專利名稱：用于控制邁步機(jī)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在地下的工作面支架中控制邁步機(jī)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
對于在地下的煤開采中的工作面支架的自動化運(yùn)行來說所需要的是，連續(xù)地控制 輸送機(jī)和各個支架或棚式組合支架的位置。棚式組合支架支撐采掘位置抵抗頂層的壓力， 并且使輸送機(jī)運(yùn)動穿過煤層。電液壓控制的支架通過推移千斤頂與輸送機(jī)連接。輸送機(jī)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并且彼此垂直或水平 地傾斜限定的角尺寸。在開采期間在每個棚式組合支架上的輸送機(jī)根據(jù)開采設(shè)備(刨煤機(jī) 或托輥)的通道在煤巷道壁(kohlestoii)的方向上移動了預(yù)定的尺寸。接著各個支架推 進(jìn)并且占據(jù)了預(yù)定的尺寸。對于兩個移動過程十分重要的是，監(jiān)測和檢查在輸送機(jī)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(yùn)行中，輸送機(jī)的各個部件在移動后彼此精確 地對齊，并且在煤層內(nèi)的輸送機(jī)的總位置和定位相應(yīng)于額定位置。同時由此也避免的是，在 各個的輸送機(jī)部件之間的鉸鏈能經(jīng)過允許的角尺寸被向外施加負(fù)荷并且折斷，這另一方面 將導(dǎo)致開采停止。對此在對輸送機(jī)的各個部件缺乏定位時，可以將開采設(shè)備鎖定，這另一方 面將緊跟開采停止。在各個支架推進(jìn)時也重要的是，確定支架移動了的距離并且進(jìn)而確定支架的方 位。如果沒有將支架足夠遠(yuǎn)地推進(jìn)，則由此導(dǎo)致本來通過支架支撐的頂層塌陷。在將支架 推進(jìn)過于遠(yuǎn)時，可能發(fā)生的是，在開采設(shè)備緊接著通過時損壞支架的頂梁。在兩種情況下由 于支架的錯誤位置鑒于維修或校正作業(yè)導(dǎo)致開采停止。為了監(jiān)測在輸送機(jī)或支架移動時的方位改變，通常測量推移千斤頂?shù)男谐?。在?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 之處在于，必須將測量裝置安裝在千斤頂中。因此在地下采煤中，幾乎僅僅使用干簧管測 桿。首先在使用于礦山(其中煤層經(jīng)常僅具有一米的礦層厚度)中的、較低并且更小的支 架中，基于活塞限定的尺寸和直徑，僅僅可非常困難或根本不能實現(xiàn)將干簧管測桿安裝在 推移機(jī)構(gòu)千斤頂中。此外因為干簧管測桿安裝在推移千斤頂中，這些干簧管測桿另一方面 位于支架底座的高度上、即勉強(qiáng)經(jīng)過底部，也存在有危險，即在支架移動時通過在開采位置 底部上的巖石物質(zhì)將干簧管測桿的電接口損壞或撞倒。在千斤頂中應(yīng)用距離測量系統(tǒng)用于控制邁步機(jī)構(gòu)，事實上在這種應(yīng)用中另外不利 的是，在此僅僅可以確定在支架和輸送機(jī)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(jī)運(yùn)動時出現(xiàn)的傾斜，并且由此能導(dǎo) 致在各個輸送機(jī)部件的連接部件處的損壞，如果超過允許的角尺寸的話。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)一種用于控制邁步機(jī)構(gòu)的方法，通過該方法利用簡單的設(shè)備可以對在輸送機(jī)和棚式組合支架之間的相對位置進(jìn)行可靠地控制。通過權(quán)力要求1所述的特 征實現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)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(jī)和棚式組合 支架之間的距離，用于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(jī) 用作傳感器。借助于通常具有中央計算機(jī)的工作面控制器，可以對輸送機(jī)的各個刮板的方 位并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(jìn)行測定和控制。對此，各個 傳感器的測量結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)焦ぷ髅婵刂破魃希摴ぷ髅婵刂破髁硪环矫姘l(fā)動對每 個棚式組合支架的各個液壓千斤頂進(jìn)行控制。利用根據(jù)本發(fā)明的方法盡可能地防止損壞用于測量在棚式組合支架和輸送機(jī)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并且沒有設(shè)置在推移千斤頂中。 此外利用超聲波傳感器或照相機(jī)不僅能夠檢測在棚式組合支架和輸送機(jī)之間的距離而且 也檢測這兩個部件的相對位置，并且傳輸?shù)焦ぷ髅婵刂破魃?。本發(fā)明有利的實施方式在說明書、附圖以及從屬權(quán)利要求中說明。根據(jù)第一個有利的實施方式，在測定距離時，輸送機(jī)的刮板的部件用作基準(zhǔn)位置。 這確保了可靠的距離測定，可以對于輸送機(jī)所有的刮板以相同的方法進(jìn)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(dǎo)引裝置或者電纜導(dǎo)引裝置的上邊緣用作 基準(zhǔn)位置。因為輸送機(jī)典型地在朝向棚式組合支架的側(cè)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(jié)構(gòu)形狀設(shè)計為管道的封閉 部有利地用作基準(zhǔn)點(diǎn)，這是因為該點(diǎn)是輸送機(jī)的、朝著安裝在棚式組合支架上的傳感器最 近的點(diǎn)。這同樣適于制動裝置的上邊緣。一個這種基準(zhǔn)點(diǎn)對于工作面的輸送機(jī)的所有刮板 具有在刮板內(nèi)部同樣定義的方位，并且這種基準(zhǔn)點(diǎn)不被輸送機(jī)的可運(yùn)動的部件覆蓋。最后 這種基準(zhǔn)點(diǎn)位于工作面內(nèi)部的這種高度上，在該高度中通過底部上的巖石的干擾最小。根據(jù)另外有利的實施方式變體，借助于超聲波傳感器或照相機(jī)測定輸送機(jī)和棚式 組合支架之間的距離以及輸送機(jī)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(jī)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(yùn)動。在此有利的是，在輸送機(jī)上設(shè)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(shè)計為超聲波反射體并且在最簡單情況下成型或者固定在輸送機(jī)的刮板上。 在將照相機(jī)用作傳感器時，反射體包括記號或特殊反射的涂層。