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Das Stammpatent Nr. 368803 bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kontrolle der Bewegung eines über eine Ortsbrust frei bewegbaren, an einem schwenkbaren Schrämarm drehbar gelagerten Schräm- werkzeuges einer Streckenvortriebsmaschine relativ zu einem gewünschten Sollprofil der aufzufah- renden Strecke, unter Verwendung eines relativ zur Streckenachse ausgerichteten fokussierten elektromagnetischen Wellenzuges und eines auf der Streckenvortriebsmaschine angeordneten Empfän- gers.
Die Erfindung gemäss dem Stammpatent zielte darauf ab, eine einfache Einrichtung der ein- gangs genannten Art zu schaffen, mit welcher in einfacher Weise die Darstellung der Koordinaten des Schrämwerkzeuges relativ zur aufzufahrenden Sollstrecke ohne komplizierten Rechenaufwand möglich ist und mit welcher die Tatsache berücksichtigt werden kann, dass die Bewegung des
Schrämwerkzeuges an der Ortsbrust auf Grund des verschiedenen Abstandes der vertikalen und der horizontalen Drehachse des Schrämarmes von der Ortsbrust im wesentlichen innerhalb eines
Teilbereiches eines Rotationsellipsoids, nicht jedoch einer ebenen Fläche erfolgt.
Zur Lösung dieser
Aufgabe ist die Ausbildung gemäss dem Stammpatent im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger quer zur Streckenmaschinenlängsachse verschiebbar und aus seiner parallel zur Streckenvortriebsmaschinenlängsachse orientierten Lage in eine mit der Achse des fokussierten elektromagnetischen Wellenzuges fluchtende Lage verschwenkbar gelagert ist und dass die Parallel- verschiebung und/oder Verschwenkung des Empfängers und die relative Verschwenkung des Schräm- werkzeuges zur Streckenvortriebsmaschine mit einer eine Nachbildung des Sollprofils der Strecke und des Schrämwerkzeuges enthaltenden Anzeigevorrichtung gekoppelt ist.
Auf diese Weise kann mit einem einzigen Sensorelement das Auslangen gefunden werden, wobei die Verschiebung und Ver- schwenkung des Empfängers in einfacher Weise ohne komplizierte trigonometrische Umrechnungen auf die Bewegung einer Nachbildung des Schrämwerkzeuges in einer Anzeigevorrichtung übertragen werden kann.
Durch die bevorzugte Verwendung einer räumlichen Nachbildung des Schrämwerkzeuges er- übrigt sich auch die Umrechnung der Ist-Schrämkopfkoordinaten an der Ortsbrust in entsprechende ebene Koordinaten, wie sie üblicherweise in Anzeigevorrichtungen erforderlich sind. Die Erfindung geht hiebei von der Voraussetzung aus, dass sich eine Drehung der Streckenvortriebsmaschine auf der Sohle um einen beliebigen, in der Regel nicht bekannten Drehpunkt in eine Drehung im gleichen Ausmass um einen vorgewählten Punkt der Streckenvortriebsmaschine und eine Parallelverschiebung dieses Punktes zerlegen lässt.
Die Ausbildung der Kontrolleinrichtung gemäss dem Stammpatent ist bevorzugt so getroffen, dass die Nachbildung des Schrämwerkzeuges in der Anzeigevorrichtung als an einer räumlichen Nachbildung des Schwenkwerkes und des Schrämarmes festgelegte räumliche Nachbildung ausgebildet ist, dass die Schwenkwerksnachbildung verschiebbar und/oder verschwenkbar gelagert und die Schrämarmnachbildung in analoger Weise wie der Schrämarm verschwenkbar gelagert ist und dass die Schwenkwerks- und Schrämarmnachbildung von mit den Verschiebe- und/oder Verschwenkweg des Empfängers und des Schrämarmes erfassenden Sensoren verbundenen Stellgliedern antreibbar sind.
Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass lediglich die massstäbliche Übertragung der Bewegung des Empfängers und des Schrämarmes auf das räumliche Modell des Schwenkwerkes und des Schrämarmes erforderlich ist, um ohne irgendwelche Umrechnungen unmittelbar die relative Position des Schrämkopfes zum Sollprofil der Strecke darstellen zu können.
