DE3904279C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung für einen optischen Sensor mit einem auf der Grenzschicht Kohle-Nebengestein schleifenden Kristallfenster zum Erkennen des Schneidho­ rizontes der Schrämwalze eines Walzenschrämladers.

Walzenschrämlader sind schneidende Gewinnungsmaschinen, die das Flöz mit einer bzw. zwei Walzen in der Breite des Walzenkörpers hereingewinnen. Bei der Gewinnungsfahrt steuert der den Walzenschrämlader begleitende Schrämwal­ zenfahrer die Walzenkörper jeweils möglichst dicht am Hangenden und am Liegenden des Flözes. Je nach Erfahrung und Geschicklichkeit schätzt er den richtigen Schneidho­ rizont genau oder ungenau ab, so daß die Walze Nebenge­ stein mitschneidet oder unter Umständen Kohle stehen läßt. Gerade bei dem Walzenkörper, den den Unterschnitt vornimmt, ist das Abschätzen der Grenzschicht besonders schwierig, weil die hereingewonnene Kohle auf dem Liegen­ den aufliegt und die Grenzschicht optisch nicht erkennen läßt und weil beispielsweise bei den üblichen Walzen­ schrämladern der vorlaufende Walzenkörper den Oberschnitt vornimmt, so daß die für den Unterschnitt vorgesehene Kohle in diesem Bereich noch ansteht. Die Grenzschicht ist somit visuell überhaupt nicht erfaßbar. Im Prinzip gelten die gleichen Probleme aber auch für die sogenann­ ten Niedrigwalzenlader, weil hier der vorlaufende Walzen­ körper zwar den Unterschnitt schrämt, die Trennfläche zum Liegenden aber ebenso wie bei den üblichen Wal­ zenschrämladern nicht plangeschnitten ist, so daß auch hier das Nebengestein bzw. die Grenzschicht nur schwer erkennbar ist.

In der DE-PS 35 09 868 ist bereits an Kohlenhobeln die Verwendung von Meßsonden, die durch Lichtleiterbündel mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger verbunden sind, beschrieben, wobei der Lichtempfänger das von der Kohle bzw. dem Nebengestein reflektierte Licht in eine der Vergleichsstufe zuführende elektrische Größe wandelt.

Als Weiterentwicklung, die in der DE-OS 38 41 524 be­ schrieben ist, ist eine Vorrichtung zum Erkennen des Schneidhorizontes für Gewinnungsmaschinen, wie Kohlenho­ bel und Walzenlader, insbesondere zum Erfassen der Lage der Kohle-Nebengestein-Grenzschicht mit Hilfe von Licht­ signalen ausgewählter Wellenlängen an Reflektionsschich­ ten bekannt. Diese Vorrichtung weist an der Gewinnungsma­ schine mindestens einen auf dem Liegenden schleifend ge­ führten Sensorkopf mit mindestens einem als Meßwertauf­ nehmer ausgebildeten und in einem mit einem Kristallfen­ ster verschlossenen geführten Lichtwellenleiterbündel, sowie auf dem Maschinenkörper wiederum eine Sende- und Empfangsstation auf.

Eine derartige Vorrichtung ist u. a. zwar für einen Wal­ zenlader gedacht, ist aber im Hinblick auf die räumlichen Gegebenheiten bei den verschiedensten Walzenladertypen nicht einsetzbar.

Ein weiteres Sensorsystem, das auf einen auf das zu detektierende Material gesendeten Lichtstahl im Infrarotbereich beruht, ist in dem DE-Prospekt der Firma Wirtgen "WIS 85 Kohlesensorsystem" 1986 dargestellt. Hinter der Schneidwalze am Walzenschild sind in einer gemeinsamen Aufnahmevorrichtung mehrere Sensoren angeordnet. Die Sensoren arbeiten in zwei Ebenen, wobei unterhalb des Schnittniveaus eine besondere Furche erforderlich ist.

