MOZAR, Armin (9 Rosenhang, Hamm, Hamm, 59073, DE)
JUNKER, Martin (16 Rüttelskamp, Essen, Essen, 45133, DE)
MOZAR, Armin (9 Rosenhang, Hamm, Hamm, 59073, DE)
| P at e n t a n s p rü c h e 1. Strebausrüstung für die maschinelle Gewinnung im Langfrontbau, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, mit einem längs der Abbaufront angeordneten Strebförderer, einem längs des Strebförderers verfahrbaren Gewinnungsmittel und mit im Winkel zum Strebförderer angeordneten Schildausbaueinheiten, die mittels entsprechend angeschlagener Rückzylinder mit dem Strebförderer verbunden sind, wobei dem Strebförderer ein Trägheitsnavigations- system zur Feststellung absoluter Positionskoordinaten an einer Vielzahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers und ein Auswertesystem zur Abbildung der Lage des Strebförderers im Strebraum zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Abbaufront abgewandten Seite des Strebförderers (10) ein gesonderter, durch ein Gehäuse gebildeter Laufkanal (14) zum Hindurchführen eines eine Inertialmesseinheit tragenden Schlittens angeordnet ist, der mittels daran angeschlagener Zugmittel mit einem an wenigstens einem Ende der Strebfront angeordneten Antrieb (22) verbunden und längs des Strebförderers (10) verfahrbar ist. 2. Strebausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten als torpedoartig ausgeführte und die Inertialmesseinheit in ihrem Inneren aufnehmende Gehäuseeinheit ausgebildet ist. Strebausrüstung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten mittels seine Verdrehung um seine Längsachse verhindernder Führungsgestaltungen in dem Laufkanal ( 1 4) geführt ist. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitten zur Verminderung seines Laufwiderstandes mittels an ihm angebrachter Rol len gegen die Gehäusewand des Laufkanals ( 14) abstützt. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Laufkanals ( 14) aus einem eine Funkverbindung zwischen der vom Schlitten getragenen Inertial- messeinheit und außerhalb des Laufkanals angeordneten Empfängern zulassenden Material besteht. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Länge des Laufkanals ( 14) in dessen Gehäuse Fenster zum Ermöglichen einer Funkverbindung zwi schen der vom Schlitten getragenen Inertialmesseinheit und außerhalb des Laufkanal s ( 1 4) angeordneten Empfängern ausgebi ldet sind. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung wenigstens einer in der Streblänge angeordneten Stützstelle für einen Datenabgleich der von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Ist-Werte mit in der Auswerteeinheit abgelegten Sol l-Werten am Laufkanal ( 1 4) wenigstens ein der vorgesehenen Stützstelle zugeordneter und von dem Schlitten bei Vorbeifahrt zu betätigender Synchronschalter (26) angeordnet ist. Strebausrüstung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Strebförderer ( 1 0) eine Einrichtung (27) zur Feststellung von Höhenunterschieden an den Stützstellen bezüglich eines in der absoluten Höhe eingemessenen Referenzpunktes angeordnet ist. Strebausrüstung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (27) aus einer an dem Strebförderer ( 1 0) verlegten wassergefüllten Schlauchwaage besteht, in die an den Stützstellen angeordnete und mit der Auswerteeinheit verbundene Drucksensoren (28) eingeschaltet sind. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Strebende im Bereich der Abbaustrecke ( 19, 20) eine Einrichtung (25 ) zur Ermittlung der Startkoordinaten in der Streblängsachse für die durch den Streb verfahrbare Inertialmesseinheit angeordnet ist, deren Messdaten der Auswerteeinheit übermittelt werden. Strebausrüstung nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) aus einem an einem in seinen Koordi naten fest eingemessenen Standort aufgestel lten 3 D-Laserscanner besteht, der mit Hi l fe digitaler B ilderkennung die Position markanter Konturen des Antriebes (2 1 ) an die Auswerteeinheit übermittelt. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in ausgewählten Abständen über den Strebverlauf Funkstützpunkte zur Datenübertragung der von der an dem Schl itten angeordneten Inertialmesseinheit aufgenommenen Daten angeordnet sind. Strebausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2 , dadurch gekennzei chnet , dass in dem an den Schlitten angeschlossenen Zugmittel eine Datenleitung zur Datenübertragung der von der am Schl itten angeordneten Inertialmesseinheit aufgenommenen Daten angeordnet ist. 4. Verfahren zur Erfassung der Lage des Strebförderers bei einer für die maschinel le Gewinnung im Langfrontbau, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, eingerichteten Strebausrüstung mit einem längs der Abbaufront angeordneten Strebförderer, einem längs des Strebförderers verfahrbaren Gewinnungsmittel und mit im Winkel zum Strebförderer angeordneten Strebausbaueinheiten, die mittels entsprechend angeschlagener Rückzylinder mit dem Strebförderer verbunden sind, wobei dem Strebförderer ein Trägheitsnavigations- system zur Feststel lung absoluter Positionskoordinaten an einer Viel zahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers und ein Auswertesystem zur Abbildung der Lage des Strebförderers im Strebraum zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Zeitabständen eine Inertialmesseinheit mittels eines daran angeschlossenen unabhängigen eigenständigen Antriebs (22) längs des Strebförderers ( 1 0) in einer gleichmäßigen Bewegung unabhängig von der Bewegung der Gewinnungsmaschine ( 1 2) und/oder Bewegungen der an dem Strebförderer ( 1 0) geführten Mitnehmer verfahren wi rd und di e von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Messwerte an die Auswerteeinheit übertragen werden . 5. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der Inertialmesseinheit längs des Strebförderers ( 1 0) während der laufenden Gewinnungsarbeit durchgeführt wird. 1 6. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der Inertialmesseinheit in Gewinnungspausen bei sti llstehendem Gewinnungsmittel ( 1 2) und stehendem Strebförderer C I O rH Verfahren nach einem der Ansprüche 1 4 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortbewegung der Inertialmesseinheit während einer Messfahrt längs des Strebförderers ( 1 0) über einen vorgegebenen Sti l lstandzeitraum unterbrochen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 4 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die Längsachse des Strebes verteilt Stützstellen eingerichtet sind, deren Positionskoordinaten bezüglich der Höhenlage und der Entfernung von wenigstens einem an einem Strebende koordinatenmäßig festgelegten Messpunkt als Soll-Werte bestimmt sind, wobei die Inertialmesseinheit bei j eder Vorbeifahrt an j eder Stützstel le angehalten und in der Auswerteeinheit ein Datenabgleich der Sol l-Werte mit den von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Ist-Werten vorgenommen wird . Verfahren nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stützstel len im Strebverlauf die Höhendifferenz bezüglich eines in der absoluten Höhe eingemessenen Referenzpunktes ermittelt und aus den ermittelten Höhendifferenzwerten in der Auswerteeinheit die jeweilige Höhenlage der Messpunkte in Form von absoluten Höhendaten bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 4 bis 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionskoordinaten der an beiden Enden des Strebförderers angeordneten Antriebe (2 1 ) ausgehend von von Zeit zu Zeit markscheiderisch eingemessenen Standorten mittel s entsprechend angeordneter gesonderter Messsysteme ermittelt und als Grundlage der Berechnung der Positionskoordinaten der Vielzahl von Punkten längs des Strebfördererverlaufs herangezogen wird . 1 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die s ich m it dem Abbaufortschritt ändernden Startkoordinaten für die längs des Strebförderers ( 1 0) durchzuführenden Messfahrten der Inertialmess- einheit mittels in den Abbaustrecken ( 1 9 , 20) aufgestel lter, in ihren Positionskoordinaten und in ihrer Ausrichtung markscheiderisch eingemessener Einrichtungen (25 ) bestimmt werden. 22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der von den als 3D-Laserscanner ausgebildeten Einri chtungen (25 ) übermittelten Bildwerten in der Auswerteeinheit der Abstand des S D- Laserscanners zum Antrieb (21 ) als Maß für den Abbaufortschritt in der Längsachse der Abbaustrecke ( 1 9, 20) sowie der Abstand einer markanten Kontur des Antriebs (2 1 ) zum der Streböffnung abgewandten Streckenstoß festgestellt und auf der Basis der ausgewerteten B ildwerte sowie der in der Auswerteeinheit abgelegten Basiskoordinaten des 3D-Laserscanners die Startkoordinaten für die Inertialmesseinheit als Absolutwerte in den beiden Koordinatenachsen berechnet werden. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Höhenlage des Antriebes (2 1 ) al s dritter Koordinatenachse die absolute Höhe der Lage des Antriebs (2 1 ) durch Feststellung der Lage einer markanten Kontur des Antriebs (2 1 ) zum Standort des 3 D- Laserscanners berechnet wird. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Positionskoordinaten an der Vielzahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers ( 1 0) eine Mehrzahl von Messfahrten der inertialmesseinheit durchgeführt und die Positionskoordinaten unter Durchführung einer Fehlerausgleichsrechnung ermittelt werden . |
und Verfahren zu deren Betrieb
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Strebausrüstung für die maschinelle Gewinnung im Langfrontbau, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, mit einem längs der Abbaufront angeordneten Strebförderer, einem längs des Strebförderers verfahrbaren Gewinnungsmittel und mit im Winkel zum Strebförderer angeordneten Schildausbaueinheiten, die mittels entsprechend angeschlagener Rückzylinder mit dem Strebförderer verbunden sind, wobei dem Strebförderer ein Trägheitsnavigationssystem zur Feststellung absoluter Positionskoordinaten an einer Vielzahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers und ein Auswertesystem zur Abbildung der Lage des
Strebförderers im Strebraum zugeordnet ist, sowie ein Verfahren zur
Erfassung der Lage des Strebförderers bei einer solchen Strebausrüstung im Strebraum.
Eine Strebausrüstung der vorgenannten Art wie auch ein zugehöriges
Verfahren sind in der EP 1 276 969 B l beschrieben. Auf der an dem
Strebförderer verfahrbaren Gewinnungsmaschine in Form eines Walzenschrämladers oder auch an einem sich durch den Streb bewegenden Teil des Strebförderers ist ein Trägheitsnavigationssystem angeordnet, dessen
Inertialmesseinheit drei Kreisel und drei Beschleunigungssensoren zur Messung von Winkelveränderungen und Beschleunigungen in den drei Achsen umfasst. Auf der Basis dieser Messwerte werden in Verbindung mit an den bewegten Tei len angebrachten Wegmessern 2D- oder S D-Positionskoordinaten ermittelt, die als Absolutwerte die jeweilige Position der entsprechenden Inertialmesseinheit auf deren Fahrweg längs des Strebförderers wiedergeben. Mit diesen Werten wird beispielsweise die Lage des Strebförderers im Strebraum ermittelt, wobei die entsprechenden Positionskoordinaten zur Steuerung der Rückzylinder der Schildausbaueinheiten herangezogen werden, um durch einen entsprechenden V orschub des
Strebförderers in Verbindung mit dem Schreiten der Schi ldausbaueinheiten einen mögl ichst geradlini gen Verlauf des Strebförderers einzustellen.
