DE2503340A1

DE2503340A1 - Verfahren und vorrichtung zum bohren mit mehreren gleichzeitig arbeitenden werkzeugen

Info

Publication number: DE2503340A1
Application number: DE19752503340
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Ing Sackmann
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1975-01-28
Filing date: 1975-01-28
Publication date: 1976-07-29
Also published as: DE2503340B2; ZA76398B; US4079795A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bohren mit mehreren gleichzeitig arbeitenden, auf Kreisbahnen geführten und gemeinsam eine Vorschubbewegung in Bohrrichtung ausführenden Werkzeugen, insbesondere zum Großlochbohren .

Bohrverfahren mit mehreren gleichzeitig .arbeitenden Werkzeugen werden zur Herstellung von Bohrungen verschiedener Art angewendet, so beispielsweise von vertikalen oder schrägen Bohrungen im Tiefbau, Brunnenbau, Braunkohlentagebau und anderen Bergbauzweigen, von Senk- oder Schachtbohrungen, ferner und insbesondere auch -zum Auffahren von horizontalen oder geneigten Tunneln. Strecken usw. für unterschiedliehe Zwecke. Die

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Durchmesser der Bohrungen können beim Großlochbohren z.B. im Bereich von 600 mm und ggfs. noch darunter bis 5000 mm und darüber liegen. Wesentliche Einflußgrößen bzw. Arbeitsparameter bei solchen Bohrverfahren sind einerseits die Bahngeschwindigkeit der einzelnen Werkzeuge auf ihren Kreisbahnen (entsprechend der Drehzahl eines die Werkzeuge tragenden umlaufenden Körpers) und andererseits die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit, mit der die auf den Kreisbahnen umlaufenden Werkzeuge vorwärtsbewegt bzw. an den Grund der Bohrung oder die Ortsbrust angedrückt werden.

Handelt es sich um ein Bohren in homogenem Gestein oder Gebirge, so sind alle' Werkzeuge der gleichen Beanspruchung ausgesetzt. Dies kann als optimaler Fall angesehen werden. Trotzdem müssen auch dabei die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge und die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit so gewählt werden, daß die Werkzeuge nicht überlastet werden. Es kommt also darauf an, daß bestimmte Werte für diese Größen nicht oder nicht längere Zeit überschritten werden. Dies zu erkennen, ist für den die Arbeit Durchführenden oft sehr schwer.

Besondere Probleme ergeben sich, wenn das zu bohrende Gestein oder Gebirge nicht homogen ist oder nach einer längeren homogenen Strecke plötzlich inhomogen wird und eine über den Weg der Werkzeuge bei deren Umlauf unterschiedliche Härte hat. Störungen aufweist oder mit harten Einschlüssen versehen ist. Es kann dann geschehen, daß jeweils nur wenige oder gar ein

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einziges Werkzeug mit solchen Einschlüssen im ansonsten homogenen und weichen Gebirge zum Eingriff kommt. In diesem Fall wird eine größere Zahl mehr oder weniger stärker Stöße auf die betreffenden Werkzeuge ausgeübt, ohne daß dies vom Verantwortlichen für den Bohrvorgang wahrgenommen wird, so daß auch keine Abhilfe geschaffen werden kann. .

Oberbeanspruchungen der Werkzeuge durch zu hohe Kräfte und, ganz besonders durch Stöße, die durch Inhomogenitäten des Gebirges oder Einschlüsse bedingt sind, beeinflussen das Verschleißverhalten und die Lebensdauer der Werkzeuge ganz entscheidend. Dies gilt nicht nur für die Schneide des Werkzeuges, sondern weiterhin auch für die Halterung des Werkzeuges bzw. dessen Lagerung, namentlich bei Rollenmeißeln. Eine geringe Lebensdauer oder sogar eine Zerstörung der Werkzeuge bzw. ihrer Lagerungen, wie sie bei ständigen harten Stößen schnell eintreten kann, hat erhebliche Kosten zur Folge, die sich nicht allein durch den Aufwand für die Neubeschaffung oder die Reparatur und die Montage der Werkzeuge ergeben, sondern die außerdem auch durch die Unterbrechung des Bohrvorganges und die Stillstandszeiten von teuerem Gerät bedingt sind,

Aufgabe der Erfindung ist es, bestehende Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten zu überwinden und einen günstigen Weg für das Bohren mit mehreren, sich auf geschlossenen Bahnen bewe-_v genden'Werkzeugen zu finden, bei dem übermäßige Werkzeügbeanspruchungen möglichst vermieden werden und die Lebensdauer

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der Werkzeuge und ihrer Halterung oder Lagerung erhöht wird, um damit auch die Wirtschaftlichkeit der Bohrarbeit und des Einsatzes von Bohrgeräten, insbesondere Großlochbohrgeräten wie z.B. Tunnelbohrgeräten, zu verbessern. Im Rahmen dieser Aufgabe liegt es dabei ferner, die angestrebten Ergebnisse auf eine Weise zu erreichen, die das an der Durchführung des Bohrvorganges beteiligte Personal entlastet und von diesem möglichst wenige oder überhaupt keine kurzfristigen Entscheidungen hinsichtlich einer unmittelbaren Einflußnahme auf den Ablauf der Vorgänge verlangt. Mit der.Gesamtaufgabe in Verbindung stehende weitere Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bohren kennzeichnet sich dadurch, daß während des Bohrvorganges wenigstens bei einigen der sich bewegenden Werkzeuge deren Beanspruchung repräsentierende Kräfte und/oder zeitliche Änderungen solcher Kräfte ermittelt und laufend mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichen werden und daß bei Überschreiten dieses Grenzwertes wenigstens ein Arbeitsparameter (Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit, Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge) in seiner Größe im Sinne einer Beseitigung der Grenz-: Wertüberschreitung geändert wird.

