CN111017668A - 一种箕斗闭锁装置监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种箕斗闭锁装置监控系统，包括箕斗斗箱和位于箕斗斗箱下端部对称设置的两个闭锁装置，闭锁装置包括端部设有挂钩的挂钩板以及安装在挂钩板上的固定轮和卸载导轮，所述挂钩板卡接在斗箱框架上的固定槽内，所述矿井框架对称设置的两个第一横梁上设有与闭锁装置相对应的监控装置，所述矿井框架两侧的第二横梁上设有位置传感器，所述监控装置包括固定箱，固定箱上设有第一凹槽和位于第一凹槽两侧的第二凹槽和第三凹槽，工业相机安装在第一凹槽内，第一传感器安装在第二凹槽，第二传感器安装在第三凹槽内，所述位置传感器、工业相机、第一传感器和第二传感器与工控机通讯连接，所述工控机与声光报警装置和箕斗斗箱的提升电路通信连接。

Description

一种箕斗闭锁装置监控系统

技术领域

本发明涉及矿山提升系统，具体涉及一种箕斗闭锁装置监控系统。

背景技术

随着矿山规模和开采深度不断增大，大部分井下矿山主井提升机均已采用箕斗提升方式，在箕斗上有一种自我保护的装置，即箕斗两侧的挂钩。如果箕斗挂钩不能正常复位，箕斗挡板可能随时张开，造成斗箱倾斜，破坏井筒内电缆、风水管路、钢梁等；还有可能导致箕斗装矿后高速提升时受力变形张开致使矿石掉落与井筒中，使尾绳损伤或断裂；这种情况下无论提升或下放，提升机在高速运行中，箕斗都将与井筒设施撞击，提升机电控系统瞬间产生巨大电流冲击主电机和传动系统造成重大事故。

现有技术中对箕斗挂钩进行监测的方式主要依靠人员眼观、耳听的方式进行监测，缺点在于：挂钩动作频繁，劳动强度大，作业人员易出现疲劳、疏漏，可靠性差。

发明内容

本发明针对现有技术中采用人工对箕斗挂钩进行监测，费时、费力、可靠性差的问题，提供一种箕斗闭锁装置监控系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种箕斗闭锁装置监控系统，包括矿井框架和位于矿井框架内的箕斗斗箱，所述箕斗斗箱两侧的下端部对称设有闭锁装置，所述闭锁装置包括端部设有挂钩的挂钩板以及安装在挂钩板上的固定轮和卸载导轮，所述挂钩板卡接在斗箱框架上的固定槽内，其特征在于，所述矿井框架在井口卸载位置对称设有两个第一横梁，所述第一横梁上设有与闭锁装置相对应的监控装置，所述第一横梁上部的矿井框架的两侧设有对称的第二横梁，所述第二横梁上设有监测箕斗斗箱位置的位置传感器，所述监控装置包括固定在第一横梁上的固定箱，所述固定箱上设有第一凹槽和位于第一凹槽两侧的第二凹槽和第三凹槽，工业相机安装在第一凹槽内，第一传感器安装在第二凹槽，第二传感器安装在第三凹槽内，所述位置传感器、工业相机、第一传感器和第二传感器与工控机通讯连接，所述工控机与声光报警装置和箕斗斗箱的提升电路通信连接。

本发明的有益效果是：本申请通过在矿井框架上设置与闭锁装置相对应的监控装置，用于采集闭锁装置上挂钩板的图像和位置信号；通过在矿井框架上设置位置传感器，可采集箕斗斗箱卸矿后的的位置信号，并将挂钩板和箕斗斗箱的信号上传至工控机，工控机将反馈的信号与设定信息进行比较，从而判定挂钩板是否挂好以及是否出现卡箕斗的现象，工控机将判定结果反馈至声光报警装置，从而有效的避免了设备事故的发生，由于该监控系统的运行无需人工操作，因此节约了人力成本。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述机械臂通过旋转轴安装在固定箱上，所述旋转轴与驱动电机的输出轴连接，驱动电机与工控机通信连接；所述机械臂的两侧设有与第一凹槽和第二凹槽相对应的缺口，所述机械臂旋转后可同时遮挡工业相机、第一传感器和第二传感器。由于矿井中的灰尘和水渍比较多，为了避免工业相机镜头污损过多，无法正常判断的情况，因此，在不需要采集信号时，通过旋转机械臂对工业相机和传感器进行遮挡保护，保证了工业相机和传感器的清洁，提高了采集信息的准确性。

进一步，所述机械臂的端部设有两个呈夹角设置的限位块，所述固定箱上设有与之对应的限位开关，所述限位开关与工控机通信连接。通过设置限位开关可以判定机械臂的旋转位置，从而对工业相机和传感器的工作状态进行控制。

进一步，所述箕斗斗箱提升系统的旋转编码器与工控机通信连接。通过将提升系统的旋转编码器与工控机连接，可根据箕斗斗箱运行的位置向工控机发出触发信号，以便监控装置可准确采集闭锁装置的图像和位置信号。

进一步，所述第一凹槽内还安装有光源。通过安装光源，可使闭锁装置亮度增加，从而可保证工业相机采集的图像信号更加清晰，避免误判。

进一步，所述第一传感器在箕斗斗箱上监测的点与卸载导轮中心点的高度相同且水平距离为2.5cm,所述第二传感器在箕斗斗箱上监测的点与固定轮中心点的高度相同且水平距离为2.5cm。根据挂钩板的宽度和固定轮的直径设定监测位置，并通过设置两个监测点可保证数值的准确性。

附图说明

图1为本发明箕斗闭锁装置监控系统的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为闭锁装置的结构示意图；

图4为监控装置开启时的结构示意图；

图5为监控装置关闭时的结构示意图；

图6为本申请的逻辑控制示意图。

附图标记记录如下：矿井框架1，第一横梁1-1，第二横梁1-2，箕斗斗箱2，斗箱框架2-1，闭锁装置3，固定轮3-1，卸载导轮3-2，挂钩板3-3，固定槽3-4，监控装置4，固定箱4-1，第一凹槽4-1-1，第二凹槽4-1-2，第三凹槽4-1-3，机械臂4-2，限位块4-2-1，限位开关4-3，第一传感器4-4，光源4-5，工业相机4-6，第二传感器4-7，位置传感器5。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种箕斗闭锁装置监控系统(参见图1至图6)，包括矿井框架1和位于矿井框架1中部的箕斗斗箱2，所述箕斗斗箱2两侧的下端部对称设有闭锁装置3，所述闭锁装置3包括端部设有挂钩的挂钩板3-3以及安装在挂钩板3-3上的固定轮3-1和卸载导轮3-2，所述挂钩板3-3卡接在斗箱框架2-1上的固定槽3-4内，其特征在于，所述矿井框架1在井口卸载位置对称设有两个第一横梁1-1，所述第一横梁1-1上设有与闭锁装置3相对应的监控装置4，所述第一横梁1-1上部的矿井框架1的两侧设有对称的第二横梁1-2，所述第二横梁1-2上设有监测箕斗斗箱2位置的位置传感器5，所述监控装置4包括固定在第一横梁1-1上的固定箱4-1，所述固定箱4-1上设有第一凹槽4-1-1和位于第一凹槽4-1-1两侧的第二凹槽4-1-2和第三凹槽4-1-3，工业相机4-6安装在第一凹槽内4-1-1，第一传感器4-4安装在第二凹槽4-1-2，第二传感器4-7安装在第三凹槽4-1-3内，所述位置传感器5、工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7与工控机通讯连接，所述工控机与声光报警装置和箕斗斗箱2的提升电路通信连接。由于箕斗斗箱2在井口卸载位置时速度最慢，因此将监测装置4设置在该位置可以更加准确的采集闭锁装置3和箕斗斗箱2的图像和位置信息，保证采集信号的准确。

所述机械臂4-2通过旋转轴4-2-2安装在固定箱4-1上，所述旋转轴4-2-2与驱动电机的输出轴连接，驱动电机与工控机通信连接；所述机械臂4-2的两侧设有与第一凹槽4-1-1和第二凹槽4-1-2相对应的缺口，所述机械臂4-2旋转后可同时遮挡工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7。机械臂4-2同时遮挡工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7可保证工业相机和传感器同时工作或关闭，便于工控机对反馈的信息进行处理。

所述机械臂4-2的端部设有两个呈夹角设置的限位块4-2-1，所述固定箱4-1上设有与之对应的限位开关4-3，所述限位开关4-3与工控机通信连接。

所述箕斗斗箱2提升系统的旋转编码器与工控机通信连接。

所述第一凹槽4-1-1内还安装有光源。

所述第一传感器4-4在箕斗斗箱2上监测的点与卸载导轮3-2中心点的高度相同且水平距离为2.5cm,所述第二传感器4-7在箕斗斗箱2上监测的点与固定轮3-1中心点的高度相同且水平距离为2.5cm。

本发明的工作过程如下：当箕斗斗箱2到达卸载曲轨的端部即与监控装置4距离约4.2m时，旋转编码器向工控机发出触发信号，工控机通过PLC控制驱动电机旋转，其中驱动电机为电压18V的直流电机，驱动电机带动机械臂4-2旋转，监控装置4内的工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7开始工作，并将图像和位置信号反馈至工控机，当机械臂4-2上的限位块4-2-1与限位开关4-3接触时，限位开关4-3向工控机反馈触点信号，机械臂4-2停止转动，监控装置4继续向工控机发送图像和位置信号；当箕斗斗箱2继续向下运动约0.4m时，位置传感器5监测箕斗斗箱2是否回正，同时旋转编码器再次向工控机发送触发信号，工控机通过PLC控制驱动电机反向旋转至另一侧的限位开关4-3，工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7被机械臂4-2遮住并停止工作。