Mit der bekannten Strebausrüstung bzw. mit dem damit durchgeführten
Verfahren ist der Nachteil verbunden, dass die Messwerte der auf dem
Schrämwalzenlader oder dem Strebförderer installierten Inertialmesseinheit durch die zwangsläufig beim Gewinnungsbetrieb auftretenden Maschinenschwingungen verfälscht werden. Es ist weiterhin bekannt, dass die
Messfehler einer Inertialmesseinheit mit zunehmender Bewegungsdauer der Messinstrumente ansteigen, da dass Messsystem zu seiner Kalibrierung
Bewegungspausen als Stützphasen benötigt, um eine erneute Ausrichtung des Messsystems auf die Erdbeschleunigung zu ermöglichen. Derartige gepl ante Stützphasen sind bei der bekannten Strebausrüstung kaum einzuhalten, da die Gewinnungsarbeit bei laufender Gewinnungsmaschine beziehungsweise laufendem Strebförderer im Vordergrund steht. Insofern arbeitet die bekannte Strebausrüstung beziehungsweise das damit durchgeführte Verfahren nicht mit der für eine Automatisierung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit erforderl ichen Genauigkeit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Strebausrüstung beziehungsweise ein Verfahren zur Erfassung der Lage des Strebförderers der j ewei ls genannten Art anzugeben, welches bei Einsatz einer Trägheitsnavigation m it einer verbesserten Genauigkeit arbeitet. D ie Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbi ldungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestel lt sind .
Die Erfindung sieht zunächst eine Strebausrüstung mit den eingangs genannten Merkmalen vor, bei welcher auf der der Abbaufront abgewandten Seite des Strebförderers ein gesonderter, durch ein Gehäuse gebi ldeter Laufkanal zum Hindurchführen eines eine Inertialmesseinheit tragenden Schlittens angeordnet ist, der mittels daran angeschlagener Zugmittel mit einem an wenigstens einem Ende der Strebfront angeordneten Antrieb verbunden und längs des Strebförderers verfahrbar ist. Mit der Erfindung ist der grundlegende Vortei l verbunden, dass der Einsatz der Trägheitsnavigation zur Ermittlung von Positionskoordinaten an einer Vielzahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers unabhängig von der Gewinnungsarbeit erfolgen kann. Aufgrund der getrennten Anordnung des Laufkanals für die Initialmesseinheit an dem Strebförderer und der Zuordnung eines eigenen Antriebs für die Bewegung des die Initialmesseinheit tragenden Schlittens längs der Strebfront ist es möglich, die Messfahrten unabhängig von der Gewinnungsarbeit durchzuführen, sodass die punktweise zu ermittelnden Positionskoordinaten nach dem betrieblichen Bedarf festgestellt und auch dem Trägheitsnavigationssystem zuträgliche Stützphasen eingehalten werden können . Während dieser Stützphasen steht das Messsystem in einer mechanischen Ruhestellung, sodass eine Konsolidierungsberechnung unter Eliminierung der überlagernden Beschl eunigungen wie Corioliskraft und Zentri fugalbeschleunigung aufgrund der Erdrotation durchgeführt werden können und dadurch die Absolutgenauigkeit der Koordinatenermittlung erhöht wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass unabhängig von der Gewinnungsarbeit bel i ebig viele Messfahrten durchgeführt werden können, sodass damit eine entsprechend gute Grundlage für einen Fehlerausgleich bei der Ermittlung der Positionskoordinaten gelegt ist. Dam it ist die Genaui gkeit der ermittelten Positionskoordinaten verbessert. Ein wesentlicher Vorteil der Anordnung eines getrennten Laufkanals am Strebförderer besteht auch darin, dass die Inertialmesseinheit unabhängi g von der Art des Gewinnungsmittels einsetzbar ist. Damit ist die Trägheitsnavigati on sowohl in Hobelbetrieben al s auch in Streben mit einem Walzenschräm lader einsetzbar. Weiterhin i st aufgrund der Anordnung des Laufkanals auf der der Abbaufront abgewandten Seite des Strebförderers der Laufkanal an einer einerseits geschützten und andererseits gut zugänglichen Stelle untergebracht, sodass eine Wartung und gegebenenfalls Reparatur der Iner- tialmesstechnik leicht mögl ich ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schlitten als torpedoartig ausgeführte und die Inertialmesseinheit in ihrem Inneren aufnehmende Gehäuseeinheit ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schlitten mittels seine Verdrehung um sei ne Längsachse verhindernder Führungsgestaltungen in dem Laufkanal geführt i st, sodass sich der Schlitten nicht um seine eigene Achse drehen und so durch die Begrenzung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrades die Genauigkeit der Initialmesstechnik weiter verbessert werden kann.
Zur Verbesserung des Laufverhaltens des Schlittens in dem Laufkanal kann vorgesehen sein, dass sich der Schlitten zur Verminderung seines Laufwiderstandes mittels an ihm angebrachter Rollen gegen die Gehäusewand des Laufkanals abstützt.
