用於控制邁步機構的方法

2023-06-11 07:33:36 2

專利名稱：用於控制邁步機構的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在地下的工作面支架中控制邁步機構的方法。
背景技術：
對於在地下的煤開採中的工作面支架的自動化運行來說所需要的是，連續地控制 輸送機和各個支架或棚式組合支架的位置。棚式組合支架支撐採掘位置抵抗頂層的壓力， 並且使輸送機運動穿過煤層。電液壓控制的支架通過推移千斤頂與輸送機連接。輸送機由 單個的部件(刮板Schuessen)組成，這些部件可以通過鉸鏈彼此連接並且彼此垂直或水平 地傾斜限定的角尺寸。在開採期間在每個棚式組合支架上的輸送機根據開採設備(刨煤機 或託輥)的通道在煤巷道壁(kohlestoii)的方向上移動了預定的尺寸。接著各個支架推 進並且佔據了預定的尺寸。對於兩個移動過程十分重要的是，監測和檢查在輸送機和支架之間的相對方位和 位置。由此可以確保，在工作面支架的自動化運行中，輸送機的各個部件在移動後彼此精確 地對齊，並且在煤層內的輸送機的總位置和定位相應於額定位置。同時由此也避免的是，在 各個的輸送機部件之間的鉸鏈能經過允許的角尺寸被向外施加負荷並且折斷，這另一方面 將導致開採停止。對此在對輸送機的各個部件缺乏定位時，可以將開採設備鎖定，這另一方 面將緊跟開採停止。在各個支架推進時也重要的是，確定支架移動了的距離並且進而確定支架的方 位。如果沒有將支架足夠遠地推進，則由此導致本來通過支架支撐的頂層塌陷。在將支架 推進過於遠時，可能發生的是，在開採設備緊接著通過時損壞支架的頂梁。在兩種情況下由 於支架的錯誤位置鑑於維修或校正作業導致開採停止。為了監測在輸送機或支架移動時的方位改變，通常測量推移千斤頂的行程。在此 已知了不同的方法，可以利用這些方法確定在推移千斤頂中的活塞的方位。這些方法共同 之處在於，必須將測量裝置安裝在千斤頂中。因此在地下採煤中，幾乎僅僅使用幹簧管測 杆。首先在使用於礦山(其中煤層經常僅具有一米的礦層厚度)中的、較低並且更小的支 架中，基於活塞限定的尺寸和直徑，僅僅可非常困難或根本不能實現將幹簧管測杆安裝在 推移機構千斤頂中。此外因為幹簧管測杆安裝在推移千斤頂中，這些幹簧管測杆另一方面 位於支架底座的高度上、即勉強經過底部，也存在有危險，即在支架移動時通過在開採位置 底部上的巖石物質將幹簧管測杆的電接口損壞或撞倒。在千斤頂中應用距離測量系統用於控制邁步機構，事實上在這種應用中另外不利 的是，在此僅僅可以確定在支架和輸送機之間的距離，然而不能確定兩者之間彼此形成的 角度。這意味著，不能控制各個刮板的、典型地在輸送機運動時出現的傾斜，並且由此能導 致在各個輸送機部件的連接部件處的損壞，如果超過允許的角尺寸的話。

發明內容
本發明的目的在於，實現一種用於控制邁步機構的方法，通過該方法利用簡單的設備可以對在輸送機和棚式組合支架之間的相對位置進行可靠地控制。通過權力要求1所述的特 徵實現該目的。根據本發明，為了通過安裝在棚式組合支架上的傳感器測定在輸送機和棚式組合 支架之間的距離，用於通過工作面控制器控制推移千斤頂，其中將超聲波傳感器或照相機 用作傳感器。藉助於通常具有中央計算機的工作面控制器，可以對輸送機的各個刮板的方 位並且也對支架的方位以及完整的工作面支架的位置和定位進行測定和控制。對此，各個 傳感器的測量結果經過數據線傳輸到工作面控制器上，該工作面控制器另一方面發動對每 個棚式組合支架的各個液壓千斤頂進行控制。利用根據本發明的方法儘可能地防止損壞用於測量在棚式組合支架和輸送機之 間距離的傳感器，這是因為傳感器安裝在棚式組合支架上並且沒有設置在推移千斤頂中。 此外利用超聲波傳感器或照相機不僅能夠檢測在棚式組合支架和輸送機之間的距離而且 也檢測這兩個部件的相對位置，並且傳輸到工作面控制器上。本發明有利的實施方式在說明書、附圖以及從屬權利要求中說明。根據第一個有利的實施方式，在測定距離時，輸送機的刮板的部件用作基準位置。 這確保了可靠的距離測定，可以對於輸送機所有的刮板以相同的方法進行該距離測定。在 此有利的是，制動裝置(Brake)的上邊緣或電纜導引裝置或者電纜導引裝置的上邊緣用作 基準位置。因為輸送機典型地在朝向棚式組合支架的側面上具有包括金屬型材和金屬板的 線路和電纜通道，所以將電纜通道的上面的、也可以以典型的結構形狀設計為管道的封閉 部有利地用作基準點，這是因為該點是輸送機的、朝著安裝在棚式組合支架上的傳感器最 近的點。