PL214404B1

PL214404B1 - Protection against collision of an extension arm and loading table of a loader of gallery harvester and control system of an extension arm and loading table of a loader of gallery harvester

Info

Publication number: PL214404B1
Application number: PL383244A
Authority: PL
Inventors: Rafal Bus; Artur Chudy; Wojciech Czyrwik; Tomasz Karwan; Maciej Korczyński; Joachim Zlotos; Mieczysław Kolek; Mariusz Gawlik
Original assignee: Przed Realizacji Inwestycji Przemyslowych I Konsultingu Kopex Engineering Spolka Z Ograniczona Odpow
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2013-07-31
Also published as: PL383244A1

Abstract

Sposób polega na tym, że wyznacza się dla kolejnych płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu (O1) obrotnicy (4) i oś wzdłużną (O2) wysięgnika (2), objętych zakresem ruchów bocznych, wartości graniczne kąta (α) nachylenia osi wzdłużnej (O2) wysięgnika (2) do stołu załadowczego (6) ładowarki (7), zwiększenie wartości którego powoduje wejście wysięgnika (2) i stołu załadowczego (6) w obszar potencjalnej kolizji, po czym blokuje się ruchy wysięgnika (2) oraz stołu załadowczego (6), ukierunkowane na zwiększenie wartości tego granicznego kąta (α). Układ sterowania ma sterownik (9), połączony z czujnikami nachylenia (12, 13) wysięgnika (2) i stołu załadowczego (6), oddziaływujący poprzez odpowiednie rozdzielacze hydrauliczne (11) na siłowniki wykonawcze (5, 10).The method consists in determining the limit values of the angle (α) of the inclination of the longitudinal axis (O2) for subsequent planes passing through the rotation axis (O1) of the turntable (4) and the longitudinal axis (O2) of the boom (2), covered by the range of lateral movements. boom (2) to the loading table (6) of the loader (7), increasing the value of which causes the boom (2) and the loading table (6) to enter the area of potential collision, and then the movements of the boom (2) and the loading table (6) are blocked , aimed at increasing the value of this limiting angle (α). The control system has a controller (9), connected to the inclination sensors (12, 13) of the boom (2) and the loading table (6), acting through appropriate hydraulic distributors (11) on the actuators (5, 10).

Description

(21) Numer zgłoszenia: 383244 (51) Int.Cl.(21) Filing Number: 383244 (51) Int.Cl.

E21C 35/20 (2006.01) E21C 35/04 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 03.09.2007E21C 35/20 (2006.01) E21C 35/04 (2006.01) (22) Filing date: 03/09/2007

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej PolskiejPatent Office of the Republic of Poland

Sposób zabezpieczenia przed kolizją wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki (54) kombajnu chodnikowego i układ sterowania wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki kombajnu chodnikowego (73) Uprawniony z patentu:Method of securing against collision of the boom and the loading table of the roadheader loader (54) and the control system of the boom and loading table of the roadheader loader (73).

WAMAG SPÓŁKA AKCYJNA, Wałbrzych, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:WAMAG SPÓŁKA AKCYJNA, Wałbrzych, PL (43) Application was announced:

16.03.2009 BUP 06/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:16.03.2009 BUP 06/09 (45) The following was announced about the grant of the patent:

31.07.2013 WUP 07/13 (72) Twórca(y) wynalazku:31.07.2013 WUP 07/13 (72) Inventor (s):

RAFAŁ BUŚ, Tychy, PL ARTUR CHUDY, Chorzów, PL WOJCIECH CZYRWIK,RAFAŁ BUŚ, Tychy, PL ARTUR CHUDY, Chorzów, PL WOJCIECH CZYRWIK,

Siemianowice Śląskie, PL TOMASZ KARWAN, Czeladź, PL MACIEJ KORCZYŃSKI, Katowice, PL JOACHIM ZLOTOS, Zabrze, PL MIECZYSŁAW KOLEK, Tychy, PL MARIUSZ GAWLIK, Tychy, PL (74) Pełnomocnik:Siemianowice Śląskie, PL TOMASZ KARWAN, Czeladź, PL MACIEJ KORCZYŃSKI, Katowice, PL JOACHIM ZLOTOS, Zabrze, PL MIECZYSŁAW KOLEK, Tychy, PL MARIUSZ GAWLIK, Tychy, PL (74) Plenipotentiary:

rzecz. pat. Włodzimierz Cabanitem. stalemate. Włodzimierz Caban

PL 214 404 B1PL 214 404 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpieczenia przed kolizją wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki kombajnu chodnikowego i układ sterowania wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki kombajnu chodnikowego, znajdujący zastosowanie przy zmechanizowanym drążeniu wyrobisk korytarzowych w górnictwie podziemnym.The subject of the invention is a method of securing against collision of the boom and loading table of a roadheader loader and the control system of the boom and loading table of a roadheader loader, used in mechanized drilling of corridor workings in underground mining.

