EP0219487A1 - Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes sowie Steuervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes sowie Steuervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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Publication number
EP0219487A1
EP0219487A1 EP86890265A EP86890265A EP0219487A1 EP 0219487 A1 EP0219487 A1 EP 0219487A1 EP 86890265 A EP86890265 A EP 86890265A EP 86890265 A EP86890265 A EP 86890265A EP 0219487 A1 EP0219487 A1 EP 0219487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
drive
arm
stepped piston
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86890265A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herwig Wrulich
Alfred Zitz
Otto Dipl.-Ing. Schetina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine AG
Original Assignee
Voestalpine AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG filed Critical Voestalpine AG
Publication of EP0219487A1 publication Critical patent/EP0219487A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E21D9/1013—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom
    • E21D9/102—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom by a longitudinally extending boom being pivotable about a vertical and a transverse axis
    • E21D9/1026—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom by a longitudinally extending boom being pivotable about a vertical and a transverse axis the tool-carrier being rotated about a transverse axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the movement of a cutting arm which can be pivoted on all sides of a partial cutting cutting machine with a first hydraulic drive for lifting and lowering the cutting arm and a second hydraulic drive for pivoting the cutting arm transversely to the lifting and lowering direction, and to a device for carrying it out Procedure.
  • Partial cutting machines with a cutting arm that can be pivoted on all sides usually have hydraulic cylinder piston units for raising and lowering the cutting arm in a substantially vertical direction, and a swivel drive, which can be brought about, for example, by the engagement of a hydraulically operated rack in the ring gear of a swivel mechanism.
  • the swiveling of the cutting arm generally takes place about an axis which is substantially normal to the drive plane and the hydraulic cylinder-piston units for lifting and lowering the cutting arm are also pivoted about this essentially vertical axis with the swivel mechanism.
  • the cutter arm can thus be raised or lowered from any swivel position in the horizontal direction.
  • partial cutting machines in which cutting heads rotatably mounted at the free end of the cutting arm transversely to the longitudinal axis of the cutting arm, are mostly selected in the direction of advance in the axial direction of the rotary movement of the cutting heads.
  • the cutting arm is raised or lowered by the so-called chip specification, whereupon the propulsion movement in the opposite direction and is again carried out in a substantially horizontal direction.
  • a rib remains in the middle between the two cutting heads at the free end of the cutting arm when the cutting arm is raised or lowered to achieve the new chip specification. This rib must subsequently be broken away when the cutting arm is pivoted in a substantially horizontal direction.
  • this rib can be too large to be easily broken away by swiveling the cutting arm. In these cases, the swiveling of the cutting arm in the new position is not easily possible and expensive manual controls are required to break this rib first before the cutting can continue in the opposite direction.
  • the invention now aims to provide a method of the type mentioned in which the reversal of the cutting direction, in particular when the desired profile is reached, is ensured in a simple manner without the risk that the machine is blocked by a remaining rib in the pivoting movement becomes.
  • the method according to the invention essentially consists in the fact that at the end of the advancing movement of the cutting arm in one of the two directions when the cutting direction is reversed, in particular when the desired profile is reached, the respective second drive is simultaneously pressurized. Characterized in that when reversing the cutting direction or the propulsion movement, both hydraulic drives are pressurized at the same time, a diagonal cutting is achieved in which the risk of a remaining rib can be eliminated.
  • the slope of the diagonal part of the cutting arm movement depends only on the speed of advance in the other direction for a given amount of pressure medium, and if the cutting arm swivels rapidly in the opposite direction, there can be a flatter increase can be achieved, whereas with a slower pivoting movement a correspondingly steeper increase in the diagonal part of the arm movement is achieved.
  • the chip specification is essentially a function of the volume which is made available to the second hydraulic drive, and the procedure is advantageously such that a predetermined pressure medium volume is pressed into the second drive when the cutting direction is reversed.
  • Cutting machines of the type mentioned initially usually have a common pressure medium source for the swivel drive and the drive of the arm in a substantially vertical direction.
  • the device according to the invention is essentially characterized in that a stepped piston is provided which has a central working space and a separate annular space A larger radius can be acted upon by pressure medium and that controllable valves are arranged which optionally connect the central working space of the stepped piston on the side of the stepped piston opposite the pressure medium inflow with a drive of the cutting arm for a direction different from the other drive of the cutting arm which is simultaneously acted on by pressure medium.
  • a step piston is provided in the device according to the invention, an embodiment can be realized in which the pressure medium which acts on a drive acts on one side of the step piston on a larger cross-sectional area than the central working space of the step piston on the other Side corresponds, and the stepped piston can be moved in one direction due to the effective cross-sectional differences, with pressure medium in the other from the central working space with a smaller cross-sectional area on the opposite side of the stepped piston Drive can be squeezed out.
  • the volume of this pressed-out pressure medium can be specified in a particularly simple manner by limiting the stroke of the stepped piston, which is advantageously adjustable.
