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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erfassen und Kompensieren von Schwin- gungen von Teilschnittschrämmaschinen mit einem um wenigstens eine Achse schwenkbaren
Auslegerarm, an welchem Schrämwerkzeuge rotierbar gelagert sind, wobei der Auslegerarm mit einem hydraulischen Stellantrieb verbunden ist, welcher mit Fluid beaufschlagbar ist, wobei Fluid in
Abhängigkeit von Messwerten von Sensoren dem Stellantrieb zugeführt wird.
In der WO 98/25007 wurde bereits eine Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen von Teil- schnittschrämmaschinen vorgeschlagen, bei welcher Sensoren vorgesehen waren, welche Er- schütterungen, Beschleunigung, Belastung und/oder Position des Schrämarmes erfassen. Die
Messwerte haben in der Folge über eine Steuereinrichtung eine entsprechende Kompensation des von hydraulischen Zylinderkolbenaggregaten gebildeten Stellantriebes ausgelöst, wobei eine
Steuereinrichtung vorgesehen war, mit welcher über eine hydraulische Schaltung derjenige Stell- antrieb zur Kompensation der registrierten Ausweichbewegung des Auslegerarmes beaufschlagt werden konnte, dessen Stellung während des Vorschubes der Schrämwerkzeuge im wesentlichen konstant gehalten ist.
Insgesamt wurde mit einer derartigen Kompensation eine Versteifung erzielt, wobei kurzfristigen Ausweichbewegungen durch einen entsprechenden Fluiddruck begegnet wer- den konnte.
Zur Versteifung der Gesamtkonstruktion kann prinzipiell entweder eine entsprechende Dimen- sionierung zur Verringerung der elastischen Verformbarkeit des Auslegerarmes oder aber eine ent- sprechende Vergrösserung der Kolbenaggregate angewandt werden, wodurch sich die Elastizität im hydraulischen Stellantrieb verkleinern lässt. Derartige Dimensionsanderungen zur Erhöhung der
Steifigkeit erlauben es aber nicht ohne weiteres Schneidköpfe bei unterschiedlichem Gestein und insbesondere bei härterem Gestein optimal einsetzen zu können.
Bei Teilschnittschrämmaschinen mit einem allseitig schwenkbaren Auslegerarm wird die Schneidleistung in erster Linie während des horizontalen Schnittes des Schrämkopfes erzielt, wobei je nach Härte des Materiales stark unterschiedliche passive Schneidkräfte auf den Schrämkopf einwirken, sodass unterschiedliche
Schwingungsamplituden entstehen, welche in weiterem zu erhöhtem Verschleiss führen. Mit den bisherigen Massnahmen lassen sich derartige Teilschnittschrämmaschinen, bei welchen die Orts- brust im wesentlichen in horizontalen Schnitten abgebaut wird, nicht ohne weiteres bei härterem Gestein einsetzen.
Aufgrund der fehlenden Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Kom- ponenten, welche in der Folge eine Überlastung bewirken könnten, wird in der Regel lediglich eine Überlastung ausgeschlossen, wodurch allerdings das Arbeiten in entsprechend härterem Gestein nicht mehr möglich ist, da die Reaktionskräfte und die entstehenden Schwingungen vorzeitig als Überlastung identifiziert werden.
Die Erfassung von Erschütterungen, Beschleunigungen und Belastungen des Schrämarmes führt bei den konventionellen Einrichtungen zum Dämpfen von Schwingungen von Teilschnitt- schrämmaschinen somit nicht dazu den Einsatzbereich derartiger Teilschnittschrämmaschinen auf Gestein höherer Härte und Festigkeit zu erweitern.
Aus der AT-B 377 056 ist es weiters bereits bekannt geworden, Erschütterungssensoren als Messgrösse für die Werkzeugbelastung anzuordnen, um den beim Abbau von hartem Material je nach Vortriebsgeschwindigkeit und Rotationsgeschwindigkeit der Schrämköpfe auftretenden hohen stossartigen Belastungen Rechnung zu tragen. Bei dieser bekannten Einrichtung wurden die von den Erschütterungssensoren ermittelten Messwerte für die Werkzeugbelastung in der Folge zur Verringerung der Schwenkgeschwindigkeit und/oder der Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeuge zur Verringerung der Werkzeugbelastung eingesetzt und ausgewertet.
