DE3000636A1

DE3000636A1 - Gesteinsbohrmaschine mit einem stellungssteuersystem

Info

Publication number: DE3000636A1
Application number: DE19803000636
Authority: DE
Inventors: James Reade Mayer
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: AU5373079A; SE8000320L; ZA796809B; JPS5752477B2; JPS5598594A; SE441293B; US4484637A; AU532151B2; DE3000636C2; MX148730A; CA1120915A

Description

9. Januar 19 Da/Lo/th

Dipl.-Ing. VV. Dafiike
Dipl.-Ing. H.-]. Lippsrt

Patentanwälte
Franker.forster Straße 137
5060 Bergisch G.'adbadi 3

ar 1980

Cooper Industries, Inc. Houston,Texas V.St.A.

Gesteinsbohrmaschine mit einem Stellungssteuersystem

Die Erfindung betrifft eine Gesteinsbohrmaschine mit einem Stellungssteuersystem, um die Vorschublafette einer Gesteinsbohrvorrichtung in einer vorbestimmten Eichtungsstellung zu halten, wenn das Trageteil für die Vorschublafette von einer Stellung zu einer anderen bewegt wird.

Auf dem Gebiet des Gesteinsbohren ist es oft erwünscht, eine Serie von Sprenglöchern in einem besonderen Huster zu bohren, um ein wirksames Brechen und eine wirksame Entfernung des Gesteins u erleichtern und die Gestalt einer Sunnelbohrung oder einer Steinbruchwand beizubehalten. Bohrlochmuster, bei denen eine Anzahl von Bohrungen parallel zueinander gebohrt werden, sind üblich. Saher ist es erwünscht, die Bohrvorschublafette rasch und genau in Stellung bringen zu können, um sicherzustellen, daß

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jedes Loch, wenn es gebohrt ist, zu den anderen Löchern parallel verläuft.

Zu diesem Zweck wurden eine Anzahl von Erfindungen für eine Verwendung mit beweglichen Bohrvorrichtungen mit Auslegern und Vorschublafetten mit dem Ziel gemacht, die Vorschublafette in Abhängigkeit von der Bewegung des Auslegers in Stellung zu bringen, damit die Bohrachse parallel zu zuvor gebohrten Löchern und ebenfalls in einer vorherbestimmten Eichtungsanordnung, bezogen auf die Gesteinsfläche, gehalten wird.

In der US-PS 3 374 975 ist eine Anordnung von mit dem Ausleger verbundenen Parallelogrammverbindungen gezeigt. In dieser Patentschrift ist ebenfalls eine Anordnung von mit dem Ausleger und der Positioniereinrichtung für die Vorschublafette verbundenen, an eine Strömung angeschlossenen Stellmotoren gezeigt. Die Nachteile der zuvor genannten Vorrichtungen sind Nachteile eines überschüssigen Gewichtes und eines begrenzten Bewegungsbereiches, insbesondere für die mechanische Verbindungsanordnung. Darüber hinaus sine, die an eine Strömung angeschlossenen Stellmotore gegenüber Positionierfehlern als Folge eines Leckens des Mediums und aus geometrischen Betrachtungen anfällig.

In der US-Patentschrift 3 481 409 ist ein Parallelpositioniersystem beschrieben,welches auf den Schwenkzapfen des Auslegers und den Schwenkzapfen des Positioniermechanismus der Vorschublafette montierte, elektrische Fühler bzw. Sensoren einschließt. Solche elektrische Einrichtungen sind im allgemeinen für die harten Betriebsbedingungen einer Gesteinsbohreinrichtung ungeeignet. Darüber hinaus wäre es vorteilhaft, möglichst einfache und leicht zu wartende Steuersysteme zu verwenden, die darüber hinaus von ähnlicher Bauart wie die Ausrüstungen sind, mit denen zusammen solche Steuersysteme verwendet werden . Aufgabe der Erfindung ist daher ein verbessertes Parallelpositionierungs-Steuersystem, das solche vorteilhafte Eigenschaften aufweist.

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Die Erfindung liefert ein verbessertes Positionierungs-Steuersystem für eine schwenkbar montierte Gesteinsbohrmaschine mit Ausleger und Lafette, bei welcher druckmittelbetätigte iühler in Winkelstellung an den Schwenkzapfen der Ausleger- bzw. der Vorschublafetten-Positioniereinrichtung angeordnet sind. Die Fühler sind in einem Mediumsteuerkreislauf zur Betätigung der Positionierstellmotoren der Vorschublafettenpositioniereinrichtung in Erwiderung auf die Betätigung der Positionierstellmotoren für den Ausleger zwischengeschaltet.

Das Positioniersteuersystem gemäß der Erfindung ist weniger kompliziert und mit den sonst bei Gesteinsbohrmaschinen verwendeten Kraftquellen besser verträglich als die elektr©hydraulischen Systeme des Standes der Technik. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Positioniersteuersystem kompakter und besitzt ein geringeres Gewicht als Systeme für die parallele Positioniersteuerung vom Parallelogrammverbindungstyp oder vom sogenannten "IDochterstellmotorentyp·¹.

Das erfindungsgemäße Positioniersteuersystem ist gekennzeichnet durch Mihler für die Winkelstellung, welche ein nicht ausgeglichenes Mediumdrucksignal zu einem Steuerventil oder Steuerventilen in Erwiderung auf die Bewegung des schwenkbar montierten Bohrauslegers liefern. Das Steuerventil wirkt so, daß es Druckmedium bzw. Druckmittel zu dem Positionierstellmotor der Vorschublafette zuführt, bis die Itihler für die Winkelstellung an den Positionierschwenkzapfen ein ausgeglichenes Druckmediumsignal zu dem Steuerventil liefern, so daß die Vorschublafette durch ein der Winkelbewegung des Auslegers entsprechendes Winkelinkrement bewegt wird.

Das erfindungsgemäße Positioniersteuersystem ist ebenfalls zur steuerung der Bewegung der Vorschublafette unabhängig von der Bewegung des Auslegers durch Betätigung der Winkelschwenkpositionierfühler des Ausleger· zur Simulierung der Schwenkbewegung des .uslegere geeignet. Daher sind von Hand betätigte Ventile und dazugehörige Leitungen zur Bewegung der Vorschublafette unabhängig

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von der Bewegung des Auslegers nicht erforderlich.

Die Erfindung liefert weiterhin ein Positioniersteuersystem für eine Gesteinsbohrmasehine mit Ausleger und Vorschublafette, bsi welcher Fernsteuerungen zur Einstellung der Winkelstellungsens©~ ren einen Sperrmechanismus umfassen, um eine nicht erwünschte Ein· stellung der Position der Vorschublafette, bezogen auf den Ausleger,

Weiterhin liefert die Erfindung ein mittels Druckmedium betätigtes Positionierfühl- und -steuersystem, welches ein verbessertes, vorgesteuertes Steuerventil umfaßt, das ansprechbar ist, um Pilotdrucksignale oder Vorsteuerungsdrucksignale von entfernt angeordneten Winkelpositionsfühlern zu Ventildruckmedium zu und von den Positionierstellaotoren der Vorschublafette zu empfangen, so daß eine vorbestimate Winkelstellung der Vorschublafette, bezogen auf den tragenden Ausleger, beibehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zei$h·» nung näher erläutert; in der Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Seitenaufriß einer Gesteinsbohrmaschine mit Ausleger und Vorschublafette, welche zur Verwendung des ebenfalls teilweise schematisch gezeigten PositionierSteuersysteme geeignet ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Auslegerschwäöilstellmotors, der zusammen mit dem in Fig. 1 gezeigten Gesteinsbohrauslegsr verwendet wird;

Fig. 3 eine Aufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung, welche ein Diagramm eines anderen Teils des Steuersystems wiedergibt,

Fig. 4 eine Aufsicht von oben auf den auf dem senkrechten Schwenkzapfenbdes Bohrauslegers montierten Positionierfühlers ;

