DE1608273B1

DE1608273B1 - Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen der Bohrtiefe und der Vorschubgeschwindigkeit eines Bohrwerkzeuges

Info

Publication number: DE1608273B1
Application number: DE19681608273D
Authority: DE
Inventors: Gaston Rebilly
Original assignee: Geoservices SA
Current assignee: Geoservices SA
Priority date: 1967-03-14
Filing date: 1968-03-07
Publication date: 1970-06-25
Also published as: FR1530457A; GB1182387A; US3504370A; NL6803009A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen Schalter auch die elektrische Antriebsvorrichtung für

und Aufzeichnen der Bohrtiefe sowie der Vorschub- den Aufzeichnungspapiertransport betätigt,

geschwindigkeit eines Bohrwerkzeuges unter Anwen- Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt mit

dung einer Meßwalze, die die aufgenommenen Ver- wesentlich weniger und einfacheren Schaltelementen

änderungen an ein Schreiborgan eines Aufzeichners 5 aus, die auch keiner Abnutzung unterliegen und durch

überträgt, dessen Aufzeichnungstrommel von einer von Speicherung der Daten eine schrittweise Bewegung des

der Meßwalze geschalteten Antriebsvorrichtung trans- aufzuzeichnenden Diagramms ermöglichen. Der syste-

portiert wird. matische Fehler ergibt sich dabei als Folge der toten

Bei Bohrungen, insbesondere bei Bohrungen nach Zeiten als konstant und in der Größenordnung von Erdöl, ist es unerläßlich, die Bohrtiefe und die Vor- io nur einer Sekunde. Das elektronische System ermögschubgeschwindigkeit des Bohrwerkzeuges zu kennen. licht auch Messungen in einer Zeiteinteilung von eini-Bis jetzt benutzt man zum Messen der Bohrtiefe eine gen Sekunden bis zu einer Stunde.
Meßwalze, die mit der Bohrvorrichtung, d. h. entweder Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht die oben mit dem Gestänge, wie Spülkopf, Vierkant, Kara- Zeitmeßeinrichtung aus einem Ladestromkreis eines binerhaken, oder mit einem der Tragseile eines beweg- 15 Kondensators, der mit Gleichstrom gespeist wird und liehen Flaschenzuges oder aber mit der Windentrom- mit den Klemmen des Aufzeichners unter Zwischenmel in Verbindung steht. Eine solche Vorrichtung soll schaltung eines an den Eingangswiderstand des Aufin regelmäßigen Abständen der Tiefenbohrung ein Zeichners angepaßten Widerstandes verbunden ist, wo-Signal abgeben (beispielsweise alle 50 cm oder alle bei das Entladen des Kondensators der Zeitmeßein-Fuß lang). Diese bekannten Meßvorrichtungen be- 20 richtung durch einen Umschalter gesteuert wird,
stehen im allgemeinen aus einem am Spülkopf be- Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfaßt die festigten Kabel, das über eine Rolle oben am Bohrturm Zeitmeßeinrichtung einen Stromkreis mit einem Pogeführt ist und sich über einer Meßwalze auf einer tentiometer, der mit Gleichstrom gespeist wird und Winde mit Rückzugfeder aufwickelt. Die Meßwalze ein Dreh-Potentiometer, das von einer Uhr oder einem hat den gleichen Umfang wie die gewählte Tiefen- 25 untersetzten Synchronmotor betrieben wird, aufweist. Abstandseinheit und weist einen koaxialen Nocken auf, Dabei ist die Welle des Potentiometers mit der Antriebsder bei jeder Umdrehung der Walze einen elektrischen welle der Uhr bzw. mit der untersetzten Welle des Kontakt für einen Impuls an ein Aufzeichnungsgerät Synchronmotors unter Zwischenschaltung einer elektribetätigt. Dieser Nocken ist auskuppelbar, um alle sehen Kupplung verbunden.

Aufzeichnungen zu stoppen, sobald die Bohrung unter- 30 Um die verschiedenen Arbeitsgänge der elektrischen

brachen wird, um beispielsweise das Gestänge zu Antriebsvorrichtung des Diagramms, der Zeitmeßein-

verlängern, das Bohrwerkzeug auszuwechseln usw. richtung und der eigentlichen Aufzeichnungsreinrich-

Es ist auch eine Meßvorrichtung bekannt, bei der tung zu kontrollieren, ist das erfindungsgemäße Gerät die durch die Meßwalze aufgenommenen Veränderun- mit einer elektrischen Programmierungseinrichtung gen an das Schreiborgan eines Aufzeichners übertragen 35 mit Zeitrelais ausgestattet, welches unter Zwischenwerden, der eine Aufzeichnungstrommel aufweist, zu schaltung eines Gleichrichters an die Klemmen des deren Transport eine durch die Meßwalze betätigte Elektromotors der Papierabrolleinrichtung angeschlos-Antriebsvorrichtung vorgesehen ist. Diese Meßvor- sen ist und das zur erwünschten Zeit die Betätigung des richtung arbeitet rein mechanisch, wozu eine Vielzahl Umschalters der Zeitmeßeinrichtung und gleichzeitig von Getriebeelementen, die der Abnutzung unterliegen, 4° eines Umschalters sichert, der im Aufzeichner zur erforderlich sind. Die mechanischen Übertragungsor- Steuerung des Motors, der den Aufzeichnungsstift gane ermöglichen nicht das Messen kleiner Zeiten, und entlang der Abszisse führt, dient,
die Zeitmessung kann nur über eine mit einer linearen Weitere Merkmale und Einzelheiten der erfindungs-Zeiteinteilung versehene Uhr erfolgen, weshalb die gemäßen Vorrichtung sind der folgenden Beschreibung Meßgenauigkeit auch ziemlich beschränkt ist. Zudem 45 und der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt
ergibt sich bei der Messung der Zeiten ein systemati- Fig. 1 eine schematische Ansicht einer herkömmscher Fehler, weil die Schreibfeder während der Über- liehen Meßvorrichtung in Verbindung mit einem Bohrwindung eines Nockens einer sich entsprechend der werkzeug eines Bohrturmes,

Vorschubgeschwindigkeit drehenden Scheibe auf Null Fi g. 2 eine Ansicht einer Nockenrolle der Meßbleibt und wegen der während einer Umdrehung 50 vorrichtung der Fig. 1 zur Betätigung eines damit nicht konstant bleibenden Umdrehungsgeschwindig- verbundenen elektrischen Schalters,
keit der Scheibe dieser Fehler auch nicht genau berück- Fig. 3 eine Seitenansicht einer Abwickelvorrichsichtigt werden kann. tung für ein Aufzeichnungspapier mit einem Schreib-

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum organ,

Messen und Aufzeichnen der Bohrtiefe und der Vor- 55 Fig. 4 eine Stirnansicht zur Fig. 3,

Schubgeschwindigkeit eines Bohrwerkzeuges zu schaf- Fig. 5 einen Schaltplan einer Antriebsvorrichtung

fen, die wesentlich einfacher ist, vor allem die Nach- für den Papierabwickler nach F i g. 3 und 4,

teile der mechanischen Übertragung der Meßwerte Fi g. 6 einen Schaltplan einer ersten Ausführungs-

vermeidet und dabei auch genauere Messungen form einer Zeitmeßeinrichtung,

liefert. 60 F i g. 7 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungs-

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung an form,

einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine F i g. 8 eine Draufsicht auf ein Schreiborgan mit mit einem von der Meßwalze während eines Umlaufs einer Zeitmeßeinrichtung in Form eines Stellringes,
betätigten Schalter verbundene Zeitmeßeinrichtung vor, F i g. 9 einen Schaltplan einer vierten Ausführungsdie eine variable elektrische Funktion der seit Schließen 65 form dieser Zeitmeßeinrichtung, die eine Variante zu des Schalters ablaufenden Zeiten speichert und beim der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform darstellt, folgenden Signal der Meßwalze den Endwert dieser Fig. 10 einen Schaltplan einer ersten Ausführungs-Veränderung an das Schreiborgan überträgt und der form des Antriebes des Aufzeichnungsstiftes,

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Fig. 11 eine Variante zu Fig. 10 bei Verwendung Sobald der Schalter 11 (Fig. 5) kurz durch die

der in F i g. 9 dargestellten Zeitmeßeinrichtung, Klinke 22 betätigt wird, wird das Relais 28 unter

