申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2018-12-11

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN109736868B

主分类号：E21D23/18(20060101)

分类号：E21D23/18(20060101);E21D23/26(20060101);G01B21/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2019.06.04#实质审查的生效;2019.05.10#公开

摘要：本发明公开了一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置、综采面液压支架推移推杆机构及方法，感知装置包括综采工作面，该综采工作面包括若干个液压支架底座，每个液压支架底座的推移推杆均与一个刮板输送机中部槽连接；每个推移推杆的左、右两侧分别设有用于实时感知所述推移推杆位姿的左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元，中央信号处理单元根据左侧位姿感应单元所反馈的位移和根据右侧位姿感应单元所反馈的位移来感知推移推杆的偏移程度，并通过执行机构进行调整。本发明通过实时感知推移推杆的位姿，并对其进行实时调节，从而保证了推移推杆处于中间位置，机构简单，响应快，精度高，性价比高。

主权项：1.一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，包括综采工作面，该综采工作面包括若干个液压支架底座，每个液压支架底座的推移推杆均与一个刮板输送机中部槽连接；其特征在于，每个推移推杆的左、右两侧分别设有用于实时感知所述推移推杆位姿的左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元，中央信号处理单元，根据左侧位姿感应单元所反馈的位移sL，和根据右侧位姿感应单元所反馈的位移sR，通过一一判断位移sL和位移sR的大小，来感知推移推杆的偏移程度；执行机构，设置在每个液压支架底座和推移推杆之间，接收所述中央信号处理单元的控制信号对推移推杆的位姿进行调整。

