NO338266B1

NO338266B1 - Rock drilling rig and method and apparatus for controlling the drilling direction of a rock drilling rig

Info

Publication number: NO338266B1
Application number: NO20084113A
Authority: NO
Inventors: Johan Larsson
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2016-08-08
Also published as: NO20084113L; SE0600437L; EP1989393A4; WO2007100284A1; CA2642614C; EP1989393A1; EP1989393B1; CA2642614A1; SE529623C2

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å styre boreretningen av en fjellborerigg. The present invention relates to a method and a device for controlling the drilling direction of a rock drilling rig.

Oppfinnelsens bakgrunn The background of the invention

Generelt innenfor fjellboring og i tunnelboring i særdeleshet blir en fjellborerigg ofte brukt der én eller flere boremaskiner blir støttet av hver sin bevegelige arm, såkalt bom. Bommene er vanligvis bevegelig festet til en bærer, slik som et kjøretøy, med ett eller flere ledd. Videre er hver boremaskin bevegelig festet med ett eller flere tilleggsledd til den ende av sin respektive bom som vender bort fra bæreren. Boremaskinen blir vanligvis festet ikke direkte til bommen, men via en mater langs hvilken boremaskinen kan bli ført under boring. In general within rock drilling and in tunnel drilling in particular, a rock drilling rig is often used where one or more drilling machines are supported by each moving arm, a so-called boom. The booms are usually movably attached to a carrier, such as a vehicle, by one or more links. Furthermore, each drilling machine is movably attached with one or more additional links to the end of its respective boom facing away from the carrier. The drilling machine is usually attached not directly to the boom, but via a feeder along which the drilling machine can be guided during drilling.

Vanligvis blir en konstruksjon brukt der bommen er festet til bæreren på en slik måte at bommen blir bevegelig om to ledd, og slik at manøvrering om disse to ledd for eksempel kan realiserer av en trefot- (engelsk: tripod) konstruksjon med to hydrauliske sylindre ordnet i hovedsak parallelt med bommen, som er festet til bæreren under og sideveis forskjøvet i hver sin retning, i forhold til festepunktet av bommen for å muliggjøre heving/senking og sideveis dreining av bommen. For å realisere bevegelsen av materen er i forhold til den andre ende av bommen en tilsvarende konstruksjon benyttet, der i tillegg de fremre sylindre er motsatt ordnet, det vil si festet til oversiden av bommen. På denne måte blir en fast lastretning på bestanddelene oppnådd, noe som har fordelen at et hvert slakk innenfor leddene har ingen eller bare liten påvirkning på bommen. Foran framleddet er det videre ordnet et roterende ledd med hvilket materen kan bli dreiet om lengdeaksen av bommen. Videre er der vanligvis et materhelningsledd med hvilket materen kan bli vinklet oppover/nedover. Denne doble trebenkonstruksjon har imidlertid ulempen at det fremre treben er plasskrevende og tungt, noe som fører til begrensninger av bomlengde og bomstivhet på grunn av momentbegrensninger ved festepunktet av bommen til bæreren. For å overkomme disse problemer har en bomkonstruksjon derfor blitt frembragt, hvor det fremre treben er byttet ut med rotasjonsledd. Fordelen med denne konstruksjonen er at rotasjonsleddene reduserer vekten av den ytre ende av bommen som i sin tur betyr at en både lengre og stivere bom kan bli benyttet. Videre kan bevegeligheten av materen bli øket. Usually, a construction is used where the boom is attached to the carrier in such a way that the boom becomes movable about two joints, and so that maneuvering about these two joints can for example be realized by a three-foot (English: tripod) construction with two hydraulic cylinders arranged essentially parallel to the boom, which is attached to the carrier below and laterally displaced in each direction, relative to the attachment point of the boom to enable raising/lowering and lateral turning of the boom. In order to realize the movement of the feeder, in relation to the other end of the boom, a corresponding construction is used, where in addition the front cylinders are oppositely arranged, that is, attached to the upper side of the boom. In this way, a fixed load direction on the components is achieved, which has the advantage that any slack within the joints has no or only little effect on the boom. In front of the front link, there is also a rotating link with which the feeder can be rotated about the longitudinal axis of the boom. Furthermore, there is usually a feeder tilt link with which the feeder can be angled upwards/downwards. However, this double wooden leg construction has the disadvantage that the front wooden leg is space-consuming and heavy, which leads to limitations of boom length and boom stiffness due to moment limitations at the attachment point of the boom to the carrier. In order to overcome these problems, a boom construction has therefore been produced, where the front wooden leg has been replaced with a rotary joint. The advantage of this construction is that the rotary joints reduce the weight of the outer end of the boom, which in turn means that a longer and stiffer boom can be used. Furthermore, the mobility of the feeder can be increased.

Den doble trebenløsning har roteringsenheten ordnet foran det fremre treben med følgen at et naturlig forhold mellom styrespak- (slik som en styrepinne eller styreball) bevegelse og materbevegelse blir oppnådd i alle tilfeller hvis de to dimensjoner av styrespaken blir direkte forbundet til de to ledd av det fremre treben. For eksempel kan en bevegelse forover av styrespaken bli innrettet for alltid å føre til at matertuppen (enden av materen som vender mot fjellet under boring) blir rettet nedover siden forover-/bakoverbevegelsen av styrespaken alltid er forbundet med materhelningsleddet. The double wooden leg solution has the rotation unit arranged in front of the front wooden leg with the result that a natural relationship between control lever (such as a control stick or control ball) movement and feed movement is achieved in all cases if the two dimensions of the control lever are directly connected to the two links of the anterior three legs. For example, a forward movement of the joystick can be arranged to always cause the feeder tip (the end of the feeder facing the rock during drilling) to be directed downwards since the forward/backward movement of the joystick is always connected to the feeder incline link.

