CN103244163B - 一种带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架及其直线度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，包括顶梁和支架控制器，顶梁上设有倾角传感器，顶梁的两侧各有一阵列式接近传感装置，两阵列式接近传感装置沿顶梁的长度方向对称设置，支架控制器电气连接倾角传感器和阵列式接近传感装置。本发明的优点在于：根据阵列式接近传感装置与相邻液压支架的位置关系进行液压支架移架行程控制；把已经完成移架动作的液压支架作为液压支架移架的标杆进行控制；具有系统结构简单，成本低，可靠性高，安装、维护、使用方便等优点；可以有效的控制移架过程的降架高度，使系统更安全；将整个移架过程分为粗放式控制和精细化控制两个阶段，使控制系统控制具有高效、高精度的特点。

Description

一种带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架及其直线度控制方法

技术领域

本发明涉及一种工作面液压支架，尤其涉及一种设置有阵列式接近传感装置的液压支架及使用该液压支架进行支架直线度控制的方法。

背景技术

综采工作面有采煤机、刮板运输机和液压支架等设备构成。刮板运输机是由一节一节溜槽连接起来构成的，由刮板运输机的连接孔和液压支架推移杆连接头通过销子固定连接，通过工作面液压支架推移千斤顶的伸缩动作，现实刮板运输机的移动。多台液压支架在工作面依次排列，其各自的位置在工作面受到刮板运输机约束，但各自之间相互的位置并没有约束，是一个半浮动系统。在工作时，为了实现工作面的正常运转，多个工作面液压支架之间需要保持一定的直线度，即多个工作面液压支架基本处于同一直线上。同时，在采煤过程中，刮板运输机是采煤机运行的轨道，所以在工作面液压支架推溜以后要求刮板运输机同样具有较好的直线度，以保证采煤机割煤质量。

目前，液压支架手动系统工作面全部靠人工进行工作面液压支架的推溜或拉溜来进行刮板运输机的调直控制，液压支架电液控制系统采用行程传感器进行液压支架的推移控制。但由于工作面液压支架之间没有相互的约束，因此，实现液压支架的直线度控制较为困难。且现有技术中，直线度的控制基本依靠行程传感器的推移行程来判定，没有一套校验反馈机制，一旦行程传感器发生故障，很使各液压支架和刮板运输机的直线度发生较大偏差，严重的还会带来井下事故，给工作面的正常采掘工作带来严重的影响。

为此，本领域急需研制一种安全可靠的工作面直线度控制系统，用来较为精确和便捷的调整工作面液压支架的直线度，从而实现各工作面液压支架之间的直线度的控制，并进而同时实现刮板运输机的直线度控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，包括顶梁和支架控制器，所述顶梁上设有倾角传感器，所述顶梁的两侧各有一阵列式接近传感装置，两所述阵列式接近传感装置沿顶梁的长度方向对称设置，所述支架控制器电气连接所述倾角传感器和所述阵列式接近传感装置。

优选所述阵列式接近传感装置包括靶板和多个接近传感器，所述靶板为长方形金属板，所述接近传感器设置在所述靶板上，多个所述接近传感器为n×m个，其沿平行于顶梁长度的方向排成n行，沿垂直于顶梁长度的方向排成m列，以此组成n×m的接近传感器阵列，其中n和m为自然数，且其取值范围为n＞2、m＞4。

优选n＝5，m＝10。

优选所述接近传感器阵列中的行距和列距均不小于10cm，各行距之和大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次降架高度，各列距之和大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次移架距离。

优选各行距相同，各列距相同。

优选各行距之和不大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次降架高度的1.5倍，各列距之和不大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次移架距离的1.2倍。

上述带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的直线度控制方法，包括以下步骤：

如权利要求1-6其中任一所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的直线度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

①将多个相同型号规格的所述液压支架沿工作面依次排列；

②工作面端头第一架液压支架通过相邻液压支架的支架控制器进行降柱、移架、升柱控制，使其液压支架移架到位，并保持一定的顶梁倾斜角度；

③将所述第一架液压支架调整好的所述顶梁倾斜角度以广播的方式传输到本工作面的所有液压支架的支架控制器；

④与上述第一架液压支架相邻的第二架液压支架通过本支架的支架控制器执行降架操作，降架操作过程中，支架控制器保持其顶梁倾斜角度控制与第一架相同；

⑤第二架液压支架开始执行移架，保持其顶梁与第一架液压支架顶梁具有相同的倾斜角度，当阵列式接近传感装置的第一行接近传感器有大于等于一半接收到邻架上的靶板的感应信号时，采用单次点动方式进行移架控制，当全部能够感应到邻架上的靶板的感应信号时，结束移架操作；

⑥第二架液压支架开始升柱过程，并在完成升柱动作后保持与第一架相同的顶板倾斜角度；

⑦各液压支架按上述方式依次进行降柱、移架、升柱过程。

优选步骤④中，当所有接近传感器都不能感应到第一架液压支架上的靶板时，停止降架操作。

本发明的优点在于：根据阵列式接近传感装置与相邻液压支架的位置关系进行液压支架移架行程控制；把已经完成移架动作的液压支架作为液压支架移架的标杆进行控制，实现了工作面液压支架的直线度控制；阵列式接近传感器安装在液压支架内侧，系统具有结构简单，成本低，可靠性高，安装、维护、使用方便等优点；采用阵列式接近传感器依据邻架位置相关关系，可以有效的控制移架过程的降架高度，使系统更安全；可以依据阵列式接近传感器所测量的不同结果，可以将整个移架过程分为粗放式控制和精细化控制两个阶段，使控制系统控制具有高效、高精度的特点。

附图说明

附图1为本发明所述带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的实施例的结构图(移架前)；

附图2为附图1中所述阵列式接近传感装置的工作面液压支架的实施例的结构图(移架后)；

附图3为多个本发明所述带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的连接关系示意图。

附图标记如下：1-刮板运输机；2-液压支架；3-支架控制器；4-倾角传感器；5-阵列式接近传感装置。

具体实施方式

参见附图1-2，其描述了根据本发明所述带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的一个优选实施例。液压支架包括顶梁和支架控制器，支架控制器可以控制本架的降架、移架、调整顶板倾斜度等基本操作，并可以与其它支架控制器进行通讯，发送和接收数据信息。顶梁上设置有一个或多个倾角传感器，用于监测顶梁的倾斜角度，支架控制器电气连接倾角传感器，用于接收顶梁的倾斜角度数据，顶梁的两侧各有一阵列式接近传感装置，优选其通过悬挂的方式安装在顶梁的下部，两阵列式接近传感装置沿顶梁的长度方向对称设置。阵列式接近传感装置包括靶板和多个接近传感器，靶板为长方形金属板，接近传感器设置在靶板上，并且位于靶板的外侧，接近传感器为n×m个，其平行于顶梁长度的方向排成n行，垂直于顶梁长度的方向排成m列，以此组成n×m的接近传感器阵列，其中n和m为自然数，为了保证测量精度，其中的n、m的取值不应过小，优选其取值范围为n＞2、m＞4，例如n＝5，m＝10等。

通过这种设置方式，当某个阵列式接近传感装置与相邻的阵列式接近传感装置相对时，接近传感器就能对相邻的阵列式接近传感装置的靶板(也包括接近传感器露出靶板的部分)做出响应，当各液压支架的型号规格相同、且阵列式接近传感器装置的安装位置也相同时，即可以根据做出响应的接近传感器对两液压支架的相对位置做出判断，如本架阵列式接近传感装置的处于上部的接近传感器未做出响应(即其相对的位置没有靶板)，则说明本架高于邻架，再如本架阵列式接近传感装置的处于前部的接近传感器未做出响应(即其相对的位置没有靶板)，则说明本架落后于邻架。支架控制器电气连接阵列式接近传感装置，读取其响应与否的具体情况，当全部的接近传感器都做出响应时，则可以认为两液压支架基本对齐。

接近传感器可以采用市面上常见的中距离接近传感器，只要其满足井下的使用环境即可。由于接近传感器具有一定的响应区域，为了更精确的得到位置信息，传感器阵列中的行距和列距均不应小于10cm，优选为12～15cm，出于计算简便的需要，可以设置各行距相同，各列距相同，如取行距都为12cm，同时列距都为15cm。为了满足测量量程的要求，同时考虑到井下液压支架的空间较为狭窄，各行距之和应为工作面液压支架在当前工作面的单次降架高度的1～1.5倍，各列距之和应为工作面液压支架在当前工作面的单次移架距离的1～1.2倍。

下面对上述液压支架的直线度控制方法做出详细描述。

将多个相同型号规格的所述液压支架沿工作面依次排列，连接关系参见附图3；

当需要进行移架操作时，一般正常的移架程序是降架-移架-升架，由于工作面是逐架完成移架操作的，因此，首先调整工作面端头的第一架液压支架的通过支架控制器控制完成移架操作，并把液压支架顶梁调整到合理的角度，使阵列式接近传感器能够与相邻支架上的靶板相配合使用；

将完成的第一架液压支架顶板倾斜角度β，以广播的方式传输到本工作面的所有液压支架的支架控制器，各支架控制器将以后的整个移架过程中将按照第一架液压支架的顶板倾斜角度β控制，以实现其阵列式接近传感器与邻架相关靶板配合实现其检测功能；

由于顶板调整角度与第一架液压支架有一定的误差，因此相邻的液压支架上的接近传感器可能不能全部收到信号，因此在下一步开始前，要对相邻支架接近传感器的接收信号状态进行确认，以确保相邻支架在降柱前至少有一排接近传感器阵列能够接收到信号，否则需要调整好第一架液压支架顶梁的倾角并重复进行上述操作；

然后，与上述第一架液压支架相邻的第二架液压支架通过本支架的支架控制器执行降架操作，降架操作过程中，第二架液压支架的支架控制器实时监测本支架与第一架液压支架相对的阵列式接近传感装置与第一架液压支架的阵列式接近传感装置中靶板的配合情况，开始时，由于本架与第一架液压支架处于相同的高度，仅在水平方向上错开，且通过前面步骤顶梁倾斜角度的调整，使至少阵列式接近传感装置中前部的一列接近传感器对准了第一架液压支架中阵列式接近传感装置的靶板，即本架阵列式接近传感装置中至少前部一列的接近传感器是有响应的，也就是全部接收到了感应信号，通过不断的降架，本架的高度逐渐降低，从而使这至少一列接近传感器中的越来越多错开了面对第一架液压支架的靶板，从而收不到响应信号，当所有接近传感器都感应不到靶板时，就可以停止降架操作；

在完成降柱控制后通过本架支架控制器进行液压支架的移架控制，移架操作过程中，第二架液压支架的支架控制器实时监测本支架与第一架液压支架相对的阵列式接近传感装置与第一架液压支架的阵列式接近传感装置中靶板的配合情况。开始时，由于本架的位置落后于第一架液压支架，阵列式接近传感装置中至少后部的接近传感器是没有面对第一架液压支架中阵列式接近传感装置的靶板的，即本架阵列式接近传感装置中至少后部的接近传感器是没有做出响应的，也就没有响应信号，通过不断的移架，越来越多的接近传感器得以面对邻架阵列式接近传感装置的靶板，从而做出响应，到一半或一半以上的接近传感器接收到感应信号时，改为单次点动方式进行液压支架的控制，即每次以固定时间控制液压支架前移，检测没有达到相关位置时再次点动控制液压支架的移架，实现其精细化移架过程控制，点动的时间优选在50ms，当所有接近传感器能感应到邻架阵列式接近传感装置的靶板时，说明动作的液压支架与第一架对齐，此时停止移架操作；

通过支架控制器进行升架控制，当升架结束后调整好顶板的倾角，使其与第一架相同；

工作面液压支架依次完成同上述步骤.各液压支架按上述方式依次进行移架，即第三架液压支架参照第二架液压支架进行移架架，第四架液压支架参照第三架液压支架进行移架……以此类推，直到本工作面所有液压支架移架完成，此时工作面所有的支架的移架距离都与第一架液压支架的移架距离保持一致，各液压支架可以保持一个比较好的直线度；

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：包括顶梁和支架控制器，所述顶梁上设有倾角传感器，所述顶梁的两侧各有一阵列式接近传感装置，两所述阵列式接近传感装置沿顶梁的长度方向对称设置，所述支架控制器电气连接所述倾角传感器和所述阵列式接近传感装置，所述阵列式接近传感装置包括靶板和多个接近传感器，所述接近传感器能对相邻的阵列式接近传感装置的靶板做出响应，以此判断本架与邻架的位置关系。

2.如权利要求1所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：所述靶板为长方形金属板，所述接近传感器设置在所述靶板上，多个所述接近传感器为n×m个，其沿平行于顶梁长度的方向排成n行，沿垂直于顶梁长度的方向排成m列，以此组成n×m的接近传感器阵列，其中n和m为自然数，且其取值范围为n＞2、m＞4。

3.如权利要求2所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：n＝5，m＝10。

4.如权利要求2或3所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：所述接近传感器阵列中的行距和列距均不小于10cm，各行距之和大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次降架高度，各列距之和大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次移架距离。

5.如权利要求4所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：各行距相同，各列距相同。

6.如权利要求4所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架，其特征在于：各行距之和不大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次降架高度的1.5倍，各列距之和不大于所述工作面液压支架在当前工作面的单次点动移架距离的1.2倍。

7.如权利要求1-6其中任一所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的直线度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

①将多个相同型号规格的所述液压支架沿工作面依次排列；

②工作面端头第一架液压支架通过相邻液压支架的支架控制器进行降柱、移架、升柱控制，使其液压支架移架到位，并保持一定的顶梁倾斜角度；

③将所述第一架液压支架调整好的所述顶梁倾斜角度以广播的方式传输到本工作面的所有液压支架的支架控制器；

④与上述第一架液压支架相邻的第二架液压支架通过本支架的支架控制器执行降架操作，降架操作过程中，支架控制器保持其顶梁倾斜角度控制与第一架相同；

⑤第二架液压支架开始执行移架，保持其顶梁与第一架液压支架顶梁具有相同的倾斜角度，当阵列式接近传感装置的第一行接近传感器有大于等于一半接收到邻架上的靶板的感应信号时，采用单次点动方式进行移架控制，当全部能够感应到邻架上的靶板的感应信号时，结束移架操作；

⑥第二架液压支架开始升柱过程，并在完成升柱动作后保持与第一架相同的顶板倾斜角度；

⑦各液压支架按上述方式依次进行降柱、移架、升柱过程。

8.如权利要求7所述的带有阵列式接近传感装置的工作面液压支架的直线度控制方法，其特征在于：步骤④中，当所有接近传感器都不能感应到第一架液压支架上的靶板时，停止降架操作。