Die Vorrichtung ist technisch äußerst kompliziert und durch die Anbringung am Walzenschild für die praktische Anwendung nicht tauglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halterung zur Aufnahme eines optischen Sensors zu schaffen, die sicher im Bereich der Grenzschicht Kohle- Nebengestein geführt werden kann, um auf diese Weise einen Walzenschrämlader derart zu steuern, daß die Wal­ zenkörper in vorteilhafter und wirtschaftlicher Art in beiden Fahrtrichtungen in der Grenzschicht gefahren wer­ den können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor in seiner kohlenstoßseitig an dem Walzen­ schrämlader angebrachten Halterung höhenverstellbar ange­ bracht ist, das an der Halterung in beiden Fahrtrichtun­ gen des Walzenschrämladers Gewinnungswerkzeuge angeordnet sind, um Freiraum für den Durchgang der Halterungen zu schaffen.

Mit einem derartigen Walzenschrämlader ist es möglich, jeweils die Grenzschicht genau optisch zu erfassen, so daß über den Sensor die nötigen Steuerbefehle an den Wal­ zentragarm bzw. die Walzenkörper gegeben werden können, um genau im Bereich der Grenzschicht zu schneiden. Dabei sorgt die Halterung mit den daran angebrachten Gewin­ nungswerkzeugen dafür, daß das Kristallfenster des opti­ schen Sensors jeweils dicht schleifend auf der zu er­ kennenden Schicht geführt werden kann.

Erkennt dieser Sensor, daß er sich noch in der Kohle be­ findet, wird ein entsprechender Steuerbefehl an den zuge­ ordneten Walzentragarm gegeben. Genau das Umgekehrte gilt, wenn er erkennt, daß er sich schon jenseits der Grenzschicht im Nebengestein befindet. Dadurch, daß die Halterung mit dem Sensor und dem Kristallfenster gemäß der Erfindung dem Maschinenkörper zugeordnet ist, kann eine so stabile Anordnung gewählt werden, daß Beschädi­ gungen , wie sie durch die Anordnung der Sensoren am Räumschild auftreten, auszuschließen sind. Dadurch, daß der jeweilige Überwachungsbereich des Sensorfensters über die Gewinnungswerkzeuge sauber geschält wird, ist eine einwandfreie Identifizierung der jeweils anstehenden Schicht immer möglich.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Gewinnungswerkzeuge mehr als die Breite des Kristallfensters des Sensors aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Sensor mit dem Kristallfenster auf der gerade geschnittenen Schicht aufliegt und diese erkennen kann, so daß die ermittelten Werte über die not­ wendige Genauigkeit verfügen.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, daß die Gewinnungswerkzeuge in die Halterung integriert sind. Da­ durch ergibt sich eine sehr stabile Ausführung. Weiter ist sichergestellt, daß sich die Schälwerkzeuge jeweils genau in der Höhe und Position befinden, die notwendig ist, um das sichere Freischneiden der Gasse für das Kri­ stallfenster zu gewährleisten.

Die Höhenverstellbarkeit der Halterung wird dadurch er­ reicht, daß der Halterung ein hydraulischer Zylinder zu­ geordnet ist. Denkbar sind auch andere Verstellmöglich­ keiten, wie beispielsweise eine Art Zahnradantrieb, doch ist ein solcher Zylinder besonders vorteilhaft, weil die benötigte Antriebsenergie auf dem Maschinenkörper vorhan­ den ist.

Eine jeweilige Kontrolle der Steuerung bzw. Einstellung der Walzenkörper wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der hydraulische Zylinder und der Steuerzylinder des zugeordneten Walzentragarms korrespondierend geschaltet und mit dem die Meßwerte des Sensors auswertenden Rechner verbunden sind. Damit ist die Möglichkeit gegeben, Stellzylinder und Steuerzylinder jeweils korrespondierend so zu schalten, daß die unterschiedlichen Steuerbewegun­ gen für den Walzenkörper aufgrund des Hebelarms des Wal­ zentragarms bei den einzelnen Steuervorgängen berücksich­ tigt werden können. Außerdem kann so berücksichtigt wer­ den, daß Sensor und Walzenkörper meist 2,50 m oder auch mehr voneinander entfernt am Maschinenkörper angeordnet sind.

