EP2366059A1 - Verfahren zur einstellung einer automatischen niveausteuerung des hobels in hobelbetrieben des steinkohlenbergbaus - Google Patents

Verfahren zur einstellung einer automatischen niveausteuerung des hobels in hobelbetrieben des steinkohlenbergbaus

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EP2366059A1
EP2366059A1 EP09802108A EP09802108A EP2366059A1 EP 2366059 A1 EP2366059 A1 EP 2366059A1 EP 09802108 A EP09802108 A EP 09802108A EP 09802108 A EP09802108 A EP 09802108A EP 2366059 A1 EP2366059 A1 EP 2366059A1
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EP
European Patent Office
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control
height
longwall
planing
planer
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EP09802108A
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French (fr)
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EP2366059B1 (de
Inventor
Marti Junker
Armin Mozar
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RAG AG
Original Assignee
RAG AG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/03—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor having protective means, e.g. shields, for preventing or impeding entry of loose material into the working space or support
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/08—Guiding the machine
    • E21C35/12—Guiding the machine along a conveyor for the cut material
    • E21C35/125—Means for inclining the conveyor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting an automatic level control of the planer in a hydraulic shield removal and with a planing on a trained planing leading thereto longwall mining Streb nowadaysen in underground coal mining, the Streb junker including the guided planer in its position in the mining direction on a can be changed on the shield extension supporting boom control and by means of the boom control a control angle for adjusting the movement of the planer in the direction of degradation as climbing, diving or neutral motion is adjustable.
  • the equipped with chisels planer has an adjustment-related fixed cutting height and a relatively small depth of cut in the order of about 60mm, so that in contrast to a cutting extraction, the cutting height is certainly not variable during a planing pull along the face front.
  • a level control of the planer is arranged on a between the longwall conveyor as a solid guide for the planer and the attached shield shielding arranged control cylinder as a so-called boom control.
  • this Strebö réelle is defined by the distance between Hangendkappe and Bodenkufe of the respective shield frame in the region of the track.
  • this Strebö réelle is defined by the distance between Hangendkappe and Bodenkufe of the respective shield frame in the region of the track.
  • this method is in its statement fraught with uncertainties or requires corresponding delays in a possibly necessary regulation, because a reasonably safe statement about the cut from the plane material only after a few planks, ie after some, usually about five Passing by at a shield stand is to meet.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned in which an automation of planing and finishing work in terms of producing a defined Strebö réelle and / or the leadership of the Streb joses on the prone horizon is possible in all operating conditions of the longwall ,
  • the invention provides a method in which, for each planing pull, the depth of cut and the control angle detected as the difference angle between the inclination of the hanging end cap of the shield extension and the inclination of the longwall conveyor in the direction of dismantling are calculated and in a computer unit the resulting desired height change per planing pull is calculated in that in the computer unit each stripping train corresponding Streblage Strebageders a Streb doubt is assigned as a plan height, and wherein upon reaching the respective Streblage by a lagging behind the planter with a time delay Schildausbaugestell the shield construction, the actual height of the strut on the basis of is calculated by tilt sensors mounted on the shield support frame and compared with the stored plan height, and wherein a height difference value between plan height and actual height determined for the respective strut layer is in the sense of a self temper cement
  • the procedure according to the invention initially assumes that, depending on the depth of cut of the planer with each planing pull, a change in the height of the reach results over the unchanged or consistently assumed hanging wall horizon fixed by the hanging wall end cap of each shield support frame.
  • a setting of the planer via the control angle thus leads to an increase in the height of the strut, and a climbing of the planer leads to a reduction in the height of the strut.
  • the plan height is not reached in practice, but rather results in a lower actual height of the strut, the present invention Reaching the respective Streblage is determined by the lagging behind the planer with a time delay.
  • the actual height is calculated on the basis of values taken by tilt sensors attached to the shield frame; However, the detection of the required values and the calculation method itself are not the subject of this invention.
  • the height difference value to be compensated for compliance with the desired height of the strut between the plan height and the actual height in the adjustment of the control angle is already taken into account, for example, to achieve a certain height change in terms of compliance with the target height of the strut is set larger or smaller by a control cycle consisting of a plurality of plow trains by an angle amount corresponding to the ascertained height difference value, so that the actual height of the strut reached in each case corresponds to the desired height dimension.
  • the time delay necessarily given by the checking of the actual height of the strut on the longwall delay track following the planer with a time delay can be shortened so that a correspondingly large control loop is established.
  • the inclination of the longwall conveyor is namely to detect immediately after each control process with respect to the control angle and can already be used as a first correction value for the level control.
  • the respective control angle given by the computer unit is set in relation to the height difference value resulting from the planing pull, and the limit control angle of a reflection area determined within the self-learning effect is stored in the computer unit, within each case Applicable, even different control angle produce no changes in height in the strut height, so that the influence of a greater strength than the carbon strength having recumbents is taken into account in the sense of boundary layer detection or a boundary layer-guided Hobeins. If despite a control angle set to dive on the boom control by the plow trains no change in the reach height occurs, it is clear that the planer moves in prone contact, the hard lying but prevents penetration of the planer with a dipping motion.
  • the computer unit can identify the reflection area as a controller.
  • a climbing movement or a submerged movement of the plane is necessary when setting one to achieve a desired height of the strut effecting control angle takes into account the size of the respective valid reflection range and the control angle is set to bring about the climbing or dipping movement with a lying outside the reflection range value.
  • a characteristic map for the ratio of control angle and height difference value that is matched to the set bottom tool position and learned via the previous offset is called up relative to one another. If such a map is not stored in the computer unit, the controller must first develop a map adapted to the new bottom tool position during the subsequent planing trains.
  • an automatic passage of saddles and troughs is possible by determining the course of troughs and / or saddles in the degradation direction according to an embodiment of the invention on the determination of the slope of the hanging wall of the shield extension in the direction of degradation and in the computer unit an adaptation of Sectional track of the planer is set parallel to Hangendverlauf and a the radius corresponding to the trough or saddle curve corresponding additional height containing adjusted desired height of the strut is made by adjusting the control angle of the planing level control. If the controller detects a decrease in the radius of the trough or saddle curvature, the additional height calculated is withdrawn again.
  • the continuous detection of changes in the height of the shield extension point indicates the convergence that has occurred in each case, as far as a loss of height is determined on the shield support frame during planing work, ie when the shield extension is stopped.
  • the height of the shield extension determined by both continuous planing to planing pull and at standstill of the strut the respective incoming convergence and continuously taken into account by adjusting the height difference value to be used for setting the control angle of planing level control becomes.
  • An occurred loss of height must be achieved by increasing the control angle to achieve or maintain the desired target height and thus by a Magnification of the plan or actual height set by the planing work can be compensated again.
  • the longwall opening can be selectively increased by increasing the control angle and thus increasing the height difference value so that despite a convergence occurring at the weekend at the beginning of the week, the desired height of the strut for restarting the strut is available.
  • an embodiment of the invention provides that when a occurred during a standstill of the strut sole elevation detects the change in the inclination of the longwall conveyor at standstill of the planer and recalculated before the planing work required to achieve the desired height of the strut control angle.
  • a plurality of shield extension points and associated boom cylinders of the boom control are combined to form a group-controllable group.
  • each shield support frame has a different device tolerance in the establishment of tilt sensors attached to it, a fully parallel mechanical alignment of the inclination sensors is not possible for shield mounting rack.
  • a fully parallel mechanical alignment of the inclination sensors is not possible for shield mounting rack.
  • the individual Shield Rack Failure to detect the control angle as the difference between the slope of the hanging wall and the slope of the longwall conveyor.
  • control technically connected groups of shielding outstations applicable to the adjacent groups control angle are balanced such that to avoid mechanical overuse of the compounds preset maximum differences between the control angles which apply to the adjacent groups are not exceeded by the part-channel shots of the longwall conveyor assigned to the groups.
  • a group of means of Group control is associated with each associated shield extension points a central, mounted on the longwall inclinometer inclination sensor;
  • a plurality of inclination sensors arranged on individual conveyor troughs of the longwall conveyor are arranged within a group of tiling stations coupled to one another by means of a structural control.
  • a tilt sensor mounted on the longwall conveyor may be sufficient.
  • a tilt sensor unit attached to the longwall conveyor is designed as a twin sensor having two tilt sensors of the same type. This has the advantage that both sensors mutually check the display accuracy within a plausibility field and in case of deviations above a tolerance band can give an error message regarding the display accuracy, whereby a sensor drift can be detected. Another advantage is that in case of failure of a sensor, the second sensor can maintain the function and generate the system of a fault message.
  • an attached to the face conveyor tilt sensor unit consists of two similar, with a counter-rotation direction about the measuring axis mounted sensors.
