-
Verfahren und Vorrichtung zur Standortanzeige von Gewinnungseinrichtungen
im untertägigen Strebbau Es sind Getriebe für den Antrieb eines Kohlenhobels bekannt,
die Meßeinrichtungen aufweisen, mit denen eine fortlaufende Standortanzeige des
Hobels erfolgt. Diese bekannten Meßeinrichtungen arbeiten in der Form von Teufenmessern
und stehen entweder mit dem auf die Hobelkette ,einwirkenden Kettenrad oder einem
mit diesem Kettenrad gleichlaufenden Rad der Hobelwinde in getriebli,cher Verbindung.
Da für die Erzeugung der Arbeitsbewegung des Hobels oder auch für die Vorschubbewegung
einer Schrämmaschine außerordentlich hohe Zugkräfte benötigt werden, treten in der
Hobelkette bzw. ,dem Zugorgan der Schrämmaschine Dehnungen auf, die bei größeren
Streblängen die Anzeigegenanigkeit solcher Meßeinrichtungen stark herabsetzen. Eine
genaue Ortsbestimmung der Gewinnungseinrichtung, etwa in der Größenordnung eines
oder zweier Dezimeter, wie sie besonders für die Steuerung eines sich hinter dieser
Einrichtung bewegenden Räumgerätes erforderlich ist, läßt sich mit diesen bekannten
Anzeigevorrichtungen nicht erreichen.
-
Außerdem sind mit einer Standortanzeige ausgerüstete Schrämmaschinen
bekannt, bei denen das Kettenrad der Winde mittels Nocken, die mit gleicher Teilung
voneinander angeordnet sind und an der Kettenraddrehung teilnehmen, zwei Kontakte
betätigt und dadurch zwei mit zeitlichem Unterschied auftretende rechteckige Impulse
erzeugt. Jeder so erzeugte elektrische Impuls entspricht einem bestimmten vom Kettenrad
der Winde zurückgelegten Drehwinkel und damit einem bestimmten von der Schrämmaschine
zurückgelegten Weg. Über eine Telefonleitung werden die mit einer der Schrämmaschinengeschwindigkeit
proportionalen Frequenz erzeugten elektrischen Impulse einem über Tage befindlichen
Integrator zugeleitet, zusammengefaßt und aufgezeichnet. Auch derartige Standortanzeigen
sind wegen der auftretenden Kettendehnung nicht in der Lage, den tatsächlichen Standort
der Gewinnungseinrichtung im Streb genau anzugeben.
-
Die Erfindung hat eine Standortanzeige von schneidenden oder schälenden
Gewinnungseinrichtungen im Untertagebergbau zum Ziel, die fortlaufend die tatsächliche
Lage der Gewinnungseinrichtung mit der geforderten Genauigkeit ermittelt und am
Strebende anzeigt.
-
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von einer Standortanzeige
für im untertägigen Strebbau eingesetzte Gewinnungseinrichtungen aus, die sich mit
Hilfe ihrer Winde an einem über die Streblänge ausgespannten Zugorgan entlangziehen
oder die von einer in der Strecke aufgestellten Winde mittels eines. Zugorgans am
Abbaustoß entlanggezogen wer-" den, wobei das Kettenrad oder ein mit diesem gleichlaufendes
Rad der Winde auf die Anzeigevorrichtung einwirkt, und schlägt vor, daß der von
dem Kettenrad oder einem- mit dem Kettenrad gleichlaufenden Rad ermittelte Meßwert
eine die Dehnung des Zugorgans ausgleichende, von der Zugkraft der Winde abhängende
Korrektur erfährt. Durch diese Maßnahme wird die den Meßwert des Windenkettenrades
verfälschende Kettendehnung unschädlich gemacht.
