[0001] Die Erfindung betrifft einen Manipulator, insbesondere für die Streckenvortriebsmaschine,
der Einsatz bei Ausführung des Streckenausbaurahmens im Bergbau unter Tage findet.
[0002] Der Abbau der Streckenräume in Kohlenflözen erfolgt im wesentlichen mit Einsatz von
Streckenvortriebsmaschinen. Abbau der Anstehenden Kohle in der Strecke verläuft eigentlich
einwandfrei, da die gegenwärtigen Auslegergewinnungsmaschinen mit Schrämarmen, die
an Endabschnitten der Ausleger montiert sind, über ausreichende Leistung und Manöverfähigkeit
verfügen. Problematisch ist jedoch die Absicherung des Ortstoßes mittels individuellen
Streckenausbau. Der Bogenausbaurahmen gehört den Streckenausbaugrundtypen. Er besteht
aus mehreren miteinander mittels nachgiebigen Schraubverbindungen verbundenen Segmenten.
Die Aufstellung eines Streckenausbaus im Ortstoß beruht auf Hochheben des hängendseitigen
Ausbausegments und Erhaltung seiner gehobenen Position für die Zeitdauer der Bebauung
von stoßseitigen Segmenten und Ausführung deren Verbindung mit dem Hängendsegment.
Bei gewöhnlichen Großquerschnittstrecken mit entsprechenden Ausbauprofilen von ausreichender
Mindestfestigkeit weist das Hängendsegment bedeutende Masse auf, was Einsatz von entsprechenden
mechanischen Manipulatoren erzwingt.
[0003] Die Manipulatoren, die Ausstattung der Streckenvortriebsmaschinen bilden, gehören
den am meisten bei Streckenausbauaufstellung gebrauchten Hilfsvorrichtungen. Aus der
polnischen Patentbeschreibung
PL 189490 ist beispielsweise eine Arbeitsbühne für Bogenausbaumontage auf der Streckenvortriebsmaschine
bekannt, die sowohl das Hochheben und Erhaltung der Hängendbogen in der gehobenen
Position ermöglicht, als auch den Laufsteg für Bergleute, die Höhenarbeiten bei Verbindungen
an stoßseitigen Bogenelementen und Auskleidung hinter dem Streckenausbaurahmen ausführen,
bildet. Der Ausbauaufzug ist an der Tragplatte befestigt, die mit dem Ausleger der
Streckenvortriebsmaschine mittels Gelenkverbindung steif verbunden ist, welche durch
Aufzugzylinder erzwungene Bewegung in Senkrechtrichtung zulässt. Am Aufzugsendabschnitt
ist der Kappenhalter befestigt, dessen Lage mittels Gegengewicht ausgerichtet ist.
Das aufgeschlossene Streckenhängende kann, nach dieser Lösung, im gewissen Abstand
von der Ortstoßlinie verbaut werden, was sich aus der Aufzugkonstruktion sowie deren
Lokalisierung ergibt, wobei der Aufzug die vordere Grenzweite des Schrämarms nicht
überschreiten kann. Ein Teil des aufgeschlossenen Hängenden an der Ortsbrust bleibt
deswegen unbebaut, was in schwierigen Umständen ungünstig resultieren kann.
[0004] Eine ähnliche Lösung für Kappenhochheben ist aus der polnischen Patentbeschreibung
PL 159334 bekannt. Das Hochheben und Erhalten des Ausbauhängendbogens in der gehobenen Position
erfolgt hier mittels Aufzug. Der Aufzug ist gelenkig in der Ebene befestigt, die senkrecht
zur am Ausleger der Schreckenvortriebsmaschine gesetzten Kastenkonstruktion verlauft,
wobei die Streckenvortriebsmaschine mittels an der Kastenkonstruktion montierten Hydraulikzylinder
gesteuert ist. Diese Lösung ermöglicht Einbau der Streckenausbaukappe oberhalb des
Schrämarms der Streckenvortriebsmaschine, es kann jedoch bei schwachem Hängenden nicht
ausreichend sein, da vom Kohlenstoßfront her gesehen noch eine nicht verbaute Strecke
bleibt.
