FI121243B

FI121243B - loading Machine

Info

Publication number: FI121243B
Application number: FI20010146A
Authority: FI
Inventors: Leo Haekkinen
Original assignee: Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2010-08-31
Also published as: WO2002059428A8; FI20010146A; FI20010146A0; WO2002059428A1

Description

Lastauskoneloading Machine

Keksinnön kohteena on lastauskone, joka käsittää liikuteltavan alustan, puomin, joka on kiinnitetty ensimmäisestä päästään alustaan, ensimmäi-5 sen toimilaitteen puomin liikuttamiseksi alustan suhteen, puomin toiseen päähän sovitetun kauhan, toisen toimilaitteen kauhan liikuttamiseksi puomin suhteen, ensimmäisen anturin puomin aseman tarkkailemiseksi, toisen anturin kauhan aseman tarkkailemiseksi sekä edelleen kauhan ohjausyksikön, jolle välitetään mittaustieto mainituilta antureilta ja edelleen joka ohjausyksikkö on 10 sovitettu ohjaamaan mainittuja toimilaitteita kauhan halutun aseman aikaansaamiseksi lastauskoneen alustan suhteen, ja joka lastauskone käsittää ainakin yhden lukulaitteen kaivoksen seinäpintaan ennalta tehdyn visuaalisen refe-renssimerkinnän tunnistamiseksi.The invention relates to a loading machine comprising a movable platform, a boom secured at its first end to a base, a first actuator for moving the boom relative to the base, a bucket mounted at one end of the boom, a second actuator bucket relative to the boom, monitoring a second sensor boom position a bucket control unit, further comprising a bucket control unit for transmitting measurement information from said sensors, and further the control unit 10 adapted to control said actuators to achieve a desired bucket position with respect to the loading platform, and the loading machine comprising at least one read device for detecting

Kaivostunneleita louhitaan ns. katkoissa. Kallionporauslaitteella po-15 rataan tunnelin peräseinään ennalta valitun poraussuunnitelman mukaisesti reikiä, jotka panostetaan räjähdysaineella. Sen jälkeen irrotetaan räjäyttämällä halutun suuntainen ja syvyinen osa kalliota. Irronnut louhe kuljetetaan lastaus-koneen kauhassa pois porauspaikalta. Näitä vaiheita toistetaan tarvittava määrä halutun pituisen tunnelin aikaansaamiseksi. Kallionporauslaitteen oikean 20 asemoinnin kannalta on tärkeää, että tunnelin lattia on ennalta määritellyllä korkeustasolla niin, että tunnelin louhinta voi edetä suunnitelman mukaisessa suunnassa. Tunnelin lattian merkitys korostuu erityisesti silloin, kun käytetään miehittämättömiä kallionporauslaitteita, joiden käytön odotetaan yleistyvän lähitulevaisuudessa. Samalla, kun irrotettua louhetta otetaan porauspaikalta lasta-25 uskoneen kauhaan, muodostaa kauha tunnelin lattiapinnan. Jotta lastauskoneen kauhan asema saataisiin pysymään haluttuna ja sitä kautta tunnelin lattian korkeustaso oikeana, on tunnettua sovittaa lastauskoneen kauhan yhteyteen hydraulinen yhdensuuntaisuusmekanismi, jolla säädetään kauhan asento sekä kauhan korkeus lattiasta halutuiksi. Tyypillisesti kauhan ohjausjärjestelmä 30 käsittää vielä antureita, joilla tarkkaillaan puomin ja kauhan asentoa suhteessa lastauskoneen alustaan. Tällainen kauhan asennon säätö ei kuitenkaan takaa oikeaa tunnelin lattian korkeusasemaa, vaan kauhan asema on monimutkaisista säätömekanismeista huolimatta riippuvainen lastauskoneen kulkeman alustan muodoista.Mining tunnels are mined in the so-called. breaks. The rock-drilling machine uses the pre-15 to drill holes into the back wall of the tunnel, which will be charged with explosive material. It is then detached by blasting the rock in the desired direction and depth. The loose debris is transported away from the drilling site in a bucket on a loading machine. These steps are repeated as many times as necessary to obtain a tunnel of the desired length. It is important for the correct positioning of the rock drilling device 20 that the tunnel floor is at a predetermined height so that the tunnel excavation can proceed in the planned direction. The importance of the tunnel floor is particularly important when unmanned rock drilling equipment is used, which is expected to become more widespread in the near future. While the excavated quarry is taken from the drilling site to a bucket believed by a child, the bucket forms the floor surface of the tunnel. In order to maintain the position of the loader bucket and thereby obtain the correct height of the tunnel floor, it is known to fit a hydraulic parallelism mechanism to the loader bucket to adjust the position of the bucket and the height of the bucket to the desired floor. Typically, the bucket control system 30 further comprises sensors for monitoring the position of the boom and bucket relative to the loader base. However, such bucket positioning does not guarantee the correct height of the tunnel floor, but the bucket position is dependent on the shape of the platform traveled by the loading machine, despite the complex adjustment mechanisms.

