專利名稱：采煤機及其采高系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及采煤設備技術(shù)領域，特別是涉及一種采高系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包 括上述采高系統(tǒng)的采煤機。
背景技術(shù)：
我國是世界主要的產(chǎn)煤國家，煤礦總數(shù)超過全世界其他所有國家煤礦數(shù)目之和， 目前，綜合機械化采煤成為對煤層進行開采的主要方法。綜合機械化采煤是指采煤工作面全部生產(chǎn)過程，包括破煤、裝煤、運煤、支護、采空 區(qū)處理及回采巷道運輸、掘進等全部機械化。綜采工作面成套設備主要包括采煤機、刮板 輸送機與液壓支架。采煤機是綜合機械化采煤的破煤設備，它是集機械、電氣和液壓為一體 的大型復雜系統(tǒng)；刮板輸送機是指用刮板鏈牽引，在槽內(nèi)運送煤炭等散料的輸送機械；液 壓支架是綜合機械化采煤的支護設備，用于支護采場頂板，維護采煤機以及刮板輸送機等 設備的作業(yè)空間，并隨同工作面采運設備向前移動。在工作過程中，采煤機的滾筒不斷旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)破煤，為了方便刮板輸送機的設置以 及綜采工作面成套設備的移動，同時，方便液壓支架等支護設備的支護，保證其支護效果， 需要保證采煤巷道的平直性，以及整個巷道頂部和底部的平整，為此，需要控制采煤機的截 割滾筒的高度。現(xiàn)有技術(shù)中，對采煤機的截割滾筒的高度的確定一般是依靠操作人員的肉眼觀察 來實現(xiàn)的，但是由于采煤機的工作環(huán)境非常惡劣，在破煤和落煤的時候會產(chǎn)生很大的灰塵， 對操作人員的視線會產(chǎn)生很大的影響，從而很難保證巷道的平直性，及其頂部和底部的平 整性，因此，很多情況下，操作人員需要離開駕駛室或者將身體探出駕駛室進行觀察，這對 嚴重威脅著操作人員的人身安全，存在著較大的安全隱患。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中在采煤機上設置了一種采高系統(tǒng)。采高系統(tǒng)包括 齒條、傳動裝置、指示裝置，其中，齒條沿豎直方向固定于采煤機的截割臂，傳動裝置包括與 齒條嚙合的齒輪和與齒輪的轉(zhuǎn)軸連接的軟軸(具體可以為橡膠軸等能夠較容易發(fā)生變形 的轉(zhuǎn)軸)，軟軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)速的降低(通過材料的選擇實現(xiàn)所需要的轉(zhuǎn)速)，軟軸的 另一端與指示裝置的指針連接，并帶動指針的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，進而帶動指針擺動，指針從而指到 指示裝置的刻度盤上的不同位置，指示裝置安裝于駕駛室中，這樣，操作人員就可以根據(jù)指 針的指示得知截割滾筒的高度。工作過程中，齒條隨著采煤機的截割臂的運動而運動，使與其嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，并 通過軟軸帶動指針的中心軸轉(zhuǎn)動，指針擺動，向操作人員顯示截割滾筒的高度?？梢钥闯?，上述采高系統(tǒng)的設置使操作人員無需離開駕駛室或者將身體探出駕駛 室，就能夠方便地得知截割滾筒的高度，然而，由于采高系統(tǒng)的設置需要對采煤機進行改 造，增加了整機的復雜程度，通用性較差，同時，受傳動裝置的影響，準確性也較差，仍然存 在較大的誤差。因此，如何在保證操作人員安全的基礎上，準確、方便地得到截割滾筒的高度，并
3減少對采煤機結(jié)構(gòu)的改造，降低成本就成為本領域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采高系統(tǒng)，該采高系統(tǒng)保證了操作人員在駕駛室內(nèi)就能 準確地得知截割滾筒的高度，保證了操作人員的安全性，同時對采煤機的結(jié)構(gòu)的改造較少， 提高了通用性，降低了成本。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述采高系統(tǒng)的采煤機。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種采高系統(tǒng)，用于采煤機，包括檢測裝置、控 制裝置和顯示器，所述檢測裝置檢測所述采煤機的截割臂的位姿，得到位姿信號；所述控制裝置接收所述位姿信號，并根據(jù)預定策略得出所述采煤機的截割滾筒的
