DE3841524A1

DE3841524A1 - Apparatus for detecting the cutting horizon for winning machines

Info

Publication number: DE3841524A1
Application number: DE19883841524
Authority: DE
Inventors: Guenter Reisner
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1989-06-29
Also published as: DE3841524C2

Abstract

The detecting of the cutting horizon for winning machines, such as coal ploughs and shearer loaders, in particular the determining of the position of the coal/rock boundary layer, is effected by means of light signals of selected wavelengths on reflecting layers, at least one sensor head which trails on the floor being provided on the winning machine. The sensor head has at least one bunch (5, 5') of beam waveguides designed as measurement transducer and guided in a channel (6) closed with a crystal window. The channel (6) is in the outlet of the sensor head (3) at an angle of 30 degrees, and the bottom surface (13) of the crystal window (7) is parallel to the floor (2) (Figure 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen des Schneidhorizontes für Gewinnungsmaschinen, wie Kohlenhobel und Walzenlader, insbesondere zum Erfassen der Lage der Kohle-Gesteins-Grenzschicht mit Hilfe von Lichtsignalen aus gewählter Wellenlängen an Reflexionsflächen, wobei an der Gewinnungsmaschine mindestens ein auf dem Liegenden schleifend geführter Sensorkopf mit mindestens einem als Meßwertaufnehmer ausgebildeten und in einem mit einem Kristallfenster verschlossenen Kanal geführten Lichtwellen leiterbündel sowie auf dem Maschinenkörper eine Sende- und Empfangsstation angeordet sind.The invention relates to a device for recognizing the Cutting horizons for mining machines, such as coal planes and roller loaders, in particular for detecting the position of the Coal-stone boundary layer with the help of light signals selected wavelengths on reflection surfaces, whereby at the Extraction machine at least one on the lying Grinding sensor head with at least one as Sensor trained and in one with a Crystal window closed channel guided light waves bundle of conductors and a transmission and Receiving station are arranged.

Nach dem deutschen Patent 35 09 868 wird eine automatische Steuerung für die höhenverstellbaren Meißel eines Kohlenho bels näher beschrieben. Dabei wird mittels mindestens eines Meßwertaufnehmers die Kohle-Gesteins-Grenzschicht über gepulstes Licht erfaßt und die unterschiedlichen Reflexi onseigenschaften von Kohle und Liegendgestein werden zur Steuerung der Werkzeuge genutzt. Die in dem auf dem Liegenden schleifend mitgeführten im Sensorkopf befindlichen Meßsonden werden durch die Enden von Lichtwellenleiter bündeln gebildet, die mit einem Lichtsender und einem Licht empfänger verbunden sind. Die Lichtwellenleiterbündel sind in eine feste Keramikschicht im Sensorkopf eingebettet und reichen bis an die Außenfläche eines Keramikkörpers.According to German patent 35 09 868 an automatic Control for the height-adjustable chisels of a coal hoist bels described in more detail. At least one Transducer across the coal-rock boundary layer pulsed light and the different reflexes on properties of coal and bedrock become Control of the tools used. The in the on the Lying loops carried in the sensor head Measuring probes are through the ends of optical fibers bundle formed with a light transmitter and a light are connected to the receiver. The fiber optic bundles are embedded in a solid ceramic layer in the sensor head and extend to the outer surface of a ceramic body.

Obwohl die Versuche hinsichtlich der Reflexionsmessungen an Kohle- und Liegendgestein, insbesondere unter Verwendung von ausgewählten Wellenlängen deutlich erkennbare und gut diffe renzierbare sowie für eine entsprechende Steuerung ausrei chende Meßergebnisse brachten, scheiterten die praktischen Versuche daran, daß der probeweise an einem Meßstand schleifend auf einbetonierter Kohle und Liegendgestein liegend mitgeführten Sensorkopf und die darin in einer Keramikplatte eingebetteten Lichtwellenleiterbündel schon im Labor durch Verschleiß des Sensorkopfbodens und dem damit verbundenen Abknicken und Umbiegen von einzelnen Lichtwellenleiterfasern Streuwerte ergaben, die eine eindeutige Identifizierung des wichtigen Horizontes nicht zuließen.Although the experiments regarding the reflection measurements Coal and lying rock, especially using selected wavelengths clearly recognizable and well diffe limitable and sufficient for a corresponding control The appropriate measurement results failed, the practical ones failed Try to test it on a test stand grinding on cemented concrete and lying rock lying sensor head and the one in it Ceramic plate embedded fiber optic bundle already in the Laboratory due to wear on the sensor head base and with it connected kinking and bending of individual Fiber optic fibers gave scatter values that a no clear identification of the important horizon allow.

Aus dem Bericht DE-Forschungsvorhaben "Meßsystem für Kohlenhobel" Zwischenbericht für die Zeit vom 1. Jan. 1987 bis 31. März 1987 für Ruhrkohle AG, Batelle Institut in Frankfurt am Main, 4. 1987 Arbeitspaket 4000 Seiten 10 und 11 hervorgeht, hat man die durch Verschleiß der Lichtwellenleiterfasern sich ergebenden Streuwerte im Hinblick auf eine bessere Identifizierung mit einem optischen Fenster in Form eines Saphires verschlossen, wobei dieses Fenster den auftretenden mechanischen Beanspruchungen durch Schleifen über Kohle und Nebengestein standhielt.From the report DE research project "Measuring system for Coal planer "Interim report for the period from January 1, 1987 until March 31, 1987 for Ruhrkohle AG, Batelle Institute in Frankfurt am Main, 4. 1987 work package 4000 pages 10 and 11 emerges, one has the wear of the Optical fiber fibers result in scatter values in the For better identification with an optical Sapphire window closed, this one Window through the mechanical stresses occurring Grinding over coal and bedrock withstood.