Bei den Niedrigwalzenladern dienen zur Abstützung Schleifkufen, bei den übrigen meist Rollkufen. Die Erfin­ dung sieht nun vor, daß die Halterung je nach Bauart des Laders der Schleifkufe oder der Rollkufe zugeordnet ist, wodurch eine jeweils genaue Zuordnung der Halterung zum Maschinenkörper einerseits bzw. zum Liegenden anderer­ seits vorgegeben werden kann.

Für Reparaturarbeiten oder auch aus anderen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn der Sensor in der Halterung hö­ henverstellbar gelagert ist und seitliche Führungsteile aufweist, so daß er entsprechend in der Halterung hin- und hergeschoben werden kann.

Je nach Länge des Walzenschrämladers und nach den Gege­ benheiten des hereinzugewinnnden Flözes kann es vorteil­ haft sein, je eine Halterung mit integriertem Sensor an beiden Enden der Schleifkufe anzuordnen oder den Rollku­ fen zuzuordnen. Dadurch können ansonsten durch den Rech­ ner zwar auch zu berücksichtigende Unterschiede aufgrund des Hebelarms und der Entfernung zwischen Halterung und Walzenkörper einfacher berücksichtigt werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Halterung zweiteilig ausgebildet ist, wobei das Außenteil in der fest mit dem Maschinenkörper verbun­ denen schwalbenschwanzförmigen Führung verschiebbar und das den Sensor haltende Innenteil aufnehmend angeordnet ist. Dadurch ist das höhenverstellbare Teil der Halterung gesichert in der stabilen und fest mit dem Maschinenkör­ per verbundenen Führung untergebracht. So ist die Mög­ lichkeit gegeben, in das Außenteil den Stellzylinder mit zu integrieren, so daß eine insgesamt gut gesicherte An­ ordnung möglich ist.

Vorteilhaft ist außerdem, daß in der fest angeordneten, schwalbenschwanzförmigen Führung und dann an dem Außen­ teil die Gewinnungswerkzeuge günstig angebracht werden können, um mit der Halterung zusammen in die jeweilige Schnittebene gebracht zu werden. Durch die besondere Form und die Anordnung der dem unteren Teil der Halterung zu­ geordneten Gewinnungswerkzeuge ist sichergestellt, daß sich diese bei Abwärtsbewegung der Halterung quasi selbsttätig in die entsprechende Schicht einschneiden.

Die geschilderte Ausbildung des Walzenschrämladers ist insbesondere für den Liegendbereich vorgesehen, weil die­ ser eben vom Maschinenfahrer aus schlecht einsehbar ist. Will man den Walzenschrämlader weiter automatisieren, ist es auch möglich, eine solche Halterung so am Maschinen­ körper anzuordnen, daß diese einen das Hangende überwa­ chenden Sensor aufnehmen kann. Hier kann es zwar zu Pro­ blemen deshalb kommen, weil bei Ausbrüchen aus dem Han­ genden der Sensor nur schwer erkennen kann, daß es sich nicht um die übliche Grenzschicht, sondern vielmehr um eine Bruchschicht handelt. Denkbar ist dabei, daß der Sensor jeweils so eingestellt und geschaltet wird, daß er an entsprechenden Bruchkanten ausschaltet und erst wieder einschaltet, wenn er die gegenüberliegende Bruchkante er­ reicht hat. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß der Maschinenkörper auch eine zum Hangenden hin ver­ schieblich angeordnete Halterung aufweist. die mit dem den Oberschnitt vollziehenden Walzenkörper korrespondie­ rend geschaltet ist.

