CN103924995A - 一种充填支架自动捣实控制系统 - Google Patents

Abstract

一种充填支架自动捣实控制系统，包括放料机构、料位检测机构、捣实机构和支架控制装置，所述支架控制装置与所述充填支架一一对应，用来控制所述充填支架油缸的动作、支架状态、料位检测；所述料位检测机构包括料位检测传感器，通过对充填物料堆积状态识别的检测装置，确定物料是否充填到设置的料位高度；所述放料机构连接所述支架控制装置，所述支架控制装置通过所述料位检测机构检测料位状态，控制放料窗口的打开或关闭来进行放料控制；本发明将落料、料位高度检测与捣实控制一体化控制，实现了整个充填过程的自动化控制，提高捣实机构的工作效率；具有单架的自动捣实控制，成组捣实控制等多种控制功能。

Description

一种充填支架自动捣实控制系统

技术领域

本发明涉及一种充填支架自动捣实控制系统，尤其涉及一种用于煤矿井下综采工作面充填支架的自动化充填捣实控制系统。

背景技术

由于煤矿开采造成矸石堆积如山，大面积的地面塌陷，造成地面建筑物倒塌，水资源破坏，农作物枯竭，对自然环境和人民生活造成极大的危害，如何实现煤矿的绿色开采，保护人类的环境资源是煤矿开采急需解决的问题，通过对井下采空区进行充填，即解决了矸石占地问题，又解决了采空区地面沉降问题，保证了地面建筑物的安全，农作物的正常生产和百姓的正常生活。但目前，井下充填过程还基本上是人工作业，难以提高充填效率，保证充填效果，为此，急需研制一种能够满足自动化作业，保证充填效果的自动化充填技术与设备。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种充填支架自动捣实控制系统，以解决充填效率低，人为因素多，效果不好，自动化程度不高等问题。通过在支架上安装支架控制装置，实现充填支架的程序自动控制，并通过各种传感器的配置，实现了对落料高度、捣实千斤顶的运行轨迹和捣实压力等进行感知与控制，实现了对落料、充填、捣实整个过程的闭环控制，同时能够依据工作面条件，适时调整控制参数，以适应不同工况、环境对充填过程的要求，实现了对煤矿采空区自动充填。

支架上安装支架控制装置，用来控制充填支架油缸的动作，实现支架的放料、捣实等动作控制，进行放料的料位检测、捣实机构的姿态控制和捣实压力控制，并且按照充填捣实工艺将控制过程编写成控制装置程序，实现放料充填的自动化控制，并使充填达到给定一致的效果，即物料的充填密度均衡一致，以保证采空区的充填效果，使采空区沉降控制在合理的范围内。要保证充填质量不但要保证充填的捣实力度，还要保证充填的高度，才能达到相应的充填效果，因此，需要通过所述料位检测机构进行料位自动检测，以确定充填是否达到相关效果，同时，也需要根据不同的料位高度，来确定捣实机构采取不同的运行轨迹，以实现填充物料的推移→堆起→压实。所述捣实机构用来实现物料充填，并且达到规定的高度和力度，捣实机构主要的执行机构是捣实千斤顶和调高千斤顶，检测机构是在捣实千斤顶上安装压力传感器来判断对充填物料的捣实力度，姿态感知机构由捣实千斤顶上安装的倾角传感器、捣实千斤顶的行程传感器、后顶梁上安装的倾角传感器组成，主要用来感知并控制捣实机构的运行轨迹和捣实力度。通过编制支架控制装置控制程序，通过把放料与捣实，料位高度与捣实轨迹、捣实轮次相结合，实现充填支架的自动捣实控制。

本发明的技术方案如下：

针对上述问题，本发明提出一种充填支架自动捣实控制系统，在工作面的每台支架上安装所述支架控制装置，用来控制充填支架油缸的动作，实现支架的放料、捣实等动作控制，进行放料的料位检测、捣实机构的姿态控制和捣实压力控制，并且按照充填捣实工艺将控制过程编写成控制装置程序，实现放料充填的自动化控制，并使充填达到给定一致的效果，即物料的充填密度均衡一致，以保证采空区的充填效果，使采空区沉降控制在合理的范围内。要保证充填质量不但要保证充填的捣实力度，还要保证充填的高度，才能达到相应的充填效果，因此，需要通过所述料位检测机构进行料位自动检测，以确定充填是否达到相关效果，同时，也需要根据不同的料位高度，来确定捣实机构采取不同的运行轨迹，以实现填充物料的推移→堆起→压实。所述捣实机构用来实现物料充填，并且达到规定的高度和力度，捣实机构主要的执行机构是捣实千斤顶和调高千斤顶，检测机构是在捣实千斤顶上安装压力传感器来判断对充填物料的捣实力度，姿态感知机构由捣实千斤顶上安装的倾角传感器、捣实千斤顶的行程传感器、后顶梁上安装的倾角传感器组成，主要用来感知并控制捣实机构的运行轨迹和捣实力度。通过编制支架控制装置控制程序，通过把放料与捣实，料位高度与捣实轨迹、捣实轮次相结合，实现充填支架的自动捣实控制等功能。

