Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия

 

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет с высокой точностью и надежностью автоматически поддерживать направление и профиль подготовительной выработки (В). Для этого система снабжена дополнительно двумя датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно В, блоками коррекции по направлению 10 и по контуру 11, четьфьмя сумматорами 12, 14, 16 и 17 и регистрами 13 и 15 текущего и начального значения коррекции. Направление вьфаботки задается установленным в ее верхней части лазерным задатчиком 6. Датчики 1, 2, блок 11 и сумматор 14 образуют контур определения величины корректирующего сигнала (КС) относительно контура В. Расположенные на комбайне перпендикулярно его оси фотоприемники 4, 5, с (Л С ери г. 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (ц 4 Е 21 С 35/24, l3„. 1

БИ К i 1 ;!.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCKOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4033868/22-03 (22) 27.02.86 (46) 15.08.87. Бюл. Р 30 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин (72) В.В.Синенко, С.Е.Шумалинский, А.В.Злодеев, К.К.Войтюк, M.Å.Àëünåðoâè÷ и Е.Ю.Гриневич (53) 622.232.72(098.8) (56) Германов В.Е. и др. Стреловые проходческие комбайны. M.: Наука, 1978, с. 104-139.

Глюкауф. М.: Недра (рус. перевод), 1984, К - 17. с. 7-9. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет с высокой точностью и надежностью автоматически поддерживать направление и профиль подготовительной выработки (В). Для этого система снабжена дополнительно двумя датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно В блоками коррекции по направлению 10 и по контуру 11, четырьмя сумматорами 12, 14, 16 и 17 и регистрами 13 и 15 текущего и начального значения коррекции.

Направление выработки задается установленным в ее верхней части лазерным эадатчиком 6. Датчики 1, 2, блок

11 и сумматор 14 образуют контур определения величины корректирующего сигнала (КС) относительно контура В.

Расположенные на комбайне перпендикулярно его оси фотоприемники 4, 5, 13303 блох 10, сумматор 12, регистр 13 и сумматор 14 образуют контур определения величины КС относительно заданного направления В. При записи в память блока 8 программного управления горизонтальных перемещений информация от датчика 3 положения исполнительного органа суммируется с абсо11 лютным значением величины КС. Независимо от режима работы блока 8 в него на вход опроса кода горизонтального положения исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3, скорректированн»гй по заданному направлению и пройденному контуру пу— ти В. 3 ил °

Изобретение относится к горной промьщ пенности, а именно к устройствам автоматического управления проходческими комбайнами.

Цель изобретения — повьнпение скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления.

На фиг. 1 показано размещение элементов системы автоматического управ- 10 ления; на фиг. 2 — структурная схема системы автоматического управления; на фиг. 3 — график, поясняющий вывод математической зависимости, позволяющий определить смещение коронки комбайна при соответствующем смещении в выработке корпуса комбайна относительно заданного направления или относительно контура уже пройденной вы1 аботки.

Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия содержит датчики смещения комбайна отно-25 сительно контура пройденной выработки 1 и 2 (фиг. 1). Как видно из фиг. 3, они должны быть размещены на корпусе комбайна так, чтобы расстояние между ними было равно расстоянию от датчика 1 до передних зубков коронки, то же относится и к размещению фотоприемников на комбайне.

Датчики 2 представляют собой ультразвуковые дальномеры, измеряющие рас-З5 стояние от места их установки до ближайшей точки поверхности, какой в дан-ном случае является боковая распорка крепи и ее ножка.

В качестве датчика 3 положения ис40 пслнительного органа применены 8-разрядные преобразователи угол-код.

Фотоприемники 4 и 5 представляют собой набор фотодиодов, размещенных вместе с усилителями на горизонтальных линейках, и выполнены аналогично применяем»гм фотоприемникам в аппаратуре автоматизации проходческих комбайнов бурового типа Союз-19, KPT.

В качестве лазерного эадатчика 6 направления с развернутым в вертикальную щель лучом применен серийно выпус- каемый типа ЛУН-9.

Устройство автоматического управления 7, кроме вновь вводимых узлов, содержит блок 8 г.рограммного управления, аналогичный применяемому в серийно выпускаемом комплексе КУАП-1 прохсцческсго комбайна 4ПП-2:. 1, котсрый в зависимости ст выбранного режима работы " Запись", "Воспроизведение позволяет осуществлять запись перемещений исполнительного органа относительно корпуса комбайна и последующее автоматическое воспроизведение заданной программе B порядке ее записи с выдачей кома.нд управления на блок 9 исполнительных механизмов, представляющих собой электрогидрсраспределители,, например типа ЭКУ-2К-10, обеспечивающие преобразование электрических команд управления в гидравлические.

