[发明专利]掘进自动截割成形智能控制系统

权利要求书

1.一种掘进自动截割成形智能控制系统，由控制元件和执行元件(3)组成，执行元件(3)包括：截割头伸缩油缸(31)、回转台回转油缸(33)、截割臂升降油缸(32)，其特征在于：所述的控制元件包括

--截割头空间位置检测装置(5)，获取表述截割臂(2)和截割头(1)空间位置信号值；

--截割电动机电流传感器(6)，采集截割电动机电流信号；

--可编程控制器(9)，对截割头空间位置检测装置(5)采集的信号进行数学运算处理，控制截割头(1)在煤巷操作规程规定范围内按设定轨迹运动，截割出规整断面，同时根据煤质变化实现截割头牵引速度的自动无级调速，保证截割电动机恒功率运转；

--比例放大器(10)，输出电流信号控制负载敏感式比例多路换向阀组(11)的阀口打开，实现设定截割断面自动成形，同时，输出电流信号控制负载敏感式比例多路换向阀组(11)的阀口的打开和阀口开度大小，控制多个执行元件(3)伸缩量对时间的变化率，达到调节截割头牵引速度的目的；

--负载敏感式比例多路换向阀组(11)，与比例放大器(10)相匹配，可无级调节执行元件(3)的运动速度，可使多个执行元件(3)同时并相互独立地以不同速度和压力工作，可对应不同煤质变化时的截割头牵引速度的自动无级调速；

--显示屏(71)，增加了如下显示内容：截割头运行空间位置，断面极限位置指示灯，断面形状，截割工艺路径，断面控制参数值；

--操作按钮(72)，增加了执行按钮和修改按钮，其中，执行按钮执行自动断面成形命令，修改按钮修改断面形状、截割工艺路径、断面控制参数值；

其中，截割头空间位置检测装置(5)安装在掘进机相应的检测位置上，截割电动机电流传感器(6)、可编程控制器(9)、比例放大器(10)均放置在电控箱(8)内，负载敏感式比例多路换向阀组(11)装在操纵台(12)里，在电气操作箱(7)内放置显示屏(71)，在该电气操作箱(7)表面设置操作按钮(72)；截割头空间位置检测装置(5)、截割电动机电流传感器(6)和操作按钮(72)分别与可编程控制器(9)电线连接，可编程控制器(9)依次通过电线与比例放大器(10)、负载敏感式比例多路换向阀组(11)连接，负载敏感式比例多路换向阀组(11)通过油路控制多个执行元件(3)，上述控制元件和执行元件(3)共同完成巷道断面自动成形控制及截割头牵引速度的自动无级调速，保证截割规整断面及截割电动机恒功率运转。

2.根据权利要求1所述的掘进自动截割成形智能控制系统，其特征在于：其中所述的截割头空间位置检测装置(5)包括：

--截割臂倾角传感器(51)，安装在截割臂(2)侧面，测量截割臂(2)垂直摆角；

--回转台双路测速传感器(52)，安装在掘进机的回转台(4)内，测量截割臂(2)水平摆角；

--截割头行程传感器(53)，安装在截割头伸缩油缸(31)中，测量截割头(1)伸缩量。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的掘进自动截割成形智能控制系统，其特征在于：其中所述的可编程控制器(9)配设有：

--模数转换模块(91)，将截割电动机电流传感器(6)、截割臂倾角传感器(51)及截割头行程传感器(53)分别输出的模拟信号，转换为数字信号进入可编程控制器(9)；

--数模转换模块(92)，将可编程控制器(9)输出数字信号转换为模拟信号输入比例放大器(10)；

其中，回转台双路测速传感器(52)与可编程控制器(9)通过电线直接连接，截割臂倾角传感器(51)、截割电动机电流传感器(6)和截割头行程传感器(53)通过电线分别与模数转换模块(91)连接，多个比例放大器(10)的一端分别直接与数模转换模块(92)连接，该多个比例放大器(10)的另一端分别与执行元件(3)连接。

4.根据权利要求3所述的掘进自动截割成形智能控制系统，其特征在于：其中所述的回转台双路测速传感器(52)位于回转台(4)内位置相对固定，且在回转台(4)内侧圆上安装一套以上的感应齿条，通过回转台双路测速传感器(52)检测感应齿条齿数并输出数字信号直接传给可编程控制器(9)，该可编程控制器(9)通过数学计算获得截割头(1)的空间水平位置。