-
Ein .derart korrigierter Meßwert läßt sich mit einer Vorrichtung erzielen,
die dem Kettenrad zwei Initiatoren zuordnet, die in an sich bekannter Weise bei
jeder Kettenradumdrehung mit zeitlichem Unterschied, aber sich überschneidender
Laufzeit auftretende Impulse erzeugen und je einem Impulsformer zuleiten. Einer
der beiden Impulsformer ist mit zwei Multivibratoren verbunden und führt einem dieser
beiden Multivibratoren mit Hilfe :eines Umkehrgliedes Impulse entgegengesetzten
Vorzeichens zu. Der andere Impulsformer wirkt dagegen unmittelbar auf die den beiden
Multivibratoren nachgeschalteten UNID-Gatter ein, von denen je nach Drehrichtung
des Kettenrades eines über einen Integrator das Subtraktionsglied zusammen mit der
eine konstante Spannung entgegengesetzten Vorzeichens erzeugenden Spannungsquelle
beliefert. Ferner ist bei dieser Vorrichtung eine vom Druck des Flüssigkeitskreislaufs
der Winde beaufschlagte Druckmeßdose vorgesehen, die über einen Verstärker einen
den Meßwert des Subtraktionsgliedes korrigierenden Meßwert erzeugt, die beide in
dem Multiplikator vereinigt und je nach Kettenraddrehrichtung entweder zusammen
mit dem vom Integrator ausgehenden Meßwert über ein Subtraktionsglied
oder
zusammen mit dem vom Subtraktionsglied ausgehenden Meßwert über ein Additionsglied
der Anzeigevorrichtung über einen Impulswandler zufließen.
-
Man kann aber auch den vom Kettenrad oder einem mit dem Kettenrad
gleichlaufenden Rad der Winde ermittelten Meßwert und einen vom Druck des Windenkreislaufs
oder :den von einem von der Kettenspannung belasteten Dynamometer stammenden Meßwert
in einem Differentialgetriebe vereinigen und der Anzeigevorrichtung zuführen und
so den von der Kettendehnung bereinigten Meßwert bilden, der den genauen Maschinenstandort
angibt.
-
Durch an den Enden des Fahrweges der Gewinnungseinrichtung befindliche
und von der Gewinnungseinrichtung bedienbare Endschalter, die die Anzeigevorrichtung
ausschalten und gegebenenfalls die Anzeige auf Null zurückführen und heim Beginn
der Vorsahubbewegung wieder einschalten, wird verhindert, daß die beim Einschalten
der Winde zunächst wegzuspannende Schlappkette das Meßergebnis verfälscht und außerdem
auch erreicht, daß eventuell auftretende Fehler immer am Ausgangspunkt der Gewinnungsfahrt,
wenn die Anzeige auf Null zurückgeht, gelöscht werden. Als Endschalter können Initiatoren
oder Magnetschalter vorgesehen sein, deren durch ein Dämpfungsorgan der Gewinnungseinrichtung
veränderbare Feldstärke die Anzeigevorrichtung aus- oder einschaltet.
-
Einzelheiten der Erfindung sind in einem schematischen Grundriß einer
Walzenschrämmaschine mit einem Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
-
Die aus einer Schrämmaschine bestehende Gewinnungseinrichtung 1 ist
auf dem Strebfördermittel 2 verfahrbar und wird von .der Winde 3, die mit einem
aus Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsmotor bestehenden Arbeitskreislauf
4 ausgestattet ist, auf dem Fördermittel 2 bewegt. In dem Ausführungsbeispiel
ist die Gewinnungsmaschine mit der Winde, baulich vereinigt. Es ist aber auch möglich,
die Winde 3 von der Gewinnungseinrichtung zu trennen und am Strebende anzuordnen,
wie dies beispielsweise bei schälenden Gewinnungseinrichtungen üblich ist.
