JPS6383394A

JPS6383394A - 稼行丈制御装置を有するダブルレンジング・ドラムカツタ

Info

Publication number: JPS6383394A
Application number: JP61227697A
Authority: JP
Inventors: 隆二山田; 井形　昭治
Original assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp
Current assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-14
Also published as: US4822105A; AU607938B2; JPH0323715B2; AU7896687A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は長壁式採炭に用いられるダブルレンジング・ド
ラムカッタにおけるドラムの昇降を自動的に制御して、
稼行丈を一定に保つようにした稼行丈制御装置を有する
ダブルレンジング・ドラムカッタに関する。

〔従来の技術〕

従来、ダブルレンジング・ドラムカッタにより長壁式採
炭を行なう場合、オペレータは通常２名を必要としてい
た。２名のオペレータのうち１名は前進方向のドラムの
カッティング状況及びカッタの速度を同時に監視してお
り、他の１名は後方のカッティング及びローディング状
況を監視している。この作業は長年の経験と熟練を必要
とし、複雑に変化する坑内の天盤、下盤の状況に従って
各々のドラムの高さ及びカッタ速度を調整することによ
り、その坑内条件に最も適合した採炭を行なっている。

切羽がほぼ直線であって、炭層の厚さが一定とみなせる
ような条件の良い場合には、１人のオペレータがラジコ
ンによって操作する場合もあるが、この場合は後方のド
ラムは通常操作せず、上盤、下盤の中間の適当な高さの
位置に放置しているのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術ではカッタの前後に二人のオペレータを必要と
し、更に切羽の稼行丈を一定に保つ為には永年の経験と
共に、二人の呼吸が合う必要であったー切羽で、最も重要な管理項目として掲げられている事は
下記の二点である。

（ａ）切羽を一直線に保つこと。

（ｂ）稼行丈を出来るだけ一定に保つこと。（切羽の天
盤を維持する自走枠の運行、管理を容易とするため、）このうち、（ａ）に対しては枠のオペレータにその管理
が任されているが、（ｂ）に対してはカッタ・オペレー
タの担当とされていた。

稼行丈は先行ドラムと後方ドラムの高さによって決定さ
れるので、オペレータは常に、この両方のドラムの高さ
関係に注意しておかねばならない。

しかし、下盤が一直線である場合は比較的容易であるが
、通常はこの下盤は上下に習曲しているうえに、カッタ
は全長で約８ｍ〜１０ｍ位あるので。

このドラムを同時に操作しても稼行丈を一定に保つこと
はできない、従って、後方ドラムを担当しているオペレ
ータは常に天盤の状況（高さ）を確認しながら下盤をカ
ッティングして、稼行丈が出来るだけ一定になるように
調整している。

しかしながら、最近では労働衛生環境に対する認識の向
上から、このカッタの装置にラジコンが使用され、−人
のオペレータが風上の粉塵をかぶらない位置から離れて
操作するようになってきた。

この場合には先行ドラムの高さ、カッティング状況は監
視することは可能あるが、後方のドラムに対しては約１
０ｍ以上前れているので、殆ど確認することができない
という問題があった。このような採炭方式が適用できる
のは、切羽の炭層が比較的直線的な場合にのみ適用可能
で、どのような条件に対しても適用できるものではない
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、どのよ
うな切羽条件下においても１人のオペレータで稼行丈を
常に一定に保ちながら採炭することのできる稼行丈制御
装置を具備したダブルレンジング・ドラムカッタを提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、ダブルレンジン
グ・ドラムカッタにおけるドラム高さ調整装置を具備し
た左右１対のカッタにそれぞれドラム高さ検出手段が設
けられ、ドラムカッタ本体に該ドラムカッタ本体の傾斜
角度検出手段を有する制御装置と走行位置検出手段とが
それぞれ設けられるとともに、前記高さ検出手段、傾斜
角度検出手段及び走行位置検出手段からの信号が前記制
御装置に入力され、この制御装置により切羽の稼行丈を
一定に保つためのドラム高さを演算し、記憶し、前記ド
ラム高さ調整装置をこの値による出力信号により作動さ
せるように構成したものである。

