DE3604480C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messwertverarbeitung an Arbeitszylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Meßwertverarbeitung an Arbeitszylindern in Strebbaubetrieben des untertägigen Bergbaus, bei dem die Ausfahrlänge der Rückzylinder beim Rücken des Strebförderers meßtechnisch erfaßt und addiert wird.

Im untertägigen Steinkohlenbergbau wird die Steinkohle in der Bundesrepublik Deutschland und auch in den meisten anderen Staaten im sogenannten Strebbau hereingewonnen. Dabei wird die Gewinnungsmaschine am Strebförderer geführt, der sich auf der gegenüberliegenden Seite am Strebausbau mit Hilfe von Rückzylindern abstützt. Diese Rückzylinder dienen gleichzeitig zum Vorschieben des Strebförderers sowie zum Rücken des Strebausbaus. Aufgrund dieser Doppelfunktion ist versucht worden, durch Überwachung und Ermittlung der jeweiligen Ausfahrlänge der Kolben dieser Rückzylinder die Lage der Abbaufront und den jeweils erzielten Abbaufortschritt zu ermitteln. Der Kolben eines solchen Rückzylinders wird entsprechend so ausgebildet und mit einem Wegmeßgeber versehen, daß seine Bewegungen genau nachvollzogen und die zurückgelegten Weglängen meßtechnisch erfaßt werden können (DE-PS 32 25 342). Die ermittelten Werte werden einer Meßstelle zugeführt, dort ausgewertet und addiert. Ungenauigkeiten treten insbesondere dadurch auf, daß tote Teilhübe auftreten, d. h. also für den Abbaufortschritt unwirksame Teilhübe. Diese Teilhübe treten bei den sich ständig wiederholenden Rück- und Schreitvorgängen durch auftretende Lagerspiele auf, noch dadurch vergrößert, daß bei den Schreitvorgängen das Fördermittelsegment zusätzlich zurückgezogen werden kann. Diese toten Teilhübe verfälschen das Bild des ermittelten Abbaufortschrittes so sehr, daß die gewünschte genaue Aussage nicht gegeben ist und darüber hinaus eine entsprechende Auswertung durch Nachschaltung weiterer Betriebsmittel zusätzliche Fehlerquellen erbringen würde. Bei weiteren bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist von Nachteil, daß sie entweder nur unter bestimmten örtlichen Verhältnissen einsetzbar sind oder einen hohen Wartungsaufwand erfordern, vor allem aber über einen längeren Zeitraum so ungenau arbeiten, daß auch hier weitere markscheiderische Messungen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßwerterfassung von Fehlerquellen auf einfache Art und Weise möglichst freizuhalten, insbesondere die toten Hübe zu eliminieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hydraulikdruck in den einzelnen Rückzylindern gemessen und zum Ein- und Ausschalten der die Ausfahrlänge ermittelnden Meßstelle verwendet wird.

Durch die Ermittlung bzw. Überwachung des Hydraulikdruckes in den einzelnen Rückzylindern ist es möglich, die Meßstelle jeweils nur dann den Abbaufortschritt messen zu lassen, wenn aufgrund eines entsprechend hohen Druckes im Rückzylinder mit Sicherheit davon ausgegangen werden kann, daß der Strebförderer wirksam und dem erzielten Abbaufortschritt entsprechend verschoben wird. Dadurch werden die sogenannten toten Hübe wirksam und auf einfache Art und Weise, aber sicher eliminiert.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einer die Ausfahrlänge des Rückzylinders bzw. dessen Kolbens ermittelnden und den Abbaufortschritt addierenden Meßstelle. Dieser Meßstelle sind dabei ein Druckaufnehmer, vorzugsweise je zwei Druckaufnehmer, zugeordnet, die die Meßstelle ein- bzw. ausschaltend eingestellt sind.

Nach Beendigung jedes Schreitvorganges wird der Nominalbetriebsdruck zum Rücken erstmals nach Überwindung der Lagerspiele und dem erneuten Andrücken des eventuell zurückgezogenen Fördermittels an die Abbaufront erreicht. Dieser hohe Nominalbetriebsdruck führt zu Betätigung des zugeordneten Druckaufnehmers und damit zur Aktivierung der Meßstelle. Der Vergleich der jetzt ermittelten Zylinderposition mit der nach jedem Durchgang der Gewinnungsmaschine durch die Veränderung der Abbaufront neuen Position des Zylinders bzw. des Rückzylinders ergibt den tatsächlichen Abbaufortschritt. Die Messung wird so lange fortgeführt, bis die konstruktiv begrenzte oder die aus betrieblichen Gründen erreichbare Ausfahrlänge des Zylinders die Einleitung des Schreitvorganges erforderlich macht. Hierbei wird der Betriebsdruck auf die andere Zylinderseite geschaltet, wobei der hier angeordnete Druckaufnehmer anspricht, der seinerseits nun die Meßstelle wieder inaktiviert, so daß die nachfolgenden Bewegungen des Kolbens nicht miterfaßt werden. Der zweite Druckaufnehmer dient zur Kontrolle und zur Feststellung der Beendigung des jeweiligen Schreitvorganges.

Eine hervorragende Anpaßbarkeit an die jeweiligen untertägigen Gegebenheiten ist vorhanden, weil erfindungsgemäß beliebige Druckaufnehmer verwendet werden können und die Umstellung analoger Druckaufnehmer bezüglich der Ansprechpunkte bzw. Ansprechdrücke der Meßstelle erfolgt, je nachdem, welche Drücke im bzw. am jeweiligen Einsatzort vorgegeben sind.

Ein Druckaufnehmer ist der Kolbenseite und der andere Druckaufnehmer der Zylinderseite des Rückzylinders zugeordnet, wobei der zylinderseitige Druckaufnehmer auf den Betriebsdruck des Zylinders und der kolbenseitige Druckaufnehmer auf einen Ansprechdruck eingestellt ist, der unter dem zur Überwindung der Haftreibung des Kolbens benötigten Druckes liegt. Beide Druckaufnehmer sprechen somit jeweils so feinfühlig an, daß die sogenannten toten Hübe, egal, ob beim Vorrücken des Strebförderers oder bei Abschluß dieses Vorganges, sicher ausgeschaltet sind. Bevor der Ausbau sich in Bewegung setzt, werden wie beim Rückvorgang zunächst Lagerspiele des Zylinders und des Fördermittelsegmentes durch geringen Kraftaufwand überwunden und daher ist hier, um Meßfehler zu vermeiden, der Ansprechdruck des kolbenseitigen Druckschalters für das Inaktivierungssignal der Meßstelle so niedrig gelegt, daß er unter dem Druck liegt, der zur Überwindung der Haftreibung des Kolbens notwendig ist. Weitere Fehlerquellen werden erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet, daß die Meßstelle den Rückdruck bzw. Betriebsdruck speichernd ausgebildet ist, so daß anhand dieser Werte sehr schnell überprüft werden kann, ob die gesamte Anlage, insbesondere aber die beiden Druckaufnehmer, noch wirksam sind.

Im Strebbau wird häufig die sogenannte Gruppensteuerung verwendet, d. h., mehrere einzelne Ausbaueinheiten werden im vorbestimmten Takt gerückt bzw. betätigt. Um dieses auch bei der erfindungsgemäßen Lösung ermöglichen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Meßstelle mit benachbarten oder allen Meßstellen und einer Datenzentrale über Datenübertragungsleitungen verbunden ist. Auf diese Weise kann eine Gruppensteuerung oder bei rechnerüberwachten und -gesteuerten Systemen eine zentrale Steuerung erfolgen.

Obwohl in den meisten Anwendungsfällen nur eine begrenzte Anzahl von Ausbaueinheiten mit einem Meßzylinder ausgerüstet sein wird, ist im allgemeinen bei automatischen Steuerungen eine Überwachung der Betriebsdrücke in den Arbeitszylindern jeder Ausbaueinheit zur Ansteuerung des zugehörigen Hydraulik-Steuerbocks erforderlich. Zu diesem Zweck sind in die entsprechenden Ausbaueinheiten sogenannte Signalverarbeitungsstellen, das sind zum Beispiel Meßstellen in vereinfachter Ausführung, zu installieren; diese können unter Umständen mehrere Ausbaueinheiten überwachen und ansteuern.

Der technische Fortschritt und der Wert dieser Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß die Meßgenauigkeit des Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung wesentlich verbessert ist, indem die während der einzelnen Arbeitstakte der Rückzylinder auftretenden toten Hübe wirksam eliminiert sind. Damit wird ein Meßwert erhalten, der genau proportional ist zur Ausfahrlänge der Kolbenstange. Dieser Meßwert kann abgespeichert, angezeigt oder fernübertragen werden. Damit ist erstmals eine genaue Aussage über die Lage der Abbaufront und über den erzielten Abbaufortschritt möglich. Durch Addition der Teilabbaufortschritte erhält man den bis dahin erzielten Gesamtabbaufortschritt mit um so größerer Genauigkeit, je größer die Auflösung der Meßwerte ist. Keinen Einfluß hat der Wechsel eines Rückzylinders und auch nicht der Wechsel der Meßstelle. Einzige Störgröße, die verbleibt, ist der Teil- oder Totalausfall eines Druckaufnehmers, wobei hier durch geeignete Kontrollmittel Fehler aber ebenfalls ausgeschaltet oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden können. Auftretende Druckschwankungen sind ebenfalls ohne Bedeutung, da die Meßstelle zur Aktivierung nur einmal das Erreichen des Betriebsdruckes benötigt, danach nimmt sie den Weg des Kolbens unabhängig von eventuellen Druckschwankungen auf und wird erst wieder inaktiviert, wenn der weitere Duckaufnehmer bzw. Druckschalter anspricht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 weiter erläutet. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisiertes Schaltbild,

