DE3508687A1 - Positionsanzeige bei maschinen zur herstellung von schaechten, tunneln, strecken o.dgl. - Google Patents

Description

• Positionsanzeige bei Maschinen zur Herstellung
• von Schächten, Tunneln, Strecken od.dgl.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Positions- bzw. Kursanzeige bei Maschinen zur Herstellung von Schächten, Tunneln, Strecken od.dgl.
• nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Im maschinellen Schacht- und Tunnelbau ist es üblich, die Positionsbestimmung der Maschine bzw. des Bohrkopfes einer solchen mit Hilfe eines Lasers vorzunehmen. Bei bekannten Systemen wird ein vom Laserstrahl auf einem Empfänger erzeugter Lichtfleck durch Belichtung von Fotodioden jeweils in eine elektrische Spannung umgesetzt. Solche Fotodioden oder Sensoren bilden dabei die einzelnen Empfangsstellen. Der Empfänger ist durch elektrische Leitungen mit einem Anzeigegerät verbunden, bei dem als Anzeigestellen Leuchtdioden in einer der Anordnung der Fotodioden im Empfänger entsprechenden Anordnung vorgesehen sind.
• Einrichtungen dieser Art erfordern eine besondere Stromversorgung, Verstärkerbauteile und enthalten eine große Anzahl von fotoelektrischen Elementen, die der Störanfälligkeit unterliegen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne aufwendige elektronische Systeme auskommt und einen verhältnismäßig einfachen Aufbau hat. Die Vorrichtung soll dabei auch im Explosions- und Schlagwetterbereich einsetzbar sein. Weitere Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
• Die Erfindung sieht für die Signalübertragung vom Empfänger zum Anzeigegerät eine Lichtleiter-Verbindung vor, wobei an den Empfangsstellen des Empfängers und an den An7eigestellen des Anzeigegeräts jeweils Lichtdurchlässe vorhanden sind und jeder Lichtdurchlaß am Empfänger mit dem korrespondierenden Lichtdurchlaß am Anzeigegerät durch einen Lichtleiter verbunden ist.
• Eine solche Vorrichtung ist unkompliziert und benötigt keine Stromversorgung und keine elektronischen Bauelemente. Sie ist daher auch betriebssicher und unanfällig für Störungen. Sie kann ohne weiteres auch im Explosions- und Schlagwetterbereich (Bergbau) eingesetzt werden, ohne daß es dazu einer besonderen bergbaulichen Überprüfung oder Genehmigung bedürfte.
• Für die Lichtleiter kommen alle geeigneten Materialien in Betracht, etwa Glasfasern. Eine besonders kostengünstige Ausführung ergibt sich mit Kunststoff-Fasern od.dgl. als Lichtleiter.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung umfaßt auch eine Schachtbohrmaschine oder Vortriebsmaschine für Tunnel, Strecken od.dgl., die mit einem Empfänger, einem Anzeigegerät und einer Lichtleiter-Verbindung zwischen diesen beiden ausgerüstet ist.
• Weitere Einzelheiten. Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, teils in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Schachtbohrmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 eine Einzelheit eines Empfängers im Schnitt.
• Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung enthält einen Empfänger 1, der im Auftreffbereich eines optischen Richt- oder Meßstrahles L angeordnet ist, ein an einem Bedienungsplatz einer Maschine vorgesehenes Anzeigegerät 3 und eine den Empfänger 1 mit dem Anzeigegerät 3 verbindende optische Übertragungsstrecke V in Form eines Kabels 2, das eine Vielzahl von einzelnen Lichtleitern enthält, die beispielsweise aus Kunststoff-Fasern bestehen. Zwischen den Enden des Kabels 2 und dem Empfänger 1 bzw. dem Anzeigegerät 3 sind lösbare Anschlüsse 4, z.B. in Form von Steckverbindungen oder ähnlichen Kupplungen, vorgesehen, wodurch die Montage oder Installation der Vorrichtung erleichtert wird.
• Das Anzeigegerät 3 weist in einer Frontplatte od.dgl.
• eine Vielzahl von Öffnungen oder Löchern als Lichtdurchlässe 8 auf, die rasterartig oder in Form einer Matrix in einem bei dem gezeigten Beispiel kreisförmigen Bereich 9 angeordnet sind, wobei durch ein Fadenkreuz 5 eine Einteilung in vier Quadranten gegeben ist. Am Empfänger 1 ist in einem ebenfalls kreisförmigen Bereich 7, der z.B. einen Durchmesser von 150 mm hat, eine entsprechende Anzahl von Lichtdurchlässen 6 vorhanden, und zwar in identischer oder in geometrisch ähnlicher Anordnung wie bei den Lichtdurchlässen 8 des Anzeigegeräts 3. Jeder Lichtdurchlaß 6 des Empfängers 1 ist mit dem entsprechenden Lichtdurchlaß 8 des Anzeigegeräts 3 durch einen im Kabel 2 geführten Lichtleiter unmittelbar verbunden. Dadurch wird ein am Empfänger 1 durch einen Laserstrahl L erzeugter Lichtfleck, wie er in Fig. 1 bei der Ziffer 11 als Beispiel für eine von der Sollposition (Mitte Fadenkreuz) abweichende Position angedeutet ist, direkt auf das Anzeigegerät 3 übertragen, so daß dort ein oder mehrere korrespondierende Lichtdurchlässe erhellt sind und einem Bedienungsmann somit die Lage des Lichtflecks 11' angeben. Zusätzlich zu x- und y-Koordinaten kann eine entsprechende Maßstabseinteilung, ein Gitternetz od.
