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Vortriebsmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Vortriebsinaschine mit zur Ortsbrust parallelem
Tragarm, der zwischen seinen beiden Enden um eine zur Streckenlängsrichtung parallele,
in der senkrechten Symmetrieebene des Streckenprofils liegende Achse schwenkbar
gelagert und an beiden Enden mit je einer von einem eigenen Motor angetriebenen
Schrämwalze besetzt ist.
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Vortriebsmaechinen dieser Gattung sind durch die OS 19 63 690 bekannt.
Sie sind, da ihre beiden Schrämwalzen auf einer gemeinsamen oder auf unterschiedlichen
Kreisbahnen um die Schwenkachse des Tragarmes herumgeführt werden, nur in der Lage,
Tunnel bzw. Strecken kreisförmigen Querschnittes herzustellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vortreibsmaschine der eingangs
erläuterten Gattung so auszubilden, daß sie sit einer ihrer beiden Schrämwalzen
auch eine etwa ebene Streckensohle schneiden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vortriebsmaschine der obengenannten Bauart
dadurch gelöst, daß die Schwenkachse des Tragarmes in einer in senkrechter Richtung
verschiebbaren Führung des Maschinengestells angeordnet ist und daß an einem der
beiden Tragarmenden ein Lenker angreift, der mit seinem anderen Ende un eine in
der senkrechten Symmetrieebene der Ortsbrust, oberhalb der FUhrung liegende Gestellachse
schwenkbar gelagert ist und unter dem Einfluß einer Antriebsvorrichtung um diese
Achse eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausführt, die sich mindestens Uber
einen Halbkreis erstreckt, dessen Durchmesser zur Strecken sohle parallel liegt.
Bei einer so ausgebildeten Vortriebsmaschine bewegt sich die unterhalb der Tragarmschwenkachse
befindliche Schräswalze unter dem Einfluß des Lenkers weitgehend horizontal von
einem zum anderen Streckenstoß, weil der Tragarm der beiden Schräswalzen bei seiner
Schwenkbewegung um die ihn tragende Achse durch den Lenker zusammen mit seiner Schwenkachse
gleichzeitig
in der Führung vertikal verschoben wird. Lediglich
die am anderen Tragarmende befindliche Schrämwalze, die die Streckenfirst schneidet,
führt bei dieses Vorgang einen kreisförmigen Schnitt aus, der durch die Länge des
Lenkers bestimmt wird und durch den Halbkreis vorgegeben ist, über den sich der
Endpunkt des Lenkers bewegt.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Schwenkachse des Tragarmes
in ihrer untersten Lage in beiden Richtungen gegen den Widerstand elastischer, beispielsweise
hydraulischer Mittel quer zur Synetrieebene der Ortsbrust verschiebbar gelagert
und geführt sein. Dadurch wird es möglich, auch die im Ubergangsbereich zwischen
der unteren und der oberen Schrämwalze an beiden Strekkenstößen stehenbleibenden
Zwickel mit Hilfe der Schrämwalzen zu beseitigen, indes san den Aktionsbereich des
Lenkers in beiden Richtungen über den Halbkreis hinaus vergrößert und dadurch eine
Uberdeckung des schnittbereichs beider Schräswalzen erzielt, die die von den beiden
Schrämwalzen freigeschnittenen Konturen des Streckenprofils praktisch ansatzlos
ineinander übergehen läßt.
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Die Querverschiebung, die die Tragarmschwenkachse bei dieser Schneidvorgang
an der tiefsten Stelle ihrer Vertikalbewegung ausführt, wird allein durch die Horizontalkosponente
der in Tragarmlängerichtung wirkenden Kraft verursacht, die der Lenker in den Tragarm
einleitet.
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Zweckmäßigerweise ist bei dieser Vortriebssaschine die Schwenkachse
in einem Gleitstein gelagert, der sich innerhalb einer förmigen FUhrung befindet,
deren beide horizontale Schenkel durch je einen federnd gelagerten, sit der jeweiligen
Seitenfläche des senkrechten Führungsschenkels in seiner Totlage bündig liegenden
Kolben gegenüber des senkrechten Führungsschenkel abgeschlossen sind. Auch können
die beiden Kolben hydraulisch beaufschlagbar, in ihrer mit den Seitenflächen des
senkrechten Führungsschenkels bündigen Lage blockierbar sowie in ihrer Blockierung
und Beaufchlagung in Abhängigkeit von der Tragarmschwenkrichtung steuerbar sein.
Die federbelastote- Kolben göbe- bereits unter des Druck der in der Schwenkachse
wirksamen Horizont lkotpononte nach und lassen horizontale Verschiebebewegungen
der in ihrer tiefsten Lage befindlichen Schwenkachse zu Die Federkraft des nachgebenden
Kolbens
bringt dann beim Wechseln der Schwenkrichtung des Tragarmes, die Schwenkachse wieder
in ihre Ursprungslage zurück oder unterstützt zumindest diese Bewegung bei der durch
den Lenker hervorgerufenen Bewegungsumkehr des Tragarms Bei hydraulisch beaufschlagbaren
Kolben kann diese Rückführbewegung mit Hilfe des Flüssigkeitsdruckes erreicht werden,
wobei die Beaufschlagung des jeweils eingerückten Kolbens und auch die Freigabe
des zuvor durch die Druckflüssigkeit blockierten Kolbens in Abhängigkeit von der
Tragarsachwenkrichtung gesteuert werden kann.
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Um die Abmessungen des Querschnitt es der aufzufahrenden Strecke beeinflussen
zu können, empfiehlt es sich, das Verhältnis der beiden durch die Schwenkachse bestimmten
Tragarmabschnitte veränderbar zu machen. Dazu kann der Tragarm gegenüber seiner
Schwenkachse längsverschiebbar und feststellbar angeordnet sein. Es läßt sich dann
durch ein anderes Verhältnis der beiden durch die Schwenkachse festgelegten Tragarmabschnitte
das Querschnittsprofil der aufzufahrenden Strecke in gewissen Grenzen verändern
und den beweiligen Bedürfnissen anpassen.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Vortriebsuschine dazu
mit einem den Tragarm in Längsrichtung gegenüber seiner Schwenkachse verstellenden
Antrieb ausgerüstet sein. Zwecktigerweise ist dieser Antrieb steuerbar, und zwar
derart, daß das Verhältnis der durch die Schwenkachse bestimmten Längenabschnitte
des Tragarmes in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel des Lenkers einstellbar ist. Auf
diese Weise läßt sich die an der Streckenaohle schneidende Schränralze ziemlich
genau in einer Ebene halten, die rechtwinklig zu der durch die Mitte der Schwenkachse
und durch die Drehachse des Lenkers verlaufenden Ebene liegt.
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Eine exakte Führung der unteren Schrämwalze auf einer rechtwinklig
zur senkrechten Symmetrieebene der Strecke liegenden Geraden wird erreicht, wenn
das Verhältnis der beiden durch die Schwenkachse festgelegten Tragarmabschnitte
ständig durch die Gleichung
bestimmt und fortlasifend durch den entsprechend gesteuerte Stellantrieb des Tragarmes
eingehalten wird. wobei e dem
Verhältnis der beiden Tragarmabschnitte
##, #21 dem jeweiligen Schwenkwinkel des Lenkers und 9 dem Verhältnis Tragarmlänge
zur Länge des Lenkers entspricht. Steuert man den den Tragarm in dessen Längsrichtung
verstellenden Antriebsmotor in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel #21 des Lenkers mittels
einer der vorgenannten Gleichung entsprechenden, beispielsweise elektrischen Größe,
eo bewegt sich die Achse der die Streckensohle freischneidenden Schrämwalze genau
auf einer Geraden, da in diesem Fall ständig das den jeweiligen Schwenkwinkel #21
des Lenkers entsprechende Verhältnis t eingehalten wird.
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Um zu vermeiden, daß beim Bearbeiten der Ortsbrust Mineralrippen zwischen
den beiden Schrämwalzen stehenbleiben, wird vorgeschlagen, die Durchmesser der beiden
Schrämwalzen etwa gleich dem Abstand Tragarmschwenkachse - Streckenfirst zu bemessen.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 + 2 die von der Vortriebsmaschine geschnittene Ortsbrust
mit den sie bearbeitenden Schrämwalzen und den diese Schrämwalzen tragenden bzw.
führenden Vorrichtungen in einer schematischen Ansicht; Fig. 3 die Schwenkachsenführung
des Tragarmes in einer chematischen Ansicht; Fig. 4 die Tragarmführung und den Stellantrieb
in einer teilweise geschnittenen Ansicht.
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Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungabeispiel ist der Schrämwalzentragarm
der nicht dargestellten Vortriebsmaschine mit 1 bezeichnet und an beiden Enden mit
je einer Schrämwalze 2 bzw. 3 besetzt, die um senkrecht auf die Ortsbrust 4 gerichtete
Achsen 5 bzw. 6 drehbar gelagert sind. Ein Gleitstein 7, der sich innerhalb der
senkrechten Symmetrieebene 8 der Ortsbrust 4 befindet und in Richtung des Doppelpfeiles
9 in einer Führung 10 der Vortriebsmaschine verschiebbar angeordnet ist, hält den
Tragarm 1 um eine senkrecht auf die Ortabrust 4 gerichtete, gleichfalls innerhalb
der Symmetrieebene 18 liegende Achse 11 schwenkbar. In dem Aueführungsbeispiel nach
den Figuren 1 und 2 haben die beiden durch die Achse 11 unterteilten Tragarmabschnitte
la, lb gleiche Längen.
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Der die obere Schrämwalze 2 haltende Tragarmabschnitt lb steht mit
einem Lenker 12 in Verbindung, der gelenkig am Ende des Tragarmabschnittes lb, im
Drehpunkt der hier gelagerten Schrämwalze 2, angreift und der mit seinem anderen
Ende gleichfalls schwenkbar in der senkrechten Symmetrieebene 8 der Ortsbrust 4
gelagert ist.
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Er bewegt sich in einer zum Tragarm 1 versetzten Ebene und greift
mit seinem dem Tragarm abgewandtem Ende an einer Achse 13 des Maschinengestells
14 an, auf der beispielsweise ein Zahnrad 15 angebracht ist, Uber das die Antriebsbewegung
eines nicht dargestellten Stellantriebes in den Lenker 12 eingeleitet wird.
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Unter der Einwirkung des Stellantriebes führt der Lenker 12 eine hin-
und hergehende Bewegung um seine Achse 13 aus. Dabei verschwenkt er das mit ihm
verbundene Tragarmende und damit auch die obere Schrämwalze 2 über den mit 16 bezeichneten
Halbkreis, dessen Durchmesser 17 rechtwinklig zur Symmetrieebene 8 der Ortsbrust
4 liegt und sich oberhalb der Schwenkachse 11 befindet.
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Dieser Halbkreis 16 bestimmt auch die Kontur des oberen Teils der
Ortsbrust 4, weil, wie besonders in der Figur 2 dargestellt, die Drehachse 5 der
oberen Schräxwalze 2 sich auf diesem Halbkreis 16 bewegt. Daher wird in der Walzenstellung
nach der Figur 2 der Lenker 12 vom Tragarm 1 verdeckt. Der untere Teil der Ortsbrust
4, also der Bereich der Streckensohle, wird allein von der Schrämwalze 3 freigeschnitten.
Die Schrflmwalze 3 führt unter dem Einfluß des auf den Tragarm 1 einwirkenden Lenkers
12 nicht nur eine zur oberen Schrämwalze 2 gegenläufige hin- und hergehende
Schwenkbewegung
Uber die ganze Streckenbreite aus, sondern sie wird auch, da der Gleitstein 7 sich
bei dieser Schrämwalzenbewegung innerhalb der Führung 10 gleichzeitig vertikal verschiebt,
in ihrem Arbeitsniveau verstellt, so daß der von ihr bestrichene Teil der Streckensohle
weitgehend eben verläuft.
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Die zwischen den beiden Schrämwalzen 2 und 3 an den Streckenstößen
stehenbleibenden Zwickel 18, die bei der 1800 betragenden Pendelbewegung des Lenkers
12 von den Schrämwalzen 2,3 nicht erfaßt werden, brechen zumindest teilweise weg.
Sie lassen sich aber auch wegschneiden, wenn die Lenkerbewegung Uber den Halbkreis
16 hinaus vergrößert wird.