Soweit eine Übertragung der von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Messdaten per Funk zu einer entsprechend vorgesehenen Auswerteeinheit vorgesehen ist, kann nach einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Laufkanals aus einem eine Funkverbindung zwischen der vom Schlitten getragenen Inertialmesseinheit und außerhalb des Laufkanals angeordneten Empfängern zulassenden Material besteht, oder alternati v beziehungsweise auch zusätzlich, dass über die Länge des Laufkanals in dessen Gehäuse Fenster zum Ermögl ichen einer Funkverbindung zwi schen der vom Schl itten getragenen Inertialmesseinheit und außerhalb des Laufkanals angeordneten Empfängern ausgebildet sind.
Soweit die Startkoordinaten am Anfang einer Messfahrt von dem in einer der Abbaustrecken befindlichen Antrieb aus festgelegt sein müssen, ist weiterhin von einer Fehlerkumulation bei der mobilen Inertialmesseinheit auszugehen, die mit zunehmender Entfernung der Inertialmesseinheit vom Startpunkt anwächst. Zur Begrenzung einer derartigen Fehlerkumulation kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass zur Festlegung wenigstens einer in der Streblänge angeordneten Stützstelle für einen Datenabgleich der von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Ist-Werte mit in der Auswerteeinheit abgelegten Soll-Werten am Laufkanal wenigstens ein der vorgesehenen Stützstelle zugeordneter und von dem Schlitten bei
Vorbeifahrt zu betätigender Synchronschalter angeordnet ist. Es kann grundsätzlich eine Stützstelle in der Strebmitte ausreichend sein; auch die Anordnung von mehreren, über die Streblänge verteilt angeordneten
Stützstel len kann vorgesehen sein.
Soweit der Schl itten mit der darin befindlichen Inertialmesseinheit an j eder vorbestimmten Stützstelle anhält, werden die von der Inertialmesseinheit für diese Stützstelle aufgenommenen Positionskoordinaten als Ist-Werte der Auswerteeinheit übermittelt. In der Auswerteeinheit sind gleichzeitig für diese Stützstelle geltende Soll-Positionskoordinaten abgelegt, die auf der Basis der aus anderen bekannten Überwachungssystemen für die Strebfördererlage gewonnenen Daten berechnet sind. Insofern kann an den Stützstellen ein Datenabgleich durchgeführt und gegebenenfalls ein Fehl erausgleich vorgenommen werden. Soweit neben den 2D- oordinaten auch eine Feststellung der absoluten
Höhenl age an der Vielzahl von Punkten der Strebausrüstung zweckmäßi g i st, kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass an dem Strebförderer eine Einrichtung zur Feststellung von Höhenunterschieden an den Stützstel len bezügl ich eines in der absoluten Höhe eingemessenen Referenzpunktes angeordnet ist. Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel kann die entsprechende Einrichtung zur Höhenbestimmung als eine an dem Strebförderer verlegte wassergefüllte Schlauchwaage ausgebi ldet sein, in die an den Stützstel len angeordnete und mit der Auswerteeinheit verbundene Drucksensoren eingeschaltet sind .
Die schon angesprochene kontinuierliche Festlegung der Startkoordinaten für die mit der Inertialmesseinheit durchzuführenden Messfahrten kann in herkömmli cher Weise dadurch geschehen, dass mit einer Erfassung des Abbaufortschritts in der Streckenachse der beiden Abbaustrecken auf der Basis der markscheideri sch von Zeit zu Zeit eingemessenen Raumkoordinaten des Streckenverlaufs die Raumlage des Antriebes für die Inertialmesseinheit kontinuierl ich ermittelt und in Form der Startkoordinaten an die Auswertereinheit für die von der Inertialmesseinheit während ihrer Messfahrt erfassten Messwerte übergeben wird .
Hierzu kann vorgesehen sein, dass an wenigstens einem Strebende im Bereich der Abbaustrecke eine Einrichtung zur Ermittlung der Startkoordinaten in der Streblängsachse für die durch den Streb verfahrbare Inertialmesseinheit angeordnet ist, deren Messdaten der Auswerteeinheit übermittelt werden. Im einzelnen kann dazu vorgesehen sein, dass die Einrichtung aus ei nem an einem i n sei nen Koordinaten fest eingemessenen Standort aufgestellten S D- Laserscanner besteht, der mit Hil fe digitaler B ilderkennung die Position markanter Konturen des Antriebes in der Abbaustrecke an die Auswerteeinheit übermittelt. Soweit an markscheiderisch eingemessenen Standorten für den 3 D-Laser- scanner die Raumkoordinaten bekannt sind, kann mit Hil fe des S D-Laserscanners den Abstand seines Standorts zum j eweil igen, sich mit dem
Abbaufortschritt in der Streckenlängsachse verändernden Standort des
Antriebes für die Inertialmesseinheit erfasst werden; ferner ist eine Erfassung der Lage des Antriebs in der Streblängsachse entsprechend der Streckenquerachse dadurch möglich, dass der 3 D-Laserscanner den Abstand zwischen einer markanten Kontur des Antriebs und dem strebabgewandten Streckenstoß aufnimmt, und schl ießlich ist in ähnlicher Weise eine Bestimmung der absoluten Höhe dadurch gegeben, dass der Abstand einer markanten Kontur des Antriebes, zum Beispiel der Oberkante des Maschinenrahmens, zum
Oberstoß der Strecke erfasst und entsprechend ausgewertet wird.