Derartige Erschütterungs- sensoren geben naturgemäss keine gezielte Auskunft über die spezielle Art der Auslösung der Erschütterung, sodass auch hier eine vorzeitige Rücknahme von Schwenkgeschwindigkeit und/oder Rotationsgeschwindigkeit und damit eine Verminderung der Schneidleistung in Kauf genommen wird.
Aus der DE-B 34 27 962 ist schliesslich bereits eine Einrichtung bekanntgeworden, mit welcher die Auslegerarmstellvorrichtung für Gewinnungs- und Vortriebsmaschinen hydraulisch verspannt werden konnte. Auch dieser Ausbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass Teilschnittschrämma- schinen, insbesondere Walzenschrämmaschinen, beim Anfahren in harte Mineralschichten beson- ders starken Erschütterungen unterworfen sind. Diese Erschütterungen und Vibrationen werden über die in das Material eingreifenden Schrämwerkzeuge auf den Auslegerarm übertragen, wobei derartige Erschütterungen aufgrund der Elastizität der Druckzylinder des Stellantriebes für den
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Auslegerarm zu Schwingungen des Schrämarmes Anlass geben können.
Wenn bei derartigen
Schwingungen Resonanzen im System auftreten, können derartige Vibrationen zerstörende Wir- kung haben. Durch Erhöhung des Druckes in den Stellzylindern soll nun eine hydraulische Ver- spannung bewirkt werden, wodurch aber dem Problem der Elastizität der Druckzylinder nicht in vollständiger Weise Rechnung getragen werden kann.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher es möglich wäre, Teilschnittschrämmaschinen und insbesondere Teilschnittschrämmaschi- nen, bei welchen der Abbau durch horizontales Schrämen an der Ortsbrust vorgenommen wird, sicher gegen Überlastung zu schützen und gleichzeitig für den Einsatz in härterem Gestein, als dies bisher üblich war, verwendbar zu machen.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungs- gemässe Ausbildung im wesentlichen darin, dass wenigstens zwei Sensoren angeordnet sind, von welchen wenigstens einer die erschütterungs- bzw. belastungsbedingten Abweichungen der
Schwenklage des Auslegerarmes und wenigstens einer die Biegebeanspruchung des Ausleger- armes erfasst, dass die Messwerte dieser Sensoren gemeinsam einer Steuerschaltung zugeführt sind und dass die von diesen Messwerten abgeleiteten Steuersignale mit dem Stellantrieb verknüpft sind.
Prinzipiell kann bei derartigen Ausbildungen der Auslegerarm um eine oder zwei Achsen schwenk- bar sein, wobei die Anordnung von wenigstens zwei Sensoren erfindungsgemäss so erfolgen soll, dass wenigstens einer der Sensoren die erschütterungs- bzw. belastungsbedingten Abweichungen der Schwenklage des Auslegerarmes und wenigstens einer die Biegebeanspruchung des Ausle- gerarmes erfassen soll. Die Reaktionskräfte beim Schneidvorgang gelangen nämlich zum einen bedingt durch die Elastizität der hydraulischen Systeme als Vibration im Bereich des Schwenkan- triebes und damit als Schwingungsamplitude um die Schwenkachse zur Wirkung und zum anderen bedingt durch die elastische Verformbarkeit des Schrämauslegers selbst als Biegebeanspruchung des Auslegerarmes zur Wirkung.
Dadurch, dass nun wenigstens ein weiterer Sensor die Biegebe- anspruchung des Auslegerarmes erfasst, gelingt es nun die Gesamtbelastung des Systems beste- hend aus hydraulischen Stellantrieben und durch die elastische Verformbarkeit des Schrämaus- legers bedingte Fehlstellung gesondert zu berücksichtigen, wobei ein Lageregelkreis geschaffen wird, sodass durch entsprechende Auswertung der gesonderten Messsignale Querschneidköpfe nunmehr auch bei härterem Gestein optimal eingesetzt werden können und gleichzeitig ein wirt- schaftliches Schneiden gewährleistet ist. Für ein wirtschaftliches Schneiden ist es hiebei in erster Linie erforderlich nach der vertikalen Anstellung des Schrämkopfes eine vorgegebene Schnittkon- tur über den gesamten Querschlag beibehalten zu können.
