專利名稱：液壓支架護(hù)幫控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓支架控制領(lǐng)域，特別是涉及一種液壓支架護(hù)幫控制裝置，以及一種液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
大采高綜采工作面具有采面生產(chǎn)能力大和巷道布置簡(jiǎn)化、回采工效和煤炭資源回收率高、設(shè)備倒面次數(shù)少和節(jié)約假頂材料等優(yōu)點(diǎn)，是厚煤層綜采的主要發(fā)展方向之一。在大采高綜采工作面回采過(guò)程中，煤壁片幫普遍存在，它不僅直接影響工作面人員的安全、降低開(kāi)機(jī)率，而且容易引發(fā)冒頂事故，使頂板支護(hù)進(jìn)入惡性循環(huán)當(dāng)中。目前用得比較多的是采煤機(jī)割煤后及時(shí)打開(kāi)支架護(hù)幫，對(duì)進(jìn)行煤壁支護(hù)。這種方式無(wú)法判斷是否支護(hù)到位，而且煤壁松動(dòng)時(shí)，無(wú)法及時(shí)支護(hù)。有的則在煤壁上鉆孔，并加裝非金屬錨桿，這種方式的工程量大，操作時(shí)間長(zhǎng)，影響采煤進(jìn)度。另外，對(duì)護(hù)幫的控制多為時(shí)間或者行程傳感器控制。由于液壓不穩(wěn)定，護(hù)幫動(dòng)作過(guò)程有快有慢，時(shí)間控制的精度較差，在收護(hù)幫時(shí)，容易發(fā)生干涉或者回收不到位的情況。行程傳感器在安裝和拆卸過(guò)程中，工序較多，比較繁瑣，影響工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明提供一種液壓支架護(hù)幫控制裝置及其控制方法，能準(zhǔn)確獲取護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)幫的精確控制，并且該裝置安裝拆卸簡(jiǎn)單，連接線纜較少。一種液壓支架護(hù)幫控制裝置，包括液壓支架以及安裝在液壓支架上的頂板、多個(gè)護(hù)幫和支架控制器，其中，每個(gè)所述護(hù)幫上安裝一組護(hù)幫傳感器單元，每個(gè)所述護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元依次與另一個(gè)所述護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元串聯(lián)連接，每組所述護(hù)幫傳感器單元包括一個(gè)傾角傳感器和一個(gè)壓力傳感器，所述傾角傳感器和壓力傳感器串聯(lián)連接，每個(gè)所述壓力傳感器都安裝在每個(gè)所述護(hù)幫的液壓缸表面；所述頂板安裝一個(gè)傾角傳感器，其中一個(gè)所述護(hù)幫上安裝的傾角傳感器或壓力傳感器通過(guò)所述頂板上安裝的傾角傳感器與所述支架控制器連接。一種液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，包括如下步驟:支架控制器通過(guò)安裝在頂板的傾角傳感器采集頂板的俯仰角，再通過(guò)每個(gè)護(hù)幫上安裝的傾角傳感器采集每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的俯仰角，得到每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收；支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收時(shí)，通過(guò)安裝在每個(gè)所述護(hù)幫的液壓缸表面的壓力傳感器采集每個(gè)護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力值；支架控制器判斷所述壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。上述液壓支架護(hù)幫控制裝置通過(guò)安裝在護(hù)幫的液壓缸上的壓力傳感器采集護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力，更換和維護(hù)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)的精確度較高；壓力傳感器、傾角傳感器和控制器之間采用串聯(lián)的方式傳輸數(shù)據(jù)，有效減少控制器的接口和減少線纜的長(zhǎng)度；具有控制精度高、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；上述液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，通過(guò)傾角傳感器采集到護(hù)幫的伸收角度，通過(guò)安裝在每個(gè)護(hù)幫的液壓缸表面的壓力傳感器采集到每個(gè)護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力值，判斷壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法在一實(shí)施例中的流程示意圖。