-
Das vom Flüssigkeitsmotor " angetriebene Kettenrad 5, das in die über
die Streblänge ausgespannte Zugkette 6 eingreift, zieht die Gewinmiungseinrichtung
1 am Abbaustoß entlang. Dieses Kettenrad liefert einen Meßwert für die am Strebende
.befindliche Anzeigevorrichtung-7, indem es mit seinen nicht dargestellten Dämpfungsgliedern,
die gleichmäßig auf einer Kreisbahn, beispielsweise seiner unteren Stirnfläche,
verteilt sind, .die Schwingkreise zweier Initiatoren 8, 8' beeinflußt. Die Initiatoren
bestehen im wesentlichen aus von einem Wechselstrom durchflossenen Spulen und bilden
je ,einen offenen Schwingkreis, dessen Feldstärke sich ändert, wenn er von den Dämpfungsgliedern
hei der Drehbewegung des Kettenrades 5 geschnitten wird. Impulsformer 9, 9', die
den Initiatoren 8, K`nachgeschaltet sind, bilden aus den beiden von jedem'Dämpfungsglied
mit zeitlichem Unterschied erzeugten, sieh aber doch Überschneidenden beiden Spanmingsimpulsen
zwei Rechteckimpulse. Der Abgangsimpuls des Impulsformers 9 steht sowohl vor dein;lMultivibrator
11, aber auch vor dem Multivibrätor .11' an, während der Abgangsimpuls des Impulsföimers
9' nur vor den beiden UND-Gattern 12; 12' "ansteht. Beide Multivibratoren 11, Il'
erfassen die Flanken des jeweils eingehenden Rechteckimpulses, wobei der Multivibrator
11 nur auf ,den Abfall und der Multivibrator 11' nur auf den Anstieg der Spannungshalbwelle
reagiert. Berücksichtigt man, daß die vom Impulsormer 9 ausgehende Halbwelle dem
Multivibrator 11' direkt, dem Multi-Abrator 11' dagegen das Umkehrglied 10
und daher mit umgekehrten Vorzeichen zugeführt wird, so muß der Multivibrator
11' immer dann ansprechen, wenn die negative Spannungshalbwelle abklingt,
wohingegen der Multivibrator 11 beim :Entstehen der vor ihm anstehenden positiven
Spannungshalbwelle ansprechen wird. Unter dem Einfluß der ansteigenden bzw. abfallenden
Spannungshalbwelle geben daher beide Multivibratoren 11, 11' je -einen Spannungsimpuls
ab, die zueinander um die Laufzeit der rechteckigen Spannungshalbwelle versetzt
sind und daher nacheinander auftreten. Da die von den Initiatoren 8, 8' ausgehenden
Impulse sich in ihrer zeitlichen Dauer überschneiden, treffen je nach Drehsinn dies
Kettenrades 5 zur gleichen Zeit. entweder in dem UND-Gatter 12 oder in dem UND-Gatter
12' zwei Spannungsimpulse zusammen, während zur selben Zeit in dem anderen UND-Gatter
nur ein einziger Spannungsimpuls ansteht. Dieses ist dadurch bedingt, daß beim Umlauf
des Kettenrades 5 in Pfeilrichtung der Impuls des Initiators 8, bei der :entgegengesetzten
Laufrichtung des Kettenrades 5 dagegen der Impuls des Initiators 8' voreilt. Folglich
muß bei der dargestellten Kettenraddrehung der Abstieg des voreilenden, vom Initiator
8 ausgehenden Impulses innerhalb der Laufzeit des nacheilenden, vom Initiator 8'
ausgehenden Impulses liegen und bei der umgekehrten Kettenraddrehung der Anstieg
des jetzt nacheilenden, vom Initiator 8 ausgehenden Impulses in die Laufzeit dies
jetzt voreilenden, vom Initiator 8' ausgehenden Impulses fallen. Nur das mit zwei
Spannungsimpulsen beaufschlagte UND-Gatter wird durchlässig und gibt einen Spannungsimpuls
ab. Es spricht daher in der dargestellten Umlaufrichtung des Kettenrades 5 das UND-Gatter
12' und in den anderen Umlaufrichtung. dies Kettenrades 5 das UND-Gatter 12 an.
