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"Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig
schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden
Streckesquerschnitt" Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Begrenzung der
Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine
gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden, durch einen in Tunnellängsrichtung
verlaufenden Laserstrahl festgelegten Streckenquerschnitt, die mit einer dem Streckenquerschnitt
geometrisch ähnlichen, den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges begrenzenden, von einer
Reflektionslichtschranke abgetasteten und in ihrer Ebene verschiebbar und drehbar
gelagerten Schablone sowie mit einer den Laserstrahl aufnehmenden, in ihrer Ebene
verstellbar gelagerten, vom Laserstrahl fixierten Empfängerfläche ausgerüstet ist,
welche den Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine entsprechende Signale erzeugt.
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Es sind Vorrichtungen zum Überwachen und zum Korrigieren der Bewegung
von Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschinen oder von Gewinnungsmaschinen mit einem
an einen beweglichen Ausleger gelagerten Schneidwerkzeug bekannt. Sie besitzen einen
im Bedienungsstand der Vortriebsmaschine befindlichen, mit einem Fadenkreuz ausgestatteten
Kontrollschirm, der in Richtung der Koordinaten verlaufende Skalen aufweist und
auf den ein den Maschinenkure angebendes Leitstrahl auftrifft. Außerdem befindet
sich auf den Maschinenbedienungsstand ein Gerät, das einen ruhend angeordneten Führungsrahmen
und einen gegenüber diesem Führungsrahnen in zwei Koordinatenrichtungen bewegbaren,
mit Skalen und Führungen versehenen Bildrahmen aufweist.
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Der Bild rahmen trägt eine Klarsichtscheibe mit zugeordneter Schablone,
die den Querschnitt der aufzufahrenden Strecke im verkleinerten Maßstab wiedergibt.
Klaraichtscheibe und Schablone sind gemeinsam
gegenüber den Bildrahnen
schwenkbar angeordnet und mit Hilfe einer mit Winkelaaßskala versehenen Rastvorrichtüng
winkelverstellbar. Von den Führungen des Führungarahmens werden zwei in Richtung
der beiden Koordinaten verlaufende und sich kreuzende Zeiger geführt, die über bekannte
mechanische oder hydraulische Steilmittel mit den Schneidwerkzeug oder mit den das
Schneidwerkzeug tragenden Ausleger verbunden sind. Sowohl die Skalen des Kurskontrollschirmes
und die Skalen der Schablone als auch die Skalen des Bild rahmens haben gleiche
Maßstäbe. Mit Hilfe dieses Gerätes soll das Bedienungspersonal der Vortriebsiaschine
das aufzufahrende Profil des Tunnels der Lage und der Fort nach überwachen und bei
Abweichungen die Maschinen- undioder Werkzeugbewegung fortwährend korrigieren, ohne
dazu die Vortriebsmaschine hin- und hermanövrieren zu müssen.
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Weiterhin gehören Vortriebsiaschinen zum vorbekannten Stand der Technik,
deren Lösewerkzeug von einen allseitig schwenkbaren Arm getragen wird, dessen Aktionsbereich
auf den jeweiligen Querschnitt der aufzufahrenden Strecke begrenzt ist. Auch bei
diesen Vortriebsmaschinen wird eine du Querschnitt der aufzufahrenden Strecke geometrisch
ähnliche Schablone benutzt, die hier aber den Aktionßboreich des Lösewerkzeuges
auf das herzustellende Streckenprofil begrenzt und es den Bedienungsiann der Vortriebsiaschine
unmöglich macht, mit dem Werkzeug über das Streckenprofil hinauszufahren.
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Dazu ist ein vom Bedienungsmann der Vortriebsmaschine verstellbarer
Anschlag oder eine Retlektionslichtschranke vorgesehen, die von Bedienungsmann über
die Schablonenfläche geführt wird und dabei das Streckenprofil abtastet. Über eine
Nachlaufsteuerung, die die den Arm des Lösewerkzeuges schwenkenden Stellzylinder
steuert, wird die Lösewerkzeugbewegung stets in Übereinstimmung mit der Bewegung
der das Streckenprofil der Schablone abtastendem Reflektionslichtschranko bzw. der
jeweiligen Stellung des Anschlages gebracht und die Sollage der Schablone durch
den Strahl eines Lasern festgelegt, in
die die Schablone bei Abweichungen
der Vortriebsmaschine vom Bedienungsmann gerückt wird. Da die Reflektionslichtschranke
außerhalb des Schablonenprofils keine Ausgangssignale mehr liefert bzw.