2 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu järjestely kaivoksessa käytettävän lastauskoneen kauhan aseman säätämiseksi.An object of the present invention is to provide a novel and improved arrangement for adjusting the position of a bucket for a mine loading machine.

Keksinnön mukaiselle lastauskoneelle on tunnusomaista se, että 5 kauhan ohjausyksikkö on sovitettu vertaamaan kauhan asemaa mainitun visuaalisen referenssimerkinnän antamaan korkeustietoon sekä ohjaamaan kauhan tunnistetun referenssikorkeuden mukaisesti.The loading machine according to the invention is characterized in that the bucket control unit is arranged to compare the position of the bucket with the height information provided by said visual reference marking and to control the bucket according to the recognized reference height.

Keksinnön olennainen ajatus on, että lastauskone käsittää lukulaitteen, jolla voidaan lukea tunnelin seinäpintaan tehtyjä referenssimerkintöjä. 10 Referenssimerkintöjä lukemalla saadaan tarkka absoluuttinen korkeusasema, jonka perusteella kauhan ohjausjärjestelmä ohjaa kauhan sellaiseen asemaan, että lastauskonetta eteenpäin ajettaessa kauhan muodostama tunnelin lattiapinta tulee halutulle korkeustasolle referenssimerkkeihin nähden. Tunneli louhitaan korkeussuunnassa jonkin verran ylisuureksi niin, että tunnelin lattian kor-15 keutta voidaan säätää jättämällä tarvittava kerros irrotettua kiveä lattiaan. Keksinnön etuna on se, että kauhan asema säädetään tarkkojen referenssimerkin-töjen perusteella eikä pelkästään lastauskoneen alustan mukaan, jolloin tunnelin lattian epätasaisuudet eivät olennaisesti vaikuta tunnelin lattian korkeusasemaan. Näin ollen kun tunnelin lattiapinta saadaan pysymään tarkasti halu-20 tulla korkeustasolla, on kallionporauslaitteen paikoittaminen porausasentoon helpompaa. Edelleen keksinnön mukainen laitteisto on varsin yksinkertaisesti sovitettavissa nykyisiin lastausajoneuvoihin. Kaivokseen ei välttämättä tarvitse rakentaa ylimääräistä infrastruktuuria lastauskoneen ohjaamista varten.An essential idea of the invention is that the loading machine comprises a reading device for reading the reference markings on the wall surface of the tunnel. 10 By reading the reference marks, the exact absolute elevation position is obtained, by which the bucket control system guides the bucket to such a position that, when the loader is driven forward, the floor surface of the tunnel formed by the bucket reaches the desired elevation relative to the reference marks. The tunnel is excavated somewhat oversized so that the height of the tunnel floor can be adjusted by leaving the required layer of loose stone on the floor. An advantage of the invention is that the position of the bucket is adjusted on the basis of precise reference marks and not merely on the base of the loading machine, whereby the unevenness of the tunnel floor does not substantially affect the height of the tunnel floor. Thus, when the floor surface of the tunnel is accurately maintained at a desire-20 level, it is easier to position the rock drilling device in the drilling position. Further, the apparatus according to the invention is quite simply adaptable to existing loading vehicles. The mine does not necessarily need to build additional infrastructure to control the loading machine.

