DE4017107A1 - Stetig arbeitendes gewinnungsgeraet fuer tagebaue mit einem walzenfoermigen gewinnungsorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein auf einem Raupenfahrwerk selbstfahrendes, stetig arbeitendes Gewinnungsgerät für den Tagebaubetrieb mit einem walzenförmigen Gewinnungsorgan und am Walzenumfang angeordneten Schneidwerkzeugen, bei dem nach den Ansprüchen 7 und 8 des Hauptpatentes .....(Patentanmeldung P 39 20 011.6) das Gewinnungsgerät vorne und hinten mit je zwei unabhängig voneinander mittels Hubzylindern und Parallelogrammlenkern heb- und senkbaren Raupen ausgerüstet ist, wobei die vorderen und hinteren Raupen jeweils paarweise lenkbar sind.

Die Aufgabe der Zusatz-Patentanmeldung besteht darin, das auf einem Raupenfahrwerk selbstfahrende, stetig arbeitende Tagebau-Gewinnungsgerät so auszubilden, daß bei dem Gerät die Einhaltung einer vorgegebenen Lastverteilung auf die Raupen des Raupenfahrwerkes gewährleistet ist, eine einmal vorgegebene Lage des Gerätechassis eingehalten wird, um zu vermeiden, daß die Fördermittel des Gewinnungsgerätes und die an ihm aufgehängte Verbindungsbrücke eine Querneigung erfahren und schließlich, um den Geräteführer bei seiner Tätigkeit zu entlasten.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt in der Weise, wie es in den Patentansprüchen angegeben ist.

Mit der Sensorik und Steuerung für ein Tagebau-Gewinnungsgerät wird automatisch eine gleichmäßige Einstellung der Raupen des Fahrwerkes erreicht und somit eine optimale Lastverteilung auf alle Raupen. Das Gerätechassis des Gewinnungsgerätes bleibt ständig in seiner vorbestimmten Lage.

Der erfindungsgemäße Vorschlag ist nicht beschränkt auf Tagebau-Gewinnungsgeräte, die mit einem Raupenfahrwerk ausgerüstet sind, sondern kann sich auch auf solche Geräte beziehen, die auf einem Räderfahrwerk fahren. Insofern sollen die Patentansprüche auch für diese Alternative Gültigkeit besitzen.

Aus Gründen der Standsicherheit und um beim Fahrwerk des Gewinnungsgerätes vorne und hinten baugleiche Raupen zu haben, ist es zweckmäßig, vorne und hinten je zwei, drei oder mehr Raupen, d.h. Einzelfahrwerke, anzuordnen. Wegen der niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bei dem erfindungsgemäßen Gewinnungsgerät ist es jedoch nicht erforderlich, die Raupen des Fahrwerkes federnd am Gerätechassis anzuordnen. Dies wäre für einen ungestörten Gewinnungsbetrieb im übrigen unzweckmäßig.

Bei starrer Anordnung der Raupen am Gerätechassis ist die Abstützung dementsprechend statisch unbestimmt, so daß z.B. beim Anheben einer Raupe von zwei benachbarten Raupen eines Fahrwerkes sich die Last der angehobenen Raupe verringert und sich die Last der benachbarten Raupe in gleichem Maße vergrößert.

Aus diesem Grunde ist nach der Erfindung vorgesehen, daß jede Raupe eines Einzelfahrwerkes mit einem Kraftsensor versehen wird, der die bezogen auf das Gerätechassis vertikale Stützkraft mißt. Hubwegsensoren messen die Hubstellung der jeweiligen Raupe.

Ferner ist erfindungsgemäß am Gerätechassis ein Lagesensor angeordnet, der die Winkelstellung des Gerätechassis zum Erdmittelpunkt sowohl in Fahrtrichtung des Gewinnungsgerätes als auch quer dazu mißt.

Die Meßwerte aller vorgenannten Sensoren werden stetig an ein Automatisierungsgerät gegeben, das sich beispielsweise im Führerhaus des Gewinnungsgerätes befindet. Das Automatisierungsgerät erhält auch die Sollwerte für die Winkelstellungen des Gerätechassis und das beabsichtigte Maß, um das beispielsweise die vorderen Raupen des Fahrwerkes höher eingestellt werden sollen als die hinteren Raupen, d.h. das Maß der Abtragshöhe (h).