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Pig. 5 eine Sehnittansicht längs der Sclinittlinie 5-5 von Jig.4

fig. 6 eine Schnittansicht des auf dem horizontalen Schwenkzapfen des Positioniermechanismus der Yorschublafette montierten Positionierfühlers,

Fig. 7 eine Seitenansicht des auf dem senkrechten Schwenkzapfen des Positioniermechanismus, "bezogen auf den Ausleger, montierten Positionierfühlers,

Fig. 8 eine Ansicht des auf dem waagerechten Schwenkzapfen des Bohrauslegers montierten Positionierfühlers,

Fig. 9 «in teilweise geschnittener Seitenaufriß in Längsrichtung von einem zusammen mit dem erfindungsgemäßen Steuer· system verwendeten, vorgesteuerten Steuerventil;

Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie 10-10 von Fig. 9;

Fig. 11 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie 11-11 von Fig. 9;

Fig. 12 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie 12-12 von Fig. 9; und

Fig. 13 eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des pilotfbetätigten Steuerventils.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausfühungsform und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Das in der Fig. 1 gezeigte Positioniersteuersystem gemäß der Erfindung kann bei einer Gesteinsbohrmaschine mit Ausleger und Vorchublafette, die allgemein mit 14 bezeichnet ist, verwendet werden. Die Maschine 14 umfaßt einen länglichen Ausleger 16, der für eine Bewegung um eine senkrechte Achse, gebildet durch einen

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drehbaren Schwemkstellmotor 20, montiert ist. Der Schwenkstellmotor 20 ist so eingerichtet, daß er in voneinander getrennt angeordneten Trägern oder Lagern 22 und 24- montiert werden kann, welche an einem weiteren Teil oder einer weiteren Struktur wie dem Rahmen eines (nicht gezeigten) "beweglichen Bohrfahrzeuges befestigt sein !körnen. Der Ausleger 16 ist ebenfalls um eine waagerechte Schwenkachse bewegbar, welche durch eine öse oder Gabel an dem Stellmotor 20 und einen geeigneten Schwenkzapfen 26, welche teilweise in Fig. 8 gezeigt sbä^:'gebildet wirä. Der Ausleger 16 wird um die zuvor genannte waagerechte Schwenkachse durch einen ausfahrbaren, hydraulischen Stellmotor 28 vom Zylinder- und Kolbentyp bewegt, welcher an dem Ausleger und dem drehbaren Schw Stellmotor 20 befestigt ist.

Das distale Ende des Auslegers 16 ist so eingerichtet, daß es längliche Bohrvorschublafette 30 zu tragen vermag, auf welcher ein mit Druckmedium betätigter Gesteinsschlagbohrer 32 gleitbar montiert ist. Der Bohrer 32 kann so betrieben werden, daß er Rotations- und Schlagenergie auf eine Anordnung aus Bohrstangen und -meißel 34· überträgt. Die Vorschublafette 30 ist auf einem Positioniermechanismus 36 montiert, welcher ein Teil 37 einschließt, das schwenkbar mit dem Ausleger 16 für eine Bewegung um eine durch einen Schwenkzapfen 38 gebildete, waagerechte Schwenkachse verbunden ist, wie dies teilweise in Fig. 6 dargestellt ist, wobei diese drehbar durch eine Gabelstütze 4Ό abgestützt wird. Die Stütze 40 kann in geeigneter Weise direkt mit dem Ausleger 16 oder mit einem verlängerbaren Abschnitt hiervon, wie dargestellt, verbunden sein. Ein Hydraulikzylinderstellmotor 42 ist mit dem Ausleger und dem Positioniermechanismus 36 verbunden, um den Positioniermechanismus um die zentrale Achse des Schwenkzapfens 38 zu bewegen.

Wie in den Pig. 3 und 7 dargestellt, ist der Positioniermechanismus 36 gelenkig und so eingerichtet, daß er die Vorschublafette 30, bezogen auf den Ausleger 16, um eine senkrechte, durch einen Schwenkzapfen 44 gebildete Schwenkachse zu schwenken vermag. Ein Hydraulikzylinderstellmotor 46 ist zwischen dem Teil 37 und

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dem Positionieraxm 48 angeordnet, um den Arm und die Vorschublafette 30« bezogen auf den Ausleger, um die durch den Zapfen 44 gebildete Achse zu bewegen. Der Fositioniermechanismus 36 umfaßt weiterhin eine Einrichtung, welche einen Drehstellmotor 50 einschließt, um die Vorschublafette 30, bezogen auf den restlichen Teil des Positioniermechanismus, zu drehen. Der Stellmotor 50 wird im folgenden nicht im einzelnen erläutert, da er keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

Vie aus der fig. 2 ersichtlich, umfaßt der Auslegerschwenkstellmotor 20 ein Gehäuse 52, welches für eine Drehung, bezogen auf eine stationäre Welle 54-, montiert ist. Die Welle 54 ist nicht drehbar auf den voneinander getrennt angeordneten Trägern 22 und 24 montiert. Das Gehäuse 52 enthält einen axial bewegbaren Kolben 56, der durch geeignete spiralförmige Keilnuten 58 auf der Außenseite eines integralen Stababschnittes des Kolbens gebildet wird. Die Keilnuten 58 sind in hiermit zusammenarbeitende» spiralförmige, an einem Kragen 60 innerhalb des Inneren des Gehäuses 52 ausgebildeten Keilnuten eingesetzt. Der Kolben 56 ist so ausgebildet, daß er innere, spiralförmige Keilnuten 62 aufweist, welche in hiermit zusammenarbeitende, spiralförmige Keilnuten 64 auf der Welle 54 eingesetzt sind. In Erwiderung bzw. beim Ansprechen auf Druckmedium, welches zu der Kammer 66 oder 68 zugeführt wird, ist der Kolben 56 zur axialen Bewegung und Rotationsbewegung betätigbar, so daß eine Rotation oder Drehung des Gehäuses 52, bezogen auf die Zentralachse der Welle 54 in Längsrichtung herbeigeführt wird. Weitere Einzelheiten des Stellmotors 20 sind in der US-Patentanmeldung SN 938 613 der Anmelderin näher erläutert. Andere Typen von Stellmotoren einschließlich Anordnungen von Stellmotoren vom Typ mit Zylinder und Kolben können anstelle des Stellmotors 20 verwendet werden.

Wie aus der Pig. 1 ersichtlich ist, umfaßt das erfindungsgemäße Positioniersteuersystem einen Steuerkreislauf, um die Richtungseinstellung der Vorschublafette 30 parallel zu einer vorangegangenen Stellung aufrecht zu erhalten, wenn der Ausleger 16 um seine waagerechte Schwenkachse durch den Stellmotor 28 bewegt

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wird. Der Steuerkreislauf umfaßt eine Pumpe 70 zur Versorgung eines Richtungssteuerventils 72 mit Druckmedium, wobei dieses Ventil beliebig von dem Bohrbedienungspersonal betätigt werden kann, um die Anhebung oder Absenkung des Auslegers 16 durch den Stellmotor 28 zu bewirken. Leitungen 74- und. 76, welche das Ventil 72 und den Stellmotor 28 miteinander verbinden, sind ebenfalls mit einem vorgesteuerten Steuerventil 78 über Wechselventile bzw. Pendelventile 80 und 82 sowie eine Leitung 84 verbunden. Das Steuerventil 78 erhält auf diese Weise Druckmedium aus einer Pumpenversorgungsleitung 86 über das Ventil 72 oder über ein zweites, von Hand betätigtes Ventil 88. Die Ventile 72 und können bei der (nicht gezeigten) Steuerstation für den Bohrbetrieb angeordnet sein. Druckmedium wird - wie gezeigt - von dem Steuerventil 78 zu einem Niederdruckvorratsbehälter 89 mit Hilfe der Rückführleitungen" 90 und 92 zurückgeführt.

Das vorgesteuerte Steuerventil 78, welches im folgenden noch nähe: im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 9 "bis 12 erläutert wird, ist vorzugsweise ein Ventil vom Typ eines Steuerschiebers bzw. Trommelventils, das so betrieben werden kann, daß es Druckmedium zu dem Positionierungsstellmotor 42 durch entweder die Leitung 94 oder 96 in Abhängigkeit von dem Zustand der Positionsfühler, welche an den waagerechten Schwenkverbindungen zwischen dem Ausleger 16 und dem Stellmotor 20 bzw. dem Ausleger und dem Positionierungsmechanismus 36 angeordnet sind, leitet. Die Positionsfühler sind schematisch in der fig. 1 dargestellt, und sie sind ganz allgemein mit dem Bezugsziffern 98 und 99 bezeichnet. Der Fühler 98 ist an der Schwenkverbindung zwischen dem Ausleger 16 und dem Schwenkstellmotor 20 angeordnet, und der Suhler 99 ist an der Schwenkverbindung zwischen dem Ausleger und dem Positioniermechanismus 36 angeordnet. Der Positionsfühier 99 umfaßt eine im allgemeinen kreisförmige Exzenterscheibe 100, welche zusammen mit dem Positionierungsmechanismus 36 in Erwiderung auf den Betrieb des Stellmotors 42 drehbar ist. Die Exzenterscheibe 100 ist so ausgelegt, daß sie den Vorsteuerungsmediumdruck in einer Leitung 102 mit Hilfe eines druckregulierenden Ventils 104 verändert, das einen Stellmotor aufweist, welcher eine mit der

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Exzenterseheibe 100 im Eingriff stehende Exzenterrolle 106 umfaßt.

Der Positionsfühler 98 ist ebenfalls mit einer im allgemeinen kreisförmigen Exzenterseheibe 108 ausgerüstet, welche im Hinblick auf die öse bzw. Gabel 25, an welcher der Ausleger 16 schwenkbar zu dem Schwenkstellmotor 20 montiert ist, fixiert werden kann. Die Exzenterscheibe 108 kann jedoch mittels eines Getriebes in Erwiderung auf die Drehung des Getriebes durch einen Schnecken·]· antrieb 112 gedreht werden. Der Schneckenantrieb 112 ist mit eineiji Steuerrad 114 über eine flexible Drehwelle 116 verbunden. Das Had 114 kann von dem die Bohrung durchführenden Personal beliebig bedient werden, um die Drehstellung der Exzenterscheibe 108 i» Hinblick auf eine Exzenterrolle 118, welche einen Stellmotor für ein druckregulierendes Ventil 120 umfaßt, zu verändern. Bei der Anordnung des Positionsfühlers 98 können das Begulierventil und dessen die Exzenterrolle 118 umfassender Stellmotor so betätigt werden, daß sie sich mit dem Ausleger 16, wenn dieser im Hinblick auf die (ΜΛβΊ-25 geschwenkt wird, bewegen. Umgekehrt kann die Bewegung des Auslegers 16 durch Drehung der Exzenterscheibe 108 durch den Schneckenantrieb 112 simuliert werden.

Das Druckregulierungsventil 120 kann so betrieben werden, daß der Druck in einer Leitung 122, welche mit dem Vorsteuerungsstellmotor für das Steuerventil 78 verbunden ist, reguliert wird. In Erwiderung auf die Bewegung des Auslegers 16 oder die Drehung der Exzenterscheibe 108 durch den Antrieb 112 erfolgt eine Druckänderung in der Leitung 122 und das Steuerventil 78 arbeitet so, daß es Druckmedium zu dem Stellmotor 42 führt. Wenn der Positioniermechanismus 36 sich im Hinblick auf den Ausleger 16 in Erwiderung auf die Erregung des Stellmotors 42 dreht, wird die Exzenterscheibe 100 gedreht, so daß die Druckeinstellung des Seguli ervent ils 104 verändert wird. Wenn die Drücke in den Leitungen 102 und 122, welche auf den Vorsteuerungsstellmotor für das Steuerventil 78 einwirken, gleich werden oder eine vorbestimmte Proportionalbeziehung erreichen, kehrt das Steuerventil 78 in eine geschlossene Stellung zurück, und die Schwenkbewegung der

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Vorschublafette 30 und des Positioniermechanismus 36 hinsichtlich des Auslegers hört auf. Dementsprechend können die WinkeIbewegung des Positioniermechanismus 36 und der Vorschublafette 30 so gesteuert werden, daß sie mit der Winkelbewegung des Auslegers 16, bezogen auf den Schwenkstellmotor 20, koinzidieren. Darüber hinaus kann die Vorschublafette 30 unabhängig von der Bewegung des Auslegers 16 bewegt werden, indem die Stellung der Exzenterscheib« 108 unter Gebrauch des Steuerrades 114 verändert wird. Um die Vorschublafette 30 parallel zu ihrer vorherigen Einstellung zu halten, ist die Eichtung der Schwenkbewegung des Positioniermechanismus 36 entgegengesetzt zu derjenigen des Auslegers 16.

in der Pig. 1 gezeigt, ist das Steuerrad 114 mit einem Sperrmechanismus versehen, welcher ein Zahnrad 124, das an der Steuerradwelle 126 befestigt ist, sowie einen federbelasteten, in das Sahnrad einrückbaren Druckstempel 128 umfaßt. Der Druckstempel 128 wird durch Druckmedium in Erwiderung auf die Betätigung des Ventils 88 zur Zuführung von Druckmedium zu dem Steuerventil 78 zurückgezogen. Der Sperrmechanismus für das Steuerrad 114 soll 9 ine zufällige Verstellung der Position der Exzenterscheibe 118 verhindern, die die Richtungseinstellung der Vorschublafette 30 verändern könnte.

Die Pig. 3 zeigt den Steuerkreislauf für die Steuerbewegung des Auslegers 16 um die Drehachse des Schwenkstellmotors 20 und die 3ewegung der Vorschublafette 30 und des Positionierungsarmes 48, bezogen auf das distale Ende des Auslegers. Der Steuerkreislauf ist dem in der Pig. 1 gezeigten Kreislauf ähnlich und kann die Pumpe 70 als Quelle für Druckmedium unter Einschaltung der Leitungen 130 und 132, wie in der Pig. 1 ebenfalls dargestellt, umfassen. Die Leitung I30 führt Druckmedium zu eimern Eichtungssteuerventil 134, das so betätigt werden kann, daß Druckmedium zu dem Schwenkstellmotor 20 mit Hilfe der Leitungen 136 und I38 alternativ zugeführt werden kann, um eine Schwenkbewegung des Auslegers 16 in entgegengesetzten Sichtungen zu bewirken. Der in ier Pig. 3 gezeigte Steuerkreislauf umfaßt ebenfalls ein vorgesteuertes Steuerventil 140, das mit dem Ventil 78 identisch ist

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und so angeordnet ist, daß es Druckmedium aus entweder den Leitun gen 136 oder 138 oder einer mit dem Ventil 144 verbundenen Leitung 142 aufnehmen kann.

Der Vorsteuerungsstellmotor für das Steuerventil 140 ist über eine Leitung 146 mit dem druckregulierenden Ventil 148 eines Positionsfühlers 150 verbunden, der an der Schwenkverbindung zwischen dem Teil 37 und dem Positionierungsarm 48 montiert sein kann. Der Vorsteuerungsstellmotor des Steuerventils 140 ist ebenfalls mit einem Druckregulierungsventil 152 eines Positionsfühlers 154 über die Leitung 156 verbunden. Die Regulierventile und 152 sind an ihren strömungsabwärts liegenden Enden mit einer Mediumrückführleitung 157 in einer ähnlichen Weise wie die in Pig. 1 gezeigten Regulierventile 104 und 120 verbunden.

Der Positionsfühler 154 ist ähnlich wie der Positionsfühler 98 und umfaßt ein Getriebe 158, einen Schneckenantrieb 160 und eis. Steuerrad 162 zur Bewegung einer Exzenterseheibe 164 in bezug auf die Exzenterrolle 166 des Regulierventils. Das Steuerrad 162 kaaa. benachbart zu dem Steuerrad 114 und ebenfalls in der Nähe der Ventile 72, 88, 134 und 144 bei der zuvor genannten Steuerstation für das Betriebspersonal, welche nicht gezeigt ist, montiert sein.

Der Positionsfühler 154 ist an der Schwenkverbindung montiert, welche durch den Auslegerträger 24 und den Schwenkstellmotor gebildet wird. Vie im falle des Steuerkreislaufs der Pig. 1 sind die Positionsfühler 150 und 154 in schematischer Form in dem Diagramm für den Steuerkreislauf aus Gründen der Klarheit dargestellt.

Der Betrieb des in der Fig. 3 gezeigten Steuerkreislaufs ist ähnlich wie für den in der Pig. 1 gezeigten Kreislauf. Venn das Ventil 134 betrieben wird, um eine Schwenkung des Auslegers 16 durch den Schwenkstellmotor 20 in einer Sichtung oder der anderen Richtung herbeizuführen, wird der Winkel der Schwenkung des Auslegers in entgegengesetzter Richtung durch die Schwenkbewegung des Positionierarms 48 und der Vorschublafette 30, bezogen auf das

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Teil 37 und die Auslegergabelstütze 40 verdoppelt. Daher kanu die Vorschublafette 30 in einer vorbestimmten Richtungseiastellung unabhängig von der Schwenkposition des Auslegers gehaltem worden₉ so daß ein Huster von parallelen Löchern in einer Arbeitsfläche gebohrt werden kann. Sie Vorschublafette 30 kann unabhängig von der Schwenkbewegung des Auslegers durch Betätigung des Steuerrads 162 zur Drehung des Getriebes 158 und der Exzenterscheibe 164 mittels der flexiblen Welle 161 und des Schneckenantriebs 160 bewegt werden. Das Steuerrad 162 ist ebenfalls mit einem Sperrmechanismus versehen, welcher ein auf der Steuerradwelle 170 montiert©® Zahnrad, in welches ein federbelasteter Druckstempel 172 einrüekbar ist, aufweist. Der Druckstempel 172 iat zurückziehbar, um das Steuerrad 162 freizugeben, wenn das Ventil 144 geöffnet ist, um Druckmedium zu dem Steuerventil 140 zu führen.

Der Poeitionsfühler 150 umfaßt eine Exzenterscheibe 174, w©lcke in geeigneter Weise an dem Schwenkzapfen 44, siehe Fig. 7« befestigt ist, wobei dieser Zapfen mit dem Arm 48»und bezogen„auf das Teil 37» rotiert. Wenn daher die Exzenterscheibe 174 in Sr« widerung auf eine Erregung des Stellmotors 46 gedreht wird, wirkt die Exzenterrolle 176 so, daß sie die Einstellung des Sruckregulierventils 148 verändert, bis der Druck in der Leitung 146 dem Druck in der Leitung 156 gleich wird, oder bis das Ventil 140 einen ixaf tausgeglichenen und geschlossenen Zustand erreichte

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß d@r Betrieb der in den Pig. 1 und 3 gezeigten Steuerkreisläufe praktisch identisch ist, wobei die Hauptunterschiede die Stellmotor©₉

welche durch die jeweiligen Richtungssteuerventile 72 und 134 sowie die Vorsteuerungssteuerschieber 78 und 140 gesteuert werden, sowie die Anordnung der jeweiligen Posx&ionsfühler sind*,

In den Pig. 4 und 5 sind Struktureinzelheiten des Positionsfühlers 154 gezeigt. Die Konstruktion der Fühler 154 und 98 sind im wesentlichen gleich, wobei der einzige Unterschied im wesentlich®!, der Anbringungsort ist. Der !Fühler 154 umfaßt ««ein Gehäuse 180, das an dem Auslegerträger 24 befestigt und dan:* stationär

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Das Gehäuse 180 trägt drehbar den Schneckenantrieb 160 und schließt ebenfalls das Getriebe 158 ein. Der Schneckenantrieb 160 ist in geeigneter Weise mit einer flexiblen Welle 161 verbunden, welche - wie zuvor beschrieben - zu dem nicht in der !ig. 4 gezeigten Steuerrad 162 führt. Das Getriebe 158 umfaßt eine Buchse 182, welche an dem Ende der stationären Welle 54- angeordnet ist. Eine Trageplatte 184 für die Exzenterscheibe ist an der Getriebebuchse 182 befestigt und trägt die Exzenterscheibe 164, welche abnehmbar an der Trägerplatte durch radial vorspringende Schrauben 186 befestigt ist. Die Exzenterscheibe 164 umfaßt eine gekrümmte Exzenterscheibenfläche 165, die einen sich kontinuierlich verändernden Radialabstand von der Mittelachse der Drehung der Exzenterrolle 166, bezogen auf die Exzenterscheibe, aufweist. Der iiihler 154 umfaßt ebenfalls ein Gehäuse 188 für das Druckregulierventil 152. Das Gehäuse 188 umfaßt ein abnehmbares Lagerteil 190, das drehbar an der Exzenterscheibenträgerplatte 184 gelagert ist. Die Getriebebuchse 182 und die Exzenterscheibenträgerplatte 184 sind auf einer röhrenartigen Hülse 192 gelagert, durch welche ein Befestigungsbolzen 194 zur Befestigung des !Fühlers 154 an der stationären Welle 54 durchragt. Ein Abdeckteil 196 ist über dem Gehäuse 188 angeordnet und wird ebenfalls mit den anderen Teilen durch den Bolzen 194 in dem Zusammenbau bzw. der Anordnung gehalten.

Das Gehäuse 188 für das Druckregulierventil 152 ist in geeigneter Weise an einem Ständer 200 befestigt, welcher nach oben von der Oberseite des Gehäuses 52 des Schwenkstellmotors 20 hervorragt. Dementsprechend kann das Gehäuse 188 mit dem Schwenkstellmotor 20 und relativ zu der Exzenterscheibe 164 gedreht werden.. Die Exzenterscheibe 164 bleibt selbstverständlich stationär, mit der Ausnahme, wenn sie durch Drehung des Getriebes 158 in eine neue Position gebracht wird.

Das Druckregulierventil 152 umfaßt ein Verschlußteil 202, das in einen Ventilsitz 204 einrückbar ist, der einen Durchtritt 206 hierin in Verbindung mit der Mediumleitung 156 aufweist. Das Verschlußteil 202 ist gegenüber dem Sitz 204 durch eine

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Spiralfeder 208, welche zwischen dem Verschlußteil und der Exzenterrolle 166 zwischengelagert ist, federbelastet. Die Exzenterrolle 166 ist in dem Gehäuse 188 gleitbar angeordnet und befindet sich im Eingriff mit der Exzenterscheibe 164. In Erwiderung auf eine Relativbewegung der Exzenterrolle 166 im Hinblick auf die Exzenterscheibe 164 um die Drehachse des Schwenkstellmotors 20 wird die Federkraft der Feder 208 als Folge der Kompression oder Dehnung hiervon verändert, und dementsprechend kann der Mediumdruck in dem Durchtritt 206 und der Leitung 156 in Abhängigkeit von der Drehung des Auslegers 16 gesteuert werden.

Die Fig. 6 stellt eine Schnittansieht dar, welche die Anordnung der Montierung des Positionierungsfühlers 99 zeigt, welcher die Winkelbewegung des Positioniermechanismus 36 einschließlich des Teils 37 und der Vorschublafette 30 hinsichtlich der Gabelstütze 40 abfühlt. Ein Teil der (Sabelstütze 40 und des Positionierungsteils 37 sind in der Fig. 6 dargestellt. Der Schwenkzapfen 38 ist in geeigneter Weise an dem Teil 37 befestigt und in Lagern 220, wovon eines gezeigt ist, drehbar im Hinblick auf die Gabelstütze 40 gelagert. Der Fühler 99 umfaßt eine Exzenterscheibenträgerplatte 222, auf welcher die Exzenterscheibe 100 drehbar, bezogen auf die Trägerplatte, montiert ist. Die Trägerplatte 222 und ein Abdeckteil 224 sind miteinander und mit dem Schwenkzapfen 38 mittels Befestigungselementen 226 fest verbunden.