根據(jù)另外有利的實施方式變體，在刮板上設(shè)置至少兩個彼此間隔開的反射體。以 這種方式借助于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并且到第二反 射體的不同傳輸時間。經(jīng)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(dú)的 反射體的距離，并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(yōu)化的定位時、即在輸送機(jī)和棚式組合支架垂直指向時(其中支架前棱和輸送機(jī)彼 此平行指向)可以清楚地探測由兩個反射體反射的、用于每個單獨(dú)的反射體的信號，可以 將反射體對稱于超聲波傳感器布置，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 可以識別總的信號并且不能將兩個反射體彼此區(qū)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(jìn)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(yīng)于傳感器信號。因此在移動輸送機(jī)的時候，也能出現(xiàn)兩個反射體的反射信號的疊加，這是因為在此輸 送機(jī)相對于支架出現(xiàn)傾斜。一旦傾斜角改變并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(yīng)于兩個反射體。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(yīng)關(guān)系。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(jī)的刮板上的話，即可能將反射在反射體上的信號首先對于傾斜角進(jìn)行疊 力口，這些信號明確地覆蓋這些對于各個刮板的連接來說可能最大的傾斜角。根據(jù)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(jī)之 間的距離和角位置。這樣的傳感器基本上是已知的并且通過由兩個超聲波轉(zhuǎn)換器相位移動 地控制實現(xiàn)超聲波波瓣的偏轉(zhuǎn)，因此可以對基準(zhǔn)位置進(jìn)行采樣。由此另一方面可以確定支 架和輸送機(jī)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(jī)，獲得另外的優(yōu)點(diǎn)，即 可以由這種傳感器以簡單的方式探測人員是否位于傳感器的檢測區(qū)域中。如果探測到人 員位于檢測區(qū)域中，則工作面控制器可以禁止相應(yīng)的棚式組合支架或配屬的邁步機(jī)構(gòu)的運(yùn) 動，從而不會使人員受傷，這說明了主要的安全方面。也可以借助于照相機(jī)通過自動的圖形識別測定在輸送機(jī)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，首先對于開采低煤層是 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(jī)，這是因為照相機(jī)可以在傾斜的角度中從斜上方對準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)。另外有利的方法變體應(yīng)用兩個傳感器、即超聲波傳感器和照相機(jī)，用于控制推移 千斤頂。因此獲得附加的安全性，這是因為通過兩個技術(shù)上作用不同的傳感器系統(tǒng)得到對 單個結(jié)果的附加控制，并且得到通過備用設(shè)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借助于加速傳感器檢測在所有空間方向上的運(yùn) 動，并且進(jìn)而實現(xiàn)精確地或備用地確定方位改變。根據(jù)本發(fā)明另外的方面涉及了用于執(zhí)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(gòu)成的輸送機(jī)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(jī)，超聲波傳感器和/或照相機(jī)指向輸送機(jī)并且和工作面控制器連接。然后工作面 構(gòu)控制器取決于超聲波傳感器和/或照相機(jī)的信號這樣地引起對配屬的推移千斤頂?shù)目?制，即獲得輸送機(jī)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(jī)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(jī)安裝在共同 的殼體中，則獲得一種成本低廉的、帶有高穩(wěn)定性和備用設(shè)備的變體。


以下純示例性地根據(jù)有利的實施方式并且參照

本發(fā)明。圖中示出圖1是帶有固定在其上的輸送機(jī)的棚式組合支架的側(cè)視圖；圖2是帶有鉸接在其上的輸送機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)34通過邁步機(jī)構(gòu)36以已知的方 式和棚式組合支架10連接，其中邁步機(jī)構(gòu)具有推移千斤頂38。輸送機(jī)34的每個刮板30， 32具有在朝向棚式組合支架10側(cè)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(cè)上，并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(jī)46位于頂蓋20的底側(cè)上，其中超聲波傳感器44布置在液壓控制 器43的區(qū)域中并且照相機(jī)46布置在頂蓋20的前端部外部的區(qū)域中。不僅超聲波傳感器 44而且照相機(jī)46指向輸送機(jī)34的配屬的刮板30，并且檢測基準(zhǔn)點(diǎn)50，該基準(zhǔn)點(diǎn)在示出的 實施例中布置在光纜通道42的側(cè)壁的上邊緣上。可替代的是，基準(zhǔn)點(diǎn)50例如也可以布置 在制動裝置40的上邊緣或輸送機(jī)34的其它部件上。最后在頂蓋20的底側(cè)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(zhǔn)點(diǎn)50的方向上發(fā)出超 聲波的數(shù)據(jù)包、所謂的突發(fā)脈沖序列，并且通過反射到反射點(diǎn)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(jī)34的刮板30之間的距離。因此可以實現(xiàn)在輸送機(jī)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(zhuǎn)換器部件確定，使超 聲波傳感器匹配于典型的支架和輸送機(jī)幾何結(jié)構(gòu)。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)上的反射將干擾信號減小到最小?