Als repräsentativ für die Werkzeugbeanspruchung und als maßgebend für die Lebensdauer des Werkzeuges und seiner Halterung oder Lagerung ist nicht nur die Resultierende aus allen auf

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das Werkzeug wirkenden Kräften anzusehen. Weil z.B. bei einem Rollenmeißel die durch den Andruck an das Gebirge hervorgerufene Kraft in Andruckrichtung bzw. in Richtung radial zur Rollenachse eine in ihrer Höhe dominierende Kraft ist, genügt es in vielen Fällen, diese Kraft oder auch eine in der Größe nicht unwesentliche Komponente derselben bzw. eine von der Andruckkraft maßgebend beeinflußte Kraft auch von abweichender Richtung zu ermitteln und für die Einstellung bzw. Änderung" der Arbeitsparame-ter des Bohrvorganges auszuwerten. Welche Kraft oder Kraftkomponente für die Ermittlung herangezogen wird, kann sich nach der Art der Werkzeuge, nach der jeweiligen Geometrie und Form eines die Werkzeuge tragenden Elements, z.B. eines Bohrkopfes, und nach den gegebenen Möglichkeiten für die Erfassung der Kräfte richten. Deshalb bestehen für die Wahl der zu berücksichtigenden Kraft keine sehr engen Beschränkungen. Diese Kraft sollte lediglich hinreichend groß und reproduzierbar sein. Außer der Andruckkraft oder einer Komponente derselben kann als repräsentative Kraft für die Werkzeugbeanspruchung insbes^dere auch eine Umfangs- oder Querkraft bzw. eine den Rollwiderstand eines drehbar gelagerten Werkzeuges verkörpernde oder von diesem abhängige Kraft in Betracht kommen. Dies kann bei bestimmten Arten von Stoßbeanspruchungen und dann zweckmäßig sein, wenn die Werkzeuge oder ihre Lagerungen gegenüber solchen Kräften besonders empfindlich sind.

Außer oder statt einer Ermittlung der Größe der Kraft kann sich eine Ermittlung der Einwirkdauer bzw. des zeitlichen

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Verlaufs der Änderung der Kraft empfehlen. Es läßt sich dann die Steilheit des Kraftanstiegs, die ein Maß für die Härte von auf das Werkzeug wirkenden Schlägen oder Stoßen bei Einschlüssen oder bei inhomogenem Gebirge ist, erfassen und auswerten. Dies ist nicht auf eine bestimmte Kraftrichtung beschränkt, sondern gilt grundsätzlich für verschiedene Kräfte und Kraftrichtungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den nicht hoch genug einzuschätzenden Vorteil, beim Bohren mit mehreren gleichzeitig arbeitenden, auf geschlossenen Bahnen umlaufenden Werkzeugen den Bohrvorgang den jeweiligen Gegebenheiten anpassen zu können, die Art des zu bohrenden Gesteins oder Gebirges zu berücksichtigen, übermäßige Werkzeugbeanspruchungen zu vermeiden und die Lebensdauer der Werkzeuge zu erhöhen. Wird der vorgegebene Grenzwert für die Beanspruchungskraft oder deren zeitliche Änderung überschritten, so kann sogleich eine Neueinstellung des oder der Arbeitsparameter in dem Sinne erfolgen, daß die betreffenden Werte unter dem Grenzwert gehalten werden.

Wird bei dem erläuterten Verfahren die Beanspruchungskraft ermittelt, so wird zweckmäßig bei Überschreiten des gesetzten Grenzwertes für diese Kraft die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt, um einen Zustand zu erreichen, in dem die Werkzeugbeanspruchung in einem als zulässig angesehenen Bereich bleibt. Stattdessen oder auch zusätzlich dazu kann bei Überschreiten eines Grenzwertes für

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die Beanspruchungskraft die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge heraufgesetzt werden, um den zulässigen Beanspruchungszustand der Werkzeuge herbeizuführen. ~

Wird die zeitliche änderung der BeanspruchUngskraft ermittelt und tritt für diese Größe eine Überschreitung des Grenzwertes ein, so wird die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit oder die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge herabgesetzt, während die jeweils andere Große im wesentlichen konstant gehalten wird. Es ist aber auch hier möglich, bei einer Grenzwertüberschreitung beide Größen gleichzeitig zu ändern.

Eine gleichzeitige Änderung von Vorschub und Bahngeschwindigkeit dm entsprechenden Sinn kann ferner dann geschehen, wenn sowohl die Beanspruchungskraft als auch deren zeitliche Änderung ermittelt wird und für beide Grenzwertüberschreitungen eintreten.

Bei Grenzwertüberschreitung wird der betreffende Arbeitsparameter zweckmäßig auf einen vorbestimmten oder insbesondere auch auf einen in Abhängigkeit von der Größe "der Grenzwertüberschreitung gewählten Wert gebracht, dem eine geringere als die für zulässig erachtete Werkzeugbeanspruchung entspricht, und es wird dann die Größe dieses Arbeitsparameters wieder im entgegengesetzten Sinn geändert, bis ein vorgegebener oder in Abhängigkeit von einer anderen Größe wählbarer Wert er- , reicht wird. . . ■

In vielen Fällen ist es von Vorteil, für die Änderung des Arbeitsparameters den jeweils höchsten der den Grenzwert überschreitenden Werte zu verwenden.

Die erneute Änderung der Größe des betreffenden Arbeitsparameters nach' einer vorauf gegangenen, 'eine Grenzwertüberschreitung berücksichtigenden

Änderung desselben läßt sich z.B. in einem

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bestimmten Zeitabschnitt vornehmen. Es kann zweckmäßig sein, die erneute Änderung um so langsamer durchzuführen, je größer die Anzahl von den Grenzwert überschreitenden Werten in einem gegebenen Zeitraum ist. Die Änderung kann kontinuierlich oder auch schrittweise vorgenommen werden. Bei der Änderung kann insbesondere wenigstens eine Zwischenstufe mit etwa konstant bleibendem Wert der Größe des Arbeitsparameters eingehalten werden. Für die Dauer dieser Zwischenstufe läßt sich eine bestimmte Zeit vorsehen. Insbesondere wird von der Zwischenstufe aus eine anschließende weitere Änderung des Arbeitsparameters erst dann vorgenommen, wenn seit dem Auftreten der Grenzwertüberschreitung mindestens eine Periode von 2JTVa ohne erneute Grenzwertüberschreitung vollendet ist, wobei "2tf" einen vollen Bahnkreis eines Werkzeuges und "a" die Anzahl von auf einer · Kreisbahn laufenden Werkzeugen bedeutet. Sind mehrere konzentrische Kreisbahnen mit auf diesen laufenden Werkzeugen vorhanden, so kann je nach der Anzahl der Werkzeuge auf den einzelnen Bahnen auch die Periode 2JT/a für die einzelnen Bahnen unterschiedlich sein, Tritt nur auf einer der vorhandenen Bahnen eine Grenzwertüberschreitung auf, so ist es möglich, jeweils auch die zugehörige Periode für diese Bahn zu berücksichtigen. Im allgemeinen wird es aber genügen, durchweg für alle Vorgänge nur eine, nämlich die längste Periode zu verwenden.

