CN113250690A

CN113250690A - 一种掘进成套装备相对位置感知方法

Info

Publication number: CN113250690A
Application number: CN202110568837.6A
Authority: CN
Inventors: 吴群英; 张建安; 张德生; 陈洪月; 马英; 习晓; 李丁一; 杜尚宇; 范生军; 王峰; 贺剑; 李提建
Original assignee: Ccteg Coal Mining Research Institute Co ltd; Liaoning Technical University; Tiandi Science and Technology Co Ltd; Shenmu Zhangjiamao Mining Co Ltd of Shaanxi Coal Group Co Ltd
Current assignee: Ccteg Coal Mining Research Institute Co ltd; Liaoning Technical University; Tiandi Science and Technology Co Ltd; Shenmu Zhangjiamao Mining Co Ltd of Shaanxi Coal Group Co Ltd
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-08-13

Abstract

本发明涉及一种掘进成套装备相对位置感知方法，包括掘锚机测距装置、锚运破一体机测距装置、皮带运输机测距装置。其中，掘锚机测距装置用于监测掘锚机滚筒与综掘工作面、巷道侧帮的距离；锚运破一体机测距装置用于监测锚运破一体机与掘锚机、巷道侧帮的距离；皮带运输机测距装置用于监测皮带输送机与锚运破一体机的水平、竖直方向的距离、皮带输送机与巷道侧帮的距离。本发明的优点在于，监测掘锚机与煤壁及侧帮距离，省去了停机监测时间，提高了掘进效率，提高了设备运行的自动化，有效降低了安全事故发生概率，达到安全有序生产的目的；减少了激光传感器的使用数量，改善了固定点位测量数据受巷道平整度的影响，可一次获得测距装置运动路径上的全部数据。

Description

一种掘进成套装备相对位置感知方法

技术领域

本发明涉及巷道综掘工作面位置感知技术领域，具体涉及一种掘进成套装备相对位置感知方法。

背景技术

在巷道掘进过程中需要时刻监测并控制掘锚机到煤壁的距离、到左侧帮的距离和到右侧帮距离；锚运破一体机到掘锚机的距离、到左侧帮的距离和到右侧帮距离；皮带输送机到锚运破一体机的水平距离及竖直距离、到左侧帮的距离和到右侧帮距离。监测与煤壁距离是为了获得截割滚筒相对煤壁位置，控制截割深度；监测两机间的距离是为了控制三机协同运行，保证巷道掘进中截割、支护和运输的连续性；监测与两帮距离是为了获得机体相对巷道侧面位置，控制掘进方向，避免机体与巷道相撞。相对操作员肉眼观察，主观判断，激光传感器更高效且精确，省去了停机测量的时间，大大提高了掘进效率，同时提高了掘进工程人员安全。

为了减少激光传感器在掘锚机、锚运破一体机、皮带输送机定位测距时的使用数量，避免固定点位激光测距误差，必须设计可以实现激光传感器在不同点位间的快速移动装置，该装置还应具备自动调节激光发射方向的功能，保证激光垂直打在监测面。

发明内容

本发明为解决上述操作员确认繁琐、不准确以及三机姿态不匹配导致安全事故的问题，提供一种可靠性高的掘进成套装备相对位置感知方法。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为：一种掘进成套装备相对位置感知方法，包括掘锚机测距装置、锚运破一体机测距装置和皮带运输机测距装置。掘锚机测距装置用于监测掘锚机滚筒与综掘工作面、巷道侧帮的距离；运破一体机测距装置用于监测锚运破一体机与掘锚机、巷道侧帮的距离；皮带运输机测距装置用于监测皮带输送机与锚运破一体机的水平方向和竖直方向的距离、以及皮带输送机与巷道侧帮的距离。

所述掘锚机测距装置实时监测掘锚机空间位置，操作员根据监测结果控制掘锚机截割距离与行进方向；所述锚运破一体机测距装置实时监测其与掘锚机及巷道侧帮距离，保证掘锚机的链式输送机能够将煤块运输至锚运破一体机的碎煤机构，保证锚运破一体机正常跟随掘锚机行进且不与巷道发生碰撞；所述皮带运输机测距装置监测其与锚运破一体机尾部的距离，保证煤块的运输，两侧分布的激光传感器，控制皮带运输机的姿态。操作员根据三机传感器的监测结果，对其进行控制，使三机能协同作业。

所述掘锚机测距装置包括用于固定装置的基座部分、用于承载和调整激光传感器位姿的快速移动平台部分和激光传感器部分；所述锚运破一体机测距装置包括激光传感器、移动装置和升降调角装置；所述皮带输送机测距装置包括激光传感器、动力装置和移动装置。

