DE2426815C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der stufenlos verstellbaren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit von Walzenschrämmaschinen des Untertagebergbaues - Google Patents

Description

entspricht und die die Schnittgeschwindigkeit der 2» Schrämwalze bzw. Schrämwalzen im Sinne einer Verminderung des Differentialquotienten verändert 2. Verfahren zum Regeln der stufenlos verstellbaren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit einer Walzenschrämmaschine, die mit einem die Winde und die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen gemeinsam antreibenden Elektromotor ausgerüstet ist, dessen Belastungsstrom die Windengeschwindigkeit regelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Leistung des Antriebsmotors (58) proportionale elektrische Größe gebildet wird, deren um den Leistungsanteil der Winde (54) verminderter Teil zusammen mit einer der Windengeschwindigkeit proportionalen elektrischen Größe den der Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze (55) als Führungs- r> größe dienenden Differentialquotienten

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bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Führungsgröße dienende Differentialquotient aus der dem Belastungsstrom / des Walzenantriebsmotors (1) und aus der der Windendrehzahl proportionalen elektrischen Größe, der Spannung Ur, gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialquotient aus einer dem Belastungsstrom des Antriebsmotors (58) und aus einer der Windendrehzahl proportionalen elektrischen Größe gebildet wird, wobei die dem Belastungsstrom entsprechende elektrische Größe um das Produkt der aus Windendrehzahl und Windendrehmoment gebildeten elektrischen Grö-Ben vermindert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Ausgangssignale des Differentialquotientenrechners (29, 80) miteinander verglichen werden und unabhängig vom Vorzeichen der gebildeten Differenz zunächst ein der Differenz dieser Signale entsprechendes, die Schnittgeschwindigkeit bzw. die Schrämwalzendrehzahl vergrößerndes Signal erzeugt wird, dessen Vorzeichen sich umkehrt und die Schnittgeschwindigkeit bzw. die Schrämwalzendrehzahl reduziert, wenn die anschließend ermittelte Signaldifferenz bzw. die folgenden Signaldifferenzen negativ sind.

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6. Walzenschrämmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 5, deren Winde einen eigenen elektrischen Antriebsmotor besitzt und mit einem Tachogenerator versehen ist und deren die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen antreibender Elektromotor einen seinen Belastungsstrom erfassenden Nebenwiderstand aufweist, der über eine Begrenzungseinheit mit der Steuerung des Windenmotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,, daß sie mit einem Differentialquotientenrechner (29) ausgestattet ist, der einen mit dem Tachogenerator (11) der Winde und einen mit dem Nebenwiderstand (4) des Schrämwalzenantriebsmotors (1) verbundenen Eingang besitzt und dessen Ausgang über einen Speicher (30) und einen Komparator (31) mit einem Drehzahlregler (27) verbunden ist, dessen Ausgangssignal die Drehzahl des Schrämwalzenantriebsmotors (1) regelt

7. Walzenschrämmaschine mit einem die Winde und die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen gemeinsam antreibenden Elektromotor und einer vom Belastungsstrom des Antriebsmotors regelbaren Windensteuerung, zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antriebsmotor (58) über ein Verzweigungsgetriebe mit der Schrämwalze (55) bzw. Schrämwalzen verbunden ist, dessen die kleinere Leistung übertragender Getriebezweig stufenlos verstellbar ist, aus einem mechanischen bzw. hydraulischen oder elektrischen Getriebe besteht und die Drehzahl des anderen Getriebezweiges mit einer positiven oder negativen Drehzahl überlagert und ferner gekennzeichnet durch einen das Windendrehmoment ermittelnden Dehnungsmeßstreifen oder Öldruckmesser (69) und einen die Windendrehzahl erfassenden Tachogenerator (78) sowie einen die beiden Meßwerte aufnehmenden Multiplikator (77), dem ein mit einem Stromwandler (70) des Antriebsmotors (58) verbundenes Subtraktionsglied (79) nachgeschaltet ist, und einen Differentialquotientenrechner (80), der einen mit dem Tachogenerator (78) der Winde (54) und einen mit dem Subtraktionsglied (79) verbundenen Eingang besitzt und dessen Ausgang über einen Speicher (82) und einen Komparator (83) mit einem Drehzahlregler (84) verbunden ist, dessen Ausgangssignal die Drehzahl der Schrämwalze (55) bzw. Schrämwalzen bestimmt.

8. Walzenschrämmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide elektrische Antriebsmotoren (1, 2) über steuerbare Gleichrichter, vorzugsweise Siliziumzellen (Thyristoren) (19, 19', 34,34'), in ihrer Drehzahl verstellbar sind.

65 Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Regeln der stufenlos verstellbaren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit von Walzenschrämmaschinen des Untertagebergbaus, deren Winde einen eigenen, vom Belastungsstrom des Schrämwalzenmotors regelbaren Antriebsmotor hat.

Es gehören bereits elektrisch angetriebene Schrämmaschinen zum Stand der Technik, die mit zwei Elektromotoren ausgestattet sind, von denen einer die

Winde und der andere das Schrämwerkzeug antreibt Hierbei wird die einem Drehstromnetz entnommene Antriebsenergie einem oder beiden Elektromotoren über steuerbare Gleichrichter, beispielsweise Siliziumzellen, zugeführt (DE-AS 19 31 357).

