DE3343372C2

DE3343372C2 - Einrichtung zum Schutz von Teilschnitt-Schrämmaschinen vor Überlastung

Info

Publication number: DE3343372C2
Application number: DE3343372A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Dröscher; Otto Dipl.-Ing. Schetina; Herwig Ing. Wrulich; Alfred Ing. Zeltweg Zitz
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1982-12-31
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1986-01-09
Also published as: PL245202A1; FR2538851A1; GB2133063B; US4591209A; FR2538851B1; ZA839449B; DE3343372A1; AU2274183A; PL141387B1; AT377056B; GB8333997D0; ATA474282A; JPS59134299A; GB2133063A

Abstract

Zum Schutz von Teilschnitt-Schrämmaschinen gegen Überlastung ist an dem rotierbar gelagerte Schrämköpfe 6 tragenden, schwenkbaren Schrämarm 2 ein Erschütterungssensor 7 vorgesehen. Die Signale des Erschütterungssensors 7 werden in einer Steuerelektronik 8 ausgewertet und zur Steuerung des Schwenkantriebes des Schrämarmes 2 herangezogen. Die Steuerelektronik 8 weist hierbei einen Schwellwertschalter auf, welcher mit einem Stellantrieb für die Veränderung der Fördermenge der Hydraulikpumpe des Schwenkantriebes verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz von Teilschnitt-Schrämmaschinen vor Überlastung, mit einem rotierbar gelagerte Schrämköpfe tragenden, schwenkbaren Schrämarm, die eine Steuerelektronik mit einer am Schrämarm anordenbaren Meßvorrichtung, einem Meßwert-Komparator und einer Steuervorrichtung einschließt, mittels der bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Schwenkgeschwindigkeit auf ein Sollmaß reduzierbar ist, wobei die Schwenkgeschwindigkeit über Magnetventile und/oder einen hydraulischen Mengenregler steuerbar ist

Schrämköpfe derartiger Teilschnitt-Schrämmaschinen sind in der Regel auf eine bestimmte Schwenkgeschwindigkeit des Schrämarmes ausgelegt, um. bei vorgegebener Würfeldruckfestigkeit des abzubauenden Gesteins ein korrektes Schnittbild zu erhalten. Wenn ein derartiger Schrämkopf mit einer Schwenkgeschwindigkeit betrieben wird, welche von der Schwenkgeschwindigkeit verschieden ist, für weiche die Auslegung der

is Anordnung der Meißel am Schrämkopf getroffen wurde, kann es zu schweren Erschütterungen der Teilschnitt-Schrämmaschine kommen, welche zum Bruch von Teilen derselben führen können. Beim Abbau von bestimmte'n Materialien kommt es nun häufig vor, daß Teilbereiche mit geringerer Härte bzw. geringerer Zähigkeit bzw. höherer Sprödigkeit durchfahren werden, in welchen ohne Gefahr unzulässiger Erschütterungen eine höhere Schwenkgeschwindigkeit des Schrämarmes gewählt werden kann. Um die Arbeitsleistung einer derartigen Teilschnitt-Schrämmaschine zu erhöhen, ist es daher vorteilhaft, zusätzlich zu der Schwenkgeschwindigkeit, für weiche die Auslegung der Anordnung der Meißel am Schrämkopf getroffen wurde, eine größere Schwenkgeschwindigkeit für einen Anstellhub zu ermöglichen, wobei jedoch unmittelbar nach Auftreffen der Meißel des Schrämkopfes auf das Gestein, für welches die Auslegung der Meißelanordnung getroffen wurde, die Soll-Schwenkgeschwindigkeit eingestellt werden muß, um Beschädigungen an der Maschine zu verhindern.

Für die Überwachung unzulässiger Betriebszustände ist es bereits bekannt geworden Walzschrämmaschinen mit Überwachungseinrichtungen auszurüsten, die die Temperatur des Flüssigkeitskreisiaufes der hydraulisehen Winde, die Temperatur bestimmter Lagerstellen, die Temperatur des Kühlwasserkreislaufes oder auch den Druck überwachen. Eine Überwachungseinrichtung dieser Art ist beispielsweise der DE-OS 29 17 054 zu entnehmen. Den DE-OSen 31 00 116 und 31 06 348 sind sensibilisierte Schneidwerkzeuge zu entnehmen, mittels welcher eine Schneidcharakteristik des jeweiligen Gesteines oder Minerals während des Schneidens des Schneidwerkzeuges abgetastet werden kann. Derartige Einrichtungen sind naturgemäß relativ aufwendig, da sie

"0 unmittelbar im Bereich der mit dem Schnittdruck beaufschlagten Meißel angeordnet werden müssen, und die Lagerstellen für die Verschwenkung der Meißel sind entsprechend hohen Verschleißen ausgesetzt.
Aus der DE-OS 32 35 009 ist bereits eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei welcher die Leistungsaufnahme für die Schneidköpfe gemessen wird und außerdem das Schwenken des Auslegers mit maximalem Schwenkmoment durchgeführt wird, wobei jedoch dieses Schwenkmoment reduziert wird, wenn eine Verformung eines auf das Schwenken des Auslegers reagierenden Maschinenteils gemessen wird. Mit einer derartigen Einrichtung wird nicht berücksichtigt, daß unzulässige Betriebszustände bereits lange vor dem Auftreten einer großen Verformung eines auf das Schwenken des Auslegers reagierenden Maschinenteiles auftreten können, nämlich dann, wenn durch Eintauchen in entsprechend härteres Gestein ein hohes Maß an Erschütterung der Schrämmaschine auf-

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache und betriebssichere Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher es ohne Gefahr einer Beschädigung der Maschine möglich ist, den Schwenkarm mit höherer Geschwindigkeit zu verschwenken, wenn der Schrämkopf auf weicheres bzw. spröderes Gestein trifft.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die eingangs genannte Einrichtung im wesentlichen darin, daß die Meßvorrichtung von einem Erschütterungssensor, wie einem Trägheitssensor oder einem Beschleunigungsaufnehmer, gebildet ist.

Dadurch, daß der Schrämarm einen Erschütterungssensor trägt, kann beim Eintreten des Schrämkopfes in dasjenige Gestein, für welches eine bestimmte Schwenkgeschwindigkeit vorgesehen ist, rasch dieser unzulässige Betriebszustand, d. h. die zu hohe Schwenkgeschwindi^keit, an Hand der Erschütterungen des Schrämarmes erkannt werden und durch die Steuerelektronik kann der Schwenkantrieb auf die Soll-Schwenkgeschwindigkeit, für welche der Schrärnkopf ausgelegt ist, reduziert werden, bevor es zu einer Überlastung von Teilen der Teilschnitt-Schrämmdschine kommt.

Für den Schwenkantrieb von Schrämarmen von Teilschnitt-Schrämmaschinen werden üblicherweise hydraulische Antriebe verwendet.

Die Steuereiektronik für die Zurücknahme des Schwenkantriebes auf die Soll-Schwenkgeschwindigkeit, für weiche der Schrämkopf ausgelegt ist, kann in vorteilhafter Weise einen Schwellwertschalter enthalten, der mit dem Stellantrieb für den hydraulischen Mengenregler des Schwenkantriebes verbunden ist. Durch einen derartigen Schwellwertschalter kann das Ausmaß der zulässigen Erschütterung vorgegeben werden und die Rücknahme der Schwenkgeschwindigkeit auf die Soügeschwindigkeit erfolgt nur dann, wenn tatsächlich unzulässige Erschütterungen der Schrämmaschine eintreten.

In besonders einfacher Weise kann der hydraulische Mengenregler als Axialpumpe ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung einer Hydraulikpumpe läßt sich auf kleinere und größere Fördermengen ohne Schwierigkeiten verstellen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Ausbildung so getroffen, daß der Schwellwertschalter mit einem durch die Steuereiektronik betätigbaren Magnetventil zusammenwirkt, welches einen Steuerölkreis mit gesonderter Steueröldruckquelle, insbesondere -pumpe, mit einem hyraulischen Antrieb für die Verstellung der Fördermenge der Hydraulikpumpe des Schwenkantriebes verbindet. Eine derartige Ausbildung, bei v/elcher der Steuerölkreis für die Betätigung der Verstellung des hydraulischen Antriebes des Schwenkwerkes gesondert von der Hydraulik für den Antrieb des Schwenkwerkes ausgebildet ist, hat den Vorteil einer größeren Betriebssicherheit, da bei einer derartigen Ausbildung die Möglichkeit geschaffen wird, auch bei einem Defekt in der Schutzvorrichtung zumindest den normalen Betrieb der Schrämmaschine unverändert aufrechtzuerhalten.

Sobald eine unzulässige Erschütterung der Maschine aufgetreten ist, erscheint es vorteilhaft, wenn eine neuerliche raschere Schwenkbewegung des Schrämarmes nur bewußt und nicht automatisch wieder auftreten kann. Zu diesem Zweck weist vorzugsweise die Steuereiektronik ein selbsthaltendes Relais und einen Handtaster auf, wobei das Relais beim öffnen des Schwellwertschalters abfallt und bei geschlossenem Schwellwertschalter durch Betätigen des Handtasters wiederum in die Selbsthaltestellung bringbar ist, und bei Abfallen des Relais das Magnetventil stromlos geschaltet ist. Es muß somit nach Ansprechen der Steuereiektronik durch den Handtaster das selbsthaltende Relais wiederum in die Bereitschaftstellung gebracht werden, was wiederum nur dann möglich ist, wenn auch der Schwellwertschalter wiederum geschlossen ist. Die Sicherheit des Betriebes, insbesondere bei Ausfall der Steuereiektronik oder der Stromversorgung für die Steuereiektronik kann dadurch verbessert werden, daß das Magnetventil in seiner stromdurchflossenen Stellung den hydraulischen Antrieb für die Verstellung der Fördermenge der Hydraulikpumpe des Schwenkantriebes im Sinne der maximalen Fördermenge derselben mit der Steueröldruckquelle verbindet und in seiner Ruhelage den hydraulischen Antrieb für die Verstellung der Fördermenge der Hydraulikpumpe drucklos macht, wobei die Fördermenge der Hydraulikpumpe auf einen vorbestimmten Betriebswert abgesenkt wird. Hierbei kx.-<n vorzugsweise der hydraulische Antrieb für die Versteiimg der Fördermenge der Hydraulikpumpe des Schwenkantriebes durch eine Feder im Sinne der Verringerung der Fördermenge der Hydraulikpumpe des Schwenkantriebes belastet sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei einem Ausfall der Steuereiektronik die Soll-Schwenkgeschwindigkeit, für welche die Geometrie der Anordnung der Meißel am Schrämkopf berechnet ist, automatisch und selbsttätig wieder aufgesucht wird.

Als Erschütterungssensoren kommen Bauteile wie Trägheitssensoren oder Beschleunigungsaufnehmer in Frage.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert ladieser zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schrämmaschine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung für die enindur-^sgemäße Einrichtung und

F i g. 3 ein Detail einer hydraulischen Steuerung für den Scnwenkantrieb des Schrämarmes einer Schrämmaschine nach F i g. 1.

In Fig. 1 ist die Schrämmaschine mit 1 bezeichnet. Diese Schrämmaschine 1 weist einen Schrämarm 2 auf, welcher in Höhenrichtung im Sinne des Doppelpfeiles 3 und um eine im wesentlichen vertikale Schwenkachse 4 im Sinne des Doppelpfeiles 5 verschwenkbar ist und an seinem freien Ende Schrämköpfe 6 trägt. Am Schrämarm ist ein Erschütterungssensor 7 angeordnet, dessen Signale einer mit 8 angedeutenden Steuereiektronik zugeführt werden. In der Fahrerkabine 9 ist ein Handtaster 10 schematisch angedeutet, welcher die Erhöhung der Schvürkgeschwindigkeit des Schrämarmes im Sinne des Doppelpfeiles 5 ermöglicht. Es ist weiter ein Magnetventil 11 schematisch angedeutet, welches von der Steuerelektrr iik 8 betätigt wird.

In Fig.2 sind Details der Steuereiektronik näher erläutert. Der Beschleunigungsaufnehmer bzw. Erschütterungssensor ist wiederum mit 7 bezeichnet. Die Steuereiektronik 8 umfaßt einen Maßwertverstärker 12 sowie einen Schwellwertschalter 13. Der Handtaster 10 isi mit einem selbsthaltenden Relais 14 verbunden. Dieses selbsthaltende Relais 14 sowie der Schwellwertschalter 13 sind wiederum über elektrische Leitungen mit dem Magnetventil 11 verbunden.

Bei Betätigung des Handtasters 10 und eingeschalteter Stromquelle gelangt das selbsthaltende Relais 14

dann in die Selbsthaltestellung, wenn der Schwellwertschalter (3 geschlossen ist. In dieser selbsthaltenden Stellung ist bei geschlossenem Schwellwertschalter 13 das Magnetventil il stromdurchflossen und daher in derjenigen Stellung, in welcher der beschleunigte Schwenkantrieb möglich ist. Sobald der Erschütterungssensor unzulässige Erschütterungen meldet und unter Zwischenschaltung des Signalverstärkers 12 der Schwellwertschalter 13 anspricht, fällt das selbsthaltende Relais 14 ab und es gelangt das Magnetventil 11 in seine Ruhelage, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist. Ein neuerliches Einschalten der Schutzschaltung durch Betätigung des Handtasters 10 ist nur dann möglich, wenn gleichzeitig auch der Schwellwertschalter 13 wiederum geschlossen ist, wobei die geschlossene Stellung des Schwellwertschalters 13 die Ruhelage darstellt.

