CS687583A2

CS687583A2 - Device for cutting head of a tunelling or winding machine position detection

Info

Publication number: CS687583A2
Application number: CS836875A
Authority: CS
Inventors: Eduard Dipl Ing Schellenberg; Alfred Zitz; Bernhard Dipl Ing Droscher
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1988-09-16
Also published as: RO89261A; ZA836472B; ATA354882A; HU191876B; AU1842883A; DE3375595D1; PL243526A1; EP0105867B1; IN159093B; EP0105867A2; JPS5980899A; PL142733B1; AU563232B2; CA1229675A; AT375153B; EP0105867A3

Description

1 -

Vynález se týká zařízení pro zjišťování polohy hlavy ra-zicího nebo těžního stroje- Pro zjištování polohy brázdícíhlavy razícího nebo těžního stroje vzhledem k žádanému profi-lu brázdění se, jak známo, zřizují na rámu brázdícího strojepřijímače záření, které spolu se signály vysílače připevněné-ho v chodbě umožňuji' zjištění prostorových souřadnic podélné ř osy brázdícího stroje. 'Vychází-li se z prosto ových souřadnicrámu brázdícího stroje, popřípadě podélné osy brázdícího stro-je zjištěných tímto způsobem, usuzuje se pomocí dodatečnýchsignálů a především použitím signálů dalších zařízení pro zjíšten. í výkyvu brázdícího ramena vzhledem k brázdícímu stroji nasouřadnice brázdící hlavy. Je již známo opatřovat takovétostroje ukazovacími zařízeními, u nichž se zobrazení brázdícíhlavy vzhledem k žádanému profilu brázdění znázorňuje prosto-rově nebo v rovině. Všem známým konstrukcím je společné, ževlastní polohu brázdící hlavy není možno nikdy zjistit přímo,a že z vodorovných a svislých rovnoběžných odchylek, z šikmépolohy a sklonu osy chodby a z úhlu příčného sklonu stroje.seusuzuje při značném použití techniky na skutečné prostorovésouřadnice brázdící hlavy. Vzhledem k velkému počtu součástí,jichž k tomu je třeba, se u těchto zařízení vyskytuje i zvý-šená poruchovost. Cílem vynálezu je zjišťovat polohu razící hlavy, popří-padě razících hlav razících strojů s dílčím řezem přímo a bez zjišťování polohy podvozku brázdícího stroje vzhledem k chod-bě. Tento problém řeší zařízení podle vynálezu, jehož pod-stata spočívá v tom, že sestává z přijímače umístěného v choďbě a usměrněného podle podélné osy chodby, z vysílače elekt-romagnetického záření v pásmu vlnové délky od l^ia do 10 cm,umístěného na brázdící hlavě a/nebo na brázdícím ramenu az odmčřovače vzdálenosti nejméně jednoho vztažného bodu nabrázdící hlavě a/nebo na brázdícím ramenu od přijímače, a.zvláště z ukazovacího zařízení polohy brázdící hlavy vzhledemk požadovanému profilu brázdění. Tím, že je nyní vysílač elektromagn etického záření umístěn přímo na hlavě nebo ve vztaž-ném bodu na brázdícím ramenu, je možno při současném zřetelina vzdálenost tohoto bodu od přijímače umístěného pevně vchodbě, znázornit pouhým zjištěním úhlu přesně polohu brázdí-cí hlavy polárními souřadnicemi a zhodnotit je na ukazovacímzařízení, popřípadě jako řídicí signál pro automatické říze-ní razícího nebo těžního stroje. Vzhledem k tomu, že atmosfé-ra v porubním předku a tím. i v bezprostřední blízkosti bráz-dící hlavy je naplněna prachem, volí se k tomuto účelu záře-ní, které má menší rozptyl než viditelné světlo a větší tvr-dost, a sice ve srovnání s viditelným světlem zvláště elektro·magnetické záření s širším, vlnovým pásmem od 1 do 10 cm.Zvlášť výhodně je možno přitom využít vzniku tepla při bráz-dící práci, jelikož teplota nožů a brázdící hlavy je podstat-ně vyšší než teplota okolí a působí proto jako vysílače infra-červených paprsků. Velký tepelný rozdíl mezi horkými noži - 3 - brázdících hlav a okolím umožňuje použití relativně necitli-vých přijímačů, přičemž může zpravidla odpadnout relativněnákladné chlazení přijímače. Přijímač je přitom zpravidla vytvořen jako uspořádaní pevně v chodbě a usměrněná vzhledem k podélné ose chodby, například pomocí obvykle užívaného la-serového směrového paprsku. Takovéto obrazové komory teplajsou opatřeny řádkovým rozkladem a je možno tímto způsobemobdržený obrazový signál vyhodnotit přímo pomocí známých elek-tronických zařízení a ukázat na promítacích plochách a/nebopřivést do řídicího zařízení. Přijímač vsak může být též uspo-řádán výkyvné, přičemž je možno jej usměrnit na nejméně jedenvztažný bod brázdící hlavy tvořený vysílačem pro zjištěníúhlu mezi rovnoběžkou s podélnou osou chodby a vztažným bodembrázdící hlavy. Servomotorické ·; takto výkyvné vytvořeného přijímače a usměrnění na vysílač přitom poskytu-je přímo rozměr úhlu, který se má měřit. Spolu se vzdálenos-tí měřenou známým způsobem, například použitím infračervenýchpaprsků, lze znázornit přímo polohu brázdící hlavy.

