一種智能化井下猴車運輸裝置的分析與應用

田 溥

（晉能控股煤業集團云岡礦， 山西 大同 037017）

1 項目背景

目前，礦井專門運輸作業人員的設備有人車和猴車兩種，人車對礦井水文地質條件和安裝傾角有較高要求，因此部分礦井對于布置人車存在較大困難。猴車對于傾角和地質條件的適應能力較強，從經濟角度考慮猴車也較合理。猴車又分為死猴和活猴，活猴需要乘坐之人自己將猴車掛在鋼絲繩上，如果沒有受到專業的培訓很可能會出現猴車掉落或是在半路出現不穩定的狀況，并且不能合理地選擇在什么時候將猴車掛在鋼絲繩上，若兩猴車距離太大，不能有效實現對猴車的利用，反之距離太小則會出現兩猴車碰撞或在同一滾輪下受力過大的現象。云岡礦的運人猴車就存在無法自動掛車的問題，因此分析并應用一種智能化井下猴車運輸裝置，該裝置可實現井下活猴猴車的自動掛車。

2 智能化井下猴車運輸裝置的分析

2.1 結構分析

設計的智能化井下猴車運輸裝置主要包括猴車、地下礦用架空索道和自動掛車裝置三大部分，如圖1 所示。

猴車的立體結構如圖2 所示，主要包括猴車本體和機械手臂抓取接頭，機械手臂抓取接頭固定設置在猴車本體的頂部；自動掛車裝置的結構如圖3所示，滑道和能夠沿著滑道滑動的機械手臂，滑道設置在鋼絲繩的上側，滑道上設置有齒條；地下礦用架空索道包括鋼絲繩[1-3]。

圖1 智能化井下猴車運輸裝置的立體結構示意圖

圖2 猴車的立體結構示意圖

圖3 自動掛車裝置的結構示意圖

機械手臂包括機械臂移動裝置、抓取裝置和升降裝置，機械臂移動裝置一端與滑道連接且另一端與升降裝置連接，抓取裝置與升降裝置的下端固定連接。機械臂移動裝置包括滑塊、齒輪和齒輪驅動部件，所述滑塊滑動安裝在滑道上且能夠沿著滑道滑動，所述齒輪驅動部件固定安裝在滑塊上，所述齒輪固定安裝在齒輪驅動部件的輸出軸上，所述齒輪與齒條相嚙合。

升降裝置固定在滑塊上且能夠帶動其下端的抓取裝置上下移動，所述升降裝置包括升降驅動部件、絲杠、絲母套管和滑座，所述滑座內沿豎直方向開設有滑孔，所述絲母套管的外壁上設置有用于防止絲母套管沿滑孔轉動的凸起，所述絲母套管的外壁與滑孔相配合且能沿所述滑孔上下滑動，所述絲杠穿入絲母套管內且與絲母套管螺紋配合，所述升降驅動部件安裝在滑座的頂端且升降驅動部件的輸出軸與絲杠的上端固定連接。抓取裝置固定設置在絲母套管的下端且用于與機械手臂抓取接頭相配合來抓取猴車。

2.2 智能化井下猴車運輸裝置特征分析

猴車還包括按摩觸手、控制面板、快速可充電式電池和靠背傾斜角度可調整的座椅，所述座椅固定安裝在猴車本體上，按摩觸手設置在座椅的靠背與人體背部接觸的一側上，所述控制面板固定設置在猴車本體上與位于座椅位置相對的一側，所述快速可充電式電池可拆卸安裝在座椅的底部，所述快速可充電式電池與按摩觸手電連接且用于為按摩觸提供電能，所述快速可充電式電池與控制面板電連接且用于為控制面板提供電能，所述控制面板與按摩觸手電連接且用于控制按摩觸手工作。