F i g. 12 ein erstes Programmierungsbeispiel, Spannung gesetzt, und die Umschalter 26 und 27

Fig. 13 ein zweites Programmierungsbeispiel, kippen um. Der Umschalter 27 versorgt selbst das

F i g. 14 ein drittes Programmierungsbeispiel bei 5 Relais 28, welches nach Unterbrechung des Schal-Verwendung der Meßeinrichtung gemäß Fig. 8, ters 11 unter Spannung bleibt. Der Umschalter 26

Fig. 15 einen Schaltplan einer Programmierungs- setzt den Motor23, welcher von den Anschlußkiemeinrichtung für die Programmierungsbeispiele nach den men 25 und 24 aus gespeist wird und das Rad 20 Fig. 12, 13 oder 14, antreibt, unter Spannung. Die Klinke22 wird durch

Fig. 16 ein Diagramm, nach dem in F i g. 12 dar- io einen Zahn des Zahnrades 20 angehoben und schaltet

gestellten Programmierungsbeispiel erzielt, den Schalter 21 um. In diesem Moment ist das Re-

Fig. 17 ein anderes Diagramm, das mit dem in Iais28 von den Klemmen29, 30 getrennt, und die

Fig. 12 gezeigten Programmierungsbeispiel erzielt Umschalter 26 und 27 kehren in ihre Ausgangsstellung

wurde, zurück. Währenddessen wird der Motor 23 immer

F i g. 18 ein Diagramm, das mit dem in F i g. 13 15 noch durch den Schalter 21 gespeist, und er dreht sich

dargestellten Programmierungsbeispiel erzielt wurde, weiter, bis der Zahn des Zahnrades 20 vorbei ist und

F i g. 19 ein praktisches Diagramm, das mit dem die Klinke 22 in das folgende Zahntal eingefallen ist.

Programmierungsbeispiel der Fig. 12 erreicht wurde, Das Zahnrad hat sich dann um eine Einteilung weiter-

Fig. 20 ein Diagramm nach den in den Fig. 9 gedreht,

und 11 dargestellten Programmierungsbeispielen. 20 Was die elektrische Zeitmeßeinrichtung A der er-

Die F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen findungsgemäßen Vorrichtung betrifft, so gibt es Bohrturm 1, dessen Drehtisch 2 zum Mitnehmen eines hierzu verschiedene Ausführungsformen, die in den gebräuchlichen Vierkantstückes3 dient, das den Spül- Fig. 6, 7 und 9 dargestellt sind,
kopf 4 trägt, der über einen Flaschenzug im Kopf des Die Zeitmeßeinrichtung A hat die Aufgabe, die Zeit Turmes befestigt ist. Ein Seil 5 läuft vom Spülkopf 4 25 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen der Meßaus nach Umlenkung durch eine Rolle 6 am Turmkopf walze zu messen, d. h. zwischen zwei aufeinanderüber eine Meßwalze 7, die mit einer mit einer Rück- folgenden Kontaktschaltungen des Schalters 11. Sie ist zugfeder ausgestatteten Winde 8 verbunden ist. zum Speichern einer Veränderung, im vorliegenden

Die Meßwalze 7 (F i g. 2) weist eine auskuppelbare Fall eines Potentialunterschiedes, welcher eine Funk-Welle 9 mit einem Nocken 10 auf, der bei jeder Um- 30 tion der seit Schließen des Schalters 11 verstrichenen drehung der Walze einen Schalter 11 kurzzeitig schließt. Zeit ist, ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung paßt sich der be- Diese Vorrichtung ermöglicht:
kannten Meßvorrichtung an, wobei durch den Schal- ..._ΐν, , ^ , _T, , „
terll sämtliche Meß- und Aufzeichnungsvorgänge ^a) ^die Übertragung des Endwertes V der Verandeausgelöst werden 35 ^runS ^zum Aufzeichner während eines kurzen