Auch hier gilt wiederum, dass bei härte- rem Material grössere Schwingungsamplituden auftreten können und damit die passiven Schneid- kräfte erhöht, welche indirekt für den Verschleiss von Schrämwerkzeugen massgebend sind.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemässen Einrichtung ist die Ausbil- dung so getroffen, dass wenigstens einer der Sensoren als elektrooptischer Winkelaufnehmer, als Winkelkodierer, als Winkelbeschleunigungssensor oder als Accelerometer ausgebildet und im Be- reich der Schwenkachse angeordnet ist. Mit derartigen Sensoren können Schwingungen bzw.
Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit im Bereich der Schwenkachse des Auslegerarmes und damit durch die Elastizität der hydraulischen Stellantriebe bedingte Schwingungen sicher erfasst werden. Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung können die Biegebeanspruchungen, welche auf die elastische Verformbarkeit des Schrämauslegers zurückgeführt werden können, in einfacher Weise dadurch erfasst werden, dass wenigstens einer der Sensoren als Dehnungsmessstreifen- brücke ausgebildet und am Auslegerarm angeordnet ist.
Bei einer im wesentlichen horizontalen Verschwenkung des Abbauwerkzeuges zum Zwecke des Abbaues bzw. der Gewinnung wird die Anordnung eines weiteren Drehsensors im Bereich dieser im wesentlichen vertikalen Schwenkachse vorgesehen. Bei Walzenschrämmaschinen, bei welchen üblicherweise nur in vertikaler Richtung um eine im wesentlichen horizontalen Achse ver- schwenkt wird, kann das Ausmass der Schwingungen im Bereich dieser Schwenkachse gesondert erfasst werden. Mit Vorteil ist die Ausbildung jedoch so getroffen, dass bei mehrachsig schwenk- baren Auslegerarmen die im Bereich der Schwenkachsen angeordneten Sensoren für jede Schwenkachse gesondert ausgebildet sind.
Mit dem Drehsensor im Bereich der vertikalen Schwenkachse können somit zusätzliche Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit für die hori- zontale Verschwenkung des Schrämkopfes erfasst werden und entsprechende Kompensationssteu- erimpulse aktiviert werden. Dadurch, dass nun die Vorschubgeschwindigkeit im wesentlichen auch
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bei härterem Gestein konstant gehalten werden kann, wird die vorgegebene Schneidkinematik für das Gestein nicht verändert und trägt zu einer erheblichen Schneidleistungssteigerung bei.
Um absolute Lageveränderungen des Schrämkopfes zu erfassen, ist in einer bevorzugten
Weiterbildung der erfindungsgemässen Einrichtung ein Beschleunigungssensor bzw. Wegaufneh- mer am Rahmen der Teilschnittschrämmaschine angeordnet Je nach Beschaffenheit des Bodens wird die Teilschnittschrämmaschine zu Schwingungen angeregt. Bei Überschreiten eines vorgege- benen Schwellwertes der vertikalen Rahmenbewegung werden die Steuersignale in der Auswerte- schaltung für die Kompensationssteuerung der Schwenkantriebe für die vertikale Verschwenkung eingekoppelt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine Teilschnittschrämmaschine schematisch dargestellt, welche mit 1 be- zeichnet ist. Die Teilschnittschrämmaschine 1 ist auf einem Raupenfahrwerk 2 verfahrbar. Ein Aus- legerarm 3 ist an einem Schwenkwerk 4 um eine im wesentlichen horizontale Achse 5 in Höhen- richtung verschwenkbar gelagert. Der Schwenkantrieb für diese Verlagerung um die Schwenk- achse 5 ist mit 6 bezeichnet und von einem hydraulischen Zylinderkolbenaggregat gebildet, wel- ches gelenkig am Schrämarm 3 angeschlagen ist. Der Schrämarm 3 trägt rotierbar gelagerte
Schrämköpfe 7, welche im Sinne des Doppelpfeiles 8 in Höhenrichtung verschwenkbar sind. Für die Vorschubbewegung wird das Schwenkwerk 4 um eine im wesentlichen vertikale Schwenk- achse 9 verschwenkt, wobei der entsprechende Schwenkantrieb zwischen dem Maschinenrahmen
10und dem Schwenkwerk 4 angeordnet ist.
