采煤机及其采高系统 【技术领域】
本发明涉及采煤设备技术领域， 特别是涉及一种采高系统。本发明还涉及一种包 括上述采高系统的采煤机。背景技术
我国是世界主要的产煤国家， 煤矿总数超过全世界其他所有国家煤矿数目之和， 目前， 综合机械化采煤成为对煤层进行开采的主要方法。
综合机械化采煤是指采煤工作面全部生产过程， 包括破煤、 装煤、 运煤、 支护、 采空 区处理及回采巷道运输、 掘进等全部机械化。综采工作面成套设备主要包括 ： 采煤机、 刮板 输送机与液压支架。 采煤机是综合机械化采煤的破煤设备， 它是集机械、 电气和液压为一体 的大型复杂系统 ； 刮板输送机是指用刮板链牵引， 在槽内运送煤炭等散料的输送机械 ； 液 压支架是综合机械化采煤的支护设备， 用于支护采场顶板， 维护采煤机以及刮板输送机等 设备的作业空间， 并随同工作面采运设备向前移动。
在工作过程中， 采煤机的滚筒不断旋转， 实现破煤， 为了方便刮板输送机的设置以 及综采工作面成套设备的移动， 同时， 方便液压支架等支护设备的支护， 保证其支护效果， 需要保证采煤巷道的平直性， 以及整个巷道顶部和底部的平整， 为此， 需要控制采煤机的截 割滚筒的高度。
现有技术中， 对采煤机的截割滚筒的高度的确定一般是依靠操作人员的肉眼观察 来实现的， 但是由于采煤机的工作环境非常恶劣， 在破煤和落煤的时候会产生很大的灰尘， 对操作人员的视线会产生很大的影响， 从而很难保证巷道的平直性， 及其顶部和底部的平 整性， 因此， 很多情况下， 操作人员需要离开驾驶室或者将身体探出驾驶室进行观察， 这对 严重威胁着操作人员的人身安全， 存在着较大的安全隐患。
为了解决上述问题， 现有技术中在采煤机上设置了一种采高系统。采高系统包括 齿条、 传动装置、 指示装置， 其中， 齿条沿竖直方向固定于采煤机的截割臂， 传动装置包括与 齿条啮合的齿轮和与齿轮的转轴连接的软轴 ( 具体可以为橡胶轴等能够较容易发生变形 的转轴 )， 软轴实现转动过程中转速的降低 ( 通过材料的选择实现所需要的转速 )， 软轴的 另一端与指示装置的指针连接， 并带动指针的转轴转动， 进而带动指针摆动， 指针从而指到 指示装置的刻度盘上的不同位置， 指示装置安装于驾驶室中， 这样， 操作人员就可以根据指 针的指示得知截割滚筒的高度。
工作过程中， 齿条随着采煤机的截割臂的运动而运动， 使与其啮合的齿轮旋转， 并 通过软轴带动指针的中心轴转动， 指针摆动， 向操作人员显示截割滚筒的高度。
可以看出， 上述采高系统的设置使操作人员无需离开驾驶室或者将身体探出驾驶 室， 就能够方便地得知截割滚筒的高度， 然而， 由于采高系统的设置需要对采煤机进行改 造， 增加了整机的复杂程度， 通用性较差， 同时， 受传动装置的影响， 准确性也较差， 仍然存 在较大的误差。
因此， 如何在保证操作人员安全的基础上， 准确、 方便地得到截割滚筒的高度， 并减少对采煤机结构的改造， 降低成本就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。 发明内容 本发明的目的是提供一种采高系统， 该采高系统保证了操作人员在驾驶室内就能 准确地得知截割滚筒的高度， 保证了操作人员的安全性， 同时对采煤机的结构的改造较少， 提高了通用性， 降低了成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述采高系统的采煤机。
为解决上述技术问题， 本发明提供一种采高系统， 用于采煤机， 包括检测装置、 控 制装置和显示器，
所述检测装置检测所述采煤机的截割臂的位姿， 得到位姿信号 ；
所述控制装置接收所述位姿信号， 并根据预定策略得出所述采煤机的截割滚筒的 高度信号 ；
所述显示器， 安装于所述采煤机的驾驶室， 用于接收所述高度信号， 并显示所述截 割滚筒的高度值。
优选地， 还包括隔离栅， 所述隔离栅连接所述检测装置和所述控制装置。
优选地， 所述隔离栅包括光电耦合器和连接电路， 所述光电耦合器通过所述连接 电路连接所述检测装置和所述控制装置。
优选地， 所述控制装置包括 CAN 总线隔离模块。
优选地， 所述检测装置为双轴倾角传感器。
优选地， 所述检测装置安装于所述截割臂的后端部。
优选地， 所述控制装置安装于本安兼隔爆型电气控制箱内。
