DE2531759A1

DE2531759A1 - Verfahren und vorrichtung zum begrenzen der verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren tragarm einer teilschnittvortriebsmaschine gelagerten loesewerkzeuges auf den aufzufahrenden streckenquerschnitt

Info

Publication number: DE2531759A1
Application number: DE19752531759
Authority: DE
Inventors: Anton Dinkelbach
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: AC Eickhoff GmbH
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1975-07-16
Publication date: 1977-02-03
Also published as: DE2531759B2; US4033626A; GB1541709A; DE2531759C3

Description

7988 Bochum, den 11. Juli 1975

Gebr. Eickhoff, Maschinenfabrik u. Eisengießerei mbH, 463 Bochum

Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Teilschnittvortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zum Begrenzen der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Teilschnittvortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt, dessen Lage durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl bestimmt wird, wobei die Tragarmschwenkwinkel erfaßt und ihnen entsprechende Istwerte sowie mit Hilfe einer Profilsteuerung zugehörige Sollwerte gebildet und diese Sollwerte bei Abweichungen der Vortriebsmaschine aus ihrer Sollage durch den Abweichungen entsprechende Signale korrigiert werden.

Es ist bereits ein Verfahren zum Begrenzen der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Teilschnittvortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt vorgeschlagen worden, bei dem die Lage des Streckenquerschnittes durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl bestimmt wird. Der Bewegungsbereich des Lösewerkzeuges wird hier durch eine dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt geometrisch ähnliche Schablone begrenzt, die durch einen die Sollwerte der Koordinaten des Lösewerkzeuges bildenden Anschlag oder aber von einer Reflektionslichtschranke abgetastet wird. Dabei werden die vom Anschlag bzw. von der Reflektionslichtschranke vorgegebenen Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten bei Abweichungen der Vortriebsmaschine aus ihrer Sollage durch den Abweichungen entsprechende Signale korrigiert.

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Weiterhin sind bereits Teilschnittvortriebsmaschinen mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm gelagerten Lösewerkzeug vorgeschlagen worden, bei denen gleichfalls der Aktionsbereich des Lösewerkzeuges auf den durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl festgelegten Streckenquerschnitt begrenzt ist. Auch diese Vortriebsmaschinen besitzen Einrichtungen zum Peststellen von Krängungen und Abweichungen gegenüber einem Laserstrahl, welche den Abweichungen und/oder den Krängungen proportionale Signale zur Korrektur des Aktionsbereiches des Lösewerkzeuges erzeugen. Ein Rechner, der mit Hilfe eines das Streckenprofil in Form und Größe bestimmenden mathematischen Programms und eines einer Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges proportionalen Signales sowie gegebenenfalls auftretender Korrektursignale fortlaufend eine zu dieser Istwertkoordinate rechtwinklige, durch den Schnittpunkt der Lösewerkzeugkoordinaten verlaufende Grenzwertkoordinate errechnet, legt ständig den Punkt einer zum Streckenprofil parallel verlaufenden Bewegungsbahn fest, in welchem sich die Mitte des Lösewerkzeuges in der das Streckenprofil tangierenden Lösewerkzeugstellung befindet. Dabei wird die Grenzwertkoordinate vom Rechner mit der anderen Istwertkoordinate des Lösewerkzeuges ständig verglichen und so jede über den errechneten Grenzwert hinausgehende Lösewerkzeugbewegung unterbunden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei einer Teilschnittvortriebsmaschine den Schwenkbereich des mit einem Lösewerkzeug besetzten, allseitig schwenkbaren Tragarmes unabhängig von der Maschinenstellung auf den durch einen Laserstrahl festgelegten Strekkenquerschnitt zu begrenzen.

Dazu geht die Erfindung von dem eingangs erläuterten Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung aus und schlägt vor, vor jedem Abschlag, vorzugsweise nach dem Einstechen des Lösewerkzeuges in die

