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Sensoranordnung für die Steuerung der Frästiefen-
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einstelluna von Oberflächenfräsern.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausbeutung von
Lagerstätten nach dem Oberflächengewinnungsverfahren, wie sie in der gleichzeitig
eingereichten Patentanmeldung (unser Zeichen: W/2641.5) beschrieben ist. Diese Vorrichtung
weist ein selbstfahrendes'Fahrwerk sowie eine daran höhenverstellbar montierte Fräswalze
zum Abfräsen der Lagerstätte in einer bestimmten Tiefe sowie eine Ladevorrichtung
für das abgefräste Material auf.
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Diese Vorrichtungen bzw. Maschinen fahren über die Lagerstätte und
fräsen das Lagerstättenmaterial ab, wobei das in zerkleinerter Form anfallende Material
mit Hilfe der Ladevorrichtung sofort auf Transportfahrzeuge geladen wird, die mit
gleicher Geschwindigkeit hinter oder neben der Vorrichtung fahren und so für den
kontinuierlichen Abtransport sorgen.
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Gemäß der vorerwähnten gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung
erfolgt die Frästiefeneinstellung der Fräswalze über Sensoren, die hinter der Fräswalze
angeordnet sind und das von der abgefrästen Oberfläche reflektierte Licht empfangen
und zur Steuerung der Frästiefeneinstellung der Fräswalze verwenden. Je nachdem,
ob die abgefräste Oberfläche noch schwarze Kohle-oder aber helle Ton- oder Mergelschichten
aufweist, empfängt der Lichtsensor unterschiedliche reflektierte Lichtenergien und
steuert die Frästiefe so, daß die Fräswalze nur in Kohle bzw. einem anderen zu gewinnenden
Lagermaterial arbeitet.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun speziell die Ausbildung und
Anordnung der Lichtsensoren für die Steuerung der Fräswalzeneinstellung.
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Derartige Lichtsensoren, die entweder aus einer einfachen Fotozelle
bestehen und das von der abgefrästen Lagerstättenoberfläche reflektierte Licht messen
oder aber aus einem Lichtsender und direkt daneben oder aber auch in der gleichen
Baueinheit angeordnetem Lichtempfänger bestehen und die dabei entweder mit normalem
Licht oder vorzugsweise mit Licht einer speziellen Wellenlänge, besonders bevorzugt
mit Infrarotlicht, arbeiten, sind direkt hinter der Fräswalze angeordnet, also in
einem Bereich, der sehr gefährdet ist und vor allem eine starke Staub-und Schmutzentwicklung
aufweist.
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Im praktischen Betrieb unterliegen daher die Sensoren einer sehr starken
Verschmutzung, was wiederum zur Folge hat, daß die einmal eingestellten Bezugswerte
nach einer gewissen Zeit nicht mehr relevant sind, und demzufolge Fehlmessungen
und Fehlsteuerungen der Fräswalze auftreten.
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Diese Nachteile zu beheben und die Licht sensoren so aus zu bilden
und anzuordnen, daß eine Verschmutzung weitgehend vermieden wird, ist Hauptaufgabe
der vorliegenden Erfindung.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin, bei Verwendung von zwei Sensoren,
die unterschiedlich tiefe Lagerstättenoberflächen abtasten, den tiefer liegenden
Sensor so anzuordnen, daß er einwandfrei die Lagerstättenoberfläche in einer um
einen definierten Betrag unter der Fräsebene liegenden Ebene abtastet.
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Gelöst wird die Hauptaufgabe mit einer Lichtsensoranordnung der vorstehend
definierten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Lichtsensor in einem vorzugweise
vertikal hinter der Fräswalze angeordnetem und nach unten offenen Hohlkörper beabstandet
von seinem unteren Ende angeordnet ist.
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Ein solcher Hohlkörper, der an sich einen beliebigen Querschnitt aufweisen
kann, besitzt vorzugsweise runden Querschnitt und kann so stabil ausgebildet und
angeordnet sein, daß auch größere Stücke des abgefrästen Materials beim Anstoßen
den in seinem Inneren beabstandet von seinem unteren Ende angeordneten Sensor nicht
beschädigen.
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Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, den Lichtsensor von der
Wand des Hohlkörpers beabstandet anzuordnen, etwa dergestalt, daß der Sensor mit
einer parallel zur Wan des Hohlkörpers geführten Halterung am verschlossenen Ende
des Hohlkörpers befestigt ist.
