DE3505408A1

DE3505408A1 - Verfahren zum feststellen des verschleisses von schraemmeisseln einer schraemwalze

Info

Publication number: DE3505408A1
Application number: DE19853505408
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr.-Ing. 4630 Bochum Borowski; Helmut Ing.(grad.) 4322 Sprockhövel Brandenburg
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1985-02-16
Publication date: 1986-08-21

Description

Verfahren zum Feststellen des Verschleißes von Schrämmeißeln einer
Schrämwalze Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen des Verschleißes oder von Schäden an Schrämmeißeln, die auf dem Umfang einer Schrämwalze angeordnet sind.
Es gehört zum vorbekannten Stand der Technik, Meißel für Kohlengewinnungsmaschinen mit Kontrolleinrichtungen für den Abrieb der Meißelschneiden auszustatten (DE-PS 12 38 865). Diese Kontrolleinrichtungen arbeiteten mit einem Druckmittel, das durch einen im Inneren des Schneidwerkzeuges befindlichen Kanal bis in die Nähe der Meißelschneide geführt wird. Bei stärkerer Abnutzung der Schneide tritt das Kanalende in der Schneidenfläche aus, die Flüssigkeit kann entweichen und der daraufhin abfallende Flüssigkeitsdruck betätigt eine Anzeigevorrichtung, die auf einen unzulässig hohen Verschleiß der Meißelschneide hinweist.
Eine ähnliche Ausbildung zeigt die deutsche Patentschrift 12 33 353. In dieser Schrift ist jedem der Schrämmeißel eine zu einer Meldeanlage führende elektrische Leiterschleife zugeordnet.
Ein größerer Abrieb der Meißelschneide unterbindet ihren Stromfluß und löst ein Signal aus.
Gleichfalls gehört es zum vorbekannten Stand der Technik (DE-OS 33 43 372), Teilschnittschrämmaschinen mittels eines Erschütterungssensors vor Überlast zu schützen, dessen Ausgangssignale über eine Steuerelektronik auf den Schwenkantrieb des Schrämarmes einwirken.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Regelung der Schnitthöhe von Walzenladern bekannt (DE 31 27 702), bei dem der Zerspanungswiderstand von Meßmeißeln ermittelt und deren Schrämwalze über Schnittkraftsignale in ihrer Schnitthöhe eingestellt wird. Dazu wird das Frequenzspektrum der Signale oder des durch die Schnittkräfte angeregten Körperschalls gemessen und in Steuersignale umgesetzt.
Diese Regelung arbeitet mit Hilfe von Steuersignalen, die durch die Schwingungsamplituden der Schnittkraftsignale oder des durch die Schnittkräfte angeregten Körperschalls erzeugt werden. Sie benutzt dazu einen Körperschallaufnehmer, der auf einem durch entsprechende Lagersteifigkeit und Dämpfung gegen den vom Maschinenkörper ausgehenden Körperschall abgeschirmten Schrämwalzentragarm angebracht ist. Das auf diese Weise ermittelte Frequenzspektrum oder die Schwingungsamplituden werden dabei in zwei gleichen Strängen ausgewertet, wobei der erste Strang auf die für die Kohlezerspanung charakteristischen Anteile des Frequenzspektrums und der zweite Strang auf die für die Zerspanung des Nebengesteins charakteristischen Anteile des Frequenzspektrums abgestimmt ist.
Weiterhin ist eine Meßeinrichtung mit Verstärker vorgesehen, der zwei in den Strängen parallel geschaltete Eingangsfilter, Gleichrichter und Mittelwertbildner nachgeschaltet sind. Beide Stränge sind mit einem Vergleicher und einem Stellgerät verbunden.