Bei Schrämmaschinen dieser Gattung ist es bereits bekannt, die während des Schrämbeitiebes auftretenden Belastungsschwankungen, die beispielsweise durch unterschiedliche Mineralhärte hervorgerufen werden, ständig auf einen der Nennleistung des Windenmotors ι ο entsprechenden Wert zurückzuführen. Dies geschieht mit Hilfe einer Strombegrenzungseinheit, die nur für die über den zulässigen Belastungsstrom hinausgehenden Istwertsignale der mit Stromwandlern versehenen beiden Motoren durchlässig ist und diese Istwertsignale ι > so lange auf eine die Drehzahl des Windenmotors reduzierende Umschalteinheit einwirken läßt, bis die Überlast abgeklungen ist

Ferner sind Verfahren zum Regeln von Schrämmaschinen bekannt, bei denen ein Elektromotor die >» Schrämwalze und die Winde antreibt und bei denen die Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze in Abhängigkeit von der jeweiligen Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschine gesteuert wird (Technische Mitteilungen, Heft 9, 57. Jahrgang, September 1964, r> Seite 424 -430).

Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit stehen hier in einem festen, jedoch veränderbaren Verhältnis zueinander, so daß vor den einzelnen Schrämmeißeln der Walze, unabhängig von der augenblicklichen Vorschubgeschwindigkeit das zu iosende Mineral immer mit gleichbleibender Spandicke ansteht

Weiterhin gehören Getriebe für Schräm- bzw. Vortriebsmaschinene zum vorbekannten Stand der r> Technik, bei denen das Lösewerkzeug über zwei zueinander parallele Getriebezweige angetrieben wird. Vorzugsweise der die kleinere Leistung übertragende Getriebezweig ist stufenlos einstellbar und überlagert die Drehbewegung des anderen Getriebezweiges mit ad einer positiven bzw. negativen Drehzahl. Dieser stufenlos einstellbare Getriebezweig besteht aus einem mechanischen bzw. hydraulischen oder elektrischen Getriebe.

Wegen der mit zunehmender Spandicke abnehmen- ·»-> den spezifischen Schnittkraft strebt man an, das Mineral mit möglichst dickem Span hereinzugewinnen. Walzenschrämmaschinen, die so arbeiten, haben nicht nur einen geringeren Energieaufwand zum Abbau einer einzelnen Volumeneinheit des anstehenden Minerals, sondern w lösen das Mineral auch grobstückiger, verbessern dadurch dessen Verkaufswert und vermindern auch den bei der Gewinnung und Förderung verursachten Staubanfall.

Die spezifische Schneidarbeit einer Schrämmaschine, τ> d. h. die Arbeit zur Hereingewinnung der einzelnen Volumeneinheit des Minerals, wird durch das Verhältnis Schrämwalzenleistung Nwa zu Vorschubgeschwindigkeit vwi bestimmt Sie vermindert sich mit wachsender Spandicke und strebt einem Kleinstwert zu. Es ist mi

/4j,, für die spezifische Schneidarbeit, c· für eine Konstante,

yViiu für die Antriebsleistung der Schrämwalze und ν„■ ι für die Windengeschwindigkeit steht.

Mit abnehmendem Quotienten

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muß auch die spezifische Schneidarbeit abnehmen. Sie erreicht ihren Kleinstwert, wenn der Differentialquotient

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dir,,-,-)

Null wird.

Nun wird aber die der Schrämwalze zufließende Antriebsleistung nicht nur als Schneidarbeit verbraucht sondern auch zum Laden, also zum seitlichen Austragen des gelösten Haufwerks benötigt Während die bei der Gewinnungsfahrt anfallende Haufwerksmenge der Vorschubgeschwindigkeit der Schrämwalze direkt proportional ist steigt der der Schrämwalze zum Räumen dieser Haufwerksmenge zugehende Leistungsanteil überproportional an, weil die für das Haufwerk verfügbare und durch den Querschnitt der Mitnehmerkanäle der Schrämwalze bestimmte Durchtrittsöffnung von den Walzenabmessungen abhängt und somit konstant ist Mit wachsender Vorschubgeschwindigkeit wird infolgedessen ein immer größerer Anteil der der Schrämwalze zugehenden Antriebsleistung zum Laden des Haufwerks aufgewandt und dadurch zwangsläufig die zum Antrieb der Schrämwalze erforderliche Leistung zunehmen oder aber — bei konstanter Antriebsleistung — der für das Lösen des Minerals verfügbare Leistungsanteil verkleinert Mit der Vorschubgeschwindigkeit steigt auch die Eindringtiefe der Schrämmeißel in den Abbaustoß an, was zu einem weiteren Anstieg der Walzenbelastung und damit der Walzenantriebsleistung führt. Auch der hierdurch bedingte Leistungsanstieg kann überproportional sein, wenn die Vorschubgeschwindigkeit der Maschine so stark zunimmt daß neben den Meißelschneiden auch der Meißelschaft in das noch anstehende Mineral eindringt oder gar der Meißelhalter mit dem Abbaustoß Kontakt bekommt Bei hohen Vorschubgeschwindigkeilen wird daher, wenn man von diesen Tatbeständen ausgeht, die Antriebsleistung der Schrämwalze überpro portional anwachsen und das Verhältnis -"-, das die

spezifische Schneidarbeit also die zum Lösen der Volumeneinheit des anstehenden Minerals aufzuwendende Arbeit einer Schrämwalze bestimmt, erheblich verschlechtert.

