DE2458514B2 - Vortriebsmaschine mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm gelagerten Lösewerkzeug und Verfahren zu ihrem Betrieb - Google Patents
Vortriebsmaschine mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm gelagerten Lösewerkzeug und Verfahren zu ihrem BetriebInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einer Vortriebsmaschine, die mit einem an einem allseitig schwenkbaren
Tragarm gelagerten Lösewerkzeug ausgerüstet ist, dessen Aktionsbereich auf den durch einen in
Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl festgelegten Streckenquerschnitt begrenzt ist, und die
Einrichtungen zum Feststellen von Krängungen und Abweichungen der Vortriebsmaschine gegenüber
einem Laserstrahl besitzt, die den Abweichungen und/oder Krängungen proportionale Signale zur Korrektur,
des Aktionsbereiches des Löaewerkzeuges erzeugen.
Es ist bereits ein Verfahren zum Begrenzen der Versteübewegung eines an einem allseitig schwenkbaren
Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt
vorgeschlagen worden, bei dem die von einem Anschlag bzw. von 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 Lösewerkzeugkoordinaten
durch den Maschinenabweichungen entsprechende Signale und/oder durch den Abweichungen
entsprechende Verstellbewegungen eines den Laserstrahl aufnehmenden Empfängers und/oder durch
Drehen einer dem Streckenquerschnitt ähnlichen 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 dazu, die Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten um eine den Abweichungen
der Vortriebsmaschine entsprechende Größenordnung zu verändern, damit der Aktionsbereich des Lösewerkzeuges
in seiner durch den Laserstrahl festgelegten Sollage bleibt. Dabei werden der Empfänger oder Teile
des Empfängers durch den Laserstrahl ausgerichtet, während die Schablone nur durch die Schwerkraft
ausgerichtet wird.
Außerdem hat man bereits vorgeschlagen, Vortriebsmaschinen, deren Lösewerkzeug an einem allseitig
schwenkbaren Tragarm gelagert ist, mit Hilfe zweier. Kreiselsysteme zu steuern, die beide in Querschnittsebenen
der aufzufahrenden Strecke liegen und 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. Auch hier wird eine dem
aufzufahrenden Streckenquerschnitt ähnliche Schablone von einer Reflektionslichtschranke abgetastet.
Ferner ist ein die Schablone in ihrer Ebene zusammen mit dem Stellmechanismus ihrer Lichtschranke verschiebender
und drehender Stellmechanismus vorgesehen, der von den Signalen der Empfän.gerfläche
gesteuert wird. Bei dieser Vortriebsmaschine ermittein die beiden Kreiselsysteme einmal die Winkelabweichungen
der Maschine und korrigieren die Istwerte der Lösevverkzeugkoordinaten, während die Empfängerfläche
die Parallelabweichungen der Maschine feststellt und die Schablone zusammen mit dem Stellmechanismus
ihrer Lichtschranke entsprechend verschiebt. Andererseits ermitteln die Kreiselsysteme aber auch die
Krängungen der Vortriebsmaschine, und zwar im Zusammenwirken mit der Empfängerfläche, und korrigieren
sie durch Verdrehen der Schablone.
Ziel der Erfindung ist es, bei einer Vortriebsmaschine der eingangs genannten Gattung den Aktionsbereich
des Lösewerkzeuges auch ohne Schablone auf das herzustellende und durch einen Laserstrahl fixierte
Streckenprofi! zu beschränken.
Dazu geht die Erfindung von einer Vortriebsmaschine mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm
gelagerten Lösewerkzeug aus, dessen Aktionsbereich auf den durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden
Laserstrahl festgelegten Streckenquerschnitt begrenzt ist, die Einrichtungen zum Feststellen von
Krängungen und Abweichungen der Vortriebsmaschine gegenüber einem Laserstrahl aufweist, welche den
Abweichungen und/oder Krängungen proportionale Signale zur Korrektur des Aktionsbereiches des
Lösewerkzeuges, erzeugen. Zur Lösung des Erfindungsproblems wird vorgeschlagen, die Vortriebsmaschine
mit einem Rechner auszurüsten, der mit Hilfe eines das Streckenprofil in Form und Größe bestimmenden
mathematischen Programms und eines einer Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges proportionalen Signals
sowie gegebenenfalls auftretender Korrektursignale fortlaufend eine zu dieser Istwertkoordinate rechtwinklige,
durch den Schnittpunkt der Lösewerkzeugkoordinaten verlaufende Grenzwertkoordinate errechnet, die
einen Punkt der Bewegungsbahn festlegt, auf der sich die Mitte des Lösewerkzeuges bei einem das Streckenprofil
tangierenden, zu ihm parallelen Schnitt bewegen würde und diese Grenzwertkoordinate mit der anderen
Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges vergleicht sowie jede über den errechneten Grenzwert hinausgehende
Lösewerkzeugbewegung unterbindet.