Der Einsatz eines Kristallfensters ließ jedoch bei der Durchführung von Versuchen aufgrund rückreflektierter Strahlungsanteile von der Ein- und Austrittsfläche des Kristallfensters keine deutlichen Ergebnisse zu, da die Signale der direkten Reflektoren von der Ein- und Austrittsfläche aus Saphirkristall größer waren, als das Meßsignal von Kohle und Gestein unter dem Saphirkristall.However, the use of a crystal window left the Conducting experiments based on back-reflected Radiation shares from the entrance and exit surface of the Crystal window no clear results because the Signals from the direct reflectors from the input and Sapphire crystal exit area were larger than that Measurement signal of coal and stone under the sapphire crystal.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zum Erkennen des Schneidhorizontes für Gewinnungs maschine wie Kohlenhobel und Walzenlager zu schaffen, welche aufgrund der Strahlungsanteile, die von Kohle und Gestein in die Empfangsfasern gelangen, eine eindeutige Identifizierung der Kohle-Gesteins-Grenzschicht ermöglicht.The invention is based on the object, a front direction for recognizing the cutting horizon for extraction to create machines such as coal planes and roller bearings, which is due to the radiation components from coal and Rock get into the receiving fibers, a clear one Identification of the coal-rock boundary layer is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die Lichtwellenleiterbündel aufnehmende Kanal im Austritt des Sensorkopfes unter einem Winkel von 30 Grad und die untere Fläche des Kristallfensters parallel zum Liegenden verlaufen. Im Rahmen der Funktionsfähigkeit der erfindungs gemäßen Vorrichtung erscheint ein Winkel von 20 bis 45 Grad möglich.This object is achieved in that the the channel receiving the optical fiber bundle in the outlet of the sensor head at an angle of 30 degrees and the lower surface of the crystal window parallel to the horizontal run. Within the functionality of the Invention According to the device, an angle of 20 to 45 degrees appears possible.

Aufgrund des spektralen Verhaltens von Kohle und Nebengestein bildet man ein rechnerisches Verhältnis der Meßwerte bei 850 nm und 1500 nm und erreicht eine eindeutige Unterscheidung. Due to the spectral behavior of coal and Secondary rock forms a mathematical ratio of Measured values at 850 nm and 1500 nm and reached a clear Distinction.

Im Rahmen der Erfindung sind auch andere Wellenlängen kombinationen vorstellbar. Für die ausgewählten Wellenlängen sind leistungsstarke Lichtquellen, zum einen eine lichtemit tierende Diode (LED) oder eine Laserdiode und eine Laserdiode vorgesehen. Ein weiterer Vorteil dieser Wellenlängen besteht darin, daß das Wasser für diese Wellenlängen ein optisches Fenster darstellt und somit Feuchtigkeit keinen Einfluß auf die Messungen hat.Other wavelengths are also within the scope of the invention combinations imaginable. For the selected wavelengths are powerful light sources, on the one hand a light emitter tive diode (LED) or a laser diode and one Laser diode provided. Another advantage of this Wavelengths are that the water for this Wavelengths represent an optical window and thus Moisture has no influence on the measurements.

Der für das Fenster ausgesuchte Saphir hat den Vorteil, daß er im Bereich der Meßwellenlängen optisch transparent und durch seine Härte mechanisch belastbar ist. Die Übertragung des Lichtes zum Liegenden von den Lichtquellen aus erfolgt über ein zweiarmiges Lichtwellenleiterbündel. An dem zum Liegenden zugewandten Ende der Lichtwellenleiterbündel be findet sich das optische Fenster. Die vom Liegenden reflektierten Anteile der Sendestrahlung werden von den Einzelfasern des Empfangsarmes wieder empfangen. Für die Führung der Lichtwellenleiterbündel erweist es sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft, daß diese über die gesamte Länge in einer flexiblen Ummantelung verlaufen und an den Enden der Ummantelung Steckeinsätze vorgesehen sind, in welchen die Lichtwellenleiterbündel in Form von Augen enden. Die aus einer Vielzahl von Einzelfasern mit einem Durchmesser von beispielsweise 70 µ zusammengesetzten Lichtwellenleiterbündel münden an der oberen Seite des oberen Steckeinsatzes auf der Sendeseite für die zu verwendenden Wellenlängen von 850 nm und 1550 nm in zwei Augen, wobei in diesem Steckeinsatz ein weiteres Auge für den Empfangsarm der Lichtwellenleiterbündel vorge sehen ist. Ein besonderer Vorteil ist weiterhin darin zu sehen, daß die für zwei Wellenlängen von 850 und 1550 nm als Sendearme verwendeten Einzelfasern des Lichtwellenleiterbündel statistisch gemischt, zu einem Ast gebündelt, an der unteren Seite des zum Liegenden gerichteten Steckeinsatzes ein Auge bilden, um welches konzentrisch die Einzelfasern des Empfangsarmes angeordnet sind.The sapphire selected for the window has the advantage that he optically transparent in the range of the measuring wavelengths and is mechanically resilient due to its hardness. The transfer of the light to the lying from the light sources via a two-arm fiber optic bundle. On the for Lying facing end of the fiber optic bundle be there is the optical window. The one lying down reflected portions of the transmitted radiation are from the Receive individual fibers of the receiving arm again. For the Guidance of the fiber optic bundle proves it in Framework of the invention as particularly advantageous that this over the entire length in a flexible jacket run and plug inserts at the ends of the casing are provided in which the optical fiber bundle in End shape of eyes. The from a variety of Individual fibers with a diameter of, for example, 70 µ composite fiber optic bundle open at the upper side of the upper insert on the transmitting side for the wavelengths of 850 nm and 1550 nm to be used in two eyes, with another in this insert Eye for the receiving arm of the fiber optic bundle see is. There is also a particular advantage to this see that for two wavelengths of 850 and 1550 nm individual fibers of the Fiber optic bundle statistically mixed, to one branch bundled, on the lower side of the lying down directional insert form an eye around which concentrically arranged the individual fibers of the receiving arm are.