In Fig. 3 ist das Magnetventil 11 und der Steuerölkreis für die Verstellung der Fördermenge der HydrauiKnumpe des .Sehwenkantriehp«; nähpr prläiitprt Das Magnetventil 11 ist in der Ruhelage dargestellt, bei weleher die Spule nicht vom Strom durchflossen ist. In dieser Stellung wird ein von einem hydraulischen Zylinder-Kolben-Aggregat 5 gebildeter Stellantrieb für eine hydraulische Pumpe 16 mit veränderbarem Fördervolumen mit der Rücklaufleitung 17 verbunden, so daß der Steuerkolben 18 des hydraulischen Zylinder-Kolben-Aggregates 15 durch die Kraft einer Feder 19 in Richtung des Pfeiles 20 verstellt wird. In dieser Ausgangslage ist die Fördermenge der Hydraulikpumpe 16 auf geringste Fördermenge und damit auf geringe Schwenkgeschwindigkeit verstellt. Sobald die Schutzschaltung aktiviert ist und das Magnetventil 11 stromdurchflossen ist, wird der Arbeitsraum des Kolbens 18 des hydraulischen Zylinder-Kolben-Aggregates 15 mit einer Steuerölpumpe 21 verbunden. Die Steuerölpumpe 21 verschiebt hierbei den Kolben 18 entgegen der Richtung des Pfeiles 20 und unter Überwindung der Kraft der Feder 19 nach links, wobei die Hydraulikpumpe mit veränderbarem Fördervolumen 16 in Richtung ihrer größten Fördermenge verstellt wird. Es wird somit die große Schwenkgeschwindigkeit des Schrämarmes so lange ermöglicht, als das Magnetventil 11 in stromdurchflossener Stellung gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz von Teilschnitt-Schrämmaschinen vor Überlastung, mit einem rotierbar gelagerte Schrämköpfe (6) tragenden, schwenkbaren Schrämarm (2), die eine Steuerelektronik mit einer am Schrämarm anordenbaren Meßvorrichtung, einem Meßwert-Komparator und einer Steuervorrichtung einschließt, mittels der bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Schwenkgeschwindigkeit auf ein Sollmaß reduzierbar ist, wobei die Schwenkgeschwindigkeit über Magnetventile und/oder einen hydraulischen Mengenregler steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung von einem Erschütterungssensor (7), wie einem Trägheitssensor oder einem Beschleunigungsaufnehmer, gebildet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <kß der Komparator als Schwellwertschalter (13) ausgebildet ist, der mit dem Stellantrieb (15) für den hydraulischen Mengenregler des Schwenkantriebes verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Mengenregler als Axialpumpe ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (13) mit einem durch die Steuerelektronik betätigbaren Magnetventil (11) zusammenwirkt, welches einen Steuerölkreis mit gesonderter Steueröldruckquelie, insbesondere -pumpe (21), mit einem hydraulischen Antrieb (15) iCr die Verstellung der Fördermenge der I iydraulikpumpe (16) des Schwenkantriebes verbindet.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (8) ein selbsthaltendes Relais (14) und einen Handtaster (10) aufv/eist, daß das Relais (14) beim öffnen des Schwellwertschalters (13) abfällt und bei geschlossenem Schwellwertschalter (13) durch Betätigen des Handtasters (10) wiederum in die Selbsthaltestellung bringbar ist, und daß bei Abfallen des Relais (14) das Magnetventil (11) stromlos geschaltet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (11) in seiner stromdurchflossenen Stellung den hydraulischen Antrieb (15) für die Verstellung der Fördermenge der Hydraulikpumpe (16) des Schwenkantriebes im Sinne der maximalen Fördermenge derselben mit der Steueröldruckquelle (21) verbindet.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb (15) für die Verstellung der Fördermenge der Hydraulikpumpe (16) des Schwenkantriebes durch eine Feder (19) im Sinne der Verringerung der Fördermenge der Hydraulikpumpe (16) des Schwenkantriebes belastet ist.