〔作用〕

上記の構成によると、切羽のメインゲートとテールゲー
トとの間を往復する１サイクルのオペレーション中、半
サイクルはドラムカッタの運転を手動で行ない、左右ド
ラムの高さ、カッタ本体の傾斜角度を走行しながら検知
し、制御装置に設けられたマイクロコンピュータに各走
行位置毎の左右ドラムの高さ及びドラムカッタ本体の傾
斜角度を演算し、記憶させておく。次の半サイクルでは
。

この記憶されたデータをもとに、切羽の稼行丈が予めセ
ットされた高さと等しく一定の高さになるように、ドラ
ム高さ調整装置を作動させるものである。

〔実施例〕

以下、本発明に係る稼行丈制御装置を有するダブルレン
ジング・ドラムカッタの一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図に本発明の一実施例の概略構成の説明図を示す。

ドラムカッタ本体１の前後端には図示せぬドラム高さ調
整装置を介して左ドラム２及び右ドラム３がそれぞれ昇
降可能に支持されている。

これらのドラム２，３をそれぞれ支持するアーム４．５
の回転軸には、そ九ぞれドラム２，３の高さを検出する
ポテンショメータ６．７が設けられている。またドラム
カッタ本体１の左右両端近傍には、それぞれドラム高さ
インジケータ８，９が設けられている。ドラムカッタ本
体１を走行させる走行スプロケット１０には走行位置検
出用のパルス発生器１１が設けられており、ドラムカッ
タ本体１内の制御室１２内には本体１の傾斜を検出する
ための傾斜検出器１３が設けられている。符号１４，１
５，１６，１７はそれぞれドラムカッタ本体１の右行、
左行、停止及びドラム２，３の上昇下降を行なうための
ソレノイドであり、制御室１２に接続されている。符号
１８は非常停止スイッチ、１９はフロースイッチ、２０
はテンションスイッチ、２１はラジコン用アンテナであ
り、２２は電源接続用のプラグソケット、２３は図示せ
ぬモータが収納された電気室である。

以下１本実施例の作用を説明する。

切羽の採炭方式には分類の方法により種々あるが、代表
的な方式としては、ＵＮＩ−Ｄｒ　（ＵＮＩ−ＤＩＲＥ
ＣＴＩＯＮ）方式とＢＩ−ＤＩ　（ＢＩ−ＤＩＲＥＣＴ
ＩＯＮ）方式とがある。メイン・ゲートからテール・ゲ
ートへ行き、また元のメイン・ゲートに戻ってくるまで
の一連のオペレーションを−サイクルと呼んでいる。

この−サイクルの運転において、カッティングとローデ
ィングとを半サイクルずつ交互に行う方法がＵＮＩ−Ｄ
ＩＲＥＣＴＩＯＮ方式であり、常にカッティングとロー
ディングを同時に行うのがＢＩ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ方
式である。

ＵＮＩ　−ＤＩおよびＢＩ−ＤＩのいずれの方式であっ
ても、この−サイクルのオペレーションのなかで、半サ
イクルはカッタの運転をオペレータが手動にて行い、制
御装置のマイクロコンピュータに各走行位置毎の左右ド
ラムの高さ、およびカッタ本体自身の傾斜角度を記憶さ
せていく　（これをティーチング・モードと呼ぶ）。