Was den Aufzeichner anbetrifft, so ist dieser schema- Augenblicks der aber genügt, daß das Schreibtisch in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Das Aufzeich- °.fSan ^des Aufzeichners diesen Wert auf das Papier nungspapier 12 für das Diagramm, welches von einer _ übertragt,

unteren Vorratsrolle 13 abgespult und auf eine obere ^b) ^df anschließende Loschen des anfangs gespei-

Rolle 14 aufgespult wird, wird also von unten nach 40 , °}^eT^ⁿ Endwertes und

oben durch eine Rolle 15 an einem Schreiborgan 16 ^c) ^das Rückführen auf Nu 1 des Zeitabschnittes, der

vorbeigezogen, dessen Halter 17 sich in seiner Lage ^seit Schließen des Schalters 11 verstrichen ist.

auf einer Führungsstange 18 verändert, wie es später Der Potentialunterschied V, welcher die zwischen

noch beschrieben wird. den Punkten 33 und 34 (F i g. 6) gemessene Verände-

Auf einer Welle 19 des nicht dargestellten Getriebe- 45 rung ist, ist eine Funktion der Zeit,

zuges, der die Rolle 15 mit dem Abwickelmotor ver- Bei einer ersten Ausführungsform gemäß F i g. 6

bindet, ist ein Zahnrad 20 vorgesehen, welches ein besteht die elektrische Zeitmeßeinrichtung A aus einem

Bestandteil des elektrischen Diagrammantriebes gemäß Ladestromkreis eines Kondensators 31, welcher durch

F i g. 5 ist. eine Gleichstromquelle 32 gespeist wird. Dieser Strom-

Diese Antriebsvorrichtung, welche mit der Meß- 50 kreis weist außerdem zwei Widerstände Rl und R2 walze über den Schalter 11 gekuppelt wird, hat einen und einen dritten Widerstand R auf, welcher die Aus-Schalter 21, dessen bewegliches Element durch eine trittsklemmen 33 und 34 dieser Einrichtung über-Klinke22 (schematisch in Fig. 5 dargestellt) be- brückt, die über diese Klemmen mit den Austrittstätigt wird, die mit dem Zahnrad 20 im Eingriff steht, klemmen des Meßstromkreises des Aufzeichners gedessen Zähne in Abstimmung mit der Untersetzung 55 kuppelt ist.

der Welle 19 gewählt sind, und zwar so, daß, wenn Die Entladung des Kondensators 31 wird durch

sich das Zahnrad 20 um den Abstand zwischen zwei einen Relaisschalter 37 gesteuert, welcher, wie später

aufeinanderfolgenden Zähnen weiterdreht, d. h. um erklärt wird, von einem Relais im Stromkreis einer

^-, wobei η die Anzahl der Zähne des Zahnrades . Progxammierungseinrichtung (Fi g 15) betätigt wird,

η do welche die verschiedenen Arbeitsgange des Antriebs

bedeutet, das Aufzeichnungspapier 12 um die Länge des Diagramms, der Zeitmeßeinrichtung und des ei-

weiterläuft, die gegebenenfalls der Abstandseinheit P_u gentlichen Aufzeichners steuert,

der gewählten Bohrtiefe von beispielsweise 50 cm ent- Bei der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 7

spricht. Das bedeutet, daß jedesmal, wenn das Bohr- besteht die Zeitmeßeinrichtung aus einem potentio-

werkzeug 50 cm vorwärts gedrungen ist, die Meßwalze 65 metrischen System, welches von einer Gleichstrom-

den Schaltern schließt, und zwar zu gleicher Zeit, quelle 39 gespeist wird und einen ringförmigen Potentio-

da das Zahnrad 20 sich dann um einen Zahn weiter- meter-Widerstand 40 aufweist, welcher von einem

bewegt. Zeiger 41 abgetastet wird, der mit der Welle einer Uhr

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oder mit der Welle 42 eines untersetzten Synchron- geschaltet wird, sobald der Stift unbeweglich stehen-

motors verbunden ist. Diese Meßeinrichtung weistauch bleiben soll; dies geschieht mit Hilfe des Schalters 45,

Austrittsklemmen 33 und 34 auf, welche mit denKlem- welcher durch das Relais 63 betätigt wird (Fig. 15).

men des Meßstromkreises des Aufzeichners verbunden Die Klemmen 35 und 36 sind mit dem Steuerausgang

sind. Was die Welle 42 betrifFt, so ist sie unter der 5 des Verstärkers des Aufzeichners verbunden.

Einwirkung eines Kontaktes, welcher den Kontakt37 Die in Fig. 11 dargestellte Variante kann in Ver-

der Fig. 6 ersetzt, auskuppelbar, wobei der Zeiger bindung mit der Meßeinrichtung gemäß Fig. 9 ver-

durch eine Rückzugfeder auf 0 zurückgebracht wird, wendet werden. Sie weist den schon erwähnten zu-

sobald die Kupplung gelöst wird. sätzlichen Relaisschalter 50 auf, welcher durch das

Es ist auch möglich (Fig. 8), eine Zeitmeßemrich- io Relais 51 der Vorrichtung gemäß F i g. 9 beim Aus-

tung vorzusehen, die aus einem Stelking 43 besteht, kuppeln der Meßwalze betätigt wird, d. h., sobald man

welcher auf der Führungsstange 18 des Halters 17 des zum Umstellen, nachdem die Bohrung unterbrochen

Schreibstiftes 16 des Aufzeichners gleitet, welcher wurde, übergeht. Mit dieser Vorrichtung kann man

durch eine Verstellvorrichtung, bestehend aus einem (s. Fig. 20) die Zeit der Unterbrechung der Bohrung

Synchronmotor oder einer Uhr, nach rechts gezogen 15 auf zeichnen und dieAufzeichnungenfortsetzen, sobald

wird. Die Verbindung zwischen diesem Verstellorgan die Bohrung wieder einsetzt.

(Motor oder Uhr) und der Zugvorrichtung des Stell- Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man

ringes 43 wird durch Zwischenschaltung einer Kupp- verschiedene Arten von Diagrammen erhalten, wie

lung erreicht. Sobald diese ausgekuppelt ist, zieht sie in Fig. 12 bis 14 und 17 bis 20 dargestellt sind,

eine (nicht dargestellte) Rückzugfeder den Ring43 ao Was das Diagramm gemäß Fig. 12 betrifFt, so

zum 0-Anschlag 44 zurück. zeigt es die verschiedenen Einsätze S₁, S₂, S₃, S₄, S_s

Der Motor zum Betätigen des Schreibstiftes 16 des beschriebenen Gerätes.

wird vom Netz aus durch Schließen eines Kontak- Der Einsatz S₁ entspricht dem von der Meßwalze

tes 45 gespeist, welcher in die Programmierungsein- gegebenen Signal, d. h. bei Schließen des Schalters 11.

richtung eingebaut ist, von der später noch die Rede 25 Der Einsatz S₂ entspricht der Erregung des Relais 28.

sein wird (Fig. 15). Der Einsatz S₃ gibt das Anlaufen des Motors23

Der Antriebsmotor des Schreibstiftes ist so vorge- zum Transport des Papiers 12 wieder,
sehen, daß er während der Aufzeichnungsvorgänge Der Einsatz S₄ bedeutet das Umschalten des Schalden Halter 17 des Stiftes 16 gegen den Ring 43 hält. ters 45 zum Aufzeichnen der Vorschubzeit und
Wenn die neu aufzuzeichnende Vorschubzeit größer 30 der Einsatz S₅ entspricht dem Betätigen des Schalist als die vorhergehende, zieht der Ring im Laufe ters37zumRückführenderZeitmeßeinrichtungaufNull. seiner Verschiebung nach rechts, den Halter 17 des (Löschen der Werte = Arbeitsgänge B und C)
Schreibstiftes bis zum Endpunkt und, sobald der An- Das Diagramm nach Fig. 13 zeigt ein anderes triebsmotor des Halters 17 des Stiftes 16 unter Span- Streuungsbeispiel der Einsätze S₁, S₂, S₃, S₄, und S₅ an. nung steht, bleibt der Stift unbeweglich. 35 Das Diagramm gemäß F i g. 14 zeigt die verschiede-

Bezüglich der Ausführungsform der Zeitmeßein- nen Arbeitseinsätze S₁', S₂, S₃, S₄' und S₅' bei Verrichtung .4 gemäß Fig. 9 ist zu sagen, daß sie so wendung der Meßeinrichtung gemäß Fig. 8 an.
eingerichtet ist, daß sie mit der Antriebsvorrichtung Der Einsatz S₁' entspricht dem Signal der Meßdes Schreibstiftes des Aufzeichners gemäß Fig. 11 walze, d. h. dem Schließen des Schalters 11.
gekuppelt werden kann. 40 Der Einsatz S₂' entspricht der Speisung des Relais 28,

Diese Vorrichtung, die dieselben Bestandteile wie welches die Umschalter 26,27 betätigt,

jene gemäß F i g. 6 aufweist, wie z. B. die Gleich- Der Einsatz S₃' gibt das Einschalten des Motors 23

stromquelle 32, die Widerstände R₁, R₂ und R, den zum Papiertransport an.

Kondensator 31 und den Relaisschalter 37, weist außer- Der Einsatz S₄' zeigt das Anlaufen des Motors an,

dem einen zweiten Ladestromkreis mit zwei Wider- 45 welcher den Stift 16 betätigt, d. h. beim Schließen des

ständen R₂ und R' und einen Ladekondensator 46 Kontaktes 45, und

sowie eine Reihe von Relaisschalter 47, 48, 49 und 50 der Einsatz S₅' bedeutet das Entkuppeln (Betätigung

auf, weiche von einem Relais 51 betätigt werden, das des Schalters 34) und das Zurückführen des Ringes 43

unter Spannung gesetzt wird, sobald die Meßwalze 7 zum Anschlag 44.

(Fig. 2) ausgekuppelt wird. Einer der Schalter, die 50 Wie bereits erwähnt, wird die Gesamtheit der Arbeitsdurch das Relais 51 betätigt werden, und zwar der gänge der Vorrichtung durch eine Programmierungs-Schalter 50, wird in den Antriebsstromkreis des einrichtung mit Zeitrelais gesteuert. Eine solche EinSchreibstiftes des Aufzeichners gemäß Fig. 1 ein- richtung ist schematisch in Fig. 15 dargestellt. Sie geschaltet, wobei die Austrittsklemmen 52, 53 der ist an die Klemmen 60 und 61 (Fig. 5) des Motors 23 Zeitmeßeinrichtung gemäß Fig. 9 mit den Klemmen 55 angeschlossen, welcher den Transport des Papiers des Meßstromkreises dieses Aufzeichners gekuppelt gewährleistet. Also wird sie gleichzeitig mit dem Mosind. tor 23 und für die gleiche Zeit unter Spannung gesetzt.

Das Schaltbild gemäß Fig. 10 stellt den Antrieb Sie weist einen Gleichrichter 62 auf, welcher ein Redes Servo-Ausgleichsmotors eines Aufzeichners mit lais 63 mit Gleichstrom versorgt, dessen Schalten Potentiometer dar. Dieser ist so eingerichtet, daß 60 durch einen Kondensator 64 verzögert wird, der im zwischen zwei Signalen der Meßwalze, d. h. zwischen Augenblick des Schaltens in einen Widerstand 65 entzwei Schaltungen des Schalters 11 (Fig. 2 und 5), der lädt, gleichfalls auch das Zurückschalten des vorer-Schreibstift auf dem soeben aufgezeichneten Wert fest- wähnten Relais 63 verzögert. Daraus folgt, daß das gehalten wird und nicht eher weiterbewegt wird, als Umschalten des Kontaktes 45, welcher die Betätigung bis der folgende Wert übertragen wird. Dies wird 65 des Stiftes bewirkt und welcher mechanisch mit zwei erreicht, indem die Steuerspule 56 des Servo-Motors 57 Umschaltern 66 und 67 in Kaskadenschaltung gezum Antrieb des Schreibstiftes parallel mit einem Kon- kuppelt ist, mit einer bestimmten Verzögerung erfolgt, densator 58 und in Reihe mit einem Widerstand 59 wie aus den F i g. 12,13 oder 14 hervorgeht.

Sobald das Relais 63 schaltet, bewirkt das Umlegen des Schalters 66, welcher mit dem Schalter 45 verbunden ist, die Entladung des Kondensators 68 in den Widerstand 69. Sobald das Relais 63 wieder in Ruhestellung kommt, wird das Relais 38 zum Betätigen des Rückschalters 37 auf Null mit Gleichstrom versorgt, und zwar ausgehend von den Klemmen 70 und 71 über den Kondensator 68. Daraus folgt, daß das Relais 38 mit einer gewissen Verzögerung umschaltet und in seine Ruhelage zurückkehrt, sobald der Kondensator 68 geladen ist. Die Gesamtdauer der in Fig. 12 bis 14 dargestellten Programme muß natürlich unter der Toleranzabweichung von dem Maß der Vorschubzeit liegen, und zwar unterhalb 2 Sekunden.

Die Teildiagramme gemäß F i g. 16,17 und 18 zeigen die auf dem Papier aufgezeichneten Figuren für verschiedene Programmierungsbeispiele.

In Fig. 16 entspricht die vom Stift des Aufzeichners gemäß dem Programmierungsbeispiel der Fig. 12 aufgezeichnete Linie der Bohrung in der Einheit P_n in der Zeit T_n, wobei die vorhergehende Zeit 2V₁ war, und zeigt in der Schräglinie der Aufzeichnung die gleichzeitige Drehperiode des Motors zum Betätigen des Stiftes sowie jene des Motors 23 zum Papiertransport.

In Fig. 17 ist ein anderes Diagrammbeispiel für einen Tiefenabschnitt P_n gezeigt, wobei der Unterschied zwischen den Zeiten T_n und T_n-^ kleiner ist.

Was die F i g. 18 betrifft, so zeigt sie die Aufzeichnung mit dem in F i g. 13 schematisierten Programmierungsbeispiel, wo das Anlaufen des Motors 23 zum Papiertransport dem Aufzeichnen der Förderzeit (Schließen des Relais 45) vorausgeht.

Eine Gesamtaufzeichnung aus der Praxis ist in den F i g. 19 und 20 dargestellt.

Was dabei die F i g. 20 anbetrifft, so zeigt sie das Diagramm, das mit der Einrichtung nach Fig. 11 in Verbindung mit der Einrichtung der F i g. 9 im Maßstabl: 100 entsteht. Dabei ist genau die Rückstellung auf Null bei einer in der Tiefe 3, 5 ausgeführten Unterbrechung der Bohrung zu sehen.

Sobald man die Meßwalze entkuppelt, wird das Relais 51 unter Spannung gesetzt. Der Kondensator 31 ist isoliert und bleibt geladen, während die Zeitmessung mit Hilfe des zweiten Kondensators 46 und der Widerstände R₂ und R' ausgeführt wird, wobei das Aufzeichnen der Zeit durch die Schreibeinrichtung durch Kippen des Schalters 50 (F i g. 9 und 11) vor sich geht.

Im Augenblick einer Unterbrechung der Bohrung geht der Schreibstift auf Null zurück und bewegt sich dann als Funktion der Zeit nach rechts, um bei 72 stehenzubleiben, sobald die Bohrung wieder aufgenommen wird. Der normale Meßstromkreis, bestehend aus dem Kondensator 31 und den Widerständen R₂ und R, zeichnet die Bohrzeit des laufenden Abschnittes S5 auf. Am Ende dieses Abschnittes zeichnet der Stift diese Zeit bei 73 auf, und der Punkt 72 zeigt die Zeit an, während welcher die Bohrung unterbrochen war.

Claims

Patentansprüche: 60

1. Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen der Bohrtiefe und der Vorschubgeschwindigkeit eines Bohrwerkzeuges unter Anwendung einer Meßwalze, die die aufgenommenen Veränderungen an ein Schreiborgan eines Aufzeichners überträgt, dessen Aufzeichnungstrommel von einer von der Meßwalze geschalteten Antriebsvorrichtung transportiertwird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem von der Meßwalze (7) während eines Umlaufs betätigten Schalter (11) verbundene Zeitmeßeinrichtung (A) vorgesehen ist, die eine variable elektrische Funktion der seit Schließen des Schalters (11) ablaufenden Zeiten speichert und beim folgenden Signal der Meßwalze (7) den Endwert dieser Veränderung an das Schreiborgan (16) überträgt und der Schalter (11) auch die elektrische Antriebsvorrichtung (19,23) für den Aufzeichnungspapiertransport betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (A) von einem Ladestromkreis eines Kondensators (31) gebildet ist, der mit Gleichstrom gespeist und an die Klemmen (33,34) des Aufzeichners unter Zwischenschaltung eines dem Eingangswiderstand des Aufzeichners angepaßten Widerstandes (R) angeschlossen und zum Entladen dieses Kondensators (31) ein Umschalter (37) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (A) einen zweiten Ladestromkreis mit zwei Widerständen (R', R₂) und einem Ladekondensator (46) sowie in Kaskadenschaltung angeordnete Schalter (47, 48, 49, 50) aufweist, die von einem Relais (51) betätigt werden, das beim Auskuppeln der Meßwalze (7) erregt wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schalter (50) der Kaskadenkette in der Zeitmeßeinrichtung (A) im Steuerstromkreis des Schreibstiftes (16) eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (A) einen Stromkreis mit einem Potentiometer (39, 41) umfaßt, der mit Gleichstrom gespeist wird und ein Dreh-Potentiometer (40) aufweist, das von einer Uhr oder einem untersetzten Synchronmotor betätigt wird, wobei die Welle (42) des Potentiometers mit der Welle der Uhr oder der untersetzten Welle des Synchronmotors unter Zwischenschaltung einer elektrischen Kupplung verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (A) aus einem Stellring (43) besteht, der auf einer Führungsstange (18) des Halters (17) des Schreiborgans (16) gleitet und durch ein aus einem Synchronmotor oder einer Uhr bestehendes Verstellorgan in Schreibrichtung gezogen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Verstellorgans und eines Mitnehmers für den Stellring (43) eine Kupplung zwischengeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung des Stellringes (43) an einem Null-Anschlag (44) eine Rückzugfeder vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Schalter (11) der Meßwalze (7) angeschlossene Papierabroller einen weiteren Schalter (21) aufweist, dessen bewegliches Element mit einer Klinke (22) in Verbindung steht, die in ein Zahnrad (20) eingreift, dessen Zähne in Übereinstimmung mit der Übersetzung der Welle (19) des Motors (23), der es in Drehung versetzt, so ausgebildet sind, daß das Papier um eine der vorbestimmten Abstandseinheiten der für

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die Bohrung gewählten Tiefe entsprechenden Länge transportiert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Prograrnmierungseinrichtung mit Zeitrelais ausgestattet ist, die durch Zwischenschaltung eines Gleichrichters (62) an die Klemmen (60, 61) des Elektromotors (23) des Papierabrollers angeschlossen ist und die zu einem bestimmten Zeitpunkt die Betätigung des Umschalters (45) der Zeitmeßeinrichtung (A) gemäß Anspruch 2 und gleichzeitig die Betätigung eines Umschalters zum Steuern des Motors gewährleistet, der das Schreiborgan (16) in Abszissenrichtung führt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (57) für das Schreiborgan (16) am Netz über einen Schalter in der Programmierungseinrichtung angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Steuern eines Ausgleichs-Servomotors des Aufzeichners in Verbindung mit einer potentiometrischen Zeitmeßeinrichtung (A) so ausgebildet ist, daß zwischen zwei Signalen der Meßwalze (7), d. h. zwischen zwei Schaltungen des Schalters (11), welch letzterer mit dem Papiertransport verbunden ist, das Schreiborgan (16) auf dem vorher aufgezeichneten Wert unbeweglich stehenbleibt und sich erst im Augenblick der Übertragung des folgenden Wertes wieder in Bewegung setzt.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von einer unteren Vorratsrolle (13) abgerollte und auf einer oberen Rolle (14) aufgerollte Aufzeichnungspapier (12) von unten nach oben über eine Rolle (15) gezogen ist, die über einen Getriebezug mit dem Antriebsmotor des Zahnrades (20) verbunden ist, das mit der Klinke (22) zur Betätigung des Schalters (21) im Stromkreis des Motors (23) zusammenwirkt, wobei sich das Papier (12) an dem Schreiborgan (16) am unteren Teil in der Nähe der Rolle (15) vorbeibewegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen