专利名称：矿山采掘机改良导向方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明与矿山采掘机导向方法有关，这种采矿机器的类型为有一个主体沿采掘的矿层前进，主体前后端有伸缩臂安装在主体上，每一臂上安装一个旋转铣削滚筒。这种机器称为双端伸缩滚筒铣削机。
这种机器安装若干传感器装置，用于感测采掘作业中的不同参数，产生表示该参数的电信号。例如，可安排该第一传感装置沿机器的工作面角度或倾斜度测量，第二传感装置可安排作机器移动和方向测量，第三传感装置可测量前后伸缩臂相对于机器的位置。发明还包括本方法使用的设备。
在采矿掘进作业中，尤其是煤矿，必须控制采掘机的方向，保证仅采掘需要的矿物，即煤，才能取得作业的最高效率，并且保证机器不在煤层以外的地层中掘进。为此，一般在采掘的煤层中留剩几英吋的矿物作顶板和底板，因而采掘机路线的任何微小变化，仅改变顶板和底板的厚度而不会切入相邻的地层。
已知有许多采掘和回收需要的矿物的措施，但最常用的形式，尤其在采煤方面，都是用前后端有伸缩臂的伸缩滚筒式采煤机，铣削滚筒有若干截齿在每一伸缩臂端旋转，伸缩臂安装在机器主体上旋转。机器的主体在工作面上牵引，每一旋转滚筒就在工作面上铣削矿层。
通过调节伸缩臂的旋转控制器，便可控制这类机器的方向，使滚筒永远在煤层中铣削。这可由熟练工人手工操作，工人观察滚筒的进程和煤层，但一般希望用自动装置，因为造成的粉尘和喷水可能影响工人对滚筒的观察。
已有人提出自动化的顶板感测，有许多装置已在使用。在一种自动化传感方法中，在机器上安装一种传感器，测量正在铣削的矿层顶板发出的γ射线，机器上安装的传感器感测顶板上剩余有用材料量造成的γ射降低的计数，产生与顶板煤层厚度成反比的控制信号。可将这信号与其他信号综合，控制伸缩臂角度的设定，从而保证顶板留存材料厚度基本恒定。可在机器的伸缩臂上安装第二传感器跟踪顶板位置，具体接触在先铣削的顶板上。这传感器产生测定铣削滚筒相对于原来暴露的顶板的高度的信号。可设置一个第三传感器，测量机器在工作面行进的角度。这装置产生与该角度相关的信号，以保持系统的稳定状态。
目前双端伸缩滚筒采煤机用传感器控制采掘，从而前滚筒在顶板上留存有用材料(煤)的厚度理想，而后滚筒与顶板偏离，作不变的采掘。由于要求后滚筒的位置与顶板有一个距离，而过去用的顶板跟踪臂都比较长，而有抵靠顶板的耐磨区的臂端跟在滚筒后面，向方向控制器发出尽可能紧跟滚筒进程的指令。于是长顶板跟踪臂便可能损坏，产生错误的读数。过去又曾在本人等的专利第2，121，852号中提出用短跟踪臂，有一个旋转短跟踪臂位于伸缩臂本身上的铣削滚筒附近。
本发明的目的是提出一种采矿机后滚筒的改良导向方法，使机器的两个铣削滚筒有精确的路线，保持路线在正铣削的材料中。本发明又提出一种设备，使该方法实现。
据本发明所提出，一种双端采掘机的后滚筒的导向方法，包括采掘机的类型为有一个主体沿正在采掘的回采面前进，主体两端安装伸缩臂在主体上旋转，每一臂上安装一个旋转铣削滚筒，其一为前滚筒，另一为后滚筒，机器上安装若干传感器装置，用于测量回采作业中的各种参数，产生表示这些参数的电信号，第一个该传感装置测量机器沿工作面的角度，即倾斜度，第二传感装置测量机器移动和方向，第三该传感装置测量该前臂与该后臂和机器相对的位置;包括从第一及第二传感装置，确定表示机器的方向和移动，以及机器相对于基准线的位置的电信号，从第三传感装置供给的电信号并通过计算，确定铣削顶板高出基准线的高度，并将从这些信号取得的信息在储存装置中储存;然后向后滚筒的控制装置供给输出信号，使该控制装置改变后滚筒位置，从而后滚筒切出与前滚筒先切出的顶板平行的底板。
本发明还包括一个传感器装置，用于一对垂直的管子，这两管子下端用水平管连接，有液体注入水平管和部分垂直管，每一垂直管顶部有分别的传感器。
分别的传感器最好属超声波型，液体最好有中等的粘滞性。
为便于彻底了解本发明，可就用本发明的方法和有用于这方法的设备的采煤机的一例参照
