DE102010054430B4

DE102010054430B4 - Mobile machine

Info

Publication number: DE102010054430B4
Application number: DE102010054430.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: CN102562062B; CN102562062A; PL397366A1; PL224055B1; DE102010054430A1

Abstract

Mobile Maschine, insbesondere Walzenlader im Untertagebau, umfassend ein Grundgestell (10), an dem zumindest ein Tragarm (12) befestigt ist, wobei das Grundgestell auf zumindest vier Beinen gelagert ist, die jeweils ein die Bewegung der Maschine ermöglichendes Mittel tragen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bein verstellbar ist und mit einem Wegsensor und/oder einem Kraftsensor versehen ist, der die auf das Bein wirkende Last und die Bewegung in Verstellrichtung detektiert.Mobile machine, in particular roller loader in underground construction, comprising a base frame (10) to which at least one support arm (12) is fastened, the base frame being mounted on at least four legs, each carrying a device enabling the movement of the machine, characterized that at least one leg is adjustable and is provided with a displacement sensor and / or a force sensor which detects the load acting on the leg and the movement in the adjustment direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Maschine im Untertagebau, insbesondere ein Abbaugerät, zum Beispiel einen Walzenlader.The present invention relates to a mobile underground machine, in particular a mining device, for example a shearer.

Aus der DE 20 2007 014 710 U1 ist eine mobile Maschine in Form eines Walzenladers bekannt, die ein Grundgestell umfasst, an dem zwei Tragarme befestigt sind, wobei das Grundgestell mittels mehrerer Führungseinrichtungen an einem Förderer abgestützt ist und ein die Bewegung der Maschine ermöglichendes Mittel trägt.From the DE 20 2007 014 710 U1 For example, there is known a mobile machine in the form of a shearer loader, comprising a base frame to which two brackets are attached, the base frame being supported on a conveyor by means of a plurality of guide means and supporting a means of moving the machine.

Für die Stabilität von mobilen Maschinen ist es notwendig, diese auf mehr als drei Beine zu stellen. Allerdings sind vier oder mehr Beine mechanisch überbestimmt und daher nicht stabil. Das Vorsehen von mehr Beinen ist für Bergbaumaschinen wegen des unebenen Untergrundes nicht so einfach möglich. Maschinen mit mehreren Beinen benötigen besondere Vorkehrungen. Zusätzlich sollen die Beine auch bei schiefer Unterlage die Maschine senkrecht stellen können. Dies bedeutet, dass die Beine gesteuert werden sollten.For the stability of mobile machines, it is necessary to put these on more than three legs. However, four or more legs are mechanically over-determined and therefore not stable. The provision of more legs is not so easy for mining machinery because of the uneven ground. Multi-legged machines require special precautions. In addition, the legs should be able to put the machine upright even with a slippery surface. This means that the legs should be controlled.

1 zeigt ein Grundgestell 10 in Form eines Rahmens eines Walzenladers, an dem ein Walzenarm 12 mit einer Walze 14 seitlich befestigt ist, was zu einer unsymmetrischen Lastverteilung des Rahmens 10 führt. Gleichzeitig hat dies zur Folge, dass sich die Last auch bei ebenem Untergrund nicht gleichmäßig auf alle vier Beine A bis D verteilen würde. Unebenheiten vergrößern diese ungleiche Lastverteilung. Erfindungsgemäß kann in ein oder in jedes Bein A bis D ein Hydraulikzylinder integriert sein, wobei eine Lage- und Lastregelung der einzelnen Walzenbeine vorgesehen wird. Hierzu kann an dem Rahmen 10 ein Neigungssensor 16 vorgesehen sein, der die Neigung des Rahmens in Längsrichtung, d. h. in Vortriebsrichtung, und in Querrichtung detektiert. Weiterhin kann jedes Bein mit einem integrierten Weg- und Kraftsensor versehen sein. Bei Maschinen, bei denen Hydraulik zur Steuerung zur Verfügung steht, kann der Kraftsensor, der in 1 mit dem Bezugszeichen 18 angedeutet ist, ein Drucksensor sein. 1 shows a base frame 10 in the form of a frame of a shearer loader on which a roller arm 12 with a roller 14 is attached laterally, resulting in an asymmetrical load distribution of the frame 10 leads. At the same time, this means that the load would not be evenly distributed to all four legs A to D, even on a level surface. Unevenness increases this unequal load distribution. According to the invention, a hydraulic cylinder can be integrated in one or in each leg A to D, a position and load control of the individual roller legs being provided. This can be done on the frame 10 a tilt sensor 16 be provided, which detects the inclination of the frame in the longitudinal direction, ie in the advancing direction, and in the transverse direction. Furthermore, each leg can be provided with an integrated displacement and force sensor. On machines where hydraulics are available for control, the force sensor located in 1 with the reference number 18 is indicated to be a pressure sensor.