Da jede Fehlstellung der Streckenvortriebsmaschine von einer mit der Streckenlängsachse fluchtenden Stellung dazu führt, dass der Schrämkopf in Streckenlängsrichtung gesehen früher oder später mit der Begrenzung der Sollstrecke in Berührung gelangt, ist es in Übereinstimmung mit dem Stammpatent von Vorteil, wenn auch die Nachbildung des Sollprofils der Strecke in der Anzeigevorrichtung von einer räumlichen Nachbildung des der Ortsbrust benachbarten Teiles der Sollstrecke gebildet ist. Bei einer derartigen Ausbildung ist die maximale Übereinstimmung zwischen tatsächlicher Position des Schrämkopfes relativ zum Sollprofil der Strecke und Anzeige dieser Position in der Anzeigeeinrichtung gegeben.
Gemäss der Ausbildung nach dem Stammpatent wurde die Anzeigevorrichtung durch mechanische, hydraulische oder elektrische Kopplung mit den entsprechenden Bewegungen des Empfängers verstellt. Die Verstellbewegung des Empfängers kann hiebei über Drehpotentiometer, Winkelkodierer,
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Inklinometer, Drehmelder, Stellmotoren, Schrittmotoren oder biegsame Wellen od. dgl. mit der
Schwenkwerksnachbildung der Anzeigeeinrichtung verbunden sein. In jedem Fall handelt es sich somit um eine proportionale Übertragung digitaler oder analoger elektrischer Signale, oder um eine einfache mechanische Übersetzung, ohne dass eine mathematische Korrektur erforderlich ist.
; Gemäss dem Stammpatent konnte dem Umstand, dass fallweise ein Überfahren des Sollprofils der Strecke möglich sein soll, nur dadurch Rechnung getragen werden, dass die Streckennachbil- dung von einer elastischen oder elastisch aufgespannten Folie gebildet wird. Insbesondere dann, wenn die Kollision der Schrämkopfnachbildung mit der Hüllkurve des Sollprofils zur Auslösung eines
Signals herangezogen werden soll, ist es in diesem Fall erforderlich, diese elastisch aufgespannte bzw. elastische Folie elektrisch leitfähig auszubilden. Bedingt durch die empfindliche Aufhängung bzw. die geringe Wandstärke einer elastischen Folie ist jedoch bei der Ausbildung gemäss dem
Stammpatent die Betriebssicherheit der Anzeige der Überschreitung des Sollprofils beeinträchtigt.
Gemäss der Erfindung wird nun eine abgewandelte Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, mit welcher das Sollprofil der Strecke im Bedarfsfall überfahren werden kann, wobei darüber hinaus die Möglichkeit geschaffen wird, eine differenziertere Aussage über das Ausmass der Überfahrung des Sollprofils unmittelbar aus der Anzeigeeinrichtung zu erhalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Einrichtung zur Kontrolle der Bewegung eines über eine Ortsbrust frei bewegbaren, an einem schwenkbaren Schrämarm drehbar gelagerten Schräm- werkzeuges einer Streckenvortriebsmaschine relativ zu einem gewünschten Sollprofil der aufzufah- renden Strecke, unter Verwendung eines relativ zur Streckenachse ausgerichteten fokussierten elektro- magnetischen Wellenzuges und eines auf der Streckenvortriebsmaschine angeordneten Empfängers, bei welcher der Empfänger quer zur Streckenmaschinenlängsachse verschiebbar und aus seiner parallel zur Streckenvortriebsmaschinenlängsachse orientierten Lage in eine mit der Achse des fokus- sierten elektromagnetischen Wellenzuges fluchtende Lage verschwenkbar gelagert ist und die
Parallelverschiebung und/oder Verschwenkung des Empfängers,
und die relative Verschwenkung des Schrämwerkzeuges zur Streckenvortriebsmaschine, mit einer eine Nachbildung des Sollprofils der Strecke und des Schrämwerkzeuges enthaltenden Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, wobei die
Nachbildung des Schrämwerkzeuges in der Anzeigevorrichtung als an einer räumlichen Nachbildung des Schwenkwerkes und des Schrämarmes festgelegte räumliche Nachbildung ausgebildet ist, die
Schwenkwerksnachbildung verschiebbar und/oder verschwenkbar gelagert und die Schrämarmnachbil- dung in analoger Weise wie der Schrämarm verschwenkbar gelagert ist und die Schwenkwerks- und Schrämarmnachbildung von mit den Verschiebe- und/oder Verschwenkweg des Empfängers und des Schrämarmes erfassenden Sensoren verbundenen Stellgliedern antreibbar sind, gemäss dem Stamm- patent aus.
