DE3701485C2

DE3701485C2 - Verfahren zum Positionieren beim Setzen von nacheinander angeordneten Ausbauteilen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE3701485C2
Application number: DE19873701485
Authority: DE
Inventors: Romuald Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1987-01-20
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-01-21
Also published as: DE3701485A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Positionieren beim Setzen von nacheinander angeordneten Ausbauteilen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Verfahren können beispielsweise zum Positionieren beim Setzen von Ausbauteilen im Tunnelbau bzw. im Streckenvortrieb des Untertagebaus verwendet werden. Daneben können derartige Verfahren beispielsweise auch im Vorrichtungsbau etc. eingesetzt werden.

Insbesondere für den Streckenvortrieb bzw. den Untertagebau sind eine Reihe von Ausbauhilfen bzw. -manipulatoren in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Diese teil weise sehr unterschiedlichen Geräte haben jedoch die verschiedensten Nachteile, die z.T. auch kombiniert auftreten:

- Für das Fortbewegen bzw. Umsetzen der Ausbaugeräte wird anderes mobiles Gerät, beispielsweise eine Teilschnitt maschine, ein Lader oder eine Arbeitsbühne benötigt.
- Um eine Eigenbeweglichkeit der Ausbaugeräte zu erzielen, müssen sie bislang entweder in Einschienenhängebahnen oder bodeninstallierten Gleisen geführt werden.
- Bekannte Ausbaugeräte mit aktiver Setzvorrichtung beanspruchen viel Platz in der Strecke und behindern so andere Arbeiten; in der Regel haben sie zudem ein hohes Gewicht.
- Es müssen verschiedene Ausbaugeräte eingesetzt werden, um einen Streckenbau komplett maschinell unterstützt setzen und montieren zu können; in der Regel werden deshalb nur Kappensegmente gehandhabt.
- Die Ausbaugeräte haben in der Regel nur wenige Frei heitsgrade, so daß das Einlegen der Ausbausegmente in die Aufnahmevorrichtungen bzw. das Positionieren in der Strecke nur wenig flexibel ist.

Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters 84 11 825 ist eine aus einer Arbeitsbühne und einer Ausbausetzvorrichtung bestehende Vorrichtung zum Positionieren und Setzen von nacheinander angeordneten Ausbauteilen, die über einen Schwerlastbalken und Tragkatzen an einer unter der Firste hängenden Schiene verfahrbar und gegen diese verspannbar ist. Mit Hilfe der Ausbausetzvorrichtung wird ein aus mehreren Ausbauteilen bestehender Kappenschirm positioniert und danach endgültig gesetzt.

Eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Setzen von vormontiertem Streckenausbau in mit Teilschnittmaschinen aufzufahrenden Strecken wird in der deutschen Offenlegungsschrift 29 08 452 beschrieben. In dieser Offenlegungsschrift wird eine Teilschnittmaschine und mit dieser lösbar verbunden eine auf mindestens vier Stützen angeordnete, portalartig ausgebildete, in Längsrichtung der Teilschnittmaschine mit einer schienenartigen Rollenführung versehene Grundhalterung aus Stahl zur Aufnahme eines in Längsrichtung mittels mindestens eines Hydraulikzylinders verfahrbaren und ebenfalls mit Rollenführungen versehenen Fahrtisches vorgesehen ist, und daß auf dem Fahrtisch eine in Längsrichtung verfahrbare, auf einem Drehkranz gelagerte Ausbausetzeinrichtung angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisierbares Verfahren zum Positionieren beim Setzen von nacheinander angeordneten Ausbauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die bei geringem Platzbedarf und insbesondere unter beengten Raumverhältnissen die Nachführung und die flexible Positionierung neuer Ausbauteile erlaubt, ohne die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung verfahren und neu ansetzen zu müssen.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird das zuletzt positionierte Ausbauteil als Ausgangspunkt für das nächste zu positionierende Ausbauteil verwendet. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung wird dabei rotatorisch von dem einen Ausbauteil zum nächsten umgesetzt. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt es ohne weiteres, die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung zu automatisieren oder fernzusteuern (Anspruch 10), wobei es in jedem Falle von Vorteil ist, die einzelnen verstellbaren Elemente der Vorrichtung elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch anzutreiben.