高度信號；所述顯示器，安裝于所述采煤機的駕駛室，用于接收所述高度信號，并顯示所述截 割滾筒的高度值。優(yōu)選地，還包括隔離柵，所述隔離柵連接所述檢測裝置和所述控制裝置。優(yōu)選地，所述隔離柵包括光電耦合器和連接電路，所述光電耦合器通過所述連接 電路連接所述檢測裝置和所述控制裝置。優(yōu)選地，所述控制裝置包括CAN總線隔離模塊。優(yōu)選地，所述檢測裝置為雙軸傾角傳感器。優(yōu)選地，所述檢測裝置安裝于所述截割臂的后端部。優(yōu)選地，所述控制裝置安裝于本安兼隔爆型電氣控制箱內(nèi)。優(yōu)選地，所述顯示器安裝于本安操作箱內(nèi)，所述本安操作箱安裝于所述駕駛室的 操作臺內(nèi)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種采煤機，包括截割滾筒和用于檢測所述 截割滾筒的高度的采高系統(tǒng)，所述采高系統(tǒng)為上述任一項所述的采高系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的用于采煤機的采高系統(tǒng)，包括檢測裝置、控制裝置和顯示器，檢測 裝置檢測采煤機的截割臂的位姿，得到位姿信號；控制裝置接收位姿信號，并根據(jù)預定策略 得出采煤機的截割滾筒的高度信號；顯示器，安裝于采煤機的駕駛室，用于接收高度信號， 并顯示截割滾筒的高度值。工作過程中，檢測裝置時刻檢測采煤機的截割臂相對于水平面 的位姿，包括截割臂相對于水平面的高度和與水平面之間的夾角，得到位姿信號(高度信 號和夾角信號)，并將位姿信號傳輸至控制裝置，控制裝置接收到位姿信號后，根據(jù)預定的 控制策略進行運算，得到截割滾筒的高度信號，并將上述高度信號傳輸至顯示器，顯示器接 收到高度信號后，將截割滾筒的高度值顯示出來，操作人員在駕駛室內(nèi)就可以清楚地得知 截割滾筒的高度值?？梢钥闯?，本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)通過檢測裝置檢測截割臂的位姿， 經(jīng)過控制裝置的信號轉(zhuǎn)換后，通過顯示器告知操作人員，實現(xiàn)了操作人員在駕駛室內(nèi)就能 準確地得知截割滾筒的高度，保證了操作人員的安全性，電氣方式的檢測，進一步提高了采 煤機的智能性，另一方面，本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)對采煤機的結(jié)構(gòu)的改造較少，具有較高 的通用性，降低改造成本。在一種優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明所提供的用于采煤機的采高系統(tǒng)還包括隔離柵， 隔離柵連接檢測裝置和控制裝置，即隔離柵連接于檢測裝置和控制裝置之間。由于檢測裝置為本質(zhì)安全型的裝置，而控制裝置為非本質(zhì)安全型的裝置，為了安全，需要對在二者之間 傳遞的信號進行隔離，隔離柵就是為此而設置的，隔離柵的設置大大提高了采高系統(tǒng)的防 爆性，保證了采煤機在巷道施工的安全性。本發(fā)明所提供的采煤機的有益效果與采高系統(tǒng)的有益效果類似，在此不再贅述。


圖1為本發(fā)明第一種具體實施方式
所提供的采高系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明第二種具體實施方式
所提供的攪拌車狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式本發(fā)明的核心是提供一種采高系統(tǒng)，該采高系統(tǒng)保證了操作人員在駕駛室內(nèi)就能 準確地得知截割滾筒的高度，保證了操作人員的安全性，同時對采煤機的結(jié)構(gòu)的改造較少， 提高了通用性，降低了成本。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述采高系統(tǒng)的采煤機。為了使本技術(shù)領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參考圖1，圖1為本發(fā)明第一種具體實施方式