所述的掘锚机测距装置所包含的基座部分包括安装平台、高度调节机构；所述的掘锚机测距装置所包含的快速移动平台部分包括横向移动机构、转向调节机构、俯仰调节机构；所述的锚运破一体机测距装置所包含的移动装置部分包括移动导轨、固定座、丝杠、螺母、法兰盘、联轴器、电机、移动滑块；所述的锚运破一体机测距装置所包含的升降调角装置包括液压缸、剪叉臂、传感器底座；所述的皮带输送机测距装置所包含的动力装置包括驱动轮、电机、从动轮，驱动轴、驱动皮带；所述的皮带输送机测距装置所包含的移动装置包括滑道、从动轴、固定装置、滑靴，移动托盘、运输皮带。

所述的掘锚机测距装置的基座部分通过所述高度调节装置固定在掘锚机截割臂上方和掘锚机两侧，分别监测掘锚机的进尺长度与左右偏移距离；所述掘锚机测距装置的快速移动平台通过螺栓螺母固定在所述基座上方；所述掘锚机测距装置的激光传感器通过轴孔配合安装在所述俯仰调节机构上；所述锚运破一体机测距装置的移动装置部分通过固定孔安装在锚运破一体机前端和两侧，分别监测锚运破一体机与掘锚机间距及左右偏移距离；所述锚运破一体机测距装置的升降调角装置部分安装在移动滑块顶部；所述锚运破一体机测距装置的激光传感器分别安装在移动装置和升降调角装置顶部；所述皮带输送机测距装置通过固定孔安装在皮带输送机前端和两侧，分别监测皮带输送机与锚运破一体机间水平距离和竖直距离及左右偏移距离，所述动力装置和移动装置都安装在底座上，通过底座固定在皮带输送机上。

本发明的优点：（1）激光测距装置可以实时监测掘锚机与煤壁及侧帮距离，省去了停机监测时间，提高了掘进效率，提高了设备运行的自动化，有效降低了安全事故发生概率，达到安全有序生产的目的；（2）激光测距装置减少了激光传感器的使用数量，改善了固定点位测量数据受巷道平整度的影响，可一次获得测距仪运动路径上的全部数据。

附图说明

图1为一种掘进成套装备相对位置感知方法俯视示意框图。

图2为一种掘进成套装备相对位置感知方法侧视示意框图。

图3为掘锚机测距装置结构示意图。

图4为锚运破一体机测距装置结构示意图。

图5为皮带输送机测距装置结构示意图。

图中：1—掘锚机、2—掘锚机测距装置、3—锚运破一体机、4—锚运破一体机测距装置、5—皮带输送机、6—皮带输送机测距装置；201—激光传感器、202—大带轮、203—同步带、204—小带轮、205—俯仰机构步进电机、206—转动平台、207—小齿轮、208—移动平台、209—转向机构步进电机、210—直线电机动子、211—直线电机定子、212—安装平台、213—拧紧螺母、214—定位螺母、215—螺栓、216—掘锚机机体；401—移动导轨、402—固定座、403—传感器底座、404—激光传感器、405—移动滑块、406—剪叉臂、407—联轴器、408—电机、409—固定孔、410—法兰盘、411—丝杠、412—螺母、413—液压缸；601—驱动轮、602—电机、603—驱动皮带、604—从动轮、605—驱动轴、606—滑道、607—移动托盘、608—运输皮带、609—激光传感器、610—固定装置、611—从动轴、612—底座、613—滑靴、614—电机底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供的一种掘进成套装备相对位置感知方法，包括掘锚机测距装置、锚运破一体机测距装置和皮带输送机测距装置。

参见图1和图2，本发明涉及一种掘进成套装备相对位置感知方法，应用于煤矿巷道掘进中三机配套设备的空间定位。

参见图3所示掘锚机测距装置结构示意图，激光传感器201旋转轴与转动平台206垂直支架的孔配合，激光传感器201可绕旋转轴上下摆动。激光传感器201长轴端与大带轮202孔过盈配合，大带轮202通过同步带204与俯仰机构步进电机205输出轴上的小带轮204同步转动，俯仰机构步进电机205通过螺栓螺母安装在转动平台206垂直平板上。激光传感器201在俯仰机构步进电机205带动下实现俯仰角度的细微调整。转动平台206承载俯仰调节机构，下方通过旋转轴与移动平台208中间通孔配合，转动平台206可绕旋转轴左右摆动。转向机构步进电机209通过螺栓螺母安装在移动平台208下端面，小齿轮207随转向机构步进电机209输出轴转动，通过齿轮传动将动力传递到转动平台206上。激光传感器201在转向机构步进电机209带动下实现转动角度的细微调整。移动平台208承载转向调节机构，下方通过槽与直线电机定子211上方导轨配合，移动平台208可沿导轨往复运动。直线电机动子210通过螺钉固定在移动平台下端面，直线电机定子211通过螺栓螺母固定在安装平台212上方。激光传感器201在直线电机动子210带动下实现往复直线运动。安装平台212承载整个装置，通过螺栓螺母固定，其中螺栓215焊接在机体安装位置平面上，调节定位螺母214使安装平台212位于同一平面，安装平台212穿过螺栓215放置在定位螺母214上，旋紧拧紧螺母213使安装平台位置固定。