当位置传感器5与工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7反馈的信号与设定信号相同时，说明箕斗斗箱2运行正常，继续运行。

当位置传感器5与工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7反馈的信号为：两侧挂钩板均未挂好或箕斗斗箱2卡住，未正常复位时，该故障为Ⅰ类故障，属重故障，工控机直接向箕斗斗箱的提升电路发送信号，停止提升箕斗斗箱，并且声光报警装置响起，相关人员可按工控机上的触摸屏常见故障分析及处理对策来检查与维修；

当位置传感器5与工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7反馈的信号为：单侧挂钩板未挂好，该故障为Ⅱ类故障，属较重故障，工控机控制声光报警装置响起，若无连续发生则允许本次提升完毕后停车检查；同时若Ⅱ类故障不及时处理，则有可能会演变为Ⅰ类重故障，当变为Ⅰ类重故障时则按照I类重故障处理。

当位置传感器5与工业相机4-6、第一传感器4-4和第二传感器4-7反馈的信号为：箕斗位移，该故障为Ⅲ类故障，属轻故障，若无连续发生则本班人员可按故障提示单元处理对策留意观察。

同时声光报警装置与复位装置连接，当故障解除时，复位装置复位，声光报警装置停止报警，复位装置可以为自动复位或人工复位或两者的结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种箕斗闭锁装置监控系统，包括矿井框架(1)和位于矿井框架(1)内的箕斗斗箱(2)，所述箕斗斗箱(2)两侧的下端部对称设有闭锁装置(3)，所述闭锁装置(3)包括端部设有挂钩的挂钩板(3-3)以及安装在挂钩板(3-3)上的固定轮(3-1)和卸载导轮(3-2)，所述挂钩板(3-3)卡接在斗箱框架(2-1)上的固定槽(3-4)内，其特征在于，所述矿井框架(1)在井口卸载位置对称设有两个第一横梁(1-1)，所述第一横梁(1-1)上设有与闭锁装置(3)相对应的监控装置(4)，所述第一横梁(1-1)上部的矿井框架(1)的两侧设有对称的第二横梁(1-2)，所述第二横梁(1-2)上设有监测箕斗斗箱(2)位置的位置传感器(5)，所述监控装置(4)包括固定在第一横梁(1-1)上的固定箱(4-1)，所述固定箱(4-1)上设有第一凹槽(4-1-1)和位于第一凹槽(4-1-1)两侧的第二凹槽(4-1-2)和第三凹槽(4-1-3)，工业相机(4-6)安装在第一凹槽内(4-1-1)，第一传感器(4-4)安装在第二凹槽(4-1-2)，第二传感器(4-7)安装在第三凹槽(4-1-3)内，所述位置传感器(5)、工业相机(4-6)、第一传感器(4-4)和第二传感器(4-7)与工控机通讯连接，所述工控机与声光报警装置和箕斗斗箱(2)的提升电路通信连接。

2.根据权利要求1所述的箕斗闭锁装置监控系统，其特征在于，所述机械臂(4-2)通过旋转轴(4-2-2)安装在固定箱(4-1)上，所述旋转轴(4-2-2)与驱动电机的输出轴连接，驱动电机与工控机通信连接；所述机械臂(4-2)的两侧设有与第一凹槽(4-1-1)和第二凹槽(4-1-2)相对应的缺口，所述机械臂(4-2)旋转后可同时遮挡工业相机(4-6)、第一传感器(4-4)和第二传感器(4-7)。

3.根据权利要求2所述的箕斗闭锁装置监控系统，其特征在于，所述机械臂(4-2)的端部设有两个呈夹角设置的限位块(4-2-1)，所述固定箱(4-1)上设有与之对应的限位开关(4-3)，所述限位开关(4-3)与工控机通信连接。

4.根据权利要求1所述的箕斗闭锁装置监控系统，其特征在于，所述箕斗斗箱(2)提升系统的旋转编码器与工控机通信连接。

5.根据权利要求1所述的箕斗闭锁装置监控系统，其特征在于，所述第一凹槽(4-1-1)内还安装有光源(4-5)。

6.根据权利要求1所述的箕斗闭锁装置监控系统，其特征在于，所述第一传感器(4-4)在箕斗斗箱(2)上监测的点与卸载导轮(3-2)中心点的高度相同且水平距离为2.5cm,所述第二传感器(4-7)在箕斗斗箱(2)上监测的点与固定轮(3-1)中心点的高度相同且水平距离为2.5cm。

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