DE2511471A1 - Hydraulische bohrmaschine, insbesondere steinbohrmaschine - Google Patents
Hydraulische bohrmaschine, insbesondere steinbohrmaschineInfo
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Description
Oy Tampella Ab A 34 JlQ
33100 !ampere 10, Finnland Den ^ ^ ,975
Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Steinbohrmas chine
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bohrmaschine,
insbesondere eine Steinbohrmaschine, mit einer Schlagmaschine, einem Rotationsmotor und einem Vorschubmotor, denen jeweils
Pumpen und Ventile zugeordnet sind.
Üblicherweise muß bei der Bedienung einer derartigen Maschine die Arbeit der Bohrstange beobachtet werden, weil das zu
bohrende Material, z.B. Gestein, erheblich inhomogen sein kann, so daß die Bohrstange bei konstanter Schlag- und Vorschubleistung
mit verschiedener Geschwindigkeit und Richtung in das Gestein eindringt. Das Bohrloch kann sich dabei verstopfen und
der Bohrvorgang zum Stillstand kommen. Bei der Bedienung muß darum die Schlag- und Vorschubleistung geregelt werden. Daher
bereitet eine gleichzeitige Bedienung mehrerer Bohrmaschinen Schwierigkeiten.
Es ist eine hydraulische Bohrmaschine bekannt (FR-PS 2 129 276), bei der die Schlagvorrichtung mit dem Rotationsmotor für die
Bohrstange in Reihe geschaltet ist, womit bei zunehmendem Rotationswiderstand der am Rotationsmotor entstehende Druckverlust
die Leistung der Schlagvorrichtung vermindert, um ein Festklemmen der Bohrstange zu vermeiden. Beim Einleiten des
Bohrvorganges und beim Bohren von merklich inhomogenem Material arbeitet jedoch diese Anordnung gerade umgekehrt als es zweckmäßig
wäre. Wenn die Bohrstange frei oder in weichem Material
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rotiert, ist die Schlagleistung am höchsten. Die Schlag- und Vorschubleistung sollten aber gering sein, um die Bohrstange
mit Feinvorschub in hartes Material einzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bohrmaschine der eingangs geschilderten Art die Funktionen aller drei
hydraulischen Kreise, d.h. die Schlagmaschine, den Rotationsmotor und den Vorschubmotor in Abhängigkeit voneinander hydraulisch
zu steuern, so daß die Arbeit mit der Bohrmaschine weitgehend automatisiert und die Bohrarbeit so erleichtert wird,
daß eine Person gleichzeitig die Arbeit mehrerer Bohrmaschinen gleichzeitig überwachen kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Unter Automatisierung ist in diesem Zusammenhang das Zusammen- - wirken der Schlagvorrichtung, des Rotationsmotors für die
Bohrstange und des Motors in der Vorschubeinrichtung der Bohrstange
zu verstehen, in dem Sinne, daß der Bohrstangen-Rotationsmotor gewissermaßen als Fühlglied arbeitet und an die Schlagvorrichtung
den Befehl abgibt, mit höherer oder niedrigerer Leistung zu arbeiten, und außerdem den Bohrstangen-Vorschubmotor
über die Schlagvorrichtung so steuert, daß bei Abnahme der Schlagieistung die Vorschubleistung ebenfalls abnimmt.
Bei einer zweckmäßigen Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen
Maschine werden beim Absinken der Schlagleistung unter eine gewisse Grenze die Drehrichtung des Vorschubmotors und die
Vorschubrichtung umgekehrt.
Dn folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, die das Hydraulikschema einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine
darstellt.
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251U71
Im Hydraulikschema sind nur die wesentlichen für die Arbeits
weise maßgeblichen Elemente dargestellt.
Der hydraulische Kreis enthält drei Teile, nämlich je einen
Kreis, der die Schlagmaschine 7 bzw. den Rotationsmotor 13
bzw. den Vorschubmotor 8 enthält.
Das Richtungsventil 2 hat die Aufgabe, die von der Pumpe 1 B
geförderte Druckflüssigkeit entweder dem den Vorschubmotor 8 enthaltenen Kreis zuzuleiten, wobei die Drehgeschwindigkeit
des Vorschubmotors 8 dem Eilgang entspricht oder wahlweise dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis, wobei in der
Hauptsache die der Schlagmaschine zugeführte Flüssigkeitsmenge vergrößert wird, während eine kleinere Teilmenge der Flüssigkeit
zum Vorschubmotor 8 strömt. Es kann durch manuelle oder elektrische Steuerung gewählt werden, ob auf Eilgang geschaltet
werden soll, wobei in der zur Schlagmaschine 7 führenden Leitung kein Überdruck vorhanden ist, oder ob die Fördermenge der beiden
Pumpen IA und IB zur Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge in dem
die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis verwendet werden soll. Mittels eines von einem hydraulischen oder elektrischen Endschalter
ausgelösten Impulses kann das Ventil 2 auf Durchlaß geschaltet werden, wobei die Fördermenge von beiden Pumpen 1 A
und IB in den Behälter geleitet wird.
Das Richtungsventil 5 hat den Zweck, den beim Vorschubmotor 8
ankommenden Flüssigkeitsstrom so zu steuern, daß es möglich ist, den Drehsinn des Vorschubmotors 8 von Hand oder elektrisch
vorzugeben. Mittels eines hydraulischen oder elektrischen Impulses kann das Ventil auf Durchlaß geschaltet werden, wobei
die zum Ventil 5 strömende Flüssigkeit in den Behälter geleitet wird.
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Das Richtungsventil 12 hat die Aufgabe, bei Bedarf, z.B. beim Einleiten des Bohrvorgangs, die Fördermenge der Pumpe 11
auf freiem Umlauf zu steuern. Das Ventil 12 wird durch manuelle oder elektrische Steuerung oder mittels eines
hydraulischen oder elektrischen Impulses betätigt. Wenn sich das Ventil 12 in derjenigen Lage befindet, in welcher
die Fördermenge der Pumpe 11 in den den Rotationsmotor 13
enthaltenden Kreis geleitet wird, hat die vermehrte Fördermenge die Aufgabe, die Drehgeschwindigkeit des Rotationsmotois 13 zu
erhöhen. Beim normalen Bohren leitet das Ventil 12 die Druckflüssigkeit von der Pumpe 11 zum Rotationsmotor IJ.
Die Druckbegrenzungsventile 4, 14, 15 haben die Aufgabe, den in jedem ein Druckbegrenzungsventil enthaltenden Kreis herrschenden
Druck zu begrenzen, damit die konstruktiv bedingten Maximaldrücke nicht überschritten werden.
Das Druckverhältnisventil 3 hat die Aufgabe, in den den Vorschubmotor
8 enthaltenden Kreis eine solche Menge Druckflüssigkeit einzuleiten, daß der Druck in dem betreffenden Teil des Kreises
ständig, unabhängig von der vom Vorschubmotor 8 benötigten Flüssigkeitsmenge, unterhalb eines bestimmten, für den Vorschubmotor
zugelassenen Wertes gehalten wird. Während des normalen Bohrvorgangs hat das Verhältnis ventil 3 die Aufgabe, den Druck
in dem die Schlagvorrichtung 7 enthaltenden Kreis zu überwachen und den Druck in dem den Vorschubmotor 8 enthaltenden
Kreis im gleichen Verhältnis so zu ändern, daß bei Abfall des Drucks in dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis auch der
Druck in dem den Vorschubmotor 8 enthaltenden Kreis vermindert wird. Hierbei hat eine Verminderung der Schlagleistung eine
Entlastung der Vorschubleistung und umgekehrt zur Folge.
Das Richtungsventil 6 hat die Aufgabe, bei Abfall des Drucks
in dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis unter den Sollwert den Flüssigkeitsstrom am Vorschubmotcr 8 so zu leiten,
daß der Drehsinn des Vorschubmotors 8 umgekehrt wird. Die
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Funktion des Richtungsventils 6 hängt eng mit derjenigen des Strömungsregelungsventils 9 zusammen.
Das Stromungsregelungsventil 9 hat die Aufgabe, bei Druckanstieg
in dem den Rotationsmotor 13 enthaltenden Kreis über einen bestimmten
Sollwert einen von dem Maß der Überschreitung abhängigen Teil der Flüssigkeit, die in dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden
Kreis strömt, in den Behälter zu leiten und damit den Druck in dem betreffenden Kreis zu mindern. Dabei wird die Kraft des
Schlages der Schlagmaschine 7 vermindert, und außerdem sinkt der Druck in dem den Vorschubmotor 8 enthaltenden Kreis infolge
der Wirkung des Verhältnisventils 3* und die Vorschubgeschwindigkeit
nimmt ab. Bei Abfall des Drucks unter einen bestimmten Grenzwert kehrt das Richtungsventil 6 den Drehsinn des Rotationsmotors
8 um.
Das Stromungsregelungsventil 10 hat die Aufgabe, bei Abfall
des Drucks in dem den Rotationsmotor 8 enthaltenden Kreis unter den dem normalen Bohrvorgang entsprechenden Wert Druckflüssigkeit
aus dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis abzuleiten und damit den in dem betreffenden Kreis herrschenden
Druck herabzusetzen. Hierbei wird die Schlagleistung der Schlagmaschine 7 vermindert und die Vorschubleistung des Vorschubmotors
8 wird geringer. Dies ist insbesondere beim Ansatz zu einem neuen Bohrloch von Bedeutung, wobei die Fördermenge
der Pumpe 11 mittels des Ventils 12 frei umläuft.
Wenn die Bohrstange die vordere Grenze erreicht hat, steuert der Endschalter 16 das Richtungsumkehrventil 2 in die Lage
um, in der es den Druck in dem die Schlagmaschine 7 enthaltenden Kreis vermindert, wobei das Richtungsventil 6 wirksam
wird, und die Drehrichtung des Vorschubmotors 8 umkehrt, während gleichzeitig das Ventil 2 die Druckflüssigkeit
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am Verhältnisventil 3 vorbei direkt an den Vorschubmqtor 8
für dessen Eilgang leitet.
Wenn die Bohrstange die hintere Endlage erreicht hat, steuert
der Endschalter 17 das Ventil 5 in seine Mittellage um, wobei der Vorschubmotor 8 zum Stillstand kommt, außerdem wird das
Ventil 12 in seine Durchlaßstellung gesteuert. Anschließend ist die Bohrmaschine zu einem neuen Bohrvorgang einsatzbereit.
Die beschriebene hydraulische Bohrmaschine arbeitet also nach Abgabe des Bohrbefehls vollautomatisch, ohne daß die Gefahr
einer Klemmung oder Prellung der Bohrstangenspitze beim Einleiten des Bohrvorgangs oder beim Durchstossen von Hohlräumen
besteht. Ferner ist es möglich, das Verhältnis der Rotationsleistung zur Schlagleistung nichtlinear in gewünschter Weise
zu regeln.
- 7 - ( Ansprüche )
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Claims (8)
1. Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Steinbohrmaschine, mit einer Schlagmaschine, einem Rotationsmotor und einem
Vorschubmotor, denen jeweils Pumpen und Ventile zugeordnet sind, gekennzeichnet durch ein Ventil (9), welches von
dem den Rotationsmotor (13) enthaltenden Kreis derart
gesteuert ist, daß es beim Anstieg des Drucks in diesem Kreis über einen bestimmten Grenzwert Druckflüssigkeit aus
dem die Schlagvorrichtung (7) enthaltenden Kreis abzulassen beginnt, sowie durch ein weiteres Ventil (10), das von dem
den Rotationsmotor enthaltenden Kreis derart gesteuert ist, daß es bei Abfall des Drucks in diesem Kreis unter einen
bestimmten Grenzwert Druckflüssigkeit aus dem die Schlagvorrichtung (7) enthaltenden Kreis abzulassen beginnt.
2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Plüssigkeitskreis des Vorschubmotors (8) angeordnetes
Ventil (3), welches von den Druckschwankungen in dem die Schlagmaschine (7) enthaltenden Kreis derart gesteuert ist,
daß die Vorschubleistung bei abnehmender Schlagleistung abnimmt und umgekehrt.
3. Bohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Vorschubmotor (8) enthaltende Kreis mit dem die
Schlagmaschine (7) enthaltenden Kreis über ein Druckverhältnisventil (3) verbunden ist, welches die Strömung der
Flüssigkeit zum Vorschubmotor (8) unter Steuerung durch die Druckschwankungen in dem die Schlagmaschine (7) enthaltenden
Kreis regelt.
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4. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet
durch ein im Kreis des Vorschubmotors (8) angeordnetes Richtungsventil (6), welches von dem die Schlagvorrichtung
(7) enthaltenden Kreis derart gesteuert ist, • daß bei Druckabfall in diesem Kreis unter einen bestimmten ■
Grenzwert der zum Vorschubmotor (8) führende Hochdruckkanal als Niederdruckkanal geschaltet wird und umgekehrt.
5. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem die Schlagmaschine (7) enthaltenden Kreis
einRichtungsumkehrventil (2) angeordnet ist, das über einen
das Ende des Vorschubweges bestimmenden Endschalter derart gesteuert ist, daß es gleichzeitig die Druckflüssigkeit am
Verhältnisventil (3) vorbei direkt zum Vorschubmotor (8)
leitet und den Druck in dem die Schlagmaschine (7) enthaltenden Kreis mindert, wobei das Richtungsventil (6)
zur Umkehr der Vorschubbewegung betätigt wird.
6. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5* gekennzeichnet
durch ein von Hand oder elektrisch zu betätigendes Richtungsventil (5) zur Umkehr des Drehsinnes des Vorschubmotors
(8).
7. Bohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtungsventil (5) über einen die hintere Begrenzung
des Vorschubweges bestimmenden Endschalter (17) auf freien Flüssigkeitsumlauf steuerbar ist.
8. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis I3 gekennzeichnet
durch ein Ventil (12), mit dem von Hand oder elektrisch die Fördermenge der Pumpe (11) für den Rotationsmotor (13)
zum freien Flüssigkeitsumlauf steuerbar ist.
9· Bohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil (12) durch einen die hintere Begrenzung des Vorschubweges bestimmenden Endschalter (17) auf freien
Flüssigkeitsumlauf steuerbar ist.
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