  • the opposite in the direction of rotation about the measuring axis sensor arrangement of two similar sensors in differential circuit can be used to compensate for vibration (rotatory) errors of the sensors and significantly attenuate the measured value display, without losing accuracy.
  • the average actual angle of the longwall conveyor to vibrate the longwall conveyor can be largely displayed torsional vibration adjusted, since both sensors oscillate with the same frequency and amplitude and is compensated for opposite evaluation in the interference method of the signal superimposed by the oscillation signal component, so that the display angle as much remains at system quiet.
  • the hydraulic boom cylinders of the boom control which are supported between the shield extension points and the longwall conveyor, to be hydraulically releasable by means of the piston surface and the annular surface of the latter
  • Check valves are hydraulically lockable after reaching their control position, the check valves are connected by means of associated control lines with the associated group control.
  • Fig. I a the course of the height development in the longwall when using the
  • Fig. 2 is a schematic representation of the ratio of the at
  • FIG. 2b shows the subject matter of FIG. 2, taking into account the influence of the bottom chisel position
  • FIG. 3 shows the subject of Figure 2 in a soft, a smaller
  • FIG. 3a shows the subject of Figure 3 in a representation according to
  • FIG. 2a is a diagrammatic representation of FIG. 1a
  • Fig. 5 to be set in an automatic level control
  • the longwall equipment shown schematically in Figure 1 initially has a shield support frame 10 with a hanging end cap 1 1 and a bottom skid 12; between Bodenkufe 12 and Hangendkappe 1 1 two stamps 13 are attached in a parallel arrangement, of which in Figure 1, only one stamp is recognizable.
  • a fracture shield 14 articulated, the structure of such a shield support frame 10 is known, so that it will not be further explained , At least on his hanging end cap 1 1, a tilt sensor 15 is attached; As not further illustrated, 10 more inclination sensors are mounted on the Bodenkufe 12 and on the fracture shield 14 and / or on the fracture shield 14 supporting support arms to the shield support frame. With the aid of the measured values recorded by the tilt sensors, the height of the shield support frame between the hanging end cap 1 1 and the bottom skid 12 can be calculated.
  • a longwall conveyor 16 is struck, which has a planing guide 18 with a planer 17 guided thereon on its (non-illustrated) dismantling side (not shown).
  • the longwall conveyor 16 with the planer guided thereon 17 is arranged pivotably by means of a boom cylinder 19 relative to the shield support frame 10.
  • the Streb couponer 16 with planer 17 is pivoted in the direction of a dipping motion, with a set via the boom cylinder 19 control angle 20, which is a differential angle between the position of the hanging wall 1 1 of the shield support frame 10 and the inclination of the longwall conveyor 16 in the degradation direction.
  • the respective inclination of the longwall conveyor 16 can be detected or detected in the direction of dismantling via a tilt sensor 15 attached to the longwall conveyor 16.
  • FIG. 1a With the illustration of 17 plow trains in the context of a control cycle, with each plow train a presumed constant cutting depth 21 is achieved, namely for each uphill journey 22 and for each downhill journey 23. Due to an embodiment shown in FIG. For example, set to dive, decreasing predetermined in the second half of the control cycle control angle is determined in the associated computer unit for each planing train 22, 23, the expected plan height of the strut or achievable per planing plan height difference determined on the 17 planer trains of the in Figure I a control cycle is plotted as a curve 24. The respective review of the actually achieved height of the strut leads to a curve, as it is plotted as a curve 25.
  • the amount of height difference is designated, which must be cut in order to achieve the desired desired height of the strut.
  • the amount 27 corresponds to the actually freely cut height difference in the actual height of the strut, so that a height difference value 28 can be determined as the difference between the amounts 26 and 27 or can be determined by the computer unit.
  • the control angle 20 is to be set for the individual ascents and descents 22, 23 of the planer, the control angle must be adjusted by the height difference value 28 by taking into account the height loss between plan height and actual height so that ultimately the actual Height increase 27 corresponds to the required height increase 26.
  • the plan height curve 24 resulting from the control angle is to be set so that the actual height curve 25 ends at the amount of the required height difference.
  • the controller or the computer unit is able to learn the actual implementation of the plan height in the actual height and to use for the calculation of the control strategy for the following planing trains.
  • an excavation progress of, for example, 20 m has to be passed through with manual planing level control, in which the control system learns passively the control behavior for the relevant longwall.
  • the automatic planing level control can be put into operation, which further learns the control behavior in the course of the further mining step and continuously optimizes the control strategy.
  • control angle 20 in a Strebièrendifferenz for setting or maintaining a desired height of the strut is dependent on the secondary rock conditions, especially in the footwall, because the hanging wall should remain as unscreened as it forms the leadership horizon for the shield extension. If the lying is softer than the coal to be recovered, it is very difficult to maintain a desired longwall height, because the planer without control horizon, so-called “floating" must be controlled in the range of the target height.This requires frequent control interventions, as the Due to the process, this unstable equilibrium in the control requires a large range of variation in the head height, which entails the risks of mountain rescue, coal mining and leaving the adjustment range of the expansion ,
  • the horizon can be included as a management level for the planing work, in the sense of a Grenz Mrshobeins.
  • a hard lying means that, despite a control angle set to dive, the planer initially does not cut into the recumbent and thus does not set any actual height change, despite the plan height per planing pull resulting from the adjustment of the control angle.
  • the lying reflects, so to speak, the Control movements of the planer, which is why the addressed area for the control angle can also be referred to as a reflection area.
  • This reflection range with respect to the set control angle extends from a lower limit, which marks the boundary line for climbing the planter, to an upper limit, when exceeded due to the set control angle, the planter overcomes the resistance of the horizontal, cuts into the lying and thus performing an effective dipping motion.
  • a lower limit which marks the boundary line for climbing the planter
  • an upper limit when exceeded due to the set control angle, the planter overcomes the resistance of the horizontal, cuts into the lying and thus performing an effective dipping motion.
  • the effective control angle achieved with regard to the actual height of each planing draft deviates from the set control angle, as shown in FIG. 2, left half.
  • the reflection range almost completely disappears despite a control angle set in the reflection range, because control angles set in the reflection range do not cause an actual height difference here.
  • the relevant conditions are also recognizable from FIG. 2a with the control characteristic 33 reproduced therein.
  • a control angle set between + 3gon and - 3 gon a change in the effective control angle does not take place;
  • the control strategy assumes that the control angle is set in the middle of the reflection range upon detection of a reflection range during planing work by the controller or the computer unit in order to have enough flexibility in the implementation of the set control angle in the machine technology, without that the reflection area is left and the planer effectively performs unwanted tilting movements.
  • the boom cylinder 35 are each provided with a Einzelabsperrung, so that the boom cylinders 35 are hydraulically lockable after reaching their control position. As can be seen from FIG. 4b, the boom cylinders 35 remain unaffected by the plow passage.
  • a control sequence following the planer can be activated, in which the extension of the shield after the planing passage is first moved according to plan.
  • the individual control groups of the shield removal point sequentially receive the control order sequentially to set the control angle for the next planing pass and subsequently to carry out no readjustment. This tolerates the possible influence of a control group by the subsequent control group. Occurring deviations in the control angle are included by the computer unit in the future control strategy, the control angle but adjusted after the next planing pass. Due to such a strategy, the control shaft passes through the strut following the planer. An unstable control by feedback effects of adjacent control groups on each other are safely avoided.

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Abstract

Verfahren zur Einstellung einer automatischen Niveausteuerung des Hobels in Strebbetrieben, wobei der Hobel mittels einer Auslegersteuerung in einer Kletterbewegung, Tauchbewegung oder Neutralbewegung einstellbar ist, wobei für jeden Hobelzug die Schnitttiefe (21) und der sich als Differenzwinkel zwischen der Neigung der Hangendkappe (11) der Schildausbaugestelle (10) und der Neigung des Strebförderers (16) in Abbaurichtung ergebende Steuerwinkel (20) erfasst und in einer Rechnereinheit die daraus folgende Strebhöhenveränderung pro Hobelzug berechnet wird derart, dass in der Rechnereinheit jeder einem Hobelzug entsprechenden Streblage des Strebförderers (16) eine Strebhöhe als Plan- Höhe zugeordnet wird, und wobei bei Erreichen der jeweiligen Streblage durch ein mit einer zeitlichen Verzögerung dem Hobel (17) nacheilendes Schildausbaugestell (10) des Schildausbaus die Ist-Höhe des Strebes auf der Basis der von an dem Schildausbaugestell (10) angebrachten Neigungssensoren (15) aufgenommenen Werte berechnet und mit der abgespeicherten Plan-Höhe verglichen wird, und wobei ein für die jeweilige Streblage ermittelter Höhendifferenzwert (28) zwischen Plan-Höhe und Ist-Höhe im Sinne eines Selbstlerneffektes von der Rechnereinheit bei der Vorgabe des zu Erzielung einer Plan-Höhe des Strebes einzustellende Steuerwinkels (20) für den Hobel (17) bei den nachfolgenden Hobelzügen berücksichtigt wird.

