DE3203924A1 - Direction-control unit for heading machines - Google Patents
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Abstract
Description
Richtungssteueranlage für Vortriebs- Direction control system for tunneling
maschinen Die Erfindung betrifft eine Richtungssteueranlage für eine mit Verstellzylindern für die Seiten- und Höhenkorrektur ausgerüsteten Vortriebsmaschine, insbesondere für die Auffahrung von Flözstrecken im untertägigen Bergbau, mit einem hinter der Vortriebsmaschine in der Strecke aufgehängten Laser und einem der Vortriebsmaschine zugeordneten Empfangs- und Kontrollaggregat. machines The invention relates to a direction control system for a tunneling machine equipped with adjusting cylinders for lateral and height correction, especially for the excavation of seams in underground mining, with a laser suspended behind the tunneling machine and one of the tunneling machines assigned reception and control unit.
Bei Tunnelbohrmaschinen und zum Teil auch bei Vortriebsmaschinen, die im Flözstreckenvortrieb eingesetzt sind, erfolgt die Richtungsvorgabe über einen Laserstrahl. Der Laser wird jeweils von den Markscheidern aufgehängt und in seiner Richtungsvorgabe korrigiert. Sein Strahl trifft auf ein Fadenkreuz, so daß der Vortriebsmaschinenfahrer Abweichungen sofort feststellen und durch entsprechende Korrekturen ausgleichen kann. Der Vortriebsmaschinenfahrer muß dementsprechend das Fadenkreuz jeweils im Auge behalten, um entsprechende Abweichungen feststellen zu können. Nachteilig ist darüber hinaus, daß er die Korrekturen manuell durchführen und dabei die jeweiligen Maßnahmen aufeinander abstimmen muß.With tunnel boring machines and partly also with tunneling machines, that are used in seam tunneling, the direction is specified via a Laser beam. The laser is suspended from each of the marrow cutters and in his Direction specification corrected. Its beam hits a crosshair, so that the driving machine operator Deviations can be determined immediately and compensated for by making appropriate corrections. The tunneling machine operator must therefore keep an eye on the crosshairs to avoid any deviations to be able to determine. Another disadvantage is that he makes the corrections manually carry out and coordinate the respective measures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lenkung von Vortriebsmaschinen sicherer und einfacher zu gestalten und so weit wie möglich zu automatisieren.The invention is based on the task of steering tunneling machines safer and easier to design and to automate as much as possible.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Empfangs- und Kontrollaggregat ein laserlichtempfindliches Empfangsdiodenfeld und ein Mikroprozessor dient, in der mit Stellgliedern für verschiedene Verstellzylinder und dem Bohrkopf zugeordneten Meßfühlern für die aufgebrachten bzw. auftretenden Kräfte in Verbindung steht.The object is achieved according to the invention in that the receiving and control unit, a laser light-sensitive receiving diode array and a microprocessor serves, in the with actuators for various adjusting cylinders and the drill head associated sensors for the applied or occurring forces in connection stands.
Mit einer derartigen Steueranlage ist ein automatisches Nachfahren des Flözes in vertikaler Richtung und die genaue Einhaltung und angepaßte Führung in seitlicher Richtung über den Laser möglich. Gerät die Maschine aus der Seitenrichtung, so wird dieses vom Diodenfeld registriert und an den Mikroprozessor weitergeleitet, welcher die Korrektursteuerung durch die Stellglieder ausführt. Über die dem Bohrkopf zugeordneten Meßfühler kann jederzeit festgestellt werden, ob sich die Maschine und wie sie sich dem Flözverlauf anpaßt, wobei die dadurch notwendigen Korrekturen auch auf den Laser weitergegeben werden, so daß beide Korrekturen aufeinander abgestimmt erfolgen können.With such a control system there is an automatic follow-up of the seam in the vertical direction and the exact compliance and adapted guidance possible in a lateral direction via the laser. If the machine is viewed from the side, this is registered by the diode field and passed on to the microprocessor, which carries out the correction control by the actuators. About the drill head assigned sensor can be determined at any time whether the machine and how it adapts to the course of the seam, with the necessary corrections even are passed on to the laser, so that both corrections are coordinated can be done.
Eine möglichst sichere und gleichmäßige Aufnahme des Laserstrahls und eine sichere Weiterleitung des Signals an den Mikroprozessor ist dadurch sichergestellt, daß gemäß einer Ausbildung der Erfindung das laserlichtempfindliche Empfangsdiodenfeld auf der Vortriebsmaschine hinter dem Bohrkopf angeordnet ist. Damit ist gleichzeitig sichergestellt, daß der Laserstrahl in der Regel nicht durch vorstehende Teile, Ausbauteile oder auch durch Menschen abgelenkt bzw. gelöscht wird.A safe and uniform recording of the laser beam as possible and a safe forwarding of the signal to the microprocessor is ensured, that according to an embodiment of the invention, the laser light-sensitive receiving diode array is arranged on the tunneling machine behind the drill head. This is at the same time ensures that the laser beam usually does not penetrate protruding parts, Removal parts or is distracted or deleted by people.
Eine genaue Anpassung des Lasers an den Flözverlauf bei im Flözstreckenvortrieb betriebenen Vortriebsmaschinen ist sicher gegeben, in dem dem Laser ein vom Mikroprozessor steuerbarer Verstellmotor mit Winkelgeber zugeordnet ist. Ändert nun die Vortriebsmaschine durch den Flözverlauf ihre Höhe, so wird dieses im laserlichtempfindlichen Empfangsdiodenfeld registriert und über den Mikroprozessor an den Verstellmotor des Laser weitergegeben. Dadurch wird der Laserstrahl der Höhe des Diodenfeldes jeweils nachgeführt. Durch das Messen des Winkels an der Verstellachse des Lasers in vertikaler Richtung sowie das Messen des Abstandes zwischen Laser und Maschine kann der nachgefahrene Flözverlauf errechnet werden.An exact adjustment of the laser to the seam course when driving the seam driven tunneling machines is given safely, in which the laser from the microprocessor controllable adjusting motor with angle encoder is assigned. Now changes the tunneling machine due to the course of the seam its height, this becomes in the laser light-sensitive receiving diode field registered and passed on to the adjustment motor of the laser via the microprocessor. As a result, the laser beam follows the height of the diode field. By measuring the angle on the adjustment axis of the laser in the vertical direction and the distance between the laser and the machine can be measured using the seam path can be calculated.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung tasten eine oder mehrere auf den Bohrkopf applizierte Rollen oder Rollenhalter ständig die Ortsbrust ab. Dabei sind die Meßfühler zweckmäßig den Rollen und/oder Rollenhaltern zugeordnet. Ein solcher auf der Kreisbahn umlaufender Fühler registriert die sich ständig ändernden Kräfte, die dann an den Mikroprozessor weitergeleitet werden.According to a further embodiment of the invention, one or more keys Rollers or roll holders applied to the drill head constantly cut the face. The sensors are expediently assigned to the rollers and / or roller holders. Such a sensor rotating on the circular path registers the constantly changing ones Forces that are then passed on to the microprocessor.
Zweckmäßig ist es dabei, ausgewählten Rollen Meßfühler zuzuordnen damit insbesondere die besonderen Beanspruchungen ausgesetzten äußeren Werkzeuge nicht überlastet werden. Über die Meßfühler können die an den Rollen auftretenden Kräfte gemessen werden. Bei Überlastungen wird dann der Druck in den Vorschub- und Lenkzylinder vom Mikroprozessor über die Stellglieder optimal ein- bzw.It is useful to assign sensors to selected roles in order to especially not the external tools exposed to special stresses become overloaded. The forces acting on the rollers can be monitored via the sensors be measured. In the event of an overload, the pressure in the feed and steering cylinder is then reduced optimally switched on and off by the microprocessor via the actuators
umgestellt.rearranged.