Zvolí-li se pouze jeden vztažný bod jako vysílač, dopo-ručuje se umístit jej v blízkosti osy otáčení brázdící hlavy,jelikož pak lze na základě známé geometrie hlavy a známéhorozměru hlavy společně s měřenou vzdáleností zjistit přesnoupolohu brázdící hlavy v každém okamžiku jejího otáčení. Vzdá-lenost lze měřit i mezi pevně uspořádaným přijímačem a vlast- ním porubním předkem, jelikož brázdící hlava je s porubnímpředkem v záběru. Při použití obrazové komory tepla je zvláště výhodné,když vysílač vytvořený jako vysílač infračervených paprskůje tvořen brázdící hlavou s provozní teplotou. V tomto přípa-dě obsáhne přijímač celý obrys horké brázdící hlavy a měřenívzdálenosti by mohlo v tomto případě být při rozdílné vzdále-nosti brázdící hlavy od obrazové komory tepla provedeno tak,že při daném rozměru brázdící hlavy a vzdálenosti od obrazo-vé komory tepla se naměří vetší nebo menší obrys. Zmenšenínaměřeného^obrysu brázdění při pevné ohniskové vzdálenosti odpovídá větší vzdálenosti

Ukazovací zařízení je opatřeno promítací plochou, na nížse znázorňuje poloha brázdící hlavy vzhledem k žádanému pro-filu brázdění, přičemž velikost znázornění žádaného profilubrázdění nebo brázdící hlavy lze měnit vzdáleností brázdícíhlavy od přijímače infračerveného záření, . Tímto způsobem lze zachovat měřítko znázor-není. Jednoduše toho lze dosáhnout tak, že je opatřen, podle vzdálenosti brázdící hlavy · objek-tivem s přestavitelnou' ohniskovou vzdáleností.

Zvlášň výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočí-vá v tom, že ·· je v chodbě pevně usměrněh tepelný obraz je o sobě známým způsobem snímán řádkověa tímto způsobem získaný obrazový signál se přivádí do uka- “ 5 ~ zovacího zařízení a/nebo do zařízení pro řízení pohybu bráz-dící hlavy.

Vynález bude dále blíže vysvětlen na příkladech znázor-něných na připojených výkresech, na nichž obr. 1 je schémauspořádání zařízení v chodbě, obr. 2, 3 znázorňují geometric-ké podmínky platné pro zjištění prostorových souřadnic, obr.4je schematický pohled ze strany na zařízení podle vynálezupodle obr. 1 a obr. 6 je schéma spínacího uspořádání potřeb-ného pro vyhodnocení přijatých signálů. M* obt-. f £o£>6-44.£4( Í4A í4tet/|</o6íA.

Na obr.1 je znázorněn brázdící stroj 1 s dílčím řezem, umístěný v chodbě 2. Brázdící rameno J brázdícího stroje 1 s dílčím řezem nese na svém konci dvě rotační brázdící hlavy 4 uložené otočně kolem osy 5, která je kolmá k ose brázdícího ramena 3» V blízkosti této osy 5. je na brázdícím ramenu 3 u- místěn vztažný bod 6 tvořený infračerveným vysílačem. Nad v~ příjii^Mr řeji 7 výztuže je připevněn^· usměrněn odpovídajícím způsobem v chodbě na laserový směrový paprsek 9.Pevný přijímač 8 zjišťuje vzdálenost mezi vztažným bodem 6tvořeným infračerveným vysílačem na brázdícím ramenu 2 θ Při-jímačem 8. Analytické souřadnice vztahového systému přijíma-če 8 jsou vyznačeny písměnami x, y, z, a měří se dva úhlyvzhledem k tomuto systému souřadnic, jak je vysvětleno ne.obr. 2, 3.

"C.O čátkem v měřicím bodu

Na obr. 2 je znázorněn analytický vztahový systém s po~8, . Rovina x, y 'tohoto vztahového systému je přitom usměrněna jednoduše rov-noběžně se směrovým paprskem 9 chodby. Vychází-li se z tako- v ého to usměrn ěn í v z t ahov ého sy st ému. je vztahový bod <5 brázdícího ramena J, popřípadě brázdícíhlavy 4, vyjádřen v polárních souřadnicích úhly /if·) γ a vzdá-leností r. Měří se tímrdva úhly a chodba mezi počátkem vzta-hového systému 8a vztažným bodem na brázdící hlavě 4, popřípadě na brázdícím ramenu 3. Stejně dob-ře je však možno sejmout celkový vnější obrys 10 brázdícíchhlav 4. znázorněných na obr» 1 obrazové komory 8 tepla, t/hly 4^ , které se mají měřit, jsou zakresleny na obr. 3»

Na obr. 4 je přijímač 8 opět pevný, zaměřený podlé podél-né osy chodby, a připevněný na ..veřeji 7 výztuže, ΐ/hel zd^ seměří vzhledem k rovině x~y vztahového systému přijímače 8,a je proto proti úhlu 4^na obr. 3 o 90° menší, Analogickýmzpůsobem vyplývá, vychází-li se z osy x vztahového systémupřijímače 8 z neznázorněného půdorysu úhel ý . Namísto vzdá-lenosti r mezi vztahovým bodem 6 na brázdícím ramenu J a mě-řicím bodem přijímače 8 je možno měřit vzdálenost a od při-jímače 8 k porubnímu předku 11, jelikož tato vzdálenost přivetší vzdálenosti přijímače 8 od vztahového bodu 6 se jen ne-patrně liší od vzdálenosti r. phjťtmc

Jelikož nyní se. , 8 zobrazuje celý vnější obrys 10 brázdících hlav 4 odchylně od vztahového bo-bu 6 na brázdícím ramenu 3 nebo na brázdící hlavě 4 tvořené- - 7 - ho infrač erveným>rvysílačem, je možno z dosaženého obrazové-ho signálu 8 dosáhnout přímo znázorně- ní na promítací plose podle obr, 5. Promítací plocha monito-ru 12 je označena vztahovým znakem 13 a ukazuje žádaný pro-fil 1,4 chodby, která se má razit. V rámci tohoto profilu 14jsou patrná zobrazení brázdících hlav 4, přičemž stopy rotač-ních nožů jsou patrné jako v podstatě svislé čáry.

Spínání vhodné pro snímání obrazového signálu T</»« Ue 8 je schematicky znázorněno na obr, 6. je přitom znázorněn® stejně jako přijímač"'' ' Signály, že dochází k svislé nebo vodorovnéodchylce, se přivádějí do - 8 . ^ vedeními 15 popřípadě 16. Obrazový signál se přivádí vedením 1]_ a deri-vačním členem 18 do komparátoru 1£ a je možno jej přivést přímo do monitoru 12.

Za účelem automatického řízení pracovního pohybu brázdí-cí hlavy 4, popřípadě brázdícího ramena 3, je však možno ten-to signál přivádět do spínacího obvodu 20 pro vyhodnocováníobrazů. Pro tři prostorové souřadnice polohy brázdící hlavy 4Ize získat oddělené nastavovací signály vedeními 21,

Claims

E D M 3i! T VYNALEZU

1» Zařízení pro zjišťování polohy brázdící hlavy razícího ne-bo těžního stroje, vyznačující se tím, že sestává z přijí-mače (8) umístěného v chodbě a usměrněného podle její po-délné osy, z vysílače (6) elektromagnetického záření v pás-mu vlnové délky od 1 ^fm do 10 cm, umístěného na brázdícíhlavě (4) a/ne-bo na brázdícím ramenu (3) a z odměřovačevzdálenosti (r) alespoň jednoho vztažného bodu na brázdícíhlavě (4) a/nebo na brázdícím ramenu (3) od přijímače (8) a z ukazovacího zařízení (12) polohy brázdící hlavy (4)vzhledem k žádanému profilu (14) brázdění,
2, Zařízen?! podle bodu 1, vyznačujíc?! se tím, že přijímač (8) tepclhe' je vytvořen jako
3, Zařízení podle bodu 1, 2, vyznačujíc:! se tím, že přijímač (8)je výchylný a je nastavitelný na nejméně jeden vztažný bodna brázdící hlavě (4) tvořený vysílačem (6) pro určená úh-lu (/$-) mezi rovnoběžkou s podélnou osou chodby a vztažnýmbodem na brázdící hlavě (4),
4, Zařízení podle bodu 3, vyznačujíc?! se tím, že vztažný bodna brázdící hlavě (4) je uspořádán v blízkosti osy (5) otá-čení brázdící hlavy (4).
5, Zařízen:! podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že vysílač(6) je vytvořen jako vysílač infračervených paprsků a je s výhodou tvořen brázdíc?! hlavou (4), která má provozní tep- lotu.
6. Zařízení podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že ukazova-cí zařízení (12) je opatřeno promítací plochou. (13) znázor-ňující polohu brázdící hlavy (4) vzhledem k žádanému profi-lu (14) brázdění, přičemž velikost znázornění žádaného pro-filu (14) brázdění nebo brázdící hlavy (4) je měnitelnávzdáleností (r) brázdící hlavy (4) od přijímače (8) infra-červených paprsků.
7. Zařízení podle bodů 2 až 6, vyznačující se tím, že obrazová komora (8) je opatřena v závislosti na vzdálenosti (r) bráz-dící hlavy (4) ~ objektivem s přestavitelnou ohniskovou vzdáleností.
8, Zařízení podle bodu 2, 6, 7, vyznačující se tím, že • . (8) je v chodbě pevně uspořádán a je usměr- něfcí , obraz tepla se rozkládá známým způsobem po řádcích atakto získaný obraz signálu se přivádí do ukazovacího zaří-zení (12) a/nebo do řídicího zařízení pohybu brázdící hla-vy ( 4 ) .

x