Die Lichtwellenleiterbündel sitzen satt an der unteren Seite des unteren Steckeinsatzes auf der Innenseite des Saphirfensters auf. Das auf der Seite zur Kraftstation noch mit zwei Sendearmen - für jede Wellenlänge ein Arm - versehene Lichtwellenleiterfaserbündel konzentriert sich an der Berührungsfläche zur Innenseite des Saphirfensters dabei zu einem Sendearm. Die Einzelfasern der Sendearme werden statistisch gemischt in der Mitte angeordnet.The fiber optic bundles sit snugly on the lower side of the lower insert on the inside of the sapphire window. The fiber optic fiber bundle on the side facing the multi-gym , with two transmitter arms - one for each wavelength - concentrates on the interface to the inside of the sapphire window to form a transmitter arm. The individual fibers of the transmitter arms are statistically mixed in the middle.

Die Einzelfasern des Empfangsarmes umschließen konzentrisch den Sendearm. Mit dieser Anordnung wird ein mehr punktförmiger Austritt der Sendestrahlung und eine anteilige gleichmäßige Reflexionsstrahlung beider Wellenlängen dem Em pfangsarm zugeführt. Um den von der Ein- und Austrittsfläche des Saphirkristalls direkt reflektierte Strahlungsanteil relativ klein zu halten, wird der Saphirkristall auf seiner Außenseite unter einem Winkel von 30 Grad angeschliffen bezogen auf seine Innenseite.The individual fibers of the receiving arm enclose concentrically the transmitter arm. With this arrangement, one more punctiform exit of the transmission radiation and a proportional uniform reflection radiation of both wavelengths the Em poorly fed. To that of the entry and exit area of the sapphire crystal directly reflected radiation component To keep the sapphire crystal on its relatively small Grinded outside at an angle of 30 degrees based on its inside.

Weil in der Optik der Eintrittswinkel gleich Austrittswinkel ist, wird der größte Teil der Reflexion von der Austrittsseite des Saphirkristalls, die ja nicht erfaßt werden soll, von den Fasern des Empfangsarmes nicht erfaßt, sondern nur deren diffuse Anteile. Von Kohle und Nebengestein werden jedoch von beiden Wellenlängen gleichviele Anteile der Sendestrahlung reflektiert und von dem Empfangsarm erfaßt. Setzt man die diffuse Reflexion von der Aus- und Eintrittsfläche des Saphirkristalls als Konstante ein und bildet das Verhältnis des gewollten Meßsignals von Kohle bzw. Nebengestein bei 850 nm und 1550 nm, ergibt sich ein auswertbares Signal, der Ratiowert:Because in terms of appearance the entry angle equals the exit angle is most of the reflection from the Exit side of the sapphire crystal, which is not covered should not be caught by the fibers of the receiving arm, but only their diffuse parts. Of coal and Secondary rock however, the same proportion of both wavelengths the transmitted radiation and reflected by the receiving arm detected. If one sets the diffuse reflection from the off and Entry surface of the sapphire crystal as a constant and forms the ratio of the desired measurement signal of coal or rock at 850 nm and 1550 nm, results in evaluable signal, the ratio value:

Die Größe des Streupegels ist in erster Linie von der Ober flächengüte des Kristallfensters abhängig. Aus diesem Grunde weist das Kristallfenster auf der das Auge aufnehmenden Sei te und der auf dem Liegenden schleifenden Seite jeweils ge schliffene und polierte Oberflächen auf. Die erforderliche Sende- und Empfangseinheit ist auf dem Hobelkörper in ent sprechenden Freiräumen angebaut. Der Sensorkopf ist in der unteren Führung des sogenannten Wackelkopfes befestigt und über ein Federungssystem auf das Liegende gedrückt. Um die während des Hobelns zwangsläufig auftretenden horizontalen und vertikalen Bewegungen mit dem Sensorkopf ausgleichen zu können, muß dieser auf das Liegende gedrückt werden. Es darf hierbei nicht zu Eigenschwingungen des Sensorkopfes durch die Federn kommen. Aus diesem Grund sind zwischen Sensorkopf und Sensorkopfhalter in Fahrtrichtung nebeneinander mehrere beispielsweise drei Führungsbolzen vorgesehen, die von Vorspannfedern umgeben mit ihren Enden in Bohrungen des Sensorkopfes geführt sind. Die jeweils benötigte Vorspann kraft bzw. Federung ist vom Spiel in der Hobelanlage ab hängig, weil sich dadurch die vertikalen und horizontalen Bewegungen des Hobels verändern. The size of the scatter level is primarily from the upper surface area of the crystal window depends. For this reason shows the crystal window on the eye receiving be te and the side rubbing on the lying surface ground and polished surfaces. The required Sending and receiving unit is on the planer body in ent speaking open spaces. The sensor head is in the bottom guide of the so-called bobble head attached and pressed onto the bed using a suspension system. To the horizontal inevitably occurring during planing and compensate for vertical movements with the sensor head can, it must be pressed onto the bed. It may do not cause the sensor head to vibrate the feathers are coming. For this reason, are between the sensor head and sensor head holder side by side in the direction of travel for example, three guide bolts provided by Preload springs surround with their ends in bores of the Sensor head are guided. The opening credits required Force or suspension depends on the play in the planer dependent, because this changes the vertical and horizontal Change the movements of the plane.