Der Wert des Arbeitspärameters in der Zwischenstufe kann beispielsweise ein für einen bestimmten Arbeitsvorgang vorgegebener Wert sein. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Wert des Arbeitsparameters in der Zwischenstufe in Abhängigkeit von

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der Größe der Grenzwertüberschreitung gewählt wird.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß das zum Bewegen der Werkzeuge auf ihren Kreisbahnen erforderliche Drehmoment zum Schutz der Werkzeuge vor Überbeanspruchungen nicht zu groß werden darf, sieht die Erfindung vor, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes dieses Drehmoments die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt und/oder die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge erhöht wird.

Die Änderung des betreffenden Arbeitsparameters in dem angegebenen Sinne wird dabei zweckmäßig nur um einen solchen Betrag vorgenommen, der das Drehmoment gerade wieder unter den vorgegebenen Maximalwert bringt. Je nach den Gegebenheiten und dem zu bohrenden Gebirge kann dabei die Änderung des einen oder des anderen Arbeitsparameters Vorrang haben. Es kann z.B. erst die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge bis zu einem bestimmten Maximalwert gesteigert und dann die Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt werden oder umgekehrt erst ein Senken der Vorschubgeschwindigkeit bis zu einem bestimmten Mindestwert erfolgen und dann die Bahngeschwindigkeit heraufgesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, beide Arbeitsparameter gleichzeitig kontinuierlich oder schrittweise zu ändern, bis das Drehmoment unter den Maximalwert gesunken ist.

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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung, die einen mehrere Werkzeuge tragenden Bohrkopf, einen Drehantrieb für den Bohrkopf sowie einen Vorschubantrieb für diesen aufweist und die gekennzeichnet ist durch wenigstens einigen der Werkzeuge am Bohrkopf zugeordnete Kraftmeßeinrichtungen, einen diesen ggfs. über Verstärker nachgeschalteten Maximalwert-Rechner sowie eine dessen Meßwert-Signale verarbeitende Operationseinrichtung, mittels derer der Vorschubantrieb und/oder der Drehantrieb des Bohrkopfes über Stellglieder beeinflußbar ist.

Mit besonderem Vorteil wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß sie ein selbsttätiges Arbeiten ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, aus der zugehörigen- Zeichnung -uTtd" aus den angefügten Ansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Großlochbohren in Form einer Tunnelbohrmaschine,

Fig. 2 einen Teil eines Bohrkopfes mit Werkzeug, Werkzeughalterung und Meßaufnehmer·,

Fig. 3 ein. Kräftediagramm an einem Werkzeugkörper,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der an einem Werkzeug angreifenden Kräfte mit Blick in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 in für praktische Fälle zutreffenden Größenverhältnxssen, 609831/0571

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Fig. 5 eine im Prinzip der Fig. 4 entsprechende, der Deutlichkeit halber in anderer Ansicht und unmaßstäblich gezeichnete Darstellung der Kräfte,

Fig. 6 eine Vorrichtung nach der Erfindung in weitgehend schematischer Darstellung und

Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Arbeitsparameter-Änderungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Tunnelbohrmaschine 1 weist zwei relativ zueinander verschiebbare Teile auf, nämlich eine Stützvorrichtung 2 und einen in dieser geführten Maschinenkörper 3„ Die Stützvorrichtung 2 ist mit Hilfe von Stützschilden V₉ "' die durch Hydraulikzylinder 5 radial ausgefahren werden können, an der Ausbruchswandung 6 festsetzbar. Der Maschinen- , körper 2 trägt an seinem vorderen Ende einen in bekannter Weise drehbar gelagerten, mit Werkzeugen W ausgerüsteten Bohrkopf B, der über eine in Längsrichtung durch den Maschinenkörper 3 hindurchgehende Welle 8 von Antriebsmotoren 9^ die ggfs. zusammen mit einem Getriebe am hinteren Teil 3b des Maschinenkörpers angeordnet sind, mit einstellbarer Drehzahl antreibbar ist. Bei den Antriebsmotoren 9 kann es sich beispielsweise um Hydraulikmotoren oder auch um Elektromotoren handeln. Die Mittel zur Lieferung der Energie und zur Drehzahlverstellung solcher und anderer Antriebe sowie deren Anordnung und Unterbringung bei Tunnelbohrmaschinen und anderen Bohrvorrichtungen sind an sich bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

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ORIQI-NAl INSPECTED ' ■ "■ .

Zum Vorschieben des Maschinenkörpers 3 relativ zu der mittels der Stützschilde 4 verspannten Stützvorrichtung 2 während des Bohrvorganges dienen bei dem dargestellten Au s führung s be ispiel Hydraulikzylinder 7, die sich zwischen der Stützvorrichtung 2 und dem vorderen Teil 3a des Maschinenkörpers 3 bzw. der daran angeordneten Bohrkopflagerung erstrecken und die von einer nicht dargestellten Quelle aus mit Hydraulikmedium von einstellbarer Menge bzw. einstellbarem Druck beaufschlagt werden, derart, daß der Bohrkopf B mit seinen Werkzeugen W mit wählbarer Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit an die Ortsbrust 10 angedrückt werden kann. Je nach der Bohrkopfdrehzahl ergibt sich bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit eine bestimmte Eindringtiefe (Vorschubweg) je Werkzeug und Umdrehung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, tritt z.B. bei Warzenrollen am einzelnen Werkzeug W bezogen auf dessen Drehachse 11'jeweils eine statische Radialkraft F , . ' und eine Axialkraft

F auf. Diese ergeben eine normal zur Mantelfläche des Werkax

zeugkörpers 12 gerichtete Kraft F , die sich in eine Kraft F in Vortriebsrichtung, d.h. in Maschinen- und Tunnellängsrichtung, und eine dazu senkrechte Kraft F zerlegen läßt.