Znany jest, na przykład z patentu US 4 070 063 mechanizm zabezpieczenia przed kolizją wysięgnika i stołu ładowarki kombajnu chodnikowego, składający się z odpowiadających sobie zderzaków mechanicznych, z których jeden zamocowany jest na wysięgniku, a drugi nad konstrukcją stołu załadowczego. W przypadku zbliżenia się wysięgnika do ładowarki mogącego doprowadzić do kolizji, zderzaki opierają się o siebie uniemożliwiając dalsze zbliżanie się elementów.It is known, for example, from the patent US 4,070,063, the collision protection mechanism of the boom and the roadheader's loader table, consisting of corresponding mechanical stops, one of which is mounted on the boom and the other over the structure of the loading table. In the event that the boom approaches the loader, which could lead to a collision, the bumpers rest against each other, preventing further approach of the elements.

Znane jest również, na przykład z patentu europejskiego EP 0 221 882 A1 urządzenie pozwalające zapobiegać kolizjom ramienia urabiającego z rampą załadowczą kombajnu chodnikowego, które posiada zamknięty przewód wypełniony cieczą, ulokowany w kombajnie pomiędzy ramieniem urabiającym, a rampą załadowczą. Przy dolnym końcu tego przewodu znajduje się czujnik ciśnieniowy, przekazujący sygnały odpowiadające chwilowym wartościom ciśnienia, do analizatora w układzie kombajnu. Przy ruchu zmierzającym do kolizji następuje w odpowiedniej chwili włączenie sygnału alarmowego.Also known, for example from the European patent EP 0 221 882 A1, is a device for preventing collisions of the cutting arm with the loading ramp of a roadheader, which has a closed conduit filled with liquid, located in the combine between the cutting arm and the loading ramp. At the lower end of this conduit there is a pressure sensor, which transmits signals corresponding to the instantaneous pressure values to the analyzer in the combine system. In the event of a movement heading for a collision, an alarm signal is triggered at the appropriate moment.

Znany jest ponadto, na przykład z patentu US 4 351 564 układ zapobiegający kolizji wysięgnika z rampą załadowczą kombajnu chodnikowego, który zawiera zestaw hydraulicznych siłowników, kontrolujący pozycję ramienia urabiającego i ładowarki w odniesieniu do kombajnu chodnikowego. Przestrzenie robocze środków nadawczych, które ulegają zmniejszeniu podczas ruchu w dół ramienia urabiającego i ruchu w górę ładowarki połączone są przewodami z przestrzenią roboczą hydraulicznego tłoka zestawu odbiorczego. Ruch tego tłoka inicjuje sterownik dla przerwania ewentualnego kolizyjnego ruchu ramienia urabiającego i ładowarki.There is also known, for example, from US patent 4,351,564 a system for preventing the boom from colliding with the loading ramp of a roadheader, which includes a set of hydraulic actuators for controlling the position of the cutting arm and loader with respect to the roadheader. The working spaces of the transmitting means, which decrease during the downward movement of the cutting arm and the upward movement of the loader, are connected by conduits with the working space of the hydraulic piston of the receiving assembly. The movement of this piston initiates the controller to interrupt any collision movement of the cutting arm and loader.

Znane rozwiązania zabezpieczeń są stosunkowo proste i w określonych warunkach skuteczne praktycznie, choć nie pozbawione niedogodności. Zabezpieczenie mechaniczne niesie niekorzystne skutki dla układu sterowania i siłowników wykonawczych, jako że są one poddawane chwilowym, znacznym przeciążeniom w momencie zejścia się zderzaków. Oczujnikowanie ciśnieniowe, sygnalizujące alarmem możliwość kolizji nie jest zbyt dokładne, biorąc pod uwagę zakres zmian ciśnienia wynikający ze stosunkowo niedużej odległości organu urabiającego od stołu ładowarki, a ponadto narażone jest na częste uszkodzenia. Również odwzorowywanie układu przestrzennego wysięgnika i stołu załadowczego za pomocą przestrzeni roboczych środków nadawczych typu zestawu cylinder tłok nie jest dokładne, a przy tym jest stosunkowo skomplikowane.Known security solutions are relatively simple and under certain conditions effective in practice, although not without inconvenience. Mechanical protection has negative effects on the control system and actuators, as they are subjected to temporary, significant overloads when the buffers come off. The pressure sensing, signaling the possibility of a collision with an alarm, is not very accurate, taking into account the range of pressure changes resulting from the relatively short distance of the cutting head from the loader table, and is also exposed to frequent damage. Also, the reproduction of the spatial arrangement of the boom and the loading table by means of working spaces of the transmitting means of the cylinder-piston set type is not accurate, and at the same time it is relatively complicated.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu zabezpieczenia przed kolizją wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki kombajnu chodnikowego oraz układu sterowania do tego sposobu, które pozwolą na proste i pewne zabezpieczenie ruchomych elementów przed kolizją w czasie pracy w przodku chodnikowym.The aim of the invention is to develop a method of securing against collision of the boom and loading table of a roadheader loader and the control system for this method, which will allow for simple and reliable protection of the movable elements against collision during work in the roadhead.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że uwzględniając gabaryty wysięgnika i stołu załadowczego oraz ich zasięgi wyznacza się dla kolejnych płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu i oś wzdłużną wysięgnika, objętych zakresem ruchów poziomych wysięgnika, wartości graniczne kąta nachylenia osi wzdłużnej wysięgnika i stołu załadowczego ładowarki, zwiększenie którego w danej płaszczyźnie powoduje wejście wysięgnika i stołu załadowczego w obszar potencjalnej kolizji, po czym dokonuje się samoczynnej blokady ruchów wysięgnika i stołu załadowczego w kierunku potencjalnej kolizji.The essence of the method according to the invention consists in the fact that, taking into account the dimensions of the boom and the loading table and their ranges, the following planes passing through the axis of rotation and the longitudinal axis of the boom, covered by the range of horizontal movements of the boom, the limit values of the angle of inclination of the longitudinal axis of the boom and the loading table of the loader, are determined, Increasing which in a given plane causes the boom and loading table to enter the area of a potential collision, and then the boom and loading table movements are automatically blocked in the direction of a potential collision.

Najlepiej jest, gdy graniczne wartości kąta dla poszczególnych płaszczyzn zadaje się do sterownika zarządzającego elementami wykonawczymi ruchów wysięgnika i stołu załadowczego.It is best when the boundary values of the angle for individual planes are assigned to the controller managing the actuators of the boom and loading table movements.

Korzystnym jest, kiedy graniczne wartości kąta w poszczególnych płaszczyznach wychyłów bocznych wysięgnika ustala się dla różnych położeń stołu załadowczego, przyjmowanych jako sytuacją odniesienia dla możliwych ruchów wysięgnika.It is advantageous when the limiting values of the angle in individual planes of the boom's lateral deflections are established for different positions of the loading table, taken as a reference situation for possible boom movements.

W praktyce najlepiej jest, jeżeli chwilowe położenia wzajemne wysięgnika i stołu załadowczego, a także obszar potencjalnej kolizji przy tych położeniach wizualizuje się na ekranie pomocniczym zlokalizowanym na stanowisku operatora kombajnu chodnikowego, co eliminuje wpływ czynników niekorzystnych, takich jak zapylenie powietrza i sterta urobku na obserwacje położenia poszczególnych elementów w danej chwili.In practice, it is best if the instantaneous mutual positions of the boom and the loading table, as well as the area of a potential collision at these positions, are visualized on the auxiliary screen located at the roadheader operator's station, which eliminates the influence of unfavorable factors, such as air dust and a pile of spoil on the observation of the position. individual elements at the moment.