Устройство доголниTåëüно снабжено блоком 10 ксррекьии по направлению двумя .цатчиками смещения комбайна относительно контура пройденной выработки 1 и 2, блоком 11 коррекции по контуру,, первым сумматором 12, регистром 13 текущего значения коррекции, вторым сумматором 14, регистром 15 начал»ного значения коррекции, третьим и четвертым сумматорами 16 и 17, причем блок 10 своими входами

133 соединен с информационными выходами фотоприемников 4, 5 и выходом датчика органа 3 положения исполнительного органа, который также соединен с одним из входов блока 11 коррекции по контуру выработки и с одним из входов сумматора 17 другой вход которого соединен с выходом сумматора 16, а выход — с входом приема кода горизонтального положения исполнительного органа блока программного управления 8, один из входов сумматора 16 соединен с выходом регистра 15 начального значения коррекции, вход разрешения записи которого соединен с признаком режима Запись" блока 8 программного управления, а информационный — с выходом регистра 13 текущего значения коррекции и одним из входов сумматора 14, выход которого соединен с другим входом сумматора 16, другой вход сумматора 14 соединен с выходом блока 11 коррекции по контуру выработки, входы которого соединены с датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно контура выработки, другой вход сумматора 12 соединен с выходом блока 10 коррекции по направлению, а выход— с информационным входом регистра 13 текущего значения коррекции, вход разрешения записи которого соединен с управляющим выходом наличия засветки линейки фотоприемника 4.

Регистры 13 и 15 представляют собой регистры сдвига, построенные на универсальных сдвиговых регистрах типа К155НР 1.

Сумматоры 12, 14, 16, 17 выполнены с применением полных комбинационных сумматоров типа К155ИМЗ, логических микросхем К155ЛАЗ.

Математическая зависимость, реализация которой в блоках 10 и 11 позволяет рассчитать величину корректирующего сигнала в пересчете на коронку исполнительного органа, может быть выведена исходя из следующих соображений, На фиг. 4 приняты следующие условйые обозначения:

1 — расстояние между датчиком смещения комбайна от контура выработки 1, 2 или между фотоприемниками 4 и 5 1 — длина стрелы исполнительно4 р го органа; М, — угол поворота стрелы относительно продольной оси комбайна; — угол поворота оси комбайна

0311 относительно продольной оси ныработки; m — точка на режущей коронке, для которой определяется смещение;

m — местонахождение датчика 1 или фотоприемника 4; m> — местонахождение датчика 2 или фотоприемника 5; а — величина смещения корпуса ком-! байна относительно контура выработки, измеренная датчиком t, или цифровой код, выдаваемый фотоприемником 4 при засветке его лучом лазера; а — величина смещения корпуса комбайна относительно контура выработки, измеренная датчиком 2, или цифровой код, выдаваемый фотоприемником 5 при засветке его лучом лазера, ось ОХвоображаемый контур выработки или луч лазера, задающий исправление.

Представим комбайн и соединенный с ним исполнительный орган в ниде прямой линии.

В соответствии с принятыми на фиг. 3 обозначениями уравнение пря25 мой, проходящей через две точки, имеет вид: (2) х-х< (1)

7 у у< отсюда

ЗО (х--, Ь -у, ) у + у х-х

2 (Так как х, =0; у„=а,; у =а х то у= †(а -а ) + а . х х <

Если исполнительный орган повернут на угол относительно продольной оси комбайна, а тот в свою очередь повернут на угол относительно продольной оси выработки, то

4Q х =1р ° cos (of+a)+1р cosP; х„=1 .cosp.

Подставив значения х и х в выражение (2), получим

1

1 соз 1

Ф (3)

Если принято, что 1 =1, а это ус-. ловие выполнить возможйо, то у„„=(а -а,)cos(+()+a . (4)

С учетом принятого для данной конструкции комбайна и датчиков положения, масшабного.коэффициента k, определяем величину корректирующего сигнала

55 y=k(a a, ) cos(a+()+a, (5)

На практике угол Р обычно имеет значение не более 4-5 его значением можно пренебречь, поэтому

y=k(a -а„)cosa+a (6) 13303 где у — линейное смещение коронки исполнительного органа;

k — масштабный коэффициент, позволяющий согласовать абсолютHb1e значения величины корректирующего сигнала и величины запрограммированного перемещения, приводящие к одной и той же величине смещения исполнительного органа, 10

В свою очередь

Р ед дв, k=-(-- — -

S мм

rpe P — количество единиц младшего разряда датчика;

S — смещение исполнительного органа или корпуса комбайна, соответствующее по датчику смещения или по фотоприемникам величине P. 20

Система работает следующим образом.

