FI123361B

FI123361B - Menetelmä ja laitteisto sekä tietokoneohjelma hydraulikäyttöisen puomin toiminnan säätämiseksi

Info

Publication number: FI123361B
Application number: FI20075691A
Authority: FI
Inventors: Jussi Puura
Original assignee: Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2013-03-15
Also published as: JP5255643B2; EP2210154A1; FI20075691A; US20100280668A1; CA2701234A1; JP2011505029A; RU2010117394A; WO2009043969A1; CN101855602A; US8452454B2; CN101855602B; RU2448895C2; EP2210154A4; ZA201002456B; AU2008306801A1; AU2008306801B2; FI20075691A0

Description

Menetelmä ja laitteisto sekä tietokoneohjelma hydraulikäyttöi-sen puomin toiminnan säätämiseksi

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä hydraulikäyttöisen puomin toi-5 minnan säätämiseksi, johon puomiin kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvasti kytkettyä puominosaa, jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen toimilaitteen avulla, - ohjausvälineet hydraulisten toimilaitteiden ohjaamiseksi, 10 - anturi puominosien välisen liikkeen ja aseman ilmaisemiseksi, - jolloin kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivel-säätäjällä ja puomin toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa kutakin liikettä varten liikekohtainen nivelsäätäjän säätöparametri.

Edelleen keksinnön kohteena on laitteisto hydraulikäyttöisen puo-15 min toiminnan säätämiseksi, johon puomiin kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvasti kytkettyä puominosaa, jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen toimilaitteen avulla, ohjausvälineet hydraulisten toimilaitteiden ohjaamiseksi, anturi puominosien välisen liikkeen ja aseman ilmaisemiseksi, jolloin 20 kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivelsäätäjällä ja puomin toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa kutakin liikettä varten liikekohtainen nivelsäätäjän säätöparametri.

Vielä keksinnön kohteena on tietokoneohjelma hydraulikäyttöisen puomin toiminnan säätämistä suorittavan laitteiston käsittämän prosessointiyk-25 sikön ohjaamiseksi, johon puomiin kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liik-§ kuvasti kytkettyä puominosaa, jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen ^ kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen T toimilaitteen avulla ja joka laitteisto käsittää ohjausvälineet hydraulisten toimi- S laitteiden ohjaamiseksi, anturin puominosien välisen liikkeen ja aseman ilmai- | 30 semiseksi, jolloin kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivelsää- täjällä ja puomin toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa S kutakin liikettä varten liikekohtainen nivelsäätäjän säätöparametri, joka tietoko- o neohjelma käsittää ohjelmakoodia puomin toiminnan säätämiseksi.

o ^ Moninivelisiä hydraulikäyttöisiä puomeja käytetään erilaisissa lait- 35 teissä. Hydrauliset puomit ovat ’’open chain” tyyppisiä manipulaattoreita, jotka koostuvat useammasta kuin yhdestä peräkkäisestä nivelestä joita yhdistää 2 nivelvarsi. Nivelet voivat olla kääntyviä rotaationiveliä tai prismaattisia niveliä joissa nivelvarsien liike toisiinsa nähden on lineaarinen eli suoraviivainen. Puomin pään karteesisen aseman saavuttamiseksi puomin nivelten nivelkul-mat on saatettava säädön avulla käänteisellä kinematiikalla laskettuihin arvoi-5 hin. Nivelten asemasta saadaan tieto antureilla joiden tuottama asematieto viedään kutakin niveltä säädettäessä sen nivelen asemaa säätävälle nivelsää-täjälle. Nivelsäätäjä on tyypillisesti digitaalinen prosessorisovellus, joka ohjaa nivelen asemaa muuttavaa toimilaitetta niin, että erosuure nivelen halutun aseman ja anturilla mitatun todellisen aseman välillä lähestyy mahdollisimman 10 lähelle nollaa.

Puomien ohjauksessa on tavoitteena, että puomin päässä oleva työkalu on halutussa asemassa riittävällä tarkkuudella. Toisaalta tavoitteena on, että puomin liikkeen dynaamiset ominaisuudet ovat mahdollisimman hyvät. Hyvillä dynaamisilla ominaisuuksilla tarkoitetaan nivelten ja siten koko puomin 15 paikoitusnopeutta haluttuun asemaan ja mahdollisimman vähäisiä värähtelyjä toimilaitteissa ja säädettävissä nivelissä.

