JPH0323715B2 - - Google Patents

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JPH0323715B2
JPH0323715B2 JP61227697A JP22769786A JPH0323715B2 JP H0323715 B2 JPH0323715 B2 JP H0323715B2 JP 61227697 A JP61227697 A JP 61227697A JP 22769786 A JP22769786 A JP 22769786A JP H0323715 B2 JPH0323715 B2 JP H0323715B2
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JP
Japan
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drum
cutter
height
control device
face
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Ryuji Yamada
Shoji Igata
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Mitsui Miike Machinery Co Ltd
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Mitsui Miike Machinery Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/282Autonomous machines; Autonomous operations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/302Measuring, signaling or indicating specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は長壁式採炭に用いられるダブルレンジ
ング・ドラムカツタにおけるドラムの昇降を自動
的に制御して、稼行丈を一定に保つようにした稼
行丈制御装置を有するダブルレンジング・ドラム
カツタに関する。
〔従来の技術〕
従来、ダブルレンジング・ドラムカツタにより
長壁式採炭を行なう場合、オペレータは通常2名
を必要としていた。2名のオペレータのうち1名
は前進方向のドラムのカツテイング状況及びカツ
タの速度を同時に監視しており、他の1名は後方
のカツテイング及びローデイング状況を監視して
いる。この作業は長年の経験と熟練を必要とし、
複雑に変化する坑内の天盤、下盤の状況に従つて
各々のドラムの高さ及びカツタ速度を調整するこ
とにより、その坑内条件に最も適合した採炭を行
なつている。
切丹がほぼ直線であつて、炭層の厚さが一定と
みなせるような条件の良い場合には、1人のオペ
レータがラジコンによつて操作する場合もある
が、この場合は後方のドラムは通常操作せず、上
盤、下盤の中間の適当な高さの位置に放置してい
るのが一般的である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術ではカツタの前後に二人のオペレータ
を必要とし、更に切羽の稼行丈を一定に保つ為に
は永年の経験と共に、二人の呼吸が合う必要であ
つた。
切羽で、最も重要な管理項目として掲げられて
いる事は下記の二点である。
(a) 切羽を一直線に保つこと。
(b) 稼行丈を出来るだけ一定に保つこと。(切羽
の天盤を維持する自走枠の運行、管理を容易と
するため。) このうち、(a)に対しては枠のオペレータにその
管理が任されているが、(b)に対してはカツタ・オ
ペレータの担当とされていた。
稼行丈は先行ドラムと後方ドラムの高さによつ
て決定されるので、オペレータは常に、この両方
のドラムの高さ関係に注意しておかねばならな
い。しかし、下盤が一直線である場合は比較的容
易であるが、通常はこの下盤は上下に習曲してい
るうえに、カツタは全長で約8m〜10m位あるの
で、このドラムを同時に操作しても稼行丈を一定
に保つことはできない。従つて、後方ドラムを担
当しているオペレータは常に天盤の状況(高さ)
を確認しながら下盤をカツテイングして、稼行丈
が出来るだけ一定になるように調整している。
しかしながら、最近では労働衛生環境に対する
認識の向上から、このカツタの装置にラジコンが
使用され、一人のオペレータが風上の粉塵をかぶ
らない位置から離れて操作するようになつてき
た。この場合には先行ドラムの高さ、カツテイン
グ状況は監視することは可能あるが、後方のドラ
ムに対しては約10m以上離れているので、殆ど確
認することができないという問題があつた。この
ような採炭方式が適用できるのは、切羽の炭層が
