CN103270245A - 用于采矿机的引导系统 - Google Patents

Abstract

一种用于开采矿层的引导系统，包括采矿机、托架、以及引导组件。该采矿机包括切割头，并限定了延伸过采矿机的长度的滚转轴线、从采矿机一侧延伸到另一侧的俯仰轴线、以及从采矿机顶侧延伸到底侧的偏航轴线。该托架包括发射第一、第二和第三激光的第一、第二和第三发射器。该引导组件包括第一指示器和标靶。该第一指示器和第二激光对准，且该标靶与第三激光对准。第一指示器相对于第二激光以及标靶相对于第三激光的相对位置指示滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线相对于矿层面的定向。

Description

用于采矿机的引导系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月22日提交的美国临时申请61/403,817的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本发明涉及采矿设备，并且具体地涉及地下连续采矿机。

远程控制连续采矿机通常通过场外人工操作者使用远程控制装置进行操作。操作者位于采矿机后方，并通过观察引导对机器的控制。该操作者必须保证采矿机总是与矿层或矿脉对准，因为一旦采矿机偏移，则很难矫正采矿机的定向。在很多情况中，矿脉在三个维度上改变，使得采矿机难以跟随矿层。

发明内容

在一个实施方式中，本发明提供了用于开采矿层的引导系统，该矿层限定出矿层面，该引导系统包括采矿机、托架以及引导组件。采矿机包括切割头，并限定出延伸过采矿机的长度的滚转轴线、从采矿机一侧向另一侧延伸的俯仰轴线、以及从采矿机顶侧向底侧延伸的偏航轴线。该托架包括第一发射器、第二发射器以及第三发射器。第一发射器发射出与矿层面对准的第一激光，第二发射器发射出第二激光，而第三发射器发射出第三激光。该引导组件包括第一指示器和标靶。第一指示器和第二激光对准，标靶与第三激光对准。第一指示器相对于第二激光以及标靶相对于第三激光的相对位置指示滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线相对于矿层面的定向。

在另一实施方式中，本发明提供了用于在矿层开采期间引导采矿机的激光发射器托架。该矿层限定出矿层面。该激光发射器组件包括基座、第一发射器和第二发射器。第一激光发射器连接到基座，并发出与矿层面对准的第一平面激光。第二激光发射器连接到基座，并发射出用于对准采矿机的第二平面激光。

在又一实施方式中，本发明提供了在矿层开采期间引导采矿机的方法。采矿机包括第一端和第二端，第一端包括有切割头，并且矿层限定了矿层面，该方法包括：提供第一激光、第二激光和第三激光；提供在采矿机的第二端上定位的第一指示器，以及在采矿机附近定位的标靶；使第一激光对准矿层面；使第二激光对准第一指示器；使第三激光对准标靶；以及操作采矿机开采矿层中的材料，使第一指示器保持与第二激光对准，且使标靶保持与第三激光对准。

考虑详细说明以及附图，本发明的其它方面将变得清楚。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式的引导系统的透视图

图2为采矿机的透视图。

图3为激光发射器托架的透视图。

图4为图2中采矿机右侧的放大透视图。

图5为第一标靶的透视图。

图6为第二标靶的透视图。

图7为后部指示器的透视图。

图8为图1中的引导系统的透视图。

图9为图2的采矿机的端部的后视图。

图10为图6中第二标靶的后视图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任意实施方式之前，需要理解的是本发明的应用并不局限于在以下说明中阐述的或者在以下附图中说明的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以各种方式来实践或执行。同时，将明白本文使用的措辞或者术语是为了说明的目的，不应被视作限定性的。本文使用的“包括”和“包含”及其变形意在包含此后列举的物品及其等同以及额外的物品。本文中使用“由...组成”及其变形意在仅包含此后列举的物品及其等同。除非另外规定或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”、以及“联接”及其变形被在广泛意义上使用，且涵盖直接或间接的安装、连接、支撑以及联接。

图1示出了采矿引导系统10，采矿引导系统10包括连续采矿机14、激光发射器手推车或托架18、以及连接到连续采矿机14的引导组件26。采矿机14啮合矿层34(图8)的工作面30。如图2所示，采矿机14包括主体38、连接到主体38的切割头42、以及用于移动主体38的驱动系统46。主体38限定了滚转轴线50、俯仰轴线54和偏航轴线58。滚转轴线50纵向地延伸穿过主体38。俯仰轴线54横向地延伸穿过主体38，且偏航轴线58竖向地延伸穿过主体38。在所示实施方式中，驱动系统46包括在主体38任一侧上的成对履带82。其他实施方式可使用轮子来移动采矿机14。