Um eine sichere Übertragung der von der Inertialmesseinheit bei deren
Messfahrten aufgenommenen Daten an die Auswerteeinheit sicherzustellen, kann nach Ausführungsbeispielen der Erfi ndung vorgesehen sein, dass in ausgewählten Abständen über den Strebverlauf Funkstützpunkte zur Datenübertragung der von der an dem Schlitten angeordneten Inertialmesseinheit aufgenommenen Daten angeordnet sind oder dass in dem an den Schlitten angeschlossenen Zugmittel eine Datenleitung zur Datenübertragung der von der am Schl itten angeordneten Inertialmesseinheit aufgenommenen Daten angeordnet ist.
Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Erfassung der Lage des
Strebförderers bei einer für die maschinelle Gewinnung im Langfrontbau eingerichtete Strebausrüstung vor, wobei die Strebausrüstung einen längs der Abbaufront angeordneten Strebförderer, ein längs des Strebförderers verfahrbares Gewinnungsmittel und im Winkel zum Strebförderer angeordnete Strebausbaueinheiten aufweist, die mittels entsprechend angeschlagener Rückzyl inder mit dem Strebförderer verbunden sind, und wobei dem
Strebförderer ein Trägheitsnavigationssystem zur Feststellung absoluter
PGsitiGnskoordi iiaicn au einer Vielzahl von Punkten längs des V erl aufs des Strebförderers und ein Auswertesystem zur Abbildung der Lage des Strebförderers im Strebraum zugeordnet ist. Zur Ermittlung der Positionskoordinaten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Zeitabständen eine
Inertialmesseinheit mittels eines daran angeschlossenen unabhängigen eigenständigen Antriebs längs des Strebförderers in einer gleichmäßigen Bewegung unabhängig von der Bewegung der Gewinnungsmaschine und/oder Bewegungen der an dem Strebförderer geführten Mitnehmer verfahren wird und die von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Messwerte an die
Auswerteeinheit übertragen werden. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass die Inertialmesseinheit unabhängig von der Gewinnungsarbeit Messfahrten durchführen kann. Bei j eder Ankunft an einem Antrieb als definiertem Endanschlag übergibt die Inertialmesseinheit die Daten der betreffenden Messfahrt, bei spiel sweise per Funk, an das zentrale Auswertesystem und empfängt die aktuel len Startkoordinaten des Antriebes als
Startpunkt für die folgende Messfahrt. Auf der Basis der Abweichungen der durch Berechnung ermittelten und durch von der Inertialmesseinheit
empfangenen Positionskoordinaten an den Antrieben führt das Auswertesystem eine Fehlerausgleichsrechnung aus, anhand derer die Raumkurve der j eweils l etzten Messfahrt fehlerminimal ermittelt wird.
Hierbei kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass die Messfahrten während des Gewinnungsbetriebes und unabhängig davon durchgeführt werden.
Allerdings lässt sich die Absolutgenauigkeit der Koordinatenerfassung dadurch verbessern, dass der Strebförderer und das Gewinnungsmittel n icht in Betrieb stehen und die Messung daher nicht durch überlagernde Schwingungen stören. Daher ist nach einem Ausführungsbei spiel der Erfindung vorgesehen, dass die Messfahrten der Inertialmesseinheit in Stillstandsphasen der Gewinnung durchgeführt werden . Die Genaui gkeit der Koordinatenbestimmung durch die Trägheitsmesseinheit wi rd weiterhin dadurch verbessert, dass nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, dass die Fortbewegung der Inertialmesseinheit während einer Messfahrt längs des Strebförderers über einen vorgegebenen Sti llstandzeitraum unterbrochen wird. Ein entsprechendes Anhalten erhöht zunächst den Genaui gkeitsgrad der Arbeit der Inertialmesseinheit, da hierdurch während der Messfahrt notwendige Stützphasen eingebaut si nd, in denen die Messeinheit in mechanischer Ruhestellung verbleibt, sodass sich eine Neukalibrierung einstellen kann. Soweit weiterhin beispielsweise d ie von der Trägheitsmesseinheit aufgenommenen Daten per Funk an eine Zentraleinheit übermittelt werden sollen, können entsprechende Stillstandsphasen auch gut für die Funk-Datenübermittlung genutzt werden.
Soweit die Startkoordinaten am Anfang einer Messfahrt von dem in einer der Abbaustrecken befindlichen Antrieb aus festgelegt sein müssen, ist von einer Fehlerkumulation bei der mobi len Inertialmesseinheit auszugehen, die mit zunehmender Entfernung der Inertialmesseinheit vom Startpunkt anwächst. Zur Begrenzung einer derartigen Fehlerkumulation kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass über die Längsachse des Strebes vertei lt Stützstel len eingerichtet sind, deren Positionskoordinaten bezügl ich der Höhenlage und der Entfernung von wenigstens einem an einem Strebende koordinatenmäßig festgelegten Messpunkt als Soll-Werte bestimmt sind, wobei die Inertialmesseinheit bei j eder Vorbeifahrt an j eder Stützstelle angehalten und in der Auswerteeinheit ein Datenabgleich der Sol l- Werte mit den von der Inertialmesseinheit aufgenommenen Ist-Werten vorgenommen wird .
