WO2005095759A1 - Vorrichtung zum beschichten von tunnelwänden - Google Patents

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WO2005095759A1
WO2005095759A1 PCT/EP2005/001608 EP2005001608W WO2005095759A1 WO 2005095759 A1 WO2005095759 A1 WO 2005095759A1 EP 2005001608 W EP2005001608 W EP 2005001608W WO 2005095759 A1 WO2005095759 A1 WO 2005095759A1
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spray nozzle
spray
lance
segment
control device
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PCT/EP2005/001608
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Wingeier
Otto Tschumi
Original Assignee
Construction Research & Technology Gmbh
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Priority to JP2007503214A priority patent/JP4567726B2/ja
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing

Definitions

  • the invention relates to a device for coating the inner surface of a tunnel section, a vehicle, a ner driving for coating the inner surface of a tunnel section and the use of the device.
  • a tunnel tee is the free space that is broken out of a rock by blasting or milling.
  • the tee length depends, among other things, on the quality of the rock.
  • the usual tee lengths in tunnels and tunnels are between 1 and 6 meters.
  • a known device has a spraying robot built on a carrier vehicle, which essentially serves to mechanize the guiding of the spray nozzle used for spraying the concrete when applying the spraying concrete to the surface to be treated, thereby increasing occupational safety and working conditions for the construction workers improve.
  • Such a device preferably has a horizontally and vertically movable support arm and an attached, extendable and also freely movable spray lance, which carries at one end the spray nozzle connected to a concrete delivery line and used to spray the concrete.
  • the latter is attached to a rotating head which can be moved around the axis of the spray lance, so that the axis of the concrete jet emerging from the spray nozzle can always be kept at an optimal angle to the surface during the spraying process. All movable elements of the spraying robot are controlled with a remote control, whereby routine movements, such as the horizontal movement of the spraying lance, can be automated.
  • a tunnel wall to be coated with shotcrete is usually very irregular.
  • a major disadvantage of the device described above is therefore that it is not always easy to align the spray nozzle exactly perpendicular to the rock surface and to maintain an ideal distance from it.
  • the wall thickness of a concrete layer applied with the known device can no longer be determined due to the mostly irregular tunnel wall and the possibly great material wear
  • US-B-5,851,580 describes a method in which the application of the shotcrete on the tunnel surface is controlled by an automatic control.
  • Such an automatic control requires a complicated technology, so that the corresponding coating device is designed in a complex manner and is therefore inexpensive. This is due, among other things, to the fact that corresponding devices generally have a large number of joints (at least 7) and all joints must be provided with measuring systems and controllers.
  • the object of the present invention is to provide a device for coating inner tunnel surfaces, with which shotcrete can be applied uniformly and with little material loss, the device should be economical to buy and operate.
  • a device for coating the inner surface of a tunnel section with shotcrete comprising a) a spray nozzle, b) a spray lance at one end of which the spray nozzle a) is arranged, c) a carrier on which the spray lance b) is attached and d) a connection point for a connecting line for conveying shotcrete, which is preferably located on the spray nozzle a),
  • the solution to this problem according to the invention is characterized in that e) a joint which connects the carrier c) and the spray lance b) to one another and supports the spray lance b) in such a way that the spray lance a) can be rotated about the vertical axis, f) a joint via which a segment of the spray lance b) facing the spray nozzle a) can be raised and lowered downward, g) a joint via which the segment of the spray lance b) facing the spray nozzle a) can be telescopically extended or shortened, h) a joint via which the spray nozzle a) can be rotated about the longitudinal axis of the segment of the spray lance facing the spray nozzle a) and i) a joint via which the spray nozzle a) can be moved such that the outlet opening of the spray nozzle a) can approach or remove the longitudinal axis of the segment of the spray lance b) facing the spray nozzle a),
  • control device k) with which the movement of the spray lance b) via the joints e), f) and g) and a control device 1) with which the movements of the spray nozzle a) via the joints h) and i) can be directed are, are provided.
  • a tunnel section should also be understood to mean the section of a cavity which is not referred to as a tunnel in normal usage, e.g. a mine or a construction pit.
  • control device k) and the control device 1) work independently of one another or can be operated independently of one another.
  • control device k) and the control device 1) are arranged side by side on a common operating device.
  • the north direction according to the invention has only five joints and is therefore relatively easy to control.
  • This small number of joints also requires a comparatively simple structure, which makes the spray device according to the invention particularly economical.
  • the assignment of the joints according to the invention to two control devices operating separately from one another ensures that operation is relatively easy. Despite this ease of use and the high level of economy, the device according to the invention ensures uniform application of the shotcrete, with little loss of material.
  • control device k) and the control device 1) can each be operated manually without computer support with the aid of two joysticks, one joystick exclusively belonging to the control device k) and the other joystick exclusively belonging to the control device 1).
  • the two joysticks are expediently arranged on a common operating device, such as a remote control device.
  • This embodiment of the invention guarantees a low purchase price of the inventive device by saving the computer support. Due to the low number of joints and the control system according to the invention, despite the lack of computer support, it is relatively easy to use.
  • control device k is computer-operated and the control device 1) can be directed manually without computer support using a joystick. This variant ensures an even easier usability compared to the embodiment described above.
  • the segment of the spray lance b) facing the spray nozzle a) or at least a portion of the segment of the spray lance b) facing the spray nozzle a) is expediently designed as a telescopic arm.
  • a segment of the spray lance b) facing away from the spray nozzle a) can be pushed out in the direction of the spray nozzle a), so that the distance between the carrier c) and spray nozzle a) can be varied by a corresponding extension and retraction, it being provided that during the The segment of the spray lance b) facing away from the spray nozzle a) is fixed in an extended position and the segment of the spray lance b) facing away from the spray nozzle a) is fixed in a correspondingly inserted position during transport and parking, in which the distance between the carrier c) and spray nozzle a) is relatively small.
  • This ensures that the device according to the invention is easy to transport and requires a relatively small parking space.
  • this technique enables a large distance between the spray nozzle a) and the carrier to be present during operation.
  • the north direction according to the invention is arranged on a mobile base.
  • This can be on a truck, for example.
  • the present invention thus also relates to a vehicle which is preferably in the form of a truck and which has the north direction described above.
  • the invention relates to a ner driving for coating the inner surface of a tunnel section with shotcrete using the device described above, the spray nozzle being at a distance of 1 to 3 meters perpendicular to the spraying process Inner tunnel wall is held. This ensures that the proportion of rebound material is relatively small and the application is even.
  • the invention also relates to the use of a device described above for the production of coatings in tunnel and mine construction.
  • FIG. 1 shows a representation which illustrates the basic structure and the mechanical functional principle of a device according to the invention in a cross-sectional view and in an oblique view
  • FIG. 2a shows a cross-sectional illustration of a vehicle according to the invention, which schematically represents the functioning of the north direction according to the invention
  • FIG. 2b is an illustration in the form of a plan view, which illustrates the operation of the device according to the invention.
  • FIG 3 shows a schematic circuit diagram of an operating device for the operation of the device according to the invention, in which both the control device k) and the control device 1) can be directed manually without computer support.
  • the north direction according to the invention shown in FIG. 1 has a carrier c) 1 in the lower area, which is connected via feet 3 to a mobile base 2, not shown in FIG.
  • the carrier c) 1 is connected to the spray lance b) 4 via a joint, the spray lance b) 4 being mounted by the joint e) 5 such that the spray lance b) 4 can be rotated about the vertical axis 6
  • the spray lance b) 4 arranged above the carrier c) 1 has a spray nozzle a) 7 at one end and is divided into a segment 8 facing away from the spray nozzle a) and a segment 9 facing the spray nozzle a).
  • the entire spray lance b) 4 is connected to the upper rotatable region of the carrier c) 1 (rotary head) via a joint f) 12 in such a way that the segment 9 of the spray lance b) 4 facing the spray nozzle a) can be lifted upwards and lowered downwards.
  • the spray nozzle a) facing segment 9 of the spray lance b) 4 is partially designed as a telescopic arm 13, so that the segment 9 of the spray lance b) 4 facing the spray nozzle a) can be extended or shortened telescopically via the joint g) 14.
  • the segment 8 of the spray lance b) 4 which faces away from the spray nozzle a) can be pushed out in the direction of the spray nozzle a) 7, so that the distance between the carrier c) 1 and the spray nozzle a) 7 can be varied by a corresponding extension and removal.
  • the joints e) 5, f) 12 and g) 14 are each equipped with a position measuring system, which contribute to the semi-automatic control.
  • the segment 8 of the spray lance b) 4 facing away from the spray nozzle a) is fixed in an extended position and during transport and parking the segment 8 of the spray lance b) 4 in facing away from the spray nozzle a) a correspondingly inserted position is fixed, in which the distance between carrier c) 1 and spray nozzle a) 7 is comparatively small.
  • the device shown in Figure 1 is in this parking position.
  • the spray nozzle a) 7 is connected to the attachment point of the spray head (TCP) 15 via a joint h) 16 to the end of the telescopic arm 13.
  • the spray nozzle a) 7 can be rotated about the longitudinal axis 17 of the segment 9 of the spray lance b) 4 facing the spray nozzle a).
  • the spray nozzle a) 7 there is another joint i) 19, via which the spray nozzle a) 7 can be moved such that the outlet opening 18 of the spray nozzle a) 7 extends along the longitudinal axis 17 of the spray nozzle a) facing segment 9 of the spray lance b) 4 can approach or remove.
  • a connection point not shown, for a connecting line for conveying shotcrete.
  • Figure 2 shows a north direction according to the invention, which is mounted on a special truck.
  • the spray lance b) 4 is in the extended state (working position). Due to the high torque, which is caused by the extended spray lance b) 4, the vehicle has special supports which can be extended before and during operation for securing support.
  • FIG. 2a shows schematically the movements of the spray lance b) 4 which have to be carried out in order to guide the spray nozzle a) 7 along the inner wall of the tunnel in the plane which is formed by the vertical and the longitudinal axis 17 of the vehicle.
  • These movements of the spray lance b) 4 can only be controlled via the joints f) 12 and g) 14, by varying the angle of the spray lance b) 4 with respect to the vertical via the joint f) 12 and by variation via the joint h) 16 the length of the spray nozzle facing a) Segment 9 of the spray lance b) 4 the desired distance from the tunnel inner surface is maintained.
  • FIG. 2b shows how the spray nozzle a) 7 is guided at a constant distance along the inner surface of the tunnel in a plane which is formed by the longitudinal axis 17 of the vehicle and the horizontal. Movements which the spray lance b) 4 executes parallel to the longitudinal axis 17 of the vehicle and in the last-mentioned plane - according to the arrows drawn in FIG. 2b - are controlled exclusively via the joints e) 5 and g) 14.
  • FIG. 3 shows a large joystick 20 for controlling the movements of the spray lance b) 4 via the joints e), _-) 12 and g) 14, a small joystick 21 for controlling the spray nozzle a) 7 via the joints h) 16 and i) 19, a control button 22 for the delivery of shotcrete, a control button 23 for changing the operating mode semi-automatically / manually, a control button 24 for extending and retracting the sub-segment facing the spray nozzle a) 7 the spray lance b) 4, in order to set the parking and working position of the device according to the invention, a control button 25 with which movement sequences of the TPC 15 (attachment point of the spray head) can be stored or preprogrammed in computer-aided operation (see below) and a rocker 26 , with which the execution of the stored or preprogrammed movements in computer-aided operation can be controlled.
  • the operating mode "manual operation without computer support"
  • the two joysticks control the valve amplifiers of hydraulic
  • the movement specifications by the small joysticks 21 are as follows:
  • the computer support ensures that the TCP 15 is guided parallel to a "teach-in" straight line defined in space.
  • the TCP 15 executes a linear movement along a previously defined straight line, which can be according to the arrows in FIGS. 2a and 2b.
  • the straight line is defined by the operator in a "teach-in mode" by moving to the first and last point of the straight line. This is done by the operator manually approaching the first point, which is defined by the spatial coordinates xl, yl, zl, and registering it at the push of a button. At another point in the room is on the same Kind a second point x2, y2, z2 approached and registered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelab­schnitts mit Spritzbeton aufweisend eine Spritzlanze (4) und eine Spritzdüse (7), welche jeweils mittels Gelenken in alle Richtungen bewegbar sind, wobei eine erste Steuereinrich­tung für die Bedienung der Spritzlanze (4) und eine zweite Steuereinrichtung für den Betrieb der Spritzdüse (7), vorgesehen sind.

Description

Vorrichtung zum Beschichten von Tunnelwänden
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnitts, ein Fahrzeug, ein Nerfahren zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnitts und die Verwendung der Vorrichtung.
Zur Felssicherung eines Tunnelabschlags, zur Ausbildung einer Nerkleidungsschicht sowie zu Isolationszwecken wird normalerweise eine Spritzbetonschicht auf die Innenwand eines sich im Rohbau befindenden Tunnels aufgetragen. Unter einem Tunnelabschlag versteht man hierbei den freien Raum, der durch Sprengen oder Fräsen aus einem Felsen herausgebrochen wird. Die Abschlagslänge ist dabei unter anderem abhängig von der Gesteinsqualität. Übliche Abschlagslängen liegen im Tunnel- und Stollenbau zwischen 1 und 6 Metern.
Es sind Einrichtungen zum Verspritzen von Beton bekannt, die sowohl im Tunnel- und Stollenbau als auch zur Sicherung von Baugruben und Böschungen verwendet werden. Eine bekannte Einrichtung weist dabei einen auf einem Trägerfahrzeug aufgebauten Spritzroboter auf, der im wesentlichen dazu dient, die Führung der zum Verspritzen des Betons dienende Spritzdüse beim Auftragen des Spritzbetons auf die zu behandelnde Oberfläche zu mechanisieren und dadurch die Arbeitssicherheit und die Arbeitsbedingungen für die Bauarbeiter zu verbessern.
