓機，與擺動氣缸連接的管路上設有三位四通電磁閥，三位四通電磁閥通過并列設置的速度控制閥V、速度控制閥VI連接在擺動氣缸上，與空壓機連接的管路上依次設有二通單線圈電磁閥、氣動三聯件、儲氣罐、油水分離器及冷卻器，與第一推拉氣缸、第二推拉氣缸連接的管路上設有二位四通電磁閥m，二位四通電磁閥m通過速度控制閥w連接在第一推拉氣缸、第二推拉氣缸的進氣腔，通過速度控制閥νπι連接在第一推拉氣缸、第二推拉氣缸的活塞腔上。
[0016]本實用新型可實現礦井復雜環境下的輔助運輸工作，且工作穩定、安全可靠，既能節省人力物力、提高運輸效率，又能從源頭上減少井下安全隱患，可有效解決目前礦井下開采過程中在無軌地段等復雜巷道路面上的礦物運輸，以及大型部件運輸困難等難題。
[0017]具體體現在:
[0018]1、采用壓縮空氣作為動力源，氣缸作為執行件，可直接利用礦井下壓縮空氣，安全、便捷，在井下瓦斯、粉塵工作環境下具有較高防爆性能；
[0019]2、邁步機構由推拉滑軌、承重氣缸、支撐足組成，并通過連接桿和球鉸相互連接形成三足機構，結構穩定可靠，承重性強；
[0020]3、轉向機構可實現上、下承重板的相對轉動進而實現整個機構的原地轉向，靈活轉彎，避免了因空間狹小而轉彎困難的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的立體結構不意圖；
[0022]圖2為本實用新型的俯視結構不意圖；
[0023]圖3為本實用新型的主視結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型中轉向機構的結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型的氣動控制系統示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參見圖1，本實用新型提供的一種全氣動邁步式行走機構，包括平行間隙設置的上承重板I及下承重板2，上承重板I的底部設有第一邁步機構3，下承重板2的底部設有第二邁步機構4，結合圖2，第一邁步機構3包括設置在上承重板I底部一側中間位置的第一推拉滑軌31以及對稱設置在上承重板I底部另一側前后位置的第二推拉滑軌32及第三推拉滑軌33，第二邁步機構4包括設置在下承重板2底部一側，第二推拉滑軌32及第三推拉滑軌33之間位置的第四推拉滑軌41，以及對稱設置在下承重板2底部另一側，第一推拉滑軌31前后位置的第五推拉滑軌42及第六推拉滑軌43，上述推拉滑軌均沿著上承重板I的長度方向設置，上述推拉滑軌底部垂直設有可沿其軌道滑動的承重氣缸5，承重氣缸5的活塞桿端朝下，并安裝有支撐足6，第一推拉滑軌31分別與第二推拉滑軌32、第三推拉滑軌33之間，第四推拉滑軌41分別與第五推拉滑軌42、第六推拉滑軌43之間，均鉸接有連接桿7，結合圖3，上承重板I及下承重板2之間還設有轉向機構8，轉向機構8的兩側水平對稱設有第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10，第一推拉氣缸9連接第一推拉滑軌31處承重氣缸5的滑動端及上承重板I，第二推拉氣缸10連接第四推拉滑軌41處承重氣缸5的滑動端及下承重板2，轉向機構8包括擺動氣缸81(可采用MSQ擺動氣缸)，擺動氣缸81的擺動盤和底端分別連接上承重板I和下承重板2。
[0027]運行時:第一推拉氣缸9通過其活塞桿的伸縮，帶動第一邁步機構3中第一推拉滑軌31處的承重氣缸5實現沿第一推拉滑軌31滑動，從而再通過連接桿7帶動第二推拉滑軌32及第三推拉滑軌33處的承重氣缸5實現沿第二推拉滑軌32及第三推拉滑軌33滑動；
[0028]第二推拉氣缸10通過其活塞桿的伸縮，帶動第二邁步機構4中第四推拉滑軌41處的承重氣缸5實現沿第四推拉滑軌41滑動，從而再通過連接桿7帶動第五推拉滑軌42及第六推拉滑軌43處的承重氣缸5實現沿第五推拉滑軌42及第六推拉滑軌43滑動；