Description

Verfahren zur Einstellung einer automatischen Niveausteuerung des Hobels in Hobelbetrieben des Steinkohlenbergbaus
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer automatischen Niveausteuerung des Hobels in mit einem hydraulischen Schildausbau und mit einem den Hobel an einer daran ausgebildeten Hobelführung führenden Strebförderer ausgerüsteten Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, wobei der Strebförderer einschließlich des daran geführten Hobels in seiner Stellung in Abbaurichtung über eine sich am Schildausbau abstützende Auslegersteuerung veränderbar ist und mittels der Auslegersteuerung ein Steuerwinkel zur Einstellung der Bewegung des Hobels in Abbaurichtung als Kletterbewegung, Tauchbewegung oder Neutralbewegung einstellbar ist.
Ein Problem bei der automatischen Niveausteuerung von Hobelbetrieben sowohl in Abbaurichtung als auch in Verhiebsrichtung des Hobels besteht unter anderem darin, einerseits eine ausreichend große Streböffnung herzustellen, um den Durchgang der Strebausrüstung beispielsweise ohne Kollisionen zwischen Hobel und Schildausbaugestellen bei der Vorbeifahrt des Hobels sicherzustellen, und andererseits den Bergeanfall bei der Gewinnungsarbeit möglichst gering zu halten, demnach die Gewinnungsarbeit möglichst auf den Flözhorizont zu beschränken, ohne zuviel Nebengestein mitzuerfassen. Die vor dem Verhieb im wesentlichen zur Verfügung stehenden Lagerstättendaten über Flözmächtigkeit, Liegend- bzw. Hangendniveau und das Vorhandensein von Sätteln und/oder Mulden sowohl in der Abbaurichtung als auch in der Fahrtrichtung des Hobels sind zu ungenau, um darauf eine automatisierte Steuerung der Hobel- und Ausbauarbeit einschließlich einer Einhaltung der erforderlichen Streb-Soll- Höhe stützen zu können.
Der mit Meißeln bestückte Hobel weist eine einstellungsbedingte feste Schnitthöhe und eine vergleichsweise geringe Schnitttiefe in einer Größenordnung von etwa 60mm auf, so dass im Gegensatz zu einer schneidenden Gewinnung die Schnitthöhe jedenfalls während eines Hobelzuges längs der Strebfront nicht variabel ist. In Hobelbetrieben ist eine Niveausteuerung des Hobels über einen zwischen dem Strebförderer als fester Führung für den Hobel und dem daran angeschlagenen Schildausbaugestell angeordneten Steuerzylinder als sogenannte Auslegersteuerung eingerichtet. Über die mit Hilfe der Auslegersteuerung veränderbare Neigung des Strebförderers in Abbaurichtung kann somit zusätzlich zu einer niveauneutralen Steuerung dem Strebförderer und damit dem daran geführten Hobel auch während der Gewinnungsfahrten eine Tauchbewegung in Abbaurichtung vermittelt werden, in welcher der Hobel durch Einschnitt seiner Bodenmeißel in das Liegende abkippt, oder auch eine Kletterbewegung, in welcher der Hobel einen ansteigenden Verhieb ausführt.
Im Rahmen der Gewinnungsarbeit mit dem Hobel soll die Einhaltung einer definierten Streböffnung möglich sein, wobei diese Streböffnung durch den Abstand zwischen Hangendkappe und Bodenkufe des jeweiligen Schildausbaugestells im Bereich von dessen Fahrweg definiert ist. Insbesondere bei wechselndem Liegendhorizont beziehungsweise bei einem weichen Liegenden, welches eine geringere Festigkeit als die hereinzugewinnende Kohle aufweist, kommt es darauf an, die Soll-Höhe des Strebes durch eine permanente Überwachung und Anpassung der Niveausteuerung des Hobels einzuhalten. Ist das Liegende fester als das in Verhieb zu nehmende Flöz, so ist eine Niveausteuerung des Hobels auch nach dem bekannten Verfahren des Grenzschichthobels am Liegenden möglich, bei dem das harte Liegende eine gewisse Führungsfunktion für den Hobel übernimmt. Im Rahmen eines dazu bekannten Verfahrens wird durch einen im Niveau des Bodenmeißels des Hobels mitgeführten Sensor ermittelt, ob der Bodenmeißel des Hobels im Nebengestein, also im Liegenden, oder in der Kohle schneidet. Dieses Verfahren ist zunächst von seiner Hardwareseite anfällig, weil der betreffende Sensor und der zugehörige Auswerterechner in einer extrem rauen Umgebung im oder am Hobel eingebaut ist und damit entsprechenden Beanspruchungen beziehungsweise eintretenden Defekten unterliegt. Weiterhin erfordert die Mobilität des Hobels eine Stromversorgung der Hardware per Akku und eine Datenübermittlung per Funk mittels mehrerer im Streb angeordneter Transponder, wobei die Funkbedingungen insbesondere in niedrigen Streben mit hohen Anteilen an ferromagnetischen Bestandteilen der Strebausrüstung sehr schwierig zu beherrschen sind. Darüber hinaus ist dieses Verfahren auch in seiner Aussage mit Unsicherheiten behaftet beziehungsweise bedingt auch entsprechende zeitliche Verspätungen bei einer eventuell erforderlichen Regelung, weil eine einigermaßen sichere Aussage über das vom Hobel geschnittene Material erst nach einigen Hobelzügen, d. h. nach einigen, in der Regel etwa nach fünf Vorbeifahrten an einem Schildausbaugestell zu treffen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, bei welchem in allen Betriebszuständen des Strebbetriebes eine Automatisierung der Hobel- und Ausbauarbeit im Hinblick auf die Herstellung einer definierten Streböffnung und/oder die Führung des Strebbetriebes auf dem Liegendhorizont möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind. Die Erfindung sieht hierzu ein Verfahren vor, bei welchem für jeden Hobelzug die Schnitttiefe und der sich als Differenzwinkel zwischen der Neigung der Hangendkappe der Schildausbaugestelle und der Neigung des Strebförderers in Abbaurichtung ergebende Steuerwinkel erfasst und in einer Rechnereinheit die daraus folgende Strebhöhenveränderung pro Hobelzug berechnet wird derart, dass in der Rechnereinheit jeder einem Hobelzug entsprechenden Streblage des Strebförderers eine Strebhöhe als Plan-Höhe zugeordnet wird, und wobei bei Erreichen der jeweiligen Streblage durch ein mit einer zeitlichen Verzögerung dem Hobel nacheilendes Schildausbaugestell des Schildausbaus die Ist-Höhe des Strebes auf der Basis der von an dem Schildausbaugestell angebrachten Neigungssensoren aufgenommenen Werte berechnet und mit der abgespeicherten Plan-Höhe verglichen wird, und wobei ein für die j eweilige Streblage ermittelter Höhendifferenzwert zwischen Plan- Höhe und Ist-Höhe im Sinne eines Selbstlerneffektes von der Rechnereinheit bei der Vorgabe des zu Erzielung einer Plan-Höhe des Strebes einzustellende Steuerwinkels für den Hobel bei den nachfolgenden Hobelzügen berücksichtigt wird.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise geht zunächst davon aus, dass sich in Abhängigkeit von der Schnitttiefe des Hobels bei jedem Hobelzug aufgrund des eingestellten Steuerwinkels eine Veränderung der Strebhöhe gegenüber dem unverändert beziehungsweise gleichbleibend angenommenen und durch die am Hangenden anliegende Hangendkappe jedes Schildausbaugestells fixierten Hangendhorizont ergibt. Ein über den Steuerwinkel eingestelltes Tauchen des Hobels führt demnach zu einer Vergrößerung der Strebhöhe, und ein Klettern des Hobels führt zu einer Verringerung der Strebhöhe. In Abhängigkeit von dem an der Auslegersteuerung eingestellten Steuerwinkel lässt sich somit ausgehend von einer bestehenden Strebhöhe die sich nach Durchführung eines Hobelzuges theoretisch vorhandene Plan-Höhe des Strebes berechnen. Aufgrund der j eweils herrschenden Betriebsbedingungen wird die Plan-Höhe in der betrieblichen Praxis jedoch nicht erreicht, vielmehr ergibt sich eine geringere Ist-Höhe des Strebes, die erfindungsgemäß bei Erreichen der jeweiligen Streblage durch das mit einer zeitlichen Verzögerung dem Hobel nacheilende Schildausbaugestell bestimmt wird. Die Berechnung der Ist-Höhe geschieht auf der Basis von von an dem Schildausbaugestell angebrachten Neigungssensoren aufgenommenen Werten; die Erfassung der erforderlichen Werte und das Berechnungsverfahren selbst sind jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung.
Aufgrund der Abweichung zwischen der Plan-Höhe und der Ist-Höhe würde ein Streb bei fortlaufender Anwendung eines an der Auslegersteuerung eingestellten Steuerwinkels die abbautechnisch vorgegebene Soll-Höhe des Strebes nicht beziehungsweise erst mit erheblicher zeitlicher Verzögerung erreichen. Insofern wird erfindungsgemäß der für die Einhaltung der Soll- Höhe des Strebes jeweils auszugleichende Höhendifferenzwert zwischen der Plan-Höhe und der Ist-Höhe bei der Einstellung des Steuerwinkels bereits berücksichtigt, indem beispielsweise zur Erreichung einer bestimmten Höhenveränderung im Hinblick auf die Einhaltung der Soll-Höhe des Strebes über einen aus mehreren Hobelzügen bestehenden Regelzyklus der Steuerwinkel um einen dem festgestellten Höhendifferenzwert entsprechenden Winkelbetrag größer bzw. kleiner eingestellt wird, damit die j eweils erreichte Ist-Höhe des Strebes dem gewollten Höhenmaß entspricht. Aufgrund der bei jedem Hobelzug vorgenommenen Werteerfassung und Berechnung der Höhenveränderungen und der rückkoppelnden Übernahme der Strebhöhe bei gleicher Streblage wird ein geschlossener Regelkreis für die Niveausteuerung des Hobels hergestellt. Da die Rechnereinheit über den fortlaufenden Verhieb die Umsetzung des Steuerwinkels in eine tatsächlich eintretende Höhenänderung des Strebes ständig erfasst und überwacht, ist die Ausnutzung eines Selbstlerneffektes durch in der Rechnereinheit abgelegte selbstlernfähige Algorithmen gegeben, so dass die Steuerung bestimmten Steuerwinkeln an der Auslegersteuerung jeweils tatsächlich erreichte beziehungsweise erreichbare Strebhöhen zuordnet.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Basis des zum Erreichen der Soll-Höhe des Strebes über einen eine Mehrzahl von Hobelzügen umfassenden Regelzyklus einzustellenden Steuerwinkels die sich pro Hobelzug ergebene Soll-Neigung des Strebförderers in Abbaurichtung in der Rechnereinheit vorausberechnet und mit der sich in jeder Streblage pro Hobelzug mittels am Strebförderer angebrachter Neigungssensoren gemessenen Ist-Neigung des Strebförderers abgeglichen wird, wobei bei erkannten Abweichungen optional der für den nächsten Hobelzug geltende Steuerwinkel korrigiert wird. Hierdurch kann der durch die Überprüfung der Ist-Höhe des Strebes an dem mit einer zeitlichen Verzögerung dem Hobel nacheilenden Strebausbaugestell zwangsläufig gegebene Zeitverzug abgekürzt werden, so dass sich ein entsprechend großer Regelkreis einstellt. Die Neigung des Strebförderers ist nämlich unmittelbar im Anschluss an jeden Regelvorgang hinsichtlich des Steuerwinkels zu erfassen und kann auch schon als ein erster Korrekturwert für die Niveausteuerung herangezogen werden.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, dass der jeweils von der Rechnereinheit vorgegebene Steuerwinkel ins Verhältnis zu der pro Hobelzug sich ergebenden Höhendifferenzwert in der Strebhöhe gesetzt wird und in der Rechnereinheit die im Rahmen des Selbstlerneffektes ermittelten Grenzsteuerwinkel eines Reflektionsbereiches abgespeichert werden, innerhalb dessen jeweils geltende, auch unterschiedliche Steuerwinkel keine Höhenveränderungen in der Strebhöhe erzeugen, wird damit dem Einfluss eines eine größere Festigkeit als die Kohlefestigkeit aufweisenden Liegenden Rechnung getragen im Sinne einer Grenzschichterkennung beziehungsweise eines grenzschichtgeführten Hobeins. Sofern trotz eines auf Tauchen eingestellten Steuerwinkels an der Auslegersteuerung durch die Hobelzüge keine Änderung der Strebhöhe eintritt, ist einsichtig, dass der Hobel im Liegendkontakt fährt, das harte Liegende jedoch ein Eindringen des Hobels mit einer Tauchbewegung verhindert. Erst wenn der Steuerwinkel eine gewisse Größe als obere Grenze überschreitet, wird die Tauchbewegung so stark, dass der Hobel in das Liegende einschneidet. Andererseits wird als untere Grenze derjenige Steuerwinkel festgehalten, bei dem der Hobel beginnt eine Kletterbewegung auszuführen. Der zwischen der oberen und der unteren Grenze des Steuerwinkels gelegene Bereich kann als Reflektionsbereich eingeordnet werden, in welchem Änderungen des Steuerwinkels ohne Einfluss auf die Strebhöhe bleiben, weil das Liegende eine Veränderung der Höhenlage des Hobels nicht zulässt und somit ein grenzschichtgeführtes Hobeln, dass heißt ein Hobeln am Liegendhorizont gegeben ist. Aufgrund des Selbstlerneffektes kann die Rechnereinheit als Steuerung den Reflektionsbereich identifizieren.
Entsprechend ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Fälle, in denen der Bereich des grenzschichtgeführten Hobeins aufgrund anderer betrieblicher Einflüsse verlassen werden muss, vorgesehen, dass bei der Einstellung eines zur Erreichung einer Soll-Höhe des Strebes erforderlichen, eine Kletterbewegung oder eine Tauchbewegung des Hobels bewirkenden Steuerwinkels die Größe des jeweils geltenden Reflektionsbereiches berücksichtigt und der Steuerwinkel zur Herbeiführung der Kletterbewegung oder Tauchbewegung mit einem außerhalb des Reflektionsbereiches liegenden Wert eingestellt wird.
Der Selbstlerneffekt des Hobels hinsichtlich der sich bei einem eingestellten Steuerwinkel ergebenden Veränderung der Ist-Höhe des Strebes kann nur solange Gültigkeit haben, als die Bodenmeißelstellung an dem Hobel nicht verändert wird. Eine Veränderung der Bodenmeißelstellung an dem Hobel führt auch zu einer Veränderung des Steuerverhaltens des Hobels, weil ein fest eingestellter Steuerwinkel beispielsweise bei einem auf geringere Tauchtendenz eingestellten Bodenmeißel des Hobels eine geringere Höhenänderung bewirkt als bei einem auf eine größere Tauchtendenz eingestellten Bodenmeißel. Insofern ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass bei einer Veränderung der Stellung des Bodenmeißels des Hobels im Hinblick auf eine Tauchtendenz, eine Klettertendenz oder eine Neutralbewegung des Hobels der Rechnereinheit eine Information über die geänderte Bodenmeißelstellung übermittelt wird. Entsprechend ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass in der Rechnereinheit ein zu der eingestellten Bodenmeißelstellung passendes, über den zurückliegenden Verhieb erlerntes Kennfeld für das Verhältnis von Steuerwinkel und Höhendifferenzwert zueinander aufgerufen wird. Ist ein solches Kennfeld in der Rechnereinheit nicht abgelegt, muss die Steuerung während der anschließenden Hobelzüge ein auf die neue Bodenmeißelstellung angepasstes Kennfeld erst entwickeln.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine automatische Durchfahrung von Sätteln und Mulden möglich, indem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über die Ermittlung der Neigung der Hangendkappe der Schildausbaugestelle in Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Abbaurichtung festgestellt und in der Rechnereinheit eine Anpassung der Schnittspur des Hobels parallel zum Hangendverlauf eingestellt wird und die eine dem Radius der Mulden- bzw. Sattelkrümmung entsprechende Zusatzhöhe beinhaltende angepasste Soll- Höhe des Strebes durch eine Anpassung des Steuerwinkels der Hobelniveausteuerung hergestellt wird. Erkennt die Steuerung eine Abnahme des Radius der Mulden- bzw. Sattelkrümmung, so wird die eingerechnete Zusatzhöhe wieder zurückgenommen.