つぎの半サイクルでは、この記憶されたデータをもとに
、切羽の稼行丈が予めセットされた高さと等しく、一定
の高さになるように自動的にコントロールされる。

もし、切羽が理想的に下盤や上盤に習曲が無く。

かつ切羽の石炭の高さも一定であれば、ただ−回だけオ
ペレータが模範的な運転を行えば後は制御装置によって
、自動運転を行うことも可能である。

しかし、現実には上盤、下盤の習曲のみならず切羽の前
進方向に対しても僅かずつではあるが、常に上ったり、
下だったりして一定していないのが殆どである。従って
、ティーチング時に、オペレータは、補正が行い易い上
盤のカッティング高さの補正を少しずつ行って切羽の変
化に対応しているのである。

このように、上盤が変化すれば自動的に下盤のカッティ
ングする高さもコントロールされなければならない。こ
の時カッタの全長が約８ｍ〜１０ｍあるということが、
制御を困難にしている。すなわち、後方ドラムは８ｍ〜
１０ｍ先のドラムで既にカッティングされて出来た天盤
の高さ、並びにその時のカッタの機体傾斜角度も考慮に
入れて、下盤はカッティングしなければならない。

この時、現実の下盤の位置と、制御目標としているドラ
ムの下端との関係を、制御上正確に把握出来なければな
らない。何故ならば、常に制御目標のみに忠実に従って
カッティングするのであれば、既にカッティングされて
いる天盤の補正量によっては、下盤に急激に段差（上り
の場合と、下りの場合がある）が発生することになって
、後から追随してきている自走枠の操作上、大きな障害
となる。

従って、この制御装置は現実の下盤位置と制御目標を認
識しながら、どの高さでカッティングしたら、自走枠の
実際のオペレーションをスムーズに行うことができるか
を把握しながら自動的に下盤のカッティング位置を決定
するのである。

カッタの制御装置として、マイクロコンビュータを搭載
することによって、任意の位置でのカッタの左右のドラ
ムの高さ、およびカッタの傾斜角度を記憶させ、さらに
、これを切羽全長にわたって実施することも可能である
。

本発明において、切羽内の各ポイント毎にカッタの左右
ドラムの高さくすなわち、ドラム軸のカッタ本体に対す
る回転角度）が記憶されることによって、カッタ本体と
左右のドラムとの相互の関係が記憶されていく。

また、同様にして、各走行位置毎にカッタの傾斜角度が
記憶されていくが、この一連のデータとカッタの機械的
寸法等のデータを利用することによって、下盤の型面の
状況を演算によって求めることが可能である。

上記のようにして、カッタ本体と左右のドラムとの関係
、カッタ本体と下盤の状態とがそれぞれの走行位置毎に
明確に把握することができるので、半サイクルのティー
チング運転を行えば、次の半サイクルはプレイバック運
転にて、稼行丈を一定に保つための制御を行うことがで
きるのである。

次に本実施例の具体的な動作を第２図乃至第９図を参照
して説明する。

まずＵＮＩ　−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ方式の実施例につい
て説明する。オペレータはメイン・ゲートからテール・
ゲートへ向ってカッティングするときに、メイン・ゲー
ト側のドラム３によって天盤をカッティングする。この
ときドラムカッタ本体１に搭載されているコンピュータ
は切羽の各走行位置毎におけるドラム３のアーム角度及
びそのときの本体傾斜角度を記憶する。これがティーチ
ング・モードである。カッタがテール・ゲートからメイ
ン・ゲートへ帰る場合には、上記のティーチング・モー
ドで記憶したアーム角度と本体傾斜角度のデータから、
それぞれの走行位置における下盤位置と稼行丈を計算に
よって求め、切羽の高さを一定にするためのアーム角度
を決定する。これをプレイバック・モードという。以後
上記の二つのモードを交互にくりかえす。