這同樣適於制動裝置的上邊緣。一個這種基準點對於工作面的輸送機的所有刮板 具有在刮板內部同樣定義的方位，並且這種基準點不被輸送機的可運動的部件覆蓋。最後 這種基準點位於工作面內部的這種高度上，在該高度中通過底部上的巖石的幹擾最小。根據另外有利的實施方式變體，藉助於超聲波傳感器或照相機測定輸送機和棚式 組合支架之間的距離以及輸送機和棚式組合支架之間的角位置，由此工作面控制器以簡單 的方式獲得所需的信息，以便使輸送機的各個部件和所屬的棚式組合支架在所期望的額定 位置中運動。在此有利的是，在輸送機上設置至少一個反射體，由傳感器探測反射體。這樣 的反射體可以設計為超聲波反射體並且在最簡單情況下成型或者固定在輸送機的刮板上。 在將照相機用作傳感器時，反射體包括記號或特殊反射的塗層。根據另外有利的實施方式變體，在刮板上設置至少兩個彼此間隔開的反射體。以 這種方式藉助於超聲波傳感器可以探測超聲波信號從傳感器到第一反射體並且到第二反 射體的不同傳輸時間。經過不同傳輸時間反射到反射體上的超聲波可以確定到兩個單獨的 反射體的距離，並且由此確定刮板到棚式組合支架的相對位置、即角位置和絕對距離。因此 以便在優化的定位時、即在輸送機和棚式組合支架垂直指向時(其中支架前稜和輸送機彼 此平行指向)可以清楚地探測由兩個反射體反射的、用於每個單獨的反射體的信號，可以 將反射體對稱於超聲波傳感器布置，這就是說距離傳感器的間距不同。在對稱的布置中，反 射到兩個反射體上的信號可能在超聲波傳感器上疊加，這就是說傳感器在一定條件下僅僅 可以識別總的信號並且不能將兩個反射體彼此區分。只要由至少兩個分別布置在兩個鄰近的棚式組合支架上的傳感器探測反射體，就 確保了進一步提高的測量安全性，這是因為在此情況下，反射體可以明確地對應於傳感器信號。因此在移動輸送機的時候，也能出現兩個反射體的反射信號的疊加，這是因為在此輸 送機相對於支架出現傾斜。一旦傾斜角改變並且又需要識別傳感器的兩個信號，則傳感器 可能無法清楚地對應於兩個反射體。然而如果由兩個鄰近的棚式組合支架的傳感器檢測每 個反射體，則保證了反射體明確的對應關係。在此也可以是有利的，如果反射體如此非常對 稱地安裝在輸送機的刮板上的話，即可能將反射在反射體上的信號首先對於傾斜角進行疊 力口，這些信號明確地覆蓋這些對於各個刮板的連接來說可能最大的傾斜角。根據另外有利的方法變體，通過相控陣超聲傳感器測定棚式組合支架和輸送機之 間的距離和角位置。這樣的傳感器基本上是已知的並且通過由兩個超聲波轉換器相位移動 地控制實現超聲波波瓣的偏轉，因此可以對基準位置進行採樣。由此另一方面可以確定支 架和輸送機的距離和角位置。通過使用布置在棚式組合支架上的超聲波傳感器或照相機，獲得另外的優點，即 可以由這種傳感器以簡單的方式探測人員是否位於傳感器的檢測區域中。如果探測到人 員位於檢測區域中，則工作面控制器可以禁止相應的棚式組合支架或配屬的邁步機構的運 動，從而不會使人員受傷，這說明了主要的安全方面。也可以藉助於照相機通過自動的圖形識別測定在輸送機和棚式組合支架之間的 距離或在這兩個組件之間的相對位置。在使用超聲波傳感器期間，首先對於開採低煤層是 有利的(其中在支架長度和支架高度之間的比例典型地非常大)，特別可以在高支架中有 利地使用照相機，這是因為照相機可以在傾斜的角度中從斜上方對準基準點。另外有利的方法變體應用兩個傳感器、即超聲波傳感器和照相機，用於控制推移 千斤頂。因此獲得附加的安全性，這是因為通過兩個技術上作用不同的傳感器系統得到對 單個結果的附加控制，並且得到通過備用設備而提升的控制安全性。此外有利的是，附加地在棚式組合支架上布置至少一個測斜儀，以便測定棚式組 合支架的方位改變。這種測斜儀例如可以藉助於加速傳感器檢測在所有空間方向上的運 動，並且進而實現精確地或備用地確定方位改變。根據本發明另外的方面涉及了用於執行以上所說明的方法的裝置，其中裝置包括 多個由工作面控制器布置的電液壓的棚式組合支架，這些棚式組合支架分別通過推移千斤 頂和由多個刮板構成的輸送機連接。此外，在每個棚式組合支架上安裝了超聲波傳感器和/ 或照相機，超聲波傳感器和/或照相機指向輸送機並且和工作面控制器連接。然後工作面 構控制器取決於超聲波傳感器和/或照相機的信號這樣地引起對配屬的推移千斤頂的控 制，即獲得輸送機和棚式組合支架的期望的額定位置。在此可以有利的是，超聲波傳感器和/或照相機固定在棚式組合支架的頂蓋的底 面上，這是因為傳感器因此以最好的方式被支撐。如果超聲波傳感器和照相機安裝在共同 的殼體中，則獲得一種成本低廉的、帶有高穩定性和備用設備的變體。