Eine Vorrichtung, die prinzipiell zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann, ist in der EP 0 106 709 A2 beschrieben. Diese Vorrichtung weist zwei Greifer auf, die über 180°-Drehgelenke an einem Verbindungselement angebracht sind. In der EP 0 106 709 A2 findet sich jedoch kein Hinweis auf die Verwendung dieser bekannten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß geschaffenen Verfahrens; vielmehr wird die dort beschriebene Ausbildung lediglich dazu verwendet, einen "selbsttätig fortschreitenden Roboter" zu schaffen, der sich durch Fortschreiten von einem mit den Greifern erfaßten Ausbauteil zum nächsten vorwärtsbewegt.

Bevorzugte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den untergeordneten Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Je nach Anwendungsfall können drei-, vier-, fünf- oder sechsachsige Vorrichtungen zur Anwendung kommen (Ansprüche 2, 4, 5, 7). Die Wahl der jeweiligen Ausbildung hängt dabei vom Einsatzfall und den Umgebungsbedingungen (Positionsgenauigkeit der einzelnen Teile, Untergrund etc.) ab.

Insbesondere das verwendete Viergelenk mit angetriebenen Längs- und Drehachsen hat den Vorteil, eine hohe mechanische Stabilität mit großer Flexibilität zu verbinden (Anspruch 4 bzw. 5).

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie zur Durchführung des Verfahrens bevorzugte Vorrichtungen werden im folgenden Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in einem anderen Betriebszustand.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung weist an beiden Enden Greifer (1) mit Greiferbacken auf, deren Form dem Umriß der zu positionierenden Ausbauteile (8) angepaßt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Greifer (1) übereinander angeordnet (Fig. 2). Die in Fig. 1 und 2 auf der linken Seite dargestellten Greifer (1) sind über ein Drehgelenk (2), dessen Drehachse parallel zur langen Achse der zu positionierenden Ausbauteile (8) ist, sowie ein sogenanntes Hand-Drehgelenk (3) mit einem Viergelenk verbunden, das in seiner Grundstellung eine Parallelogrammführung bildet, und das von Elementen (4), (5), (6) und (7) gebildet wird, die im folgenden noch näher beschrieben werden. Die in den Fig. 1 und 2 auf der rechten Seite dargestellten Greifer (1) sind ebenfalls an einem "Greifer"-Drehgelenk (2) angelenkt, das direkt mit dem Viergelenk verbunden ist.

Das Viergelenk weist zwei Längselemente (5) auf, deren Länge getrennt verstellbar ist, und die über zwei Drehgelenke (4) (auf der linken Seite in Fig. 1) und zwei Drehgelenke (6) (auf der rechten Seite in Fig. 1) mit festen Zwischenstücken (7) verbunden sind, an denen das Greifer-Drehgelenk (2) bzw. das Hand-Drehgelenk (3) ange bracht ist. Für die Mitführung von Versorgungsleitungen befindet sich in der Mitte der Vorrichtung eine drehbare Kupplung 11 für Stromleitungen, Pneumatik- oder Hydraulik schläuche oder dergleichen. Die Anschlüsse der gerätesei tigen Kupplungsstücke sind zweimal symmetrisch vorhanden, so daß sich das äußere Kupplungsstück selbsttätig um je 180° schrittweise vor- oder zurückdrehen kann.

In den Figuren ist die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung nur schematisch dargestellt. Insbesondere ist auf die Darstellung von Antriebselementen verzichtet worden. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist Antriebseinheiten bzw. Antriebselemente an folgenden Stellen auf:

- Elemente, die die Greifer (1) öffnen und schließen,
- Antriebselemente für die beiden Drehgelenke (2),
- Antriebselement für das Drehgelenk (3),
- Antriebselemente für die beiden Längselemente (5),
- Antriebselement für wenigstens ein Drehgelenk (6),
- Antriebselemente für die Drehung der Kupplung (10).