Weiterhin wird das vor der Schrämwalze anstehende Mineral nur zum kleineren Teil von den mit großem Seiten- und Folgeabstand auf dem Schrämwalzenumfang angebrachten Schrämmeißeln erfaßt und gelöst. Der übrige Teil des Minerals, der zwischen den Schrämmeißelreihen ansteht, bricht dagegen, sobald die von den Schrämmeißeln geschnittenen Kerben eine gewisse Tiefe erreichen, ab. Wie Untersuchungen ergeben haben, sinkt bei gleichem Schnittbahnabstand der Schrämmeißel mit zunehmender Schnittiefe der spezifische Kraftbedarf unter dem Einfluß benachbarter Schnittbahnen und erreicht bei einem bestimmten Verhältnis — Spantiefe zu Schnittbahn.abstand — sein Optimum.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorschubgeschwin-

digkeit einer schneidend arbeitenden Walzenschienemaschine und die Schnittgeschwindigkeit ihrer Lösewerkzeuge so zu regeln, daß das anstehende Mineral bei größtzulässiger Antriebsleistung der Maschine stehts mit größtmöglicher Spandicke hereingewonnen und dadurch das Verhältnis von Schnittiefe zu Schnittbahnabstand optimiert wird.

Dazu schlägt die Erfindung vor, die Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze bzw. Schrämwalzen durch eine Führungsgröße zu bestimmen, die dem aus dem Differential der Schrämwalzenleistung und dem Differentia! der Windengeschwindigkeit gebildeten Differentialquotienten

entspricht und die die Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze bzw. Schrämwalzen im Sinne einer Verminderung des Differentialquotienten verändert. >o Geht dieser Differentialquotient, der als Führungsgröße die Schrämwalzendrehzahl festlegt, gegen Null, so erreicht auch die zum Lösen einer Volumeneinheit des anstehenden Minerals aufzuwendende Arbeit der Schrämwalze ihren Kleinstwert Eine so geregelte Gewinnungsmaschine arbeitet stets mit optimaler Schneidleistung, d.h., sie löst bei der ihr vom Werkzeugmotor jeweils zufließenden Antriebsleistung immer ein Maximum an Mineral, da das Verhältnis: Antriebsleistung der Schrämwalze zu Windengeschwin- jo digkeit, ständig seinen günstigsten Wert beibehält, bei dem der Quotient: Schnittiefe zu Schnittbahnabstand, sein Optimum hat

Bei Walzenschrämmaschinen, die mit einem die Winde und die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen gemeinsam antreibenden Motor ausgerüstet sind, dessen Belastungsstrom die Windengeschwindigkeit regelt wird eine der Leistung des Antriebsmotors proportionale elektrische Größe gebildet deren um den Leistungsanteil der Winde verminderter Teil zusammen mit einer der Windengeschwindigkeit proportionalen elektrischen Größe den der Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze bzw. Schrämwalzen als Führungsgröße dienenden Differentialquotienten

bildet Auf diese Weise läßt sich auch bei Gewinnungsmaschinen, die nur mit einem einzigen, Winde und Walze gemeinsam antreibenden Motor ausgerüstet sind, das Erfindungsziel erreichen.

Zweckmäßigerweise kann der als führungsgröße dienende Differentialquotient bei einer Schrämmaschine, deren Winde einen eigenen, vom Belastungsstrom des Werkzeugmotors regelbaren elektrischen Antriebsmotor hat aus einer dem Belastungsstrom / des Walzenantriebsmotors und aus einer der Windendrehzahl proportionalen elektrischen Größe, der Spannung Ut, gebildet werden. Diese beiden Größen, von denen / bo für den Belastungsstrom des Werkzeugmotors und Ut für eine der Windendrehzahl proportionale elektrische Spannung steht, lassen sich besonders einfach erfassen und als elektrische Signale darstellen.

Auch bei einer Walzenschrämmaschine, bei der Winde und Schrämwalzen von einem gemeinsamen Antriebsmotor betrieben werden, läßt sich der Differentialquotient aus einer dem Belastungsstrom des Aiitriebsmotors und aus einer der Windendrehzahl proportionalen elektrischen Größe bilden, wenn man die dem Belastungsstrom entsprechende elektrische Größe um das Produkt zweier, aus Windendrehzahl und Windendrehmoment bestehender elektrischer Größer vermindert.

Um die angestrebte Verminderung des Differentialquotienten feststellen und gezielt ansteuern zu können werden nach einem weiteren Erfindungsmerkma aufeinanderfolgende Ausgangssignale des Differentialquotientenrechners miteinander verglichen, und unabhängig vom Vorzeichen der gebildeten Differenz wird zunächst ein der Differenz dieser Signale entsprechendes, die Schnittgeschwindigkeit bzw. die Schrämwalzendrehzahl vergrößerndes Signal erzeugt dessen Vorzeichen sich umkehrt und die Schnittgeschwindigkeit bzw. die Schrämwalzendrehzahl reduziert, wenn die anschließend ermittelte Signaldifferenz bzw. die folgenden Signaldifferenzen negativ sind. Auf diese Weise sucht sich die Gewinnungsmaschine völlig selbsttätig den sich durch kleinste spezifische Arbeit auszeichnenden Betriebsbereich, in welchem sie das anstehende Mineral bei größtzulässiger Antriebsleistung mit größtmöglicher Spandicke hereingewinnt