Med hensyn til en bom med roterende ledd i steden for et fremre treben vil imidlertid reaksjonen av materen i forhold til manøvrering av styrespaken variere avhengig av posisjonen av materen i forhold til bommen, noe som fører til uønskede virkninger under boring. Følgelig finnes det et behov for en forbedret fjellborerigg. However, with regard to a boom with a rotating joint instead of a front wooden leg, the reaction of the feeder in relation to maneuvering the joystick will vary depending on the position of the feeder in relation to the boom, which leads to undesirable effects during drilling. Consequently, there is a need for an improved rock drilling rig.

I dokumentet US 4799556 A beskrives en borebom som har en leddet arm. Også i dokumentet US 4232849 A beskrives et borebomarrangement. In the document US 4799556 A, a drilling boom is described which has an articulated arm. Also in the document US 4232849 A a drilling boom arrangement is described.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelse å sørge for en anordning for å styre materretningen ved en fjellborerigg som løser problemet over. It is an aim of the present invention to provide a device for controlling the feed direction of a rock drilling rig which solves the above problem.

Dette og andre hensikter blir oppnådd ifølge den foreliggende oppfinnelse av en fjellborerigg som definert i krav 1, en fremgangsmåte som definert i krav 8 og en anordning som definert i krav 15. This and other purposes are achieved according to the present invention by a rock drilling rig as defined in claim 1, a method as defined in claim 8 and a device as defined in claim 15.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse blir det sørget for en anordning for å styre materretning ved en fjellborerigg, hvor fjellboreriggen omfatter en bom med en første ende og en andre ende, og en boremaskin innrettet ved bommen, der den første ende er festet til en bærer og hvor boremaskinen er festet til bæreren ved hjelp av bommen og den andre ende ved hjelp av minst et første leddelement og et andre leddelement, hvor de nevnte leddelementer er innrettet for å bli manøvrert av en operatør ved hjelp av styremiddel for å styre boreretningen av boremaskinen. Anordningen omfatter middel for å lese dreieposisjonen av den første leddinnretning, middel for å lese styresignaler fra operatøren ved hjelp av styremiddelet, og middel for å avgjøre en dreining av den andre leddinnretning på grunnlag av dreieposisjonen av den første leddinnretning på en slik måte at innflytelsen av leddinnretningen på bevegelsen av boremaskinen svarer til en retning operatøren har vist ved å bruke styremiddelet. According to the present invention, a device is provided for controlling feed direction at a rock drilling rig, where the rock drilling rig comprises a boom with a first end and a second end, and a drilling machine arranged at the boom, where the first end is attached to a carrier and where the drilling machine is attached to the carrier by means of the boom and the other end by means of at least a first joint element and a second joint element, where the said joint elements are arranged to be maneuvered by an operator by means of control means to control the drilling direction of the drilling machine. The device comprises means for reading the rotational position of the first joint device, means for reading control signals from the operator using the control means, and means for determining a rotation of the second joint device on the basis of the rotational position of the first joint device in such a way that the influence of the joint device on the movement of the drilling machine corresponds to a direction the operator has indicated by using the control means.

Dette har fordelen at isteden for å forbinde hver dimensjon av styrespaken mot et spesifikt fysisk ledd, blir stillingen av styrespaken isteden brukt som en referanse for retningen dit operatøren ønsker at boremaskinen skal bevege seg, og så blir en egnet bevegelse for det andre ledd beregnet på grunnlag av det første ledd. Bevegelsene av styrespaken blir følgelig frigjort fra forbindelsen til et spesifikt ledd som følger av kjent teknologi og blir isteden forbundet til "virtuelle" ledd som virker akkurat som om styrespakdimensj onene var direkte koplet til fysiske ledd. This has the advantage that instead of connecting each dimension of the control lever to a specific physical link, the position of the control lever is instead used as a reference for the direction in which the operator wants the drill to move, and then a suitable movement for the other link is calculated for basis of the first paragraph. The movements of the joystick are consequently freed from the connection to a specific joint resulting from known technology and are instead connected to "virtual" joints which act exactly as if the joystick dimensions were directly connected to physical joints.

Den første og/eller den andre og/eller den tredje leddinnretning kan bestå av rotasjonsleddinnretning slik som en roterende maskindel omfattende en rotasjonsmotor. Dette har fordelen av at den foreliggende oppfinnelse blir anvendelig på leddinnretninger ved hjelp av hvilke en stor bevegelsesfrihet kan bli oppnådd. The first and/or the second and/or the third joint device can consist of a rotary joint device such as a rotating machine part comprising a rotary motor. This has the advantage that the present invention can be applied to joint devices by means of which a great freedom of movement can be achieved.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Figur 1 beskriver en bom for en fjellborerigg hvor styrespaken kan bli koplet direkte mot spesifikke leddinnretninger. Figur 2 beskriver en bom for en fjellborerigg hvor en direkte kopling av dimensjonene av styrespaken mot fysiske leddinnretninger fører til uønskede virkninger. Figure 1 describes a boom for a rock drilling rig where the control lever can be connected directly to specific articulated devices. Figure 2 describes a boom for a rock drilling rig where a direct connection of the dimensions of the control lever to physical joint devices leads to undesirable effects.

Figur 3 viser en trådmodell for en bom ifølge figur 2. Figure 3 shows a wire model for a boom according to Figure 2.

Figur 4 viser bommen fra figur 2 hvor materen har blitt dreiet til en annen posisjon. Figur 5 viser et flytskjema av en eksemplarisk fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figure 4 shows the boom from Figure 2 where the feeder has been turned to a different position. Figure 5 shows a flowchart of an exemplary method according to the present invention.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser Detailed description of preferred designs

I figur 1 er fjellborerigg 1 vist. Fjellborerigg 1 omfatter en bom 2 en ende 2a av hvilken er festet til en bærer 10 slik som et kjøretøy 10, og ved den andre enden 2b av hvilken det er ordnet en mater 3 for å støtte en boremaskin 4. Boremaskinen 4 er forskyvbar langs materen 3. Fjellboreriggen 1 kan videre bli fjernstyrt av en operatør gjennom en styreanordning som er koplet til fjellboreriggen 1 ved hjelp av en kabel (ikke vist) og i hvilken styremiddel i formen av for eksempel én eller flere styrespaker (slik som styrepinner eller rulleballer) kan bli brukt for å styre boreretningen av boremaskinen 4. Styreanordningen kan også være trådløst koplet til fjellboreriggen. Alternativt kan fjellboreriggen være styrt av en operatør plassert i et styrehus (ikke vist) ordnet på bæreren/kjøretøyet 10. Den viste fjellborerigg er avbildet som omfattende bare én borebom, men kan omfatte to, tre, fire eller flere borebommer, hver bom støttende sin respektive boremaskin. Figure 1 shows rock drilling rig 1. Mountain drilling rig 1 comprises a boom 2, one end 2a of which is attached to a carrier 10 such as a vehicle 10, and at the other end 2b of which a feeder 3 is arranged to support a drilling machine 4. The drilling machine 4 is displaceable along the feeder 3. The rock drilling rig 1 can further be controlled remotely by an operator through a control device which is connected to the rock drilling rig 1 by means of a cable (not shown) and in which control means in the form of, for example, one or more control levers (such as control sticks or roller balls) can be used to control the drilling direction of the drilling machine 4. The control device can also be wirelessly connected to the rock drilling rig. Alternatively, the rock drilling rig may be controlled by an operator located in a wheelhouse (not shown) arranged on the carrier/vehicle 10. The rock drilling rig shown is depicted as comprising only one drilling boom, but may comprise two, three, four or more drilling booms, each boom supporting its respective drilling machine.

Som tidligere nevnt er bommen(e) 2 vanligvis leddet festet til bæreren 10 ved ett eller flere ledd. I figur 1 omfatter disse ledd en trebenkonstruksjon der to hydrauliske sylindre 6 og 7 er festet til bæreren 10 noe under og sideveis forskjøvet i forhold til festepunktet av bommen, slik at de tre festepunkter danner formen av et triangel i hvilket festepunktene av de hydrauliske sylindre 6 og 7 definerer grunnlinjen av triangelet. De andre to endene av de hydrauliske sylindrene 6 og 7 er festet til undersiden av bommen 2. Styring av sylindrene 6 og 7 tillater bommen 2 å bli hevet/senket og ledet i den sideveis retning. Vanligvis blir styringsanordningen gjort tilgjengelig med en atskilt styrespak for dette formål, i hvilket bommen 2 blir hevet/senket ved å bevege styrespaken bakover/forover. På samme måte blir bommen ledet til høyre/venstre ved å bevege styrespaken til samme høyre/venstre. As previously mentioned, the boom(s) 2 is usually the joint attached to the carrier 10 at one or more joints. In Figure 1, these links comprise a three-legged construction where two hydraulic cylinders 6 and 7 are attached to the carrier 10 somewhat below and laterally displaced in relation to the attachment point of the boom, so that the three attachment points form the shape of a triangle in which the attachment points of the hydraulic cylinders 6 and 7 defines the base line of the triangle. The other two ends of the hydraulic cylinders 6 and 7 are attached to the underside of the boom 2. Controlling the cylinders 6 and 7 allows the boom 2 to be raised/lowered and guided in the lateral direction. Usually the control device is made available with a separate control lever for this purpose, in which the boom 2 is raised/lowered by moving the control lever backwards/forwards. In the same way, the boom is guided to the right/left by moving the joystick to the same right/left.

Følgelig er det en direkte kopling mellom de to dimensjoner av styrespaken og de to ledd av bombevegelsen. Consequently, there is a direct link between the two dimensions of the control lever and the two links of the boom movement.

Videre er boremaskinen 4 leddet festet til den ende 2b av bommen som vender bort fra kjøretøyet ved en tilsvarende arbeidende anordning med to sylindre 8 og 9 som er festet til oversiden av bommen og så på tilsvarende måte for sylindrene 6 og 7 i formen av et treben med toppunktet, det vil si festepunktet for bommen nedover. Med hjelpen av sylindrene 8 og 9 kan derfor materen 3 og dermed boremaskinen 4 bli vinklet forover/bakover og dreiet om en akse som løper på tvers av lengdeaksen av borebommen. Med andre ord kan materen bli holdt fast parallell til samme tid som bommen blir hevet/senket og/eller dreiet til høyre/venstre. Materen kan også bli dreiet i den sideveis retning med hjelpen av sylindrene 8 og 9. Videre kan materen med boremaskin bli dreiet om trebenfestet ved hjelp av et rotasjonsledd 11. Videre er der et materhelningsledd 12 som blir brukt til å vinkle materen om dens festepunkt. Furthermore, the drilling machine 4 is linked to the end 2b of the boom which faces away from the vehicle by a corresponding working device with two cylinders 8 and 9 which are fixed to the upper side of the boom and then in a similar way to the cylinders 6 and 7 in the form of a wooden leg with the top point, i.e. the attachment point for the boom downwards. With the help of the cylinders 8 and 9, the feeder 3 and thus the drilling machine 4 can therefore be angled forwards/backwards and rotated about an axis which runs across the longitudinal axis of the drilling boom. In other words, the feeder can be held firmly parallel at the same time as the boom is raised/lowered and/or turned to the right/left. The feeder can also be turned in the lateral direction with the help of cylinders 8 and 9. Furthermore, the feeder with a drilling machine can be turned around the wooden leg attachment with the help of a rotation joint 11. Furthermore, there is a feeder tilting joint 12 which is used to angle the feeder about its attachment point.

I dette tilfellet kan også dimensjonene av en styrespak være direkte koplet mot henholdsvis materhelningsleddet og materutsvinget ved hjelp av sylinder 8 og 9. Følgelig vil en operatør alltid være kjent med måten materen vil oppføre seg for hvilken som helst styrespakstilling. Dette vil også være sant når materen blir dreiet ved å bruke rotasjonssleddet 11, siden aksen av dette ledd også blir påvirket av bevegelsen av sylindrene 8 og 9. Derfor er det ved bruk av denne konvensjonelle bom 2 en enkel oppgave for en operatør å styre retningen av materen, og derved retningen av boremaskinen 4 slik at boring i en ønsket retning kan bli utført. In this case, the dimensions of a control lever can also be directly connected to the feeder inclination joint and the feeder swing, respectively, by means of cylinders 8 and 9. Consequently, an operator will always be familiar with the way the feeder will behave for any control lever position. This will also be true when the feeder is rotated using the rotary link 11, since the axis of this link is also affected by the movement of the cylinders 8 and 9. Therefore, using this conventional boom 2, it is a simple task for an operator to control the direction of the feeder, and thereby the direction of the drilling machine 4 so that drilling in a desired direction can be carried out.

Som tidligere nevnt har imidlertid denne bommen en mengde av ulemper. I særdeleshet er fremre treben plasskrevende og tungt, hvilket er hvorfor bommen 22 vist i figur 2 har blitt utviklet, noe som med hensyn til festet av bommen 22 til bæreren 10 virker på samme måte som bommen i figur 1 med et treben som virker på samme måte med hydrauliske sylindre 27 og 28 hvor bevegelsen av bommen opp/ned og sideveis helt kan bli styrt ifølge det over. Med hensyn til det fremre treben og rotasjonsleddet 11 har imidlertid disse blitt byttet til to rotasjonsledd 23 (materdreining) og 24 (materutsving) som sammen med 25 (materhelning) kan bli brukt til å sørge for den samme eller bedre muligheter for å styre materen i forskjellige retninger, og derved erstatter det fremre treben (hydrauliske sylindre 8 og 9), rotasjonsledd 11 og hydraulisk sylinderledd 12. Rotasjonsleddene 23 og 24 er i denne utførelse innrettet hovedsakelig rettvinklet i forhold til hverandre, hvor rotasjonsleddet 23 er festet til bommen 22 og derved muliggjør dreining om lengdeaksen av bommen 22. Rotasjon ved hjelp av rotasjonsledd 23 fører derfor til at materen blir rotert om lengdeaksen av bommen. Rotasjonsledd 24 er innrettet i en rett vinkel med hensyn til rotasjonsleddet 23 og muliggjør derved dreining av materen om en i forhold til bommen rettvinklet akse. Videre kan materen bli dreiet om et materhelningsledd 25 på samme måte som i figur 1. As previously mentioned, however, this boom has a number of disadvantages. In particular, the front wooden leg is space-consuming and heavy, which is why the boom 22 shown in Figure 2 has been developed, which with regard to the attachment of the boom 22 to the carrier 10 works in the same way as the boom in Figure 1 with a wooden leg that works in the same way way with hydraulic cylinders 27 and 28 where the movement of the boom up/down and sideways can be completely controlled according to the above. However, with regard to the front wooden leg and the rotary joint 11, these have been changed to two rotary joints 23 (feeder rotation) and 24 (feeder swing) which together with 25 (feeder inclination) can be used to provide the same or better possibilities for controlling the feeder in different directions, thereby replacing the front wooden leg (hydraulic cylinders 8 and 9), rotation joint 11 and hydraulic cylinder joint 12. In this embodiment, the rotation joints 23 and 24 are arranged mainly at right angles to each other, where the rotation joint 23 is attached to the boom 22 and thereby enables rotation about the longitudinal axis of the boom 22. Rotation by means of rotation joint 23 therefore causes the feeder to be rotated about the longitudinal axis of the boom. Rotation joint 24 is arranged at a right angle with respect to rotation joint 23 and thereby enables rotation of the feeder about an axis at right angles to the boom. Furthermore, the feeder can be turned around a feeder tilt joint 25 in the same way as in Figure 1.

I figur 3 er vist en modell av forbindelser (engelsk: link model) for bommen beskrevet i figur 2. Som man kan se og i overenstemmelse med det over omfatter bommen fem frihetsgrader med hensyn til rotasjon, hvor Zl omfatter bomutsving, Z2 bomløft, Z4 materrotering, Z5 materutsving og Z6 materhelling. Videre omfatter den beskrevne bom en grad av frihet med hensyn til forskyvning Z3, det vil si at bommen kan bli forlenget/avkortet på en teleskopisk måte. Videre er det en tilleggsgrad av frihet med hensyn til forskyvning Z7, siden materen vanligvis kan være forskjøvet i forhold til bommen. Med hensyn til boremaskinen kan denne også være forskyvbar i forhold til bommen. Bruken av en forskyvbar mater og/eller boremaskin fører til at materen ikke må bli beveget kontinuerlig forover mens boringen skrider frem. Når materen er i en posisjon som vist i figur 2 vil en bakoverrettet bevegelse av styrespaken, når dimensjonene av et styremiddel (for eksempel en styrespak) være direkte forbundet med rotasjonsleddet 24 og materhelningsleddet 25 føre til at materen blir dreiet om materhelningsleddet 25 på en slik måte at matertuppen 26a beveger seg i retningen av pilen A. Videre vil en bevegelse av styrespaken til høyre (venstre) akkurat som tidligere føre til en tilsvarende bevegelse av matertuppen 26a til høyre (venstre) av dreining av rotasjonsleddet 24. Derfor kunne det i dette tilfellet også bli brukt en direkte forbindelse mellom dimensjonene fra styrespaken og henholdsvis rotasjonsleddet 24 og materhelningsleddet 25. Imidlertid vil, hvis materen er i en posisjon slik som vist i figur 4, det vil si at materen 26 har blitt dreiet 180 grader ved hjelp av rotasjonsleddet 23, stillingen til styrespaken føre til direkte motsatt reaksjoner fra materhelningen 26a. For eksempel vil en manøver ved å bruke styrespaken til høyre føre til at matertuppen 26a beveger seg til venstre. På en tilsvarende måte vil matertuppen 26a, når styrespaken blir beveget bakover, bevege seg i retningen av pilen B. Følgelig vil materen (matertuppen) i denne posisjon oppføre seg på en helt annen måte enn hva operatøren ville ventet, noe som kan føre til uønskede følger. Figure 3 shows a model of connections (English: link model) for the boom described in Figure 2. As can be seen and in accordance with the above, the boom comprises five degrees of freedom with regard to rotation, where Zl comprises boom swing, Z2 boom lift, Z4 feeder rotation, Z5 feeder swing and Z6 feeder tilt. Furthermore, the boom described includes a degree of freedom with regard to displacement Z3, that is to say that the boom can be extended/shortened in a telescopic manner. Furthermore, there is an additional degree of freedom with respect to displacement Z7, since the feeder can usually be displaced relative to the boom. With regard to the drilling machine, this can also be displaceable in relation to the boom. The use of a displaceable feeder and/or drilling machine means that the feeder does not have to be continuously moved forward while the drilling progresses. When the feeder is in a position as shown in figure 2, a backward movement of the control lever, when the dimensions of a control means (for example a control lever) are directly connected to the rotation joint 24 and the feeder tilting joint 25 will cause the feeder to be turned around the feeding tilting joint 25 in such way that the feeder tip 26a moves in the direction of arrow A. Furthermore, a movement of the control lever to the right (left), just as before, will lead to a corresponding movement of the feeder tip 26a to the right (left) by turning the rotation joint 24. Therefore, in this in this case a direct connection is also used between the dimensions from the control lever and respectively the rotation joint 24 and the feeder tilting joint 25. However, if the feeder is in a position as shown in figure 4, that is to say the feeder 26 has been turned 180 degrees by means of the rotation joint 23, the position of the control lever leads to directly opposite reactions from the feeder slope 26a. For example, a maneuver using the control lever to the right will cause the feeder tip 26a to move to the left. In a corresponding way, when the control lever is moved backwards, the feeder tip 26a will move in the direction of arrow B. Consequently, the feeder (feeder tip) in this position will behave in a completely different way than what the operator would expect, which can lead to unwanted following.

Videre vil hvis materen har blitt dreiet til en posisjon mellom posisjonene vist henholdsvis i figur 2 og 4 ved hjelp av rotasjonsleddet 23, virkninger av styrespaken påvirke materen som virkelig blir vanskelig å mestre, vil føre til det resultatet at en operatør som er vant med å bore ved å bruke en bom av typen som er vist i figur 1, vil møte enda mer uvanlige virkninger for anvendte styrespakbevegelser. Dette fører til at operatøren ikke kan veksle fra en maskin med den ene bomtypen til en maskin med den andre bomtypen uten å "lære" hvordan maskinen oppfører seg ved forskjellige styrespakstillinger. Dette er ikke ønskelig fordi materbevegelser (og dermed boring) tar lengre tid og det en en fare for å ødelegge boremaskin eller annet utstyr hvis materen beveger seg i en annen retning enn hva som er tenkt. Furthermore, if the feeder has been turned to a position between the positions shown respectively in Figures 2 and 4 by means of the rotary joint 23, effects of the control lever will affect the feeder which becomes really difficult to master, will lead to the result that an operator who is used to drilling using a boom of the type shown in Figure 1 will encounter even more unusual effects for applied joystick movements. This means that the operator cannot switch from a machine with one boom type to a machine with the other boom type without "learning" how the machine behaves at different control lever positions. This is not desirable because feeder movements (and thus drilling) take longer and there is a risk of damaging the drilling machine or other equipment if the feeder moves in a different direction than intended.

Den foreliggende oppfinnelse løser dette problem ved i steden for å forbinde hver dimensjon av styrespaken til ett spesifikt fysisk ledd, å bruke stillingen av styrespaken som en referanse for retningen der operatøren ønsker at materen skal bevege seg, og så beregne en egnet bevegelse for rotasjonsleddet 24 og materhelningsleddet 25. Følgelig betyr dette at bevegelsen av styrespaken bli frakoplet fra forbindelsen til et spesifikt ledd og blir isteden koplet til "virtuelle" ledd. The present invention solves this problem by, instead of connecting each dimension of the joystick to one specific physical joint, using the position of the joystick as a reference for the direction in which the operator wants the feeder to move, and then calculating a suitable movement for the rotary joint 24 and the feed incline joint 25. Accordingly, this means that the movement of the joystick is decoupled from the connection to a specific joint and is instead connected to "virtual" joints.

Et eksempel på måten på hvilken beregningen av bevegelsen for rotasjonsleddet 24 og materhelningsleddet 25 kan bli utført vil nå bli beskrevet for bommen beskrevet i figur 2. Eksempelet vil bli beskrevet med referanse til flytskjemaet i figur 5.1 trinn 501 blir styresignaler fra operatøren av fjellboreriggen lest, styresignalene kan bli fremstilt ved å bruke et styremiddel, for eksempel en styrepinne, en styreball, en styreplate eller manøvreringsknapper, og kan for eksempel omfatte en todimensjonal retningsviser (løfte eller senke materhelningen samtidig som manøvrere den mot høyre eller mot venstre). I trinn 502 blir de forskjellige posisjoner av bomleddene lest, det vil si dreieposisjon av bomutsving, bomløft, materdreining, materutsving og materhelning. Fjellboreriggen blir på en konvensjonell måte forsynt med følere for å oppfange de forskjellige dreieposisjonene av leddene. Derfor vil ikke avlesningen av posisjonene bli beskrevet mer i detalj her. Etter å ha lest posisjonene av bomleddene, blir den dreiede posisjonen p0av materen i trinn 503 beregnet i koordinatsystemet ifølge figur 3. Denne beregningen kan bli utført ved å bruke standardiserte koordinattransformasjoner og de leste (vinkelmessige) posisjonene av bomleddene. An example of the way in which the calculation of the movement of the rotation joint 24 and the feeder slope joint 25 can be carried out will now be described for the boom described in Figure 2. The example will be described with reference to the flowchart in Figure 5.1 step 501 control signals from the operator of the rock drilling rig are read, the control signals can be produced by using a control means, for example a control stick, a control ball, a control plate or maneuvering buttons, and can for example include a two-dimensional direction indicator (raising or lowering the feeder slope while maneuvering it to the right or to the left). In step 502, the different positions of the boom joints are read, that is, the pivot position of the boom swing, boom lift, feeder rotation, feeder swing and feeder tilt. In a conventional way, the mountain drilling rig is provided with sensors to pick up the different pivot positions of the joints. Therefore, the reading of the positions will not be described in more detail here. After reading the positions of the boom joints, the rotated position p0 of the feeder is calculated in step 503 in the coordinate system according to Figure 3. This calculation can be performed using standardized coordinate transformations and the read (angular) positions of the boom joints.

I trinn 504 blir retningsvektoren p0dreiet om koordinataksene x, y og z ifølge styresignalet fra operatøren. Dreiningen kan bli utført på forskjellige måter, for eksempel kan dreiningen av retningsvektoren p0om koordinataksene bli utført i mangfoldige rekkefølger. Følgelig utgjør det som fremsettes under bare en eksemplarisk fremgangsmåte av å oppnå et ønsket resultat. Det tilsvarende resultatet kan også bli oppnådd på et flertall av andre måter. Videre kan funksjonene bli variert basert på en måte på hvilken det er ønskelig at signalet fra styremiddel skulle virke inn på endringen i retning av materen, for eksempel om bevegelsen av styrespaken forover skal løfte eller senke matertuppen. I beregningene blir de følgende variabler brukt: In step 504, the direction vector p0 is rotated about the coordinate axes x, y and z according to the control signal from the operator. The rotation can be performed in different ways, for example, the rotation of the direction vector about the coordinate axes can be performed in various orders. Accordingly, what is set forth below constitutes only one exemplary method of achieving a desired result. The corresponding result can also be achieved in a number of other ways. Furthermore, the functions can be varied based on a way in which it is desirable that the signal from the control means should affect the change in the direction of the feeder, for example whether the forward movement of the control lever should raise or lower the feeder tip. In the calculations, the following variables are used:

Po = opprinnelig retningsvektor av materen Po = original direction vector of the feeder

rotX = vinkel for dreining om X-aksen rotX = angle for rotation about the X axis

rotY = vinkel for dreining om Y-aksen rotY = angle for rotation about the Y axis

rotZ = vinkel for dreining om Z-aksen rotZ = angle for rotation about the Z axis

xisy; = signal fra styremiddel xisy; = signal from control device

t = retningsvektor etter at dreininger som tilsvarer en ønsket endring i retning av materen har blitt anvendt på po. t = direction vector after rotations corresponding to a desired change in direction of the feeder have been applied to po.

Signalet fra styremiddelet kan, i tillegg til å omfatte en visning av en retning også bli avgjort i størrelse for å vise den ønskede hastighet av endringen i retning. Størrelsen av signalet skulle imidlertid bli tilpasset til begrensninger av bevegelsers hastigheter av disse ledd som skal bli styrt for å oppnå en ønsket endring av retning. Styremiddelet kan også være innrettet slik at når for eksempel det innbefatter en styrespak, kan styrespaken være av en ikke tilbakefj ærende type, slik at styrespaken kan bli satt til en viss stilling som så representerer den retningen dit materen skal bli rettet. Det vil si at isteden for å bruke styrespaken til å sette en ønsket bevegelsesretning av materen blir den endelige retningen dit materen skal rettes satt i steden. For eksempel kan i den nøytrale stillingen materen for eksempel være innrettet for å bli satt som horisontal og parallell med bommen eller med lengdeaksen av bæreren. The signal from the control means, in addition to including a display of a direction, can also be determined in size to show the desired speed of the change in direction. The size of the signal should, however, be adapted to the limitations of the speed of movement of these joints which must be controlled to achieve a desired change of direction. The control means can also be arranged so that when, for example, it includes a control lever, the control lever can be of a non-return type, so that the control lever can be set to a certain position which then represents the direction in which the feeder is to be directed. That is, instead of using the control lever to set a desired direction of movement of the feeder, the final direction in which the feeder is to be directed is set instead. For example, in the neutral position the feeder can for example be arranged to be set as horizontal and parallel to the boom or to the longitudinal axis of the carrier.

Dreievinklene kan bli beregnet i henhold til det følgende: The turning angles can be calculated according to the following:

Retningsvektoren t av materen i koordinatsystemet vist i figur 3 kan så beregnes som: t<=>Rz,rotz, Ry.rotY, Rx,rotxPo, hvor R^minnbefattes av rotasjonsmatrisen for en dreining om en akse ved vinkelen m. Rotasjonsmatriser er godt beskrevet i litteraturen og vil derfor ikke bli beskrevet videre her. The direction vector t of the feeder in the coordinate system shown in figure 3 can then be calculated as: t<=>Rz,rotz, Ry.rotY, Rx,rotxPo, where R^min is comprised of the rotation matrix for a rotation about an axis at the angle m. Rotation matrices are good described in the literature and will therefore not be described further here.

I det neste trinn (505) blir bevegelsene av materutsving- (engelsk: feeder swing) In the next step (505), the movements of the feeder swing (English: feeder swing)

(FS) leddet og materhelnings- (engelsk: feeder tilt) (FT) leddet beregnet. Dette blir utført ved bruk av de følgende likninger, hvor de følgende forkortelser blir brukt: (FS) joint and feeder tilt (English: feeder tilt) (FT) joint calculated. This is done using the following equations, where the following abbreviations are used:

BS0= lest vinkel for bomutsving før retningsendring BS0= read angle for boom swing before direction change

BL0= lest vinkel for bomløft før retningsendring BL0= read angle for boom lift before direction change

FRq = lest vinkel for materdreining før retningsendring FRq = read angle for feeder rotation before direction change

FSo= lest vinkel for materutsving før retningsendring FSo= read angle for feed swing before direction change

FT0= lest vinkel for materhelning før retningsendring FT0= read angle for feeder inclination before direction change

FSrotated, FTrotated = beregnet vinkel for henholdsvis materutsving og materhelning for at retningen av materen skal tilsvare den ønskede retning ifølge retningsvektoren t. FSrotated, FTrotated = calculated angle for feeder swing and feeder tilt, respectively, so that the direction of the feeder corresponds to the desired direction according to the direction vector t.

FTrotated kan bli beregnet som FTrotated can be calculated as

hvor (B) kan bli beregnet som: Videre kan FSrotated bli oppnådd som hvor A og C kan bli beregnet som: where (B) can be calculated as: Furthermore, FSrotated can be obtained as where A and C can be calculated as:

Som en kyndig person i faget lett kan se, fører dette til et flertall av mulige løsninger for FSrotated og FTrotated. Fra disse løsningene blir de vinklene av henholdsvis FSrotated og FTrotated som er nærmest de opprinnelige vinklene av FS0og FT0valgt. Videre er likningene over spesifikke for bommen vist i figur 2. Disse likningene vil selvsagt se annerledes ut for andre typer av bommer med andre leddkonstruksjoner. As one skilled in the art can readily see, this leads to a plurality of possible solutions for FSrotated and FTrotated. From these solutions, the angles of FSrotated and FTrotated respectively which are closest to the original angles of FS0 and FT0 are selected. Furthermore, the equations above are specific to the boom shown in Figure 2. These equations will of course look different for other types of booms with other joint structures.

Som konklusjon kan bevegelsene av materutsving og materhelning bli beregnet som henholdsvis FSrotated - FSo og FTrotated -FT0, hvis inngangssignalene har blitt tilpasset til begrensninger i bevegelseshastigheten av leddene i betraktning. Fremgangsmåten over blir avsluttet i trinn 506 ved å utføre de beregnede bevegelsene. In conclusion, the movements of feeder swing and feeder tilt can be calculated as FSrotated - FSo and FTrotated -FT0, respectively, if the input signals have been adjusted to limit the speed of movement of the joints in consideration. The above procedure is terminated in step 506 by performing the calculated movements.

Å styre leddene på denne måten muliggjør som et resultat at en anordning som kan være innrettet for å oppføre seg i likhet med bommen vist i figur 1 kan realiseres. Derved kan en operatør skifte fra å bore med bommer ifølge figur 1 til å bore med bommer ifølge figur 2 uten noen forskjell i materens oppførsel. Den foreliggende oppfinnelse kan derfor bli sagt å sørge for virtuelle ledd for materutsving og materhelning som tilsvarer dimensjonene fra styrespaken og som sikrer at materen og derved boremaskinen beveger seg eksakt som i operatørens tanke, som er viktig for å være i stand til å plassere borkronen, det vil si materen, i en riktig posisjon og i riktig Controlling the joints in this way enables as a result that a device which can be arranged to behave like the boom shown in Figure 1 can be realized. Thereby, an operator can change from drilling with booms according to Figure 1 to drilling with booms according to Figure 2 without any difference in the behavior of the feeder. The present invention can therefore be said to provide virtual joints for feeder swing and feeder inclination that correspond to the dimensions from the control lever and which ensure that the feeder and thereby the drilling machine moves exactly as in the operator's mind, which is important to be able to position the drill bit, that is, the feeder, in a correct position and in the correct

vinkelretning i forhold til fjellet for å frembringe det ønskede hull. Dette er i særdeleshet viktig under posisjonering for å bore konturhull under tunnelboring, det vil si den ytterste raden av hull. Disse hullene har ofte forskjellige retninger og krever at mater og boremaskin er posisjonert veldig nær det omgivende fjell. angular direction in relation to the rock to produce the desired hole. This is particularly important during positioning for drilling contour holes during tunnel boring, i.e. the outermost row of holes. These holes often have different directions and require the feeder and drill to be positioned very close to the surrounding rock.

I beskrivelsen over har oppfinnelsen blitt beskrevet for en spesifikk konstruksjon av forskjellige ledd. Oppfinnelsen kan imidlertid også bli brukt i andre typer av bommer, hvor det beskrevne fenomen oppstår. For eksempel kan bommen være festet fast til bæreren. I dette tilfellet er det ikke noe bomhelning eller bomutsving, og disse parametre kan i dette tilfellet bli redusert fra likningene over eller bli erstattet av konstanter. Videre kan andre typer av ledd bli brukt, for eksempel kan det andre rotasjonsledd og materhelningsleddet bli erstattet av et sfærisk ledd hvor beregning av en bevegelse av det sfæriske ledd kan bli beregnet basert på posisjonen av det første rotasjonsledd, hvor likningene over blir justert i overenstemmelse med det. Alternativt kan de to rotasjonsledd beskrevet over og materhelningsleddet bli erstattet med ett eller flere sfæriske ledd eller alternativt mer enn to rotasjonsledd, hvor likningene over på en liknende måte blir justert i overenstemmelse med det. In the description above, the invention has been described for a specific construction of different joints. However, the invention can also be used in other types of barriers, where the described phenomenon occurs. For example, the boom can be fixed to the carrier. In this case there is no boom tilt or boom deflection, and these parameters can in this case be reduced from the equations above or replaced by constants. Furthermore, other types of joint can be used, for example, the second rotary joint and the feed tilt joint can be replaced by a spherical joint where the calculation of a movement of the spherical joint can be calculated based on the position of the first rotary joint, where the equations above are adjusted accordingly with that. Alternatively, the two rotational joints described above and the feeder slope joint can be replaced with one or more spherical joints or alternatively more than two rotational joints, where the equations above are similarly adjusted in accordance with it.

Som den kyndige personen innen faget lett kan se, kan den foreliggende oppfinnelse selvsagt også bli brukt i en bom hvor det bakre treben også, eller isteden for det fremre treben, har blitt byttet ut med rotasjonsledd, i hvilket tilfelle bevegelser blir beregnet for både fremre og bakre ledd. As the skilled person in the field can easily see, the present invention can of course also be used in a boom where the rear wooden leg has also, or instead of the front wooden leg, been replaced with a rotary joint, in which case movements are calculated for both front and posterior joints.

Videre kan isteden for den ovenfor beskrevne trebenkonstruksjon en løsning der bommen ved bæreren er bevegelig ved å bruke en sylinder som virker i hovedsak parallelt med lengdeaksen av bommen for å løfte/senke bommen og en sylinder bli brukt som virker i hovedsak normalt på lengdeaksen. Furthermore, instead of the three-leg construction described above, a solution where the boom at the carrier is movable by using a cylinder which acts mainly parallel to the longitudinal axis of the boom to raise/lower the boom and a cylinder which acts mainly normal to the longitudinal axis can be used.

Claims

1. Mountain drilling rig (1) comprising at least one boom (22) with a first end and a second end and a drilling machine arranged at the boom (22), where the first end is attached to a carrier (10) and where the drilling machine is attached to it second end by means of a first joint device (23) and a second joint device (24), where the joint devices (23 and 24) are arranged to be maneuvered by an operator using control means to control the drilling direction of the drilling machine, characterized in that the rock drilling rig comprises means for determining a rotation of the second joint device (24) on the basis of the rotation position of the first joint device (23) in such a way that the influence of the joint devices (23 and 24) on the movement of the drilling machine corresponds to a direction indicated by the operator by use the control device.

2. Rock drilling rig according to claim 1, characterized in that the drilling machine, in addition to the first and second joint devices (23 and 24) is also attached to the boom by means of at least a third joint device (25), where the rock drilling rig further comprises means for determining a rotation of the third joint device (25) on the basis of the rotational position of the first joint device (23) in such a way that the influence of the said joint devices (23, 24 and 25) on the movement of the drilling machine corresponds to a direction indicated by the operator by using the control means .

3. Rock drilling rig according to claim 1 or 2, characterized in that the first (23) and/or the second (24) and/or the third (25) joint device comprises a rotary joint device.

4. Rock drilling rig according to claim 3, characterized in that the first (23) and/or the second (24) and/or the third (25) joint device comprises a rotating machine part comprising a rotary engine.

5. Mountain drilling rig according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drilling machine is arranged to be attached to the boom (22) by means of a feeder (26), and where the aforementioned joint devices (23, 24 and 25) act on the direction of the feeder (26).

6. Rock drilling rig according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the boom (22) is further attached to the carrier (10) by means of at least a fourth joint device (27 and 28), where the rotation of the second (24) and/or the third (25) joint device is arranged to also be determined on the basis of the pivot position of the fourth (27 and 28) joint device.

7. Rock drilling rig according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direction given by the control means includes a two-dimensional direction.

8. Method for controlling material flow at a rock drilling rig (1), where the rock drilling rig (1) comprises a boom (22) with a first end and a second end and a drilling machine arranged at the boom, where the first end is attached to a carrier ( 10) and where the drilling machine is attached to the carrier (10) by means of the other end of the boom (22) by means of at least one first joint device (23) and a second joint device (24) where the joint devices (23 and 24) are arranged for to be maneuvered by an operator using control means to control the drilling direction of the drilling machine, characterized in that the method comprises the steps of: reading (502) the rotational position of the first joint device (23), reading (501) control signals from the operator using the control means, determining (505) a rotation of the second joint device (24) on the basis of the rotation position of the first joint device (23) in such a way that the influence of the joint devices (23 and 24) on the movement of the drilling machine corresponds to a direction the operator has r shown by using the control.

9. Method according to claim 8, where the drilling machine in addition to the first and the second joint device (23 and 24) is also attached to the boom by means of at least one third joint device (25) where the method is further characterized by the step of determining a rotation for the third joint device (25) on the basis of the rotational position of the first joint device (23) in such a way that the influence of the joint devices (23, 24 and 25) on the movement of the drilling machine corresponds to a direction the operator has shown by using the control means.

10. Method according to claims 8 or 9, characterized in that the first (23) and/or the second (24) and/or the third (25) joint device comprises a rotary joint device.

11. Method according to claim 10, characterized in that the first (23) and/or the second (24) and/or the third (25) joint device comprises a rotating machine part comprising a rotation motor.

12. Method according to at least one of claims 8 to 11, characterized in that the drilling machine is arranged to be attached to the boom by means of a feeder (26) and where the joint devices (23, 24 and 25) influence the direction of the feeder (26).

13. Method according to at least one of claims 8 to 12, characterized in that the boom (22) is further attached to the carrier by means of at least one fourth joint device (27, 28) where the rotation of the second (24) and/or the third (25) ) joint device is also decided on the basis of the pivot position of the fourth joint device (27 and 28).

14. Method according to at least one of claims 8-13, characterized in that the direction shown by means of the control means comprises a two-dimensional direction.

15. Device for controlling a feeder channel at a rock drilling rig, characterized in that the rock drilling rig (1) comprises a boom (22) with a first end and a second end and a drilling machine arranged at the boom, where the first end is arranged to be attached to a carrier (10) and where the drilling machine is arranged to be attached to the carrier (10) by means of the other end of the boom 22 by means of at least one first joint device (23) and a second joint device (24) where the joint devices (23 and 24) is arranged to be maneuvered by an operator using control means to control the drilling direction of the drilling machine, characterized in that the device comprises: means for reading the rotational position of the first joint device, means for reading control signals from the operator using the control means, means to determine a turn of the other the joint device (24) on the basis of the rotational position of the first joint device (23) in such a way that the influence of the first joint device (23 and 24) on the movement of the drilling machine corresponds to a direction given by the operator by using the control means.