DE19954237C2 - Verfahren zum Stabilisieren von Schneidauslegern von Teilschnittschrämmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stabili­ sieren von Schneidauslegern von Teilschnittschrämmaschi­ nen, mit einem um zwei Achsen schwenkbaren Ausleger­ arm, und Schwenkantrieben für die Verschwenkung des Auslegerarmes, welche über eine Ventilanordnung mit Fluid beaufschlagbar sind, wobei wenigstens ein hydraulischer Schwenkantrieb in einer Betriebsstellung in beide Bewe­ gungsrichtungen gleichzeitig mit Fluid beaufschlagbar ist.

In der DE 34 27 962 A1 wurde bereits eine Stellvorrich­ tung für den Auslegerarm einer Teilschnittschrämmaschine vorgeschlagen, welche mit wenigstens einem doppelseitig beaufschlagbaren Druckzylinder ausgerüstet war, welcher die Stellkräfte erzeugt und den Auslegerarm in seiner Be­ triebslage hält. Prinzipiell gelingt das Halten eines Ausle­ gerarmes in seiner Betriebsstellung durch Verschließen der Leitungen zu beiden Zylinderräumen, wodurch die, ge­ wählte Stellung festgelegt wird. Bei einer derartigen Bloc­ kade der Verschiebebewegung des Auslegerarmes durch beidseitiges Abschließen der Zylinderräume verbleibt die Elastizität des Fluids, gegen welches die jeweiligen Schräm­ kräfte wirken, wobei stoßartige Belastungen der Schräm­ meißel aufgrund der Elastizität des Fluids zu Schwingungen führen können, welche zu einer Zerstörung der Schrämmei­ ßel führen können. Um nun diese Elastizität herabzusetzen wurde bereits vorgeschlagen, den Druckzylinderkolben ge­ gen äußere Kräfte, die auf die Schrämwerkzeuge oder den Auslegerarm einwirken oder durch das Gewicht des Ausle­ gerarmes und/oder der Schrämköpfe bzw. der Schrämwalze verursacht werden, während des Schneidvorganges der Schneidwerkzeuge bzw. der Schrämwerkzeuge unempfind­ licher zu machen, und es wurde vorgeschlagen diesen Kol­ ben zumindest in seiner festgelegten Stellung beidseitig ständig mit Druck zu beaufschlagen, wofür eine gesonderte zweite Pumpe Verwendung fand. Durch die Erhöhung des Druckes wurde somit eine hydraulische Verspannung er­ zielt, mit welcher stoßartige Belastungen der Schrämmeißel besser abgefangen werden konnten.