Задатчик лазерный 6 подвешивается в вер-..ней части выработки на некотором расстоянии от комбайна так, чтобы его луч задавал необходимое направление вырабо- ке. Блок программного управления 8 переводит в режим записи нобразцового цикла" обработки забоя и при выполнении машинистом ка- З0 ких-либо перемещений исполнительным органом комбайна последние записываются в памя. ь блока 8, однако при записи горизонтальных перемещений информация от датчика горизонтальных 35 положений исполнительного органа А суммируется с абсолютным значением величины кооректирующего сигнала, которая определяется как разность 6 — Ь, (6), где и — приведенная коррекция; 40

Ь вЂ” приведенная коррекция (суммарная величина) определяется к бт где g — абсолютное значение коррекк тирующего сигнала относительно контура выработки;

Л„ — текущее значение поправки, определяемой как т и ке 50 где Ь вЂ” абсолютное значение êîððåêМ тчрующего сигнала относительно заданного направления выработки.

При воспроизведении записанного

"образцового цикла" выражения (6), (7), (8) определяются аналогичным образом, причем значение сохраняется неизменньи.

11 б

Если в процессе работы комбайна запыленность выработки увеличивается настолько, что луч лазера не достигает фотоприемника 4. то на вход разрешения записи регистра 13 не поступает сигнал "Засветка" и регистр сохраняет информацию, которая поступала на его вход, когда луч лазера засвечивал фотоприемную линейку. Таким образом датчики 1 и 2, блок коррекции 11, сумматор 14 образуют первый контур определения вели ины корректирующего сигнала относительно контура выработки, а фотоприемники 4 и 5, блок коррекции 10, сумматор 12, регистр 13, сумматор 14 образуют второй контур определения величины кор— ректирующего сигнала относительно заданного направления выработки, При воспроизведении образцового цикла так же как и при его за-:иси, на сумматоре !7 производится сложение действительного показания А датчика 3 положения исполнигельного органа комбайна с абсолютной величиной корректирующего сигнала.

Таким образом, независимо от режима работы блока 3 программного управления в последний на вход опроса кода горизонтального положения исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3 положения, скорректированный о заданному направлению и пройденному контуру выработки. Если наблюдается смещение комбайна в процессе воспроизведения программы и изменяется величина Ь на суммирующем входе сумматора 16, значение Л остается о неизменным.

Включение в состав системы автоматического управления двух датчиков положения комбайна относительно контура пройденной выработки, блока коррекции относительно контура пройденной выработки, сумматора„ определяющего текущее значение поправки коррекции, регистра для хранения последнего текущего значения погравки предшествовавшего исчезновению сигнала Засветка"„ когда луч лазера не достигнет фотоприемных линеек при возрастании запыленности выработки сумматора приведенной (су ";матогной) коррекции, регистра приведенной коррекции в начальный момент записи программы, сумматора абсолютной величины, корректирующего сигнала„ сумматора корректирующегс показания датчика

Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия, содержащая блок программного управления, блок исполнительных механизмов, датчик гонизонтального положения исполнительного органа и задатчик направления лазерный, оптически связанный с двумя фотоприемниками, расположенными на комбайне один эа другим перпендикулярно его продольной оси, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления, система снабжена блоком коррекции по направлению, блоком коррекции по контуру, двумя датчиками смещения комбайна, четырьмя сумматорами, регистром текущего значения коррекции и регистром начального значения коррекции, причем первый выход первого и выход второго фотоприемников под40

13303 положения исполнительного органа позволяет осуществить автоматическую непрерывную коррекцию показаний датчика положения исполнительного органа, а следовательно, программы перемещений

5 самого исполнительного органа при смещениях комбайна в выработке вследствие реакции забоя на машину или связанных с ее переездом в условиях, когда запыленность выработки препятствует прохождению лазерного луча, задающего направление прохождения выработкии.

Формула изобретения

11

8 ключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по направлению, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого связан с первым входом регистра текущего значения коррекции, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к первому входу регистра начального значения коррекции, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к входу блока программного управления, первый выход которого соединен с входом блока исполнительных механизмов, а второй — с вторым входом регистра начального значения коррекции, первый и второй датчики смещения комбайна подключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по контуру, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора связан с вторым входом третьего сумматора, датчик положения исполнительного органа подключен к второму входу четвертого сумматора и к третьим входам блоков коррекции, а второй выход первого фотоприемника соединен с третьим входом регистра текущего значения коррекции, при этом датчики смещения комбайна расположены на прямои, параллельной продольной оси комбайна на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от первого датчика до передних зубков коронки исполнительного органа.

1330311

Редактор H.Ãàðâàò

Заказ 350/34 Тираж 454 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ...Проектн- я„

P)Xg

Составитель M.Àêñåíoâ

Техред В.Кадар Корректор С.Иекмар