Der Schwenkantrieb selbst kann im Schwenkwerk 4 untergebracht und beispielsweise von Zahnstangen gebildet sein, welche mit einem Drehkranz kämmen und hydraulisch beaufschlagt sind.
Am Maschinenrahmen 10 ist eine Ladeeinrichtung 11 angelenkt. Am Hinterende der Maschine ist eine hintere Abstützung 12 schematisch dargestellt. Am Schrämarm 3 ist nun ein Sensor 13 vor- gesehen, welcher als Dehnungsmessstreifenanordnung ausgebildet ist und die durch die Elastizität des Auslegerarmes selbst entstehende Verformung bzw. Schwingung erfasst. Die Messgrössen kön- nen dabei auf Verformungen in Richtung des Doppelpfeiles 8 oder aber quer zum Doppelpfeil 8 bei im wesentlichen horizontaler Verschwenkung des Schrämarmes 3 um die im wesentlichen vertikale Schwenkachse 9 erfassen. Die Signale der Sensoren 13 gelangen über eine Signalleitung 14 zu einer Auswerteschaltung 15. Die Auswerteschaltung stellt gleichzeitig die Steuerschaltung für die Beaufschlagung der jeweiligen Schwenkantriebe bzw. der Rotationsantriebe dar.
Zusätzlich zu den Signalen der Sensoren 13 die am vorderen Ende des Auslegers angeordnet sind, sind nun im Bereich der Schwenkachse 5 Sensoren 16 angeordnet, deren Signale über Sig- nalleitungen 17 der Auswerte- und Steuerschaltung 15 zugeführt sind. Die Anordnung der Senso- ren 16 kann unmittelbar an der Schwenkachse 5 erfolgen, wobei hier Winkelbeschleunigungen bzw. Abweichungen von der Schwenklage um die Achse 5 erfasst werden.
Die gleichzeitige Auswertung der Signale der Sensoren 13 und 16 erlaubt es nun die Schwin- gungsamplituden des Schrämwerkzeuges, welche an der Ortsbrust ausgelöst werden, in zwei un- terschiedliche Komponenten zu zerlegen. Die über die Sensoren 16 erfasste Schwingungsampli- tude berücksichtigt hiebei die Elastizität des Schwenkantriebes um die Achse 5, wohingegen die Sensoren 13 die tatsächliche Verformung bzw. Biegebeanspruchung des Auslegerarmes geson- dert berücksichtigen. Aus den beiden Signalen lässt sich somit eine wesentlich präzisere Auswer- tung für die Beaufschlagung von Schwenk- und Rotationsantrieben gewinnen, sodass insgesamt auch bei härterem Gestein noch wirtschaftlich gearbeitet werden kann und eine entsprechende Kompensation vorgenommen werden kann.
Zusätzlich zum Sensor 16 im Bereich der Schwenkachse 5 kann ein analoger Drehsensor 22 im Bereich der Schwenkachse 9 angeordnet werden, dessen Signalleitungen 20 der Auswerte- und Steuerschaltung 15 zugeführt werden, wobei eine derartige Anordnung vorteilhaft ist, da auch hier den Abweichungen des Schwenkwinkels aufgrund der Elastizität der Antriebshydraulik unabhängig von Verformungen des Schrämarmes 3 selbst gesondert Rechnung getragen und weiters darauf eingewirkt werden kann, dass die Vorschubgeschwindigkeit konstant gehalten werden kann. Die Vibrationen des Rahmens der Teilschnittschrämmaschinen werden durch den Beschleunigungs- sensor 23 erfasst. Ab Erreichen eines bestimmten Schwellwertes wird über die Signalleitung 24 dies in der Auswerteschaltung miteinbezogen.
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Mit 18 und 19 sind die Steuerleitungen zum Schwenkantrieb 6 bzw. zum Rotationsantrieb 21 schematisch angedeutet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Erfassen und Kompensieren von Schwingungen von Teilschnittschräm- maschinen mit einem um wenigstens eine Achse schwenkbaren Auslegerarm, an welchem
Schrämwerkzeuge rotierbar gelagert sind, wobei der Auslegerarm mit einem hydraulischen
Stellantrieb verbunden ist, welcher mit Fluid beaufschlagbar ist, wobei Fluid in Abhängig- keit von Messwerten von Sensoren dem Stellantrieb zugeführt wird, dadurch gekennzeich- net, dass wenigstens zwei Sensoren (15,16) angeordnet sind, von welchen wenigstens einer die erschütterungs- bzw.
belastungsbedingten Abweichungen der Schwenklage des
Auslegerarmes (3) und wenigstens einer die Biegebeanspruchung des Auslegerarmes (3) erfasst, dass die Messwerte dieser Sensoren (13,16) gemeinsam einer Steuerschaltung (15) zugeführt sind und dass die von diesen Messwerten abgeleiteten Steuersignale mit dem
Stellantrieb (6,21) verknüpft sind.
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The invention relates to a device for detecting and compensating vibrations of part-cutting machines with a pivotable about at least one axis
Cantilever arm, on which cutting tools are rotatably mounted, the cantilever arm being connected to a hydraulic actuator which can be acted upon by fluid, fluid in
Dependence on measured values from sensors is fed to the actuator.
WO 98/25007 has already proposed a device for damping vibrations of part-cutting machines, in which sensors were provided which detect vibrations, acceleration, loading and / or position of the cutting arm. The
Measured values subsequently triggered a corresponding compensation of the actuator formed by hydraulic cylinder piston units via a control device, one of which
A control device was provided, with which the actuating drive to compensate for the registered evasive movement of the cantilever arm could be acted on via a hydraulic circuit, the position of which is kept essentially constant during the advance of the cutting tools.
Overall, a stiffening was achieved with such a compensation, with short-term evasive movements being countered by a corresponding fluid pressure.
In principle, either a corresponding dimensioning to reduce the elastic deformability of the cantilever arm or a corresponding enlargement of the piston units can be used to stiffen the overall construction, whereby the elasticity in the hydraulic actuator can be reduced. Such dimensional changes to increase the
Rigidity, however, does not allow cutting heads to be used optimally with different types of rock and especially with hard rock.
In the case of partial cut cutters with a boom arm that can be pivoted on all sides, the cutting performance is primarily achieved during the horizontal cut of the cutting head, whereby depending on the hardness of the material, very different passive cutting forces act on the cutting head, so that different
Vibration amplitudes arise, which further lead to increased wear. With the previous measures, such partial-cut cutting machines, in which the working face is essentially broken down in horizontal cuts, cannot easily be used with hard rock.
Due to the lack of differentiation between the different components, which could subsequently result in an overload, only an overload is generally excluded, which means that it is no longer possible to work in correspondingly harder rock, since the reaction forces and the vibrations that occur are premature be identified as overload.
The detection of vibrations, accelerations and loads on the cutting arm in the conventional devices for damping vibrations of part-cutting machines does not lead to the application of such part-cutting machines being extended to rocks of higher hardness and strength.
From AT-B 377 056 it has also become known to arrange vibration sensors as a measurement for the tool load in order to take into account the high impact loads that occur when hard material is removed depending on the speed of advance and the speed of rotation of the cutting heads. In this known device, the measured values for the tool load determined by the vibration sensors were subsequently used and evaluated to reduce the swiveling speed and / or the rotational speed of the tools to reduce the tool load.
Such vibration sensors naturally do not provide specific information about the special type of vibration triggering, so that here too premature reduction of the swiveling speed and / or rotational speed and thus a reduction in the cutting performance is accepted.
From DE-B 34 27 962, finally, a device has already become known with which the cantilever arm adjusting device for mining and boring machines could be braced hydraulically. This training is also based on the consideration that part-cut cutting machines, in particular roller cutting machines, are subject to particularly strong vibrations when starting up in hard mineral layers. These shocks and vibrations are transmitted to the cantilever arm via the cutting tools engaging in the material, such shocks due to the elasticity of the pressure cylinder of the actuator for the
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Cantilever arm can give rise to vibrations of the cutter arm.
If with such
Vibrations If resonances occur in the system, such vibrations can have a destructive effect. By increasing the pressure in the actuating cylinders, hydraulic tension is now to be brought about, but this means that the problem of the elasticity of the pressure cylinders cannot be fully taken into account.
The invention now aims to provide a device of the type mentioned at the outset, with which it would be possible to reliably protect against cut-off and, at the same time, for cut-to-length cutting machines and, in particular, cutting-to-size cutting machines, in which the cutting is carried out by horizontal cutting on the face to make it usable in harder rock than was previously the case.
To achieve this object, the design according to the invention essentially consists in that at least two sensors are arranged, at least one of which is the vibration or load-related deviations of the
Pivotal position of the cantilever arm and at least one detects the bending stress of the cantilever arm, that the measured values of these sensors are jointly fed to a control circuit and that the control signals derived from these measured values are linked to the actuator.
In principle, the cantilever arm can be pivoted about one or two axes in such designs, the arrangement of at least two sensors according to the invention being such that at least one of the sensors shows the deviations of the pivoting position of the cantilever arm caused by vibration or load and at least one the bending stress of the cantilever arm. The reaction forces during the cutting process come into effect on the one hand due to the elasticity of the hydraulic systems as vibration in the area of the swivel drive and thus as an oscillation amplitude around the swivel axis, and on the other hand due to the elastic deformability of the cantilever arm itself as a bending load on the outrigger arm.
The fact that at least one further sensor detects the bending stress of the cantilever arm means that the total load on the system consisting of hydraulic actuators and the malposition caused by the elastic deformability of the cantilever arm can be taken into account separately, creating a position control loop. so that the appropriate evaluation of the separate measurement signals means that cross-cutting heads can now be used optimally even with hard rock, while at the same time ensuring economical cutting. For economical cutting, it is first and foremost necessary to be able to maintain a specified cutting contour over the entire crosscut after the vertical adjustment of the cutting head.
Here, too, it applies again that larger vibration amplitudes can occur with harder material and thus increase the passive cutting forces, which are indirectly decisive for the wear of cutting tools.
According to a preferred development of the device according to the invention, the design is such that at least one of the sensors is designed as an electro-optical angle sensor, as an angle encoder, as an angular acceleration sensor or as an accelerometer and is arranged in the region of the pivot axis. With such sensors, vibrations or
Changes in the feed speed in the region of the pivot axis of the cantilever arm and thus vibrations caused by the elasticity of the hydraulic actuators are reliably detected. According to a preferred development, the bending stresses, which can be attributed to the elastic deformability of the cantilever arm, can be detected in a simple manner by designing at least one of the sensors as a strain gauge bridge and arranging it on the arm.
When the removal tool is pivoted essentially horizontally for the purpose of removal or extraction, the arrangement of a further rotation sensor is provided in the region of this essentially vertical pivot axis. In the case of roller cutting machines, in which the pivoting usually only in the vertical direction about an essentially horizontal axis, the extent of the vibrations in the region of this pivot axis can be recorded separately. However, the design is advantageously made such that in the case of cantilever arms which can be pivoted in multiple axes, the sensors arranged in the region of the pivot axes are designed separately for each pivot axis.
With the rotary sensor in the area of the vertical swivel axis, additional changes in the feed rate for the horizontal swiveling of the cutting head can be detected and corresponding compensation control pulses can be activated. The fact that the feed rate is now essentially
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can be kept constant with harder rock, the specified cutting kinematics for the rock is not changed and contributes to a significant increase in cutting performance.