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Ortsbrust und/oder nach dem Abspannen der Teilschnittvortriebsmaschine, durch Verschwenken des Tragarmes eine im Bereich des äußersten Tragarmendes befindliche Markierung mit dem Laserstrahl zur Deckung zu bringen und die dem Tragarmschwenkwinkel proportionalen Istwertsignale mit den in der Maschinensollage und bei im Laserstrahl liegender Markierung auftretenden Sollwertsignalen der Tragarmschwenkwinkel zu vergleichen und auftretende Signaldifferenzen beim Lösen dieses Abschlages zur Korrektur der von der Profilsteuerung vorgegebenen Sollwertsignale zu benutzen. Alle Lagenabweichungen einer Teilschnittvortriebsmaschine werden bei diesem Verfahren erkennbar, weil sich die Tragarmmarkierung nur dann mit dem Strahl des Lasers zur Deckung bringen läßt, wenn der horizontale und/oder der vertikale Tragarmschwenkwinkel einen im Vergleich zu den entsprechenden Schwenkwinkeln bei der Maschinensollage unterschiedlichen Wert annimmt. Die Winkeldifferenz in den beiden Maschinenlagen stellt daher ein Maß für die Maschinenabweichungen dar und wird beim anschließenden Lösen des Abschlages als Korrektursignal für die von der Profilsteuerung vorgegebenen Sollwerte der Tragarmschwenkwinkel benutzt. Besondere Einrichtungen und Geräte, um etwa aufgetretene Lagenabweichungen der Vortriebsmaschine festzustellen und deren Größe zu ermitteln, sind daher überflüssig.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal wird zur Ausübung des Verfahrens ein Korrekturspeicher benutzt, dessen Eingänge mit den die Tragarmschwenkwinkel ermittelnden Istwertgebern und dessen Ausgänge mit den die Sollwerte bildenden Elementen der Profilsteuerung verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und an Hand des folgenden Beschreibungsteiles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittvortriebsmaschine in Seitenansicht j

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Fig. 2 die im Grundriß dargestellte Vortriebsmaschine

mit einem Blockschaltbild; Fig. 3 ein anders Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung

in einem der Fig. 2 entsprechenden Grundriß.

Die Teilschnittvortriebsmaschine 1 bearbeitet die Ortsbrust 2 der aufzufahrenden Strecke 3 mit Hilfe ihrer Schrämwalze 4> die von einem 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 Teilschnittvortriebsmaschine 1. Letztere ist mittels Raupenfahrwerken auf der Streckensohle 11 verfahrbar und nimmt das anfallende Haufwerk mit einer Ladeschaufel 12 auf, um es über das Fördermittel 13 nach hinten auszutragen. Ein innerhalb der Strecke 3 angeordneter Laser 14 gibt der Teilschnittvortriebsmaschine 1 die Abbaurichtung an. Der Strahl 15 dieses geodätisch ausgerichteten Lasers 14 verläuft parallel zur Längsrichtung der aufzufahrenden Strecke 3·

Sowohl die horizontale Achse 5 als auch die vertikale Achse 6 der Teilschnittvortriebsmaschine 1 stehen mit je einem Winkelkodierer 16 bzw. 17 in Verbindung, deren Ausgangssignale über je einen Verstärker 18 bzw. 19 einem Korrekturspeicher 20 zugehen (Fig. 2). Ferner ist ein Rechner 21 sowie ein mit dem Rechner 21 verbundener Speicher 22 vorhanden, der dem Rechner 21 alle Profildaten liefert, nämlich die mathematische Funktion des Streckenprofils bzw. die mathematischen Funktionen der einzelnen Profilabschnitte sowie die Profilradien, die die Profilabmessungen bestimmen, und die Koordinaten der Mittelpunkte dieser Radien, damit der Rechner 21 mit Hilfe dieser Daten dem jeweiligen Istwertsignal das zugehörige Sollwertsignal zuordnen kann. Zusätzlich kann der Speicher 22 auch ein Programm für den eingentlichen Lösevorgang liefern und damit den Weg, den die Schrämwalze 4 beim Lösen eines Abschlages 23 auf der

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Ortsbruet beschreibt, festlegen.

Es ist aber auch möglich, daß der Bedienungsmann der Teilschnittvortriebsmaschine 1 den Tragarm 7 mittels einer nicht dargestellten Handsteuerung beliebig über den Querschnitt der Ortsbrust führt und den anstehenden Abschlag 23 löst. In beiden Fällen, sowohl bei der Steuerung des Tragarmes 7 mit Hilfe des Rechners 21 als auch bei der Steuerung von Hand, wird der Tragarm über die elektrohydraulischen Steuerelemente 24, 25 durch Beaufschlagen der Stellzylinderpaare 8, 9 betätigt.

Beim Einsatz der Handsteuerung hat der Rechner 21 lediglich die Aufgabe, den Schwenkbereich des Tragarmes 7 zu begrenzen, um die Schrämwalze 4 daran zu hindern, über das Profil der aufzufahrenden Strecke 3 hinauszulaufen.