Der von dem jeweiligen UND-Gatter 12 bzw. 12' ausgehende Spannungsimpuls gelangt
über den Eingang 13 bzw. 13' zu dem Integrator 14, der diesen im Rhythmus der Kettenraddrehung
pulsierenden, also digitalen Meßwert, zu einem stetigen, also Analogwert integriert
und dem Subtraktionsglied 15 zulostet. Bezeichnet man den Abstand zwischen den beiden
Endschaltern 16, 17 mit L., den wirklichen Abstand zwischen dem Endschalter 16 und
dem Dämpfungsorgan 18 der Gewinnungseinrichtung 1 mit LW und den vom Kettenrad 5
gemessenen Fahrweg der Gewinnungseinrichtung 1 mit Lk, so besteht bei der dargestellten
Fahrtrichtung der Gewinnungseinrichtung die Beziehung LW - Lo - Lk
+ (Lo - Lk) ' x. (a)
In der anderen Maschinenfahrtrichtung nimmt
diese Gleichung die Form L. - Lk - (L. - Lk) ' x (b)
an.
In beiden Gleichungen bedeutet x die auf die Längeneinheit bezogene Längenänderung
der Zugkette 6: Der Wert Lt, der in dem dargestellten Schaltschema bei der Vorschubbewegung
fortlaufend von dem Kettenrad 5 der Winde 3 in Form einer Spannung erzeugt wird
und, wie bereits ausgeführt, dem
Subtraktionsglied 15 als Analogwert
zufließt, wird hier mit einer entgegengerichteten, konstanten, von der Spannungsquelle
19 herrührenden Spannung vereinigt, deren einstellbare Größe .der Entfernung L,
zwischen den beiden Endschaltern 16, 17 proportional ist. Das Subtraktionsglied
15, in welchem die beiden Spannungen L, - Lk gegeneinandergeschaltet sind, bildet
somit ständig die Differenz L, - Lk der beiden vorgenannten Gleichungen und
leitet eine dieser Differenz entsprechende Spannung in den Multiplikator 20 ein.
Der Faktor x wird von dem der Kettenspannung proportionalen Druck des Flüssigkeitskreislaufes
4 der Winde 3 gebildet. über eine Druckmeßdose 21 und den Verstärker 22 liefert
dieser Druck dem Multiplikator 20 einen dem Faktor x entsprechenden Analogwert,
und dieser vereinigt die beirden Meßwerte durch Impulsmodulation zu dem Glied (La-Lk)-x
der beiden Gleichungen. Dieser bei dien beiden Maschinenfahrtrichtungen ermittelte
Meßwert (Lo - Lk) ' x
wird bei der dargestellten Fahrtrichtung der
Gewinnungsmaschine 1, der Gleichung (a) entsprechend, mit dem Meßwert L,- Lk, der
über die Leitung 23
unmittelbar hinter dem Subtraktionsglied 15 abgenommen
wird, in dem Additionsglied 24 vereinigt. Das bei dieser Maschinenfahrtrichtung
arbeitende UND-Gatter 12 leitet deshalb den Wert Lo - Lk über die Leitung
23 und den jetzt eingerückten Schließer des Einganges 13 dem Additionsglied 24 zu,
in welchem der Wert (La - Liz) - x
bereits ansteht. Bei der entgegengesetzten
Maschinenfahrtrichtung, bei der das UND-Gatter 12' arbeitet, ist der Schließer des
Einganges 13 geöffnet und dadurch das Additionsglied 24 gesperrt, während der Schließer
des Einganges 13' durch das arbeitende UND-Gatter 12' eingerückt ist. In dem Subtraktionsglied
25 kann sich daher, entsprechend .der Gleichung (b), der über das UND-Gatter 12'
und die Leitung 26 gehende Meßwert Lk des Kettenrades 5 mit dem Meßwert (Ln
- Lj - x
zu dem Wert der für diese Fahrtrichtung gültigen Gleichung
(b) vereinigen. Der nachgeschaltete Impulswandler 27 wandelt in beiden Maschinenfahrtrichtungen
den ihm entweder vom Additionsglied 24 oder dem Subtraktionsglied 25 zufließenden
Analogwert in einen Digitalwert um und leitet diesen Wert der Anzeigevorrichtung
7 zu.