具体技术方案如下：

一种充填支架自动捣实控制系统，包括放料机构、料位检测机构、捣实机构和支架控制装置，所述支架控制装置与所述充填支架一一对应，用来控制所述充填支架油缸的动作、支架状态、料位检测；所述料位检测机构包括料位检测传感器，通过对充填物料堆积状态识别的检测装置，确定物料是否充填到设置的料位高度；所述放料机构连接所述支架控制装置，所述支架控制装置通过所述料位检测机构检测料位状态，控制放料窗口的打开或关闭来进行放料控制；所述捣实机构包括捣实千斤顶及其内置的行程传感器、充填支架上安装的倾角传感器和捣实千斤顶上安装的压力传感器。

优选所述放料机构包括电磁阀用以进行漏料口的开启或关闭控制。

优选所述捣实机构使用所述行程传感器进行捣实千斤顶捣实运动过程控制，使用所述压力传感器对捣实力度进行控制，使用调高千斤顶依据倾角传感器设置值对所述捣实机构进行姿态控制，防止捣实过程中所述捣实千斤顶与充填支架其他部件发生干涉碰撞。

优选所述支架控制装置按照充填工艺，将放料控制、料位检测与充填捣实过程控制结合在一起，所述支架控制装置通过连接器与压力、行程、倾角和测高传感器连接，采集传感器信号并进行相应的动作控制，通过控制程序及其配套控制参数进行充填支架的自动充填控制，最终达到规定的充填高度和充填压力，以保证采空区充填的密实度。

本发明的优点在于：

1、将落料、料位高度检测与捣实控制一体化控制，实现了整个充填过程的自动化控制，并可精细化的控制充填高度、充填压力，使充填物料密度均匀一致，达到较好的充填效果；

2、依据充填料位高度进行充填捣实千斤顶运行轨迹控制，提高捣实机构的工作效率；

3、依据倾角传感器、行程传感器等进行充填支架捣实机构与放料机构的位置检测，防止发生设备碰撞，造成设备损坏；

4、具有单架的自动捣实控制，成组捣实控制等多种控制功能。

附图说明

附图1为充填支架自动捣实千斤顶运行轨迹示意图：捣实千斤顶不动，提升千斤顶收动作回；

附图2为充填支架自动捣实控制推送物料与捣实示意图：捣实千斤顶伸出的同时提升千斤顶收回；

附图3为充填支架自动捣实控制捣实千斤顶收回复位示意图：捣实千斤顶收回的同时提升千斤顶伸出；

附图4为捣实千斤顶与送料溜槽产生干涉示意图；

附图5为物料充填示意图。

附图标记如下：

1-放料溜槽；2-放料千斤顶；3-后顶梁；4-后顶梁倾角传感器；5-调高千斤顶；6-捣实千斤顶；7-行程传感器；8-压力传感器；9-倾角传感器；10-捣实千斤顶动作轨迹；11-料位检测机构；12-料位检测范围；13-支架控制装置；14-填充物料堆积范围。

具体实施方式

下面结合附图对充填支架自动捣实控制系统进行进一步的详细描述，参见附图1-5，充填支架包括后顶梁，后顶梁上安装有倾角传感器，用于后顶梁的位置控制，充填支架自动捣实控制系统包括放料机构、料位检测机构、捣实机构和支架控制装置，所述支架控制装置安装在每台充填支架上，用来控制充填支架油缸的动作控制、进行支架状态、料位检测。所述放料机构包括连接在后顶梁上的放料千斤顶，由所述支架控制装置通过检测料位状态，控制放料窗口的打开或关闭来进行放料控制，放料机构优选是由一个电磁阀进行漏料口的开启或关闭控制，放料控制按照时间进行控制，在进行捣实过程中关闭放料口，当捣实落料高度达到设定高度时，结束本次充填支架的充填过程。放料过程具有分段、逐架、多轮次等特点，以保证均衡放料与填充；所述料位检测机构是由料位检测传感器通过对充填物料堆积状态识别的检测装置，确定物料是否充填到设置的料位高度，优选的料位检测机构也可以由料位检测传感器和倾角传感器等综合判断物料堆放高度，应在放料机构停止放料和捣实机构进行捣实之前进行料位高度的检测，以避免放料过程中洒落充填物料和捣实机构动作对料位检测传感器的干扰导致错误的判断；所述捣实机构是由捣实千斤顶及其内置的行程传感器、充填支架上安装的倾角传感器和捣实千斤顶上安装的压力传感器等组成，确定在充填支架处于不同姿态下的捣实千斤顶的动作轨迹，并按照规定的捣实压力和捣实高度结束整个捣实过程。通过充填支架自动捣实控制，可以使充填过程达到规定的充填高度和充填压力，提高物料充填的密实度，提高采空区充填效果，捣实机构使用行程传感器进行捣实千斤顶捣实运动过程控制，使用压力传感器对捣实力度进行控制，使用调高千斤顶依据倾角传感器设置值对捣实机构进行姿态控制，防止捣实过程中捣实千斤顶与充填支架其他部件发生干涉碰撞。