Durch das vom Rechner auf diese Weise ermittelte Grenzwertsignal wird die Schwenkbewegung des
Tragarmes stets so begrenzt, daß die Schrämwalze nicht über den Rand des aufzufahrenden Streckenquerschnittes
hinauslaufen kann. Der herzustellende Streckenquerschnitt hat daher nicht nur die geforderte Form und
Größe, sondern auch eine in bezug auf den Laserstrahl bestimmte Lage. Schablonen und die zugehörigen
Stellmechanismen, die bei den älteren Vorschlägen zur Begrenzung der Tragarmschwenkbewegung erforderlich
sind, fallen weg. Dadurch wird der Aufbau der Maschinensteuerung einfacher und übersichtlicher und
die Steuerung selbst auch betriebssicherer.
Es ist daher auch möglich, den Rechner mit einem die Tragarmschwenkbewegung steuernden Programm auszustatten.
Die Vortriebsmaschine kann dann die Ortsbrust ohne Hilfe des Bedienungsmannes hereingewinnen,
der in diesem Fall nur noch Überwacnungsfunktionen wahrzunehmen hat.
Zweckmäßigerweise wird das Lösewerkzeug vom Rechner mittels zu einer der Achsen des Koordinatensystems
parallelen hin- und hergehenden Schwenkbewegung des Tragarmes über die ganze Ortsbrust
geführt und am Ende der Tragarmschwenkbewegung — bevor der Tragarm seine Bewegungsrichtung umkehrt
— das Lösewerkzeug vom Rechner um einen höchstens
lu dem Lösewerkzeugdurchmesser entsprechenden Schritt parallel am Rand des Streckenprofils entlanggeführt
und nach der letzten Tragarmschwenkbewegung wieder in seine Ausgangslage zurückgeschwenkl.
Weiterhin ist es möglich, das Lösewerkzeug vom Rechner auf zum Rand des Streckenprofils parallelen Bahnen über die Ortsbrust zu führen. Auch auf diese Weise läßt sich das Lösewerkzeug mit Hilfe des Rechners stets innerhalb des aufzufahrenden Streckenquerschnittes halten und selbsttätig über die Ortsbrust bewegen.
Weiterhin ist es möglich, das Lösewerkzeug vom Rechner auf zum Rand des Streckenprofils parallelen Bahnen über die Ortsbrust zu führen. Auch auf diese Weise läßt sich das Lösewerkzeug mit Hilfe des Rechners stets innerhalb des aufzufahrenden Streckenquerschnittes halten und selbsttätig über die Ortsbrust bewegen.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der zum Rand des Streckenprofils parallele Weg des
Lösewerkzeuges in zwei Komponenten zerlegt werden, von denen die zur. hin- und hergehenden Lösewerkzeugbewegung
bzw. zur Streckensohle rechtwinklige Komponente in vorgegebene, gleichgroße Schritte unterteilt
ist, denen der Rechner jeweils eine zur hin- und hergehenden Lösewerkzeugbewegung oder zur Strekkensohle
parallele Komponente in Richtung und Größe zuordnet, die beide gleichzeitig vom Lösewerkzeug
durchfahren werden. Wählt man eine dichte, aus kleinen Schritten bestehende Schrittfolge, so wird das Lösewerkzeug
unter Bildung entsprechend kleiner Stufen dem Rand des Streckenprofils folgen und wegen des im
i"> Verhältnis zu den Abmessungen der. Stufen großen
Lösewerkzeugdurchmessers ein praktisch glattes Strekkenprofil schneiden.
Es empfiehlt sich, das Lösewerkzeug zunächst etwa in der Mitte des Streckenprofils anzusetzen und zunächst
*-u hier einen dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt
ähnlichen Einbruch herzustellen, den das Lösewerkzeug bis auf den vollen Streckenquerschnitt erweitert.
Außerdem ist es zweckmäßig, mit dem Lösewerkzeug zunächst nur den mittleren Teil des Streckenquerschnittes
bis in die unmittelbare Nähe des Profilrandes zu lösen und danach erst das Lösewerkzeug mit verminderter
Vorschubgeschwindigkeit am Rand des Streckenprofils entlangzuführen. Bei dieser Arbeitsweise werden
Erschütterungen der Vortriebsmaschine, die die Führung des Lösewerkzeuges beeinträchtigen könnten und
es gegebenenfalls über den Streckenquerschnitt hinauslaufen lassen würden, nur im inneren Bereich des
Streckenprofils, wo sie die Profilgenauigkeit nicht beeinflussen, wirksam, während der das genaue
Streckenprofil herstellende letzte Lösewerkzeugschnitt, der mit verminderter Vorschubgeschwindigkeit ausgeführt
wird, ohne daß große Erschütterung abläuft und deshalb keine merklichen Abweichungen des Werkzeuges
aus der angestrebten Position zur Folge hat.
