DE1247987C2

DE1247987C2 - Method and device for maintaining the same or inclined direction of advance when driving mines with mobile drilling machines

Info

Publication number: DE1247987C2
Application number: DE1966B0085344
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Herman Lautsch
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1966-01-11
Publication date: 1973-02-08
Also published as: DE1247987B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Einhaltung söhliger oder geneigter Vortriebsrichtung beim Auffahren von Grubenbauen mit mobilen Bohrmaschinen, mit einer durch deren Werkzeugkränze verlaufenden Zentfalachse, deren Lage gegenüber einem Fahrwerk, mit Hilfe einer eine Neigungsanzeige aufweisenden Höhensteuerung verstellt wird.The invention relates to a method for automatically maintaining a level or inclined direction of advance when driving into pits with mobile drilling machines, with one through their tool rings running central axis, its position in relation to a chassis, with the help of an inclination display having height control is adjusted.

Ein derartiges Verfahren, das es ermöglichen soll, beispielsweise den söhligen Verlauf einer mit Hilfe einer mobilen Bohrmaschine hergestellten Strecke unabhängig von den durchfahrenen Gebirgsschichten und deren Hereingewinnbarkeit einzuhalten, muß die verschiedene Bohrbarkeit der durchfahrenen Gebirgsschichten dadurch berücksichtigen können, daß die Zentralachse der mobilen Bohrmaschine entsprechend verstellt wird. Wenn beispielsweise die Maschine klettert, kann es erforderlich werden, die Zentralachse stärker nach unten zu neigen, um dem Klettern entgegenzuwirken.Such a method, which should make it possible, for example, the sole course of a with the help a mobile drilling machine, regardless of the mountain layers traveled through and to adhere to their recoverability, the different drillability of the mountain strata must be can take into account that the central axis of the mobile drill accordingly is adjusted. For example, if the machine is climbing, it may be necessary to adjust the central axis to lean more downward to counteract climbing.

Nach dem bisherigen Verfahren wird mit Hilfe eines Neigungsanzeigers die jeweilige Lage der Zentralachse festgestellt, und es werden nach diesen Feststellungen entsprechende Steuerbewegungen ausgeführt, um die Sollage der Zentralachse wiederherzustellen. According to the previous method, the respective position of the central axis is shown with the help of an inclination indicator determined, and corresponding tax movements are carried out after these determinations, to restore the nominal position of the central axis.

Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß mit ihm plötzliche Änderungen der Bohrbarkeit des Gesteins nicht berücksichtigt werden können. Im Zuge solcher Änderungen kann die Maschine plötzlich beispielsweise klettern, was sich aber erst nach einem gewissen Vortrieb herausstellt. Dadurch entstehen ganz erhebliche Schwierigkeiten, um die richtige Lage der Sohle einzuhalten und die Maschine auf die ihr vorgegebene söhlige oder geneigte Vortriebsrichtung zurückzustellen.Such a method has the disadvantage that with it sudden changes in the drillability of the rock cannot be taken into account. In the course of such changes, the machine can suddenly, for example climbing, which only becomes apparent after a certain amount of advance. This creates very considerable difficulty in maintaining the correct position of the sole and the machine on her to reset predetermined ground or inclined advance direction.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, bei dem das Einleiten von Korrekturmaßnahmen bereits möglich ist unmittelbar nach dem Auftreten von Abweichungen vom vorgegebenen Streckenverlauf sowie der Reaktion des Fahrwerks hierauf und nicht erst nach deren Feststellung hinter der Bohrmaschine in vergleichsweise großem Abstand von der Ortsbrust, so daß die einmal angegebene söhlige oder geneigte Vortriebsrichtung unabhängig von allen Störgrößen, wie der Bohrbarkeit des Gesteins od. dgl., eingehalten werden kann. Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung erfolgt dies dadurch, daß die jeweilige Lage des Maschinenfahrwerks zur Sollage mit dem auf dem Maschinenfahrwerk angebrachten Neigungsanzeiger festgestellt und die Zentralachse durch einen durch die Abweichung des Maschinenfahrwerks von der Sollage gegebenen elektrischen Impuls hydraulisch verstellt wird. Soll beispielsweise ein Grubenbau söhlig aufgefahren werden, wird man die horizontale Lage des Maschinenfahrwerkes als Sollage ansehen und mit dem Neigungsanzeiger festlegen. Sobald das Fahrwerk der Maschine zu klettern beginnt, schließt seine Längsachse mit der söhlig liegenden Ebene einen Winkel ein, den der Neigungsanzeiger registriert und in ein Signal umsetzt, das die Zentralachse der Maschine entsprechend verstellt, wodurch das Fahrwerk wieder in seine horizontale Lage zurückverbracht wird.The invention has the task of creating a method in which the initiation of Corrective action is already possible immediately after the occurrence of deviations from the specified Course of the route as well as the reaction of the chassis to this and not only after it has been determined behind the drilling machine at a comparatively large distance from the face, so that the once specified ground or inclined direction of advance regardless of all disturbance variables, such as drillability of the rock or the like. Can be complied with. According to the basic idea of the invention takes place this is because the respective position of the machine carriage to the target position with that on the machine carriage attached inclination indicator and the central axis through a through the deviation the machine running gear is hydraulically adjusted by the electrical impulse given by the target position. If, for example, a pit is to be excavated, the horizontal position of the View the machine running gear as the target position and set it with the inclination indicator. Once the landing gear When the machine begins to climb, its longitudinal axis joins the plane lying at the bottom Angle, which the inclination indicator registers and converts into a signal that the central axis of the machine adjusted accordingly, which brings the chassis back into its horizontal position will.