In das Automatisierungsgerät wird des weiteren eingegeben, in welchem Verhältnis die jeweils benachbarten Raupen einer Fahrwerksgruppe belastet werden sollen.

Abhängig von der Meldung der Kraftsensoren werden nach Patentanspruch 3 die Drehmomente der Antriebe der Raupen durch das Automatisierungsgerät aufgeteilt.

Am Anfang und Ende einer Fahrstrecke im Gewinnungsbetrieb muß das Gewinnungsorgan des Gerätes eine Rampe schneiden. Zu diesem Zweck werden nach Patentanspruch 2 die vorgegebene Rampenlänge (1) und die Abtragshöhe (h) oder der Rampensteigungswinkel (α) dem Automatisierungsgerät eingegeben. Nach Auswertung wird über die Hubzylinder der Parallelogrammlenker die Stellung der Raupen des Fahrwerkes so geändert, daß die gewünschte Rampengeometrie entsteht und dabei das Gerätechassis die gewollte Quer- und Längsneigung beibehält.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Gewinnungsgerätes mit je zwei Raupen vorne und hinten,

Fig. 2 als Einzelheit die Anordnung von Kraftsensor am Hubzylinder und Fahrwegsensor an der Raupe und

Fig. 3 den Bewegungsablauf der Raupenaufhängung, bezogen auf das Gerätechassis, bei den verschiedenen Arbeitsstellungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gewinnungsgerätes mit je drei Raupen vorne und hinten und

Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 4.

Fig. 1 zeigt das Gewinnungsgerät nach dem Hauptpatent während des Fräsbetriebes im Tagebau. Die Fräswalze (Gewinnungsorgan) ist an den abzubauenden Block herangefahren, die Schneidzähne befinden sich an der Abbaufront im Eingriff. Während sich das Gewinnungsorgan (1) und die hinteren Raupen (3) auf dem Unterplanum befinden, bewegen sich die vorderen Raupen (3) auf dem Oberplanum. Für die Höhen- und Tiefenverstellung der Raupen (3) des Raupenfahrwerkes dienen Parallelogrammlenker (12), die mit Hilfe von Hubzylindern (10) verstellt werden können.

Nicht mit Bezugsziffern versehen sind der Antrieb des Gewinnungsorgans, an der Fräswalzenstirnseite erkennbar, ferner das walzenstirnseitig aus dem Walzeninneren herausführende Austragsband, das Brückenband, der Trichterwagen und schließlich parallel zum Gewinnungsgerät das Strossenband. Diese Anlagenteile sind im Hauptpatent näher beschrieben.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist jede Raupe (3) des Raupenfahrwerks mit einem Kraftsensor (4) ausgestattet. Der Kraftsensor in Gestalt eines Kraftmeßbolzens befindet sich zweckmäßigerweise im Hubzylindergelenk (11), mit dem der Hubzylinder (10) am Gerätechassis (2) angelenkt ist. Der Bolzen muß am Gerätechassis drehsicher gelagert sein. Durch entsprechend angeordnete Dehnungsmeßstreifen wird die bezogen auf das Gerätechassis senkrechte Kraftkomponente gemessen und als Signal an das Automatisierungsgerät (8), das sich im Führerhaus auf dem Gerätechassis (2) befindet, weitergegeben. Abhängig von der Meldung der Kraftsensoren (4) werden durch das Automatisierungsgerät (8) die Drehmomente der Antriebsmotoren der Raupen (3) aufgeteilt.

Hubwegsensoren (5) können z.B. in die Hubzylinder (10) eingebaut sein, wie in Fig. 2 angedeutet. Andererseits können diese Sensoren aber auch parallel neben den Hubzylindern angeordnet werden.

Die Signale der Hubwegsensoren (5) werden im Automatisierungsgerät (8) unter Berücksichtigung der Geometrie der Raupenaufhängungen in das Maß "Hubhöhe der jeweiligen Raupe zum Gerätechassis" umgerechnet.

Der Fahrweg der Raupen wird von Fahrwegsensoren (7) abgetastet, mit denen zweckmäßigerweise alle Raupen (3) des Fahrwerkes ausgestattet sind. Diese Fahrwegsensoren (7) befinden sich z.B. jeweils im Turas einer Raupe (3). Mit Hilfe dieser Sensoren läßt sich über das Automatisierungsgerät (8) ein mittlerer Fahrweg errechnen. Es kann aber auch eine Auswertung des kleinsten Einzelwertes erfolgen für den Fall, daß ein zeitweiliges Durchrutschen einer Raupe zu befürchten ist, wodurch ansonsten die Geschwindigkeits- und Wegmessung verfälscht werden würde.

Schließlich ist am Gerätechassis (2) ein Lagesensor (6) angeordnet, der die Winkelstellung des Gerätechassis (2) zum Erdmittelpunkt mißt, und zwar sowohl in Fahrtrichtung des Gewinnungsgerätes als auch quer zur Fahrtrichtung.

Die Meßwerte aller beschriebenen Sensoren werden an das Automatisierungsgerät (8) übermittelt, unter welchem ein an sich bekanntes Auswerte- und Steuergerät zu verstehen ist.

In dieses Automatisierungsgerät werden auch die Sollwerte für die Winkelstellungen des Gerätechassis eingegeben sowie das Maß, um das die vorderen Raupen des Fahrwerkes höher eingestellt werden sollen als die hinteren Raupen, d.h. das Maß der Abtragshöhe h.

Ferner gibt man in das Automatisierungsgerät ein, in welchem Verhältnis die jeweils benachbarten Raupen belastet werden sollen. Bei Transportfahrt des Gewinnungsgerätes kann dieses Verhältnis z.B. jeweils 50% für die vordere und hintere Fahrwerksgruppe betragen.

Im Tagebaubetrieb mit einem Gewinnungsgerät der erfindungsgemäßen Gattung mit vor und hinter dem Gewinnungsorgan angeordneten Fahrwerksteilen ist es unvermeidbar, daß eine der Raupen einer Fahrwerksgruppe oberhalb und nahe einer senkrechten Böschungskante fährt, wobei die Böschungskante unter der Last dieser einzelnen Raupe einbrechen könnte.

Eine solche Böschungskante befindet sich normalerweise außerhalb der jeweils vorderen Fahrwerksgruppe. Sie kann sich aber auch zwischen zwei Raupen einer Fahrwerksgruppe befinden.

Um nun das Einbrechen der Böschungskante zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die oberhalb einer benachbarten Böschungskante befindliche Raupe ganz oder teilweise zu entlasten. Dies geschieht durch einen Befehl an die Steuerungsautomatik, die mit Hilfe der hydraulischen Steuerung und der Sensoren des zugehörigen Hubzylinders der betreffenden Raupe der Fahrwerksgruppe diese entlastet.

Wenn eine der äußeren Raupen einer Fahrwerksgruppe entlastet wird, so wird durch das Automatisierungsgerät gleichzeitig die diagonal gegenüberliegende Raupe der anderen Fahrwerksgruppe entlastet, so daß der Schwerpunkt der Lasten aller Raupen des Fahrwerks unverändert bleibt.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, der Gefahr, daß die Böschungskante (13) aufgrund der Belastung durch die in ihrer Nähe fahrende Raupe einbricht, auf die Weise zu begegnen, daß die vorderen Raupen von der Böschungskante weggeschwenkt und gleichzeitig die hinteren Raupen in die entgegengesetzte Richtung seitlich geschwenkt werden. Dazu könnte man die Parallelogrammlenker längenveränderlich (z.B. als Hydraulikzylinder ausgebildet) gestalten oder man könnte die Parallelogrammlenker einer Raupe auf einem um eine senkrechte Achse gegenüber dem Gerätechassis schwenkbaren Rahmen anbringen.

Der Nachteil dieser (nicht dargestellten) Lösung mit seitlich schwenkbar angeordneten Raupen bestünde jedoch in einem erforderlichen größeren mechanischen Aufwand. Wegen der hinteren strossenseitigen Raupen würde außerdem die Bewegungsfreiheit der Verbindungsbrücke zwischen Gewinnungsorgan und Strossenband eingeschränkt werden.

In Fig. 3 ist der Bewegungsablauf der Raupenaufhängung bezogen auf das Gerätechassis bei den verschiedensten Arbeitsstellungen des Gewinnungsgerätes veranschaulicht, und zwar angefangen von der Transportfahrt des Gewinnungsgerätes auf ebenem Gelände über den normalen Gewinnungsbetrieb zum Gewinnungsbetrieb beim ansteigenden bzw. abfallenden Unter- und Oberplanum.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Gewinnungsgerätes mit jeweils drei Raupen vorne und hinten. Gemäß dieser schematischen Darstellung fährt eine äußere Raupe (3) auf einer höheren Abbaustufe (15). Damit die Böschungskante (13) dieser Stufe (15) nicht einbricht, wird die erwähnte Raupe über das Automatisierungsgerät (8) entlastet. Gleichzeitig erfolgt über das Automatisierungsgerät (8) eine Entlastung der zur erwähnten Raupe (3) diagonal gegenüberliegenden äußeren Raupe, damit die Schwerpunktlage der Lasten aller Raupen gewahrt bleibt.

Bezugszeichenliste

 1 Gewinnungsorgan
 2 Gerätechassis
 3 Raupe
 4 Kraftsensor
 5 Hubwegesensor
 6 Lagesensor
 7 Fahrwegsensor
 8 Automatisierungsgerät
 9 Raupengelenk
10 Hubzylinder
11 Hubzylindergelenk
12 Parallelogrammlenker
13 Böschungskante
14 Rampe
15 Abbaustufe
h Abtragshöhe
l Rampenlänge
α Rampensteigungswinkel

Claims (5)

1. Auf einem Raupenfahrwerk selbstfahrendes, stetig arbeitendes Gewinnungsgerät für den Tagebaubetrieb mit einem walzenförmigen Gewinnungsorgan und am Walzenumfang angeordneten Schneidwerkzeugen, bei dem nach den Ansprüchen 7 und 8 des Hauptpatentes .....(Patentanmeldung P 39 20 011.6) das Gewinnungsgerät vorne und hinten mit je zwei unabhängig voneinander mittels Hubzylindern und Parallelogrammlenkern heb- und senkbaren Raupen ausgerüstet ist, wobei die vorderen und hinteren Raupen jeweils paarweise lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Raupe (3) mit einem Kraftsensor (4) und einem Hubwegsensor (5) versehen ist und das Gerätechassis (2) mit einem die Längs- und Querneigung messenden Lagesensor (6) sowie einem Automatisierungsgerät (8) ausgestattet ist, womit einerseits die Belastung der jeweils benachbarten Raupen (3) im jeweils vorgegebenen Verhältnis aufgeteilt wird, andererseits die räumliche Lage des Gerätechassis (2) in einer vorgegebenen Längs­ und Querneigung gehalten wird.

2. Gewinnungsgerät für den Tagebaubetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden einer Rampe die vorgesehene Rampengeometrie, d.h. Länge (1) der Rampe, Abtragshöhe (h) oder Steigungswinkel (α) in das Automatisierungsgerät (8) eingegeben werden und mit Hilfe der Hubwegsensoren (5) des Lagesensors (6) und der Fahrwegsensoren (7) das Automatisierungsgerät (8) veranlaßt wird, die Hubzylinder (10) der Parallelogrammlenker (12) derart zu steuern, daß das Gewinnungsorgan (1) die dem Automatisierungsgerät (8) eingegebene Rampengeometrie schneidet und das Gerätechassis (2) stets die vorgegebene Quer- und Längsneigung beibehält.

3. Gewinnungsgerät für den Tagebaubetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Meldung der einzelnen Kraftsensoren (5) über das Automatisierungsgerät (8) die Drehmomente der Antriebe der Raupen (3) im Verhältnis der vertikalen Raupenlasten aufgeteilt werden.

4. Gewinnungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerk des Gewinnungsgerätes vorne und hinten jeweils drei oder mehr Raupen (3) aufweist, wobei jede Raupe (3) individuell heb- und senkbar ist und die vorderen und hinteren Raupen (3) jeweils gruppenweise lenkbar sind, wobei die Verteilung der Lasten auf die Raupen (3) der vorderen und der hinteren Raupengruppe durch Befehle an das Automatisierungsgerät (8) nach den Gegebenheiten im Tagebau unter Berücksichtigung einer ausgeglichenen Schwerpunktlage erfolgt.

5. Gewinnungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Entlastung einer außermittig angeordneten Raupe (3) einer Raupengruppe die dadurch ausgelöste seitliche Verschiebung des Stützschwerpunktes dieser Raupengruppe durch eine entgegengerichtete Verschiebung des Stützschwerpunktes der anderen Raupengruppe durch entsprechende Entlastung ausgeglichen wird.