Die Erfindung ist hiebei im wesentlichen darin gelegen, dass die Schrämarmnachbil- dung von einem Rohr sowie einem eine Stirnseite des Rohres durchsetzenden Stab gebildet ist, dass die Schrämkopfnachbildung mit dem freien Ende des Stabes verbunden ist, dass das Rohr an der
Schwenkwerksnachbildung angelenkt ist und dass der Stab unter Einwirkung von Kräften auf die
Schrämkopfnachbildung aus seiner mit dem Rohr koaxialen Mittelstellung auslenkbar festgelegt ist.
Dadurch, dass die Schrämarmnachbildung zweiteilig ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit, durch
Verschwenkung des einen Teiles der Schrämarmnachbildung, nämlich des Rohres, allen Anzeigen gemäss dem Stammpatent zu erhalten. Wenn der Schrämkopf bei Kollisionen mit der Nachbildung des Sollprofils bzw. mit der Hüllkurve des Sollprofils einen elektrischen Kontakt schliesst, entspricht ein derartiges Signal dem Erreichen der Sollprofilgrenze. Eine Weiterverschwenkung der Schrämarmnachbildung über das Sollprofil hinaus ist aber durch den erfindungsgemässen Vorschlag nunmehr auch dann möglich, wenn die Hüllkurve des Streckenprofils von einem starren Rohr gebildet ist und dementsprechend stabil und betriebssicher ausgebildet ist.
In diesem Falle wird gemäss der Erfindung der Stab aus der zum Rohr koaxialen Mittelstellung ausgelenkt und es wird eine Beschädigung des Antriebes der Schrämarmnachbildung ausgeschlossen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemässen Ausbildung der Kontrolleinrich- tung wird nun unter Verwendung der im Stammpatent geoffenbarten Massnahmen, gemäss welchen die innere Hüllkurve bzw. Hüllfläche des Sollprofils bzw. der Streckennachbildung der Anzeigevorrichtung und die Schrämkopfnachbildung elektrisch leitfähig ausgebildet sind und mit einem optischen und/der akustischen Signalgeber elektrisch verbunden sind, die Einrichtung so ausge-
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bildet, dass der Stab ebenso wie die Schrämkopfnachbildung zumindest in dem mit der offenen Stirn- seite des Rohres bzw.
der Hüllfläche des Sollprofils in Kollision gelangenden Teilbereich elektrisch leitfähig ausgebildet und mit einer Spannungsquelle verbunden ist und dass eine mit der offenen
Stirnseite des Rohres verbundene Leitung mit einer von der Signaleinrichtung der Hüllfläche des i Sollprofils gesonderten Signaleinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise wird eine zweite Signalein- richtung betätigt, welche eine. Aussage dafür darstellt, dass das Sollprofil um einen vorgegebenen
Wert überfahren wurde. Dieses zweite Signal wird durch Kollision des Stabes mit der offenen Stirn- seite des Rohres ausgelöst und'es kann der Abstand zwischen dem Stab und der Kontaktfläche des
Rohres in einfacher Weise eingestellt werden.
Hiefür ist es lediglich erforderlich, an der Stirn- ! seite des Rohres eine für das jeweilige zulässige Mass der Überschneidung des Profils dimensionierte
Ringscheibe aus elektrisch leitendem Material aufzusetzen.
In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung erfindungsgemäss so getroffen, dass der das
Rohr durchsetzende Stab im Inneren des Rohres eingespannt und als elastisch biegbarer Stab ausge- bildet ist. Ein derartig elastisch biegbarer Stab stellt die Betriebssicherheit auch bei plötzlichen grossen überschreitungen des zu schrämenden Sollprofils sicher, ohne dass die Anzeigeeinrichtung beschädigt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- beispieles näher erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 und 2 die aus dem Stammpatent bekannte Ausbil- dung der Anzeigevorrichtung, welche die Grundlage für die erfindungsgemässe Weiterbildung dar- stellt. Fig. 3 zeigt die erfindungsgemässe Ausbildung der Schrämarmnachbildung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Sollstreckennachbildung, die Schwenkwerksnachbildung, die Schräm- arm- und Schrämkopfnachbildung, den Schwenkwerkträger (Schlitten) und den Antrieb hiefür. Die eingetragenen Abmessungen und Winkel entsprechen den Angaben in den Fig. 1 bis 4 des Stamm- patentes.
Ebenso wie das Schwenkwerk der Maschine eine Vertikalschwenkachse und eine Horizontal- schwenkachse aufweist, besitzt auch die Schwenkwerksnachbildung die analogen Achsen --52 und
53-, um die die Schrämkopfnachbildung --54- gleichzeitig schwenkbar ist. Wenn daher von
Winkelmessern ein dem jeweiligen Winkel entsprechendes Signal abgegeben und an die Stellglie- der-55 und 56-geleitet wird, nehmen diese Stellglieder analog zu den tatsächlichen Schräm- armwinkeln die Winkel ssv bzw. BH ein. Damit nimmt die Schrämkopfnachbildung -54- innerhalb der Sollstreckennachbildung --48- stets genau die Position des tatsächlichen Schrämkopfes inner- halb der zu schrämenden Strecke ein, solange die Maschine in der Sollage steht.
Wenn nun die Maschine in der Horizontalebene von ihrer Sollage abweicht, so kann, wie in Fig. 1 bis 4 des Stammpatentes schematisch dargestellt ist, jede beliebige Abweichung als eine
Parallelverschiebung des Punktes P um Ay und eine Drehung der Maschine in Punkt P um a dar- gestellt werden. Diese beiden Parameter A y, cc werden ermittelt und in die Anzeigevorrichtung über- tragen. Dabei wird der Messwert für den Winkel a von einem Winkelmesser auf das Stellglied - übertragen, wodurch eine Drehung von Schwenkwerk-, Schrämarm-und Schrämkopfnachbil- dung um den Winkel CI im Punkt P ausgeführt wird. Somit ergibt sich die gleiche Relativbewegung zwischen Schr mkopf- und Streckennachbildung wie zwischen Schrämkopf und Strecke in der Wirklichkeit.
Tritt zugleich mit dem Winkel a oder auch allein eine Parallelabweichung A y des Punktes P auf, so ist dieser Wert um den Massstab M der Nachbildung verkleinert auf die Schrämkopfnachbildung zu übertragen. Das geschieht dadurch, dass die ermittelte Parallelabweichung über eine biegsame Welle -32-- auf ein Getriebe --58- mit der Übersetzung --M-- übertragen und z. B. mittels eines Kettentriebes --59-- wieder in eine lineare Bewegung umgewandelt wird.
Damit wird der Schlitten --60-- (der die gesamte Schwenkwerksnachbildung trägt) und mit ihm der Drehpunkt P'quer zur Längsachse-l'-um das Mass y M verschoben, und es ergibt sich somit die gleiche Relativbewegung zwischen Schrämkopf- und Streckennachbildung wie zwischen Schrämkopf und Strecke in der Wirklichkeit.
Die Streckennachbildung --48-- besteht aus zwei Profilschablonen --61-- in einem Abstand, der mindestens so gross ist wie die auf die Längsachse projizierte Schwenkbewegung der Schrämkopfnachbildung. Zwischen diesen beiden Profilschablonen, die einen Ausschnitt in Form des Soll-
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profils haben, ist eine flexible Folie --62-- gespannt, die somit die Hüllfläche eines kurzen Stückes der zu schrämenden Strecke bildet. Diese Folie ist selbst elektrisch leitend oder besitzt eine elektrisch leitende Oberfläche und kann daher mit der ebenfalls elektrisch leitenden Oberfläche der Schrämkopfnachbildung als elektrischer Kontakt fungieren.