<>" In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigt:
F i g. 1 eine Vortriebsmaschine in Seitenansicht;
F i g. 2 den Streckenquerschnitt mit drei schematisch
F i g. 1 eine Vortriebsmaschine in Seitenansicht;
F i g. 2 den Streckenquerschnitt mit drei schematisch
(v'· dargestellten Lösewerkzeuglagen;
F i g. 3 einen schematischen Grundriß der Vortriebsmaschine mit der als Blockschaltbild dargestellten
Steuerung;
Fig.4 den aufzufahrenden Streckenquerschnitt mit
dem Arbeitsweg eines hin- und hergehend geführten Lösewerkzeuges;
F i g. 5 den aufzufahrenden Streckenquerschnitt mit dem Arbeitsweg des einen Einbruch in der Mitte des
Streckenquerschnittes erweiternden, parallel zum Rand des Streckenquerschnittes geführten Lösewerkzeuges.
Die Vortriebsmaschine 1 bearbeitet die Ortsbrust 2 der aufzufahrenden Strecke 3 mit Hilfe ihrer Schrämwalze
4, die von dem um die horizontale Achse 5 und um die vertikale Achse .6 schwenkbar gelagerten Tragarm 7
gehalten wird. Doppelseitig beaufschlagbare Stellzylinderpaare 8 bzw. 9 erzeugen die Tragarmbewegung
der Vortriebsmaschine 1. Letztere ist mittels Raupenfahrwerk 10 auf der Streckensohle 11 verfahrbar und
nimmt das anfallende Haufwerk mit ihrer Ladeschaufel 12 auf, um es über das Fördermittel 13 nach hinten
auszutragen (F ig. 1).
Ein innerhalb der Strecke 3 angeordenter Laser 14 gibt der Vortriebsmaschine 1 die Abbaurichtung an.
Sein Strahl 15 fällt auf die Fläche. 16 des auf der Vortriebsmaschine 1 befindlichen Empfängers 17, der
von nicht gezeichneten Stellmotoren vertikal und horizontal verschoben werden kann. Ausgelöst wird
diese Verschiebebewegung immer dann, wenn der Laserstrahl 15 nicht auf den Mittelpunkt der Fläche 16
fällt. Da diese Verschiebebewegung stets so gerichtet ist, daß sie den Flächenmittelpunkt des Empfängers 17
wieder mit dem Laserstrahl 15 zur Deckung bringt, ist sie identisch mit der horizontalen und/oder vertikalen
Abweichung der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Sollage (F ig. 3).
Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 gegenüber dem Laserstrahl 15 oder Krängungen um die
Vortriebsmaschinenlängsachse 18 können beispielsweise mit Hilfe zweier nicht dargestellter Kreisel, von
denen einer um eine horizontale, in einer Querschnittsebene der Strecke 3 liegende, und der andere um eine in
einer Querschnittsebene der Strecke liegende, vertikale Achse rotiert, erfaßt werden. Diese beiden Kreisel
befinden sich in dem Gehäuse 19 der Vortriebsmaschine 1. Der Empfänger 17 erfaßt alle horizontalen und alle
vertikalen Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 gegenüber dem Laserstrahl 15, dagegen werden die
Winkelabweichungen, d. h. die Schieflagen der Maschinenlängsachse 18 gegenüber dem Laserstrahl 15 sowie
die Krängungen, das sind Verdrehungen der Vortriebsmaschine 1 um ihre Längsachse 18, von den beiden
Kreiseln des Gehäuses 19 ermittelt und ihnen proportionale Signale dem Rechner 20 zugeführt.
Neben diesen den Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 proportionalen Signalen stehen dem Rechner 20
aus dem Speicher 21 auch ständig alle Profildaten der aufzufahrenden Strecke 3 zur Verfugung. Außerdem
gehen ihm ständig den Istwertkoordinaten der Schrämwalze 4 proportionale Signale zu. Beide Tragarmschwenkachsen
5, 6 stehen deshalb mit je einem Winkclkodierer 22, 23 in Verbindung, so daß sich jede
Schwenkbewegung des Tragarmes 7 dein zugeordneten Winkelkodierer 22 oder 23 mitteilt und ihn zur Abgabe
elektrischer Impulse veranlaßt, deren Anzahl der Größe des Tragarmschwenkwinkels direkt proportional ist.