-
Beim Beginn der Gewinnungsfahrt holt die eingeschaltete Winde 3 mit
ihrem umlaufenden Kettenrad 5 zunächst die Schlappkette ein und spannt dann die
Zugkette 6. Bei diesem Vorgang liefert das Kettenrad 5 wohl einen der Länge des
eingeholten Schlappkette entsprechenden Meßwert, der durch den vom Druck des Windenkreislaufes
4 herrührende Meßwert um das Maß der Kettendehnung fortlaufend reduziert wird, den
aber die jetzt noch abgeschaltete Anzeigevorrichtung 7 nicht anzeigt. Erst wenn
die Windenzugkraft eine den Vorschubwiderstand der Gewinnungseinrichtung 1 überwindende
Größe erreicht hat, beginnt die Vorsehubbewegung. Bei dieser, beispielsweise der
dargestellten Maschinenfahrtrichtung, entgegengesetzten Bewegung, die im Bereich
der Anzeigevorrichtung 7 beginnt, fährt die Gewinnungseinrichtung l mit ihrem Dämpfungsorgan
18 an dem als Initiator ausgebildeten Endschalter 16 vorbei und schaltet mit Hilfe
des dabei ausgelösten Spannungsimpulses die Anzeigevorrichtung 7 ein. Erst von diesem
Augenblick an arbeitet die Anzeigevorrichtung und zeigt nun fortlaufend :die Entfernung
zwischen dem Endschalter 16 und dem Dämpfungsorgan 18 an. Am Ende des Maschinenfahrweges,
wenn das Dämpfungsorgan 18 den Endschalter 17 passiert, wird die Anzeigevorrichtung
7, die über eine nur teilweise dargestellte Steuerleitung 28 mit dem Endschalter
17 verbunden ist, abgeschaltet. Wird jetzt die Umlaufrichtung der Winde 3 umgekehrt,
um die Gewinnungseinrichtung 1 zum Ausgangspunkt ihrer Gewinnungsfahrt zurückzuführen,
so holt das mit umgekehrtem Drehsinn umlaufende Kettenrad 5 zunächst wieder die
Schlappkette :ein und spannt die Zugkette 6. Die bei diesem Vorgang anfallenden
Meßwerte werden von der abgeschalteten Anzeigevorrichtung 7 nacht berücksichtigt.
Erst wenn das Dämpfungsorgan 18 der sich bewegenden Gewinnungseinrichtung
1 mit dem Passieren des Endschalters 17 die Anzeigevorrichtung 7 wieder einschaltet,
führen die vom Kettenrad 5 und dem Kreislaufdruck der Winde herrührenden Meßwerte
zu einer fortlaufenden Verminderung der Anzeige und geben damit in jeder Phase der
Gewinnungsfahrt die genaue Entfernung zwischen dem Endschalter 16 und dem Dämpfungsorgan
18 der Gewinnungseinrichtung 1 an. Beim Vorbeifahren des Dämpfungsorgans an dem
Endschalter 16 geht mit dem Abschalten der Anzeigevorrichtung 7 auch die Anzeige
auf Null zurück. Die Gewinnungseinrichtung 1 beginnt daher ihre Gewinnungsfahrt
immer mit einem Nullwert der Anzeigevorrichtung 7. Etwaige Meßfehler, die während
.der Fahrt auftreten, werden daher bei der Rückkehr der Gewinnungseinrichtung 1
in ihre Ausgangsposition selbsttätig gelöscht. Auf diese Weise wird vermieden, daß
diese Fehler sich unter Umständen addieren.