圖3為液壓支架在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為液壓支架在另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為采煤機(jī)的運(yùn)行示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1所示是本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，包括液壓支架10以及安裝在液壓支架10上的頂板11、多個(gè)護(hù)幫12和支架控制器13，每個(gè)所述護(hù)幫12上安裝一組護(hù)幫傳感器單元120，每個(gè)所述護(hù)幫12上安裝的護(hù)幫傳感器單元120依次與另一個(gè)所述護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元串聯(lián)連接，每組所述護(hù)幫傳感器單元包括一個(gè)傾角傳感器121和一個(gè)壓力傳感器122，所述傾角傳感器121和壓力傳感器122串聯(lián)連接，每個(gè)所述壓力傳感器122都安裝在每個(gè)所述護(hù)幫12的液壓缸表面；所述頂板11上安裝一個(gè)傾角傳感器111，其中一個(gè)所述護(hù)幫12上安裝的傾角傳感器121或壓力傳感器122通過(guò)所述頂板上安裝的傾角傳感器111與所述支架控制器11連接；在本實(shí)施例中，壓力傳感器122安裝在護(hù)幫12的液壓缸表面，更換和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，并且護(hù)幫12對(duì)煤壁的壓力值的采集更加精確；頂板11上安裝的傾角傳感器111用于采集頂板11的俯仰角，護(hù)幫12上安裝的傾角傳感器121用于采集護(hù)幫12的俯仰角，通過(guò)頂板111的俯仰角和護(hù)幫12的俯仰角，可得到護(hù)幫12的伸收角度，支架控制器13即可判斷護(hù)幫12的伸收范圍，從而精確控制護(hù)幫12伸收動(dòng)作的幅度；每個(gè)護(hù)幫12上安裝的護(hù)幫傳感器單元120依次與另一個(gè)護(hù)幫傳感器單元串聯(lián)連接，護(hù)幫傳感器單元120中的壓力傳感器122和傾角傳感器121串聯(lián)連接，并通過(guò)頂板11上安裝的傾角傳感器111連接至支架控制器13，如圖1示出了一種包含3級(jí)護(hù)幫的線路連接示意圖，從圖中可看出，通過(guò)串聯(lián)連接的方式，可大量減少線纜和支架控制器的接口占用，具有成本更少、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)施例的液壓支架護(hù)幫控制裝置還可包括外部控制器21和采煤機(jī)20，所述外部控制器21分別與所述采煤機(jī)20和所述支架控制器13連接，通過(guò)外部控制器21采集采煤機(jī)20的位置和運(yùn)行方向、支架高度，支架控制器13從外部控制器21獲取到這些信息，從而控制護(hù)幫12的伸收量程。在本實(shí)施例中還可包括聲光報(bào)警設(shè)備14，所述聲光報(bào)警設(shè)備14安裝在所述液壓支架10上，與所述支架控制器13連接，支架控制器13可預(yù)設(shè)壓力安全閾值，用于在一定的時(shí)間范圍內(nèi)采集到護(hù)幫12的壓力值達(dá)不到安全閾值時(shí)，支架控制器13控制聲光報(bào)警設(shè)備14開(kāi)啟，及時(shí)報(bào)警防止事故發(fā)生。如圖2所示，是本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法在一實(shí)施例中的流程示意圖，包括如下步驟:S21、支架控制器通過(guò)安裝在頂板的傾角傳感器采集頂板的俯仰角，再通過(guò)每個(gè)護(hù)幫上安裝的傾角傳感器采集每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的俯仰角，得到每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收；如圖3所示，是液壓支架在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；首先通過(guò)頂板的傾角傳感器測(cè)量頂板和X軸的傾角Al，通過(guò)一級(jí)護(hù)幫的傾角傳感器測(cè)量A2和BI。則一級(jí)護(hù)幫和頂板的之間的角度為A=A1+A2。同理，可以測(cè)得B=B1+B2，C=C1+C2。如圖4所示，是液壓支架在另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，可以測(cè)得A=Al+90-A2，B=BI+B2, C=C1+90_C2。這樣可以根據(jù)A、B和C三個(gè)角度判斷護(hù)幫的伸收角度，從而精確控制其動(dòng)作的幅度。S22、支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收時(shí)，通過(guò)安裝在每個(gè)所述護(hù)幫的液壓缸表面的壓力傳感器采集每個(gè)護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力值；S23、支架控制器判斷所述壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度；在一較佳實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的安全閾值包括預(yù)設(shè)的上限安全閾值和下限安全閾值，其中，所述上限安全閾值大于下限安全閾值；步驟S23具體可為:當(dāng)所述壓力值小于或等于預(yù)設(shè)的下限安全閾值時(shí)，根據(jù)每個(gè)所述護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，加大護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，直至所述壓力值大于或等于預(yù)設(shè)的上限安全閾值；當(dāng)所述壓力值大于預(yù)設(shè)的下限安全閾值時(shí)，則根據(jù)每個(gè)所述護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，保持當(dāng)前護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度；在一較佳實(shí)施例中，還可包括步驟:若所述壓力值在預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)持續(xù)小于所述預(yù)設(shè)的下限安全閾值，所述支架控制器控制所述聲光報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警信息；為了防止壓力值處于動(dòng)作啟動(dòng)的安全值附近上下波動(dòng)，支架控制器頻繁啟/停電磁先導(dǎo)閥，導(dǎo)致電磁先導(dǎo)閥損壞。