Zähler 24, 25 wandeln diese Impulse in Analogsignale um, die dem Rechner 20 als Istwertsigni&le zugchen und
daher den in der F i g. 2 dargestellten, mit V/„ bzw. Xts,
bezeichneten Löscwerkzcugkoordinaten proportional sind.
Die jeweils vorhandene WKoordinate veranlaßt den Rechner 20, die Profildaten vom Speicher 2
abzurufen, die er zur Berechnung der zugehörige! Grenzwertkoordinaten Xcn-m benötigt. So legt bei
spielsweise der Rechner 20 bei vorgegebener Koordina te Yisii durch die Koordinate Xcremi zwei siel
gegenüberliegende Punkte Ai einer Bahn 26 fest, die in Abstand des Lösewerkzeugradius vom Streckenprofil
zu letzterem parallel, innerhalb des Streckenquerschnit tes verläuft. Er verhindert so jede über die beider
ίο Punkte Ai in Richtung auf das Streckenprofil hinausge
hende Lösewerkzeugbewegung. Ändert sich die Lag< und damit die V-Koordinate des Lösewerkzeuges 4, se
verändern sich augenblicklich auch die vom Rechner 2( ermittelten Grenzwerte Xcrcnz- Geht also das al;
Schrämwalze ausgebildete Lösewerkzeug 4 von de: Lage I in die Lage II oder III über, so ändern sich mit dei
Istwertsignalen Yin η bzw. Yu, m auch die Grenzwert
koordinaten und nehmen die Größe Xcrcmii bzw
Xcrcnzin an, durch die die Punkte An bzw. A///der Bahi
26 festliegen. Auch die V/sj-Koordinate des Lösewerk
zeuges 4 wird ständig vom Rechner 20 überwacht, um zi verhindern, daß das Lösewerkzeug bis unter da
Sohlenniveau abgesenkt bzw. bis über die Firsthöhe de aufzufahrenden Strecke 3 angehoben wird.
2r> Bei eingeschaltetem Rechner 20 kann der Bedie
nungsmann der Vortriebsmaschine 1 den Tragarm ',
beliebig über den Querschnitt der Ortsbrust : schwenken, ohne mit der Schrämwalze 4 bei in de
Sollage befindlicher Vortriebsmaschine 1 über den Rant
jo des Streckenprofils hinausfahren zu können. Selbs
Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 von ihre Sollage beeinträchtigen die Genauigkeit des auf diesi
Weise hergestellten Streckenprofils nicht, weil de Rechner 20 mittels der Korrektursignale des Empfän
J5 gers 17 und der Kreisel diese Abweichungen bein
Ermitteln der Grenzwerte ausgleicht.
Mit Hilfe des Hand-Stellschalters 27 (F i g. 3) wird de
Tragarm 7 sowohl in der Vertikalen als auch in de Horizontalen verstellt. Die vom Hand-Stellschalter 2',
ausgehenden Steuerimpulse gelangen über den Um schalter 28 zum UND-Gatter 29, das auch mit den
Rechner 20 über eine Leitung 30 verbunden ist, ode aber sie wirken über die Leitung 31 direkt auf da:
elektrohydraulische Steuerelement 32 ein, das dii Beaufschlagung des Stellzylinderpaares 8 steuert.
In der strichpunktierten Stellung des Umschalters 28 in der das Ausgangssignal des Hand-Stellschalters 2,
über die Leitung 31 direkt dem elektrohydraulischei Steuerelement 32 zugeht und das Stellzylinderpaar 8 ii
■50 der gewünschten Richtung und Größe beaufschlagt, is
der Rechner 20 nicht eingeschaltet, und es erfolgt keim Begrenzung der Tragarmschwenkbewegung. Der Be
dienungsmann der Vortriebsmaschine 1 kann daher da Lösewerkzeug 4 im Bedarfsfall bis über den Rand de
">·■> Streckenprofils hinausfahren.