Erfindungsgemäß ist in der Stirnfläche des Sensorkopfes ein Meßeinsatz auswechselbar angeordnet, der neben dem Kristall fenster auch den Steckeinsatz für die in einer flexiblen Um mantelung verlagerten Lichtwellenleiterbündel aufnimmt. Der Meßeinsatz ist vorteilhafterweise zweigeteilt und besteht aus der auf dem Liegenden geführten Schleißplatte und dem Schleißplattenhalter. Auf diese Weise ist es möglich, die Schleißplatte, die erheblichem Verschleiß unterliegt, bei Bedarf auszutauschen. Innerhalb des Schleißplattenhalters wird der Steckeinsatz bzw. das untere Ende der Ummantelung durch einen besonders konstruierten Formflansch in seinem Sitz so fixiert, daß das Lichtwellenleiterbündel immer exakt auf der Innenfläche des Kristallfensters aufliegt. Ein O-Ring sorgt dabei für eine hermetische Abdichtung gegen Staub zwischen der Kontaktfläche des die Lichtwellenleiterbündel aufnehmenden Auges und dem Kristallfenster.According to the invention is in the end face of the sensor head Measuring insert interchangeably arranged next to the crystal window also the insert for the in a flexible order sheath takes up shifted optical fiber bundle. The Measuring insert is advantageously divided into two and exists from the wear plate on the lying surface and the Wear plate holder. In this way it is possible to Wear plate, which is subject to considerable wear, at Exchange needs. Inside the wear plate holder becomes the plug insert or the lower end of the casing through a specially designed molded flange in its Seat fixed so that the fiber optic bundle is always exact rests on the inner surface of the crystal window. A O-ring provides a hermetic seal against Dust between the contact surface of the Optical fiber bundle receiving eye and the Crystal window.

Die fugenfreie Dichtfläche zwischen der Schleißplatte und dem Schleißplattenhalter wird durch die besondere Form dieser Teile des Meßeinsatzes erzielt. Die Verbindungsschrauben zur Verbindung der beiden Teile des Meßeinsatzes befinden sich an unbelasteten Stellen des Meß einsatzes. Eine vergleichbare Verbindung ist auch für das Arretieren des Meßeinsatzes im Sensorkopf vorgesehen.The joint-free sealing surface between the wear plate and the wear plate holder is due to the special shape achieved these parts of the measuring insert. The Connection screws for connecting the two parts of the The measuring insert is located at the unloaded points of the measurement use. A comparable connection is also for that The measuring insert is locked in the sensor head.

Ein weiterer Vorteil für die Funktionsfähigkeit des Sensorkopfes ist darin zu sehen, daß an beiden zur jewei ligen Fahrtrichtung gelegenen Seite des Sensorkopfes lösbar mit dem Sensorkopf verbindbare Räumschuhe angelenkt sind. Diese Räumschuhe verhindern das während der Fahrt zwischen der Stirnfläche des Sensorkopfes und dem reflektierenden Untergrund ein Kohlefilm auf das Liegende gewalzt wird und somit eine exakte Identifizierung des Horizontes unmöglich macht. Die Räumschuhe sind formschlüssig im Sensorkopf un tergebracht und werden durch Schrauben gehalten, die inner halb der für den Meßeinsatz vorgesehenen Ausnehmung eingesetzt bzw. verschraubt werden.Another advantage for the functionality of the Sensor head can be seen in the fact that both of them current side of the sensor head detachable Broaching shoes that can be connected to the sensor head are articulated. These clearing shoes prevent this during the journey between the face of the sensor head and the reflective A carbon film is rolled onto the surface and an exact identification of the horizon is impossible makes. The clearing shoes are form-fitting in the sensor head brought and are held by screws, the inner half of the recess intended for the measuring insert used or screwed.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin begründet, daß ausgehend von den Reflexionseigenschaf ten von Kohle und Gestein eine eindeutige Identifizierung der Grenzschicht möglich ist, die im Hinblick auf die Möglichkeit unnötige Gesteinsschichten mitzuschneiden bzw. hereinzugewinnen, von ungeheuerer Bedeutung ist.The technical progress of the invention is essentially is based on the fact that, based on the reflection properties Coal and rock are clearly identified the boundary layer, which is possible with regard to the Possibility to record unnecessary rock layers or is of tremendous importance.

Die Indentifizierung betrifft nicht nur die genaue Ermittlung der Grenzschicht Kohle/Liegendgestein, sondern könnte auch zur Identifizierung von Kohle und Hängendgestein oder eingelagerten Bergemitteln verwendet werden.The identification does not only concern the exact one Determination of the coal / bedrock boundary layer, but could also be used to identify coal and bedrock or stored salvage.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawings shown and is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine teilweise und schematisiert wiedergegebene Seitenansicht eines Kohlenhobels in Verbindung mit einem schleifend mitgeführten Sensorkopf Fig. 1 is a partially and schematically reproduced side view of a coal plane in connection with a grinding sensor head

Fig. 2 eine Prinzipsskizze der unter einem bestimmten Winkel endenden Lichtwellenleiterbündel in Ver bindung mit dem Kristallfenster Fig. 2 is a schematic diagram of the fiber optic bundle ending at a certain angle in Ver connection with the crystal window