Als Antriebselemente können beispielsweise folgende An triebssysteme verwendet werden:

- Manuelles Führen mit Gewichtsausgleich bzw. mit Kraft unterstützung von vertikalbeweglichen Achselementen (Balancer),
- manuell betätigte mechanische Antriebe, beispielswei se Kurbelgetriebe, Hebel etc.,
- pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe.

Die genannten Antriebe können auch miteinander kombiniert werden bzw. unterschiedliche Antriebe an den verschiedenen Stellen eingesetzt werden. Die Verwendung von pneumatischen, hydraulischen und/oder elektrischen Antrieben hat jedoch den Vorteil, daß die Vorrichtung ohne weiteres durch eine Programmsteuerung oder eine Fernsteuerung bedient werden kann, so daß es beispielsweise im Untertagebau möglich ist, aus einem bereits geschützten Bereich den zu bauenden Bereich zu beaufsichtigen.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 näher erläutert werden.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgangsstellung ist die Vorrichtung mit den an beiden Enden vorgesehenen Greifern (1) an zwei bereits fest montierten Ausbauteilen (8), beispielsweise Stahlprofilsegmenten durch Schließen der Greiferbacken positioniert. Der Funktionszyklus zum Setzen eines neuen Ausbauteils 8 ist dann wie folgt:

1. Hintere Greifer (1) öffnen.
2. Wegschwenken der geöffneten Greifer (1) vom Ausbauteil 8 durch Drehen des vorderen Drehgelenks (2).
3. Mit hinterem Drehgelenk (3) den geöffneten Greifer (1) in Bereitstellungsposition bringen (Fig. 3).
4. Neues Ausbauteil 8 in den geöffneten Greifer (1) einlegen bzw. den Greifer durch entsprechende Betätigungen der verschiedenen Verstellmöglichkeiten aktiv an ein bereitgestelltes Ausbauteil 8 anfahren.
5. Hinteren Greifer schließen (Fig. 3).
6. Profilsegment nach vorne schwenken.
7. Unter Zuhilfenahme der verschiedenen Bewegungselemente Ausbauteil 8 positionieren und orientieren.
8. Neugesetztes Profilsegment durch Verbindungsteile (Bezugszeichen 9 in den Fig. 1 und 2) befestigen.

Der besondere Vorteil bei diesem Funktionsablauf liegt im Entfallen schwerer körperlicher Tätigkeiten beim ansonsten langwierigen Positionieren und Ausrichten von Profilseg menten. Ein Verfahren und Neuansetzen der Vorrichtung ist nicht erforderlich, da jeder durchgeführte Positioniervor gang gleichzeitig das Erreichen einer neuen Ausgangsstel lung bedeutet.

Es ist möglich, mit mehreren Vorrichtungen einen komplet ten Bau der aus einzelnen Profilsegmenten besteht, vom letzten gesetzten Bau zu positionieren. Die Zahl der einzusetzenden Vorrichtungen ist variabel und kann an die Zahl der Bausegmente angepaßt werden.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbei spiel einer Vorrichtung weist 6 Freiheitsgrade auf. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, Vorrichtungen mit 3, 4 oder 5 Freiheitsgraden zu verwenden, indem an die letzte Bewegungsachse jeweils ein Spezialgreifer angebaut wird.

Als Bewegungsachsen kommen Kombinationen von Linear- als auch Drehachsen in Frage. In jedem Falle müssen aber die beiden Achsen, an die die jeweiligen Greifer bzw. Endef fektoren angeschlossen sind, als Drehgelenke ausgeführt werden, um den erfindungsgemäßen Grundgedanken - rotatori sche Umsetzung der Vorrichtung von positionierten Ausbauteilen auf noch zu positionierende Ausbauteile - gewährleisten zu können.