Soweit der Schl itten mit der darin befindlichen Inertialmesseinheit an j eder vorbestimmten Stützstelle anhält, werden die von der Inertialmesseinheit für diese Stützstelle aufgenommenen Positionskoordinaten als Ist-Werte der Auswerteeinheit übermittelt. In der Auswerteeinheit si nd gleichzeitig für diese Stützstelle geltende Soli-Pösitionskoordinaien abgelegt, die auf der Basis der aus anderen bekannten Überwachungssystemen für die Strebfö rdererlage gewonnenen Daten berechnet sind. Insofern kann an den Stützstel len ein Datenabgleich durchgeführt und gegebenenfalls ein Fehlerausgleich vorgenommen werden.
Soweit neben den 2D- oordinaten auch eine Feststel lung der absoluten Höhenlage an der V ielzahl von Punkten der Strebausrüstung zweckmäßi g ist, kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass an den Stützstel len im Strebverlauf die Höhendifferenz bezüglich eines in der absoluten Höhe eingemessenen Referenzpunktes ermittelt und aus den ermittelten Höhendifferenzwerten in der Auswerteeinheit die j eweili ge Höhenlage der Messpunkte in Form von absoluten Höhendaten bestimmt wird.
Die schon angesprochene kontinuierliche Festlegung der Startkoordinaten für die mit der Inertialmesseinheit durchzuführenden Messfahrten kann zunächst dadurch geschehen, dass die Positionskoordinaten der an beiden Enden des Strebförderers angeordneten Antriebe ausgehend von von Zeit zu Zeit markscheiderisch eingemessenen Standorten mittels entsprechend
angeordneter gesonderter Messsysteme ermittelt und als Grundlage der Berechnung der Positionskoordinaten der Vielzahl von Punkten längs des Strebfördererverlaufs herangezogen wird. Hierzu kann nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass die sich mit dem Abbaufortschritt ändernden Startkoordinaten für die längs des Strebförderers durchzuführenden Messfahrten der Inertialmesseinheit mittels in den
Abbaustrecken aufgestel lter, in ihren Positionskoordinaten und in ihrer Ausrichtung markscheiderisch eingemessener Einrichtungen bestimmt werden.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dabei vorgesehen sei n, dass mittels der von den als 3 D-Laserscanner ausgebildeten Ei nri chtungen übermittelten Bi ldwerten in der A uswerteeinheit der Abstand des 3 D-Laserscanners zum Antrieb als Maß für den Abbaufortschritt in der Längsachse der Abbaustrecke sowie der Abstand einer markanten Kontur des Antriebs zum der Streböffnung abgewandten Streckenstoß festgestellt und auf der Basi s der ausgewerteten Bildwerte sowie der in der Auswerteei nheit abgelegten Basiskoordi naten des 3 D-Laserscanners die Startkoordinaten für die Inertialmesseinheit al s Absolutwerte in den beiden Koordinatenachsen berechnet werden.
Weiterhin kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Höhenlage des Antriebes als dritter
Koordinatenachse die absolute Höhe der Lage des Antriebs durch
Feststellung der Lage einer markanten Kontur des Antriebs zum Standort des 3D-Laserscanners berechnet wird .
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Positionskoordinaten an der Vielzahl von Punkten längs des Verlaufs des Strebförderers eine Mehrzahl von Messfahrten der Inertialmesseinheit durchgeführt und die Positionskoordinaten unter Durchführung einer Fehlerausgleichsrechnung ermittelt werden. Hiermit ist die Genaui gkeit der ermittelten Positionsdaten wesentlich verbessert.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen :
Fig . 1 Eine Strebausrüstung mit einem Strebförderer, einem Hobel als
Gewinnungsmaschine und einer an dem Strebförderer
angeschlagenen Strebausbaueinheit einschließlich eines
Laufkanals für eine Inertialmesseinheit in einer schemati schen Schnittdarstellung,
Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 in einer anderen Ausführungsform , i g. 3 einen Streb mit darin installierter Strebausrüstung und in den
Abbaustrecken vorgesehenen Einrichtungen zur Bestimmung der Startkoordinaten für die Inertialmesseinheit in einer schemati sierten Draufsicht,
Fig. 4 den Gegenstand der Figur 4 mit einer zusätzlich angeordneten
Schlauchwaage zur Höhenbestimmung der Messpunkte.
Wie sich zunächst aus Figur 1 ergibt, besteht die Strebausrüstung aus einem längs der nicht dargestellten Abbaufront angeordneten Strebförderer 1 0, an dessen Kohlenstoßseite eine Führung 1 1 für einen an dem Strebförderer 1 0 geführten Kohlenhobel 1 2 als Gewinnungsmaschine aufweist. An der gegenüberl iegenden Seite des Strebförderers 1 0 i st eine Ausbaueinheit 1 3 in Form einer Schildausbaueinheit angeschl agen. Bei dem in Figur 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den einzelnen Fördererrinnen des Strebförderers 1 0 ausbauseitig ein Laufkanal 1 4 mit einem Obertrum 1 5 und einem Untertrum 1 6 angeordnet, wobei in dem Obertrum 1 5 eine nicht dargestel lte Inertialmesseinheit verfahrbar ist, die mittels eines im Obertrum 1 5 l aufenden und im Untertrum 1 6 rücklaufenden Zugseils im Obertrum 1 5 verfahrbar ist. Die Inertialmesseinheit ist dabei in einem torpedoartig ausgeführten Gehäuse an einem entsprechend durch das Obertrum 1 5 verfahrbaren Schl itten angeordnet, der mit einem Führungsmechanismus ausgestattet ist, der verhindert, dass sich der Schlitten bei seinen Messfahrten um die Längsachse des Laufkanals 1 4 drehen kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Schlitten zur Verbesserung seines Laufverhaltens in dem Obertrum 1 5 rollengelagert i st.
