CN105909296B - 用于确定前辅助顶梁的摆动位置的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定工作面支架的前辅助顶梁的摆动位置的方法和装置。为了确定前辅助顶梁的摆动位置而检测在所属的液压缸的环形室中或活塞室中的压力，并且根据所检测的压力地推断摆动位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定工作面支架的前辅助顶梁的摆动位置的方法，该前辅助顶梁借助至少一个液压缸能够围绕轴线相对于该工作面支架的顶梁在伸入位置和伸出位置之间摆动。
背景技术
前辅助顶梁也称为鳍状肢(Flipper)，用在井下工作面设备中的工作面支架处以便支撑采煤巷道壁(Kohlenstosse)。为了在自动化设备中避免在采掘机械和工作面支架(Strebausbausgestellen)之间的碰撞，重要的是在每个单个的支架中监测，在采掘机械到达护盖之前，前辅助顶梁是否及时地翻转回来。
在现有技术中例如利用接近开关确定前辅助顶梁的位置，其中，当前辅助顶梁完全翻转回来时，磁场传感器识别装配在前辅助顶梁处的磁体。也已知的是，在前辅助顶梁处布置斜度传感器，又或者在前辅助顶梁的液压缸中执行位移测量。
接近传感器具有的缺点是只能分别识别一个端部位置，因为典型的磁场传感器只能在大约5到10cm的很小的距离中识别所从属的磁体。但是，这种距离典型地大部分通过在前辅助顶梁与顶梁之间的间隙被消耗。此外在这种情况下必要的是，将传感器和传感器的布线引导到前辅助顶梁的附近，从而使得这些元件位于潜在的危险区域中。
斜度传感器虽然能够完整地检测前辅助顶梁的位置，但是为此必须固定在前辅助顶梁处。因此，传感器在这种情况下也位于潜在的危险区域中，并且传感器的布线必须引导至前辅助顶梁并通过其运动而承受持久的机械负荷。
在前辅助顶梁的液压缸中集成的位移测量实现了对摆动位置的连续的监测，但是由于必要的嵌入而明显更耗费也更贵。重要的是，这种位移测量在小的液压缸中很难或完全不能实现。此外在这种情况下也必要的是，传感器和布线安装在液压缸处并因此安装在潜在的危险区域中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法和装置，利用该方法和该装置能够成本低廉地确定前辅助顶梁的摆动位置，而不需要为此在工作面支架的潜在的危险区域中布置需要的元件。
根据本发明提出，检测在液压缸的环形室中和/或活塞室中的压力，并且根据所检测的压力推断出摆动位置。
根据本发明的解决方案基于的认知是，用于液压缸的伸入和伸出的力由于前辅助顶梁的基本的运动机理而强烈地取决于角位置本身。基本上，前辅助顶梁总是以曲杆机构的形式与工作面支架的顶梁并与所从属的液压缸连接。在此，例如竖直向下悬挂的前辅助顶梁在液压缸中不产生压力。但是当前辅助顶梁伸入时，在液压缸的加载了压力的部分中的压力强烈地上升。在前辅助顶梁伸出时，在越过相对于伸出冲程的端部的垂直位置之后也有明显能识别的压力上升，从该压力上升中同样能够推断出达到端部位置。当前辅助顶梁碰到障碍物、例如碰到采煤巷道壁时，同样能够出现短暂但很明显的压力脉冲。
本发明的有利的实施方式在说明书、附图中说明。
根据第一有利的实施方式，在操纵液压缸时能够评估压力的时间上的变化曲线。也就是说，只要在确定的时间段上观察所检测的压力，那么在观察间隔内能够从压力变化曲线中推断出前辅助顶梁的实际存在的摆动位置。
通常为了摆动而使液压缸铰接地固定在工作面支架的顶梁处的前辅助顶梁，并且液压缸的活塞杆与前辅助顶梁再次铰接地连接。前辅助顶梁本身铰接在工作面支架的顶梁处，从而总体上得到三个转动点的构造。在这种情况下有利的是，至少检测在液压缸的环形室中的压力，因为在这种情况下在液压缸伸入时从缸体行程的端部处的压力上升中能够可靠地确定，前辅助顶梁是否到达其伸入的位置。基本上自然也可能考虑的是，液压缸铰接在前辅助顶梁处，并且液压缸的活塞杆与工作面支架的顶梁铰接地连接。在这种情况下会需要至少检测活塞室中的压力。
在有利的实施方式的以下说明中，仅仅说明最先提及的构造方式，在该构造方式中液压缸利用其活塞杆铰接在前辅助顶梁处。但是当然，本发明能够以同样方式应用到第二提及的构造变体上。