  • the usually selected direction of advance is the direction which is achieved by pivoting the cutting arm about an essentially vertical axis, the cutting heads being moved in the axial direction of their axes of rotation.
  • a further automation can be achieved in that a control pressure source is provided, which can be connected via a preselection device with a control slide for the direction of movement of the cylinder piston unit acted upon by the volume displaced from the working space of the stepped piston and which can also be connected to controllable check valves in branch lines of the supply and Derivation to the other hydraulic drive of the cutting arm is connectable.
  • a control pressure source is provided, which can be connected via a preselection device with a control slide for the direction of movement of the cylinder piston unit acted upon by the volume displaced from the working space of the stepped piston and which can also be connected to controllable check valves in branch lines of the supply and Derivation to the other hydraulic drive of the cutting arm is connectable.
  • the differential piston or stepped piston only has to be pressurized during the intended reversal of the cutting direction and it can therefore be used in normal operation, ie when one of the two drives for the propulsion movement of the head or heads, the working spaces of the Step piston remain closed by check valves. Only in the case of reversal of the cutting direction must the control of such check valves, which are connected directly to the pressure line to the activated propulsion drive or a return line of the same, be controlled, whereupon a predetermined volume to the other side of the stepped piston in the chip specification effecting drive is squeezed.
  • the training is hiebei made so that the branch lines of the supply and discharge to the other hydraulic drive are each connected to the annular spaces on both sides of the stepped piston and that branch lines from these annular spaces, which via non-return valves closing to these annular spaces with the respective central work rooms are connected to the same side of the stepped piston.
  • the central working space on the side opposite to the loaded side should be opened in the direction of the drive of the cutting arm, for which purpose check valves which can be opened and which open to the central working spaces of the stepped piston are advantageously provided in lines which the central Working rooms of the stepped piston via the spool with the working rooms of the Connect the cylinder piston unit for driving the cutting arm.
  • the control of such check valves can in principle also be ensured by the control pressure source via the preselector.
  • the training can be such that the control lines for the check valves of a central work space are connected to the branch line to the opposite annular space or central work space.
  • the drive which is pressurized in the normal operating state is the drive of the horizontal swivel mechanism.
  • the design according to the invention is such that the branch lines to the annular spaces of the stepped piston are connected to the lines for the horizontal pivot drive of the cutting arm.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a cutting machine
  • FIG. 2 shows a plan view of the machine according to FIG. 1, with insignificant details being omitted
  • FIG. 3 shows a schematic circuit arrangement of the device according to the invention for controlling the cutting arm movement
  • FIG. 4 shows the picture the movement of the cutting arm projected onto the face.
  • FIG. 1 denotes a cutting machine, the crawler track 2 of which can be moved on the sole.
  • the cutting machine has a cutting arm 5.
  • the cutting arm 5 is pivotable on a swivel mechanism 6 in the direction of the double arrow 7 in the vertical direction, for which hydraulic Cylinder-piston units 8 are provided.
  • a pivotability in the direction of an essentially vertical axis 9 in the direction of the double arrow 10 is provided.
  • the pivot drive for this horizontal pivoting is illustrated in Fig.2.
  • the free end of the cutting arm 5 carries rotatable cutting heads 11, a rotary drive for these cutting heads 11 being provided in the interior of the cutting arm 5.
  • this chip specification in the case of particularly soft material, such as coal, potash or the like. can not always be achieved due to the gear housing and the free space 16.
  • a rib corresponding to the space 16 remains in the rock and during the subsequent feed movement by pivoting in the direction of the double arrow 10 or moving the cutting heads 11 in the direction of their axis of rotation 15 this remaining rib will be broken away. This is not easily possible, especially with hard rock.
  • the circuit arrangement according to FIG. 3 is provided.
  • the hydraulic drive for lifting and lowering the cutter arm is again designated 8
  • the hydraulic drive for pivoting the cutter arm 5 about the essentially vertical axis 9 is again designated 12.
  • the pressure supplied by the pump 18 can optionally be supplied to the working spaces of the cylinder piston units 8 or 12.
  • Controllable non-return valves 20 are inserted into the pressure medium lines 19 to the cylinder-piston unit 8, whereby when one of the two lines is pressurized, the non-return valve 20 in the other line used in this case as the return line is always activated.
  • the 4/2-way valve 17 can cause the pivoting in the horizontal direction about the essentially vertical axis 9 by acting on the cylinder-piston unit 12.
  • a control device is now provided which has a stepped piston 21 as the central element.
  • These annular spaces 25 can now be acted upon by the pressure prevailing in the lines 22 when the check valves 23 are opened.
  • the pressure medium can thus reach an annular space 25.
  • the respectively effective pressure medium can be supplied via a non-return valve 27 a central working space 28 of the stepped piston 21 opens, can also be pressed into the respective central working space 28.
  • the check valve 30 opening to the working chamber 28 is opened via a control line 29, the opening being carried out in such a way that the check valve 30 of the working chamber opposite the pressurized side of the stepped piston is opened.
  • the stepped piston 21 can be displaced in the desired direction, the displacement path being stopped by stops 31 in the opposite central work space is limited.