次に、カッタの各走行位置と本体傾斜角度のデータから
下盤を検出する原理を説明する。

第２図に示すように、まずティーチングの出発点におい
てメイン・ゲートの頂点をＸ−Ｙ座標の原点とし、ドラ
ムカッタ本体１の長さ方向の中心軸１ａがＸ軸と平行に
なるようなＸ−Ｙ平面を仮定する。そしてカッタ３はこ
のＸ−Ｙ平面をＸＩｍに沿った方向に移動しながらカッ
ティングしていき、その軌跡が把握される。実際にはド
ラムカッタ本体１は下盤の状況によって重力の方向に対
して傾斜しているのが一般的であるが、上記のティーチ
ング制御に使用するｘ−Ｙ平面上ではカッタ本体１の長
さ方向の中心軸１ａはＸ軸に平行になるように設定する
。またＸ−Ｙ平面はティーチング開始点において、カッ
タ本体１の傾斜角が毎回同一とは限らないので、ティー
チングの開始に先立ち毎回新たなＸ−Ｙ平面が決定され
なければならない。

ティーチング・モードの開始にあたって、ｘ−Ｙ座標が
決定されたあと、第８図にフローチャートとして示すよ
うに次の手順に従って制御される。

まず、同図（ａ）において、開始点におけるドラム３の
アーム角度αＳにより本体１の中心位置の座標Ｃ（ｘｃ
ｓ、　ｙｅｓ）を計算する。（第３図参照）ｘｃｓ＝Ａ
　Ｌ　−ｃｏｓ（αｓ）＋　ＬＬ＋　Ｌ２／２ｙｃｓ＝
　Ａ　Ｌ　−５ｉｎ（αｓ）　＋　Ｄ　Ｄ／２ここでＡ
Ｌはドラム３のアーム長であり、Ｌｌ。

Ｌ２はそれぞれアーム支点とシュー２４，２５との距離
及びシュー２４．２５間の距離であり、ＤＤはドラム３
の直径である。

次に第８図（ｂ）において、カッタ本体１が単位距離Ｌ
（例えば０．５ｍ）走行した後のカッタ本体１の傾斜角
度θ１により本体１の中心位置の座標Ｃ（ｘｃ、　ｙｃ
）を計算する。（第４図参照）θ＝０１−θ５ｘｃ＝　Ｌ　Ｘｃｏｓ（θ）　＋　ｘｃｓｙｃ＝　Ｌ　
Ｘ５ｉｎ（θ）＋ｙｃｓ　　（θ≧０）ｙｃ　＝　ｙｅ
ｓ　−Ｌ　Ｘ　ｃｏｓ　（θ）　（θ≦０）ここでθＳ
は開始点における傾斜角である。

次に第８図（ｃ）において、右側のシュー２４及び左側
のシュー２５のそれぞれの座標（ｘａｙｙａ）ｙ（Ｘｂ
ｌ　ｙｂ）を計算する。（第４図参照）ｘａ＝ｘｃ−（
Ｌ２／２）Ｘｃｏｓ（θ）−ＨＸｓｉｎ（θ）ｙａ＝ｙ
ｃ　−（Ｌ２／２）　Ｘ５ｉｎ（θ）＋ＨＸｃｏｓ（θ
）ｘｂ＝ｘｃ＋（Ｌ２／２）Ｘｃｏｓ（θ）　−ＨＸ　
５ｉｎ（θ）ｙｂ＝ｙｃ−（Ｌ２／２）　Ｘ５ｉｎ（θ
）＋ＨＸｃｏｓ（θ）次に第８図（ｄ）において、左右
のシュー２５゜２４の下の図示せぬコンベア底面の座標
（Ｘ６＋　ｙｅ）を求める。このシュー２５．２４から
コンベア底面までの高さは一定であり、シュー２５．２
４の高さも明らかであるので、上記のシュー２５゜２４
の座標と同様にして切羽コンベアの底部の座標も求める
ことができる。

次に第８図（ｅ）に示すようにドラム３の頂点の座１１
１（ｘＤ、ｙＤ）を求める。（第５図参照）ｘｄ＝ｘｃ
　−（Ｌ１＋Ｌ２／２）Ｘｃｏｓ（θ）−Ａ　Ｌ　Ｘｃ
ｏｓ（θ＋α）ｙｄ＝ｙｃ−（Ｌ１＋Ｌ２／２）Ｘｓｉｎ（θ）−Ａ　
Ｌ　Ｘｃｏｓ（θ＋ａ）−ＤＤ／２このようにして求め
られた切羽コンベアの底部の一連の座標を連ねると、第
６図に示すように下盤の位置に相当する曲線を得ること
ができる。