Die fortlaufende Erfassung von Veränderungen in der Höhe der Schildausbaugestelle lässt auf die jeweils eingetretene Konvergenz schließen, soweit am Schildausbaugestell während der Hobelarbeit, also bei stehendem Schildausbau, ein Höhenverlust festgestellt wird. Somit ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass durch eine sowohl von Hobelzug zu Hobelzug als auch bei Stillstand des Strebes fortlaufende Erfassung der Höhe der Schildausbaugestelle die jeweils eintretende Konvergenz ermittelt und fortlaufend durch eine Anpassung des für die Einstellung des Steuerwinkels der Hobelniveausteuerung heranzuziehenden Höhendifferenzwertes berücksichtigt wird. Ein eingetretener Höhenverlust muss durch eine Vergrößerung des Steuerwinkels zur Erreichung beziehungsweise Beibehaltung der Streb-Soll-Höhe und damit durch eine Vergrößerung der durch die Hobelarbeit eingestellten Plan- beziehungsweise Ist-Höhe wieder kompensiert werden.
Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass für Stillstandszeiten des Strebbetriebes eine erwartete Konvergenz in die Festlegung des Höhendifferenzwertes einbezogen wird. So kann beispielsweise vor dem Wochenende die Streböffnung durch eine Vergrößerung des Steuerwinkels und damit eine Vergrößerung des Höhendifferenzwertes gezielt vergrößert werden, damit trotz einer am Wochenende eintretenden Konvergenz zu Wochenbeginn die Soll-Höhe des Strebes für das erneute Anlaufen des Strebes zur Verfügung steht.
Soweit im Rahmen von betrieblichen Stillständen beispielsweise Sohlenhebungen eintreten, die ebenfalls zu einer Verringerung der Strebhöhe führen, führen derartige Sohlenhebungen zu einer Veränderung der Lage des Strebförderers auch bei dessen Stillstand, die vom Steuersystem auch bei dem Stillstand des Hobel- bzw. Förderbetriebes erkannt werden. Demnach sieht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, dass bei einer während eines Stillstandes des Strebes eingetretenen Sohlenhebung die Veränderung der Neigung des Strebförderers bei Stillstand des Hobels erfasst und vor Beginn der Hobelarbeit der zur Erreichung der Soll-Höhe des Strebes erforderliche Steuerwinkel neu berechnet wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Schildausbaugestellen und zugehörigen Auslegerzylindern der Auslegersteuerung zu einer mittels einer Gruppensteuerung steuerbaren Gruppe zusammengeschlossen sind.
Da jedes Schildausbaugestell eine unterschiedliche Einrichtungstoleranz bei der Einrichtung der an ihm angebrachten Neigungssensoren aufweist, ist eine vollständig parallele mechanische Ausrichtung der Neigungssensoren zum Schildausbaugestell nicht möglich. Je nach der Qualität bei der mechanischen Grundausrichtung der Neigungssensoren können am einzelnen Schildausbaugestell Fehler bei der Ermittlung des Steuerwinkels als Differenz zwischen der Neigung der Hangendkappe und der Neigung des Strebförderers auftreten. Zur Minimierung derartiger Fehler ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass für j edes einzelne Schildausbaugestell innerhalb einer Gruppe der Steuerwinkel für den zugehörigen Auslegerzylinder bestimmt und aus den einzelnen Steuerwinkeln der zur Gruppe gehörigen Schildausbaugestelle ein Mittelwert gebildet und in der Gruppensteuerung ein dem Mittelwert entsprechender Steuerwinkel eingestellt wird.
Als Torsionsschutz gegen eine Überbeanspruchung der jeweils miteinander verbundenen Rinnen des Strebförderers kann vorgesehen sein, dass in den Gruppensteuerungen von im Streb benachbarten, steuerungstechnisch verbundenen Gruppen von Schildausbaugestellen die für die benachbarten Gruppen geltenden Steuerwinkel miteinander abgeglichen werden derart, dass zur Vermeidung einer mechanischen Überbeanspruchung der Verbindungen von den Gruppen zugeordneten Teil-Rinnenschüssen des Strebförderers voreingestellte Maximaldifferenzen zwischen den für die benachbarten Gruppen geltenden Steuerwinkeln nicht überschritten werden.
Aus dem gleichen Grund kann vorgesehen sein, dass in den Abgleich der für benachbarte Gruppen geltenden Steuerwinkel zwischen den Gruppen bestehende Höhenunterschiede in der Lage des Strebförderers einbezogen werden. Hierdurch wird ein maximal zulässiger Biegeradius des Förderstranges des Strebförderers um die Abbaufortschrittsachse berücksichtigt.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass zwischen den Gruppen in Abbaurichtung bestehende Vorlagen und/oder Rücklagen beim Verlauf von Strebförderer und Schildausbaugestellen längs der Strebfront in den Abgleich der für benachbarte Gruppen geltenden Steuerwinkel einbezogen werden, womit der maximal zulässige Biegeradius des Förderstranges um die Hochachse der Strebausrüstung berücksichtigt wird. Um eine gegenseitige Beeinflussung der nach jedem Hobelzug gegebenenfalls erforderlichen Nachregelung des Steuerwinkels an einzelnen Schildausbaugestellen beziehungsweise gemeinsam gesteuerten Gruppen von Schildausbaugestellen zu vermindern beziehungsweise auszuschließen, ist es nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die von der Rechnereinheit gesteuerte Nachregelung des Steuerwinkels bei jedem Hobelzug ausschließlich und einmalig im Anschluss an den Hobeldurchgang und den Abschluss des Rückvorganges der Schildausbaugestelle erfolgt.
Hinsichtlich der Anordnung der die Lage des Strebförderers als einem wichtigen Parameter für die Festlegung beziehungsweise Überprüfung des Steuerwinkels als Differenzwinkel zwischen der Neigung der Hangendkappe der Schildausbaugestelle und der Neigung des Strebförderers in Abbaurichtung ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass einer Gruppe von mittels der Gruppensteuerung aneinandergekoppelten Schildausbaugestellen jeweils ein zentraler, am Strebförderer angebrachter Neigungssensor zugeordnet ist; alternativ kann vorgesehen sein, dass innerhalb einer Gruppe von mittels einer Ausbausteuerung aneinandergekoppelten Schildausbaugestellen jeweils eine Mehrzahl von an einzelnen Förderrinnen des Strebförderers angeordneten Neigungssensoren angeordnet ist.
Für die Bestimmung der Neigung des Strebförderers in Abbaurichtung kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein am Strebförderer angebrachter Neigungssensor ausreichend sein.
Zur Verbesserung der Messqualität kann vorgesehen sein, dass eine an dem Strebförderer angebrachte Neigungssensoreinheit als ein zwei Neigungssensoren gleicher Bauart aufweisender Zwillingssensor ausgebildet ist. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass beide Sensoren gegenseitig die Anzeigegenauigkeit innerhalb eines Plausibilitätsfeldes prüfen und bei Abweichungen oberhalb eines Toleranzbandes eine Fehlermeldung bezüglich der Anzeigegenauigkeit geben können, womit eine Sensordrift feststellbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Ausfall eines Sensors der zweite Sensor die Funktion aufrechterhalten und das System einer Störungsmeldung generieren kann.
Die Genauigkeit der Winkelerfassung kann weiterhin verbessert werden, wenn nach einem Ausführungsbeispiel eine an dem Strebförderer angebrachte Neigungssensoreinheit aus zwei gleichartigen, mit einer um die Messsachse gegenläufigen Drehrichtung angebrachten Sensoren besteht. Die in der Drehrichtung um die Messachse gegenläufige Sensoranordnung zweier gleichartiger Sensoren in Differenzschaltung kann zur Kompensation von schwingungsbedingten (rotatorischen) Fehlern der Sensoren genutzt werden und die Messwertanzeige signifikant dämpfen, ohne an Genauigkeit zu verlieren. Der mittlere Ist-Winkel des Strebförderers, um den der Strebförderer schwingt, kann weitgehend drehschwingungsbereinigt angezeigt werden, da beiden Sensoren mit gleicher Frequenz und Amplitude schwingen und bei gegenläufiger Auswertung im Interferenzverfahren der durch die Schwingung überlagerte Signalanteil kompensiert wird, so dass weitgehend der Anzeigewinkel wie bei Systemruhe verbleibt.
