專利名稱:局部切割式采掘機的萬能旋轉采挖臂運動的控制過程及其實施裝置的制作方法
本發明涉及一種借助升降采挖臂的第一組液壓驅動裝置和在垂直于升降方向可旋轉采挖臂的第二組液壓驅動裝置，控制局部切割式采掘機的萬能旋轉采挖臂運動的過程 以及實施這種方法的裝置。
帶有萬能旋轉采挖臂的局部切割式采掘機在大多數情況下含有液壓油缸-活塞裝置以在基本垂直的方向上升降采挖臂以及用來進行旋轉驅動。例如，該驅動是通過將液壓驅動的齒條與轉動機構的齒輪相嚙合而實現的。采挖臂旋轉時，通常是繞著大體上與底盤法線方向的延伸軸線旋轉的。注意，借助此旋轉裝置升降采挖臂的液壓油缸-活塞裝置也將圍繞基本上是垂直的軸旋轉。這樣，無論在哪個水平方向的旋轉位置上，采挖臂均可升降。
當用局部切割式采掘機在斷面上采掘時，在采挖臂的自由端，在垂直于采挖臂縱軸的方向上安裝有可轉動的兩個采挖頭。掘進方向大多選擇在采挖頭做旋轉運動的軸向方向。在到達設計斷面時，采挖臂將按所謂的預選采掘深度升降，而掘進則沿相反的方向進行，并再次在基本水平的方向上進行。由于受這類采掘機結構的限制，當升降采挖臂以實現新的預選采掘深度時，在采挖臂自由端的兩個采挖頭中間將形成一條突出的肋條。隨后，當采挖臂在基本水平的方向上旋轉時，必須去掉此肋條。由于巖石的性質和采掘機的結構，若不采取其他措施，而僅僅靠旋轉采挖臂的辦法來去除此肋，此肋就顯得太大了。在這些情況下，在新的位置上旋轉采挖臂是不大可能的，要在相反方向上繼續采掘之前，必須靠費力的手工操作才能去除此肋條。
本發明的目的在于提出一種開始時已提到的那種控制過程，用這種控制過程，特別在已到達設計斷面時，可很容易保證變換采掘的方向，而不致出現采掘機在回轉時，由于有肋條而被卡住的危險。本發明的目的在于可精確地按照巖石性質，特別在改換采掘方向時，使采挖臂可以偏離推進方向而在任意方向上移動，從而使偏離推進方向的程度是可以自由選擇的。為了解決這個問題，本發明所述之控制過程基本上是，測量兩個驅動裝置之一的工作時間和/或測量給各個驅動裝置輸送的加壓液體容量;在達到了為實現采挖深度所必須的驅動裝置進行操作的時間后，或達到了為實現采挖深度在切割方向上進行移動所必須的加壓液體的輸送量后將停止對所述驅動裝置輸送加壓液體，而僅僅將加壓液體輸送給正在推壓的驅動裝置。在這個過程中，由于測量了起動某一驅動裝置的實際時間間隔和/或測量了待輸送給或已輸送給該驅動裝置的加壓液體容量，可以在不依賴另一個驅動裝置的情況下，快速或慢速地切割出一定的厚度，此外，在推進時，可較陡或較平地從一行轉向另一行。根據時間和/或容積這兩個參量，特別在一行終端改變采掘方向時，采挖臂的移動可精確地適配當時所遇到的巖石性質，從而可確定出待切割或待破碎的巖石實際數量。利用時間和/或測出的加壓液體容量這二個參數，便可采用電或電磁閥門，以極簡單的方式實現所需要的控制。
如果在采挖臂的兩個運動方向上都有單獨的液壓源時，本發明所述之控制過程是非常容易實施的。但是，在只有一個液壓源的情況下，也可以很好地適配巖石性質，并且在采掘方向改換時可以很好地接近采挖臂的斜進區的斜率，這種近似性是通過間隙地起動采掘驅動裝置實現的，因而便可根據采掘深度選擇啟動時間的總和和/或實際供給的容量的總和。這樣一種方法原則上也要有兩個液壓源，分別調節兩個采挖臂的方向才可實現，即當做推進運動的驅動裝置連續工作時，向在采掘方向進行操作的第二個驅動裝置間歇地輸送加壓液體，便可形成一個階梯狀切割層。如果在這兩個驅動方向上只有一個液壓源，那么在這種情況下，有可能以簡單的方式向兩個驅動裝置交替地，并按時間次序輸送加壓液體，從而實現一次新的采掘。在這種情況下，當在一個方向起動驅動裝置時，另一個方向的驅動就得中斷，因而在推進至新的一行之前，所進行的是階梯狀掘進。
