(13) B1 PL B1 E02F 3/26 E02F 9/20 G05B 19/19 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL(11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL(11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl5: E02F 3/26 E02F 9/20 G05B 19/19 (54)Układ wspomagania operatora koparki kołowej bez wysuwowej w czasie kształtowania pochylenia terenu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 23/91 (73)Uprawniony z patentu: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "POLTEGOR-INSTYTUT", Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/93 (72) Twórcy wynalazku: Mirosław Biernat, Wrocław, PL Zbigniew Borczyk, Wrocław, PL Mirosław Kwater, Wrocław, PL Antoni Rosseger, Wrocław, PL Edward Such, Wrocław, PL PL B1 1. Układ wspom agania operatora koparki kołowej bezwysuwowej w czasie kształtow ania pochylenia terenu, w spółpracujący z j ednostką steru jącą rucham i manewrow ymi koparki, układam i napędowymi sterow ania m echanizmów wykonawczych obrotu i zwodzenia wysięgnika, ze stykam i pomocniczymi tych napędów oraz przetwornikami pomiarowymi kąta obrotu i zwodzenia wysięgnika oraz drogi podjazdu, przyciskami ustaw iania wartości zadanych i wyświetlaczami w artości zadanych i zmierzonych, zn am ien n y tym, że steru - ją c a j ednostka (1) j est wyposażona w dodatkowy człon ( 1B), zawi e r a j ą c y układ(2)wymianydanychpołączonywejściemi wyjściem z j ednostką obliczeniow ą (2), przy czym do innych w ejść układu (2 2 ) wymiany danych dołączone są przycisk (4) sterow ania obliczaniem odchyłki plantow ania i przycisk (3) zad ajnik a pochylenia terenu oraz układ (2 5 ) obliczania kąta obrotu, który j est połączony z przetwornikiem (1 1 ) pomiaru i zerowania kąta obrotu, przetwornik (12) kierunku położenia wysięgnika względem podwozia, który j est połączony z tym sam ym przetwornikiem (1 1 ) pomiaru i zerowania kąta obrotu, a następnie układ (2 6 ) obliczania kąta obrotu, który j est połączony z przetwornikiem (1 6 ) pomiaru i kalibracji kąta zwodzenia w ysięgnika oraz układ (27) obliczania drogi podjazdu, który j e st połączony z przetwornikiem (20) pomiaru podjazdu i układ (28) obliczania pochylenia koparki, który j est połączony z układem (2 1 ) pomiaru pochylenia koparki, natom iast przycisk (3) zadajnlka pochylenia terenu j e st dołączony do układu (24) sterow ania zadanym pochyleniem terenu, wejściem i wyjściem połączonym z układem (22)....

2 UKŁAD WSPOMAGANIA OPERATORA KOPARKI KOŁOWEJ BEZWYSUWOWEJ W CZASIE KSZTAŁTOWANIA Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Układ wspomagania operatora koparki kołowej bezwysuwowej w czasie kształtowania pochylenia terenu, współpracujący z jednostką sterująca ruchami manewrowymi koparki, układami napędowymi sterowania mechanizmów wykonawczych obrotu i zwodzenia wysięgnika, ze stykami pomocniczymi tych napędów oraz przetwornikami pomiarowymi kąta obrotu i zwodzenia wysięgnika oraz drogi pojazdu, przyciskami ustawiania wartości zadanych i wyświetlaczami wartości zadanych i zmierzonych, z n a m i e n n y t y m, że sterująca Jednostka (1) jest wyposażona w dodatkowy człon (1B), zawierający układ (22) wymiany danych połączony wejściem i wyjściem z jednostką obliczeniową (2), przy czym do innych wejść układu (22) wymiany danych dołączone są przycisk (4) sterowania obliczaniem odchyłki plantowania i przycisk (3) zadajnika pochylenia terenu oraz układ (25) obliczania kąta obrotu, który jest połączony z przetwornikiem (11) pomiaru i zerowania kąta obrotu, przetwornik (12) kierunku położenia wysięgnika względem podwozia, który jest połączony z tym samym przetwornikiem (11) pomiaru i zerowania kąta obrotu, a następnie układ (26) obliczania kąta obrotu, który jest połączony z przetwornikiem (16) pomiaru i kalibracji kąta zwodzenia wysięgnika oraz układ (27) obliczania drogi podjazdu, który jest połączony z przetwornikiem (20) pomiaru podjazdu i układ (28) obliczania pochylenia koparki, który jest połączony z układem (21) pomiaru pochylenia koparki, natomiast przycisk (3) zadajnika pochylenia terenu jest dołączony do układu (24) sterowania zadanym pochyleniem terenu, wejściem i wyjściem połączonym z układem (22) wymiany danych, a innym wyjściem z wejściem układu (23) sterowania wyświetlaczami, drugim wejściem przyłączonego do wyjścia układu (22) wymiany danych, a wyjściem do dekodera (7) sygnałów transmisji danych. 2. Układ według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że do układu (22) wymiany danych dołączone jest wyjście układu kontroli (14) sterowania napędem zwodzenia wysięgnika, dołączonego do wyjścia napędowego układu (23) zwodzenia wysięgnika o wejściu połączonym ze sterującą jednostką (1). 3. Układ według zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, że do układu (22) wymiany danych dołączone jest wyjście układu kontroli sterowania (18) napędem podjazdu, którego wyjście połączone jest z wyjściem napędowego układu (17) podjazdu, o wejściu połączonym ze sterującą jednostką (1). * * * Przedmiotem wynalazku jest układ wspomagania operatora koparki kołowej bezwysuwowej w czasie kształtowania pochylenia terenu, po którym przemieszcza się koparka, podczas technologicznej pracy koparki na froncie roboczym. Kształtowanie pochylenia terenu czyli plantowanie, po którym przemieszcza się koparka jest konieczne dla uzyskania pochyleń terenu zapewniających właściwy spływ wód i bezpieczne pochylenie koparki. W dotychczasowej praktyce eksploatacyjnej kształtowanie pochylenia terenu odbywa się przy użyciu metod geodezyjnych, służących do ustalenia pochylenia terenu i wyznaczenia terenowych punktów kontrolnych. Kształtowanie pochylenia terenu realizuje operator koparki, który w oparciu o wyznaczone punkty kontrolne i wskazania osoby współpracującej ustawia odpowiednią wysokość podniesienia koła czerpakowego w czasie obrotu wysięgnika, przy czym proces ten jest realizowany poza pracą technologiczną. Powyższy sposób jest czasochłonny i zmniejsza średnią wydajność maszyny,

3 przy czym sama ocena prawidłowości uzyskanego pochylenia terenu jest subiektywna i często wymaga zastosowania sprzętu pomocniczego w celu wyrównania uzyskanego pochylenia. Z polskiego zgłoszenia P znany jest układ do kształtowania naczylenia skarpy bocznej stosowany przy urabianiu skarpy za pomocą koparek kołowych. Układ zawiera sterownik mikroprocesorowy połączony z czujnikiem kąta obrotu, czujnikiem kąta zwodzenia, układem wykonawczym sterującym napędem obrotu ramienia koparki i układem wykonawczym sterującym napędem zwodzenia wysięgnika koparki. Do wejść sterownika dołączony jest zadajnik żądanego pochylenia skarpy bocznej i zadajniki wprowadzające współrzędne dla lewej i prawej skarpy bocznej oraz układ wprowadzający współrzędne końca koła czerpakowego i inicjujący proces obliczenia kąta nachylenia skarpy bocznej. Do wyjść sterownika dołączony jest wskaźnik kąta nachylenia skarpy bocznej i układ sygnalizujący niemożliwość kształtowania kąta nachylenia skarpy bocznej pod żądanym kątem nachylenia. Znany układ realizuje inną funkcję i nie może być wykorzystany do kształtowania pochylenia terenu. Wynalazek dotyczy układu wspomagania operatora koparki kołowej bezwysuwowej w czasie kształtowania pochylenia terenu, współpracującego z jednostką sterującą ruchami manewrowymi koparki, układami napędowymi sterowania mechanizmów wykonawczych obrotu i zwodzenia wysięgnika, ze stykami pomocniczymi tych napędów oraz przetwornikami pomiarowymi kąta obrotu i zwodzenia wysięgnika oraz drogi podjazdu, przyciskami ustawiania wartości zadanych i wyświetlaczami wartości zadanych i