Schließlich ist bereits ein Verfahren zur Regelung des Schnitthorizontes von Walzenschrämmaschinen bekanntgeworden (DE-OS 29 19 499), das beim Schneiden von Kohle bzw. Nebengestein die unterschiedlichen Schnittkräfte benutzt, um mittels Meßmeißel die Höheneinstellung des Walzenkörpers zu regulieren. Bei diesem Verfahren werden die Kräfte am Meßmeißel fortlaufend qualitativ erfaßt, vom rotierenden Walzenkörper zur Schrämmaschine übertragen und nur die Meißelkraftspitzen registriert und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Abweichungen, die über die vorgegebenen Grenzwerte hinausgehen, dienen zum Auslösen eines die Höhenverstellung der Schrämwalze bewirkenden Signals. Alle Spitzenwerte der Meißelkräfte werden jeweils nur für eine Walzenumdrehung gespeichert, und es wird ein zwischen dem Meßteil und dem Auswerteteil befindlicher Meßwertaufbereiter, also zeitlich begrenzbarer Meßwertspeicher, benutzt. Weiterhin sind als Auswerteteil zwei Grenzwertmelder, die in Reihe geschaltet sind, vorgesehen.
Auf dem Umfang einer Schrämwalze angeordnete Schrämmeißel unterliegen beim Einsatz der Schrämwalze sehr hohen, in der Regel stoßartigen Belastungen. Diese führen, besonders wenn harte Einlagerungen des Minerals angefahren werden, schon nach kurzer Einsatzzeit oft zu Beschädigungen der Schrämmeißel, oder aber sie bringen einen erhöhten Verschleiß der Meißelschneide mit sich.
Meißelschäden und Meißelverschleiß beeinträchtigen die Gewinnungsleistung einer Schrämwalze beträchtlich, ganz abgesehen davon, daß ein stumpfer oder gar beschädigter Schrämmeißelbesatz zwangsläufig einen erhöhten Leistungsaufwand der Teilschnittmaschine oder Walzenschrämmaschine erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dessen Hilfe sich während des Schrämbetriebes ein unzulässiger Verschleiß der Schrämmeißelschneiden, aber auch Schrämmeißelschäden, die die Schneidfähigkeit des Schrämmeißels herabsetzen, feststellen lassen.
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von dem eingangs erläuterten Verfahren aus und schlägt vor, die von den in das Mineral einlaufenden Schrämmeißeln herrührende Vibration durch den Luftschall bzw. durch den Körperschall des die Schrämwalze tragenden Maschinenteils zu erfassen und das Schallspektrum der einzelnen Walzenumdrehungen zu speichern sowie die Spektren aufeinanderfolgender Walzenumdrehungen miteinander zu vergleichen und deren phasengleich liegende, ein vorgegebenes Niveau über- oder ein bestimmtes Niveau unterschreitende Abweichungen zum Auslösen eines Signals zu nutzen, wenn diese sich über einen vorgegebene Zeitabschnitt ständig wiederholen.
Verschlissene oder beschädigte Schrämmeißel erzeugen bei jeder Walzenumdrehung sich wiederholende Vibrationsspitzen, also Amplituden, die über das Normalniveau des Spektrums hinausgehen oder aber Amplitudenwerte, die unterhalb eines normalerweise vorhandenen Niveaus liegen. Wirken sie, sich bei jeder Walzenumdrehung wiederholend, über einen längeren Zeitabschnitt, so lassen sie, wenn sie auf die Schrämwalzenumdrehungen bezogen, phasengleich auftreten, den Schluß zu, daß einer oder auch mehrere Schrämmeißel beschädigt bzw. verschlissen sind oder aber sie deuten auf den Verlust eines oder mehrerer Schrämmeißel hin.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann das einen unzulässigen Schrämmeißelverschleiß oder den Verlust von Schrämmeißeln anzeigende Signal ausgelöst werden, indem die ausgefilterten, phasengleich liegenden Amplituden aufeinanderfolgender Schrämwalzenumdrehungen gespeichert oder gezählt und nach einem vorgegebenen Speicherwert bzw. einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen zum Auslösen eines Signals genutzt werden. Die Empfindlichkeit der Anzeige kann durch Verändern des Ansprechwertes der Speicher und durch Änderung der vom Zähler festzuhaltenden Anzahl der Ausgangssignale der Filter den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden, d. h. bei einem homogeneren Mineral größer sein als bei einem Mineral, das mit harten Einlagerungen versehen ist.
Weiterhin kann zur Ausübung dieses Verfahrens der die Schrämwalze tragende Arm einer Teilschnittvortriebsmaschine mit einem Körperschallaufnehmer besetzt sein und einen Impulsgeber aufweisen, der eine im Rhythmus der Schrämwalzendrehung ablaufende Impulsfolge erzeugt. Zwei über einen gemeinsamen Verstärker mit dem Körperschallaufnehmer verbundene, parallel zueinander angeordnete Filter sind mit je einer eigenen Speicher bzw. Zählergruppe ausgestattet.