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Wiedergabe eines Sensor kopfes Fig. 3 is a partially sectioned rendering of a sensor head

Fig. 4 eine Seitendarstellung des Sensorkopfes in Verbin dung mit einem Sensorkopfhalter Fig. 4 is a side view of the sensor head in connec tion with a sensor head holder

Fig. 5 eine Seitenansicht des Schleißplattenhalters im Schnitt Fig. 5 is a side view of the wear plate holder in section

Fig. 6 eine Seitenansicht der Schleißplatte im Schnitt Fig. 6 is a side view of the wear plate in section

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schleißplattenhalter Fig. 7 is a plan view of the wear plate holder

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Schleißplatte und Fig. 8 is a plan view of the wear plate and

Fig. 9 ein Diagramm über das Reflektionsverhalten von Kohle/Nebengestein unter Berücksichtigung der ausgewählten Wellenlängen. Fig. 9 is a diagram of the reflection behavior of coal / bedrock taking into account the selected wavelengths.

Der in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel und nur teilweise dargestellte Kohlenhobel 1 weist einseitig zum Liegenden 2 hin gerichtet in einer schematisiert angedeuteten Führung 8 einen Sensorkopf 3 auf. Der Sensorkopf 3 wird mittels eines Federelementes 9 schleifend auf dem Liegenden 2 mitgeführt. Die gestrichelten Linien umgeben die auf einem Hobel 1 für die Funktionsfähigkeit erforderliche Sendestation 10, Empfangsstation 11, Kraftstation 12, sowie bei Bedarf ein Speichermodul. Alle Stationen sind schwingungsgedämpft, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wobei das gemeinsame Gehäuse zusätzlich auf Schwingmetallen gedämpft gelagert ist. Von der Sendestation 10 bzw. zu der Empfangsstation 11 führt ein gemeinsames Lichtwellenleiterbündel 5 in einer flexiblen Ummantelung zu dem Sensorkopf 3. Der Sensorkopf 3 schleift mit der Stirnfläche 4 auf dem Liegenden 2. Das schematisiert dargestellte Federelement 9 ist anhand eines Ausführungsbeispiels in Fig. 4 näher beschrieben. The coal planer 1 shown as an exemplary embodiment and only partially shown in FIG. 1 has a sensor head 3 directed in a schematically indicated guide 8 on one side towards the lying surface 2 . The sensor head 3 is dragged along the lying surface 2 by means of a spring element 9 . The dashed lines surround the transmitting station 10 , receiving station 11 , power station 12 required on a plane 1 for functionality, and, if necessary, a memory module. All stations are vibration-damped, preferably housed in a common housing, the common housing being additionally dampened on vibrating metals. A common bundle of optical fibers 5 leads from the transmitting station 10 or to the receiving station 11 in a flexible jacket to the sensor head 3 . The sensor head 3 grinds with the end face 4 on the lying end 2 . The schematically illustrated spring element 9 is described in more detail using an exemplary embodiment in FIG. 4.

Wie jedoch bereits in Fig. 1 innerhalb des Sensorkopfes mit gestrichelten Linien angedeutet und im Prinzip in Fig. 2 näher dargestellt, verläuft am Austritt des Sensorkopfes 3 das Lichtwellenleiterbündel und zwar der Sendearm 5 bzw. Em pfangsarm 5 in Verbindung mit dem Kristallfenster 7 in einem Winkel von 30 Grad zum Liegenden 2. Das Lichtwellenlei terbündel 5 in Form eines Sendearmes, in welchem die Einzelfasern der unterschiedlichen Wellenlängen statistisch gemischt angeordnet sind, aufnehmende Auge 19, nimmt die Lichtwellenleiterbündel 5′ des Empfangsarmes konzentrisch um das Lichtwellenleiterbündel 5 auf und liegt satt auf dem Kristallfenster 7 auf. Die innerhalb des Kristallfensters angedeuteten Pfeile verdeutlichen, daß die wesentliche Reflexion, die durch die untere Fläche des Kristallfensters 7 unerwünscht hervorgerufen wird, zur Seite abgelenkt wird und somit nur ein Teil der störenden Reflexion vom Empfangsarm 5′ aufgenommen wird. In Fig. 3 ist eine Ansicht des Sensorkopfes 3 mit Blick vom Fördermittel her wiedergegeben. Der Sensorkopf 3 ist zumindest in der linken Bildhälfte geschnitten dargestellt. In der Stirnfläche 4 des Sensorkopfes 3, die auf dem Liegenden 2 schleifend geführt wird, ist eine Ausnehmung 24 vorgesehen, in welchem ein Meßeinsatz 25 lösbar einsetzbar ist. Der Meßeinsatz 25 wird über zwei Schrauben 35 in entsprechenden Bohrungen 36 gehalten, von denen eine Schraube dargestellt ist. Innerhalb des Sensorkopfes 3 verlaufen die Lichtwellenleiterbündel innerhalb einer geschützten und flexibel ausgebildeten Ummantelung 14. Innerhalb des Sensorkopfes 3 ist die die Lichtleiterbündel 5, 5′ aufnehmende Ummantelung 14 am unteren Ende 15 mit einem Steckeinsatz 17 versehen. In dem Steckeinsatz 17 enden die Lichtwellenleiterbündel 5, 5′, wie bereits in der Prinzipsskizze nach Fig. 2 erwähnt in einem Auge 19. Zur Arretierung der Lichtwellenleiterbündel am Abknickungspunkt 48 ist ein Zwischenstecker 18 vorgesehen. Der untere Steckeinsatz 17 ist mittels einer besonderen Flanschanordnung und mit Hilfe eines O-Ringes 46 staubdicht innerhalb des Einsatzes 25 befestigt.However, as already indicated in Fig. 1 within the sensor head with dashed lines and shown in more detail in principle in Fig. 2, at the exit of the sensor head 3 , the bundle of optical fibers runs, namely the transmitter arm 5 or receiver arm 5 in connection with the crystal window 7 in one Angle of 30 degrees to the patient 2 . The Lichtwellenlei terbündel 5 in the form of a transmitter arm, in which the individual fibers of different wavelengths are arranged statistically mixed, receiving eye 19 , the optical fiber bundle 5 'of the receiving arm concentrically around the optical fiber bundle 5 and is full on the crystal window 7 . The arrows indicated within the crystal window clarify that the essential reflection, which is undesirably caused by the lower surface of the crystal window 7 , is deflected to the side and thus only part of the disturbing reflection is received by the receiving arm 5 '. In Fig. 3 a view of the sensor head 3 is shown with a view from the funding. The sensor head 3 is shown cut at least in the left half of the picture. In the end face 4 of the sensor head 3 , which is guided in a sliding manner on the lying end 2 , a recess 24 is provided, in which a measuring insert 25 can be detachably inserted. The measuring insert 25 is held by two screws 35 in corresponding bores 36 , one screw of which is shown. Within the sensor head 3 , the optical waveguide bundles run within a protected and flexible casing 14 . Inside the sensor head 3 , the optical fiber bundle 5 , 5 'receiving jacket 14 is provided at the lower end 15 with a plug insert 17 . In the plug insert 17 , the optical fiber bundles 5 , 5 'end, as already mentioned in the schematic diagram of FIG. 2 in an eye 19th An adapter plug 18 is provided for locking the optical fiber bundles at the kink point 48 . The lower plug insert 17 is fastened in a dust-tight manner within the insert 25 by means of a special flange arrangement and with the aid of an O-ring 46 .

Der Meßeinsatz 25 besteht aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Teilen und zwar der Schleißplatte 26 und dem Schleißplattenhalter 27. Bevor der Meßeinsatz 25 montiert wird, können an den Schmalseiten des Sensorkopfes 3 in der jeweiligen Fahrtrichtung Räumschuhe 39 montiert werden. Die Räumschuhe werden mit Hilfe von Senkschrauben 40 von der Ausnehmung 24 für den Meßeinsatz befestigt und können bei entsprechendem Verschleiß gewechselt werden.The measuring insert 25 consists of two parts which can be detachably connected to one another, namely the wear plate 26 and the wear plate holder 27 . Before the measuring insert 25 is mounted, clearing shoes 39 can be mounted on the narrow sides of the sensor head 3 in the respective direction of travel. The clearing shoes are fastened with the aid of countersunk screws 40 from the recess 24 for the measuring insert and can be replaced when worn.

In den Fig. 5 bis 8 ist der Meßeinsatz 25 detailliert dargestellt. Die Schleißplatte 26 des Meßeinsatzes 25 weist einen flachen Abschnitt 30 und einen stärker bemessenen Abschnitt 31 auf, wobei die beiden Abschnitte 30, 31 über eine schräge Fläche 32 miteinander verbunden sind. In der schrägen Fläche 32 ist unter einem Winkel von 20 bis 45 Grad vorzugsweise aber unter 30 Grad eine Bohrung 33 vorgesehen, die in erweiterter Form in eine das Kristallfenster 7 aufnehmende Ausnehmung 22 übergeht. Der in zusammengesetztem Zustand mit der Schleißplatte 26 korrespondierende Schleißplattenhalter 27 weist eine abgesetzte Bohrung 34 auf, deren Achse in der Achse der Bohrung 33 innerhalb der Schleißplatte 26 liegt. Wie aus den Draufsichten nach Fig. 8 und 9 zu entnehmen ist, werden die beiden den Meßeinsatz 25 bildende Teile 26, 27 durch Senkschrauben 28 in entsprechend dafür vorgesehenen Bohrungen 29 miteinander verbunden. Auf diese Weise ist die einem großen Verschleiß ausgesetzte Schleißplatte 26 bei Bedarf schnell auswechselbar. In Figs. 5 to 8 of the measuring insert is shown in detail 25th The wear plate 26 of the measuring insert 25 has a flat section 30 and a larger section 31 , the two sections 30 , 31 being connected to one another via an inclined surface 32 . In the inclined surface 32 , a bore 33 is provided at an angle of 20 to 45 degrees, but preferably at 30 degrees, which in an expanded form merges into a recess 22 receiving the crystal window 7 . The corresponding wear plate holder 27 in the assembled state with the wear plate 26 has a stepped bore 34 , the axis of which lies in the axis of the bore 33 within the wear plate 26 . As can be seen from the plan views according to FIGS. 8 and 9, the two parts 26 , 27 forming the measuring insert 25 are connected to one another by countersunk screws 28 in correspondingly provided bores 29 . In this way, the wear plate 26 , which is exposed to great wear, can be quickly replaced if necessary.