Zweckmäßigerweise wird vor dem Lösen eines Abschlages 23 die Schrämwalze 4 der Vortriebsmaschine 1 zunächst in die Ortsbrust 2 eingefahren und gegebenenfalls die Teilschnittvortriebsmaschine 1 in der Strecke 3 fest verspannt. Danach wird der Tragarm 7 in eine Schwenkstellung gebracht, in der seine Markierung 26, die sich am äußersten Tragarmende befindet, genau im Strahl 15 des Lasers 14 liegt. Die den Tragarmschwenkwinkel <*. und β entsprechenden Istwertsignale der Winkelkodierer 16, 17 gehen als Ausgangssignal der Verstärker 18, 19 dem Korrekturspeicher 20 zu und werden hier mit gespeicherten Sollwertsignalen verglichen, die den Sollwertsignalen der Tragarmschwenkwinkel Ot und β entsprechen, welche in der Sollage der Vortriebsmaschine 1, bei im Laserstrahl 15 befindlicher Markierung 25, auftreten. Daher ist die vor Beginn der Vortriebsarbeit im Korrekturspeicher 20 ermittelte Sollwert-Istwertdj fferenz ein Maß für die Abweichung der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Sollage. Erfindungsgemäß wird die der Maschinenabweichung entsprechende Signaldifferenz

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beim Lösen des anstehenden Abschlages 23 zur Korrektur der Sollwerte des Rechners 21 benutzt. Dazu sind die beiden Ausgänge des Korrekturspeichers 20 mit dem Rechner 21 verbunden, dem somit neben den Istwertsignalen der Tragarmschwenkwinkel oL und β ständig auch die Korrektursignale des Speichers 20 zugehen. Mit Hilfe der von den Winkelkodierern 16, 17 erzeugten und über die beiden Verstärker 18, 19 gehenden Istwertsignale und der ihm vom Speicher 22 zugehenden Profildaten sowie der Korrektursignale des Korrekturspeichers 20 bildet der Rechner 21 die die beiden elektrohydraulischen Steuerelemente 24, 25 betätigenden Sollwertsignale, die über die Stellzylinderpaare 8, 9 die Tragarmbewegung auslösen und die Schrämwalze 4 innerhalb des durch den Laser 14 festgelegten Streckenquerschnitt halten oder aber die elektrohydraulischen Steuerelemente 24, 25 nur innerhalb des Streckenquerschnittes für die Handbetätigung freigeben.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 besitzt die Teilschnittvortriebsmaschine 1 eine Anzeigevorrichtung 27, auf deren Fläche 28 das verkleinerte Profil des aufzufahrenden Streckenquerschnittes in Form einer Schablone 29 oder einer Zeichnung aufgetragen ist. Eine von der Handbetätigung 30 mittels zweier Stellmotoren 31, 32 Über die ganze Fläche 28 bewegbare Reflektionslichtschranke 33 tastet das Schablonenprofil ab. Sie erzeugt über Winkelkodierer 34, 35, die die Stellwege der beiden Stellmotoren 31, 32 messen, und über Verstärker 36, 37 den Koordinaten der Reflektionslichtschranke 33 entsprechende Signale, die den Differenzverstärkern 38, 39 zugehen und die Sollwerte der Schrämwalzenkoordinaten bilden. Die Schrämwalze 4 nimmt daher auf der Ortsbrust 2 stets eine Lage ein, die der Lage der Reflektionslichtschranke 33 auf der Schablone 29 entspricht und läuft somit stets der vom Bedienungsmann mittels der Handbetätigung 30 über die Schablonenfläche geführten Reflektionslichtschranke 33 nach. Infolgedessen löst sie nur einen dem Schablo-

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nenprofil ähnlichen, aber größeren Querschnitt, nämlich die Ortsbrust 2,der aufzufahrenden Strecke 3· Die den Tragarmschwenkwinkeln cc und β entsprechenden Istwertsignale werden von den beiden mit den Schwenkachsen 5> 6 der Teilschnittvortriebsmaschine 1 in Verbindung stehenden Winkelkodierern 16, 17 gebildet und über die Verstärker 18, 19 dem Korrekturspeicher 20 sowie den Differenzverstärkern 38, 39 zugeführt. Innerhalb der beiden Differenzverstärker 38, 39 wird das der Sollwert- Istwertdifferenz entsprechende Ausgangssignal gebildet, das die elektrohydraulischen Steuerelemente 24, 25 betätigt und die Schrämwalze 4 im Sinne eines Sollwert- Istwertabgleichs nachfuhrt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel enthält der Korrekturspeicher 20 Sollwertsignale, die den Tragarmschwenkwinkeln oc und β entsprechen, die in der Sollage der Teilschnittvortriebsmaschine 1, bei im Laserstrahl 15 befindlicher Markierung 25 des Tragarmes 7y auftreten.