Fig. 2 zwei Strebausbaueinheiten in Draufsicht, einmal in gerückter und einmal in zu rückender Position, und

Fig. 3 eine Meßstelle in vereinfachter Darstellung.

Das Schaltbild nach Fig. 1 zeigt zunächst einmal einen Strebförderer 1 sowie einen nur angedeuteten Strebausbau 2. Von diesem Strebausbau 2 ist nur ein Rückzylinder 3 und ein Setzzylinder 8 angedeutet. Der Rückzylinder 3 ist über die Zylinderseite 4 und die Kolbenseite 5 mit dem Steuerblock 7 sowie, wie dargestellt, mit der Meßstelle 10 verbunden. Die Bewegungen des Kolbens 6 werden dabei über eine hier im einzelnen nicht dargestellte Einrichtung überwacht, wobei beispielsweise jeweils der Takt des Ausziehens des Kolbens 6 als eine bestimmte Meßeinheit vorgegeben ist, die von der Meßstelle 10 ermittelt und festgehalten wird.

Der Meßstelle 10 sind Druckaufnehmer 11 und 14 zugeordnet, die jeweils über Meßleitungen 12, 15 mit der Meßstelle 10 bzw. über Versorgungsleitungen 13,16 mit dem Steuerblock 7 in Verbindung stehen. Diese Druckaufnehmer 11, 14 können schaltend ausgeführt sein oder ein dem Druck proportionales Meßsignal abgeben. Über diese Druckaufnehmer 11, 14 wird der Druckaufbau bzw. -abbau auf der Zylinderseite 4 bzw. der Kolbenseite 5 ermittelt bzw. überwacht und signalmäßig an die Meßstelle 10 weitergegeben, daß diese aktiviert oder inaktiviert wird, je nachdem, welche der beiden Seiten des Rückzylinders 3 gerade beaufschlagt wird.

Mit 18 sind die Verbindungsleitungen bezeichnet, die zu benachbarten Strebausbaueinheiten führen, beispielsweise um eine Gruppensteuerung zu bewirken.

Auch die Setzzylinder 8 können zweckmäßig mit Druckaufnehmern 20, 21 versehen werden, um so sowohl den Schreitvorgang wie den Setz- bzw. Raubvorgang druckabhängig zu steuern. Diese Druckaufnehmer 11, 14 bzw. Druckaufnehmer 20, 21 sorgen in Zusammenspiel dafür, daß die auftretenden Lagerspiele 22, wie wertmäßig in Fig. 2 angedeutet, sicher eliminiert werden, d. h. sie sorgen dafür, daß jeweils nur der wirklich wirksame Hub des Kolbens 6 für die Messung festgehalten wird.

Die Meßstelle 10 ist nach Fig. 3 mit einer Meßwertanzeige 24 versehen, um so eine optische Überwachung und zusätzliche Meldungen, z. B. Schreitvorgang einleiten, zu ermöglichen. Mit 25, 26, 27 sind die Signalzugänge wie Andruck vorhanden, Hub, Schreiten bezeichnet, während die Signalausgänge 18, 29, 30 für Datenübertragung, Rücken bzw. Inaktivschalten, Schreiten bezeichnet sind. In dieser Meßstelle 10 wird, wie erwähnt, die Ausfahrlänge des Kolbens 6 erfaßt und gespeichert, ebenso wie der Betriebsdruck im Rückzylinder 3. Der bis zu diesem Zeitpunkt geleistete Abbaufortschritt, oder wenn der Zylinder in Endstellung steht, kann angezeigt werden, ebenso eine Aufforderung, den Schreitvorgang einzuleiten, falls der Resthub des Rückzylinders 3 für eine vorher einprogrammierte, maximal mögliche Schnittiefe der Gewinnungsmaschine nicht mehr ausreicht. Zur Erstinbetriebnahme und nach einem Störungsfall ist die Möglichkeit zur Eingabe von Korrekturwerten vorgesehen. Bei Anschluß eines Datenübertragungssystems können die Meßwerte in einem unter- oder übertägigen Rechner gesichert werden, gleichfalls kann von hier aus die Eingabe von Korrekturwerten erfolgen. Bei Installation eines Steuerausganges in der Meßstation, der auf das Hydraulikventil für die Funktion des Rückens Einfluß nimmt, ist die Möglichkeit zur Einhaltung eines gewünschten Strebverlaufes durch Angabe entsprechender Steuerbefehle vorhanden.