Eine Schrämmaschine, deren Winde einen eigener elektrischen Antriebsmotor besitzt und mit einem Tachogenerator versehen ist und deren die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen antreibender Motor einen der Belastungsstrom erfassenden Shunt aufweist der über einen Begrenzungseinheit mit der Steuerung des Windenmotors verbunden ist läßt sich in der vorgeschlagenen Weise regeln, wenn man sie mit einem Differentialquotientenrechner ausstattet der einen mit dem Tachogenerator der Winde und einen mit dem Shunt des Schrämwalzenantriebsmotors verbundenen Eingang besitzt und dessen Ausgang Ober einen Speicher und einen Komparator mit einem Drehzahlregler verbunden ist, dessen Ausgangssignal die Drehzahl des Schrämwalzenantriebsmotors regelt Während der Tachogenerator der Winde das der Windendrehzahl und damit der Windengeschwindigkeit proportionale Signal liefert, erzeugt der Shunt des Werkzeugmotors das der Antriebsleistung der Schrämwalze proportionale Signal. Beide Signale gehen dem Differentialquotientenrechner zu und werden hier zu der führungsgröße, dem Differentialquotienten, umgeformt die vor dem Speicher ansteht und in ihm kurzzeitig festgehalten wird Die in diesem Zeitintervall auftretende Abweichung aufeinanderfolgender Ausgangssignale des Differentialquotientenrechners werden von dem dem Speicher nachgeschalteten Komparator ermittelt der daraufhin ein Ausgangssignal bildet, das diese zeitliche Änderung der Führungsgröße wiedergibt und den Drehzahlregler zunächst zur Abgabe eines die Walzendrehzahl anhebenden Steuersignals veranlaßt Ermittelt der Komparator daraufhin einen fallenden Trend der Führungsgröße, so hebt der Drehzahlregler die Drehzahl des Walzenantriebsmotors weiter an, und zwar so lange, wie der abfallende Trend der Führungsgröße anhält und die Führungsgröße dem gesuchten Kleinstwert zustrebt Andererseits wird der Drehzahlanstieg des Antriebsmtorors aber sofort unterbunden und die Motordrehzahl augenblicklich reduziert wenn der vom Komparator ermittelte abfallende Trend der Führungsgröße sich umkehrt und die Führungsgröße einem unerwünschten Maximum zustrebt

Walzenschrämmaschinen, die mit einem die Winde

und die Schrämwalze bzw. Schrämwalzen gemeinsam antreibenden Elektromotor und einer vom Belastungsstrom des Antriebsmotor regelbaren Windensteuerung ausgerüstet sind, besitzen nach einem weiteren Erfindungsmerkmal einen das Windendrehmoment ermittelnden Dehnungsmeßstreifen oder Öldruckmesser und einen die Windendrehzahl erfassenden Tachogenerator sowie einen die beiden Meßwerte aufnehmenden Multiplikator, dem ein mit einem Stromwandler des Antriebsmotors verbundenes Subtraktionsglied nachgeschaltet ist. Ferner ist ein Differentialquotientenrechner vorgesehen, der einen mit dem Tachogenerator der Winde und einen mit dem Subtraktionsglied verbundenen Eingang besitzt und dessen Ausgang über einen Speicher und einen Komparator mit einem Drehzahlregler verbunden ist, dessen Ausgangssignal die Drehzahl der Schrämwalze bzw. Schrämwalzen bestimmt. Solche Schrämmaschinen, deren Winde und Werkzeug von einem einzigen elektrischen Antriebsmotor betrieben werden, können dabei so ausgebildet sein, daß der Antriebsmotor über ein Verzweigungsgetriebe mit der Schrämwalze bzw. den Schrämwalzen verbunden ist, wobei der die kleinere Leistung übertragende Getriebezweig stufenlos verstellbar ist und die Drehzahl des anderen Getriebezweiges mit einer positiven oder negativen Drehzahl überlagert. Dieser die kleinere Leistung übertragende und die stufenlos verstellbare Überlagerungsdrehzahl liefernde Getriebezweig kann beispielsweise aus einem hydraulischen, mechanischen oder elektrischen Getriebe bestehen.

Die in der vorgeschlagenen Weise geregelten Schrämmaschinen können, wenn sie mit zwei elektrischen Antriebsmotoren ausgerüstet sind, von denen einer die Winde und der andere die Schrämwalze antreibt, mit steuerbaren Gleichrichtern, vorzugsweise Siliziumzellen (Thyristoren), versehen sein. Antriebsmotoren dieser Gattung lassen sich in ihrer Drehzahl stufenlos verstellen und sind daher für den vorgesehenen Zweck besonders geeignet.

Im folgenden Teil der Beschreibung ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema einer mit zwei Antriebsmotoren versehenen Schrämmaschine,

F i g. 2 einen schematischen Grundriß einer mit einem gemeinsamen Antriebsmotor für Schrämwalze und Winde ausgestatteten Schrämmaschine.

Die drei Leiter RST des nicht dargestellten Schrämkabels verbinden das nicht dargestellte Strekkenschütz mit der Schrämmaschine und versorgen sowohl den als Gleichstrommaschine ausgebildeten Antriebsmotor 1 des nicht dargestellten Schrämwerkzeuges als auch den als Gleichstrommaschine ausgebildeten Antriebsmotor 2 der Winde mit elektrischer Energie. Die die beiden Motoren 1, 2 steuernden bzw. regelnden Organe stehen Ober die Gleichspannungsversorgung 3 mit dem elektrischen Netz in Verbindung. Mit 4 bzw. 5 sind die parallelgeschalteten Nebenwiderstände (Shunt) bezeichnet, von denen der Nebenwiderstand 4 über die Leitung 6 und der Nebenwiderstand 5 über die Leitung 7 dem Oder-Gatter 8 ständig eine Gleichspannung zuführt. Die Größe dieser beiden Gleichspannungen hängt von dem augenblicklichen Wert des jeweiligen Belastungsstromes der beiden Antriebsmotoren 1, 2 ab und ist der Belastung des jeweiligen Antriebsmotors 1 bzw. 2 proportional. Über den Schalter 9 wird der die Drehzahl des Windenmotors 2 begrenzende Sollwert von Hand vorgegeben und steht als konstante Spannung vor dem Differenzbildner 10 an. Eine dem Istwert seiner Drehzahl entsprechende Spannung, mit umgekehrtem Vorzeichen, bildet der ^r) Antriebsmotor 2 mit Hilfe des mit ihm gekuppelten Tachogenerators 11. Auch dieser Istwert wird über die Leitungen 12 bzw. 13 dem Differenzbildner 10 zugeführt und in ihm aus diesen beiden Spannungen eine Spannungsdifferenz gebildet, die vor dem Regler 14