Durch die Drehung des Bohrkopfes B kommt eine tangential zur Werkzeug-Mantelfläche gerichtete Umfangs- oder Rollkraft F ^y hinzu. Da'durch ergibt sich aus der Kraft F (Fig. 2, 4 und

b) und der Kraft F eine resultierende Gesamtkraft F ^y. Die

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sich aus der statischen Radialkraft F , , . und der Kraft F ergebende Resultierende ist in den Fig. 4 und 5 als

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dynamische Radialkraft F_{rad dvn} bezeichnet. Wie Fig. 4 für einen in der Praxis häufigen Fall erkennen läßt, sind hierbei Kräfte r_rad8tat bzw. F_vn bzw. F_raddyn bzw. F_ges un-

tereinander annähernd von gleicher Größe und jeweils um ein Vielfaches höher als die Kräfte F bzw. F , so daß eine von

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ihnen oder auch eine noch ausreichend große Komponente einer dieser Kräfte als repräsentativ für die Werkzeugbeanspruchung angesehen werden kann.

Fig. 2 läßt zwei Beispiele für die Erfassung einer solchen die Werkzeugbeanspruchung repräsentierenden Kraft erkennen. Der Werkzeugkörper 12, der z.B. eine Warzenrolle, grundsätzlich aber-auch eine Disken— oder Zahnrolle sein kann, ist. in"üblicher Weise drehbar auf einer lediglich durch ihre Mittellinie 11' angedeuteten Achse gela- ■ gert, deren Enden von einer Halterung 13'in Form eines sog. Sattels aufgenommen sind. Die Halterung 13 ist mit ihrem Flansch 14 an die Stirnfläche einer fest mit dem Bohrkopf B verbundenen und sich in diesen hinein erstreckenden zylindrischen Büchse 15*angeschraubt und greift mit einem unterhalb des Flansches 14 befindlichen, entsprechend zylindrischen und ringförmigen Ansatz 16· passend in die Hülse 15 ein. Ein im Inneren des Ansatzes 16 liegender vertiefter Wandungsteil 17'' der Halterung IS'erfährt beim Arbeiten des Werkzeuges W eine geringe, aber meßbare Verformung, die ein Maß für die Beanspruchungskraft ist und mittels eines Meßaufnehmers 18 in Form einer Dehnungsmeßstreifenanordnung od.dgl. mit Anschlußkabel ständig erfaßt werden kann. Eine andere vorteilhafte ■ Möglichkeit der Messung der Beanspruchungskraft besteht darin,

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daß im Bohrkopf B ein dem Werkzeug W zugeordneter Meßaufnahmer 20," z.B. ein induktiver oder piezoelektrischer Aufnehmer ,fest installiert ist,, so daß er auch bei einem Auswechseln des Werkzeuges W an seiner Stelle verbleiben kann. Zur Beeinflussung des Meßaufnehmers 20 kann dann z.B. ein von der Wandung 17 der Halterung 13 ausgehender, mit seiner Stirnfläche auf den Meßaufnehmer wirkender Ansatz 19 dienen.

Die von den Meßaufnehmern der einzelnen Werkzeuge des Bohrkopfes B abgegebenen Signale für die in der weiteren Beschreibung jeweils mit"dem Buchstaben P bezeichnete Beanspruchung skraft können verstärkt und durch eine Schleifringanordnung oder insbesondere einen berührungslos arbeitenden Übertrager vom Bohrkopf B auf den sich nicht drehenden Teil der Vorrichtung, so z.B. auf den Maschinenkörper 3 der Maschine nach Fig, 1, weitergeleitet und dort angezeigt und/oder ausgewertet werden. Eine zur Speisung der Meßaufnehmer und Verstärker sowie ggfs. weiterer im Bohrkopf untergebrachter Einrichtungen kann z.B. unter Ausnutzung der Bohrkopfdrehung durch einen Generator oder über einen Transformator von dem sich nicht drehenden Teil aus oder durch eine im Bohrkopf untergebrachte Batterie bzw, einen Akkumulator od.dgl. erfolgen. Letzterer kann bei Stillstand der Maschine nachladbar sein. Dies geschieht vorteilhaft so, daß der Bohrkopf in einer vorgegebenen Winkelstellung stillsetzbar ist und daß dann über eine insbesondere automatisch herstellbare Steckverbindung zwischen Bohrkopf und Maschinenkörper ein Ladestrom von einer Stromquelle zum Akkumulator geleitet wird.

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In Fig. 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, mittels derer eine vorteilhafte selbsttätige Durchführung von Bohrvorgängen bei Vermeidung unerwünschter Werkzeugbeanspruchungen möglich ist. In der Zeichnung sind dabei im Bereich unter dem Buchstaben B die an oder in dem sich drehenden, die Werkzeuge W tragenden Teil (Bohrkopf od.dgl.) angeordneten Elemente und im Bereich unter dem Buchstaben M die an oder in einem sich nicht drehenden Teil (Maschinenkörper, Bedienungsstand, Nachläufer od.dgl.) der Vorrichtung angeordneten Elemente wiedergegeben. Bei der Tunnelbohrmaschxne nach Fig. 1 können die letzteren beispielsweise in einem Gehäuse G oder auch im hinteren Teil 3a des Maschinenkörpers untergebracht sein. ·

An den Werkzeugen W werden durch Meß-<- auf nehmer 20, z.B. solche der in Fig. 2 gezeigten oder auch anderer Art, laufend die Beanspruchungskräfte P gemessen. Die von den Meßaüfnehmern 20 gelieferten Signale werden in den einzelnen Kanälen durch Ver^ stärker 21 verstärkt und einem Maximalwert-Rechner 22 zugeführt. Dabei werden vorteilhaft sämtliche vorhandenen Kanäle ständig gleichzeitig und kontinuierlich abgefragt oder erfaßt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, das Abfragen nach der MuItiplex-Methode zu tun und einen Speicher vorzusehen, aus dem die Meßwerte der vorhandenen Kanäle für die Weiterverarbeitung in vorgebbarer Weise abgerufen werden. -

Der Maximalwert-Rechner 22 ermittelt laufend die größte Kraft

P_m des jeweils am höchsten belasteten Werkzeuges und errechmax

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net bei der gezeigten Ausführung außerdem auch die zeitliche Änderung der Beanspruchungakraft in Form eines den Kraftanstieg bei auftretenden Stößen usw. beschreibenden Steilheitsmeßwertes dP = P. Über einen Sender 23 wird jeweils nur der

dt
vom Rechner 22 ausgewählte größte Kraftwert P und der

ITl α, Χ

größte Steilheitswert P an einen Empfänger 2^LKweitergege~

HIdX

ben, von dem aus das Kraftwert-Signal für P und das Steilheitswert-Signal für P zwei Vergleichern 25^xund 35 für

max

diese Größen zugeleitet werden.