比較的直線的な場合にのみ適用可能で、どのよう
な条件に対しても適用できるものではない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、どのような切羽条件下においても1人のオペ
レータで稼行丈を常に一定に保ちながら採炭する
ことのできる稼行丈制御装置を具備したダブルレ
ンジング・ドラムカツタを提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の目的を達成するために、ダブル
レンジング・ドラムカツタにおけるドラム高さ調
整装置を具備した左右1対のカツタにそれぞれド
ラム高さ検出手段が設けられ、ドラムカツタ本体
に該ドラムカツタ本体の傾斜角度検出手段を有す
る制御装置と走行位置検出手段とがそれぞれ設け
られるとともに、往路における前記ドラム高さ検
出手段、傾斜角度検出手段及び走行位置検出手段
からの信号が前記制御装置に入力され、この制御
装置に設けられたマイクロコンピユータにより走
行位置毎に切羽の稼行丈を一定に保つための下盤
カツタドラム高さを演算し、記憶し、復路におい
て該下盤カツタドラム高さ調整装置をこの記憶さ
れた値による出力信号により作動させるように構
成したものである。
〔作用〕
上記の構成によると、切羽のメインゲートとテ
ールゲートとの間を往復する1サイクルのオペレ
ーシヨン中、半サイクルはドラムカツタの運転を
手動で行ない、左右ドラムの高さ、カツタ本体の
傾斜角度を切削走行しながら検知し、制御装置に
設けられたマイクロコンピユータに各走行位置毎
の左右ドラムの高さ及びドラムカツタ本体の傾斜
角度を演算し、記憶させておく。次の半サイクル
では、この記憶されたデータをもとに、切羽の稼
行丈が予めセツトされた高さと等しく一定の高さ
になるように、下盤カツタドラム高さ調整装置を
作動させるものである。
〔実施例〕
以下、本発明に係る稼行丈制御装置を有するダ
ブルレンジング・ドラムカツタの一実施例を図面
を参照して説明する。
第1図に本発明の一実施例の概略構成の説明図
を示す。ドラムカツタ本体1の前後端には図示せ
ぬドラム高さ調整装置を介して左ドラム2及び右
ドラム3がそれぞれ昇降可能に支持されている。
これらのドラム2,3をそれぞれ支持するアーム
4,5の回転軸には、それぞれドラム2,3の高
さを検出するポテンシヨメータ6,7が設けられ
ている。またドラムカツタ本体1の左右両端近傍
には、それぞれドラム高さインジケータ8,9が
設けられている。ドラムカツタ本体1を走行させ
る走行スプロケツト10には走行位置検出用のパ
ルス発生器11が設けられており、ドラムカツタ
本体1内の制御室12内には本体1の傾斜を検出
するための傾斜検出器13が設けられている。符
号14,15,16,17はそれぞれドラムカツ
タ本体1の右行、左行、停止及びドラム2,3の
上昇下降を行なうためのソレノイドであり、制御
室12に接続されている。符号18は非常停止ス
イツチ、19はフロースイツチ、20はテンシヨ
ンスイツチ、21はラジコン用アンテナであり、
22は電源接続用のプラグソケツト、23は図示
せぬモータが収納された電気室である。
以下、本実施例の作用を説明する。
切羽の採炭方式には分類の方法により種々ある
が、代表的な方式としては、UNI−DI(UNI−
DIRECTION)方式とBI−DI(BI−
DIRECTION)方式とがある。メイン・ゲート
からテール・ゲートへ行き、また元のメイン・ゲ
ートに戻つてくるまでの一連のオペレーシヨンを
一サイクルと呼んでいる。
この一サイクルの運転において、カツテイング
とローデイングとを半サイクルずつ交互に行う方
法がUNI−DIRECTION方式であり、常にカツ
テイングとローデイングを同時に行うのがBI−
DIRECTION方式である。
UNI−DIおよびBI−DIいずれの方式であつて
も、この一サイクルのオペレーシヨンのなかで、
半サイクルはカツタの運転をオペレータが手動に
て行い、制御装置のマイクロコンピユータに各走
行位置毎の左右ドラムの高さ、およびカツタ本体
自身の傾斜角度を記憶させていく(これをテイー
チング・モードと呼ぶ)。
つぎの半サイクルでは、この記憶されたデータ
をもとに、切羽の稼行丈が予めセツトされた高さ
と等しく、一定の高さになるように自動的にコン
トロールされる。
もし、切羽が理想的に下盤や上盤に習曲が無
く、かつ切羽の石炭の高さも一定であれば、ただ
一回だけオペレータが模範的な運転を行えば後は
制御装置によつて、自動運転を行うことも可能で
ある。しかし、現実には上盤、下盤の習曲のみな
らず切羽の前進方向に対しても僅かずつではある
が、常に上つたり、下だつたりして一定していな
いのが殆どである。従つて、テイーチング時に、
オペレータは、補正が行い易い上盤のカツテイン
グ高さの補正を少しずつ行つて切羽の変化に対応
しているのである。
このように、上盤が変化すれば自動的に下盤の
カツテイングする高さもコントロールされなけれ