ίο ansteht und in ihm verstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Reglers 14 gelangt zur Begrenzungseinheit 15 und über die Leitung 16 zur Umschalteinheit 17. Von hier ausgehend, wirkt sie je nach dem geforderten, durch das Sollwertvorzeichen bestimmten Drehsinn des

! 5 Windenmotors 2 auf einen der beiden Pulsübertrager 18 bzw. 18' ein, von denen der Pulsübertrager 18 die Thyristorbrücken 19 und der Pulsübertrager 18' die Thyristorbrücken 19' mit Zündimpulsen versorgt und sie damit für den aus dem Netz stammenden Belastungsstrom durchlässig macht. Der Windenmotor 2 läuft daher mit dem durch das Sollwertvorzeichen bestimmten Drehsinn um und wird dazu ständig von den Leitern R S Tuber die jeweils angesteuerte Thyristorbrücke 19 oder 19' mit einer pulsierenden Gleichspannung versorgt.

Mit dem Einschalten der beiden Motoren 1, 2 erhält das Oder-Gatter 8 ständig zwei dem augenblicklichen Wert der beiden Belastungsströme entsprechende Gleichspannungen, von denen nur die jeweils größere Spannung das Oder-Gatter 8 passiert und vor der Begrenzungseinheit 15 ansteht. Erst wenn diese Spannung einen durch den zulässigen Belastungsstrom der Motoren 1,2 bestimmten Grenzwert überschreitet, beeinflußt sie in der Begrenzungseinheit 15 das vom Regler 14 ausgehende Signal und vergrößert über die Umschalteinheit 17 mittels des jeweils tätigen Pulsübertragers 18 bzw. 18' durch Verkleinern des Stromflußwinkels den Phasenanschnitt der Spannungshalbwellen des Belastungsstromes und reduziert dadurch die Drehzahl des Windenmotoros 2. Dieser Fall tritt nur auf, wenn einer der beiden Moloren 1 oder 2 einen über seinen zulässigen Wert hinausgehenden Belastungsstrom aufnimmt Nur dann spricht die Begrenzungseinheit 15 auf die Ausgangsspannung des Oder-Gatters 8 an und reduziert die Drehzahl des Windenmotors 2 so lange, bis die Überlast des Abbauwerkzeuges oder der Winde abgeklungen ist. Um den zulässigen Belastungsstrom beider Antriebsmotoren 1 und 2 verändern zu können, läßt sich der Ansprech wert der Begrenzungsso einheit 15 einstellen oder aber es lassen sich die Ausgangssignale der beiden Nebenwiderstände 4 und 5 über nicht dargestellte Verstärker im gewünschten Sinne anheben oder reduzieren.
Beim geregelten Schrämbetrieb wird normalerweise der Belastungsstrom des Windenmotors 2 den von Hand mit Hilfe des Schalters 9 vorgegebenen Wert nicht erreichen, weil m?n diesen Wert, um die Leistungsfähigkeit der Gewinnungsmaschine völlig auszunutzen, beim Einschalten der Maschine sehr hoch ansetzt Man hat dann ständig die Gewähr, daß der Antriebsmotor 1 des Abbauwerkzeuges bis an seine zulässige Grenze belastet ist

Die Ausgangsspannung des Reglers 14 steht während des Schrämbetriebes auch vor dem Drehzahlwächter 20

f>5 an. Außerdem wird diesem Drehzahlwächter 20 über die Leitungen 12,13 und 21 auch ständig die Spannung des Tachogenerators Ii zugeführt Wenn diese der Drehzahl des Windenmotors 2 proportionale Spannung des

Tachogenerators 11 einen bestimmten Wert überschreitet, der in unmittelbarer Nähe des Wertes liegt, der bei der durch die Ankerregelung erreichbaren maximalen Drehzahl des Windenmotors auftritt, läßt der Drehzahlwächter 20 die vom Regler 14 ausgehende Spannung durch, vorausgesetzt, die eingestellte Sollwertspannung ist größer als die vom Tachogenerator 11 erzeugte Istwertspannung. Die auftretende Spannungsdifferenz überlagert die vom Spannungskonstanthalter 3 stammende und bei 22 in den Drehzahlwächter 20 eintretende Netzspannung, die den Pulsübertrager 23 betätigt, der den Stromflußwinkel des Thyristors 24 für den der Feldwicklung 25 zufließenden Strom verkleinert. Der Phasenanschnitt der durch den Thyristor 24 hindurchtretenden Spannungshalbwellen vergrößert sich daher und die Spannung der Feldwicklung 25 vermindert sich. Das schwächer werdende Feld, dessen Stärke der Motordrehzahl umgekehrt proportional ist, hebt infolgedessen die Motordrehzahl weiter an, und zwar so lange, bis die Sollwert-lstwertdifferenz abgeklungen ist Diese Situation tritt immer dann auf, wenn die Schrämmaschine bei hoch eingestelltem Sollwert mit ihrem Abbauwerkzeug in einen Flözteil mit besonders weicher, gängiger Kohle einläuft, der dem Abbauwerkzeug und der Winde nur eine geringe Antriebsleistung abverlangt Die Windendrehzahl und damit die Vorschubgeschwindigkeit der Schrämmaschine steigt unter diesen Verhältnissen rasch bis auf einen Wert an, bei dem die Spannung des Tachogenerators 11 zwar den für den Drehzahlwächter 20 erforderlichen Ansprechwert überschreitet, aber der Belastungsstrom des Windenmotors 2 infolge des geringen Vorschubwiderstandes seinen zulässigen Wert nicht erreicht. Die deshalb in dem Differenzbildner 10 auftretende und vor dem Drehzahlwächter 20 anstehende Soliwert-Istwertdifferenz läßt die Motordrehzahl weiter ansteigen und bringt sie auf einen Wert bei dem die Spannung des Tachogenerators 11 die Größe der Sollwertspannung erreicht.