Ferner ist es möglich, die Vorrichtung mittels einer Steuereinheit zu steuern. Der Einsatz von Fernsteuerungen oder das Programmieren automatischer Funktionszyklen erweitert insbesondere im Untertagebau die Möglichkeiten und bietet die Voraussetzung für ein gesichertes Operieren vom bereits geschützten Streckenabschnitt.

Beim Untertagebau ist es beispielsweise möglich, mit mehreren selbstpositionierenden Vorrich tungen einen kompletten Bau, der aus einzelnen Profilseg menten besteht, zu positionieren. Die Zahl der einzu setzenden Vorrichtungen ist dabei variabel und kann der Anzahl der Bausegmente angepaßt werden.

Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht nur auf Einsatzmöglichkeiten im Untertagebau beschränkt, sondern kann in den vielfältigsten Fällen, beispielsweise im Vorrichtungsbau zum Einsatz kommen.

In jedem Falle hat das erfindungsgemäße Verfahren jedoch den Vorteil, daß durch den durch sie möglichen Funktions ablauf schwere körperliche Tätigkeiten beim ansonsten langwierigen Positionieren und Ausrichten von Profilseg menten entfallen können. Ein Verfahren und Neuansetzen der Vorrichtung ist nicht erforderlich, da jeder durchgeführte Positioniervorgang gleichzeitig das Erreichen einer neuen Ausgangsstellung bedeutet.

Claims

1. Verfahren zum Positionieren beim Setzen von nacheinander angeordneten Ausbauteilen insbesondere im Tunnelbau bzw. im Streckenvortrieb des Untertagebaus, unter Verwendung einer Vorrichtung mit Greifern (1), die ein Aufnehmen und Freigeben der Ausbauteile ermöglichen, und mit einem Verbindungselement (5), an dem zur rotatorischen Umsetzung der Vorrichtung von einem Ausbauteil zum Ort des nächsten Ausbauteils mindestens zwei Greifer mittels jeweils eines Drehgelenks (2) um eine zum Verbindungselement in dessen Grundstellung senkrechte Achse um mindestens 180° schwenkbar angelenkt sind, mit folgenden Schritten:

1. zunächst greift die Vorrichtung mit einem Greifer (erster Greifer 1) ein bereits positioniertes Ausbauteil (8),
2. anschließend wird in den freien Greifer (zweiter Greifer 1) ein zu positionierendes Ausbauteil (8) eingelegt,
3. durch eine entsprechende Bewegung der Achsen des Verbindungselements wird das Ausbauteil (8) durch den Greifer (zweiter Greifer 8) positioniert,
4. nunmehr wird der an dem bereits in seiner positionierten Lage befestigte Ausbauteil (8) angreifende Greifer geöffnet und in eine Stellung überführt, in der ein weiteres Ausbauteil (8) gegriffen werden kann,
5. daraufhin werden die Schritte 2. bis 4. solange wiederholt, bis die gewünschte Zahl von Ausbauteilen gesetzt ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungsele ments (5) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als Viergelenk mit zwei Längselementen ausgebildet ist, das in seiner Grundstellung eine Parallelogrammführung darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der beiden Längsele mente (5) des Viergelenks unterschiedlich verstellbar ist, und daß die Greifer (1) an den mit den Längselementen (5) durch Drehgelenke (4, 6) verbundenen Querelementen (7) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drehgelenk (6) des Viergelenks mittels eines Antriebs verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Greifer in Richtung der Schwenkachse des Greifer-Gelenks (2) übereinander vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die an wenigstens einer Seite des Verbindungselements vorgesehenen Greifer um eine zur Achse des Verbindungselements parallele Achse mittels eines Hand-Drehgelenks (3) schwenkbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen beweglichen Elemente pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verbindungselement eine drehbare Kupplung (11) für Versorgungsleitungen, Steuer leitungen usw. vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung die einzelnen Bewegungen steuert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Greiferbacken dem Umriß der handzuhabenden Ausbauteile angepaßt ist.