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestel lten Ausführungsbeispiel ledi glich dadurch, dass der Laufkanal 1 4 mit Obertrum 1 5 und Untertrum 1 6 an der ausbausei ti gen Brake 1 7 des Strebförderers 1 0 angeordnet ist. Aus Fi gur 3 ergibt sich ein Streb mit einer darin angeordneten Strebausrüstung gemäß Figuren 1 oder 2, wobei der Strebförderer 1 0 längs des Kohl enflözes 1 8 angeordnet ist. An seinen beiden äußeren Enden i st der Streb an eine Kopfstrecke 1 9 und eine Bandstrecke 20 angeschlossen, wobei in
Kopfstrecke 1 9 und Bandstrecke 20 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel j ewei ls ein Antrieb 2 1 für den S trebförderer 1 0 beziehungsweise den Kohlenhobel 1 2 angeordnet ist. Im Bereich des Anschlusses der Bandstrecke 20 an den Streb ist ein gesonderter Antrieb 22 für die Inertialmesseinheit an den Laufkanal 1 4 angeschlossen . Es ist ferner erkennbar, dass die einzelnen Ausbaueinheiten 1 3 mit dem Strebförderer 1 0 über Rückzyl inder 23
verbunden sind .
Zur Stützung der Koordi natenerfassung sind über die Streblänge vertei lt an bei dem dargestel lten Ausführungsbeispiel drei Ausbaueinheiten 1 3 j eweils zusätzliche Stützstellen angeordnet, die mit der durch den Laufkanal 14 verfahrbaren Inertialmesseinheit i n einer noch zu beschreibenden Wei se zusammenwirken. In der Kopfstrecke 1 9 wie auch der Bandstrecke 20 ist j ewei l s eine Einrichtung 25 zur Feststellung der j eweiligen Positionskoordinaten der beiden Antriebe 2 1 angeordnet, mittels der die genauen Positionskoordinaten der Antriebe 2 1 festlegbar si nd, die als Startkoordinaten für die den Laufkanal 1 4 durchl aufende Inertialmesseinheit benötigt werden.
Die auf dem nicht dargestellten Schlitten angeordnete Inertialmesseinheit weist drei Beschleunigungssensoren für die drei Bewegungsachsen sowi e drei Laserkreisel für die drei Rotationsachsen auf, ferner eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der Sensordaten und Berechnung der Koordinatenveränderungen. Ausgehend von bekannten Startkoordinaten eines Startpunktes werden während einer Messfahrt kontinuierlich die Beschleunigungen und die
Winkelveränderungen gemessen. Aus diesen Daten kann die Bewegungsgeschwindigkeit mit Richtung und Betrag abgeleitet werden. Entsprechend sind die mit der Bewegung der Inertialmesseinheit einhergehenden Koordinaten- Veränderungen zu ermitteln, sodass die jeweiligen Positionskoordinaten der Inertialmesseinheit während ihrer Messfahrt durch den Streb abgreifbar sind.
Soweit demnach für j ede Messfahrt die Startkoordinaten an den Enden des Laufkanals ermittelt und an die Inertialmesseinheit als Basisdaten zu übergeben sind, sind j eweil s in der Kopfstrecke 1 9 und in der Bandstrecke 20 die als 3 D-Laserscanner ausgebildeten Einrichtungen 25 vorgesehen. Die Standorte der 3 D -Laserscanner werden bei jeder Standortveränderung markscheiderisch in i hren Positionsdaten mit der erforderlichen Genauigkeit eingemessen. Da die Antriebe 2 1 des Strebförderers 1 0 im Zuge der Gewi nnungsarbeit ihren Standort ständig ändern, ist eine Festlegung der Positionskoordinaten für diese Antriebe 2 1 zu Beginn j eder Messfahrt durchzuführen.
