Устройство для определения положения рабочего

 

0 П И С А Н И Е 351982

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.I I I.1970 (№ 1411977/29-14) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.IX.1972. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 29.III.1973

М. Кл. E 02f 9i26

Комитет по делам иаобретениК и OTlcpblTMY при Совете Министров

СССР

УДK 62-52:621.879.48 (088.8) Авторы изобретения

Г. К. Акутин, В. В. Яснопольский и Г. М. Семененко

Институт автоматики

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО

ОРГАНА РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА ОТНОСИТЕЛЬНО

ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

1 известно устройство для определения Положения рабочего органа роторного экскаватора относительно горизонтальной плоскости, включающее блок задания опорной плоскости в неподвижной системе координат, соединенный с блоком определения отклонений контрольной точки, и блок определения тангенсов продольного и поперечного углов наклона экскаватора, подключенный к блоку определения аппликаты начала подвижной системы в неподвижной системе координат. Однако это устройство не обеспечивает непрерывного определения и автоматического контроля величины отклонения рабочего органа от горизонтальной плоскости.

В предлагаемом устройстве в отличие от известного для непрерывного определения и автоматического контроля величины отклонения рабочего органа от горизонтальной плоскости смонтированы блоки определения угла поворота стрелы и угла наклона платформы, блок определения разности аппликат начала подвижной системы координат и горизонтальной плоскости, эквидистантной заданной, в неподвижной системе координат, один вход которого соединен с выходом блока определения аппликат, блоки определения радиуса поворота центра роторного колеса вокруг оси поворота платформы и заданной высоты подъема центра роторного колеса в подвижной системе координат, связанные с блоком определения разности аппликат, и блок определения отклонения роторного колеса в подвижной системе координат с датчиком

5 действительной высоты подъема центра роторного колеса в подвижной системе координат.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 — электромеха10 ническая схема блока определения отклонений контрольной точки; на фиг. 3 — электромеханическая схема блока определения тангенсов продольного и поперечного углов наклона экскаватора; на фиг. 4 — схема привязки уст15 ройства к экскаватору.

Устройство содержит: блок 1 задания опорной плоскости в неподвижной системе координат;

20 блок 2 определения отклонений ЛЛв контролируемой точки Е относительно фиксированной точки Ео по оси О Z ; блок 8 определения тангенсов (tg g u tg 0) продольного и поперечного углов наклона эк25 скаватора; блок 4 определения синуса (sin ср) и косинуса (cos р) угла поворота стрелы; блок б определения аппликаты с начала подвижной системы в неподвижной системе

Зо координат;

351982

10

Л,=С вЂ” с ;

Z = С = const, блок б определения угла наклона поворотной платформы вдоль роторной стрелы:

Ь, = tg Ч соя Ф+ tg0 sin Ô, блок 7 определения разности аппликат начала подвижной системы координат и горизонтальной плоскости, эквидистантной заданной, в неподвижной системе координат: блок 8 определения радиуса /-,,а (C с":) поворота центра роторного колеса вокруг оси поворота платформы; блок 9 определения заданной высоты подьема Z ð.>. центра роторного колеса; датчик 10 действительной высоты подъема

Z„.р, центра роторного колеса в,подвижной системе координат; блок 11 определения отклонения ЛЛ роторного колеса от заданной горизонтальной плоскости в подвижной системе координат; привод 12 (фиг. 4) поворота стрелы; привод 18 подьема стрелы.

Для опредслепия положения рабочего органа в забое в качестве неподвижной системы координат принимается прямоугольная система OXYZ (фиг. 3), ось ОХ которой ориентирована вдоль заходки параллельно заданной траектории движения экскаватора, ось OY— вправо по горизонтали, а ось OZ — вертикально вверх. Подвижная система координат

O Х ГЛ, связанная с экскаватором, ориентируется следующим образом оси O Х и O Y — параллельно плоскости поворотного круга соответственно вперед и влево по отношению к корпусу экскаватора; ось О Z — вверх по оси вращения поворотной платформы.

Подлежащая обработке (заданная) горизонтальная плоскость в неподвижной системе координат (в пространстве забоя) описывается уравнением где Z — аппликата произвольной точки заданной горизонтальной плоскости в неподвижной системе координат.

Для контроля положения рабочего органа (роторного колеса) принимается его центр.

Горизонтальная плоскость, эквидистантная подлежащей обработке заданной горизонтальной плоскости и удаленная от нее на величину радиуса роторного колеса, посредством координат подвижной системы определяется зависимостью

C + r = C + nÕ + п,У + n,Z, 35

65 где r — — радиус роторного колеса;

С вЂ” аппликата начала подвижной системы координат в неподвижной системе;

n» n>, n3 — направляющие косинусы углов между осью OZ системы OXYZ и соответственно осями O Õ, O Y и О 2 системы O Х Y Z ;

Х, Y, Z — координаты произвольной точки эквидистантной плоскости в системе координат О Х Y Z .

Допустимые наклоны экскаватора, определяемые его конструкцией, обычно не превышают 2 — 3 .

Путем сравнения заданной аппликаты Z ð, с действительной аппликатой Z>I,a центра роторного колеса определяют величину отклонения роторного колеса от заданной горизонтальной плоскости:

ЛЛ = Z„ „— Z„

Блок 1 предназначен для задания опорной плоскости в неподвижной системе координат в виде резко выраженной равносигнальной зоны на границе частей излучаемого им светового пучка, модулированных двумя разными частотами, устанавливается сзади экскаватора на нижней площадке отрабатываемого уступа и представляет собой прожектор устройства ПУЛ-З.

Блок 2 (фиг. 2) предназначен для опреде1 ления отклонений ЛЛд контролируемой точки

L относительно фиксированной точки LII (или, что то же самое, смещения точки Ео относительно опорной плоскости) и представляет одномерную фотоэлектрическую следящую систему. Блок состоит: из фотоприемника 14, служащего для преобразования оптического сигнала, излучаемого прожектором, в электрический сигнал, который поступает на вход частотно-избирательного усилителя 15, остро настроенного на частоты fI и f, релейного элемента 1б; электродвигателя 17, который через редуктор 18 и винтовую передачу соединен с кареткой 19, способной перемещаться параллельно оси О Z, через редуктор электродвигатель соединен также с датчиком 20 смещения точки Е относительно точки Ео,параллельно оси O Z . Этот блок устанавливается на поворотной части экскаватора.

Блок 8 предназначен для определения тангепсов продольного и поперечного углов наклона экскаватора и устанавливается на неповоротной части экскаватора. Блок включает в себя: отвес в виде груза 21, подвешенного с помощью нити 22 к кронштейну 28, закрепленному на неповоротной части экскаватора; каретки 24 и 25, перемещаемые в направляющих параллельно поперечной и продольной осям О Г и О Х симметрии корпуса экскаватора и подвижно связанные нитью; рейку 2б и зубчатое колесо 27; рейку 28 и зуб351982 р = P l. — (С вЂ” с") 65 чатое колесо 29, подвижно связанные соответственно с датчиками 30 и 31 тангенсов поперечного и продольного углов наклона экскаватора.

Блок 4 служит для определения синуса и косинуса угла поворота стрелы (поворотной платформы), которая устанавливается на поворотной платформе, представляет собой синусно-косинусный преобразователь угла и соединен с FlpHBoJTîì поворота стрелы.

Блок 5 — электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах, решающее и расшифровывающее зависимость,*=Х, (tgq — tge)+ y, tgC.— Z, — Лг, .

Один вход блока 5 электрически соединен с выходом блока 2, два других входа — с выходами блока 3.

Блок 6 — электромеханическое счетно-решающсс устройство на поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость

И, = tgЧ" cosФ+tg8sinФ.

Два входа блока 6 электрически соединены с выходами блока 3, два других входа — с выходами блока 4.

Блок 7 — электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах решает и расшифровывает зависимость A> — — С вЂ” с . Один вход блока 7 электрически соединен с выходом блока 5, по другому входу вручную вводится сигнал, пропорциональный аппликате С поверхности, эквидистантной заданной, в неподвижной системе координат.

Блок 8 — электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах решает и расшифровывает зависимость

Один вход блока 8 электрически соединен с выходом блока 7, по другому входу вручную вводится сигнал, пропорциональный длине роторной стрелы.

Блок 9 определения заданной высоты подъе1 ма ZLl.ð., центра роторного колеса представляет собой счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость

Один вход блока 9 электрически соединен с выходом блока б, другой вход — с выходом блока 7, а следующий с выходом блока 8.

Датчик 10 действительной высоты подъема центра роторного колеса преобразовывает угол поворота вала двигателя подъема стрель1

55 в величину, пропорционяльпуlo высоте подъема центра роторного колеса, и связан по входу через следящук1 систему с приводом по,»ема стрелы.

Блок 11 определения отклонения рабочего органа экскаватора от заданной горизочтальпой плоскости представляет собой алгебраический сумматор сигналов, поступающих 1 а его входы от блока 9 н 1атчика 10.

Работает устройство следуюгцим образом.

Перед началом Ооряоотхll зя. Одки прожектор (блок 1) уста11авлнвак1т тах;1м Образом, чтоОЫ СОЗДЯВЯСМЯ Я и i OIIOP1! IH ПЛОСКОСТЬ В ВИДЕ равносигнальной зоны ня границе частей излучаемого светового пучка, модулирован1ых двумя разными частотамп, была параллельна плоскости вдоль заходки, в которой задана траектория движения контрольной точки Ер, а экскаватор ставят так, чтобы ось равноспг:«альной зоны пучка света, создаваемого блохом 1, прошла через рабочий диапазон зоны перемещения фотоприемника 14 блока 2.

Б блох 7 вручную вводят сигнал, пропорциональный величине С, характеризующей положение обрабатываемой горизонтальной плоскости в неподвижной системе координат. Величина, пропорциональная конструктивному параметру, (L — длина стрелы) вводится в блок 8 при первоначальной настройке устройства. После этого устройство вводится в действие.

При отклонении экскаватора от заданной траектории дв11же11ия в блоке 2 фотоприемнпк

14 сместится относительно нулевого положения, в результате нарушится равенство количеств энергии, модулированных частотами и f> и попадающих HB фоточувствительный элемент фотоприемника. В зависимости от преобладания на фоточувствительном элем"-нте энергии той или иной частотно-избирательный усилитель 15, куда поступает сигнал от фотоприемника через релейный элемент 16, включит электродвигатель 17 в направлении, необходимом для восстановления состояния равновесия фотоэлектрической следящей системы.

Электродвигатель через редуктор 18 и винтовую передачу переместит параллельно оси

О Z каретку 19 до совмещения фотоприемника с опорной плоскостью (равносигнальной зоной пучка света), проходящей через линию

ЕЕр, а также через редуктор повернет в новое положение датчик 20, что вызовет на его выходе появление сигнала, пропорционального смещению ЛУе фотоприемника и параллельно оси О Z относительно опорной плоскости (равносигнальной зоны), или, что то же самое, пропорционального смещению точки Е относительно точки Ер также параллельно оси

О Z .

R блоке 3 под действием груза 21 нить 22 сместится относительно нулевого положения и передвинет по направляющим параллельно осям О Г и О Х соответственно каретки 24 и 25, которые через соответствующие рееч35!982 ные передачи (рейку 26 и зубчатое колесо 27, рейку 28 и зубчатое колесо 29) повернут датчики 30 и 31, в результате на их выходах появятся сигналы, пропорциональные тангенсам (tg 0 и 1д ф) поперечного и продольного углов наклона экскаватора.

На выходе блока 4 появятся сигналы,,пропорциональные синусу и косинусу угла поворота стрелы, а на выходе датчика 10 — сигнал, пропорциональный действительной высоте подъема центра роторного колеса, измеренной в подвижной системе координат.

Сигналы из блоков 2 и З,поступят íà ВхОды блока б, из блоков 3 и 4 — на входы блока 6, в результате появятся сигналы на выходах блоков 6 и 6.

Выходной сигнал из блока 6, пропорциональный величине Ль поступит на один из входов блока 9; выходной сигнал из блока 6, пропорциональный величине с", — па вход блока 7, на выходе которого он совместно с сигналом, пропорциональным величине С и введением в блок 7 вручную, вызовет появление сигнала, пропорционального величине

Л., который поступит на входы блоков 8 и 9.

Сигнал, пропорциональный Л>, совместно с сигналом L, введенным в блок 3 вручную, вызовет появление на выходе блока 8 сигнала, пропорционального величине р, который поступит также на вход блока 9.

Поступившие на входы блока 9 сигналы, пропорциональные величинам Л, Л> и р, вызовут появление на выходе блока 9 сигнала, пропорционального заданной высоте подъема „.р., центра роторного колеса в подвижной системе координат и учитывающего наклон экскаватора и его смещение по вертикали.

В блоке 11 суммируются сигналы, поступающие на его входы из блока 9 и датчика 10, в результате на выходе блока 11 появляется сигнал, пропорциональный величине отклонения роторного колеса от заданной горизонтальной плоскости. Устранение этого отклонения путем изменения действительной высоты подъема, т, е. путем управления приводом подъема роторной стрелы, обеспечивает обработку горизонтальной плоскости, заданной в неподвижной системе координат.

Предмет изобретен ия

Устройство для определения положения рабочего органа роторного экскаватора относительно горизонтальной плоскости, включающее блок задания опорной плоскости в непод15 вижной системе координат, соединенный с блоком определения отклонений контрольной точки, и блок определения тангенсов продольного и поперечного углов наклона экскаватора, подключенный к блоку определения

20 аппликаты начала подвижной системы в неподвижной системе координат, отличающееся тем, что, с целью непрерывного определения и автоматического контроля величины отклонения рабочего органа от горизонтальной

25 плоскости, в нем смонтированы блоки определения угла поворота стрелы и угла наклона платформы, блок определения разности аппликат начала подвижной системы координат и горизонтальной плоскости, эквидистантной

30 заданной, в неподвижной системе координат, один вход которого соединен с выходом блока определения аппликат, блоки определения радиуса поворота центра роторного колеса вокруг оси поворота платформы и заданной

35 высоты подъема центра роторного колеса в подвижной системе координат, связанные с блоком определения разности аппликат, и блок определения отклонения роторного колеса в подвижной системе координат с датчи40 ком действительной высоты подъема центра роторного колеса в подвижной системе координат.