DE3804214A1

DE3804214A1 - Vorrichtung zum streckenausbau

Info

Publication number: DE3804214A1
Application number: DE19883804214
Authority: DE
Inventors: Martin Christoph Dipl I Wanner; Romuald Dipl Ing Hofmann; Edgar Finkbeiner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1989-08-24
Also published as: DE3804214C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strecken ausbau unter Verwendung vorgefertigter Ausbausegmente, die dem Profil der auszubauenden Strecke angepaßt sind und die vor Ort zu ganzen Bauabschnitten zusammengefügt werden.

Zu einer der wichtigsten Mechanisierungsbereiche im Untertagebergbau zählt der Ausbau von Vortriebs strecken. Für diesen Bereich existieren bis jetzt wenige für eine weitergehende Mechanisierung geeignete Ausbauvorrichtungen, die zudem auf den unterschiedlich sten Konstruktionsprinzipien beruhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie auf möglichst einfache Weise einen zügigen Streckenausbau erlaubt, an unterschiedliche Streckenbedingungen leicht anpaßbar ist und zugleich die Möglichkeit zu weitgehen der Automatisierung bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einer selbsttätig verfahrbaren Trägereinheit wenigstens zwei in Richtung auf die Streckenstöße ausfahrbare Positioniereinheiten angeordnet sind, die in Richtung der Längsachse der Trägereinheit beweglich zueinander gehaltert sind und die mit Greifvorrich tungen zur Aufnahme der Ausbausegmente versehen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Streckenausbau, die insbesondere eine weitere Optimierung der einzelnen Teilkomponenten im Hinblick auf eine möglichst weitgehende Verein fachung und Automatisierung des Ausbauvorganges sowie auf eine möglichst geringe Störanfälligkeit zum Gegen stand haben, sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht einer Vorrichtung zum Streckenausbau,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in seitlicher Ansicht und

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer anderen Arbeitsposition.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Streckenausbau basiert auf einem Raupenfahrwerk 1 als Trägereinheit, auf dem ein Grundrahmen 2 fest angeordnet ist, der seinerseits zur Aufnahme je einer feststehenden und einer in Längsrichtung des Fahrwerks 1 beweglichen Positioniereinheit 3 bis 4 dient.

Wie insbesondere auch aus der Darstellung gemäß Fig. 2 hervorgeht, ist die feststehende Positioniereinheit 3 in bezug auf die Einsatzrichtung der Ausbauvorrichtung am vorderen Ende des Grundrahmens 2 angeordnet, während die bewegliche Positioniereinheit 4 über die gesamte Länge des Grundrahmens 2 verfahrbar gehaltert ist. Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Positioniereinheiten 3 bzw. 4 seitlich versetzt zueinander angeordnet, so daß es auch möglich ist, die beiden Positioniereinheiten 3 und 4 unmittelbar nebeneinander zu plazieren. Das Verfahren der beweglichen Positioniereinheit 4 erfolgt mittels eines Schlittens 5, der in entsprechenden Linearführungen 6 des Grundrahmens 2 gehaltert ist und der seinerseits die Positioniereinheit 4 trägt. Zum Antrieb des Schlittens 5 dient ein im Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels aus einer Spindel sowie einem Drehantriebsmotor 7 bestehendes Antriebs system.

Die beiden Positioniereinheiten 3 und 4, die auch als Manipulatoren zu bezeichnen wären, sind weitgehend baugleich aufgebaut, wobei die Anordnung der einzelnen Komponenten jedoch zum Teil spiegelbildlich ist. Die Basis bildet in beiden Fällen jeweils eine in etwa parallel zur Längsachse des Raupenfahrzeuges 1 angeord nete horizontale Schwenkachse 8 bzw. 9, der jeweils ein Schwenkantrieb 10 bzw. 11 zugeordnet ist. Daran schlie ßen sich jeweils drei gleichlagige Drehgelenke 12, 13, 14 bzw. 15, 16, 17 an, deren Schwenkachsen ebenfalls parallel, senkrecht zu den Schwenkachsen 8 bzw. 9 verlaufen. Zusammen mit je zwei Achsverbindungen 18, 19 bzw. 20, 21 bilden diese Drehgelenke 12 bis 17 jeweils einen vertikalen Faltarm. Am oberen Ende der Faltarme ist jeweils über ein Verbindungsstück 22 bzw. 23 ein weiteres Drehgelenk 24 bzw. 25 angeordnet, wobei die Achsen diese Drehgelenke 24 und 25 senkrecht zu den Achsen der Drehgelenke 8 bzw. 9 sowie senkrecht zu den Achsen der Drehgelenke 12 bzw. 15 angeordnet sind.

