DE3200523C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von Strebausbaugestellen gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Im untertägigen Strebabbau werden die Ausbaugestelle durch Betätigen hydraulischer Stempel und Zylinder in einer bestimmten Reihenfolge gerückt.

Es gibt Systeme, bei denen die hydraulischen Ventile, welche die Zufuhr von Druckmittel zu den Rückzylindern und Stempeln steuern, an entfernter Stelle vom zugeordneten Ausbaugestell aus betätigt werden. Das ermöglicht es der Bedienungsperson, an relativ sicherer Stelle zu bleiben, zum Beispiel unter der Hangendkappe eines benachbarten Ausbaugestells. Ein Nachteil dieser Systeme ist aber, daß eine Vielzahl von Schlauchleitungen, eine für jede Funktion, benötigt werden, die sich zwischen dem zu betätigenden Aus­ baugestell und dem Steuerstand, zum Beispiel am benachbarten Ausbaugestell, erstrecken.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden (GB-PS 15 31 246), die hydraulischen Steuerven­ tile an dem zu betätigenden Ausbaugestell anzubringen und sie mit Hilfe kodierter elektrischer Signale zu steuern, die von einer entfernten Stelle zum Ausbaugestell übertragen werden. Dadurch läßt sich eine Vielzahl hydraulischer Ver­ bindungen vermeiden, denn die elektrischen Signale können über ein einziges Kabel zum Ausbaugestell übertragen werden. Insbesondere gehören zum vorgeschlagenen System ein hydraulischer Motor oder ein hydraulisch betätiger Servo- Mechanismus für verschiedene Drehstellungen, der ein hy­ draulisches Mehrwege-Ventil zur Verteilung des hydraulischen Druckmittels aus einer Versorgungsleitung zu einem oder mehreren Anschlüssen antreibt. Es hat sich jedoch herausge­ stellt, daß eine solche Anordnung den Anforderungen nicht genügt, die sich daraus ergeben, daß verhältnismäßig große Kräfte zum Betätigen des Mehrwege-Ventils erforderlich sind, wegen des hohen Drucks, der auf die beweglichen Teile des Ventils einwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu verbessern bzw. so weiterzubilden, daß sie unter Aufwendung geringer Kräfte betätigbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Weitere Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

Fig. 1 teilweise einen Schnitt durch den Ventil­ teil einer Vorrichtung zur Auswahl einer betrieblichen Funktion,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Teil des Steuersystems.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventilgehäuse 10 ist zum Anschluß an ein zu betätigendes Ausbaugestell eingerichtet. Es besitzt 6 Ventile 12, die kreisförmig in einem ringzylindri­ schen Ventilblock 14 untergebracht sind. Jedes Ventil 12 weist eine Kammer 16 auf, die mit einem nicht dargestell­ ten Reservoir für hydraulisches Druckmittel über Zu- und Rück­ laufleitungen, welche an Druckmittelanschlußbohrungen 18 bzw. 20 angeschlossen sind, verbunden ist sowie über einen Auslaß 22 mit einem bestimmten Hydraulikzylinder oder einem Stempel verbunden ist, dessen Funktion von dem betreffenden Ventil 12 gesteuert werden soll.

Jede Kammer 16 nimmt einen verstellbaren Ventilkolben 24 auf, der unter der Wirkung einer Feder 26 gegen einen Ventilsitz 28 gedrückt wird und dabei die Öffnung 18 verschließt sowie die Öffnung 20 offen läßt, damit das Druckmittel vom Hydrau­ likzylinder oder Stempel über den Auslaß 22 abfließen kann. Ein Stößel 30, der an einem Ende mit dem Ventilkolben 24 verbunden ist, ist verschieblich in einer Öffnung 32 des Ventilblocks 14 angeordnet und gegenüber diesem an seinem Umfang mit einer Dichtung 34 abgedichtet. Das andere Ende des Stößels 30 steht über die untere Fläche des Ventilblocks 14 vor. Wenn auf die Stirnfläche des Stößels 30 eine Kraft ausgeübt wird, wird der Ventilkolben 24 von seinem Ventil­ sitz 28 abgehoben, wobei die Öffnung 18 freigegeben wird, bis er auf einen weiteren Ventilsitz 36 trifft und die Öffnung 20 zum Rücklauf sperrt.

Innerhalb des zylindrischen Ventilblocks 14 ist ein eigen­ sicherer elektrischer Motor 40 mit einer Ausgangswelle 42 untergebracht, deren Drehachse koaxial zum Ventilblock 14 angeordnet ist. Am oberen, nicht dargestellten Ende, trägt die Ausgangswelle 42 einen Winkel-Meßwertumformer in Gestalt einer kodierten Scheibe 44 und eines Lesekopfes 43. Der Meß­ wertumformer ist an einen nicht dargestellten Sender ange­ schlossen, der sich an entfernter Stelle von dem das Ventilge­ häuse 10 tragenden Ausbaugestell befindet.

An dem aus der Unterseite des Motors 40 austretenden Ende der Ausgangswelle 42 ist ein radialer Arm 45 befestigt, der an seinem radial außen liegenden Ende einen Stößel 46 trägt, so daß bei Drehung der Ausgangswelle 42 auch die Position des Stößels 46 verändert wird, dessen Achse bei entsprechender Position mit den Achsen der jeweiligen Ventilstößel 30 fluchtet.

Der Stößel 46 ist verschiebbar in einer durchgehenden Bohrung des Arms 45 gelagert und mit Anschlägen 48, 50 auf jeder Seite des Arms 45 an diesem gehalten. Eine Feder 52 wirkt zwischen dem Arm 45 und dem Anschlag 50, so daß der Stößel 46 unter Belassung eines kleinen Spiels vom Ventilstößel 30 weggedrückt wird.

Ein kreisringförmiger hydraulischer Hubzylinder 54 mit einem Kolben 55 in einem Zylinderblock 56 wird mit Druck­ mittel über ein solenoid-betätigtes Vorsteuerventil 57 versorgt, das den Zufluß von Druckmittel zum Zylinder­ block 56 über eine Öffnung 58 steuert. Der Hubzylinder ist so angeordnet, daß sein Kolben 55 auf den Stößel 46 trifft und so, welcher Ventilstößel 30 damit auch immer fluch­ tet, den zugeordneten Ventilkolben 24 verstellt.

Eine nicht dargestellte Feder stellt den beweglichen Teil, den Kolben (55) des Hubzylinders 54 in seine Ruhestellung zurück, wenn der Druckmittelzufluß vom Vorsteuerventil 57 abgeschaltet wird.

Ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild der rele­ vanten Teile eines Steuersystems ist in Fig. 3 dargestellt. Die Teile auf der rechten Seite der vertikalen gestrichelten Linie 59 sind am zu steuernden Ausbaugestell angebracht und bestehen im wesentlichen aus dem Ventilgehäuse 10 sowie einem Komparator 60, der einen mit dem Ausgang 64 des Lesekopfes 43 verbundenen Eingang 62 sowie einen mit dem entfernten Sender 68 über ein elektrisches Kabel 70 verbundenen Eingang 66 aufweist. Ein Ausgang 72 des Komparators 60 ist mit dem Motor 40 für den Wähler und ein anderer Ausgang 74 ist mit dem Vorsteuerventil 57 verbunden, welches den hy­ draulischen Hubzylinder 54 über eine Leitung 76 mit Druck­ flüssigkeit versorgt.

Während des Betriebes wird ein Signal, das die gewünschte, vom Ausbaugestell auszuführende Funktion repräsentiert, im Sender 68 erzeugt. Das kann von Hand durch eine Bedienungs­ person erfolgen, die einen entsprechenden Wahlschalter betätigt, oder automatisch durch eine Strebsteuerung.

Beispiele verschiedener Funktionen sind in Fig. 2 wiederge­ geben. Zweckmäßig ist das Signal eine Zahl in digitaler Form, der eine bestimmte Position bzw. ein Ventil im Ventilblock 14 zugeordnet ist, welches eine bestimmte Funktion steuert.

Dieses Signal und das Signal von der kodierten Scheibe, dem Wähler 44, werden im Komparator 60 miteinander ver­ glichen. Wenn der Stößel nicht mit dem ausgewählten Ven­ til fluchtet, schaltet der Komparator den Motor 40 ein, der sich dreht, bis der Stößel 46 sich gegenüber dem gewünschten Ventil befindet und das kor­ rekte Signal von der kodierten Scheibe 44 abgegeben wird. Der Motor 40 wird dann abgeschaltet und das Vorsteuerven­ til 57 beaufschlagt. Die Inbetriebnahme des Vorsteuerventils 57 kann durch manuelles Drücken einer entfernt angeordneten Druck­ taste 78 oder automatisch erfolgen. Nach Aktivierung des Vor­ steuerventils 57 gelangt hydraulisches Druckmittel in den kreis­ ringförmigen hydraulischen Hubzylinder 54, der nunmehr den Stö­ ßel 46 gegen den zugeordneten Ventilstößel 30 preßt und dadurch das Ventil 12 öffnet, so daß Druckmittel über die Öffnung 22 zum hydraulischen Zylinder oder Stempel fließen kann.

Danach wird das Vorsteuerventil 57 wieder geschlossen, und der Hubzylinder 54 kehrt in seine Ruhestellung zurück, während der Ventilkolben 24 auf seinen Ventilsitz 28 gedrückt wird.

