CN102031986B - 用于控制迈步机构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在地下的工作面支架中控制迈步机构的方法，在该方法中通过传感器测定在输送机和棚式组合支架之间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在地下的工作面支架中控制迈步机构的方法。
背景技术
对于在地下的煤开采中的工作面支架的自动化运行来说所需要的是，连续地控制输送机和各个支架或棚式组合支架的位置。棚式组合支架支撑采掘位置抵抗顶层的压力，并且使输送机运动穿过煤层。电液压控制的支架通过推移千斤顶与输送机连接。输送机由单个的部件(刮板Schuessen)组成，这些部件可以通过铰链彼此连接并且彼此垂直或水平地倾斜限定的角尺寸。在开采期间在每个棚式组合支架上的输送机根据开采设备(刨煤机或托辊)的通道在煤巷道壁(kohlestoβ)的方向上移动了预定的尺寸。接着各个支架推进并且占据了预定的尺寸。
对于两个移动过程十分重要的是，监测和检查在输送机和支架之间的相对方位和位置。由此可以确保，在工作面支架的自动化运行中，输送机的各个部件在移动后彼此精确地对齐，并且在煤层内的输送机的总位置和定位相应于额定位置。同时由此也避免的是，在各个的输送机部件之间的铰链能经过允许的角尺寸被向外施加负荷并且折断，这另一方面将导致开采停止。对此在对输送机的各个部件缺乏定位时，可以将开采设备锁定，这另一方面将紧跟开采停止。
在各个支架推进时也重要的是，确定支架移动了的距离并且进而确定支架的方位。如果没有将支架足够远地推进，则由此导致本来通过支架支撑的顶层塌陷。在将支架推进过于远时，可能发生的是，在开采设备紧接着通过时损坏支架的顶梁。在两种情况下由于支架的错误位置鉴于维修或校正作业导致开采停止。
为了监测在输送机或支架移动时的方位改变，通常测量推移千斤顶的行程。在此已知了不同的方法，可以利用这些方法确定在推移千斤顶中的活塞的方位。这些方法共同之处在于，必须将测量装置安装在千斤顶中。因此在地下采煤中，几乎仅仅使用干簧管测杆。首先在使用于矿山(其中煤层经常仅具有一米的矿层厚度)中的、较低并且更小的支架中，基于活塞限定的尺寸和直径，仅仅可非常困难或根本不能实现将干簧管测杆安装在推移机构千斤顶中。此外因为干簧管测杆安装在推移千斤顶中，这些干簧管测杆另一方面位于支架底座的高度上、即勉强经过底部，也存在有危险，即在支架移动时通过在开采位置底部上的岩石物质将干簧管测杆的电接口损坏或撞倒。
在千斤顶中应用距离测量系统用于控制迈步机构，事实上在这种应用中另外不利的是，在此仅仅可以确定在支架和输送机之间的距离，然而不能确定两者之间彼此形成的角度。这意味着，不能控制各个刮板的、典型地在输送机运动时出现的倾斜，并且由此能导致在各个输送机部件的连接部件处的损坏，如果超过允许的角尺寸的话。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种用于控制迈步机构的方法，通过该方法利用简单的设备可以对在输送机和棚式组合支架之间的相对位置进行可靠地控制。
通过权力要求1所述的特征实现该目的。
根据本发明，为了通过安装在棚式组合支架上的传感器测定在输送机和棚式组合支架之间的距离，用于通过工作面控制器控制推移千斤顶，其中将超声波传感器或照相机用作传感器。借助于通常具有中央计算机的工作面控制器，可以对输送机的各个刮板的方位并且也对支架的方位以及完整的工作面支架的位置和定位进行测定和控制。对此，各个传感器的测量结果经过数据线传输到工作面控制器上，该工作面控制器另一方面发动对每个棚式组合支架的各个液压千斤顶进行控制。
利用根据本发明的方法尽可能地防止损坏用于测量在棚式组合支架和输送机之间距离的传感器，这是因为传感器安装在棚式组合支架上并且没有设置在推移千斤顶中。此外利用超声波传感器或照相机不仅能够检测在棚式组合支架和输送机之间的距离而且也检测这两个部件的相对位置，并且传输到工作面控制器上。
本发明有利的实施方式在说明书、附图以及从属权利要求中说明。
根据第一个有利的实施方式，在测定距离时，输送机的刮板的部件用作基准位置。这确保了可靠的距离测定，可以对于输送机所有的刮板以相同的方法进行该距离测定。在此有利的是，制动装置(Brake)的上边缘或电缆导引装置或者电缆导引装置的上边缘用作基准位置。因为输送机典型地在朝向棚式组合支架的侧面上具有包括金属型材和金属板的线路和电缆通道，所以将电缆通道的上面的、也可以以典型的结构形状设计为管道的封闭部有利地用作基准点，这是因为该点是输送机的、朝着安装在棚式组合支架上的传感器最近的点。这同样适于制动装置的上边缘。一个这种基准点对于工作面的输送机的所有刮板具有在刮板内部同样定义的方位，并且这种基准点不被输送机的可运动的部件覆盖。最后这种基准点位于工作面内部的这种高度上，在该高度中通过底部上的岩石的干扰最小。
根据另外有利的实施方式变体，借助于超声波传感器或照相机测定输送机和棚式组合支架之间的距离以及输送机和棚式组合支架之间的角位置，由此工作面控制器以简单的方式获得所需的信息，以便使输送机的各个部件和所属的棚式组合支架在所期望的额定位置中运动。在此有利的是，在输送机上设置至少一个反射体，由传感器探测反射体。这样的反射体可以设计为超声波反射体并且在最简单情况下成型或者固定在输送机的刮板上。在将照相机用作传感器时，反射体包括记号或特殊反射的涂层。
根据另外有利的实施方式变体，在刮板上设置至少两个彼此间隔开的反射体。以这种方式借助于超声波传感器可以探测超声波信号从传感器到第一反射体并且到第二反射体的不同传输时间。经过不同传输时间反射到反射体上的超声波可以确定到两个单独的反射体的距离，并且由此确定刮板到棚式组合支架的相对位置、即角位置和绝对距离。因此以便在优化的定位时、即在输送机和棚式组合支架垂直指向时(其中支架前棱和输送机彼此平行指向)可以清楚地探测由两个反射体反射的、用于每个单独的反射体的信号，可以将反射体对称于超声波传感器布置，这就是说距离传感器的间距不同。在对称的布置中，反射到两个反射体上的信号可能在超声波传感器上叠加，这就是说传感器在一定条件下仅仅可以识别总的信号并且不能将两个反射体彼此区分。
只要由至少两个分别布置在两个邻近的棚式组合支架上的传感器探测反射体，就确保了进一步提高的测量安全性，这是因为在此情况下，反射体可以明确地对应于传感器信号。因此在移动输送机的时候，也能出现两个反射体的反射信号的叠加，这是因为在此输送机相对于支架出现倾斜。一旦倾斜角改变并且又需要识别传感器的两个信号，则传感器可能无法清楚地对应于两个反射体。然而如果由两个邻近的棚式组合支架的传感器检测每个反射体，则保证了反射体明确的对应关系。在此也可以是有利的，如果反射体如此非常对称地安装在输送机的刮板上的话，即可能将反射在反射体上的信号首先对于倾斜角进行叠加，这些信号明确地覆盖这些对于各个刮板的连接来说可能最大的倾斜角。
根据另外有利的方法变体，通过相控阵超声传感器测定棚式组合支架和输送机之间的距离和角位置。这样的传感器基本上是已知的并且通过由两个超声波转换器相位移动地控制实现超声波波瓣的偏转，因此可以对基准位置进行采样。由此另一方面可以确定支架和输送机的距离和角位置。
通过使用布置在棚式组合支架上的超声波传感器或照相机，获得另外的优点，即可以由这种传感器以简单的方式探测人员是否位于传感器的检测区域中。如果探测到人员位于检测区域中，则工作面控制器可以禁止相应的棚式组合支架或配属的迈步机构的运动，从而不会使人员受伤，这说明了主要的安全方面。
也可以借助于照相机通过自动的图形识别测定在输送机和棚式组合支架之间的距离或在这两个组件之间的相对位置。在使用超声波传感器期间，首先对于开采低煤层是有利的(其中在支架长度和支架高度之间的比例典型地非常大)，特别可以在高支架中有利地使用照相机，这是因为照相机可以在倾斜的角度中从斜上方对准基准点。
另外有利的方法变体应用两个传感器、即超声波传感器和照相机，用于控制推移千斤顶。因此获得附加的安全性，这是因为通过两个技术上作用不同的传感器系统得到对单个结果的附加控制，并且得到通过备用设备而提升的控制安全性。
此外有利的是，附加地在棚式组合支架上布置至少一个测斜仪，以便测定棚式组合支架的方位改变。这种测斜仪例如可以借助于加速传感器检测在所有空间方向上的运动，并且进而实现精确地或备用地确定方位改变。
根据本发明另外的方面涉及了用于执行以上所说明的方法的装置，其中装置包括多个由工作面控制器布置的电液压的棚式组合支架，这些棚式组合支架分别通过推移千斤顶和由多个刮板构成的输送机连接。此外，在每个棚式组合支架上安装了超声波传感器和/或照相机，超声波传感器和/或照相机指向输送机并且和工作面控制器连接。然后工作面构控制器取决于超声波传感器和/或照相机的信号这样地引起对配属的推移千斤顶的控制，即获得输送机和棚式组合支架的期望的额定位置。
在此可以有利的是，超声波传感器和/或照相机固定在棚式组合支架的顶盖的底面上，这是因为传感器因此以最好的方式被支撑。如果超声波传感器和照相机安装在共同的壳体中，则获得一种成本低廉的、带有高稳定性和备用设备的变体。
附图说明
以下纯示例性地根据有利的实施方式并且参照附图说明本发明。图中示出：
图1是带有固定在其上的输送机的棚式组合支架的侧视图；
图2是带有铰接在其上的输送机的棚式组合支架的俯视图；
图3是带有一个铰接在其上的输送机的棚式组合支架的、另外的实施方式；
图4是带有铰接在其上的输送机的棚式组合支架的、另外的实施方式。
具体实施方式
图1示意性地示出了棚式组合支架10的第一实施方式，其顶盖20通过支柱22与底座24连接。由多个刮板30，32(参看图2)组成的输送机34通过迈步机构36以已知的方式和棚式组合支架10连接，其中迈步机构具有推移千斤顶38。输送机34的每个刮板30，32具有在朝向棚式组合支架10侧面上的垂直制动装置40，在其背面上连接了电缆和线路通道42。
此外棚式组合支架10以已知的方式配有电液压控制器43，该控制器在支柱22之间布置在顶盖20的底侧上，并且该控制器和中央工作面控制器(未示出)相连接。此外超声波传感器44和照相机46位于顶盖20的底侧上，其中超声波传感器44布置在液压控制器43的区域中并且照相机46布置在顶盖20的前端部外部的区域中。不仅超声波传感器44而且照相机46指向输送机34的配属的刮板30，并且检测基准点50，该基准点在示出的实施例中布置在光缆通道42的侧壁的上边缘上。可替代的是，基准点50例如也可以布置在制动装置40的上边缘或输送机34的其它部件上。
最后在顶盖20的底侧上还固定了测斜仪48，利用该测斜仪可以探测棚式组合支架10在全部三个空间方向上的方位改变。该测斜仪48也和工作面控制器连接。
在图1中示出的棚式组合支架中，超声波传感器44在基准点50的方向上发出超声波的数据包、所谓的突发脉冲序列，并且通过反射到反射点上的超声波的传输时间，传感器测量在棚式组合支架和输送机34的刮板30之间的距离。因此可以实现在输送机和支架之间非常精确的相对的方位和距离测量。通过超声波传感器的辐射波瓣的适合的尺寸(辐射波瓣的水平和垂直的延伸长度)，该尺寸主要通过超声波传感器的转换器部件确定，使超声波传感器匹配于典型的支架和输送机几何结构。因此可以通过在其它物体(在底部上的石头、在顶盖或底座上的支架的部件)上的反射将干扰信号减小到最小。或者刮板30的部件或分离的超声波反射体或者用于照相机46的标记可以设置为基准点50。
图2示出了实施变体，其中在输送机的每个刮板30，32上安装作为基准点的反射体52，54。如识别出的，(也如在第一实施例中)俯视图中的超声波传感器44居中地安装在棚式组合支架上，并且超声波传感器44以开头说明的方式探测到反射体52和54的不同的传输时间。此外以相同的方式如在图1的结构中那样设计图2中结构的部件，从而不再次说明各个部件。
图3示出了特别适合高煤层的结构。在该结构中，照相机46布置在顶盖20的底侧上，因此如在图1中示出的实施例中那样。在输送机34的刮板30上、特别是在光缆通道42的上端部上安装第一标记56和与其有间距的第二标记58，用于识别在输送机和棚式组合支架之间的倾斜。
与此相对，图4示出了特别适合低煤层的结构。在该实施方式中也如在图1的那个实施方式中那样，设置探测在输送机30上的基准点50的超声波传感器44。
在所有示出的实施方式中，借助于开头说明的方法确定在棚式组合支架和输送机之间的距离以及在这些部件之间的相对位置。此外，超声波传感器和照相机的测量信号传递到中央工作面控制器上，该工作面控制器另一方面控制设置在棚式组合支架上的液压控制器43，以便引起液压千斤顶的、在期望的范围内的运动。
Claims (13)
1.一种用于在地下的工作面支架中控制迈步机构的方法，所述工作面支架具有多个由工作面控制器控制的电液压的棚式组合支架，所述棚式组合支架分别通过推移千斤顶和由多个刮板构成的输送机连接，其中，通过安装在所述棚式组合支架上的、以超声波传感器形式的传感器测定在所述输送机和所述棚式组合支架之间的距离，用于控制所述推移千斤顶，其中，在所述输送机的刮板上设置有至少两个彼此间隔开的反射体，所述反射体以不同的距离相对于所述传感器布置，并且由所述传感器探测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在测定距离时，所述输送机的刮板的部件用作基准位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述输送机的刮板上设置的制动装置或电缆导引装置的上边缘使用作为所述基准位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述传感器测定在所述输送机和所述棚式组合支架之间的角位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述刮板上设置有两个所述反射体。
6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，由至少两个传感器探测所述反射体，所述传感器分别布置在两个相邻的所述棚式组合支架上。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过相控阵超声传感器测定所述棚式组合支架和所述输送机之间的所述距离和所述角位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述传感器探测人员是否位于所述传感器的检测区域中，并且在此情况下避免所述棚式组合支架或所述迈步机构运动。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述超声波传感器和通过借助于照相机的自动的图形识别测定在所述输送机和所述棚式组合支架之间的所述距离。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棚式组合支架的方位改变附加地通过至少一个布置在所述棚式组合支架上的测斜仪进行测定。
11.一种装置，用于执行根据前述权利要求中至少一项所述的方法，所述装置包括多个由工作面控制器控制的电液压的棚式组合支架(10-16)，所述棚式组合支架分别通过推移千斤顶(38)和由多个刮板(30，32)构成的输送机(34)连接，其特征在于，在每个所述棚式组合支架上安装了超声波传感器(44)，所述超声波传感器指向所述输送机(34)并且与所述工作面控制器连接，所述工作面控制器根据所述超声波传感器的信号对所述推移千斤顶(38)进行控制，其中，在所述输送机的刮板上设置有至少两个彼此间隔开的反射体(56，58)，所述反射体以不同的距离相对于所述超声波传感器(44)布置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述超声波传感器(44)是相控阵超声传感器。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述超声波传感器安装在所述棚式组合支架的顶盖(20)上。
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