Hat der Umschalter 28 dagegen die ausgezogen! Lage eingenommen, so geht der vom Hand-Stellschalte
27 stammende Steuerimpuls dem UND-Gatter 29 zi Neben dem Steuersignal des Hand-Stellschalters 2'
·'" steht vor dem UND-Gatter 29 ein Ausgangssignal de
Rechners 20 an, wenn eine Grenzwert-Istwertdiffcren; der Lösewerkzeugkoordinaten, also der Abszisser
vorhanden ist. Diese Grenzwert-Istwertdifferenz mach das UND-Gatter 29 für das Signal des Hand-Stellschal
' ■ ters 27 durchlässig, und das Lösewerkzeug 4 kam
innerhalb des Streckenprofils bewegt werden. Bein Grcnzwcrt-Istwcriabglcich bleibt das Signal des Rech
ncrausgangs 30 aus, folglich sperrt das UND-Gaiier 2*
und unterbindet jede über den Profilrand hinausgehende Werkzeugbewegung. Selbstverständlich muß die
Schaltung so ausgelegt sein, daß der Tragarm 7 der Vortriebsmaschine 1 an einer weiteren Bewegung über
den Profilrand hinaus gehindert wird, jedoch in den Bereich des Streckenquerschnittes zurückgeschwenkt
werden kann.
Über den mit dem Umschalter 28 gekoppelten Schalter 33 läßt sich auch der Rechnerausgang 34 mit
dem UND-Gatter 29 verbinden. Umschalter 28 und Schalter 33 sind so miteinander gekoppelt, daß. bei
eingerücktem Umschalter 28 der Schalter 33 ausgerückt ist und umgekehrt.
Das in der F i g. 3 dargestellte Schaltschema zeigt nur den Teil der Steuerung, der für die Beaufschlagung des
elektro-hydraulischen Steuerelementes 32 zuständig ist und es in einer Richtung beaufschlagt, in der sich der
Tragarm 7 der Vortriebsmaschine 1 um die Achse 6, beispielsweise nach rechts, bewegt. Für die entgegengesetzte
Schwenkbewegung ist ein entsprechend ausgebildeter, nicht dargestellter Schaltungsteil erforderlich, der
seine Steuerimpulse, gleichfalls vom Hand-Stellschalter 27 oder vom Rechner 20 erhält. Auch das elektro-hydraulische
Steuerelement 35 wird in der geschilderten Weise über zwei eigene Schaltungen von dem einzigen
Hand-Stellschalter 27, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Rechner 20, oder auch nur vom Rechner,
gesteuert.
Wie bereits ausgeführt, ermittelt der Rechner 20 unter Berücksichtigung der Maschinenabweichungen
mit Hilfe der ihm vom Speicher 21 zugehenden Daten die Grenzwerte des aufzufahrenden Streckenquerschnittes.
Diese Daten bestehen aus der mathematischen Funktion des Streckenprofils bzw. den mathematischen
Funktionen der einzelnen Streckenprofilabschnitte sowie den Profilradien R, die die Profilabmessungen
bestimmen, und den Koordinaten der Mittelpunkte M dieser Radien R. Zusätzlich liefert der
Speicher 21 auch ein Programm für den eigentlichen Lösevorgang und legt damit den Weg, den die
Schrämwalze 4 auf der Ortsbrust beschreibt, fest. Die
dabei vom Rechner 20 unter Benutzung des Löseprogrammes und der gegebenenfalls auftretenden Korrektursignale
erzeugten Steuersignale stehen bei eingerücktem Schalter 33 vor dem UND-Gatter 29 an. Sie
wirken immer dann auf das elektro-hydraulische Steuerelement 32 ein, wenn dem UND-Gatter 29
gleichzeitig auch ein der Grenzwert-Istwert-Differenz entsprechendes Signal des Rechners 20 zugeht, und
führen das Lösewerkzeug in einem bestimmten Rhythmus über die Ortsbrust. Der Bedienungsmann der
Vortriebsmaschine 1 übt in diesem Fall nur eine Überwachungsfunktion aus.