ばならない。この時カツタの全長が約8m〜10m
あるということが、制御を困難にしている。すな
わち、後方ドラムは8m〜10m先のドラムで既に
カツテイングされて出来た天盤の高さ、並びにそ
の時のカツタの機体傾斜角度も考慮に入れて、下
盤はカツテイングしなければならない。
この時、現実の下盤の位置と、制御目標として
いるドラムの下端との関係を、制御上正確に把握
出来なければならない。何故ならば、常に制御目
標のみに忠実に従つてカツテイングするのであれ
ば、既にカツテイングされている天盤の補正量に
よつては、下盤に急激に段差(上りの場合と、下
りの場合がある)が発生することになつて、後か
ら追随してきている自走枠の操作上、大きな障害
となる。
従つて、この制御装置は現実の下盤位置と制御
目標を認識しながら、どの高さでカツテイングし
たら、自走枠の実際のオペレーシヨンをスムーズ
に行うことができるかを把握しながら自動的に下
盤のカツテイング位置を決定するのである。
カツタの制御装置として、マイクロコンピユー
タを搭載することによつて、任意の位置でのカツ
タの左右のドラムの高さ、およびカツタの傾斜角
度を記憶させ、さらに、これを切羽全長にわたつ
て実施することも可能である。
本発明において、切羽内の各ポイント毎にカツ
タの左右ドラムの高さ(すなわち、ドラム軸のカ
ツタ本体に対する回転角度)が記憶されることに
よつて、カツタ本体と左右のドラムとの相互の関
係が記憶されていく。
また、同様にして、各走行位置毎にカツタの傾
斜角度が記憶されていくが、この一連のデータと
カツタの機械的寸法等のデータを利用することに
よつて、下盤の習曲の状況を演算によつて求める
ことが可能である。
上記のようにして、カツタ本体と左右のドラム
との関係、カツタ本体と下盤の状態とがそれぞれ
の走行位置毎に明確に把握することができるの
で、半サイクルのテイーチング運転を行えば、次
の半サイクルはプレイバツク運転にて、稼行丈を
一定に保つための制御を行うことができるのであ
る。
次に本実施例の具体的な動作を第2図乃至第9
図を参照して説明する。
まずUNI−DIRECTION方式の実施例につい
て説明する。オペレータはメイン・ゲートからテ
ール・ゲートへ向つてカツテイングするときに、
メイン・ゲート側のドラム3によつて天盤をカツ
テイングする。このときドラムカツタ本体1に搭
載されているコンピユータは切羽の各走行位置毎
におけるドラム3のアーム角度及びそのときの本
体傾斜角度を記憶する。これがテイーチング・モ
ードである。カツタがテール・ゲートからメイ
ン・ゲートへ帰る場合には、上記のテイーチン
グ・モードで記憶したアーム角度と本体傾斜角度
のデータから、それぞれの走行位置における下盤
位置と稼行丈を計算によつて求め、切羽の高さを
一定にするためのアーム角度を決定する。これを
プレイバツク・モードという。以後上記の二つの
モードを交互にくりかえす。
次に、カツタの各走行位置と本体傾斜角度のデ
ータから下盤を検出する原理を説明する。
第2図に示すように、まずテイーチングの出発
点においてメイン・ゲートの頂点をX−Y座標の
原点とし、ドラムカツタ本体1の長さ方向の中心
軸1aがX軸と平行になるようなX−Y平面を仮
定する。そしてカツタ3はこのX−Y平面をX軸
に沿つた方向に移動しながらカツテイングしてい
き、その軌跡が把握される。実際にはドラムカツ
タ本体1は下盤の状況によつて重力の方向に対し
て傾斜しているのが一般的であるが、上記のテイ
ーチング制御に使用するX−Y平面上ではカツタ
本体1の長さ方向の中心軸1aはX軸に平行にな
るように設定する。またX−Y平面はテイーチン
グ開始点において、カツタ本体1の傾斜角が毎回
同一とは限らないので、テイーチングの開始に先
立ち毎回新たなX−Y平面が決定されなければな
らない。
テイーチング・モードの開始にあたつて、X−
Y座標が決定されたあと、第8図にフローチヤー
トとして示すように次の手順に従つて制御され
る。まず、同図aにおいて、開始点におけるドラ
ム3のアーム角度αsにより本体1の中心位置の
座標C(xcs、ycs)を計算する。(第3図参照) xcs=AL・cos(αs)+L1+L2/2 ycs=AL・sin(αs)+DD/2 ここでALはドラム3のアーム長であり、L1、
L2はそれぞれアーム支点とシユー24,25と
の距離及びシユー24,25間の距離であり、 DDはドラム3の直径である。
第8図bにおいて、カツタ本体1が単位距離L
(例えば0.5m)走行した後のカツタ本体1の傾斜
角度θ1により本体1の中心位置の座標C(xc、
yc)を計算する。(第4図参照) θ=θ1−θs xc=L×cos(θ)+xcs yc=L×sin(θ)+ycs(θ≧0) yc=ycs−L×cos(θ)(θ≦0) ここではθsは開始点における傾斜角である。
次に第8図cにおいて、右側のシユー24及び
左側のシユー25のそれぞれの座標(xa、ya)、
