DE3509671C2

DE3509671C2 - Sensoranordnung für die Steuerung der Frästiefeneinstellung eines Oberflächenfräsers

Info

Publication number: DE3509671C2
Application number: DE19853509671
Authority: DE
Inventors: Reinhard 5461 Windhagen Wirtgen
Original assignee: Individual
Current assignee: Wirtgen GmbH
Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1987-04-09
Also published as: DE3509671A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausbeutung von Lagerstätten nach dem Oberflächengewinnungsverfahren mit einem selbstfahrenden Fahrwerk und einer daran höhenverstellbar montierten Fräswalze zum Abfräsen der Lagerstätte in einer bestimmten Tiefe sowie einer Ladevorrichtung für das abgefräste Material mit einem Transportband, an dem oder über dem ein oder mehrere Sensoren für elektromagnetische Strahlung vorgesehen sind, die auf die von dem abgefrästen und von dem Transportband abtransportierten Material reflektierte Strahlung ansprechen und Strahlungsänderungen anzeigen und in elektrische Signale umwandeln, die ihrerseits zur Steuerung der Frästiefeneinstellung der Fräswalze verwendet werden. Der oder die Sensoren bestehen dabei vorzugsweise aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die nebeneinander angeordnet sind und vorzugsweise mit einer Lichtwellenlänge im IR-Bereich arbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für die Steuerung der Frästiefeneinstellung eines Oberflächenfräsers, d. h. einer Vorrichtung zum Abbau von Lagerstätten nach dem Oberflächengewinnungsverfahren, wie es aus der DE-Zeitschrift "Bergbau", 1984, 371-376 bekannt ist, und die Gegenstand des zeitlich älteren Patents 35 04 610 ist. Diese Vorrichtung weist ein selbstfahrendes Fahrwerk sowie eine daran höhenverstellbar montierte Fräswalze zum Abfräsen der Lagerstätte in einer bestimmten Tiefe sowie eine Ladevorrichtung mit einem Transportband für das abgefräste Lagerstättenmaterial auf.
Diese Vorrichtungen bzw. Maschinen fahren über die Lagerstätte und fräsen das Lagerstättenmaterial ab, wobei das in zerkleinerter Form anfallende Material mit Hilfe der Ladevorrichtung sofort auf Transportfahrzeuge geladen wird, die mit gleicher Geschwindigkeit hinter oder neben der Vorrichtung fahren und so für den kontinuierlichen Abtransport sorgen.
Obgleich die Lagerstätten zwar häufig eine sehr große Mächtigkeit der abzubauenden Schichten aufweisen, so verlaufen indessen diese Schichten nicht immer genau parallel zur Oberfläche. Verwerfungen und Verschiebungen in der Erdkruste im Laufe der Jahrtausende haben vielmehr dazu geführt, daß die auszubeutenden Lagerschichten an gewissen Stellen wieder in der Erdoberfläche verschwinden und dann plötzlich wieder zutage treten. Darüber hinaus wechseln die abzubauenden Lagerstätten mineralischer Rohstoffe häufig mit tauben Schichten aus Nebengestein, was zur Folge hat, daß bei dem erwähnten Oberflächengewinnungsverfahren mittels der Oberflächenfräser nicht nur der gewünschte mineralische Rohstoff, also beispielsweise Kohle, sondern auch häufig Nebengestein gefördert wird. Selbst in Fällen, in denen der Oberflächenfräser noch eindeutig über Lagerstättenmaterial fährt, kann es doch geschehen, daß die Mächtigkeit der Lagerstättenschicht nicht mehr an allen Stellen der Frästiefe entspricht, so daß nur ein Bruchteil des geförderten Materials wirklich der gewünschte mineralische Rohstoff ist und zusätzlich eine große Menge Nebengestein mitgefördert wird, weil die Fräswalze des Oberflächenfräsers an gewissen Stellen zu tief gefräst hat.
In der Praxis erweist sich dies als außerordentlich nachteilig, weil das so mit den Oberflächenfräsern geförderte Material nochmal von dem tauben Gestein getrennt werden muß.
Es besteht zwar grundsätzlich die Möglichkeit, daß der Operator des Oberflächenfräsers das Abwurfende des Transportbandes im Auge behält und dann, wenn statt des gewünschten mineralischen Rohstoffes Nebengestein in das Transportfahrzeug abgeworfen wird, die Frästiefeneinstellung des Oberflächenfräsers verändert. Diese Maßnahme erweist sich in der Praxis jedoch als wenig erfolgreich.
Aus der DE-PS 1 17 903 ist es bereits bekannt, bei derartigen Maschinen die von der abgefrästen Schicht reflektierte Lichtstrahlung mit der Lichtstrahlung der nicht angeschnittenen Schicht zu vergleichen und zur Steuerung der Frästiefeneinstellung der Maschine zu verwenden.
Gemäß der vorerwähnten, früher eingereichten eigenen Patentanmeldung erfolgt die Frästiefeneinstellung der Fräswalze mittels Hydraulikzylindern, die über Sensoren gesteuert werden, die hinter der Fräswalze angeordnet sind und das von der abgefrästen Oberfläche reflektierte Licht empfangen und zur Steuerung der Frästiefeneinstellung der Fräswalze verwenden.
Die Anordnung der Sensoren hinter der Fräswalze erweist sich indessen als sehr nachteilig, weil durch die starke Staubentwicklung die Sensoren einer schnellen Verschmutzung unterliegen, was zu häufigen Fehlsteuerungen Anlaß gibt.
Diesen Nachteil zu beheben, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einer Sensoranordnung für die Steuerung der Frästiefeneinstellung eines Oberflächenfräsers, bei der die durch Änderung der empfangenen Strahlung verursachten Signale über einen entsprechenden Schaltkreis die Frästiefeneinstellung steuern, dadurch, daß ein oder mehrere Sensoren (B 1) dem Abförderstrom des gewonnenen Rohstoffes zugeordnet ist oder sind, um die vom Fördergut reflektierte elektromagnetische Strahlung zu messen.
Als Lichtsensor kann im einfachsten Falle eine Fotozelle Anwendung finden, die das von dem abgefrästen Material auf dem Transportband reflektierte Licht mißt. Solange die Fräswalze beispielsweise in Kohle arbeitet und das abgefräste Material aus schwarzer Kohle besteht, ist der durch das von der schwarzen Kohle reflektierte geringe Licht verursachte Fotostrom sehr gering, während andererseits dann, wenn statt der schwarzen Kohle helles Nebengestein auf das Förderband gelangt, wesentlich mehr Licht von diesem Nebengestein reflektiert wird. Dadurch wird in der Fotozelle ein entsprechend großer Fotostrom erzeugt, der wiederum im einfachsten Fall ein Signal auslöst oder aber direkt automatisch die Höheneinstellung der Fräswalze verändert, bis ausschließlich Kohle abgefräst wird, was dann durch einen entsprechend geringen Fotostrom angezeigt wird.
Da bei einer solchermaßen ausgebildeten relativ einfachen Lichtsensorvorrichtung der gemessene Fotostrom von der Tageshelligkeit beeinflußt wird und bei Dunkelheit eine Erkennung der unterschiedlichen mineralischen Rohstoffe nicht möglich ist, hat es sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als zweckmäßig erwiesen, wenn der oder die Sensoren jeweils aus einem Sender und einem Empfänger für die vom Sender ausgesandte und vom Lagerstättenmaterial reflektierte elektromagnetische Strahlung bestehen.
Mit einer solchermaßen ausgebildeten Sensoreinheit ist man von der Umgebungshelligkeit weitgehend unabhängig, so daß auch bei Dunkelheit ohne Schwierigkeit eine Erkennung des abgefrästen und von dem Transportband transportierten Lagerstättenmaterials aufgrund des reflektierten Lichtes möglich ist.
Der Lichtsender und der Lichtempfänger sind dabei zweckmäßig im gleichen Gehäuse angeordnet, wodurch die Montage wesentlich erleichtert wird.
Da der Weg des Lichtes vom Lichtsender zum Lagerstättenmaterial und wieder zurück zum Empfänger relativ kurz ist, kann mit relativ großen Lichtintensitäten gearbeitet werden, wodurch Unterschiede in der Tageshelligkeit weitgehend ohne Einfluß auf das reflektierte Licht sind.
Dieser Einfluß der Tageshelligkeit wird indessen noch weiter dadurch eliminiert, daß gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der oder die Lichtsensoren mit ausgewählten Lichtfrequenzen arbeiten, und zwar vorzugsweise im Ultrarotbereich.
Bei einer solchen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet der Lichtsender Ultrarot-Licht mit einer bestimmten Wellenlänge aus, welches dann von dem Lagerstättenmaterial reflektiert und von dem Lichtempfänger aufgenommen und in einen entsprechenden elektrischen Strom umgewandelt wird, der seinerseits nach entsprechender Verstärkung zur Steuerung der Frästiefeneinstellung der Fräswalze benutzt werden kann.
Die Anordnung der Sensoreinheit kann an sich an einer beliebigen Stelle des Transportbandes vorgesehen werden. Hierbei ist indessen zu berücksichtigen, daß die Ansprechgeschwindigkeit um so schneller ist, je näher die Sensoreinheit am Auftragende des Transportbandes angeordnet ist.
Anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Oberflächenfräser zur Ausbeutung von Lagerstätten nach dem Oberflächengewinnungsverfahren in schemtischer Darstellung und
Fig. 2 das Schaltschema für die Frästiefensteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von dem über dem Ladeband vorgesehenen Sensor.
Der in Fig. 1 gezeigte Oberflächenfräser zur Ausbeutung von Lagerstätten nach dem Oberflächengewinnungsverfahren besteht aus einem selbstfahrenden Fahrwerk 1 mit lenkbarem und höhenverstellbarem Raupenfahrwerk 2 am vorderen Ende und zwei nebeneinander am hinteren Ende angeordneten Raupenfahrwerken 3. Zwischen den Fahrwerken ist höhenverstellbar über Hydraulikzylinder 4 eine Fräswalze 5 angeordnet, die die Lagerstätte 6 in einer vorbestimmten Tiefe abfräst, wobei das abgefräste Material je nach der Drehrichtung der Fräswalze 5 sich entweder direkt hinter der Fräswalze sammelt oder dann, wenn die Fräswalze gegen die Fahrtrichtung dreht, sich vor der Fräswalze sammelt und sodann über die Fräswalze nach hinten gefördert wird. Von dort gelangt das abgefräste Material mittels des Transportbandes 7 auf ein weiteres Ladeband 8 und wird von dort auf ein Transportfahrzeug geladen, welches dem Oberflächenfräser folgt.
Im Führerhaus 9 ist die Steuerzentrale untergebracht. Die Steuerung der Fräswalze 5 erfolgt über die vom Sensor B 1 erhaltenen Signale. Der Sensor B 1 ist dabei über dem Ladeband 7 angeordnet und spricht auf die vom abgefrästen Material reflektierten Lichtsignale an.
Wenn auf dem Ladeband 7 beispielsweise schwarze Kohle gefördert wird, dann empfängt der Sensor B 1 relativ schwache reflektierte Lichtsignale, während andererseits dann, wenn auf dem Ladeband 7 helles Nebengestein erscheint, der Sensor B 2 auf die viel stärkeren reflektierten Lichtstrahlen von dem hellen Nebengestein anspricht und über eine entsprechende Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird bewirkt, daß die Frästiefeneinstellung der Fräswalze 5 so lange geändert wird, bis auf dem Ladeband wieder schwarze Kohle erscheint.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird über den Schalter S ₁ die Steuerungsanlage eingeschaltet und in Stellung I auf Hell-Erkennung und in Stellung II auf Dunkel-Erkennung geschaltet.
Der Sensor B ₁ empfängt die von dem abgefrästen Material auf dem Ladeband reflektierten Lichtstrahlen und setzt dieselben in elektrische Signale um.
Über den Ferneinsteller R ₁ wird die Empfindlichkeit des Sensors entsprechend der Reflexionsfähigkeit des Materials vom Führerhaus 9 aus eingestellt.
Über die Kontakte der Relais K ₁, K ₃ wid die Hydraulikeinstellung der Fräswalze 5 angesteuert. Die Signale "AUF" und "AB" werden über das Zeitrelais K ₅ verzögert, so daß nur entsprechend große Materialänderungen auf dem Ladeband im Endeffekt eine Veränderung der Höheneinstellung der Fräswalze auslösen.
Parallel zu den Relais K ₁, K ₄ und K ₅ sind Leuchtdioden H ₁, H ₂ bzw. H ₃ vorgesehen, die ebenfalls angesteuert werden und dem Operator im Führerhaus 9 anzeigen, welche Funktion angesteuert wird.
Es ist somit möglich, die Frästiefe entsprechend der Anzeige dieser Leuchtdioden mit dem Schalter S ₂ manuell zu steuern.

Claims

1. Sensoranordnung für die Steuerung der Frästiefeneinstellung eines Oberflächenfräsers, bei der die Frästiefeneinstellung in Abhängigkeit von den durch Änderung der empfangenen Strahlung verursachten Signale über einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sensoren (B 1) dem Abförderstrom des gewonnenen Rohstoffes zugeordnet ist oder sind, um die vom Fördergut reflektierte elektromagnetische Strahlung zu messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (B 1) aus einem Sender und einem Empfänger für die vom Sender ausgesandte und vom abgefrästen Material reflektierte elektromagnetische Strahlung besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (B 1) aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger für das ausgesandte und von dem transportierten Material reflektierte Licht besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger im IR-Wellenlängenbereich arbeiten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (B 1) in der Nähe des Aufgabeendes des Transportbandes (7) des Oberflächenfräsers angeordnet ist.