Besonders vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist, daß ein einwandfreier Betrieb von Walzenschrämladern auch dann gesichert ist, wenn die Grenzschicht im Liegendbe­ reich visuell nicht oder nur sehr schwer erkennbar ist. Diese Kontrolle, die der Maschinenfahrer ja dann nicht selbst vornehmen kann, wird statt dessen über den in der Halterung positionierten Sensor vollzogen. Dieser Sensor befindet sich dabei jeweils in dem Bereich, den er über­ wachen soll, wobei sein Außenteil auch die anstehende Kohle mitwegschneidet, die seine Funktion ansonsten behindern würde. Hierzu ist das Außenteil vorteilhaft mit den Schälwerkzeugen ausgerüstet.

Einzelheiten des Walzenschrämladers mit selbstfreischnei­ dender Halterung für Sensoren werden in der nachfolgenden Beschreibung der Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen niedrigbauenden Walzenschrämlader in Seitenansicht vom Kohlenstoß her gesehen,

Fig. 2 eine Ansicht der Rollkufe eines Walzenschrämla­ ders vom Kohlenstoß her gesehen,

Fig. 3 die Rollkufe nach Fig. 2 in Längsrichtung des Strebes gesehen,

Fig. 4 die Rollkufe nach Fig. 2 und 3 in Draufsicht und

Fig. 5 einen vereinfachten Schaltplan.

Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Walzenschrämlader (1) handelt es sich um einen sogenannten Niedrigwalzenlader, d. h. einen Walzenschrämlader, der in Flözen geringer Mächtigkeit zum Einsatz kommen soll. Diese Niedrigwalzen­ lader unterscheiden sich von der üblichen Bauart u. a. dadurch, daß der auf dem Liegenden (2) verfahrbare Ma­ schinenkörper (3) zwar wie üblich endseitig beiderseits mit Walzenkörpern (5, 6) ausgerüstet ist, daß aber der jeweils vorlaufende Walzenkörper (5 bzw. 6) den Unter­ schnitt und der nachlaufende Walzenkörper (6 bzw. 5) den Oberschnitt ausführt. Der Maschinenkörper (3) stützt sich über eine Schleifkufe (4) auf dem Liegenden (2) ab, die, wie dargestellt, eine Höhenverstellung des Maschinenkör­ pers (3) bewirken kann. Die Walzenkörper (5, 6) können ihrerseits durch die in der Höhe verschwenkbaren Walzen­ tragarme (7) zwischen Liegendem (2) und Hangendem (8) hin- und hergeschwenkt werden. Daher können sie wechsel­ seitig den Unterschnitt bzw. Oberschnitt ausführen.

Seitlich an der Schleifkufe (4) sind Halterungen (9, 11) mit Sensoren (10, 12) angebracht, über die jeweils die Grenzschicht zwischen Kohle und Liegendem (2) oder auch Hangendem (8) festgestellt wird. Die für die Überprüfung des Hangenden vorgesehene Halterung ist mit (13) bezeich­ net.

Die Darstellungen nach Fig. 1 verdeutlichen, daß die ein­ zelnen Halterungen (9, 11 und auch 13) in der Höhe ver­ stellbar sind, so daß die darin gelagerten Sensoren (10, 12) mit ihrem hier nicht dargestellten Kristallfenster dicht auf der jeweils zu überprüfenden Schicht schleifen können.

Die Fig. 2, 3 und 4 geben eine sogenannte Rollkufe wie­ der, wobei hier ebenso wie nach Fig. 1 an den Schleifku­ fen (4) hier an den Rollkufen (14) Halterungen (9, 11) mit Sensoren (10, 12) angeordnet sind. Verdeutlicht ist anhand der Fig. 2 bis 4, daß die Halterung, die der Roll­ kufe (14) zugeordnet ist, jeweils mit Gewinnungswerkzeu­ gen (15, 16) ausgerüstet ist. Über diese Gewinnungswerk­ zeuge (15, 16) wird jeweils ein entsprechend schmaler Schlitz freigeschrämt, über den genau festgestellt werden kann, in welchem Bereich sich der Walzenkörper (5 bzw. 6) gerade befindet.