Soweit im Rahmen einer Gruppensteuerung von Schildausbaugestellen und zugehörigen Auslegerzylindern der eingesetzten Auslegersteuerung die an eine hydraulische Versorgungs- und Steuereinheit angeschlossenen Hydraulikzylinder untereinander in Verbindung stehen, kann der Effekt eintreten, dass bei der Vorbeifahrt des Hobels der Strebförderer gegen das zugehörige Schildausbaugestell gedrückt wird. Als Reaktion auf die damit verbundene Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit können die in Fahrtrichtung vor dem Hobel liegenden, zur gleichen Gruppensteuerung gehörigen Hydraulikzylinder ausfahren, womit sich ungewollte Änderungen im jeweiligen Steuerwinkel einstellen können. Zur Vermeidung derartiger Rückwirkungen kann vorgesehen sein, dass die sich zwischen den Schildausbaugestellen und dem Strebförderer abstützenden hydraulischen Auslegerzylinder der Auslegersteuerung mittels einzeln auf deren Kolbenfläche und deren Ringfläche wirkender hydraulisch entsperrbarer Rückschlagventile nach Erreichen ihrer Steuerposition hydraulisch sperrbar sind, wobei die Rückschlagventile mittels zugeordneter Steuerleitungen mit der zugehörigen Gruppensteuerung verbunden sind.
Im Rahmen solcher einzelgesperrter Hydraulikzylinder kann es von Zeit zu Zeit erforderlich sein, eine Synchronisierung der Auslegerzylinder vorzunehmen, und hierzu werden gemäß einem Vorschlag alle Auslegerzylinder gegen einen Endanschlag gefahren, wobei anschließend der in der j eweiligen Streblage von Strebförderer und daran geführtem Hobel erforderliche Steuerwinkel eingestellt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung in Einzelaspekten nochmals erörtert; hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Strebausrüstung mit einem eine Tauchbewegung des Hobels vorgebenden Steuerwinkel in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. I a den Verlauf der Höhenentwicklung im Streb beim Einsatz der
Strebausrüstung gemäß Figur 1 während eines eine Mehrzahl von Hobelzügen aufweisenden Regelzyklus,
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung das Verhältnis der an der
Auslegersteuerung eingestellten Steuerwinkel im Verhältnis zu dem sich tatsächlich einstellenden Steuerwinkel bei einem harten, eine größere Festigkeit als die Kohle aufweisenden Liegenden,
Fig. 2a den Gegenstand der Figur 2 in einer anderen Darstellungsweise,
Fig. 2b den Gegenstand der Figur 2 unter Einbeziehung des Einflusses der Bodenmeißelstellung,
Fig. 3 den Gegenstand der Figur 2 bei einem weichen, eine geringere
Festigkeit als die Kohle aufweisenden Liegenden, Fig. 3a den Gegenstand der Figur 3 in einer Darstellungsweise gemäß
Figur 2a,
Fig. 4a das Verhalten der Auslegersteuerung innerhalb einer Gruppensteuerung ohne Einzelsperrung der Auslegerzylinder,
Fig. 4b den Gegenstand der Figur 4a bei Einzelsperrung der
Ausleger zylinder,
Fig. 5 den bei einer automatischen Niveausteuerung einzustellenden
Verfahrensablauf in einer schematischen Darstellung.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Strebausrüstung weist zunächst ein Schildausbaugestell 10 mit einer Hangendkappe 1 1 und einer Bodenkufe 12 auf; zwischen Bodenkufe 12 und Hangendkappe 1 1 sind in paralleler Anordnung zwei Stempel 13 angesetzt, von denen in Figur 1 nur ein Stempel erkennbar ist. Während die Hangendkappe 13 an ihrem vorderen (linken) Ende in Richtung der Gewinnungsmaschine vorsteht, ist an dem hinteren (rechten) Ende der Hangendkappe 1 1 ein Bruchschild 14 angelenkt, der Aufbau eines solchen Schildausbaugestells 10 ist bekannt, so dass er nicht weiter erläutert wird. Mindestens an seiner Hangendkappe 1 1 ist ein Neigungssensor 15 angebracht; wie nicht weiter dargestellt, sind an den Schildausbaugestell 10 weitere Neigungssensoren an der Bodenkufe 12 und an dem Bruchschild 14 und/oder an den den Bruchschild 14 tragenden Traglenkern angebracht. Mit Hilfe der von den Neigungssensoren aufgenommenen Messwerte kann die Höhe des Schildausbaugestells zwischen der Hangendkappe 1 1 und der Bodenkufe 12 berechnet werden.
An dem Schildausbaugestell 10 ist ein Strebförderer 16 angeschlagen, der an seiner dem nicht weiter dargestellten Abbaustoß zugewandten (linken) Seite eine Hobelführung 18 mit einem daran geführten Hobel 17 aufweist. Der Strebförderer 16 mit dem daran geführten Hobel 17 ist mittels eines Auslegerzylinders 19 gegenüber dem Schildausbaugestell 10 verschwenkbar angeordnet. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Strebförderer 16 mit Hobel 17 in Richtung einer Tauchbewegung verschwenkt, und zwar mit einem über den Auslegerzylinder 19 eingestellten Steuerwinkel 20, der sich als Differenzwinkel zwischen der Stellung der Hangendkappe 1 1 des Schildausbaugestells 10 und der Neigung des Strebförderers 16 in Abbaurichtung darstellt. Hierzu kann die jeweilige Neigung des Strebförderers 16 in Abbaurichtung über einen an dem Strebförderer 16 angebrachten Neigungssensor 15 erfasst beziehungsweise festgestellt werden.
Wie sich dazu aus Figur I a mit der Darstellung von 17 Hobelzügen im Rahmen eines Regelzyklus ergibt, wird mit jedem Hobelzug eine angenommen gleichbleibende Schnitttiefe 21 erzielt, und zwar für j ede Bergfahrt 22 und für jede Talfahrt 23. Aufgrund eines bei dem dargestellten Ausführungs-beispiel auf Tauchen eingestellten, in der zweiten Hälfte des Regelzyklus abnehmend vorgegebenen Steuerwinkels wird in der zugeordneten Rechner-einheit für jeden Hobelzug 22, 23 die erwartete Plan-Höhe des Strebes beziehungsweise die pro Hobelzug erreichbare Plan-Höhendifferenz ermittelt, die über die 17 Hobelzüge des in Figur I a dargestellten Regelzyklus als Kurve 24 aufgetragen ist. Die jeweilige Überprüfung der tatsächlich erreichten Ist-Höhe des Strebes führt zu einem Kurvenverlauf, wie er als Kurve 25 aufgetragen ist. Mit dem Bezugszeichen 26 ist demnach der Betrag an Höhendifferenz bezeichnet, der geschnitten werden muss, um die gewünschte Soll-Höhe des Strebes zu erreichen. Der Betrag 27 entspricht der tatsächlich frei geschnittenen Höhendifferenz in der Ist-Höhe des Strebes, so dass ein Höhendifferenzwert 28 als Unterschiedsbetrag zwischen den Beträgen 26 und 27 feststellbar beziehungsweise durch die Rechnereinheit ermittelbar ist. Soweit also für die einzelnen Berg- und Talfahrten 22, 23 des Hobels der Steuerwinkel 20 einzustellen ist, muss der Steuerwinkel unter Berücksichtigung des Höhenverlustes zwischen Plan-Höhe und Ist-Höhe um den Höhendifferenzwert 28 um soviel größer eingestellt werden, dass letztlich der Ist-Höhenzuwachs 27 dem erforderlichen Höhenzuwachs 26 entspricht. Dies bedeutet, dass die sich aus dem Steuerwinkel ergebende Kurve 24 für die Plan-Höhe so vorzugeben ist, dass die Kurve 25 für die Ist-Höhe an dem Betrag der erforderlichen Höhendifferenz endet. Soweit in der Rechnereinheit ein Selbstlernalgorithmus integriert ist, ist die Steuerung beziehungsweise die Rechnereinheit in der Lage, die tatsächliche Umsetzung der Plan-Höhe in die Ist-Höhe zu lernen und für die Berechnung der Steuerstrategie für die folgenden Hobelzüge zu nutzen. Bei neu anlaufenden Abbaubetrieben muss hierzu zunächst ein Abbaufortschritt von beispielsweise 20m mit einer manuellen Hobelniveausteuerung durchlaufen werden, in welchem das Steuersystem das Steuerverhalten für den betreffenden Streb passiv lernt. Im Anschluss daran kann die automatische Hobelniveausteuerung in Betrieb genommen werden, die im Zuge des weiteren Abbaufortschritts das Steuerverhalten weiter lernt und kontinuierlich die Steuerstrategie optimiert.
Die Umsetzung des Steuerwinkels 20 in eine Strebhöhendifferenz zur Einstellung beziehungsweise Beibehaltung einer Soll-Höhe des Strebes ist abhängig von den Nebengesteinsverhältnissen, insbesondere im Liegenden, weil das Hangende möglichst unverritzt bleiben soll, da es den Führungshorizont für den Schildausbau bildet. Sofern das Liegende weicher ist als die hereinzugewinnende Kohle, ist die Einhaltung einer Soll-Streb-Höhe sehr schwierig, weil der Hobel ohne Führungshorizont, sozusagen „schwimmend", im Bereich der Soll-Höhe gesteuert werden muss. Dies erfordert häufige Steuereingriffe, da das Hobel-Förderersystem ständig aus dem Zielhorizont herausläuft, so dass kontinuierlich nachgesteuert werden muss. Dieses instabile Gleichgewicht bei der Steuerung bedingt verfahrensbedingt eine große Schwankungsbandbreite bei der Strebhöhe, die Risiken eines Bergemitschnittes, eines Kohle-Anbauens und des Verlassens des Verstellbereiches des Ausbaus mit sich bringt.