• dgl. vorhanden sein.
• Die Anzahl der Lichtdurchlässe im Empfänger und im Anzeigegerät und dementsprechend die Zahl der Lichtleiter in der optischen Übertragungsstrecke läßt sich je nach dem Anwendungsfall und der gewünschten Auflösung wählen.
• Die Lichtdurchlässe 6 im Empfänger 1 können ebenso wie beim Anzeigegerät 3 durch einfache tiffnungen in einer Frontplatte od.dgl. gebildet sein, wobei das Ende des betreffenden Lichtleiters z.B. in einem Röhrchen, Stutzen od.dgl. unterhalb der Öffnung gehalten ist.
• In Fig. 3 ist in vergrößertem Maßstab eine Ausführung dargestellt, bei der jedem Lichtdurchlaß 6 ein in der Öffnung einer Platte 10 gehaltenes optisches Element, insbesondere eine konvexe Linse 13, zur Strahlbündelung zugeordnet ist. Mit der Ziffer 12 ist dabei der mit seinem Ende in einem Stutzen 14 gehaltene Lichtleiter bezeichnet.
• Sowohl beim Empfänger 1 als auch beim Anzeigegerät 3 ist zweckmäßig vor den Lichtdurchlässen eine optisch durchlässige Schutzabdeckung, insbesondere eine Kunststoffscheibe, angebracht. Eine solche ist in Fig. 3 bei der Ziffer 15 gezeigt. Beim Anzeigegerät 3 weist vorteilhaft eine solche Scheibe 15 ein eingraviertes Koordinatensystem (Fadenkreuz 5), eine Maßstabseinteilung od.dgl. auf.
• In Fig. 2 ist eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstete Schachtbohrmaschine M dargestellt.
• Diese weist in an sich bekannter Weise einen drehend antreibbaren Bohrkopf B mit Rollenmeißeln od.dgl., ferner Spannvorrichtungen, Vorschubzylinder und sonstige zum Betrieb erforderliche Aggregate auf. Auf der Höhe des Bohrkopfes B ist im Zentrum eines sich nicht drehenden, die Bohrkopflagerung tragenden Teiles der Maschine ein Empfänger 1 am Ende eines freien axialen Durchlasses so angeordnet, daß er im Auftreffbereich eines Richtstrahles L liegt. Dies ist insbesondere ein von einem im Abstand oberhalb der Maschine justiert angebrachten Laser K ausgehender Strahl.
• Vom Empfänger 1 führt ein Lichtleiter-Kabel 2 zu einem weiter oben in der Maschine befindlichen Bedienungsstand oder Steuerpult P, an dem ein Anzeigegerät 3 angeordnet ist.
• Bei der in Fig. 2 gezeigten Anbringung des Empfängers auf der Ebene des Bohrkopfes bzw. im Bereich desselben ist eine Absolutanzeige einer Abweichung von der Sollrichtung oder Sollposition möglich. Die Vorrichtung ist aber auch für andere Fälle hervorragend geeignet, bei denen eine solche Anordnung eines Empfängers nicht erfolgen kann.
• Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw.
• in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.
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Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Positions- bzw. Kursanzeige bei Maschinen zur Herstellung von Schächten, Tunneln, Strecken od.dgl. mit einem auf oder in der Maschine anzuordnenden, von einem optischen Richtstrahl, insbesondere Laserstrahl, beaufschlagbaren Empfänger, der eine Mehrzahl von einzelnen Empfangsstellen aufweist, und mit einem mit dem Empfänger durch Übertragungsleitungen verbundenen, an einem Bedienungsstand der Maschine anzubringenden Anzeigegerät, das einzelne Anzeigestellen in einer der Anordnung der Empfangsstellen im Empfänger entsprechenden Anordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signalübertragung vom Empfänger (1) zum Anzeigegerät (3) eine Lichtleiter-Verbindung (V) vorgesehen ist, wobei die Empfangsstellen des Empfängers (1) und die Anzeigestellen des Anzeigegeräts (3) jeweils mit Licht- durchlässen (6 bzw. 8) versehen sind und jeder Lichtdurchlaß (6) am Empfänger (1) mit dem korrespondierenden Lichtdurchlaß (8) am Anzeigegerät (3) durch einen Lichtleiter verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kunststoff-Fasern als Lichtleiter.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Glasfasern als Lichtleiter.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Teil der Lichtdurchlässe (6) des Empfängers (1) optische Elemente (13) zur Strahlenbündelung vorgesehen sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Lichtdurchlässen (6) des Empfängers (1) eine optisch durchlässige Abdeckung (15) vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Lichtdurchlässen (8) des Anzeigegeräts (3) eine optisch durchlässige Abdeckung (15) vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) mit einem Fadenkreuz (5) und/ oder einer Skalierung od.dgl. versehen ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lichtleiter-Verbindung (V) lösbare Anschlüsse (4) zum Empfänger (1) und zum Anzeigegerät (3) vorgesehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (1) im Bereich eines Bohrkopfes (B) od.dgl. einer Schacht- oder Tunnelbohrmaschine (M) angeordnet ist.