Von ihnen läßt einer nur die über einen bestimmten Grenzwert hinausgehenden und der andere nur die unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegenden Amplituden der Schallspektren passieren und leitet sie der ihm zugeordneten Speicher- bzw. Zählergruppe zu, deren Speicher bzw. Zähler einzeln mit dem Impulsgeber und einer gemeinsamen Anzeigevorrichtung verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Teilschnittvortriebsmaschine in Seitenansicht mit in Form eines Blockschaltbildes dargestellter Schaltung zur Ermittlung des Ver- schleißes bzw. der Beschädigungen der Schrämmeißel; Fig. 2 das Schallspektrum einer Schrämwalzenumdrehung.
Mit 1 die Teilschnittvortriebsmaschine bezeichnet, deren Körperschallaufnehmer 2 am Tragarm 3 angeordnet ist. Er ermittelt den während des Schrämbetriebes innerhalb des Tragarmes 3 wirksamen Körperschall, den die Schrämmeißel 4 der Schrämwalze 5 verursachen. Aus diesem Grunde ist der Tragarm 3 gegen den vom Maschinenkörper ausgehenden Körperschall durch eine entsprechend dimensionierte und daher weitgehend schwingungsfreie Lagerung des Antriebsmotors und des Untersetzungsgetriebes sowie durch nicht dargestellte Dämpfungsmittel abgeschirmt. Ein Verstärker 6 führt die vom Körperschallaufnehmer 2 aufgenommenen Signale zwei parallel geschalteten Filtern 7,7' zu, von denen der Filter 7 nur die den Größtwert A überschreitenden und der Filter 7' nur die den Kleinstwert 8 unterschreitenden Signale passieren läßt (Figur 2).
An den Ausgängen beider Filter 7,7' können daher nur dann Ausgangssignale auftreten, wenn entweder die Erschütterungen der Schrämwalze 5 so stark werden oder aber so schwach sind, daß deren Amplituden den Filter 7 bzw. 7' passieren und dadurch auf Unregelmäßigkeiten hinweisen, die von den Schrämmeißeln 4 herrühren. In einem nachgeschalteten Speicher 8 bzw. 9 oder Zähler werden die Ausgangsimpulse beider Filter 7,7' festgehalten, und es wird beim Erreichen eines gewissen Speicherwertes oder eines vorgegebenen Zählwertes über ein den Speicher 8 bzw. 9 oder den Zähler verlassendes Ausgangssignal eine optisch und/ oder akustisch wirkende Anzeigevorrichtung 10 betätigt, die den Bedienungsmann der Teilschnittvortriebsmaschine 1 auf Unregelmäßigkeiten hinweist und ihn veranlaßt, den Besatz 4 der Schrämwalze 5 zu kontrollieren und beschädigte oder verschlissene bzw. verlorengegangene Schrämmeißel 4 zu ersetzen.
Die vorstehend skizzierte Wirkungsweise gilt allerdings nur für Ausgangssignale, die gleiche Phasenlage haben, da nur sie auf Verschleiß, Beschädigungen oder Verlust eines oder mehrerer Schrämmeißel 4 der Schrämwalze 5 hinweisen und Unregelmäßigkeiten, die auf Einlagerungen in der Ortsbrust 11 zurückgehen, unterdrücken.
Sie müssen daher ständig, d. h. sich im wesentlichen bei jeder Schrämwalzenumdrehung wiederholend, bei gleichem Drehwinkel der Schrämwalze 5 auftreten.
Um die Phasenlage der Ausgangssignale der beiden Filter 7,7' bestimmen und phasengleich liegende Signale addieren, also speichern bzw. zählen zu können, kann die Schrämwalze 5, deren Antriebsmotor oder ein beide miteinander verbindendes Getriebeelement des Untersetzungsgetriebes, mit einem Impulsgeber 12 gekuppelt sein. Dieser liefert bei jeder Schrämwalzenumdrehung eine bestimmte Folge von Einzelimpulsen, die im Augenblick ihres Auftretens vor je einem eigenen Speicher 8a bzw. 9a oder Zähler anstehen. Da während der Dauer einer solchen Impulsfolge die Schrämwalze 5 eine Umdrehung macht, entspricht, wie in Figur 2 dargestellt, bei einer Folge von 0 12 Impulsen jeder Impuls einem Schrämwalzendrehwinkel von 30 der unabhängig ist von der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit der Schrämwalze 1.