在安全值設(shè)置時(shí)，采用滯回比較方式，有效較少電磁先導(dǎo)閥的損傷，因此在本實(shí)施例中預(yù)設(shè)了下限安全閾值Ul和上限安全閾值U2，并且U2>U1，當(dāng)壓力傳感器采集的壓力值Ui ( Ul時(shí)，支架控制器控制液壓支架伸相應(yīng)的護(hù)幫，加大護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，使護(hù)幫更貼緊煤壁，使壓力值Ui上升，直至Ui > U2 ;當(dāng)Ul < Ui時(shí)，表示當(dāng)前的壓力值處于安全范圍，保持當(dāng)前護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)片幫防治。另外，支架控制器控制液壓支架動(dòng)作的同時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)。若在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，壓力值達(dá)不到下限安全閾值Ul,支架控制器會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警。下面通過(guò)一具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置的工作過(guò)程。如圖5所示，是采煤機(jī)的運(yùn)行示意圖，在采煤機(jī)前進(jìn)方向的前滾筒前面最近的液壓支架需要自動(dòng)執(zhí)行收護(hù)幫動(dòng)作。在收護(hù)幫時(shí)，支架控制器先收三級(jí)護(hù)幫，使三級(jí)護(hù)幫平直覆蓋在二級(jí)護(hù)幫下面。接著判斷當(dāng)前液壓支架的高度，判斷在收一級(jí)護(hù)幫時(shí)，二級(jí)護(hù)幫是否會(huì)碰到溜子的擋煤板。如果會(huì)碰到擋煤板，需要把二級(jí)護(hù)幫回收至和一級(jí)護(hù)幫成90度，然后收一級(jí)護(hù)幫。當(dāng)一級(jí)護(hù)幫回收至一定的角度，二級(jí)護(hù)幫已經(jīng)跨過(guò)擋煤板。此時(shí)伸二級(jí)護(hù)幫，使二級(jí)護(hù)幫和一級(jí)護(hù)幫在一條直線上。接著收一級(jí)護(hù)幫，使一級(jí)護(hù)幫平直覆蓋在頂板下面。在每個(gè)動(dòng)作的過(guò)程中，支架控制器都會(huì)實(shí)時(shí)讀取傾角傳感器的信息，控制護(hù)幫的動(dòng)作幅度。并且在動(dòng)作的同時(shí)計(jì)時(shí)，若超過(guò)設(shè)定時(shí)間，護(hù)幫沒(méi)有達(dá)到預(yù)定安全閾值則通過(guò)聲光等方式報(bào)警。如圖5所示，在采煤機(jī)前進(jìn)方面的后滾筒后面最近的液壓支架需要自動(dòng)執(zhí)行伸護(hù)幫動(dòng)作。在伸護(hù)幫時(shí)，先判斷當(dāng)前液壓支架的高度，判斷在伸一級(jí)護(hù)幫時(shí)，二級(jí)護(hù)幫是否會(huì)碰到溜子的擋煤板。如果會(huì)碰到擋煤板，需要在伸一級(jí)護(hù)幫到45度時(shí)，收二級(jí)護(hù)幫，使二級(jí)護(hù)幫和一級(jí)護(hù)幫成90度。然后伸一級(jí)護(hù)幫，一級(jí)護(hù)幫達(dá)到預(yù)定的壓力后，伸二級(jí)護(hù)幫。二級(jí)護(hù)幫達(dá)到預(yù)定的壓力后，伸三級(jí)護(hù)幫，三級(jí)護(hù)幫達(dá)到預(yù)定壓力后，伸護(hù)幫動(dòng)作結(jié)束。在每個(gè)動(dòng)作的過(guò)程中，支架控制器都會(huì)實(shí)時(shí)讀取傾角傳感器和壓力傳感器的信息，控制護(hù)幫的動(dòng)作幅度和壓力。并且在動(dòng)作的同時(shí)計(jì)時(shí)，若超過(guò)設(shè)定時(shí)間，護(hù)幫沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的安全閾值，則控制聲光報(bào)警設(shè)備通過(guò)聲光等方式報(bào)警。本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置通過(guò)安裝在護(hù)幫的液壓缸上的壓力傳感器采集護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力，更換和維護(hù)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)的精確度較高；壓力傳感器、傾角傳感器和控制器之間采用串聯(lián)的方式傳輸數(shù)據(jù)，有效減少控制器的接口，和減少線纜的長(zhǎng)度；具有控制精度高、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，通過(guò)傾角傳感器采集到護(hù)幫的伸收角度，通過(guò)安裝在每個(gè)護(hù)幫的液壓缸表面的壓力傳感器采集到每個(gè)護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力值，判斷壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種液壓支架護(hù)幫控制裝置，包括液壓支架以及安裝在液壓支架上的頂板、多個(gè)護(hù)幫和支架控制器，其特征在于， 