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der Anschlag das Schablonenprofil nicht verlassen kann, ist es auch
dem der Reflektionslichtschranke bzw. dem Anschlag nachlaufenden Lösewerkzeug, im
Gegensatz zu dem Lösewerkzeug der eingangs genannten Vorrichtung, nicht möglich,
das Streckenprofil zu verlassen und über seine Begrenzung hinauszulaufen.
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Mit keiner der beiden vorgenannten Vorrichtungen lassen sich Winkelabweichungen
der Vortriebsmaschinenlängsachse gegenüber dem Laserstrahl erfassen oder gar durch
Verstellen der Schablone ausgleichen. Es sind deshalb zusätzlich geodätische Hilfsmittel
erforderlich, um die Vortriebsmaschine in der Stunde zu halten, sie also parallel
zum Laserstrahl einzustellen.
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Weiterhin ist bereits ein Verfahren zur Begrenzung derVerstellbewegung
eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten
Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt vorgeschlagen worden,
bei dem die von einem Anschlag bzw. einer Reflektionslichtschranke vorgegebenen
Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten bei Abweichungen der Vortriebsmaschine aus
ihrer Sollage durch den Abweichungen entsprechende Signale korrigiert werden. Nach
einem weiteren Merkmal dieser älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung werden
die Sollwerte der Lösewe rkzeugkoo rdin aten durch den Maschinenabweichungen entsprechende
Signale und/oder durch den Abweichungen entsprechende Verstellbewegungen eines den
Laserstrahl aufnehmenden Empfängers und/oder durch Drehen der Schablone korrigiert.
Automatisch ausgelöste, den Abweichungen der Vortriebsmaschine entsprechende, entgegengesetzt
gerichtete Verstellbewegungen des den Laserstrahl aufnehmenden Empfängers sowie
den Verstellbewegungen des Empfängers entsprechende elektrische Signale dienen hier
dazu, die Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten
um eine der Abweichung
der Vortriebsmaschine entsprechende Größenordnung zu verändern und den Aktionsbereich
des Lösewerkzeuges in seiner Sollage zu halten. Dabei werden der Empfänger oder
Teile des Empfängers durch den Laserstrahl ausgerichtet, während die Schablone nur
durch die Schwerkraft ausgerichtet wird.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen,
mit der der Aktionsbereich des an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine
gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt begrenzt werden
kann, und die neben Parallelabweichungen und Krängungen auch die Winkelabweichungen
der Vortriebsmaschine gegenüber einem in Streckenlängsrichtung verlaufenden Laserstrahl
erfaßt, um den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges selbsttätig auf die durch den Laserstrahl
fixierte Sollage des Streckenquerschnittes zu begrenzen.
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Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von der eingangs genannten
Einrichtung aus und schlägt vor, die Vortriebsmaschine mit zwei Kreiselsystemen
auszustatten, von denen eines eine horizontale und das andere eine vertikale Rotationsachse
besitzt, die beide in Querschnittsebenen der auf zufahrenden Strecke liegen, mit
Vorrichtungen verbunden sind, die den Winkelabweichungen und den Krängungen der
Vortriebsmaschine proportionale Signale bilden und mit ihren den horizontalen oder
den vertikalen Winkelabweichungen proportionalen Signalen die Istwerte der Lösewerkzeugkoordinaten
korrigieren; ferner ist ein die Schablone in ihrer Ebene zusammen mit dem Stellmechanismus
ihrer Lichtschranke verschiebender und drehender Stellmechanismus vorgesehen, der
von den Signalen der Empfängerfläche steuerbar ist. Bei einer so ausgebildeten Einrichtung
ermitteln die beiden Kreiselsysteme einerseits die Winkelabweichung der Vortriebsmaschine
und korrigieren sie, während die Empfängerfläche die Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine
feststellt
und korrigiert. Andererseits ermitteln die Kreiselsysteme
aber auch die Krängungen der Vortriebsmaschine, und zwar im Zusammenwirken mit der
Empfängerfläche, und korrigieren sie durch Verdrehen der Schablone. Im folgenden
sind Parallelabweichungen Seitenverschiebungen der zu einem Laserstrahl parallel
stehenden Vortriebsmaschine und Winkelabweichungen Neigungen der Vortriebsmaschinenlängsachse
gegenüber dem Laserstrahl in der Horizontalen und/oder in der Vertikalen. Krängungen
sind dagegen Drehungen der Vortriebsmaschine um die Maschinenlängsachse. Diese Maschinenabweichungen
aus der Sollage treten im Verlauf des Vortriebes einzeln oder auch zusammen auf.
Die erfindungsgemäße Einrichtung gleicht auftretende Parallel abweichungen gegenüber
dem Strahl des Lasers durch eine entsprechende, entgegengesetzt gerichtete Verschiebebewegung
der Schablone aus und korrigiert auch Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine durch
Signale beider Kreiselsysteme, die die Größe der den Koordinaten des Lösewerkzeuges
entsprechenden Istwertsignale beeinflussen und dadurch den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges
so verschieben, daß er in seiner Sollage bleibt. Krängungen der Vortriebsmaschine
gleicht sie dagegen durch Drehen der Schablone aus, wobei die Verschiebebewegungen
der Schablone, soweit horizontale und vertikale Bewegungskomponenten auftreten,
durch die Empfängerfläche und die Drehbewegungen der Schablone durch Signale der
Kreisel bestimmt werden.
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Da die Empfängerfläche in der Regel nicht in der Maschinenlängsachse
liegt, verschiebt sie sich, wenn Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine auftreten,
in der Vertikalen, in der Horizontalen und auch noch in Längsrichtung der Strecke.
Infolgedessen stimmt der Stellweg, den die Empfängerfläche anschließend zurückzulegen
hat, um den Mittelpunkt ihrer Fläche wieder mit dem Laserstrahl zur Deckung zu bringen,
nicht überein mit dem Maß, um das sie senkrecht oder waagerecht vom Laserstrahl
abgewichen war. Um den dadurch entstehenden Fehler auszugleichen, wird nach einem
weiteren Erfindungsmerkmal
vorgeschlagen, die Einrichtung mit einem
Rechner auszurasten, der mit dem den horizontalen Verstellweg der Empfängerfläche
ermittelnden Zähler sowie dem die horizontale Winkelabweichung und dem die Krängung
der Vortriebsmaschine ermittelnden Zähler der Kreiselsysteme verbunden ist und aus
den ihm zugehenden elektrischen Signalen ein vom Krängungswinkel und von der horizontalen
Winkelabweichung bereinigtes, der horizontalen Parallelabweichung der Vortriebsmaschine
proportionales, den Stellmechanismus der Schablone steuerndes Ausgangssignal bildet.
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Ferner ist ein weiterer Rechner vorgesehen, -der mit dem den vertikalen
Stellweg der Empfängerfläche ermittelnden Zähler sowie mit dem die vertikale Winkelabweichung
und mit dem den Krängungswinkel der Vortriebsmaschine ermittelnden Zähler der Kreiselsysteme
verbunden ist und aus den ihm zugehenden elektrischen Signalen ein vom Krängungswinkel
und von der vertikalen Winkelabweichung bereinigtes, der vertikalen Parallelabweichung
der Vortriebsmaschine proportionales, den Stellmechanismus der Schablone steuerndes
Ausgangssignal bildet. Krängungen und Winkelabweichung verfälschen daher die zur
Korrektur der Schablonenlage erforderliche Verschiebung und auch die zur Korrektur
der Koordinatenistwerte des Lösewerkzeuges erforderlichen Signale nicht.
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Die Drehung und die Vertikalbewegung der Schablone wird nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung mit Hilfe zweier Stellmotoren erzeugt, die beide
über je einen Rechner steuerbar und mit dem die Krängung ermittelnden Zähler der
Kreiselsysteme und mit dem Rechner verbunden sind, welcher ein der vertikalen Parallelabweichung
proportionales, von Krängungen und von der vertikalen Winkelabweichung bereinigtes
Ausgangssignal liefert. Auf diese Weise lassen sich bei auftretenden Maschinenabweichungen
die Höhenlage und die Winkellage der'Schablone exakt korrigieren, ohne durch den
Krängungswinkel oder durch die die Krängung überl age rndenWinkel abweichungen
verfälscht
zu werden.
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Um die Vortriebsmaschine beim Vorrücken möglichst genau in ihrer Sollage
zu halten, kann der Rechner, der ein der horizontalen Parallelabweichung proportionales,
von Krängungen und von horizontalen Winkelabweichungen bereinigtes Ausgangssignal
liefert, die Fahrwerksmotoren beider Raupen der Vortriebsmaschine steuern. Die während
des Vortriebes auftretenden Maschinenabweichungen der Vortriebsmaschine, die mit
Hilfe des Empfängers und der Kreiselsysteme der Vortriebsmaschine festgestellt werden,
fuhren das Maschinenfahrwerk mit Hilfe der erzeugten Korrektursignale selbsttätig
wieder in seine Sollage zurück, in der der Aktionsbereich der Lösewerkzeuge genau
deckungsgleich liegt zu dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt
und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Vortriebsmaschine im Grundriß; Fig. 2 die Vortriebsmaschine
und die ihr zugeordneten Kreiselsysteme sowie die Verstellvorrichtung der Lichtschranke
in schematischer Darstellung mit den ihnen zugeordneten, die Stellwege bzw. die
Abweichungen ermittelnden Zähl- und Meßeinrichtungen; Fig. 3 die Schablone und die
ihr zugeordnete Lichtschranke mit den zugehörigen Stell- und Meßeinrichtungen in
schematischer Darstellung; Fig. 4 einen Teil der Steuerung als Blockschaltbild;
Fig. 5 die Empfängerfläche und die ihr zugeordneten Stell- und Meßeinrichtungen
in schematischer Darstellung;
Fig. 6 die beiden Kreiselsysteme mit
den zugehörigen Meß- und Zähleinrichtungen.
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Die Vortriebsmaschine 1 löst die Ortsbrust 2 der Strecke 3 mit ihrer
Schrämwalze 4, die am Ende eines zur Ortsbrust 2 weisenden, allseitig schwenkbaren
Tragarmes 5 drehbar gelagert ist. Sie bewegt sich mit den beiden einzeln und unabhängig
voneinander angetriebenen, steuerbaren Raupen 6, 7 ihres Fahrwerkes auf der Streckensohle.
Die horizontale Tragarmschwenkachse ist mit 8 und die vertikale Tragarnschwenkachse
mit 9 bezeichnet. Um eine oder auch um beide Achsen 8, 9 läßt sich der Tragarm 5
mit Hilfe der Stellvorrichtungen 10, 11, beispielsweise doppelseitig wirkender Druckzylinder,
schwenken und die Schrämwalze 4 über die Ortsbrust 2 der herzustellenden Strecke
führen (Fig. 1). Winkelkodierer 12 bzw. 13 erfassen die dabei auftretenden Stellwege,
und Zähler 14 bzw. 15 wandeln die den Stellwegen des Tragarmes 5 proportionale Impulszahl
der Winkelkodierer 12, 13 in analoge Signale um, die1 nachdem sie die Additionsglieder
16, 17 durchlaufen haben, vor den Differenzverstärkern 18 oder 19 als Istwerte der
Koordinaten der Schrämwalze 4 anstehen.
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Eine dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt geometrisch ähnliche Schablone
20, die von einer Reflektionslichtschranke 21 abgetastet wird, begrenzt den Aktionsbereich
des Tragarmes 5 und damit der Schrämwalze 4 auf den herzustellenden Streckenquerschnitt.
Über die beiden Stellmotoren 22, 23 dieser Reflektionslichtschranke 21 und die den
Motoren zugeordneten Winkelkodierer 24, 25 sowie die Zähler 26, 27 werden ständig
den Koordinaten der Reflektionslichtschranke 21 entsprechende Signale gebildet,
die als Sollwerte vor den Differenzverstärkern 18 und 19 anstehen. Sollwert- Istwertdifferenzen,
die die elektro-hydraulischen Steuerelemente 28, 29 betätigen, verstellen daher
die Schrämwalze 4, bis diese Differenz abgeklungen
ist. Sowie die
Reflektionslichtschranke 21 vom Bedienungsmann der Vortriebsmaschine 1 über den
Schablonenrand hinausgefahren wird, unterbricht sie über die beiden elektro-hydraulischen
Steuerelemente 28, 29 jede weitere Druckmittelzufuhr zu den Stellvorrichtungen 10,
11 und damit jede weitere Bewegung der Schrämwalze 4 über den Rand der Ortsbrust
hinaus. Die Schablone 20 begrenzt daher den Aktionsbereich der Schränwalze 4 genau
auf einen ihr ähnlichen, jedoch größeren Querschnitt.
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Die Reflektionslichtschranke 21 wird mit Hilfe der Gewindespindel
30 (Fig. 3) in der Horizontalen gegenüber der Schablone 20 verstellt und die dazu
erforderliche Verstellbewegung über den Stellmotor 22 in die Gewindespindel 30,
die in Lagern 31, 32 ruht, eingeleitet. Beide Lager 31, 32 werden von senkrechten
Gewindespindeln 33, 34 in der Senkrechten verstellbar gehalten und vom Stellmotor
23 aber die durch die Welle 37 miteinander verbundenen Kegelradpaare 35, 36 in gleichsinnige
Drehungen versetzt. Die beiden Lager 31, 32 lassen sich infolgedessen mit der Gewindespindel
30, dem Stellmotor 22, dem Winkelkodierer 24 und dem Zähler 26 sowie der Reflektionslichtschranke
21 in der Vertikalen verstellen. Getragen wird die Schablone 20 und der gesamte
Stellmechanismus der Reflektionslichtschranke 21 von einer Platte 38, die sich auf
den beiden senkrechten Zahnstangen 39, 40 abstützt, die beide gemeinsam oder auch
einzeln mit Hilfe der Stellmotoren 41, 42 in der Vertikalen verstellbar sind. Ein
in der Horizontalen verschiebbar geführter Schlitten 43 nimmt beide Zahnstangen
39, 40 auf und trägt auch die auf diese Zahnstangen 39, 40 einwirkenden Stellmotoren
41, 42, die zugehörigen Winkelkodierer 44, 45 und die Zähler 46, 47. Da die Stellmotoren
415 42 auch einzeln bzw. mit unterschiedlichem Umlaufsinn auf die beiden Zahnstangen
39, 40 einwirken
können und die Zahnstangenenden über elastische
Glieder 48, 49 mit der Platte 38 verbunden sind, kann die Schablone 20 auch in begrenztem
Maße in ihrer Ebene gedreht werden. Horizontalbewegungen des Schlittens 43 erzeugt
der Stellmotor 50, der mit seinem Ritzel 112 in die Zahnstange 51 des Schlittens
43 eingreift und gleichfalls mit einem Winkelkodierer 52 und einem Zähler 53 in
Verbindung steht.
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Die Schablone 20 und alle zu ihrer Verstellung erforderlichen Elemente
sind in einem Gehäuse 54 auf der Vortriebsmaschine 1 untergebracht (Fig. 1).
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In einem weiteren, unter dem Gehäuse 54 befindlichen Gehäuse 55 befinden
sich zwei Kreisel 56, 57, von denen einer, und zwar der Kreisel 56, um eine horizontale,
in einer Querschnittsebene der aufzufahrenden Strecke liegende Achse 58 und der
andere, der Kreisel 57, um eine vertikale, gleichfalls in einer Querschnittsebene
der aufzufahrenden Strecke befindliche Achse 59 umläuft (Fig. 6). Beide Kreisel
56, 57 werden von je einem eigenen Motor 60, 61 angetrieben und von der durch die
Rotation herrührenden Trägheitskraft in ihrer jeweiligen Umlaufebene I oder II festgehalten.
Da beide Kreisel 56, 57 kardanisch gelagert sind, kann die Vortriebsmaschine 1 sich
ait dem Gehäuse 55 gegenüber der Rotationsebene I bzw. II verstellen, ohne die Kreisellage
dadurch zu verändern. Diese Relativbewegungen der Vortriebsmaschine 1 gegenüber
der Ebene I oder II werden von den Winkelkodierern 62 oder 63 des Kreisels 56 als
Krängung bzw. als horizontale Winkelabweichung erfaßt oder aber von dem Winkelkodierer
64 des Kreisels 57 als vertikale Winkelabweichung ermittelt und die der Abweichung
proportion len Impulszahlen der Kodierer 62, 63, 64 in den Zählern 65, 66 oder 67
zu analogen Ausgangsaignalen umgeformt.
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Bei ihrer Vortriebsarbeit orientiert sich die Vortriebsmaschine 1
am Strahl 68 des im bereits aufgefahrenen Streckenabschnitt 3 aufgestellten Lasers
69, der auf die Empfängerfläche 70 der Vortriebsmaschine 1 auftrifft. Diese durch
eine senkrechte und eine waagerechte Symmetrieebene in vier gleiche Flächenabschnitte
a, b, c, d unterteilte Empfängerfläche 70 ist mit zeilen- und spaltenförmig angeordneten
lichtempfindlichen Elementen 71 besetzt, die, wenn sie vom Strahl 68 des Lasers
69 getroffen werden, ein Signal aus lösen, das über den dem jeweiligen Flächenabschnitt
zugeordneten Verstärker 72, 73, 74, 75 die beiden Stellmotoren 76, 77 so an Spannung
legt, daß sie die Empfängerfläche 70 in ihre Sollage zurückführen, in der der Strahl
68 auf den Schnittpunkt der beiden Symmetrieebenen, den Flächenmittelpunkt, fällt.
Bei dieser Stellbewegung wirkt der Stellmotor 76, der die Empfängerfläche 70 in
der Horizontalen verschiebt, auf die Spindel 78 ein, die die Empfängerfläche 70
trägt, während der Stellmotor 77, der die Vertikalbewegung der Empfängerfläche 70
bewirkt, über die durch die Welle 81 verbundenen Kegelradpaare 79, 80 und die beiden
senkrechten Spindeln 82, 83 die beiden Lager 84, 85 der Spindel 78 in der Vertikalen
bewegt. Auch hier erfassen den Stellmotoren 76, 77 nachgeschaltete Winkelkodierer
86, 87 die Stellwege der Empfängerfläche 70 und erzeugen über die ihnen zugeordneten
Zähler 88, 89 dem jeweiligen vertikalen und/oder dem horizontalen Stellweg der Empfängerfläche
70 proportionale Ausgangssignale.
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Während die beiden Kreisel 56, 57 über die Winkelkodierer 63 und 64
die Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 erfassen, d.h.
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die Schräglagen der Vortriebsmaschinenlängsachse gegenüber dem Laserstrahl
68 ermitteln, werden mit Hilfe der Empfängerfläche 70 und des Laserstrahls 68 nur
die Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 festgestellt. Dabei werden unter
Parallelabweichungen die Abweichungen verstanden, die die Vortriebsmaschine 1 mit
zum Laserstrahl 68 paralleler Längsachse gegenüber ihrer Sollage hat.
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Krängungen der Vortriebsmaschine 1, d.h. Vortriebsmaschinendrehungen
um eine Längsachse, lassen sich durch den in der vertikalen Ebene I umlaufenden
Kreisel 56 mit Hilfe des Winkelkodierers 62 und des nachgeschalteten Zählers 65
feststellen. Alle Abweichungen können einzeln, aber auch gemeinsam, sich gegenseitig
überlagernd, auftreten.
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Die bei Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 am Ausgang der
beiden Zähler 66, 67 anstehenden Signale sind dem jeweiligen Abweichungswinkel der
Vortriebsmaschinenlängsachse gegenüber dem Laserstrahl 68 proportional. Sie stehen
vor den Additionsgliedern 16, 17 an und werden in ihnen mit den Ausgangssignalen
der beiden Zähler 14, 15, die den Istwerten der Lösewerkzeugkoordinaten und damit
den Tragarmschwenkwinkeln proportional sind, derart vereinigt, daß sie diese Tragarmschwenkwinkel
um die jeweiligen Abweichungswinkel korrigieren. Die auf diese Weise korrigierten
Ausgangssignale der Differenzverstärker 18, 19, also die Istwertsignale der Schramwalzenkoordinaten,
passen sich den durch die Stellung der Reflektionslichtschranke 21 vorgegebenen
Sollwertsignalen an und bringen den durch die Schablone 20 bestimmten Aktionsbereich
der Schrämwalze 4 wieder in seine Sollage. Die vorstehend geschilderte Korrektur
der Istwertsignale der Schrämwalzenkoordinaten erfolgt nur, wenn die Maschinenlängsachse
aus ihrer zum Laserstrahl 68 parallelen Lage abgewichen ist, also nur über die von
den Winkelkodierern 63 und 64 erzeugten Korrektursignale. Abweichungen der Vortriebsmaschine
1 aus ihrer Sollage mit zum Laserstrahl 68 parallel liegender Längsachse, also Parallelabweichungen,
werden dagegen, wie bereits ausgeführt, durch die Empfängerfläche 70 festgestellt
und mit Hilfe von Signalen, die dem Verstellweg der Empfängerfläche 70 proportional
sind, durch Verstellen der Schablone 20 ausgeglichen. Auch die vom Kreisel 56 und
den zugeordneten Winkelkodierer 62 ermittelten Krängungen der Vortriebsmaschine
1
wirken über ein entsprechendes Ausgangssignal des Zählers 65
nur auf den Stellmechanismus der Schablone 20, und zwar nur auf die beiden Stellmotoren
41, 42, ein.
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Ein Rechner 90, der über die Leitung 91 mit dem Zähler 88 des Stellmotors
76 verbunden ist, welcher die Empfängerfläche 70 in der Horizontalen verschiebt,
steht über Leitungen 92, 93 und 94 auch mit den Zählern 65.und 66 der Winkelkodierer
62 und 63 des Kreisels 56 in Verbindung. Er korrigiert gegebenenfalls den Meßwert,
der ihm vom Zähler 88 zugeht, mit den Signalen der Zähler 65 und/oder 66. Bekanntlich
ist das Signal des Zählers 88 dem Verschiebeweg des Empfängers 70 in Richtung der
Spindel 78 proportional und soll damit der horizontalen Parallelabweichung der Vortriebsmaschine
1 proportional sein. Gleichzeitig vorhandene Krängungen der Vortriebsmaschine 1
verfälschen aber dieses Signal, Sie vergrößern den Stellweg, den die Empfängerfläche
70 in Richtung.
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der Spindel 78 zurückzulegen hat, bis ihr Symmetrieachsenschnittpunkt
wieder im Strahl 68 des Lasers 69 liegt, durch den cos des jeweiligen Krängungswinkels.
Der Rechner 90 gleicht diesen Fehler mit Hilfe eines ihm vom Zähler 65 zugehenden,
dem Krängungswinkel proportionalen Signals aus, so daß das über die Leitung 95 dem
Differenzverstärker 96 zugehende Rechnersignal über den Stellmotor 50 die Schablonenlage
genau um den der horizontalen Maschinenabweichung entsprechenden Betrag korrigiert,
wobei über den Winkelkodierer 52 und den Zähler 53 der Abgleich erfolgt.
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In der gleichen Weise werden innerhalb des Rechners 90 auch die Ausgangssignale
des Zählers 88 durch Signale des Zählers 66 korrigiert, die der jeweils horizontalen
Winkelabweichung der Vortriebsmaschine 1 proportional sind. Aue diesem Grunde ist
auch bei horizontalen Winkel abweichungen der Vortriebsmaschine der Verschiebefehler
der Empfängerfläche 70 unwirksam. Wenn die Korrektursignale
der
Zähler 65 und 66 gleichzeitig auftreten, erfolgt natürlich eine entsprechende Korrektur
des Ausgangssignals des Zählers 88 und damit eine alle möglichen Horizont al abweichungen
der Vortriebsmaschine 1 berücksichtigende Schabloneneinstellung über den Stellmotor
50.
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Die bei Winkelabweichungen oder bei Krängungen der Vortriebsmaschine
1 auftretenden vertikalen Abweichungen den der Aktionsbereich der Schrämwalze 4
bestimmenden Schablone 20 werden gleichfalls von der Empfängerfläche 70 mit Hilfe
des Laserstrahls 68 ermittelt und über das Ausgangssignal des Stellmotors 77, das
am Ausgang des Zählers 89 ansteht, ausgeglichen. Auch dieses dem Rechner 97 zugehende
Signal wird durch Signale der Zähler 65, 67, die dem Rechner 97 über Leitungen 93,
98 zufließen, korrigiert, um den Verschiebefehler der Empfängerfläche 70 auszugleichen,
der entsteht, wenn sich bei zur senkrechten Ebene A (Fig. 5) parallelen Winkelabweichungen
und auch bei Krängungen der Vortriebsmaschine 1 die Empfängerfläche 70 nicht mehr
senkrecht, sondern um die Winkelabweichung bzw. den Krängungswinkel schief verstellt.
Das so gebildete Ausgangssignal des Rechners 97 geht den beiden Rechnern 99, 100
zusammen mit dem Ausgangssignal des Zählers 65 zu, das dem Krängungswinkel der Vortriebsmaschine
1 proportional ist. Da bei Krängungen der Vortriebsmaschine 1 die Schablone 20 gedreht
werden muß, damit ihre Unterkante sich wieder horizontal und damit parallel zur
gewünschten Lage der Streckensohle einstellt, müssen beide Stellmotoren 41, 42 betätigt
werden, und zwar je nach dem Grad der erforderlichen Schablonendrehung, mit entgegengesetztem
oder auch mit gleichem Urlaufsinn und gegebenenfalls auch mit unterschiedlicher
Drehzahl, bis die Schablonenunterkante ihre Horizontallage wieder eingenommen hat,
ohne in der Vertikalen verstellt worden zu sein. Ist die Vortriebsmaschine 1 dagegen
frei von Krängungen, so erfolgt bei Winkelabweichungen in der Vertikalen nur
eine
vertikale Verschiebebewegung der Schablone 20 mit Hilfe der beiden Motoren 41, 42.