[0029]承重氣缸5通過其活塞桿的伸縮，實現三足支撐，三足邁步，配合滑動過程，便可實現第一邁步機構三足和第二邁步機構三足的交替邁步。
[0030]通過控制轉向機構8中擺動氣缸81的擺動，帶動上承重板I及下承重板2之間的相對轉動，實現邁步過程中的轉向。
[0031 ] 邁步行走原理具體如下:
[0032]1、初始狀態下，第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10處于伸長狀態，第一邁步機構3中三推拉滑軌處的三承重氣缸伸長，第一邁步機構3的三足承重，支撐上承重板1，第二邁步機構4中三推拉滑軌處的三承重氣缸處于收縮狀態；
[0033]2、通過控制電磁閥，使第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10同時收縮，且第二邁步機構4中三推拉滑軌處的三承重氣缸逐漸伸長，整體結構負重前進；
[0034]3、第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10收縮完畢后，第二邁步機構4的三足承重，支撐下承重板2，控制電磁閥，使第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10同時伸長，且第一邁步機構3中三推拉滑軌處的三承重氣缸逐漸收縮，整體結構繼續負重前進；
[0035]4、第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10伸長完畢后，第一邁步機構3的三足承重，支撐上承重板I，控制電磁閥，使第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10同時收縮，且第二邁步機構4中三推拉滑軌處的三承重氣缸逐漸伸長，依此原理使整體結構在第一邁步機構3和第二邁步機構4的交替邁步中不間斷前進。
[0036]機構轉向原理如下:
[0037]1、機構負重或空載狀態下需要轉彎時，通過控制電磁閥，使第二邁步機構4承重支撐于地面，第一邁步機構3中三推拉滑軌處的三承重氣缸收縮；
[0038]2、通過控制擺動氣缸81動作，使上承重板I相對于下承重板2轉動一定角度；
[0039]3、控制電磁閥，使第一邁步機構3承重支撐于地面，第二邁步機構4中三推拉滑軌處的三承重氣缸收縮；
[0040]4、控制擺動氣缸81復位使下承重板2相對于上承重板I轉動一定角度，實現機構轉彎。
[0041]本實用新型為了更進一步完善其結構，本實用新型的結構在具體實施時，還可以在以上所述的技術方案基礎上，采用下面的實施例:
[0042]實施例1
[0043]連接桿7通過球鉸11連接在承重氣缸5上。目的在于，保證本實用新型在行走時的柔性邁步，使邁步過程更為平穩，防止位于上承重板I上支撐物體的掉落。
[0044]實施例2
[0045]參見圖4，轉向機構8包括位于上承重板I及下承重板2之間的連接軸82，連接軸82的軸向頂部固定在上承重板I底面，軸向底部穿過下承重板2的軸孔，連接在π型固定板83上，η型固定板83的底面邊緣處固定在擺動氣缸81的擺動盤上，下承重板2的軸孔上下側，分別設有套設在連接軸82上的推力圓柱滾子軸承84與角接觸球軸承85。目的在于，該種結構的轉向機構，能夠較為平穩的實現上承重板I及下承重板2之間的相對轉動，確保轉向速度及效果。
[0046]本實用新型還提供一種上述全氣動邁步式行走機構的氣動控制系統，包括氣源，氣源依次通過電磁閥、減壓閥、調速閥，控制第一、第二邁步機構各推拉滑軌處承重氣缸的伸縮，通過電磁閥、減壓閥，控制第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10的伸縮，實現第一邁步機構3和第二邁步機構4的交替邁步;通過電磁閥、減壓閥控制轉向機構8中的擺動氣缸81，實現運輸過程中的轉向。
[0047]本實用新型為了更進一步完善氣動控制系統，本實用新型的結構在具體實施時，可以采用下面的實施例:
[0048]實施例3
[0049]參見圖5，一種上述全氣動邁步式行走機構的氣動控制系統，包括承重氣缸5、擺動氣缸81、第一推拉氣缸9、第二推拉氣缸10及空壓機11，承重氣缸5包括與第一至第六推拉滑軌相對應的第一承重氣缸5a、第二承重氣缸5b、第三承重氣缸5c、第四承重氣缸5d、第五承重氣缸5e及第六承重氣缸5f，參見圖3，第一承重氣缸5a的進氣腔與第二承重氣缸5b、第三承重氣缸5c的進氣腔相通，第一承重氣缸5a的活塞腔與第二承重氣缸5b、第三承重氣缸5c的活塞腔相通，第四承重氣缸5d與第五承重氣缸5e、第六承重氣缸5f的進氣腔相通，第四承重氣缸5d與第五承重氣缸5e、第六承重氣缸5f的活塞腔相通，第一承重氣缸5a的進氣腔與第四承重氣缸5d的進氣腔之間的管路上依次設有速度控制閥I6a、減壓閥I7a、二位四通電磁閥I8a、速度控制閥Π 6b、減壓閥Π 7b、二位四通電磁閥Π 8b，第一承重氣缸5a的活塞腔與第四承重氣缸5d的活塞腔之間的管路上依次設有速度控制閥1116c、減壓閥1117c、二位四通電磁閥18a、速度控制閥IV6d、減壓閥IV8d、二位四通電磁閥Π 8b，連接二位四通電磁閥18a與二位四通電磁閥Π 8b的主管路上，連接擺動氣缸8a、第一推拉氣缸9、第二推拉氣缸10及空壓機11，與擺動氣缸8a連接的管路上設有三位四通電磁閥9a，三位四通電磁閥9a通過并列設置的速度控制閥V 6e、速度控制閥VI6f連接在擺動氣缸8a上，與空壓機11連接的管路上依次設有二通單線圈電磁閥10a、氣動三聯件10b、儲氣罐10c、油水分離器1d及冷卻器10e，與第一推拉氣缸9、第二推拉氣缸10連接的管路上設有二位四通電磁閥m8c，二位四通電磁閥1118c通過速度控制閥VD6g連接在第一推拉氣缸9、第二推拉氣缸10的進氣腔，通過速度控制閥VIKh連接在第一推拉氣缸9、第二推拉氣缸1的活塞腔上。
[0050] 運行過程為:
[0051 ]初始狀態:所有承重氣缸和推拉氣缸均處于收縮狀態；
[0052]行走控制:二通單線圈電磁閥1a線圈得電，壓縮空氣進入整個氣動系統;控制二位四通電磁閥Π 8b的YI線圈、二位四通電磁閥m 8c的X2線圈同時得電，使第一邁步機構3中三個承重氣缸伸長支撐于地面、第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10的推桿推出，承重板前進一步；
[0053]同一段時間內，在第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10推出后，二位四通電磁閥I8a的Zl線圈得電，完成第二邁步機構4中三個承重氣缸伸長并支撐于地面；
[0054]進入下一個時間段，第二邁步機構4中的承重氣缸保持伸長狀態，二位四通電磁閥nsb的Y2線圈得電，第一邁步機構3中承重氣缸收縮，與此同時二位四通電磁閥m8C的Xl線圈得電，第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10推桿收縮，承重板前進一步；
[0055]同一段時間內，在第一推拉氣缸9及第二推拉氣缸10收縮后，二位四通電磁閥II8b的Yl線圈得電，完成第一邁步機構3中承重氣缸伸長并支撐于地面；
[0056]如上步驟控制上述各電磁閥線圈得電和失電，實現第一邁步機構3與第二邁步機構4的循環邁步。
[0057]轉向控制:二位四通電磁閥I8a的Zl線圈得電，第二邁步機構4承重氣缸支撐于地面，二位四通電磁閥IISb的Y2線圈得電，第一邁步機構3中三個承重氣缸收縮；
[0058]三位四通電磁閥9a的Ml線圈得電，控制擺動氣缸81動作，上承重板I相對于下承重板2轉動一定角度；
[0059]二位四通電磁閥Π Sb的Yl線圈得電，第一邁步機構3中三個承重支撐于地面，二位四通電磁閥ISa的Z2線圈得電，第一邁步機構中三個承重氣缸收縮；
[0060]三位四通電磁閥9a的M2線圈得電，擺動氣缸81復位，使下承重板2相對于上承重板I轉動一定角度，實現機構轉彎。