Eine solche Einrichtung besitzt vorzugsweise einen horizontal und vertikal beweglichen Tragarm sowie eine auf diesem befestigte, verlängerbare und ebenfalls frei bewegliche Spritzlanze, die an ihrem einen Ende die mit einer Betonforderleitung verbundene und zum Verspritzen des Betons dienende Spritzdüse trägt. Letztere ist dabei an einem um die Achse der Spritzlanze herum bewegbaren Drehkopf befestigt, so daß die Achse des aus der Spritzdüse heraustretenden Betonstrahles während des Spritzvorgangs immer in einem optimalen Winkel zur Oberfläche gehalten werden kann. Die Steuerung aller beweglichen Elemente des Spritzroboters erfolgt mit einer Fernbedienung, wobei Roυtinebewegungen, wie beispielsweise die horizontale Bewegung der Spritzlanze, automatisiert werden können. Verschiedene Eigenschaften einer auf die Innenfläche eines Tunnels oder Stollens aufgebrachten Betonschicht, wie zum Beispiel die Druckfestigkeit und die Hafteigenschaften hängen stark vom Spritzwinkel und vom Spritzabstand ab. Es ist bekannt, daß eine optimale Beschichtung dann erfolgt, wenn der Abstand der Spritzdüse zur Wand - abhängig von der Art des Gesteins - vorzugsweise 1 bis 2 Meter beträgt und die Achse des aus der Spritzdüse heraustretenden Betonstrahles möglichst senkrecht zur Tunnelwand steht. Bei nicht Einhaltung dieser Verfahrensparameter ist der Anteil des Rückprall-Materials unverhältnismäßig groß. Als Rückprall-Material versteht man hierbei diejenige Menge von Spritzmaterial, die nicht an der Wand haften bleibt und damit ungenutzt verloren geht. Durch den Rückprall von Spritzbeton entsteht - nebst den Kosten für den nicht nutzbaren Spritzbeton - hohe Betriebskosten, bedingt durch Materialverschleiß und Materialentsorgung. Dazu kommt, daß sich bei nicht Einhaltung der vorgenannten Verfahrensparameter - die nach einem Spritzvorgang tatsächlich an der Tunnelinnenwand verbleibende Betonmenge infolge der nur aufwendig bestimmbaren und daher meist unbekannten Menge des Rückprall-Materials nicht mehr bestimmen läßt.
Eine mit Spritzbeton zu beschichtende Tunnelwand ist in der Regel sehr unregelmäßig beschaffen. Ein wesentlicher Nachteil der vorstehend beschriebenen Einrichtung besteht daher darin, daß es nicht immer einfach ist, die Spritzdüse genau senkrecht zur Felsoberfläche auszurichten und zu dieser einen idealen Abstand einzuhalten. Darüber hinaus läßt auch die Wandstärke einer mit der bekannten Einrichtung aufgetragenen Betonschicht infolge der meist unregelmäßigen Tunnelwand und des unter Umständen großen Materialverschleißes nicht mehr bestimmen
Schließlich erfordert die Steuerung der Spritzlanze und das optimale Justieren des Drehkopfs verhältnismäßig viele umständliche und zeitraubende Arbeitsvorgänge, die praktisch nur unter Mitwirkung mindestens einer Person durchfuhrbar sind.
Die US-B-5,851,580 beschreibt ein Verfahren, in dem durch eine automatische Steuerung der Auftrag des Spritzbetons an der Tunneloberfläche kontrolliert wird. Ein derartig automatische Steuerung bedingt eine komplizierte Technik, so daß die entsprechende Beschichtungsvor- richtung aufwendig ausgestaltet und von daher kostenungünstig ist. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß entsprechende Vorrichtungen in der Regel eine hohe Gelenkanzahl (mindestens 7) aufweisen und alle Gelenke mit Meßsystemen und Reglern versehen sein müssen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Besc-hichtung von Tunnelinnenflächen bereitzustellen, mit der Spritzbeton gleichmäßig und mit geringem Materialverlust auftragbar ist, wobei die Vorrichtung in der Anschaffung und im Betrieb wirtschaftlich sein soll.
Die Lösung dieser Aufgäbe geht aus von einer Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnitts mit Spritzbeton aufweisend a) eine Spritzdüse, b) eine Spritzlanze an deren einen Ende die Spritzdüse a) angeordnet ist, c) einen Träger, auf welchem die Spritzlanze b) befestigt ist und d) eine Anschlußstelle für eine Verbindungsleitung zur Förderung von Spritzbeton, welche sich bevorzugt an der Spritzdüse a) befindet,
wobei die Spritzlanze b) und die Spritzdüse a) jeweils mittels Gelenken bewegbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß e) ein Gelenk, welches den Träger c) und die Spritzlanze b) miteinander verbindet und die Spritzlanze b) so lagert, daß die Spritzlanze a) um die senkrechte Achse drehbar bewegbar ist, f) ein Gelenk, über das ein der Spritzdüse a) zugewandtes Segment der Spritzlanze b) nach oben gehoben und nach unten gesenkt werden kann, g) ein Gelenk, über welches das der Spritzdüse a) zugewandte Segment der Spritzlanze b) teleskopartig verlängerbar oder verkürzbar ist, h) ein Gelenk, über das die Spritzdüse a) um die Längsachse des der Spritzdüse a) zugewandten Segments der Spritzlanze drehbar bewegbar ist und i) ein Gelenk, über welches die Spritzdüse a) so bewegbar ist, daß die Auslaßöffhung der Spritzdüse a) sich der Längsachse des der Spritzdüse a) zugewandten Segments der Spritzlanze b) nähern oder entfernen kann,
vorliegen, wobei eine Steuereinrichtung k) mit der die Bewegung der Spritzlanze b) über die Gelenke e), f) und g) und eine Steuereinrichtung 1), mit der die Bewegungen der Spritzdüse a) über die Gelenke h) und i), dirigierbar sind, vorgesehen sind.
Definitionsgemäß soll unter einem Tunnelabschnitt auch der Abschnitt eines Hohlraums verstanden werden, welcher im üblichen Sprachgebrauch nicht als Tunnel bezeichnet wird, z.B. eine Mine oder eine Baugrube.
Wesentlich ist, daß die Steuereinrichtung k) und die Steuereinrichtaig 1) unabhängig voneinander arbeiten, bzw. unabhängig voneinander bedienbar sind. Jedoch ist es möglich, daß die Steuereinrichtung k) und die Steuereinrichtung 1) auf einer gemeinsamen Bedieneinrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäße Norrichtung nur fünf Gelenke aufweist und dadurch verhältnismäßig leicht steuerbar ist. Diese geringe Anzahl der Gelenke bedingt auch einen vergleichsweise einfachen Aufbau, wodurch die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung besonders wirtschaftlich wird. Die erfindungsgemäße Zuordnung der Gelenke zu zwei getrennt voneinander arbeitenden Steuereinrichtungen gewährleistet eine verhiältnismäßig leichte Be- dienbarkeit. Trotz dieser leichten Bedienbarkeit und der hohen Wirtschaftlichkeit gewährleistet die erfindungsgemäße Norrichtung eine gleichmäßige Auftragung des Spritzbetons und zwar mit geringem Materialverlust.
In einer bevorzugten Ausf hrungsform der Erfindung sind die Steuereinrichtung k) und die Steuereinrichtung 1) jeweils manuell ohne eine Rechnerunterstützung mit Hilfe von zwei Joysticks betreibbar, wobei der eine Joystick ausschließlich der SteuereLnrichtung k) und der andere Joystick ausschließlich der Steuereinrichtung 1) zugehörig sind. Zweckmäßigerweise sind die beiden Joysticks auf einer gemeinsamen Bedieneinrichtung, wie einer Fernbedieneinrichtung, angeordnet. Diese Ausführungsform der Erfindung gewährleistest durch die Einsparung der Rechnerunter- stützung einen niedrigen Anschaffungspreis der erfindunggemäßen Norrichtung. Aufgrund der niedrigen Anzahl der Gelenke und der erfindungsgemäßen Steuerung ist jedoch trotz fehlender Rechnerunterstützung eine verhältnismäßig leichte Bedienbarkeit gegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung k) rechnerbetrieben und die Steuereinrichtung 1) manuell ohne Rechnerunterstützung mit Hilfe eines Joysticks dirigierbar. Diese Variante gewährleistet gegenüber der vorstehend beschrieben Ausführungsform eine noch leichtere Bedienbarkeit.
Zweckmäßigerweise ist das der Spritzdüse a) zugewandte Segment der Spritzlanze b) oder zumindest ein Abschnitt des der Spritzdüse a) zugewandten Segments der Spritzlanze b) als Teleskoparm ausgebildet.
Bevorzugt ist ein der Spritzdüse a) abgewandtes Segment der Spritzlanze b) in Richtung der Spritzdüse a) ausschiebbar, so daß durch ein entsprechendes Aus- und Einschieben der Abstand zwischen Träger c) und Spritzdüse a) variierbar ist, wobei vorgesehen ist, daß während des Betriebs das der Spritzdüse a) abgewandte Segment der Spritzlanze b) in einer ausgeschobenen Position fixiert ist und während des Transports sowie des Parkens das der Spritzdüse a) abgewandte Segment der Spritzlanze b) in einer entsprechend eingeschobenen Position fixiert ist, in der der Abstand zwischen Träger c) und Spritzdüse a) relativ klein ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht transportierbar ist und einen verhältnismäßig kleinen Parkraum benötigt. Außerdem ermöglicht diese Technik, daß während des Betriebs ein großer Abstand zwischen Spritzdüse a) und Träger vorhanden ist.
In der Regel ist die erfindungsgemäße Norrichtung auf einem fahrbaren Untersatz angeordnet. Dieser kann sich beispielsweise auf einem Lastkraftwagen befinden. Somit betrifft die vorliegende Erfindung auch ein bevorzugt als Lastkraftwagen vorliegendes Fahrzeug, welches die vorstehend beschriebene Norrichtung aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Nerfahren zum Beschichten der Innenfläche eines Tun- neläbschnitts mit Spritzbeton mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, wobei die Spritzdüse während des Spritzvorgangs in einem Abstand von 1 bis 3 Metern rechtwinklig zur Tunnelinnenwand gehalten wird. Dadurch wird gewährleistet, daß der Anteil des Rückprall- Materials verhältnismäßig gering ist und die Auftragung gleichmäßig erfolgt.
Schließlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer vorstehend beschrieben Norrichtung zur Herstellung von Beschichtungen im Tunnel- und Minenbau.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt,
in Figur 1 eine Darstellung, welche in einer Querschnittsansicht sowie in einer Schrägan- sicht den Grundaufbau und das mechanische Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Norrichtung veranschaulicht,
in Figur 2a eine Querschnittsabbildung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, welche die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Norrichtung schematisch darstellt,
in Figur 2b eine Abbildung in Form einer Draufsicht, welche die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Norrichtung veranschaulicht und
in Figur 3 ein schematisches Schaltbild einer Bedieneinrichtung für den Betrieb der erfindungsgemäßen Norrichtung, in der sowohl die Steuereinrichtung k) als auch die Steuereinrichtung 1) manuell, ohne Rechnerunterstützung, dirigie bar sind.
Die in Figur 1 gezeigte erfindungsgemäße Norrichtung weist im unteren Bereich einen Träger c) 1 auf, welcher über Füße 3 mit einem in Figur 1 nicht dargestellten fahrbaren Untersatz 2 verbunden ist. Im oberen Bereich ist der Träger c) 1 über ein Gelenk mit der Spritzlanze b) 4 verbunden, wobei die Spritzlanze b) 4 durch das Gelenk e) 5 so gelagert ist, daß die Spritzlanze b) 4 um die senkrechte Achse 6 drehbar bewegbar ist. Die oberhalb des Trägers c) 1 angeordnete Spritzlanze b) 4 verfügt an einem Ende über eine Spritzdüse a) 7 und gliedert sich in ein der Spritzdüse a) abgewandtes Segment 8 sowie in ein der Spritzdüse a) zugewandtes Segment 9. Die gesamte Spritzlanze b) 4 ist mit dem oberen rotierfähigen Bereich des Trägers c) 1 (Drehkopf) derart über ein Gelenk f) 12 verbunden, daß das der Spritzdüse a) zugewandte Segment 9 der Spritzlanze b) 4 nach oben gehoben und nach unten gesenkt werden kann. Das der Spritzdüse a) zugewandte Segment 9 der Spritzlanze b) 4 ist teilweise als Teleskoparm 13 ausgebildet, so daß das der Spritzdüse a) zugewandten Segment 9 der Spritzlanze b) 4 teleskopartig über das Gelenk g) 14 verlängerbar oder verkürzbar ist. Das der Spritzdüse a) abgewandte Segment 8 der Spritzlanze b) 4 ist in Richtung der Spritzdüse a) 7 ausschiebbar, so daß durch ein entsprechendes Aus- und Einschieben der Abstand zwischen Träger c) 1 und Spritzdüse a) 7 variierbar ist. Die Gelenke e) 5, f) 12 und g) 14 sind jeweils mit einem Wegmeßsystem ausgerüstet, welche zu der halbautomatischen Steuerung beitragen. Es ist vorges- hen, daß während des Betriebs das der Spritzdüse a) abgewandte Segment 8 der Spritzlanze b) 4 in einer ausgeschobenen Position fixiert ist und während des Transports sowie des Parkens das der Spritzdüse a) äbgewandte Segment 8 der Spritzlanze b) 4 in einer entsprechend eingeschobenen Position fixiert ist, in der der Abstand zwischen Träger c) 1 und Spritzdüse a) 7 vergleichsweise klein ist. Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung befindet sich in dieser Parkposition. Die Spritzdüse a) 7 ist am Befestigungspunkt des Spritzkopfes (TCP) 15 über ein Gelenk h) 16 mit dem Ende des Teleskoparms 13 verbunden. Über dieses Gelenk h) 16 ist die Spritzdüse a) 7 um die Längsachse 17 des der Spritzdüse a) zugewandten Segments 9 der Spritzlanze b) 4 drehbar bewegbar. Zwischen diesem Gelenk h) 16 und der Spritzdüse a) 7 befindet sich ein weiteres Gelenk i) 19, über welches die Spritzdüse a) 7 so bewegbar ist, daß die Auslaßöffiiung 18 der Spritzdüse a) 7 sich der Längsachse 17 des der Spritzdüse a) zugewandten Segments 9 der Spritzlanze b) 4 nähern oder entfernen kann. An der Spritzdüse a) 7 befindet sich eine nicht gezeigte Anschlußstelle für eine Nerbindungsleitung zur Förderung von Spritzbeton.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Norrichtung, welche auf einen speziellen Lastkraftwagen montiert ist. Die Spritzlanze b) 4 befindet sich im ausgeschobenen Zustand (Arbeitsposition). Aufgrund des hohen Drehmoments, welches durch die ausgefahrene Spritzlanze b) 4 verursacht wird, verfugt das Fahrzeug über spezielle Stützen, welche vor und während des Betriebs zur sichernden Abstützung ausgefahren werden können.
Figur 2a zeigt schematisch die Bewegungen der Spritzlanze b) 4, welche durchzuführen sind, um die Spritzdüse a) 7 in der Ebene, welche durch die Senkrechte und die Längsachse 17 des Fahrzeugs gebildet wird, entlang der Tunnelinnenwand zu fuhren. Diese Bewegungen der Spritzlanze b) 4 lassen sich ausschließlich über die Gelenke f) 12 und g) 14 steuern, indem über das Gelenk f) 12 der Winkel der Spritzlanze b) 4 gegenüber der Senkrechten variiert wird und über das Gelenk h) 16 durch Variation der Länge des der Spritzdüse a) zugewandten Segments 9 der Spritzlanze b) 4 der gewünschte Abstand zur Tunnelinnenfläche eingehalten wird. Soll die Spritzdüse a) 7 sich aus der vorstehend genannten Ebene heraus bewegen, so muß über das Gelenk e) 5 der „Drehturm" bewegt werden. Die Bewegungen, welche die Spritzdüse a) 7 entlang der in Figur 2a gezeigten Pfeile vollzieht werden somit ausschließlich über die Gelenke f) 12 und g) 14 gesteuert.
In Figur 2b ist dargestellt, wie die Spritzdüse a) 7 in einer Ebene, welche durch die Längsachse 17 des Fahrzeugs und der Horizontalen gebildet wird, in einem konstanten Abstand entlang der Tunnelinnenfläche geführt wird. Bewegungen, welche die Spritzlanze b) 4 parallel zur Längsachse 17 des Fahrzeugs und in der zuletzt genannten Ebene - gemäß den in Figur 2b eingezeichneten Pfeilen - vollzieht, werden ausschließlich über die Gelenke e) 5 und g) 14 gesteuert. Für diese Bewegungen werden somit ausschließlich die Gelenke e) und g) betätigt, wobei über das Gelenk e) 5 der Winkel gegenüber der Längsachse 17 des Fahrzeugs variiert wird und über das Gelenk g) 14 die Länge des der Spritzdüse a) zugewandten Segments 9 der Spritzlanze b) 4 derart variiert wird, daß in etwa ein konstanter Abstand zur Tunnelinnenfläche eingehalten wird. Bewegungen, welche aus dieser Ebene heraus vollzogen werden, werden über das Gelenk f) 12 gesteuert.
Über die Gelenke h) 16 und i) 19 wird die Auslaßöffiiung 18 der Spritzdüse a) 7 während des Betriebs senkrecht zur Tunnelinnenoberfläche gehalten.
Die in Figur 3 dargestellte Fernbedienungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Norrichtung zeigt einen großen Joystick 20 für die Steuerung der Bewegungen der Spritzlanze b) 4 über die Gelenke e), _-) 12 und g) 14, einen kleinen Joystick 21 für die Steuerung der Spritzdüse a) 7 über die Gelenke h) 16 und i) 19, eine Steuertaste 22 für die Zufuhr von Spritzbeton, eine Steuertaste 23 für die Umstellung des Betriebsmodus halbautomatisch / manuell, eine Steuertaste 24 für das Aus- und Einfahren des der Spritzdüse a) 7 äbgewandten Teilsegments der Spritzlanze b) 4, um die Park- und Arbeitsposition der erfindungsgemäßen Norrichtung einzustellen, eine Steuertaste 25, mit der im rechnerunterstützten Betrieb Bewegungsäbläufe des TPC 15 (Befestigungspunkt des Spritzkopfs).gespeichert bzw. vorprogrammiert werden können (siehe nachstehend) und eine Wippe 26, mit der die Ausi hrung der gespeicherten bzw. vorprogrammierten Bewegungen im rechnerunterstützten Betrieb steuerbar sind. In dem Betriebsmodus „manueller Betrieb ohne Rechnerunterstützung" sind Rechner und Wegmeßsystem nicht aktiv. Die beiden Joysticks steuern unmittelbar Nentilverstärker von Hydraulikventilen an.
Die Bewegungsvorgaben durch den großen Joysticks 20 sind dann wie folgt:
Hebel nach rechts/ links = Gelenk e) 5; drehen nach rechts/ links
Hebel nach vorne/ hinten = Gelenk f) 12; das der Spritzdüse a) zugewandte Segment 9 der Spritzlanze b) 4 senken/ heben
Wippe 26 oben/ unten = nicht wirksam - es erfolgt keine Bewegungsvorgabe
Die Bewegungsvorgaben durch den kleinen Joysticks 21 sind wie folgt:
Hebel nach rechts/ links = Gelenk h) 16; Spritzdüse a) 7 drehen rechts/ links
Hebel nach vorne/ hinten = Gelenk i) 19; Spritzdüse a) 7 kippen vor/ zurück
Beim manuellen Betrieb mit Rechnerunterstützung (halbautomatischer Betrieb) kommen der Rechnerund die Wegmeßsysteme in den Gelenken e) 5, f) 12 und g) 14 zum Einsatz. Mit Hilfe der Wippe 26 werden die Bewegungen des TPC 15 im rechnerunterstützten Betrieb folgendermaßen vorgegeben:
Wippe oben/unten = TPC bewegt sich entsprechend den in Fig 2a, 2b dargestellten Pfeilen vorwärts/rückwärts
Die Rechnerunterstützung gewährleistet, daß der TCP 15 parallel zu einer „teach-in" im Raum festgelegten Geraden geführt wird. Der TCP 15 vollzieht eine Linearbewegung entlang einer zuvor definierten Geraden, welche gemäß den Pfeilen in Figur 2a bzw. 2b sein kann. Die Gerade wird durch den Bediener in einem „teach-in Modus" mittels Anfahren des ersten und letzten Punktes der Geraden definiert. Dies geschieht, indem der Bediener den ersten Punkt, welcher durch die Raumkoordinaten xl, yl , zl definiert ist, manuell anfährt und diesen durch Knopfdruck registrieren läßt. An einer anderen Stelle im Raum wird auf dieselbe Art ein zweiter Punkt x2, y2, z2 angefahren und registriert. Das vorstehend beschriebene Speichern einer Geraden und zwar durch das Einprogrammieren eines ersten und zweiten Punktes erfolgt mit Hilfe der Steuertaste 25. Wird die Wippe 26 des großen Joysticks 20 bewegt, so bewegt sich der TCP 15 entsprechend vor und zurück, und zwar entlang der vorher definierten Geraden. Alle anderen parallel liegenden Geraden werden nun mittels des großen Joysticks 20 angesteuert. Es ist darauf zu achten, daß nicht in einfacher Weise die y- und z- Koordinaten beim Vor- und Zurückfahren konstant gehalten werden, sondern daß die weiteren Bewegungen parallel zu der vorher definierten Graden erfolgen. In anderen Worten kann gesagt werden, daß wenn zunächst einmal die Gerade bestimmt worden ist, kann der Bediener die Spritzarbeit derart ausfuhren, daß die Spritzlanze b) 4 räumlich gesehen auf/ ab oder links/ rechts bewegt wird, wobei die Spritzdüse a) 7 dabei Bewegungen parallel zu der vorher definierten Geraden vollzieht, welche gemäß den Pfeilen in Figur 2a,b sind.

Claims

P atentanspruche
1. Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnitts mit Spritzbeton aufweisend a) eine Spritzdüse (7), b) eine Spritzlanze (4), an deren einen Ende die Spritzdüse a) (7) angeordnet ist, c) einen Träger (1), auf welchem die Spritzlanze b) (4) befestigt ist und d) eine Anschlußstelle für eine Verbindungsleitung zur Förderung von Spritzbeton, welche sich bevorzugt an der Spritzdüse a) (7) befindet,
wobei die Spritzlanze b) (4) und die Spritzdüse a) (7) jeweils mittels Gelenken bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß e) ein Gelenk (5), welches den Träger c) (1) und die Spritzlanze b) (4) miteinander verbindet und die Spritzlanze b) (4) so lagert, daß die Spritzlanze b) (4) um die senkrechte Achse (6) drehbar bewegbar ist, f) ein Gelenk (12), über das ein der Spritzdüse a) zugewandtes Segment (9) der Spritzlanze b) (4) nach oben gehoben und nach unten gesenkt werden kann, g) ein Gelenk (14), über welches das der Spritzdüse zugewandte Segment (9) der Spritzlanze b) (4) teleskopartig verlängerbar oder verkürzbar ist, h) ein Gelenk (16), über das die Spritzdüse a) (7) um die Längsachse (17) des der Spritzdüse a) (7) zugewandten Segments (9) der Spritzlanze b) (4) drehbar bewegbar ist und i) ein Gelenk (19), über welches die Spritzdüse a) (7) so bewegbar ist, daß die Auslaßöffiiung (18) der Spritzdüse a) (7) sich der Längsachse (17) des der Spritzdüse zugewandten Segments (9) der Spritzlanze b) (4) nähern oder entfernen kann, vorliegen,
wobei eine Steuereinrichtung k) mit der die Bewegungen der Spritzlanze b) (4) über die Gelenke e) (5), f) (12) und g) (14) und eine Steuereinrichtung 1), mit der die Bewegungen der Spritz üse a) (7) über die Gelenke h) (16) und i) (19), dirigierbar sind, vorgesehen sind.
2. Norrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung k) und die Steuereinrichtung 1) jeweils manuell, ohne eine Rechnerunterstützung, mit Hilfe von zwei Joysticks betreibbar sind, wobei der eine Joystick ausschließlich der Steuereinrichtung k) und der andere Joystick ausschließlich der Steuereinrichtung 1) zugehörig sind.
3. Norrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung k) rechnerbetrieben ist und die Steuereinrichtung 1) manuell, ohne Rechnerunterstützung, mit Hilfe eines Joysticks betreibbar ist.
4. Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger c) (1) auf einem fahrbaren Untersatz (2) angeordnet ist.
5. Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Spritzdüse a) zugewandtes Segment (9) der Spritzlanze b) (4) als Teleskoparm (13) ausgebildet ist.
6. Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Spritzdüse a) (7) äbgewandtes Segment (8) der Spritzlanze b) (4) in Richtung der Spritzdüse a) (7) ausschiebbar ist, so daß durch ein entsprechendes Aus- und Einschieben der Abstand zwischen Träger c) (1) und der Spritzdüse a) (7) variierbar ist, wobei vorgesehen ist, daß während des Betriebs das der Spritzdüse a) (7) abgewandte Segment (8) der Spritzlanze b) (4) in einer ausgeschobenen Position fixiert ist und während des Transports sowie des Parkens das der Spritzdüse a) (7) abgewandte Segment (8) der Spritzlanze b) (4) in einer entsprechend eingeschobenen Position fixiert ist, in der der Abstand zwischen Träger c) (1) und Spritzdüse a) (7) relativ klein ist.
7. Fahrzeug aufweisend eine Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Nerfahren zum Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnitts mit Spritzbeton mit Hilfe einer Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse a) (7) während des Spritzvorgangs in einem Abstand von 1 bis 3 m rechtwinklig zur Tunnelinnenwand gehalten wird.
9. Nerwendung einer Norrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Beschichtungen im Tunnel- und Minenbau.
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