；蛘吖伟?0的部 件或分離的超聲波反射體或者用于照相機(jī)46的標(biāo)記可以設(shè)置為基準(zhǔn)點(diǎn)50。圖2示出了實施變體，其中在輸送機(jī)的每個刮板30，32上安裝作為基準(zhǔn)點(diǎn)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，并且超聲波傳感器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(jié)構(gòu)中那樣設(shè)計圖2中結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，照相機(jī)46布置在頂蓋20的底 側(cè)上，因此如在圖1中示出的實施例中那樣。在輸送機(jī)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(biāo)記56和與其有間距的第二標(biāo)記58，用于識別在輸送機(jī)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(jié)構(gòu)。在該實施方式中也如在圖1的那 個實施方式中那樣，設(shè)置探測在輸送機(jī)30上的基準(zhǔn)點(diǎn)50的超聲波傳感器44。 在所有示出的實施方式中，借助于開頭說明的方法確定在棚式組合支架和輸送機(jī) 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(jī)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(shè)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?shù)?、在期望的范圍?nèi)的運(yùn)動。
權(quán)利要求
1.一種用于在地下的工作面支架中控制邁步機(jī)構(gòu)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(gòu)成的輸送機(jī)連接，其特征在于，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(jī)形式的傳感器測定在所述輸送機(jī)和所述棚式組合支架之間的距離，用于控制 所述推移千斤頂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在測定距離時，所述輸送機(jī)的刮板的部件用作基準(zhǔn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，制動裝置或電纜導(dǎo)引裝置的上邊緣使用 作為所述基準(zhǔn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述傳感器測定在所述輸送機(jī)和 所述棚式組合支架之間的角位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述輸送機(jī)上設(shè)置至少一個反射體，由 所述傳感器探測所述反射體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述刮板上設(shè)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(jī)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(jù)權(quán)利要求5或6中所述的方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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(jī)之間的所述距離和所述角位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由所述傳感器探測人員是否位于所述傳 感器的檢測區(qū)域中，并且在此情況下避免所述棚式組合支架或所述邁步機(jī)構(gòu)運(yùn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述照相機(jī)通過自動的圖形識別 測定在所述輸送機(jī)和所述棚式組合支架之間的所述距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述超聲波傳感器和所述照相機(jī)測 定在所述輸送機(jī)和所述棚式組合支架之間的所述距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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(jìn)行測定。
13.一種裝置，用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)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(gòu)成的輸送機(jī)(34)連接，其特征在于，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(jī)(46)，所述超聲波傳感器和/或所述照 相機(jī)指向所述輸送機(jī)(34)并且與所述工作面控制器連接，所述工作面控制器根據(jù)所述超 聲波傳感器和/或所述照相機(jī)的信號對所述推移千斤頂(38)進(jìn)行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，在所述輸送機(jī)(34)上設(shè)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(jī)探測所述反射體。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，在所述刮板(30)上設(shè)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(jī)(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(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器(44)是相控陣超聲 傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器和/或所述照相機(jī)安 裝在所述棚式組合支架的頂蓋(20)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器和/或所述照相機(jī)布 置在共同的殼體中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在地下的工作面支架中控制邁步機(jī)構(gòu)的方法，在該方法中通過傳感器測定在輸送機(jī)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(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者馬丁·路透 申請人:瑪珂系統(tǒng)分析和開發(fā)有限公司