Bei manueller Betätigung drückt die Bedienungsperson einen Schalter am Sender, um die gewünschte Funktion auszulösen. Die Bedienungsperson beobachtet das Ausbau­ gestell, solange die Funktion ausgeführt wird, und wenn die Funktion beendet ist, schaltet sie das Signal ab oder ein anderes Signal für eine andere Funktion bzw. eine Neu­ tralstellung ein.

Bei automatischem Betrieb wird der Wahlschalter des Senders von der Bedienungsperson in eine "Auto"-Position gestellt. Als Folge davon wird im Ventilgehäuse 10 am Ausbaugestell der Stößel 46 unter das zugeordnete "Auto"-Ventil 12 gestellt. Die nun folgende Betätigung des Vorsteuerventils 57 und des Hub­ zylinders 54 zur Versorgung des Ventils 12 löst eine Folge von Funktionen für das Vorrücken des Ausbaugestells aus. Diese Fol­ ge dauert an und wird beendet ohne weiteren Eingriff oder weite­ re Einstellung am Ventilgehäuse 10. Die Folge hängt lediglich von der Betätigung hydraulischer Schalter und Ventile ab, die den je­ weiligen Baugruppen, wie hydraulischen Zylindern und Stempeln, zugeordnet sind.

Bei normalem automatischem Betrieb braucht das Ventil nicht aus der Automatik-Stellung in eine andere Stellung gebracht zu werden, und der Betrieb läuft im wesentlichen zügig ab, so daß keine Verzögerung zwischen den Betriebsbefehlen vom Sender und ihrer Ausführung entsteht, wie bei bekannten Systemen mit mehreren Ventilen, die jedes direkt mit dem Sender verbunden sind. Wenn der Wähler nicht in der ge­ wünschten Position ist, entweder weil eine andere Funktion gewünscht wird oder der Wähler in einer anderen Stellung nach manuellem Betrieb stehengelassen worden ist, entsteht eine kleine Verzögerung vor Ausführung des Befehls. Diese Verzögerung kann aber kleiner als eine Sekunde gehalten werden, wenn ein Gleichstrommotor mit geringer Trägheit oder ein Schrittschaltmotor verwendet wird. Die Vorrichtung kann manuell auch am Ausbaugestell selbst bedient werden, und zwar mit Hilfe einer Totmannschaltung, zu der ein Hand­ griff 81 gehört, der über eine Mitnehmerkupplung 83 in der mittigen Öffnung des Hubzylinders 54 angeordnet ist. Die Stellungen der Ventile 12 sind zweckmäßig bei 80 auf der unteren Stirnseite 82 des Zylinderblocks 56 markiert, um die manuelle Einstellung zu erleichtern.

Bei manuellem Betrieb wird der Handgriff 81 gegen die Mitnehmerkupplung 83 gedrückt und gedreht, bis die Mit­ nehmerkupplung 83 einrastet. Dann entspricht die Stellung des Handgriffs 81 automatisch der Stellung des Stößels, wie auch auf der Stirnfläche 82 angezeigt. Der Arm 45 kann dann manuell in die gewünschte Position gedreht werden, und das angewählte Ventil wird geöffnet durch Betätigen des Vorsteuerventils 57, zweckmäßig mit Hilfe einer in der Nähe angeordneten Drucktaste.

Es sind verschiedene Modifikationen der Vorrichtung möglich. Beispielsweise kann anstelle des Arms 45 und des Stößels 46 eine Platte sowie anstelle des kreisringförmigen Hubzylinders 54 eine Reihe von hydraulischen Hubzylindern, für jedes Ven­ til einer, vorgesehen werden, wobei alle Hubzylinder gleich­ zeitig vom Vorsteuerventil betätigt werden. Ein Loch in der Platte wird dann so positioniert, daß das ange­ wählte Ventil von seinem zugeordneten Hubzylinder durch das Loch der Platte erreichbar und betätigbar ist. Die übrigen Hubzylinder beaufschlagen lediglich die Unter­ seite der Platte.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Ventile auch linear angeordnet sein, und der Stößel oder die Platte werden längs der Reihe von Ventilen, beispielsweise durch einen Linearmotor, bewegt.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile werden darin gesehen, daß die Steuervorrichtung (Arm mit Stößel) unabhängig von der Betätigung der Ventile mit nur wenig Kraft bewegt werden kann, z. B. mit Hilfe eines kleinen Motors, wie er üblicherweise für Winkel-Meßwertumformer eingesetzt wird. Wegen der hohen Druck­ mitteldrücke sind ansonsten erhebliche Kräfte zum Bewegen der Ventilkolben erforderlich, und es würde ein sehr starker Servo­ motor notwendig sein, wenn Steuervorrichtung und Ventile direkt miteinander gekoppelt wären.