支架控制装置按照充填工艺，将放料控制、料位检测与充填捣实过程控制结合在一起，支架控制装置通过连接器与压力、行程、倾角和测高传感器连接，采集传感器信号并进行相应的动作控制，通过控制程序及其配套控制参数进行充填支架的自动充填控制，最终达到规定的充填高度和充填压力，以保证采空区充填的密实度。可以实现单架自动充填捣实，也可以实现成组自动化充填捣实控制。

下面结合附图详细介绍上述充填支架自动捣实控制系统的捣实控制方法。检测送料设备(刮板运输机)运转并有负荷时，充填支架通过支架控制装置驱动电液换向阀控制放料千斤顶打开本架放料口进行放料控制，当到达给定放料时间时，停止放料，检测放料高度，依据放料高度检测值，控制捣实千斤顶的伸出长度及捣实次数，在捣实时，边伸出捣实千斤顶，边收回调高千斤顶，把堆积起来的物料推向采空区(如附图2所示)，当捣实千斤顶伸出到给定值时停止捣实千斤顶动作，当捣实千斤顶上的倾角传感器达到对应的设定值时，停止调高千斤顶收回动作，同时检测捣实压力是否达到给定的压力值，当压力达到给定值，判断角度为结束充填的角度值，如果满足要求，则收回捣实机构。当压力达到给定值，但还未到达结束充填条件时，说明现有高度充填已经达到相关效果，需要继续往上一个高度继续充填，选用下一组充填数据(行程值和角度值)继续充填。在收回充填机构时，应边收回调高千斤顶，边收回捣实千斤顶，当捣实千斤顶达到给定角度时，停止捣实千斤顶收回动作，同时伸出调高千斤顶，使捣实千斤顶回落到最低位(如附图3所示)，这样依次逐层捣实，达到最大捣实高度并且捣实压力达到给定值以上时，结束整个充填捣实控制。在捣实过程中，应计算好捣实千斤顶的运行轨迹，并预留一定的余度，防止捣实千斤顶与放料溜槽等干涉碰撞造成设备损坏(如附图4所示)。充填支架物料自动充填示意如附图5所示。

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 (4)

1.一种充填支架自动捣实控制系统，包括放料机构、料位检测机构、捣实机构和支架控制装置，其特征在于：所述支架控制装置与所述充填支架一一对应，用来控制所述充填支架油缸的动作、支架状态、料位检测；所述料位检测机构包括料位检测传感器，通过对充填物料堆积状态识别的检测装置，确定物料是否充填到设置的料位高度；所述放料机构连接所述支架控制装置，所述支架控制装置通过所述料位检测机构检测料位状态，控制所述放料机构的放料窗口的打开或关闭来进行放料控制；所述捣实机构包括捣实千斤顶及其内置的行程传感器、充填支架上安装的倾角传感器和捣实千斤顶上安装的压力传感器。

2.如权利要求1所述的充填支架自动捣实控制系统，其特征在于：所述放料机构包括电磁阀用以进行漏料口的开启或关闭控制。

3.如权利要求1所述的充填支架自动捣实控制系统，其特征在于：所述捣实机构使用所述行程传感器进行捣实千斤顶捣实运动过程控制，使用所述压力传感器对捣实力度进行控制，使用调高千斤顶依据倾角传感器设置值对所述捣实机构进行姿态控制，防止捣实过程中所述捣实千斤顶与充填支架其他部件发生干涉碰撞。

4.如权利要求1至3任一所述的充填支架自动捣实控制系统，其特征在于：所述支架控制装置按照充填工艺，将放料控制、料位检测与充填捣实过程控制结合在一起，所述支架控制装置通过连接器与压力、行程、倾角和测高传感器连接，采集传感器信号并进行相应的动作控制，通过控制程序及其配套控制参数进行充填支架的自动充填控制，最终达到规定的充填高度和充填压力，以保证采空区充填的密实度。