[发明专利]悬臂式掘进机及其掘进控制方法

权利要求书

1.一种悬臂式掘进机，其特征在于，包括：用于调节悬臂角度的水平调整油缸和垂直调整油缸，所述水平调整油缸和所述垂直调整油缸通过比例阀与控制单元连接；

所述悬臂上设置有横向旋转编码器和纵向旋转编码器，分别用于检测所述悬臂的水平角度和垂直角度，并发送给所述控制单元；

所述控制单元，用于通过所述比例阀控制所述水平调整油缸和所述垂直调整油缸动作。

2.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机，其特征在于，所述悬臂式掘进机的机身上设置有与巷道激光指向装置相适配的激光接收装置，用于激光指向定位掘进方向。

3.根据权利要求1或2所述的悬臂式掘进机，其特征在于，所述悬臂式掘进机的机身上设置有机身姿态传感器，所述机身上设置有支撑单元，所述机身姿态传感器和所述支撑单元分别与所述控制单元连接；

所述控制单元，用于根据机身姿态传感器检测到的机身倾角，调整所述支撑单元使所述机身保持水平并固定。

4.根据权利要求3所述的悬臂式掘进机，其特征在于，所述支撑单元包括设置在所述机身底部的底板支护，设置在所述机身顶部的顶板支护和设置在所述机身侧壁的侧壁支护。

5.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机，其特征在于，所述控制单元以多个防爆箱插接组合形成，每个防爆箱内设置有一个控制模块。

6.一种悬臂式掘进机的掘进控制方法，其特征在于，所述方法包括：

控制单元根据给定角度，通过比例阀控制水平调整油缸和垂直调整油缸动作，调整悬臂至目标角度；

横向旋转编码器和纵向旋转编码器采集悬臂的当前角度信息，并将当前角度信息发送给控制单元；

控制单元根据当前角度与给定角度之间的差值，发出指令控制水平调整油缸和垂直调整油缸动作；

重复上述过程直至悬臂的当前角度信息与给定角度相同。

7.根据权利要求6所述的悬臂式掘进机的掘进控制方法，其特征在于，所述方法还包括：悬臂式掘进机移动至目标位置后，机身姿态传感器检测机身倾角并发送给控制单元，控制单元根据机身倾角调整支撑单元动作使机身保持水平并固定。

8.根据权利要求7所述的悬臂式掘进机的掘进控制方法，其特征在于，机身保持水平并固定之后，开始掘进工作，掘进过程包括顺次进行的第一阶段掘进、第二阶段掘进、第三阶段掘进，下述公式中，α表示悬臂横向角度，β表示悬臂纵向角度，R表示悬臂长度、r表示炮头半径、Lw表示目标巷道宽度；

第一阶段掘进包括：悬臂带动炮头顺时针方向进行数圈圆周运动，每圈圆周运动的起始位置为横向角度∠α＝0°，纵向角度通过下述公式进行确定：

当时：

当时：

9.根据权利要求8所述的悬臂式掘进机的掘进控制方法，其特征在于，第二阶段掘进包括：

悬臂带动炮头进行数次扇形往复运动，每次扇形往复运动的起始位置为横向角度∠α＝0°，纵向角度通过下述公式确定：

直至炮头往复运动结束，完成第二阶段掘进。

10.根据权利要求9所述的悬臂式掘进机的掘进控制方法，其特征在于，第三阶段掘进包括：完成第一阶段掘进和第二阶段掘进之后，检测机身竖直方向误差角度、机身水平方向误差角度和机身偏移角度，并根据机身竖直方向误差角度、机身水平方向误差角度和机身偏移角度，对悬臂的移动进行修正。