Die Datenübertragung vom Sender 23 zum Empfänger 24 geschieht vorteilhaft drahtlos. Dies kann nach dem an sich bekannten Prinzip einer Frequenzmodulation (FM) oder insbesondere auch nach dem Prinzip der Amplitudenmodulation (AM), namentlich in Form des Puls-Code-Verfahrens (PCM) geschehen. Der Maximalwert-Rechner 22 oder ein ihm zugeordnetes Glied enthält dann einen Konverter, in dem analoge Meßwert-Signale in digitale Signale umgewandelt werden^ Solche Signale können auch bei kleinen Leistungen störungsunempfindlich übertragen werden.

Der Vergleicher 25 für die Kraftwerte läßt alle diejenigen Kraftwert-Signale P durch, die einen vorgegebenen Grenzwert

P₁. überschreiten (P>P,. ). Die Höhe dieses Grenzwertes P,. lim lim lim

ist zweckmäßig im Vergleicher 25 einstellbar. Dabei kann auch ein Sicherheitsfaktor χ berücksichtigt werden (0<x<l), derart, daß der am Vergleicher eingestellte Grenzwert PiJ_1n etwas kleiner ist als ein an sich als zulässig erachteter Wert.

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Entsprechendes gilt für» den zweiten Vergleicher 35, d.h. dieser läßt alle Steilheitswert-Signale P durch, die einen vor-

gegebenen Grenzwert P, . überschreiten (Ρ>Ργ4 )· Der Grenzwert P_ . ist auch hier zweckmäßig einstellbar, ggfs. unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors.,-·■· .

Die vom Vergleicher 2 5 durchgelassenen, den vorgegebenen Grenzwert P-, · überschreitenden Kraftwert-Signale gelangen zu einem Regler 26/ der ein ihm nachgeschaltetes Stellglied 27 für die Einstellung bzw. Änderung der Vorschubgeschwindigkeit s beeinflußt. Handelt es sich beim Vorschubantrieb der Bohrvorrichtung z.B. um Hydraulikzylinder (vgl. Zylinder 7 in Fig. 1), so kann das Stellglied 27"ein bekanntes Gerät zur Verstellung der Drehzahl eines Antriebsmotors für eine Hydraulikmedium zu den Zylindern liefernde Pumpe sein. Entsprechendes gilt für andere Vorschubantriebe.

Der Regler 26 bewirkt eine Herabsetzung der Vorschubgeschwin-■ digkeit s, wenn er vom Vergleicher 25 Signale für den Grenzwert P₁. überschreitende Kraftwerte P erhält. Für das Verlim

halten des Reglers 26 bestehen dabei verschiedene Möglichkeiten, die durch entsprechende Ausbildung des Reglers mit den im Reglerbau zur Verfügung stehenden Mitteln verwirklicht werden können (z.B. P-Verhalten, D-Verhalten, PID-Verhalten od.dgl,). In einem einfachen Fall kann vorgesehen werden, daß der Regler 26 beim Auftreten einer Grenzwertüberschreitung ■

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durch einen Kraftwert die Vorschubgeschwindigkeit s jeweils auf einen fest vorgegebenen Wert s. herabgesetzt, der einer unterhalb eines gegenüber der aufgetretenen Beanspruchung als zulässig erachteten Wertes P -, liegenden Größe der Bean-

ZUJ.

spruchungskraft P entspricht (P<P ,)., was sich aufgrund von Erfahrungswerten bestimmen läßt oder ggfs. durch Versuche ermittelt werden kann. Das Verhalten des Reglers 26 kann aber auch so sein, daß dieser eine umso stärkere Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit s auslöst, je höher der ihm mitgeteilte Kraftwert P über dem Grenzwert Ρ_Ί. oder über einem

lim

jeweils in Abhängigkeit von einer unmittelbar voraufgegangenen Beanspruchung ermittelten, gegenüber dieser als zulässig erachteten Wert P -, (bzw. χ · P ,, wenn ein Sicherheitsfaktor χ vorgesehen wird) liegt.

Nach einer erfolgten Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit s auf beispielsweise einen Wert s. kann die Maschine mit diesem Wert weiterarbeiten, wobei die Werkzeugbeanspruchung in '. dem für zulässig erachteten Bereich bleibt. Fallen dann die aufgetretenen Störungen weg, die zur Vorschubverminderung geführt haben, wird also z.B. das von den Werkzeugen bearbeitete Gebirge nach vorübergehend aufgetretenen harten Stellen wieder weicher, so ist es erwünscht, die Vorschubgeschwindigkeit zu steigern, um die Leistung der Maschine und der Werkzeuge den neuen Bedingungen anzupassen und entsprechend auszunutzen. Ein solches Heraufsetzen der Vorschubgeschwindigkeit kann durch den Bedienungsmann der Maschine, insbesondere aber durch geeignete Ausbildung der Vorrich-

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tung selbsttätig erfolgen und ist dabei auf verschiedene Weise durchführbar.

Die Vorrichtung kann außer den oder anstelle der vorstehend für die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit bzw. der Vorschubkraft in Abhängigkeit vom Überschreiten des Kraftgrenzwertes P-, . beschriebenen Elemente entsprechende Elemente für die Änderung der Drehzahl in Abhängigkeit von Überschreitungen des Steilheits-Grenzwertes P-i^_ enthalten, wie dies auch in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Drehzahlregler 36^ der ein Stellglied 37 für die Verstellung der Bohrkopfdrehzahl beeinflussen kann, etwa durch Einwirkung auf den oder die Versorgungseinrichtungen für die Antriebsmotoren (vgl. Moto- _: ren 9 in Fig. 1), setzt bei Grenzwertüberschreitung von P die Bohrkopfdrehzahl herab. Dabei bestehen grundsätzlich die gleichen Möglichkeiten, wie sie vorstehend in Verbindung mit der Änderung der Vorschubgeschwindigkeit beschrieben / worden sind, so daß eine nochmalige Erläuterung mit Bezug auf die Drehzahländerung sich hier erübrigt.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung der Vorrichtung sind an die Vergleicher 25 und 35-zwei Rechner 2 9 und 3 9--augeschlossen, die außerdem mit dem Drehzahlstellglied 37 oder einem anderen, in Abhängigkeit von der Bohrkopfdrehzahl arbeitenden Element in Verbindung stehen. Mittels der Rechner 29 und 3 9* können geeignete Werte für die Vorschubgesehwinddigkeit s und Drehzahl η nach Maßgabe der jeweiligen Situation ermittelt und den Reglern .26 und 3 6 zur Verarbeitung zugeleitet werden.