Ist das Liegende härter als die Kohle, so kann der Liegendhorizont als Führungsebene für die Hobelarbeit miteinbezogen werden, im Sinne eines Grenzschichthobeins. Ein hartes Liegendes bedeutet, dass trotz eines auf Tauchen eingestellten Steuerwinkels der Hobel zunächst einmal nicht in das Liegende einschneidet und insoweit trotz sich aus der Einstellung des Steuerwinkels ergebender Plan-Höhe pro Hobelzug keine Ist-Höhenveränderung einstellt. Das Liegende reflektiert sozusagen die Steuerbewegungen des Hobels, weswegen der angesprochene Bereich für den Steuerwinkel auch als Reflektionsbereich bezeichnet werden kann. Dieser Reflektionsbereich in Bezug auf den eingestellten Steuerwinkel erstreckt sich von einer unteren Grenze, die die Grenzlinie zum Klettern des Hobels markiert, bis zu einer oberen Grenze, bei deren Überschreiten aufgrund des eingestellten Steuerwinkels der Hobel den Widerstand des Liegenden überwindet, in das Liegende einschneidet und somit eine effektive Tauchbewegung ausführt. Diese Bereiche sind in Figur 2, rechte Hälfte, beispielhaft dargestellt mit einem für den j eweils geltenden Steuerwinkel geltenden Tauchbereich 30, einem Reflektionsbereich 3 1 und einem Kletterbereich 32.
Wie schon ausgeführt, weicht der im Hinblick auf die Ist-Höhe jedes Hobelzuges erreichte, tatsächlich wirksame Steuerwinkel von dem eingestellten Steuerwinkel ab, wie dies in Figur 2, linke Hälfte, dargestellt ist. Hierbei entfällt bei dem wirksamen Steuerwinkel der Reflektionsbereich fast völlig trotz eines im Reflektionsbereich eingestellten Steuerwinkels, weil im Reflektionsbereich eingestellte Steuerwinkel hier keinen Ist-Höhenunterschied bewirken.
Die diesbezüglichen Verhältnisse sind aus Figur 2a mit der darin wiedergegebenen Steuerkennlinie 33 ebenfalls erkennbar. Bei einem zwischen + 3gon und - 3 gon eingestellten Steuerwinkel findet eine Änderung des wirksamen Steuerwinkels nicht statt; dabei geht die Steuerstrategie davon aus, dass der Steuerwinkel bei Erkennen eines Reflektionsbereiches während der Hobelarbeit durch die Steuerung beziehungsweise die Rechnereinheit in der Mitte des Reflektionsbereiches eingestellt wird, um besonders Schwankungen bei der Umsetzung des eingestellten Steuerwinkels in die Maschinentechnik genügend Spielraum zu haben, ohne dass der Reflektionsbereich verlassen wird und der Hobel effektiv unerwünschte Neigungsbewegungen durchführt.
In Figur 2b sind die sich aus Figur 2a ergebenden Verhältnisse unter Berücksichtigung der am Bodenmeißel des Hobels einstellbaren Tauchtendenz beziehungsweise Klettertendenz dargestellt. Wie die gestrichelte Linienführung 34 für die Steuerkennlinie zeigt, wird die Steuerkennlinie zum Tauchen des Hobels je flacher, desto schwächer die über den Bodenmeißel des Hobels eingestellte Grundtendenz zum Tauchen eingestellt ist, und desto später kann eine effektive Tauchbewegung eingeleitet werden. Für den Kletterbereich gilt Entsprechendes. Je schwächer die über den Bodenmeißel eingestellte Grundtendenz zum Tauchen eingestellt ist, desto steiler verläuft die gestrichelte Steuerkennlinie 34 im Kletterbereich zum Klettern, und desto früher kann eine Kletterbewegung des Hobels eingeleitet werden.
In Figuren 3 und 3a sind die Verhältnisse entsprechend Figuren 2 sowie 2a für den Anwendungsfall dargestellt, dass das Liegende weicher ist als die hereinzugewinnende Kohle. In diesem Fall entfällt ein durch das Liegende gebildeter Führungshorizont, so dass der Hobel der Einstellung des Steuerwinkels unmittelbar folgt. Damit entfällt ein Reflektionsbereich (Figur 3), und es findet ein übergangsloser Wechsel zwischen Klettern des Hobels und Tauchen des Hobels statt (Figur 3 a). Soweit dieser Übergang in Figur 3a bei + 2gon dargestellt ist, kommt darin eine am Bodenmeißel des Hobels eingestellte Tauchtendenz zum Ausdruck.
In Figuren 4a, 4b ist der Einfluss der Ausbildung der Auslegerzylinder erkennbar. Wie sich aus Figur 4a ergibt, kann bei untereinander in Verbindung stehenden Auslegerzylindern 35 der Effekt antreten, dass bei der Vorbeifahrt des Hobels (Hobelpassage) der Strebförderer gegen das zugehörige Schildausbaugestell (nicht dargestellt) gedrückt wird, so dass aus den im Bereich der Hobelpassage angeordneten Auslegerzylindern 35 Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird. Die dort verdrängte Hydraulikflüssigkeit kann zu in Fahrtrichtung vor dem Hobel liegenden, zu einer gleichen Gruppensteuerung gehörigen Auslegerzylindern 35 fließen und dort für ein Ausfahren der Auslegerzylinder sorgen, womit aber gleichzeitig eine Änderung des Steuerwinkels in diesem Bereich verbunden ist. Zur Vermeidung derartiger Rückwirkungen kann vorgesehen sein, dass die Auslegerzylinder 35 jeweils mit einer Einzelabsperrung versehen sind, so dass die Auslegerzylinder 35 nach Erreichen ihrer Steuerposition hydraulisch sperrbar sind. Wie sich aus Figur 4b ergibt, bleiben die Auslegerzylinder 35 von der Hobelpassage unberührt.