So wird beispielsweise in der F i g. 4 die Schrämwalze
4 vom Rechner 20 mit Hilfe des ihm vom Speicher 21 w
zugehenden Löseprogramms in hin- und hergehenden, zur Strcckcnsohle 11 parallelen Schritten in Pfcilrichlung
36 über die Ortsbrust 2 geführt. In diesem Ausführungsbcispiel fällt die Strcckensohlc 2 mit der
X-Achse des Koordinatensystems zusammen, daher ist b0
das Istwcrtsignal dem Abstand G der jeweiligen horizontalen Bcwcgungscbenc des Tragarms 7 von der
Strcckcnsohle 11 proportional. Mit Hilfe dieses Islwcrtsignals ruft der Rechner 20 vom Speicher 21 die
zugehörigen Funktionswcrle des .Streckenprofils sowie M
die die Profilabmessungen des aufzufahrenden Strekkenquersehnillcs
bestimmenden Profilclaten ab. Aus diesen Spcichcrsigniilcn und den gegebenenfalls iiuflrc·
tenden Maschinenabweichungen, die von den beiden Kreiseln und/oder vom Empfänger 17 ermittelt werden,
bildet der Rechner 20 in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewegungsrichtung des Tragarmes 7 ein
Ausgangssignal, das als Grenzwert vor dem UND-Gatter 29 ansteht. Dieser Grenzwert bestimmt den
Endpunkt der horizontalen Tragarmbewegung in der jeweiligen Bewegungsrichtung. Erreicht der Tragarm 7
seine durch den Grenzwert vorgegebene Endlage, so befindet sich die Schrämwalze 4 am Rand des
herzustellenden Streckenquerschnittes, in der mit B bezeichneten Stellung (Fig.4), und der Istwert des
Zählers 25 hat sich dem vom Rechner 20 ermittelten Grenzwert angeglichen. In dieser Situation sperrt das
UND-Gatter 29 und verhindert jede weitere über das Streckenprofil hinausgehende Schwenkbewegung des
Tragarmes 7. Ein daraufhin vom Programm des Speichers 21 ausgelöstes Ausgangssignal des Rechners
20, das dem Schaltungsteil zugeht, welcher auf das elektro-hydraulische Steuerelement 35 einwirkt, hebt
nunmehr über das Stellzylinderpaar 9 den Tragarm 7 an, bis der vom Winkelkodierer 22 der Schwenkachse 5
erzeugte Istwert sich dem Sollwert, also dem Ausgangssignal des Rechners 20, angepaßt hat. Das vom Rechner
20 mit Hilfe des Speicherprogramms vorgegebene Sollwertsignal hebt die Schrämwalze 4 höchstens um
den Walzendurchmesser vertikal bis zur Stellung S'an. Diese Schrämwalzenbewegung ist in vorgegebene
einzelne Schritte, von beispielsweise 1 cm Größe, unterteilt und wird vom Rechner 20 fortlaufend
überwacht, d. h. der Rechner 20 ermittelt nach jedem dieser Schritte, die in der jeweiligen horizontalen
Schrittebene befindlichen beiden Punkte der Bahn 26 und korrigiert mittels der Grenzwerl-Istwertabweichungen,
die das UND-Gatter 29 für die Signale des Rechnerausgangs 34 öffnen, ständig die Schrämwalzenlage
in den ein/einen horizontalen Schrittebenen und führt so die Schrämwalze 4 am Profilrand des
Streckenquerschnittes entlang, bis sie ihre neue horizontale Arbeitsebene, in der sie die mit B'
bezeichnete Lage einnimmt, erreicht hat. Infolgedessen macht die Schrämwalze 4, wenn die Streckenstöße nicht
senkrecht stehen, bei dieser vertikalen Tragarmbewegung, von jeder Schrittebene ausgehend, gleichzeitig
eine horizontale Bewegung, die sich der stetig ablaufenden Vcrtikalbewcgung überlagert und die, weil
der Schrämwalzendurchmesscr im Verhältnis zum Schrittmaß sehr groß ist, in der Streckenwand keine
merkliche Slufung zurückläßt. Durch das Speicherprogramm liegt die Höhe des vertikalen Walzenschrittcs
fest. Folglich kann der Rechner 20 am Ende dieses Schrittes die in Richtung des Pfeiles 37 verlaufende
horizontale Tragurmbcwcgung einleiten und die Schrämwalze 4 über die ganze Breite der Ortsbrust 2
wieder zum gegenüberliegenden Streckenstoß zurückführen. Auf diese Weise wird die ganze Ortsbrust 2 in
Form von horizontalen Streifen gelöst und der Tragarm 7, nachdem die Schrämwalze 4 auch die Streckenfirst
freigeschnitten hat, selbsttätig wieder in seine Ausgangslagc zurückgeführt. Ausgangslagc ist hier die
Lüge, in der der Tragarm 7 in die Ortsbrust eingefahren wurde. Das kann eine Lage sein, in der die Schrämwalze
4 in der Ebene der Strcckcnsohle 11 in eine Ecke des .Streckenprofils in die Ortsbrusl 2 eindringt. Es ist aber
auch möglich, die Schrämwalze mit horizontal liegendem Tragarm 7 in die Mitte der Orlsbrust 2 einzufahren
und diese Lage als Ausgangslage anzusprechen. In diesem Fall wird der Einbruch anschließend von der
Schrämwalze 4 horizontal bis zum Rand des Streckenprofils und danach in der vorbeschriebenen Weise
streifenförmig zur Streckenfirst oder zur Streckensohle hin erweitert und, je nachdem, ob zunächst der obere
oder aber der untere Teil der Ortsbrust 2 hereingewonnen worden ist, anschließend der jeweils noch
anstehende Teil der Ortsbrust 2 abgebaut.
F.s ist aber auch möglich, die Ortsbrust 2, wie in der
F i g. 5 dargestellt, abzubauen. Hier wird die Schrämwalze 4 auf zum Streckenprofil parallelen Bahnen 38 über
die Ortsbrust 2 geführt und der in der Mitte des Sireckenprofils von der Schrämwalze 4 bereits hergestellte
Einbruch 39 über seinen ganzen Umfang bis auf den vollen Streckenquerschnitt erweitert. Dabei umläuft
die Schrämwalze 4 ständig den Einbruch 39 bis zum Ausgangspunkt ihres Schnittes, den sie, wie die Fig. 5
zeigt, nach einem Umlauf gerade wieder erreicht hat. In dieser Stellung wird sie abgesenkt, und zwar höchstens
um das Maß ihres Durchmessers — in die Stellung C —, bevor der nächste Umlauf, also der nächste Schnitt,
beginnt, bei dem die Walzenmitte sich auf der Bahn 38' bewegt. Diese einzelnen Schritte wiederholen sich, bis
der ganze Streckenquerschnitt gelöst worden ist.
Auch dieser Lösevorgang läuft nach einem Programm des Speichers 21 ab und wird vom Rechner 20
unter Berücksichtigung der auftretenden Maschinenabweichungen und der Daten des aufzufahrenden
Streckenquerschnittes, also der mathematischen Funktion des Streckenprofils bzw. der einzelnen Profilabschnitte
und der Profilradien R sowie der Koordinaten ihrer Mittelpunkte M, gesteuert. Die Schrämwalzenkoordinaten
stehen auch hier als Istwerte, die von den Winkelkodierern 22, 23 ermittelt und von den Zählern
24, 25 in analoge W.erte umgesetzt werden, vor dem Rechner 20 an. Aus dem Istwertsignal des Winkelkodierers
22, das in diesem Ausführungsbeispiel dem Abstand D der Schrämwalzenmitte von der Streckensohle 11
proportional ist, ermittelt der Rechner 20 mit Hilfe des Speicherprogramms, der Profildaten und der gegebenenfalls
vorhandenen Maschinenabweichungen den Endpunkt E der zur Streckensohle 11 parallelen
Schrämwalzenbewegung und bedient das UND-Gatter 29 mit einem entsprechenden Grenzwertsignal, das die
horizontale Walzenbewegung begrenzt. Beim Grenzwert-lstwertabgleich
endet die horizontale Tragarmbewegung. Der Rechner 20 leitet daraufhin mit Hilfe des
Abbauprogramms des Speichers 21 die Hubbewegung der Schrämwalze 4 ein, die auch hier in kleine, etwa 1 cm
betragende senkrechte Schritte unterteilt ist. Jedem dieser Schritte ordnet der Rechner, wegen der
Bogcnform der Streckenstöße, ein stets neu ermitteltes, von der senkrechten Symmetrieebene F-F des Strekkcnprofils
ausgehendes Grenzwertsignal zu, daß vor dem UND-Gatter 29 ansteht, es durchlässig macht und
außerdem im Rechner 20 mit dem hier vorhandenen Istwert verglichen wird. Durch den Grenzwert-Istwertabgleich
wird die Walzenlage in der jeweiligen Horizontalcbene so korrigiert, daß die Schrämwalze 4
sich unter dem gleichzeitigen Einfluß der Hubbewegung auf der zum Streckenstoß parallelen Bahn 32' bewegt.
Erreicht die Schrämwalze 4 die First, und zwar die höchste Stelle des jeweils hergestellten Einbruches 39,
so kehrt der Rechner 20 auf Grund des Speicherprogramms die Bewegungsrichtung des Tragarmes 7 um,
und die Hubbewegung der Schrämwalze 4 geht in eine .Senkbewegung über, die gleichfalls in einzelne Schritte
unterteilt ist, in denen die Walzenlage horizontal korrigiert wird. So wie die Schrämwalze 4 das ihr vom
Programm des Speichers 21 vorgegebene Niveau erreicht hat, endet die Absenkbewegung. Sie geht dann
wieder in eine zur Streckensohle parallele, horizontale Bewegung über, die die Schrämwalze 4 in ihre in der
Fig. 5 dargestellte, mit C bezeichnete Ausgangslage zurückführt.