Dadurch ist es auf einfache Weise i möglich, bei Berührung zwischen der Schrämkopfnachbildung und der die Streckenkontur bildenden
Folie ein optisches oder akustisches Signal 63 auszulösen, und damit dem Fahrer das Erreichen der Profilgrenze anzuzeigen.
Die gesamte Anzeigevorrichtung befindet sich in einem Schutzgehäuse --64--, das auf der dem Fahrer zugewendeten Seite durch eine Klarsichtscheibe --65-- abgeschlossen ist. Nach Entfernen dieser Scheibe kann die gesamte Streckennachbildung --48-- herausgenommen und durch eine andere, z. B. ein anderes Sollprofil tragende Schablone ersetzt werden. Ebenso kann die
Schrämkopfnachbildung durch Austausch leicht der jeweiligen Schrämkopfform angepasst werden.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist nun an Stelle einer elastisch aufgehängten Streckenprofil- schablone eine starre Streckenschablone --70-- vorgesehen, welche von einem beiderseits offenen
Rohr gebildet ist. Das Rohr kann aus Blech bestehen und weist an einer Seite einen nach aussen gerichteten Flansch --71-- auf. Die Streckenschablone --70-- kann an ihrer Innenseite zur besseren
Kontaktgabe mit der Schrämkopfnachbildung --54-- galvanisch beschichtet und beispielsweise ver- silbert sein. Der lichte Querschnitt der Streckenprofilschablone --70-- entspricht dem Sollprofil der aufzufahrenden Strecke.
Die Streckenprofilschablone --70-- ist mit ihren Flanschen --71-- an einem Schablonenträger - befestigt. Der Schablonenträger --72-- besteht aus einem stärkeren Blech und weist einen
Ausschnitt --73-- mit dem massstäblich verkleinerten grösstmöglichen Profil auf. In diesem Aus- schnitt --73-- wird die Schablone des jeweils zu schneidenden Profils eingeschoben und fixiert.
Die Schrämkopfnachbildung --54- ist an einem biegsamen Stab --74-- befestigt, dessen eines
Ende in einem Rohr --75-- eingespannt ist. Das Rohr --75-- weist an seinem offenen Stirnende eine ringförmige Kontaktfläche --76-- auf und ist am andern Ende mit dem Stellglied --55-- schwenkbar verbunden. Die Verschwenkung des Rohres --75-- erfolgt in der bei den Fig. 1 und
2 beschriebenen Weise.
Wenn die Schrämkopfnachbildung --54-- die Streckenprofilschablone --70-- berührt, wird da- durch ein Stromkreis geschlossen, der ein erstes Signal --63-- auslöst und das Erreichen der Profil- grenze anzeigt. Sollte dieses Signal übersehen werden oder bewusst nicht beachtet werden, wird bei einer weiteren Verschwenkung der Nachbildung des Schrämarmes der biegsame Stab --74-- ent- sprechend seiner Biegelinie verformt und berührt nach einem bestimmten Weg die ringförmige Kon- taktfläche --76-- am Stirnende des Rohres --75--. Hiebei wird ein weiterer Stromkreis geschlossen und ein zweites Signal 77 ausgelöst.
Der ringförmige Spalt zwischen der Kontaktfläche-76-und dem Stab --74-- ist ein Mass für den zulässigen Oberschnitt, dessen Erreichen durch das zweite
Signal angezeigt wird. Durch entsprechende Bemessung der Weite dieses Spaltes können somit unter- schiedliche Überschnitte zugelassen werden. Ebenso können bei Bedarf noch weitere Signale ausge- löst werden, wenn weitere Kontaktringe angeordnet und das Rohr knickbar ausgebildet wird.
Jede Kontaktgabe kann neben der Signalisierung des Erreichens der Profilgrenze oder des Überschreitens der Profilgrenze um ein vorbestimmtes Mass auch dazu verwendet werden, den Schwenkantrieb der Vortriebsmaschine zu stoppen.
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