，图1简示在一煤层中工作的双端伸缩滚筒采煤机，简示确定后悬臂高度的计算，图2显示用于图1中设备的传感器装置。
现参看图1，显示煤矿的一个煤层。测知煤层1为水平方向的波浪形，一个用号2一般表示的双端伸缩采煤机放在煤层中，按长壁前进式开采法操作。机器2有机体3，有前滚筒4安装在机体3前端上的一个伸缩臂或旋转悬臂5上。在伸缩臂或旋转臂7上的后滚筒6，与机体3的后部相连。
每一滚筒4及6可旋转，有一圈截齿安装在叶片上，叶片旋转时切入煤层的回采面。前滚筒4铣削矿层的上面，后滚筒6采掘矿层的其余部分。用手工或现有的自动化技术，将前滚筒4靠近相邻地层的矿层上缘8上。与此相似，用本发明将后滚筒6放在已铣削的顶板下方的一个距离d处。号4′显示这次铣削中后滚筒所处的是前滚筒在上一次铣削中所处的位置。
铣削机铣削时，按通常的方式沿一个铠装运输机弃引(未示)。
机器2机体中有一个传感器9测量机器2沿工作面的斜度AFT。这量度用于计算前履带板13通过工作面时，其与铠装运输器接触的地点离开水平基准线10的机体高度A。后履板14离开基准线10的高度表示为A′。传感器9产生与机器倾斜度成正比的电信号。这信号称为AFT信号，表示沿工作面的斜度。还用一个传感器(未示)测定机器沿工作面行动的位置和方向，这种传感器称为机器移动及方向感测器MMADD，产生机器的移动及方向相关的输出信号。这移动按增量单位记录，如12所示。AFT信号反映相对代表水平基准线10的设定值的变化，这数值在机器最初安装时设定。前滚筒伸缩臂5旋转时促动传感器16，产生的信号用于测定前滚筒铣削点上相对基准线10的顶板高度11。
将机器在工作面中定位，使其前滚筒铣削矿层的顶部，后滚筒在矿层的底部。当机器沿工作面行动时，通过计算距离增量12的数目，记录机器离工作面终端的距离，与之对照记录前履带板13的高度A与顶板离基准线10的高度11。
将这信息储存。用这信息确定后滚筒的自动方向控制。
利用储存中的关于履带板13，14主体高度的信息，和根据履带板及滚筒沿工作面相对于基准线得知的顶板高度的信息，将后滚筒定位，将这信息供给传感器17改变伸缩臂7的位置，保证滚筒6底部在顶板下面的正确距离d。
现在可对取得决定后悬臂高度的计算方法作评估。
在沿工作面的全部测量中，都用主平巷滚筒的圆心作参考点。这些量度对照主平巷中心线测量。
在图中数值A表示前履带板13绕后履带板14旋转，在水平基准线10上面的高度，计算方法如下A＝(履带板13，14距离×sinAFT)+A′当前履带板13在工作面上的位置为数值A由履带板13，14间距离抵销，则数值A′表示从资料储存中取得的后履带板14的高度。
注假如两履带板间的距离不是MMADD增量的整数倍，则可求得A′的垂直高度如下A′实际值＝A′+h式中h＝sinα×MMADD增量超量的分数部分α＝tan-1〔(A+1)′-A′/MMADD增量的超量〕例如如A′＝500mm，A＝550mm，MMADD的每一增量＝160mm，两履带板间距离＝7.5MMADD增量，于是α＝tan〔(550-500)/(160×0.5)〕＝32度。
h＝sin32×80＝42.4mm因此，A′实际值＝500+42.4＝542.4mm数值C表示前滚筒4底部在水平基准线10上方的距离，计算方法如下C＝A+(臂长′×sinAFT)+为考虑采掘机是绕相应履带板13旋转而非绕轴颈中心旋转而用一个固定距离将臂长修改为臂长′时前悬臂的高度。
数值C′表示为了使后滚筒6有如前滚筒镜面影象的形式，要求后滚筒6达到的高出水平基准线10的高度。这数值必然可用需用的任何采掘控制装置在垂直方向上抵销。可以看到C′是C值的重复，由两滚筒中心沿工作面的距离抵销。
数值D表示计算出的后滚筒从其参考位置出发的变化，在参考位置上时滚筒底部一般和溜槽(pan)的底部平，按下述方法计算，产生必须的正确采掘控制，同时考虑到在工作面的该点上前滚筒的铣削形式。