猴車還包括安全帶，所述安全帶設置在座椅上。

上述的一種智能化井下猴車運輸裝置，其特征在于所述猴車還包括紅外線人體感應器和第一無線通信模塊，所述紅外線人體感應器固定安裝在座椅上且用于檢測是否有人乘坐在座椅上，所述第一無線通信模塊與控制面板電連接且用于將控制面板輸入的指令信息傳輸出去，所述紅外線人體感應器與第一無線通信模塊電連接且用于將紅外線人體感應器的監測信息通過第一無線通信模塊傳輸出去[4-5]。

控制面板為手持式智能觸屏終端。

地下礦用架空索道還包括用于檢測鋼絲繩上是否有猴車的掛接點前側檢測裝置和掛接點后側檢測裝置，所述掛接點前側檢測裝置和掛接點后側檢測裝置均設置在猴車掛接點前側鋼絲繩的外側。

掛接點前側檢測裝置和掛接點后側檢測裝置的數量均為多個，多個所述掛接點前側檢測裝置依次均勻布設在鋼絲繩的外側，多個所述掛接點后側檢測裝置依次均勻布設在鋼絲繩的外側。

智能化井下猴車運輸裝置還包括儲車裝置，所述儲車裝置包括限位擋塊、限位擋塊驅動裝置、接近開關和傾斜設置的儲車軌道，所述限位擋塊驅動裝置固定安裝在儲車軌道內，所述限位擋塊固定安裝在限位擋塊驅動裝置上且能夠在限位擋塊驅動裝置的驅動下從儲車軌道內伸出儲車軌道的軌面以阻擋猴車沿著儲車軌道的軌面滑動，所述接近開關安裝在儲車軌道的下側且用于檢測接近開關檢測處是否有猴車。

智能化井下猴車運輸裝置還包括控制器和第二無線接收模塊，所述第二無線通信模塊與控制器電連接且用于將第二無線通信模塊接收的信息傳遞給控制器，所述控制器與接近開關電連接且用于接收接近開關傳遞給它的開關信息，所述控制器與掛接點前側檢測裝置電連接且用于接收掛接點前側檢測裝置傳輸給它的檢測信息，所述控制器與掛接點后側檢測裝置電連接且用于接收掛接點后側檢測裝置傳輸給它的檢測信息，所述控制器與齒輪驅動部件電連接且用于控制齒輪驅動部件動作，所述控制器與升降驅動部件電連接且用于控制升降驅動部件動作，所述控制器與限位擋塊驅動裝置電連接且用于控制限位擋塊驅動裝置動作，所述控制器與抓取裝置電連接且用于控制抓取裝置松開機械手臂抓取接頭。

齒輪驅動部件、升降驅動部件和限位擋塊驅動裝置均包括電機驅動器和電機，所述電機驅動器與所述電機電連接且用于控制和驅動電機工作。

掛接點前側檢測裝置和掛接點后側檢測裝置均為紅外線接近開關。

2.3 裝置優點分析

該裝置通過自動掛車裝置實現自動掛車，避免了人工掛車所存在的車距不好控制、掛車難度大、需要專業培訓采可以掌握這些短板。

通過自動掛車裝置，掛車更加安全可靠，靜態上車，對于攜帶生產工具的工作人員，極大地減輕了勞動強度以及減少在乘坐設備時磕碰事故的發生。

通過控制器可以合理地控制各設備之間的安全距離，極大地加強了對空間的利用率，減少在乘坐時的擁擠現象，實現部分智能化操作，增加了設備的穩定性。

裝置在座椅的靠背上設置了按摩觸手，通過按摩極大地緩解工作人員的疲勞和放松了乘坐人員的背部肌肉，對于乘坐的舒適感也有顯著提高。

3 實踐應用及效果分析

在云岡礦安裝了該款智能化井下猴車運輸裝置并投入實踐應用。從實踐應用過程來看，智能化井下猴車運輸裝置整體運行穩定，有效實現了井下活猴猴車的自動掛車作業，有效提高了井下活猴猴車的工作效率和安全性。裝置的應用實現了井下現場的無人值守，猴車運行的自動化程度大大提高，安全性得到了有效的提高。智能化井下猴車運輸裝置的應用，節約了“猴車”工作崗位的設立，人工成本大大降低，經濟效益明顯。