Der Fühler 99 umfaßt weiterhin ein Gehäuse 230 für das Druckregulierventil 104. Das Druckregulierventil 104 ist dem Ventil 152 praktisch identisch, und es kann so betrieben werden, daß es den Mediumdruck in der Leitung 102 steuert. Das Gehäuse 230 umfaßt einen abnehmbaren Flanschteil 232 und ist auf der Exzenterscheibenträgerplatte 222 durch Hülsen 234 und 236 gehalten. Das Gehäuse 230 ist weiterhin mit einem an der Gabelstütze 40 befestigten Arm 238 verbunden. Daher dreht sich bei der Anordnung des Positionsfühlers 99 die Exzenterscheibe 100 mit dem Zapfen 38 und der Positionierungsstütze 37 und im Hinblick auf die Gabelstütze 40. Die Exzenterrolle 106 schneidet die Fläche 101 der Exzenterscheibe 100, wenn die Exzenterscheibe sich dreht, so daß

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eine Änderung des regulierten Drucks in der Leitung 102 mittels des in dem Gehäuse 230 angeordneten Regulierventils herbeigeführt wird.

In der Pig. 7 is* eine Seitenansicht des !Fühlers 150 für die senkrechte Schwenkverbindung zwischen dem Positionierarm 48 und der Stütze 37 gezeigt. Der Fühler 150 besitzt im wesentlichen, die gleiche Konstruktion wie der !Fühler 99» und er ist so angeordnet, daß seine Exζenterscheibe an dem Schwenkzapfen 44 befestigt ist. Der Schwenkzapfen 44· ist an dem Positionierarm 48 fixiert und rotiert in einem geeigneten Lager 240 in dem !Teil 37· Das Gehäuse 242 für das Druckregulierventil 148 ist gegenüber einer Drehung, bezggen auf das Heil 37» durch die aus dem !Teil hervorragende Stütze 244 befestigt. Der Fühler 150 taatet selbstverständlich die Winkelbewegung des Positionierarms 48 und die Bewegung des Positionierarms 48 und der Vorschublafette 30 um die Mittelachse des Zapfens 44 ab und überführt ein der Winkelbewegung proportionales Mediumdrucksignal zu dem Steuerventil 140.

Die Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des Positionierfühlers 98, welcher in der waagerechten Schwenkverbindung zwischen dem Ausleger 16 und dem Schwenkstellmotor 20 angeordnet ist. Der Fühler 98 ist dem Fühler 154 im wesentlichen gleich und umfaßt ein Schneckenantriebsgehäuse 246, das an der Öse 25 des Schwenkstellmotors 20 befestigt ist. Das Druckregulatorventilgehäuse 248 des Fühlers 98 ist mit einem pfostenartigen Vorsprung 250 auf dem Ausleger 16 verbunden, so daß das Druckregulierventil 120 und die damit verbundene Exzenterrolle 118 sich zusammen mit dem Ausleger um die Mittelachse des Schwenkzapfens 26 drehen. Daher ist die Exzenterscheibe 108 normalerweise im Hinblick auf den Zapfen 26 nicht drehbar, und der Zapfen 26 ist mit der öse 25 nicht drehend befestigt. Die Exzenterscheibe 108 kann selbstverständlich mittels des Schneckenantriebsmechanismus, wie dies zuvor für den Fühler 154 beschrieben wurde, gedreht werden.

!in wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung ist in den Aus-'ührungsformen der verbesserten, vorgesteuerten Steuerventile 78

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und 140 gezeigt, welche in den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Kreisläufen eingesetzt werden. Bas Steuerventil 78 ist im einzelnen in den Pig. 9 "bis 12 der Zeichnung gezeigt. Das Steuerventil 140 ist mit dem Ventil 78 identisch, so daß ein® einzig© eingehende Beschreibung ausreicht. In den Fig. 9 und 10 umfaßt das Steuerventil 78 einen Körper 260, der eiae verlängerte Bohrung 262 aufweist, in welcher eine Trommel bzw. ein Schieber mit esg©ss Sitz jedoch gleitbar zu der Bohrungswandung angeordnet ist. Das Ventil 78 umfaßt ebenfalls ein Paar von Endabschlüssen 266 und 268, welche abnehmbar an dem Körper 260 befestigt sind₅und jewel« lige Hohlräume 270 und 272 bilden, welche der Bohrung 262 benachbart sind. Die Trommel bzw. der Schieber 264 umfaßt gegenüberliegende, hervorragende Teile 274, welche in den Hohlräumen 270 und 272 angeordnet sind. Die hervorragenden Teile 274 woisen einen geringeren Durchmesser als der Hauptkörper der Trommel bzw. des Schiebers auf und bilden daher gegenüberliegende Querschultern 276. Spiralfedern 280 sind in jedem der Hohlräume 270 und 272 angeordnet und sind mit dem jeweiligen Kragen 282 im Eingriff, der aich gegen die Schultern 276 und die entsprechenden Seitenwände des Körpers 260, wie in der Fig. 9 gezeigt, abstützt» Dementsprechend wirken die Federn 280 so, daß sie dia Trommel bzw. den Schieber 264 in dem Körper 260 bei Fehlen von irgend einem nicht ausgeglichenem Mediumdruck in den Hohlräumen 270 oder 272 zentrieren.

Die Trommel bzw. der Schieber 264 weist einen zentralem Durchtritt 283 mit geschlossenem Ende auf, der so angeordnet ist, daß @r im Verbindung mit einer Mediumrückkehröffnung 284 über einen kreis» ringförmigen Rücksprung 286 in dem Körper 260 und Äinem Durchtritt 288 steht. Der Durchtritt 283 steht ebenfalls mit eines zw@it®a kreisringförmigen Rücksprung 290 über einen Durchtritt 292 im Verbindung. Beide Riicksprünge 286 und 290 stehen iiamer in Verfeia· dung mit der Mediumrückkehröffnung 284, und das Medium hierin wird normalerweise auf einem relativ niedrigen Druck_? wobei di®s der Rückkehrdruck des Mediumsysteme ist, beispielsweise auf etwa 1825 kPa Im Kreislauf der Fig. 1 steht di@ Öffnung 284 mit der Rückfcehrleitung 90 in Verbindung.

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In der Pig. 10 umfaßt die Trommel bzw. der Schieber 264· die Rücksprünge 296 und 298, welche durch einen zwischenliegenden Steg 300 getrennt sind. Die Rücksprünge 296 und 298 stellen eine Zwischenverbindung einer Druckmediumeinlaßöffnung 302 mit öffnungen 304 bzw. 306 sicher. Die öffnungen 304 und 306 stehen mit den jeweiligen Leitungen 94 und 96 in Verbindung, welche mit dem Stellmotor 40 des Kreislaufs von Pig. 1 verbunden sind, oder in Pail des Kreislaufs der Pig. 2 stehen die entsprechenden öffnungen des Ventils 140 mit den jeweiligen Leitungen in Verbindung, welche zu dem Stellmotor 46 führen. Venn eine nicht ausgeglichene Druckkraft, hervorgerufen durch den Druck in dem Hohlraum 272, den Ventilschieber bzw. die Ventiltrommel nach links in der Pig. 10 verschiebt, wird Druckmedium zu dem Stellmotor 42 über die öffnung 306 zugeführt, und Medium wird von dem Stellmotor durch die öffnung 304 und zur öffnung 284 über die Rücksprünge 296, die Durchtritte 292, 283 und 288 und den Bücksprung 286 rückgeführt. Wenn eine nicht ausgeglichene Druckkraft, welche auf die Trommel oder den Schieber 264 als Polge des Drucks im Hohlraum 270 einwirkt, die Trommel bzw. den Schieber nach rechts verschiebt, werden die öffnungen 302 und 304 über den Eücksprung 296 in Verbindung gebracht, und die öffnungen 284 und 306 stehen miteinander über den Rücksprung 298 in Strömungsverbindung.

Die Bewegung der Ventiltrommel bzw. Ventilschiebers 264 wird durch einen verbesserten Vorsteuerstellmotormechanismus gesteuert welcher auf relativ kleine Änderungen im Mediumdruck in den zu den Positionsfühlern führenden Leitungen anspricht. Selbstverständlich sind die hier beschriebenen Positionsfühler nur beispielhaft, und es können andere Anordnungen angewandt werden, um tfediumdrucksignale zu dem Vorsteuerungsstellmotormechanismus, wie er im folgenden beschrieben wird, zu liefern.

In den Pig. 9 und ebenfalls der Pig. 11 umfaßt der Ventilkörper eine zweite längliche Bohrung 310, in welcher gegenüberliegende, röhrenförmige Buchsen 312, wie gezeigt, angeordnet sind. Die Bohrung 310 enthält ebenfalls einen länglichen Kolben 314, der gegenüberliegende Querdruckflächen 316 und 318 besitzt, welche

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benachbart zu jeweiligen, gegenüberliegend sich erstreckenden Abschnitten des Kolbens, der engpassend in den Buchsen 312 vorliegt, ausgebildet sind. Der Kolben 314 ist weiterhin mit einem Paar von abnehmbaren Köpfen 320 versehen, welche mittels Gewinde auf jeder Endfläche des Kolbens montiert und normalerweise dicht benachbart zu den Endwänden 321 bzw. 323 angeordnet sind. Die Durchtritte 322 und 324 öffnen sich durch die Endwände 321 und 32:» und sie stehen jeweils mit den Hohlräumen 270 und 272 in Verbindung. Die Kolbenköp^e 320 sind in jeweiligen Kammern 325 und 326 angeordnet und umfassen innere Durchtritte, welche mit einem Längsdurchtritt 328 in dem Kolben 314 in Verbindung sind. Der Durchtritt 328 steht mit einer kreisringförmigen. Vertiefung 330 in dem Kolben 314 in Verbindung, welche zu allen Zeiten mit einer öffnung 332 im Körper 260, siehe Fig. 12, in Verbindung steht. Die öffnung 332 steht mit einem Niederdruckvorratsbehälter 334 über die Leitung 336 in Verbindung, wie dies in dem Kreislaufdiagramm von Fig. 1 gezeigt ist. Der Druck in der Leitung 336 ist normalerweise beträchtlich niedriger als der Druci: in den Hohlräumen 270 und 272, damit das Ventil 78 richtig arbeitet.

Das Steuerventil 78 umfaßt ebenfalls Einrichtungen, um Druckmedium zu den Kammern 338 und 340 zuzuführen, welche zwischen den jeweiligen, gegenüberliegenden Kolbenflächen 316 und 318 und den röhrenförmigen Buchsen 312 ausgebildet sind. Aus den Fig. 9 und 12 ist ersichtlich, daß der Ventilkörper 260 einen Durchtritt 242 umfaßt, der immer über einen kreisringförmigen Rücksprung 344 in der Bohrung 262 und einen verbindenden Durchtritt 346 mit der Einlaßöffnung 302 in Verbindung steht. Der Durchtritt 342 steht ebenfalls mit den Kammern 338 und 340 über ein Paar von gegenüberliegenden Strömungssteuereinrichtungen 350 in Verbindung, welche gegenüberliegend zu dem Durchtritt 342 auf jeder Seite des Verbindungsdurchtritts 346 angeordnet sind. Die Strömungssteuereinrichtungen 350 sind im allgemeinen als druckkompensierte, fixierte StrömungsSteuerungen bekannt, welche so betriebest werden können, daß sie eine vorbestimmte, feststehende Hsdiumströmungsrate zu den Kammern 338 und 340 über die jeweiligen Durchtritte

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352 und 354 unabhängig von den Druckänderungen in den Kammern oder in dem Durchtritt 34-2 liefern. Solche Strömungssteuereinrich· tungen 350 sind im Handel erhältlich, beispielsweise können solche Vorrichtungen von Lee Company, Westbrook, Connecticut, U.S.A., bezogen werden.

Das zu den Kammern 338 und 34-0 aus den Strömungssteuerungseinrich tungen 350 zugeführte Medium wird zu den Druckregulierventilen der Positionsfühler über die jeweiligen öffnungen 356 und 358 geführt. Beispielsweise stehen in dem in der Pig. 1 gezeigten Kreislauf die öffnungen 356 und 358 mit den jeweiligen öffnungen 102 und 122 in Verbindung, die zu den Druckregulierventilen und 120 führen. In dem Kreislaufdiagramm von Fig. 3 hat das Steuerventil 140 seine äquivalenten öffnungen jeweils in Verbindung mit den Leitungen 146 und 156, welche zu den Regulierventilen 148 und 152 führen.

Wenn Druckmedium zu der Einlaßöffnung 302 des Ventils 78 geführt wird, und die Druckregulierventile 104 und 120 den Druck in den jeweiligen hierzu führenden Leitungen auf gleichen Wert steuern, wird der Kolben des Vorsteuerstellmotors 314 in der Bohrung zentriert, wie dies in den Pig. 9 und 11 dargestellt ist. In dieser Stellung *es Kolbens 314 sind die Köpfe 320 annähernd in gleicher Entfernung von den jeweiligen Durchtritten 322 und in den Ventilabdeckungen mit einem relativ kleinen freien Raum von 0,075mm bis 0,125 mm angeordnet. Zu den Hohlräumen 270 und 272 wird Medium über eine Leckströmung aus den Eiicksprüngen bzw. 286 und zwischen der Ventiltrommel bzw. dem Ventilschieber 264 und der Wand der Bohrung 262 zugeführt. Alternativ könnte Medium zu den Hohlräumen 270 und 272 durch öffnungen in den Stopfen 285, welche in jedem Ende des Durchtritts 283 angeordnet sind, zugeführt werden. Diese Leckströmung verläßt die Hohlräume 270 und 272 durch den jeweiligen Durchtritt 322 und 324, den Durchtritt 360 in den Köpfen 320 und schließlich durch den Durchtritt 328 in der Abflußöffnung 332. Falls jedoah der Druck in der Kammer 340 in Übereinstimmung mit der Relativbewegung der Exzenterrolle des Positionsfühlers 98 im Pail des in Pig. 1

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gezeigten Kreislaufs ansteigt, wobei eine solche Bewegung von einer Bewegung des Auslegers 16 durch den Stellmotor 28 herrührt, verschiebt sich der Kolben 314 so, daß der Kopf 320 den Durchtritt 322 abschließt. Daher steigt der Druck in dem Hohlraum 270 in Reduktion zum Druck im Hohlraum 272 an und bewirkt eine Bewegung der Trommel bzw. des Schiebers 264 zu einer Stellung, welche eine Verbindung der Öffnungen 302 und 304 über den Rücksprung ermöglicht. Darüber hinaus wird die Öffnung 284 unter denselben Bedingungen in Verbindung mit der Öffnung 306 über den Rücksprung 298 gebracht. Wenn die Trommel bzw. der Schieber 264 aus der in den Pig. 9 und 10 gezeigten Mittelstellung in die entgegengesetzte Richtung in Erwiderung auf die Relativbewegung der Exzenterrolle des Positionsfühlers in der entgegengesetzten Richtung und die hierdurch bewirkte Änderung des Mediumdrucks bewegt wird, kann Druckmedium aus der Öffnung 284 zur Öffnung 306 geführt werden und auch dem Positionierstellmotor 42, mit welchem das Ventil 78 verbunden ist, betätigen.

Wenn der Positionsfühler 99 auf die Bewegung des Positioniermechanismus 36 anspricht, bewirkt die Exzenterscheibe 100, daß das Druckregulierventil 104 den Druck in der Kammer 338 des Steuerventils 78 verändert, so daß dieser Druck dem Mediumdruck in der Kammer 340 nähergebracht wird. Wenn der Druck in der Kammer 338 dem Druck in der Kammer 340 gleichkommt und dann den Druck in der Kammer 34-0 nur sehr geringfügig übersteigt, bewegt sich der Kolben 314 zurück zu der Mittelstellung, wobei der Durchtritt 322 fortschreitend nicht mehr bedeckt wird und den erhöhten Druck in dem Hohlraum 270 aufhebt, so daß die Federn 280 die Ventiltrommel bzw. den Ventilschieber 264 zu der Mittelposition bewegen können. Palis das Drucksignal in der Kammer 340 reduziert wird, bewegt sich der Kolben 314 selbstverständlich in der entgegengesetzten Richtung zu der zuvor beschriebenen Richtung, wodurch der Durchtritt 324 blockiert wird und eine Bewegung der Ventiltrommel bzw. des Vemtilschiebers 264 in der entgegengesetzten Richtung ebenfalls bewirkt wird.

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Wegen der geringen Masse des Kolbens 314 und der kurzen Hübe, die zum Blockieren oder Entblockieren der Durchtritte 322 und 324 erforderlich sind, ist die Bewegung der Ventilhaupttrommel bzw. des Ventilhauptschiebers 264 gegenüber geringen Druckänderungen, welche durch die Positionsfühler bewirkt werden, sehr ansprechbar. Darüber hinaus wird die Neigung eines Ventils 78 zum "Tanzen" oder zur Herbeiführung eines zu großen Ausschlages des hierdurch gesteuerten Stellmotors auf ein Minimum herabgesetzt.

Eine alternative Ausführungsform des vorgesteuerten Steuerventils 78 ist in Fig. 13 dargestellt. Die teilweise Schnittansicht von Fig. 13 umfaßt nur den Teil des Steuerventils, welcher sich von der Ausführungsform gemäß den Fig. 9 bis 12 unterscheidet. Bei der in der Fig. 13 gezeigten Ausführungsform ist ein modifizierter Kolben 370 in der Bohrung 310 anstelle des Kolbens 314 angeordnet. Der Kolben 370 umfaßt ein Paar von gegenüberliegenden Sücksprüngen 372, in denen jeweilig Verschlußteile 374 angeordnet sind. Die Verschlußteile 374 sind in den in der Fig. gezeigten Stellungen unter Verschluß der Durchtritte 322 und durch in den Bücksprüngen 372 angeordnete Federn 376 federbelastet. Die Verschlußteile 374 sind mit Durchtritten 378 versehen, die beim Betrieb mit dem Durchtritt 328 zu allen Zeiten in Verbindung sein können. Beim Ansprechen auf die Bewegung des Kolbens 370 in einer Richtung oder der anderen Sichtung wird die Federkraft auf das Verschlußteil, welches der Sichtung der Bewegung des Kolbens entgegengesetzt ist, reduziert, und der ftediumdruck in der Kammer 270 oder 272, welche mit diesem Verschlußteil verbunden ist, wird dementsprechend reduziert, so daß eine Bewegung der Trommel bzw. des Schiebers 264 bewirkt wird.

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Claims

3000536 ■DipUng.W.Dahlke 9. Januar 1980 Dipl.-lng.--H.-3. Lippen Da/Lo/th Patentanwälte Frankenforster Straße 137 Bergisa Gladbach 3 Cooper Industries, Inc. Houston. Texas. V.St.A. Patentansprüche

1. Gesteinsbohrmaschine, umfassend einen Bohraueleger, der auf einem für eine Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse auf einem Auslegerträger montiert ist, eine läng&äiehe Bohrvorschublafette, welche auf diesem Ausleger für eine Schwenkbewegung, bezogen auf' den Ausleger, um eine zweite Schwenkachse montiert ist, eine Gesteinsbohrvorrichtung, welche auf dieser Vorschublafette montiert und zur Betätigung einer verlängerten Bohrstange geeignet ist, einen ersten Auslegerstellmotor zur schwenkenden Bewegung des Auslegers, bezogen auf den Auslegerträger, einen ersten Vorschublafettenstellmotor zur Herbeiführung einer Schwenkbewegung der Vorschublafette um die zweite Schwenkachse, wobei der erste Auslegerstellmotor und der erste Vorschublafettenstellmotor mittels eines Druckmediums betrieben werden, gekennzeichnet durch einen Druckmediumsteuerkreislauf, der eine Quelle für Druckmedium (70, 89), ein beliebig betätigbares Ventil (72) zur Herbeiführung einer Bewegung des Auslegers (16) um die erste Schwenkachse mittels des Auslegerstellmotors (28), ein Steuerventil (78) zur Zufuhr von Druckmedium zu dem ersten Vorschublafettenstellmotor (42), einen ersten !Fühler (98), welcher mit der ersten Schwenkachse verbunden ist, zur Erzeugung eines mit der Schwenkbewegung des Auslegers in Beziehung stehenden Druckmediums ignmls und einen zweiten fühler (99)* welcher mit der zweiten Schwenkachse verbunden ist, zur Erzeugung eines mit der Schwenkbewegung der Vorschublafette (30), bezogen auf den Ausleger, in Beziehung stehenden Druckmediumsignals, wobei das Steuerventil (78) so betrieben werden kann, daß es die jeweiligen Druckmediumsignale vergleicht, um ein vorbestimmtes Ausmaß

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der Schwenkbewegung der Vors chub lafette durch Steuerung der Versorgung an Druckmedium zu dem ersten Vorschublafettenstellmotor herbeizuführen«

2. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fühler (98) ein Druckregulierventil (120) umfaßt, welches auf die Schwenkbewegung des Auslegers (16) anspricht, um ein Mediumdrucksignal zu erzeugen, welches mit dem Ausmaß der Winkelbewegung des Auslegers variiert.

3. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (99) ein Druckregulierventil (104) umfaßt, welches auf die Schwenkbewegung der Vorschublafette (JO), bezogen auf den Ausleger (16), anspricht, um ein Mediumdrucksignal zu erzeugen, welches mit dem Ausmaß der WinkeIbewegung der Vorschublafette, bezogen auf den Ausleger, variiert.

4. Gesteinebohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregulierventil (120) einen Stellmotor umfaßt, der eine Exzenterrolle (118) einschließt, und daß der erste Fühler (98) eine Exzenterscheibe (108) einschließt, welche mit der ersten Schwenkachse in einer solchen Weise verbunden ist, daß die Schwenkbewegung des Auslegers (16) eine !Relativbewegung zwischen der Exzenterscheibe und der Exzenterrolle bewirkt, um die Größe des durch das Druckregulierventil (120) erzeugte Mediumdrucksignals in Beziehung mit der Schwenkbewegung des Auslegers zu verändern.

5. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fühler (98) einen Mechanismus (110, 112, 114, 116) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Exzenterscheibe (108) und der Exzenterrolle (118) umfaßt, um eine Schwenkbewegung der Vorschublafette (30), bezogen auf den Ausleger (16), unabhängig von der Bewegung des Auslegers in bezug auf den Auslegerträger (22, 24) herbeizuführen.

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6. Gesteinsbohrmaschine nach. Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (110, 112, 114, 116) zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen der Exzenterscheibe (108) und der Exzenterrolle (118) ein Getriebe (110), welches mit der Exzenterscheibe verbunden und zur Drehung der Exzenterscheibe, bezogen auf die Exzenterrolle, geeignet ist, und eine Getriebebedienungseinrichtung (112, 114, 116) zur beliebigen Drehung des Getriebes und der Exzenterscheibe zur Herbeiführung einer Schwenkbewegung der Vorschublafette (JO) durch den Betrieb des Steuerventils (78) beim Ansprechen auf die Erzeugung von Druckmediumsignalen durch den ersten und den zweiten Fühler (98, 99) umfaßt.

7. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebebedienungseinrichtung eine druckmediumbetätigte Sperre (124, 128) umfaßt, und daß der Steuerkreislauf ein manuell betätigtes Ventil (88) für die Mediumversorgung in Verbindung mit der Druckmediumquelle umfaßt, welches zur Zufuhr von Druckmedium zu dem Steuerventil (78) und der Sperre (124, 128) zur Aufhebung der Sperre der Getriebebedienungseinrichtung (112, 114, 116),falls die Vorschublafette (30) unabhängig von der Bewegung des Auslegers (16) bewegt werden soll, umfaßt.

8. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregulierventil (104) einen Stellmotor umfaßt, der eine Exzenterrolle (106) umfaßt, und daß der zweite IHihler (99) eine Exzenterscheibe (100) umfaßt, welche mit der zweiten Schwenkachse in einer solchen Weise verbunden ist, daß die Schwenkbewegung der Vorschublafette (30), bezogen auf den Ausleger (16), eine Relativbewegung zwischen der Exzenterscheibe und der Exzenterrolle bewirkt, um die Größe des durch das Druckregulierventil (104) in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Auslegers erzeugten Mediumdrucksignals zu verändern.

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9- Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (16) für eine Bewegung um eine dritte Schwenkachse senkrecht zu der ersten Schwenkachse montiert ist, und daß die Vorschublafette (30) an dem Ausleger für eine Bewegung um eine vierte Schwenkachse senkrecht zu der zweiten Schwenkachse montiert ist, daß ein zweiter Auslegerstellmotor (20) zur Bewegung des Auslegers um die dritte Schwenkachse betätigt werden kann, daß ein zweiter Vorschublafettenstellmotor (46) zur Bewegung der Vorschublafette um die vierte Schwenkachse betätigt werden kann, und daß der Steuerkreislauf ein Ventil (134), das beliebig zur Herbeiführung der Bewegung des Auslegers um die dritte Schwenkachse mittels des zweiten Auslegerstellmotors betätigt werden kann, ein zweites Steuerventil (140), zur Zufuhr von Druckmedium zu dem zweiten Vorschublafettenstellmotor, einen dritten Fühler (154), welcher mit der dritten Schwenkachse zur Erzeugung eines Druckmediumsignals, welches mit der Schwenkbewegung des Auslegers um die dritte Schwenkachse in Beziehung steht, verbunden ist, einen vierten Fühler (150), welcher mit der vierten Schwenkachse zur Erzeugung eines Druckmediumsignals, welches mit der Schwenkbewegung der Vorschublafette um die vierte Schwenkachse in Beziehung steht, verbunden ist, umfaßt, wobei das Steuerventil (140) so betrieben werden kann, daß es die jeweiligen, durch den dritten und den vierten Fühler erzeugten Druckmediumsignale miteinander vergleicht, um ein vorbestimmtes Ausmaß der Schwenkbewegung der Vorschublafette um die vierte Schwenkachse durch Steuerung der Zufuhr von Druckmedium zu dem zweiten Vorschublafettenstellmotor herbeizuführen.

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10. Gesteinsbohrmaschine nach. Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (78) umfaßt: einen Körper (260), ein Trommel- bzw. Schieberverschlußteil (264), das in einer Bohrung (262) in dem Körper gleitbar angeordnet ist, eine Hochdruckmediumeinlaßöffnung (502), eine Niederdruckmediumauslaßöffnung (284) und Versorgungs- und Rückkehröffnungen (304, 306) in Verbindung mit der Bohrung, gegenüberliegende Kammern (270, 272), welche gegenüberliegenden Enden der Bohrung benachbart sind, und ein Vorsteuerdruckmedium-Steuerteil (314) zur Steuerung des Mediumdruckes in den Kammern (270, 272) zur Herbeiführung der Bewegung der Trommel bzw. des Schiebers (264).

11. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel bzw. der Schieber (264) gegenüberliegende Druckflächen (276) aufweist, welche jeweils in den Kammern (270, 272) angeordnet sind und auf eine nicht ausgeglichene Druckkraft zur Herbeiführung einer Bewegung der Trommel bz.w, des Schiebers ansprechen.

12. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (78) Federn (280) einschließt, welche in jeder der Kammern (270, 272) angeordnet sind und zusammenarbeitend mit der Trommel bzw. dem Schieber im Eingriff stehen, um die Trommel bzw. den Schieber in einer normalerweise die Mediumeinlaßöffnung (302) blockierenden Stellung vorzuspannen.

13· Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (78) erste Durchtritte, welche in dem Körper (260) ausgebildet sind, zum Führen von Druckmedium zu den Kammern (270, 272) sowie zweite Durchtritte (322, 324) zum Führen von Druckmedium aus den Kammern (270, 272) zu einer Vorsteuerdruckmedium-Ablaßöffnung (332) in dem Körper einschließt.

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14. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet daß das Steuerteil für das Vorsteuerdruckmedium in Form eines Kolbens (314-) vorliegt, welcher hin und her bewegbar in einer zweiten Bohrung (3*10) in dem Körper (260) angeordnet ist und auf Druckmediumsignale anspricht, welche durch Fühlereinrichtungen (98, 99) erzeugt werden, um die Strömung von Druckmedium durch die zweiten Durchtritte (322, 324) zur Veränderung des Mediumdruckes in den Kammern (270, 272) zu steuern.

15· Gesteiasbohrmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß der Kolben (314) ein Paar von gegenüberliegenden Druckflächen (316, 318) umfaßt, welche den jeweiligen, gegenüberliegenden Vorsteuermediumkammern (340, 338), die in der zweiten Bohrung (310) ausgebildet sind,.gegenüberliegen, wobei die die Vorsteuermediumkammern jeweils in Verbindung mit der ersten und der zweiten Fühleinrichtung (98, 99) stehen, und daß der Kolben in Erwiderung auf eine nicht ausgeglichene Druckkraft bewegbar ist, welche auf die gegenüberliegenden Druckflächen (316, 318) einwirken, um eine nicht ausgeglichene Mediumdruckkraft an der Trommel bzw. dem Schieber (264) zu erzeugen.

16. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet daß das Steuerventil (78) Strömungssteuereinrichtungen (350) einschließt, um Druckmedium mit einer im wesentlichen feststehenden Strömungsrate zu den Vorsteuermediumkammern (340, 338) und den entsprechenden Fühleinrichtungen (98, 99) zuzuführen.

17· Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die erste und die zweite Fühleinrichtung (98, 99) jeweils Druckregulierventile (120, 104) einschließen, welche zur Erzeugung eines Mediumdrucksignals in den Vorsteuermediumkammern (340, 338) arbeiten, wobei das Mediumdrucksignal in Beziehung mit der Schwenkstellung des Auslegers (16), bezogen auf den Auslegerträger (22, 24) bzw. der Schwenkstellung der

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Vorschublafette (30), bezogen auf den Ausleger, variiert.

18. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (314) ein Paar von gegenüberliegenden Köpfen (320) einschließt, welche an gegenüberliegenden Enden der zweiten Bohrung (310) angeordnet sind bzw. dicht beaachbart zu einer Querendwand der zweiten Bohrung liegen, wenn der Kolben in dem Längsmittelpunkt der zweiten Bohrung an-. geordnet ist, und daß die zweiten Durchtritte (322, 324) aus Jeweils einer der Kammern (270, 272) führen und jeweils durch die Endwände offen sind, wobei die Köpfe jeweilig so arbeiten können, daß sie die.Strömung von Druckmedium durch die Kammern (270, 272) blockieren, wenn der Kolben nach der einen oder der anderen der Endwände zu bewegt wird.

19· Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eis Durchtritt (328) in dem Kolben (314) angeordnet ist, der zu allen Zeiten mit der Ablaßöffnung (332) in Verbindung steht.

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