Hierzu nehmen die 3 D-Laserscanner anhand markanter Strukturen der Antriebe 2 1 deren Lage in dem Streckenprofil auf, sodass ausgehend von den für den ei genen Standort ermittelten Positionskoordinaten die Positionskoordinaten der Antriebe 2 1 ermittelt und als Startkoordinaten an die Inertialmesseinheit übergeben werden können. Im Einzelnen kann mithil fe des S D-Laserscanners der Abstand seines Standortes zum jeweiligen Standort des Antriebes erfasst werden, sodass die Koordinatenveränderung in der Streckenlängsachse berechenbar ist. Ferner ist eine Erfassung der Lage des Antriebs 2 1 in der Streblängsachse entsprechend der Streckenquerachse dadurch möglich, dass der 3 D- Laserscanner den Abstand zwischen einer markanten Kontur des Antriebs 2 1 und dem strebabgewandten Streckenstoß aufnimmt, sodass die diesbezügl iche Koordinatenveränderung berechenbar ist. Schl ießlich ist in ähnlicher Weise eine Bestimmung der absoluten Höhe des Standorts des Antriebes 2 1 dadurch gegeben, dass der Abstand einer markanten Kontur des Antriebes 2 1 , beispielsweise der Oberkante des Maschinenrahmens, zum Oberstoß der j eweiligen Strecke 1 9, beziehungsweise 20 erfasst und die Koordinatenveränderung entsprechend ausgewertet wird . Damit liegen die Startkoordinaten für jede Messfahrt der Inertialmesseinheit fest. Die schon angesprochene Fehlerkumulation während j eder Messfahrt wächst mit zunehmender Entfernung der Inertialmesseinheit von ihrem Startpunkt an. Es i st daher vorgesehen, auch während der Messfahrten eine ausreichende Korrektur vorzunehmen. Hierzu sind entsprechend Fi gur 3 an einzelnen Ausbaueinheiten 1 3 i m Abstand zueinander zusätzl iche Stützstellen angebracht, an denen die Inertialmesseinheit bei einer Vorbei fahrt j eweils anhält und für einen gewi ssen Zeitraum stehen bleibt. Dieses Anhalten ist nicht nur hil freich für den vorzunehmenden Datenabgleich, sondern erhöht auch den Genauigkeitsgrad der Inertialmesseinheit, da hierdurch während der Messfahrt notwendige Ruhephasen eingebaut sind, in denen die Messeinheit in mechanischer Ruhestel lung verbleibt, sodass sich ei ne Neukal ibrierung einstellen kann.
Um eine Ortssynchronisation der Vorbeifahrt der Inertialmesseinheit an den festgelegten Stützstellen herzustellen, können an dem Strebförderer 1 0 zusätzl iche S ynchronschalter 26 angeordnet sein, deren Überfahren ein entsprechendes Haltesignal auslöst. In Figur 3 sind derartige Synchronschalter 26 schematisch wiedergegeben. Dabei dient die Fi gur 3 lediglich der Verdeutlichung einer beispielhaften Anordnung von Synchronschaltern 26 und zugeordneten Stützstellen. Ebenfalls können an beiden Strebenden Synchronschalter 26 angeordnet sein, um die j eweilige Position der Stützstel len im Verhältnis zu den Antrieben 2 1 festzulegen.
Soweit der Schlitten mit der darin befindl ichen Inerti almesseinheit an j eder vorbestimmten Stützstelle anhält, werden die von der Inertialmesseinheit für diese S tützstel le aufgenommenen Positionskoordinaten al s Ist-Werte der Auswerteeinheit übermittelt. In der Auswerteeinheit sind gleichzeitig für diese Stützstelle geltende Soll -Positionskoordinaten abgelegt, die auf der Basis der aus anderen bekannten Überwachungssystemen für die Strebfördererlage gewonnenen Daten berechnet sind. Insofern kann an den Stützstel len ein Datenabgleich durchgeführt und gegebenenfalls ein Fehlerausgleich vorgenommen werden . Soweit eine Datenverbindung der Inertial messeinheit mit einer zentralen Auswerteei nheit ei nzurichten ist, kann ein entsprechendes Datenübertragungskabel in das Zugseil beziehungsweise die Zugkette für die Inertialmesseinheit im Laufkanal 14 integriert sein. Andererseits kann auch eine
Übertragung der Daten per Funk zweckmäßig sein, wozu sich ebenfalls die durch die Synchronschalter 26 definierten Haltepunkte an den Stützstellen anbieten . An diesen Punkten können zusätzlich Funkstützpunkte an der j ewei ligen Ausbaueinheit 1 3 eingerichtet sein, die die Daten der Inertialmesseinheit problemlos während der Stützphasen an die zentrale
Auswerteeinheit übertragen können.
Soweit sch l ießlich auch eine möglichst genaue Bestimmung der absoluten Höhe an den einzelnen koordinatenmässig bestimmten Punkten der
Strebausrüstung erforderl ich ist, wird entsprechend dem in Figur 4
dargestellten Ausführungsbeispiel am Strebförderer 1 0 eine wasserbefül lte Schlauchleitung als Schlauchwaage 27 angebracht, die insbesondere an den Stützstellen, verdeutlicht durch die Synchronschalter 26, in definierter Höhe am Strebförderer 1 0 befestigt ist. An diesen Punkten sind auch
Präzi sionsdrucksensoren 28 angebracht. Die Schlauchwaage 27 ist an zumindest einem Strebende aus dem Streb herausgeführt und bei dem in Fi gur 4 dargestel lten Ausführungsbeispiel bi s zu der in der Bandstrecke 20 angeordneten Einrichtung 25 geführt. Diese Einrichtung 25 ist, wie bereits ausgeführt, aufgrund markscheiderischer Einmessung in ihrer absoluten Höhe bestimmt. Aus dem Druckvergleich der an den Drucksensoren 28 ermittelten Drücke kann unmittelbar auf den relativen Höhenunterschied der einzelnen Drucksensoren 28 zum an der Einrichtung 25 angebrachten Referenz- Drucksensor 28 geschlossen und damit die absolute Höhenlage j edes
Drucksensors 28 berechnet werden. Dabei ist es das Ziel, eine
Druckmessgenauigkeit einzusetzen, die eine Bestimmung der absoluten Höhe mit einem Fehler kleiner 1 0 cm, entsprechend einer Absolutgenauigkei t von 0,0 1 bar, ermöglicht. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnungen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein .
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