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Anhand der Fig. 7 werden nachstehend Beispiele für das Arbeiten der Vorrichtung nach Fig. 6 näher erläutert. Dabei zeigt die obere Hälfte der Fig. 7 die Vorschubgeschwindigkeiten und die untere'Hälfte der Fig. 7 die zugehörigen Kräfte jeweils über der Zeit aufgetragen. Es sei angenommen, daß mittels eines Bohrgeräts (vgl. Fig. 1) eine Bohrung in Kalkstein oder einem Gebirge ähnlicher Beschaffenheit aufgefahren werden soll. Für die Werkzeuge am Bohrkopf kann dabei aufgrund von Erfahrungswerten eine bestimmte Beanspruchungskraft P,. als Grenzwert zugelassen werden, die für den . durchzuführenden Arbeitsvorgang am Vergleicher 25 eingestellt wird und der eine Grenz-Vorschubgeschwindigkeit s, . entspricht. Falls keine Störung (z.B. in Form von Stößen durch harte Einschlüsse od.dgl.) auftritt, kann diese Vorschubgeschwindigkeit während des Arbeitsvorganges beibehalten werden..

Fig. 7 zeigt nun einen zum Zeitpunkt t. aufgetretenen Stoß, wie er etwa durch Auftreffen eines Werkzeuges auf einen im weichen Gebirge eingeschlossenen harten Stein bedingt sein kann. Die Beanspruchungskraft P überschreitet dabei den am Vergleicher 25 eingestellten Grenzwert P,. ,so daß der Regler 26 eine Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit auf einen Wert s. bewirkt, der einem Kraftwert P^, entspricht, welcher unterhalb eines Wertes χ · P₁ , liegt, wobei P. , derjenige Kraftwert ist, der bei der eingetretenen Störung für die Werkzeuge noch als zulässig erachtet wird und wobei χ einen z.B. 0,9 betragenden Sicherheitsfaktor darstellt. Der an den Vergleicher 2 5 angeschlossene Vorschubrechner 2

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hat von diesem den bei der Störung aufgetretenen Wert erhalten und nach dem ihm eingegebenen gewünschten Programm den Wert S₁ errechnet und diesen dem Vorschubregler 26 zugeleitet. Das Rechenprogramm bzw. die Regelung kann so.sein, daß die Senkung der Vorschubgeschwindigkeit umso größer ist, je höher der den Grenzwert übersteigende Kraftwert P bei der aufgetretenen Störung ist. In der oberen Hälfte der Fig.7 sind die den Werten P. -, bzw. χ · P. , entsprechenden Werte der Vorschubgeschwindigkeit mit S₁ η bzw. χ · s, ,bezeichnet.

Nach erfolgter Senkung der Vorschubgeschwindigkeit auf den Wert s. veranlaßt der Regler 26 wiederum eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit, und zwar zunächst auf eine Zwischenstufe mit dem vom Rechner 2 9 gelieferten Wert χ · ^si_Zul ^errt~ sprechend der Beanspruchungskraft χ · P-i_zut · Die Vorschübgeschwindigkeit wird wenigstens über eine Periode 2JT/a auf diesem Wert gehalten. Für die Darstellung in Fig. 7 ist angenommen, daß es sich um einen Bohrkopf handelt, bei dem auf ein und derselben Kreisbahn zwei Werkzeuge laufen, die einen Winkelabstand von 180 haben. Das zweite Werkzeug würde somit nach einer vom Zeitpunkt t. an gerechneten Periode von der Größe 3T₁ (deren Zeitdauer durch die Bohrkopfdrehzahl bestimmt wird) auf den vom ersten Werkzeug erfaßten Einschluß äuftreffen, sofern dieser noch vorhanden ist. Deshalb wird die genannte Periode abgewartet, ehe eine weitere Steigerung der Vorschubgeschwindigkeit vom Regler 26 bewirkt wird. Die bekannte Anzahl der bei dem eingesetzten Bohrkopf auf einer

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Kreisbahn laufenden Werkzeuge wird vor Beginn der Arbeit dem Rechner 2 9 eingegeben. Da diesem vom Drehzahlstellglied 37 außerdem die Bohrkopfdrehung mitgeteilt wird, kann er die gewünschte Wartezeit von einer oder ggfs. auch mehreren Perioden 25T/a bestimmen und den Regler 2 6 entsprechend beeinflussen. Wiederholt sich die Störung nicht mehr, so kann der Regler 26 die Vorschubgeschwindigkeit dann bis zum ursprünglichen Wert s . (entsprechend P-. . ) erhöhen, wie dies der gestrichelte Teil der Kurve in Fig. 7 zeigt.

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In Fig. 7 ist als Beispiel weiterhin der Fall veranschaulicht, daß zu einem Zeitpunkt t„ bei einer noch unter χ · s^ , liegenden Vorschubgeschwindigkeit eine zweite Störung auftritt, die eine entsprechende Beanspruchungskraft P hervorruft. Diese ist trotz der herabgesetzten Vorschubgeschwindigkeit verhältnismäßig groß, was z.B. bedeutet, daß sie durch einen noch härteren Einschluß im sonst verhältnismäßig weichen Gebirge bedingt ist. Der Rechner 29, der den entsprechenden Wert vom Vergleicher 25 erhalten hat, kann dies berücksichtigen und veranlaßt den Regler 26, die Vorschubgeschwindigkeit auf einen Wert s„ herabzusetzen, der einer Kraft P₂ entspricht, die unterhalb einer für diese zweite Störung als zulässig erachteten Kraft χ · P₂ , liegt, wobei die letztere auch kleiner ist als die Kraft χ · P. , . Der zugehörige Wert der Vorschubgeschwindigkeit ist mit χ ♦ S₂ -, bezeichnet.

