DE10241561A1 - Method for remote control boring has the displacement of a pneumatically propelled boring head determined by monitoring the movement of the pneumatic supply hose - Google Patents

Method for remote control boring has the displacement of a pneumatically propelled boring head determined by monitoring the movement of the pneumatic supply hose Download PDF

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Abstract

A method for remote control boring, e.g. for horizontal bores, has a boring head (1) with a hardened tip driven through the ground by pneumatic impulses and with an attached pneumatic hose (2) connected to a pneumatic supply (3). The movement of the hose is monitored by a sensor (5) near the start of the bore and connected to a processor control (6, 7), which determines the position and boring speed. If the boring speed rises by more than 14 percent within a time frame of 5 seconds a safety programme stops the boring process. This enables the operator to ascertain if the boring bit is about to hit a void. If the boring speed drops rapidly, indicating a hard obstruction, the failsafe programme also stops the boring, enabling the operator to check and to proceed carefully.

Description

Die Erfindung gehärt zu der Bautechnik, im einzelnen zu den Bodendurchschlagmaschinen (BDSM) oder wie sie auch genannte werden IP-Raketen.The invention hardened to the building technology, in detail to the bottom punch machines (BDSM) or as they are also called become IP missiles.

Diese Maschinen finden bei der Verlegung von Röhren und Leitungen in dem Boden eine breite Verwendung. Sie schließen dabei den eigentlichen Durchschlagmechanismus, nämlich einen Druckluftantrieb, der sich in einem stabilen zylindrischen Gehäuse mit einer Hartmetallspitze vorne befindet, ein. Der Druckluftantrieb stellt dabei eine massive metallene Kolbenstange dar, die durch die Energie der Druckluft vor- und rücklaufende Bewegung ausführt. Die Druckluft gelangt von dem Kompressor, der sich an dem Ort, an dem die Erdarbeiten durchgeführt werden, befindet, zu dem Durchschlagmechanismus durch den Druckluftschlauch. Der Druckluftschlauch wird dabei fest an dem hinteren Teil des Gehäuses des Durchschlagmechanismus befestigt und hinter ihm her in den Tunnel, der von ihm durchgeschlagen wird, gezogen. Die Steuerung solcher Maschinen (die Befehle „Start" und „Stop") erfolgt durch einen Operator, durch die Zufuhr bzw. das Stappen der Zufuhr vom Druckluft.These machines are used when laying roar and pipes in the ground are widely used. You close it the actual punch mechanism, namely a compressed air drive, which is in a stable cylindrical housing with a hard metal tip located at the front. The compressed air drive represents a massive one metal piston rod represented by the energy of the compressed air forward and backward Movement. The Compressed air comes from the compressor, which is in the place where the earthworks are carried out to the punch mechanism through the compressed air hose. The compressed air hose is firmly attached to the rear part of the housing Punch mechanism attached and after him into the tunnel, which he is punched through. The control of such Machines (the commands "Start" and "stop") done by an operator, by feeding or stacking the supply of compressed air.

Unter der Wirkung der mächtigen Schläge des metallenen Kolbenstocks geht der Durchschlagmechanismus wie eine Rakete in den Boden hinein und zieht den Druckluftschlauch hinter sich her.Under the action of the powerful Blows of the The punch mechanism goes like a metal piston rod Rocket into the ground and pull the compressed air hose behind yourself.

Ein ernsthafter Mangel solcher BDSM ist, dass es unmöglich ist, ihre Bewegung unter der Erde zu kontrollieren. Diese Kontrolle ist insbesondere deswegen notwendig, weil, wenn sich auf der Bewegungslinie des Durchschlagmechanismus unterirdische Hohlräume („Löcher") befinden, der Durchschlagmechanismus einfach in ein solches Loch fällt und es praktisch unmöglich ist, ihn wieder da herauszuholen, da der Druckluftschlauch in solchen Fällen einfach reißt.A serious lack of such BDSM is that it is impossible is to control their movement underground. This control is particularly necessary because when on the line of movement of the punch mechanism are underground cavities ("holes"), the punch mechanism just falls into such a hole and it practically impossible is to get him out of there again, because the compressed air hose in such Cases easy tears.

Um diesen Verlust des Durchschlagmechanismus in unterirdischen Hohlräumen auszuschließen ist eine ständige Kontrolle seiner Bewegung in dem Boden notwendig. Es gelingt aber nicht, die Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus direkt zu messen, da er stark vibriert und die an ihm befestigten elektronischen Gerätschaften zum Ausfallen bringt. Der Autor schlägt hier vor eine mittelbare Kontrolle, aufgrund der Geschwindigkeit des Luftdruckschlauches, der hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, gezogen wird, durchzuführen. Anhand der Veränderung der Geschwindigkeit des Schlauches, und folglich auch des Durchschlagmechanismus, kann man darüber urteilen, ob er sich einem unterirdischen Hohlraum oder einem Hindernis (z.B. einem großen Stein) nähert. Beim Annähern an einen unterirdischen Hohlraum verringert sich in der Regel die Dichte des Erdbodens, was zu einem Anwachsen der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus führt. Selbst wenn sich die Richte des Erdbodens nicht verringert (was höchst unwahrscheinlich ist), vergrößert sich die Geschwindigkeit bei dem Eintreten des Kopfteils des Durchschlagmechanismus in den Hohlraum aufgrund der Verringerung des Frontalwiderstandes innerhalb eines kurzen Zeitraumes erheblich.To this loss of the punch mechanism in underground cavities excluded is a constant Control of its movement in the ground is necessary. But it works not the speed of movement of the punch mechanism to measure directly because it vibrates strongly and the attached to it electronic equipment for Failure brings. The author strikes here an indirect control, due to the speed of the Air pressure hose, which comes in after the punch mechanism the tunnel that is cut through is to be pulled. Based on change the speed of the hose, and consequently the breakdown mechanism, one can about it judge whether it is an underground cavity or an obstacle (e.g. a large one Stone) is approaching. When approaching to an underground cavity is usually reduced Density of the soil, causing an increase in speed the movement of the punch mechanism. Even if the judge of the earth is not diminished (which is highly unlikely) increases the speed at which the head of the punch mechanism enters into the cavity due to the reduction in frontal resistance significantly within a short period of time.

In dem Fall, wenn sich auf dem Weg des Durchschlagmechanismus ein unüberwindbares Hindernis auftaucht, fallt seine Geschwindigkeit augenblicklich (innerhalb weniger Sekundenbruchteile) auf Null zurück. Auch in diesem Fall ist es notwendig, die Maschine zu stoppen.In the case when on the way the breakthrough mechanism shows an insurmountable obstacle, its speed drops instantly (within a fraction of a second) back to zero. In this case too, it is necessary to stop the machine.

Die entsprechende Lösung ist in den Ansprüchen l bis 4 beschrieben.The appropriate solution is in the claims 1 to 4 described.

Zur Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens erfordern die heute bereits existierenden Bodendurchschlagmaschinen, die ein Durchschlagmechanismus, der ein Gehäuse, z.B. in zylindrischer Form, mit einer Hartmetallspitze vorne, sowie ein sich innerhalb des Gehäuses befindendes, z.B. pneumatisches, Antieb, hat, eine Einrichtung für die Energiezufuhr zu dem Antrieb, die an das Gehäuse angeschlossen ist und sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt, z.B. ein druckluftzuführenden Schlauch, der mit einem seinen Ende an dem genannten Gehäuse befestigt. ist sowie eine Einrichtung zur Steuerung der Energiezuführ zu dem genannten Durchschlagmechanismus, z.B. der Druckluft von dem Kompressor einschließen, Ergänzungen. Das Wesen der vorgeschlagenen Ergänzung besteht darin, dass zusätzlich eine von dem Autor ausgearbeitete Kontrolleinrichtung für die Bewegung der BDSM benutzt wird, die von dem Durchschlagmechanismus abgesondert ist und sich an dem Ost, an dem die Erdarbeiten durchgeführt werden, befindet. Die entsprechenden Verbesserungen, die eine Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens ermöglichen, sind in den Merkmalen der Patentansprüche 5 bis 9 beschrieben.To implement the proposed method require the bottom punch machines that already exist today, which is a puncture mechanism comprising a housing, e.g. in cylindrical form, with a hard metal tip at the front, as well as one inside the housing, e.g. pneumatic, drive, has a device for power supply to the drive that is attached to the housing connected and after the punch mechanism into the tunnel being cut, e.g. a compressed air supply hose, the one end attached to said housing. is as well as a Device for controlling the supply of energy to said breakdown mechanism, e.g. include the compressed air from the compressor, supplements. The essence of the proposed Supplement exists in that in addition a control device for the movement of the BDSM is used which is secreted by the punch mechanism and is on the east, where the earthworks are carried out, located. The corresponding improvements that a realization enable the proposed method are in the features of claims 5 to 9 described.

Auf der 1 wird das Schema einer Bodendurchschlagmaschine (BDSM) vorgestellt, in der das vorgeschlagene Verfahren verwirklicht worden ist, auf der 2 der Bewegungsaufnehmer des Schlauches.On the 1 the scheme of a bottom punch machine (BDSM) is presented, in which the proposed method has been implemented, on the 2 the motion sensor of the hose.

Die BDSM schließt den Durchschlagmechanismus 1 ein, zu dem über den Schlauch 2 Druckluft von dem Kompressor 3 gelangt. BDSM befindet sich in dem Tunnel 4, der durchgeschlagen wird. An dem Eingang des Tunnels 4, dort, wo der Schlauch gerade wird und hinter dem Mechanismus 1 her in den Tunnel 4 geht, befindet sich der Bewegungsaufnehmer 5 des Schlauches, der in den Tunnel geht Die Daten von dem Bewegungsaufnehmer 5 gelangen in den Block 6 zur Verarbeitung der Daten. Der Ausgang des Blocks 6 ist mit der Meldetafel 7 und der Sirene 8 verbunden. Die Maschine arbeitet folgendermaßen:
Der Durchschlagmechanismus 1 wird in Gang gesetzt und schlägt, wie in einer gewöhnlichen BDSM, den Tunnel 4 durch. Gleichzeitig misst der Bewegungsaufnehmer 5 die Geschwindigkeit, mit der der Schlauch hinter dem Mechanismus 1 her in den Tunnel geht und gibt diese Daten an den Block 6 weiter. Anhand dieser Daten rechnet der Block 6 die Geschwindigkeit der Bewegung des Schlauches sowie die Veränderung dieser Geschwindigkeit Dabei reicht es, die Veränderung der Geschwindigkeit dreimal pro Sekunde zu bestimmen.The BDSM closes the breakthrough mechanism 1 one to which over the hose 2 Compressed air from the compressor 3 arrives. BDSM is in the tunnel 4 who gets hit. At the entrance to the tunnel 4 , where the hose gets straight and behind the mechanism 1 in the tunnel 4 goes, the motion sensor is located 5 of the hose going into the tunnel The data from the motion sensor 5 get into the block 6 to process the data. The exit of the block 6 is with the message board 7 and the siren 8th connected. The machine works as follows:
The punch mechanism 1 is going on sets and strikes the tunnel like in an ordinary BDSM 4 by. At the same time, the motion sensor measures 5 the speed at which the hose is behind the mechanism 1 goes into the tunnel and passes this data to the block 6 further. The block calculates on the basis of this data 6 the speed of the movement of the hose and the change in this speed It is sufficient to determine the change in speed three times per second.

Wenn die Veränderungen der Geschwindigkeit der Bewegung des Mechanismus 1, die von dem Block 6 berechnet worden sind, innerhalb von 5 Sekunden um mehr als 10% anwachsen, gibt der Block 6 die Informationen Ober die Veränderung der Geschwindigkeit auf die Meldetafel 7, bringt das Signal „STOP" zum Leuchten und schaltet die Sirene 8 ein, um die Aufmerksamkeit des Operators zu erregen. Der Operator muss dann, nachdem er die auf der Meldetafel 7 angezeigten Daten der Situation bewertet hat, eine Entscheidung darüber treffen, ob die Maschine angesichts der Gefahr des Vorhandenseins eines Hohlraumes auf der Linie des Tunnels, der durchgeschlagen wird, angehalten wird.If the changes in the speed of movement of the mechanism 1 by the block 6 have been calculated to grow by more than 10% within 5 seconds, the block indicates 6 the information about the change in speed on the message board 7 , lights up the "STOP" signal and switches the siren 8th to get the operator's attention. The operator must then, after reading the on the message board 7 the displayed data of the situation, make a decision whether to stop the machine in view of the danger of having a void on the line of the tunnel that is being pierced.

Der Bewegungsaufnehmer schließt die Zahnräder 9 und 10 ein, wobei das Rad 9 mit dem Schlauch in Kontakt steht, das Rad 10 aber nur mir dem Rad 9. Bei der Bewegung des Schlauches 2 dreht sich das Rad 9 und entsprechend dreht sich auch das Rad 10. Das Rad 10 trägt die Laserdiode 11, gegenüber dem Rad 10 befindet sich die Matrix der integrierten Halbleiter-Fotoelemente 12. Während der Drehung des Rades 10 tastet der Strahl der Laserdiode 11 die Elemente der Matrix 12 ab. Die entsprechenden Impulse von dem Ausgang der Matrix, die Wiederholungsfrequenz welcher der Geschwindigkeit der Bewegung des Druckluftschlauches proportional ist, und der BDSM selbst gelangen in den Block zur Verarbeitung der Daten, der die Veränderung der Geschwindigkeit des Durchschlagmechanismus berechnet.The motion sensor closes the gears 9 and 10 one, the wheel 9 the wheel is in contact with the tube 10 but only with the bike 9 , When moving the hose 2 the wheel turns 9 and the wheel turns accordingly 10 , The wheel 10 carries the laser diode 11 , opposite the wheel 10 is the matrix of the integrated semiconductor photo elements 12 , During the rotation of the wheel 10 scans the beam of the laser diode 11 the elements of the matrix 12 from. The corresponding pulses from the output of the matrix, the repetition frequency which is proportional to the speed of the movement of the compressed air hose, and the BDSM itself enter the data processing block which calculates the change in the speed of the punch mechanism.

Die vorgeschlagene Erfindung verbessert bedeutend die Zuverlässigkeit der Arbeit von BDSM ist einfach in der Herstellung und verhältnismäßig billig.The proposed invention improves significantly the reliability BDSM's work is simple to manufacture and relatively inexpensive.

Claims (9)