Auch der das Werkzeug antreibende Gleichstrommotor 1 ist mit einem Tachogenerator 26 gekuppelt, dessen Ausgangsspannung dem Drehzahlregler 27 über die Leitung 28 zugeht Ober die Leitungen 12 und 6 steht ein Differentialquotientenrechner 29 sowohl mit dem Tachogenerator 11 des Windenmotors 2 als auch mit dem Nebenwiderstand 4 des Werkzeugmotors 1 in Verbindung. Einem der beiden Eingänge des Differentialquotientenrechners 29 geht daher ständig die Spannung des Tachogenerators U und dem anderen Eingang ständig eine dem Belastungsstrom des Antriebsmotors 1 proportionale Signalspannung zu. Aus diesen beiden Signalspannungen, die der Windendrehzahl und dem Belastungsstrom des Werkzeugmotors 1 proportional sind, bildet der Differentialquotientenrechner 29 während des Schrämbetriebes ständig ein dem Differentialquotienten

proportionales Ausgangssignal, das der Speicher 30 aufnimmt und kurzzeitig festhält Während dieses nur den Bruchteil einer Sekunde betragenden Zeitintervalls vergleicht der dem Speicher 30 zugeordnete Komparator 31 zwei aufeinanderfolgende Werte des eingespeicherten Signals, ermittelt deren Differenz und gibt ein dieser Differenz entsprechendes Ausgangssignal über den Verstärker 32 an den Drehzahlregler 27 ab. Bei fallendem und auch bei ansteigendem Trend des der Walzendrehzahl als Führungsgröße dienenden Differentialquotienten hebt der Drehzahlregler 27 die Drehzahl des Antriebsmotors 1 zunächst an, indem er ί den Pulsübertrager 33 ansteuert, der die Thyristoren 34 des Werkzeugmotors 1 mit Zündimpulsen versorgt und sie für einen größeren Belastungsstrom durchlässig macht. Die so verursachte Änderung des dem Belastungsstrom proportionalen Eingangssignals des

ίο Differentialquotientenrechners 29 zieht augenblicklich eine weitere Änderung des dem Speicher 30 zugehenden Differentialquotienten nach sich. Bleibt die vom Komparator 31 ermittelte Differenz positiv oder ist sie durch die Belastungsänderung positiv geworden, so wird die Motordrehzahl über den Drehzahlregler 27 weiter angehoben, bis die Differenz abklingt und! der Differentialquotient seinen Null-Wert erreicht hat; oder aber die Drehzahl des Werkzeugmotors 1 wird augenblicklich reduziert, wenn der Komparator 31

2» feststellt, daß die Differenz trotz der eingeleiteten Belastungsänderung negativ geblieben bzw. durch die Belastungsänderung negativ geworden ist. Nur bei kleiner werdendem Differentialquotienten führt das Ausgangssignal des Komparators 31 die Drehzahl des Werkzeugmotors 1 im augenblicklichen Regelungssinn weiter und — wenn möglich — bis an den Nuilwert heran, bei dem die spezifische Schneidarbeit ihren Kleinstwert erreicht. Bei zunehmendem Differentialquotienten kehrt der Komparator 31 dagegen den

jo Regelungssinn stets um und verhindert jede weitere Zunahme der spezifischen Schneidarbeit.

Die als Walzenschrämmaschine ausgebildete Gewinnungsmaschine 51 besteht in dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 aus dem Schrämkopf 52, dem Motorteil

r> S3 und der Winde 54. Im Schrämkopf 53 ist das Schrämwerkzeug 55, hier beispielsweise eine Schrämwalze, drehbar gelagert Die Gewinnungsmaschine 51 besitzt zwei von je einer eigenen Flüssigkeitspumpe 56, 57 belieferte Flüssigkeitskreisläufe, von denen einer der

in Winde 54 und der andere dem Schrämkopf 52 zugeordnet ist Beide Flüssigkeitspumpen 56,57 sind mit dem innerhalb des Motorteils 53 befindlichen Elektromotor 58 getrieblich verbunden, der seine Antriebsenergie aus dem mit ÄS7"bezeichneten elektrischen Netz bezieht Außerdem leiten auch die zur Belieferung der Steuerkreisläufe dienenden Flüssigkeitspumpen 59, 60 ihre Drehbewegung vom Antriebsmotor 58 ab.

