Verfahren zum Stenern des S hneidorozesses und Einrichtung TUT Erfassung cipr F.inbrnchstiefe von Schrämwerkzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Schneidprozesses von Schrämwerkzeugen von Vortriebsmaschinen sowie eine Einrichtung zur Erfassung der Einbruchstiefe von Schrämwerkzeugen von Vortriebsmaschinen in die Ortsbrust.
Teilschnittschrämmaschinen erfordern für das Abbauen der Orts- brüst zunächst ein Einbrechen in die Ortsbrust. Zu diesem Zweck wird die Teilschnittschrämmaschine verfahren, sodaß die Abbauwerkzeuge in die Ortsbrust über eine vorbestimmte Einbruchtiefe eindringen, wonach für den Vortrieb ein Abschrämen der gesamten Ortsbrust fläche erfolgt. Je nach den Gegebenheiten in der Strecke bzw. der Beschaffenheit des Gesteins, erfolgt dieser Einbrυchvorgang zunächst im Bereich der Firste, der Ortsbrustmitte oder im Bereich der Streckensohle. Für ein automatisiertes Schneiden bzw. Schrämen ist ein exaktes Erfassen der tatsächlichen Einbruchstiefe des Schrämwerkzeuges er orderlich. Bei den bisher bekannten Vorschlägen, die Einbruchstiefe zu erfassen, wurde ein nicht angetriebenes Wegmeßrad neben dem Raupenfahrwerk der verfahrbaren Teilschnittschrämmaschine mitgeführt. Die von diesem Wegmeßrad erfaßte Wegstrecke während des Einbruchvorganges soll hiebei Aufschluß über die Einbruchstiefe geben. Bei trockener Sohle, wie beispielsweise im Kalibergbau, hat sich eine derartige Meßeinrichtung durchaus bewährt. Meßungenauigkei- ten ergeben sich aber bei anderer Sohlenbeschaffenheit. Eine exakte Messung wird im Bereich des Streckenvortriebes üblicherweise mit Richtungskontrolleinrichtungen gewährleistet, bei welchen von einem ortsfest angeordneten Theodoliten die entsprechenden Messungen erfolgen. Die Messung kann über Meßstrahlen erfolgen, welche über Empfangseinrichtungen an der Vortriebsmaschine wiederum erfaßt und in der Folge ausgewertet werden können. Für derartige Einrichtungen sind somit gesonderte Ein- richtungen innerhalb der Strecke nötig, wobei insbesondere bei schlechten Sohlenverhältnissen und schlechten Sichtverhältnissen im Bereich der Vortriebsmaschine Verzerrungen der Meßergebnisse nicht ausgeschlossen werden können. Auch eine indirekte Wegmessung, bei welcher unmittelbar die Fahrbewegung des Raupenfahr-
werkes überwacht wird, fuhrt nicht zu der gewünschten Präzision, da bei unebener, schmutziger und nasser Sohle der Schlupf nicht berücksichtigt wird, sodaß es hier zu unbrauchbaren Meßdaten kommen kann .
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches es erlaubt, die Schrämleistung -jeweils zu optimieren und die Automatisierung des Abbaubzw. Vortriebverfahrens zu erleichtern. Zur Losung dieser Auf- gäbe ist das erfmdungsgemaße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Einbruchstiefe des Schramwerkzeuges erfaßt wird und daß die erfaßten Meßdaten für die Einbruchstiefe mit einer Steuerung gekoppelt sind, in welcher die Geometrie des Abbauwerkzeuges gespeichert ist und Meßdaten für die Lastaufnahme berücksichtigt werden.
Die Erfindunq zielt nun weiters darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher ohne gesonderte Einrichtungen innerhalb der Strecke auch bei schlechten Sohlen- Verhältnissen und schlechter Sicht im Bereich der Vortriebsmaschine ausreichend genaue Meßergebnisse für die Einbruchstiefe erzielt werden können. Die Einrichtung soll konstruktiv einfach aufgebaut sein, sodaß die Betriebssicherheit auch im rauhen Vor- triebsbetrieb jederzeit gegeben ist . Zur Losung dieser A fgabe besteht die erfmdungsgemaße Einrichtung im wesentlichen dann, daß im vorderen Bereich der Vortriebsmaschine wenigstens ein zur Ortsbrust gerichteter Abstandssensor angeordnet ist und daß der Abstandssensor mit einer Auswerteeinrichtung verbunder ist. Dadurch, daß im vorderen Bereich der Vortriebsmaschine wenig- stens ein zur Ortsbrust gerichteter Abstandssensor angeordnet ist, wird über möglichst kurze Distanz und damit auch bei schlechter Sicht besser reproduzierbar unmittelbar eire Abstandsmessung vorgenommen, wobei die Abbaubewegung beim Vortrieb Berücksichtigung findet. Bei einem Bestreichen der Ortsbrust durch die Schramwerkzeuge nach erfolgtem Einbruch ergibt sich in der Bahn der Schramwerkzeuge hinter den Schramwerkzeugen eine größere Tiefe, welchen eine geringere Tiefe vor den Schramwerkzeugen gegenübersteht. Aus der Differenz der Messung über die
Ortsbrust kann somit auf die Tiefe des Einbruches unmittelbar geschlossen werden. Für die Durchführung einer derartigen Messung mit nur einem Abstandssensor muß dieser jedoch mehrere Punkte an der Ortsbrust erfassen können, um die entsprechende Differenzbildung zu ermöglichen. Wesentlich einfacher gelingt eine derartige Auswertung, wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung entspricht, zwei Abstandssensoren im Bereich des Schwenkwerkes angeordnet sind. Derartige Abstandssensoren können stationär oder gemeinsam mit dem Schwenkwerk verschwenkbar angeordnet sein, sodaß unmittelbar jeweils vor und hinter dem Schrämwerkzeug eine Messung vorgenommen wird und damit ein entsprechender Vergleich durch Differenzbildung ermöglicht wird. Eine weitere Verbesserung der Meßergebnisse durch Ausmitteln von Spitzenwerten kann dadurch erfolgen, daß, wie es einer bevorzugten Ausbildung entspricht, die Abstandssensoren verschwenkbar angeordnet sind. Mit derartigen verschwenkbaren Sensoren kann ein relativ großer Bereich der Ortsbrust abgetastet werden, wobei Spitzenwerte ausgefiltert werden können und das Meßergebnis verbessert wird. Ein unmittelbarer Aufschluß über den Bereich in unmittelbarer Nähe der Schrämköpfe bzw. der Schrämwerkzeuge kann dadurch sichergestellt werden, daß die Abstandssensoren auf gleicher Höhe der Vortriebsmaschine angeordnet sind.
Die Auswertung der Einbruchstiefe erfolgt in besonders einfacher Weise, wie bereits angedeutet, durch Differenzbildung, wofür die Sensorsignale einer Vergleichsschaltung zur Auswertung der Differenz der Signale zugeführt sind. Der jeweils größere Meßwert für die Distanz vermindert um den jeweils geringeren Meß- wert für eine an anderer Stelle gemessene Distanz ergibt unmittelbar die Tiefe des Einbruches und damit die gewünschte Information .
In besonders einfacher Weise können die zu Beginn des Meßvor- ganges gemessenen Signale mit den geometrischen Daten der Vortriebsmaschine verglichen und in Beziehung gesetzt werden, sodaß eine Kalibrierung des Ausgangswertes erfolgen kann. Durch kontinuierlichen Vergleich der Meßdaten zweier Sensoren können
Ungleichmäßigkeiten in der Ortsbrust, wie Einbrüche bzw . große herunterfal lende Gesteinsbrocken aus der Auswertung el iminiert werden . Di e Erfa ssung der konkret gegebenen Einbruchst iefe erlaubt es jederzeit , derartige Meßdaten mit den Sohldaten für das Schneiden in best immten Gesteinsarten oder Vorgaben bezüglich des nächsten Streckenausbaues verglichen werden .
Eine weitere Mögl ichkeit der Auswertung von Meßdaten für den Abstand zur Ortsbrust besteht darin , daß die Sensorsigna le mit von an sich bekannten Se itenabstandssensoren ermittelten Sensorsignalen in der Auswerteeinrichtung verglichen werden . Auf diese Weise kann ein Versetzen der Maschine mitberücks ichtigt werden , wobei derartige Seitenabstandssensoren beispielswei se in der DE- Al 44 39 601 beschrieben sind .
Ein weiterer Einbruch soll in der Regel dann noch nicht durchgeführt werden, wenn die Ladeeinrichtung noch nicht hinreichend geräumt ist, da sonst Probleme mit dem Abtransport des geschrämten Materials bestehen. Die in Richtung zur Ortsbrust gerichte- ten Abstandssensoren erlauben auch hier eine zusätzliche Information, wobei die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, daß die Sensoren und/oder ein weiterer Sensor auf den unteren Ortsbrustbereich hin ausrichtbar und daß das Signal dieser Sensoren über eine Auswerteschaltung mit dem Antrieb für den Einbruch verbunden ist. Wenn eine derartige Messung einen hohen Befül- lungsgrad der Ladeeinrichtung ergibt, kann ein weiterer Einbruchsvorgang solange verzögert werden bis die Abförderung in dem erforderlichen Maße erfolgt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Streckenvortriebsmaschine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine auf einem Raupenfahrwerk 1 verfahrbare Teilschnittschrämmaschine 2 dargestellt, deren Schwenkwerk mit 3 bezeichnet ist. Am Schwenkwerk ist ein in Höhenrichtung und
seitlich schwenkbarer Auslegerarm 4 angelenkt, wobei das Schwenkwerk selbst um die Achse 5 in horizontaler Richtung verschwenkbar ist. Der Auslegerarm 4 trägt Schrämköpfe 6, welche bei der Darstellung nach Fig. 1 in die Ortsbrust über eine Ein- bruchstiefe te eindringend dargestellt sind. Die Vortriebsbewegung zum Abbauen des Gesteines erfolgt hiebei durch Verschwenken des Schwenkwerkes 3 um die im wesentlichen vertikale Achse 5 in im wesentlichen horizontaler Richtung. Dem Schwenkwerk benachbart sind Abstandssensoren 7 angeordnet, wobei, wie sich insbe- sondere aus der Draufsicht nach Fig. 2 ergibt, derartige Abstandssensoren zu beiden Seiten des Schwenkwerkes 3 angeordnet sind. Der in Maschinenlängsrichtung gesehen rechte Abstandssensor ist mit 7 bezeichnet, wohingegen der gegenüberliegende Sensor mit 8 bezeichnet ist. Die Sensoren 7 bzw. 8 können selbst ortsfest angeordnet sein, oder aber schwenkbar an der Vortriebs- aschine 2 angelenkt sein. Die Verschwenkung in im wesentlichen vertikaler Richtung führt hiebei zu einem Abtasten der Ortsbrust über den Bereich, in welchem der Einbruch bereits stattgefunden hat, sodaß der jeweils größte Meßwert dem Abstand zur Ortsbrust zuzüglich der Einbruchstiefe te entspricht. Die Abstandssensoren können in konventioneller Weise beispielsweise als Ultraschallsensoren ausgebildet sein und nach Art eines Echolotes betrieben werden. Alternativ sind andere Strahlungsquellen, wie beispielsweise Infrarotstrahlen für den Sensor einsetzbar, wobei jeweils aus der Differenz der Laufzeit zwischen abgesendetem und reflektiere*-* Signal auf die jeweilige Distanz geschlossen wird.
Bei der Darstellung nach Fig. 1 ist auf einer Ladeeinrichtung 9 ein Haufwerk 10 ersichtlich, wobei, wie Fig. 1 zeigt, hier ein relativ hoher Befüllungsgrad je nach Schwenklage des Auslegerarmes 4 möglich ist. Der Abstand zum Haufwerk 10 kann gleichfalls über die Sensoren 7 bzw. 8 oder gesonderte Sensoren gemessen werden, wobei ein zu geringer Abstand hier eine zu hohe Befüllung der Ladeeinrichtung 9 ergibt. Bei zu hoher Befüllung kann das weitere Einbruchschrämen unterbrochen werden bis die Abförderung in dem gewünschten Ausmaß unter Vergrößerung des gemessenen Abstandes zum Haufwerk 10 erfolgt ist.
Wie sich insbesondere aus der Draufsicht nach Fig. 2 ergibt, wird von den Sensoren 7 bzw. 8 jeweils der Bereich vor und hinter der Schneidspur der Meißel der Schrämköpfe 6 gemessen. Der Auslegerarm 4 wird beim Schrämen in Richtung des Pfeiles 11 verschwenkt, wobei in den bereits geschrämten Teilbereich in der Spur der Schrämköpfe die jeweils größere Distanz vermehrt um die Einbruchtiefe gemessen wird. Ein in diese Spur gerichteter Sensor 8 mißt somit einen höheren Wert für den Abstand als der Sensor 7, sodaß aus der Differenz dieser Signale unmittelbar die Einbruchstiefe te ermittelt werden kann. Am Ende des Schwenkweges in Richtung des Pfeiles 11 erfolgt üblicherweise eine Verschwenkung des Auslegerarmes 4 in vertikaler Richtung, wobei unter Bewegungsumkehr entgegen der Richtung des Pfeiles 11 ein neuer Schlag geschrämt wird. In diesen Fällen werden die Meß- werte des Abstandssensors 7 größer sein als die Meßwerte des Abstandssensors 8.
Das auf die Ladeeinrichtung auftreffende Material wird über einen kontinuierlichen Förderer 12 zum Abwurf bzw. Übergabeende 13 dieses Förderers transportiert und kann in der Folge in konventioneller Weise weiter abtransportiert werden.