Die Ausgangssignale des Filters 7 stehen vor allen Eingängen der diesem Filter 7 nachgeschalteten Speicher 8a-f oder Zähler an.
Dasselbe gilt für die Ausgangssignale des Filters 7', die auch vor allen diesem Filter 7' nachgeschalteten Speichern 9a-f oder Zählern anstehen. Geöffnet werden sowohl die Speicher 8a-f bzw. 9a-f bzw. die Zähler nur durch die Ausgangssignale des Impulsgebers 12, und zwar für eine Dauer, die zeitlich so bemessen ist, wie ein Schrämmeißel 4 zum Durchlaufen eines in dem Ausführungsbeispiel 0 30 betragenden Zentriwinl<els der Schrämwalze 5 benötigt. Nur das gleichzeitig mit einem Impuls des Impulsgebers 12 auftretende Ausgangssignal der beiden Filter 7,7' kann daher in den jeweils geöffneten Speicher 8a-f oder 9a-f oder Zähler eintreten. Nur wenn dieser Speicher- oder Zählvorgang, vom Ausfall einzelner Impulse abgesehen, fortlaufend erfolgt, wächst der Speicherinhalt bzw. das Zählerergebnis auf den in seiner Größe einstellbaren, vorgegebenen Ansprechwert an, der sowohl den Speicher 8a-f bzw. 9a-f als auch den Zähler befähigt, über ein Ausgangssignal die Anzeigevorrichtung 10 zu betätigen.
Wird die Signalfolge auch nur kurzzeitig unterbrochen, beispielsweise um mehr als zwei Schrämwalzenumdrehungen, so wird der Speicherinhalt gelöscht, da nur gelegentlich auftretende Ausgangssignale der Filter 7,7' nicht auf einen Schrämmeißelschaden oder -verlust hinweisen.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln des Verschleißes oder der Beschädigungen von auf dem Umfang einer Schrämwalze angeordneten Schrämmeißeln, dadurch qekennzeichnet, daß die von den in das Mineral einlaufenden Schrämmeißeln (4) herrührende Vibration mit Hilfe des Luftschalls bzw. durch den Körperschall des die Schrämwalze (5) tragenden Maschinenteiles (3) erfaßt und aus den Schallspektren aufeinanderfolgender Schrämwalzenumdrehungen die phasengleich liegenden, ein vorgegebenes Niveau (A) über- oder ein bestimmtes Niveau (B) unterschreitenden Abweichungen ermittelt und zum Auslösen eines Signals genutzt werden, wenn sie sich über einen vorgegebenen Zeitabschnitt ständig wiederholen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgefilterten, phasengleich liegenden Amplituden aufeinanderfolgender Schrämwalzenumdrehungen gespeichert oder gezählt und nach einem vorgegebenen Speicherwert bzw. einer Anzahl von Umdrehungen zum Auslösen eines Signals genutzt werden.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (3) der Schrämwalze (5) mit einem Körperschallaufnehmer (2) besetzt ist und einen Impulsgeber (12) aufweist, der eine im Rhythmus der Schrämwalzendrehung ablaufende Impulsfolge erzeugt, und daß zwei über einen gemeinsamen Verstärker (6) mit dem Körperschallaufnehmer (2) verbundene, parallel zueinander angeordnete Filter (7) und (7') vorgesehen sind, von denen einer nur die über den Grenzwert (A) hinausgehenden und der andere nur die unterhalb des Grenzwertes (B) liegenden Amplituden der Schallspektren passieren läßt und sie einer Speicher-bzw.

Zählergruppe (8a-f) bzw. (9a-f) zuleitet, deren Speicher (a-f) bzw. Zähler einzeln mit dem Impulsgeber (12) und einer gemeinsamen Anzeigevorrichtung (10) verbunden sind.