DE4107678C2

DE4107678C2 -

Info

Publication number: DE4107678C2
Application number: DE4107678A
Authority: DE
Inventors: Rolf 5804 Herdecke De Boeing; Martin 4224 Huenxe De Meyer; Hermann Eschenbruch; Wolfgang 4300 Essen De Wagner; Wolfgang Dr. Zwintscher; Walter Dr. 4630 Bochum De Brandt; Rolf 5800 Hagen De Ruddies
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1991-03-09
Filing date: 1991-03-09
Publication date: 1992-12-17
Also published as: DE4107678A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Zustandes von Rollenbohrwerkzeugen an den Bohrköpfen von Vortriebsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau, wobei den Rollenbohrwerkzeugen Meßstellen und eine Auswerteeinheit zugeordnet sind und die mit Magnetfeldsensoren ausgerüsteten Meßstellen und die Auswerteeinheit auf dem Bohrkopf positioniert sind.The invention relates to a device for determination the condition of roller drilling tools the drilling heads of tunneling machines in the underground Mining and tunneling, using the roller drilling tools Measuring points and an evaluation unit are assigned and those equipped with magnetic field sensors Measuring points and the evaluation unit the drill head are positioned.

Bei den aus der DE-PS 36 43 309.8-24 bekannten Vorrichtungen befinden sich die Meßstellen im Werkzeughalter und/oder im Rollenbohrwerkzeug selbst. Zusätzlich ist allerdings auch noch vorgesehen, daß die Meßstellen und die Auswerteeinheit am Bohrkopf positioniert sein können, wobei die Meßstellen mit Magnetfeldsensoren ausgerüstet sind. Mit Hilfe dieser Meßstellen wird der Verschleiß an den Ringzähnen ermittelt, wozu Näherungssensoren vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie die Änderungen der Außenflächen des Ringzahnes indirekt ermitteln können. Tritt ein Verschleiß auf, so gibt der Näherungssensor ein entsprechendes Signal oder das bisher ausgestrahlte Signal endet, so daß die Auswerteeinheit rechtzeitig den Maschinenfahrer veranlassen kann, die Vortriebsmaschine stillzusetzen und das entsprechende Rollenbohrwerkzeug auszuwechseln. Nachteilig ist, daß die Übertragung der Meßsignale über Schnittstellen erfolgen muß, was als aufwendig anzusehen ist. Nachteilig ist außerdem, daß eben nur der Ringzahnverschleiß mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung ermittelt werden kann.In the devices known from DE-PS 36 43 309.8-24 the measuring points are in the tool holder and / or in the roller drilling tool itself. In addition, however, it is also provided that the measuring points and the evaluation unit on the drill head can be positioned, the measuring points with Magnetic field sensors are equipped. With the help of this Wear points on the ring teeth become measuring points determines what is provided for proximity sensors are arranged so that they are the changes indirectly determine the outer surfaces of the ring tooth can. If wear occurs, it gives Proximity sensor a corresponding signal or that previously broadcast signal ends, so that the Evaluation unit in time the machine operator can cause the tunneling machine to stop and the corresponding roller drilling tool to replace. The disadvantage is that the transmission the measurement signals must take place via interfaces, what is considered to be expensive. Another disadvantage is that only the ring tooth wear with Can be determined with the help of such a device can.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit der sich auf einfachere Art und Weise, aber exakter der Zustand der Rollenbohrwerkzeuge bestimmen läßt.The invention is therefore based on the object to specify a device of the generic type, with the easier way, but more precise determine the condition of the roller drilling tools leaves.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved with the help of Features of the characterizing part of claim 1 solved.

Durch die grundsätzlich bekannte Zuordnung der Meßstellen und der Auswerteeinheit zum Bohrkopf können die sonst nötigen Schnittstellen eingespart werden. Die Vorrichtung wird damit einfacher und auch letztlich sicherer. Diese Meßstellen sind so ausgebildet, daß eine Überwachung des Abrollverhaltens und der Belastung des Rollenbohrwerkzeuges, sowie eine Ringzahnverschleißermittlung möglich ist. Die Ringzahnverschleißermittlung erfolgt mit Hilfe der Magnetfeldsensoren, die die Intensität der Magnetfeldlinien ermitteln, die durch den Metallkörper gesammelt und am Ringzahn konzentriert austreten. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, die Drehzahl gleichzeitig durch die Magnetfeldsensoren zu registrieren und zu überwachen, die die sich ändernde Magnetfeldstärke beim Durchlauf der Kugeln bzw. Zylinderrollen in magnetischer und nichtmagnetischer Ausführung registrieren. Ein genaues Signal ermöglicht es, entsprechend schnell zu reagieren. Die Rollenbelastung schließlich wird mit Hilfe eines der Rollenlagerbockaufstandsfläche zugeordneten Rollenbelastungsmeßaufnehmer ermittelt, so daß alle zur genauen Überwachung der Rollenbohrwerkzeuge notwendigen Kenndaten zur Überwachung und Überprüfung vorliegen.Due to the basically known assignment of the measuring points and the evaluation unit to the drill head the otherwise necessary interfaces are saved. The device thus becomes simpler and also ultimately safer. These measuring points are designed that monitoring of rolling behavior and the load on the roller drilling tool, as well ring tooth wear detection is possible. The Ring tooth wear is determined using the Magnetic field sensors that measure the intensity of the magnetic field lines determine that through the metal body collected and emerge concentrated on the ring tooth. Through the training according to the invention, it is possible the speed at the same time through the magnetic field sensors to register and monitor the the changing magnetic field strength during the run the balls or cylindrical rollers in magnetic and register non-magnetic version. Exactly Signal allows it to go accordingly quickly react. The role load is finally with With the help of a roller bearing block contact area Roller load sensor determined, so that all for accurate monitoring of the roller drilling tools necessary data for monitoring and Review available.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, daß der Rollenbelastungsmeßaufnehmer als Kraftmeßtisch ausgebildet ist oder nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung als Kraftaufnehmer, der innerhalb der Rollenlagerbockaufstandsfläche angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Rollenbelastung genau ermittelt und entsprechend ausgewertet werden, wobei auch die Möglichkeit besteht, daß der Kraftaufnehmer unterhalb der Rollenlagerbockaufstandsfläche angeordnet ist. According to an expedient implementation, that the roller load sensor as a force table is trained or after another Appropriate training as a force transducer within the roller pedestal contact area is. In this way, the role load are precisely determined and evaluated accordingly, with the possibility that the Force transducers below the roller pedestal contact area is arranged.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, daß der Kraftaufnehmer auf oder in der Rollenlagerbockaufstandsfläche über mehrere Meßstellen verteilt angeordnet ist, so daß damit eine optimale Ermittlung der notwendigen Daten ermöglicht ist.Another appropriate training provides that the force transducer on or in the roller pedestal contact area distributed over several measuring points is arranged so that an optimal determination the necessary data is made possible.

Aufgrund der Ermittlung gleichzeitig mehrerer Kenndaten ist es möglich, den Zustand der Rollenbohrwerkzeuge einzeln oder auch gruppenweise genau zu ermitteln und dann zu entscheiden, ob ein Auswechseln notwendig ist oder nicht. Ein Fehlalarm oder ähnliches tritt nicht auf, weil der Auswerteeinheit mehrere Kenndaten zugeleitet werden, aus deren Summe bzw. Kombination eine genaue Zustandsanalyse der Rollenbohrwerkzeuge möglich ist. Nur wenn entsprechende Überlagerungen vorhanden sind, wird entweder die Vortriebsmaschine automatisch abgestellt oder aber dem Maschinenfahrer das entsprechende Signal gegeben, das ihn dann veranlaßt, die Maschine stillzusetzen, um die entsprechenden Rollenbohrwerkzeuge auszutauschen. Geringfügige Kerben oder ähnliches am bzw. im Ringzahn werden somit zwar als solche ermittelt und auch registriert, führen aber nicht automatisch zu einem Stillsetzen der Maschine. Andererseits ist durch diese Erkennung und Registrierung aber ein frühzeitiges Erkennen von sich anbahnenden Problemen möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit sehr sicher und optimal für den untertägigen Bergbau einsetzbar, weil eine vorteilhafte Gewichtung der gemeldeten Kenndaten möglich ist. Über den gesamten Einsatzbereich des jeweiligen überwachten Rollenbohrwerkzeuges ist somit in qualitativer Hinsicht eine kontinuierliche Überwachung gegeben, so daß sich damit auch die Möglichkeit ergibt, bei unterschiedlich ausgebildeten Rollenbohrwerkzeugen Gründe für die unterschiedlich langen Standzeiten festzustellen. Vorteilhaft ist weiter, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine einfache und genaue Aussage möglich ist und daß andererseits der Aufbau wegen des Wegfalls von Schnittstellen deutlich vereinfacht werden kann.Based on the determination of several characteristics at the same time it is possible to check the condition of the roller drilling tools individually or in groups exactly to determine and then decide whether to replace it is necessary or not. A false alarm or the like does not occur because of the evaluation unit several key data are sent an exact condition analysis from their sum or combination the roller drilling tools is possible. Only if there are corresponding overlays either the tunneling machine is automatic turned off or the machine operator given the appropriate signal, which then prompts him stop the machine to the appropriate Replace roller drilling tools. Minor Notches or similar on or in the ring tooth are thus identified and registered as such, but do not automatically lead to one Stop the machine. On the other hand is through this detection and registration but an early one Detect upcoming problems is possible. The device according to the invention is therefore very safe and optimal for the underground Mining can be used because of an advantageous weighting the reported characteristic data is possible. On the entire area of use of the monitored Roller drilling tool is therefore qualitative given continuous monitoring, so that there is also the possibility of differently designed roller drilling tools Reasons for the different long service life ascertain. Another advantage is that with A simple device using the device according to the invention and accurate statement is possible and that on the other hand the construction due to the elimination of interfaces can be significantly simplified.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nachfolgend ergänzend erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the figures additionally explained. It shows

Fig. 1 ein Rollenbohrwerkzeug mit Meßstelle und Auswerteeinheit, Fig. 1 is a disc cutter with the measuring point and evaluation unit,

Fig. 2 ein Überrollsignal bei einem neuen Ringzahn, Fig. 2, a roll signal at a new ring gear,

Fig. 3 ein Überrollsignal bei einem verschlissenen Ringzahn, Fig. 3 is a rollover signal when a worn tooth ring,

Fig. 4 ein Überrollsignal bei einem blockierten Ringzahn, Fig. 4 is a rollover signal when a blocked ring gear,

Fig. 5 eine Meßvorrichtung mit Kraftmeßtisch und Fig. 5 shows a measuring device with a force table and

Fig. 6 eine Meßvorrichtung mit Kraftaufnehmer. Fig. 6 shows a measuring device with a force transducer.

Fig. 1 zeigt die Meßvorrichtung 1, um verschiedene Meßdaten an Rollenbohrwerkzeugen 2 zu ermitteln bzw. zu überwachen. Hierzu ist dem Ringzahn 3 eine am Bohrkopf 5 angeordnete Meßstelle 7 zugeordnet, die Werkzeughalter 4 bleiben somit von entsprechenden Vorrichtungen bzw. Vorrichtungs teilen unbeeinflußt. Fig. 1 shows the measuring apparatus 1 to determine various measurement data to Rollenbohrwerkzeugen 2 or monitor. For this purpose, the ring tooth 3 is assigned a measuring point 7 arranged on the drill head 5 , the tool holders 4 thus remain unaffected by corresponding devices or device parts.

Die Meßstelle 7 ist genau gegenüberliegend der Spitze des Ringzahnes 3 angeordnet und besteht aus hier nicht weiter erläuterten Magnetfeldsen soren 9, die die entsprechenden Daten an eine Auswerteeinheit 8 weitergeben, die ebenfalls dem Bohrkopf 5 zugeordnet ist.The measuring point 7 is arranged exactly opposite the tip of the ring tooth 3 and consists of magnetic field sensors 9 not explained here, which pass on the corresponding data to an evaluation unit 8 , which is also assigned to the drill head 5 .

In die Lagerung 10 des Rollenbohrwerkzeuges 2 im Werkzeughalter 4 sind hier nicht im einzelnen dargestellte Kugeln oder Wälzrollen zugeordnet, von denen eine oder einige magnetisch sind, so daß die Magnetfeldsensoren beim Durchlaufen der entsprechenden Kugeln das für die Auswertung der Drehzahl notwendige Signal erhalten.In the bearing 10 of the roller drilling tool 2 in the tool holder 4 balls or roller rollers, not shown in detail, are assigned here, one or some of which are magnetic, so that the magnetic field sensors receive the signal necessary for evaluating the speed when passing through the corresponding balls.

Fig. 2 zeigt, wie erläutert, ein Überrollsignal bei einem neuen Ringzahn, wobei der Abstand der Kurvenspitzen drehzahlabhängig ist. Im Vergleich dazu zeigt Fig. 3 ein Überrollsignal bei einem verschlissenen Ringzahn. Man erkennt anhand die ser Darstellungen, daß aufgrund der un terschiedlichen Signale eine klare Identifizie rung möglich ist. Insbesondere ist die sich in diesen Kurven wiederspiegelnde Entwicklung bei kontinuierlicher Überwachung festzustellen, so daß relativ frühzeitig absehbar ist, wann derar tige Rollenbohrwerkzeuge 2 ausgewechselt werden müssen. Fig. 2 shows, as explained, a roll signal at a new ring gear, whereby the distance of the curve peaks is speed-dependent. In comparison, Fig. 3 shows a rollover signal with a worn ring tooth. It can be seen from these representations that a clear identification is possible due to the different signals. In particular, the development reflected in these curves can be determined with continuous monitoring, so that it can be foreseen relatively early when derar term roller drilling tools 2 must be replaced.

Fig. 4 gibt das Überrollsignal bei einem blockierten oder stillstehenden Ringzahn 3 wie der. Auch dieses Signal ist, wie zu ersehen ist, einwandfrei für die Auswerteeinheit zu identifi zieren. Die Meßkurve nach Fig. 2 ist mit 14, die nach Fig. 3 mit 15 und die nach Fig. 4 mit 16 bezeichnet. Fig. 4 gives the rollover signal with a blocked or stationary ring tooth 3 like that. As can be seen, this signal can also be identified correctly for the evaluation unit. The measurement curve according to FIG. 2 is designated by 14 , that according to FIG. 3 by 15 and that according to FIG. 4 by 16 .

Die Fig. 5 und 6 geben das Rollenbohrwerkzeug 2 wieder, wobei zusätzlich in die Rollenlagerbockaufstandsfläche 11 Rollenbela stungsmeßaufnehmer 12 integriert sind. FIGS. 5 and 6 give the back roller drill 2, wherein in addition stungsmeßaufnehmer in the roller bearing block support surface 11 Bela roller 12 are integrated.

Nach Fig. 5 handelt es sich dabei um einen Kraftmeßtisch 18, bei Fig. 6 um einen Kraftauf nehmer 19 mit zwei zusätzlichen Meßstellen 20, 21.According to Fig. 5, these are a Kraftmeßtisch 18 in Fig. 6 by a force to participants 19 with two additional measuring points 20, 21.

1 Meßvorrichtung
2 Rollenbohrwerkzeug
3 Ringzahn
4 Werkzeughalter
5 Bohrkopf
7 Meßstelle
8 Auswerteeinheit
9 Magnetfeldsensor
10 Lagerung von 2
11 Rollenlagerbockaufstandsfläche
12 Rollenbelastungsmeßaufnehmer
14 Meßkurve Ringzahn neu
15 Meßkurve Ringzahn verschlissen
16 Meßkurve Ringzahn steht
18 Kraftmeßtisch
19 Kraftaufnehmer
20 Meßstelle
21 Meßstelle 1 measuring device
2 roller drilling tool
3 ring tooth
4 tool holders
5 drill head
7 measuring point
8 evaluation unit
9 magnetic field sensor
10 storage of 2
11 Roller bearing block contact area
12 roller load sensors
14 New tooth tooth trace
15 Ring tooth measuring curve worn
16 Ring tooth measurement curve
18 force measuring table
19 load cells
20 measuring point
21 measuring point

Claims

1.Device for determining the condition of roller drilling tools on the drilling heads of tunneling machines in underground mining and tunneling, measuring points and an evaluation unit are assigned to the roller drilling tools and the measuring points equipped with magnetic field sensors and the evaluation unit are positioned on the drilling head, characterized in that that one or more balls or cylindrical rollers of the bearing ( 10 ) of the roller drilling tools ( 2 ) are magnetic and that the roller bearing block contact surface ( 11 ) has a roller load sensor ( 12 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the roller load sensor ( 12 ) is designed as a force measuring table ( 18 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the roller load transducer ( 12 ) is designed as a force transducer ( 19 ) and is arranged within the roller bearing support contact surface ( 11 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the force transducer ( 19 ) is arranged within the roller bearing block contact surface ( 11 ).

5. The device according to claim 3, characterized in that the force transducer ( 19 ) on or in the roller bearing support contact surface ( 11 ) over several measuring points ( 7 , 20 , 21 ) is arranged distributed.