(xb、yb)を計算する。(第4図参照) xa=xc−(L2/2)×cos(θ)−H×sin(θ) ya=yc−(L2/2)×sin(θ)+H×cos(θ) xb=xc+(L2/2)×cos(θ)−H×sin(θ) yb=yc−(L2/2)×sin(θ)+H×cos(θ) 次に第8図dにおいて、左右のシユー25,2
4の下の図示せぬコンベア底面の座標(xe、ye)
を求める。このシユー25,24からコンベア底
面までの高さは一定であり、シユー25,24の
高さも明らかであるので、上記のシユー25,2
4の座標と同様にして切羽コンベアの底部の座標
も求めることができる。
次に第8図eに示すようにドラム3の頂点の座
標(xD、yD)を求める。(第5図参照) xd=xc−(L1+L2/2)×cos(θ) −AL×cos(θ+α) yd=yc−(L1+L2/2)×sin(θ) −AL×cos(θ+α)−DD/2 このようにして求められた切羽コンベアの底部
の一連の座標を連ねると、第6図に示すように下
盤の位置に相当する曲線を得ることができる。
従つて、プレイバツク時にはドラムカツタ本体
1がどの位置にあつても、シユー24,25の位
置、すなわちカツタ本体1の位置が判明すれば、
その位置におけるメイン・ゲート側のドラム2が
直ぐ真下の下盤に接触するために回転すべきアー
ムの旋回角度を知ることができる。
次にこのプレイバツク制御の手順を第9図のフ
ローチヤートにより説明する。同図aにおいてパ
ルス発生器11によりカツタ本体1の走行位置を
求め、同図bにおいて、その位置に相当する場所
にカツタ本体1があるときのドラム3の上端の座
標をコンピユータのメモリから読取り、稼行丈の
設定値を満足させるためのドラム下端座標(xf、
yf)を計算する。次に同図cにおいて、テイーチ
ングで記憶されているドラム下端の座標(x′e、
y′e)を読出す。次に同図d,eにおいてy′e>
yf、y′e−yf>50mmであれば、同図fにおいてyf
が(y′e−50)mmになるまでオーバカツテイング
する。またy′e>yfでなく同図gにおいてyf−y′e
>50mmであれば、同図hにおいてyfが(y′e+50)
mmになるようにアンダカツテイングする。これら
の場合においてカツタ本体1がX軸方向では実際
の位置とメモリされた位置とは同じ場所であるの
でx′e≒xfである。
このようにして天盤の高さと稼行丈設定器の値
を比較して、その大小の関係によつて下盤のどこ
をカツテイングすべきかを判断する。これらの値
の差が50mmより大きいと自走枠の移設が困難とな
るので、これ以上にならないようにオーバカツテ
イングまたはアンダカツテイングを行なう。なお
この50mmという値は設定によつて変更可能であ
る。
この方式の手順を数回くりかえすことにより、
第7図に示すように切羽は次第に最終目的とした
一定の高さに収束され、以後この高さが一定に保
たれるように自動的に制御される。
一方、このUNI−DIRECTION MODEの例に
おいては通常テール・ゲート側のドラム2は天盤
と下盤の中間位置に放置されており、高さの制御
は行われていない。しかし、下盤に大きな習曲が
あれば、テール・ゲート側のドラム2によつて、
天盤または下盤をカツテイングしてしまうことが
ある。これを避けるために、このドラム2もその
高さを自動的にコントロールされなければならな
い。この場合には上記と同様の制御方式が適用さ
れ、例えば下盤から常に20cm上をカツテイングす
る事も制御出来る。
BI−DIRECTION方式に対してもUNI−
DIRECTION方式で述べた方式が適用される。
この場合、テール・ゲートからメイン・ゲートに
向かう際にオペレータはメイン・ゲート側のドラ
ム3を手動にて操作しながら天盤を最良の状態に
補正をかけていく。これが制御装置に対してはす
なわち、テイーチングに相当するのである。カツ
タの進行に合せて、単位距離(例えば0.5m)毎
にメイン・ゲート側ドラム3の高さ及び、機体の
傾斜角度が記憶されていくのでUNI−
DIRECTIONの所で述べたように、この二つの
情報によつて下盤の位置および、上盤の位置まで
も演算によつて求められているので、テール・ゲ
ート側のドラム2は目的とする下盤の位置を自動
的にカツテイングすることができる。
次に、カツタをメイン・ゲートからテール・ゲ
ート方向に運転する場合には先向ドラムはテー
ル・ゲート側ドラム3となり、これは風下側とな
り、目視によつて確認することが困難となる。従
つて、メイン・ゲート側及び、テール・ゲート側
ドラム2,3共テイーチング運転によつて得られ
たデータをもとに自動運転が行われる。
第10図に示す第二の実施例では、第一の実施
例を簡略化したものであり、まず機体の現在位置
を求め、その場所の機体の傾斜角度を基準とし
て、走行単位毎の機体傾斜角度との差を求め、そ
れをベクトル的に連ねて出来た曲線を下盤位置と
して制御するものである。この場合、求める下盤
位置は前方、及び後方のドラムまでで良く、それ
以上求める必要はない。ただしカツタが走行する
毎に上記の計算は繰返し行わなければならない。
一方、この方式の長所は、複雑な三角関数の計
算をする必要がない点である。切羽コンベアの1
枚の長さは1.2〜1.5mであるが、下盤がどのよう
に習曲して機械的に制限があつて許容出来る最大
の曲がり角度は1枚当り約1.5度である。このこ
とを利用すれば、sinθ≒θという関係式が使用で
き、無理に三角関数を使用しなくても、ラジアン
単位の簡単な四則演算を使用出来るメリツトを生
かす事が出来処理速度の高速化がはかれ、実用的
な長所を生かすことができる。第10図a乃至d
はテイーチング・モードであり、eはプレイバツ
ク・モードである。
上記の各実施例によれば、従来2名を必要とし
たオペレータが1名ですみ、しかも経験や熟練を
必要とせずに容易に稼行丈を適正な値に制御する
ことができる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、往路における
ドラム高さ検出手段、傾斜角度検出手段及び走行
位置検出手段からの信号が制御装置に入力され、
この制御装置に設けられたマイクロコンピユータ
により走行位置毎に切羽の稼行丈を一定に保つた
めの下盤カツタドラム高さを演算し、記憶し、復
路においてこの下盤カツタドラム高さ調整装置を
この記憶された値による出力信号により作動させ
て採炭を行なうものであるから、下盤の状況が総
合的に把握でき、切削走行しながらいかなる切羽
条件にも対応でき、その稼行丈を希望する一定の
高さに自動的に制御しながら採炭することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る稼行丈制御装置を有する
ダブルレンジング・ドラムカツタの一実施例を示
す概略構成図、第2図乃至第6図は本実施例の作
用を示す側面図、第7図は本実施例による切削状
態を示すグラフ、第8図及び第9図は本実施例の
制御を示すフローチヤート、第10図は本発明の
他の実施例の作用を示す側面図である。 1……ドラムカツタ本体、2,3……カツタ、
6,7……ポテンシヨメータ(ドラム高さ検出手
段)、11……パルス発生器(走行位置検出手
段)、12……制御室、13……傾斜検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ダブルレンジング・ドラムカツタにおけるド
    ラム高さ調整装置を具備した左右1対のカツタに
    それぞれドラム高さ検出手段が設けられ、ドラム
    カツタ本体に該ドラムカツタ本体の傾斜角度検出
    手段を有する制御装置と走行位置検出手段とがそ
    れぞれ設けられるとともに、往路における前記ド
    ラム高さ検出手段、傾斜角度検出手段及び走行位
    置検出手段からの信号が前記制御装置に入力さ
    れ、この制御装置に設けられたマイクロコンピユ
    ータにより走行位置毎に切羽の稼行丈を一定に保
    つための下盤カツタドラム高さを演算し、記憶
    し、復路において該下盤カツタドラム高さ調整装
    置をこの記憶された値による出力信号により作動
    させることを特徴とした稼行丈制御装置を有する
    ダブルレンジング・ドラムカツタ。 2 制御装置は切羽内の少なくとも1個所の所定
    の位置におけるドラムカツタ各部の座標を計算し
    記憶するとともにこの記憶データに基づいてドラ
    ム高さ調整装置を制御することを特徴とした特許
    請求の範囲第1項記載の稼行丈制御装置を有する
    ダブルレンジング・ドラムカツタ。
JP61227697A 1986-09-26 1986-09-26 稼行丈制御装置を有するダブルレンジング・ドラムカツタ Granted JPS6383394A (ja)

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US07/098,474 US4822105A (en) 1986-09-26 1987-09-18 Double ended ranging drum shearer and method of controlling working height in mining face in use of the same
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JPH0323715B2 true JPH0323715B2 (ja) 1991-03-29

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101887273A (zh) * 2010-04-20 2010-11-17 中国矿业大学 采煤机滚筒自动调高实验装置及控制方法
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