Nachdem die Schrämwalze 4 in die Ortsbrust 2 eingefahren worden ist, wird der Tragarm 7 der feeistehenden oder in der Strecke 3 verspannten Teilschnittvortriebsmaschine 1 in eine Stellung gebracht, in der die Tragarmmarkierung 26 im Strahl 15 des Lasers 14 liegt. Ermittelt der Korrekturspeicher 20 eine Signaldifferenz zwischen den ihm zur Verfügung stehenden Sollwertsignalen und den Istwertsignalen der in dieser Situation vorhandenen Tragarmschwenkwinkel Oi. und β , so sind die auftretenden Signaldifferenzen den Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Sollage proportional.

Die auf diese Weise ermittelten Sollwert- Istwertabweichungen gehen den beiden Differenzverstärkern 38, 39 als Korrektursignale zu, beeinflussen deren Auegangssignale, die die elektrohydraulischen Steuerelemente 24» 25 betätigen, und gleichen die Lagenabweichungen der Teilschnittvortriebsmaschine 1 durch entsprechendes Steuern des Tragarmes 7 aus.

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In beiden Ausfuhrungsbeispielen wird, nachdem der Abschlag 23 der Ortsbrust 2 gelöst und die Teilschnittvortriebsmaschine 1 mit ihrer Schrämwalze 4 bis vor die neue Ortsbrust 2 gefahren bzw. mit ihrer Schrämwalze 4 in diese Ortsbrust eingefahren worden ist, das Korrektursignal des Speichers 20 vor dem Lösen des nächsten Abschlages neu ermittelt und dazu zunächst wieder die Markierung 26 des Tragarmes 7 mit dem Laserstrahl 15 zur Deckung gebracht. Auf diese Weise wird ein stetiger Übergang der einzelnen Streckenabschläge 23 erzielt und der Streckenquerschnitt genau in Übereinstimmung mit der durch den Laser 14 vorbestimmten Sollage gehalten.

Selbstverständlich können anstelle der in beiden Ausführungsbeispielen zur Ermittlung der Istwerte der Tragarmschwenkwinkel oC und β benutzten Winkelkodierer, die digitale Ausgangssignale liefern, auch Potentiometer benutzt werden, deren Ausgangssignale Analogsignale sind.

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Claims

7988 Medium, don M. 7. ll»7S Patentansprüche

1. Verfahren zum Begrenzen der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Teilschnittvortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt, dessen Lage durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl bestimmt wird, wobei die Tragarmschwenkwinkel erfaßt und ihnen entsprechende Istwerte sowie mit Hilfe einer Profilsteuerung zugehörige Sollwerte gebildet und diese Sollwerte bei Abweichungen der Vortriebsmaschine aus ihrer Sollage durch den Abweichungen entsprechende Signale korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Abschlag (23)j vorzugsweise nach dem Einstechen des Lösewerkzeuges (4) in die Ortsbrust (2) und/oder nach dem Abspannen der Teilschnittvortriebsmaschine (l), durch Verschwenken des Tragarmes (7) eine im Bereich des äußersten Tragarmendes befindliche Markierung (26) mit dem Laserstrahl (15) zur Deckung gebracht wird und die den Tragarmschwenkwinkeln (οι· _yß ) proportionalen Istwertsignale mit den in der Maschinensollage und bei im Laserstrahl (15) liegender Markierung (26) auftretenden Sollwertsignalen der Tragarmschwenkwinkel (<*,/?) verglichen und auftretende Signaldifferenzen beim Lösen dieses Abschlages (23) zur Korrektur der von der Profilsteuerung vorgegebenen Sollwertsignale benutzt werden.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Korrekturspeicher (20), dessen Eingänge mit

den die Tragarmschwenkwinkel (oc,/3) ermittelnden Istwertgebern
(l6, 17) und dessen Ausgänge mit den die Sollwerte bildenden Elementen (21, 33, 39) der Profilsteuerung verbunden sind.

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