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Bei einer solchen Ausbildung übertragen sich Stöße gegen den Hohlkörper
nur indirekt auf den relativ empfindlichen Sensor.
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Während der Sensor auf diese Weise gegen direkte Einwirkungen des
abgefrästen Materials weitgehend geschützt angeordnet ist, erweist sich die Staub-
und Schmutzbildung beim Abfräsen jedoch als außerordentlich nachteilig. Die feinen
Staubteilchen dringen auch in den Hohlkörper ein und lagern sich auf der Innenwandung
und insbesondere auf dem Sensorfenster ab und beeinträchtigen auf diese Weise die
Meßergebnisse.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß im oberen Teil des Hohlkörpers
eine Preßluftzuleitung vorgesehen ist. Uber diese Preßluftzuleitung wird ständig
Preßluft in den Hohlkörper geblasen, wodurch das Eindringen von Staub- und Schmutzteilchen
in den Hohlkörper weitgehend vermieden wird.
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Es hat sich weiterhin als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn anstelle
der Einführung der Preßluft im oberen Teil des Hohlkörpers oder aber auch zusätzlich
zur Einführung der Preßluft im oberen Teil des Hohlkörpers in Höhe des Lichtsensors
eine seitliche Preßluftzuführung vorgesehen ist. Durch diese seitliche Preßluftzuführung
wird speziell das Sensorfenster ständig freigeblasen.
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Bei Verwendung eines Hohlkörpers mit etwa kreisförmigem Querschnitt
hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, die Preßluftzuleitung tangential in den
Hohlkörper einzuführen. Eine oder vorzugsweise mehrere solcher tangentialen Preßlufteinleitungen
halten sowohl die Innenwandung des Hohlkörpers als auch das Sensorfenster weitgehend
frei von Verschmutzung, so daß Fehlsteuerungen der Frästiefeneinstellung auch bei
längerdauerndem Betrieb der Vorrichtung vermieden Werden.
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Die seitliche Preßluftzuführung wird vorzugsweise im Inneren des Hohlkörpers
verlegt, damit sie gegenüber äußeren Einwirkungen geschützt angeordnet ist.
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Da indessen der Hohlkörper selbst sehr dickwandig ausgebildet sein
muß, damit er die notwendige Stabilität aufweist, hat es sich als sehr zweckmäßig
erwiesen, in der Wandung des Hohlkörpers in axialer Richtung eine oder mehrere Bohrungen
vorzusehen, durch die die Preßluft bis etwa in Höhe des Sensorfensters geleitet
wird und dann über eine Querbohrung, die vorzugsweise tangential angebracht ist,
nach innen austritt.
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Auf diese Weise läßt sich in relativ einfacher Weise die Preßluftzuführung
im Hohlkörper verwirklichen, ohne daß Preßluftleitungen den reinigenden Luftstrom
im Inneren des Hohlkörpers beeinträchtigen.
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Wie eingangs bereits erwähnt, erfolgt die Steuerung der Frästiefeneinstellung
der Fräswalze häufig mit zwei Sensoren, von denen eine Sensoreinheit die normale
abgefräste Oberfläche der Lagerstätte abtastet, während die zweite Sensoreinheit
eine etwas tiefer liegende Oberfläche abtastet.
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Zu diesem Zweck muß eine mechanische Aufreißvorrichtung vorgesehen
werden, mit der die bereits abgefräste Lagerstättenoberfläche um einen geringen
Betrag aufgerissen wird, damit die darunter liegende Lagerstätte von dem Sensor
abgetastet oder, besser ausgedrückt, das reflektierte Licht dieser Oberfläche von
dem Sensor empfangen und in elektrische Energie umgewandelt werden kann um so zur
Frästiefeneinstellung der Fräswalze zu dienen.
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Die Anbringung eines solchen tiefer liegenden Grabens erweist sich
als etwas problematisch.
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In umfangreichen Versuchen hat der Anmelder gefunden, daß optimale
Ergebnisse in Bezug auf die Anbringung eines
solchen tiefer liegenden
Grabens in der Weise erreicht werden, daß eine kleine Fräswalze vorgesehen wird,
die die bereits abgefräste Lagerstättenoberfläche in der für den Sensor erforderlichen
Breite auf fräst und so die Möglichkeit schafft, die darunter liegenden Materialien
in Bezug auf ihre Lichtreflektionseigenschaften zu testen.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der tiefer liegende
Sensor hinter einer kleinen, die abgefräste Lagerstättenoberfläche in der erforderlichen
Tiefe aufreißenden Pflugschar angeordnet.