Ohjauslaitteistojen sisältämien tai ohjelmallisesti toteutettujen nivel-säätäjien parametrien virittäminen sellaisiksi, että käytetty säätöalgoritmi saisi puomin käyttäytymään halutulla tavalla, eli seuraamaan asetusarvon muutok-20 siä mahdollisimman virheettömästi, on hydraulisten puomien tapauksessa haastavaa. Säätäjien viritys on haastavaa hydraulisen puomin monimutkaisen ja vaikeasti mallinnettavan dynamiikan vuoksi. Lisäksi nivelsäätäjän parametrien viritys on haastavaa siitä syystä, että hydraulisille puomeille on olennaista rakenteiden taipuisuus ja joustot. Nivelsäätäjien optimaalinen viritys poikkeaa 25 suuresti yhden vapausasteen tapauksesta kun vaaditaan, että puomin nivelet liikkuvat samaan aikaan. Yleisten viritysmenetelmien johtaminen moninivelis-§ ten manipulaattoreiden nivelsäätäjille on vaikeaa tai jopa mahdotonta. Edel-

CNJ

^ leen puomin ohjauksen ja säädön hallintaa monimutkaistaa se, että yhtä nivel- v tä säädettäessä muiden nivelien kiihtyvyydet ja asennonmuutokset sekä puo- ° 30 min nivelvarsien hitausmomentin muutokset säädettävien nivelten suhteen vai- | kutiavat säädettävänä olevan nivelen säätöominaisuuksiin.

-r- Kokeellisen säätäjien virityksen vaihtoehtona on luoda tarkka mä en g temaattinen malli säädettävästä järjestelmästä ja virittää nivelsäätäjät malliin § perustuen. Tässä kuitenkin on ongelmana se, että tuotettu malli kuvaisi tarkasti ^ 35 vain yhtä tiettyä puomia ja jokainen puomimalli täytyisi aina mallintaa erikseen.

3 Käytännössä tämä ei ole taloudellisesti järkevää jos helpompi kokeellinen ratkaisu on tarjolla.

Nykyään puomin säädön ohjaus viritetään laskemalla eri parametrien summittaisarvot yhden vapausasteen tapauksesta ja sen jälkeen viritetään 5 nivel kerrallaan nivelsäätäjien parametrit yritys - erehdys -menetelmällä, kunnes saavutetaan haluttu käyttäytyminen. Mikäli virittäjien tiedot säätötekniikasta ovat heikot, voi numeroarvojen syöttäminen nivelsäätäjien parametreiksi olla käytännössä mahdotonta. Loppujen lopuksi säädön lopputulos jää pelkästään silmämääräisen arvioinnin varaan jos säädön lopputuloksen arviointiin ei ole 10 soveltuvaa menetelmää ja mittareita.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä ja laitteisto hydraulitoimisen puomin toiminnan säätämiseksi, joka on tunnettua yksinkertaisempi ja helpompi ja jota voidaan soveltaa erilaisiin puo-15 meihin riippumatta nivelten lukumäärästä ja tyypistä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että puominosien liikettä toistensa suhteen ohjataan ennalta määrätyn puominosien välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisellä ja toistuvalla ohjaussignaalilla, että verrataan ohjaussignaalin seurauksena anturilta saatavia todelli-20 siä asema- ja liikenopeusarvoja ohjaussignaalin perusteella määriteltyihin teoreettisiin asema-ja liikenopeusarvoihin ja säädetään arvojen erojen perusteella nivelsäätäjän säätöparametria, kunnes anturilta saatavien todellisten asema-ja liikenopeusarvojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teoreettisten asema-ja liikenopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

25 Keksinnön mukaiselle laitteistolle on ominaista, että laitteisto on § asetettavissa ohjaamaan puominosien liikettä toistensa suhteen ennalta mää- ^ rätyn puominosien välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisel- T lä ja toistuvalla ohjaussignaalilla, että ohjausvälineisiin kuuluu välineet ohjaus- δ signaalin seurauksena anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusar- | 30 vojen vertaamiseksi ohjaussignaalin perusteella määriteltyihin teoreettisiin asema- ja liikenopeusarvoihin ja välineet nivelsäätäjän säätöparametrin säätö tämiseksi arvojen erojen perusteella, kunnes anturilta saatavien todellisten o asema- ja liikenopeusarvojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teo- o ^ reettisten asema- ja liikenopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