全文数据：综采面液压支架推移推杆位姿感知装置、综采面液压支架推移推杆机构及方法技术领域本发明涉及一种综采工作面推移推杆位姿感知装置、综采面液压支架推移推杆机构及方法，具体是一种煤矿井下综采工作面液压支架底座推移位姿的自动感知，属于液压支架底座推移位姿自动感知领域。背景技术液压支架底座作为综采工作面的关键机电装备之一，实现液压支架底座的自主跟机控制是实现综采工作面“少人化”和“无人化”开采，改善工人劳动条件，降低劳动强度的必要条件。液压支架底座在综采工作面使用过程中，要承受巨大的压力、拉力、撞击、摩擦和腐蚀等多种复杂的工况，并且除了承受巨大的载荷冲击还受到现场工人操作水平的影响，都会对液压支架底座的自主跟机控制造成很大的影响。液压支架底座自主跟机控制，可以有效地提高综采工作面的生产效率，减少操作人员的数量，降低工人劳动强度。然而，在液压支架底座自主跟机过程中，液压支架底座的推移推杆位姿感知是影响三机协同工作的关键因素。液压支架底座的推移位姿是指液压支架底座随着工作面向前推进，周期性推溜和移架时，刮板输送机中部槽所形成的位姿状态。在采煤过程中，液压支架底座、刮板输送机和煤壁需要保持一定的直线度，才能保证采煤装备顺利工作。而液压支架底座的推移位姿是工作面直线度的关键因素。只有推移推杆处于中间位置，才能更好的保证工作面直线度。液压支架底座推移液压缸的一端是通过销轴的铰链连接，而推移液压缸只提供推力或者拉力，不能导向，所以在液压支架底座推移过程中，推移推杆在其工作平面内易受到刮板输送机中部槽工作阻力等因素影响，会出现左右摆动，偏移中间位置，导致刮板输送机中部槽倾斜，从而造成综采工作面刮板输送机机身参差不齐，影响刮板输送机机身的直线度，使机身的直线度无法满足生产使用要求，导致刮板链断裂，刮板输送机中部槽磨损和机身的严重变形，进而引起一系列的故障，甚至整个采煤过程不能正常运行，存在巨大的安全隐患。目前，现有煤矿液压支架底座自主跟机过程中，都没有对推移推杆的位姿进行感知，忽略了推移推杆位姿对刮板输送机中部槽的影响，因而不能保证工作面良好的直线度。发明内容针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置及方法，通过实时感知推移推杆的位姿，并对其进行实时调节，从而保证了推移推杆处于中间位置，机构简单，响应快，精度高，性价比高。为了实现上述目的，本发明将采取如下的技术方案：一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，包括综采工作面，该综采工作面包括若干个液压支架底座，每个液压支架底座的推移推杆均与一个刮板输送机中部槽连接；每个推移推杆的左、右两侧分别设有用于实时感知所述推移推杆位姿的左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元，中央信号处理单元，根据左侧位姿感应单元所反馈的位移sL，和根据右侧位姿感应单元所反馈的位移sR，通过一一判断位移sL和位移sR的大小，来感知推移推杆的偏移程度；执行机构，设置在每个液压支架底座和推移推杆之间，接收所述中央信号处理单元的控制信号对推移推杆的位姿进行调整。所述左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元为结构相同的四边形平面连杆机构，且四边形平面连杆机构对称安装在每个推移推杆两侧，其中，所述四边形平面连杆机构包括：机架、第一连架杆、第二连架杆和导向滑架，其中，所述机架固定于液压支架底座的底座内侧壁上，导向滑架与推移推杆相邻一侧嵌入推移推杆的杆壁中，并且可在推移推杆的杆壁中沿水平方向前、后滑动；所述第一连架杆和第二连架杆相互平行且结构相同，均是由连架杆滑杆和连架杆杆腔组成的导向滑杆机构，其中，第一连架杆的连架杆滑杆端通过销轴与机架底端铰接，连架杆杆腔端通过销轴与导向滑架底端铰接；第二连架杆的连架杆滑杆端通过销轴与机架上端铰接，连架杆杆腔端通过销轴与导向滑架上端铰接；位移传感器，安装在四边形平面连杆机构的连架杆杆腔内，用于根据与导向滑架的相对运动，检测出推移推杆两侧相应的位移sL和位移sR，并将所检测到的位移sL和位移sR实时反馈至中央信号处理单元。所述执行机构为液压缸，液压缸固定在液压支架底座内部，液压缸的伸缩轴端与推移推杆的外壁铰接。所述位移传感器为拉杆式位移传感器，所述拉杆式位移传感器的拉杆固定在连架滑杆的底端。所述推移推杆的外壁上设有沿水平方向布置的滑槽，所述滑槽内滑动连接所述四边形平面连杆机构上的导向滑架。一种综采面液压支架推移推杆机构采用所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置。本发明进一步公开了一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置的位姿调整方法，推移推杆左侧的左侧位姿感应单元将位移sL转换为电压值UL，液压支架底座右侧的左侧位姿感应单元将位移sR转换为电压值UR，若UR＞UL，感知到推移推杆的位姿向左侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线正角度，以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽右下偏移，随着UR-UL值的增大而增大，通过执行机构动作拉动所述推移推杆向右移动，调整UL和UR的值，使两者相等，即UR-UL＝0，此时推移推杆位姿处于中位，即液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度；若UR＜UL，感知到推移推杆的位姿向右侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线负角度，以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽左下偏移，随着UL-UR值的增大而增大，通过执行机构动作推动所述推移推杆向左移动，调整UL和UR的值，使两者相等，即UL-UR＝0，此时推移推杆位姿处于中位，即液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度。