以下純示例性地根據有利的實施方式並且參照

本發明。圖中示出圖1是帶有固定在其上的輸送機的棚式組合支架的側視圖；圖2是帶有鉸接在其上的輸送機的棚式組合支架的俯視圖；圖3是帶有一個鉸接在其上的輸送機的棚式組合支架的、另外的實施方式；
圖4是帶有鉸接在其上的輸送機的棚式組合支架的、另外的實施方式。
具體實施例方式圖1示意性地示出了棚式組合支架10的第一實施方式，其頂蓋20通過支柱22與 底座24連接。由多個刮板30，32 (參看圖2)組成的輸送機34通過邁步機構36以已知的方 式和棚式組合支架10連接，其中邁步機構具有推移千斤頂38。輸送機34的每個刮板30， 32具有在朝向棚式組合支架10側面上的垂直制動裝置40，在其背面上連接了電纜和線路 通道42。此外棚式組合支架10以已知的方式配有電液壓控制器43，該控制器在支柱22之 間布置在頂蓋20的底側上，並且該控制器和中央工作面控制器(未示出)相連接。此外超 聲波傳感器44和照相機46位於頂蓋20的底側上，其中超聲波傳感器44布置在液壓控制 器43的區域中並且照相機46布置在頂蓋20的前端部外部的區域中。不僅超聲波傳感器 44而且照相機46指向輸送機34的配屬的刮板30，並且檢測基準點50，該基準點在示出的 實施例中布置在光纜通道42的側壁的上邊緣上。可替代的是，基準點50例如也可以布置 在制動裝置40的上邊緣或輸送機34的其它部件上。最後在頂蓋20的底側上還固定了測斜儀48，利用該測斜儀可以探測棚式組合支 架10在全部三個空間方向上的方位改變。該測斜儀48也和工作面控制器連接。在圖1中示出的棚式組合支架中，超聲波傳感器44在基準點50的方向上發出超 聲波的數據包、所謂的突發脈衝序列，並且通過反射到反射點上的超聲波的傳輸時間，傳感 器測量在棚式組合支架和輸送機34的刮板30之間的距離。因此可以實現在輸送機和支架 之間非常精確的相對的方位和距離測量。通過超聲波傳感器的輻射波瓣的適合的尺寸(輻 射波瓣的水平和垂直的延伸長度)，該尺寸主要通過超聲波傳感器的轉換器部件確定，使超 聲波傳感器匹配於典型的支架和輸送機幾何結構。因此可以通過在其它物體(在底部上的 石頭、在頂蓋或底座上的支架的部件)上的反射將幹擾信號減小到最小。或者刮板30的部 件或分離的超聲波反射體或者用於照相機46的標記可以設置為基準點50。圖2示出了實施變體，其中在輸送機的每個刮板30，32上安裝作為基準點的反射 體52，54。如識別出的，(也如在第一實施例中)俯視圖中的超聲波傳感器44居中地安裝 在棚式組合支架上，並且超聲波傳感器44以開頭說明的方式探測到反射體52和54的不同 的傳輸時間。此外以相同的方式如在圖1的結構中那樣設計圖2中結構的部件，從而不再 次說明各個部件。圖3示出了特別適合高煤層的結構。在該結構中，照相機46布置在頂蓋20的底 側上，因此如在圖1中示出的實施例中那樣。在輸送機34的刮板30上、特別是在光纜通道 42的上端部上安裝第一標記56和與其有間距的第二標記58，用於識別在輸送機和棚式組 合支架之間的傾斜。與此相對，圖4示出了特別適合低煤層的結構。在該實施方式中也如在圖1的那 個實施方式中那樣，設置探測在輸送機30上的基準點50的超聲波傳感器44。 在所有示出的實施方式中，藉助於開頭說明的方法確定在棚式組合支架和輸送機 之間的距離以及在這些部件之間的相對位置。此外，超聲波傳感器和照相機的測量信號傳 遞到中央工作面控制器上，該工作面控制器另一方面控制設置在棚式組合支架上的液壓控制器43，以便引起液壓千 斤頂的、在期望的範圍內的運動。
權利要求