35 Keksinnön mukaiselle tietokoneohjelmalle on ominaista, että tieto koneohjelma käsittää ohjelmakoodia 4 puominosien liikkeen ohjaamiseksi toistensa suhteen ennalta määrätyn puominosien välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisellä ohjaussignaalilla, ohjaussignaalin seurauksena anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen vertaamiseksi ohjaussignaalin perusteella 5 määriteltyihin teoreettisiin asema- ja liikenopeusarvoihin ja nivelsäätäjän sää-töparametrin säätämiseksi arvojen erojen perusteella, kunnes anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teoreettisten asema-ja liikenopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

10 Keksinnön olennainen ajatus on, että säädettävän puominosien liik keen nivelsäätäjän asetusarvoksi syötetään lähtöaseman eli 0-aseman molemmin puolin symmetristä, edullisesti sinimäistä ohjaussignaalia, jolloin puo-minosat saadaan liikkumaan edestakaista liikettä ja samanaikaisesti niiden välinen asema mitataan kulma- tai asema-anturin avulla. Edelleen erään toteu-15 tusmuodon ajatus on, että liikkeen asema ja nopeus esitetään näyttöruudulla paikka-nopeus -koordinaatistossa, jolloin tuloksena on olennaisesti ellipsin muotoinen kuvio. Vielä eräänä ajatuksena on, että asetusarvon ja liikenopeu-den muodostamaa kuviota verrataan nivelen mitatun oloarvon ja sen liikeno-peuden muodostamaan kuvioon paikka-nopeus-koordinaatistossa ja eron pe-20 rusteella muutetaan nivelsäätäjän säätöparametria, esimerkiksi vahvistusker-rointa. Viritys on valmis kun mitattu toteumakuvio vastaa riittävällä tarkkuudella asetusarvon muodostamaa kuviota.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa 25 Fig. 1a ja 1b esittävät kaavamaisesti hydraulista puomia sivusta ja r-- § vastaavasti päältä katsottuna, ^ Fig. 2 esittää kaavamaisesti erästä ohjauslaitteistokytkentää puomin v toiminnan ohjaamiseksi, o Fig. 3a - 3c esittävät kaavamaisesti erästä mahdollista käyttöliitty- ir 30 män näyttämää yhden puominivelen säätimen virityksessä ja

Fig. 4 esittää kaavamaisesti puomin asemointitarkkuuden S mittaamista.

LO

n- o ^ Keksinnön eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Fig. 1a ja 1b esittävät kaavamaisesti hydraulisesti ohjattua puomia 1 35 sivusta ja vastaavasti päältä katsottuna, joka on esimerkiksi kallionporauslait- 5 teen puomi, jossa on useita puomin osia 1a - 1b. Puomin osat 1a - 1b ovat kiinnittyneet toisiinsa ja toisaalta kaavamaisesti esitettyyn alustaan 2 nivelellä 3a ja viimeisen puomin osan 1b päässä on nivelellä 3b siihen kytketty työkalu 4. Työkalun 4 asemointi tehdään kääntämällä puomin osia 1a - 1b alustan 2 ja 5 toistensa suhteen sekä kääntämällä työkalua puominosan 1b suhteen.. Puomia ohjataan alustan ja puomin osien nivelten 3a - 3c yli vaikuttavilla toimilaitteilla 5a - 5b. Kuviossa Fig. 1b vastaavasti näkyvät nivelet 6a - 6c, joiden akselit ovat niveliin 3a ja 3b nähden poikkisuuntaiset ja joiden ympäri puomin osia käännetään alustan ja toistensa suhteen toimilaitteilla 7a -7c.

10 Fig. 2 esittää kaavamaisesti erästä kytkentää puomin ohjaamiseksi yhden nivelen 3a suhteen. Siinä on puomin osa 1a, joka on kytketty nivelellä 3a alustaan 2. Alustan 2 ja puomin osan 1a välillä on hydraulinen toimilaite 5a, joka esimerkinomaisesti on hydraulisylinteri. Hydraulisylinteriin syötetään pumpulla 8 painenestekanavien 9 ja 10 kautta painenestettä ohjausventtiilien 11 15 kautta ja vastaavasti palautetaan takaisin painenestesäiliöön 12. Ohjausventtii-lit 11 on kytketty nivelsäätäjän 13 ohjaamiksi ja nivelsäätäjää 13, joka on kaavamaisesti esitetty osana ohjausyksikköä 14, ohjataan ohjausyksiköllä 14. Nivelessä 3a on puomin osan 1a ja alustan välisen kääntökulman ilmaiseva kulma-anturi 15, joka on katkoviivalla esitettynä kytketty nivelsäätäjään 13 sekä 20 mahdollisesti myös ohjausyksikköön 14 kääntökulman ilmaisemiseksi. Nivel-säätäjä voi olla erillinen elektronisesti toimiva säädin, osa elektronisesti toimivaa ohjausyksikköä tai osa ohjaamiseen käytettyä tietokoneohjelmaa ja tässä patenttihakemuksessa ja patenttivaatimuksissa nivelsäätäjällä tarkoitetaan näitä kaikkia. Nivelsäätäjä 13 valitsee ohjausventtiilin 11 ohjauksen jokaisella 25 ajanhetkellä ohjausyksikön 14 antaman asetusarvon ja anturin 15 antaman asematiedon erotuksen perusteella valitun säätöalgoritmin mukaisesti.

