[發明專利]掘進機自動控制過程中的防碰撞裝置

無效

• 申請號: 201310527375.9
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103527191A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 楊林;楊敬洲;楊雪菲;陳欣;廉浩;王晉;李歡;耿飚
• 申請（專利權）人: 北方重工集團有限公司
• 主分類號: E21C35/04
• 分類號: E21C35/04
• 代理公司: 沈陽世紀藍海專利事務所(普通合伙) 21232
• 代理人: 譚琦

技術領域

本發明涉及掘進機自動控制領域中防止截割臂和鏟板發生碰撞的一種掘進機自動控制過程中的防碰撞裝置。

背景技術

自動截割掘進機是一種新概念掘進機，較傳統的掘進機相比，從操作人員安全方面和截割速度方面都有了本質的變化。控制工藝也非常復雜，這種新工藝的出現解決了普通掘進機截割速度慢，需手動修形，操作人員危險等問題。以前在我們普通的掘進機截割過程中，各家工藝也都基本一樣，都是人為手動控制，無自動切割修形。這樣就造成了巷道形狀不規則，效率低，掘進速度慢。進而我們拓展思維采用了新的控制工藝，改善截割效率，提高性能參數從而達到安全、高效開掘巷道的掘進工作。因此，研制開發一種采用自動修型的掘進機一直是急待解決的新課題，而在自動控制中防止截割臂和鏟板發生碰撞又是其中的重要課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種掘進機自動控制過程中的防碰撞裝置，該裝置用于防止自動工作狀態下截割臂和鏟板發生碰撞，該防碰撞結構針對自動控制掘進機，可以提高掘進過程中的效率、操作人員的安全，避免因誤動作造成截割臂和鏟板發生碰撞，節省了維修的費用，同時也延長了整機的使用壽命。

本發明的目的是這樣實現的：掘進機自動控制過程中的防碰撞裝置，包括截割臂、第一液壓油缸、第一位移傳感器、第一電纜、機身、電控箱、第二電纜、第二位移傳感器、第二液壓油缸、鏟板，第一液壓缸兩端通過軸連接方式分別連接截割臂和機身，第二液壓缸兩端通過軸連接方式分別連接鏟板和機身，第一位移傳感器安裝在第一液壓油缸中，通過第一電纜與電控箱直接柔性連接，第二位移傳感器安裝在第二液壓油缸中，通過第二電纜與電控箱直接柔性連接；所述裝置的工作原理及操作方法是，截割臂在斷面上的運行軌跡為“S”型，鏟板的運行軌跡為上下往復運動，第一液壓油缸的動作范圍B為0-760mm，第二液壓油缸的動作范圍D為0-150mm，均由電控箱控制，使其做伸縮運動，從而得到截割臂和鏟板之間構成的不同角度的夾角，再根據電控箱內部的算法，防止截割臂和鏟板發生碰撞；當電控箱控制第一液壓油缸和第二液壓油缸動作后，第一位移傳感器和第二位移傳感器將分別通過第一電纜和第二電纜傳輸信號給電控箱，電控箱經算法得出截割臂和鏟板之間的夾角，當夾角接近0度時，控制第一液壓油缸和第二液壓油缸動作，從而形成閉環控制系統，防止截割臂和鏟板碰撞；所述裝置的控制系統算法是，控制系統連鎖，無論截割臂還是鏟板在動作之前都要監測另一機構相應的位置；動作過程中要監測兩個機構之間的夾角并且在角度小于10度時要根據運動的方向降低其中一個機構的速度，如：同時向上運動應該降低鏟板的速度，同時向下運動應該降低截割臂的速度，相向運動時應同時降低兩個機構的速度；

根據圖4三角形余弦公式可以得到：

??????????????????????????????????????????????????????????（1）

其中AO是截割臂的長度為已知參數，BO是鏟板的長度為已知參數，AM是截割臂前端到地面的距離為可變參數，BN是鏟板前端到地面的距離為可變參數，是截割臂與地面的夾角，是鏟板與地面的夾角，兩個夾角、在地面以上為正，地面以下為負，是截割臂與鏟板之間的夾角；當的值大于0度時截割臂和鏟板不會發生平碰撞；

由于截割臂、鏟板距離地面的長度可以通過位第一移傳感器和第二位移傳感器檢測到，通過第一電纜和第二電纜傳輸信號給電控箱，實現實時監測和控制，其中截割臂距離地面的長度AM和鏟板距離地面的長度BN可由圖2和圖3以及通過公式（2）和公式（3）的算法獲得，

????????（2）

?????????（3）

其中、分別為位移傳感器3和位移傳感器8檢測的位置數值。?

本發明的要點在于它的結構、工作原理和算法。其工作原理及操作方法是，截割臂1在斷面上的運行軌跡為“S”型，鏟板10的運行軌跡為上下往復運動，液壓油缸2的動作范圍B為0-760mm，液壓油缸9的動作范圍D為0-150mm，均由電控箱6控制，使其做伸縮運動，從而得到截割臂1和鏟板10之間構成的不同角度的夾角，再根據電控箱6內部的算法，防止截割臂1和鏟板10發生碰撞；當電控箱6控制液壓油缸2和液壓油缸9動作后，位移傳感器3和位移傳感器8將分別通過電纜4和電纜7傳輸信號給電控箱6，電控箱6經算法得出截割臂1和鏟板10之間的夾角，當夾角接近0度時，控制液壓油缸2和液壓油缸9動作，從而形成閉環控制系統，防止截割臂1和鏟板10碰撞。?