Die Ausbildung einer Vorrichtung, die dieses Verfahren ermöglicht, kann sich naturgemäß verschiedener Meß- und Steuerelemente bedienen.The design of a device that enables this method can, of course, vary Operate measuring and control elements.

Zweckmäßig und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Vorrichtung jedoch aus einem Ringpotentiometer mit einer Füllung aus einer leitenden Flüssigkeit, die als Neigungsanzeiger dient, wobei das Ringpotentiometer in einer Wheatstonschen Brückenschaltung liegt, welche ihrerseits das Feld eines Generators zum Antrieb einer hydraulische Stellsignale liefernden Pumpe steuert.Appropriately and according to a further feature of the invention, however, the device consists of a ring potentiometer filled with a conductive liquid that serves as a tilt indicator, the ring potentiometer being in a Wheatstone bridge circuit, which in turn controls the field a generator for driving a pump which delivers hydraulic actuating signals.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert; es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to drawings; it shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens undF i g. 1 shows a schematic representation of the method according to the invention and

F i g. 2 eine Ausführungsform einer Steuerung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.F i g. 2 shows an embodiment of a controller for carrying out the method according to the invention.

Mobile Bohrmaschinen, mit denen ganze Streckenquerschnitte ausgebohrt werden können, wobei das gelöste Bohrklein hinter der Maschine abgefördert wird, sind an sich bekannt und daher in den Zeichnungen nicht dargestellt. Solche Maschinen besitzen im allgemeinen einen Kopf, auf dem sich mehrere Bohrwerkzeuge befinden. Durch die Kränze dieser Bohrwerkzeuge verläuft eine Zentralachse, deren Neigung bestimmt, ob die Maschine sich nach unten, oben oder zur Seite bewegt. Hier soll lediglich ein Verfahren diskutiert werden, das die Einhaltung söhliger oder geneigter Vortriebsrichtung, also die Abweichungen der Zentralachse nach oben und unten betrifft.Mobile drilling machines with which entire cross-sections of the route can be drilled, whereby the dissolved cuttings is conveyed away behind the machine, are known per se and are therefore shown in the drawings not shown. Such machines generally have one head on which several Drilling tools are located. A central axis runs through the rings of these drilling tools Tilt determines whether the machine moves down, up, or to the side. Here should only be a Process to be discussed, the adherence to bottom or inclined driving direction, so the Deviations of the central axis upwards and downwards are concerned.

Die mobilen Bohrmaschinen besitzen außerdem ein Fahrwerk, dem gegenüber die Zentralachse verstellbar ist.The mobile drilling machines also have a chassis, opposite to which the central axis can be adjusted is.