Das Maß der jetzt erneut einsetzenden Absenkbewegung, das nicht größer als der Walzendurchmesser sein
darf, wird vom Rechner 20 bestimmt und liegt durch das Abbauprogramm des Speichers 21 fest. Es wird bei der
Programmfestlegung anhand des aufzufahrenden Strekkenquerschnittes
bestimmt und auf diesen Querschnitt abgestellt. Die Größe dieser Absenkbewegung kann so
vorgegeben sein, daß der Einbruch in Richtung auf die Streckensohle oder auf die Streckenfirst bei jedem
Umlauf der Schrämwalze 4 stärker erweitert wird als in Richtung zu den beiden Streckenstößen. Man erreicht
dadurch, daß die Schrämwalze 4 bis zum letzten Schnitt im Eingriff bleibt und nicht auf einzelnen Abschnitten
des Streckenprofils leer umläuft.
Außerdem ist es zweckmäßig, den letzten Schnitt, der das genaue Streckenprofil freilegt, mit verminderter.
Vorschubgeschwindigkeit auszuführen, um die Erschütterungen der Vortriebsmaschine 1 und die dadurch
verursachten Profilungenauigkeiten zu reduzieren.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vortriebsmaschine mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm gelagerten Lösewerkzeug,
dessen Aktionsbereich auf den durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl festgelegten
Streckenquerschnitt begrenzt ist, die Einrichtungen zum Feststellen von Krängungen und
Abweichungen der Vortriebsmaschine gegenüber einem Laserstrahl besitzt, welche den Abweichun- to
gen und/oder Krängungen proportionale Signale zur Korrektur des Aktionsbereiches des Lösewerkzeuges
erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsmaschine (1) mit einem
Rechner (20) ausgerüstet ist, der mit Hilfe eines das Streckenprofil in Form und Größe bestimmenden
mathematischen Programms und eines einer Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges (4) proportionalen
Signale sowie gegebenenfalls auftretender Korrektursignale fortlaufend eine zu dieser Istwertkoordinate
rechtwinklige, durch den Schnittpunkt der Lösewerkzeugkoordinaten verlaufende Grenzwertkoordinate
(Xcremwen) errechnet, die einen
Punkt der Bewegungsbahn (38, 38', 26) festlegt, auf der sich die Mitte des Lösewerkzeuges (4) bei einem
das Streckenprofil tangierenden, zu ihm parallelen Schnitt bewegen würde, und diese Grenzwertkoordinate
mit der anderen Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges (4) vergleicht sowie jede über den
errechneten Grenzwert, hinausgehende Lösewerkzeugbewegung
unterbindet.
2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (20) mit einem die
Tragarmbewegung steuernden Programm ausgestattet ist.
3. Verfahren zum Lösen der Ortsbrust mit einer Vortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lösewerkzeug (4) vom Rechner (20) mittels zu einer der Achsen (X, Y)
eines Koordinatensystems paralleler, hin- und *o hergehender Schwenkbewegungen des Tragarmes
(7) über die ganze Ortsbrust (2) geführt und am Ende der Tragarmschwenkbewegung — bevor der Tragarm
(7) seine Bewegungsrichtung umkehrt — das Lösewerkzeug (4) vom Rechner (20) um einen
höchsten dem Lösewerkzeugdurchmesser entsprechendea Schritt parallel am Rande des Streckenprofils
(2) entlanggeführt und nach der letzten Tragarmschwenkbewegung wieder in seine Ausgangslage
zurückgeschwenkt wird.
4. Verfahren zum Lösen der Ortsbrust mit einer Vortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lösewerkzeug (4) vom Rechner (20) mittels zum Rande des Streckenprofils
(2) paralleler Bahnen (38, 38') über die Ortsbrust (2) geführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Rand des
Streckenprofils (2) parallele Weg des Lösewerkzeugs (4) in zwei Komponenten zerlegt wird, von b0
denen die zur hin- und hergehenden Lösewerkzeugbewegung bzw. zur Streckensohle (11) rechtwinklige
Komponente in vorgegebene, gleichgroße Schritte unterteilt ist, denen der Rechner (20) jeweils eine zur
hin- und hergehenden Lösewerkzeugbewegung oder hr>
zur Strcckensohle (1!) parallele Komponente in Richtung und Größe zuordnet, die beide gleichzeitig
vom Lösewerkzeug (4) durchfahren werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösewerkzeug (4) zunächst etwa in
der Mitte des Streckenpröfils einen dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt ähnlichen Einbruch (39)
herstellt, den es bis auf den Streckenquerschnitt erweitert.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösewerkzeug (4), nachdem
es die Ortsbrust (2) bis in die unmittelbare Nähe des Profilrandes gelöst hat, mit verminderter
Vorschubgeschwindigkeit am Rande des Streckenprofils entlanggeführt wird.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ATLAS COPCO - EICKHOFF ROADHEADING TECHNIC GMBH, 4 |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AC-EICKHOFF GMBH, 4630 BOCHUM, DE |