Beim Einschalten des Antriebsmotors 58 der Gewinnungsmaschine 51 werden die Flüssigkeitspumpen 56, 57, 59 und 60 in Drehung versetzt Die den stark ausgezogenen Windenkreislauf beliefernde Flüssigkeitspumpe 56 wird beispielsweise durch eine Feder od. dgl. in ihrer Leerlaufstellung gehalten, während die den Schrämwerkzeugkreislauf beliefernde Flüssigkeitspumpe 57 ihre Flüssigkeit über den innerhalb des Steuerblocks 61 befindlichen Schieber drucklos umwälzt Der Druck des von der Flüssigkeitspumpe 59 gespeisten Steuerkreises gibt den innerhalb des Schiebergehäuses 62 der Winde 54 befindlichen

bo Steuerschieber für die Handeinstellung frei, so daß dieser von Hand in eine Stellung gebracht werden kann, in der der die Winde 54 antreibende Flüssigkeitsmotor 63 über den stark ausgezogenen Flüssigkeätskreislauf mit der Flüssigkeitspumpe 56 verbunden ist Der Steuerblock 61, der sich zwischen der Flüssigkeitspumpe 57 und dem Flüssigkeitsmotor 64 des Schrämwerkzeugkreislaufs befindet, enthält die für den Schrämwerkzeugkreislauf erforderlichen Sicherheits- und Ab-

schaltventil sowie den vom Druck des Steuerkreislaufs der Pumpe 60 gegen Federdruck beaufschlagbaren Steuerschieber.

Wird jetzt das Druckniveau des von der Flüssigkeitspumpe 60 belieferten und bis dahin praktisch drucklosen ·> Steuerkreislaufs durch Betätigen der Handeinstellung 65 der Winde 54 angehoben, so leitet diese Drucksteigerung über dan Verstellorgan 66 der Winde 54 die Förderung der den Windenkreislauf beliefernden Flüssigkeitspumpe 56 ein. Gleichzeitig wird durch den Steuerdruck auch der in dem Steuerblock 61 befindliche federbelastete Steuerschieber über die Leitung 67 beaufschlagt und gegen die Federkraft in eine Stellung gebracht, in der er den Flüssigkeitsmotor 64 mit der Flüssigkeitspumpe 57 verbindet. Die Schrämmaschine ι? 51 bewegt sich jetzt mit der durch die Handeinstellung 65 vorgegebenen Vorschi'bgeschwindigkeit, und die Schrämwalze 55 läuft, da der Schrämkopf 52 ein Getriebe mit einer Leistungsverzweigung hat, mit der sich aus der Räderübersetzung des mechanischen >o Getriebezweiges ergebenden, um die Drehzahl des hydraulischen Getriebezweiges verkleinerten resultierenden Drehzahl um. Da die Vorschubgeschwindigkeit der Schrämmaschine 51 und die Schrämwalzendrehzahl durch den von der Flüssigkeitspumpe 60 beaufschlagten r, Steuerkreis miteinander gekoppelt sind, wird die Gewinnungsmaschine bei der Schrämfahrt lediglich mit Hilfe der Handverstellung 65 gefahren. Ein von beiden Seiten des Windenkreislaufs beaufschlagtes Rückschlagventil 68 läßt die jeweilige Druckseite des j<i Windenkreislaufs auf ein als Druckventil ausgebildetes Stellorgan 69 einwirken, das in dem von der Pumpe 60 gespeisten Steuerkreislaufs liegt Außerdem wirkt der Belastungsstrom des Antriebsmotors 58 der Gewinnungsmaschine 51 über den Stromwandler 70 auf ein π gleichfalls in dem vorgenannten Steuerkreislauf liegendes, als Druckventil ausgebildetes Stellorgan 71 ein. Werden jetzt Winde und/oder Schrämwalze über die Handeinstellung 65 durch einen zu großen Vorschub überlastet, so mindert der in dem Windenkreislauf auftretende Druckanstieg und/oder der dann fließende Belastungsstrom des Antriebsmotors 58 den Druck des Steuerkreislaufs, indem er die Vorspannung des Druckventils (Stellorgan 69 oder 71) reduziert und dadurch den Flüssigkeitsdruck innerhalb des Steuer- -r> kreisläufe herabsetzt Da die Vorschubgeschwindigkeit der Gewinnungsmaschine dem Steuerdruck proportional ist, fällt bzw. steigt diese mit dem Steuerdruck.

Während sich die Schrämmaschine 51 mit der durch die Handeinstellung 65 vorgegebenen Vorschubge- « schwindigkeit bewegt, überlagert der von der Flüssigkeitspumpe 57 beaufschlagte Flüssigkeitsmotor 64 über das Stirnrad 72 das Gehäuse 73, die Planetenräder 74 und den bereits vom Antriebsmotor 58 angetriebenen Planetenradträger 75 mit einer zusätzlichen Drehbewegung. Infolge der stufenlos einstellbaren Überlagerungsdrehzahl des hydraulischen Getriebezweiges ist auch die je nach Drehrichtung des Flüssigkeitsmotors 64 sich aus der Summe oder der Differenz der beiden Drehzahlen ergebende resultierende Drehzahl des Planetenradträ- to gers 75 und damit die Drehzahl der Schrämwalze 55 in dem als Schnittgeschwindigkeit in Frage kommenden Geschwindigkeitsbereich stufenlos einstellbar. Das steuerbare Stellglied 76 hat das Bestreben, die Flüssigkeitspumpe 57 von ihrer maximalen Förderstellung mit negativem Fördersinn über Null auf die maximale FördersteUung mit positivem Fördersinn zu bringen. Nimmt man die Grunddrehzahl des mechanischen Getriebezweiges als positiv an, dann hat die Schrämwalzendrehzahl unmittelbar nach dem Einrükkcn der Handeinstellung 65 ihren Kleinstwert, da bei maximaler FördersteUung und negativem Fördersinn der Flüssigkeitspumpe die negative Überlageningsdrehzahl ihren Größtwert hat und die positive Grunddrehzahl entsprechend stark reduziert. Mit der zunächst gegen Null gehenden FördersteUung der Flüssigkeitspumpe 57 nimmt daher die Walzendrehzahl stetig zu und erreicht nach dem Nulldurchgang dann ihren Größtwert, wenn das Stellglied 76 die Flüssigkeitspumpe 57 in die maximale Förderstellung mit positivem Fördersinn gerückt hat, wo sich die Drehzahlen beider Getriebezweige addieren.