Es zeigt sich nun, daß für die Einhaltung söhliger oder geneigter Vortriebsrichtung — in F i g. 1 ist die söhlige Vortriebsrichtung als Sollrichtung angenommen — dann verschiedene Neigungen der Zentralachse erforderlich sind. In der oberen Darstellung nach F i g. 1 zeigt sich, daß bei einem Anstellwinkel ε der Maschinenlängsachse A, B gegenüber dem Fahrwerk der Maschine C, D der Fall eintreten kann, daß die Maschine klettert, d. h. die Sohle des aufgefahrenen Grubenbaues ansteigt.It can now be seen that in order to maintain a ground or inclined direction of advance - in FIG. 1 the bottom direction of advance is assumed as the target direction - then different inclinations of the central axis are required. In the illustration above according to FIG. 1 shows that at an angle of incidence ε of the machine longitudinal axis A, B with respect to the chassis of the machine C, D, the case may arise that the machine climbs, ie the bottom of the excavated pit rises.

Um dies zu verhindern, muß offensichtlich zunächst die Maschinenlängsachse A, B, die im angenommenen Fall mit einer durch die Werkzeugkränze der Maschine verlaufenden Zentralachse identisch ist, stärker geneigt werden. Diese stärkere Neigung zeigt die untere Darstellung in Fig. 1.In order to prevent this, the machine longitudinal axis A, B, which in the assumed case is identical to a central axis running through the tool rims of the machine, must obviously first be inclined to a greater extent. This greater inclination is shown in the lower illustration in FIG. 1.

Das erfindurigsgemäße Verfahren zur Einhaltung beispielsweise söhliger Vortriebsrichtung besteht nun darin, daß die jeweilige Lage des Fahrwerkes C, D mit einem Neigungsanzeiger festgestellt und nach einem deren Abweichung von der Sollage wiedergegebenem Impuls die Zentralachse verstellt wird. Man kann daher in erster Näherung davon ausgehen, daß, falls die Strecke söhlig aufgefahren werden soll, die Achse C, D im wesentlichen horizontal bleibt, daß aber die Zentral- oder Maschinenlängsachse A, B entsprechend sehr geringen, aber vom Neigungsanzeiger auf dem Fahrwerk aufgenommenen Abweichungen nach oben und unten verstellt wird. Die Maschine oszilliert daher um die ihr vorgegebene Vortriebsrichtung, wobei jedoch wegen der entsprechenden Empfindlichkeit der Steuerung die Sohle im wesentlichen söhlig, d.h. in der vorgeschriebenen Vortriebsrichtung, aufgefahren wird.The method according to the invention for maintaining the direction of propulsion, for example, consists in the fact that the respective position of the chassis C, D is determined with an inclination indicator and the central axis is adjusted after a pulse which is shown deviating from the nominal position. One can therefore assume, as a first approximation, that if the route is to be driven at the bottom, the axis C, D remains essentially horizontal, but that the central or machine longitudinal axis A, B is correspondingly very small, but recorded by the inclination indicator on the chassis Deviations up and down is adjusted. The machine therefore oscillates around the direction of propulsion prescribed for it, but because of the corresponding sensitivity of the control, the sole is driven up essentially at the bottom, ie in the prescribed direction of propulsion.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Sohle geneigt aufzufahren, falls dies die vorgegebene Vortriebsrichtung darstellt.It is of course also possible to drive up the sole at an incline, if this is the predetermined direction of propulsion represents.

Eine Steuerung zur Ausübung dieses Verfahrens ist in F i g. 2 wiedergegeben. Der Neigungsanzeiger ist hier in Form eines Ringpotentiometers 1 verwirklicht. Das Ringpotentiometer mit seinen beiden Widerständen R₁ und R₂ liegt in einer Wheatstonschen Brückenschaltung mit den weiteren Widerständen R₃ und A₄.A control for carrying out this method is shown in FIG. 2 reproduced. The inclination indicator is implemented here in the form of a ring potentiometer 1. The ring potentiometer with its two resistors R ₁ and R ₂ is located in a Wheatstone bridge circuit with the other resistors R ₃ and A ₄ .

Ein Motor 2 treibt über eine Welle 3 einen Generator 4, dessen Feld bei verstimmter Brücke geschaltet wird, so daß dann ein vom Generator 4 abhängiger Motor 5 eingeschaltet wird. Die Federwicklung des Generators ist schematisch bei 4 a wiedergegeben. A motor 2 drives a generator 4 via a shaft 3, the field of which is switched when the bridge is detuned, so that a motor 5 dependent on the generator 4 is then switched on. The spring winding of the generator is shown schematically at 4 a .