[0061]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種全氣動邁步式行走機構，其特征在于:包括平行間隙設置的上承重板及下承重板，上承重板的底部設有第一邁步機構，下承重板的底部設有第二邁步機構，第一邁步機構包括設置在上承重板底部一側中間位置的第一推拉滑軌以及對稱設置在上承重板底部另一側前后位置的第二推拉滑軌及第三推拉滑軌，第二邁步機構包括設置在下承重板底部一偵U，第二推拉滑軌及第三推拉滑軌之間位置的第四推拉滑軌，以及對稱設置在下承重板底部另一側，第一推拉滑軌前后位置的第五推拉滑軌及第六推拉滑軌，上述推拉滑軌均沿著上承重板的長度方向設置，上述推拉滑軌底部垂直設有可沿其軌道滑動的承重氣缸，承重氣缸的活塞桿端朝下，并安裝有支撐足，第一推拉滑軌分別與第二推拉滑軌、第三推拉滑軌之間，第四推拉滑軌分別與第五推拉滑軌、第六推拉滑軌之間，均鉸接有連接桿，上承重板及下承重板之間還設有轉向機構，轉向機構的兩側水平對稱設有第一推拉氣缸及第二推拉氣缸，第一推拉氣缸連接第一推拉滑軌處承重氣缸的滑動端及上承重板，第二推拉氣缸連接第四推拉滑軌處承重氣缸的滑動端及下承重板，轉向機構包括擺動氣缸，擺動氣缸的擺動盤連接在上承重板底面，擺動氣缸的底端連接在下承重板上。2.根據權利要求1所述的全氣動邁步式行走機構，其特征在于:所述連接桿通過球鉸連接在承重氣缸上。3.根據權利要求1所述的全氣動邁步式行走機構，其特征在于:所述轉向機構包括位于上承重板及下承重板之間的連接軸，連接軸的軸向頂部固定在上承重板底面，軸向底部穿過下承重板的軸孔，連接在η型固定板上，η型固定板的底面邊緣處固定在擺動氣缸的擺動盤上，下承重板的軸孔上下側，分別設有套設在連接軸上的推力圓柱滾子軸承與角接觸球軸承。4.根據權利要求1所述一種全氣動邁步式行走機構的氣動控制系統，其特征在于:包括氣源，氣源通過電磁閥、減壓閥、調速閥，控制第一、第二邁步機構中各推拉滑軌處承重氣缸的伸縮，通過電磁閥、減壓閥，控制第一推拉氣缸及第二推拉氣缸的伸縮;通過電磁閥、減壓閥控制轉向機構中的擺動氣缸的擺動。5.根據權利要求4所述一種全氣動邁步式行走機構的氣動控制系統，其特征在于:所述氣源包括儲氣罐，第一邁步機構和第二邁步機構包括承重氣缸、擺動氣缸，所述承重氣缸包括與第一至第六推拉滑軌相對應的第一承重氣缸、第二承重氣缸、第三承重氣缸、第四承重氣缸、第五承重氣缸及第六承重氣缸，第一承重氣缸的進氣腔與第二、三承重氣缸的進氣腔相通，第一承重氣缸的活塞腔與第二、三承重氣缸的活塞腔相通，第四承重氣缸與第五、六承重氣缸的進氣腔相通，第四承重氣缸與第五、六承重氣缸的活塞腔相通，第一承重氣缸的進氣腔與第四承重氣缸的進氣腔之間的管路上依次設有速度控制閥1、減壓閥1、二位四通電磁閥1、速度控制閥Π、減壓閥Π，二位四通電磁閥Π，第一承重氣缸的活塞腔與第四承重氣缸的活塞腔之間的管路上依次設有速度控制閥m、減壓閥m、二位四通電磁閥1、速度控制閥IV、減壓閥IV、二位四通電磁閥π，連接二位四通電磁閥I與二位四通電磁閥π的主管路上，連接擺動氣缸、第一推拉氣缸、第二推拉氣缸及空壓機，與擺動氣缸連接的管路上設有三位四通電磁閥，三位四通電磁閥通過并列設置的速度控制閥V、速度控制閥VI連接在擺動氣缸上，與空壓機連接的管路上依次設有二通單線圈電磁閥、氣動三聯件、儲氣罐、油水分離器及冷卻器，與第一推拉氣缸、第二推拉氣缸連接的管路上設有二位四通電磁閥m，二位四通電磁閥m通過速度控制閥νπ連接在第一推拉氣缸、第二推拉氣缸的進氣腔，通 過速度控制閥Vi連接在第一推拉氣缸、第二推拉氣缸的活塞腔上。
【文檔編號】B62D11/00GK205417851SQ201620280918
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】阮學云, 吳吉瑩, 曹俊, 周玉寶, 陳華
【申請人】安徽理工大學