参见图4所示锚运破一体机测距装置结构示意图，所述移动导轨401通过固定孔409固定在锚运破一体机前端和两侧；所述电机408安装在移动导轨401的前端；所述移动滑块405与移动导轨401配合在一起；所述联轴器407右孔与电机408轴相连；所述固定座402分别安装在移动导轨401尾部和联轴器407左侧用于固定丝杠411和螺母412；所述法兰盘410安装在固定座402右侧；所述丝杠411左端安装在尾端固定座402孔内，穿过螺母412、法兰盘410和另一个固定座402与联轴器407相连；所述螺母412通过旋转安装在丝杠411上。所述剪叉臂406安装在传感器底座403与移动滑块405两侧的间隙内，左右各安装四个；所述液压缸413底部安装在移动滑块405的两侧，顶部与传感器底座403相连，激光发射测安装两个，另一侧安装一个；所述激光传感器404分别安装在移动滑块405和传感器底座403上面。

参见图5所示皮带输送机测距装置结构示意图，驱动轮601安装在电机602上，所述的电机602通过电机底座614固定在底座612上，所述的从动轮604安装在驱动轴605的中部；所述的驱动皮带603安装在驱动轮601和从动轮604两端；所述的滑道606对称的安装在底座612两边；所述的驱动轴605、从动轴611安装在滑道606两侧，通过固定装置610安装在底座上；所述的滑靴613安装在滑道606上；所述的移动托盘607安装在滑靴613上；所述的运输皮带608安装在驱动轴605和从动轴611两端；所述的激光传感器609安装在移动托盘607上随移动托盘607往复移动。电机602的动力通过驱动轮601、驱动皮带603、从动轮604传递到驱动轴605上，带动移动托盘607往复移动。

Claims

1.一种掘进成套装备相对位置感知方法，其特征在于：掘锚机测距装置监测掘锚机滚筒与综掘工作面、巷道侧帮的距离；锚运破一体机测距装置监测锚运破一体机与掘锚机、巷道侧帮的距离；皮带运输机测距装置监测皮带输送机与锚运破一体机的水平方向和竖直方向的距离、皮带输送机与巷道侧帮的距离。

2.根据权利要求1所述的一种掘进成套装备相对位置感知方法，其特征在于：所述掘锚机测距装置实时监测掘锚机空间位置，操作员根据监测结果控制掘锚机截割距离与行进方向；所述锚运破一体机测距装置实时监测其与掘锚机尾部及巷道侧帮距离，保证掘锚机的链式输送机能够将煤块运输至锚运破一体机的碎煤机构，保证锚运破一体机正常跟随掘锚机行进且不与巷道发生碰撞；所述皮带运输机测距装置监测其与锚运破一体机尾部的距离，保证煤块的运输，两侧分布的激光测距装置，控制皮带运输机的姿态；操作员根据三机传感器的监测结果，对其进行控制，使三机能协同作业。

3.根据权利要求1所述的一种掘进成套装备相对位置感知方法，其特征在于：所述掘锚机测距装置包括用于固定装置的基座部分、用于承载和调整激光传感器位姿的快速移动平台部分和激光传感器部分；所述锚运破一体机测距装置包括激光传感器、移动装置和升降调角装置；所述皮带输送机测距装置包括激光传感器、动力装置和移动装置。

4.根据权利要求3所述的掘锚机测距装置所包含的基座部分包括安装平台、高度调节机构；所述的掘锚机测距装置所包含的快速移动平台部分包括横向移动机构、转向调节机构、俯仰调节机构；所述的锚运破一体机测距装置所包含的移动装置部分包括移动导轨、固定座、丝杠、螺母、法兰盘、联轴器、电机、移动滑块；所述的锚运破一体机测距装置所包含的升降调角装置包括液压缸、剪叉臂、传感器底座；所述的皮带输送机测距装置所包含的动力装置包括驱动轮、电机、从动轮，驱动轴、驱动皮带；所述的皮带输送机测距装置所包含的移动装置包括滑道、从动轴、固定装置、滑靴，移动托盘、运输皮带。

5.根据权利要求4所述的掘锚机测距装置的基座部分通过所述高度调节装置固定在掘锚机截割臂上方和掘锚机两侧；所述掘锚机测距装置的快速移动平台通过螺栓螺母固定在所述基座上方；所述掘锚机测距装置的激光传感器通过轴孔配合安装在所述俯仰调节机构上；所述锚运破一体机测距装置的移动装置部分通过固定孔安装在锚运破一体机前端和两侧；所述升降调角装置部分安装在移动滑块顶部；所述的激光传感器分别安装在移动装置和升降调角装置顶部；所述皮带输送机测距装置通过固定孔安装在皮带输送机前端和两侧，所述动力装置和移动装置都安装在底座上，通过底座固定在皮带输送机上。