[发明专利]一种掘进机记忆截割控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤巷机械领域的悬臂式掘进机，特别涉及一种掘进机记忆截割控制系统及其方法。

背景技术

国内煤及半煤岩巷道掘进一般采用悬臂式掘进机，是井下综掘工作的核心装备，这种掘进机具有机动性能好、可截割任意断面、效率高等优点。

悬臂式掘进机截割作业的方式有两种，人工截割方式和自动截割方式。人工截割方式是指司机手动操纵液压阀上的若干手柄，通过人工去控制升降油缸、回转油缸的运动速度、运动幅度、起停顺序，从而实现截割悬臂一定的回转、升降动作，最终截割出一个符合设计要求的巷道断面。其优点是：作业方式灵活、对工况的适应性强。其缺点是：工人劳动强度大、劳动条件恶劣，工作效率较低，断面截割质量较低，对司机的操作水平要求较高。实际上，截割后的断面质量如何，很大程度上就直接取决于司机的个人经验和手感。

自动截割方式是指工人通过人机交互界面，向掘进机输入各种所需要的截割参数，继而掘进机即可按照事先编制好的控制程序，自动去控制截割臂运动，最终自动截割出一个符合设计要求的巷道断面。在此过程中，工人只起到设定初始截割参数、监视工况的作用。在人工设定好初始的截割参数后，随后的整个截割作业的具体实施皆可由掘进机自动程控完成。这种自动截割方式的优点是：工人劳动强度小、劳动条件好，工作效率高，断面截割质量较高。其缺点是：作业方式欠灵活，较适用于煤巷的掘进作业，而对其他条件下的工况适应性不强。并且，实际试验时往往会出现：对于煤质较软的巷道，类S路径的设计会降低截割效率；对于除矩形、梯形外的特殊形状的巷道，达不到较好的截割效果。

随着计算机技术、通信技术、电子控制技术在大型机械的不断应用与发展，掘进机已经能够实现遥控和远程监测，工人可通过监测画面，远程操作遥控手柄，实现对掘进机的控制。本发明致力于提高煤矿井下掘进装备智能化水平，使巷道施工更加安全、优质、高效，提出一种记忆截割的作业方式，工人可以利于掘进机进行学习记忆，掘进机按照记忆存储的数据自动运行，这种截割方式为掘进机在巷道围岩稳定的条件下掘进，提供一种新的控制手段。

目前采煤机已有记忆截割方面的研究。但是由于采煤机与掘进机本体结构及工作方式上存在较大差异，并且没有较实用的方案，因此无法借鉴应用于掘进机上。

鉴于以上所述情况，本发明人基于多年从事此类领域的研究及承担完成大型项目的经验，经过不断的研究、设计，并经反复试验及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新的掘进机截割作业控制方法，使掘进机在围岩稳定的条件下，不仅可以使用手动方式、自动方式进行截割作业，还可以使用记忆截割方式，综合人工与自动截割的优点，减少工人掘进作业的劳动强度，并且记忆截割过程中加入的边界控制功能能够保证巷道断面边界的成形质量。

本发明的主要目的还在于，利用记忆截割技术，加之远程遥控与监测技术，可实现远程遥控人工示范截割，之后进行远程一键式控制进行记忆自动截割，达到综掘工作面掘进过程的少人甚至无人化，消除因突水、瓦斯突出等突发事故造成的人身安全隐患，解决了高突工作面的掘进安全难题。

发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的掘进机记忆截割控制系统及其方法，由检测单元、控制单元、执行单元、比例放大板和负载敏感式比例换向阀组组成，其中检测单元包括回转油缸位移传感器、升降油缸位移传感器和截割电机电流传感器；执行单元是指回转台回转油缸和截割臂升降油缸，用于驱动截割臂进行水平和垂直方向的单独或符合运动，从而控制截割头截割出所需巷道断面。整个掘进机记忆截割控制系统，由检测单元检测出描述人工示范截割路径的截割头和截割臂空间位置的油缸位移伸缩量，以及检测截割电机电流值，由控制单元采集检测单元的传感器信号进行存储记录，并且对记忆路径拟合重现后，直接或间接向掘进机的执行单元发出控制信号，进而控制掘进机截割臂和截割头进行记忆自动截割运动。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。