Der Motor 5 treibt über eine Welle 6 eine Pumpe 7, welche in einem hydraulischen Kreis liegt. Der hydraulische Kreis liegt an den beiden Enden eines Zylinders 8, in dem ein Kolben 9 mit einer Kolbenstange 10 beweglich ist. Die Kolbenstange 10 endet an einem Servomotor bzw. unmittelbar am Maschinenkopf, und ihre Bewegung dient zur Verstellung der Zentralachse bzw. der Maschinenlängsachse. Es ist nun ersichtlich, daß je nach Drehrichtung des Motors 5 und damit der Pumpe 7 das Öl entweder vor die Stirnseite des Kolbens 9 oder vor dessen Kolbenstangenende gelangt.The motor 5 drives a pump 7 via a shaft 6, which pump is located in a hydraulic circuit. The hydraulic circuit is at the two ends of a cylinder 8 in which a piston 9 with a Piston rod 10 is movable. The piston rod 10 ends at a servomotor or directly at The machine head and its movement are used to adjust the central axis or the longitudinal axis of the machine. It can now be seen that depending on the direction of rotation of the motor 5 and thus the pump 7, the oil either in front of the end face of the piston 9 or in front of its piston rod end.

Wenn nicht gewünscht wird, daß eine Differentialbewegung des Kolbens stattfindet, wie dies bei der Steuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, kann man auch eine durchgehende Kolbenstange verwenden, um derart gleiche Räume vor und hinter dem Kolben 9 herzustellen.If it is not desired that differential movement of the piston take place, as in the Control according to the embodiment is provided, you can also use a continuous piston rod use in order to produce the same spaces in front of and behind the piston 9 in this way.

Ersichtlich hat das erfindüngsgemäße Verfahren den Vorteil, daß eine einmal vorgegebene Vortriebsrichtung, sei sie nun söhlig oder geneigt, völlig unabhängig von dem Auftreten von Störgrößen eingehalten wird, weil die Zentralachse bzw. die Maschinenlängsachse und damit die Angriffsrichtung der Werkzeuge der Maschine entsprechend verstellt werden, ohne daß es erst zu Abweichungen in der Vortriebsrichtung kommen muß.Obviously, the method according to the invention has the advantage that once a direction of advance is given, whether it is flat or inclined, it is adhered to completely independently of the occurrence of disturbance variables because the central axis or the machine longitudinal axis and thus the direction of attack of the tools of the machine can be adjusted accordingly without deviations in the advance direction must come.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich daher insbesondere an für mobile Bohrmaschinen, die vollautomatisch gesteuert werden sollen oder bei denen schließlich auch die Vortriebsrichtung selbst variabel ist, weil sie sich selbstverständlich leicht durch entsprechende Verstellung des Meßgerätes berücksichtigen läßt.The method according to the invention is therefore particularly suitable for mobile drilling machines that are fully automatic are to be controlled or, finally, the direction of advance itself is variable is because they can of course easily be taken into account by adjusting the measuring device accordingly leaves.

Will man bei einem langdauernden Vortrieb einen etwas aufwendigen, wenn auch sehr geringen seitlichen Versatz in der Vertikalen auch noch ausschalten, läßt sich die vorbeschriebene Steuerung zusätzlich an einem den Höhenkurs aufnehmenden Anzeiger rückkoppeln.If you want a somewhat complex, albeit very small, lateral propulsion system for a long drive The above-described control can also be switched off in the vertical offset feed back to an indicator that records the altitude course.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for maintaining ground-level or inclined driving directions when driving Pit construction with mobile drilling machines, with one running through their tool rim Central axis, the position of which in relation to a chassis with the aid of an inclination display Height control is adjusted, thereby characterized in that the respective position of the machine chassis to the target position with the inclination indicator mounted on the machine chassis and the central axis by an electrical given by the deviation of the machine running gear from the nominal position Impulse is adjusted hydraulically.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a ring potentiometer (1) with a filling of a conductive liquid in a Wheatstone bridge circuit (R ₁ to R ₄ ) for controlling the field of a generator (4) for driving a hydraulic pump (7).