Vor den beiden Eingängen des Multiplikators 77 steht bei arbeitender Gewinnungsmaschine 51 ständig eine der Windendrehzahl und eine der Windenzugkraft proportionale Signaispannung an. Aus beiden Signalspannungen, von denen eine, und zwar die der Windendrehzahl proportionale, mit Hilfe des Tachogenerators 78 und die dem Druck des Arbeitskreislaufs der Winde 54 und damit der Windenzugkraft proportionale andere Signalspannung mit Hilfe des Stellorganes 69 erzeugt wird, bildet der Multiplikator 77 ein Produkt und somit ständig eine der jeweiligen Windenleistung proportionale elektrische Größe. Diese geht dem Subtraktionsglied 79 zusammen mit einer dem Belastungsstrom des Antriebsmotors 58 proportionalen, vom Stromwandler 70 ausgehenden Signaispannung zu und wird in ihm zu einer elektrischen Größe vereinigt, die verhältnisgleich der um die Windenleistung verminderten Antriebsleistung der Gewinnungsmaschine 51 ist. Ein Differentialquotientenrechner 80 nimmt das Ausgangssignal des Subtraktionsgliedes 79 auf, das der der Schrämwalze 55 zugeführten Antriebsleistung proportional ist. Er bildet aus diesem Signal und aus der der Windendrehzahl proportionalen Spannung des Tachogenerators 78, die ihm über die Leitung 81 zugeht, ein dem Differentialquotienten

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entsprechendes Signal. Letzteres wird von dem Speicher 82 aufgenommen, und ein dem Speicher nachgeschalteter Komparator 83 ermittelt aus den nur kurzzeitig gespeicherten Signalwerten des Differentialquotientenrechners 80 den Abstieg oder den Anstieg des Differentialquotienten. Das Ausgangssignal des (Comparators 83, das den ansteigenden oder abfallenden Trend des Differentialquotienten wiedergibt steht, nachdem es verstärkt worden ist vor einem der beiden Eingänge des Drehzahlreglers 84 als Sollwert und ein der Drehzahl der Schrämwalze 55 proportionales, durch die Spannung des Tachogenerators 85 dargestelltes elektrisches Signal steht vor dem anderen Reglereingang als Istwertsignal an. Über das Stellglied 76 hebt der Drehzahlregler 84 die Walzendrehzahl an, indem er die Förderung der Flüssigkeitspumpe 57 und damit die negative Drehzahl des Flüssigkeitsmotors 64 vermindert Dieser Regelvorgang dauert an, bis der Differentialquotient seineii Kleinstwert erreicht oder gar den Wert Null angenommen und der Sollwert-Istwertabgleich innerhalb des Drehzahlreglers 84 stattgefunden hat Dabei wird der von Null abweichende Kleinstwert des Differentialquotienten entweder durch den zulässigen Belastungsstrom des Antriebsmotors 58 bestimmt

der den Kreislaufdruck der Winde 54 und damit die Vorschubgeschwindigkeit der Gewinnungsmaschine 51 begrenzt, oder aber durch den zulässigen Druck des Windenkreislaufs begrenzt, der über das Stellorgan 69 die Förderung der Flüssigkeitspumpe 56 des Windenkreislaufs reduziert

Auch in diesem Ausführungsbeispiel hebt der Drehzahlregler 84 beim Einsetzen des Regelvorganges die Walzendrehzahl zunächst an, unabhängig davon, ob das Ausgangssignal des Differentialquotientenrechners 80 ansteigt oder abfällt Behalt das Ausgangssignal des Differentialquotientenrechners 80 seinen abfallenden Trend bei oder wird es unter dem Drehzahlanstieg der

Schrämwalze 55 kleiner, so läuft der Regelungsvorgang in diesem Sinne, also mit zunehmender Walzendrehzahl weiter ab, bis der Differentialquotientenrechner 80 kein Ausgangssignal mehr liefert und die spezifische Schneidarbeit ihren Kleinstwert erreicht hat Im anderen Fall, wenn unter dem einsetzenden Drehzahlanstieg das Ausgangssignal des Differentialquotientenrechners 80 ansteigt oder seinen ansteigenden Trend beibehält, reduziert der Komparator 83 über den Drehzahlregler 84 augenblicklich die Drehzahl der Schrämwalze 55, um den Trend des Ausgangssignals umzukehren und die spezifische Schneidarbeit einem Kleinstwert zuzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln der stufenlos verstellbaren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit von Walzenschrämmaschinen des Untertagebergbaues, deren Winde einen eigenen, vom Belastungsstrom des Schrämwalzenmotors regelbaren Antriebsmotor hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittgeschwindigkeit der Schrämwalze bzw. Schrämwalzen durch eine die Schrämwalzendrehzahl festlegende Führungsgröße bestimmt wird, die dem aus dem Differential der Schrämwalzenleistung und dem Differential der Windengeschwindigkeit gebildeten Differentialquotienten r>