Es versteht sich, daß nur ein Kommunikationskanal bzw. nur eine Verbindungsleitung zwischen dem am Ausbaugestell ange­ brachten Ventilgehäuse und dem entfernten angeordneten Sender benötigt wird, weil das Steuersignal in digitaler Form übertragen werden kann. Man kann aber auch derartige elektrische Kabel verwenden, wenn keine digitalen Signale übertragen werden sollen.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Steuerung der Ausbaugestelle eines Strebausbaues von einem anderen Ausbaugestell oder einer anderen entfernten Stelle aus, bestehend aus einem an jedem Ausbaugestell angeordneten baueigenen, alle zur Steuerung des Aus­ baugestelles notwendigen Druckmittelanschlüsse aufwei­ senden Steuerventilblock, dessen einzelne Druckmittel­ anschlüsse über eine Fernbetätigungsvorrichtung in be­ zug auf einen Druckmitteldurchfluß steuerbar sind, wobei letztere einen über elektrische Signale steuerbaren Mo­ tor aufweist, mit dem Teile des Steuerblocks in eine sol­ che Lage zueinander bringbar sind, daß der Druckmittel­ durchfluß durch den jeweiligen dieser Lage entsprechenden Druckmittelanschluß auslösbar ist, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merk­ male:

• a) den Druckmittelanschlüssen des Steuerventilblocks (14) ist eine gemeinsame Steuervorrichtung (45, 46) zuge­ ordnet, die über den Motor (40) in den Bereich jeweils eines einer bestimmten Funktion des Ausbaugestelles entsprechenden Druckmittelanschlusses bewegbar ist;
• b) der Motor (40) trägt eine durch die Fernbetätigungs­ vorrichtung (68) mit den verschiedenen Funktionen des Ausbaugestelles entsprechenden Steuersignalen beauf­ schlagbare kodierte Scheibe (44), über die, dem jewei­ ligen Signal entsprechend, der Motor (40) derart steuer­ bar ist, daß er die Steuervorrichtung (45, 46) in eine jeweils der kodierten Scheibe (44) signalisierten Funktionsstellung entsprechenden Stellung bewegt;
• c) den Druckmittelanschlußbohrungen (18, 20) ist im Steuer­ ventilblock (14) jeweils ein Ventil (12) mit einem ver­ stellbaren Ventilkolben (24) zugeordnet, der den Druck­ mittelfluß durch eine zugeordnete Leitung (22) für eine oder mehrere betriebliche Funktionen steuert und der über die Steuervorrichtung (45, 46) durch eine Be­ tätigungsvorrichtung (54, 57) im Sinne eines Druckmittel­ durchflusses betätigbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fernbetätigungsvorrichtung ein Sender (68) vorgesehen ist, der ein Signal in der gleichen Kodierung liefert, wie die Positionssignale aus der mit dem Motor (40) gekoppelten kodierten Scheibe (44).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrich­ tung wenigstens einen Hubzylinder (54) aufweist und zur Steuervorrichtung ein Bauteil (46) gehört, das zwischen den beweglichen Teil des Hubzylinders (54) und den ver­ schiebbaren Teil (24) eines Ventils (12) bringbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen­ geschaltete Teil selektiv den Durchgang des beweg­ lichen Teils des Hubzylinders (54) zum Betätigen des gewünschten Ventils (12) zuläßt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine bewegliche Platte mit einer Öffnung, die zwischen das gewünschte Ventil (12) und dem oder einem der Hubzylinder (54) der Betätigungsvorrichtung bringbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen­ schaltbare Teil eine Kupplung zwischen dem beweg­ lichen Teil des Hubzylinders (54) und dem angewähl­ ten Ventil (12) bildet.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen­ schaltbare Teil ein Stößel (46) ist, der vom Hub­ zylinder (54) der Betätigungsvorrichtung in Rich­ tung auf das Ventil (12) beaufschlagbar ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (12) in an sich bekannter Weise auf einem Kreis angeordnet sind und daß ein Arm (45) der Steuervorrich­ tung (45, 46) auf einem Kreis bewegbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor (40) eine drehbare Aus­ gangswelle (42) aufweist, die den Arm (45) der Steuervorrich­ tung (45, 46) trägt.

10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Totmannschaltung mit einem Handgriff (81) für die manuelle Betätigung der Steuervorrichtung (45, 46).

11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Ventile (12) in an sich bekannter Weise zum Auslösen der Funktionen für den automatischen Ablauf des Rückvorganges des Ausbaugestelles ausgelegt ist.