In order to detect absolute changes in position of the cutting head, one is preferred
Further development of the device according to the invention, an acceleration sensor or displacement sensor is arranged on the frame of the partial cutting machine, depending on the nature of the soil, the partial cutting machine is excited to vibrate. If a predetermined threshold value of the vertical frame movement is exceeded, the control signals are coupled into the evaluation circuit for the compensation control of the swivel drives for the vertical pivoting.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
In the drawing, a partial cutting machine is shown schematically, which is designated by 1. The partial cutting machine 1 can be moved on a crawler track 2. A cantilever arm 3 is mounted on a swivel mechanism 4 so as to be pivotable in the vertical direction about an essentially horizontal axis 5. The swivel drive for this displacement around the swivel axis 5 is designated 6 and is formed by a hydraulic cylinder piston unit which is hinged to the cutting arm 3. The cutter arm 3 carries rotatably mounted
Cutting heads 7, which can be swiveled in the vertical direction in the sense of the double arrow 8. For the feed movement, the swivel mechanism 4 is swiveled about an essentially vertical swivel axis 9, the corresponding swivel drive between the machine frame
10 and the swivel mechanism 4 is arranged.
The swivel drive itself can be accommodated in the swivel mechanism 4 and can be formed, for example, by toothed racks which mesh with a slewing ring and are acted upon hydraulically.
A loading device 11 is articulated on the machine frame 10. At the rear end of the machine, a rear support 12 is shown schematically. A sensor 13 is now provided on the cutting arm 3, which is designed as a strain gauge arrangement and detects the deformation or vibration that arises as a result of the elasticity of the cantilever arm. The measurement variables can detect deformations in the direction of the double arrow 8 or transversely to the double arrow 8 when the cutting arm 3 is pivoted essentially horizontally about the essentially vertical pivot axis 9. The signals from the sensors 13 reach an evaluation circuit 15 via a signal line 14. The evaluation circuit simultaneously represents the control circuit for the application of the respective swivel drives or of the rotary drives.
In addition to the signals from the sensors 13 which are arranged at the front end of the boom, 5 sensors 16 are now arranged in the region of the pivot axis, the signals of which are supplied to the evaluation and control circuit 15 via signal lines 17. The sensors 16 can be arranged directly on the swivel axis 5, angular accelerations or deviations from the swivel position about the axis 5 being recorded here.
The simultaneous evaluation of the signals from sensors 13 and 16 now allows the vibration amplitudes of the cutting tool, which are triggered on the working face, to be broken down into two different components. The vibration amplitude detected by the sensors 16 takes into account the elasticity of the swivel drive around the axis 5, whereas the sensors 13 take the actual deformation or bending stress of the cantilever arm into account. The two signals can be used to obtain a much more precise evaluation for the application of swivel and rotary drives, so that overall work can be carried out economically even with hard rock and a corresponding compensation can be carried out.
In addition to the sensor 16 in the region of the swivel axis 5, an analog rotary sensor 22 can be arranged in the region of the swivel axis 9, the signal lines 20 of which are fed to the evaluation and control circuit 15, such an arrangement being advantageous since the deviations of the swivel angle due to the Elasticity of the drive hydraulics independently of deformations of the cutting arm 3 itself is taken into account separately and it can also be acted on that the feed rate can be kept constant. The vibrations of the frame of the part-cutting machines are detected by the acceleration sensor 23. When a certain threshold value is reached, this is included in the evaluation circuit via the signal line 24.
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The control lines to the swivel drive 6 and to the rotary drive 21 are indicated schematically by 18 and 19.
PATENT CLAIMS:
1. Device for detecting and compensating for vibrations of part-cutting machines with a cantilever arm, which can be pivoted about at least one axis
Cutting tools are rotatably mounted, the boom arm with a hydraulic
Actuator is connected, which can be acted upon by fluid, fluid being supplied to the actuator as a function of measured values from sensors, characterized in that at least two sensors (15, 16) are arranged, at least one of which is used for the vibration or .
load-related deviations in the swivel position of the
Cantilever arm (3) and at least one detects the bending stress of the cantilever arm (3), that the measured values of these sensors (13, 16) are jointly fed to a control circuit (15) and that the control signals derived from these measured values are combined with the
Actuator (6.21) are linked.