有益效果：根据上述的技术方案，本发明相对于现有技术而言，具有如下的优点：本发明中位姿感应单元采用平行四边形机构，平行四边形机构对边是始终平行的，即导向滑块始终与液压支架底座内壁是平行的，增加了四边形连杆机构的稳定性，从而提高了位移传感器的测量精度以及数值变动的稳定性；另外，平行四边形机构受力均匀，从而增长了使用寿命，间接的提高了煤炭生产效率。平行四边形机构内设有位移传感器，通过位移传感器检测的位移转化为电压信号传送到中央信号处理单元进行数据拟合，根据信号处理的结果来准确感知液压支架底座的推移推杆的偏移程度，通过调整使推移推杆两侧的位移传感器值相等，进而完成液压支架底座的推移推杆的位姿感知及调整，此装置精度高，性价比高，能够克服矿井下恶劣的环境，使用寿命长。附图说明图1为本发明推移推杆位姿感知方法流程示意图；图2为本发明推移推杆位姿感知过程推移推杆位姿示意图；图3为本发明图2中I处推移推杆位姿感知装置和平行四边形机构安装示意图；图4为本发明直线位移传感器安装结构图；图5为本发明图2中II处刮板输送机中部槽不正示意图；图6为本发明图3中IV处平行四边形机构滑动导向示意图；图7为本发明位姿修正机构局部剖视图；图中：1、液压支架底座，2、推移液压缸，3、液压支架底座，4、四边形平面连杆机构，5、推移推杆，6、销轴，7、刮板输送机中部槽，8、导向滑架，9、连架杆杆腔，10、位移传感器，11、连架杆滑杆，12、机架，13、连架杆，14、执行机构，15、导向滑块，16、煤壁。具体实施方式下面将结合具体实施例和说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地标书，显然，描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。如图1至图5所示，本发明综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，包括信号采集系统、信号感知处理系统和执行机构，其中，所述信号采集系统包括：两个四边形平面连杆机构4，两个所述四边形平面连杆机构4对称安装在推移推杆与液压支架底座之间；信号感知处理系统主要有信号感知模块和数据处理模块组成，两端分别连接信号采集端和执行系统的液压支架底座1；执行机构为一液压推杆，液压推杆接收所述信号感知处理系统的信号，推动或拉动所述推移推杆控制刮板输送机中部槽7的位置。如图2和图3所示，虚线代表满足综采工作面直线度的刮板输送机中部槽端正参考线；四边形平面连杆机构对称安装在推移推杆的两侧，每个四边形平面连杆机构均包括机架、第一连架杆、第二连架杆和导向滑架，其中，连架杆是由连架杆滑杆和连架杆腔共同组成的导向滑杆机构。实现位移传感器的信号采集，机架固定于液压支架底座的底座内侧壁，导向滑架与推移推杆相邻一侧嵌入推移推杆的杆壁中，并且可在推移推杆的杆壁中沿水平方向前、后滑动，以保证四边形平面连杆机构相对于推移推杆之间能够发生前、后方向的相对移动。本实施例中，安装在推移推杆左侧的平行四边形机构为平行四边形机构L，而安装在推移推杆右侧的平行四边形机构为平行四边形机构R；如图4所示，位移传感器采用拉杆式位移传感器，安装于四边形平面连杆机构中，针对于每一个液压支架底座1，配装有两个，分别安装在平行四边形机构L和平行四边形机构R中，安装在平行四边形机构L的为拉杆式位移传感器L，安装在平行四边形机构R的为拉杆式位移传感器R，所述拉杆式位移传感器均固定于平行四边形机构的连架杆腔内，拉杆式位移传感器的拉杆固定于平行四边形机构的连架滑杆底端。如图5所示，液压支架底座1的推移推杆5偏移极限位置时，刮板输送机中部槽7处于不正的状态，与理想的综采工作面刮板输送机的直线偏移一定角度，影响综采工作面的直线度。以下详细地说明本发明的推移推杆的感知方法：推移推杆左侧的位移传感器L为参考值UL，液压支架底座右侧的拉杆式位移传感器R的电压值UR若大于UL，感知到推移推杆的位姿向左侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线正角度以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽右下偏移，随着UR-UL值的增大而增大，通过执行机构调整UL和UR的值，使两者相等，即UR-UL＝0，此时推移推杆位姿处于中位液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度。液压支架底座右侧的拉杆式位移传感器R的电压值UR若小于UL，感知到推移推杆的位姿向右侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线负角度以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽左下偏移，随着UL-UR值的增大而增大，通过执行机构调整UL和UR的值，使两者相等，即UL-UR＝0，此时推移推杆位姿处于中位液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度。作为本发明技术方案的优选实施例，所述执行机构为设置在每个液压支架底座和推移推杆之间的液压缸。