  • a predetermined volume is thus squeezed out of the opposite working space 28 and can be fed to the other drive, in the case shown the cylinder piston unit 8, for raising and lowering the cutting arm.
  • a preselection device and a control slide are also provided, the control slide being indicated schematically by 32 and the associated preselector by 33.
  • a control pressure source 34 is also provided, the pressure of which can be applied by the preselector 33 so that the control slide 32 can be moved in one of the two directions, which are symbolized by the arrow 35.
  • a volume squeezed out of a central working space 28 becomes effective in the upper or the lower working space of the cylinder-piston unit 8, and it is therefore possible for a chip to be specified upwards or downwards depending on the selected volume. Since this pressing out of the volume from a central working space 28 takes place simultaneously with a swiveling of the cutting arm by acting on the cylinder piston unit 12 in a substantially horizontal direction, diagonal cutting results overall, as long as volume is still pressed out of the central working space 28. After squeezing of this volume, the chip specification has ended and conventional cutting can be carried out by actuating the horizontal swiveling mechanism or the cylinder-piston unit 12.
  • the check valves 23 in the branch lines 24 are also acted upon by a control line 36 in dependence on the position of the preselector 33, so that the diagonal cutting process can be triggered with the preselector 33.
  • the tank in which the return lines open is indicated in FIG. 3 by 37, an additional tank 38 for the control pressure or the control pressure return line being indicated.
  • the movement of the cutting head over a working face 39 which can be achieved by means of such a device is indicated in FIG.
  • the cutting process begins, for example, with horizontal cutting along line 40, the reversal of the cutting direction being activated after the target profile 41 has been reached. Due to the simultaneous loading of the horizontal swivel mechanism in the opposite direction and the hydraulic cylinder piston unit 8 in the sense of lifting, as can be predetermined by the adjustment of the control slide 32, a substantially diagonal portion of the movement now takes place when the direction of movement is reversed, which is shown in FIG .4 is designated by 42. After the end of the stroke or after carrying out the chip specification, the material is roughed in a substantially horizontal direction along the line 43 until the desired profile is again reached on the opposite side. Due to the diagonal line 42, with a new chip specification, there is no rib between the cutting heads and it is possible to continue cutting in the opposite direction without risk of overloading the drive.
  • the process can be largely automated with a template control.

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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes einer Teilschnittschrämmaschine mit einem ersten hydraulischen Antrieb (8) zum Heben und Senken des Schrämarmes und einem zweiten hydraulischen Antrieb (12) zum Schwenken des Schramarmes quer zur Hebe- und Senkrichtung besteht darin, daß am Ende der Vortriebsbewegung des Schrämarmes in eine der beiden Richtungen bei der Schrämrichtungsumkehr, insbesondere beim Erreichen des Sollprofiles, der jeweils andere Antrieb (8) gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt wird. Zweckmäßig wird bei der Schrämrichtungsumkehr ein vorbestimmtes Druckmittelvolumen in den anderen Antrieb (8) eingepreßt. Eine Steuervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist einen Stufenkolben (21), der über jeweils einen zentralen Arbeitsraum (28) und jeweils einen gesonderten Ringraum (25) mit größerem Radius mit Druckmittel beaufschlagbar ist, und steuerbare Ventile (30, 32) auf, welche wahlweise den zentralen Arbeitsraum (28) des Stufenkolbens (21) an der dem Druckmittelzufluß gegenüberliegenden Seite des Stufenkolbens (21) mit einem Antrieb (8) des Schrämarmes für eine vom gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagten anderen Antrieb (12) des Schrämarmes verschiedene Richtung verbinden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes einer Teil­schnittschrämmaschine mit einem ersten hydraulischen Antrieb zum Heben und Senken des Schrämarmes und einem zweiten hydraulischen Antrieb zum Schwenken des Schrämarmes quer zur Hebe- und Senkrichtung sowie auf eine Einrichtung zur Durch­führung dieses Verfahrens.
  • Teilschnittschrämmaschinen mit einem allseits schwenkbaren Schrämarm weisen zumeist hydraulische Zylinderkolbenaggregate zum Anheben und Absenken des Schrämarmes in im wesentlichen vertikaler Richtung sowie einen Schwenkantrieb auf, welcher beispielsweise durch den Eingriff einer hydraulisch be­tätigten Zahnstange in den Zahnkranz eines Schwenkwerkes bewirkt werden kann. Die Verschwenkung des Schrämarmes erfolgt hiebei in der Regel um eine im wesentlichen normal zur Laufwerksebene stehende Achse und mit dem Schwenkwerk werden auch die hydraulischen Zylinderkolbenaggregate für das Anheben und Absenken des Schrämarmes um diese im wesentlichen vertikale Achse verschwenkt. Aus jeder Schwenkstellung in horizontaler Richtung läßt sich somit der Schrämarm anheben oder absenken.
  • Zum Schrämen von Profilen wird bei Teilschnittschräm­maschinen, bei welchen am freien Ende des Schrämarmes quer zur Längsachse des Schrämarmes rotierbar gelagerte Schräm­köpfe vorgesehen sind, zumeist die Vortriebsrichtung in Achsrichtung der Rotationsbewegung der Schrämköpfe gewählt. Bei Erreichen des Sollprofiles wird der Schrämarm um die sogenannte Spanvorgabe angehoben oder abgesenkt, worauf die Vortriebsbewegung in die entgegengesetzte Richtung und wiederum in im wesentlichen horizontaler Richtung durchge­führt wird. Bedingt durch die Konstruktion derartiger Schräm­maschinen verbleibt beim Anheben oder Absenken des Schräm­armes zur Erzielung der neuen Spanvorgabe mittig zwischen den beiden Schrämköpfen am freien Ende des Schrämarmes eine Rippe. Diese Rippe muß in der Folge beim Verschwenken des Schrämarmes in im wesentlichen horizontaler Richtung wegge­brochen werden. Je nach Gesteinsbeschaffenheit und Konstruk­tion der Maschine kann diese Rippe jedoch zu groß sein, um ohne weiteres durch Verschwenken des Schrämarmes weggebrochen zu werden. In diesen Fällen ist das Verschwenken des Schräm­armes in der neuen Position nicht ohne weiteres möglich und es sind aufwendige manuelle Steuerungen erforderlich um diese Rippe zunächst wegzubrechen, bevor mit dem Schrämen in die Gegenrichtung fortgefahren werden kann.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Schrämrichtungs­umkehr, insbesondere bei Erreichen des Sollprofiles, in einfacher Weise gewährleistet ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Maschine durch eine verbleibende Rippe in der Schwenkbewegung blockiert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß am Ende der Vortriebsbewegung des Schrämarmes in eine der beiden Richtungen bei der Schrämrichtungsumkehr, insbesondere beim Erreichen des Sollprofiles, der jeweils zweite Antrieb gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch, daß beim Umkehren der Schrämrichtung bzw. der Vortriebsbewegung beide Hydraulikantriebe gleichzeitig mit Druckmittel beauf­schlagt werden, wird ein diagonales Schrämen erzielt, bei welchem die Gefahr einer ver bleibenden Rippe eliminiert werden kann. Die Steigung des diagonalen Teilbereiches der Schrämarmbewegung hängt hiebei bei vorgegebener Druckmittel­menge lediglich von der Vortriebsgeschwindigkeit in die andere Richtung ab und es kann bei einem raschen Verschwenken des Schrämarmes in die Gegenrichtung ein flacherer Anstieg erzielt werden, wohingegen bei langsamerer Schwenkbewegung ein entsprechend steilerer Anstieg des diagonalen Teilbe­reiches der Armbewegung erzielt wird. Die Spanvorgabe ist hiebei im wesentlichen eine Funktion des Volumens, welches dem zweiten hydraulischen Antrieb zur Verfügung gestellt wird, und es wird mit Vorteil so vorgegangen, daß bei der Schrämrichtungsumkehr ein vorbestimmtes Druckmittelvolumen in den zweiten Antrieb eingepreßt wird.
  • Schrämmaschinen der eingangs genannten Art weisen üblicher­weise eine gemeinsame Druckmittelquelle für den Schwenkan­trieb und den Antrieb des Armes in im wesentlichen vertikaler Richtung auf. Um das erfindungsgemäße Verfahren ohne Ver­wendung eines zusätzlichen Antriebes sicherzustellen und ein vorbestimmtes Volumen in den jeweils anderen Antrieb ein­pressen zu können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein Stufenkolben vorgesehen ist, welcher über jeweils einen zentralen Arbeits­raum und jeweils einen gesonderten Ringraum mit größerem Radius mit Druckmittel beaufschlagbar ist und daß steuerbare Ventile angeordnet sind, welche wahlweise den zentralen Arbeitsraum des Stufenkolbens an der dem Druckmittelzufluß gegenüberliegenden Seite des Stufenkolbens mit einem Antrieb des Schrämarmes für eine vom gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagten anderen Antrieb des Schrämarmes verschiedene Richtung verbinden. Dadurch, daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Stufenkolben vorgesehen ist, läßt sich eine Ausbildung verwirklichen, bei welcher das Druckmittel, welches einen Antrieb beaufschlagt, zur einen Seite des Stufenkolbens auf einer größeren Querschnittsfläche wirksam wird, als dies dem zentralen Arbeitsraum des Stufenkolbens auf der anderen Seite entspricht, und es läßt sich der Stufenkolben aufgrund der wirksamen Querschnittsunterschiede in eine Richtung bewegen, wobei aus dem zentralen Arbeitsraum mit kleinerer Querschnittsfläche auf der gegenüberliegenden Seite des Stufenkolbens Druckmittel in den jeweils anderen Antrieb ausgepreßt werden kann. Das Volumen dieses ausge­preßten Druckmittels läßt sich in besonders einfacher Weise durch Begrenzung des Hubes des Stufenkolbens, welche mit Vorteil einstellbar ist, vorgeben. Mit einer derartigen Einrichtung läßt sich ein weitgehend automatisiertes Arbeiten verwirklichen, bei welchem automatisch bei jeder Schräm­richtungsumkehr nach Erreichen des Sollprofiles zunächst ein kurzer Teilbereich diagonal geschrämt wird, worauf an­schließend in der üblicherweise gewählten Vortriebsrichtung weitergeschrämt wird. Die üblicherweise gewählte Vortriebs­richtung ist, wie bereits eingangs erwähnt, diejenige Richtung, welche durch Verschwenken des Schrämarmes um eine im wesentlichen vertikale Achse erzielt wird, wobei die Schrämköpfe in Achsrichtung ihrer Rotationsachsen bewegt werden.