Zur Lageregelung der in 1 gezeigten Maschine ist die in 2 skizzierte Steuerung geeignet. Jeder Zylinder A–D ist mit einem Hub- und Drucksensor 18 ausgerüstet. Jeweils benachbarte Zylinder sind mit einer Ausgleichsleitung 20, 22, 24 verbunden, die über ein 2/2 Wegeventil 26, 28, 30 auch gesperrt werden kann. Die Flüssigkeitsmenge in jedem Zylinder kann über ein 3/3 Wegeventil 32, 34, 36 38 noch zusätzlich verändert werden. Zur Ansteuerung der Ventile sind diese mit einer elektronischen Steuerung 40 verbunden, mit der auch die den jeweiligen Hydraulikzylindern zugeordneten Hub- und Drucksensoren 18 in Verbindung stehen.For position control of in 1 shown machine is the in 2 sketched control suitable. Each cylinder A-D is equipped with a lift and pressure sensor 18 equipped. Each adjacent cylinder are with a compensation line 20 . 22 . 24 connected via a 2/2 way valve 26 . 28 . 30 can also be locked. The amount of fluid in each cylinder can be controlled by a 3/3 way valve 32 . 34 . 36 38 to be additionally changed. To control the valves, these are with an electronic control 40 connected to the associated with the respective hydraulic cylinders stroke and pressure sensors 18 keep in touch.

In der erfindungsgemäß vorgesehenen Steuerung für eine Maschine mit vier Beinen lassen sich folgende Funktionen verwirklichen:

– Benachbarte Beine können durch die hydraulische Verbindung 20, 22, 24 ähnlich wie durch ein mechanisches Joch die Last ausgleichen und die mechanische Überbestimmung dadurch beheben.
– Die Zylinder A–D verfügen über Sensoren 16, 18, die Information über Druck, Hub und die Lage der Maschine liefern.
– Ein zusätzliches System mit Ventilen, die mit der Druckversorgung verbunden sind, erlaubt eine Lageregelung
– Zur Regelung wird ein Mikroprozessor 40 eingesetzt.

In the inventively provided control for a machine with four legs, the following functions can be realized:

- Neighboring legs can through the hydraulic connection 20 . 22 . 24 Similar to a mechanical yoke to balance the load and thereby eliminate the mechanical overdetermination.
- The cylinders A-D have sensors 16 . 18 , which provide information about pressure, stroke and the position of the machine.
- An additional system with valves connected to the pressure supply allows position control
- To control a microprocessor 40 used.

Werden mehr als vier Beine zur Stabilisierung der Maschine benutzt und laufen diese Beine entlang einer Schiene (wie beispielsweise im Untertagebau ein Walzenlader am Förderer), so müssen diese Beine in der Höhe verstellt werden. Es ist aber auch notwendig, dass die Beine der Krümmung der Schiene folgen können.If more than four legs are used to stabilize the machine and these legs run along a rail (such as in underground mining a shearer on the conveyor), these legs must be adjusted in height. But it is also necessary that the legs can follow the curvature of the rail.

Bei einem Walzenlader wird erwartet, dass die Hälfte der Beine die Walze vorschiebt. Dies wird im Allgemeinen durch eine Triebstockverzahnung realisiert. Das Problem durch mehrere Antriebe ist, dass der Triebstock (eine aus einzelnen Stücken gebildete Zahnstange) am beweglichen Förderer immer einen Teilungsfehler hat. Durch diesen Teilungsfehler ist die Last ungleich verteilt. Die Lösung dieses Problems ist nicht allein durch eine Regelung am Motor möglich. Die beste Lösung ist, dass hier eine Flexibilität oder eine Rutschkupplung eingebaut wird. Der Teilungsfehler lässt sich aber auch durch hydraulisches Stützen der Antriebskräfte erreichen.With a shearer, half of the legs are expected to advance the roller. This is generally realized by a drive train gearing. The problem with multiple drives is that the drive block (a rack formed of individual pieces) on the moving conveyor always has a pitch error. Due to this division error, the load is unevenly distributed. The solution of this problem is not possible only by a control on the engine. The best solution is that a flexibility or a slip clutch is installed here. The pitch error can also be achieved by hydraulic support of the drive forces.

3 zeigt einen Walzenlader, bei dem acht Beine A– D, A'–D' gesteuert werden können. Aufgrund eines schwierigen mechanischen Aufbaus kann es vorteilhaft sein, die üblichen Bewegungen der Beine zu reduzieren. 3 deutet auch an, dass die Beine in Richtung Y verschoben werden können. Auf diese Verschiebung kann aber verzichtet werden, wenn die vorderen vier Beine und die auch die hinteren vier Beine in kurzem Abstand stehen. 3 shows a shearer in which eight legs A-D, A'-D 'can be controlled. Due to a difficult mechanical structure, it may be advantageous to reduce the usual movements of the legs. 3 also indicates that the legs can be moved in the Y direction. But this shift can be omitted if the front four legs and the rear four legs are at a short distance.

Geht man davon aus, dass die Querneigung der Walze in der Richtung α nicht korrigiert werden muss, so vereinfacht sich die Mechanik weiter. Am Triebstock 50 können zwei oder vier Zahnräder antreiben. Problematisch ist hier, dass die Zahnstange 50 (vgl. auch 4) am Förderer 52 einen Teilungsfehler hat. Dieser Teilungsfehler kommt durch die einzelnen Glieder der Zahnstange zustande und ist nicht alleine durch die Geschwindigkeitsregelung der Motoren auszugleichen.Assuming that the bank of the roll in the direction α does not need to be corrected, the mechanism is further simplified. At the driving stick 50 can drive two or four gears. The problem here is that the rack 50 (see also 4 ) on the conveyor 52 has a pitch error. This pitch error is caused by the individual members of the rack and is not to be compensated solely by the speed control of the motors.

Bei bekannten Antrieben ist keine Vorkehrung getroffen, um Teilungsfehler beispielsweise durch eine besondere Kupplung im Getriebe auszugleichen. Das Antriebsrad lässt auch keine Höhenverstellung zu. Die Maschine steht am Antrieb auf einem Gleitschuh, der wie ein Joch ausgebildet ist und die Last rechts und links vom Antriebsrad aufsetzt. Die Beine auf der Kohlenstoßseite sind nicht vertikal verschiebbar sondern als Schwingen ausgeführt. In known drives, no provision is made to compensate for pitch errors, for example by a special clutch in the transmission. The drive wheel also allows no height adjustment. The machine stands on the drive on a sliding block, which is designed like a yoke and puts the load on the right and left of the drive wheel. The legs on the coal thrust side are not vertically displaceable but designed as swinging.

Der Vorschub der Walze kann auch bei einer Konstruktion mit mehreren Beinen nur durch zwei Zahnräder erfolgen. Auch hier ist es sinnvoll, den Antrieb so zu gestalten, dass Teilungsfehler nicht zu einer Überbelastung eines einzelnen Antriebs führen. Möglich ist hier eine Rutschkupplung. Besser ist aber eine hydraulische Lagerung des Antriebsbeins wie sie in 5 gezeigt ist.The feed of the roller can be done only by two gears in a construction with several legs. Again, it makes sense to design the drive so that pitch errors do not lead to an overload of a single drive. Possible here is a slip clutch. But better is a hydraulic bearing of the drive leg as in 5 is shown.

5 zeigt beispielhaft eines der Antriebsbeine 54 eines Walzenladers, das auf einem Triebstock 50 geführt ist. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet das treibende Zahnrad, mit 58 sind die Antriebsräder bezeichnet, welche die Beinhöhe überbrücken und das Bezugszeichen 60 bezeichnet die Pendelachse des Beins 54, die gleichzeitig die Achse des Getriebes bildet. Zu beiden Seiten der Pendelachse 60 ist jeweils ein Hydraulikzylinder 62 und 64 angeordnet, der das Bein 54 gegenüber dem Rahmen 10 in einer gewünschten Lage hält. 5 shows an example of one of the drive legs 54 a shearer, that on a driving stick 50 is guided. The reference number 56 denotes the driving gear, with 58 are the drive wheels which bridge the leg height and the reference numeral 60 refers to the pendulum axis of the leg 54 , which simultaneously forms the axis of the gearbox. On both sides of the swing axle 60 each is a hydraulic cylinder 62 and 64 arranged the leg 54 opposite the frame 10 keeps in a desired position.

Mit Hilfe der in 5 dargestellten hydraulischen Lagerung der Antriebsbeine kann ein hydraulischer Lastausgleich für den Walzenantrieb realisiert werden. Wie in 6 skizziert, werden dazu die einzelnen Hydraulikzylinder 62, 64 und 62', 64' der beiden Antriebsbeine 54 und 54' hydraulisch miteinander kurzgeschlossen, der linke Zylinder 62 des einen Antriebsbeins 54 mit dem linken Zylinder 62' des anderen Antriebsbeins 54' und analog dazu die jeweils rechten Zylinder. Die miteinander kurzgeschlossenen Zylinder werden über jeweils ein Rückschlagventil 66 und 68 mit einem definierten Druck P* von z. B. 20 bar beaufschlagt. Kommt es aufgrund eines Teilungsfehler zu einer ungleichen Lastverteilung auf die beiden Antriebsräder 56, 56', so führt das zu einem erhöhten Druck in einem der beiden Zylinder des Beins mit der erhöhten Last. Durch den hydraulischen Kurzschluss mit dem entsprechenden Zylinder des anderen Beins wird das zweite Bein verschoben, bis in den Zylindern beider Beine der gleiche Druck herrscht und dadurch beide Antriebsbeine die gleiche Last sehen. Das Bezugszeichen 70 bezeichnet ein Mehrwegeventil.With the help of in 5 shown hydraulic bearing of the drive legs, a hydraulic load balance for the roller drive can be realized. As in 6 sketched, are the individual hydraulic cylinder 62 . 64 and 62 ' . 64 ' the two drive legs 54 and 54 ' hydraulically shorted together, the left cylinder 62 one drive leg 54 with the left cylinder 62 ' the other drive leg 54 ' and analogously, the respective right cylinder. The short-circuited cylinders are each via a check valve 66 and 68 with a defined pressure P * of z. B. 20 bar acted upon. Is it due to a pitch error to an uneven load distribution on the two drive wheels 56 . 56 ' Thus, this leads to increased pressure in one of the two cylinders of the leg with the increased load. Hydraulic shorting with the corresponding cylinder of the other leg shifts the second leg until the same pressure prevails in the cylinders of both legs, causing both drive legs to see the same load. The reference number 70 denotes a multi-way valve.

Die Regelung des hydraulischen Lastausgleichs kann mit Hilfe eines nachfolgend beschriebenen universellen Sensors erfolgen, der den Druck, den Hub und die Lage jedes einzelnen Zylinders misst, und mit dem Magnetventil 70, mit dem jeweils einer der beiden abgeschlossenen Räume geöffnet werden kann.The hydraulic load balancing can be controlled by means of a universal sensor described below, which measures the pressure, the stroke and the position of each individual cylinder and the solenoid valve 70 , with each one of the two closed rooms can be opened.

Durch ein Verbinden von zwei benachbarten Gleitflächen 73, 75 mit Hilfe eines Jochs 72 (vgl. 7) kann die Anzahl der Beine halbiert werden. Aus vier Gleitflächen entstehen so zwei Beine, was auf der Seite des Antriebs vorteilhaft sein kann, da die Antriebe nicht in der Höhe verstellt werden können und die Neigung der Maschine durch zwei Beine dann bereits definiert ist.By connecting two adjacent sliding surfaces 73 . 75 with the help of a yoke 72 (see. 7 ) the number of legs can be halved. Two sliding surfaces thus create two legs, which may be advantageous on the drive side, since the drives can not be adjusted in height and the inclination of the machine is then already defined by two legs.

Jeweils zwei Gleitflächen auf der Kohlenstoßseite können ebenfalls durch die Verwendung eines Jochs 72 an einem Bein befestigt werden (vgl. 8). Dieses Bein kann als Schwinge 54'' sein. Eine Schwinge hält die Gleitfläche in Fahrtrichtung stabiler als ein vertikal verschiebbares Bein.Two sliding surfaces each on the side of the coal thrust can also be achieved by using a yoke 72 attached to one leg (cf. 8th ). This leg can be used as a swingarm 54 '' be. A rocker holds the sliding surface in the direction of travel more stable than a vertically displaceable leg.

Wenn man berücksichtigt, dass die Neigung längs der Maschine nicht geregelt werden muss, so reduziert sich eine notwendige Lageregelung auf lediglich zwei Zylinder. Mit vier weiteren Zylindern kann die Kraft des Vorschubs ausgeglichen werden (vgl. 9).Taking into account that the inclination must not be regulated along the machine, so reduces a necessary position control to only two cylinders. With four other cylinders, the force of the feed can be compensated (cf. 9 ).

Für die Regelung dieser Zylinder ist es notwendig, der Steuerung die Drücke und Wege der Zylinder und die Lage der Maschine oder Maschinenteile als Messwert zu geben. Diese drei verschiedenen Messgrößen lassen sich durch einen universalen Sensor erfassen. Dieser universelle Sensor, eingebaut in einen Hydraulikzylinder 81, ist in 10 dargestellt.For the control of these cylinders, it is necessary to give the controller the pressures and distances of the cylinders and the position of the machine or machine parts as a measured value. These three different measurands can be detected by a universal sensor. This universal sensor, installed in a hydraulic cylinder 81 , is in 10 shown.

Der Kolben 80 des Zylinders 81 wird mit einem speziellen Magneten 82 versehen. Das Gehäuse des Sensors besteht aus einem druckfesten, nicht magnetischen Edelstahl. Am Boden des Innengehäuses 84 wird das Magnetfeld durch einen Magnetfeldsensor 88 gemessen, der mit einer Auswertesteuerung 86 verbunden ist.The piston 80 of the cylinder 81 comes with a special magnet 82 Mistake. The housing of the sensor consists of a pressure-resistant, non-magnetic stainless steel. At the bottom of the inner casing 84 The magnetic field is controlled by a magnetic field sensor 88 measured, with an evaluation control 86 connected is.

Ist der gewünschte Hub größer als der lineare Bereich des Magnetfeldes, so wird das Gehäuse 84 länger gestaltet und es werden mehrere Magnetfeldsensoren 88 eingesetzt (s. 11). Im Inneren des Gehäuses ist auch ein Drucksensor 90, der über einen Kanal mit dem Druckraum 92 verbunden ist. Im Innenraum des Sensors ist für alle Raumachsen ein Beschleunigungssensor vorgesehen, der den Messbereich +/–1 g hat.If the desired stroke is greater than the linear range of the magnetic field, then the housing 84 designed longer and there are multiple magnetic field sensors 88 used (s. 11 ). Inside the case is also a pressure sensor 90 , which has a channel with the pressure chamber 92 connected is. In the interior of the sensor an acceleration sensor is provided for all spatial axes, which has the measuring range +/- 1 g.

Alle Messwerte werden von einem Mikroprozessor 86 gelesen und als digitales Signal an einem Steckverbinder 96 zur Verfügung gestellt. Die Energieversorgung des Sensors geschieht über den gleichen Steckverbinder.All readings are from a microprocessor 86 read and as a digital signal on a connector 96 made available. The power supply of the sensor is done via the same connector.

Claims

Mobile machine, in particular roller loader in underground construction, comprising a base frame ( 10 ), on which at least one support arm ( 12 ), wherein the base frame is mounted on at least four legs, each carrying a means enabling the movement of the machine, characterized in that at least one leg is adjustable and is provided with a displacement sensor and / or a force sensor, which on the Leg acting load and the movement detected in the direction of adjustment.

Mobile machine according to claim 1, characterized in that at least two adjacent legs are provided with a hydraulic adjusting element, wherein between the two hydraulic actuating elements a compensation line ( 20 - 24 ) is provided.

Mobile machine according to claim 2, characterized in that in the compensation line ( 20 - 24 ) a check valve ( 26 - 30 ) is provided.

Mobile machine according to claim 1, characterized in that at least one leg relative to the base frame ( 10 ) by means of two hydraulic cylinders ( 62 . 64 ) is stored.

Mobile machine according to claim 4, characterized in that two adjacent legs are each mounted over two hydraulic cylinders relative to the base frame and that a hydraulic cylinder ( 62 . 62 '; 64 . 64 ' ) of a leg via a compensating line ( 65 . 67 ) is connected to the hydraulic cylinder of the adjacent leg.

Mobile machine according to claim 5, characterized in that the two compensation lines ( 65 . 67 ) in particular by a respective check valve ( 66 . 68 ) communicate with a pressure source (P *).

Mobile machine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one leg and preferably all legs are formed as rocker.

Mobile machine according to claim 7, characterized in that a yoke is provided at the free end of the rocker.

Mobile machine according to at least one of the preceding claims, characterized in that a leg is provided with a hydraulic cylinder, in which a combined force-displacement sensor and in particular also a position sensor is integrated.

Mobile machine according to at least one of the preceding claims, characterized in that an electro-hydraulic control is provided, with which a position and load control of the individual legs takes place.