EP0141799A1 - Einrichtung zur Korrektur der Steuerung oder Anzeige der Position eines Schrämwerkzeuges einer Schrämmaschine - Google Patents

Einrichtung zur Korrektur der Steuerung oder Anzeige der Position eines Schrämwerkzeuges einer Schrämmaschine Download PDF

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EP0141799A1
EP0141799A1 EP84890128A EP84890128A EP0141799A1 EP 0141799 A1 EP0141799 A1 EP 0141799A1 EP 84890128 A EP84890128 A EP 84890128A EP 84890128 A EP84890128 A EP 84890128A EP 0141799 A1 EP0141799 A1 EP 0141799A1
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angle
machine
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frame
loading device
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Bernhard Dipl.-Ing. Dröscher
Alfred Zitz
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/08—Guiding the machine

Definitions

  • the invention relates to a device for correcting the control or display of the position of a cutting tool of a cutting machine, which cutting machine has a loading device, by means of which the front end of the machine, in particular the crawler tracks of the chassis in the front area, can be lifted off the sole.
  • the cutting tool is rotatably mounted on a cutting arm that can be pivoted on all sides, and it is already known to show the position of the cutting tool relative to the frame of the cutting machine on a display device which has the desired profile to be cut, for example in the form of a template.
  • the invention now aims to provide a simple device of the type mentioned at the outset, with which incorrect positions are compensated for, which result from lifting the front part of the machine by means of a loading device, and compliance with the predetermined target profile can be ensured during cutting.
  • the invention essentially consists in that an angular position transmitter for the position of the loading device or a part connected to it is provided relative to the frame of the cutting machine, the signals for correcting the display of the. Height position of the cutting tool or the control thereof, taking into account the machine geometry, are fed to an evaluation circuit, in particular a computer.
  • an angular position transmitter is provided for the position of the loading device relative to the frame of the cutting machine, the extent of the adjustment of the frame of the cutting machine can be taken into account, taking into account the geometry of the articulation. determine the loading ramp on the frame and the cutting arm on the machine and the display device or the control of the position of the cutting tool can be corrected accordingly.
  • the design according to the invention is such that the angular position transmitter is formed by an angle measuring device, in particular an angle encoder or inclinometer, connected to the actuating cylinder of the loading device or the frame or the loading device on the pivot axis thereof relative to the frame.
  • an angle measuring device in particular an angle encoder or inclinometer
  • the evaluation circuit preferably contains a memory in which the pivoting angle of the charging device relative to the frame dependent characteristic curve of the correction angle for the height angle of the cutting tool is stored in accordance with the machine geometry.
  • the pivoting angle of the charging device relative to the frame dependent characteristic curve of the correction angle for the height angle of the cutting tool is stored in accordance with the machine geometry.
  • the evaluation circuit preferably contains at least one comparator which, from the setting of a predetermined angle between the frame and the loading device, forwards the signal of the angular position transmitter or the corresponding correction signal for the elevation angle of the cutting tool to the control of the cutting arm or the display device.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a cutting machine with a loading device which can be lowered under the running surface of the caterpillars of the undercarriage
  • FIG. 2 shows the machine according to FIG. 1 after raising the front end of the crawler undercarriage
  • FIG. 3 shows the correction of the position required in this case of the cutter arm schematically in side view.
  • the frame of a cutting machine is designated 1.
  • the cutting machine has caterpillars 2, by means of which it can be moved in the cross-section of the route.
  • a swivel mechanism is rotatably mounted on a tower about an essentially vertical axis 3, on which a cutting arm 5 is articulated, so that it can pivot about an essentially horizontal axis 4.
  • the cutting arm 5 carries cutting heads 6 with which the rock to be mined can be cut.
  • On frame 1 of the cutting machine is a loading device 7 pivotable about a substantially horizontal axis 8, for which the pivoting of the loading ramp 7, an actuating cylinder 9 is pivoted at 10 on the frame 1. 1, the cutting machine is in a position in which the loading ramp is not lowered below the running surface 11 of the caterpillars 2.
  • the cutting arm 5 is pivoted through an angle ⁇ o relative to the swivel mechanism.
  • the straight line connecting the articulation axis 8 with the tip 12 of the loading ramp 7 encloses an angle ⁇ o with the running surface 11 of the caterpillars.
  • the actuating cylinder 9 of the charging device 7 encloses an angle ⁇ o with a horizontal plane 13.
  • the actuating cylinder 9 is now acted upon by pressure medium, as a result of which the loading ramp 7 arrives below the running surface 11 of the crawler chassis.
  • the front end of the machine and thus the tread 11 is pivoted by an angle ⁇ with respect to the pivot point 14 'in the rear region of the crawler chassis, the angle to the actuating cylinder and the horizontal plane 13 now taking on the value.
  • the cutting head would be raised by an amount a in this case, as a result of which a misalignment occurs relative to the desired profile.
  • the point 15 of the cutting head 6 originally resting on the sole is thus raised by this dimension a, this dimension of the increase a being proportional to sin ⁇ .
  • the angular position transmitter required for determining the incorrect position can act either on the pivot axis 8 or the pivot axis 10 and is indicated schematically in FIG. 3 by 16 and 17.
  • the angular position transmitter 16 can measure the angle ⁇ relative to the frame 1 of the machine, whereas the angular position transmitter 17 can measure the angle ⁇ relative to the horizontal plane 13. 5

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Abstract

Bei Schrämmaschinen, deren Ladeeinrichtung (7) unter die Ebene der Lauffläche (11) der Raupen (2) der Vortriebsmaschine absenkbar ist, ergibt sich bei einem derartigen Absenken der Ladeeinrichtung (7) ein Anheben des Vorderendes der Maschine und damit eine Maschinenfehlstellung. Zum Ausgleich der korrekten Lage des Schrämwerkzeuges (6) und des Schrämarmes (5) werden Korrektursignale herangezogen, welche von Winkelstellungsgebern (16 bzw. 17) ausgelöst werden. Mit diesen Winkelstellungsgebern (16 bzw. 17) wird der Schwenkwinkel der Ladeeinrichtung (7) relativ zum Rahmen (1) bzw. der Schwenkwinkel ϑ des Stellzylinders (9) der Ladeeinrichtung (7) relativ zum Rahmen (1) gemessen und rechnerisch das erforderliche Korrektursignal für die Winkelvorgabe Δα ermittelt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Korrektur der Steuerung oder Anzeige der Position eines Schrämwerkzeuges einer Schrämmaschine, welche Schrämmaschine eine Ladeeinrichtung aufweist, mittels welcher das Vorderende der Maschine, insbesondere die Raupen des Fahrwerkes im vorderen Bereich, von der Sohle abhebbar ist (sind). Bei derartigen Teilschnittschrämmaschinen ist das Schrämwerkzeug an einem allseitig schwenkbaren Schrämarm drehbar gelagert und es ist bereits bekannt, die Position des Schrämwerkzeuges relativ zum Rahmen der Schrämmaschine auf einer Anzeigevorrichtung darzustellen, welche das zu schrämende Sollprofil beispielsweise in Form einer Schablone aufweist. Zur korrekten Einhaltung des Sollprofiles wurde bereits vorgeschlagen, die Position der Schrämmaschine relativ zu einem Streckenleitstrahl zu erfassen und Fehlstellungen der Maschine, welche sich aus dieser Erfassung der Position relativ zu einem Leitstrahl ergeben, zur Korrektur der Anzeige bzw. der Steuerung der Bewegung des Schrämwerkzeuges zu berücksichtigen. In einfacheren Fällen wird jedoch die Maschine unabhängig von ihrer Stellung relativ zu einem Leitstrahl eingesetzt und bei einer solchen Vorgangsweise kann ausgehend von einer einmal gewählten Position der Schrämmaschine ein bestimmtes Sollprofil unter Berücksichtigung der Schwenkwinkel des Schrämarmes eingehalten werden.
  • Es sind nun Schrämmaschinen der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei welchen zur Erhöhung der Stabilität beim Schrämen die Ladeeinrichtung unter die Ebene der Lau_- flächen der Maschine abgesenkt werden kann, wodurch das Vorderende der Maschine angehoben wird. Bei derartigen Einrichtungen würde die Anzeigevorrichtung immer dann eine falsche Steuerung der Schrämwerkzeuge zur Folge haben, wenn die Änderung der Position der Schrämmaschine, insbesondere die Anhebung der Schrämmaschine im Bereich ihres Vorderendes nicht zusätzlich berücksichtigt wird.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher Fehlstellungen kompensiert werden, welche sich durch Anheben des Maschinenvorderteiles durch eine Ladevorrichtung ergeben und die Einhaltung des vorgegebenen Sollprofiles beim Schrämen sichergestellt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß ein Winkelstellungsgeber für die Position der Ladeeinrichtung oder eines mit diesem verbundenen Teiles relativ zum Rahmen der Schrämmaschine vorgesehen ist, dessen Signale zur Korrektur der Anzeige der. Höhenposition des Schrämwerkzeuges oder der Steuerung derselben unter Berücksichtigung der Maschinengeometrie einer Auswerteschaltung, insbesondere einem Rechner, zugeführt sind. Dadurch, daß ein Winkelstellungsgeber für die Position der Ladeeinrichtung relativ zum Rahmen der Schrämmaschine vorgesehen ist, läßt sich das Ausmaß der Verstellung des Rahmens der Schrämmaschine unter Berücksichtigung der Geometrie der Anlenkung. der Laderampe am Rahmen und des Schrämarmes an der Maschine bestimmen und es läßt sich die Anzeigevorrichtung bzw. die Steuerung der Position des Schrämwerkzeuges entsprechend korrigieren.
  • In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung erfindungsgemäß so getroffen, daß .der Winkelstellungsgeber von eienm mit dem Stellzylinder der Ladeeinrichtung oder dem Rahmen bzw. der Ladeeinrichtung an der Schwenkachse derselben relativ zum Rahmen verbundenen Winkelmeßgerät, insbesondere einem Winkelkodierer oder Inklinometer, gebildet ist.
  • Insbesondere bei Verwendung elektrischer oder elektronischer Anzeigevorrichtungen bzw. Steuerungen enthält vorzugsweise die Auswerteschaltung einen Speicher, in welchem die vom Schwenkwinkel der Ladeeinrichtung relativ zum Rahmen abhängige Kennlinie des Korrekturwinkels für den Höhenwinkel des Schrämwerkzeuges entsprechend der Maschinengeometrie gespeichert ist. Die Berücksichtigung der Maschinengeometrie ist hiebei insbesondere deshalb erforderlich, weil die Anlenkachse der Laderampe in der Regel von der Anlenkachse des Schrämarmes verschieden ist und daher ein bestimmter Schrägstellungswinkel der Laderampe relativ zum Rahmen einen von diesem Winkel verschiedenen Abweichungswinkel in der Position des Schrämarmes zur Folge hat, wenn der Rahmen der Schrämmaschine angehoben wird. Die Auswerteschaltung enthält hiebei vorzugsweise wenigstens einen Komparator, welcher ab Einstellung eines vorgegebenen Winkels zwischen Rahmen und Ladeeinrichtung das Signal des Winkelstellungsgebers bzw. das entsprechende Korrektursignal für den Höhenwinkel des Schrämwerkzeuges an die Steuerung des Schrämarmes oder die Anzeigevorrichtung weiterleitet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Schrämmaschine mit einer unter die Lauffläche der Raupen des Fahrwerkes absenkbaren Ladeeinrichtung, Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1 nach Anhebung des Vorderendes des Raupenfahrwerkes und Fig. 3 die in diesem Fall erforderliche Korrektur der Position des Schrämarmes schematisch in der Seitenansicht.
  • In Fig. 1 ist der Rahmen einer Schrämmaschine mit 1 bezeichnet. Die Schrämmaschine weist Raupen 2 auf, mittels welcher sie im Streckenquerschnitt verfahrbar ist. An einem Turm ist um eine im wesentlichen vertikale Achse 3 ein Schwenkwerk drehbar gelagert, an welcher, um eine im wesentlichen horizontale Achse 4 schwenkbar ein Schrämarm 5 angelenkt ist. Der Schrämarm 5 trägt Schrämköpfe 6, mit welchen das abzubauende Gestein geschrämt werden kann. Am Rahmen 1 der Schrämmaschine ist eine Ladeeinrichtung 7 um eine im wesentlichen horizontale Achse 8 schwenkbar, wobei für die die Verschwenkung der Laderampe 7 ein Stellzylinder 9 bei 10 am Rahmen 1 schwenkbar angelenkt ist. Bei der Darstellung nach Fig. 1 befindet sich die Schrämmaschine in einer Position, bei welcher die Laderampe nicht unter die Lauffläche 11 der Raupen 2 abgesenkt ist. Bei der dargestellten Position des Schrämkopfes 6 in Anlage an der Sohle der.Strecke ist der Schrämarm 5 um einen Winkel ∝o relativ zum Schwenkwerk verschwenkt. Die die Anlenkachse 8 mit der Spitze 12 der Laderampe 7 verbindende Gerade schließt mit der Lauffläche 11 der Raupen einen Winkel γo ein. Der Stellzylinder 9 der Ladeeinrichtung 7 schließt mit einer Horizontalebene 13 einen Winkel ϑo ein. In der Darstellung nach Fig. 2 wird nun der Stellzylinder 9 mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch die Laderampe 7 unterhalb der Lauffläche 11 des Raupenfahrwerkes gelangt. Das Vorderende der Maschine und damit die Lauffläche 11 wird hiebei bezüglich des Drehpunktes 14 'im hinteren Bereich des Ra.upenfahrwerkes um einen Winkel ε verschwenkt, wobei der Winkel zum Stellzylinder und der Horizontalebene 13 nunmehr den Wert annimmt. Ohne Korrektur des Winkels αo für die Schwenklage des Schrämarmes 5 würde sich in diesem Fall eine Anhebung des Schrämkopfes um einen Betrag a ergeben, wodurch eine Fehlstellung relativ zum Sollprofil eintritt. Der ursprünglich an der Sohle anliegende Punkt 15 des Schrämkopfes 6 wird somit um dieses Maß a angehoben, wobei dieses Maß der Anhebung a proportional mit sin ε ist. Die Verbindung zwischen Anlenkachse 8 und der Spitze 12 der Ladeeinrichtung 7 schließt nunmehr mit der Lauffläche 11 einen Winkel γ = γo + Δγ ein.
  • In diesem Falle gelten folgende Beziehungen.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
  • Aus diesen Beziehungen, in welchen 14, 15 den Abstand zwischen den Punkten 14 und 15 bedeutet, ist klar ersichtlich, daß eine Reihe von maschinen-spezifischen Proportio-. nalitätsfaktoren namentlich k1 und k2 berücksichtigt werden müssen, um die korrekte Position des Schrämkopfes, d.h. die Absenkung des Kopfes 6 an die Sohle, um den Abstand a sicherzustellen. Der erforderliche Korrekturwinkel Δα, ist aus Fig. 3 ersichtlich, in welcher die Fehlposition des Schrämkopfes 6 strichliert eingezeichnet und die korrekte Position relativ zum aufzufahrenden Sollprofil in ausgezogenen Linien dargestellt ist.
  • Der für die Ermittlung der Fehlstellung erforderliche Winkelstellungsgeber kann entweder an der Schwenkachse 8 oder der Schwenkachse 10 angreifen und ist in Fig. 3 schematisch mit 16 und 17 angedeutet. Der Winkelstellungsgeber 16 kann hiebei den Winkel γ elativ zum Rahmen 1 der Maschine messen, wohingegen der Winkelstellungsgeber 17 den Winkel ϑ relativ zur Horizontalebene 13 messen kann. 5

Claims (4)

1. Einrichtung zur Korrektur der Steuerung oder Anzeige der Position eines Schrämwerkzeuges (6) einer Schrämmaschine, welche Schrämmaschine eine Ladeeinrichtung (7) aufweist, mittels welcher das Vorderende der Maschine, insbesondere die Raupen (2) des Fahrwerkes im vorderen Bereich, von der Sohle abhebbar ist (sind), dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelstellungsgeber (16, 17) für die Position der Ladeeinrichtung (7) oder eines mit diesem verbundenen Teiles relativ zum Rahmen (1) der Schrämmaschine vorgesehen ist, dessen Signale zur Korrektur der Anzeige der Höhenposition des Schrämwerkzeuges (6) oder der Steuerung derselben unter Berücksichtigung der Maschinengeometrie einer Auswerteschaltung, insbesondere einem Rechner, zugeführt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelstellungsgeber (17) von einen mit dem Stellzylinder (9) der Ladeeinrichtung (7) oder dem Rahmen (1) bzw. der Ladeeinrichtung (7) an der Schwenkachse derselben relativ zum Rahmen (1) verbundenen Winkelmeßgerät (16), insbesondere einem Winkelkodierer oder Inklinometer, gebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Speicher enthält, in welchem die vom Schwenkwinkel der Ladeeinrichtung (7) relativ zum Rahmen (1) abhängige Kennlinie des Korrekturwinkels (Δα) für den Höhenwinkel (α) des Schrämwerkzeuges (6) entsprechend der Maschinengeometrie gespeichert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung wenigstens einen Komparator enthält, welcher ab Einstellung eines vorgegebenen Winkels zwischen Rahmen (1) und Ladeeinrichtung (7) das Signal des Winkelstellungsgebers bzw. das entsprechende Korrektursignal für den Höhenwinkel (Δα des Schrämwerkzeuges (6) an die Steuerung des Schrämarmes (5) oder eine Anzeigevorrichtung weiterleitet.
EP84890128A 1983-07-15 1984-07-10 Einrichtung zur Korrektur der Steuerung oder Anzeige der Position eines Schrämwerkzeuges einer Schrämmaschine Expired EP0141799B1 (de)

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