zmierzonych. Istota wynalazku polega na tym, że jednostka sterująca jest wyposażona w dodatkowy człon, zawierający układ wymiany danych połączony wejściem i wyjściem z jednostką obliczeniową a do innych wejść układu danych dołączone są przycisk sterowania obliczaniem odchyłki plantowania i przycisk zadajnika pochylenia terenu oraz układ obliczania kąta obrotu, który jest połączony z przetwornikiem pomiaru i zerowania kąta obrotu, przetwornik kierunku położenia wysięgnika względem podwozia, który jest połączony z tym samym przetwornikiem pomiaru i zerowania kąta obrotu, a następnie układ obliczania kąta obrotu, który jest połączony z przetwornikiem pomiaru i kalibracji kąta zwodzenia wysięgnika oraz układ obliczania drogi podjazdu, który jest połączony z przetwornikiem pomiaru podjazdu i układ obliczania pochylenia koparki, który jest połączony z układem pomiaru pochylenia koparki. Przycisk zadajnika pochylenia terenu jest dołączony do układu sterowania zadanym pochyleniem terenu, wejściem i wyjściem połączonym z układem wymiany danych, a innym wyjściem z wejściem układu sterowania wyświetlaczami, drugim wejściem przyłączonego do wyjścia układu wymiany danych, a wyjściem do dekodera sygnałów transmisji danych. Korzystne jest, gdy do układu wymiany danych dołączone jest wyjście układu kontroli sterowania napędem zwodzenia wysięgnika, dołączonego do wyjścia układu napędowego zwodzenia wysięgnika, o wejściu połączonym z jednostką sterującą, a także układ sterowania napędem podjazdu, którego wejście połączone jest z wyjściem układu napędowego podjazdu, również połączonego swym wejściem z jednostką sterującą. Dzięki temu, że układ zgodny z wynalazkiem, w oparciu o pomiar rzeczywistego pochylenia koparki oraz zadane wzdłużne i poprzeczne pochylenia terenu oblicza na bieżąco, w czasie obrotu wysięgnika i jazdy koparki, wartość odchyłki odległości dolnej krawędzi koła czerpakowego od poziomu terenu o zadanym pochyleniu, możliwe jest łagodne przejście od stanu początkowego pochylenia - przyjętego jako początek procesu plantowania - do pochylenia zadanego. Dzięki układowi wartość i znak odchyłki wskazują na bieżąco operatorowi jak należy sterować zwodzeniem wysięgnika w celu uzyskania zadanego pochylenia terenu. Układ pozwala na uwzględnienie rzeczywistego pochylenia terenu, po którym przemieszcza się koparka, dla obu kierunków jazdy koparki oraz na przerwanie procesu plantowania i urabianie technologiczne bloku, a następnie na ponowne prowadzenie plantowania, po przejściu w czasie technologicznej pracy na najniższą półkę, przy czym plantowanie może być realizowane równocześnie z technologicznym urabianiem najniższej półki.

4 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest pokazany blokowy schemat układu. Jednostka sterująca 1 ruchami manewrowymi koparki ma dodatkowy człon 1B, do którego jest dołączona wejściem i wyjściem jednostka obliczeniowa 2, którą stanowi specjalizowany mikrokomputer. Do wejść dodatkowego członu 1B jednostki sterującej przyłączone są wyjścia przycisku 3 zadajnika pochylania terenu i przycisku 4 sterowania obliczaniem odchyłki plantowania. Do wejść jednostki sterującej 1 przyłączone są wyjścia pomocniczych styków 5 napędu skrętu koparki i pomocniczych styków 6 napędów obrotu i zwodzenia wysięgnika i napędu podjazdu koparki. Do wyjścia dodatkowego członu 1B przyłączony jest dekoder 7 sygnałów transmisji danych, którego jedno wyjście dołączone jest do wyświetlacza 8 zadanych pochyleń terenu, a drugie wyjście do wyświetlacza 9 odchyłki plantowania. Do wyjścia jednostki sterującej 1 przyłączone jest wejście układu 10 napędowego i mechanizm obrotu wysięgnika, który jest przyłączony do wejścia przetwornika 11 pomiaru i zerowania kąta obrotu, którego jedno wyjście jest dołączone do wejścia przetwornika 12 kierunku położenia wysięgnika względem podwozia. Wejście napędowego układu 13 mechanizmu zwodzenia wysięgnika połączone jest z innym wyjściem jednostki sterującej 1, a jedno z jego wyjść dołączone jest do wejścia układu 14 kontroli sterowania napędem zwodzenia wysięgnika, a drugie wyjście jest dołączone do wejścia mechanizmu 15 zwodzenia wysięgnika, którego wyjście przyłączone jest do wejścia przetwornika 16 pomiaru i kalibracji kąta zwodzenia wysięgnika. Odrębne wyjście jednostki sterującej 1 połączone jest z wejściem układu 17 napędowego pojazdu, którego jedno wyjście jest przyłączone do układu 18 kontroli sterowania napędem podjazdu, a drugie wyjście do mechanizmu 19 podjazdu o wyjściu przyłączonym do wejścia przetwornika 20 pomiaru podjazdu. W układzie znajduje się ponadto układ 21 pomiaru pochylenia koparki. W dodatkowym członie 1B jednostki sterującej podstawowym jest układ 22 wymiany danych. Do układu 22 wymiany danych przyłączony jest wejściem układ 23 sterowania wyświetlaczami 8 i 9, dołączony do wejścia dekodera 7 sygnałów transmisji danych i do wyjścia układu 24 sterowania zadanym pochyleniem terenu, będącym również częścią składową członu 1B. Układ 24 przyłączony jest wejściem i wyjściem do układu 22 wymiany danych oraz innym wejściem z wyjściem przycisku 3 zadajnika pochylenia terenu. Do wejść układu 22 wymiany danych przyłączone są, wchodzące w skład członu 1B, następujące układy: układ 25 obliczania kąta obrotu, który jest połączony z wyjściem przetwornika 11 pomiaru i zerowania kąta obrotu; układ 26 obliczania kąta zwodzenia, który jest połączony z wyjściem przetwornika 16 pomiaru i kalibracji kąta zwodzenia wysięgnika; układ 27 obliczania drogi podjazdu, który jest połączony z wyjściem przetwornika 20 pomiaru podjazdu oraz układ 28 obliczania pochylenia koparki, który jest połączony z wyjściem układu 21 pomiaru pochylenia koparki. Realizacja wspomagania sterowania w przykładowym układzie przebiega następująco. Przed rozpoczęciem plantowania operator koparki ustawia, przy pomocy przycisków wartości zadanych, żądaną wartość pochylenia bocznego i wzdłużnego terenu, które są wyświetlane na wyświetlaczu 8 wartości zadanych. Następnie ustawia wysięgnik, to jest dolną krawędź koła czerpakowego w lewym lub prawym skrajnym położeniu terenu plantowanego, opierając do o podłoże i naciska przycisk sterowania plantowaniem. Po przejechaniu wysięgnikiem w drugie skrajne położenie - prowadząc go dokładnie po terenie plantowanym - naciska drugi raz przycisk sterowania plantowaniem, co powoduje zapamiętanie przez układ pochylenia terenu, który będzie kształtowany i rozpoczyna proces obliczeń. W tym momencie na wyświetlaczu 9 odchyłki plantowania pojawi się wartość zero. Od tego momentu każda zmiana pochylenia koparki, przejechanie koparki do przodu lub do tyłu i zmiana wysokości wysięgnika będzie powodować obliczenie i wyświetlenie nowej wartości odchyłki plantowania. Podczas plantowania operator tak steruje wysokością wysięgnika, żeby na wyświetlaczu 9 odchyłki plantowania utrzymać wartość zero, co zapewnia łagodne przejście z terenu niesplantowanego do terenu o żądanym pochyleniu, a następnie utrzymanie żądanego

5 pochylenia. Załączenie skrętu koparki powoduje wyłączenie funkcji plantowania. Również załączenie napędu jazdy lub napędu zwodzenia, w czasie gdy zasilanie układu było wyłączone, jest wykrywane przez układ kontroli 14 zwodzenia i układ 18 kontroli jazdy, co powoduje wyłączenie funkcji plantowania. Zabezpiecza to układ przed niewłaściwym kształtowaniem pochylenia terenu w wyniku zmiany ustawienia koparki względem plantowanego terenu, zgubienie informacji o przejechanej przez koparkę drodze lub położeniu wysięgnika.

6 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł