WO2014108292A2

WO2014108292A2 - Maschine zum vortreiben von strecken, tunneln oder dergleichen und verfahren zum in vortriebsrichtung bewegen eines arbeitskopfes einer derartigen maschine

Info

Publication number: WO2014108292A2
Application number: PCT/EP2013/077319
Authority: WO
Inventors: Werner Hensgens; Roman Jansen
Original assignee: Aker Wirth Gmbh
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-07-17
Also published as: DE102013100152A1

Abstract

Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen, mit einem drehbar antreibbaren und in Vortriebsrichtung bewegbaren Arbeitskopf, mit einem Fahrwerk und mit einer Schreiteinrichtung, wobei die Schreiteinrichtung auch das Fahrwerk umfasst.

Description

Aker Wirth GmbH

Kölner Str. 71 -73

41812 Erkelenz

Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen und Verfahren zum in Vortriebsrichtung Bewegen eins Arbeitskopfes einer derartigen Maschine

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen mit einem drehbar antreibbaren und in Vortriebsrichtung bewegbaren Arbeitskopf. Derartige Maschinen sind bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 444 0 261 C2 eine derartige Maschine. Nachteilig bei bekannten Maschinen ist, dass das Schreitwerk oder eine Schreiteinrichtung oft aufwändig ist und viel Platz beansprucht.

Das Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen wird im Folgenden auch als Bohren bezeichnet. Mit dem Begriff „eigentlicher Bohrvorgang" wird insbeson- dere der Zustand bezeichnet, bei dem die Bohrwerkzeuge Material abtragen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine derartige Maschine und ein Verfahren zu schaffen, welche hinsichtlich zumindest eines der genannten Nachteile verbessert sind.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Maschine und das in Anspruch 6 wiedergegebene Verfahren gelöst. Die erfindungsgemäße Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen weist einen drehbar antreibbaren Arbeitskopf auf. Die Maschine umfasst ein Fahrwerk und eine Schreiteinrichtung. Sie kann also fahren und schreiten. Die Fortbewegungsart Fahren hat den Vorteil schneller zu sein, als das Schreiten, was die Mobilität der Maschine, etwa bei dem Transport von einem Einsatzort zum Nächsten, erhöht. Die Fortbewegungsart Schreiten hat unter anderem den Vorteil, genauer und vielfältiger steuerbar zu sein, als das Fahren, was sich vor allem während des Bohrens vorteilhaft auswirkt. Die Stützvorrichtung der Schreiteinrichtung umfasst das Fahrwerk.

Mit Schreiteinrichtung ist im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere eine Einrichtung gemeint, die in der Lage ist, das Maschinengewicht zu tragen, also abzustützen und die gegenüber der übrigen Maschine - insbesondere der Tragkonstruktion - verschiebbar ist.

Mit Stützvorrichtung der Schreiteinrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung gemeint, die die Kräfte von der Schreiteinrichtung in den Boden einleitet.

Bevorzugt ist die Stützvorrichtung der Schreiteinrichtung durch das Fahrwerk ge- bildet.

Das Fahrwerk hat also eine Doppelfunktion, nämlich Fahren und Schreiten. Auf diese Weise können Elemente der Schreiteinrichtung, die andernfalls erforderlich sind - insbesondere Stützen - entfallen. Dies senkt den Aufwand und spart Platz. Dieser Platz steht der Konstruktion beispielsweise für das Erfüllen anderer Teilaufgaben zur Verfügung.

Bevorzugt ist das Fahrwerk an der Schreiteinrichtung angeordnet und weiter bevorzugt sind an der Schreiteinrichtung keine Stützen oder andere ausschließlich dem Abstützen dienende Elemente vorgesehen.

Mit Vorteil ist der Arbeitskopf an einer Tragkonstruktion gelagert. Bevorzugt sind Verspannungen vorgesehen. Mit„Verspannungen" werden insbesondere in der Länge veränderbare oder mit ein- und ausschiebbaren Teilen ausgestattete Ab- stützbeine oder -füße oder Stützen bezeichnet. Die Verspannungen bilden das Widerlager für die Schneidkräfte und bestehen bevorzugt aus einer stabilen Stahlkonstruktion, an der bevorzugt an der Unterseite zwei Verspannzylinder und weiter bevorzugt an der Oberseite ein Verspannzylinder angeordnet, bevorzugt verschraubt ist. Durch die Verspannungen werden bevorzugt die Schneidkräfte in das Gebirge eingeleitet.

Die Verspannungen sind bevorzugt mittelbar und/oder unmittelbar an der Trag- konstruktion angeordnet.

Die Maschine weist bevorzugt insgesamt höchstens vier nach unten wirkende Stützen auf. Die Maschine umfasst bevorzugt Mittel zur automatischen Positionierung und Ausrichtung der Trag konstruktion bzw. des Arbeitskopfes.

Besonders bevorzugt umfasst das Fahrwerk ein Raupenfahrwerk. Mit Vorteil sind zur relativen Einstellung von Trag konstruktion zur Schreiteinrichtung eine vordere Führungs- und Einsteilvorrichtung und eine hintere Führungsund Einsteilvorrichtung vorgesehen. Die Führungs- und Einsteilvorrichtungen dienen bevorzugt nicht der Längsverschiebung von Trag konstruktion zur Schreiteinrichtung, sondern der Querverschiebung und Winkeleinstellung.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Schreiteinrichtung also insbesondere zur Winkeleinstellung relativ zur Trag konstruktion eine vordere Führungsund Einsteilvorrichtung und eine hintere Führungs- und Einsteilvorrichtung auf. Bevorzugt sind bei der vorderen und bei der hinteren Führungs- und Einstellvor- richtung jeweils zwei Einstelleinheiten vorhanden.

Die Führungs- und Einsteilvorrichtungen können in der Verstellrichtung oder in der dazu parallelen Ebene angeordnet sein. Bevorzugt sind die Führungs- und Ein- Stellvorrichtungen an der Schreiteinrichtung angebracht und greifen mit ihren Versteilgliedern an einer Führungsbahn oder dergleichen der Trag konstruktion an. Die Erfindung schließt aber auch die umgekehrte Anordnung ein. Die Führungs- und Einsteilvorrichtungen können mechanisch betätigt sein, zum Beispiel über geeignete Getriebe. Sie können druckmittelbetätigt sein.

Die Verspannung weist bevorzugt auch nach unten wirkende Stützen auf. Diese werden im Folgenden als Trag- und Verspannstützen bezeichnet.

Bevorzugt bewirkt die Schreiteinrichtung allein nicht die Schreitfähigkeit der Maschine, sondern die eigentliche Schreitfunktion kann nur in Verbindung mit anderen Elementen der Maschine - besonders bevorzugt dem Verspannsystem, also insbesondere der Verspannung - erfolgen.

Die Maschine umfasst, wie bereits erwähnt, ein Fahrwerk. Und bevorzugt sind zudem nach unten wirkende Stützen vorgesehen. Die nach unten wirkenden Stützen und das Fahrwerk sind bevorzugt gegeneinander unter anderem in Längsrichtung der Maschine verschieblich. Mittels der nach unten wirkenden Stützen ist die übri- ge Maschine einschließlich des Fahrwerks bevorzugt unter anderem anhebbar und absenkbar. Bevorzugt weist die Maschine keine in Längsrichtung der Maschine zueinander verschieblichen, nach unten wirkende Stützen auf.

Bevorzugt sind eine vordere und eine hintere Verspannung vorgesehen und diese sind weiter bevorzugt unabhängig voneinander verstellbar. Dadurch kann die Maschine nicht nur parallel zu sich selbst in der Höhe verstellt, sondern auch in ihrer Längsneigung eingestellt werden.

Weiter bevorzugt sind bei wenigstens einer der Verspannungen, in der Ausfüh- rungsform mit zwei Verspannungen vorzugsweise bei beiden Verspannungen, zwei in Querrichtung der Tragkonstruktion Abstand voneinander aufweisende Trag- und Verspannstützen vorhanden. Bevorzugt sind diese beiden Stützen der vorderen und der hinteren Verspannung sowohl gemeinsam als auch einzeln ver- stellbar. Dies bietet die Möglichkeit, die Maschine in ihrer Querneigung oder im Sinne einer Verrollung oder Verdrehung relativ zur Strecke oder zum Tunnel einzustellen. Die Verspannungen können mechanisch betätigt sein, zum Beispiel über geeignete Getriebe. Insbesondere sind sie jedoch druckmittelbetätigt.

Vorzugsweise weist die Maschine mittels Werkzeugarmantrieben relativ zu einer die Drehachse des Arbeitskopfes bildenden Bezugsachse radial schwenkbare Werkzeugarme mit hinterschneidend arbeitenden Werkzeugen auf. Bevorzugt ist ein Arbeitskopfsteuerungssystem vorgesehen, wobei das Arbeitskopfsteuerungs- System Mittel umfasst zum kontinuierlichen Messen der Winkelposition des rotierenden Arbeitskopfes und Mittel zum kontinuierlichen Messen des Schwenkwinkels der Werkzeugarme sowie einen Steuerrechner, der mit den genannten Mitteln wirkverbunden ist und die Winkelposition des rotierenden Arbeitskopfes und die Schwenkwinkel der Werkzeugarme so aufeinander abstimmt, dass für jede Win- kelposition des Arbeitskopfes jeder schwenkbare Werkzeugarm radial positioniert ist, gemäß eines vorbestimmten Schneidbahnverlaufs, um die vorbestimmte Schneidbahn zu schneiden.

In ihrem Verfahrensaspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum in Vortriebsrichtung Bewegen eines drehbar antreibbaren Arbeitskopfes einer Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen, die ein Fahrwerk aufweist, mithilfe einer Schreiteinrichtung, wobei das Fahrwerk, insbesondere ein Raupenfahrwerk, während des Schreitens als Teil der Schreiteinrichtung genutzt wird.

Der Vortriebsvorgang der Maschine erfolgt bevorzugt nicht kontinuierlich, sondern auf einen eigentlichen Bohrvorgang folgt ein Positioniervorgang, in dem kein Material abgetragen wird, bevor ein neuer eigentlicher Bohrvorgang erfolgt. Mit Vorteil hat das Fahrwerk während des eigentlichen Bohrvorgangs keinen Bodenkontakt. Mit Vorteil weist das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform, in der die Maschine einen Arbeitskopf aufweist, der an einer Tragkonstruktion gelagert ist, folgende Verfahrensschritte auf: Bevorzugt wird die Maschine vor Beginn des Schreitvorgangs einmalig, mit Hilfe des Fahrwerks, in eine gewünschte Startposi- tion gefahren. Bevorzugt wird das Fahrwerk anschließend blockiert. Vorzugsweise wird die Tragkonstruktion daraufhin unter Zuhilfenahme der Verspannungen in die für das Bohren richtige Position angehoben und gegebenenfalls verspannt. Die Startposition wird dabei bevorzugt so gewählt, dass mit den bei dem Anheben der Tragkonstruktion mit Hilfe der Verspannung zur Verfügung stehenden Freiheits- graden die korrekte Position der Tragkonstruktion und damit des Arbeitskopfes erzielbar ist. Das Fahrwerk ist in dieser Situation vorzugsweise entlastet. Bevorzugt wird anschließend der eigentliche Bohrvorgang durchgeführt. Nach Beendigung eines eigentlichen Bohrvorganges wird die Maschine bevorzugt auf das blockierte Fahrwerk abgesetzt, die Verspannungen werden weiter bevorzugt entlastet und die Tragkonstruktion wird vorzugsweise von Mitteln gegenüber der Schreiteinrichtung nach vorne längs verschoben und weiter bevorzugt so ausgerichtet, dass mit den bei dem Anheben der Tragkonstruktion mit Hilfe der Verspannung zur Verfügung stehenden Freiheitsgraden die korrekte Position der Tragkonstruktion und damit des Arbeitskopfes erzielbar ist. Beispielsweise wird die Tragkonstruktion vor dem Anheben in eine gewünschte Rotationslage um ihre Hochachse gebracht. Daraufhin wird bevorzugt die Tragkonstruktion erneut mit Hilfe der Verspannungen in die für das Bohren richtige Position angehoben und gegebenenfalls verspannt. Das Fahrwerk ist in dieser Situation vorzugsweise erneut entlastet. Anschließend wird bevorzugt ein neuer eigentlicher Bohrvorgang durchgeführt und die Schreit- einrichtung mithilfe der Mittel nach vorne längs verschoben, also nachgeholt.

Die Blockierung des Fahrwerks wird bevorzugt erst dann aufgehoben, wenn die Maschine aus dem Tunnel herausgefahren werden soll. Während des gesamten Vortreibens des Tunnels, also auch während des Schreitens, ist das Fahrwerk bevorzugt blockiert.

Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Maschine;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen aus dem Stand der Technik bekannten

Maschine;

Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf eine Führungs- und Einsteilvorrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Schreiteinrichtung; Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Tragkonstruktion;

Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen, mit einem drehbar antreibbaren und in Vortriebsichtung bewegbaren Arbeitskopf. Es ist ein Außenkörper 1 1 vorgesehen, der mit einem Untersatz 1 2 von einem Raupenfahrwerk 13 getragen und mit einer Einrichtung 14 zum vertikalen Verspannen an der Sohle ausgerüstet ist. Diese Einrichtung enthält einen vorderen oberen Spannbalken und einen hinteren oberen Spannbalken, einen vorderen unteren Spannbalken und einen hinteren unteren Spannbalken. Da sowohl die nach unten weisenden Spannbalken, als auch das Fahrwerk an dem Außenkörper 1 1 angeordnet und nicht gegeneinander verschieblich sind, kann diese Maschine nicht schreiten.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche, ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Maschine, die allerdings bereits mit einer Schreiteinrichtung 6 ausgerüstet ist. In den Fig. 2 und 3 ist jeweils ein Koordinatensystem zur Verdeutlichung der Längsrichtung und Längsachse L, der Hoch-Richtung und Hochachse H und der Querrichtung und Querachse Q der Maschine eingezeichnet. Das Traggerüst der Schreiteinrichtung 6 bildet eine stabile, geschweißte Stahlkonstruktion, an deren oberen Seite vier Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 für die Gewichtsaufnahme und Verschiebung der Tragkonstruktion 4 angeordnet sind. Die Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 ermöglichen sowohl ein axiales, als auch ein radiales Verschieben. Anders ausgedrückt ermöglichen die Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 ei- ne translatorische Verschiebung parallel zur Querachse Q und eine Rotation um die Hochachse H. Insgesamt sind für das Vorschieben und Ausrichten dieser Maschine zehn Hydraulikzylinder an der Schreiteinrichtung 6 installiert:

Vier Stützzylinder 15, 15^' an den Eckpunkten des Traggerüsts der Schreiteinrich- tung 6 leiten das Gewicht der Maschine in die Tunnelsohle und kontrollieren bzw. korrigieren gleichzeitig die Lage der Maschine. Diese Stützzylinder 15, 15^' bilden also die Stützvorrichtung der Schreiteinrichtung.

Die vier Querverschiebezylinder der Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 an der oberen Seite der Schreiteinrichtung ermöglichen eine radiale Verschiebung, die zum Auffahren einer horizontalen Kurve erforderlich ist (anders ausgedrückt: Rotation um die Hochachse H). Die Querverschiebezylinder können auch als Kolbenzylindereinheiten 22 bezeichnet werden. Die axiale Verschiebung der Tragkonstruktion 4 (anders ausgedrückt: die Verschiebung parallel zur Längsachse L) wird von zwei Verschiebezylindern 7a, die zwischen der Schreiteinrichtung 6 und der Tragkonstruktion 4 installiert sind, realisiert. Zudem sind zwei Verspannungen 5, 5^' vorgesehen, die jeweils zwei nach unten gerichteten Stützen umfassen.

Die eigentliche Schreitfunktion kann nur in Verbindung mit dem Verspannsystem erfolgen. Steht das Maschinengewicht auf der Schreiteinrichtung 6 und die Ver- Spannung 5, 5^' ist eingezogen, wie dies Fig. 2 zeigt, so kann die Tragvorrichtung 4 vorgeschoben werden oder umgekehrt, wenn das Gewicht mit der Verspannung 5, 5^' aufgenommen wird und die Stützzylinder 15, 15^' eingefahren sind, dann kann die Schreiteinrichtung 6 wieder vorgeschoben werden. Neben den bisher beschriebenen Funktionen verfügt die Schreiteinrichtung 6 über Aufnahmekonstruktionen für die beiden Elemente des Raupenfahrwerks 2a. Die beiden Elemente des Raupenfahrwerks sind hydraulisch angetrieben und fahren die Maschine vorwärts und rückwärts. Bei Tunnelvortrieb ist die Schreiteinrichtung in Funktion und die beiden Elemente des Raupenfahrwerks befinden sich ca. 100mm über der Tunnelsohle. Erst durch Wechseln in den Betriebsmodus„Fahren" und durch Einfahren der Verspannungen 5, 5^' und der Stützzylinder 15, 15^' ist das Maschinegewicht auf die beiden Elemente des Raupenfahrwerks 2a abge- setzt.

Die in Fig. 2 gezeigte Maschine ist aufgrund der großen Anzahl der Stützen aufwändig. Fig . 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine. Die Maschine weist einen drehbar antreibbaren und in Vortriebsrichtung bewegbaren Arbeitskopf 1 auf und ein Fahrwerk 2, welches als Raupenfahrwerk 2a ausgebildet ist. Das Fahrwerk 2 erhöht die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Maschine, wenn es als solches und nicht als Element der Schreiteinrichtung 6 eingesetzt wird.

Die Maschine weist mittels Werzeugarmantrieben 23 relativ zu einer die Drehachse des Arbeitskopfes 1 bildenden Bezugsachse M radial schwenkbare Werkzeugarme 24 mit hinterschneidend arbeitenden Werkzeugen 25 auf. Der Arbeitskopf 1 ist an einer Tragkonstruktion 4 gelagert. Es ist ein in den Fig. nicht gezeigtes Ar- beitskopfsteuerungssystem vorgesehen, welches Mittel umfasst, zum kontinuierlichen Messen der Winkelposition des rotierenden Arbeitskopfes und Mittel zum kontinuierlichen Messen des Schwenkwinkels der Werkzeugarme sowie einen Steuerrechner, der mit den genannten Mitteln wirkverbunden ist und die Winkel- position des rotierenden Arbeitskopfes und die Schwenkwinkel der Werkzeugarme so aufeinander abstimmt, dass für jede Winkelposition des Arbeitskopfes jeder schwenkbare Werkzeugarm 24 radial positioniert ist, gemäß eines vorbestimmten Schneidbahnverlaufs, um die vorbestimmte Schneidbahn zu schneiden. Es sind zwei Verspannungen 5, 5^' vorgesehen, die jeweils zwei nach unten gerichteten Trag- und Verspannstützen 5a, 5a^' umfassen. Die hintere Verspannung 5^' ist unmittelbar an der Tragkonstruktion 4 angeordnet, die vordere Verspannung 5 mittelbar.

An der Tragkonstruktion 4 ist längsverschiebbar zu dieser eine Schreiteinrichtung 6 angeordnet. An dieser Schreiteinrichtung 6 ist das Fahrwerk 2 angeordnet. Die Verspannungen 5, 5^', genauer gesagt die Trag- und Verspannstützen 5a, 5a^' und das Fahrwerk sind also an gegeneinander verschieblichen Elementen angeordnet. Fig. 3 und 5 zeigen, dass, anders als bei der in Fig. 2 gezeigten Maschine, an der Schreiteinrichtung 6 keine Stützen oder Verspannungen oder andere ausschließlich der Verspannung oder Abstützung dienende Elemente vorgesehen sind. Die Funktion des Abstützens der Schreiteinrichtung 6 in der Zeit, in der die Verspan- nungen 5, 5' eingefahren sind und die Tragkonstruktion 4 gegenüber der Schreiteinrichtung 6 nach vorne längs verschoben wird, übernimmt vollständig das Fahrwerk 2. Die Stützvorrichtung 3 der Schreiteinrichtung 6 umfasst also das Fahrwerk 2 und wird von dem Fahrwerk 2 gebildet. Da das Fahrwerk in der Zeit, in der die Verspannungen 5, 5' eingefahren sind und die Tragkonstruktion 4 gegenüber der Schreiteinrichtung 6 nach vorne längs verschoben wird, auf dem Boden steht, befindet sich die Tragkonstruktion 4 während des nach vorne Schiebens regelmäßig auf einem tieferen Niveau, als bei dem eigentlichen Bohrvorgang. Die Tragkonstruktion 4 gleitet also regelmäßig auf der „falschen Höhe" und gegebenenfalls falsch geneigt nach vorne, bevor sie von den Verspannungen 5, 5^' auf die für den eigentlichen Bohrvorgang richtige Höhe angehoben und richtig geneigt wird. Die Verspannungen 5, 5^' übernehmen also auch die Funktion der Positionierung. Hierbei ist eine Differenz zwischen Tunnelachse und Arbeitskopfdrehachse erlaubt. Diese kann durch die Steuerung der Werkzeugarme im Sinne einer Korrektur kompensiert werden.

Das Fahrwerk 2 ist während des gesamten Schreitvorganges vollständig blockiert. Es hat während des Schreitvorganges also lediglich Stützfunktion, die beispielsweise auch von einem massiven Stück Metall ausgeübt werden könnte. Fig. 3 zeigt den eigentlichen Bohrvorgang, der sich dadurch auszeichnet, dass die Bohrwerkzeuge 25 Material abtragen. Während dieses eigentlichen Bohrvorgangs ist der Arbeitskopf 1 und also auch die Tragkonstruktion 4 richtig positioniert, insbesondere in der richtigen Höhe angeordnet. Wie Fig. 3 zeigt, hat das Fahrwerk 2 während dieses eigentlichen Bohrvorgangs keinen Bodenkontakt

Bei den Mitteln 7 zur Längsverschiebung der Schreiteinrichtung 6 gegenüber der Tragkonstruktion 4 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um Kolbenzylindereinheiten 7a.

Die Blockierung des Fahrwerks 2 wird erst dann aufgehoben, wenn die Maschine nicht mehr bohrt, sondern sich schnell fortbewegen, also etwa aus dem Tunnel herausgefahren werden soll. Durch das Schreiten ist eine sehr exakte Fortbewegung der Maschine möglich.

Die Trag- und Verspannstützen 5a, 5a^' der Verspannungen 5, 5' wirken mit weiteren Stützen 10, 10' zusammen, die die Maschine während des Bohrens im Tunnel verspannen. Die Tragkonstruktion 4 übernimmt mehrere Funktionen. Die Konstruktion ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine als Hohlkörper ausgeführte Stahl konstruktion, die im Inneren den Platz und den Zugang für den hinteren, rotierenden Teil der Schneidarmeinheit gewährleistet. Des Weiteren übernimmt sie das Gewicht und die Kräfte aus der Einrichtung für die Tunnelsicherung und Vorerkundung sowie die Ableitung der Gewichts- und Schneidkräfte der Maschine. Hierzu ist an der Vorderseite der Aufnahmeflansch für das Antriebssystem und auf der hinteren Seite die Aufnahme für die hintere Verspannung angeordnet. Sie bildet das Widerlager für die Schneidkräfte und besteht aus einer stabilen Stahlkonstruktion, an der auf der Unterseite zwei Verspannzylinder von Trag- und Verspannstützen 5a^' und auf der Oberseite ein Verspannzylinder angeschraubt sind. In Verbindung mit der vorderen Verspannung werden die Schneidkräfte in das Gebirge eingeleitet. Es sind also zwei in Längsrichtung beabstandete Verspannungen 5, 5' vorgesehen, die jeweils zwei seitlich beabstandete nach unten wirkende Stützen mit Verspann- Zylindern, also Trag- und Verspannstützen 5a, 5a^' umfassen. Von den insgesamt also vier vorhandenen Trag- und Verspannstützen 5a, 5a' der Maschine sind in Fig. 3 lediglich zwei zu erkennen. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, bildet das Traggerüst der Schreiteinrichtung 6 eine stabile, geschweißte Stahlkonstruktion, an deren oberen Seite vier Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 für die Gewichtsaufnahme vorgesehen sind. Alle vier Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 der erfindungsgemäßen Maschine sind vorzugsweise nicht nur sämtlich oder paarweise gemeinsam zu betätigen bzw. zu steuern und ggf. in einer eingenommen Position zu fixieren oder zu blockieren, sondern auch jeweils einzeln für sich. Diese Führungs- und Einsteilvorrichtungen ermöglichen also sowohl ein axiales, als auch ein radiales Verschieben der Tragkonstruktion 4 relativ zu der Schreiteinrichtung 6. Anders ausgedrückt ermöglichen die Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 eine translatorische Verschiebung parallel zur Querachse Q und eine Rotation um die Hochachse H . Insgesamt sind für das Ausrichten und Vorschiebenen dieser Maschine lediglich sechs Hydraulikzylinder an der Schreiteinrichtung installiert.

Das Maschinengewicht wird in den Phasen, in denen die Schreiteinrichtung 6 be- lastet ist, immer über das Raupenfahrwerk 2a aufgenommen. Um die Belastung der Schreiteinrichtung 6 zu ermöglichen, müssen die vier Trag- und Verspannstützen 5a, 5a^' der Verspannung 5, 5^' der Maschine eingefahren sein. In Abhängigkeit der Bodenbeschaffung stellt sich die Lage der Maschine ein. Die vier Quer- verschiebezylinder 22 an der oberen Seite der Schreiteinrichtung ermöglichen ei- ne radiale Verschiebung, die zum Auffahren einer horizontalen Kurve erforderlich ist (anders ausgedrückt: Rotation um die Hochachse H). Die axiale Verschiebung der Tragkonstruktion 4 (anders ausgedrückt: die translatorische Verschiebung parallel zur Längsachse L) wird von zwei Verschiebezylindern 7a, die zwischen der Schreiteinrichtung 6 und der Tragkonstruktion 4 installiert sind, realisiert.

Die eigentliche Schreitfunktion kann nur in Verbindung mit dem Verspannsystem erfolgen. Steht das Maschinengewicht auf der Schreiteinrichtung 6 und die Verspannung 5 ist eingezogen, so kann die Tragvorrichtung 4 vorgeschoben werden oder umgekehrt, wenn das Gewicht mit der Verspannung aufgenommen wird und die Stützzylinder eingefahren sind, dann kann die Schreiteinrichtung 6 wieder vorgeschoben werden. Neben den bisher beschriebenen Funktionen verfügt die Schreiteinrichtung 6 über Aufnahmekonstruktionen für die beiden Elemente des Raupenfahrwerks. Die beiden Elemente des Raupenfahrwerks sind hydraulisch angetrieben und fahren die Maschine vorwärts und rückwärts. Bei Tunnelvortrieb ist die Schreiteinrichtung in Funktion und die beiden Elemente des Raupenfahrwerks befinden sich ca. 100mm über der Tunnelsohle. Erst durch Wechseln in den Betriebsmodus„Fahren" und durch Einfahren der Verspannungen ist das Maschinegewicht auf die beiden Elemente des Raupenfahrwerks abgesetzt.

Die erfindungsgemäße Maschine unterscheidet sich von der in Fig. 2 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten Maschine, in erster Linie durch die Anzahl der Freiheitsgrade.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Maschine ist eine zweiachsige Korrektur der Maschine realisierbar (Längs und Quer). Anders ausgedrückt kann bei der in Fig. 2 gezeig- ten Maschine die Tragkonstruktion 4 - wenn die Schreiteinrichtung 6 Bodenkontakt hat und die Kräfte aufnimmt - in Querrichtung Q und in Längsrichtung L verschoben werden und um die Hochachse H rotiert werden. Zusammen mit der Schreiteinrichtung 6 kann die Tragkonstruktion 4 zudem relativ zu dem Untergrund in Hochrichtung H angehoben und um die Längsachse L und die Querachse Q rotiert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine ist nur eine einachsige Korrektur der Maschine realisierbar (quer). Anders ausgedrückt kann bei der erfindungsgemäßen Maschine die Tragkonstruktion 4, wenn die Schreiteinrichtung 6 auf dem Boden steht, relativ zur Schreiteinrichtung 6 in Querrichtung Q und in Längsrichtung L verschoben werden und um die Hochachse H rotiert werden. Eine Verschiebung des Traggerüsts 4 relativ zu dem Untergrund parallel zur Hochachse H und eine Rotation um die Quer und Längsachse Q, L, ist in dieser Phase nicht möglich. Eine Verschiebung des Traggerüsts 4 relativ zu dem Untergrund parallel zur Hochachse H und eine Rotation um die Quer und Längsachse Q, L kann allerdings bei der erfindungsgemäßen Maschine in der Phase erfolgen, in der das Ge- wicht der Maschine auf der Verspannung 5, 5^' lastet und die Schreiteinrichtung 6 entlastet ist. Denn alle vier Trag- und Verspannstützen 5a, 5a' der erfindungsgemäßen Maschine sind vorzugsweise nicht nur sämtlich oder paarweise gemeinsam zu betätigen bzw. zu steuern und ggf. in einer eingenommen Position zu fixieren oder zu blockieren, sondern auch jeweils einzeln für sich.

Fig. 4 zeigt eine Führungs- und Einsteilvorrichtung 8. Es ist eine Ausnehmung 16 der Schreiteinrichtung 6 gezeigt, die um eine Führungsleiste 17 herum greift, die an der Unterseite der Tragkonstruktion 4 angebracht ist. Die unteren Seiten der Ausnehmung 16 bilden horizontale Auflage- und Führungsflächen 18 für die Un- terseite der Führungsleiste 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei vordere Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8 und zwei hintere Führungs- und Einsteilvorrichtungen 9 vorgesehen, von denen in Fig. 3 nur zwei zu erkennen sind. Alle Führungs- und Einsteilvorrichtungen 8, 9 sind zumindest im Wesentlichen baugleich. Die seitliche Führung der Tragkonstruktion 4 auf der Schreitein- richtung 6 geschieht nicht unmittelbar durch die einander zugewandten Flächen der Ausnehmungen 16 und Leisten 17, sondern über Einstelleinheiten 26, die in einer durch die jeweilige Führungsleiste 17 gehende Querebene q eine Querverschiebung und eine Winkeleinstellung (Rotation um die Hochachse H) der Schreiteinrichtung 6 und der Tragkonstruktion 4 relativ zueinander ermöglichen. Die Ein- Stelleinheiten 26 weisen Führungsstücke 19 auf, die an den außen liegenden Seitenflächen 20 der Führungsleisten 17 anliegen und auf diesen gleiten können. Sie befinden sich an den Enden von Kolbenstangen 21 von Kolbenzylindereinheiten 22. Die Kolbenzylindereinheiten 22 sind außen an der Schreiteinrichtung 6 angebracht, wobei ihre Kolbenstangen 21 durch Öffnungen der Schreiteinrichtung hin- durchgehen. Die Querebene q entspricht der Zeichenebene der Fig. 4. Bezugszeichenliste:

I Arbeitskopf

2 Fahrwerk

2a Raupenfahrwerk

3 Stützvorrichtung der Schreiteinrichtung

4 Tragkonstruktion

5, 5' Verspannung

5a, 5a' Trag- und Verspannstützen

6 Schreiteinrichtung

7 Mittel zur Längsverschiebung der Tragkonstruktion gegenüber der Schreiteinrichtung

7a Kolben-Zylinder-Einheiten

8 vordere Führungs- und Einstellvorrichtung

9 hintere Führungs- und Einstellvorrichtung

10, 10' Stützen

I I Außenkörper

12 Untersatz

13 Raupenfahrwerk

14 Einrichtung

15, 15' Stützzylinder

16 Ausnehmung

17 Führungsleiste

18 Auflage- und Führungsfläche

19 Führungsstücke

20 außenliegende Seitenfläche

21 Kolbenstange

22 Kolbenzylindereinheiten

23 Werkzeugarmant ebe

24 Werkzeugarme

25 Werkzeuge

26 Einstelleinheit M Bezugsachse

q Querebene

L Längsachse und Längsrichtung

H Hochachse und Hoch-Richtung Q Querachse und Querrichtung

Claims

Patentansprüche:

1 . Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen, mit einem drehbar antreibbaren Arbeitskopf (1 ), mit einem Fahrwerk (2) und mit einer

Schreiteinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (3) der Schreiteinrichtung (6) das Fahrwerk (2) umfasst.

2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (2) an der Schreiteinrichtung (6) angeordnet ist und an der Schreiteinrichtung (6) keine Stützen oder andere ausschließlich dem Abstützen dienende Elemente vorgesehen sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskopf (1 ) an einer Tragkonstruktion (4) gelagert ist, an der sich Verspannungen (5,

5^') befinden.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (2) ein Raupenfahrwerk (2a) umfasst.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur relativen Winkeleinstellung von Tragkonstruktion (4) und Schreiteinrichtung (6) eine vordere Führungs- und Einsteilvorrichtung (8) und eine hintere Füh- rungs- und Einsteilvorrichtung (9) vorgesehen ist.

6. Verfahren zum in Vortriebsrichtung Bewegen eines drehbar antreibbaren Arbeitskopfes (1 ) einer Maschine zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ein Fahrwerk (2) aufweist, mithilfe einer Schreiteinrichtung (6), dadurch gekennzeich- net, dass das Fahrwerk (2) während des Schreitens als Teil der Schreiteinrichtung (6) genutzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (2) während des eigentlichen Bohrvorgangs keinen Bodenkontakt hat.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Maschine einen Arbeitskopf (1 ) aufweist, der an einer Tragkonstruktion (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Die Maschine wird mithilfe des Fahrwerks (2) in eine gewünschte Startposition gefahren,

- daraufhin wird das Fahrwerk (2) blockiert,

- die Tragkonstruktion (4) wird mithilfe von Verspannungen (5, 5^') in die für das Bohren richtige Position angehoben und gegebenenfalls verspannt,

- der eigentliche Bohrvorgang wird durchgeführt,

- nach Beendigung eines eigentlichen Bohrvorgangs wird die Maschine auf das blockierte Fahrwerk (2) abgesetzt, die Verspannungen (5, 5^') entlastet und die Tragkonstruktion (4) mithilfe von Mitteln (7, 8 und 9) gegenüber der Schreiteinrichtung (6) nach vorne längs verschoben und in Querrichtung entsprechend den Anforderungen korrigiert,

- daraufhin wird die Tragkonstruktion (4) erneut mithilfe der Verspannungen (5, 5^'), in die für das Bohren richtige Position angehoben und gegebenenfalls verspannt,

- anschließend wird ein erneuter eigentlicher Bohrvorgang durchgeführt und die Schreiteinrichtung (6) mithilfe der Mittel (7, 8 und 9) in die Ausgangsposition verschoben.