Verfahren zur Steuerung einer Bodendurchschlagmaschine (BDSM), einschließend: – dem Durchschlagmechanismus, der ein Gehäuse, z.B. in zylindrischer Form, mit einer Hartmetallspitze warne, sowie ein sich innerhalb des Gehäuses befindendes, z.B. pneumatisches, Antrieb, hat; – einer Einrichtung für die Energiezufuhr zu dem Antrieb, die an das Gehäuse angeschlossen ist und sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt, z.B. einem druckluftzuführenden Schlauch, der mit einem seinen Ende an dem genannten Gehäuse befestigt ist; – einer Einrichtung zur Steuerung der Energiezufuhr zu dem genannten Durchschlagmechanismus, z.B. der Druckluft von dem Kompressor, das in der Steuerung der Energiezufuhr, z.B, der Druckluft zu dem. genannten Antrieb, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses bestimmt wird und die Steuerung der Maschine in Abhängigkeit von einem bestimmten Parameter erfolgt.A method of controlling a bottom punch machine (BDSM), including: - the punch mechanism, which warns a housing, eg in a cylindrical form, with a hard metal tip, and a drive, eg pneumatic, located inside the housing; A device for supplying energy to the drive, which is connected to the housing and moves behind the breakdown mechanism into the tunnel which is being driven through, for example a compressed air supply hose which is attached at one end to said housing; - A device for controlling the energy supply to said breakdown mechanism, for example the compressed air from the compressor, which is in control of the energy supply, for example the compressed air to the. Drive mentioned, characterized in that in addition the change in the speed of the movement of the punch mechanism is determined in the course of the work process and the machine is controlled as a function of a specific parameter. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses nach der Geschwindigkeit der Bewegung der Einrichtung für die Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan, z.B. des genannten druckluftzuführenden Schlauches, das sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt.Control method according to claim 1, characterized in that said change the speed of the punch mechanism's movement in the course of the work process according to the speed of movement of the device for the Energy supply to the working organ, e.g. of the compressed air supply Hose that is behind the punch mechanism in the Tunnel that is cut through moves. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses analysiert wird und im Falle eines stabilen Zuwachses um mehr als eine gewisse bestimmte im voraus gegebene Grüße, z.B. um mehr als 14 %, während eines gewissen bestimmten im Voraus gegebenen Zeitabschnittes, z.B. 5 Sekunden, dem Operator ein Signal Ober die Notwendigkeit eines sofortiges Stopps der Maschine gegeben wird.Control method according to claim 2, characterized in that change the speed of the punch mechanism's movement in the course of the work process is analyzed and in the case of a stable one Increase by more than a certain certain pre-given greetings, e.g. by more than 14% while a certain predetermined period of time, e.g. 5 seconds, the operator a signal about the need for a the machine is stopped immediately. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses analysiert und im Falle eines plötzlichen Abfalls der Geschwindigkeit bis hin zu Null dem Operator ein Signal über das wahrscheinliche Vorhandensein eines unterirdischen Hindernisses gegeben wird.Control method according to claim 2, characterized in that change the speed of the punch mechanism's movement in the course of the work process and in the event of a sudden If the speed drops down to zero the operator receives a signal about that likely presence of an underground obstacle is given. Bodendurchschlagmaschine (BDSM), einschließend: – dem Durchschlagmechanismus, der ein Gehäuse, z.B. in zylindrischer Form, mit einer Hartmetallspritze vorne, sowie ein sich innerhalb des Gehäuses befindendes, z.B. pneumatisches, Antrieb, hat; – einer Einrichtung für die Energiezufuhr zu dem Antrieb, die an das Gehäuse angeschlossen ist und sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt, z.B, einem druckluftzuführenden Schlauch, der mit einem seinen Ende an dem genannten Gehäuse befestigt ist; – einer Einrichtung zur Steuerung der Energiezufuhr zu dem genannten Durchschlagmechanismus, z.B. der Druckluft von dem Kompressor, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine automatische Einrichtung hat, die die Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses bestimmt.Soil punching machine (BDSM), including: - the punching mechanism, which has a housing, eg in a cylindrical shape, with a hard metal syringe at the front, as well as a drive, eg pneumatic, located inside the housing; A device for supplying energy to the drive, which is connected to the housing and moves behind the breakdown mechanism into the tunnel which is being driven through, for example a compressed air supply hose which is attached at one end to said housing; A device for controlling the energy supply to said breakdown mechanism, for example the compressed air from the compressor, characterized in that it additionally has an automatic device which determines the change in the speed of movement of the punch mechanism in the course of the working process. BDSM nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte automatische Einrichtung für die Bestimmung der Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses von dem genannten Durchschlagmechanismus abgesondert ist.BDSM according to claim 5, characterized in that said automatic device for determining the change the speed of the punch mechanism's movement in the course of the work process is separated from the aforementioned punch mechanism. BDSM nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung für die Bestimmung der Veränderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Durchschlagmechanismus im Laufe des Arbeitsprozesses als eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Bewegung der Einrichtung für die Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan, z.B. des genannten druckluftzuführenden Schlauches, das sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt.BDSM according to claim 6, characterized in that said facility for the determination of the change the speed of the movement of the punch mechanism in the course of Work process as a means of determining speed the movement of the establishment for the supply of energy to the working organ, e.g. of the said compressed air supply hose, which is behind the punch mechanism in the tunnel, the is penetrated, moved. BDSM nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Bewegung des genannten druckluftzuführenden Schlauches, der sich hinter dem Durchschlagmechanismus her in den Tunnel, der durchgeschlagen wird, bewegt, in Form eines Bewegungsaufnehmers des Schlauches gemacht ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Rechen- und Analyseblocks verbunden istBDSM according to claim 7, characterized in that Device for determining the speed of movement of the named compressed air supply Hose that is behind the punch mechanism in the Tunnel that is penetrated moves in the form of a motion sensor of the hose is made, the output of which is connected to the input of the computing and analysis blocks is connected BDSM nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bewegungsaufnehmer sich außerhalb des Tunnels, der durchgeschlagen wird, befindet, z.B. an dem Eingangspunkt des Druckluftschlauches in den Tunnel.BDSM according to claim 8, characterized in that the named motion sensor is outside the tunnel that is being penetrated, located, e.g. at the entry point of the compressed air hose into the Tunnel.
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