根据另外的有利的实施方式能够监测，所检测的压力在摆动到伸入位置时是否达到预定的阈值，其中，然后在达到该阈值时确定前辅助顶梁已经达到其伸入位置。换言之，在伸入位置和压力的预定阈值之间建立一种关联，使得仅仅通过监测压力能够可靠地推断出前辅助顶梁的摆动位置。在此也不必需要实现压力的实际测量。更确切地说，当检测了压力(以任意单位)并将该检测到的压力与阈值进行比较时，就能够足够了。
根据另外的有利的实施方式能够监测，所检测的压力在摆动到伸出位置时是否达到预定的阈值，其中，在达到该阈值时确定前辅助顶梁已经达到其伸出位置。当然，在这种情况下也必须检测在液压缸的以下腔室中的压力，该腔室在摆动前辅助顶梁时加载有压力。
根据另外的有利的实施方式能够监测，所检测的压力在摆动时是否突然上升，由此然后确定前辅助顶梁碰到障碍物。以这种方式能够自动并可靠地监测，在前辅助顶梁摆动时是否出现了干扰，或者前辅助顶梁在达到其伸出位置之前是否碰到了例如采煤巷道壁。然后，由此得到的信息能够在自动化的工作面控制系统中使用，以便启动障碍报警又或以便得到关于悬挂物的走向的信息，
根据另外的有利的实施方式，能够将在摆动时检测的压力与评估装置中存储的压力值比较，其中，这些压力值对应于不同的摆动位置，并且其中，从检测的压力与存储的压力值的比较中推断出当前的摆动位置。因此，在前辅助顶梁的从伸入位置到伸出位置(或者相反)的无干扰的摆动中能够基于产生的压力值可靠地确定，前辅助顶梁相应地位于哪个摆动位置。
就此，通过检测在摆动时的当前压力值和通过将该压力值与存储的压力值的比较能够推断出当前的摆动位置。特别地，能够得出可靠的结论，即前辅助顶梁是否已经达到其完全伸入的位置和其完全伸出的位置。
根据另外的有利的实施方式，能够附加地在设置的工作面支架处和在位于伸出位置的前辅助顶梁处检测压力关于时间的变化，并且从该检测的压力值中能够推断出采煤巷道壁的收敛(Konvergenz)。在前辅助顶梁伸出时，该前辅助顶梁抵靠在采煤巷道壁处并且以确定的力支承该采煤巷道壁，从而通过液压缸中的压力测量能够确定，通过采煤巷道壁施加到前辅助顶梁上的压力(收敛)是否增加或者增加的强度。增加的收敛导致液压缸中的压力的上升。该压力变化或收敛是用于采煤巷道壁的并因此也是用于悬挂物的稳定性或不稳定性的重要标准，从中能够推导出关于在各个切面之间的最大时间段的重要信息。
根据本发明的另外的方面，本发明涉及一种用于执行前述方式的方法的装置，其中，该装置具有至少一个压力检测装置，该压力检测装置与评估装置连接，该评估装置设计用于根据所检测的压力推断出摆动位置。这种评估装置能够例如集成到工作面支架的控制装置中，其中，该压力检测装置以极有利的方式既不必设置在前辅助顶梁处也不必设置在液压缸的区域中。更确切地说，压力检测装置能够安装在受保护的区域中，例如工作面支架的控制装置的区域中，其中仅仅必须借助软管连接液压缸。与已知的解决方案相比，由此明显更好地保护了压力检测装置本身及其布线。
根据本发明的另外的方面，本发明涉及一种用于使工作面支架的前辅助顶梁借助至少一个液压缸在伸入位置和伸出位置之间摆动的装置，其中，该装置包括用于对液压缸加载压力的第一和第二压力管道。在此，在每个压力管道中设置有能打开的止回阀，该止回阀能由相应的另一个压力管道打开。附加地，在每个压力管道中设置有与该止回阀串联的节流止回阀，该节流止回阀包括具有并联的节流阀的另外的止回阀。串联接入的节流止回阀实现了在加载了压力的阀门侧处的大的压力通量。但是，同时实现了对于阀门的液压介质必须回流到其上的一侧的遮挡作用。以这种方式避免了，通过前辅助顶梁的由于重力的附加的加速度而使得压力在液压缸的加载有压力的腔室中下降，从而使止回阀不希望地再次关闭。因此避免了前辅助顶梁的突然的摆动运动，这排除了在确定摆动位置时的不可靠性。
附图说明
以下根据有利的实施方式并参考附图纯示例性地阐述本发明。其示出：
图1示出前辅助顶梁在伸入位置的示意性的侧视图；
图2示出图1的前辅助顶梁在图1的伸入位置和伸出位置之间的中间位置的示意性的侧视图；
图3示出图1和图2的液压缸的控制装置的示意图；并且
图4示意性示出图1至3的液压缸中的压力变化曲线。
具体实施方式
图1和图2示意性地示出前辅助顶梁10，该前辅助顶梁铰接在未详细示出的工作面支架的顶梁12处。前辅助顶梁10的摆动借助液压缸14实现，该液压缸利用其活塞杆16铰接在前辅助顶梁10处，并且液压缸利用其缸体铰接在工作面支架的顶梁12处。