Mit dem Zeitpunkt t₂ beginnt auch eine neue Periodenfolge JT^ , die gegenüber der zur ersten Störung gehörenden Periodenfolge

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JTf entsprechend versetzt Ist und nun für die anschließende Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit allein maßgebend ist. Wie Fig. 7 erkennen läßt, wird auf der Zwischenstufe χ *■ ^;s2zul zunächst die Vollendung einer Periode JT^ abgewartet und dann erst bei Ausbleiben der Störung die Vorschubgeschwindigkeit wieder auf den ursprünglichen Wert s,· erhöht. Wäre die, Störung zum Zeitpunkt ST^ noch vorhanden, so würde die Regel- . einrichtung die Vorschubgeschwindigkeit jeweils für eine weitere Periodendauer JT auf dem Wert χ · S2 -, halten, bi^ schließlich die Störung nicht mehr vorhanden ist und dann die Vorschubgeschwindigkeit auf den ursprünglichen Wert gebracht werden kann.

Für die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit s nach vorausgegangener Absenkung können auch mehrere Stufen vorgesehen werden. Während es beim Auftreten einzelner Stöße zweckmäßig sein kann, die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit schrittweise vorzusehen, kann es bei häufigen Stößen auch vorteilhaft sein, die Vorschubgeschwindigkeit geradlinig oder kontinuierlich zu steigern, jeweils unter Berücksichtigung der für die Gegebenheiten als zulässig erachteten Größe der Beanspruchung skr aft. Dies läßt sich durch einen entsprechenden Algorithmus für die Regeleinrichtung verwirklichen.

Vorstehend wurde erläutert, wie bei einer Überschreitung des Kraftgrenzwertes die Vorschubgeschwindigkeit geändert, d.h. gesenkt und hernach wieder erhöht wird. Statt der Geschwindigkeit des Vorschubes kann in entsprechender Weise auch die Vor-

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schubkraft geändert werden, z.B. bei hydraulischen Vorschubantrieben durch Änderung des Druckes des Hydraulikmediums, wenn dies bei dem betreffenden Einsatzfall zweckmäßig erscheint.

Die vorstehenden Darlegungen hinsichtlich der Änderung des Vorschubes bei auftretenden Störungen gelten sinngemäß auch für die Änderung der Bohrkopfdrehzahl mittels des Rechners 3 9 und des Reglers 3 6 bei den Grenzwert überschreitenden Steilheitswerten P >-P-, . . Das Gesagte trifft sinngemäß weiterhin zu, wenn in Abhängigkeit von Grenzwertüberschreitungen bei den Steilheitswerten die Vorschubkraft bzw, Vorschubgeschwindigkeit geändert werden soll oder wenn in Abhängigkeit von Grenzwertüberschreitungen bei den Beanspruchungskräften die Drehzahl geändert werden soll.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung weiterhin noch eine Meß- bzw. Überwachungseinrichtung 41 für das Antriebsdrehmoment des Bohrkopfes B auf. Handelt es sich bei dem Bohrkopfantrieb z.B. um einen Hydraulikmotor, so kann die Überwachungseinrichtung ein Druckwächter sein,der auf einen vorgegebenen, einem bestimmten Drehmoment entsprechenden Maximaldruck anspricht und ein Signal gibt. Dieses wird einem Koordinierungsrechner 42 zugeleitet, der den Vorsehubregler 26 und den Drehzahlregler 36 beeinflussen kann, um den Befehl zu geben, die Vorschubgeschwindigkeit s herabzusetzen und/oder die Drehzahl η zu erhöhen, bis das Drehmoment wieder unter den Maximalwert gesunken ist. Der Koordinierungs-

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rechner 42 kann dabei nach bestimmtem Programm arbeiten und entscheiden, ob bei einer gegebenen Situation erst die Vorschubgeschwindigkeit bis zu einem Minimalwert herabgesetzt oder erst die Drehzahl bis zu einem Maximalwert erhöht wird, ehe die andere Größe eine Änderung erfährt, oder ob beide Größen in bestimmtem Ausmaß gleichzeitig geändert werden.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bohren mit mehreren gleichzeitig arbeitenden, auf Kreisbahnen geführten und gemeinsam eine Vorschubbewegung in Bohrrichtung ausführenden Werkzeugen, insbesondere zum Großlochbohren, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bohrvorganges wenigstens bei einigen der sich bewegenden Werkzeuge deren Beanspruchung repräsentierende Kräfte und/oder zeitliche Änderungen solcher Kräfte ermittelt und laufend mit einem vorgegebenen Grenzwert vergl-ichen werden und daß bei Überschreiten dieses Grenzwertes wenigstens ein Arbeitsparameter (Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit, Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge) in seiner Größe geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils höchste, den vorgegebenen Grenzwert übersteigende Wert als maßgebender Wert für die Änderung des bzw, der Arbeitsparameter verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des Grenzwertes für die Kraft die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

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. Verf c .1 einem der Ansprüche 1 und 2 , dadurch gekennze. ^nnet, daß bei Überschreiten des Grenzwertes für die Kraft die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge heraufgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei Überschreiten des Grenzwertes für die zeitliche Änderung der Kraft die Vorschubkraft bzw, Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet , daß bei Überschreiten des Grenzwertes für die zeitliche Änderung der Kraft die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge herabgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herabsetzung der Vorschubkraft
bzw. Vorschubgeschwindigkeit die Bahngeschwindigkeit der" Werkzeuge im wesentlichen konstant gehalten wird bzw, bei Änderung der Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge die Vorschubkraft im wesentlichen konstant·.gehalt en wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß bei Überschreiten des jeweiligen Grenzwertes der betreffende Arbeitsparameter (Vorschubkraft
bzw. Vorschubgeschwindigkeit oder Bahngeschwindigkeit der

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Werkzeuge) auf einen vorbestimmbaren oder einen in Abhängigkeit von der Größe der Grenzwertüberschreitung gewählten Wert gebracht wird, dem eine geringere als die für zulässig erachtete Werkzeugbeanspruchung entspricht, und daß hierauf eine weitere Änderung der Größe dieses Arbeitsparameters im entgegengesetzten Sinne vorgenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte weitere Änderung der Größe des Arbeitsparameters kontinuierlich vorgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,· daß bei der genannten weiteren Änderung der Größe des Arbeit sparameters wenigstens eine Zwischenstufe mit etwa konstant bleibendem Wert dieser Größe eingehalten wird.