优选地， 所述显示器安装于本安操作箱内， 所述本安操作箱安装于所述驾驶室的 操作台内。
为解决上述技术问题， 本发明还提供一种采煤机， 包括截割滚筒和用于检测所述 截割滚筒的高度的采高系统， 所述采高系统为上述任一项所述的采高系统。
本发明所提供的用于采煤机的采高系统， 包括检测装置、 控制装置和显示器， 检测 装置检测采煤机的截割臂的位姿， 得到位姿信号 ； 控制装置接收位姿信号， 并根据预定策略 得出采煤机的截割滚筒的高度信号 ； 显示器， 安装于采煤机的驾驶室， 用于接收高度信号， 并显示截割滚筒的高度值。工作过程中， 检测装置时刻检测采煤机的截割臂相对于水平面 的位姿， 包括截割臂相对于水平面的高度和与水平面之间的夹角， 得到位姿信号 ( 高度信 号和夹角信号 )， 并将位姿信号传输至控制装置， 控制装置接收到位姿信号后， 根据预定的 控制策略进行运算， 得到截割滚筒的高度信号， 并将上述高度信号传输至显示器， 显示器接 收到高度信号后， 将截割滚筒的高度值显示出来， 操作人员在驾驶室内就可以清楚地得知 截割滚筒的高度值。 可以看出， 本发明所提供的采高系统通过检测装置检测截割臂的位姿， 经过控制装置的信号转换后， 通过显示器告知操作人员， 实现了操作人员在驾驶室内就能 准确地得知截割滚筒的高度， 保证了操作人员的安全性， 电气方式的检测， 进一步提高了采 煤机的智能性， 另一方面， 本发明所提供的采高系统对采煤机的结构的改造较少， 具有较高 的通用性， 降低改造成本。
在一种优选实施方式中， 本发明所提供的用于采煤机的采高系统还包括隔离栅， 隔离栅连接检测装置和控制装置， 即隔离栅连接于检测装置和控制装置之间。由于检测装
置为本质安全型的装置， 而控制装置为非本质安全型的装置， 为了安全， 需要对在二者之间 传递的信号进行隔离， 隔离栅就是为此而设置的， 隔离栅的设置大大提高了采高系统的防 爆性， 保证了采煤机在巷道施工的安全性。
本发明所提供的采煤机的有益效果与采高系统的有益效果类似， 在此不再赘述。 附图说明
图 1 为本发明第一种具体实施方式所提供的采高系统的结构框图 ； 图 2 为本发明第二种具体实施方式所提供的搅拌车状态监测系统的结构框图。具体实施方式
本发明的核心是提供一种采高系统， 该采高系统保证了操作人员在驾驶室内就能 准确地得知截割滚筒的高度， 保证了操作人员的安全性， 同时对采煤机的结构的改造较少， 提高了通用性， 降低了成本。本发明的另一核心是提供一种包括上述采高系统的采煤机。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 下面结合附图和具体实施方式 对本发明作进一步的详细说明。
请参考图 1， 图 1 为本发明第一种具体实施方式所提供的搅拌车状态监测系统的 结构框图。
如图 1 所示， 本发明所提供的用于采煤机的采高系统， 包括检测装置 1、 控制装置 2 和显示器 3， 其中， 检测装置 1 用于检测采煤机的截割臂的位姿， 得到位姿信号 ； 控制装置 2 接收上述位姿信号， 并根据预定策略得出采煤机的截割滚筒的高度信号 ； 显示器 3， 安装于 采煤机的驾驶室， 用于接收高度信号， 并显示截割滚筒的高度值。
工作过程中， 首先使采煤机进入工作状态， 检测装置 1 便进入工作状态， 从而时刻 检测采煤机的截割臂相对于水平面的位姿， 包括截割臂相对于履带装置的下底面的高度和 与水平面之间的夹角， 得到位姿信号 ( 高度信号和夹角信号 )， 并将位姿信号传输至控制装 置 2， 控制装置 2 接收到位姿信号后， 根据预定的控制策略进行运算， 得到截割滚筒的高度 信号， 并将上述高度信号传输至显示器 3， 显示器 3 接收到高度信号后， 将截割滚筒的高度 值显示出来， 操作人员在驾驶室内就可以清楚地得知截割滚筒的高度值。
具体地， 上述位姿具体为位置和姿态， 也就是检测装置 1 检测截割臂的高度和倾 斜状态， 位姿信号相应地也包括高度信号和倾角信号， 从而可以确定截割臂所处的位置和 状态 ； 另一方面， 由于截割滚筒安装于截割臂的端部， 显示器 3 最终向操作人员显示截割滚 筒的高度， 因此， 为方便计算， 检测装置 1 具体可以检测截割臂与截割滚筒的连接轴的中心 相对于履带底面的高度信号， 并检测截割臂的中心线与水平面之间的夹角信号， 从而可以 根据上述检测信号得出截割滚筒的中心位姿， 进而可以根据截割滚筒的固有尺寸得出截割 滚筒的上沿高度值、 下沿高度值等值， 并最终通过显示器 3 显示， 方便操作人员的控制。
当然， 检测装置 1 并不限于检测连接轴的中心的高度， 通过检测截割臂的其他位 置的高度， 以及进一步的运算得出截割滚筒的上沿高度值、 下沿高度值等值也是可以的。
可以看出， 本发明所提供的采高系统通过检测装置 1 检测截割臂的位姿， 经过控 制装置 2 的信号转换后， 通过显示器 3 告知操作人员， 实现了操作人员在驾驶室内就能准确 地得知截割滚筒的高度， 保证了操作人员的安全性， 电气方式的检测， 进一步提高了采煤机的智能性， 另一方面， 本发明所提供的采高系统对采煤机的结构的改造较少， 具有较高的通 用性， 降低了改造成本。
具体地， 由于双轴倾角传感器同时具有角度传感器检测角度的功能和高度传感器 检测高度的功能， 因此， 在一种具体实施方式中， 上述检测装置 1 可以为双轴倾角传感器。
为了在保证检测装置 1 的检测功能的基础上， 方便检测装置 1 的安装， 具体可以将 检测装置 1 安装于截割臂的后端部， 从而保证了安装的可靠性， 并且距离截割滚筒较远， 从 而可以防止切割下来的煤块损伤检测装置 1， 延长检测装置 1 的使用寿命。
请参考图 2， 图 2 为本发明第二种具体实施方式所提供的搅拌车状态监测系统的 结构框图。
如图 2 所示， 在另一种具体实施方式中， 本发明所提供的用于采煤机的采高系统 还可以包括隔离栅 4， 隔离栅 4 连接检测装置 1 和控制装置 2， 即隔离栅 4 连接于检测装置 1 和控制装置 2 之间。
采煤机等采煤设备均工作于巷道内， 受工作性质的影响， 巷道内会弥漫着很多的 煤粉等灰尘， 一旦出现火花， 并将煤粉点燃的话， 很容易造成爆炸现象的发生， 因此， 位于巷 道内的采煤设备均需要经过防爆认证才能够使用 ； 具体地防爆方式有两种 ： 一种是在装置 的外侧包装具有防爆功能的外壳， 另一种则是采用具有本质安全的装置， 本质安全 ( 简称 本安 ) 是指本身所产生的火花不足以点燃煤炭或者煤粉， 不会引起爆炸。 实际使用过程之， 检测装置 1 通常为本质安全型的装置， 而控制装置 2 通常为非本 质安全型的装置， 为了保证安全， 在二者之间进行传递的信号需要进行隔离处理， 隔离栅 4 就是为此而设置的， 这样， 隔离栅 4 的设置就大大提高了采高系统的防爆性， 保证了采煤机 在巷道施工的安全性。
具体地， 上述隔离栅 4 可以包括光电耦合器和连接电路， 光电耦合器通过连接电 路连接检测装置 1 和控制装置 2。其中， 光电耦合器为外购件， 技术成熟， 价格便宜， 从而不 仅满足了功能需要， 而且降低了使用成本， 进一步降低了本发明所提供的采高系统的成本。
当然， 隔离栅 4 也可以为其他装置， 比如 ： 变压器等， 只要能够实现功能要求都是 可以的。
进一步地， 由于显示器 3 也是本质安全型的装置， 基于相同的原因， 在控制装置 2 和显示器 3 之间也需要设置具有信号隔离功能的装置， 为了方便， 可以直接在控制装置内 设置 CAN 总线隔离模块， 从而不仅实现了隔离功能， 而且还提高了隔离的针对性。
另一方面， 根据所选用的控制装置 2 和显示器 3 的类型， 在二者之间还可以设置信 号转换板， 以方便信号的顺利传递。
为了进一步保证安全型， 可以将控制装置 2 安装于本安兼隔爆型的电气控制箱 内。
相应地， 可以将显示器 3 安装于本安操作箱内， 为方便操作人员的观看， 将装有显 示器 3 的本安操作箱安装于采煤机的驾驶室的操作台内。
此外， 本发明还提供一种采煤机， 包括截割滚筒和用于检测截割滚筒的高度的采 高系统， 采高系统为以上所述的采高系统， 该采煤机其他各部分的结构请参考现有技术， 本 文不再赘述。
以上对本发明所提供的采煤机及其采高系统进行了详细介绍。 本文中应用了具体
个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明 的方法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原 理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明权利要 求的保护范围内。