  • Eine weitere Automatisierung läßt sich dadurch erreichen, daß eine Steuerdruckquelle vorgesehen ist, welche über ein Vorwahlgerät mit einem Steuerschieber für die Bewegungs­richtung des mit dem aus dem Arbeitsraum des Stufenkolbens verdrängten Volumen beaufschlagten Zylinderkolbenaggregates verbindbar ist und welche weiters mit aufsteuerbaren Rück­schlagventilen in Zweigleitungen der Zu- und Ableitung zum anderen hydraulischen Antrieb des Schrämarmes verbindbar ist. Mittels einer derartigen zusätzlichen Steuerdruckquelle und des Vorwahlgerätes läßt sich bei einer Schrämrichtungsumkehr zunächst die Richtung der Spanvorgabe für den nächsten Arbeitsschritt, beispielsweise nach oben oder nach unten, vorgeben. Gleichzeitig läßt sich mit einer derartigen Steuer­druckquelle auch die in der Folge notwendige Ventilsteuerung der aufsteuerbaren Rückschlagventile sicherstellen. Der Differentialkolben bzw. Stufenkolben muß lediglich bei der beabsichtigten Schrämrichtungsumkehr mit Druckmittel beauf­schlagt werden und es können daher im normalen Betrieb, d.h. somit bei Beaufschlagung eines der beiden Antriebe zur Vor­triebsbewegung des bzw. der Köpfe die Arbeitsräume des Stufenkolbens durch Rückschlagventile verschlossen bleiben. Lediglich im Falle der Schrämrichtungsumkehr muß die Auf­steuerung von derartigen Rückschlagventilen, welche un­mittelbar an die Druckleitung zu dem jeweils aktivierten Vortriebsantrieb bzw. eine Rücklaufleitung desselben ange­schlossen sind, aufgesteuert werden, worauf in der Folge ein vorbestimmtes Volumen zur jeweils anderen Seite des Stufen­kolbens in den die Spanvorgabe bewirkenden Antrieb ausgepreßt wird.
  • Die Ausbildung ist hiebei mit Vorteil so getroffen, daß die Zweigleitungen der Zu- und Ableitung zum anderen hydrau­lischen Antrieb jeweils mit den Ringräumen zu beiden Seiten des Stufenkolbens verbunden sind und daß von diesen Ring­räumen Leitungen abzweigen, welche über zu diesen Ringräumen schließende Rückschlagventile mit den jeweiligen zentralen Arbeitsräumen zur gleichen Seite des Stufenkolbens verbunden sind. Mit einer derartigen Anordnung der Ventile wird sicher­gestellt, daß bei Beaufschlagung des Ringraumes zu einer Seite des Stufenkolbens gleichzeitig auch der zentrale Arbeitsraum zur gleichen Seite des Stufenkolbens beaufschlagt werden kann, wodurch die gewünschte Differenz der Angriffs­flächen zum Zwecke der Auspressung eines vorbestimmten Volumens aus dem gegenüberliegenden zentralen Arbeitsraum sichergestellt ist. Sofern die Querschnittsfläche des Ring­raumes hinreichend groß bemessen ist, kann eine derartige Verbindung des zentralen Arbeitsraumes der gleichen Seite mit dem jeweiligen Ringraum über das Rückschlagventil entfallen. Gleichzeitig mit der Verschiebebewegung des Stufenkolbens in eine Richtung soll der zentrale Arbeitsraum an der der beaufschlagten Seite gegenüberliegenden Seite in Richtung zum Antrieb des Schrämarmes geöffnet werden, wofür mit Vorteil aufsteuerbare, zu den zentralen Arbeitsräumen des Stufen­kolbens öffnende Rückschlagventile in Leitungen vorgesehen sind, welche die zentralen Arbeitsräume des Stufenkolbens über den Steuerschieber mit den Arbeitsräumen des Zylinderkolbenaggregates für den Antrieb des Schrämarmes verbinden. Die Aufsteuerung derartiger Rückschlagventile kann prinzipiell gleichfalls über das Vorwahlgerät durch die Steuerdruckquelle sichergestellt werden. Mit Vorteil kann aber hiefür die Ausbildung so getroffen sein, daß die Steuer­leitungen für die Rückschlagventile eines zentralen Arbeits­raumes mit der Zweigleitung zum gegenüberliegenden Ringraum bzw. zentralen Arbeitsraum verbunden sind.
  • Mit Rücksicht auf die bevorzugte Arbeitsweise, bei welcher die Vorschubrichtung bzw. Vortriebsrichtung in Achsrichtung der rotierenden Schrämköpfe erfolgt, ist derjenige Antrieb, welcher im normalen Betriebszustand mit Druckmittel beauf­schlagt ist, der Antrieb des Horizontalschwenkwerkes. In diesen Fällen ist die Ausbildung erfindungsgemäß so ge­troffen, daß die Zweigleitungen zu den Ringräumen des Stufen­kolbens mit den Leitungen zum Horizontalschwenkantrieb des Schrämarmes verbunden sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­läutert. In dieser zeigen Fig.1 eine schematische Seitenan­sicht einer Schrämmaschine, Fig.2 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig.1, wobei unwesentliche Details weggelassen wurden, Fig.3 eine schematische Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung der Schrämarm­bewegung und Fig.4 das Bild der Bewegung des Schrämarmes projiziert auf die Ortsbrust.
  • In Fig.1 ist mit 1 eine Schrämmaschine bezeichnet, deren Raupenfahrwerk 2 auf der Sohle verfahrbar ist. Die Schräm­maschine weist neben einer üblicherweise vorhandenen Lade­rampe 3, welche über ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 4 heb- und senkbar ist, einen Schrämarm 5 auf. Der Schrämarm 5 ist an einem Schwenkwerk 6 in Richtung des Doppelpfeiles 7 in Höhenrichtung schwenkbar, wofür hydraulische Zylinderkolbenaggregate 8 vorgesehen sind. Darüberhinaus ist eine Schwenkbarkeit in Richtung einer im wesentlichen vertikalen Achse 9 in Richtung des Doppelpfeiles 10 vorgesehen. Der Schwenkantrieb für dieses horizontale Verschwenken ist in Fig.2 veranschaulicht.
  • Das freie Ende des Schrämarmes 5 trägt rotierbar gelagerte Schrämköpfe 11, wobei im Inneren des Schrämarmes 5 ein Rotationsantrieb für diese Schrämköpfe 11 vorgesehen ist.
  • Wie aus Fig.2 ersichtlich, erfolgt die Verschwenkung in Richtung des Doppelpfeiles 10, d.h. somit in einer im wesent­lichen horizontalen Ebene, durch hydraulische Zylinderkolben­aggregate 12, welche über Zahnstangen 13 mit einem Zahnrad 14 des Schwenkwerkes 6 kämmen. Wie aus der Darstellung nach Fig.2 weiters ersichtlich ist, verbleibt zwischen den Schräm­köpfen 11, welche um eine im wesentlichen die Längsachse des Schrämarmes normal schneidende Achse 15 rotierbar gelagert sind, ein Zwischenraum 16. Der Vortrieb derartiger Schräm­maschinen beim Schrämen erfolgt üblicherweise durch Be­tätigung des Schwenkantriebes 12 und somit in Richtung der Rotationsachsen 15. Die Spanvorgabe erfolgt dadurch, daß der Schramarm 5 im Sinne des Doppelpfeiles 7 in Fig.1 angehoben oder abgesenkt wird, wobei diese Spanvorgabe bei besonders weichem Material, wie Kohle, Kali od.dgl., aufgrund des Getriebegehäuses und des Freiraumes 16 nicht immer erreicht werden kann. In jedem Fall bleibt aber bei einer Anhebung oder Absenkung des Schrämarmes 5 in Richtung des Doppel­pfeiles 7 eine dem Raum 16 entsprechende Rippe im Gestein und bei der nachfolgenden Vorschubtbewegung durch Verschwenken im Sinne des Doppelpfeiles 10 bzw. Bewegen der Schrämköpfe 11 in Richtung ihrer Rotationsachse 15 muß diese verbleibende Rippe weggebrochen werden. Dies ist besonders bei hartem Gestein nicht ohne weiteres möglich.
  • Um nun bei einer Änderung der Schrämrichtung die neue Span­vorgabe in einer Weise vorzunehmen, daß eine Rippe zwischen den Schrämköpfen 11 nicht verbleibt, ist die Schaltungsan­ordnung gemäß Fig.3 vorgesehen. Der hydraulische Antrieb für das Anheben und Absenken des Schrämarmes ist wiederum mit 8 bezeichnet, wohingegen der hydraulische Antrieb zum Ver­schwenken des Schrämarmes 5 um die im wesentlichen vertikale Achse 9 wiederum mit 12 bezeichnet ist. Mit einem 4/2-Wege-­Ventil 17, welches im Detail nicht durchgezeichnet wurde, läßt sich wahlweise der durch die Pumpe 18 gelieferte Druck den Arbeitsräumen der Zylinderkolbenaggregate 8 bzw. 12 zuführen. In die Druckmittelleitungen 19 zum Zylinderkolben­aggregat 8 sind hiebei steuerbare Rückschlagventile 20 eingesetzt, wobei, wenn eine der beiden Leitungen mit Druck­mittel beaufschlagt wird, immer gleichzeitig das in der in diesem Falle als Rücklaufleitung verwendeten anderen Leitung befindliche Rückschlagventil 20 aufgesteuert wird. Ebenso läßt sich durch das 4/2-Wege-Ventil 17 die Verschwenkung in horizontaler Richtung um die im wesentlichen vertikale Achse 9 durch Beaufschlagen des Zylinderkolbenaggregates 12 be­wirken. Zusätzlich zu diesen konventionellen Ventilen für die Betätigung der beiden Antriebe ist nun eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche als zentrales Element einen Stufenkolben 21 aufweist. In die Druckleitungen 22 zum Horizontalschwenk­zylinder 12 münden über steuerbare Rückschlagventile 23 Zweigleitungen 24, welche jeweils mit Ringräumen 25 zu beiden Seiten des Stufenkolbens 21 verbunden sind. Diese Ringräume 25 können nun beim Öffnen der Rückschlagventile 23 durch den in den Leitungen 22 herrschenden Druck beaufschlagt werden. Bei einem Verschwenken des Schrämarmes in eine Richtung ist jeweils eine der beiden Leitungen 22 als Druckleitung wirk­sam, wohingegen die andere als Rücklaufleitung geschaltet ist. Das Druckmedium kann bei aufgesteuertem Rückschlagventil 23 somit in einen Ringraum 25 gelangen. Über die an diese Zweigleitung 24 angeschlossene Leitung 26 kann das jeweils wirksame Druckmittel über ein Rückschlagventil 27, welches zu einem zentralen Arbeitsraum 28 des Stufenkolbens 21 Öffnet, auch in den jeweiligen zentralen Arbeitsraum 28 eingepreßt werden. Gleichzeitig wird über eine Steuerleitung 29 das zum Arbeitsraum 28 öffnende Rückschlagventil 30 aufgesteuert, wobei die Aufsteuerung so erfolgt, daß jeweils das Rück­schlagventil 30 des der mit Druck beaufschlagten Seite des Stufenkolbens gegenüberliegenden Arbeitsraumes geöffnet wird. Aufgrund der bei einer Druckbeaufschlagung eines Ringraumes 25 und in der Folge nach Öffnen des Rückschlagventiles 27 auch des auf der gleichen Seite liegenden Arbeitsraumes 28 wirksamen Querschnittsfläche kann der Stufenkolben 21 jeweils in die gewünschte Richtung verschoben werden, wobei der Verschiebeweg durch Anschläge 31 im gegenüberliegenden zentralen Arbeitsraum begrenzt ist. Es wird somit jeweils ein vorbestimmtes Volumen aus dem gegenüberliegenden Arbeitsraum 28 ausgepreßt und kann dem anderen Antrieb, im gezeigten Fall dem Zylinderkolbenaggregat 8, für das Anheben und Absenken des Schrämarmes zugeführt werden. Hiezu ist noch eine Vor­wahleinrichtung und ein Steuerschieber vorgesehen, wobei der Steuerschieber mit 32 und das zugehörige Vorwahlgerät schematisch mit 33 angedeutet ist. Es ist weiters eine Steuerdruckquelle 34 vorgesehen, deren Druck durch das Vorwahlgerät 33 so aufgeschaltet werden kann, daß der Steuerschieber 32 in eine der beiden Richtungen, die durch den Pfeil 35 symbolisiert sind, verschoben werden kann. Je nach Stellung des Steuerschiebers 32 wird ein aus einem zentralen Arbeitsraum 28 ausgepreßtes Volumen in dem oberen oder dem unteren Arbeitsraum des Zylinderkolbenaggregates 8 wirksam und es kann somit eine Spanvorgabe nach oben oder nach unten in Abhängigkeit von dem gewählten Volumen er­folgen. Da dieses Auspressen des Volumens aus einem zentralen Arbeitsraum 28 gleichzeitig mit einem Schwenken des Schräm­armes durch Beaufschlagen des Zylinderkolbenaggregates 12 in im wesentlichen horizontaler Richtung erfolgt, ergibt sich insgesamt ein diagonales Schrämen, solange noch Volumen aus dem zentralen Arbeitsraum 28 ausgepreßt wird. Nach Auspressen dieses Volumens ist die Spanvorgabe beendet und es kann ein konventionelles Schrämen durch Betätigen des Horizontal­schwenkwerkes bzw. des Zylinderkolbenaggregates 12 an­schließen.
  • Die Rückschlagventile 23 in den Zweigleitungen 24 werden bei der gezeigten Ausbildung gleichfalls durch eine Steuerleitung 36 in Abhängigkeit von der Stellung des Vorwahlgerätes 33 beaufschlagt, so daß mit dem Vorwahlgerät 33 der Diagonal­schrämvorgang ausgelöst werden kann. Der Tank, in welchen die Rücklaufleitungen münden, ist in Fig.3 mit 37 angedeutet, wobei ein zusätzlicher Tank 38 für den Steuerdruck bzw. die Steuerdruckrücklaufleitung angedeutet ist.
  • Die mittels einer derartigen Einrichtung erzielbare Bewegung des Schrämkopfes über eine Ortsbrust 39 ist in Fig.4 ange­deutet. Der Schrämvorgang beginnt hiebei beispielsweise mit einem horizontalen Schrämen entsprechend der Linie 40, wobei nach Erreichen des Sollprofiles 41 die Schrämrichtungsumkehr aktiviert wird. Durch die gleichzeitige Beaufschlagung des Horizontalschwenkwerkes in die entgegengesetzte Richtung und des hydraulischen Zylinderkolbenaggregates 8 im Sinne eines Anhebens, wie dies durch die Verstellung des Steuerschiebers 32 vorgegeben werden kann, erfolgt nun bei der Bewegungs­richtungumkehr zunächst ein im wesentlichen diagonal ver­laufender Teilbereich der Bewegung, welcher in Fig.4 mit 42 bezeichnet ist. Nach Beendigung des Hubes bzw. nach Ausführen der Spanvorgabe erfolgt ein Schrämen in im wesentlichen horizontaler Richtung längs des Linienzuges 43, bis wiederum das Sollprofil an der gegenüberliegenden Seite erreicht wird. Aufgrund des diagonalen Streckenzuges 42 verbleibt bei einer neuen Spanvorgabe keine Rippe zwischen den Schrämköpfen und es kann unmittelbar anschließend ohne Gefahr eine Überlastung des Antriebes in die entgegengesetzte Richtung weiterge­schrämt werden. Der Vorgang läßt sich mit einer Schablonen­steuerung weitgehend automatisieren.

Claims (9)

1. Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenk­baren Schrämarmes (5) einer Teilschnittschrämmaschine (1) mit einem ersten hydraulischen Antrieb (8) zum Heben und Senken des Schrämarmes (5) und einen zweiten hydraulischen An­trieb (12) zum Schwenken des Schrämarmes (5) quer zur Hebe­und Senkrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Vortriebsbewegung des Schrämarmes in eine der beiden Richtungen bei der Schrämrichtungsumkehr, insbesondere beim Erreichen des Sollprofiles, der jeweils zweite Antrieb gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Schrämrichtungsumkehr ein vorbestimmtes Druckmittel­volumen in den zweiten Antrieb eingepreßt wird.
3. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stufenkol­ben (21) vorgesehen ist, welcher über jeweils einen zentralen Arbeitsraum (28) und jeweils einen gesonderten Ringraum (25) mit größerem Radius mit Druckmittel beaufschlagbar ist, und daß steuerbare Ventile (30) angeordnet sind, welche wahlweise den zentralen Arbeitsraum (28) des Stufenkolbens (21) an der dem Druckmittelzufluß gegenüberliegenden Seite des Stufen­kolbens (21) mit einem Antrieb des Schrämarmes (5) für eine vom gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagten anderen Antrieb des Schrämarmes (5) verschiedene Richtung verbinden.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Stufenkolbens (21) einstellbar ausgebildet ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerdruckquelle (34) vorgesehen ist, welche über ein Vorwahlgerät mit einem Steuerschieber (32) für die Bewegungsrichtung des mit dem aus dem Arbeitsraum des Stufenkolbens (21) verdrängten Volumen beaufschlagten Zylinderkolbenaggregates verbindbar ist und welche weiters mit aufsteuerbaren Rückschlagventilen (23) in Zweiglei­tungen (24) der Zu- und Ableitung zum anderen hydraulischen Antrieb (12) des Schrämarmes verbindbar ist.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (24) der Zu- und Ableitung zum anderen hydraulischen Antrieb (12) jeweils mit den Ringräumen (25) zu beiden Seiten des Stufenkolbens (21) verbunden sind und daß von diesen Ringräumen (25) Leitungen abzweigen, welche über zu diesen Ringräumen (25) schließende Rückschlagventile (27) mit den jeweiligen zentralen Arbeitsräumen (28) zur gleichen Seite des Stufenkolbens (21) verbunden sind.
7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufsteuerbare, zu den zentralen Arbeitsräumen (28) des Stufenkolbens (21) öffnende Rück­schlagventile (30) in Leitungen vorgesehen sind, welche die zentralen Arbeitsräume (28) des Stufenkolbens (21) über den Steuerschieber (32) mit den Arbeitsräumen des Zylinderkolben­aggregates für den Antrieb (8) des Schrämarmes (5) verbinden.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (29) für die Rückschlagventile (30) eines zentralen Arbeitsraumes (28) mit der Zweigleitung (24) zum gegenüberliegenden Ringraum bzw. zentralen Arbeitsraum verbunden sind.
9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (24) zu den Ringräumen (25) des Stufenkolbens (21) mit den Leitungen (22) zum Horizontalschwenkantrieb (12) des Schrämarmes (5) ver­bunden sind.
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