Pierwszenstwo: 14.XI.1966 Szwecja Opublikowano: 5.III.1970 59272 KI. 5 b, 11/00 MKP E 21 c *l W UKD 622.233.055 Twórca wynalazku: mgr inz. Bengt Arvid Westerlund Wlasciciel patentu: Atlas Copco Aktiefoolag, Nacka (Szwecja) Wysiegnik wiertarki do wiercenia w skale Przedmiotem wynalazku jest wysiegnik wier¬ tarki elektrycznej do wiercenia w skale, ustala¬ jacy katowe polozenie loza mocujacego wiertar¬ ke wzgledem suportu wysiegnika. Wysiegnik wiertarki obraca sie na czopach o osiach wza¬ jemnie prostopadlych, ustawionych pionowo i po¬ ziomo, znajdujacych sie w suporcie wysiegnika oraz w lozu wiertarki. Wysiegnik wyposazony jest w silowniki hydrauliczne zamontowane obroto- towo na czopach i sluzace do ustawienia kata podniesienia pomiedizy suportem wysiegnika a wysiegnikiem i katem wychylenia bocznego, po¬ miedzy wysiegnikiem a lozem mocujacym wier¬ tarke.W znanych dotychczas rozwiazaniach konstruk¬ cyjnych wysiegników wiertarkowych, silowniki hydrauliczne realizujace odpowiednie wielkosci katów podniesienia i polozenia bocznego i usta¬ lajace polozenie loza wiertarki, sa sterowane przy pomocy . oddzielnych zaworów dlawiacych.Wymaga to doswiadczenia obslugi i jest czaso¬ chlonne, szczególnie w przypadku gdy zachodzi koniecznosc przemieszczenia loza wiertarki rów¬ nolegle w stosunku do polozenia poprzedniego lub pod pewna stala wartoscia katów nachyle¬ nia.Celem wynalazku jest zapewnienie mozliwosci ustawiania katowego wysiegnika wiertarki przy pomocy ukladu serwomechanizmu loza mocu¬ jacego wiertarke, oraz zapewnienie automatycz- 10 15 20 25 nej kontroli ustawienia loza w zadanej koncowej pozycji, przez uruchomienie rzaworu dlawiace¬ go; na przyklad na pozycji uzyskanej przez pio¬ nowy równolegly przesuw w stosunku do uprzednio zajmowanego polozenia.Dalszym celem wynalazku jest umozliwienie, poprzez uruchamianie zaworu dlawiacego reali¬ zujacego zmiane kata polozenia bocznego, au¬ tomatyciznego nastawienia zadanej koncowej wartosci tego kata, na przyklad w pozycji uzy¬ skanej przez boczny, równolegly przesuw w stosunku do uprzednio zajmowanego polozenia.Zgodnie z wynalazkiem mozliwe jest równiez ustawianie i utrzymywanie w róznych poloze¬ niach loza, róznicy katowej pomiedzy katami podniesienia, oraz pomiedzy katami wychylenia bociznego na przeciwleglych koncach wysiegni¬ ka wiertarki, który to kat moze byc wybierany pod wzgledem wielkosci i kierunku zaleznie od potrzeby.Charakterystyczna, podstawowa ceche wynalaz¬ ku stanowi sprzegniecie pierwszego ukladu ser¬ womechanizmu polozenia katowego % czopem o poziomej osi obrotu. Uklad ten automatycznie steruje polozeniem jednego, hydraulicznie usta¬ wianego ramienia wysiegnika w odpowiedzi na dzialanie i polozenie drugiego ramienia w taki sposób, ze róznica kata podniesienia przy czopie poziomym pozostaje zasadniczo stala. 592723 Przedmiot wynalazku jest objasniony blizej na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wy¬ siegnik wedlug wynalazku w widoku z boku oraz schematycznie elektrohydrauliczny uklad stero¬ wania serwomechanizmów wysiegnika, fig. 2 przedstawia w widoku z góry wysiegnik wier¬ tarki ipokazany na fig. 1 oraz elektryczna czesc ukladu elektrohydraulicznego systemu sterowania serwomechanizmów wysiegnika, przeznaczonych do regulacji katowej wychylenia bocznego loza wiertarki, fig. 3 przedstawia zespól czopa obro¬ towego wysiegnika w przekroju wzdluz osi 3^3 z fig. 1, a fig. 4 przedstawia zespól czopa obro¬ towego w przekroju wzdluz osi 4—4 na fig. 3.Wysiegnik 10 wiertarki przedstawiony na fig. 1 i 2 ma ramie 11", które jest swoimi koncami zamontowane obrotowe na poziomych czopach 12, 13 osadzonych w posrednich elementach 14 i 15. Posredni element 14 jest zamocowany obro¬ towo za pomoca pionowego sworznia 16 w su- porcie 17. Przeciwlegly posredni element 15 jest zamocowany obrotowo za pomoca pionowego czopa 18 na wsporniku 19 stanowiacym prowad¬ nice, po której slizga .sie konwencjonalne loze 20 mocujace wiertarke, której polozenie wzdluz¬ ne jest ustawiane za pomoca hydraulicznego su¬ waka 21. Na lozu 20 jest prowadzona slizgowo wiertarka 22 do wiercenia w skale. Jest ona przemieszczana w stosunku do loza na przyklad za pomoca sruby pociagowej napedzanej silni¬ kiem 23.Poprzecznie do poziomu czopa 12 suportu 17 wysiegnika jest zamocowany na czopach pomie¬ dzy srodkowa czescia ramienia 11 wysiegnika, a dolna czescia posredniego elementu 14, hydrau¬ liczny silownik 24. Dzieki dzialaniu hydraulicz¬ nego silownika 24, który wydluza sie i skraca, mozna ustawic kat podniesienia A12 ramienia 11 w stosunku do suportu 17. Hydrauliczny silow¬ nik 25 jest zamocowany na czopach poprzecznie w stosunku do czopa 13 loza 20 pomiedzy srod¬ kowa czescia ramienia 11 wysiegnika a posred¬ nim elementem 15.Poprzez wydluzenie sie lub skrócenie hydra¬ ulicznego silownika 25 mozna ustawic kat pod¬ niesienia A13 loza 20 wzgledem linii poziomej przechodzacej przez os obrotu czopa 13.Za pomoca recznie uruchamianego dlawiacego zaworu T24 mozna sterowac polozeniem hydra¬ ulicznego silownika 24, który jest polaczony z hydraulicznym obwodem 27, w którym cisnie¬ nie utrzymuje pompa napedzana silnikiem. W podobny sposób mozna regulowac polozenie hy¬ draulicznego silownika 25, który jest polaczony przewodami 47 z hydraulicznym obwodem 27 i recznie uruchamianym dlawiacym zaworem T25. W obwodzie przewodów 47 prowadzacych do hydraulicznego silownika 25 wmontowane sa dwa elektromagnetyczne zawory SV1 i SV2 po¬ laczone z elektrycznym obwodem 28 zasilajacym uzwojenia zaworów. W obwodzie 28 znajduja sie wylaczniki BI i B2 sluzace do ustawiania za¬ worów SV1 i SV2 w pozycji 'bedacej wynikiem dzialania sprezyny i oznaczonej na fig. 1 litera , 59272 4 „a". W tym polozeniu dlawiacy zawór T25 jest polaczony z przewodami 47 i hydraulicznym si¬ lownikiem 25., Zgodnie z wynalazkiem, wysiegnik zawiera uklad serwomechanizmów regulujacy polozenie katowe i utrzymujacy automatycznie stala war¬ tosc diwergencji pomiedzy katami podniesienia A12 i A13 w przypadku, gdy zmienia sie kat A12 za pomoca dlawiacego zaworu T24 i dziala¬ nia hydraulicznego silownika 24. Oznacza to, ze loze 20 mocujace wiertarke przesuwa sie z jed¬ nej pozycji do drugiej zachowujac w przestrzeni staly kierunek osi wzdluznej. W ukladzie serwo¬ mechanizmów sterujacych polozeniem katowym, 15 kazdy z poziomych obrotowych czopów 13 i 13 jest sprzezony z elektrycznymi czujnikami po¬ lozenia katowego, którymi sa transformatory po¬ lozenia katowego R12 i R13. Elementami tego typu moga byc równiez na przyklad potencjo- 20 metry, pojemnosciowe czujniki polozenia kato¬ wego, czujniki cyfrowe lub indukcyjne takie jak selsyny. W przedstawionej konstrukcji zastoso¬ wano transformatory polozenia katowego zamon¬ towane na obrotowych czopach 12 i 13, pokaza- 25 ne szczególowo na fig. 3 i 4 w odniesieniu do czopa 12. Transformator polozenia katowego R12 znajduje sie w obudowie 30 zamocowanej w otworze czopa 12, za pomoca sruib 31. Sruby 31 przechodza przez pokrywe 32 stojana transfor¬ matora polozenia katowego R12 do obudowy 20* Wal 33 wirnika transformatora polozenia kato¬ wego R12 przechodzi przez centralny czop w pokrywie 32 i utrzymuje nastawcza dzwignie 34- Nastawcza dzwignia 34 jest zgrana z polozeniem promieniowej szczeliny 35 na nastawczej tarczy 36. Tarcza 36 jest zaopatrzona w lukowo uksztal¬ towane rowki 37 przez które przechodza sruby 38, za pomoca których mozna latwo przymoco¬ wac tarcze 36 do wewnetrznego kolnierza pia¬ sty 39 w zadanej pozycji katowej. Piasta 39 jest zamocowana Iza pomoca srub, do konca ramie¬ nia 11 wysiegnika, które obraca sie na obroto¬ wym czopie 12. Gdy ramie wysiegnika obróci sie na czopie 12, piasta 39 i tarcza 36 równiez obróca sie, a ruch obrotowy zostanie przeniesio¬ ny przez szczeline 35 i nastawcza dzwignie 35 bezposrednio na wirnik transformatora poloze¬ nia katowego .R12. Przez odkrecenie pokrywy 29 i zmiane pozycji srub 38 w lukowych rowkach 37 mozna dokonywac niewielkich regulacji usta¬ wienia polozenia wirnika transformatora obrotu R12 wzgledem stojana. Cewki transformatora po¬ lozenia katowego R12 sa polaczone z przewodem 40, który przechodzi przez obrotowy czop 12 i we¬ wnetrzna czesc ramienia 11 wysiegnika. \ Transformatory polozenia katowego R12 i R13 sa przedstawione na fig. 1 w pozycjach przyle¬ gajacych do wysiegnika 10, gdzie pokazano rów¬ niez szereg hydraulicznych i elektrycznych prze¬ wodów dolaczonych do wysiegnika 10. W celu zapewnienia na obrotowym czopie 13 automatycz¬ nej regulacji kata podniesienia w stosunku do obrotowego czopa 12, uzwojenia stojana dwóch transformatorów polozenia katowego R12 i Rl£ nioga byc polaczone ze soba bezposrednio w zna-59272 6 ny sposób. Jednakze w celu zwiekszenia mozli¬ wosci ustawiania i korekcji w kontrolnym sy¬ stemie wyjsciowej wartosci kata, korzystne jest wlaczenie w obwód, pomiedzy transformatorami polozenia katowego R12 i R13 róznicowego tran¬ sformatora polozenia katowego DRH, który jest umieszczony wraz z dlawiacymi zaworami T24 i T25 i wylacznikami BI i B2 na tablicy steru¬ jacej (nie pokazanej), znajdujacej sie na wysieg¬ niku 10. Transformator polozenia katowego R12 pracuje jako selsyn nadawdzy, a jego uzwoje¬ nie stojana jest polaczone z uzwojeniem sto- jana róznicowego transformatora polozenia kato¬ wego DRH. Uzwojenia wirnika róznicowego tran¬ sformatora polozenia katowego DRH sa pola¬ czone z uzwojeniami stojana transformatora po¬ lozenia katowego R13, który pracuje jako selsyn transformatorowy. Konstrukcja zamocowania transformatora polozenia katowego DRH jest od¬ powiednio analogiczna do rozwiazania konstruk¬ cyjnego przedstawionego na fig. 3 z tym wyjat¬ kiem, ze tarcza nastawcza 36 jest przystosowa¬ na do recznej regulacji za pomoca obrotowego pokretla 42, umieszczonego na tablicy steruja¬ cej. Jedno uzwojenie wirnika nadawczego tran¬ sformatora polozenia katowego R12 jest zwarte, podczas gdy drugie jest polaczone ze zródlem zasilania 43 pradu przemiennego. Jedno uzwoje¬ nie wirnika transformatora polozenia katowego R13 nie jest wykorzystane, podczas gdy dru¬ gie jest polaczone przewodami 44 ze wzmacnia¬ czem 45 zasilanym ze zródla zasilania 43 i za posrednictwem przewodów 46 jest polaczone z silnikiem elektrohydraulicznego zaworu HSV ser¬ womechanizmu sluzacego do nastawiania kata podnoszenia. Zawór HSV serwomechanizmu jest polaczony z dbwodem 27 hydraulicznej pompy 26 równolegle z dlawiacym zaworem T25. Zawo¬ ry elektromagnetyczne SV1 i SV2 zlokalizowane pomiedzy zaworem HSV i silownikiem hydra¬ ulicznym sa sprzezone w podobny sposób jak za¬ wór dlawiacy T25. Gdy wylaczniki BI i B2 zaj- .ma pozycje przedstawione na fig. 1, zostaje za¬ silony elektryczny obwód 28 zaworów SV1 i SV2, które przesuna sie do polozenia b, przeciwdzia¬ lajace oddzialywaniu sprezyny, jak to pokazano na fig. 1. W wyniku tego, dlawiacy zawór T28 zostaje odlaczony i silownik hydrauliczny jest sterowany przez zawór HSV serwomechanizmu.Podczas ustawiania ukladu wysiegnika, wyla¬ czniki Bj i B2 sa otwarte, a zawory elektromag¬ netyczne SV1 i SV2 znajduja sie w pozycji a, a hydrauliczne silowniki 24 i 25 za pomoca dla¬ wiacych zaworów T24 i T25 ustawia sie w po¬ zycji, w której stól mocujacy wiertarke zajmu¬ je polozenie równolegle do kierunku wiercenia na przyklad poziomo.Przy pomocy pokretla 42 róznicowy transfor¬ mator polozenia katowego DRH jest ustawiany na zero, a transformator polozenia katowego R13 jest regulowany przy pomocy nastawczej tarczy 36 w taki sposób wzgledem nadawczego tran¬ sformatora polozenia katowego R12, ze sygnal wyjsciowy w przewodzie 44 bedzie zero. Oznacza to, ze katy A12 i A13 sa równe, a rpznica mie- 15 20 25 dzy nimi równa sie zero. Nastepnie wylaczniki BI i B2 ustawia sie w takim polozeniu, ze zawo¬ ry elektromagnetyczne SV1 i SV2 przyjma po¬ zycje b (fig. 1). 5 Jesli kat podniesienia A12 ramienia 11 wysie¬ gnika zostaje teraz zmieniony przez reczne uru¬ chomienie zaworu dlawiacego T24, zostanie zmie¬ niony kierunek zmiennego pola elektromagne¬ tycznego generowanego przez zmienne prady ply- 10 nace w uzwojeniu wirnika nadawczego transfor¬ matora polozenia katowego R12, jako f rezultat obrotu ramienia 11 wysiegnika.Katowy obrót tego pola wywoluje odpowia¬ dajacy mu obrót pola elektromagnetycznego zaindukowanego przez wirnik w uzwojeniach stojana z nadawczego transformatora polozenia katowego R12. Z kolei obrót pola stojana powo¬ duje, na skutek pelnego odwzorcowania obrotu pola w róznicowym transformatorze polozenia katowego DRH nastawionym na zero wzgledem róznicy kata pola wyjsciowego, obrót w tym sa¬ mym stopniu pola elektromagnetycznego genero¬ wanego przez prady w uzwojeniach stojana transformatora polozenia katowego R13. Orien¬ tacja katowa zmiennego pola elektromagnetycz¬ nego uzwojen stojana transformatora polozenia katowego R13 zmieni sie w swym nowym polo¬ zeniu w taki sposób, ze zostanie zaindukowane napiecie bledu w uzwojeniach transformatora 30 polozenia katowego R13 polaczonego z przewoda¬ mi 44. To napiecie bledu wielkoscia amplitudy odpowiada wartosci zmiany kata. Nastepnie jest ono podane przez przewody 44 na wejscie wzmacniacza 45 zasilanego ze zródla 45, w któ- 35 rym napiecie to zostaje wzmocnione i poddane detekcji w celu okreslenia fazy w stosunku do napiecia zasilajacego wirnik nadawczego tran¬ sformatora polozenia katowego R12, a nastepnie wyprostowane. Polaryzacja pradu stalego po wy- 40 prostowaniu zalezy od uprzedniego kierunku ob¬ rotu wirnika nadawczego transformatora polo¬ zenia katowego R12. Napiecie bledu wyprostowa¬ ne w ten sposób jest podawane przewodami 46 na wejscie silnika elektrohydraulicznego zawo- 45 ru HSV serwomechanizmu, który dokonuje zmia¬ ny polozenia ze swej pozycji naturalnej, w ta¬ kim kierunku, ze hydrauliczny silownik 25 po¬ przez element posredni obraca loze mocujace wiertarke w kierunku zapewniajacym, ze oba 50 katy A12 i A13 beda sobie równe. W ten sposób realizuje sie automatyczne równolegle ustawie¬ nie loza 20 mocujacego wiertarke bez wzgledu na katowe ustawienie hydraulicznego silownika 24 i obrotowego czopa 12. Jezeli wymagane jest 55 pochylenie loza 20, na przyklad w celu wierce¬ nia pod katem otworów w stropie lub podlozu, lub w celu dokonania korekcji poziomego po¬ lozenia loza, nalezy przesunac pokretlo 42 rózni¬ cowego selsyna (DRH) dzieki czemu zostaje 60 wprowadzona wielkosc reprezentujaca rozbiez¬ nosc katowa pomiedzy elektromagnetycznym po¬ lem stojana róznicowego transformatora poloze¬ nia katowego DRH, a polem generowanym przez zaindukowane prAdy wirnika róznicowego tran- 65 sformatora polozenia katowego DRH w stójanie7 transformatora polozenia katowego R13, co w konsekwencji spowoduje powstanie odpowied¬ niej rozbieznosci katowej pomiedzy katami A12 i A13. Tak ustawiona wielkosc rozbieznosci ka¬ towej bedzie utrzymywana na niezmiennym po¬ ziomie nawet, gdy zostanie uruchomiony hydra¬ uliczny silownik 24 w celu zmiany kata.W podobny sposób mozna manewrowac i ste¬ rowac, przy pomocy serwomechanizmu, katem bocznego wychylenia wysiegnika 10. Jest to zilu¬ strowane schematycznie na fig. 2. Posredni ele¬ ment 14 suportu 17 wysiegnika jest za pomoca ramienia sprzezony obrotowo z hydraulicznym silownikiem 48 bocznej zmiany kata. Silownik 48 jest zamocowany do punktu obrotu znajdu¬ jacego sie na suporcie 17 wysiegnika. Na skutek wydluzenia sie lub skracania hydraulicznego si¬ lownika 48, nastepuje poprzeczne przemieszcze¬ nie sie ramienia 11 wysiegnika i ustawienie pew¬ nej wartosci kata wychylenia bocznego A16. Na zewnetrznym koncu" ramienia 11 wysiegnika, po¬ miedzy posrednim elementem 15 a wspornikiem 19, znajduje sie zamocowany na obrotowym czo¬ pie 18 hydrauliczny silownik 49 przesuwu w plaszczyznie kata wychylenia bocznego. Dzieki dzialaniu silownika 49, mozna regulowac nasta¬ wienie kata A18 wychylenia bocznego loza mocu¬ jacego wiertarke. Na obrotowych czopach 16 i 18, sa, podobnie jak- w konstrukcji przedstawionej na fig. 1, zamontowane transformatory poloze¬ nia katowego R16 i R18. W przypadku przed¬ stawionym na fig. 2 znajduje sie równiez uklad hydrauliczny, nie pokazany, analogiczny do ukla¬ du z fig. 1. Transformatory polozenia katowego R16 i R18 sa tutaj takze polaczone elektrycznie z róznicowym transformatorem polozenia kato¬ wego DRS zaopatrzony w pokretlo 50 umiesz¬ czone na tablicy sterujacej urzadzenia.Uzwojenie wirnika transformatora polozenia katowego- R18 jest polaczone przewodem 51 z wzmacniaczem 52, który podobnie jak w ukla¬ dzie przedstawionym na fig. 1, steruje elektro¬ hydraulicznym zaworem HSS serwomechanizmu realizujacym kat bocznego wychylenia. Automa¬ tyczny uklad sterujacy serwomechanizmu reali¬ zujacy kat A18 wychylenia bocznego w zalez¬ nosci od wielkosci kata A16 jest w pelni analo¬ giczny z opisanym powyzej systemem sterowa¬ nia wielkoscia kata podniesienia A13.W przypadku zastosowania selsynów trójfazo¬ wych w miejsce transformatorów polozenia ka¬ towego do realizacji przesuwu równoleglego za¬ stosowany jest elektrohydrauliczny uk'lad pola¬ czen podobny w swej idei do ukladu wyzej opi¬ sanego, w którym zastosowano transformatory polozenia katowego. Jezeli z drugiej strony, sa zastosowane potencjometry, cyfrowe czujniki po¬ lozenia katowego lub elementy typu pojemnos¬ ciowego, elementy elektryczne systemu kontrol¬ nego serwomechanizmu powinny byc przystoso¬ wane do czujników polozenia katowego wybra¬ nych wedlug konwencjonalnego; sposobu w pola¬ czeniu z ukladem kontrolnym polozenia katowe¬ go. 59272 8 Jak zilustrowano schematycznie pionowymi pod¬ wójnymi liniami dla zaworów HSV i HSS na fig. 1 i 2, elektrohydrauliczne zawory serwomechanizmu sa polaczone w sposób umozliwiajacy wytracenie 5 ich ze stanu równowagi do polozenia, które jest proporcjonalne do wejsciowej wartosci napiecia za¬ silajacego silnik. Zawór serwomechanizmu moze pracowac na pozycjach „wlaczony" i „wylaczony" z pelnym odchyleniem od pozycji naturalnej gdy 10 przychodzacy sygnal bledu przewyzsza pewna wartosc progowa. PL PL PL PL