PL 214 404 B1PL 214 404 B1

Istota układu sterowania wysięgnika i stołu ładowarki chodnikowej, realizującego powyższy sposób jest to, że sterownik połączony jest z co najmniej jednym czujnikiem kąta nachylenia osi wysięgnika i co najmniej jednym czujnikiem kąta nachylenia stołu załadowczego poprzez odpowiedni rozdzielacz hydrauliczny, przy czym sterownik ma określony dla wysięgnika i stołu załadowczego graniczny kąt nachylenia osi wysięgnika i stołu załadowczego, przekroczenie którego w kierunku zbliżania się do siebie tych dwóch elementów powoduje samoczynne zadziałanie sterownika, przerywające dalszy ruch siłowników wykonawczych..The essence of the boom and road loader table control system implementing the above method is that the controller is connected to at least one boom axis inclination angle sensor and at least one loading table inclination angle sensor through a suitable hydraulic distributor, the controller having a boom specific and of the loading table, the limit angle of inclination of the boom axis and the loading table, exceeding which in the direction of these two elements approaching each other, the controller activates automatically, interrupting the further movement of the actuators.

Zasadniczą zaletą sposobu i układu według wynalazku jest to, że parametrem mierzonym bezpośrednio jest kąt nachylenia osi wzdłużnej wysięgnika do stołu załadowczego ładowarki, który to kąt uwzględnia w sposób bezpośredni chwilowe pozycje zarówno wysięgnika jak i stołu załadowczego. Dzięki temu zbędnymi są układy przeliczeniowe parametrów, poprzez które można dojść do określenia możliwości kolizji wysięgnika z ładowarką. Upraszcza to zarówno układy sterowania kombajnu chodnikowego, jak i możliwość wizualizacji pomiarów na ekranie pomocniczym. Realizacja sposobu i układu według wynalazku nie rodzi nowych problemów technicznych i jest możliwa przy zastosowaniu znanych z techniki środków technicznych, bez konieczności przystosowywania ich konstrukcji, bądź budowy wewnętrznej.The essential advantage of the method and system according to the invention is that the directly measured parameter is the angle of inclination of the longitudinal axis of the boom to the loading table of the loader, which angle takes into account the instantaneous positions of both the boom and the loading table directly. As a result, parameter conversion systems are unnecessary, through which it is possible to determine the possibility of a collision between the boom and the loader. This simplifies both the roadheader control systems and the possibility to visualize the measurements on the auxiliary screen. The implementation of the method and system according to the invention does not raise new technical problems and is possible with the use of technical means known from the art, without the need to adapt their structure or internal structure.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schematycznie rysunek kombajnu chodnikowego w widoku bocznym, a fig. 2 - schemat blokowy dodatkowego układu sterowania kombajnu chodnikowego.The invention is explained in more detail in the drawing, where Fig. 1 schematically shows the drawing of a roadheader in a side view, and Fig. 2 shows a block diagram of an additional control system of a roadheader.

Kombajn chodnikowy 1 posiada wysięgnik 2 z organem urabiającym 3 zamocowany do obrotnicy 4 i wychylany w pionie za pomocą siłowników hydraulicznych 5. Obrotnica 4 ma możliwość obrotów w płaszczyźnie poziomej o określony kąt w lewo i w prawo wokół osi obrotu O1. Poniżej wysięgnika 2 zlokalizowany jest stół załadowczy 6 ładowarki 7, zamocowanej do korpusu 8 wychylnie w płaszczyźnie pionowej za pomocą nie pokazanych na rysunku (fig. 1) siłowników hydraulicznych. Wysięgnik 2 może zajmować pozycje, w których jego oś wzdłużna O2 zawierać się będzie w przedziale między położeniem krańcowo górnym Pg i położeniem krańcowo dolnym Pd. Stół załadowczy 6 może zajmować położenie skrajne górne Sg - do skrajnie dolnego Sd. Określając dla każdej z płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu O1 obrotnicy 4 i oś wzdłużną O2 wysięgnika 2, z uwzględnieniem gabarytów zarówno wysięgnika 2, jak i stołu załadowczego 6, kąt a nachylenia osi wzdłużnej O₂ wysięgnika 2 względem stołu załadowczego 6, określa się graniczną wartość kąta a, którego zwiększenie przy dalszym zbliżaniu się wysięgnika 2 do stołu załadowczego 6 grozi potencjalną kolizją. Dla tych granicznych wartości kąta a blokuje się możliwość dalszego zbliżania poprzez właściwe wyregulowanie układu sterowania kombajnu chodnikowego 1, polegające na samoczynnym zablokowaniu dalszego ruchu w kierunku potencjalnej kolizji. Polega to na tym, że określane dla różnych położeń wysięgnika 2 i stołu załadowczego 6 graniczne wartości kąta a wprowadza się do pamięci sterownika 9 (fig. 2), który współpracując z siłownikami hydraulicznymi 5 wysięgnika 2, a także z siłownikami hydraulicznymi 10 stołu załadowczego 6 poprzez odpowiadające im rozdzielacze elektrohydrauliczne 11, przerywa ruch wysięgnika 2 i/lub stołu załadowczego 6 w przypadku możliwości przekroczenia zakodowanej dla danego położenia granicznej wartości kąta a. Aktualne nachylenia wysięgnika 2 i stołu załadowczego 6 kombajnu chodnikowego 1 przekazywane są do sterownika 9 z czujników nachylenia 12, 13.The roadheader 1 has a boom 2 with a cutting head 3 attached to the turntable 4 and tilted vertically by means of hydraulic cylinders 5. The turntable 4 is capable of rotation in the horizontal plane through a certain angle to the left and right around the rotation axis O1. Below the boom 2 there is a loading table 6 of a loader 7, mounted to the body 8 pivotally in a vertical plane by means of hydraulic cylinders not shown in the drawing (Fig. 1). The boom 2 may occupy positions in which its longitudinal axis O2 is in the range between the topmost position Pg and the lowest position Pd. The loading table 6 can take the upper extreme position Sg - to the lower extreme position Sd. Determining for each of the planes passing through the rotation axis O1 of the turntable 4 and the longitudinal axis O2 of the jib 2, taking into account the dimensions of both the jib 2 and the loading table 6, the angle a of the longitudinal axis O _{2 of the} jib 2 in relation to the loading table 6, the limit value is determined the angle α, the increase of which, as the boom 2 further approaches the loading table 6, threatens a potential collision. For these limiting values of the angle α, the possibility of further approach is blocked by proper adjustment of the roadheader control system 1, consisting in automatic blocking of further movement towards a potential collision. It consists in the fact that the limit values of the angle α determined for different positions of the boom 2 and the loading table 6 are entered into the memory of the controller 9 (Fig. 2), which, in cooperation with the hydraulic cylinders 5 of the boom 2, and also with the hydraulic cylinders 10 of the loading table 6 through the corresponding electrohydraulic distributors 11, it interrupts the movement of the boom 2 and / or the loading table 6 in the event of the possibility of exceeding the coded limit value for a given position a. The current inclinations of the boom 2 and loading table 6 of the roadheader 1 are transmitted to the controller 9 from the inclination sensors 12 , 13.

Claims

Patent claims

1. Method of securing against collision of the boom and the loading table of the roadheader's loader, in which the roadheader, the boom with the cutting head is attached to the turntable body mounted on the frame through a joint with a horizontal axis of rotation, and the loader is articulated with a horizontal axis of rotation to the body frame, below the boom, consisting in blocking the boom and / or loading table movements, which may lead to a mutual collision over the entire area of the boom's lateral and vertical deflections, characterized by the fact that taking into account the boom length (2) and the loading table range (6), the for successive planes passing through the axis of rotation (O1) of the turntable (4) and the longitudinal axis (O2) of the boom (2), within the range of horizontal movements of the boom (2), the limit values of the angle (a) of the longitudinal axis (O2) of the boom (2) and the loading table (6) of the loader (7), increasing the value of which causes the boom (2) and loading table to enter (6) into the potential collision area, then the boom (2) and loading table (6) movements towards the potential collision area are blocked.

PL 214 404 B1

2. The method according to p. The method according to claim 1, characterized in that the limiting values of the angle (a) are given to the controller (9) managing the actuators of the movements of the boom (2) and the loading table (6).

3. The method according to p. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the limiting values of the angle la1 in individual planes of lateral deflections of the boom (2) are established for different positions of the loading table (6), taken as the reference situation.

4. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the momentary mutual positions of the boom (2) and the loading table (6), as well as the potential collision area at these positions, are visualized on the screen of the roadheader operator's station.

5. The control system of the boom and the loading table of the roadheader loader, included in the roadheader control and containing a separate controller cooperating with the positioning sensors of the boom and the loading table, which controller is connected with actuators setting the position of the boom and loading table, characterized by that the controller (9) is connected with the inclination sensors (12) of the longitudinal axis of the boom (2) and with the sensors (13) of the loading table inclination (6) and through the appropriate electro-hydraulic distributor (11) with actuators (5, 10), while the controller (9 ) has a defined limit angle '(a) of the boom (2) inclination to the loading table (6), exceeding which in the direction of the approach of these elements (2, 6) causes the automatic actuation of the controller (9), interrupting further movement of the actuators.