Die Gewinnungswerkzeuge (15, 16) können, wie nicht darge­ stellt ist, nach Art der Meißel beim Hobel in entspre­ chende Ausnehmungen in der Halterung (9, 11) eingeführt und dort festgelegt werden, wobei das entsprechende zum Liegenden (2) hin gerichtete Gewinnungswerkzeug (15) eine Art Bodenmeißel ist, der aufgrund seiner Form und seiner Anordnung an der Halterung sich bei Richtung Liegendem bewegender Halterung (9, 11) in das Liegende einschnei­ det. Bei auftretendem Verschleiß können die der Halterung (9, 11) zugeordneten Gewinnungswerkzeuge (15, 16) leicht ausgewechselt werden.

Die in den Halterungen (9, 11) untergebrachten Sensoren (10, 12) bzw. Sensorsysteme sollen über das auf der jewei­ ligen Schicht schleifende Kristallfenster ermitteln, ob sich der Schneidhorizont in der Kohle, im Nebengestein oder genau im Grenzbereich befindet. Von daher ist eine Verstellung der Halterung (9, 11) insgesamt oder von Tei­ len derselben notwendig, was durch den hydraulischen Stellzylinder (17) bewirkt wird. Die Haltung (9, 11) ist dabei jeweils so angebracht, daß die ihr zugeordneten Ge­ winnungswerkzeuge (15, 16) im Bereich des Endes (19) der Rampe (18) schneiden, damit sie bis auf das Liegende vordringen können, um hier die jeweilige Grenzschicht freizulegen.

Den Fig. 3 und 4 ist zu entnehmen, daß die Halterungen (9, 11) sich im Abstand zum Förderer (20) an der jewei­ ligen Rollkufe (14) befinden. Sichtbar sind in Fig. 4 die Mitnehmer (21), die an der Kette (22) befestigt in der Oberführung (23) geführt verlaufen.

Fig. 4 verdeutlicht außerdem eine zweiteilige Ausbildung der Halterung (9, 11), die mit ihrem Außenteil (25) über die stabil ausgebildete und mit dem Maschinenkörper (3) verbundene schwalbenschwanzförmige Führung (24) sicher geführt an der Rollkufe (14) in Richtung Liegendes und umgekehrt verstellt werden kann. Verschiebbar ist das Außenteil (25) mit dem integrierten Innenteil (26) durch den Stellzylinder (17). Mit (27) ist die Kohle bezeich­ net, die mit Hilfe der Gewinnungswerkzeuge (15, 17) weg­ geschält wird, um jeweils für das den Sensor (10, 12) zu­ geordnete Kristallfenster die notwendige glatte bzw. ge­ glättete Schicht freizulegen.

Fig. 5 gibt einen Schaltplan wieder, wobei deutlich wird, daß der Walzenkörper (5) über einen entsprechend vorkra­ genden Walzentragarm (7) gehalten ist. Die Lage des Wal­ zentragarmes (7) und damit des zugeordneten Walzenkörpers (5) wird über den Steuerzylinder (28) vorgegeben, der den über den entsprechend langen Kragarm verfügenden Walzen­ tragarm (7) entsprechend verschwenkt. Die jeweilige Stel­ lung des Walzentragarmes (7) wird über den zugeordneten Sensor (10) bestimmt, der mit seinem Kristallfenster mög­ lichst auf dem Liegenden (2) schleift. Die entsprechenden Meßsignale werden über den Meßwandler (29) geführt und dem Steuerventil (30) zugeführt, über das der Steuerzy­ linder (28) entsprechend gesteuert wird. Mit (17) ist der Stellzylinder der jeweiligen Halterung (9) bzw. (11) bezeich­ net, während mit (31) ein Ausgleichszylinder bezeichnet ist, über den angedeuet ist, daß die korrespondierend ge­ steuerten Stellzylinder (17) und Steuerzylinder (28) un­ ter Berücksichtigung des entsprechenden Kragarms des Walzentragarmes (7) gesteuert werden.