従って、プレイバック時にはドラムカッタ本体１がどの
位置にあっても、シュー２４．２５の位置、すなわちカ
ッタ本体１の位置が判明すれば、その位置におけるメイ
ン・ゲート側のドラム２が直ぐ真下の下盤に接触するた
めに回転すべきアームの旋回角度を知ることができる。

次にこのプレイバック制御の手順を第９図のフローチャ
ートにより説明する。同図（ａ）においてパルス発生器
１１によりカッタ本体１の走行位置を求め、同図（ｂ）
において、その位置に相当する場所にカッタ本体１があ
るときのドラム３の上端の座標をコンピュータのメモリ
から読取り、稼行丈の設定値を満足させるためのドラム
下端座標（ｘｆｅ　ｙｆ）を計算する０次に同図（ｃ）
において、ティーチングで記憶されているドラム下端の
座標（ｘ’ｅｔｙ’ｅ）を読出す。次に同図（ｄ）、Ｃ
ｅ）においてｙ’ｅ＞ｙＬ　ｙ’ｅ　　ｙｆ＞５０ｍで
あれば、同図（ｆ）においてｙｆが（ｙ’ｓ−５−５０
）になるまでオーバカッティングする。またｙ　’　ｅ
＞ｙｆでなく同図（ｇ）においてｙｆ−ｙ　’　ａ＞　
５０　ｒｒｍであれば、同図（ｈ）においてｙｆが（ｙ
’ｅ＋５０）ｎｍになるようにアンダカッティングする
。これらの場合においてカッタ本体１がＸ軸方向では実
際の位置とメモリされた位置とは同じ場所であるのでｘ
′ｅ幻ｘｆである。

このようにして天盤の高さと稼行丈設定器の値を比較し
て、その大小の関係によって下盤のどこをカッティング
すべきかを判断する。これらの値の差が５０−より大き
いと自走枠の移設が困難となるので、これ以上にならな
いようにオーバカッティングまたはアンダカッティング
を行なう。なおこの５０ｍという値は設定によって変更
可能である。

この方式の手順を数回くりかえすことにより、第７図に
示すように切羽は次第に最終目的とした一定の高さに収
束され、以後この高さが一定に保たれるように自動的に
制御される。

一方、このＵＮＩ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ　ＭＯＤＥの例
においては通常テール・ゲート側のドラム２は天盤と下
盤の中間位置に放置されており、高さの制御は行われて
いない。しかし、下盤に大きな１曲があれば、テール・
ゲート側のドラム２によって、天盤または下盤をカッテ
ィングしてしまうことがある。これを避けるために、こ
のドラム２もその高さを自動的にコントロールされなけ
ればならない。この場合には上記と同様の制御方式が適
用され、例えば下盤から常に２０ａｍ上をカッティング
する事も制御出来る。

ＢＩ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ方式に対してもＵＮＩ　−Ｄ
ＩＲＥＣＴＩＯＮ方式で述べた方式が適用される。この
場合、テール・ゲートからメイン・ゲートに向かう際に
オペレータはメイン・ゲート側のドラム３を手動にて操
作しなから天盤を最良の状態に補正をかけていく。

これが制御装置に対してはすなわち、ティーチングに相
当するのである。カッタの進行に合せて、単位距離（例
えば０．５＋＋＋）毎にメイン・ゲート側ドラム３の高
さ及び、機体の傾斜角度が記憶されていくのでＵＮＩ　
−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮの所で述べたように、この二つの
情報によって下盤の位置および、上盤の位置までも演算
によって求められているので、テ−ル・ゲート側のドラ
ム２は目的とする下盤の位置を自動的にカッティングす
ることができる。