如图3所示，激光发射器托架18包括基座90、调整组件94、第一激光发射器98、第二激光发射器102以及第三激光发射器106。基座90包括：四个轮子，用于移动托架18；以及多个固定螺杆110，用于将托架18相对于矿底板固定。调整组件94包括齿轮箱118，用于使激光发射器98、102、106中的每一个相对于基座90枢转。在所示实施方式中，第一激光发射器98发射第一平面激光122。第一平面激光122向着矿层34以平面方式延伸。第二激光发射器102发射向着矿层34的工作面30延伸的第二平面激光126。第三激光发射器106发射向着工作面30延伸的激光束130。调整组件94允许每一激光发射器98、102、16在三个维度上枢转，从而允许操作者高精度地定位平面激光122、126以及激光束130。在一个实施方式中，激光发射器98、102、106能够在直至100米的距离内进行精确调整。

如图4-7所示，引导组件26包括第一标靶146(图4)、第二标靶150(图4)，以及平面指示器154(图7)。参考图4和5，第一标靶146在采矿机14一侧连接到采矿机14。第一标靶146背离采矿机14延伸，且包括十字准线指示器162。参考图4和6，第二标靶150连接到采矿机14。第二标靶150与第一标靶146对准，并包括竖槽170。在所示实施方式中，标靶146、150两者都安装在采矿机14的右侧，第一标靶146布置为靠近切割头，而第二标靶布置为靠近与切割头42相反的一端166。如图7所示，平面指示器154布置在采矿机14的端部166上，且形成为延伸过采矿机14的端部166的线性标记。在其他实施方式中，第一标靶146和第二标靶150可以相对于采矿机14安装在其他位置，且标靶146、150和平面指示器154可包括其他的标记构成。

图8显示了工作中的引导系统10。托架18布置在采矿机14以及矿层34的工作面30的后方。托架18通过将固定螺杆110插入到矿底板中而固定在适当位置。第一平面激光122对准矿层34的有效中面。该有效中面是允许通过开采工作开采出最佳矿产量的平面。识别有效中面的方法是本领域技术人员公知的，且该特征的进一步说明是不必要的。第二平面激光126与平面指示器154对准，且激光束130对准以穿过第二标靶150的竖槽170(图4)并碰到第一标靶146上的十字准线指示器162(图4)。采矿机14继而被调整到相邻于工作面30的位置上，并开始从工作面30开采材料。

随着采矿机14行进穿过矿层34，操作者监控三个激光投射122、126和130，以保证每个激光投射保持对准，使得采矿机14开采出最佳产量。通过远程控制来操作采矿机14，操作者参考激光投射122、126和130的位置作为用于调整采矿机14的位置和定向的引导。在前进期间且在开始后续的切割序列之前，检查激光投射122、126和130的位置，并且如有需要，调整采矿机14的定向以保证精确的指向控制以及保持定位。

对于平面指示器154上的第二平面激光126的观察提供了有关采矿机14相对于俯仰轴线50的定向信息。例如，如果采矿机14左侧挖到第二平面激光126下方，如图9所示，操作者操纵采矿机14以提升左侧。该动作使采矿机14在方向180上旋转，直到第二平面激光126与平面指示器154对准。

对于第一标靶146和第二标靶150上的激光束130进行观察，提供了关于采矿机14相对于滚转轴线54(图2)和偏航轴线58(图2)的定向的信息。如果采矿机14脱离适当位置，则激光束130会照到第二标靶150上，从而指示如何修正采矿机14的定向。例如，参考图10，如果激光束130位于第二标靶50的顶部右角上，则操作者使采矿机14向左转向。该移动使得第二标靶150在方向184上移动，直到激光束130与竖槽170对准。如果激光束130因此照到第一标靶146上且在十字准线指示器162的中心之上，则操作者使采矿机14的前部向上转变角度。该动作使第一标靶146相对于激光束130向上移动。当激光束130照射穿过第二标靶150的竖槽170并且碰到十字准线指示器162的中心时，采矿机14对准并开始开采操作。第三激光发射器106相对于开放面的距离决定了切割的宽度。