[0005] Die Manipulatoren, die auf bekannte Art und Weise mit Ausleger-Streckenvortriebsmaschine
verbunden sind und die Handhabung vor dem Schrämarm ermöglichen, sind beispielsweise
aus deutscher Patentbeschreibung
DE 10 2004 059 943 A1 bekannt. Das sind aber die fachangepassten Konstruktionen an Bohrmaschinenhandhabung
in Ankerstrecken.
[0006] Die Hebe- und Operationsvorrichtungen zur Kappenhandhabung der vom Stand der Technik
bekannten Konstruktionen der Streckenvortriebsmaschinen bauen relativ groß und bedürfen
relativ viel Raum auf oberer Auslegeroberfläche, auch zusammengelegt, was der Übersichtlichkeit
der Abbaustrecke stört. Zwecks exakter Einstellung des Ausbaubogens und sein Nachdrücken
gegen die Auskleidung sind Manöver der Gewinnungsmaschine in Achse der Abbaustrecke
erforderlich.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Manipulator, insbesondere für die Streckenvortriebsmaschine
zu schaffen, welcher Einbauen der Hängendkappe, auch überholend bezüglich der Schrämarmslage,
in Phase der Ausbauausführung erlaubt, ohne mit der Streckenvortriebsmaschine zwecks
exakten Kappenpositionierung manövrieren müssen.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zylinder, mit dem der
Balken hochgehoben und in der senkrechtebene drehgesteuert ist, mit seinem freien
Endabschnitt über Hebel sowohl mit dem Balken, als auch mit der Stütze der starren
Basisplatte mit drin drehbar aufgenommenem Balken verbunden ist. Sowohl das Gelenk,
das den Vorderhebel am Balken befestigt, als auch das Gelenk, das die Hinterhebel
an der Stütze befestigt, sind exzentrisch zur Achse dieses Gelenks lokalisiert, welches
den Balkenendabschnitt mit der Stütze verbindet. Also die Gelenke an freien Endabschnitten
der Hebel, sowie das für sie gemeinsame Gelenk, dass sie mit dem Steuerzylinder verbindet,
zeichnen einen Dreieck mit bei Balkenbewegung variierendem Scheitelwinkel auf, der
das Einfassen des Balkenbefestigungsgelenks zwischen Zylinderhebel erlaubt, wodurch
eine Balkenauslenkung um den Winkel von etwa π Rd. beim kompakten, niedrigen Bau der
Hebelkonstruktion, also das Einfahren des Balkens aufs Hintere des Auslegers in Abbauphase
der Gewinnungsmaschine möglich ist.
[0009] In der einfachen Ausgestaltung sind die Hinterhebel mit deren zweiten freien Endabschnitten
in Gelenken an dergleichen Stütze befestigt, an welcher der Balken drehbar befestigt
ist.
[0010] Es ist günstig, wenn die Achse des Hinterhebelgelenks an der Stütze und die Achse
des Gelenks der Vorderhebel an gegenüberliegenden Seiten der durch Achse des Gelenks
des freien Zylinderendabschnitts und durch Achse des den Balkenabschnitt im Halter
aufnehmenden Befestigungsgelenks verlaufenden Fläche lokalisiert sind, was für die
richtige Anordnungsgeometrie der Gelenke sorgt.
[0011] Die Spur der Fläche, die durch die Achse des freien Endabschnitts des Balkenhubzylinders
sowie durch Achse des den Balkenendabschnitt im Halter befestigenden Gelenks verläuft,
bildet in bevorzugter Ausgestaltung eine Winkelhalbierende des veränderlichen Winkels,
der durch Achsen der Hebelgelenke und durch die Achse des Gelenks des freien Endabschnitts
des Zylinders bestimmt ist.
[0012] Es ist richtig, wenn das Gelenk des freien Endabschnitts des Balkenhubzylinders in
jeder Stellung des Balkens die niedrigere Lage annimmt, als diese, die vom Gelenk
für Befestigung des Balkenendabschnitts an der Stütze festgelegt ist.
[0013] Das Gelenk, das den Balken an der Stütze befestigt, greift im Ruhestand des Balkens
zweckvoll frei zwischen Hebel
arme ein.
[0014] Bei der einfachsten Ausgestaltung weist der Manipulator mindestens zwei parallel
zueinander verlaufenden und an äußeren Endabschnitten eines gemeinsamen Bolzens des
freien Endabschnitts des Balkenhubzylinders platzierten Hinterhebel sowie mindestens
einen dazwischen lokalisierten, zu ihnen parallel verlaufenden Vorderhebel auf, der
einerseits am gemeinsamen Bolzen des freien Endabschnitts des Zylinders und andererseits
am Gelenk, das den Vorderhebel mit dem Balken verbindet, befestigt ist.
[0015] Es ist ausreichend, wenn der Manipulator zwei Hinterhebel, die an Endabschnitten
des gemeinsamen Bolzens gesetzt sind, sowie einen zwischen ihnen angeordneten Vorderhebel
besitzt.
[0016] Jeder der Hinter- und Vorderhebeln weist in Seitenansicht vorzugsweise die Bogenform
mit den gegeneinander nach außen gerichteten Bogenwölbungen auf, was die Überlappung
auf Gelenk erlaubt, das den Balkenendabschnitt an der Stütze in der Ruhelage befestigt.
[0017] Der Balken besteht vorzugsweise aus zwei miteinander teleskopisch verschieblich gekoppelten
Rohrformstücken, im Innenraum deren ein Verschiebungszylinder angeordnet ist, was
die exakte Regelung der Balkenlänge bei gleichzeitig kompaktem Balkenbau ermöglicht.
[0018] Der Balken kann aus rinnenartigen Formstücken bestehen, die nach oben bzw. nach unten
in Ruhelage des Balkens geöffnet sind.
[0019] Es ist auch vorteilhaft, wenn der freie Balkenendabschnitt mit gelenkig befestigtem,
nach Gravitationsprinzip selbstnivellierenden und rinnenförmigen Querschnitt aufweisenden
Halter ausgerüstet ist, der in Draufsicht die Bogenform hat.
[0020] Die starre Basisplatte des Manipulators wird in bestimmten, konkreten Einsatzbedingungen
im Streckenraum unter Tage vorteilhaft vom Ausleger der Streckenvortriebsmaschine
gebildet.
[0021] Die Stütze, die den Balken an der Streckenvortriebsmaschine befestigt, ist mit dem
Ausleger an der Stelle zwischen dem Schrämarm der Streckenvortriebsmaschine, am besten
oberhalb dem Motor, und dem Aufnahmehalter, in dem der Zylinder für Balkenlagesteuerung
in Senkrechtrichtung eingefasst ist, drehfest verbunden.
[0022] Zur Gewährleistung des Flachanliegen des Manipulatorbalkens an Auslegerkonstruktion
ist der kleinste Abstand zwischen der unteren Balkenoberfläche und dem niedrigsten
Punkt des Gegengewichts wünschenswert größer, als die größte Höhe, die durch den Körper
des Hubzylinders über dem Ausleger der Streckenvortriebsmaschine bestimmt ist.
[0023] Der Grundvorteil der Lösung gemäss der Erfindung besteht in einfacher und kompakter
Konstruktion, die im relativ großen Abstand vom Streckenausbaurahmen befestigt werden
kann und gleichzeitig das weitgehende Zusammenklappen in der Ruhelage ermöglicht wodurch
sie Raumsparsam in der Auslegerzone ist und der Übersichtlichkeit der Strecke nicht
stört. Die entsprechende Auswahl der Manipulatorelementsgeometrie macht das Einlegen
der Bogenausbaukappe in den Halter direkt vor Ort im Ortstoß, auch überholend zur
Schrämarmlage der Streckenvortriebsmaschine, sowie Entnahme des von Seite des Ladegeräts
der Streckenvortriebsmaschine her, beispielsweise mittels Hängebahn zugestellten Kappen,
möglich. In dem zweiten Fall kann das Einlegen der Kappe in den Halter auch in der
Ruhelage des Manipulators erfolgen, wobei der Balken umgedreht und zugleich ausgeschoben,
und die Kappe an die Einbaustelle zugestellt wird. Bei der Konstruktion des Manipulators
gemäss der Erfindung ist Einbau eines Laufstegs für die den Ausbau mittels Manipulator
ausführende Mannschaft ohne jegliche Einschränkungen möglich.