权利要求：1.一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，包括综采工作面，该综采工作面包括若干个液压支架底座，每个液压支架底座的推移推杆均与一个刮板输送机中部槽连接；其特征在于，每个推移推杆的左、右两侧分别设有用于实时感知所述推移推杆位姿的左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元，中央信号处理单元，根据左侧位姿感应单元所反馈的位移sL，和根据右侧位姿感应单元所反馈的位移sR，通过一一判断位移sL和位移sR的大小，来感知推移推杆的偏移程度；执行机构，设置在每个液压支架底座和推移推杆之间，接收所述中央信号处理单元的控制信号对推移推杆的位姿进行调整。2.根据权利要求1所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，其特征在于，所述左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元为结构相同的四边形平面连杆机构，且四边形平面连杆机构对称安装在每个推移推杆两侧，其中，所述四边形平面连杆机构包括：机架、第一连架杆、第二连架杆和导向滑架，其中，所述机架固定于液压支架底座的底座内侧壁上，导向滑架与推移推杆相邻一侧嵌入推移推杆的杆壁中，并且可在推移推杆的杆壁中沿水平方向前、后滑动；所述第一连架杆和第二连架杆相互平行且结构相同，均是由连架杆滑杆和连架杆杆腔组成的导向滑杆机构，其中，第一连架杆的连架杆滑杆端通过销轴与机架底端铰接，连架杆杆腔端通过销轴与导向滑架底端铰接；第二连架杆的连架杆滑杆端通过销轴与机架上端铰接，连架杆杆腔端通过销轴与导向滑架上端铰接；位移传感器，安装在四边形平面连杆机构的连架杆杆腔内，用于根据与导向滑架的相对运动，检测出推移推杆两侧相应的位移sL和位移sR，并将所检测到的位移sL和位移sR实时反馈至中央信号处理单元。3.根据权利要求1所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，其特征在于，所述执行机构为液压缸，液压缸固定在液压支架底座内部，液压缸的伸缩轴端与推移推杆的外壁铰接。4.根据权利要求2所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，其特征在于，所述位移传感器为拉杆式位移传感器，所述拉杆式位移传感器的拉杆固定在连架滑杆的底端。5.根据权利要求1所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置，其特征在于，所述推移推杆的外壁上设有沿水平方向布置的滑槽，所述滑槽内滑动连接所述四边形平面连杆机构上的导向滑架。6.一种综采面液压支架推移推杆机构，其特征在于，采用如权利要求1所述的综采面液压支架推移推杆位姿感知装置。7.一种基于权利要求1～5中任一所述综采面液压支架推移推杆位姿感知装置的位姿调整方法，其特征在于：推移推杆左侧的左侧位姿感应单元将位移sL转换为电压值UL，液压支架底座右侧的左侧位姿感应单元将位移sR转换为电压值UR，若UR＞UL，感知到推移推杆的位姿向左侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线正角度，以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽右下偏移，随着UR-UL值的增大而增大，通过执行机构动作拉动所述推移推杆向右移动，调整UL和UR的值，使两者相等，即UR-UL＝0，此时推移推杆位姿处于中位，即液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度；若UR＜UL，感知到推移推杆的位姿向右侧偏移，此时刮板输送机中部槽与刮板输送机中部槽端正线负角度，以刮板输送机中部槽端正线为基准，从刮板输送机中部槽端正线起，刮板输送机中部槽逆时针与端正线成的角度为正角，刮板输送机中部槽顺时针与端正线成的角度为负角，刮板输送机中部槽左下偏移，随着UL-UR值的增大而增大，通过执行机构动作推动所述推移推杆向左移动，调整UL和UR的值，使两者相等，即UL-UR＝0，此时推移推杆位姿处于中位，即液压支架底座中间位置，刮板输送机中部槽与中部端正线平行，满足其直线度。

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