H-. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zwischenstufe aus eine anschließende Änderung · des Arbeitsparameters in dem genannten Sinne erst dann vorgenommen wird, wenn seit dem Auftreten der Grenzwertüberschreitung mindestens eine Periode von 27Γ/a ohne erneute Grenzwertüberschreitung vollendet ist₅ wobei "2Tf" einen vollen Bahnkreis eines Werkzeuges und "a" die Anzahl von auf einer Kreisbahn laufenden Werkzeugen bedeutet. .

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Arbeitsparameters iri der Zwischenstufe ein vorgegebener Wert ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Arbeitsparameters in der Zwischenstufe in Abhängigkeit von der Größe einer auftretenden Störung gewählt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes des zum Bewegen der Werkzeuge auf ihren Kreisbahnen erforderlichen Drehmoments die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt und/oder die Bahngeschwindigkeit der Werkzeuge erhöht wird.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einem mehrere Werkzeuge tragenden Bohrkopf, einem Drehantrieb für den Bohrkopf und einem Vorschubantrieb für diesen, gekennzeichnet durch wenigstens einigen der Werkzeuge (W) am Bohrkopf (B) zugeordnete Kraftmeßeinriehtungen (18, 20), einen diesen ggfs. über Verstärker (21) nachgeschalteten Maximalwert-Rechner (22) sowie eine dessen Meßwert-Signale verarbeitende Operationseinrichtung, mittels derer der Vorschubantrieb (7) und/oder der Drehantrieb (9) des Bohrkopfes (B) über Stellglieder (27, 37) beeinflußbar ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationseinrichtung wenigstens einen Vergleicher (25; 35) zur Ermittlung und Weitergabe derjenigen von ihm zugeführten Meßwert-Signalen, die einen vorgegebenen Grenzwert (Pi-L_1nS ^pii_m^ übersteigen, sowie eine mit den vom Vergleicher (25; 35) durchgelassenen, den Grenzwert übersteigenden Meßwert-Signalen gespeiste Steuer- oder Regeleinrichtung (26; 36) enthält.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Vorschubregler (26), mittels dessen in Abhängigkeit vom Auftreten von den Grenzwert (P,. ) überschreitenden

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Kraftmeßwerten (P) die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit (έ) auf einen Wert (S₁) regelbar ist, der einem unterhalb des Kraftgrenzwertes (P,. ) liegenden Kraftwert (P₁) entspricht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Drehzahlregler, mittels dessen in Abhängigkeit vom Auftreten von den Grenzwert (P,. ) überschreitenden Kraft-

Hm

meßwerten (P) die Bohrkopfdrehzahl (n) auf einen Wert regelbar ist, der einem unterhalb des Kraftgrenzwertes (P-,. ) liegenden Kraftwert entspricht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Vorschubregler, mittels dessen in Abhängigkeit vom Auftreten von den Grenzwert (P, . ) überschreitenden., die

lim

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zeitliche Änderung der Kraft darstellenden Steilheit©- meßwerten (P) die Vorschubkraft bzw. Vorsehubgeschwindigkeit (s) auf einen Wert regelbar ist, der einem unterhalb des Steilheitsgrenzwertes (Ptj ^ liegenden Wert entspricht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Drehzahlregler (36), mittels dessen in Abhängigkeit vom Auftreten von den Grenzwert (P₁^ ) überschreitenden, die zeitliche Änderung der Kraft darstellenden Steilheitsmeßwerten (P) die Bohrkopfdrehzahl (n) auf einen Wert regelbar ist, der einem unterhalb des Steilheitsgrenzwertes (Plim) liegenden Drehzahlwert (n) entspricht,

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationseinrichtung wenigstens einen mit dem Vergleicher (25 bzw. 35) und mit einem die Bohrkopfdrehzahl.angebenden Element, insbesondere dem Stellglied (37) für die Bohrkopfdrehzahl (n), verbundenen Rechner (29 bzw. 39) enthält, mittels dessen der Steueroder Regeleinrichtung (26 bzw. 36) die einzustellenden bzw. einzuregelnden Werte für die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit (s) und/oder Bohrkopfdrehzahl (n) vorgebbar sind.

.22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationseinrichtung wenigstens ein Zeitglied zur Berücksichtigung wenigstens einer Periode von 23T /a beim Arbeiten der Steuer- oder Eegelein*-

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richtung enthält, wobei "2üT "dem vollen Umlauf eines Werkzeuges (W) auf seiner Kreisbahn und "a" die Anzahl der auf einer Kreisbahn laufenden Werkzeuge (W) bedeutet.

23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (29 bzw. 3 9) das Zeitglied enthält oder bildet.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch eine Meß- bzw. Überwachungseinrichtung (41) für das Antriebsmoment des Bohrkopfes (B) und eine von dieser beeinflußbare Steuer- oder Regeleinrichtung (42), mittels derer bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes des Antriebsdrehmoments die Vorschubkraft bzw. Vorschubgeschwindigkeit herabsetzbar und/oder die Drehzahl heraufsetzbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen einem Vorschubregler (26) und einem Drehzahlregler (3 6) vorgeschalteten Koordinierungsrechner (42).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (23, 24) zur drahtlosen Übertragung von Meßwert-Signalen von Bohrkopf (B) auf einen ihn tragenden Teil (3) der Vorrichtung.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (18) für die Kraftmessung an oder in den Werkzeugen (W) oder deren Lagerung bzw. Halterung angeordnet sind.

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28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (20) für die Kraftmessung im Bohrkopf (B) angeordnet sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, gekennzeichnet durch einen den jeweils größten von gleichzeitig erfaßten Meßwerten ermittelnden und liefernden Maximalwert-Rechner (22).

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, gekennzeichnet durch einen den jeweils größten von im Multiplex-Verfahren erfaßten und gespeicherten Meßwerten ermittelnden und liefernden Maximalwert-Rechner (22).

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