Das Kristallfenster 7 weist im Prinzip die in Fig. 2 dargestellte Form auf und wird in die Aufnahme 22 eingeklebt. Das Kristallfenster 7 endet vor der Abstufung, welche die Bohrung 33 begrenzt. Der nahe dem Fördermittel am Kohlenhobel 1 angeordnete und auf dem Liegenden 2 schleifend geführte Sensorkopf 3 ist im Querschnitt betrachtet zum Fördermittel hin stufenartig abgesetzt ausgebildet, wie das aus Fig. 4 zu entnehmen ist und mittels eines Schutzbleches 38 versehen. Der Sensorkopf 3 ist aus widerstandsfähigem und verschleißarmem Material wie beispielsweise gehärtetem Stahl hergestellt und wird gegenüber einem Sensorkopfhalter 41 über ein Federelement 9 gegen das Liegende 2 gedrückt. In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Federelement 9 aus in Fahrtrichtung nebeneinander angeord neten beispielsweise drei Führungsbolzen 42, von denen der mittlere als Vorspannschraube ausgebildet ist, die von Vor spannfedern 43 umgeben mit ihren Enden 44 in Bohrungen 45 des Sensorkopfes 3 geführt sind. Im Gegensatz zu den Führungsbolzen kann die Vorspannschraube mit dem Schraubenkopf nach oben ausweichen.In principle, the crystal window 7 has the shape shown in FIG. 2 and is glued into the receptacle 22 . The crystal window 7 ends before the gradation, which limits the bore 33 . The sensor head 3, which is arranged close to the conveying means on the coal slicer 1 and guided on the lying end 2 , is stepped in cross-section towards the conveying means, as can be seen in FIG. 4 and is provided with a protective plate 38 . The sensor head 3 is made of resistant and wear-resistant material such as hardened steel and is pressed against the sensor 2 against a sensor head holder 41 by means of a spring element 9 . In the embodiment shown in FIG. 5, the spring element 9 consists of, for example, three guide bolts 42 arranged next to one another in the direction of travel, three of which the middle one is designed as a preload screw, which are surrounded by tension springs 43 with their ends 44 in bores 45 of the sensor head 3 . In contrast to the guide bolts, the preload screw can deflect upwards with the screw head.

In Fig. 9 sind in einem Diagramm die Meßergebnisse der spektralen Übersichtsmessungen zusammengefaßt und graphisch dargestellt. Man kann daraus erkennen, daß die Nebengesteine bei allen Farben bzw. Wellenlängen deutlich stärker reflektieren als Kohle. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Reflexion von Nebengestein mit zunehmender Wellenlänge fast gleichmäßig ansteigt. Die Reflektion von Kohle dagegen bleibt in sichtbarem Bereich des Spektrums re lativ konstant und steigt im mittleren Bereich rasch auf den doppelten Wert an. Dieser Umstand läßt eine sichere Auswertung der Meßsignale zu. The measurement results of the spectral overview measurements are summarized and graphically represented in a diagram in FIG. 9. It can be seen from this that the secondary rocks reflect significantly more strongly than coal at all colors and wavelengths. Another difference is that the reflection from bedrock increases almost evenly with increasing wavelength. The reflection of coal, on the other hand, remains relatively constant in the visible region of the spectrum and quickly rises to twice the value in the central region. This fact allows a reliable evaluation of the measurement signals.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Hobelkörper
2 Liegendes
3 Sensorkopf
4 Stirnfläche des Sensorkopfes
5, 5′ Lichtwellenleiterbündel
6 Kanal
7 Kristallfenster
8 Führung
9 Federelement
10 Sendestation
11 Empfangsstation
12 Kraftstation
13 untere Fläche des Kristallfensters
14 Ummantelung
15, 16 Enden der Ummantelung
17 Steckeinsätze
18 Zwischenstecker
19 Auge
20 konzentrische Anordnung des Empfangsarmes
21 Innenseite des Kristallfensters
22 Ausnehmung für Kristallfenster
24 Ausnehmung für Meßeinsatz
25 Meßeinsatz
26 Schleißplatte
27 Schleißplattenhalter
28 Senkschrauben
29 Bohrungen für Senkschrauben
30 flacher Abschnitt
31 stärker bemessener Abschnitt
32 schräge Fläche
33 Bohrung
34 Bohrung (abgesetzt)
35 Schrauben
36 Bohrung im Sensorkopf und Meßeinsatz
37 Stufe
38 Schutzblech
39 Räumschuhe
40 Schrauben
41 Sensorkopfhalter
42 Führungsbolzen
43 Vorspannfeder
44 Enden der Führungsbolzen
45 Bohrungen
46 O-Ring
47 Bohrungen zur Aufnahme einer Flanschanordnung
48 Abknickungspunkt 1 plane body
2 lying
3 sensor head
4 end face of the sensor head
5, 5 ′ optical fiber bundle
6 channel
7 crystal windows
8 leadership
9 spring element
10 transmitting station
11 receiving station
12 multi-gym
13 lower surface of the crystal window
14 sheathing
15, 16 ends of the jacket
17 sockets
18 adapter plug
19 eye
20 concentric arrangement of the receiving arm
21 Inside of the crystal window
22 recess for crystal windows
24 recess for measuring insert
25 measuring insert
26 wear plate
27 wear plate holder
28 countersunk screws
29 holes for countersunk screws
30 flat section
31 more dimensioned section
32 sloping surface
33 hole
34 hole (offset)
35 screws
36 Hole in the sensor head and measuring insert
37 level
38 mudguard
39 clearance shoes
40 screws
41 sensor head holder
42 guide bolts
43 preload spring
44 ends of the guide bolts
45 holes
46 O-ring
47 holes to accommodate a flange arrangement
48 break point

Claims

1. Device for detecting the cutting horizon for Ge extraction machines, such as coal planer and shearer loader, in particular for detecting the position of the coal-rock boundary layer with the aid of light signals, selected wavelengths on reflection layers, with at least one sensor head on the lying surface being guided with at least one loop an optical fiber bundle designed as a measured value transducer and guided in a channel closed with a crystal window, and a transmitting and receiving station are arranged on the machine body, characterized in that the channel ( 6 ) receiving the optical fiber bundles ( 5 , 5 ') in the outlet of the sensor head ( 3 ) at an angle of 30 degrees and the lower surface ( 13 ) of the crystal window ( 7 ) runs parallel to the lying surface ( 2 ).