每個(gè)所述護(hù)幫上安裝一組護(hù)幫傳感器單元，每個(gè)所述護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元依次與另一個(gè)所述護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元串聯(lián)連接； 每組所述護(hù)幫傳感器單元包括一個(gè)傾角傳感器和一個(gè)壓力傳感器，所述傾角傳感器和壓力傳感器串聯(lián)連接，每個(gè)所述壓力傳感器都安裝在每個(gè)所述護(hù)幫的液壓缸表面； 所述頂板上安裝一個(gè)傾角傳感器，其中一個(gè)所述護(hù)幫上安裝的傾角傳感器或壓力傳感器通過(guò)所述頂板上安裝的傾角傳感器與所述支架控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓支架護(hù)幫控制裝置，其特征在于，還包括外部控制器和采煤機(jī)，所述外部控制器分別與所述采煤機(jī)和所述支架控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓支架護(hù)幫控制裝置，其特征在于，還包括聲光報(bào)警設(shè)備，所述聲光報(bào)警設(shè)備安裝在所述液壓支架上，與所述支架控制器連接。
4.一種如權(quán)利要求1 3所述的液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 支架控制器通過(guò)安裝在頂板的傾角傳感器采集頂板的俯仰角，再通過(guò)每個(gè)護(hù)幫上安裝的傾角傳感器采集每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的俯仰角，得到每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收； 支架控制器根據(jù)每個(gè)護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度控制每個(gè)護(hù)幫的伸收時(shí)，通過(guò)安裝在每個(gè)所述護(hù)幫的液壓缸表面的壓力傳感器采集每個(gè)護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力值； 支架控制器判斷所述壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的安全閾值包括預(yù)設(shè)的上限安全閾值和下限安全閾值，其中，所述上限安全閾值大于下限安全閾值； 所述支架控制器判斷所述壓力值與預(yù)設(shè)的安全閾值的大小，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度的步驟具體為: 當(dāng)所述壓力值小于或等于預(yù)設(shè)的下限安全閾值時(shí)，根據(jù)每個(gè)所述護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，加大護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，直至所述壓力值大于或等于預(yù)設(shè)的上限安全閾值； 當(dāng)所述壓力值大于預(yù)設(shè)的下限安全閾值時(shí)，根據(jù)每個(gè)所述護(hù)幫當(dāng)前的伸收角度，保持當(dāng)前護(hù)幫對(duì)煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法，其特征在于，還包括步驟:若所述壓力值在預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)持續(xù)小于所述預(yù)設(shè)的下限安全閾值，所述支架控制器控制所述聲光報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液壓支架護(hù)幫控制裝置，包括液壓支架以及安裝在液壓支架上的頂板、多個(gè)護(hù)幫和支架控制器，其中每個(gè)護(hù)幫上安裝一組護(hù)幫傳感器單元，每個(gè)護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元依次與另一個(gè)護(hù)幫上安裝的護(hù)幫傳感器單元串聯(lián)連接，每組護(hù)幫傳感器單元包括一個(gè)傾角傳感器和一個(gè)壓力傳感器，傾角傳感器和壓力傳感器串聯(lián)連接，每個(gè)壓力傳感器都安裝在每個(gè)護(hù)幫的液壓缸表面；頂板上安裝一個(gè)傾角傳感器，其中一個(gè)護(hù)幫上安裝的傾角傳感器或壓力傳感器通過(guò)頂板上安裝的傾角傳感器與支架控制器連接。對(duì)應(yīng)地本發(fā)明還提供該液壓支架護(hù)幫控制裝置的控制方法。本發(fā)明能準(zhǔn)確獲取護(hù)幫對(duì)煤壁的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)幫的精確控制，且安裝拆卸簡(jiǎn)單，線纜較少。
文檔編號(hào)E21D23/26GK103161488SQ20131008731
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者黃金福, 王新軍, 李冰波, 郭偉文, 仲兆峰, 吳俊 , 李勇峰, 付偉 申請(qǐng)人:廣州日濱科技發(fā)展有限公司, 山西平陽(yáng)廣日機(jī)電有限公司