§ Nivelet voivat olla myös prismaattisia, jolloin kulman sijasta anturi

CM

^ mittaa nivelvarsien välistä lineaariliikettä. Edelleen ohjauslaitteistoon yleensä ^ kuuluu näyttöruutu 16, jolla puomin nivelten nivelkulmat ja/tai puomin pään tai ° 30 työkalun karteesinen asema voidaan esittää. Käytännössä nykyisissä tietoko- | neohjatuissa laitteistoissa nivelsäätäjänä ja ohjausyksikkönä on tyypillisesti sama prosessointiyksikkö eli mikroprosessori, mikä hoitaa ohjauksen ja nivelen» g säätäjän tehtävät ohjelmallisesti. Erilaisia muita sinänsä tunnettuja ratkaisuja o voidaan tietenkin myös käyttää keksintöä sovellettaessa.

™ 35 Fig. 3a - 3c esittävät kaavamaisesti erästä käyttöliittymän näyttöä puomin ohjauksessa nivelsäätäjän virittämiseksi käyttäen esimerkkinä Fig. 2 6 esittämää yhden nivelen mallia. Fig. 3a esittää näyttöä, jossa näyttöön on merkitty tietyn puomin nivelen teoreettinen asema/nopeus - kuvaaja, mikä on asetusarvoksi syötetyn sinisignaalin ja sen derivaatan ominaisuuksista johtuen periaatteessa ellipsi. Teoreettinen eli tavoitekuvaaja 17 on tavoite, mihin nive-5 Ien nivelsäätäjää viritettäessä pyritään.

Säätäjän virittämisessä nivelsäätäjän 13 asetusarvoksi syötetään sinimuotoinen signaali, jolloin puomin kyseisen nivelen nivelkulma muuttuu edestakaisella liikkeellä esimerkiksi + / - 2,5 ° nivelen liikkeen käynnistyksen aikaisen aseman molemmin puolin. Tämä nivelkulman muutos näkyy näytössä 10 vaaka-akselilla. Vastaavasti nivelen liikenopeus, mikä saadaan teoreettisesti derivoimalla ohjaussignaali, on sinimäisen aseman muutoksen tapauksessa liikkeen äärimmäisessä asennossa 0 ja suurimmillaan nivelen ollessa sinimäisen asemanmuutoksen keskipisteen kohdalla. Nopeus puolestaan näytetään näyttöruudulla pystyakselin eli y-akselin suunnassa. Piirtämällä kullakin ajan-15 hetkellä asema-arvo ja nopeusarvo paikka-nopeus-koordinaatistoon, muodostunut kuvaaja piirtää teoriassa ellipsin. Käytännössä nivelen aseman mittauksista muodostuva kuvaaja ei seuraa tarkasti teoreettista ellipsikuvaajaa. Virityksessä pyritään minimoimaan toteutuneen aseman muodostaman kuvion ja asetusarvon muodostaman teoreettisen ellipsikuvion välinen ero.

20 Kuten Fig. 3a näyttää, on puomin aseman ja liikenopeuden todelli nen kuvaaja 18 esimerkiksi suunnilleen ellipsin muotoinen. Olennaista on se, että toteumakuvio eli kuvaaja 18 on enemmän asetusarvokuvion sisäpuolella kuin ulkopuolella. Nivelen asema ei siis seuraa muuttuvaa asetusarvoa tarpeeksi hyvin vaan jää jälkeen. Tässä tilanteessa nivelsäätäjän vahvistusta täy-25 tyy kasvattaa. Käyttäjä voi muuttaa nivelsäätäjän vahvistusta yksinkertaisesti + ja - -näppäimillä, jolloin uusi parametri tulee käyttöön heti. Käyttäjä voi seurata § nivelen radanseurantakykyä reaaliajassa vertaamalla kuvaajia ja säätää nivel en ^ säätäjien parametreja kuvioiden eron perusteella. Jos toteumakuvio on enem- v män asetusarvokuvion ulkopuolella kuin sisäpuolella, mitä tilannetta esittää fig ° 30 3b, voi käyttäjä pienentää nivelsäätäjän vahvistusta - -näppäimellä, jolloin kuli vaajat siirtyvät lähemmäs toisiaan. Teoriassa tässä vaiheessa puomin liikkeen kuvaaja 18 on tavoitekuvaajan 17 kokoinen ellipsi, kuten fig. 3c esittää. Käy- O) g tännössä toteutumakuvaajassa on erilaisia teoreettisesta ellipsistä eroavia o poikkeamia, eikä täydellistä ellipsikuvaajaa voida saada aikaan. Olennaista 00 35 kuitenkin on, että kuvaaja on mahdollisimman lähellä tavoite-ellipsiä, jolloin puomin säädön tarkkuus tämän nivelen osalta on mahdollisimman hyvä. Kun 7 kuvaajat ovat samankokoiset ja -muotoiset, nivelen aseman muodostama rata on täysin asetusarvon muodostaman radan muotoinen myös aika-asema -tasossa vaikka nivelsäätäjän asetusarvon ja toteutuneen aseman välillä olisikin aikaviivettä. Vastaavasti nivelten vahvistuksia voidaan säätää myös automaat-5 tisesti vertaamalla toteumakuvion ja asetusarvokuvion välistä välimatkaa. Kun tiedetään että nopeus ja paikka piirtävät ellipsin ja tämän ellipsin kokoa ja muotoa tarkkailemalla voidaan tehdä päätelmiä nivelsäätäjien virityksen hyvyydestä, voidaan toteumaellipsin kokoa verrata ideaaliseen myös automaattisesti.

Toteutettaessa säätö automaattisesti ei ole tarpeen piirtää mitään 10 kuvaajia, vaan teoreettisia ja anturin avulla saatavia todellisia asema- ja nope-usarvoja voidaan verrata toisiinsa matemaattisesti, jolloin automatiikka toteuttaa laskemalla saman toiminnan kuin virittäjä näyttölaitteella piirrettäviin kuvaajiin perustuen manuaalisessa virityksessä.

Kun anturin lukemasta saadaan nivelen paikkatieto eli sen aseman 15 arvo ja nopeus tai lasketaan nopeus peräkkäisten paikkatietojen ja niiden väliseen siirtymiseen kuluneen ajan perusteella jollakin ajanhetkellä, voidaan toteumaa verrata suunniteltuun laskemalla toteutuneen pisteen lyhin etäisyys teoreettisesta asetusarvosta jokaisella näytteenottohetkellä. Jos nivel seuraa sinirataa niin hyvin kuin mahdollista, mittausten antamien arvojen ja teoreettis-20 ten asetusarvojen etäisyyksien keskiarvo kokonaisen kierroksen ajalta on nolla.

Paikka- ja nopeusarvojen ja asetusarvojen välinen virhe lasketaan jokaisella näytteenottohetkellä ja siitä lasketaan keskiarvo, kun täysi asetusarvon muutoksen jakso on tullut täyteen. Laskemalla virheistä keskiarvo, saa-25 daan mitattujen paikka- ja nopeusarvojen ja asetusarvojen välisille virheille suunta ja suuruus. Tätä tietoa voidaan käyttää säätämään kulloinkin kyseessä § olevan nivelsäätäjän parametria niin, että virheen keskiarvo minimoituu. Nivel-

CM

^ säätäjän vahvistusta muutetaan erosuureen laskennan jälkeen niin, että vah- ^ vistuksen muutos on verrannollinen virheen suuruuteen.

° 30 Viritys on valmis kun erosuure on tarpeeksi lähellä nollaa. Tällöin ιοί teutuneet paikka- ja nopeusarvot ovat yhtä paljon asetusarvoja suurempia kuin pienempiä. Radanseuranta on tässä tilanteessa paras mahdollinen. σ> g Vastaavalla tavalla säädetään muut nivelet sekä pysty- että vaaka- o suunnassa. Tämä täytyy mahdollisimman hyvän tarkkuuden saamiseksi tehdä ^ 35 myös niin, että käytetään puomin muita niveliä samanaikaisesti, kun säädetään yhtä niveltä, jolloin muiden nivelten toiminnan aikaansaamat häiriöt kyseisen 8 nivelen nivelsäätäjän toiminnassa voidaan minimoida. Näin lopputuloksen kannalta puomin kokonaiskäyttäytyminen ja dynamiikka saadaan mahdollisimman hyvin vastaamaan tarkoitettua.

Puomin nivelsäätäjien virittäminen edellä mainitulla menetelmällä 5 saavuttaa parhaat tulokset siinä puomin asennossa jonka ympärillä puomia ohjataan virityksen aikana. Jotta saadaan selville parhaat parametrien arvot eri puolilla puomin työskentelyaluetta, puomi voidaan virittää monessa eri asennossa eri puolilla työskentelyaluetta.

Kun puomin käyttäytyminen on saatu säädetyksi, täytyy vielä tarkis-10 taa puomin nivelten staattinen tarkkuus. Tämä tehdään esimerkkitapauksessa ajamalla nivelillä paikoituksia joissa paikoituspisteiden välinen nivelrata vastaa sinisignaalin puolijaksoa. Tällöin näyttöruudulla voidaan nähdä, millä tarkkuudella puomin osa asettuu haluttuun asemaan ja esimerkiksi puomin tai puomin osan värähtely loppuaseman suhteen ajan funktiona. Tätä on havainnollistettu 15 kuviossa Fig. 4, missä on esitetty kaavamaisesti ja teoreettisesti puomin osan liikkeen kuvaajaa ajan funktiona.

Kuten Fig. 4 esittää, on puomia tai puomin osaa käännetty nivelen suhteen niin, että se on liikkunut olennaisesti tavoitekuvaajan mukaisesti 0-aseman molemmin puolin ääriasentoja kuvaavien viivojen 19a ja 19 b välissä, 20 kunnes hetkellä t1 puomi on pysäytetty ohjaussignaalin määrittelemään ääriarvoon eli teoreettisesti viivalle 19a. Siitä eteenpäin puomin aseman pitäisi olla vakio, jos asetusarvon seuranta olisi ylityksetön ja alitukseton ja aseman kuvaajan 18 pitäisi seurata viivaa 19a. Puomin asemaa kuvaava viiva 18 ei kuitenkaan ole välittömästi samalla tasolla viivan 19a kanssa vaan värähtelee sen 25 molemmin puolin. Niinpä hetken t1 jälkeen puomin asema on viivan 19a mää-rittelemän aseman yläpuolella, jonka jälkeen se heilahtaa ajalla t2 viivan 19a o alapuolelle ja sen jälkeen palaa lähelle viivaa 19a eli olennaisesti tavoiteltuun

CM

£ asemaan ajalla t3.

^ Toteutettaessa keksintö tietokoneohjelmalla se käsittää ohjelma- ° 30 koodia, joka saa aikaan edellä kuvatulla tavalla puomin toiminnan säätämisen.

| Niinpä ohjelmakoodi voi toteuttaa nivelsäätäjän vahvistuskertoimen säätämi- sen ja puomin eri osien välisten liikkeiden säätämisen puomin alustasta päin o ^ alkaen puomin päähän päin. Edelleen ohjelmakoodi voi toteuttaa kuvaajan o muodostamisen x-/y- koordinaatistossa asema- ja liikenopeusarvojen avulla, 00 35 jonka kuvaajan toisella akselilla on asema-arvot ja toisella akselilla liikeno- peusarvot. Ohjelmakoodilla voidaan myös 9 - käyttää sinimuotoista signaalia ohjaussignaalina, - muodostaa tavoitekuvio näyttölaitteelle ohjaussignaalin perusteella, jossa tavoitekuviossa asema- ja liikenopeusarvot sijaitsevat keskenään kohtisuoran koordinaatiston eri akseleilla ja säätää 5 vahvistuskerrointa anturilta saatavien todellisten asema- ja liike- nopeusarvojen perusteella määritellyn vastaavan kuvaajan perusteella - muodostaa ympyrän tai ellipsin muotoisen kuvaajan - tehdä säätämisen automaattisesti ja 10 - ohjata kallionporauslaitteen puomia.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

r-- o o

CM

o δ

X

DC

CL

σ>

CD

LO

r-- o o

CM

Claims

10

1. Menetelmä hydraulikäyttöisen puomin toiminnan säätämiseksi, johon puomiin (1) kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvasti kytkettyä puominosaa (1a, 1b), jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen toimilaitteen (5a, 5b; 7a - 7c) avulla, ohjausvälineet hydraulisten toimilaitteiden (5a, 5b; 7a - 7c) ohjaamiseksi, anturi puominosien (1a, 1b) välisen liikkeen ja aseman ilmaisemiseksi, jolloin kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivel-säätäjällä (13) ja puomin (1) toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa kutakin liikettä varten liikekohtainen nivelsäätäjän (13) säätöpara-metri, tunnettu siitä, että puominosien (1a, 1b) liikettä toistensa suhteen ohjataan ennalta määrätyn puominosien (1a, 1b) välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisellä ohjaussignaalilla, että verrataan ohjaussignaalin seurauksena anturilta saatavia todellisia asema- ja liikenopeusarvoja ohjaussignaalin perusteella määriteltyihin teoreettisiin asema- ja liikenopeusarvoi-hin ja säädetään arvojen erojen perusteella nivelsäätäjän (13) säätöparamet-ria, kunnes anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teoreettisten asema-ja liikenopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätöparametrina käytetään nivelsäätäjän (13) vahvistuskerrointa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puomin (1) eri osien välisten liikkeiden säätäminen tehdään puomin alustasta (2) päin alkaen puomin päähän päin.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puominosien (1a, 1b) ollessa kytkettynä toisiinsa akse- o Iin ympäri kääntyvästi asema-anturi ilmaisee kääntymäkulmaa akselin ympäri, ό

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, q tunnettu siitä, että puominosien (1 a, 1 b) ollessa kytkettynä toisiinsa lineaa- ” risella liikkeellä liikkuvasti asema-anturi ilmaisee liikkeen pituutta.

£ 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 5; tunnettu siitä, että asema- ja liikenopeusarvojen avulla muodostetaan x-/y- lo koordinaatistossa kuvaaja, jonka toisella akselilla on asema-arvot ja toisella § akselilla liikenopeusarvot. C\J

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjaussignaalina käytetään sinimuotoista signaalia. 11

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjaussignaalin perusteella muodostetaan näyttölaitteelle tavoitekuvio, jossa asema- ja liikenopeusarvot sijaitsevat keskenään kohtisuoran koordinaatiston eri akseleilla ja vahvistuskerrointa säädetään anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen perusteella määritellyn vastaavan kuvaajan perusteella.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvaaja on ympyrän tai ellipsin muotoinen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätäminen tehdään ohjausvälineillä automaattisesti.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puomina (1) käytetään kallionporauslaitteen puomia.

12. Laitteisto hydraulikäyttöisen puomin toiminnan säätämiseksi, johon puomiin (1) kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvasti kytkettyä puominosaa (1a, 1b), jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen toimilaitteen avulla, ohjausvälineet hydraulisten toimilaitteiden (5a, 5b; 7a - 7c) ohjaamiseksi, anturi puominosien (1a, 1b) välisen liikkeen ja aseman ilmaisemiseksi, jolloin kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivelsäätäjällä (13) ja puomin (1) toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa kutakin liikettä varten liikekohtainen nivelsäätäjän (13) säätöparametri, tunnet-t u siitä, että laitteisto on asetettavissa ohjaamaan puominosien (1a, 1b) liikettä toistensa suhteen ennalta määrätyn puominosien (1a, 1b) välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisellä ohjaussignaalilla, että ohjausvälineisiin kuuluu välineet ohjaussignaalin seurauksena anturilta saatavien todel-listen asema- ja liikenopeusarvojen vertaamiseksi ohjaussignaalin perusteella 5 määriteltyihin teoreettisiin asema- ja liikenopeusarvoihin ja välineet ohjausväli- C\J ^ neisiin asetetun nivelsäätäjän (13) säätöparametrin säätämiseksi arvojen ero- v jen perusteella, kunnes anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusar- o 00 vojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teoreettisten asema- ja liike- | nopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, CD että laitteistossa käytetty nivelsäätäjän (13) säätöparametri on nivelsäätäjän o (13) vahvistuskerroin. CVJ 12

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on asetettu säätämään puomin (1) eri osien välisiä liikkeitä puomin alustasta (2) päin alkaen puomin päähän päin.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puominosien (1a, 1b) ollessa kytkettynä toisiinsa akselin ympäri kääntyvästi asema-anturi on asetettu ilmaisemaan akselin ympäri.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puominosien (1a, 1b) ollessa kytkettynä toisiinsa lineaarisella liikkeellä liikkuvasti asema-anturi on asetettu ilmaisemaan liikkeen.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjausvälineen on asetettu muodostamaan asema-ja liike-nopeusarvojen avulla x-/y- koordinaatistossa kuvaaja, jonka toisella akselilla on asema-arvot ja toisella akselilla liikenopeusarvot.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjausvälineet on asetettu käyttämään ohjaussignaalina sinimuotoista signaalia.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjausvälineisiin kuuluu näyttölaite ja että ohjausvälineet on asetettu muodostamaan ohjaussignaalin perusteella näyttölaitteelle tavoiteku-vio, jossa asema- ja liikenopeusarvot sijaitsevat keskenään kohtisuoran koordinaatiston eri akseleilla ja vastaava kuvaaja anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen perusteella niin, että vahvistuskerrointa voidaan säätää kuvaajien perusteella.

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjausvälineet on asetettu muodostamaan ympyrän tai ellipsin muotoinen kuvaaja. C\J

21. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 20 mukainen laitteisto, tun- CM ^ n e 11 u siitä, että ohjausvälineet on asetettu tekemään säätäminen automaat- τ tisesti. o

22. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -21 mukainen laitteisto, tun- | n e tt u siitä, että puomi (1) on kallionporauslaitteen puomi.

23. Tietokoneohjelma hydraulikäyttöisen puomin toiminnan Säätäen <g mistä suorittavan laitteiston käsittämän prosessointiyksikön ohjaamiseksi, jo- o hon puomiin (1) kuuluu ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvasti kytkettyä ^ puominosaa (1a, 1b), jotka on kytketty liikkuvasti toistensa suhteen kääntyvästi akselin ympäri tai liikkumaan lineaarisella liikkeellä hydraulisen toimilaitteen 13 (5a, 5b; 7a - 7c) avulla ja joka laitteisto käsittää ohjausvälineet hydraulisten toimilaitteiden (5a, 5b; 7a - 7c) ohjaamiseksi, anturin puominosien (1a, 1b) välisen liikkeen ja aseman ilmaisemiseksi, jolloin kutakin liikettä ohjataan ohjausvälineisiin kuuluvalla nivelsäätäjällä (13) ja puomin toiminnan säätämiseksi ohjausvälineisiin on asetettavissa kutakin liikettä varten liikekohtainen nivel-säätäjän (13) säätöparametri, joka tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia puomin (1) toiminnan säätämiseksi, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia puominosien (1a, 1b) liikkeen ohjaamiseksi toistensa suhteen ennalta määrätyn puominosien (1a, 1b) välisen aseman suhteen sen molemmin puolin symmetrisellä ohjaussignaalilla, ohjaussignaalin seurauksena anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen vertaamiseksi ohjaussignaalin perusteella määriteltyihin teoreettisiin asema-ja liikenopeusar-voihin ja nivelsäätäjän (13) säätöparametrin säätämiseksi arvojen erojen perusteella, kunnes anturilta saatavien todellisten asema- ja liikenopeusarvojen ja ohjaussignaalin perusteella määriteltyjen teoreettisten asema- ja liikenopeusarvojen välinen ero on halutun suuruinen.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen tietokoneohjelma, tunnet-t u siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia nivelsäätäjän (13) vah-vistuskertoimen säätämiseksi.

25. Patenttivaatimuksen 23 tai 24 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia puomin (1) eri osien välisten liikkeiden säätämiseksi puomin alustasta (2) päin alkaen puomin päähän päin.

26. Jonkin patenttivaatimuksen 23 - 25 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia kuvaajan muodostamiseksi x-/y- koordinaatistossa asema-ja liikenopeusarvojen avulla, 5 jonka kuvaajan toisella akselilla on asema-arvot ja toisella akselilla liikeno- C\J ^ peusarvot.

^ 27. Jonkin patenttivaatimuksen 23 - 26 mukainen tietokoneohjelma, 00 tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia sinimuotoisen | signaalin käyttämiseksi ohjaussignaalina.

^ 28. Jonkin patenttivaatimuksen 23 - 27 mukainen tietokoneohjelma, O) tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia tavoitekuvion o muodostamiseksi näyttölaitteelle ohjaussignaalin perusteella, jossa tavoiteku- 00 viossa asema- ja liikenopeusarvot sijaitsevat keskenään kohtisuoran koor dinaatiston eri akseleilla ja säätää vahvistuskerrointa anturilta saatavien todel- 14 listen asema-ja liikenopeusarvojen perusteella määritellyn vastaavan kuvaajan perusteella.

29. Patenttivaatimuksen 27 tai 28 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia ympyrän tai ellipsin muotoisen kuvaajan muodostamiseksi.

30. Jonkin patenttivaatimuksen 23 -29 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma käsittää ohjelmakoodia säätämisen tekemiseksi automaattisesti.

31. Jonkin patenttivaatimuksen 23 - 30 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että tietokoneohjelma on sovitettu ohjaamaan kallionporaus-laitteen puomia. C\J δ c\j i o o CO X cc CL δ CO LO o o C\l 15