次に、カッタをメイン・ゲートからテール・ゲート方向
に運転する場合には先向ドラムはテール・ゲート側ドラ
ム３となり、これは風下側となり、目視によって確認す
ることが困難となる。従って、メイン・ゲート側及び、
テール・ゲート側ドラム２．３共テイーチング運転によ
って得られたデータをもとに自動運転が行われる。

第１０図に示す第二の実施例では、第一の実施例を簡略
化したちＤであり、まず機体の現在位置を求め、その場
所の機体の傾斜角度を基準として、走行単位毎の機体傾
斜角度との差を求め、それをベクトル的に連ねて出来た
曲線を下盤位置として制御するものである。この場合、
求める下盤位置は前方、及び後方のドラムまでで良く、
それ以上求める必要はない、ただしカッタが走行する毎
に上記の計算は繰返し行わなければならない。

一方、この方式の長所は、複雑な三角関数の計算をする
必要がない点である。切羽コンベアの１枚の長さは１．
２〜１．５ｍであるが、下盤がどのように型面しても機
械的に制限があって許容出来る最大の曲がり角度は１枚
当り約１．５度である。このことを利用すれば、　ｓｉ
ｎθ〜θ　という関係式が使用でき、無理に三角関数を
使用しなくても、ラジアン単位の簡単な四則演算を使用
出来るメリットを生かす事が出来処理速度の高速化がは
がれ、実用的な長所を生かすことができる。第１０図（
ａ）乃至（ｄ）はティーチング・モードであり、（ｅ）
はプレイバック・モードである。

上記の各実施例によれば、従来２名を必要としたオペレ
ータが１名ですみ、しかも経験や熟練を必要とせずに容
易に稼行丈を適正な値に制御することができる。

Ｃ発明の効果〕上述したように本発明によれば、ドラムカッタの位置を
検出するためのパルス発生器及び本体の傾斜検出用の傾
斜検出器によって得られた値によって、切羽全長にわた
って下盤の型面の状況を演算し、総合的に把握して記憶
することが可能となり、これによって切羽全長にわたっ
て稼行丈が希望する一定の高さになるように自動的に制
御しながら採炭することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る稼行丈制御装置を有するダブルレ
ンジング・ドラムカッタの一実施例を示す概略構成図、
第２図乃至第６図は本実施例の作用を示す側面図、第７
図は本実施例による切削状態を示すグラフ、第８図及び
第９図は本実施例の制御を示すフローチャート、第１０
図は本発明の他の実施例の作用を示す側面図である。１・・・　ドラムカッタ本体、２．３・・・カッタ。６．７・・・ポテンショメータ（ドラム高さ検出手段）、１１・・・パルス発生器（走行位置検出手段）、１２・
・・制御室、　　　　１３・・・傾斜検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ダブルレンジング・ドラムカッタにおけるドラム
高さ調整装置を具備した左右１対のカッタにそれぞれド
ラム高さ検出手段が設けられ、ドラムカッタ本体に該ド
ラムカッタ本体の傾斜角度検出手段を有する制御装置と
走行位置検出手段とがそれぞれ設けられるとともに、前
記ドラム高さ検出手段、傾斜角度検出手段及び走行位置
検出手段からの信号が前記制御装置に入力され、この制
御装置により切羽の稼行丈を一定に保つためのドラム高
さを演算し、記憶し、前記ドラム高さ調整装置をこの値
による出力信号により作動させることを特徴とする稼行
丈制御装置を有するダブルレンジング・ドラムカッタ。
（２）制御装置は切羽内の少なくとも１個所の所定の位
置におけるドラムカッタ各部の座標を計算し記憶すると
ともにこの記憶データに基づいてドラム高さ調整装置を
制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
稼行丈制御装置を有するダブルレンジング・ドラムカッ
タ。