[0024] Der Manipulator kann fern, von einer sich außerhalb der eingebauten Ausbaukappe befindenden
Stelle gesteuert werden, was aus Arbeitssicherheitsgründen im Ortstoß auch sehr vorteilhaft
ist.
[0025] Die Erfindung wurde näher im Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt. In
der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 - schematisch im Kohlenstoß die Streckenvortriebsmaschine mit dem Manipulator
in Einbaulage der Streckenausbaukappe, mit mittels Strich-Punkt-Linie markierter Ruhelage
des Manipulators;
Fig. 2 - Manipulator in Seitenansicht in der Senkrechtposition, teilweise in Richtung
auf den Kohlenstoß hin ausgeschoben;
Fig. 3 - Manipulator in Seitenansicht in der Ruhelage, teilweise aufgebrochen.
[0026] Die Streckenvortriebsmaschine (Fig. 1) baut den Kohlenstoß 2 im Streckenraum 3 auf
allgemeinbekannte Art und Weise ab. Die Streckenvortriebsmaschine 1 ist mit an ihrem
Ausleger 4 montiertem Manipulator versehen, der in der Abbauphase des Kohlenstoßes
sich in Ruhelage (markiert mit dünner Strich-Punkt-Linie) befindet. Nach erfolgtem
Abbau der anstehenden Kohle ist die Streckenvortriebsmaschine 1 aus der Gewinnungsposition
zurückgezogen und ihr Schrämarm wird dabei vom Kohlenstoß 2 weggeschoben. Der Manipulator
5 (Fig. 1, Fig. 2) besteht aus dem Teleskopbalken 7, der mit einem seinen Enden drehbar
in der Senkrechtebene am Gelenk 8 der am Ausleger 4 unbeweglich gesetzten Stütze 9
aufgenommen und sein anderes Ende ist mit selbstnivellierenden Halter 10 mit Gegengewicht
10 im Gelenk 12 befestigt ist. Die erwünschte Länge des Teleskopbalkens 7 ist mittels
Verschiebungszylinder eingestellt. Die Stellung des Balkens 7 ist mittels Zylinder
14 geregelt, das einerseits gelenkig am Halter 15 befestigt ist, der steif mit dem
Ausleger 4 hinterseitig der Streckenvortriebsmaschine gegenüber der Stütze 9 verbunden
ist. Der freie Endabschnitt 14 des Zylinders 14 ist über Öse 16 mit Bolzen, der das
Zylindergelenk 17 bildet, mit einem Vorderhebel 18a und mit zwei Hinterhebeln 18b
verbunden, wobei die Hinterhebel 18b an äußeren Bolzenenden des das Zylindergelenk
17 bildenden Bolzens, und der Vorderhebel 18a am das Zylindergelenk 17 bildenden Bolzen
zwischen den Hinterhebeln 18b lokalisiert sind. Die Hebel 18a und 18b weisen in Seitenansicht
die Bogenform auf, deren Bogenwölbungen gegeneinander nach außen hinweisen. Der zweite
Endabschnitt des Vorderhebels 18a ist mittels Gelenk 19 mit dem Endabschnitt 20 des
Balkens 7 verbunden, und die zweiten Endabschnitte der Hinterhebel 18b sind mittels
Hinterbalkengelenk 21 mit der Stütze 9 des Auslegers 4 verbunden, wobei sie so ausgelegt
sind, dass die Achse O
1 der Hinterhebel 18b und die Achse O
2 des Vorderhebels 18a an gegenüberliegenden Seiten der durch Achse O
3 des Zylindergelenks 17 und Achse O
4 des Gelenks 8 verlaufenden Ebene K lokalisiert sind. Die Spur der Ebene K deckt sich
mit der Winkelhalbierenden des Variabelwinkels α, der durch Achsen O
1, O
2 und O
3 aufzeichnet ist. Die Achse O
3 des Zylindergelenks nimmt in jeder vorderer Grenzlage, bzw. der hinteren Ruhelage
der Hebel die Lage unterhalb des durch Achse O
4 des Gelenks bestimmten Niveaus. Die Bogenform der vorderen und hinteren Hebel 18a
und 18b erlaubt das Einfassen des Gelenks 8 zwischen diese Hebel 18a und 18b in der
Hinterlage des Balkens 7, was dem Balken Annahme der Ruhelage ermöglicht und auf Fig.
3 am besten ersichtlich ist.
[0027] Der Balken 7 besteht aus zwei teleskopisch verschiebbar und koaxial verbundenen Rohrformstücken
7a und 7b, mittels Verschiebungszylinder 13 auseinander- und ineinandergeschoben,
und der Halter 10 mit dem Gegengewicht 11 für Hochheben der Streckenausbaukappe am
Gelenk 12 sich am Ende des Rohrformstücks 7b des Balkens 7 befindet. Die Streckenausbaukappe
kann in den Halter 10 sowohl von Kohlenstoßseite 2 des Streckenraums eingelegt werden,
wenn der Balken die Forderlage bei Überholung des Schrämarms durch den Halter 10 annimmt,
bzw. wenn sich der Balken in der hinteren Ruhelage, oder einer etwa ähnlichen befindet.
[0028] In der Ruhelage (Fig. 3) sind die Rohrformstücke zusammengeschoben, der Verschiebungszylinder
13 ist also auch eingeschoben. Der Zylinder 14 ist dagegen maximal ausgeschoben, und
der Vorderhebel 18a und die beiden Hinterhebel 18b fassen überlappend das Gelenk 8
ein. Es ist ebenfalls wichtig, dass der Arm L
1, der sich aus Befestigung des Gegengewichts 11 des Halters 10 ergibt, vorteilhaft
länger ist, als die durch den Körper des Zylinders 14 oberhalb der Oberfläche des
Auslegers 4 bestimmte größte Höhe, was Annahme der richtigen Ruhelage durch den Balken
7 auf dem Ausleger 4 ermöglicht.
1. Manipulator, insbesondere für eine Streckenvortriebsmaschine, mit einem Balken, dessen
ein Ende gelenkig in zur Stütze der starren Basisplatte senkrecht verlaufenden Fläche
befestigt ist und das andere Ende einen Halter zur Aufnahme eines hochhebenden Konstruktionselements
aufweist, wobei der Balken in Senkrechtebene mittels Zylinder gesteuert ist, der mit
einem seinen Enden gelenkig am Halter der starren Basisplatte befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Endabschnitt /16/ des den Balken /7/ hochhebenden Zylinders /14/ über Hebel
/18a, 18b/ entsprechend sowohl mit dem Balken /7/ als auch mit der Stütze /9/ der
starren Basisplatte /4/ gelenkig verbunden ist, wobei sowohl das Gelenk /19/, das
den Hebel /18a/ am Balken /7/ befestigt, als auch das Gelenk /21/ für Befestigung
der Hebel /18b/ an der Stütze /9/ exzentrisch zur Achse /O4/ des Gelenks /8/ lokalisiert sind, welches den Endabschnitt /20/ des Balkens /7/
mit der Stütze /9/ verbindet.
2. Manipulator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterhebel /18b/ mit deren zweiten freien Endabschnitten im Hinterbalkengelenk
/21/ befestigt sind, das an der gleichen Stütze /9/ lokalisiert ist, an welcher der
Balken /7/ befestigt ist.
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Achse /O1/ des Hinterhebelgelenks /21/ und die Achse /O2/ des Vorderhebels /18a/ an gegenüberliegenden Seiten von der Fläche /K/ lokalisiert
sind, welche durch die Achse /O3/ des Gelenks /17/ des freien Endabschnitts des Zylinders /14/ sowie durch die Achse
/O4/ des den Endabschnitt des Balkens /7/ an der Stütze /9/ befestigenden Gelenk /8/
verläuft.
4. Manipulator nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Spur der Fläche /K/, die durch die Achse /O3/ des Gelenkbolzens im Gelenk /17/ am freien Endabschnitt des Zylinders /14/, sowie
durch die Achse /O4/ des Gelenks /8/, das den Endabschnitt /20/ des Balkens /7/ an der Stütze /9/ befestigt
verläuft, eine Winkelhalbierende des veränderlichen Winkels /α/ bildet, der durch
Achsen /O1, O2/ der Gelenke /19, 21/ und Achse /O3/ des Gelenks /17/ des freien Endabschnitts des Zylinders /14/ bestimmt ist.
5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk /17/ des freien Endabschnitts des Zylinders /14/ nimmt in jeder Stellung
des Balkens /7/ die niedrigere Lage an, als diese, die vom Gelenk /8/ für Befestigung
des Endabschnitts /20/ des Balkens /7/ an der Stütze /9/ bestimmt ist.
6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk /8/, das den Balken /7/ an der Stütze /9/ befestigt, im Ruhestand des
Balkens /7/ zwischen Hebelärme /18a, 18b/ frei eingreift.
7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden und an äußeren Endabschnitten
eines gemeinsamen Bolzens des Gelenks /17/ des freien Endabschnitts des Zylinders
/14/ angebrachten Hinterhebel /18b/ sowie einen dazwischen lokalisierten, zu ihnen
parallel verlaufenden Vorderhebel /18a/ aufweist, der einerseits am gemeinsamen Bolzen
des Gelenks /17/ des freien Endabschnitts des Zylinders /14/ und andererseits am Gelenk
/19/, das den Vorderhebel /18a/ mit dem Balken /7/ verbindet, befestigt ist.
8. Manipulator nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Hinterhebel /18b/ besitzt, die an Endabschnitten des gemeinsamen Bolzens
des Gelenks /17/ gesetzt sind, und einen zwischen ihnen angeordneten Vorderhebel /18a/,
der an demselben, gemeinsamen Bolzen des Gelenks /17/ des freien Endabschnitts des
Zylinders /14/ befestigt ist.
9. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel /18a, 18b/ in Seitenansicht die Bogenform aufweisen, wobei ihre Bogenwölbungen
gegeneinander und nach außen gerichtet sind.
10. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Balken /7/ aus zwei miteinander teleskopisch verstellbar gekoppelten Rohrformstücken
/7a und 7b/ besteht, im Innenraum deren ein Verschiebungszylinder /13/ angeordnet
ist.
11. Manipulator nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Balken /7/ aus rinnenartigen, nach oben, bzw. nach unten offenen Formstücken
besteht.
12. Manipulator nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass der freie Endabschnitt des Balkens /7/ mit gelenkig befestigtem Halter /10/ ausgerüstet
ist, der einen in Draufsicht den Bogenabschnitt darstellenden rinnenförmigen Querschnitt
aufweist und einen Gegengewicht /11/ besitzt.
13. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die starre Basisplatte aus dem Gehäuse des Auslegers /4/ der Streckenvortriebsmaschine
/1/ besteht.
14. Manipulator nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze /9/ mit dem Ausleger /4/ unbeweglich zwischen dem Schrämarm /6/ der Streckenvortriebsmaschine
/1/ und dem Aufnahmehalter /15/, in dem der Zylinder /14/ für Lagesteuerung des Balkens
/7/ sitzt, verbunden ist.
15. Manipulator nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Arm /L1/ des Gegengewichts /11/ des Halters /10/ länger ist, als die größte, durch den Körper
des Zylinders /14/ über dem Ausleger /4/ der Streckenvortriebsmaschine /1/ bestimmte
Höhe /h/.