WO2023061924A1 - MASCHINENMEIßEL, HALTEVORRICHTUNG, ABTRAGSYSTEM UND VERFAHREN - Google Patents

MASCHINENMEIßEL, HALTEVORRICHTUNG, ABTRAGSYSTEM UND VERFAHREN Download PDF

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WO2023061924A1
WO2023061924A1 PCT/EP2022/078073 EP2022078073W WO2023061924A1 WO 2023061924 A1 WO2023061924 A1 WO 2023061924A1 EP 2022078073 W EP2022078073 W EP 2022078073W WO 2023061924 A1 WO2023061924 A1 WO 2023061924A1
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WO
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machine
chisel
bit
scale
reference body
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PCT/EP2022/078073
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Bretschneider
Taras Shepel
Serdar Yasar
Original Assignee
Technische Universität Bergakademie Freiberg
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19—Means for fixing picks or holders
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools

Definitions

  • Machine bit holding device, removal system and method
  • Various exemplary embodiments relate to a machine bit, a holding device, an ablation system and a method, for example a method relating to a machine bit.
  • a selective extraction of the respective mineral may be desirable, i.e. processes that aim to ensure that the mineral is mined with as little dilution as possible by accompanying minerals (e.g. gangue minerals, inclusions and/or waste rock). This reduces the effort involved in the subsequent processing of the raw minerals (e.g. during transport, crushing, mechanical and chemical separation of the valuable materials) and in the heaping of residues.
  • selective extraction itself can be more complex than conventional extraction methods such as drilling and blasting. If selective extraction reduces material flows and energy consumption in the overall balance, it leads to more sustainable and more economical mining and reduces environmental damage.
  • Selective mining of minerals can be accomplished manually by an operator of a rock excavation machine, the operator traditionally relying on visual information regarding the rocks being mined and, where applicable, previously collected information from drilling data (also known as reconnaissance drilling), shock inspections, and/or face mapping .
  • drilling data also known as reconnaissance drilling
  • shock inspections and/or face mapping .
  • water, mined material also known as heaps
  • dust generated during rock mining often obscure the operator's view so that changes in trend or condition of the valuable mineral bearing ore bodies cannot be continuously monitored.
  • the dismantling process must therefore be interrupted regularly to inspect the joint visually, for example as soon as the dust has settled. This leads to a considerable expenditure of time, a lower extraction rate and thus higher mineral extraction costs. Since no current information is available during the rock excavation, direct process control of the selective excavation between the face inspections is not possible. This leads to an increased proportion of accompanying minerals in the mined raw ore and correspondingly high costs for the subsequent processing, as described above.
  • the aforementioned exploratory drilling, face inspections and/or working face mapping also require an interruption of the rock excavation and thus increase the time required. If valuable minerals and waste rock are visually similar, visual inspection (e.g. underground) can only provide limited information.
  • the gain of a visual inspection of the joint is very dependent on the skill and experience of the operator and therefore requires experienced personnel.
  • a selective removal of material eg rock excavation
  • information about the removed or removed material is provided in the ongoing process, even if the operator's view of the working face is restricted.
  • such information can be better obtained in that parameters of the machine bit, which is used by the mining machine (eg rock mining machines) to remove the material, are directly detected by sensors.
  • movements of the machine bit relative to the bit holder during the removal can be detected by sensors and, based on this, information regarding the material removed or to be removed (e.g. a type and/or physical properties, such as hardness, of the material) can be determined.
  • information regarding the material removed or to be removed e.g. a type and/or physical properties, such as hardness, of the material
  • This improves the data situation and thus the control of the material removal machine (e.g. rock excavation machine) in such a way that selective material removal (e.g. rock excavation) is improved and also requires no interruptions in the removal for the purpose of visual monitoring.
  • a selective removal of material with little dilution can be realized independently of dust development or covering by already mined material (heaps) even if the course or the consistency of the ore body changes spatially.
  • the above-mentioned information regarding the material removed or to be removed can also be determined using the embodiments described herein independently of the skills and experience of the operator and even without a direct operator (e
  • a machine bit, a holding device, a removal system and a method are provided which improve selective material removal (e.g. in rock excavation, civil engineering, building construction, tunnel construction, demolition, etc.) and thereby make it possible, for example, to increase the efficiency of a removal system or .of a removal process and thus reduce operating costs.
  • selective material removal e.g. in rock excavation, civil engineering, building construction, tunnel construction, demolition, etc.
  • the improved selective rock quarrying also leads to a reduced effort (and thus costs) for processing the quarried rock.
  • the machine bit e.g. a point-shank bit
  • the machine bit can be accommodated with play in a holding device, with the movement of the entire machine bit in the holding device being recorded within the game, for example in order to determine information relating to the removed material based thereon.
  • the deformation of the machine bit e.g. a movement of the chisel head caused thereby
  • the machine bit e.g. a flat chisel
  • the holding device for example in order to obtain information based thereon regarding the removed identify materials.
  • FIGS. 1A to 1H each show a machine chisel 100 according to various embodiments
  • FIG. 2A shows a removal device 200 consisting of a machine chisel 100 and a holding device 300 according to various embodiments;
  • FIGS. 2B to 2U each show different components of the removal device 200 shown in FIG. 2A according to different embodiments, which of course can also be provided as an individual assembly separately from the removal device 200;
  • FIGS. 3A to 3C each show a holding device 300 according to various embodiments
  • FIG. 3D shows a data processing device 330 according to various embodiments.
  • FIG. 4A shows a locking device 202 of the first type according to various embodiments
  • FIG. 4B shows a removal device 200 with a locking device 402 of the second type according to various embodiments
  • FIGS. 5A to 5E aspects of a process of removing material
  • FIGS. 6A to 6C each show a removal system according to different embodiments
  • FIGS. 7 to 11 each show a flow chart of a method according to different embodiments.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • FIGS. 12A to 12C each show different embodiments in which the locking device has the reference body.
  • a machine chisel can be understood as a tool which can consist of components that are rigidly connected to one another (e.g. materially, force-fittingly and/or positively).
  • the gouge may be elongated (e.g., from its back to its front) along a longitudinal axis.
  • the machine chisel can have a chisel tip (illustrated on the front side), through which, for example, the longitudinal axis of the machine chisel can run.
  • the chisel point forms, for example, the front edge of the chisel and can have a shape which tapers (e.g. conical) towards the front.
  • directional terminology is used, such as “along,” parallel, “transverse,” etc. It is understood that these terms refer to preferred directions, such as a length or contour of a structure or body.
  • a structure e.g. a depression
  • the directional terminology can indicate how the preferred direction (e.g. along the path) is oriented with respect to the preferred direction of another structure or with respect to an axis (e.g. the longitudinal axis). Consequently, the directional terminology describes a positional relationship.
  • a spatial position can describe both a location (e.g. in the coordinate system 101, 103, 105) and an orientation.
  • Two or more of the machine bit components may optionally be part of a monolithic body, eg, machined in one piece.
  • machine bit components include: a shank (also referred to as a bit shank) and a bit head.
  • the chisel head and/or the chisel shank can be bodies of revolution, for example.
  • the chisel head can have a chisel tip (clearly on the front side of the machine chisel) and can be connected to the shank (which extends in the direction of the rear side) on its side opposite the chisel tip or the side facing the back of the machine chisel, for example with a material bond.
  • the chisel head can have a collar (also referred to as a chisel collar) which protrudes from the chisel tip and/or the chisel shank.
  • the chisel head can have a chisel pin, which has the chisel point.
  • the chisel pin is preferably harder than the chisel collar and/or the chisel shank.
  • the chisel pin can, for example, be embedded in the chisel collar, e.g. pressed in.
  • the chisel pin can be conical, parabolic or stepped.
  • the chisel pin can be ceramic, for example, or can include or be made of at least one ceramic (e.g. a carbide, such as tungsten carbide, and/or nitride).
  • the chisel collar and/or the chisel shank can be metallic or contain at least one metal, e.g. steel, or be made of it.
  • a rigid connection as used herein can be understood as a hinge-free connection, e.g., blocking all degrees of freedom.
  • Two geometric objects that are rigidly connected to one another e.g. bodies or sections
  • a rigid connection is a connection that keeps the geometric objects fixed and stationary relative to each other during their movement.
  • a rigid connection can have: a material connection, a non-positive connection (e.g. produced by means of pressing or shrinking) and/or a positive connection (e.g. blocking all degrees of freedom) (e.g. produced by screwing and/or snapping in).
  • a magnetizable material can be understood herein as a material that has a magnetic permeability number significantly greater than 1, eg ferrites at 4 to 15,000, cobalt at 80 to 200 or iron at 300 to 10,000.
  • the magnetic material can be ferromagnetic, antiferromagnetic or ferrimagnetic, for example.
  • the magnetic material can include or be formed from hard-magnetic magnetic material and/or soft-magnetic magnetic material, for example.
  • the magnetic material can have a magnetic polarization, eg a magnetization, so that a dipole is provided by means of the magnetic material.
  • a non-magnetic material (also referred to as a non-magnetizable material) can be understood herein to mean a material that has a magnetic permeability of about 1 (eg a paramagnetic or also a slightly diamagnetic material such as copper), eg in a range from about 0.9 to about 5, for example in a range from about 0.9 to about 1.1.
  • the hard magnetic material may have a coercivity greater than about 500 kiloamperes per meter (kA/m), eg, greater than about 1000 kA/m.
  • the hard-magnetic magnet material (also referred to as permanent-magnetic magnet material) can, for example, have or be formed from one or more than one permanent magnet (also referred to as permanent magnet).
  • a permanent magnet (also referred to as a permanent-magnetic pole body) can be understood to mean a body made of a hard-magnetic magnetic material.
  • the hard-magnetic magnet material can have a chemical compound and/or an alloy, for example.
  • the hard magnetic material may include iron, cobalt and/or nickel (e.g. a ferrite).
  • the hard magnetic magnet material may include or be formed from a rare earth metal (such as neodymium, samarium, praseodymium, dysprosium, terbium, and/or gadolinium), iron, cobalt, and/or nickel.
  • the hard-magnetic magnet material can include or be formed from at least neodymium, iron and/or boron, e.g., a chemical compound thereof.
  • the hard-magnetic magnet material can contain at least aluminum, nickel and/or cobalt or be formed from them, e.g. a chemical compound thereof.
  • the hard-magnetic magnet material can contain at least samarium and/or cobalt or be formed from it, e.g. a chemical compound thereof.
  • the hard-magnetic magnetic material can include or be formed from, for example, neodymium-iron-boron (Nd2FeiB) or samarium-cobalt (SmCos and Sr Coiz). More generally, the hard magnetic magnet material (e.g. the or each permanent magnet) may be a rare earth magnet material (such as neodymium iron boron (NdFeB) or samarium cobalt (SmCo)), a ferrite magnet material (e.g. a hard ferrite magnet material), a bismanol magnet material and/or comprise or be formed from an aluminum-nickel-cobalt magnetic material.
  • Nd2FeiB neodymium-iron-boron
  • SmCos and Sr Coiz samarium-cobalt
  • the hard magnetic magnet material e.g. the or each permanent magnet
  • the hard magnetic magnet material may be a rare earth magnet material (such as neodymium iron
  • the soft magnetic material may have a coercivity of less than about 500 kA/m, e.g., less than about 100 kA/m, e.g., less than about 10 kA/m, e.g., less than about 1 kA/m.
  • the soft magnetic magnet material can have or be formed from an alloy containing iron, nickel and/or cobalt, steel, a powder material and/or a soft ferrite (e.g. containing nickel tin and/or manganese tin).
  • the scale can have a sensor-detectable (eg geometric and/or magnetic) pattern which has a number of structures (also referred to as scale element in this context).
  • a structure can be understood as a geometric (eg in the case of a profile) and/or magnetic (eg in the case of a magnetic pole) variation which can be detected by sensors.
  • each scale element may have a geometric profile and/or consist of a Magnetic material can be formed. A profiled magnetic material, for example, improves the ability of the scale to be detected by sensors.
  • each scale element spans a dimension of the scale (also referred to as the scale dimension) and can be converted into a geometric specification, for example a distance or an angle, by means of the sensor.
  • the scale that can be detected by sensors has one or more than one edge, eg an edge adjoining an end face of the chisel shank and/or an edge running along a closed path (in which, for example, the chisel axis is arranged).
  • a sensor also referred to as a detector
  • a detector can be understood as a converter that is set up to detect a property of its environment that corresponds to the sensor type (e.g. qualitatively or quantitatively) as a measured variable, e.g. a physical property, a chemical property and/or a material Nature.
  • the measured variable is the physical variable (also referred to as the controlled variable) to which the measurement by the sensor applies.
  • An example of a quantitatively recorded measured variable is, for example, a magnetic field strength, the actual state of which can be converted into a measured value by means of the sensor.
  • Each sensor can be part of a measurement chain that has a corresponding infrastructure (e.g. having a processor, storage medium and/or bus system and the like).
  • the measuring chain can be set up to control the corresponding sensor, to process its detected measured variable as an input variable, and based thereon to provide an electrical signal as an output variable, which represents the detected input variable.
  • the output variable can indicate the measured value.
  • the measurement chain can be implemented, for example, by means of a so-called control device.
  • the senor itself can already have a part of the measurement chain, which preprocesses acquired sensor data and outputs the preprocessed sensor data. It is therefore understood that a so-called intelligent sensor, which preprocesses captured sensor data and outputs this preprocessed sensor data, for example as a digital time series, and a sensor module, which has a sensor coupled to electronics (e.g. for detecting an amplitude), also as described herein sensor can be understood.
  • FIG. 1A through FIG. 1H each show a machine bit 100 according to different embodiments in different schematic views.
  • the machine chisel 100 can have a chisel point 102 .
  • the machine bit 100 can also have a shank 104 (also referred to as a bit shank).
  • the shank 104 can extend away from the chisel point 102 along a longitudinal axis 107 (also referred to as the chisel longitudinal axis or chisel axis) of the machine chisel 100 (eg in direction 105).
  • the shaft 104 can, for example, be a body of rotation with respect to the longitudinal axis 107 (e.g. serving as the axis of rotation). and/or be cylindrical.
  • the shank 104 can be, for example, circular-cylindrical.
  • the shank 104 can be a round shank.
  • the machine chisel 100 can be a point-shank chisel in various preferred embodiments.
  • the cross section of the shank 104 may not be rotationally symmetrical.
  • Non-rotationally symmetrical as used herein, can be understood to mean a finite n-fold rotational symmetry with respect to the longitudinal axis 107, where n can be any natural number greater than or equal to 1.
  • the cross section may have a rectangular or trapezoidal cross section.
  • the gouge 100 in this case may be a flat bit (see, e.g., FIG. 1H).
  • machine bit 100 may include a bit head 108 .
  • the chisel head 108 can extend away from the chisel tip 102 along the longitudinal axis 107 toward the shank 104 .
  • the bit head 108 and the shank 104 may be rigidly connected to one another (e.g., bonded, force-fitted, and/or form-fitted).
  • the rigid connection e.g. the form fit and/or material connection
  • the cutter head 108 can be a body of rotation with respect to the longitudinal axis 107 (e.g. serving as the axis of rotation).
  • a rigid connection by means of a positive fit between the shank 104 and the chisel head 108 can be achieved, for example, by the shank 104 being pressed into the chisel head 108 by the chisel head 108 being shrunk onto the shank 104 (e.g. thermally).
  • a rigid bonded connection between the shank 104 and the pick head 108 can be achieved, for example, by forming the shank 104 and the pick head 108 as a monolithic component (e.g., welded together) or from a common component.
  • the chisel head 108 and the shank 104 can be made in one piece, for example.
  • the shank 104 and the chisel head 108 which has the chisel point 102, can be cohesively connected to one another and form a body of rotation about the longitudinal axis 107 of the machine chisel 100.
  • the chisel head 108 may, in some preferred embodiments, be multi-part, for example including a chisel pin 109 (see FIG. 1B, for example).
  • the chisel pin 109 (eg comprising or consisting of a ceramic) can have the chisel tip 102 on the front side of the machine chisel 100.
  • the chisel pin 109 can have a tapering (eg conical and/or conical) shape towards the chisel tip 102.
  • the chisel head 108 can have, for example, a head base body (eg having or consisting of metal) in which the chisel pin 109 is embedded, eg pressed.
  • the head body can be rigidly connected to the shaft 104 .
  • the head body can be designed, for example, as a chisel collar 111 that protrudes from the shank 104 .
  • the chisel pin 109 can, for example, be embedded in the chisel collar 111, for example pressed in.
  • the gouge 100 may include a detent structure 110 (see, for example, FIG. 1C).
  • the locking structure 110 can be set up in such a way that the machine chisel 100 can be positively held in a holding device (e.g. the holding device 300 described herein) by means of a locking device (see, for example, FIG. 2l).
  • the form fit between the machine bit 100 and the holding device 300 can be set up in such a way that the machine bit 100 is arranged with play in the holding device 300 (i.e. their movement relative to one another is limited) or that machine bit 100 is rigidly connected to the holding device 300.
  • the machine bit 100 can move within the limits of the clearance.
  • a positive fit with play can be formed between the shank 104 of the machine bit 100 and the holding device 300 .
  • the machine chisel 100 can clearly be arranged loosely in the holding device 300 .
  • the form fit between the machine chisel 100 and the holding device 300 can be formed transversely to the longitudinal axis 107 .
  • the machine bit 100 which is rigidly connected to the holding device 300, cannot move relative to the holding device 300.
  • movement of the machine bit relative to the fixture 300 may be prevented (i.e. blocked).
  • the retention structure 110 may have one or more than one interlocking profile.
  • the interlocking profile include: a recess extending into the shank 104 (eg, toward the longitudinal axis), a protrusion protruding from the shank 104 (eg, away from the longitudinal axis).
  • the locking structure 110 can be, for example, a circumferential indentation (eg groove or notch) of the shank 104 (eg running around the longitudinal axis 107).
  • the locking structure 110 can alternatively or additionally have a drilled hole in the shank 104 or be formed therefrom.
  • the retention structure 110 is described in more detail with respect to the holding device 300 and the removal device 200 .
  • the locking structure 110 can provide the respective positive locking in interaction with a locking device.
  • the gouge 100 may include a reference body 106 (see FIG. 1A, for example).
  • the reference body 106 can be a body or part of the shaft 104 that is rigidly connected to the shaft 104 (eg, materially, positively, and/or non-positively).
  • the reference body 106 can, for example, be a reference area (eg as part) of the shaft 104 .
  • the reference body 106 can be a monolithic part of the stem 104 .
  • the reference body 106 can be embedded in the shaft 104 or attached to it, eg screwed, glued or otherwise attached.
  • the reference body 106 and the shaft 104 can be releasably (eg screwed or plugged) connected to one another or brought into a rigidly connected state by means of another form fit.
  • the reference body 106 can be a body of rotation with respect to the longitudinal axis 107 (eg serving as the axis of rotation).
  • the reference body 106 can be a body or part of the chisel head 108 that is rigidly connected to the chisel head 108 (eg, materially, positively and/or non-positively).
  • the reference body 106 can be a body that is rigidly connected to the chisel head 108 and is embedded in the chisel head 108 or attached to it, eg screwed, glued or otherwise attached.
  • the reference body 106 and the chisel head 108 can be releasably (eg screwed or plugged) connected to one another or brought into a rigidly connected state by means of another form fit.
  • the reference body 106, the shank 104 and the chisel head 108 can be rigidly connected to one another.
  • the chisel head 108 can be arranged on a first end face of the shank 104 and can be rigidly connected thereto.
  • the reference body 106 can be arranged on a second end face of the shaft 104 opposite the first end face and can be rigidly connected thereto.
  • the reference body 106, the shank 104 and the chisel head 108 can form a body of revolution about the longitudinal axis 107 (e.g. serving as the axis of rotation).
  • the reference body 106 can have at least one (i.e. exactly one or more than one, e.g. two or more, e.g. three or more, etc.) scale that can be detected by sensors.
  • the scale that can be detected by sensors is preferably made of at least one magnetizable (e.g. a ferromagnetic, antiferromagnetic or ferrimagnetic) material or can at least have this.
  • the scale that can be detected by sensors can have one or more than one scale that can be detected optically.
  • the senseable scale may include a magnetic pattern and/or at least one (eg exactly one or more than one) magnetic pole.
  • the scale which consists of at least one magnetizable material and can be detected by sensors, can consist of one or more permanent magnets and already form the magnetic pattern and/or can consist of a material that can be magnetized to form the magnetic pattern (e.g. by means of an external permanent magnet, e.g. as part the one herein described holding device 300).
  • a scale that can be detected by sensors can have or be formed from a dipole magnet, a diametral magnet, a pole ring and/or a pole rod.
  • a magnetic pattern can be provided, for example, by the magnetizable material having a structured (e.g. profiled) surface.
  • a structured surface can be understood to mean, for example, a regular structure on the surface of the reference body 106.
  • the reference body 106 can have a plurality of depressions (e.g. trenches, grooves) and/or elevations (these structures can also be referred to as increments) arranged regularly in space.
  • the structured surface of the reference body 106 can form the scale that can be detected by sensors.
  • a scale provided by means of a structured surface that can be detected by sensors can also be referred to as a mechanical material measure.
  • a mechanical scale can consist of a regular sequence of similar depressions in the material surface.
  • the shape of the depressions can be of secondary importance, for example if the spatial mass distribution of the magnetizable material is important.
  • indentations are grooves with a (e.g. rounded) rectangular profile, V-shaped profile or round profile.
  • a depression described herein can also be a (e.g. round) bore.
  • the indentations can optionally be filled (e.g. partially or completely) with non-magnetizable solid material. This can prevent the indentations from filling with other material, such as metallic abrasion or rock dust, which could lead to incorrect measurements and/or increased wear.
  • the scale or scales that can be detected by sensors can be covered by a layer of non-magnetizable material (e.g. thin compared to the diameter of the reference body 106). As a result, the structure as such can be hardly or not at all recognizable with the (human) eye, for example.
  • a magnetizable (e.g., ferromagnetic, ferrimagnetic, and/or antiferromagnetic) material and a paramagnetic material may alternate (e.g., in the form of stripes) forming the pattern.
  • a first magnetizable (e.g., ferromagnetic, ferrimagnetic, antiferromagnetic) material and a second magnetizable (e.g., ferromagnetic, ferrimagnetic, antiferromagnetic) material may alternate forming the pattern (e.g., in the form of stripes).
  • the first magnetizable material and the second magnetizable material can have a different remanence and/or saturation magnetization.
  • the magnetic pattern can form a magnetic scale.
  • the (eg mechanical and/or magnetic) material measure of a scale that can be detected by sensors can be achieved by means of a geometry (eg a distance) of the scale elements (eg the depressions to each other or the magnetic pattern) and/or the magnetizable material.
  • a scale that can be detected by sensors can be arranged on the outside or in an internal cavity or in the shaft 104 .
  • Various configurations of external sensor-detectable scales are described with reference to FIG. 1D to FIG. 1H described.
  • An illustration of an internal sensory scale is shown in FIG. 2L and FIG. 2M shown.
  • FIG. 1D shows a first senseable scale 112(1) according to various embodiments.
  • the first sensory scale 112(1) can have elongate structures (e.g. profiles) along a respective closed path.
  • the elongate structures e.g., bumps
  • the material located between the bumps can be paramagnetic.
  • the first senseable scale 112(1) may have a plurality of indentations, each indentation being located between two elongated ridges.
  • Each of the plurality of indentations may extend along a self-contained path encircling the longitudinal axis 107 .
  • the path can run along a surface (e.g. lateral surface) of the reference body 106 .
  • Each indentation can, for example, extend towards the longitudinal axis 107 into the reference body 106 (e.g. its lateral surface).
  • Each indentation may form a closed and/or circumferential moat about longitudinal axis 107 .
  • each of the plurality of indentations of the first senseable scale 112(1) may form a trench that extends along the closed path.
  • the spacing between the indentations (e.g., in direction 105) and/or the extent (e.g., width) of a respective indentation of the plurality of indentations may form the first sensory scale 112(1).
  • the distance between the indentations and/or the extent of a respective indentation can span a dimension of the scale that can be detected by sensors.
  • each bump can form a magnetic pole of the first sensory scale 112(1).
  • FIG. 1E shows a second sensory scale 112(2) according to various embodiments.
  • the second scale 112(2) that can be detected by sensors can have elongate structures (eg profiles) that run along a surface (eg lateral surface) of the reference body 106 in the Substantially parallel to the longitudinal axis 107 (eg in direction 105).
  • the longitudinal extent of each of the structures can essentially lie in the plane defined by directions 103 and 105 .
  • the elongate structures can be curved along the surface of the reference body.
  • the elongate structures can consist of a magnetizable material which has a different remanence and/or saturation magnetization than the regions lying between the elongate structures or the material in between is paramagnetic.
  • the second senseable scale 112(2) may have multiple indentations.
  • Each of the plurality of indentations of the second senseable scale 112(2) may extend longitudinally toward the shaft 104 (eg, in direction 105).
  • two adjacent indentations of the plurality of indentations of the second scale 112 ( 2 ) that can be detected by sensors can be at a distance from one another that is transverse to the longitudinal axis 107 of the machine chisel 100 .
  • each of the plurality of indentations of the second sensorable scale 112(2) may form a trench that extends along the longitudinal axis 107 (eg, toward the chisel tip 102).
  • the distance between the indentations (eg in the circumferential direction of the reference body 106) and/or the extent (eg a width) of a respective indentation of the plurality of indentations can form the second scale 112(2) that can be detected by sensors.
  • the spacing between the indentations of the second senseable scale 112(2) and/or the extent of a respective indentation may span a dimension of the senseable scale.
  • the elevations of the second sensed scale 112(2) may form respective magnetic poles of the second sensed scale 112(2).
  • the plurality of indentations of the first sensing scale 112(1) and the plurality of indentations of the second sensing scale 112(2) may be oriented obliquely (or perpendicularly) to one another.
  • FIG. 1F and FIG. 1G each show an embodiment of a third sensory scale 112(3) according to various embodiments.
  • the third scale 112 ( 3 ) that can be detected by sensors can be arranged on a side of the reference body 106 that faces away from the shaft 104 .
  • the third senseable scale 112(3) may have a ray-like pattern.
  • the beam-like pattern can be formed by means of a magnetizable material of different remanence and/or saturation magnetization or an intermediate paramagnetic material and/or the beam-like pattern can be formed by means of a plurality of depressions.
  • the third senseable scale may have multiple radial indentations (or other profiles).
  • the third senseable scale 112(3) may have a concentric pattern.
  • the concentric pattern can be formed by means of a magnetizable material of different remanence and/or saturation magnetization or an intermediate paramagnetic material and/or the concentric pattern may be formed by multiple indentations.
  • the third senseable scale 112(3) may have a plurality of concentric indentations (or other profiles). Each of the plurality of concentrically aligned indentations may extend about the longitudinal axis 107 .
  • each of the plurality of depressions (radial or concentric) of the third senseable scale 112(3) may form a trench.
  • the arrangement of the indentations e.g. an angle between the rays of the radiating indentations or a distance between the concentric indentations
  • the extension e.g. a width or extent
  • the third sensor-detectable scale 112( 3) form.
  • the distance between the indentations of the third sensored scale 112(3) and/or the extension of a respective indentation can span a dimension of the sensored scale transverse to the longitudinal axis 107.
  • the third senseable scale 112(3) may include both the radial pattern and the concentric pattern.
  • Each scale that can be detected by sensors can be set up in such a way that a translation and/or a rotation (e.g. a rotation) of the machine bit 100 can be detected in connection with a sensor. Axial, rotational and/or lateral movements of the machine bit 100 can clearly be detected. As described above, the gouge 100 can move within the limits of the clearance in the fixture 300 .
  • the first sensory scale 112(1) may allow translation of the machine bit 100 (e.g., the shank 104) along the longitudinal axis (e.g., in direction 105) and/or rotation of the machine bit 100 (e.g., the shank 104) by one axis that is perpendicular to the longitudinal axis 107, e.g. independently of a rotation of the machine bit 100 about the longitudinal axis 107.
  • the second sensored scale 112(2) may allow translation of the machine bit 100 (e.g., the shank 104) along an axis that is transverse to the longitudinal axis (e.g., in direction 101), and/or rotation of the machine bit 100 (e.g. of the shank 104) about the longitudinal axis 107, e.g. independently of a translation of the machine bit 100 along the longitudinal axis 107.
  • the third sensorable scale 112(3) may allow translation of the machine bit 100 (eg, the shank 104) to be sensed transversely and/or parallel to the longitudinal axis.
  • the third senseable scale 112(3) may allow rotation of the Machining bit 100 about an axis perpendicular to the longitudinal axis 107 and/or about the longitudinal axis (e.g. in the case of a radial pattern).
  • the machine chisel 100 can have several scales that can be detected by sensors.
  • the at least one senseable scale may include the first senseable scale 112(1), the second senseable scale 112(2), and/or the third senseable scale 112(3).
  • the scales that can be detected by sensors are only exemplary and that other templates for the scales that can be detected by sensors can be used if they can be used to detect at least one translation and/or at least one rotation (e.g. rotation) of the machine bit 100.
  • the reference body 106 can be a body rigidly connected to the chisel head 108 or part of the chisel head 108 .
  • a relevant machine bit 100 according to various embodiments is shown in FIG. 1H shown.
  • the shank 104 can preferably have a rectangular or trapezoidal cross-section, for example when the machine bit 100 is a flat bit.
  • the reference body 106 can have a fourth scale 112(4) that can be detected by sensors.
  • the fourth sensory scale 112(4) similar to the second sensory scale 112(2), may have elongated structures that run along a surface of the reference body 106 (e.g., a surface of the chisel head 108).
  • the fourth senseable ruler 112(4) is described with reference to FIG. 4B in more detail.
  • FIG. FIG. 2A shows a removal device 200 according to various embodiments, which may include the machine bit 100 and the holding device 300.
  • FIG. FIG. 2B through FIG. 2U each show at least individual components of a removal device 200 according to various embodiments.
  • the removal device 200 can have the machine chisel 100 .
  • the removal device 200 can also have a holding device 300 (see also the description of FIGS. 3A to 3D and FIG. 4A).
  • the holding device 300 can be a pick holder that is set up to accommodate a pick (e.g. with play).
  • the machine bit 100 can, for example, have a shape as shown in FIG. 1A through FIG. 1G shown pick.
  • the fixture 300 may be a flat chisel holder configured to receive a flat chisel (e.g., without play, i.e., rigid).
  • the gouge 100 can be, for example, as shown in FIG. 1 H flat chisel shown.
  • a number, N, of sensors can be any integer greater than or equal to 'T'.
  • FIG. 2B shows an exemplary arrangement of multiple sensors.
  • a first sensor 306(1), a second sensor 306(2), and a third sensor 306(3) are shown by way of example.
  • Each scale that can be detected by sensors can be detected by means of one or more sensors.
  • the reference body 106 can have the first sensory scale 112(1), the second sensory scale 112(2), and the third sensory scale 112(1).
  • the holding device 300 can have the first sensor 306(1), which can be set up to detect the first scale 112(1) that can be detected by sensors.
  • the holding device 300 can have the second sensor 306(2), which can be set up to detect the second scale 112(2) that can be detected by sensors.
  • the holding device 300 can have the third sensor 306(3), which can be set up to detect the third scale 112(3) that can be detected by sensors.
  • the holding device 300 can have a plurality of first sensors that are set up to detect the first scale 112(1) that can be detected by sensors.
  • the plurality of first sensors may be spaced apart and/or oriented at an angle to one another (e.g., perpendicular to one another).
  • the fixture 300 may include four first sensors 306(1) for sensing the first sensory scale 112(1).
  • the holding device 300 can have a plurality of second sensors that are set up to detect the second scale 112(2) that can be detected by sensors.
  • the plurality of second sensors may be arranged at an angle to one another (e.g., perpendicular to one another).
  • the fixture 300 may include four second sensors 306(2) for sensing the second sensory scale 112(2).
  • the holding device 300 can have a plurality of third sensors that are set up to detect the third scale 112(3) that can be detected by sensors.
  • a sensor described herein can also be a displacement sensor or a distance sensor.
  • the one or more sensors 306 may be configured to detect translation of the machine bit 100 parallel to the longitudinal axis 107, translation of the Machine bit 100 transverse to the longitudinal axis 107, a rotation of the machine bit 100 about the longitudinal axis 107, and / or a rotation of the machine bit 100 perpendicular to the longitudinal axis 107 to detect.
  • the respective sensor can be set up in such a way that the frequency at which the reference body 106 moves during the respective material removal process can be detected.
  • Cutting a rock for example, can lead to vibration frequencies in a range from about 0.5 kHz to about 8 kHz, additionally influenced by the pressing force of the cutting system on the rock and by the relative speed of the cutting system with respect to the rock body during the attack.
  • the sensor may have a sample rate in a range from about 5 kHz to about 10 kHz, from about 15 kHz to about 20 kHz, or even greater than about 20 kHz.
  • the reference body 106 can be formed from an electrically conductive material, which enables detection by means of an eddy current sensor.
  • the scale or scales that can be detected by sensors can be detected using sensors of different sensor types (eg one or more magnetoresistive sensors, one or more Hall sensors, one or more capacitive sensors and/or one or more inductive sensors).
  • An example of magnetic sensors eg magnetoresistive sensors and/or Hall sensors
  • FIG. 2J An example of magnetic sensors (eg magnetoresistive sensors and/or Hall sensors) is shown in FIG. 2J shown.
  • the first scale 112(1) which can be detected by sensors, the second scale 112(2) which can be detected by sensors and the third scale 112(3) which can be detected by sensors do not necessarily have to be provided by means of indentations, but these can alternatively or additionally be provided by means of a respective permanent magnetic magnet pole be provided.
  • An example of capacitive and/or inductive sensors eg an eddy current sensor
  • FIG. 2K An example of capacitive and/or inductive sensors (eg an eddy current sensor) is shown in FIG. 2K shown.
  • the detection of the movement directly on the machine chisel 100 enables a significantly better resolution in contrast to detecting movements or vibrations of the entire system, since the latter procedure can add vibration influences to those due to material properties.
  • the movements that result (almost) exclusively from the interaction of the machine bit 100 with the material to be removed can be recorded directly on the machine bit 100 .
  • the fixture 300 may include a bit holder 302.
  • FIG. The bit holder 302 may have an opening 316 (see, for example, FIG. 3A through FIG. 3C). Opening 316 may be configured to receive a gouge, such as gouge 100 .
  • the fixture 300 may include a first receiving portion 320 (e.g., having a cavity).
  • the first receiving area 320 may be exposed to the opening 316 .
  • the first receiving area 320 may be located behind the opening 316 along the longitudinal axis 107 .
  • the first receiving area 320 can be circular-cylindrical or cuboid, for example.
  • the first receiving area 320 can be set up to receive at least a section of the reference body 106 .
  • the holding device 300 can alternatively or additionally have a second receiving area 324 (e.g. having a cavity).
  • the second receiving area 324 may be exposed to the opening 316 .
  • the second receiving area 324 can be arranged, for example, along the longitudinal axis 107 .
  • the second receiving area 324 can be circular-cylindrical, for example.
  • the second receiving area 324 may be configured to receive at least a portion of the shank 104 (e.g., substantially the entire shank 104).
  • the first receiving area 320 and the second receiving area 324 may have a common cavity (see, for example, FIG. 3A).
  • the one or more sensors 306 may be disposed within (e.g., attached to) the bit holder 302 .
  • at least one (e.g. each) sensor 306(n) of the one or more sensors 306(1 ⁇ n ⁇ N) can be set up to detect a (respectively) assigned scale that can be detected by sensors without contact.
  • a gap can be arranged between the respective sensor 306(n) and the assigned scale that can be detected by sensors.
  • it can be detected whether there is dirt inside the gap.
  • FIG. 2D shows a removal device 200 with exemplary configurations of the machine bit 100 and the holding device 300 according to various embodiments.
  • FIG. 2E shows a cross section of the device shown in FIG. Ablation device 200 shown in FIG. 2D.
  • FIG. 2F and FIG. 2G show enlarged portions of the cross-sectional view and
  • FIG. 2H shows a sectional view related to FIG. 2G
  • the gouge 100 may include the first senseable scale 112(1).
  • the first sensory scale 112( 1 ) may have the plurality of indentations each forming a self-contained path about the longitudinal axis 107 .
  • the gouge 100 may include the second sensorable scale 112(2).
  • the second scale 112 ( 2 ) that can be detected by sensors can have the plurality of indentations, which are each arranged parallel to the longitudinal axis 107 .
  • the reference body 106 can have a gear-shaped section, which forms the second scale 112(2) that can be detected by sensors.
  • the fixture 300 may include four second sensors 306(2) disposed orthogonal (approximately 90°) to one another (see, for example, FIG. 2H).
  • the holding device 300 can have a chisel bushing 304 .
  • Bit bushing 304 may have a greater durometer than bit holder 302 .
  • Bit bushing 304 may be one piece or multiple pieces.
  • a one-piece bit bushing 304 may be in the form of a sleeve (e.g., cup-shaped).
  • the one-piece chisel bushing 304 can be at least partially closed along the longitudinal axis 107 (e.g. except for bores and the opening 316).
  • a multi-piece bit bushing 304 may include a first portion 304(1) and a second portion 304(2).
  • the first portion 304(1) may include the second receiving area 324, for example.
  • a cavity of the first portion 304(1) of the bit bushing 304 may be configured to receive the shank 104 of the machine bit 100.
  • the second portion 304(2) may be cup-shaped, for example.
  • the second portion 304(2) may include the first receiving area 320, for example.
  • a cavity of the second part 304(2) of the bit bushing 304 can be configured to receive the reference body 106 of the machine bit 100.
  • the second part 304(2) of the bit bushing 304 can be attached to the bit holder 302 and/or to the first part 304( 1) of the chisel bushing 304 (e.g. detachable).
  • FIG. 3A through FIG. 3C Various configurations of a multi-part chisel bushing 304 are shown, for example, in FIG. 3A through FIG. 3C.
  • the first portion 304(1) of the multi-piece bit bushing 304 may serve as a wear bushing.
  • the first part 304(1) can be a wearing part, whereby a service life of the bit holder 302 can be increased.
  • the second portion 304(2) of the multi-piece chisel bushing 304 may serve as a cover (e.g., a cap or lid) of the receiving area (e.g., the first receiving area 320), thereby protecting the reference body 106 and/or the one or more sensors 306 from external influences can be protected.
  • the machine bit 100 can have the locking structure 110 .
  • the retention structure 110 may be a circumferential indentation (eg, a trench) in the shank 104 (eg, about the longitudinal axis 107) or a bore in the shank 104.
  • the removal device 200 can have a locking device 202 of the first type or a locking device 402 of the second type.
  • the locking device 202, 402 (first type or second type) can also be considered part of the holding device 300.
  • the respective locking device 202, 402 can be set up to be brought into a first state and into a second state, of which the locking device 202, 402, when brought into the first state, the machine bit 100 received in the opening 316 in the Holding device 300 locked, and when this is brought into the second state, the locking of the machine bit 100 solves.
  • the machine chisel 100 is locked by means of the locking device 202 of the first type, its movement along the longitudinal axis 107 can be limited, e.g. to a maximum displacement 214 (also referred to as the maximum displacement distance).
  • the maximum displacement 214 may be less than 10 millimeters (mm) or less than 1 mm. This will be described in more detail later with regard to the elastically deformable element 310 .
  • the locking device 202 of the first type of the removal device 200 or the holding device 300 can be configured to couple to the locking structure 110 of the machine chisel 100 .
  • the locking device 202 of the first type can be set up, for example, when it is in the first state, to form an additional form fit (along the longitudinal axis 107) with the machine bit 100 received in the opening 316, which limits its movement along the longitudinal axis 107.
  • the machine chisel 100 is locked by means of the locking device 402 of the second type, this can form a form fit with the machine chisel 100 accommodated in the opening, which rigidly connects the machine chisel to the chisel holder 302 .
  • a configuration of the machine bit 100 may be configured such that the machine bit 100 may be used (e.g., deployed) in various fixture 300 configurations.
  • the machine bit 100 may be used in both bushing-type holders 300 (see, for example, FIG. 2K) and non-bushing-point holders 300 (see, for example, FIG. 2Q).
  • the locking structure 110 of the machine bit 100 and the locking device 202, 402 can be set up in such a way that, in interaction, they either enable movement of the machine bit 100 in the holding device 300 within the game or movement of the machine bit within the holding device (e.g. relatively to the Prevent holding device 300).
  • numerous configurations of the locking structure 110 and the locking device 202, 402 are possible.
  • the locking structure 110 may be or include a groove and the machine bit 100 may be used in both fixtures 300 that use a screw, pin, and/or grub screw as a first-type locking device 202 (see, for example, FIG. 2D through FIG.
  • the locking structure 110 can also have or be a drilled hole (e.g. with a thread) and the holding devices 300 can optionally additionally have a screw, a pin and/or a threaded pin as a locking device 402 of the second type, in which case a rigid connection (e.g. by means of bolting) between the fixture 300 and the machine bit 100 (see, for example, FIG.
  • the locking device 202, 402 can be set up, in connection with the locking structure 110 of the machine chisel 100, to lock the machine chisel 100 (in the locked first state) either with play or rigidly in the holding device 300.
  • the locking device 202 of the first type can be set up in such a way that the machine chisel 100 is provided with one or more than one rotational degree of freedom when the form fit is formed.
  • the locking device 202 of the first type can be set up in such a way that the machine chisel 100 is provided with one or more than one degree of translational freedom when the form fit is formed.
  • the machine chisel 100 can be arranged in a form-fitting manner in the holding device 300, wherein the machine chisel 100 can have at least one rotational degree of freedom and/or at least one translational degree of freedom.
  • the movement of the machine bit 100 resulting from the at least one rotational degree of freedom and/or at least one translational degree of freedom can be detected by means of the one or more sensors.
  • the machine chisel 100 can have play in the holding device 300 in accordance with the standard, so that the sensor system functions.
  • the locking device 402 of the second type can be set up in such a way that the machine chisel 100 is not provided with any degree of freedom when the form fit is formed.
  • the form fit can prevent movement in three translational degrees of freedom and in three rotational degrees of freedom (then also referred to as a rigid connection).
  • the locking structure 110 may include the self-contained indentation and the first type locking device 202 may include a screw (see, for example, FIGS. 2D through FIG. 2G) or a clamp (eg, U-shaped or L-shaped).
  • a removal device 200 with a U-shaped clamp as a locking device 202 of the first type is shown in FIG. 2I shown.
  • a removal device 200 with an L-shaped clamp as a locking device 202 of the first type is shown in FIG. 2L and FIG. 2M shown.
  • the locking structure 110 may include a drilled hole (eg, having a thread) and the second type locking device 402 may include a pin (eg, a grub screw) and/or a screw (see, eg, FIG. 4B).
  • a pin eg, a grub screw
  • a screw see, eg, FIG. 4B.
  • the fixture 300 may include a seal 308 (e.g., a gasket).
  • Bit box 304 e.g., first portion 304(1) of bit box 304
  • bit shank 104 may include a recess and seal 308 may be disposed in the recess.
  • the seal 308 can optionally be set up to form or at least improve the positive fit between the machine chisel 100 and the holding device 300 (e.g. between the shank 104 and the chisel bushing 304).
  • the seal 308 may be configured to limit movement of the machine bit 100 perpendicular to the longitudinal axis 107 (but allow movement along the longitudinal axis 107).
  • the seal 308 can prevent particles (e.g. dirt) from reaching the first receiving area 320 from the direction of the chisel tip 102 .
  • bit holder 302 and bit bushing 304 may be rigidly (e.g., positively and/or non-positively) connected to one another.
  • bit bushing 304 may be press fit into bit holder 302 and/or bit holder 302 may be shrunk onto bit bushing 304 .
  • the holder 300 may not include a bit bushing 304 (e.g., one-piece or multi-piece) in the opening 316 (then also referred to as a bushingless holder 300).
  • the second portion 304(2) may be formed as an attachment bushing or at least external to the bit holder 302.
  • the second part 304 ( 2 ) can be designed as a cap or cover that is placed on the bit holder 302 .
  • the bit holder 302 can have the second receiving area 324 (and optionally also the first receiving area 320). An example of this is shown in FIG. 3B.
  • a cavity of the chisel holder 302 can be configured to receive the shank 104 and/or the reference body 106 of the machine chisel 100.
  • the locking structure 110 and the locking device 202 of the first type can be configured in relation to one another in such a way that the machine chisel 100, arranged in the holding device 300 (e.g the chisel holder 302), at least one rotational degree of freedom (e.g. around the longitudinal axis 107) and/or at least one translational degree of freedom (e.g. along the longitudinal axis 107 limited to the maximum displacement 214).
  • the locking structure 110 and the locking device 402 of the second type can be set up in relation to one another in such a way that the machine chisel 100 is rigidly connected to the holding device 300 (eg the chisel holder 302).
  • one or more than one sensorable scale can be arranged in an internal cavity (e.g. in the form of internal depressions, e.g. internal grooves). This protects the sensors even better against contamination.
  • FIG. 2L shows a cross-sectional view of an ablation device 200 according to various embodiments.
  • FIG. 2M shows an enlarged section of the device shown in FIG. 2K.
  • the bit bushing 304 may be in two parts and the second part 304(2) may be in the form of a cap or plug.
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be configured such that when the second portion 304(2) is inserted (or pushed) into the internal cavity, the second portion 304(2) and the first portion 304( 1) of the chisel bushing 304 are rigidly (e.g. non-positively and/or positively) connected to each other.
  • the reference body 106 can be screwable into the shaft 104 .
  • the shaft 104 and the reference body 106 can be connected rigidly (e.g. non-positively and/or positively) by screwing the reference body 106 into the shaft 104 .
  • the shaft 104 and the reference body 106 can be detached from one another by unscrewing the reference body 106 from the shaft 104 .
  • the holding device 300 can have an elastically deformable element 310, which makes it possible to determine not only a movement frequency but also a distance of the movement of the machine chisel 100 and/or the force acting on the machine chisel 100.
  • an elastically deformable element can be understood to mean any element (e.g. a structural element) that is able to change its shape elastically as a result of mechanical stress (e.g. compressive force acting thereon) against a restoring force and upon removal of the stress return to its original shape (also known as elastic deformation).
  • the limit up to which an element can be elastically deformed is referred to as the yield point in the case of tensile stress.
  • the elastically deformable element can be selected in such a way that it deforms elastically as a result of the forces which are generated during an ablation process using the ablation device 200 .
  • a rigidity, shape and/or size of the elastically deformable element 310 can clearly be application-specific.
  • the elastically deformable element 310 can be exchangeable.
  • the elastically deformable element 310 can be elastically deformable due to its shape, for example it can be set up as a (eg metallic) spring. Examples of this are shown in FIG. 2N through FIG. 2Q shown.
  • FIG. 2N and FIG. 20 show a holding device 300 which has the chisel bushing 304.
  • FIG. 2N also shows an exemplary embodiment of a one-piece bit bushing 304.
  • An enlarged portion (E”) of FIG. 2P which shows the one-piece bit bushing 304 in the area of the locking device 202 of the first type.
  • the locking device 202 of the first type can have or be made of a screw, for example.
  • the retainer 300 may be bushless (ie, without an internal chisel bushing 304 or at least without the first portion 304(1) of the chisel bushing 304).
  • the elastically deformable element 310 can be arranged between the machine bit 100 (eg, the bit head 108) and the bit holder 302 (and in direct contact with them). An example of this is shown in FIG. 2Q shown.
  • the elastically deformable element 310 can define a distance 212 (eg in direction 105) between the holding device 300 (eg the bit socket 304 and/or the bit holder) and the machine bit 100 (eg the bit head 108).
  • the elastically deformable element 310 can also be elastically deformable due to the material. An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 2R and FIG. 2S shown.
  • the elastically deformable element 310 can include or be made of an elastomer.
  • the elastically deformable element 310 may have a known stiffness, k.
  • a force, F, acting on the gouge 100 may deform (also referred to as deform) the elastically deformable element 310 .
  • the deformation (deformation) of the elastically deformable element 310 can lead to a movement of the machine bit 100 along the longitudinal axis 107 (eg in direction 105). This movement can result in a displacement, s, of the machine bit 100 along the longitudinal axis 107 .
  • the force F can be a force acting on the machine bit 100 along the longitudinal axis 107 .
  • the detent structure 110 of the machine bit 100 may be configured such that the machine bit 100 may move in the fixture 300 in the direction 105 (see, for example, FIG. 2P).
  • the movement of the machine bit 100 along the longitudinal axis 107 may be limited (eg defining a maximum displacement 214, which is for example the maximum spring deflection of the machine bit 100) by means of the locking device 202 (e.g. in connection with the locking structure 110) of the first type.
  • the locking device 202 of the first type can be a screw, for example.
  • the distance 212 can be chosen such that the maximum Shift 214 can be achieved.
  • the distance 212 can be greater than the maximum displacement 214.
  • the elastically deformable element 310 can absorb a moment and/or a force when the machine bit 100 rotates. For example, a moment acting on machine bit 100 and/or a force acting on machine bit 100 can be determined based on the movement (e.g. rotation) of machine bit 100 detected by one or more sensors 306 and the stiffness, k, of elastically deformable element 310 become.
  • At least one of the one or more sensors can be set up to detect the displacement (e.g. the spring deflection), s, of the machine bit 100 relative to the holding device 300 .
  • FIG. 2T and FIG. 2U each show ablation device 200 according to various elastic member embodiments.
  • the bit bushing 304 may be one piece and the third sensor 306(FIG. 3) may be located (e.g., fixed) in the bit bushing 304 in front (opposite the opening 316).
  • the third sensor 306(3) may be an inductive (e.g., eddy current) sensor (see, for example, FIG. 2T).
  • the third sensor 306(3) may be a magnetic (e.g., Hall effect) sensor (see, for example, FIG. 2U).
  • the displacement, s can be detected by means of the third sensor 306(3).
  • the third sensor 306(3) may sense (detect) a distance to the reference body 106, where a relative change in distance may correspond to the displacement, s.
  • the forces acting on the machine bit 100 e.g. the force F
  • the forces acting on the machine bit 100 can be determined directly based on the displacement of the machine bit 100.
  • forces acting on the machine chisel 100 can be determined by detecting a deformation of the machine chisel 100 (also referred to as chisel deformation) itself, for example the movement of the chisel head 108 caused thereby. Sensing the deformation of the drill bit 100 may be aided if the drill bit is rigidly mounted in the fixture 300 .
  • a related removal device 200 according to various embodiments is shown in FIG. 4B.
  • Processing (eg cutting) a material using a machine chisel 100 can cause a deformation of the machine chisel 100 (also referred to as chisel deformation), eg of the chisel head 108, due to a counterforce acting on the machine chisel 100 in the process.
  • the chisel deformation can have, for example, a deformation of the chisel head 108 and/or a deformation of the chisel shank 104 .
  • the deformation of the chisel can, for example, include compression and/or torsion of the machine chisel 100 .
  • Chisel deformation may, for example, result in movement of the entire fourth sensored scale 112(4) (e.g., opposite the direction of the applied force, F).
  • the deformation of the chisel can, for example, lead to a compression of the fourth scale 112(4) that can be detected by sensors.
  • the individual elements of the fourth scale 112(4) that can be detected by sensors can move relative to one another.
  • determining (e.g., sensing and/or calculating) bit deflection may be accomplished using one or more than one sensor, for example by detecting a change in the fourth sensory scale 112(4) (e.g., a movement of the entire fourth sensory scale 112(4) and/or a compression of the fourth sensor-detectable scale 112(4)) is detected by means of one or more than one sensor.
  • a change in the fourth sensory scale 112(4) e.g., a movement of the entire fourth sensory scale 112(4) and/or a compression of the fourth sensor-detectable scale 112(4)
  • the removal device 200 can have the machine chisel 100 and the holding device 300 .
  • the excavation device 200 may include the second type locking device 402 for providing the rigid connection between the machine bit 100 and the holding device 300.
  • the machine bit 100 can have a plurality of threaded boreholes and the locking device 402 of the second type can have an associated screw for each of the plurality of boreholes, so that the machine bit 100 can be bolted to the holding device 300 in a form-fitting manner and thus movement of the machine bit 100 relative to the holding device 300 is prevented.
  • the gouge 100 can be received in the direction 105 into the opening 316 of the holder 300 .
  • the opening 316 can be arranged behind the receiving area 420 with respect to the direction 105 .
  • the holding device 300 can be a flat chisel holder that is set up to accommodate a flat chisel.
  • the machine bit 100 can, for example, have a shape as shown in FIG. 1 H flat chisel shown.
  • the opening 316 of the bit holder 302 can have a rectangular or trapezoidal cross-section corresponding to the cross-section of the flat bit.
  • the cross section of the flat chisel can be polygonal.
  • the cross-section of the flat chisel may include an inner circle, which may abut at one or more points on an inner surface of opening 316 of fixture 300, and one or more exterior structures (e.g., a protrusion), which define the polygonal shape.
  • These one or more outer structures can be part of the locking structure 110 and can at least impede (eg prevent) movement of the machine bit 100 in the holding device 300 .
  • the shank 104 of the drill bit 100 may be a cylinder with a trapezoidal base and the opening 316 may have a corresponding trapezoidal cross-section, where the trapezoidal shape may impede rotation of the drill bit 100 about the longitudinal axis 107 .
  • the shape of the drill bit 100 can serve as a torque arm.
  • the polygonal shape of the cross section of the machine chisel 100 can serve as a locking structure 110 or be part of it.
  • the elongate structures (e.g. grooves) of the fourth sensorable scale 112(4) can run along the surface of the reference body 106 (e.g. the surface of the chisel head 108).
  • the elongate structures of the fourth sensory scale 112(4) can run essentially parallel to the longitudinal axis 107 (e.g. in direction 105) (see exemplary embodiment (a) in FIG. 4B) or in the direction spanned by directions 103 and 105 lying at an angle in a range from about 1° to about 45° to the longitudinal axis 107 (see exemplary embodiment (b) in FIG. 4B).
  • the flat chisel may have an angled chisel point 102 .
  • a firmly locked flat chisel can be deformed (deformed) by the counterforce when cutting a material.
  • the detection of the fourth sensor-detectable scale 112(4) arranged on the chisel head 108 in conjunction with the locking device 402 of the second type, which prevents movement of the machine chisel 100 locked in the holding device 300, enables a chisel deformation, e.g. deformation (also referred to as deformation) of the chisel head 108 to determine.
  • the deformation of the cutter head 108 can lead to a movement of the compression of the fourth sensory scale (e.g.
  • a movement of the entire fourth sensory scale and/or a compression of the fourth sensory scale which can be detected and based on which the deformation can be determined.
  • This chisel deformation can allow conclusions to be drawn about the counteracting force.
  • the acting counter-force can be determined based on the detected movement of the fourth sensor-detectable scale. A resistance of the cut material can be clearly recorded.
  • the force, F (also referred to herein as counterforce) acting on the machine bit 100 can be determined (see also description of FIG. 5D, FIG. 5E and FIG. 6A).
  • detecting the bit deformation can be used as an alternative (or in addition) to detecting the displacement, s, to determine the force, F, acting on the machine bit 100 .
  • Bit deflection (e.g., change in its extent along bit axis 107) may range from about 10 pm to about 500 pm. According to various embodiments, the resulting movement of the chisel head 108 can be in the same range.
  • FIG. 3A through FIG. 3C each show a holding device 300 with a chisel bushing 304 according to various embodiments.
  • the one or more sensors 306 are arranged, for example, on the recording area 320 for detecting the first, second and/or third sensor-detectable scale. It is understood that the one or more sensors 306 can also be arranged in the recording area 420 for detecting the fourth sensor-detectable scale.
  • bit bushing 304 may include first portion 304(1) and second portion 304(2).
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be cup-shaped.
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be attached (e.g., releasably) to the first portion 304(1) of the bit bushing 304.
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be attached (e.g., releasably) to the first portion 304(1) of the bit bushing 304.
  • the second part 304(2) of the bit bushing 304 can be glued or screwed to the first part 304(1) of the bit bushing 304, for example.
  • bit bushing 304 may include only second portion 304(2).
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be cup-shaped.
  • the second part 304(2) can be fastened (e.g. detachably) to the chisel holder 302, e.g. lying on the outside of this (e.g. dust-tight).
  • the second part 304(2) of the bit bushing 304 can be glued or screwed to the bit holder 302, for example.
  • the second portion 304(2) of the bit bushing 304 may be spaced a distance 322 (in direction 105) from the bit holder.
  • the cavity of the second part 304(2) of the bit bushing 304 can be configured to receive the reference body 106 of the machine bit 100.
  • the one or more sensors can be arranged on and/or in the second part 304(2) of the bit holder 304 (e.g. attached) be.
  • the locking structure 110 When a machine bit 100 is inserted into the holder 300, the locking structure 110 may be located in the area (defined by the distance 322) between the bit holder 302 and the second part 304(2) of the bit socket 304.
  • the locking device 202 of the first type can be, for example, the one shown in FIG.
  • the fixture 300 may include a carrier 314 (see, for example, FIG. 3C).
  • the carrier 314 can be rigidly (eg materially, non-positively and/or positively) connected to the chisel holder 302 .
  • the carrier 314 can be rigidly connected (eg, materially bonded, force-fitted, and/or form-fitted) to the second part 304(2) of the holding device.
  • the carrier 314 (also referred to as a tool carrier or cutting roller) can be, for example, a machine drum, a cutting wheel or a chain.
  • the holding device 300 can optionally have a data processing device 330 .
  • the data processing device 330 can, for example, also be provided entirely or partially externally to the holding device 300, e.g. be connected to it via a (e.g. local or global) network.
  • An example computing device 330 according to various embodiments is shown in FIG. 3D shown.
  • the data processing device 330 can have a first communication interface 332 .
  • the data processing device 330 can have a second communication interface 338 .
  • the second communication interface 338 may be set up to transmit data to (and optionally receive from) a signal processing system 601 .
  • a communication interface described herein may be a wired interface and/or a wireless interface.
  • a wireless interface may be set up or communicate according to a radio communication protocol or standard.
  • the wireless interface may be configured or communicate according to a short-range radio communication standard, such as Bluetooth, Zigbee, etc.
  • the wireless interface may be configured or communicate according to a medium or long range radio communication standard, such as 3G, 4G and/or 5G according to the 3GPP standard.
  • a wireless interface may operate according to a wireless local area network (WLAN) protocol or standard, such as the IEEE 802.11 standard.
  • WLAN wireless local area network
  • Computing device 330 may include one or more processors 334 .
  • processor can be understood as any type of entity that allows the processing of data and/or signals.
  • the data or signals may be treated according to at least one (i.e., one or more than one) specific function performed by the processor.
  • a processor may include an analog circuit, a digital circuit, a mixed-signal circuit, a logic circuit, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a digital signal processor (DSP), a programmable gate array (FPGA), a comprise or be formed from an integrated circuit or any combination thereof. Any other way of implementing the respective functions, which are described in more detail below, can also be understood as a processor or logic circuit.
  • the computing device 330 may include a storage device 336 .
  • the one or more processors 334 may use the storage device 336 when processing data (e.g., data received from the one or more sensors) and/or as a temporary storage device.
  • the storage device 336 may include at least one memory.
  • the memory may be used in processing performed by a processor.
  • a memory used in the embodiments can be a volatile memory, for example a DRAM (dynamic random access memory), or a non-volatile memory, for example a PROM (programmable read only memory), an EPROM (erasable PROM), an EEPROM (electrically erasable PROM) or a Flash memory such as a floating gate memory device, a charge trapping memory device, an MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) or a PCRAM (Phase Change Random Access Memory).
  • DRAM dynamic random access memory
  • PROM programmable read only memory
  • EPROM erasable PROM
  • EEPROM electrically erasable PROM
  • Flash memory such as a floating gate memory device, a charge trapping memory device, an MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) or a PCRAM (Phase Change Random Access Memory).
  • FIG. 5A through FIG. 5E show aspects of a process 500 of material removal (e.g., rock cutting).
  • FIG. 5A illustrates the components, forces, and terminology involved.
  • the retention device 300 may include the elastically deformable member 310 (see, for example, FIGS. 2N through FIG. 2S).
  • FIG. 5B shows, by way of example, the distance 212 between the machine bit 100 and the holding device 300 along its longitudinal axis over the cutting length. A change in distance 212 corresponds to displacement s.
  • FIG. 5C illustrates the cyclical process of pressure build-up, cracking and dissolution in rock cutting.
  • Material removal may accordingly include a contact phase ( ⁇ in FIG. 5C ) in which the machine bit 100 comes into contact with the surface of the material 502 .
  • the machine bit 100 can be moved in direction 504, pressure builds up in the material.
  • a discontinuous formation of fracture zones cf. FIG. 5A below
  • detachment of fragments ⁇ - ⁇ in FIG. 5C
  • Fracture events is influenced, among other things, by the compressive strength of the material 502 and the rate of advance of the machine chisel 100, but also significantly by the shape of the chisel tip 102.
  • An orientation of the machine bit 100 may remain substantially constant during cutting.
  • the machine bit 100 can move and/or deform in one or more degrees of freedom in the holding device 300 in these phases. This movement and/or deformation may depend on the properties of the material 502 as described herein.
  • the machine chisel 100 can be pressed against the material 502 during the removal of material.
  • a pressure force FN also referred to as contact pressure
  • a cutting force, FC can act here.
  • FIG. 5D shows at the top the cutting force, FC, over the cutting path in a material 502 homogeneous in strength, at the bottom a possible signal of a sensor 306 that detects the changing distance 212, s, between a machine bit 100 and the bit holder 302, over the cutting path. It is clearly shown that high cutting forces, FC, e.g. in ⁇ , ® and ®, lead to a strong deformation of the elastic element 310, i.e.
  • the cutting force, FC correlates with the displacement, s. It is understood that in the case of a cutting device 200 with a flat chisel as the machine chisel 100 (e.g. a machine chisel 100 according to FIG. 1 H), the detected chisel deformation (e.g. deformation of the chisel head 108 ) can represent the cutting forces.
  • the machine chisel 100 can act parallel to the longitudinal axis 107 (eg by the pressing force FN) on the material to be removed (eg rock, earth, ore, concrete, asphalt, etc.).
  • the longitudinal axis 107 of the machine bit 100 can define a direction of attack (for example in direction 504) of the machine bit 100 on the material to be removed.
  • the machine chisel 100 can, however, also be arranged in such a way that cutting action takes place (e.g. with a deviation of approx. 5°) or that (e.g. with a lateral movement of the tool carrier, such as the cutting drum of an attachment milling machine) the machine chisel 100 also presses on the material to be removed acts.
  • FIG. 5E shows an example cutting process where the rock being cut initially comprises a less compressive strength material, such as limestone, and thereafter a more compressive strength rock, such as granite.
  • FIG. 5A shows these forces symbolically.
  • the force, F can be a combination of other forces, such as the pressing force FN and/or the cutting force FC.
  • the force, F can therefore also be called the resultant force or resultant.
  • FIG. 5E that the force history, F, has information related to the material being cut (e.g., the strength of the material).
  • the displacement, s can be a direct indicator of the force acting on the machine bit 100.
  • FIG. 6A through FIG. 6C each show an ablation system 600 according to various embodiments.
  • the removal system 600 can have at least one (e.g. exactly one or more than one) holding device 300 .
  • the ablation system 600 can have the signal processing system 601 .
  • the holding device 300 can have the data processing device 330 .
  • a machine chisel 100 can be used in the holding device 300 .
  • Ablation system 600 may include ablation device 200, for example.
  • the signal processing system 601 can have a third communication interface 602 .
  • the third communication interface 602 can be set up to communicate with the second communication interface 338 according to a communication standard.
  • the third communication interface 602 may be a wireless interface and may communicate with the second communication interface 338 according to any of the standards described herein (eg Bluetooth, Zigbee, 3G, 4G, 5G, WLAN, etc.).
  • the signal processing system 601 can optionally have one or more than one additional communication interface.
  • This communication interface can be set up to communicate with sensors on the tool carrier or in the drive of the same according to a communication standard.
  • the signals from the additional sensors can be used to assign the measured values determined by data processing device 330 to a spatial mining point and/or to obtain additional information about the operating parameters of removal system 600, which can be used to compensate or classify the measured values, for example.
  • the signal processing system 601 can have one or more sensors for determining a (e.g. global or local) position of the removal system 600.
  • the one or more additional sensors can have one or more sensors for detecting a rotational speed (e.g. of the bearing device 632 ), a hydraulic and/or electrical contact pressure, acoustic signals, optical signals, and/or information from a digital document management system (DMS).
  • DMS digital document management system
  • the signal processing system 601 can be a cloud-based processing system.
  • the signal processing system 601 can be implemented in a cloud.
  • the data processing device 330 can be set up to transmit the data recorded by means of the one or more sensors to a cloud for data processing.
  • signal processing system 601 may be a local processing system (e.g., as part of an excavation machine, such as a rock excavation machine).
  • the signal processing system 601 can be implemented in a remote control and/or a control unit of the ablation system 600 .
  • Movement of the machine bit 100 may be movement of the machine bit 100 relative to the bit holder 302 or bit deformation.
  • the signal 610 can represent a condition of an object excavated by the machine bit 100 .