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Gemäß einer besonders einfach zu verwirklichenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der tiefer liegende Sensor hinter einem auf der üblichen
Fräswalze hochstehenden Fräsmeißel angeordnet, der die Lagerstättenoberfläche in
der erforderlichen Tiefe aufreißt. Bei dieser Ausführungsform erübrigen sich sozusagen
zusätzliche Vorrichtungen für die Anbringung des Meßgrabens. Es ist lediglich zweckmäßig,
an der entsprechenden Stelle des Abstreifbleches noch einen vorstehenden Bereich
vorzusehen, der den vom hochstehenden Fräsmeißel gefrästen Graben von dem losen
Material säubert, so daß der Sensor die tiefer liegende Oberfläche des Grabens in
Bezug auf die lichtreflektierenden Eigenschaften austesten kann.
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Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung
im Schnitt; Fig. 2 die Anordnung eines Sensors hinter einer die abgefräste Lagerstätte
in der erforderlichen Tiefe aufreißenden Pflugschar;
Fig. 3 die
Anordnung des Sensors hinter einem auf der Fräswalze hochstehenden Fräsmeißel, der
die Lagerstätte in der erforderlichen Tiefe aufreißt.
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Der in Fig. 1 gezeigte Sensor 1 besteht aus einem Lichtempfänger 2
und einem den Empfänger 2 umgebenden Lichtsender 3, die beide in einem Gehäuse angeordnet
sind. Diese Sensor 1 ist dabei in einem Hohlkörper 4 angeordnet, wobei der Sensor
von der Wand des Hohlkörpers 4 beabstandet an dem verschlossenen Ende des Hohlkörpers
befestigt ist. In dem verschlossenen Ende des Hohlkörpers befindet sich eine Preßluftzuführung
5, mit der Preßluft in den Hohlkörper eingeblasen wird. Dieselbe hat zweckmäßig
einen Druck von etwa 2 atü und sie sorgt dafür, daß sich weder auf dem Sensor und
insbesondere dem Sensorfenster, noch auf der Innenwandung des Hohlkörpers Staub
und Schmutz ablagern.
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In der relativ dicken Wandung des Hohlkörpers 4 ist weiterhin eine
in axialer Richtung verlaufende Bohrung 6 vorgesehen, die in Höhe des Sensorfensters
7 im Inneren des Hohlkörpers 4 mündet und durch die ebenfalls Druckluft geleitet
wird, die insbesondere das Sensorfenster 7 ständig freibläst.
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Die aus dem Hohlkörper nach unten austretende Druckluft soryt weiterhin
dafür, daß auch etwaige Gesteins- oder Tonschichten von etwa vorhandenem schwarzem
Kohlenstaub, der gegebenenfalls die Lichtreflektion verfälschen würde, freigeblasen
werden.
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Für den Meßvorgang wird vorzugsweise Infrarotlicht verwendet, welches
von dem im Sensor vorgesehen Infrarotstrahler 3 emitiert, von der Lageroberfläche
8 reflektiert und von dem Empfänger 2 aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt
wird, die zur Steuerung der Fräswalzeneinstellung verwendet werden.
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Fig. 2 zeigt die Anordnung des Hohlkörpers 4 mit dem darin angeordneten
Sensor 1 hinter einer Pflugschar 9, mit der die bereits abgefräste Lagerstätte in
der erforderlichen Tiefe aufgerissen wird, sodaß der Sensor eine tiefer liegende
Oberfläche erfassen kann. Fig. 2 ist dabei ein Horizontalschnitt.
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In Fig. 3 ist schematisch eine Fräswalze 11 dargestellt, bei der ein
einzelner Fräsmeisel 10 über den Schneidbereich 12 der anderen Fräsmeisel hinausragt
und so die Lagerstättenoberfläche in der erforderlichen Tiefe aufreißt. Fluchtend
mit diesem hochstehenden Fräsmeisel 10 ist der Sensor angeordnet, sodaß die von
ihm ausgesandten Lichstrahlen gegebenenfalls nach Entfernung des losen Materials
eine tiefer liegende Oberfläche der Lagerstätte abtasten.