Auf den Drehgelenken 24 bzw. 25 sind auf Rahmen 26 und 27 jeweils insgesamt neun Greifeinheiten 28 gehaltert, die matrixförmig verteilt sind und die zur Aufnahme von Ausbausegmenten 29 bis 32 dienen. Die Greifeinheiten 28 sind sämtlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils zwei Backen auf, die an das jeweilige Profil der Ausbausegmente 29 bis 32 angepaßt sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Rahmen 26 und 27 in bezug auf die Drehgelenke 24 und 25 jeweils in der Weise exzen trisch angeordnet, daß sie angenähert symmetrisch zur Längsachse des Raupenfahrzeuges 1 liegen. Dadurch ist eine optimale Montagemöglichkeit der Ausbausegmente 29 bis 32 gegeben.

Um beim Setzen dieser Ausbausegmente 29 bis 32 darüber hinaus zusätzliche Lagekorrekturen radial zur Strecken mitte vornehmen zu können, sind die beiden Rahmen 26 und 27 schließlich jeweils noch mit Drehgelenken 33 bzw. 34 versehen, deren Achsen jeweils senkrecht auf den Achsen der Drehgelenke 14 und 22 bzw. 17 und 25 stehen.

Der Antrieb der einzelnen Drehgelenke sowie der Greif einheiten erfolgt im Fall der hier dargestellten Anordnung elektrohydraulisch. Es ist jedoch auch möglich, elektrische oder pneumatische Antriebe einzusetzen. Weiterhin ist bei der hier beschriebenen Vorrichtung vorgesehen, daß sämtliche Bewegungseinrich tungen fernbedienbar sind. Dies gilt sowohl für das Raupenfahrzeug 1 als auch für die beiden Positionier einheiten 3 und 4. Die Achsen der Positioniereinheiten können dabei entweder einzeln oder kombiniert in den jeweiligen Koordinatensystemen angesteuert werden. Sich wiederholende Bewegungsabläufe können darüber hinaus auch abschnittsweise automatisch ablaufen, wobei allerdings stets die Möglichkeit einer manuellen Übersteuerung gegeben ist, um eventuelle Kollisionen der zu positionierenden Ausbausegmente untereinander bzw. mit der Umgebung auszuschließen. Ein an das jeweilige Antriebssystem angepaßtes Wegmeßsystem mit linear bzw. rotatorisch arbeitenden Meßwertgebern dient dabei der Lageerkennung in den einzelnen Bewegungsach sen.

Im folgenden soll die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung beim Setzen von insgesamt drei vierteiligen, aus den Einzelsegmenten 29-32, 29′-32′ und 29′′-32′′ sowie den zugehörigen Verbolzungen 35 und 36 bestehenden Ausbaubögen einer Ausbaustelle näher erläutert werden. Hierzu dient insbesondere auch die Darstellung gemäß Fig. 3.

Zunächst wird das Raupenfahrzeug 1 mit in die Ausgangs position eingefahrenen Positioniereinheiten 3 und 4 in einen rückwärtigen, sprenggeschützten Streckenbereich gefahren. Dort werden die Positioniereinheiten 3 und 4 mit je drei Ausbaubögen 29-32, 29′-32′ sowie 29′′-32′′ beladen, und die zu einer Positioniereinheit gehörigen Segmente werden anschließend mittels der Verbolzung 35, 36 untereinander verbolzt. Schließlich werden etwaig vorgesehene Verzugsmatten auf die Ausbausegmente aufgelegt und an diesen befestigt. Nach erfolgter Sprengung und Räumung wird die gesamte Vorrichtung mit Hilfe des Raupenfahrzeuges 1 bis zur Ortsbrust ver fahren und durch Ausrichten in Streckenmitte positio niert. Nach dem Ausschwenken bzw. Absenken von am Raupenfahrzeug angebrachten, hier nicht dargestellten Schwenkstützen zur Aufnahme seitlich wirkender Kräfte bzw. Momente wird zunächst die der Ortsbrust am näch sten liegende feststehende Positioniereinheit 3 ausge fahren. Dabei werden die auf dieser Einheit gehalterten Ausbausegmente 29-29′′ und 30-30′′ für die in Strecken richtung gesehen linke Hälfte der Strecke im Anschluß an die zuletzt gesetzten Ausbaubögen 29′′′ und 30′′′ positioniert und orientiert.

Nunmehr wird die zweite Positioniereinheit 4 zunächst teilweise ausgefahren und mittels des Schlittens 5 linear so weit in Richtung auf die Ortsbrust verfahren, daß sie sich gleichauf mit der feststehenden Positio niereinheit 3 befindet. Nach dem Positionieren und Orientieren der auf der Positioniereinheit 4 gehalter ten Ausbausegmente 31-31′′ und 32-32′′ am rechten Strecken stoß werden die jeweils zusammengehörigen Segmente mittels Firstverbindungen zu Ausbaubögen zusammengefügt und die Verbolzungen an den zuletzt gesetzten Ausbau bögen verankert. Die Drehgelenke 33 bzw. 34 werden bei dieser Aktion jeweils zum radialen Ausrichten der Ausbausegmente 31-31′′ und 32-32′′ betätigt, nachdem zunächst die jeweils oberen Ausbausegmente 30 bzw. 31 positioniert sind und die entsprechenden Greifeinheiten sich geöffnet haben.

Das Befestigen der Firstverbindungen und der höhergele genen Verbolzungsanschlüsse erfolgt dabei von der feststehenden Positioniereinheit 3 aus, nachdem die Positionier- und Orientierungsarbeitsgänge für das Setzen der Ausbausegmente beendet sind und sich die beiden Ausbauhälften gegeneinander abstützen. Zu diesem Zweck ist der zur feststehenden Positioniereinheit 3 gehörige Rahmen 26 mit einer Arbeitsplattform versehen, die ein freies Arbeiten ermöglicht.

Abweichend von der vorstehend beschriebenen kinemati schen Kette aus rotatorischen Achsen, mit der die Positioniereinheiten 3 und 4 beweglich ausgeführt sind, können diese auch von anderen kinematischen Systemen gebildet werden. So können die Faltarme beispielsweise statt an der in Längsrichtung des Raupenfahrzeuges liegende erste Hauptachse 8 bzw. 9 auch an einer quer zu dieser bzw. an einer stehenden ersten Hauptachse angeordnet sein. Auch kann anstelle der jeweils drei vorgesehenen Drehgelenke pro Arm selbstverständlich eine größere Anzahl, beispielsweise fünf, vorgesehen sein. Schließlich kann ein Teil der Arme jeweils durch teleskopierbare Komponenten zwischen den Drehgelenken 12 und 14 bzw. 15 und 17 ersetzt werden, wobei die Elemente 13, 18, 19 bzw. 16, 20, 21 entfallen würden.

Darüber hinaus ist es im Rahmen der Erfindung selbst verständlich auch möglich, anstelle zweier Positio niereinheiten drei oder mehr zu verwenden und die Ausbaubögen aus entsprechend vielen Segmenten zusammen zusetzen.

Auch die Verwendung zum Positionieren und Setzen von Ausbauteilen im Tunnelbau bzw. im Steckenvortrieb des Untertagebaus ist denkbar.

Bezugszeichenliste

1 Raupenfahrzeug
2 Grundrahmen
3 Positioniereinheit (feststehend)
4 Positioniereinheit (längsbeweglich)
5 Schlitten
6 Führung
7 Drehantrieb
8, 9 Schwenkachse
10, 11 Schwenkantrieb
12-17 Drehgelenke
18-21 Achsverbindung
22, 23 Verbindungsstücke
24, 25 Drehgelenke
26, 27 Rahmen
28 Greifeinheiten
29-32 Ausbausegmente
33, 34 Drehgelenke
35, 36 Verbolzungen

Claims

1. Vorrichtung zum Streckenausbau unter Verwendung vorgefertigter Ausbausegmente, die dem Profil der auszubauenden Strecke angepaßt sind und die vor Ort zu ganzen Bauabschnitten zusammengefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer selbsttätig verfahrbaren Trägereinheit (1) wenigstens zwei in Richtung auf die Streckenstöße ausfahrbare Posi tioniereinheiten (3, 4) angeordnet sind, die in Richtung der Längsachse der Trägereinheit (1) beweglich zueinander gehaltert sind und die mit Greifvorrichtungen (28) zur Aufnahme der Ausbauseg mente (29-32) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich daß zwei Positioniereinheiten (3, 4) vorgesehen sind, von denen eine fest mit einem Aufbau (2) der Trägereinheit (1) verbunden ist, während die zweite am Aufbau (2) in Längsrichtung verfahrbar gehaltert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die beiden Positioniereinheiten (3, 4) in bezug auf die Längsachse der Trägereinheit (1) seitlich versetzt gegeneinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierein heiten (3, 4) jeweils über wenigstens drei Frei heitsgrade verfügen, die durch die Drehgelenke (8, 12, 13, 14) bzw. (9, 15, 16, 17) als Faltarme ausge bildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierein heiten (3, 4) an ihren den Streckenstößen zugewand ten Enden jeweils einen Rahmen (26, 27) tragen, an dem die Greifvorrichtungen (28) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß jeder Rahmen (26, 27) mit wenigstens einer Reihe von Greifvorrichtungen (28) bestückt ist, wobei bei mehreren Reihen der Abstand der einzelnen Reihen voneinander dem angestrebten Abstand der Ausbausegmente (29-32) beim Streckenausbau angepaßt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß auf jedem Rahmen (26, 27) zwei bzw. drei jeweils aus zwei Ausbauelementen bestehende hälftige Ausbaubögen (29-32, 29′-32′,29′′-32′′) angeordnet sind, die zu insgesamt zwei bzw. drei vierteiligen Ausbaubögen zusammenfügbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (26, 27) in bezug auf die Längsachse der Trägereinheit (1) asymmetrisch an der jeweiligen Positioniereinheit (3, 4) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Rahmen (26, 27) jeweils mit einem horizontalen, parallel zur Längsachse der Träger einheit (1) liegenden Drehgelenk (33, 34) ausgestat tet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (26, 27) jeweils um eine vertikale Achse schwenkbar gehal tert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Rahmen (26, 27) mit einer Arbeitsplatte versehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (13) bzw. das Drehgelenk (16) jeweils durch eine Tele skopachse ersetzbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Drehge lenkes (9) quer zur Längsrichtung der Trägereinheit (1) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinhei ten (3, 4) durch ein zusätzliches Drehgelenk (24 bzw. 25) fünf Freiheitsgrade aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierein heiten (3, 4) jeweils ein zusätzliches Drehgelenk senkrecht zu den Drehgelenken (14, 24 bzw. 23, 25) sechs Freiheitsgrade aufweisen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (1) als Raupenfahrwerk ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (1) als Radfahrzeug oder Schlitten ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (1) als verfahrbare Katze ausgebildet ist, die an einer Ein- oder Zweischienenhängebahn längs beweglich aufgehängt ist und an der die Positioniereinheiten (3, 4) hängend angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (2) mit seinem Aufbau von der Trägereinheit (1) im rückwär tigen Streckenbereich durch Ausfahren von Schwenk stützen abkoppelbar ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen beweg lichen Elemente pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet daß über eine elektronische Steuerung die einzelnen Bewegungen koordinierbar und steuerbar sind.