为了操纵液压缸14，设置有活塞室侧的压力管道18和环形室侧的压力管道20，其能够分别相互地加载压力，从而使得前辅助顶梁10能够通过活塞杆16的伸出围绕该前辅助顶梁的轴节22摆动到(完全)伸出的位置。因此，活塞杆16通过压力管道18加载了压力而伸出，并且活塞杆16通过压力管道20加载了压力而伸入。
根据本发明如下地确定前辅助顶梁10的摆动位置，即检测环形室24和/或活塞室26中的压力，并根据所检测的压力地推断出前辅助顶梁10的摆动位置。由于图1和图2中示出的结构的运动机理，用于伸入和伸出液压缸14的力强烈地取决于前辅助顶梁的瞬时的角位置。相应地，该自身变化的力也导致在液压缸14的相应地加载了压力的压力室中的自身明显变化的压力。竖直向下悬挂的前辅助顶梁在液压缸14内部不产生压力。但是当伸入缸体时，环形室中的压力强烈地上升。当前辅助顶梁10接近其完全伸出的位置时，同样记录到活塞室26中的压力上升。
图4示出液压缸14中的典型的压力曲线，其中，沿着关于前辅助顶梁10的角位置的X轴沿着Y轴绘出压力。
如从图4中得出的那样，在液压缸14的活塞杆16伸入时，加载了压力的环形室24中的压力R在大约60°到0°的角度范围、即直到完全伸入的位置中强烈地上升。同样地，在活塞杆16伸出时，液压缸14的活塞室26中的压力K在大约120°到180°的角度范围内明显地上升。因此，首先在前辅助顶梁10的端部位置的区间内应分别识别出明显的压力变化，该压力变化能够借助压力传感器检测和使用，以便确定前辅助顶梁的位置并首要的是监测该前辅助顶梁完全伸入。在此，图4中示出的关于角位置的压力变化曲线能够存储在存储器中，并且能够将在摆动时实际检测的压力与存储的压力变化曲线比较，以便推断出当前的摆动位置。
此外，在活塞杆16伸出时的突然的压力上升在图4中以压力脉冲D的形式示出，当前辅助顶梁10在伸出时碰到障碍物时，能够出现该压力脉冲。如果确定了这种压力脉冲或突然的压力上升，那么能够给护盖控制装置发信号，即前辅助顶梁碰到了障碍物。
图3示出具有用于执行前述方式的方法的装置的液压图，其中，第一压力检测装置28与活塞室侧的压力管道18连接，并且第二压力检测装置30与环形室侧的压力管道20连接，并且两个压力检测装置28，30与评估装置32连接，该评估装置设计用于根据所检测的压力推断出摆动位置。评估装置32与存储器连接，在该存储器中存储根据图4的示意图的压力值，这些压力值对应于不同的摆动位置。
此外如图3所示，在两个压力管道18和20中，在相应的压力接头PA和PB之间设置有能打开的止回阀34和36。在此，当压力接头PB加载了压力时能够打开能打开的止回阀34，并且当压力接头PA加载了压力时打开能打开的止回阀36。
此外，在压力管道18中设置有与能打开的止回阀34串联的节流止回阀38，该节流止回阀包括具有并联的节流阀的另外的止回阀。同样地，在压力管道20中设置有与止回阀36串联的节流止回阀40，该节流止回阀同样包括具有并联的节流阀的另外的止回阀。相应串联接入的止回阀在通过压力接头PA或PB加载了压力时打开并且在反方向关闭。因此，止回阀和节流止回阀在每个压力管道中具有相同的关闭方向。
当环形室24打开并且活塞室26加载了压力时，并且在这种情况下前辅助顶梁通过重力附加地加速，并且活塞室26中的压力因此再次下降，并且止回阀再次关闭，此时利用根据本发明的节流止回阀能够不产生压力下降。也就是，一方面通过串联接入的节流止回阀实现了在加载了压力的阀侧处的大的压力通量。但是，同时获得了对于阀门的液压介质必须回流在其上的一侧的遮挡作用。由此避免了在进行加载的缸体室中的压力下降，并且实现了前辅助顶梁的均匀地和无冲击的运动。
Claims (17)
1.一种用于确定工作面支架的前辅助顶梁(10)的摆动位置的方法，所述前辅助顶梁借助至少一个液压缸(14)能够围绕轴线相对于所述工作面支架的顶梁(12)在伸入位置和伸出位置之间摆动，其特征在于，检测在所述液压缸(14)的环形室(24)中和/或活塞室(26)中的压力(R，K)，并且根据所检测的所述压力推断出所述摆动位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在操纵所述液压缸(14)时评估所述压力(R，K)的时间上的变化曲线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少检测在所述环形室(24)中的压力(R)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，监测所检测的在所述环形室中的压力(R)在摆动到所述伸入位置时是否达到一个预定的阈值，并且在达到该阈值时确定所述前辅助顶梁(10)已经达到所述前辅助顶梁的所述伸入位置。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，监测所检测的在所述环形室中的压力(R)在摆动到所述伸入位置时是否达到一个预定的阈值，并且在达到该阈值时确定所述前辅助顶梁(10)已经达到所述前辅助顶梁的所述伸入位置。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，监测所检测的在所述活塞室中的压力(K)在摆动到所述伸出位置时是否达到一个预定的阈值，并且在达到该阈值时确定所述前辅助顶梁(10)已经达到所述前辅助顶梁的所述伸出位置。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，监测所检测的在所述活塞室中的压力(K)在摆动到所述伸出位置时是否达到一个预定的阈值，并且在达到该阈值时确定所述前辅助顶梁(10)已经达到所述前辅助顶梁的所述伸出位置。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，监测所检测的所述压力在摆动时是否突然上升，并且然后确定所述前辅助顶梁(10)碰到障碍物。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，监测所检测的所述压力在摆动时是否突然上升，并且然后确定所述前辅助顶梁(10)碰到障碍物。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将在摆动时检测的所述压力(R，K)与评估装置中存储的压力值比较，所述存储的压力值对应于不同的摆动位置，并且从所述比较中推断出当前的摆动位置。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将在摆动时检测的所述压力(R，K)与评估装置中存储的压力值比较，所述存储的压力值对应于不同的摆动位置，并且从所述比较中推断出当前的摆动位置。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在设置的工作面支架处和在位于所述伸出位置的所述前辅助顶梁(10)处检测所述压力(R，K)在时间上的变化，并且从中推断出采煤巷道壁的收敛。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在设置的工作面支架处和在位于所述伸出位置的所述前辅助顶梁(10)处检测所述压力(R，K)在时间上的变化，并且从中推断出采煤巷道壁的收敛。
14.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置，包括至少一个压力检测装置(28，30)，所述压力检测装置与评估装置(32)连接，所述评估装置设计用于根据所检测的压力推断出摆动位置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述评估装置与存储器连接，在所述存储器中存储压力值，所述压力值对应于不同的摆动位置。
16.一种用于使工作面支架的前辅助顶梁(10)借助至少一个液压缸(14)在伸入位置和伸出位置之间摆动的装置，其中，所述装置用于应用在根据前述权利要求1至13中任一项所述方法中，所述装置包括
用于对所述液压缸(14)加载压力的第一和第二压力管道(18，20)，其中在每个压力管道(18，20)中设置有能打开的止回阀(34，36)，所述止回阀能由相应的另一个压力管道打开，并且其中，在每个压力管道中设置有与所述止回阀(34，36)串联的节流止回阀，所述节流止回阀包括具有并联的节流阀的另外的止回阀。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在每个压力管道中的所述止回阀和所述节流止回阀具有相同的关闭方向。
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