FI126101B - Rekisteröintilaite ja menetelmä ainakin yhden porakoneparametrin rekisteröimiseksi - Google Patents

Description

Rekisteröintilaite ja menetelmä ainakin yhden porakoneparametrin rekisteröimiseksi kalliota porattaessa

TEKNINEN ALA

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja rekisteröintilaitetta ainakin yhden porakoneparametrin rekisteröimiseksi kallioon porattaessa. Edelleen keksintö koskee tietokoneohjelmaa keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi. Lisäksi keksintö koskee tällaisen rekisteröintilaitteen käsittävää kallioporakonetta ja kalliopo-rakoneen käsittävää porauslaitetta.

TEKNIIKAN TASO

Porauslaite sisältää puomin, jonka yksi pää on ohjattavasti kiinnitetty kannattimeen, kuten ajoneuvoon, yhden tai useamman ohjauselimen kautta ja jonka toiseen päähän on järjestetty syöttöpalkki, joka kantaa keksinnön mukaista iskukoneistoa, johon kuuluu kallioporakone. Porakone on syöttöpalkkia pitkin siirtyvä. Iskevässä porauksessa porakone käsittää useimmiten myös iskukoneiston, jossa on hydraulisesti käytetty iskumäntä iskuaallon tuottamiseksi, joka leviää poratangon kautta kovametal-linastoilla varustettuun porakruunuun. Kun iskuaalto osuu porakruunuun, sen ko-vametallinastat painuvat kallion sisään, mikä tuottaa sen verran suuren voiman, että kallio murskautuu.

Kallionporauslaitteet ovat usein suhteellisen paikoillaan pysyviä ja pysyvät kallion-porauspaikalla eikä niitä siirretä kovin usein kaivoksesta toiseen. Porauslaitteet mit-taavat automaattisesti porauslaitteen syöttöpalkkien käyttöaikaa. Tavallisesti käyttö-aikalaskin laskee tämän päivän porauslaitteissa lisäksi porauslaitteen puomin käyttöajan. Ongelmana on kuitenkin ratkaista, onko itse porakone ollut samanaikaisesti aktiivinen. Porakone saattaa olla esimerkiksi vaihdettu, ja usein käyttäjällä on lisäksi pari kappaletta porakoneita samaan porauslaitteeseen, jotta porauslaite pystyy olemaan jatkuvasti käytössä, tarvitsematta olla riippuvainen siitä, suoritetaanko samanaikaisesti jossakin porakoneessa huoltoa. Siksi käyttäjä arvioi kyseisen porakoneen käyttöajan tavallisesti käsin.

Ongelmana on se, että porakoneen käyttöaika on ratkaiseva parametri arvioitaessa eri kokeita, joita tehdään työssä kenttäkokeiden aikana sekä huoltotöissä. Porakoneen käyttöajalla on myös merkitystä muiden porakoneparametrien laskennassa. Siksi teollisuuden piirissä on toiveena saada aikaan parannettu menetelmä ja laite rekisteröimään, milloin porakone on aktiivinen.

Julkaisussa US 2003/0004603 AI on esitetty laite, jonka avulla voidaan rekisteröidä iskutyökalun, erityisesti hydraulisen vasaran todellisten työiskujen lukumäärä. Laite käsittää pietsoanturin, joka generoi mittaussignaaleja iskujen aiheuttamien kiihtyvyyksien perusteella. Pietsoanturin generoimat signaalit muunnetaan laitteessa digitaalisiksi signaaleiksi, joita käsitellään mikroprosessorin avulla.

KEKSINNÖN SELVITYS

Keksinnön ensimmäisenä tavoitteena on saada aikaan johdannossa mainittu rekiste-röintilaite, joka ratkaisee edellä olevat ongelmat.

Ratkaisuna on rekisteröintilaite, jolla on patenttivaatimuksessa 1 esitetyt tunnusmerkit. Tällainen kallioporakoneeseen järjestettäväksi tarkoitettu rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään ainakin yhden porakoneparametrin kallioon porattaessa, jolloin rekisteröintilaite käsittää sisäisen generaattorin, joka syöttää rekisteröintilaitteelle virtaa silloin kun kallioporakone on aktiivinen, ja suunta-anturin, joka suunta-anturi on järjestetty havaitsemaan, että porakone värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan, jolloin rekisteröintilaite käsittää välineet rekisteröimään ensimmäiseksi pora-koneparametriksi ajanjakson, jonka porakone värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan, ja rekisteröintilaite käsittää lisäksi transponderin, joka on järjestetty syöttämään tilapäisesti virtaa rekisteröintilaitteille radiosignaalilla, joka on lähetetty ulkoisesta ohjelmointi-ja luentayksiköstä.

Porakoneen aksiaalisella pituussuunnalla tarkoitetaan iskumännän aksiaalista ulottuvuutta, ts. sen ulottuvuutta iskumännän symmetria-akselia pitkin yhdensuuntaisena iskusuuntaan nähden. Samalla tavalla porakoneen säteittäinen ulottuvuus tarkoittaa iskumännän säteittäistä ulottuvuutta sädettä pitkin lähtien iskumännän symmetria-akselista tasossa kohtisuoraan männän symmetria-akselia kohti.

Koska rekisteröintilaitteelle syötetään virtaa sisäisellä generaattorilla, rekisteröinti-laite on mahdollista järjestää yksittäiseen porakoneeseen, jolloin jokainen pora-koneyksilö on mahdollista varustaa yksilöllisellä anturilla, ja edelleen koska havaitaan kallioporakoneen aksiaalisessa pituussuunnassa syntyvät värähtelyt, on mahdollista havaita, milloin iskukoneisto on aktiivinen, jolloin on mahdollista rekisteröidä se todellinen ajanjakso, jonka yksittäinen kallioporakone on ollut käytössä, ts. värähdellyt aksiaalisessa pituussuunnassaan, mikä tapahtuu silloin kun iskukoneisto on aktiivinen. Itsenäisestä rekisteröintilaitteesta on etua käytössä, koska akkuja ei tarvitse vaihtaa. Nykyään mitataan sen sijaan porauslaitteen käyttöaikaa, ja siksi jo kaisen yksittäisen porakoneen käyttöajan arvioi käyttäjä, koska jokaisella poraus-laitteella saattaa olla suuri joukko porakoneita, joita vaihdetaan ja joista jokin saattaa olla huollettavana, ja siksi on vaikeaa arvioida yksittäisten porakoneiden käyttöaika.

Keksinnöstä seuraa siksi se etu, että huolto voidaan suorittaa tarveperusteisesti sen asemesta, että se suoritetaan arvioidun ajan jälkeen. Tämä oikea käyttöaika lasken-taparametrina, sen asemesta, että käytetään oletettua käyttöaikaa, käyttäjä voi arvioida kenttäkokeiden tulokset varmemmin ja yksinkertaisemmin, lisäksi muutkin parametrit, kuten käyttöaste, voidaan laskea virheettömämmin, ja siten esimerkiksi odotettu kuluminen sekä porakoneen huoltotarve voidaan arvioida virheettö-mämmin. Eräässä toisessa suoritusmuodossa käytetään mainittua, käyttöaika-perusteisen huollon ajanjakson rekisteröintiä. Tätä huolto strategiaa on pidettävä parempana kuin kalenteriaikaan perustuvia huoltotoimenpiteitä. Käyttöaika-perusteinen huolto tulee lisäämään kallioporakoneiden tuottavuutta, koska huomioon otetaan todellinen käyttöaika sen asemesta, että käyttäjä arvioi käyttöajan käsin ja siten myös sen milloin huoltoa tarvitaan, mikä arvioidaan tietyllä varmuusmargi-naalilla ajan suhteen ja siksi tuotantoaika pienenee. Tämä helpottaa huoltoteknikko-ja sekä muiden porakonesäätöjen laskelmissa että itse työssä kenttäkokeissa, koska käyttöaika on ratkaiseva erilaisissa testeissä, joita suoritetaan kenttäkokeissa.

Koska rekisteröintilaitteeseen on järjestetty transponderi, porakoneparametrit voidaan lukea ilman ulkoista virransyöttöä porauslaitteesta. Silloin on mahdollista sekä rekisteröintilaitteen aktivointi että virransyöttö energialla, joka saadaan ulkoisesta luentayksiköstä lähetettävästä antennisignaalista, silloin kun porakoneparametreja luetaan tai ohjelmoidaan ulkoisella yksiköllä. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan rekisteröintilaite käsittää RFID-yksikön (radiotaajuustunnistus) langatonta tiedonsiirtoa varten, jolloin RFID-yksikkö käsittää transponderin.

Keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen eräässä suoritusmuodossa suunta-anturi käsittää pietsosähköisen anturin. Pietsosähköinen anturi käsittää pietsosähköinen kiteen, joka on järjestetty tunnistamaan värähtelyt tai värisyttämään porakonetta aksi-aalisesti. Tällöin suunta-anturi on järjestetty havaitsemaan porakoneen värähte-lysuunta. Kun pietsosähköinen kide altistuu säännöllisille värähtelyille, kuten mainituille värähtelyille yhdessä suunnassa, se tuottaa sähköisen jännitteen.

Se, että rekisteröintilaite käsittää sisäisen generaattorin, joka syöttää virtaa rekiste-röintilaitteelle silloin kun kallioporakone on aktiivinen, ratkaisee edelleen ongelman välttää ulkoinen virransyöttö ulkoisella jännitelähteellä rekisteröintilaitteen sähköi selle piirille, mikä on etu, koska kallioporakone on tavallisesti vaikeapääsyisessä ja likaisessa ympäristössä, jossa piirin virransyöttöongelmaa on vaikea ratkaista. Nykyisin muut käyttöaikalaskimet ovat tavallisesti sähköisiä, mutta sähköinen käyttö-aikalaskin tarvitsee kuitenkin jännitteensyötön jollakin tapaa, kuten akut tai ulkoisen jännitteensyötön. Ratkaisumme ei tarvitse galvaanista liitäntää porauslaitteeseen tai johonkin muuhun ulkoiseen varusteeseen. Jos piiri sen sijaan varustettaisiin akulla, akku olisi vaihdettava tai sen toiminta olisi joskus tarkastettava, mistä me nyt pääsemme eroon. Edullisessa suoritusmuodossa mainittu generaattori käsittää pietsosähköisen generaattorin, joka muuntaa värähtelyt sähköiseksi jännitteeksi. Pietsosähköinen generaattori käsittää pietsosähköisen kiteen. Käyttämällä piet-sosähköistä generaattoria on mahdollista hyödyntää porakoneen värähtelyt energialähteenä siten, että pietsosähköinen generaattori muuntaa värähtelyenergian porakoneen aksiaalisessa pituussuunnassa sähköiseksi energiaksi niin, että aikaansaadaan virta, jota voidaan hyödyntää rekisteröintilaitteen käyttämiseen, ja siksi ei tarvita mitään ulkoista tai vaihdettavaa energialähdettä kuten akkua. Pietsosähköinen anturi tai generaattori voi tällöin käyttää samaa kidettä.

Keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen erään suoritusmuodon mukaan rekiste-röintilaite on liitetty kallioporakoneeseen järjestettyyn pietsosähköiseen paineanturiin, joka on sovitettu tunnistamaan iskukoneistopaine, jolloin rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään mainittu iskukoneistopaine toiseksi porakoneparametriksi. Keksinnön mukaisen laitteen erään toisen suoritusmuodon mukaan muita kalliopo-rakoneparametreja ovat jotkin seuraa vista: huoltoväli, käyttöaika, iskukoneistopaine, asiakastunnistus, porauslaitetunnistus, porakonetunnistus.

Keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen erään suoritusmuodon mukaan rekisteröintilaite on liitetty impulssintuottavaan laitteeseen järjestettyyn pietsosähköiseen paineanturiin, joka on sovitettu tunnistamaan iskukoneistopaine, iskukoneistoa käyttävä hydraulinen paine, jolloin rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään mainittu iskukoneistopaine toiseksi porakoneparametriksi.

Keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen erään suoritusmuodon mukaan rekisteröintilaite on sisällytetty impulssintuottavan laitteen johonkin kuoriosaan. Keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen eräässä edullisessa suoritusmuodossa rekisteröintilaite on sisällytetty koteloon, kuten kiinnityslaitteeseen. Siten rekisteröintilaite on hyvin järjestetty tunnistamaan porakoneen värähtelyt. Tämän sijoituksen takia rekis-teröintilaitteesta tulee edelleen yksinkertaisesti asennettava ja käytettävä. Rekiste-röintilaitteesta tulee myös lujatekoinen ja kestävä likaisia ympäristöjä vastaan, kos ka se on koteloitu. Tällöin on lisäksi mahdollista käyttää rekisteröintilaitetta jo valmistetuissa koneissa.

Keksinnön toisena tavoitteena on saada aikaan johdannossa mainittu menetelmä, joka ratkaisee edellä esitetyt ongelmat. Menetelmä käsittää vastaavat edut kuten laitteen edellä selitetyt edut.

Keksintö käsittää edelleen tietokoneohjelman, joka ohjelma käsittää ohjelmakoodin patenttivaatimusten 7-11 mukaisen menetelmän ohjaamiseksi. Lisäksi keksintö käsittää tietokoneluettavan välineen, jossa on tietokoneohjelma tallennettuna, joka tietokoneohjelma on suunniteltu saamaan loogisen yksikön suorittamaan jonkin patenttivaatimusten 7-11 mukaisista vaiheista.

Keksintö käsittää myös porauslaitteen, jossa on jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen rekisteröintilaite.

Keksinnön edulliset jatkokehittelyt ilmenevät jäljempänä olevasta selityksestä ja patenttivaatimuksista.

KUVIOIDEN SELITYS

Keksintöä selitetään lähemmin kuvaamalla suoritusesimerkkejä viittaamalla oheis-tettuihin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää porauslaitetta, jossa on keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen käsittävä porakone, kuvio 2 esittää perspektiivikuvaa porakoneesta, joka käsittää kuviossa 1 esitetyn rekisteröintilaitteen, kuvio 3A esittää aksiaalista läpileikkausta kuviossa 2 esitetystä rekisteröintilaittees-ta, kuvio 3B esittää erästä toista rekisteröintilaitetta keksinnön erään suoritusmuodon mukaan, kuvio 4A esittää rekisteröintilaitteen luentaa keksinnön mukaisella, kädessä pidettävällä yksiköllä, kuvio 4B esittää kuvion 4A kädessä pidettävää yksikköä, kuvio 5A esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista menetelmää lohkokaavion muodossa, ja kuvio 5B esittää kaaviomaisesti erästä toista keksinnön mukaista menetelmää lohkokaavion muodossa.

SUORITUSESIMERKKIEN SELITYS

Seuraava selitys kuvaa maanalaista porauslaitetta, mutta keksintöä voidaan soveltaa myös maanpäälliseen porauslaitteeseen.

Kuvio 1 esittää kallionporauslaitetta 10 tunnelinajoon, malminlouhintaan tai kalli-onlujituspulttien asennukseen esim. tunnelinajossa tai kaivostoiminnassa. Porauslai-te 10 käsittää puomin 11, jonka yksi pää 11a on ohjattavasti kiinnitetty kannatti-meen 12, kuten ajoneuvoon, yhden tai useamman ohjauselimen kautta ja jonka toiseen päähän 11b on järjestetty syöttöpalkki 13, joka kantaa keksinnön mukaista is-kukoneistoa, johon kuuluu impulssintuottava laite porakoneen 14 muodossa. Pora-kone 14 on syöttöpalkkia 13 pitkin siirtyvä. Itse porakone voidaan kiinnittää esim, kelkkaan, joka puolestaan kulkee syöttöpalkkia pitkin. Porakone käsittää isku-koneiston, joka tuottaa iskuaaltoja, jotka siirtyvät poraputken 15 ja porakruunun 18 kautta kallioon 17. Iskukoneisto käsittää tällöin iskuelimen, edestakaisin liikkuvan iskumännän ja niska-adapterin, joita ei ole esitetty. Niska-adapteri on varustettu välineillä, esimerkiksi kierteillä, joita ei ole esitetty, poraputkeen 15 liittämistä varten. Iskumäntä on järjestetty toimimaan iskujen avulla niska-adapterin ylempää päätä vasten, jolloin ensimmäinen osa iskumäntää on sovitettu iskemään niska-adapteria vasten ja siten siirtämään iskuenergiaa poratangoille. Kelkkaa ja siten porakonetta ajamalla syöttöpalkkia pitkin kallion suuntaan porakruunu painautuu kalliota vasten. Sitä hydraulista painetta, joka käyttää hydraulimoottoria, joka käyttää isku-koneistoa, kutsutaan yleisesti iskukoneistopaineeksi, ja se ilmaisee, millä voimalla porakruunu painautuu kalliota vasten.

Kuvio 2 esittää perspektiivikuvana yksityiskohtaisemmin kuvion 1 porakonetta 14. Porakone 14 käsittää konekotelon 22, jossa on edestakaisin liikkuva iskumäntä. Ko-nekotelo 22 koostuu useammista kuoriosista 22a-22d. Konekotelo on järjestetty olennaisesti sulkemaan iskukoneisto hydraulisesti. Konekotelon sisässä, ei esitetty, on mäntäputki, joka on järjestetty sijoittamaan iskumäntä liikkuvaksi. Porakoneeseen on järjestetty rekisteröintilaite 28. Rekisteröintilaite 28 on järjestetty tunnistamaan, milloin porakone on aktiivinen, sekä rekisteröimään ja tallentamaan pora- koneparametrit. Rekisteröintilaite 28 on sisällytetty koteloon, joka on mukautettu asennettavaksi porakoneen johonkin kuoriosaan. Tässä tapauksessa rekisteröintilaite on järjestetty kiinnityslaitteen 30 sisään, kierteiseen ruuvilaitteeseen. Rekisteröinti-laitetta asennettaessa porataan reikä siihen kuoriosaan 22c, johon rekisteröintilaite on määrä asentaa, ja kiinnityslaite ruuvataan reikään kiinni. Rekisteröintilaite on tässä valettu koteloon, jotta se kestää rasittavan ympäristön, jossa on mm. voimakkaita värähtelyjä ja epäpuhtauksia kuten pölyä, porajauhetta ja öljyä. Kotelo voi olla myös jokin muu, kuten toisentyyppinen kiinnityslaite, esimerkiksi pultti. Rekiste-röintilaitteen koteloinnin koko ja vaatimukset määrittävät rekisteröintilaitteen elimen fyysisen koon ja muotoilun. Tässä tapauksessa tarkoituksena on, että se on helposti asennettava.

Kuvio 3A esittää aksiaalista läpileikkausta kuvion 2 rekisteröintilaitteen suoritusmuodosta. Rekisteröintilaite 28a on sisällytetty kierteet 29 ja pään 30 käsittävään muviin. Rekisteröintilaite 28a käsittää sähköisen piirin, johon kuuluu looginen yksikkö 31, kuten CPU (keskusprosessiyksikkö), FPGA-yksikkö (field-programmable gate array) tai jokin muu looginen ohjelmoitava yksikkö, ja muistielin 32 käsittäen katoamattoman muistin, kuten esimerkiksi flash-muistin, sekä I/O-yksikkö 34 (kir-joitus-/lukuelin) tietojen tallentamiseksi ja muistiin tallennettuihin tietoihin pääsemiseksi. Rekisteröintilaitteeseen 28a on järjestetty ainakin yksi suunta-anturi 35, joka on järjestetty impulssintuottavaan laitteeseen tunnistamaan värähtelyt pituussuunnassa R, joka on yhdenmukainen porakoneen aksiaalisen pituussuunnan kanssa, sen avulla, että se käsittää pietsosähköisen kiteen.

Rekisteröintilaite 28 käsittää myös pietsosähköisen generaattorin 36 virran syöttämiseksi rekisteröintilaitteelle 28. Pietsosähköinen generaattori 36 on järjestetty tuottamaan virtaa silloin kun se värähtelee ennalta määrätyssä suunnassa. Porattaessa kalliokontaktissa tai ilman sitä porakone värähtelee iskuaaltojen takia, joita porakone aiheuttaa. Värähtelyt ovat siten voimakkaimmillaan poraussuunnassa, ts. pora-koneen aksiaalisessa pituussuunnassa. Syntyvät värähtelyt pietsosähköinen kide muuntaa sähköiseksi energiaksi, jota voidaan hyödyntää sähköisen piirin käyttämiseen pietsosähköisessä generaattorissa 36. Tällöin pietsosähköinen generaattori järjestetään fyysisesti siten, että se tuottaa virtaa ainoastaan silloin kun porakone värähtelee poraussuunnassa. Pietsosähköisen generaattorin 36 virtaa hyödynnetään tällöin rekisteröintilaitteen 28 käyttövirtana.

Rekisteröintilaite sisältää edelleen ajanrekisteröintiyksikön 38A, joka rekisteröi ajanjakson T porakoneparametriksi muistiin 32. Ajanrekisteröintiyksikkö 38A käsittää kellon, jossa on oskillaattoripiiri, jolloin ajanrekisteröintiyksikkö lisää uuden pulssin muistiin joka kerta kun ajanrekisteröintiyksikkö laskee kulloisenkin aikape-rusteen mukaisen jakson. Ajanrekisteröintiyksikkö voi käyttää esimerkiksi 1 Hz:n oskillaattoripiiriä, tällöin aikaperusteena on yksi (1) sekunti ja tässä lisätään uusi pulssi kerran sekunnissa. Rekisteröintilaitteen sähköisen piirin kello on järjestetty siten, että yksi pulssi lisätään joka sekunti kun värähtely on meneillään. Siten käyttöaika voidaan rekisteröidä muistiin 32. Pulssien lukumäärä K tallennetaan muis-tiyksikköön 32. Jaksojen kokonaismäärä on silloin kokonaisaika, jolloin rekisteröin-tilaite on rekisteröinyt ajan. Muutakin aikaperustetta voidaan käyttää, kuten esimerkiksi 0,5-10 s, aikaperuste valitaan sen mukaan, kuinka tarkka mittaus on suoritettava siitä, kuinka kauan porakone on ollut käytössä. Voidaan myös käyttää aikaperustetta, jolla on jokin muu tarkoitus, kuten aikaa kahden huolto välin välillä. Koska pietsosähköisen generaattorin 36 virtaa hyödynnetään rekisteröintilaitteen 28 käyt-tövirtana samanaikaisesti kun porakone on aktiivinen, rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään aikaa ainoastaan silloin kun pietsosähköinen generaattori käyttää re-kisteröintilaitetta. Kun poraus loppuu ja siksi värähtelyt lakkaavat, laskin pysähtyy energiapuutteen takia, ts. että pietsosähköinen generaattori lopettaa sähköisen energian tuottamisen. Koska muisti on staattista tyyppiä, ei-katoavaa, muisti säilyttää viimeisimmän tallennetun arvon jännitteen kadotessa. Tällä tavalla saadaan koko-naiskäyttöaika tallennettua porakoneparametriksi staattiseen muistiin.

Jotta tiedot, kuten porakoneparametrit, voidaan lukea rekisteröintilaitteen muistista 32, käytetään tässä tapauksessa RFID-järjestelmää (radiotaajuustunnistus). RFID-järjestelmä muodostuu kolmesta komponentista, RFID-yksiköstä: transponderista, antennista ja lukuyksiköstä. Antenni saa aikaan sähkömagneettisen kentän, joka vä-rähtelee tietyllä taajuudella. Kenttä aktivoi ja käyttää transponderia, joka lähettää yksilöllisen koodin, jonka antenni sieppaa. Lukuyksikkö kääntää ja tulkitsee signaalin ja esittää sen esimerkiksi lukuyksikön näytöllä. Transponderi muodostuu kotelossa olevasta pienestä antennista ja loogisesta yksiköstä, kuten mikrosirusta (IC-piiri).

Rekisteröintilaite käsittää tällöin myös RFID-yksikön 42, jossa on transponderi 43, sekä antennin 46. Tässä tapauksessa reikä on porattu pulttiin/koteloon ja antenni 46 asennettu reikään. Antenni 46 on esimerkiksi kuparilankaa tai jotakin muuta, jolla on samanlaiset ominaisuudet. Jotta saadaan suurempi kantama RFID-yksikölle, antenni on tässä tapauksessa galvaanisesti eristetty muusta kotelosta. RFID-järjestelmä käsittää tässä tapauksessa myös ei-esitetyn, kädessä pidettävän yksikön. Kädessä pidettävä yksikkö käsittää antennin, loogisen yksikön, lukuyksikön ja muistin. Kädessä pidettävä yksikkö toimii RFID-tekniikalla.

Rekisteröintilaitetta luettaessa, esimerkiksi luettaessa jotakin porakoneparametria, kuten käyttöaikaa T, aktivoituu transponderi 43 rekisteröintilaitteen RFID-yksikössä 42 kädessä pidettävästä yksiköstä saapuvan antennisignaalin avulla. Kädessä pidettävä yksikkö lähettää tällöin sekä tietosignaalin että riittävän suuren energiamäärän aktivoidakseen RFID-yksikön 42 niin, että se voi lähettää tietoja ennen kuin se tulee jälleen virrattomaksi. Tämä tekniikka mahdollistaa sen, että muisti voidaan lukea ja ohjelmoida rekisteröintilaitteessa syöttämättä tälle samanaikaisesti omaa energiaa, vaan sen sijaan se saa energian antennisignaalin mukana, joka lähetetään ulkoisesta kädessä pidettävästä yksiköstä. Näin ollen porakoneparametrit voidaan lukea, vaikka porakone ei ole aktiivinen, siten, että pietsosähköinen kide käyttää rekisteröinti-laitetta. Sen jälkeen RFID-yksikkö 42 hakee tiedot, kuten porakoneparametrit, kuten käyttöajan T, muistista I/O-yksikön (kirjoitus-/lukuyksikkö) ja antennin 46 kautta ja lähettää ne kädessä pidettävälle yksikölle.

Kuvio 3B esittää aksiaalista läpileikkausta rekisteröintilaitteen 28b eräästä toisesta suoritusmuodosta. Tämän suoritusmuodon erottaa edellä olevasta se, että samaan sähköiseen piiriin on sisällytetty useampia ajanrekisteröintiyksikköjä. Näitä voidaan käyttää eri asioihin, esim. ajanrekisteröintiyksikkö 38B, joka voidaan nollata ja ajanrekisteröintiyksikkö 38C, jota ei voi nollata.

Myös muistipaikkojen 32a-32c lukumäärää voidaan lisätä muistiyksikössä. Edelleen ajanrekisteröintiyksiköiden 38a-38c lukumäärää voidaan lisätä. Muistipaikka voidaan määritellä esimerkiksi siten, että sitä ei voi nollata siellä, mihin käyttöaika tallennetaan. Yhtä tai useampaa muistipaikkaa 32a-32c käytetään tallentamaan porakoneparametrit Ml, M2, M3, kuten huollon välinen aika, tiettyyn koneosaan käytetty aika jne. Edelleen muistin paikkoja 32a-32c voidaan käyttää tallentamaan muita porakoneparametreja, kuten huolto väli, asiakastunnistus, porauslaitetunnistus, pora-konetunnistus jne. RFID-yksikköä voidaan myös käyttää ohjelmoimaan muistiyk-sikkö muilla tiedoilla käyttöajan lisäksi esim. porakoneidentiteetti, asiakas, päivämäärä, huolto väli ja porauslaitetyyppi.

Hydrauliseen iskukoneistopiiriin voidaan myös järjestää paineanturi 48, joka on liitetty sähköiseen piiriin, kuten pietsosähköinen paineanturi. Jotta anturi voi tunnistaa esimerkiksi iskukoneistopaineen iskukoneiston hydraulisessa järjestelmässä, porataan reikä, joka yhdistää hydraulisen järjestelmän porakoneen 14 sopivassa paikassa olevaan anturiin, ei esitetty. Anturin sijainti porakoneessa on tärkeä, ja se valitaan edullisesti siten, että ylimääräisen reiän poraaminen on yksinkertainen toimenpide porakoneen tuotannossa. Paineanturi tunnistaa hydrauliöljypaineen iskukoneistopii-rissä ja tämä tallennetaan lisäporakoneparametriksi muistiin. Paineanturi on tällöin liitetty rekisteriyksikössä 30 olevaan, sisäiseen loogiseen yksikköön 31. Tämä mahdollistaa sen, että tunnistetuista ajan ja paineen mittausarvoista voidaan laskea ja dokumentoida ajankohtainen taajuus, iskukoneistopaine, iskuenergia, antoteho ja käyttöaika sekä tallentaa nämä tiedot muistiin M3, sen takia, että muut tunnetut po-rakoneparametrit on rekisteröity porauslaitteen ohjausjärjestelmään. Hyödyntämällä otantateoreemaa ja jos iskukoneistopaine rekisteröidään vähintään kaksinkertaisella iskukoneistotaajuudella, jokaisena ajankohtana on mahdollista rekisteröidä ajankohtainen iskukoneistotaajuus.

Liittämällä useampia porakoneeseen sopivasti sijoitettuja antureita keksinnön mukaisen rekisteröintilaitteen antureihin on myös mahdollista rekisteröidä muita pora-koneparametreja kuten ajankohtainen vaimennuspaine ja/tai pyörimisnopeus, jolloin anturi on sopivasti sijoitettu hydraulimoottoriin esimerkiksi pyörimisnopeuden tunnistamiseksi. Ilmanpaineen tunnistamiseksi voiteluöljypiiristä voidaan myös järjestää eräs toinen anturi. Monien erilaisten porakoneparametrien tunnistamisen ja tallentamisen takia käyttäjän on yksinkertaisempaa suorittaa kenttäkokeiden sekä käyt-töperusteisen huollon seurantaa.

Myös suoritusmuodot edellä olevien suoritusmuotojen yhdistelmistä tai osista ovat mahdollisia.

Kuvio 4A esittää, kuinka käyttäjä 60 lukee samantyyppistä rekisteröintilaitetta 28c kuin edellä selitetty rekisteröintilaite, kädessä pidettävän yksikön 62 avulla, kuten edellä on mainittu. Käyttäjä 60 seisoo aivan lähellä porauslaitetta 10, jota ei ole esitetty kokonaisuudessaan. Tässä tapauksessa käyttäjä lukee, ohjelmoi tai päivittää rekisteröintilaitteen 28c muistiin tallennettuja tietoja, kuten edellä selitettyjä pora-koneparametreja, kädessä pidettävällä yksiköllä 62 langattoman tiedonsiirron kautta RFID-tekniikalla. Lukuetäisyys on tässä tapauksessa rajoitettu arvoon < 10 m. Kädessä pidettävä yksikkö 62 mukautetaan edelleen tavoitteeseemme varustamalla se spesifisellä käyttäj äohj elmalla.

Radiotaajuustunnistusta varten sähköinen merkintä on suoritettu RFID-yksikössä rekisteröintilaitteessa siten, että sen muistiin on tallennettu yksilöllinen koodi. Koodi voidaan lukea läheltä kädessä pidettävällä yksiköllä antennin 63 avulla, joka on järjestetty kädessä pidettävään yksikköön. Rekisteröintilaite voidaan lukea langattoman tiedonsiirron avulla riippumatta impulssintuottavan laitteen aktivointitasosta, koska transponderi saa energian radiosignaalista.

Kuvio 4B esittää kädessä pidettävää yksikköä 62, joka esitetään kuviossa 4A. Kädessä pidettävä yksikkö käsittää loogisen yksikön 64 yksikön ohjaamiseksi, muis-tiyksikön 65 lähetettävien tai vastaanotettujen tietojen tallentamiseksi, antennin 63, RFID-piirin 70 sekä I/O-yksikön, joka käsittää näppäimistön 72 ja näytön 74.

Kuvio 5A esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista menetelmää lohkokaavion muodossa.

Paikka 100 osoittaa sekvenssin alkua.

Paikka 110 aktivoi rekisteröintiyksikön.

Paikka 120 rekisteröi, että iskukoneisto on aktiivinen.

Paikka 130 osoittaa porakoneparametrin rekisteröintiä.

Paikka 140 osoittaa porakoneparametrin tallentamista muistiin.

Paikka 150 osoittaa sekvenssin päättymistä.

Kuvio 5B esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista menetelmää lohkokaavion muodossa.

Paikka 200 osoittaa sekvenssin alkua.

Paikka 210 osoittaa rekisteröintiyksikön aktivointia.

Paikka 220 osoittaa vastaanottoa kyselystä, joka koskee jonkin muistissa olevan porakoneparametrin lukemista.

Paikka 230 osoittaa muistiin tallennetun porakoneparametrin lähettämistä.

Paikka 240 osoittaa sekvenssin päättymistä.

Claims (15)

1. Rekisteröintilaite (28a-28c), joka on tarkoitettu järjestettäväksi kalliopora-koneeseen (14), jolloin rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään ainakin yhden porakoneparametrin (T, M1-M3) kalliota (17) porattaessa, tunnettu siitä, että rekisteröintilaite käsittää sisäisen generaattorin, joka syöttää rekisteröintilaitteelle virtaa silloin kun kallioporakone on aktiivinen, ja suunta-anturin (35), joka on järjestetty havaitsemaan, että porakone värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan (R), jolloin rekisteröintilaite käsittää välineet, jotka rekisteröivät ensimmäiseksi porakonepara-metriksi ajanjakson (T), jolloin porakone värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan (R), ja että rekisteröintilaite käsittää lisäksi transponderin (43), joka on järjestetty syöttämään tilapäisesti virtaa rekisteröintilaitteelle ulkoisen radiosignaalin kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rekisteröintilaite (28a-28c), jossa suunta-anturi (35) käsittää pietsosähköisen anturin.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen rekisteröintilaite (28a-28c), jossa mainittu generaattori käsittää pietsosähköisen generaattorin (36).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen rekisteröintilaite (28a-28c), jossa rekisteröintilaite on liitetty kallioporakoneeseen järjestettyyn pietsosähköiseen paineanturiin (48), joka on sovitettu tunnistamaan iskukoneistopaine, jolloin rekisteröintilaite on järjestetty rekisteröimään mainittu iskukoneistopaine toiseksi pora-koneparametriksi (Ml-M3).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen rekisteröintilaite (28a-28c), jossa rekisteröintilaite on sisällytetty kallioporakoneen (14) kuoriosaan (22c).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen rekisteröintilaite (28a-28c), jossa rekisteröintilaite on sisällytetty kiinnityslaitteeseen (28).

7. Menetelmä ainakin yhden porakoneparametrin rekisteröimiseksi porakoneeseen järjestetyllä rekisteröintilaitteella (28a-28c) kalliota porattaessa, tunnettu siitä, - että rekisteröintilaitteelle (28a-28c) syötetään virtaa sisäisellä generaattorilla silloin kun kallioporakone (14) on aktiivinen, - että havaitaan, milloin kallioporakone (14) värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan (R), - että ensimmäiseksi porakoneparametriksi rekisteröidään ajanjakso (T), jonka kal-lioporakone (14) värähtelee aksiaalisessa pituussuunnassaan (R), - ja että rekisteröintilaitteeseen (28a-28c) sisällytetty transponderi (43) järjestetään syöttämään tilapäisesti virtaa rekisteröintilaitteelle ulkoisesta radiosignaalista saatavan energian avulla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa menetelmään sisältyy edelleen mainittujen värähtelyjen rekisteröinti pietsosähköisellä anturilla (35).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 7-8 mukainen menetelmä, jossa rekisteröinti-laitteeseen (28a-28c) järjestetään pietsosähköinen generaattori (36), joka muuntaa mainitut värähtelyt sähköiseksi jännitteeksi.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, jossa rekisteröintilaite (28a-28c) liitetään kallioporakoneeseen (14) järjestettyyn pietsosähköiseen paineanturiin (48), joka sovitetaan tunnistamaan iskukoneistopaine, jolloin rekisteröintilaite (28a-28c) järjestetään rekisteröimään mainittu iskukoneistopaine toiseksi porakoneparametriksi.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen menetelmä, jossa mainittu rekisteröity ajanjakso (T) tai vastaava rekisteröity iskukoneistopaine luetaan langattomalla tiedonsiirrolla.

12. Tietokoneohjelma, joka ohjelma käsittää ohjelmakoodin jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukaisen menetelmän ohjaamiseksi.

13. Tietokoneluettava väline, jossa on tietokoneohjelma tallennettuna, joka tietokoneohjelma on suunniteltu saamaan loogisen yksikön suorittamaan jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukaiset vaiheet.

14. Kallioporakone (14), joka käsittää patenttivaatimusten 1-6 mukaisen rekisteröin tilaitteen (28a-28c).

15. Porauslaite (10), joka käsittää patenttivaatimuksen 14 mukaisen kallio-porakoneen (14). Patentkrav