Die den Ablauf der Schablonenbewegung und gegebenenfalls Schablonendrehung über
die Stellmotoren 41, 42 einleitenden Steuerbefehle kommen von den beiden Rechnern
99, 100 und werden in den Differenzverstärkern 101, 102 über die Ausgangssignale
der Zähler 46, 47 abgeglichen.
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Alle horizontalen Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Sollage
erfaßt der Empfänger 70, wenn sie als Parallelabweichungen auftreten oder sie werden,
wenn sie als Winkelabweichungen auftreten, vom Kreisel 56 erfaßt. Vertikale Abweichungen
der Vortriebsmaschine 1 werden dagegen, soweit sie Parallelabweichungen sind, gleichfalls
allein vom Empfänger 70 oder aber als Winkelabweichungen vom Kreisel 57 erfaßt.
Während die Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine 1, wie vorstehend geschildert,
nur eine der Empfängerbewegung gleichgerichtete Nachl aufbewegung der Schablone
20 auslösen, haben Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine 1, wenn der Scheitel
des Abweichungswinkels nicht gerade in der Ebene der Empfängerfläche 70 liegt, stets
eine der Empfängerbewegung gleichgerichtete Nachlaufbewegung der Schablone 20 und
Korrekturen der Koordinatenistwerte der Schrämwalze 4 zur Folge. Die Krängungen
der Vortriebsmaschine 1 werden mit Hilfe des Kreisels 56 und des Empfängers 70 festgestellt.
Sie zwingen den Empfänger 70 zu einer horizontalen und vertikalen Verstellbewegung,
die stets eine entsprechende Schablonenbewegung auslöst, welche von einer durch
den Kreisel 56 bestimmten Schablonendrehung überlagert ist. Alle vorgenannten Abweichungen
der Vortriebsmaschine 1 treten in der Regel gemeinsam auf, daher laufen auch die
einzelnen Regel- und Steuervorgänge gemeinsam, sich überlagernd, ab.
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Um den Bedienungsmann von der Steuerung des Maschinenfahrwerks zu
entlasten, sind auch die beiden Fahrwerksmotoren 103 und 104 der beiden Raupen 6,
7 mit in die Maschinensteuerung einbezogen. Sie
werden über elektro-hydraulische
Steuerventile 105, 106, 107, 108 mit Druckflüssigkeit versorgt. Die beiden Ventile
107, 108 lassen sich nur dann beaufschlagen, wenn ein Korrektursignal vorliegt,
also die Vortriebsmaschine 1 nicht ihre Sollage einnimmt. Nimmt dagegen die Vortriebsmaschine
1 ihre Sollage ein, so beaufschlagt der den Schalter 109 betätigende Bedienungsmann
nur die beiden Fahrwerksmotoren 103 und 104 über die Ventile 105, 106 mit in der
Zeiteinheit gleichen Flüssigkeitsmengen. Die Vortriebsmaschine 1 bewegt sich dann
parallel zum Strahl 68 des Lasers 69 auf die Ortsbrust 2 zu. Gibt dagegen der Rechner
90 ein Ausgangssignal ab, - und das ist immer dann der Fall, wenn die Vortriebsmaschine
1 durch eine Parallel- oder eine Winkelabweichung horizontal aus ihrer Sollage abgewichen
ist, - so wird je nach Vorzeichen dieses Signals entweder das Glied 110 oder das
Glied 111 zur Abgabe eines Ausgangssignals veranlaßt und dadurch entweder das elektro-hydraulasche
Steuerventil 107 oder 108 geöffnet und somit dem Fahrwerksmotor 103 oder 104 zusätzliche
Druckflüssigkeit zugeführt. Die Vortriebsmaschine 1 bewegt sich daraufhin mehr auf
den Laserstrahl 68 zu und wird in ihre Sollage zuruckgebracht. Dabei hängt die Öffnungsdauer
der elektro-hydraulischen Ventile 107 bzw. 108 von der Dauer des vor den Gliedern
110 bzw. 111 anstehenden Ausgangssignals des Rechners 90 ab.