所提供的攪拌車狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本發(fā)明所提供的用于采煤機的采高系統(tǒng)，包括檢測裝置1、控制裝置2 和顯示器3，其中，檢測裝置1用于檢測采煤機的截割臂的位姿，得到位姿信號；控制裝置2 接收上述位姿信號，并根據(jù)預定策略得出采煤機的截割滾筒的高度信號；顯示器3，安裝于 采煤機的駕駛室，用于接收高度信號，并顯示截割滾筒的高度值。工作過程中，首先使采煤機進入工作狀態(tài)，檢測裝置1便進入工作狀態(tài)，從而時刻 檢測采煤機的截割臂相對于水平面的位姿，包括截割臂相對于履帶裝置的下底面的高度和 與水平面之間的夾角，得到位姿信號(高度信號和夾角信號)，并將位姿信號傳輸至控制裝 置2，控制裝置2接收到位姿信號后，根據(jù)預定的控制策略進行運算，得到截割滾筒的高度 信號，并將上述高度信號傳輸至顯示器3，顯示器3接收到高度信號后，將截割滾筒的高度 值顯示出來，操作人員在駕駛室內(nèi)就可以清楚地得知截割滾筒的高度值。具體地，上述位姿具體為位置和姿態(tài)，也就是檢測裝置1檢測截割臂的高度和傾 斜狀態(tài)，位姿信號相應地也包括高度信號和傾角信號，從而可以確定截割臂所處的位置和 狀態(tài)；另一方面，由于截割滾筒安裝于截割臂的端部，顯示器3最終向操作人員顯示截割滾 筒的高度，因此，為方便計算，檢測裝置1具體可以檢測截割臂與截割滾筒的連接軸的中心 相對于履帶底面的高度信號，并檢測截割臂的中心線與水平面之間的夾角信號，從而可以 根據(jù)上述檢測信號得出截割滾筒的中心位姿，進而可以根據(jù)截割滾筒的固有尺寸得出截割 滾筒的上沿高度值、下沿高度值等值，并最終通過顯示器3顯示，方便操作人員的控制。當然，檢測裝置1并不限于檢測連接軸的中心的高度，通過檢測截割臂的其他位 置的高度，以及進一步的運算得出截割滾筒的上沿高度值、下沿高度值等值也是可以的?？梢钥闯?，本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)通過檢測裝置1檢測截割臂的位姿，經(jīng)過控 制裝置2的信號轉(zhuǎn)換后，通過顯示器3告知操作人員，實現(xiàn)了操作人員在駕駛室內(nèi)就能準確 地得知截割滾筒的高度，保證了操作人員的安全性，電氣方式的檢測，進一步提高了采煤機
5的智能性，另一方面，本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)對采煤機的結(jié)構(gòu)的改造較少，具有較高的通 用性，降低了改造成本。具體地，由于雙軸傾角傳感器同時具有角度傳感器檢測角度的功能和高度傳感器 檢測高度的功能，因此，在一種具體實施方式
中，上述檢測裝置1可以為雙軸傾角傳感器。為了在保證檢測裝置1的檢測功能的基礎上，方便檢測裝置1的安裝，具體可以將 檢測裝置1安裝于截割臂的后端部，從而保證了安裝的可靠性，并且距離截割滾筒較遠，從 而可以防止切割下來的煤塊損傷檢測裝置1，延長檢測裝置1的使用壽命。請參考圖2，圖2為本發(fā)明第二種具體實施方式
所提供的攪拌車狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，在另一種具體實施方式
中，本發(fā)明所提供的用于采煤機的采高系統(tǒng) 還可以包括隔離柵4，隔離柵4連接檢測裝置1和控制裝置2，即隔離柵4連接于檢測裝置 1和控制裝置2之間。采煤機等采煤設備均工作于巷道內(nèi)，受工作性質(zhì)的影響，巷道內(nèi)會彌漫著很多的 煤粉等灰塵，一旦出現(xiàn)火花，并將煤粉點燃的話，很容易造成爆炸現(xiàn)象的發(fā)生，因此，位于巷 道內(nèi)的采煤設備均需要經(jīng)過防爆認證才能夠使用；具體地防爆方式有兩種一種是在裝置 的外側(cè)包裝具有防爆功能的外殼，另一種則是采用具有本質(zhì)安全的裝置，本質(zhì)安全(簡稱 本安)是指本身所產(chǎn)生的火花不足以點燃煤炭或者煤粉，不會引起爆炸。實際使用過程之，檢測裝置1通常為本質(zhì)安全型的裝置，而控制裝置2通常為非本 質(zhì)安全型的裝置，為了保證安全，在二者之間進行傳遞的信號需要進行隔離處理，隔離柵4 就是為此而設置的，這樣，隔離柵4的設置就大大提高了采高系統(tǒng)的防爆性，保證了采煤機 在巷道施工的安全性。具體地，上述隔離柵4可以包括光電耦合器和連接電路，光電耦合器通過連接電 路連接檢測裝置1和控制裝置2。其中，光電耦合器為外購件，技術(shù)成熟，價格便宜，從而不 僅滿足了功能需要，而且降低了使用成本，進一步降低了本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)的成本。當然，隔離柵4也可以為其他裝置，比如變壓器等，只要能夠?qū)崿F(xiàn)功能要求都是 可以的。進一步地，由于顯示器3也是本質(zhì)安全型的裝置，基于相同的原因，在控制裝置2 和顯示器3之間也需要設置具有信號隔離功能的裝置，為了方便，可以直接在控制裝置內(nèi) 設置CAN總線隔離模塊，從而不僅實現(xiàn)了隔離功能，而且還提高了隔離的針對性。