切割完成之后，激光发射器98、102、106被再次移动或调整，以为下一阶段的开采操作提供引导。通过在激光投射122、126、130和引导组件26之间建立起对准，引导系统10确保采矿机14保持“矿层对准”，或者与矿层34的有效中面对准，即便是矿层34已经以某角度倾斜也是如此。

因此，本发明具体地提供了用于采矿机的引导系统。本发明的各种特征和优点在所附的权利要求中阐释。

Claims (16)

1.一种用于开采矿层材料的引导系统，所述矿层材料限定了矿层面，所述引导系统包括：

包括切割头的采矿机，所述采矿机限定有沿所述采矿机的长度延伸的滚转轴线、从所述采矿机的一侧向另一侧延伸的俯仰轴线、以及从所述采矿机的顶侧向底侧延伸的偏航轴线；

托架，所述托架包括第一发射器、第二发射器和第三发射器，所述第一发射器发射与所述矿层面对准的第一激光，所述第二发射器发射第二激光，并且所述第三发射器发射第三激光；以及

引导组件，所述引导组件包括第一指示器和标靶，所述第一指示器与所述第二激光对准，所述标靶与所述第三激光对准；

其中，所述第一指示器相对于所述第二激光的相对位置以及所述标靶相对于所述第三激光的相对位置指示了所述滚转轴线、所述俯仰轴线和所述偏航轴线相对于所述矿层面的定向。

2.如权利要求1所述的引导系统，其中，第一标靶联接到所述采矿机的后端。

3.如权利要求2所述的引导系统，其中，所述第二激光是朝着所述采矿机延伸的平面激光，所述第一指示器在与所述俯仰轴线平行的方向上延伸，并且，当所述第二激光与所述第一指示器对准时，所述采矿机的滚转轴线相对于所述矿层面对准。

4.如权利要求1所述的引导系统，所述标靶包括第一部件和第二部件，所述第一部件包括第二指示器，所述第二部件包括槽，其中，所述第一部件靠近所述切割头连接到所述采矿机，所述第二部件连接到所述采矿机且远离所述切割头。

5.如权利要求4所述的引导系统，其中，当所述第三激光穿过所述第二部件的所述槽并与所述第二指示器对准时，所述俯仰轴线及所述偏航轴线与所述矿层面对准。

6.如权利要求1所述的引导系统，所述托架还包括调整机构，所述调整机构用于改变所述第一发射器、所述第二发射器和所述第三发射器的定向。

7.如权利要求1所述的引导系统，所述托架包括用于将所述托架相对于矿底板固定的固定螺杆。

8.用于在矿层开采期间引导采矿机的激光发射器托架，所述矿层限定有矿层面，该激光发射器组件包括：

基座；

联接到所述基座的第一激光发射器，所述第一激光发射器发射与所述矿层面对准的第一平面激光；和

联接到所述基座的第二激光发射器，所述第二激光发射器发射用于对准采矿机的第二平面激光。

9.如权利要求8所述的激光发射器托架，还包括调整机构，所述调整机构用于改变所述第一发射器和所述第二发射器的定向。

10.如权利要求8所述的激光发射器托架，所述基座还包括用于将所述托架相对于矿底板固定的至少一个固定螺杆。

11.如权利要求8所述的激光发射器托架，还包括第三激光发射器，所述第三激光发射器连接到所述基座。

12.如权利要求11所述的激光发射器托架，其中，所述第三激光发射器发射激光束。

13.一种在矿层开采期间引导采矿机的方法，所述采矿机包括第一端和第二端，所述第一端包括切割头，所述矿层限定有矿层面，所述方法包括：

提供第一激光、第二激光以及第三激光；

提供在所述采矿机的第二端上定位的第一指示器以及在所述采矿机附近定位的标靶；

使所述第一激光对准所述矿层面；

使所述第二激光对准所述第一指示器；

使所述第三激光对准所述标靶；以及

操作所述采矿机开采所述矿层中的材料，使得所述第一指示器保持与所述第二激光对准并且所述标靶保持与所述第三激光对准。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一激光是平面激光。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二激光是平面激光，并且所述第一指示器是横跨所述采矿机的第二端横向延伸的线性标记。

16.如权利要求13所述的方法，其中，使所述第三激光对准的步骤包括：使所述第三激光穿过第一部件并使得所述第三激光碰到第二部件，所述第二部件包括第二指示器。

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