DE3804214C2

DE3804214C2 -

Info

Publication number: DE3804214C2
Application number: DE19883804214
Authority: DE
Inventors: Martin Christoph Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Wanner; Romuald Dipl.-Ing. 8738 Nuedlingen De Hofmann; Edgar 7900 Ulm De 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: 1989-11-23
Also published as: DE3804214A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Streckenausbau unter Verwendung vorgefertigter Ausbausegmente, die dem Profil der auszubauenden Strecke angepaßt sind und die vor Ort zu ganzen Bauabschnitten zusammengefügt werden, bei der auf einer selbsttätig verfahrbaren Trägereinheit wenigstens eine in Richtung auf die Streckenstöße ausfahrbare Positioniereinheit angeordnet ist, die mit Greifvorrichtungen zur Aufnahme der Ausbausegmente versehen ist.

Zu einer der wichtigsten Mechanisierungsbereiche im Untertagebergbau zählt der Ausbau von Vortriebsstrecken. Für diesen Bereich existieren bis jetzt vergleichsweise wenige für eine weitergehende Mechanisierung geeignete Ausbauvorrichtungen, die zudem auf sehr unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien beruhen.

So ist aus der DE-OS 30 20 770 ein Fahrzeug für den Ausbau von Gruben und/oder Tunnelbauten bekannt, das mit einem positionierbaren Rahmen für den Transport und die Montage von Streckenausbauprofilen ausgerüstet ist. Eine Vorrichtung dieser Art ist indes nicht geeignet für solche Einsatzfälle, bei denen hälftige Ausbaubögen, die ihrerseits jeweils aus zwei Ausbausegmenten bestehen, in einem einzigen Transport- und Montagevorgang zum Ausbauort verbracht und dort zu vollständigen Ausbaubögen zusammengefügt und verankert werden sollen.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihrer Hilfe auf möglichst einfache Weise ein derartiger Streckenausbau durchgeführt werden kann, wobei diese Vorrichtung zugleich leicht an unterschiedliche Streckenbedingungen anpaßbar sein und die Möglichkeit zu weitgehender Automatisierung bieten soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Streckenausbau, die insbesondere eine weitere Optimierung der einzelnen Teilkomponenten im Hinblick auf eine möglichst weitgehende Vereinfachung und Automatisierung des Ausbauvorganges sowie auf eine möglichst geringe Störanfälligkeit zum Gegenstand haben, sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Zwar ist bereits aus der DE-OS 36 17 136 eine Ausbaumaschine für den Streckenvortrieb bekannt, bei der neben einer Positioniereinheit für Ausbausegmente weitere, von der ersten Positioniereinheit unabhängig bewegbare Elemente, wie eine Arbeitsbühne sowie weitere Ausbauhilfen, vorgesehen sind, jedoch eignet sich auch diese bekannte Vorrichtung nicht für den beschriebenen Einsatzzweck, dem gleichzeitigen Transportieren, Zusammenfügen und Positionieren hälftiger Ausbaubögen in einem Arbeitsgang.

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

Es zeigt

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 einer als Raupenfahrzeug ausgebildeten Trägereinheit 1, auf der ein Grundrahmen 2 fest angeordnet ist, der seinerseits zur Aufnahme je einer feststehenden und einer in Längsrichtung der Trägereinheit 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 Antriebssystem.

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. Als Basis dient in beiden Fällen jeweils ein Drehgelenk 8 bzw. 9 mit einer in etwa parallel zur Längsachse der Trägereinheit 1 verlaufenden horizontalen Schwenkachse, wobei den Drehgelenken 8 bzw. 9 jeweils ein Schwenkantrieb 10 bzw. 11 zugeordnet ist. Daran schließen sich jeweils drei gleichartige Drehgelenke 12, 13, 14 bzw. 15, 16, 17 an, deren Schwenkachsen parallel zueinander und senkrecht zu den Schwenkachsen der Drehgelenke 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 dieser 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 Greifvorrichtungen 28 gehaltert, die matrixförmig verteilt sind und die zur Aufnahme von Ausbausegmenten 29 bis 32 dienen. Die Greifvorrichtungen 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 exzentrisch angeordnet, daß sie angenähert symmetrisch zur Längsachse der Trägereinheit 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 Streckenmitte 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 Greifvorrichtungen 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 Bewegungseinrichtungen fernbedienbar sind. Dies gilt sowohl für die Trägereinheit 1 als auch für die beiden Positioniereinheiten 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 Bewegungsachsen.

Im folgenden soll die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung beim Setzen von insgesamt drei vierteiligen, aus den Ausbausegmenten 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 die Trägereinheit 1 mit in die Ausgangsposition 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 der Trägereinheit 1 bis zur Ortsbrust verfahren und durch Ausrichten in Streckenmitte positioniert. 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 nächsten liegende feststehende Positioniereinheit 3 ausgefahren. Dabei werden die auf dieser Einheit gehalterten Ausbausegmente 29-29′′ und 30-30′′ für die in Streckenrichtung 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 Positioniereinheit 3 befindet. Nach dem Positionieren und Orientieren der auf der Positioniereinheit 4 gehalterten Ausbausegmente 31-31′′ und 32-32′′ am rechten Streckenstoß werden die jeweils zusammengehörigen Segmente mittels Firstverbindungen zu Ausbaubögen zusammengefügt und die Verbolzungen an den zuletzt gesetzten Ausbaubögen 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 Greifvorrichtungen sich geöffnet haben.

Das Befestigen der Firstverbindungen und der höhergelegenen 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 kinematischen 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 der Trägereinheit verlaufenden, von den Drehgelenken 8 bzw. 9 gebildeten ersten Hauptachsen und an quer zu diesen verlaufenden bzw. jeweils 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 selbstverständlich auch möglich, anstelle zweier Positioniereinheiten drei oder mehr zu verwenden und die Ausbaubögen aus entsprechend vielen Segmenten zusammenzusetzen.

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

Bezugszeichenliste

1 Trägereinheit
2 Grundrahmen
3 Positioniereinheit (feststehend)
4 Positioniereinheit (längsbeweglich)
5 Schlitten
6 Linearführung
7 Drehantrieb
8, 9 Drehgelenk
10, 11 Schwenkantrieb
12-17 Drehgelenke
18-21 Achsverbindung
22, 23 Verbindungsstücke
24, 25 Drehgelenke
26, 27 Rahmen
28 Greifvorrichtung
29-32 Ausbausegmente
29′-32′ Ausbausegmente
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, bei der auf einer selbsttätig verfahrbaren Trägereinheit wenigstens eine in Richtung auf die Streckenstöße ausfahrbare Positioniereinheit angeordnet ist, die mit Greifvorrichtungen zur Aufnahme der Ausbausegmente versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur ersten Positioniereinheit (3) eine zweite, gleichartig aufgebaute Positioniereinheit (4) vorgesehen ist, die auf der Trägereinheit (1) längsbeweglich gehaltert ist, und daß beide Positioniereinheiten (3, 4) jeweils um eine zur Längsachse der Trägereinheit (1) parallel verlaufende Achse schwenkbar an der Trägereinheit (1) gehaltert sind.

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

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinheiten (3, 4) jeweils um drei angenähert senkrecht zueinander verlaufende Drehachsen schwenkbar gehaltert sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeicnet, daß die Positioniereinheiten (3, 4) als Faltarme ausgebildet sind.

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

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, daß die Rahmen (26, 27) jeweils mit einem horizontalen, parallel zur Längsachse der Trägereinheit (1) liegenden Drehgelenk (33, 34) ausgestattet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (26, 27) jeweils um eine vertikale Achse schwenkbar gehaltert 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 die Trägereinheit (1) als Raupenfahrzeug ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (1) als verfahrbare Katze ausgebildet ist, die an einer Ein- oder Zweischienenhängebahn längsbeweglich aufgehängt ist und an der die Positioniereinheiten (3, 4) hängend angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (2) mit seinem Aufbau von der Trägereinheit (1) im rückwärtigen Streckenbereich durch Ausfahren von Schwenkstützen abkoppelbar ist.