Aus der WO 98/25007 A1 wurde bereits eine Einrichtung be­ kannt, bei welcher zum Zwecke der Dämpfung von Schwin­ gungen eine entsprechende Kompensation der Ausweichbe­ wegung des Auslegerarmes vorgenommen wurde. Zu die­ sem Zwecke wurden mittels Sensoren Erschütterungen und Belastungen des Schrämarmes erfaßt und eine entspre­ chende Kompensation der jeweils registrierten Ausweichbe­ wegung eingeleitet, um die Betriebsstellung während des Vorschubes des Schrämkopfes im wesentlichen konstant zu halten.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ohne zu­ sätzliche Pumpe und ohne konstante Überwachungen der Belastung des Schrämarmes die Stabilität des Schneidwerk­ zeuges erhöht wird und die Möglichkeit geschaffen eine Teilschnittschrämmaschine auch bei höherer Gesteinshärte als bisher möglich sicher einzusetzen ohne einen Verlust an Schneidleistung in Kauf zu nehmen. Für die Schneidlei­ stung einer Teilschnittschrämmaschine ist es hierbei von we­ sentlicher Bedeutung, daß eine einmal gewählte Ausgangs­ position während der Vorschubbewegung möglichst exakt eingehalten wird, sodaß in der Zeiteinheit konstante Lei­ stungen erbracht werden können. Bei einer Verschwenkung des Auslegerarmes in im wesentlichen horizontaler Rich­ tung zum Zwecke des Abbaues von Gestein ist es somit er­ forderlich, den Auslegerarm in seiner gewählten Höhenlage exakt zu halten, wodurch auch bei größerer Gesteinshärte das Verschleißverhalten der Schrämwerkzeuge wesentlich verbessert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß die Fluidleitung zum aktiven Arbeitsraum des ersten Schwenkantriebes bei Erreichen einer definierten Arbeits­ position gesperrt wird und der dem gesperrten Arbeitsraum gegenüberliegende Arbeitsraum dieses Schwenkantriebes unter einen definierten Ladedruck gesetzt wird und daß aus­ gehend von der anschließend eingenommenen Betriebsposi­ tion der zweite Schwenkantrieb für die Vortriebs- oder Ge­ winnungsbewegung aktiviert wird. Dadurch, daß lediglich zu Beginn des Schrämvorganges beim Einnehmen einer neuen Ausgangsposition für den Abbau bzw. den Vorschub einmalig Druck in die Arbeitsräume des entsprechenden Schwenkantriebes eingebracht wird, erfolgt ein einseitiges Gegensteuern bis zum Erreichen eines definierten Druckzu­ standes in dem gegenüberliegenden Kolbenraum. Kurz vor Erreichen der gewünschten Betriebsposition des Ausleger­ armes wird somit der entsprechende gegenüberliegende Ar­ beitsraum mit einem Ladedruck beaufschlagt, welcher zur Folge hat, daß die Schrämwerkzeuge bzw. der Schrämkopf in eine kräfteneutrale Ausgangsposition gelangen, in wel­ cher die. Werkzeuge nicht mehr vom für die Verstellung des Auslegerarmes ursprünglich aufgewandten Druck belastet sind. Für den horizontalen Schrämabschlag sind auf diese Weise alle äußeren Reaktionskräfte vor Schneidbeginn eli­ miniert, wobei durch das einseitige Gegensteuern bei gleichzeitiger Absperrung des ursprünglich aktiven Arbeits­ raumes eine Art passiver Verspannung mit dem jeweils ver­ wendeten Ladedruck erfolgt. In dieser kräfteneutralen Aus­ gangsposition kann nun der zweite Schwenkantrieb aktiviert bzw. beaufschlagt werden und es kann aufgrund der durch die passive Verspannung festgelegten vertikalen Position eine exakt horizontale Verschwenkung des Auslegerarmes vorgenommen werden, welche von den ursprünglichen für die Einnahme der Betriebsposition erforderlichen Stellkräf­ ten vollständig entlastet ist. Durch das Fehlen eines Gegen­ druckes des Gesteins in der Ausgangsposition für das hori­ zontale Schrämen läßt sich diese gewählte Betriebsposition leicht exakt einhalten, wobei durch die hydraulische Ver­ spannung insgesamt eine Erhöhung der Steifigkeit erzielt wird, welche sich während des horizontalen Verschwenkens der Schneidwerkzeuge lediglich mit den Passivkräften über­ lagert, welche durch das horizontale Verschwenken bewirkt werden.

Um nun unterschiedlichen Gesteinshärten in optimaler Weise Rechnung zu tragen, wird mit Vorteil so vorgegan­ gen, daß der Ladedruck in Abhängigkeit von der Gesteins­ härte des abzubauenden Materials gewählt wird. Mit Vorteil wird hierbei ein definierter Ladedruck zwischen 70 und 120 bar in dem der Anstellbewegung des Schrämwerkzeu­ ges entgegengesetzten Kolbenraum aufgebaut, wodurch die passive Verspannung erzielt wird. Für diese passive Ver­ spannung kann derselbe Pumpenantrieb durch Betätigung entsprechender Wegeventile zum Einsatz gelangen, sodaß zusätzliche Einrichtungen entbehrlich sind. Wenn z. B. über den aktiv beaufschlagten Kolbenraum das Schrämwerkzeug in die Betriebsposition gebracht wird, so erfolgt am Ende dieser Verstellbewegung ein definierter Steuerdruckabfall. Prinzipiell kann hierbei so vorgegangen werden, daß die Ansteuerung der gewünschten Arbeitsposition wegabhängig vorgenommen wird und bei Erreichen der dem Schwenk­ weg entsprechenden Arbeitsposition aus dem Steuerdruck­ abfall des Steuerventiles für den Schwenkzylinder des Schwenkantriebes ein Signal für die Absperrung des aktiven Arbeitsraumes und die Beaufschlagung des gegenüberlie­ genden Kolbenraumes mit dem Ladedruck abgeleitet wird, wobei durch das Absperren des gegenüberliegenden Kol­ benraumes ein Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit aus­ genommen in Fällen, in welchen Überlastventile öffnen, verhindert wird. Durch das Einbringen eines derartigen La­ dedruckes wird der Schneidkopf entgegen seiner zuvor ge­ wählten Verstellrichtung um ein kurzes Maß rückversetzt und in eine kräfteneutrale Ausgangsposition für den weite­ ren horizontalen Abschlag bzw. Schrämvorgang versetzt. In der Folge folgt der Schrämkopf exakt der vorgegebenen Schnittkontur, was zu einer erheblichen Schneidleistungs­ steigerung führt.

In einfacher Weise kann die Steuerung der Druckbeauf­ schlagung mit dem Ladedruck dadurch erfolgen, daß die Ar­ beitsräume des Schwenkantriebes über Wegeventile mit ei­ ner gemeinsamen Fluidpumpe und dem Tank verbindbar sind. Die Wegeventile können hierbei in Abhängigkeit von einem Steuerdruck und/oder elektromagnetisch verstellbar ausgebildet sein, wobei der Druckaufbau in einfacher Weise durch Vorgabe eines jeweils definierten Ladedruckes erfol­ gen kann. In besonders einfacher Weise kann aber der Druckaufbau dadurch erfolgen, daß der Ladedruck über eine minimale Zeit aufgebracht wird, worauf die Fluidleitung zu dem mit Ladedruck beaufschlagten Kolbenraum gleichfalls gesperrt wird, wodurch zusätzliche Druckmessungen in der Fluidleitung entbehrlich sind. Insgesamt läßt sich das erfin­ dungsgemäße Verfahren ohne wesentliche Modifikation der Schrämmaschine mit einem Minimum an Eingriffen in die Hydraulik durchführen, wodurch der Einsatzbereich der Teilschnittschrämmaschine weit über ihre ursprünglich zu­ lässige maximale Gesteinshärte hinaus vergrößert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispie­ les näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Teilschnitt­ schrämmaschine für die Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens,

Fig. 2 eine hydraulische Schaltungsanordnung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine Modifikation der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 für die zeitgesteuerte Einbringung des Ladedruckes.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Teilschnittschrämmaschine be­ zeichnet, welche auf einem Raupenfahrwerk 2 verfahrbar ist. Ein Auslegerarm 3 ist an einem Schwenkwerk 4 um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar festgelegt, wobei der Schwenkantrieb für diese Verlagerung um die Schwenkachse 5 mit 6 bezeichnet ist und von einem hydrau­ lischen Zylinderkolbenaggregat gebildet ist, welches gelen­ kig am Schrämarm 3 angeschlagen ist.

Der Schrämarm 3 trägt rotierbar gelagerte Schrämköpfe 7, welche für die Einnahme einer definierten Betriebsposi­ tion für die nachfolgende im wesentlichen horizontale Schrämbewegung im Sinne des Doppelpfeiles 8 in Höhen­ richtung verschwenkbar sind. Die Verschwenkung im Sinne des Doppelpfeiles 8 unter Verwendung der hydraulischen Zylinderkolbenaggregate erfolgt somit zur Einnahme der definierten Arbeitsposition, aus welcher in der Folge ein im wesentlichen horizontaler Abschlag geschrämt wird, wofür das Schwenkwerk 4 um die im wesentlichen vertikale Achse 9 schwenkbar am Maschinenrahmen 10 angelenkt ist.

Am Maschinenrahmen 10 ist weiters eine Ladeeinrich­ tung 11 schematisch angedeutet, wobei am Hinterende der Maschine eine Abstützeinrichtung 12 schematisch angedeu­ tet ist.

Nach Erreichen einer vorbestimmten Arbeitsposition durch Verschwenkung des Auslegerarmes 3 in Richtung des Doppelpfeiles 8 in der Regel abwärts, wird das hydraulische Zylinderkolbenaggregat 6 passiv verspannt, wofür die in Fig. 2 und 3 dargestellten hydraulischen Schaltungsanord­ nungen geeignet sind.

In Fig. 2 ist hierbei wiederum der Hydraulikzylinder 6 für die Verschwenkung des Auslegerarmes 3 in Richtung des Doppelpfeiles 8 ersichtlich. Der Kolben des Hydraulikzylin­ ders 6 ist mit 13 bezeichnet und weist eine Kolbenstange 14 auf. Für die Verschiebung des Kolbens in der Darstellung nach Fig. 2 nach rechts wird der linke aktive Arbeitsraum des Zylinderkolbenaggregates 6 mit Druckmittel beauf­ schlagt, wobei die entsprechende Ventilanordnung mit 15 und 16 bezeichnet ist, wobei 16 ein entsperrbares Rück­ schlagventil darstellt, über welches Druck in den Arbeits­ raum eingepreßt wird. In die Fluidleitungen ist hierbei ein Wegeventil 17 eingeschaltet, welches in Fig. 2 in der Mi­ nenposition gezeichnet ist. Bei Einleiten der Verstellbewe­ gung wird dieses Wegeventil 17 entsprechend verschoben, wofür ein Steuerdruck eingesetzt wird. In der Folge wird das Sperrventil 16 geöffnet und gleichzeitig das mit dem gegen­ überliegenden Raum des Zylinderkolbenaggregates 6 ver­ bundene Sperrventil 16 geöffnet, sodaß ein Rücklauf zum Tank gegeben ist. Durch den Steuerdruck wird nun das We­ geventil 17 angesteuert, wobei der Steuerdruck gleichzeitig zu einem elektrischen Schaltkontakt 18 geführt ist.

Der Steuerdruck wird vom Ventil 19 vorgegeben, welches entsprechend für die Verstellung des Zylinderkolbenaggre­ gates 6 betätigt wird.

Die Pumpe ist schematisch mit 20 dargestellt, wobei die Rücklaufleitung in den Tank 21 zurückgeführt ist.

Zusätzlich zum Steuerventil 17 ist nun für die passive Verspannung ein weiteres Wegeventil 22 vorgesehen, wel­ ches gleichfalls über die Pumpe 20 mit dem Pumpendruck beaufschlagbar ist. Mit 23 sind Überdruckventile bezeich­ net, über welche der jeweilige Ladedruck eingestellt werden kann.

Am Ende des Stellvorganges wird das Wegeventil 17 in die neutrale Position gebracht, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wobei anschließend das Wegeventil 22 in der Darstel­ lung nach Fig. 2 nach rechts verschoben wird, sodaß der Druck der Pumpe in den Kolbenstangenraum des Hydrau­ likzylinders 6 zum Aufbau des Ladedruckes geleitet werden kann. Nach Erzielung eines vorgegebenen Ladedruckes wird das Wegeventil 22 in die neutrale Ausgangsposition verschoben.

In Fig. 3 ist nun ersichtlich, daß der Aufbau des Lade­ druckes in einfacher Weise durch ein Zeitverzögerungsglied über einen definieren Zeitraum erfolgen kann, sodaß sich unmittelbar der gewünschte Ladedruck einstellt. Zu diesem Zweck wird mittels des Steuerdruckes zunächst der Schalter 18 in eine erste Position gebracht, in welche ein federbela­ steter Schütz 24 mit Strom versorgt wird und über ein Betä­ tigungsglied 25 einen elektrischen Kontakt 26 schließt. Bei normaler Zustellung des Schrämarmes ist nun der elektri­ sche Kontakt 26 geschlossen. Bedingt durch die Schalter­ stellung des elektrischen Schalters 18 wird jedoch die Spule 27 zur Betätigung des Wegeventiles 22 nicht mit Strom durchflossen. Sobald der Steuerdruck unter den eingestell­ ten Schwellwert absinkt, wird der Schalter 18 unter der Wir­ kung der Federkraft umgeschaltet, sodaß der Schütz 24 stromlos wird. Das Betätigungsglied des Relais 25 Fällt nun mit einstellbarer Abfallzeit ab, sodaß der Schalter 26 über eine bestimmte Zeit geschlossen bleibt und die Verstellbe­ wegung des Wegeventiles 22 solange bewirkt, solange der Schalter 26 noch nicht abgefallen ist. Erst wenn der Kontakt 26 zeitverzögert aufmacht, wird das Wegeventil 22 wie­ derum in die neutrale Ausgangsposition gebracht, wobei zu diesem Zeitpunkt der gewünschte Ladedruck zur passiven Verspannung des hydraulischen Zylinderkolbenaggregates 6 aufgebracht ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Stabilisieren von Schneidauslegern von Teilschnittschrämmaschinen, mit einem um zwei Achsen schwenkbaren Auslegerarm, und Schwenkan­ trieben für die Verschwenkung des Auslegerarmes, welche über eine Ventilanordnung mit Fluid beauf­ schlagbar sind, wobei wenigstens ein hydraulischer Schwenkantrieb in einer Betriebsstellung in beide Be­ wegungsrichtungen gleichzeitig mit Fluid beaufschlag­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung zum aktiven Arbeitsraum des ersten Schwenkantriebes bei Erreichen einer definierten Arbeitsposition gesperrt wird und der dem gesperrten Arbeitsraum gegenüber­ liegende Arbeitsraum dieses Schwenkantriebes unter einen definierten Ladedruck gesetzt wird und daß aus­ gehend von der anschließend eingenommenen Be­ triebsposition der zweite Schwenkantrieb für die Vor­ triebs- oder Gewinnungsbewegung aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ladedruck in Abhängigkeit von der Ge­ steinshärte des abzubauenden Materials gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansteuerung der gewünschten Ar­ beitsposition wegabhängig vorgenommen wird und bei Erreichen der dem Schwenkweg entsprechenden Ar­ beitsposition aus dem Steuerdruckabfall des Steuer­ ventiles für den Schwenkzylinder des Schwenkantrie­ bes ein Signal für die Absperrung des aktiven Arbeits­ raumes und die Beaufschlagung des gegenüberliegen­ den Kolbenraumes mil dem Ladedruck abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ladedruck zwischen 70 und 120 bar gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume des Schwenkantriebes über Wegeventile mit einer gemein­ samen Fluidpumpe und dem Tank verbindbar sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wegeventile in Abhän­ gigkeit von einem Steuerdruck und/oder elektromagne­ tisch verstellbar ausgebildet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ladedruck über eine minimale Zeit aufgebracht wird, worauf die Fluidlei­ tung zu dem mit Ladedruck beaufschlagten Kolben­ raum gleichfalls gesperrt wird.