1.一種用於在地下的工作面支架中控制邁步機構的方法，所述工作面支架具有多個由 工作面控制器控制的電液壓的棚式組合支架，所述棚式組合支架分別通過推移千斤頂和由 多個刮板構成的輸送機連接，其特徵在於，通過安裝在所述棚式組合支架上的、以超聲波傳 感器或照相機形式的傳感器測定在所述輸送機和所述棚式組合支架之間的距離，用於控制 所述推移千斤頂。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在測定距離時，所述輸送機的刮板的部件用作基準位置。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，制動裝置或電纜導引裝置的上邊緣使用 作為所述基準位置。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助於所述傳感器測定在所述輸送機和 所述棚式組合支架之間的角位置。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述輸送機上設置至少一個反射體，由 所述傳感器探測所述反射體。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述刮板上設置至少兩個彼此間隔開 的反射體，所述反射體特別在所述輸送機和所述棚式組合支架垂直指向時以到所述傳感器 的不同的間距布置。
7.根據權利要求5或6中所述的方法，其特徵在於，由至少兩個傳感器探測所述反射 體，所述傳感器分別布置在兩個相鄰的所述棚式組合支架上。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過相控陣超聲傳感器測定所述棚式組 合支架和所述輸送機之間的所述距離和所述角位置。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，由所述傳感器探測人員是否位於所述傳 感器的檢測區域中，並且在此情況下避免所述棚式組合支架或所述邁步機構運動。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助於所述照相機通過自動的圖形識別 測定在所述輸送機和所述棚式組合支架之間的所述距離。
11.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過所述超聲波傳感器和所述照相機測 定在所述輸送機和所述棚式組合支架之間的所述距離。
12.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述棚式組合支架的方位改變附加地通 過至少一個布置在所述棚式組合支架上的測斜儀進行測定。
13.一種裝置，用於執行根據前述權利要求中至少一項所述的方法，所述裝置包括多個 由工作面控制器控制的電液壓的棚式組合支架(10-16)，所述棚式組合支架分別通過推移 千斤頂(38)和由多個刮板(30，32)構成的輸送機(34)連接，其特徵在於，在每個所述棚式 組合支架上安裝了超聲波傳感器(44)和/或照相機(46)，所述超聲波傳感器和/或所述照 相機指向所述輸送機(34)並且與所述工作面控制器連接，所述工作面控制器根據所述超 聲波傳感器和/或所述照相機的信號對所述推移千斤頂(38)進行控制。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，在所述輸送機(34)上設置至少一個反 射體(52，54，56，58)，可由所述超聲波傳感器和/或所述照相機探測所述反射體。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，在所述刮板(30)上設置至少兩個彼 此間隔開的所述反射體(56，58)，所述反射體特別在所述輸送機(34)和所述棚式組合支架 (10-16)垂直指向時以到所述超聲波傳感器(44)的不同的間距布置。
16.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述超聲波傳感器(44)是相控陣超聲 傳感器。
17.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述超聲波傳感器和/或所述照相機安 裝在所述棚式組合支架的頂蓋(20)上。
18.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述超聲波傳感器和/或所述照相機布 置在共同的殼體中。
全文摘要
本發明涉及一種用於在地下的工作面支架中控制邁步機構的方法，在該方法中通過傳感器測定在輸送機和棚式組合支架之間的距離。
文檔編號E21D23/08GK102031986SQ20101050120
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優先權日2009年10月2日
發明者馬丁·路透 申請人:瑪珂系統分析和開發有限公司