2. Device for detecting the cutting horizon for Ge extraction machines, such as coal planer and shearer loader, in particular for detecting the position of the coal-rock boundary layer with the aid of light signals of selected length waves on reflection surfaces, with at least one sensor head on the lying surface being guided with a loop at least one fiber optic bundle designed as a transducer and guided in a channel closed with a crystal window and a transmitting and receiving station are arranged on the machine body, characterized in that the optical waveguide bundle ( 5 , 5 ') receiving channel ( 6 ) in the outlet of the sensor head ( 3 ) at an angle of 20 to 45 degrees and the lower surface ( 13 ) of the crystal window ( 7 ) run parallel to the lying area.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the optical fiber bundle ( 5 , 5 ') within the sensor head ( 3 ) in a flexible casing ( 14 ) and at the ends ( 15 , 16 ) of the casing ( 14 ) Plug inserts ( 17 , 18 ) are provided in which the optical fiber bundles ( 5 , 5 ') end in the form of eyes.

4. The device according to claim 3, characterized in that composed of a plurality of individual fibers with a diameter of, for example, 70 micron light waveguide bundle ( 5 ) on the upper side of the upper plug insert ( 18 ) on the transmission side for the wavelengths to be used of 850 nm and 1550 nm open into two eyes and another eye for the light wave conductor bundle ( 5 ') of the receiving arm is provided.

5. The device according to claim 3, characterized in that the individual fibers of the optical waveguide ( 5 ) used for two wavelengths of 850 and 1550 nm as the transmitting arms are statistically mixed to form a branch on the lower side of the lying ( 2 ) facing insert ( 17 ) Form eye, around which the individual fibers of the optical fiber bundle ( 5 ') of the receiving arm are arranged concentrically.

6. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the individual fibers of the Lichtwellenleiterbün del (5) randomly mixed both wavelengths, central and the individual fibers of the optical waveguide bundle (5 ') of the receiver arm concentrically about the optical waveguide bundle (5) receiving the eye ( 19 , 20 ) on the underside of the lower plug insert ( 17 ) fits snugly on the inside ( 21 ) of the crystal window ( 7 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the crystal window ( 7 ), for example by means of gluing in an interchangeably in a recess ( 22 ) on the eye ( 19 ) receiving side ( 21 ) and on the lying ( 2 ) grinding Side ( 13 ) ground and polished surface.

8. The device according to claim 4, characterized in that as light sources on the transmission side for the wavelengths of 850 nm a light initiating diode (LED) or Laser diode and a for the wavelength of 1550 nm Laser diode are provided.

9. The device according to claim 8, characterized in that a calculated value (ratio value) is seen as the evaluation signal, which is determined by the following quotient is formed.

10. Device according to claims 1 and 2, characterized in that in the lying on the lying ( 2 ) end face ( 4 ) of the sensor head ( 3 ) has a recess ( 24 ) for one, the lower plug insert ( 17 ) and the crystal window ( 7 ) receiving measuring insert ( 25 ) is provided.

11. The device according to claim 10, characterized in that the measuring insert ( 25 ) consists of two releasably mutually bindable parts of a lower with the end face ( 4 ) of the sensor head ( 3 ) final wear plate ( 26 ) and an overlying wear plate holder ( 27 ) .

12. Device according to claims 10 and 11, characterized in that the wear plate ( 26 ) and the wear plate holder ( 27 ) through the Schleißplat tenhalter ( 27 ) guided countersunk screw ( 28 ) are connected to each other from above.

13. The apparatus according to claim 10, characterized in that the wear plate ( 26 ) of the measuring insert ( 25 ) has a flat section ( 30 ) and a more dimensioned section ( 31 ), the two sections ( 30 , 31 ) over an inclined Surface ( 32 ) are connected to each other, in which a bore ( 33 ) is provided at an angle of 20 to 45 degrees, preferably 30 degrees, which merges into a recess ( 22 ) receiving the crystal window ( 7 ).

14. The apparatus according to claim 10, characterized in that in the assembled state with the wear plate ( 26 ) corresponding Schleißplattenhal ter ( 27 ) has a stepped bore ( 34 ) whose axis in the axis of the bore ( 33 ) in the wear plate ( 26th ) lies.

15. The apparatus according to claim 10, characterized in that the two-part measuring insert ( 25 ) which can be inserted into a recess ( 24 ) is detachably held by screws ( 35 ) guided through the sensor head ( 3 ).

16. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the near the funding on the coal plane ( 1 ) and on the lying ( 2 ) grinding sensor head ( 3 ) viewed in cross section to the Fördermit tel is stepped down.

17. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the sensor head ( 3 ) is provided on both sides in the direction of travel with clearing shoes ( 39 ).

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the clearing shoes ( 39 ) are detachably connected to the sensor head ( 3 ).

19. The apparatus according to claim 17, characterized in that the clearing shoes ( 39 ) via the inside of the recess ( 24 ) insertable screws ( 40 ) are releasably attached to the sensor head ( 3 ).

20. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the sensor head ( 3 ) made of resistant and wear-resistant material such as hardened steel against the sensor head holder ( 41 ) by spring force against the lying ( 2 ) is guided .

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that in the sensor head holder ( 41 ) in the direction of travel next to each other, for example, three guide bolts ( 42 ) are provided, which are surrounded by biasing springs ( 43 ), with their ends ( 44 ) in bores ( 45 ) of the Sensor head ( 3 ) are guided.