D＝C′-〔A′+(臂长′×sinAFT)〕-(铣削滚筒直径)假如前履带板13高于后履板14，则视AFT为正值，从而在运输方向相反时，双端伸缩铣削机单程作业的AFT的符号改变。
可理解在传统的双端伸缩滚筒铣削机的操作中，在后退采掘时原来的后滚筒变为前滚筒，本发明在这新的后滚筒上的应用与前面铣削完全相同。
为使导向取得最大的准确度，必须使一切的量度尽可能精确。在AFT的计算中角α的测量尤其重要。适当的传感器的安排如图2所示，现提出作参考。
安排中包括一对平行管21，22，内装中等粘滞度液体23。两管下端弯曲，其间用软管24连接。管21有一个超声波传感器25，在管的最上端固定，管22在最上端有相应的传感器26。两管间有测得的距离E，实践中距离是履带板13，14间的距离。
这装置在有与机体2相同的保护的位置上安装，当机器在水平面时，在相应管21，22中的液面上的传感器25，26间的距离，分别为27、28，各传感器产生一个与距离成正比的同强度的电信号。
装置开始倾斜时距离27，28开始变化，当管22相对于管21升高时，距离28变为小于27。这促使两传感器发出不同的信号，这些信号可用已有的数学装置得到倾斜角α。
软管24及管21，22中的液体23经选择，没有过高的粘滞性以防确定角度时有长的延时。当然粘滞性也不应太低，否则使会因机器振动而使传感器的输出经常变化。
权利要求
1.一种控制双端滚筒采矿机后滚筒方向的方法，机器的类型为有一个主体沿铣削的采掘面前进，主体的两端上各安装一个伸缩臂在上面旋转，每一臂上安装一个铣削滚筒，一个是前滚筒，另一个是后滚筒，机器上安装若干传感装置，用于测量采掘作业中的各种参数，产生表示各该参数的电信号，该传感器的第一个测量沿工作面的角度或倾斜度，第二个测量机器的移动和方向，第三个该传感器测量该前臂和该后臂相对于机器的位置；包括用第一及第二传感装置确定表示机器方向和移动，和机器相对于基准线的位置的电信号，用第三传感装置的电信号，并加计算确定基准线上方的铣削顶板的高度，并将从这些信号取得的信息，储存在储存器中，然后将输出信号供给后滚筒的控制装置，改变后滚筒的位置，以保持后滚筒的导向移动，使铣削的底板平行于先用前滚筒铣削的顶板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为沿工作面的倾角用α表示，机器前履带板离基准线的高度用A表示，后履带板离同一基准线的高度用A′表示，A的值用下式计算求得A＝(履带板间的距离×sin α)+A′
3.根据权利要求2所述的方法，其特征为前滚筒底离基准线的高度用下式计算C＝A+(臂长′×sin α)+测量安装前滚筒的悬臂的活动角度的传感器测得的前滚筒底的高度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征为后滚筒在基准线上的高度C′，用计算数值C的相同公式求得，但对前后滚筒中心的距离作校正。
5.用于任何前述权利要求的方法的传感器装置，其特征为装置有一对垂直的管子，其下端用一根水平管连接，水平管和一部分垂直管中注入液体，每一垂直管顶上有分别的传感器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征为传感器是超声波型传感器。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征为液体有中等粘滞性。
全文摘要
一种双端伸缩式滚筒铣削机的后滚筒，通过从铣削机取得信号产生一种计算方法，决定在矿层中的采掘面上根据斜度，方向和移动量的变化，控制后滚筒的方向。前滚筒的高度用作基准，以决定后滚筒的最佳位置，以取得采掘材料的恒定质量。
文档编号E21C35/24GK1040413SQ8910645
公开日1990年3月14日 申请日期1989年8月11日 优先权日1988年8月11日
发明者蒂莫菲·西蒙·甘蒙斯, 福斯特·卢因斯 申请人:煤炭工业(专利)有限公司