Edelleen on keksinnön edullisen sovellutusmuodon olennaisena 25 ajatuksena se, että lukulaite on kamera, jolla tunnelin seinäpintaan tehtyjä visuaalisia merkintöjä, kuten esimerkiksi maalimerkintöjä, voidaan lukea. Kauhan ohjausjärjestelmän yhteydessä on tällöin kuvankäsittelyjärjestelmä, joka tulkitsee kameran antamaa mittaustietoa ja sähköisten ohjaussignaalien avulla ohjaa kauhan asemaan vaikuttavia toimilaitteita.Furthermore, it is an essential idea of the preferred embodiment of the invention that the reading device is a camera for reading visual markings, such as paint markings, on the tunnel wall surface. The bucket control system then has an image processing system which interprets the measurement data provided by the camera and controls the actuators acting on the bucket position by means of electrical control signals.

30 Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista lastauskonetta sivultapäin nähtynä, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista laitteistoa, kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaista lait- 35 teistoa, ja 3 kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä tunnelia, jonka seinäpintoihin on tehty lastauskonetta varten erilaisia referenssimerkintöjä.The invention will be explained in more detail in the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a side view of a loading machine according to the invention, Figure 2 schematically shows an apparatus according to the invention, Figure 3 schematically shows another apparatus according to the invention; with various reference marks on the wall surfaces for the loading machine.

Selvyyden vuoksi kuvioita on yksinkertaistettu. Lisäksi kuvioiden vii-tenumerointi on yhtenevä.The designs have been simplified for clarity. In addition, the five numbering of the figures is uniform.

5 Kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistettuna keksinnön mukainen las- tauskone tunnelissa. Lastauskone käsittää alustan 1, johon kuuluu mm. runko, tehoyksikkö, voimansiirto, akselistot pyörineen, ohjausvälineet, ohjaamo tai tiedonsiirtoyksikkö miehittämätöntä käyttöä varten, sekä tarvittavat muut laitteet. Lastauskoneen etuosaan on sovitettu vaakasuuntaisen nivelen avulla 10 puomi 2, jolloin puomia voidaan nostaa ja laskea ensimmäisen toimilaitteen 3, tyypillisesti hydraulisylinterin avulla mainitun nivelen suhteen. Puomin vapaaseen päähän on sovitettu vaakasuuntaisen nivelen avulla kauha 4, jonka kulma-asento puomiin nähden voidaan valita toisen toimilaitteen 5 avulla. Lasta-uskoneen yleinen rakenne ja toiminta on sinällään alan ammattimiehelle täysin 15 tunnettu, joten sen yksityiskohtaiseen tarkasteluun ei katsota olevan tarvetta.Figure 1 is a simplified view of a loading machine in accordance with the invention in a tunnel. The loading machine comprises a base 1 which comprises e.g. chassis, power unit, transmission, axles with wheels, steering means, cab or communication unit for unmanned operation, and other necessary equipment. A boom 2 is disposed on the front of the loading machine by means of a horizontal joint 10, whereby the boom can be raised and lowered by a first actuator 3, typically a hydraulic cylinder, with respect to said joint. A bucket 4 is provided at the free end of the boom by means of a horizontal joint, the angular position of which can be selected by means of another actuator 5. The general structure and function of a child-believer is per se well known to those skilled in the art, so that no detailed examination thereof is deemed necessary.

Kuten kuviosta 1 vielä nähdään, on tunneli louhittu korkeussuunnassa jonkin verran ylisuureksi niin, että tunnelin lattian korkeutta voidaan säätää jättämällä tarvittava kerros irrotettua kiveä lattiaan. Tällöin tunnelin pohjan irrottamaton kalliopinta ei rajoita lattian muodostamista, vaan lastauskone ky-20 kenee muokkaamaan irtonaisesta kivestä lattian oikeaan korkeustasoon.As will still be seen in Figure 1, the tunnel is excavated somewhat oversized so that the height of the tunnel floor can be adjusted by leaving the required layer of loose stone on the floor. In this case, the non-detachable rock surface of the tunnel bottom does not restrict the formation of the floor, but the loading machine ky-20 is able to shape the loose stone to the correct floor level.

Kuviossa 2 esitetty järjestelmä käsittää kauhan ohjausyksikön 6, jolla kauhan asemaa ohjataan. Järjestelmään kuuluu lisäksi ainakin kaksi anturia, joista ensimmäisellä anturilla 7 tarkkaillaan puomin 2 asentoa alustan suhteen, ja joista toisella anturilla 8 tarkkaillaan kauhan 4 asentoa puomin suhteen. An-25 turit voivat olla jotain sinänsä tunnettua tyyppiä. Antureiden antaman paikkatiedon perusteella kauhan asema alustan suhteen tiedetään. Ohjausyksikkö 6 antaa ohjaussignaalin ensimmäistä ja toista toimilaitetta 3, 5 ohjaaville venttiileille 19, 20 tai vastaaville niin, että kauha saadaan ajettua haluttuun asemaan alustan suhteen. Keksinnön ajatuksen mukaan kaivosajoneuvo käsittää vielä 30 lukulaitteen 9, jolla voidaan lukea tunnelin seinäpintaan tehtyjä referenssimerkintöjä 10. Edullisesti lukulaitteita on kaksi 9a, 9b, jolloin ne on sovitettu osoittamaan tunnelin vastakkaisiin seinäpintoihin. Yksinkertaisimmillaan lukulaitteet on sovitettu puomiin. Lukulaite voi olla esimerkiksi videokamera, rasterikamera tai muu optinen laite, jonka tunnistamaa tietoa voidaan käsitellä kauhan ohja-35 usyksikköön kytketyn kuvankäsittely-yksikön 11 4 avulla. Ohjausyksikössä tunnistetun tiedon perusteella muodostetaan sähköisiä ohjaussignaaleita, joilla ohjataan kauhan asemaan vaikuttavia toimilaitteita 3, 5. Edelleen voidaan tunneliin tehtyjä referenssimerkintöjä 10 lukea sopivan laseriskannerin 17 avulla, jolloin referenssimerkintä voi olla koodi 18, joka si-5 sältää mm. paikkatietoa. Referenssimerkinnöistä voidaan määrittää absoluuttinen referenssi korkeus, jonka perusteella kauhan asema lastauksen aikana sovitetaan niin, että tunnelin lattiapinta 12 muodostuu halutulle korkeudelle. Referenssimerkintä voi olla kallion pintaan tehty maalimerkintä. Yksinkertaisimmillaan se on määrätylle korkeustasolle tehty viiva. Maalimerkintä voidaan 10 tehdä esimerkiksi maaliruiskulla tai ampumalla värikuulia tunnelin seinään.The system shown in Figure 2 comprises a bucket control unit 6 for controlling the position of the bucket. The system further comprises at least two sensors, the first of which senses the position of the boom 2 with respect to the base, and the second of which senses the position of the bucket 4 with respect to the boom. An-25 handles can be of any type known per se. Based on the position information provided by the sensors, the position of the bucket relative to the platform is known. The control unit 6 provides a control signal to the valves 19, 20 or the like which control the first and second actuators 3, 5 so that the bucket can be moved to the desired position with respect to the base. According to the idea of the invention, the mine vehicle further comprises 30 reading devices 9 for reading reference markings 10 on the wall surface of the tunnel. Preferably, there are two reading devices 9a, 9b arranged to point to opposite wall surfaces of the tunnel. At its simplest, the readers are fitted to the boom. The reading device may be, for example, a video camera, raster camera or other optical device whose recognized information can be processed by means of an image processing unit 11 4 connected to a bucket control unit. On the basis of the information recognized in the control unit, electrical control signals are generated to control the actuators 3, 5 which affect the bucket position. location information. From the reference markings, an absolute reference height can be determined from which the position of the bucket during loading is adjusted so that the tunnel floor surface 12 is formed at the desired height. The reference mark may be a paint mark on the rock surface. At its simplest, it is a line drawn to a given elevation. The paint marking can be done, for example, with a spray gun or by firing paint balls on the tunnel wall.

Kuviossa 3 on esitetty ratkaisu, jossa referenssimerkintä perustuu aaltoliikettä säteilevään lähettimeen 13, jolloin lastauskoneeseen on sovitettu vastaanotin 14, jolla lähettimen aikaansaama informaatio otetaan vastaan.Fig. 3 illustrates a solution in which the reference marking is based on a wave emitting transmitter 13, wherein a loading machine 14 is received in the loading machine to receive the information provided by the transmitter.

Kuviossa 4 on esitetty yksinkertaistettuna tunneli, jonka vasem-15 manpuoleisiin seinäpintoihin on tehty ennalta määritellylle korkeudelle viiva-mainen referenssimerkintä, joka kuvaa absoluuttista referenssikorkeutta, jonka mukaan tunnelin lattia voidaan muodostaa suunnitelman mukaiseen korkeuteen. Tällaiset referenssimerkit voidaan tehdä manuaalisesti sen jälkeen, kun tunneli on mitattu jollain perinteisellä tavalla. Vaihtoehtoisesti tunneliin ajetaan 20 teleoperoitu eli langattoman tiedonsiirron avulla ohjattu mittausajoneuvo, jossa on nykyaikaiset mittausvälineet. Mittausajoneuvossa on merkkauslaite, kuten esimerkiksi maaliruisku, jolla referenssimerkinnät voidaan tehdä kauko-ohjatusti tai täysin automaattisesti. Kuvion 4 oikeanpuoleisiin seinäpintoihin on puolestaan tehty referenssimerkintä sovittamalla seiniin määrätylle korkeudelle 25 valonlähde, kuten esimerkiksi valokaapeli 15, jossa on lamppuja 16 tietyn etäisyyden päässä toisistaan. Tällöin lukulaitteella tunnistetaan valokaapelin määrittämä korkeusasema, jonka perusteella kauhan asema säädetään.Figure 4 is a simplified view of a tunnel having a predetermined height reference mark on the left-hand side wall surfaces of a predetermined height illustrating the absolute reference height at which the floor of the tunnel may be formed to a design height. Such reference marks can be made manually after the tunnel has been measured in some conventional way. Alternatively, 20 teleoperated, or wirelessly controlled, measurement vehicles with state-of-the-art measurement equipment are driven into the tunnel. The measuring vehicle is equipped with a marking device, such as a paint sprayer, which can be used for remote reference or fully automatic reference marking. The right wall surfaces of Fig. 4, in turn, are provided with a reference marking by fitting a light source, such as a fiber optic cable 15, with lamps 16 at a certain distance from each other at a certain height 25. The reader then identifies the height position defined by the fiber optic cable, which is used to adjust the position of the bucket.

Keksinnön ansiosta kaivoskäytävään ei välttämättä tarvitse rakentaa kiinteää infrastruktuuria kaivosajoneuvojen ohjaamista varten, jolloin kaivoksen 30 investointikustannukset ovat alemmat.Due to the invention, it is not necessary to build a fixed infrastructure for the control of mining vehicles in the mine aisle, whereby the investment cost of the mine 30 is lower.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä on selvää, että puomi voi tarvittaessa koostua kahdesta tai useammasta toistensa suhteen liikuteltavasta osasta, jolloin niitä 35 liikuttavia toimilaitteita samoin kuin puomin asemaa mittaavia antureita on tarvittava määrä.The drawings and the description related thereto are intended only to illustrate the idea of the invention. The details of the invention may vary within the scope of the claims. Thus, it is clear that the boom may, if necessary, consist of two or more movable parts relative to each other, in which case the actuators for moving them and the sensors for measuring the position of the boom are required.

Claims

A loading machine, comprising a movable chassis (1), a boom (2) secured at its first end to the chassis, a first actuator (3) for moving the boom in retaining to the chassis, a bucket (4) arranged a second sensor (7) for observing the position of the boom, a second sensor (8) for observing the position of the bucket, and further a control unit (6). ) for the bucket, to which measurement information is conveyed from said sensors and further, which control unit is arranged to control said actuator to attain the desired position of the bucket in relation to the base of the loading machine, and which loading machine comprises at least one reading device (9, 9a, 9b; 17) to identify a visual reference mark (10; 13; 16; 18) made in advance in the wall surface of the mine, characterized in that the bucket control unit (6) is arranged to compare acid bucket position with the height informa-tion 15 which said visual reference mark provides control and the bucket (4) in accordance with the hot-identified reference height.

Loading machine according to claim 1, characterized in that the reading device is a camera (9a, 9b) with which the visual reference marking (10) made in the mine wall surface can be read, and that the bucket control unit 20 (6) comprises an image processing system ( 11) to interpret the signal provided by the camera.

Loading machine according to claim 1, characterized in that the reading device is a laser scanner (17) with which the visual reference marking (18) made in the wall surface of the mine can be read, and that the control unit (6) of the bucket is arranged to interpret the signal provided by the laser scanner and form the required control signal for the actuators (3, 5) which affect the position of the bucket.