只要兩個驅動裝置各自的液壓源同時分別與這兩個驅動裝置連接，采挖臂在傾斜的方向上以任意選定的斜度做連續運動，在各種情況下都是能實現的。注意，驅動裝置用來預選新的采掘深度所花的時間可以用來作為預選采掘深度的一個量度。當然，精確的方法是控制住輸送給驅動裝置由采掘深度確定的加壓液體容量，從而可以在預選好加壓液體容量時，將既定容量的加壓液體輸送給驅動裝置，根據預選的采掘深度確定的所需時間是可以在很大范圍內選擇的，這樣，就可以在很大范圍內調節斜區的斜度。
由于本發明所述之控制過程只需簡單的電子調節系統，如果測出采挖頭的旋轉驅動裝置和/或推進方向的旋轉驅動裝置的功率輸入，以及/或者通過測量采挖頭的旋轉速度和/或推進方向的旋轉速度，并且根據這些測量值調節采掘深度，因此這個方法可以成為特別優越的方法而得到進一步發展。遇到較硬的巖石時，用這種方法可以在不使采挖頭刀具過載的情況下，預選出相應的較小的采掘深度。相反，通過分別對功率輸入或者旋轉速度的監控，也可以對特別脆的巖石作出快速反應。當然，遇到特別脆的巖石時，采掘深度可以增大。這同樣也分別適用于軟的或韌性的巖石。注意，當遇到韌性巖石時，必須選擇已切割材料部分相對待破碎材料部分有較大的比例，并且必須相應調高切割速度與推壓速度之比。
本發明所述的實施這種控制過程的裝置，其特征基本上在于，把可以電控的閥門與驅動裝置的加壓液體管道接通，并且把電或電子的控制裝置與所述閥門連接起來，從而使加壓液體管道內的可調計時器和/或容量計，和/或調節油缸上的位移傳感器，可控制一些電控閥門，所述的這些閥門是由電或電子控制裝置中的一些開關啟動的。這樣，采用簡單的電控制閥就足夠了，只要在電或電子的控制單元或控制裝置中，包括有至少是可調的計時器和/或計算電路，以對確定采掘深度的液壓驅動裝置調節油缸上的容量傳感器或位移傳感器的測量值進行計算。控制信號僅用于控制電控閥門，是特別簡單和安全可靠的閥門。在這里，有利的設計方案是，電控閥門可用作為將加壓液體交替地輸送給兩個驅動裝置的換向閥。
用本發明所述的裝置，可以保證以特別簡單的方式全自動地切割設計斷面。注意這種裝置最好是，推進移動的控制裝置有兩個開關，在完成一次預選采掘深度后，可鎖定實現采掘深度的驅動裝置，直至將推進移動的方向變換成相反方向為止。這樣便可以保證，既便在采掘短暫中斷后，不致重新預選采掘深度，而是沿最后的推進方向繼續采掘，直至切割方向開始變換為止。只有在按相反的推進方向采掘時，才需重新預選采掘深度。這樣一種裝置可以簡單地與斷面或模板控制裝置連接起來，當已到達設計斷面時，此控制裝置可變換開關，以使推進傳動裝置變換為相反方向，而在推進方向改變后，第二個傳動裝置將開始操作，直至達到了預選的采掘深度。
如果把單位時間內供液量可變的一個泵與實現采掘深度的驅動裝置連接起來，并且將控制裝置通過控制線路與液泵的排液量的調節元件連接起來，那么就可以特別簡單和安全可靠地獲得在工作面上采挖臂運動斜區的各種不同的斜度。
本發明在下列示意圖示出的實施例中做了進一步的描述。圖1是采掘機的側視示意圖;圖2是圖1采掘機的頂視圖，圖中省略了不重要的細節;圖3是本發明所述控制采挖臂運動的裝置的電路簡圖;圖4是該裝置的另一種電路簡圖;圖5是投影在工作面上的采挖臂運動圖。
在圖1中，1是采掘機，它的帶履帶的底盤2可在工作地面上移動。采掘機除了一般都有的裝料臺3外(它可借助液壓油缸-活塞裝置4升降)，還有一采挖臂5，采挖臂5在轉動裝置6上，可在高度方向上，沿雙向箭頭的方向轉動(借助液壓油缸-活塞裝置8)。此外，它還可按雙向箭頭10的方向繞基本上是垂直的軸9回轉。圖2示出了進行這種水平旋轉運動的旋轉驅動裝置。
采挖臂5的自由端裝有可旋轉的采挖頭11。注意，在采挖臂5內，裝有這些采挖頭11的旋轉驅動裝置。
從圖2中可以看出，旋轉是借助液壓油缸-活塞裝置12，沿雙向箭頭10的方向進行的，也就是說，是在一個基本上是水平方向的平面上進行的。液壓油缸-活塞裝置12，通過齒條13與轉動機構6的齒輪14嚙合。從圖2還可以看出，兩個采挖頭11可繞基本上垂直于采挖臂縱軸的軸15回轉，在這兩個采挖頭之間有一個間隙16。這種采掘機在采掘時的掘進通常是通過操作轉動裝置12來實現的，所以能按旋轉軸15的方向進行。預選的采掘深度是通過采挖臂5，按圖1中雙向箭頭7的方向升或降得出的。注意，在所截材料特別軟的時候，例如，煤、鉀鹽或類似材料，由于齒輪箱體外殼和間隙16的緣故，并不總是能達到所預選的采掘深度。然而，在任何情況下當采挖臂5在沿雙向箭頭7的方向升或降時，在巖石中總是會形成一個與間隙16對應的肋狀巖層;當隨后分別按雙向箭頭10的方向做轉動和按采挖頭11的旋轉軸15的方向移轉采挖頭掘進時，就必須去掉此肋狀層。在巖石很硬時，這常是不可能的。
為了在改變采掘方向時在兩個挖頭11之間不再出現突出肋狀層的情況下實現預選的新采掘深度，特設計了一個系統，其基本元件如圖3實例所示。實例中設有一電磁閥17，用來控制采挖臂的水平旋轉運動。加壓液體是通過受控于電磁閥門17的泵18輸送給液壓油缸的。由操作盤上的按鈕19來啟動此閥。操作盤上還有一個電位器20，用來預選計時器21的時間常數，靠調節計時器21而使接點22閉合。開關22每閉合一段時間后，電磁閥23即啟動，并將泵24輸送來的加壓液體輸送給液壓驅動裝置，以升降采挖臂，通常以此實現預選的采掘深度。采用這種布線時，需設第二個泵24。這種布置可很簡單地，例如，以液壓線路驅動采掘機底盤上的履帶來實現。由于在預選新的采掘深度時，并不需要履帶傳動裝置工作，所以泵24可做他用。
圖4清楚而全面地示出了一種自動控制采掘過程的裝置。操作盤25中有圖4中未描繪的按鈕19以及用來預選時間常數的電位器20。圖中的26示意地表示控制裝置。為了清楚起見，圖4僅僅示出了液壓油缸8和12各自的壓力管道。當然，也示出了回液管道，并簡單地示出了電磁閥23和17，對它們必須注明其規格。
另外，還設有一個泵18，用來通過水平轉動機構的油缸12，實現采挖臂的水平轉動。可調節的軸向活塞泵27用于產生第二個方向的運動，特別是用于實現采掘深度。該軸向活塞泵的控制元件28通過控制導線29與控制電路26連接。在所示的實施例中，閥門23，根據控制電路26中計時器21的工作情況，同樣地會通過控制導線30與控制裝置26連接起來。
容量計32安裝在管路31中，用于將來自泵27的加壓液送至油缸-活塞機構8。該容量計的信號通過信號線33傳給控制裝置26。按同樣方式，信號導線34與壓力表35連接，該表安裝在電磁閥23后面的管路中。電磁閥23可按照來自容量計32或計時器21的信號產生動作。注意，由這二種信號可以得出預置的采掘深度。通過調節軸向活塞泵27的控制元件28，可以改變采挖臂斜移切割區的陡度或斜度，因為通過這種方式可以改變單位時間加壓液體的供給量。在工作面前壁上的采挖臂運動圖樣，如圖5所示。圖中以線35表示采挖頭即采挖臂所做的基本呈水平方向的推進運動。當到達設計斷面36的邊緣之后，即可以自動地變換為相反的運動方向，注意，首先是，采挖臂將按自由選定的預置角度，在相反的方向上，沿一條大體上傾斜延伸的線段37抬起。同時，以線38表示在相反方向上進行的推進運動。以39表示準備采掘的斷面。在采挖臂運動的局部位置37上，采挖臂的運動偏離斜線，而是沿一條臺階狀路線，從以線35表示的推進方向，變換為以線38表示的相反方向的推進方向。在這種情況下，前述的二個液壓油缸-活塞裝置必須交替地操作。交替地啟動電磁閥就可以很容易地實現這種操作方式。當使液壓油缸12連續操作，而使液壓油缸活塞裝置8斷續操作時，便會產生臺階狀的折線運動，在一很短的時間內，便形成了如同圖5的線37所示的那種斜線運動。這種操作方法可以很好地與巖石的性質適配，并有利于實現無故障的，全自動的操作。
在這種情況下，將本發明提出的裝置，與一自動模板控制裝置結合起來，便有可能在到達設計斷面邊緣，并在切割方向反向時，減少反應時間。這一點很重要，因為僅0.1秒的反應時間就會造成多達20厘米斷面寬度的變化。斷面寬度20厘米的變化就會造成，根據設計斷面不同而不同，每天可生產超過2立方米的固態材料的增量。所以，通過換向的自動控制以及自動預置下一次采掘深度，將會獲得巨大的經濟效益。
權利要求
1.一種對具有升降采挖臂(5)的第一組液壓驅動裝置(8)和在垂直于升降方向旋轉采挖臂(5)的第二組液壓驅動裝置(12)的局部切割式采掘機(1)，控制其萬能旋轉采挖臂(5)運動的過程，其特征在于，測量兩個驅動裝置(8，12)之一動作的時間和/或測量給各個驅動裝置輸送的加壓液體容量，并且在到達為采掘深度必需的驅動裝置動作時間后，或到達在采掘深度方向上，進行移動所需的容量后，根據所需采掘深度中斷對該驅動裝置(8)輸送加壓液體，而僅僅將加壓液體輸送給推進驅動裝置(12)。
2.根據權利要求
1所述的方法，其特征在于，間歇地給采掘驅動裝置(8)加壓，從而可根據采掘深度，選擇動作時間之和，與/或實際輸送的液體容量之和。
3.根據權利要求
2所述的方法，其特征在于，對兩個驅動裝置(8，12)交替地，并按時間次序輸送加壓液體，以承擔一次新的采掘。
4.根據權利要求
1或2所述的方法，其特征在于，兩個驅動裝置(8，12)各自的液壓源，同時與這兩個驅動裝置連接。
5.根據權利要求
1至4的任一個所述的方法，其特征在于，測量采挖頭(11)旋轉驅動裝置和/或推進方向的旋轉驅動裝置(12)的功率輸入，以及/或者測量采挖頭(11)的旋轉速度和/或在推壓方向的旋轉速度，并且根據測量值調節采掘深度。
6.為實施按照權利要求
1至5之一提出的過程之裝置，其特征在于，把可以電控的閥門(23，17)與驅動裝置(8，12)的加壓液體管道接通，還在于把電或電子控制裝置(26)分別與所述閥門(23，17)連接起來，電或電子控制裝置(26)中有啟動電控閥(23，17)的開關(22)，以可調的定時元件(21)，和/或加壓液體管路中的容量計(32)，和/或安裝在調節氣缸(8，12)上的位移傳感器，控制所述的閥門。
7.根據權利要求
6所述的裝置，其特征在于，可電控的閥門用作為將加壓液體交替地輸送給兩個驅動裝置(8，12)的換向閥。
8.根據權利要求
6或7所述的裝置，其特征在于，推進移動的控制裝置(26)有兩個開關，還在于完成一次切割后，可鎖住實現采挖深度的驅動裝置(8)，直至推進移動改為相反方向。
9.根據權利要求
6至8中的任一個所述之裝置，其特征在于，控制裝置(26)與斷面或模板控制裝置分別連接在一起，使控制推進驅動裝置(12)的開關在推進到設計斷面(36)時，產生變換，并使該裝置做相反方向的運動，從而使第二個驅動裝置(8)在改換推進方向后，直至達到預置的采掘深度時，一直進行操作。
10.根據權利要求
6至9中的任一個所述的裝置，其特征在于，把單位時間內可改變其供液量的一個泵(27)，與預選采掘深度的驅動裝置(8)連接起來，還在于，通過控制導線(29)，把控制裝置(26)與泵(27)的用于調節供液量的調節元件(28)連接起來。
專利摘要
局部切割式采掘機萬能旋轉采挖臂運動的控制過程及可實現此過程的裝置。其中要測出油缸-活塞裝置構成的兩個采挖臂驅動裝置之一工作所耗時間間隔，和/或測出給各個驅動裝置輸送的加壓液體容量，并根據所需預選采掘深度，在到達為實現此預選采掘深度所必需的驅動裝置工作時間間隔后，或達到在預選采掘深度上的位移所需的液體容量后，即可停止對該驅動裝置輸送加壓液體，并僅將加壓液體輸送給推進驅動裝置。
文檔編號E21D9/10GK86107156SQ86107156
公開日1987年6月10日 申請日期1986年11月1日
發明者愛德華·謝倫伯格, 格哈特·斯坦布·魯克, 赫維希·弗魯利奇, 萊恩哈德·紐珀, 艾爾弗雷德·齊茨 申請人:沃斯特-阿爾派因股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan