DE1955866C - Vorrichtung zur Überwachung und Korrektur der Bewegung einer Strecken bzw Tunnelvortriebsmaschine oder einer Gewinnungsmaschine - Google Patents

Description

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weni ein Tunnelausbau hinter der Maschine ange-

K h, vvini und das Maschinenbedierungspersonal

5diΛLakefc hat. sich hinsichtlich Richtung

T Profil nach dem Ausbau zu orientieren. Auf

Z Battun₈ der Richtungsgenauigkeit zum Vor-

!reiben des Bauwerks braucht h.er nicht besonder.

Des weiteren .si j«.™*!, die Profilgenauigkeii des abzubauenden Querschnittes von großer Wichügkc.t. fm Tunnel- bzw. Bergbau ist es ,«ι der-Regel erforderlich daß die Hohlräume zwischen der Streckenauskleidung (Ausbau), in der Regel aus Tubingen oder ähnlichen Stahlausbauelementen bestehend und der Tunnelwandung mit Beton oder einem anderen Liuneten Werkstoff ausgefüllt werden Es leuchtet ein ^ddß diese Hohlräume aus Gründen der Kostenersparnis so klein wie möglich gehalten werden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung und Korrektur der Bewegung einer Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschine oder einer Gewinnungsmaschine mit einem an einem bewegliehen Ausleger befindlichen Schneidwerkzeug, wobei im Bedienungsstand der Vortriebsmaschine ein mit einem Fadenkreuz und in Richtung der Koordinaten angeordneten Skalen versehener Konlrollschirm angeordnet ist, auf den ein den Maschinenkurs angebender Leitstrahl auftrifft.

Bei Vortriebs- bzw. Gewinnungsmaschinen für den Berg- bzw. Tunnelbau, insbesondere bei solchen Maschinen, deren Gewinnungs- bzw. Abbauwerkzeuge sich an einem Trägerarm bzw. Ausleger befin-/.um Zwede der Kursüberwachung beim Vortrieb von Tunnels od. dgl. Bauwerken mittels einer Vortriebsmaschine ist bereits vorgeschlagen worden, die mit einem Lichtstrahl oder sonstigem Lichtsignal kenntlich gemachte Stunde mit H.ife

einer geeigneten Optik vom Führerstand aus zu beobachten. Dieser Vorschlag ist mit Nachteilen behaftet, insbesondere ergeben sich aus der Dynamik der Maschine und ihrer Steuerungstechnik zwanglaulige Abweichungen von der vorgegebenen Stunde, die

sich durch Dämpfung der bei laufendem Vortrieb durch die Erschütterung der Maschine bedingten Schwingungen nur unzureichend verhindern lassen.

Des weiteren ist vorgeschlagen worden, den Lichtstrahl durch einen Laser-Leitstrahl zu ersetzen. Die

Richtung der Vortriebsmaschine orientiert sich an dem Laserstrahl durch die Verwendung von einer kimme- und kornähnlichen Einrichtung an der Maschine oder durch das konventionelle Hängen einer Stunde.

In einer anderen Lösung ist vorgeschlagen worden, eine in dem aufgefahrenen Bauwerk befestigte, parallel zur Sollachse des Bauwerks ausgerichtete Fernsehkamera sowie einen in bezug auf die Ist-Achse des Bauwerks festliegenden hellen Markie-

rungspunkt in Brustnähe anzuordnen. Der Markierungspunkt wird bevorzugt in Form einer ein paralleles Strahlenbündel geringen Querschnitts aussendenden punktformigen Lichtquelle gebildet. Ferner ist im Maschinenbedienungsstand ein Beobachtungsgerät

(Monitor) angeordnet, dessen Bildschirm mit einem Koordinatennetz versehen ist. In Verbindung mit der das Bild aufnehmenden Fernsehkamera wird der Markierungspunkt auf den Bildschirm übertragen. Das Bedienungspersonal kann somit fortwährend

den Kurs der Maschine überwachen und je nach Kursabweichung die Maschinenlagc durch Steuern korrigieren.

Bei einer Vortriebs- bzw. Gewinnungsmaschine mit einem Werkzeugträger in Form eines allseits be-

weglich gelagerten Auslegers, dessen Werkzeug die Ortsbrust selektiv abbaut, ist nicht nur der vorbestimmte Kurs der Maschine, sondern zusätzlich auch die Werkzeugbewegung zu überwachen und bei even-

;uellen Abweichungen vom vorgesehenen Soll durch steuern zu korrigieren.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu ^chatten, die es dem Maschinenbedienungspersonal auf einfache und übersichtliche Art und Weise ermöglicht, das aufzufahrende Profil (Querschnitt) des vorgeschlagen, daß das Kurskontrollger* .und das Gerät zur Überwachung und zum *^^mf£"" °*

Serkzeugträgerarmbewegung zu einer Baueinheit zu-

sammenaefaßt sind. .,_rFr.

In einer weiteren günstigen Ausgestaltung d^ Er

möizlicht. das aufzufahrende Profil (Querschnitt) des findung wird beispielsweise eine vu-tj ~/;_stoesteUt. Tunnels. Stollens od. dgl. Bauwerk der Lage und nenstellung durch Wass^^"^ff.,^ _d<£ _Scha-Fnrm nach zu überwachen und bei Abweichuneen und entsprechend wird die Winkelstellung

blone korrigiert. , . · . .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist m da Zcichnune dargestellt und näher erlauten. Es /u t Fia feinen Stollenlängsschnitt mit vor Ort De-

Form nach zu überwachen und bei Abweichungen die Maschinen- und/oder Werkzeugbewegung fortwährend zu korrigieren, ohne daß zu diesem Zweck die Maschine hin- und hermanövriert werden muß. Diese Korrekturen sind auch dann fortwährend vorzusehen, wenn der Maschinenkurs von der Sollachsrichtung abweicht. Mit Hilfe einer solchen Vorrich-

findlicher Gewinnungsmaschine, .

F i s. 2 einen Stollenlängsschnitt mit m Drautielnen. dem Abbaufortschntt

tun« sollen Abbauquerschnitt und Vortriebsrichtung 15 sieht dargestellten einzelnen, dem ' ,

xakt eingehalten gesteuert werden. entsprechenden Vortnebsmasch.nenstdlunucn

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch die Ver- Werkzeugtragerstellungen.

a) Auf dem Maschinenbedienuiigsstand ist ein Gerät vorgesehen, bestehend aus einen- ruhend angeordneten Führungsrahmen und einem gegenüber diesem in zwei Koordinatenrichtungen (Ordinate und Abszisse) bewegbaren, mit Skalen und Führungen versehenen Bildrahmen.

b) Der Bildrahmen trägt eine Klarsichtscheibe, mit zugeordneter Schablone, die im verkleinerten Maßstab den Querschnitt des aufzufahrenden Grubenbaues darstellt, wobei Klarsichtscheibe und Schablone gemeinsam gegenüber dem Bi.drahmen schwenkbar angeordnet und mit Hilfe einer mit einer Winkelmeßskala versehenen Rastvorrichtung winkelverstellbar sind.

c) In den Führungen des Führungsrah.nens sind zwei in Richtung der beiden Koordinaten verlaufende, sich kreuzende Zeiger geführt, die über bekannte mechanische oder hydraulische Stellmittel mit dem Schneidwerkzeug oder mit dem es tragenden Ausleger ir> Verbindung stehen.

d) Die Skala des Kurskontrollschirmes weist den gle chen Maßstab auf, wie die Skalen der Schablone des Bildrahmens.

Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, daß auf Grund der Kurrichtungsanzeige auf der Fadenkreuzkontrolltafel unter Zuhilfenahme der Richtstrahlm-thodc und der Werkzeugarmstellungsanzeige

nähme der Zeigersystemmethode, das Bedienungspersonal an Hand der angezeigten Abweichung mit Hilfe der vorgesehenen Verstellmittel am Führungsrahmen und/oder an der Klarsichtscheibe eine Kurs- und/oder Werkzeugträgerarmbewegung korrigieren kann, ohne daß Maschinenmanöver erforderlich sind, um Kurs und Tunnelquerschnittsabbau exakt einzuhalten. Die Erfassung der Kursabweichung ist mit Hilfe der Kontrolltafeln sehr exakt und erlaubt ein genaues Korrigieren der Richtung. Erschütterungen oder Schwingungen der Maschine beim Streckenvortrieb machen sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht störend bemerkbar. Die Einhaltung des gewünschten Tunnelprofils ist durch die Verwendung der optischen Anzeige der Werkzeugstellung auch im Untertagebetrieb einfach und funktionssicher zu erreichen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird deransicht,

F i g. 4 die Vorrichtung gem. F i g. 3 im Querschnitt.

Γ i g. 5 eine Vorrichtung zur Überwachung und

Korrektur des Maschinenkurses,

»5 F i g. ή die Vorrichtung gem. F i g. 5 im Querschnitt.

Im Stollen 20 gem. F i g. 1 und 2 befindet sich vor Ort eine Gewinnungsmaschine, die im wesentlichen aus einem Maschinenrahmen 21 und einem allseits bewegbar angeordneten Werkzeugträge rarm 22 besteht. Der Gelenkmechanismus für den Werkzeugträgerarm ist mit 23. das Werkzeug ist mit 24 und die Maschinenverspannvorrichtung ist mit 25 bezeichnet, im Stollen ist an einem geeigneten Standort ein richtstrahlerzeugendes Gerät, z. B. ein " -■-«-· — zeugendes Gerät 26 angeordnet, dessen die Sollkursrichtung des Maschinenra stimmt. Der Strahl 27 ist auf eine mit Fadenkreuz 29 und Koordinatenskalen versehene Kontrolltafel 28 gerichtet, die bevorzugt an einem zentralen Standort de Maschinenrahmens angeordnet und vom Bedienungsstand aus einzusehen ist.

Außer der Kurskontrolltafel 28 befindet sich im Maschinensteuerstand eine Vorrichtung 19 — \ergleiche F i g. 3 und 4 — zum Überwachen und Korrigieren der Werkzeugträgerarmbewegung innerhalb des vorbestimmten Stollenquerschnitts.

Die Vorrichtung 19 besteht aus einem Führungsrahmen 3, in oder an dessen Rahmcnbauteilen 3 a. 3 fc. 3f. 3</ Zv angsführungen 13 für bewegbare !führungsmittel 9. 10 vorgesehen sind. An diese Führungsmittel 9, 10 sind Koordinati geschlossen. Diese Zeiger sind in weise angeordnet und bestehen Blechstreiten mit eingearbeiteten Schlitzen 17. Kreu/ungsfinkt der Schlitze ist mit 16 bezeicl ei /tigt die Systemmitte an. An die bewegbaren Führungsmittel 9,10 für die Zeiger 11,12 sind bekannte Verstellmittel, beispielsweise in Form von Bowden-So zügen, angeschlossen. Es können statt dessen auch Gestänge oder druckmittelbetriebene Verstellvorrichtungen vorgesehen werden. Diese Verstellmittel sind mit dem Werkzeug 23 bzw. mit dessen Wcrkzcugträgerarm verbunden.

Dem Führungsrahmen 3 ist ein Bildrahmen 18 zugeordnet, der im oder am Führungsrahmen in zwei Koordinatenrichtungen bewegbar geführt ist. Die Führungen sind mit 4,5 bezeichnet. Als Verstell-

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mittel für den Bildrahmen 18 sind Stellschrauben 6, 7 vorgesehen.

Die Verstellwege in den Koordinatenrichtungen sind unter Zuhilfenahme einer Skala 14 für waagerechte Verstellung und je einer Skala 15 auf der linken und rechten Rahmenseite für die vertikale Verstellung ablesbar.

Wesentliche Bestandteile des Bildrahmens 18 sind eine Klarsichtscheibe 1 und eine zugeordnete Schablone 2. Die Schablone entspricht im Maßstab verkleinert, sonst jedoch profilgetreu dem Querschnitt des beabsichtigten Stollcnvortriebs. Die Schablone ist auf der Klarsichtscheibe angeordnet und mit dieser um den Drehpunkt 8 eines Winkelverstellrasters mit Gradeinteilungsanzeige bewegbar.

Klarsichtscheibe 1 mit Schablone 2 sind derart angeordnet, daß die dahinter angeordneten Koordinatenzeiger U. 12 mit dem Zeigerkreuzungspunkt 16 ein Anzeige- und Kontrollsystem bilden.

Infolge der vorgesehenen Verbindung zwischen Werkzeug 23 b/w. dessen Werkzeugträgerarm und den Koordinatenzeigern 11.12 wird die tatsächliche Wcrkzcugbcwcgung in den Koordinatenrichtungen bezogen auf die Maschinenrahmenbasis als Änderung im gleichen Maßstab auf der Schablonenscheibe 1 angezeigt, der auch bei der Schabtonenausbildung zugrunde gelegt wurde.

Der Kreuzungspunkt 16 der Zeiger 11,12 gibt, beengen auf den Führungsrahmen 3. die jeweilige und tatsächliche Werkzeugstellung innerhalb des Stollenqucrschnitts auf der Schabloncnklarsichtscheibe 1 an. Mit Hilfe des Koordinatenzcigersystems und der Profilschablonc 2 kann das Bedienungspersonal im Maschinensteuerstand nach Sicht feststeilen, ob die Bewegung des Werkzeuges 23 bzw. seines Trägers 22 zu ändern ist. Auf Grund dieser Uberwachungsmcthode ist die Werkzeug- bzw. Werkzeugträgerannbewegung in den Koordinatenrichtungen exakt zu steuern. Die Steuerung kann entweder von Hand nach Sicht oder auch automatisch erfolgen. Dazu sind bekannte Mittel einer Folgesteuerung mit dem Kontrollsystem zu verknüpfen.

Die kontrolltafel 28 für das Kursüberwachungsgerät, dargestellt in F i g. 5 und 6, weist ein Fadenkreuz 29 und weitere Hilfslinien als Skalen in den Koordinatenrichtungen auf. Der gewählte Maßstab für die Fadenkreuzskalen entspricht dem Maßstab der Skalen am Bildrahmen 18 und dem Maßstab der Schablone 1, so daß bei einer möglichen Korrektur diese und auch die danach zu erfolgenden Steuerbewegungen leicht durchführbar sind. Festgestellt wird die Maschinenstcllung mit Hilfe des vorerwähnten Richtstrahles 27, der auf der Kontrolltafel 28 ent- weder die exakte Sollstellung oder jede mögliche Abweichung sichtbar werden läßt

Befindet sich beispielsweise die Gewinnungsmaschine exakt in der Stollensollachse und nimmt keine verkrängte Stellung ein, so befindet sich auch das

ία Schablonenzentrum exakt in der Uberwachungszentrumsmitte.

Werden Abweichungen in horizontaler oder vertikaler Richtung festgestellt, so wird an Hand des Überwachungssystems die erforderliche Korrektur dei Steuerung herbeigeführt. Weicht beispielsweise die Maschincnlagc von der Stollensollachse ab und/ oder ist die Maschine verkrängt, so kann die Korrektur durch Verstellen (in horizontaler, vertikaler oder Winkclrichtung) erfolgen, ohne daß die Maschine

ao hin- und hermanövriert werden muß.

Ein Beispiel ist in F i g. 2 dargestellt. Während des Gewinnungsfortschritts hat sich die Maschine dem Richtstrahl 27 gemäß aus der Stollenachse herausbewegt. Die Korrekturbewegungen wurden durch

iS S,cllunf>korrckturcn des Maschinenrahmens und des Werkzeugträgers herbeigeführt.

Trifft beispielsweise der Richtstrahl 27 exakt die Abszissenachse des Fadenkreuzes 29, nicht jedoch auch exakt die Ordinatenachse. sondern die erste rechts daneben liegende Markierung »Ic, so steht die Maschine exakt in der Vertikalen, in der Horizontalen jedoch um den auf der Kontrolltafel 28 angezeigten Betrag »I zu weit nach links.

Die Schabloncnschcibe 1 der Vorrichtung 19 wird

daraufhin durch Bewegen des Bildrahmens 18 in der horizontalen Führung 4 nach rechts verstellt, und zwar um den auf der entsprechenden Skala 14 angezeigten Maßstabs-Wertbetrag »Ic Der Bildrahmen 18 wird ferner in der vertikalen Führung 5 ver- stellt, bis der Anzeigewert »0« erreicht ist Das Werkzeug, nach der nunmehr so eingerichteten Schablone gesteuert, schneidet den vorgesehenen Querschnitt bezogen auf die Stollenachse exakt aus, wenn in der Folge keine weiteren Korrektoren erforderlich sind.

Bei einer Vcrkrängung der Maschine, die hinsichtlich Richtung und Größe an einer auf dem Maschinenrahmen befindlichen Wasserwaage zu erkennen ist, erfolgt die Korrektur durch eine entsprechende Winkelverstellung der Schablonenscheibe,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung und Korrektur der Bewegungen einer Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschine oder einer Gewinnungsmaschine mit einem an einem beweglichen Ausleger befindlichen Schneidwerkzeug, wobei im Bedienungsstand der Vortriebsmaschine ein r»;t einem Fadenkreuz und in Richtung der Koordinaten angeordneten Skalen versehener Kontrollschirm angeordnet ist, auf den ein den Maschinenkurs angebender Leitstrahl auftrifft, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale:

a) Auf dem Maschinenbedienungsstand ist ein Gerät (19) vorgesehen, bestehend aus einem ruhend angeordneten Führungsrahmen (3) und einem gegenüber diesem in zwei Koordinatenrichtungen (Ordinate und Abszisse) bewegbaren, mit Skalen (14,15) und Führungen (4, 5) versehenen Bildrahmen (18).

b) Der Bildrahmen (18) trägt eine Klarsichtscheibe (1) mit zugeordneter Schablone (2), die im verkleinerten Maßstab den Querschnitt des aufzufahrenden Grubenbaues darstellt, wobei Klarsichtscheibe (1) und Schablone (2) gemeinsam gegenüber dem Büdrahmen (3) schwenkbar angeordr-jt und mit Hilfe einer mit einer Winkdmeßskala versehenen Rastvorrichtung winke!verst Ilbar sind.

c) In den Führungen (3a, 3 b, 3c, 3d) des Führungsrahmens (3) sind zwei in Richtung der beiden Koordinaten verlaufende, sich kreuzende Zeiger (11,12) geführt, die über bekannte mechanische oder hydraulische Stellmittel mit dem Schneidwerkzeug oder mit dem es tragenden Aus'eger in Verbindung stehen.

d) Die Skala des Kurskontrollschirmes (28/29) weist den gleichen Maßstab auf, wie die Skalen der Schablone (2) und des Bildrahmens (18).

2. Vorrichtnug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurskontrollgerät (28/29) und das Gerät (19) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

den und die Ortsbrust selektiv abbauen, ist es in der -el sehr schwierig, zum einen die Kursnchtung ,-" „h,iten und zum anderen, das jeweilige