in vorteilhafter Weise kann der Verlauf des Flözes automatisch aufgenommen und mit Hilfe geeigneter Bildschirmgeräte sichtbar gemacht werden, wobei an den Bohrkopf ein Winkelgeber angeflanscht ist. Über den Winkelgeber, der an dem Bohrkopf angeflanscht ist, wird dem Mikroprozessor jeweils die Stellung des Bohrkopfes so angegeben, daß daraus und aus den Angaben der Meßfühler bezüglich der auf den Bohrkopf ausgeübten Kräfte der genaue Verlauf des Flözes und seine Zusammensetzung ermittelt werden kann.the course of the seam can advantageously be recorded automatically and made visible with the help of suitable screen devices, with the An angle encoder is flanged on the drill head. Via the angle encoder on the drill head is flanged, the microprocessor is the position of the drill head so stated that therefrom and from the data of the measuring sensor with respect to the on the drill head The forces exerted determine the exact course of the seam and its composition can be.
Ebenso kann die Unterfahrung eines Flözes in ihren Ausmaßen genau über den Mikroprozessor vorgegeben werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dem Verstellzylinder für die Höhenlenkung einen Wegaufnehmer zuzuordnen. Über den Wegaufnehmer an dem Höhenlenkungszylinder kann der Mikroprozessor die Vortriebsmaschine dem Flözverlauf entsprechend steuern, ohne daß auf den Laserstrahl in diesem Zusammenhang Rücksicht genommen werden muß. Eine solche Bezugnahme auf den Laserstrahl ist in diesem Zusammenhang auch nicht möglich, da dessen Höhe ja jeweils automatisch verstellt wird, wenn die Vortriebsmaschine durch den Flözverlauf ihre Höhe ändert.The dimensions of the undercutting of a seam can also be precise can be specified via the microprocessor. For this purpose, it is advantageous to use the adjusting cylinder assign a displacement transducer for the height steering. Via the transducer on the The microprocessor can adjust the height control cylinder to guide the tunneling machine along the seams control accordingly without taking the laser beam into account in this context must be taken. One such reference to the laser beam is in this context also not possible, since its height is automatically adjusted when the The tunneling machine changes its height through the course of the seam.
Überlastungen an den Werkzeugen am Bohrkopf werden wie erwähnt durch die Meßfühler am Bohrkopf und ihre Zuschaltung zum Mikroprozessor weitgehend verhindert. Dabei ist es vorteilhaft und zweckmäßig, die Verstellzylinder für die Höhen-und Seitenlenkung sowie den Vorschub, in deren Hydraulikkreisen Druckaufnehmer angeordnet sind, über den Mikroprozessor mit Stellgliedern schaltbar bzw. regelbar auszubilden. Auf diese Weise kann hohen Belastungen einfache entgegengetreten werden, in dem automtaisch der Druck in den Vorschub- und den Lenkzylindern vom Mikroprozessor über die Stellglieder eingeregelt wird.Overloads on the tools on the drill head are caused by the sensors on the drill head and their connection to the microprocessor largely prevented. It is advantageous and expedient to use the adjusting cylinder for the height and Lateral steering as well as the feed, in their hydraulic circuits pressure transducers are arranged are to be designed to be switchable or controllable via the microprocessor with actuators. In this way, high loads can be easily countered in which automatically the pressure in the feed and steering cylinders from the microprocessor is regulated via the actuators.
Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß es möglich ist, durch Messungen vor dem Bohrkopf eine genaue Flözlage zu bestimmen und damit die Maschine genau dem Flözverlauf entsprechend zu fahren und die bisher notwendigen manuellen Eingriffe in die Steuerung von Vortriebsmaschinen weitgehend überflüssig werden, da die Vortriebsmaschine den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend optimal automatisch gesteuert wird. Dabei kann die automatische Steuerung in vorteilhafter Weise den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend schnell und genau wirksam werden, so daß die Maschine jeweils unter günstigsten Verhältnissen arbeitet und ihre Werkzeuge vor übermäßigen Belastungen geschützt sind.The technical progress of the present invention is particular to see that it is possible to get an exact one by taking measurements in front of the drill head To determine the seam position and thus the machine exactly according to the seam course to drive and the previously necessary manual interventions in the control of tunneling machines become largely superfluous, since the tunneling machine the respective conditions is automatically controlled accordingly optimally. The automatic control in an advantageous manner according to the respective circumstances quickly and accurately become effective, so that the machine works under the most favorable conditions and their tools are protected from excessive loads.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden anhand der nachfolgenden Figuren weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisiertes Funktionsschema, und Fig. 2 ein Schaltbild in vereinfachter Darstellung.Further details of the subject matter of the invention are based on further explained in the following figures. They show: FIG. 1 a schematic functional diagram, and 2 shows a circuit diagram in a simplified representation.
Der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Bohrkopf ist drehbeweglich auf dem Tragarm 2 angeordnet und wird über die verschiedensten Einrichtungen gesteuert und geregelt. Im wesentlichen besteht die Steuerung aus einem Mikroprozessor, Meßfühlern, Steuerorganen und einem Bildschirm.The designated in Fig. 1 with 1 drill head is rotatable on the Arranged support arm 2 and is controlled by a wide variety of devices and regulated. The control essentially consists of a microprocessor, sensors, Controls and a screen.
Die horizontale Richtung (Seitenlenkung) wird von dem Laser 4 vorgegeben, der der Vortriebsmaschine nachgeführt ist. Der Laserstrahl des Lasers 4 trifft auf das Empfangsdiodenfeld 5, das hinter dem Bohrkopf 1 angeordnet ist. Die Richtung des Laserstrahls kann jeweils über den Verstellmotor 6 und dem Winkelgeber (27),,der mit dem Mikroprozessor 10 gekoppelt ist, eingeregelt werden. Das vom Empfangsdiodenfeld 5 ausgehende Signal 5 durchläuft vor Zuführung zum Mikroprozessor 10 einen Verstärker 7.The horizontal direction (lateral steering) is given by the laser 4, which is tracked to the tunneling machine. The laser beam of the laser 4 hits the receiving diode array 5, which is arranged behind the drill head 1. The direction of the laser beam can each via the adjusting motor 6 and the angle encoder (27) ,, the is coupled to the microprocessor 10, can be adjusted. That from the receiving diode field 5 outgoing signal 5 passes through an amplifier before being fed to the microprocessor 10 7th
Der Mikroprozessor 10 setzt die erhaltenen Steuer- und Regelsignale um und gibt sie über die Stellglieder 11 an die verschiedenen Kontrollaggregate weiter. An die Stellglieder 11 sind die Verstellzylinder 13, 14, 15 angeschlossen. Sie dienen einmal zur Höhenlenkung, d. h. zum automatischen Nachfahren eines Flözes in vertikaler Richtung, zur Seitenlenkung bzw. zur Regulierung des Vorschubes. Auf der der Ortsbrust zugewandten Seite des Bohrkopfes 1 sind Meßfühler 18, 19 den dort angebrachten Rollen 20 bzw. Rollenhaltern zugeordnet. Über die Meßfühler 18, 19 werden die sich ständig ändernden Kräfte aufgenommen, registriert bzw. über den Verstärker 17 dem Mikroprozessor 10 zugeführt.The microprocessor 10 sets the control and regulation signals received and gives them to the various control units via the actuators 11 Further. The adjusting cylinders 13, 14, 15 are connected to the actuators 11. They are used to steer the height, i. H. for automatically following a seam in the vertical direction, for lateral steering or for regulating the feed. on the side of the drill head 1 facing the face are sensors 18, 19 there attached roles 20 or role holders assigned. About the sensors 18 19 the constantly changing forces are absorbed, registered or via the Amplifier 17 is fed to the microprocessor 10.
Ein Winkelgeber 22, der an dem Bohrkopf 1 angeflanscht ist, gibt dem Mikroprozessor 10 die Stellung des Bohrkopfes 1 an, wobei die jeweiligen Daten über den Verstärker 23 dem Mikroprozessor 10 zugeführt werden. Aus den Daten der Meßfühler 18, 19 für die Kräfte am Bohrkopf 1 und aus denen des Winkelgebers 22 errechnet der Mikroprozessor 10 den genauen Verlauf des Flözes und gegebenenfalls auch seinen Zustand.An angle encoder 22, which is flanged to the drill head 1, gives the Microprocessor 10 the position of the drill head 1, the respective data about the amplifier 23 can be fed to the microprocessor 10. From the data from the sensors 18, 19 for the forces on the drill head 1 and from those of the angle encoder 22 are calculated the microprocessor 10 the exact course of the seam and possibly also its State.
Über den Mikroprozessor wird die Sichtstation 25, d. h. ein Bildschirm versorgt, um so gleichzeitig auch eine visuelle Kontrolle am Fahrerstand zu ermöglichen. Die weiteren Darstellungen des Bildschirmes zeigen Flözlagen bzw. Flözverlaufe, wie sie vom Mikroprozessor anhand der ermittelten Daten umgerechnet und dargestellt sind.The viewing station 25, i. H. a screen in order to enable a visual control at the driver's cab at the same time. The other representations of the screen show seam layers or seam courses, how they are converted and displayed by the microprocessor based on the data obtained are.
Fig. 2 mit dem schematisierten Blockschaltbild zeigt in der Mitte den Mikroprozessor 10, an den einmal die Stellglieder 11 sowie der Bildschirm bzw. die Sichtstation 25 und darüber hinaus Diodenzeigen 29 sowie eine Eingabetastatur 28 angeschlossen sind. An der anderen Seite des Mikroprozessors 10 sind das Empfangsdiodenfeld 5 für den Laserstrahl sowie die Bohrkopforientierung mit dem Winkelgeber 22 direkt geschaltet, während die Daten der Meßfühler 18, 19 sowie die der Höhenzylinder 13, der Steuer- und Vorschubzylinder 15 sowie die eines Winkelgebers 27 des Verstellmotors 6 über einen A-D Wandler dem Mikroprozessor zugeschaltet werden können.Fig. 2 with the schematic block diagram shows in the middle the microprocessor 10, to which the actuators 11 and the screen or the viewing station 25 and also diode displays 29 and an input keyboard 28 are connected. On the other side of the microprocessor 10 are the receiving diode array 5 for the laser beam and the drilling head orientation with the angle encoder 22 directly switched, while the data of the sensors 18, 19 and those of the height cylinders 13, the control and feed cylinder 15 and that of an angle encoder 27 of the adjusting motor 6 can be connected to the microprocessor via an A-D converter.
1 Bohrkopf 2 Tragarm 4 Laser 5 Empfangsdiodenfeld 6 Verstellmotor 7 Verstärker 10 Mikroprozessor 11 Stellglieder 13 Verstellzylinder Höhe 14 Verstellzylinder Seite 15 Vorschubzylinder 17 Verstärker zu 18, 19 18 Meßfühler 19 Meßfühler 20 Rolle 22 Winkelgeber 23 Verstärker zu 22 25 Sicht station 27 Winkelgeber 28 Tastatur 29 Diodenanzeige1 drilling head 2 support arm 4 laser 5 receiving diode field 6 adjustment motor 7 Amplifier 10 Microprocessor 11 Actuators 13 Height adjustment cylinder 14 Adjustment cylinder Page 15 Feed cylinder 17 amplifier for 18, 19 18 measuring sensor 19 measuring sensor 20 roller 22 Angle encoder 23 Amplifier to 22 25 Viewing station 27 Angle encoder 28 Keyboard 29 Diode display
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823203924 DE3203924C2 (en) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | Control device for a tunneling or mining machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823203924 DE3203924C2 (en) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | Control device for a tunneling or mining machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3203924A1 true DE3203924A1 (en) | 1983-08-25 |
| DE3203924C2 DE3203924C2 (en) | 1985-08-01 |
Family
ID=6154854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823203924 Expired DE3203924C2 (en) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | Control device for a tunneling or mining machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3203924C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3203924C2 (en) | 1985-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BERGWERKSVERBAND GMBH, 4300 ESSEN, DE VOEST - ALPI |
|
| 8331 | Complete revocation |