Die selbstfreischneidende Halterung (9, 11) für den opti­ schen Sensor (10, 12) schneidet bzw. hobelt ein bestimmtes Niveau frei. Das Sensorfenster, d. h. das Kristallfenster des jeweiligen Sensors (10, 12) wird schleifend über die freigelegte Fläche geführt. Die Meßergebnisse des Kri­ stallfensters werden im Walzenschrämlader (1) ausgewertet und in Steuerbefehle umgeformt. Der nachlaufende Walzen­ körper (6) beispielsweise wird hydraulisch über den Wal­ zentragarm (7) höhenverstellt. Muß dieser Walzenkörper (6) abgesenkt werden, fährt auch der Sensor (10 bzw. 12) oder genauer gesagt die Halterung (9, 11) um den umge­ rechnet gleichen Betrag tiefer. Soll der Walzenkörper (6) angehoben werden, geschieht das gleiche auch mit der zu­ geordneten Halterung (9 bzw. 11). Hat der Sensor (10, 12) die Grenzschicht Kohle-Nebengestein erkannt, wird so lange keine Korrektur mehr durchgeführt, bis sich erneut Abweichungen vom gewollten Niveau ergeben. Wie schon er­ wähnt, werden Steuerbewegungen für den Walzenkörper (6 bzw. 5) über den Hebelarm des Walzentragarms (7) ausge­ führt. Die Höhenverstellung für den Sensor (10, 12) un­ terliegt keinem Hebelarm. Sensor (10, 12) und Walzenkörper (5, 6) sind etwa um 2,5 m voneinander entfernt. Da der Streb nicht söhlig ist, müssen die daher notwendigen, et­ was unterschiedlich großen Hubbewegungen vom Walzentrag­ arm (7) und Sensor (10, 12) rechnerisch ermittelt und be­ rücksichtigt werden.

 1 Walzenschrämlader
 2 Liegendes
 3 Maschinenkörper
 4 Schleifkufe
 5 Walzenkörper vor-
 6 Walzenkörper nach-
 7 Walzentragarm
 8 Handendes
 9 Halterung vor
10 Sensor
11 Halterung nach
12 Sensor
13 Halterung
14 Rollkufe
15 Gewinnungswerkzeuge
16 Gewinnungswerkzeuge
17 hydraulischer Zylinder
18 Rampe
19 Ende von 18
20 Förderer Streb
21 Mitnehmer
22 Kette
23 Oberführung von 20/21
24 Führung
25 Außenteil
26 Innenteil
27 Kohle
28 Steuerzylinder des 7
29 Meßwandler
30 Steuerventil
31 Ausgleichszylinder

Claims (8)

1. Halterung für einen optischen Sensor mit einem auf der Grenzschicht Kohle-Nebengestein schleifenden Kristall­ fenster zum Erkennen des Schneidhorizontes der Schräm­ walze eines Walzenschrämladers, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 12) in seiner kohlenstoßseitig an dem Walzenschrämlader (1) angebrachten Halterung (9, 11) höhenverstellbar angebracht ist, da an der Halte­ rung (9, 11) in beiden Fahrtrichtungen des Walzen­ schrämladers (1) Gewinnungswerkzeuge (15, 16) angeord­ net sind, um Freiraum für den Durchgang der Halterung (9, 11) zu schaffen.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungswerkzeuge (15, 16) mehr als die Breite des Kristallfensters des Sensors (10, 12) aufweisen.

3. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungswerkzeuge (15, 16) lösbar mit der Halterung (9, 11) verbunden sind.

4. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellbarkeit des Sensors (10, 12) ein hydrauli­ scher Zylinder (17) vorgesehen ist.

5. Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Stellzylinder (17) und der Steuerzy­ linder (28) des zugeordneten Walzentragarms (7) kor­ respondierend geschaltet und mit dem die Meßwerte des Sensors (10, 12) auswertenden Rechner verbunden sind.

6. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (9, 11) je nach Bauart des Laders (1) der Schleifkufe (4) oder der Rollkufe (14) zugeordnet ist.

7. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 12) geführt gelagert ist.

8. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie höhenverstellbar am Walzenschrämlader (1) angeordnet ist.