Wie sich schließlich aus Figur 5 ergibt, kann zur Minimierung einer gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Steuergruppen von Schildausbaugestellen eine dem Hobel nachlaufende Steuersequenz aktiviert werden, bei der der Schildausbau nach der Hobelpassage zuerst planmäßig dosiert gerückt wird. Nach Beendigung des Rückvorganges erhalten die einzelnen Steuergruppen der Schildausbaugestelle nacheinander sequenziell den Steuerauftrag, den Steuerwinkel für den nächsten Hobeldurchgang einzustellen und im Anschluss daran keine Nachregelung mehr auszuführen. Hiermit wird der mögliche Einfluss einer Steuergruppe durch die nachfolgende Steuergruppe toleriert. Dabei auftretende Abweichungen im Steuerwinkel werden von der Rechnereinheit in die zukünftige Steuerstrategie einbezogen, deren Steuerwinkel aber erst nach dem nächsten Hobeldurchgang nachgestellt wird. Aufgrund einer solchen Strategie durchläuft die Steuerwelle den Streb dem Hobel nachlaufend. Eine instabile Regelung durch Rückkopplungseffekte von benachbarten Steuergruppen aufeinander werden sicher vermieden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Einstellung einer automatischen Niveausteuerung des Hobels ( 17) in mit einem hydraulischen Schildausbau und mit einem den Hobel (17) an einer daran ausgebildeten Hobelführung ( 18) führenden Strebförderer ( 16) ausgerüsteten Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, wobei der Strebförderer ( 16) einschließlich des daran geführten Hobels (17) in seiner Stellung in Abbaurichtung über eine sich am Schildausbau abstützende Auslegersteuerung veränderbar ist und mittels der Auslegersteuerung ein Steuerwinkel (20) zur Einstellung der Bewegung des Hobels ( 17) in Abbaurichtung als Kletterbewegung, Tauchbewegung oder Neutralbewegung einstellbar ist, wobei für j eden Hobelzug die Schnitttiefe (21 ) und der sich als Differenzwinkel zwischen der Neigung der Hangendkappe (1 1 ) der Schildausbaugestelle (10) und der Neigung des Strebförderers ( 16) in Abbaurichtung ergebende Steuerwinkel (20) erfasst und in einer Rechnereinheit die daraus folgende Strebhöhenveränderung pro Hobelzug berechnet wird derart, dass in der Rechnereinheit jeder einem Hobelzug entsprechenden Streblage des Strebförderers ( 16) eine Strebhöhe als Plan-Höhe zugeordnet wird, und wobei bei Erreichen der jeweiligen Streblage durch ein mit einer zeitlichen Verzögerung dem Hobel ( 17) nacheilendes Schildausbaugestell ( 10) des Schildausbaus die Ist-Höhe des Strebes auf der Basis der von an dem Schildausbaugestell ( 10) angebrachten Neigungssensoren ( 15) aufgenommenen Werte berechnet und mit der abgespeicherten Plan-Höhe verglichen wird, und wobei ein für die jeweilige Streblage ermittelter Höhendifferenzwert (28) zwischen Plan- Höhe und Ist-Höhe im Sinne eines Selbstlerneffektes von der Rechnereinheit bei der Vorgabe des zu Erzielung einer Plan-Höhe des Strebes einzustellende Steuerwinkels (20) für den Hobel ( 17) bei den nachfolgenden Hobelzügen berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem auf der Basis des zum Erreichen der Soll-Höhe des Strebes über einen eine Mehrzahl von Hobelzügen umfassenden Regelzyklus einzustellenden Steuerwinkels (20) die sich pro Hobelzug ergebene Soll-Neigung des Strebförderers (16) in Abbaurichtung in der Rechnereinheit vorausberechnet und mit der sich in jeder Streblage pro Hobelzug mittels am Strebförderer (16) angebrachter Neigungssensoren ( 15) gemessenen Ist-Neigung des Strebförderers ( 16) abgeglichen wird, wobei bei erkannten Abweichungen optional der für den nächsten Hobelzug geltende Steuerwinkel (20) korrigiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der jeweils von der Rechnereinheit vorgegebene Steuerwinkel (20) ins Verhältnis zu dem pro Hobelzug sich ergebenden Höhendifferenzwert (28) gesetzt wird und in der Rechnereinheit die im Rahmen des Selbstlerneffektes ermittelten Grenzsteuerwinkel eines Reflektionsbereiches (3 1 ) abgespeichert werden, innerhalb dessen jeweils geltende, auch unterschiedliche Steuerwinkel keine Höhenveränderungen des Strebes erzeugen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem bei der Einstellung eines zur Erreichung einer Soll-Höhe des Strebes erforderlichen, eine Kletterbewegung oder eine Tauchbewegung des Hobels ( 17) bewirkenden Steuerwinkels (20) die Größe des jeweils geltenden Reflektionsbereiches (31 ) berücksichtigt und der Steuerwinkel (20) zur Herbeiführung der Kletterbewegung oder Tauchbewegung mit einem außerhalb des Reflektionsbereiches (31 ) liegenden Wert eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem bei einer Veränderung der Stellung des Bodenmeißels des Hobels im Hinblick auf eine Tauchtendenz, eine Klettertendenz oder eine Neutralbewegung des Hobels der Rechnereinheit eine Information über die geänderte Bodenmeißelstellung übermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem in der Rechnereinheit ein zu der eingestellten Bodenmeißelstellung passendes, über den zurückliegenden Verhieb erlerntes Kennfeld für das Verhältnis von Steuerwinkel und Höhendifferenzwert zueinander aufgerufen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem über die Ermittlung der Neigung der Hangendkappe (1 1 ) der Schildausbaugestelle ( 10) in Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Abbaurichtung festgestellt und in der Rechnereinheit eine Anpassung der Schnittspur des Hobels (17) parallel zum Hangendverlauf eingestellt wird und die eine dem Radius der Muldenbzw. Sattelkrümmung entsprechende Zusatzhöhe beinhaltende angepasste Soll-Höhe des Strebes durch eine Anpassung des Steuerwinkels (20) der Hobelniveausteuerung hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem durch eine sowohl von Hobelzug zu Hobelzug als auch bei Stillstand des Strebes fortlaufende Erfassung der Höhe der Schildausbaugestelle ( 10) die jeweils eintretende Konvergenz ermittelt und fortlaufend durch eine Anpassung des für die Einstellung des Steuerwinkels (20) der Hobelniveausteuerung heranzuziehenden Höhendifferenzwertes (28) berücksichtigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem für Stillstandszeiten des Strebbetriebes eine erwartete Konvergenz in die Festlegung des Höhendifferenzwertes (28) einbezogen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem bei einer während eines Stillstandes des Strebes eingetretenen Sohlenhebung die Veränderung der Neigung des Strebförderers ( 16) bei Stillstand des Hobels ( 17) erfasst und vor Beginn der Hobelarbeit der zur Erreichung der Soll-Höhe des Strebes erforderliche Steuerwinkel (20) neu berechnet wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem eine Mehrzahl von Schildausbaugestellen ( 10) und zugehörigen Auslegerzylindern (35) der Auslegersteuerung zu einer mittels einer Gruppensteuerung steuerbaren Gruppe zusammengeschlossen sind.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei welchem für jedes einzelne Schildausbaugestell (10) innerhalb einer Gruppe der Steuerwinkel (20) für den zugehörigen Auslegerzylinder (35) bestimmt und aus den einzelnen Steuerwinkeln der zur Gruppe gehörigen Schildausbaugestelle ( 10) ein Mittelwert gebildet und in der Gruppensteuerung ein dem Mittelwert entsprechender Steuerwinkel (20) eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, bei welchem in den Gruppensteuerungen von im Streb benachbarten, steuerungstechnisch verbundenen Gruppen von Schildausbaugestellen (10) die für die benachbarten Gruppen geltenden Steuerwinkel (20) miteinander abgeglichen werden derart, dass zur Vermeidung einer mechanischen Überbeanspruchung der Verbindungen von den Gruppen zugeordneten Teil-Rinnenschüssen des Strebförderers ( 16) voreingestellte Maximaldifferenzen zwischen den für die benachbarten Gruppen geltenden Steuerwinkeln (20) nicht überschritten werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13 , bei welchem in den Abgleich der für benachbarte Gruppen geltenden Steuerwinkel (20) zwischen den Gruppen bestehende Höhenunterschiede in der Lage des Strebförderers (16) einbezogen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem zwischen den Gruppen in Abbaurichtung bestehende Vorlagen und/oder Rücklagen beim Verlauf von Strebförderer ( 16) und Schildausbaugestellen ( 10) längs der Strebfront in den Abgleich der für benachbarte Gruppen geltenden Steuerwinkel (20) einbezogen werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 , bei welchem die von der Rechnereinheit gesteuerte Nachregelung des Steuerwinkels (20) bei jedem Hobelzug ausschließlich und einmalig im Anschluss an den Hobeldurchgang und den Abschluss des Rückvorganges der Schildausbaugestelle ( 10) erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, bei welchem einer Gruppe von mittels der Gruppensteuerung aneinandergekoppelten Schildausbaugestellen jeweils ein zentraler, am Strebförderer ( 16) angebrachter Neigungssensor ( 10) zugeordnet ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, bei welchem innerhalb einer Gruppe von mittels einer Ausbausteuerung aneinandergekoppelten Schildausbaugestellen ( 10) jeweils eine Mehrzahl von an einzelnen Förderrinnen des Strebförderers ( 16) angeordneten Neigungssensoren angeordnet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei welchem die Neigung des Strebförderers ( 16) mittels eines am Strebförderer ( 16) angebrachten Neigungssensors ( 15) gemessen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei welchem eine an dem Strebförderer ( 16) angebrachte Neigungssensoreinheit als ein zwei Neigungssensoren gleicher Bauart aufweisender Zwillingssensor ausgebildet ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei welchem eine an dem Strebförderer ( 16) angebrachte Neigungssensoreinheit aus zwei gleichartigen, mit einer um die Messsachse gegenläufigen Drehrichtung angebrachten Sensoren besteht.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , bei welchem die sich zwischen den Schildausbaugestellen (10) und dem Strebförderer (16) abstützenden hydraulischen Auslegerzylinder (25) der Auslegersteuerung mittels einzeln auf deren Kolbenfläche und deren Ringfläche wirkender hydraulisch entsperrbarer Rückschlagventile nach Erreichen ihrer Steuerposition hydraulisch sperrbar sind, wobei die Rückschlagventile mittels zugeordneter Steuerleitungen mit der zugehörigen Gruppensteuerung verbunden sind.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Zeitabständen eine Synchronisierung der Auslegerzylinder (35) vorgenommen wird, indem alle Auslegerzylinder (35) gegen einen Endanschlag gefahren und anschließend der in der j eweiligen Streblage von Strebförderer ( 16) und daran geführtem Hobel ( 17) erforderliche Steuerwinkel (20) eingestellt wird.
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