Die in Fig. 1 und 3 wiedergegebene Meßstelle 10 weist folgende Funktionen, Signaleingänge und -ausgänge sowie Anzeigen auf:

Gemäß Fig. 4 ist ein modularer Ausbau des Meß- und Steuersystems mit örtlicher Anzeige des Abbaufortschritts und örtlicher Steuerung wiedergegeben. Hier kann ein Ausbau durch eine Datenübertragung 18 erfolgen.

Fig. 5 zeigt einen weiteren Ausbau, wobei zusätzlich die Steuerung des Andruckes 29 zur Erreichung bzw. Einhaltung eines gewünschten Strebverlaufes über eine Datenzentrale 34 erfolgt. Mit 33 ist der Wegaufnehmer im Rückzylinder 3 bezeichnet. Die obengenannte Schaltung verringert vorteilhaft das Meßwertverarbeitungsvolumen in den einzelnen Meßstellen.

Nach Fig. 6 ist eine zusätzliche örtliche Steuerung zum automatischen Ablauf des Schreitvorganges mit der Folge Rauben → Schreiten → Setzen → Rücken möglich. Als weitere Stufen sind dann noch die Überwachung der Vorgänge Schreiten und Rauben/Plausibilitätskontrolle für Fehlererkennung mit den Druckaufnehmern 14 und 20 sowie Ansteuerung für den automatischen Ablauf des Schreitvorganges von einer Datenzentrale aus in gegenseitiger Abhängigkeit der Schreitvorgänge des Strebausbaus und von der Position der Gewinnungsmaschine mit Beeinflussung der Fahrtrichtung. Zur zusätzlichen Überwachung der Schreitvorgänge können die Setzzylinder 8 ebenfalls als Meßzylinder ausgebildet sein.

•  1 Strebförderer
   2 Strebausbau
   3 Rückzylinder
   4 Zylinderseite
   5 Kolbenseite
   6 Kolben
   7 Steuerblock
   8 Setzzylinder
  10 Meßstelle
  11 Druckaufnehmer
  13 Versorgungsleitung
  14 Druckaufnehmer
  16 Versorgungsleitung
  18 Verbindungsleitung für Datentransfer und gegebenenfalls Stromversorgung
  20 Druckaufnehmer
  21 Druckaufnehmer
  22 Lagerspiel
  24 Meßwertanzeige
  25 Signaleingang
  26 Signaleingang
  27 Signaleingang
  28 Signaleingang
  29 Signalausgang
  30 Signalausgang
  31 Signalausgang
  32 Signalausgang
  33 Wegaufnehmer
  34 Datenzentrale

Claims (8)

1. Verfahren zur Meßwertverarbeitung an Arbeitszylindern in Strebbaubetrieben des untertägigen Bergbaus, bei dem die Ausfahrlänge der Rückzylinder beim Rücken des Strebförderers meßtechnisch erfaßt und addiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikdruck in den einzelnen Rückzylindern gemessen und zum Ein- und Ausschalten der die Ausfahrlänge ermittelnden Meßstelle verwendet wird.

2. Vorrichtung zur Meßwertverarbeitung an Arbeitszylindern in Strebbaubetrieben des untertägigen Bergbaus zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer die Ausfahrlänge des Rückzylinders bzw. dessen Kolben ermittelnden und den Abbaufortschritt addierenden Meßstelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstelle (10) ein Druckaufnehmer (11), vorzugsweise je zwei Druckaufnehmer (11, 14) zugeordnet sind, die die Meßstelle ein- bzw. ausschaltend eingestellt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufnehmer (11, 14) auf verschiedene Ansprechdrücke einstellbar ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckaufnehmer (14) der Kolbenseite (5) und der andere Druckaufnehmer (11) der Zylinderseite (4) des Rückzylinders (3) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderseitige Druckaufnehmer (11) auf den Betriebsdruck des Rückzylinders (3) eingestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbenseitige Druckaufnehmer (14) auf einen Ansprechdruck eingestellt ist, der unter dem zur Überwindung der Haftreibung des Kolbens (6) benötigten Druckes liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (10) den Rückdruck bzw. den Betriebsdruck speichernd ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (10) mit benachbarten oder allen Meßstellen und einer Datenzentrale über Datenübertragungsleitungen (18) verbunden ist.