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Um für diesen Fall einen kontinuierlichen Ubergang der Schneidbereiche
beider Schrämwalzen 2,3 zu erzielen, hat der Gleitatein 7 in seiner unteren Totlage
die Möglichkeit, den vertikalen Teil 10 seiner Führung in der einen oder anderen
Richtung zu verlassen, um an dieser Stelle eine Horizontalbewegung unter dem Druck
des Lenkers 12 auszuführen. Dazu ist, wie insbesondere aus der Figur 3 hervorgeht,
die Führung 10 £-förmig ausgebildet und besitzt unten horizontalc Schenkel 10a,
10b, die sich nach beiden Seiten, von der Symmetrieebene 8 ausgehend, erstrecken
und durch je einen federbelasteten Kolben 19, der über nicht dargestellte Hydraulikleitungen
beaufachlagbar ist, abgeschlossen sind. Beide Kolben 19 lassen eine Verschiebung
des Gleitsteins 7 quer zur Symmetrieebene 8 zu, und zwar nur dann, wenn der Gleitstein
7 sich in ######## seiner unteren Totlage befindet, wo er von der in der Achse 11
wirksamen Horizontalkomponente der vom Lenker 12 auf den Tragarm 1 einwirkenden
Stellkraft gegen einen der beiden Kolben 19 gedrückt wird, und dann in Kraftrichtung
in den entsprechenden Schenkelabschnitt 10a oder lOb ausweichen kann. Beide Kolben
19 sind als Stufenkolben ausgebildet und schließen mit ihrem dem Gleitstein 7 zugewandten
Bund 20 die horizontalen Führungsachenkel 10a, 10b gegenüber dem senkrechten Schenkel
10 ab, wenn sie sich in ihrer inneren Totlage befinden, in der der Bund 20 bündig
mit der Wand des senkrechten FUhrune--chonkelz 10 liegt. Außerdem können beide Kolben
19 hydraulisch beaufschlagbar und in ihrer inneren Totlage hydraulisch blockierbar
sein. Darüber hinaus kann die Beaufschlagung und damit die Freigabe des jeweils
von Gleitstein 7 belasteten Kolbens 19 in Abhängigkeit von der Tragaraschwenkvorrichtung
steuerbar
sein, damit nur der in Richtung der Horizontalkomponente vor dem Gleitstein 7 liegende
Kolben 19 nachgeben und der Gleitstein 7 in den jeweiligen Schenkelabschnitt 10
a oder 10 b eindringen kann.
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In dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 4 ist der Tragarm 1 in Längsrichtung
verschiebbar. Er liegt hier in einem Gehäuse 21, das von der Achse 11 des Gleitsteina
7 gehalten wird, den Tragarm 1 umschließt und auf seiner Außenseite einen Stellmotor
22 trägt. Dieser Stellmotor 22 greift mit seiner Abtriebswelle 23 und dem auf ihr
gelagerten Ritzel 24 in das Führungsgehäuse 21 ein und steht getrieblich mit der
Verzahnung 25 des Tragarmes 1 in Verbindung. Mit Hilfe dieses Stellmotors 22, der
beispielsweise vom Bedienungsmann der Vortriebsmaschine gesteuert werden kann, läßt
sich das Verhältnis der Längen der beiden Tragarmabschnitte 1a, 1b verändern und
dadurch die Bewegungsbahn der unteren Schrämwalze 3 bei der Pendelbewegung des Tragarmes
1 beeinflussen und auch der Ubergang der Schneidbereiche beider Schrämwalzen 2,3
an den Streckenstößen verbessern.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 hat der Tragarm
1 die Länge! , der Tragarmabschnitt 1 a die Länge+ der Tragarmabschnitt 1b die Länge
13 und der Lenker 12 die Länge 2 , während der Schwenkwinkel des Lenkers (Figur
2) mit t24 bezeichnet ist. Bezeichnet man das Verhältnis li der Tragarmabschnitte
la und 1b mit 9 und das Verhältnis ## des Tragarmes 1 und des Lenkers 12 mit W ,
so läßt sich durch die Gleichung
die Abhängigkeit des Schwenkwinkels #21 vom Verhältnis der beiden Tragarmabschnitte
mathematisch festlegen. Steuert man den Stellmotor 22 durch eine dieser Gleichung
entsprechende elektrische Größe, so paßt sich das Verhältnis ## der beiden Tragarmabschnitte
la, Ib ständig dem jeweiligen Schwenkwinkel #21 an, und es bewegt sich die untere
Schrämwalze 3 exakt auf einer zur Symmetrieebene 8 rechtwinklig verlaufenden Geraden.
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