DE19823247A1 - Magazin mit Wechseleinrichtung für Bohrstangen und Verrohrung an Gesteinsbohrmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Wechseleinrichtung 1 bringt das in der Greifeinrichtung 8 befindliche Werkzeug 10 mittels des Längswagens 2, des Querwagens 4 und des Auslegers 11 von der Wechselposition über die Position SO zur Bohrstelle SB. DOLLAR A Nach Rückkehr kann sie ein weiteres Werkzeug im Magazin aus der nächst freien Stelle LX und QX in die Wechselposition holen oder den Wechselplatz für eine vorgesehene Rücknahme eines Werkzeuges freilassen. DOLLAR A Es werden die für die verschiedenen Einsatzfälle notwendigen Befehle aufgezeigt, die einzelnen Schritte der Steuerung des Ablaufes aufgegeben und Maßnahmen für die Sicherheit des Ablaufes und des Arbeitsplatzes vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft Magazine mit Wechseleinrichtungen für Bohrstangen oder Verrohrung an Gesteinsbohrmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. In der Hauptanmeldung 197 52 490.7 wird die Anordnung und Ausführung von Magazinen mit Wechseleinrichtung behandelt. Dabei konnten infolge der festen Einteilung nur solche Werkzeuge der ausgelegten Abmessung ein- und ausgelagert werden.

In der Zusatzanmeldung 198 13 560.2 wurde deshalb vorgeschlagen, für den Einsatz verschiedener Werkzeugabmessungen das Magazin mit Wechseleinrichtung auszutauschen. Der dort ebenfalls vorgeschlagene Austausch des Lagerteils erlaubte nur den Einsatz derselben Werkzeugart. In einer weiteren Zusatzanmeldung 198 . . . wird vorgeschlagen, beim Einsatz einer anderen Werkzeugabmessung das Bündel von Werkzeugen zusammen mit der Haltevorrichtung und der Haltezapfenplatte auszutauschen.

In beiden letzten Zusatzanmeldungen wurde dabei nicht auf die notwendige Umstellung der Steuerung der Wechseleinrichtung eingegangen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, für eine halbautomatische Steuerung der Wechseleinrichtung die notwendigen Maßnahmen hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Werkzeugabmessungen, des Arbeitsablaufes und der notwendigen Sicherheitsvorkehrungen vorzuschlagen.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst, hinsichtlich der Anpassung an die verschiedenen Werkzeugabmessungen für die Längs- und Querbewegung der Wechseleinrichtung bei einer elektronischen Steuerung die neuen Koordinaten der Lagerplätze einzugeben, beim Einsatz von Schrittzählwerken die Anzahl der Schritte und gegebenenfalls die Länge der Schritte einzustellen und beim Einsatz von Tastorganen diese entsprechend den Abständen zu verstellen.

An der Greifvorrichtung muß bei unterschiedlichen Abmessungen der Werkzeuge die Maulweite und gegebenenfalls die Form der Klemmbacken verändert oder die Greifvorrichtung als Ganzes ausgetauscht werden.

Um eine einwandfreie Ordnung im Magazin zu gewährleisten ist eine Steuerung jeglicher Art so ausgelegt, daß beim Belegen des Wechselplatzes das im Magazin am nächsten liegende Werkzeug und beim Freimachen der entferntest liegende Lagerplatz anzufahren ist.

Bei der Belieferung und bei der Rücknahme von Werkzeugen ist für die Sicherheit der Bediener und zur Verhinderung von Kollisionen eine Kontrolle des Freiraumes zwischen der Wechseleinrichtung und der Einsatzstelle durch Lichtschranke oder ein geschlossenes Gitter erforderlich, ebenso die Strecke zwischen Bohrkopf und Kupplungsteil durch Kontrolle der Hubhöhe des Bohrkopfes über Positionsgeber.

Nach erfolgter Anlieferung eines Werkzeuges an die Einsatzstelle wird der Bohrkopf auf das Werkzeug gefahren und ein Positionsmelder gibt das Öffnen und Zurückholen der Greifvorrichtung frei.

Die Greifvorrichtung kehrt an die Wechselposition zurück.

Sollte der Platz für die Zurücknahme des Werkzeuges freibleiben, ist der Vorgang abgeschlossen. Wird jedoch ein weiteres Werkzeug an der Einsatzstelle benötigt, ist die Belegung der Wechselposition erforderlich. Das nächste Werkzeug wird nach erfolgtem Befehl aus dem Magazin geholt.

Für die Durchführbarkeit einer Rücknahme ist zusätzlich die Kontrolle des freien Platzes an der Wechselposition erforderlich. Dazu ist dort ein Belegungsmelder angeordnet. Ist der Platz besetzt und wird die Rücknahme eines Werkzeuges vorbereitet, wird das sich in der Wechselposition befindliche Werkzeug ins Magazin eingelagert und die Greifeinrichtung zurückgebracht.

Vor der Durchführung der Belieferung eines Werkzeuges an die Einsatzstelle ist die Wechselposition durch ein Werkzeug zu belegen. Damit wird erreicht, daß die Anlieferung schnell erfolgen kann, das Werkzeug muß nicht erst aus dem Magazin geholt werden, es steht startbereit in der Wechselposition.

Während des eigentlichen Bohrbetriebes ist durch eine Vorkehrung das Ausfahren der Greifvorrichtung aus der Wechselposition durch einen Sicherungsschalter verhindert.

Die Wechselposition kann zugleich auch die Parkposition der Greifvorrichtung sein. Sie steht damit außerhalb des eigentlichen Lagerraum des Magazins und hindert nicht beim Wechseln des Lagerteils (siehe Anmeldung 198 13 560.2 )oder des Bündels von Werkzeugen (siehe Anmeldung 198 . . .). Sie ist, bezogen auf die Einsatzstelle, in Längsrichtung einen Schritt zuvor angeordnet.

Die Hubbewegung der Greifeinrichtung dient einmal dem Ein- und Ausrasten der Werkzeuge an der Festhaltevorrichtung. Dabei müssen neben der Nullstellung weitere 3 Höhenstellungen angefahren werden. Das Ein- und Ausfahren aus dem Magazin darf nur in der Nullstellung erfolgen. Eine entsprechende Absicherung, beziehungsweise Freigabe, ist vorgesehen.

Beim Einlagern eines Werkzeuges erfolgt bei Erreichen der Lagerposition ein Anheben auf die höchste Position, um die Verriegelung des Haltebolzens zu entriegeln. Danach erfolgt die Absenkung zur Einfahrt in den Haltebolzen auf der Haltebolzenplatte.

Nach Lösen der Greifeinrichtung und Zurückfahren auf die Nullstellung fährt die Greifeinrichtung in die Wechselposition.

Beim Holen eines Werkzeuges fährt die Greifeinrichtung in der Nullstellung in das Magazin, greift in dieser Stellung das Werkzeug, hebt es hoch, bis der Haltebolzen einrastet, geht wieder auf die Nullstellung zurück und kehrt mit dem Werkzeug an den Wechselplatz zurück.

Bei Belieferung eines Werkzeuges vom Wechselplatz nach der Arbeitsstelle muß die Greifeinrichtung nach Erreichen der Arbeitsposition sich nach unten bewegen, bis das Werkzeug in das in der Kupplungsstelle befindlichen Werkzeug eingeführt ist. Nun kann der Bohrkopf auf das obere Ende des Werkzeuges abgesenkt und und in deren Muffe eingeschraubt werden. Jetzt kann der Befehl zur Öffnung und Rückkehr der Greifeinrichtung gegeben werden. Sie fährt in die Nullhöhe zurück, bevor sie zum Wechselplatz zurückkehrt.

Während die Höhenbewegungen der Greifeinrichtung im Magazin eine reine Folgesteuerung ist, hängt diese an der Einsatzstelle von der Bewegung des Bohrkopfes ab und muß teilweise von Hand ausgelöst werden.

Die für die Höhenbewegung der Greifeinrichtung notwendigen Melde-, Begrenzungs- und Impuls­ geber sind auf der Greifeinrichtung angeordnet und wirken mit ihrem Schlitten und der Schlittenbahn zusammen.

Die Steuerung der Quer- und Längsbewegung der Greifeinrichtung muß der Teilung der Längs- und Querreihen der Lagerplätze zugeordnet werden. Neben der rein elektronischen Koordinatensteuerung können dabei Schrittmotore mit Zählwerk und Streckenveränderung, Anschlagreihen mit wechselnden Anschlägen und veränderbaren Abständen eingesetzt werden. Dabei ist eine Umschaltung zwischen Herausholen und Einbringen erforderlich.

Die Erfindung ist in einem Beispiel in der Zeichnung dargestellt und in nachstehender Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Magazin mit Wechseleinrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2 das Magazin nach Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 3 den schematischen Arbeitsablauf bei der Ausgabe eines Werkzeuges und

Fig. 4 den schematischen Arbeitsablauf beim Zurückholen eines Werkzeuges.

In den Fig. 1 und 2 befindet sich die Wechseleinrichtung 1 mit dem Längswagen 2, angetrieben vom Motor 3, dem Querwagen 4, angetrieben vom Motor 5, dem Hubwagen 6, angetrieben vom Zylinder 7 mit der Greifeinrichtung 8, angetrieben vom Zylinder 9, in der Wechselposition, d. h. das Werkzeug 10 befindet sich in Wartestellung QO zum Ausliefern an die Bohrstelle SB, was nach Freischalten der Kontrollen des Freiraumes zwischen Wechseleinrichtung und Bohrstelle und der oberen Lage 2 des Bohrkopfes erfolgen kann.

Dieser Ablauf ist in Fig. 3 unter dem Befehl ANLIEFERN schematisch dargestellt. Die Greifeinrichtung 8 fährt mittels des Auslegers 11, angetrieben vom Zylinder 12, in die Position SO und nach SB und senkt das Werkzeug in die Stellung HB und damit in die Kupplung 13, in der sich das obere Ende des vorherigen Werkzeuges befindet. Nun kann der Bohrkopf in die Muffe am oberen Ende des Werkzeuges 10 angeschlossen werden. Ist dies beendet, erfolgt der Befehl WECHSLER ZURÜCK. Nach Kontrolle des Freiraumes gibt die Greifeinrichtung 8 das Werkzeug 6 frei und bewegt sich nach Anheben auf die Höhe HO über SO und QO in die Warteposition im Magazin.

Wird ein weiteres Werkzeug benötigt, so wird dies mit dem Befehl BEREITHALTEN aus dem Magazin geholt, Fig. 3. Die Greifeinrichtung 8 bewegt sich dabei in die Position LX und QX, schließt sich, GG. Das Werkzeug wird auf die Höhe H1 angehoben, die Raste 14 am Rastbolzen 15 hält diesen oben, das Werkzeug kommt durch Absenken auf die Höhe HO vom Rastbolzen 15 und vom Haltezapfen 16 frei, die Greifeinrichtung 8 kehrt an die Warteposition LO und QO zurück.

In Fig. 4 ist der Ablauf bei Zurückholen eines Werkzeuges aus der Bohrposition SB schematisch dargestellt. Befindet sich dabei ein Werkzeug in der Warteposition, so muß dieses zuerst eingelagert werden. Auf Befehl EINLAGERN fährt die Greifeinrichtung an die nächste freie Position LX und QX, das Werkzeug wird auf die Höhe H2 angehoben, wobei sich die Raste 14 durch eine nicht gezeigte Umstellung einer Feder, oder dergleichen, auf die flache Lage umstellt und den Rastbolzen 15 bei Absenkung des Werkzeuges auf die Höhe HU freigibt. Nun ist das Werkzeug zwischen ihm und im Haltezapfen 14 durch die Feder 16 eingespannt.

Nach Öffnen der Greifeinrichtung, GO, kann die Greifeinrichtung auf die Höhe HO und die Position LO, QO zurück gefahren werden, sie ist frei, um ein Werkzeug aus der Bohrposition zu holen.

Auf den Befehl ZURÜCKHOLEN fährt nach Kontrolle des Freiraumes zwischen Wechseleinrichtung 1 und Bohrstelle SB sowie der oberen Lage 1 des Bohrkopfes die Greifeinrichtung nach SO, auf die Höhe HB und nach SB, greift das Werkzeug, GG. Der Bohrkopf dreht sich aus der oberen Muffe des Werkzeuges und wird auf seine obere Lage 2 gehoben, gibt damit das Werkzeug frei.

Auf den Befehl EINHOLEN wird die Greifeinrichtung auf HO angehoben und kehrt über SO nach LO und QO zurück.

Claims (14)

1. Magazin mit Wechseleinrichtung für Bohrstangen und Verrohrung an Gesteinsbohrmaschinen mit einer vorzugsweise auf einem Fahrwerk aufgesetzten Bohrlafette, mit im Bohrkopf enthaltenem Drehantrieb und einem unten liegenden Kupplungsteil, mit einem oder zwei an der Bohrlafette angeordneten Magazinen für Werkzeuge wie Bohrstangen oder Verrohrung und einer Wechsel­ einrichtung vom Lagerplatz des Werkzeuges im Magazin zur Einsatzstelle an der Bohrlafette zwischen Bohrkopf und Kupplungsteil, wobei sich die Wechseleinrichtung weitgehend innerhalb und nur teilweise vor dem Magazin bewegt und zur Belieferung oder Rücknahme eine Greifeinrichtung für die Werkzeuge und eine nach der Seite hin sich heraus bewegende Querfördereinrichtung hat, wobei der Wechsel des Werkzeuges jeweils aus der Wechselposition erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berücksichtigung des Werkzeugdurchmessers in der Längs- und Querbewegung des Werkzeugwechslers bei elektronischer Steuerung die Koordinaten der Lagerplätze, beim Einsatz von Zählwerken die Anzahl und Länge der Fahrschritte längs und quer, und beim Einsatz von Tastorganen bei beispielsweise hydraulischer Steuerung die Tastmittel entsprechend den Werkzeugabständen eingestellt werden.

2. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Greifvorrichtung die Maulweite und gegebenenfalls die Form der Klemmbacken verändert oder die Greifvorrichtung als Ganzes ausgetauscht werden.

3. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorgang der Belegung der Wechselposition das nächstliegende Werkzeug, beim Vorgang der Freimachung der entferntest liegende freie Lagerplatz anzufahren ist.

4. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung für die Feststellung der Freiheit der Strecke zwischen Bohrkopf und Kupplungsteil sowie dem Bewegungsraum der Wechseleinrichtung angeordnet ist.

5. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung für die Feststellung der Freiheit des Bewegungsraumes der Wechselvorrichtung und des Werkzeuges zwischen Bohrkopf und Kupplungsstelle angeordnet ist.

6. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheitseinrichtungen angeordnet oder Vorkehrungen getroffen sind, um festzustellen und gegebenenfalls abzuhelfen, daß zur Belieferung ein Werkzeug in die Wechselposition und für die Rücknahme kein Werkzeug sich dort befindet.

7. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheitseinrichtungen angeordnet oder Vorkehrungen getroffen sind, die eine Belieferung oder Rücknahme während des eigentlichen Bohrbetriebes ausschließen.

8. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselposition einen Schritt in Längsrichtung außerhalb des Lagerraumes des Magazins angeordnet ist.

9. Magazin nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Melde-, Begrenzungs- und Steuereinrichtungen für die Hubbewegung der Greifeinrichtung zwischen ihrem Schlitten und der Schlittenbahn angeordnet sind.

10. Magazin nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Melde-, Begrenzungs- und Steuereinrichtung für die Querbewegung der Greifeinrichtung im Magazin zwischen ihrem Schlitten und der Querschiene oder dem Längsrahmen angeordnet sind.

11. Magazin nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Melde-, Begrenzungs- und Steuereinrichtung für Längsbewegung zwischen dem Längswagen und dem Rahmen der Wechseleinrichtung angebracht sind.

12. Magazin nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Längswagen die Tasteinrichtung für die Längs- und Querbewegung der Greifeinrichtung angeordnet ist.

13. Magazin nach den Ansprüchen 1, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung aus einer Querwelle mit Tasthebeln für die Betätigung von Endschalter gebildet wird.

14. Magazin nach den Ansprüchen 1, 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwelle mit einem Hebel für die Betätigung des Endschalters für die Längsbewegung versehen ist.