另一方面，根據(jù)所選用的控制裝置2和顯示器3的類型，在二者之間還可以設置信 號轉(zhuǎn)換板，以方便信號的順利傳遞。為了進一步保證安全型，可以將控制裝置2安裝于本安兼隔爆型的電氣控制箱 內(nèi)。相應地，可以將顯示器3安裝于本安操作箱內(nèi)，為方便操作人員的觀看，將裝有顯 示器3的本安操作箱安裝于采煤機的駕駛室的操作臺內(nèi)。此外，本發(fā)明還提供一種采煤機，包括截割滾筒和用于檢測截割滾筒的高度的采 高系統(tǒng)，采高系統(tǒng)為以上所述的采高系統(tǒng)，該采煤機其他各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本 文不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的采煤機及其采高系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明 的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原 理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要 求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種采高系統(tǒng)，用于采煤機，其特征在于，包括檢測裝置(1)、控制裝置(2)和顯示器(3)，所述檢測裝置(1)檢測所述采煤機的截割臂的位姿，得到位姿信號；所述控制裝置(2)接收所述位姿信號，并根據(jù)預定策略得出所述采煤機的截割滾筒的高度信號；所述顯示器(3)，安裝于所述采煤機的駕駛室，用于接收所述高度信號，并顯示所述截割滾筒的高度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，還包括隔離柵(4)，所述隔離柵(4) 連接所述檢測裝置(1)和所述控制裝置(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離柵(4)包括光電耦合器和連 接電路，所述光電耦合器通過所述連接電路連接所述檢測裝置(1)和所述控制裝置(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(2)包括CAN總線隔離 模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置(1)為雙軸 傾角傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置(1)安裝于 所述截割臂的后端部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(2)安裝于 本安兼隔爆型電氣控制箱內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的采高系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器(3)安裝于本 安操作箱內(nèi)，所述本安操作箱安裝于所述駕駛室的操作臺。
9.一種采煤機，包括截割滾筒和用于檢測所述截割滾筒的高度的采高系統(tǒng)，其特征在 于，所述采高系統(tǒng)為權(quán)利要求1至8任一項所述的采高系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采高系統(tǒng)，用于采煤機，包括檢測裝置(1)、控制裝置(2)和顯示器(3)，所述檢測裝置(1)檢測所述采煤機的截割臂的位姿，得到位姿信號；所述控制裝置(2)接收所述位姿信號，并根據(jù)預定策略得出所述采煤機的截割滾筒的高度信號；所述顯示器(3)，安裝于所述采煤機的駕駛室，用于接收所述高度信號，并顯示所述截割滾筒的高度值。本發(fā)明所提供的采高系統(tǒng)保證了操作人員在駕駛室內(nèi)就能準確地得知截割滾筒的高度，保證了操作人員的安全性，同時對采煤機的結(jié)構(gòu)的改造較少，提高了通用性，降低了成本。本發(fā)明還公開了一種包括上述采高系統(tǒng)的采煤機。
文檔編號E21C35/08GK101975061SQ201010503319
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者付曉, 劉德林, 吉祥子, 楊巧明, 王志剛, 王艷杰 申請人:三一重型裝備有限公司