  • the nature of the ablated object may be a property of the material of the ablated object, for example.
  • a material property of the ablated object can be, for example, a (Mohs') hardness, a tensile or compressive strength, a grain size or a conglomerate distribution, a cleft, a water content, an abrasiveness, etc.).
  • the condition of the ablated object can show a change in one or more material properties (e.g. a change in hardness, a change in strength, fractures, water content, etc.).
  • the properties of a material can affect the fracture characteristics of the material.
  • This material-specific fracture characteristic e.g. brittle fracture or ductile fracture, chip shape and/or chip size, influence of grain size distribution, etc.
  • This material-specific fracture characteristic can lead to a material-specific movement pattern of the machine bit 100.
  • the material properties of the removed object can influence a mechanical excitation of the machine bit 100, it being possible for the response of the machine bit 100 to the excitation to be recorded.
  • Capturing the response of the machine tool 100 can include capturing a movement (e.g. translation and/or rotation) of the reference body 106 or the scale, capturing a deformation (e.g. stretching or compression) of the reference body 106 or the scale, e.g. to detect a frequency of the same.
  • a frequency e.g. of translation and/or rotation
  • conclusions can be drawn about these material properties (e.g. these can be calculated or classified).
  • the signal 610 can alternatively or additionally represent a state of the machine bit 100 .
  • the condition of the machine bit 100 can be a state of wear of the machine bit 100, for example. If the chisel tip 102 is no longer pointed (eg rounded) and/or partially chipped off, this can lead to a detectable change in the fracture characteristic.
  • wear on machine bit 100 can change a movement (e.g. translation, rotation, frequency of translation and/or rotation, etc.) of machine bit 100 when removing an object, so that the detected movement of machine bit 100 can be used to determine the state of wear of the machine bit 100 can be inferred.
  • the excavation system 600 may include a plurality of machine bits configured according to the machine bit 100, wherein the signal 610 output for one machine bit 100 of the plurality of machine bits has deviations from the signals 610 output for the other machine bits of the plurality of machine bits. These deviations can be an indication of wear of the machine chisel 100 .
  • it can Ablation system 600 storing in memory (eg, upper and/or lower) limits for signal 610 and a signal 610 outside (eg, below or above) the range defined by the limits may indicate or at least indicate wear of machine bit 100 .
  • Signal processing system 601 may be coupled to one or more processors 606 .
  • the signal processing system 601 may include the one or more processors 606 (see, for example, FIG. 6A and FIG. 6B).
  • the signal processing system 601 can also be connected to a server (e.g. a cloud) as a local processing system by means of a corresponding communication interface.
  • the server can additionally or alternatively have one or more processors for data processing and interfaces to other sensors that provide additional information about the removal system, for example for a data fusion analysis.
  • the signal processing system 601 can receive the determined information described herein (e.g. the signal 610, e.g. an indication of a movement of the machine bit 100) via the communication interface from the server.
  • the one or more processors 606 may be configured to implement a model 608 .
  • the model 608 may be stored in local storage of the signal processing system 601 and/or in cloud storage.
  • the model 608 may be configured to perform one or more than one of the following processes: data correction (including, for example, normalization, drift correction, noise reduction, outlier identification, and/or filtering), (evolution) spectral analysis, statistical Time series analysis, a classification (e.g. using a histogram analysis and/or using one or more neural networks), pattern recognition, etc.
  • the model 608 may be configured to output the signal 610 in response to inputting input data.
  • the input data of the model 608 can also include one or more data from the following group of data: geodata (geocoordinates, benchmarks, parameters), reference values for signal amplitudes, spectral characteristics, reference patterns (such as pattern time series, pattern spectra, pattern images), digitized and/or processed sensor data, Processed sensor data (e.g. displacements, accelerations, frequencies), operating data of the working machine.
  • the signal 610 can, for example, have class values based on geodesics (e.g. material strength classes 1...K) and/or state values based on geodesics (e.g. wear states 1...N).
  • class values based on geodesics e.g. material strength classes 1...K
  • state values based on geodesics e.g. wear states 1...N.
  • the collected data 604 may include (e.g., among others) the displacement, s, or at least represent it. Consequently, the displacement, s, can be supplied to the model 608 (at least as part of the collected data 604).
  • the collected data 604 e.g., among other things
  • the deformation can be supplied to the model 608 at least as part of the collected data 604.
  • the model 608 may be configured to output the signal 610 based on the determined force, F.
  • the model 608 can map the force, F, to a condition of the object removed by the machine bit 100 and/or a condition of the machine bit 100 .
  • the data processing device 330 can be set up to transmit the determined force, F, to the signal processing system 601 in addition (or as an alternative) to the recorded data 604 .
  • the model 608 can be set up to output the signal 610 based on the determined force, F, and/or on the acquired data 604 (see, for example, FIG. 6B).
  • the force F can be determined based on the translation of the machine bit 100 along the longitudinal axis 107, and based on the other translations and/or rotations of the machine bit 100 described herein in combination with the acting force F, the nature of the means of the machine bit 100 removed object and/or the nature of the machine bit 100 (i.e. the signal 610) can be determined (e.g. using the model 608).
  • the force, F can be determined based on the chisel deformation, which allows conclusions to be drawn about the nature of the object removed by means of the machine chisel 100 and/or the nature of the machine chisel 100 (ie the signal 610).
  • the signal processing system 601 can use patterns in measured values (the recorded data 604) to differentiate (differentiate) between materials to be removed or removed materials (eg automatically) or to classify them.
  • the model 608 may be specific to a particular removal process.
  • the model 608 can be a reservoir model that maps the data 604 collected during rock cutting to material properties of the rock that is cut or to be cut.
  • the model 608 may be a machine learning based model.
  • the model 608 may include a reinforcement learning algorithm.
  • at least a portion of the model 608 may be implemented using a neural network.
  • a neural network can be any type of neural network such as an autoencoder network, a convolutional neural network (CNN), a variational autoencoder network (VAE), a sparse sparse autoencoder network (SAE) recurrent neuroanal network (RNN) deconvolutional neural network (DNN) generative adversarial network (GAN) a forward-thinking neural network, a sum-product neural network, etc.
  • the neural network may have any number of layers and the trained neural network may have been trained using any type of supervised or unsupervised learning method. These methods can include, for example, elastic or classical error feedback (backpropagation).
  • the machine learning based model 608 can be trained.
  • the training of the model 608 can include determining a large number of data sets, wherein the determination of each data set can include: analyzing (e.g. measuring) the properties of the material to be removed and assigning it to a material class, detecting movements of the machine bit 100 in the removal system 600 by means of one or more sensors 306, optionally capturing and assigning operating data when using the removal system 600, and determining unique characteristic values or characteristic curves of these movements for the analyzed material class and the captured operating data.
  • the model 608 can then be trained using the determined large number of data sets in such a way that the trained model maps movements of the machine chisel 100 to properties of the material removed, taking into account the operating state of the removal system 600 .
  • the one or more processors 606 may be configured to determine an indication of movement and/or deformation of the machine bit 100 .
  • the one or more processors 606 can be set up to determine the movement and/or deformation of the machine bit 100 based on the recorded data 604 .
  • the model 608 may be configured to output the signal 610 in response to inputting the determined movement and/or deformation of the machine bit 100 .
  • the one or more processors 606 may be configured to determine an indication of a force acting on the machine bit 100 .
  • the one or more processors 606 can be set up to determine the force acting on the machine bit 100 based on the collected data 604 .
  • model 608 may be configured to output signal 610 in response to inputting the determined force acting on machine bit 100 .
  • the one or more processors 606 may use additional data to determine the signal 610 .
  • the additional data can also be input into the model 608 to determine the signal 610.
  • the additional data can include, for example, operating data of one or more components of the removal system 600 or, for example, of the work machine that drives and controls the removal system.
  • FIG. 6C shows the removal system 600 according to various embodiments with an exemplary processing machine 630.
  • the processing machine 630 may include or be, for example, a rock processing machine used in mining (e.g., a rock cutting machine), a rock processing machine used in civil engineering, or a rock processing machine used in civil engineering.
  • a processing machine used in civil engineering can be used, for example, to create or demolish foundations or to drive or repair a tunnel.
  • a processing machine used in structural engineering can be used, for example, to create or demolish buildings.
  • a rock processing machine used in mining may be, for example, a roadheader, a surface miner, a continuous miner, a shaft boring machine, a mining machine, a road milling machine, a trencher, a hydraulic excavator with a milling cutter attachment or a comparable device.
  • the machine bit 100 can be a pick or a flat bit.
  • An attachment milling cutter can have, for example, a longitudinal cutting head or a transverse cutting head or a cutting wheel or a cutting chain.
  • the removal system 600 can have at least one storage device 632 .
  • the bearing device 632 can be part of the holding device 300 .
  • Bearing device 632 can be set up to provide carrier 314 of holding device 300 with at least one degree of freedom such that bit holder 302 (and optionally machine bit 100) can be moved in a direction 504 at an angle to longitudinal axis 107 and/or along longitudinal axis 107 against a surface can be pressed. This allows, for example, in FIG. 5A through FIG. 5C described material removal.
  • attack forces can be transmitted to the machine chisel 100 by means of the carrier 314 .
  • the removal system 600 can have a visualization device 634 .
  • the visualization device 634 can be suitable for providing an operator (for example an operator of the processing machine 630) with information on the operation of the removal system 600 based on the signal 610 that is output.
  • a material property of the excavated rock can be presented to the operator as a signal 610 visually (eg, as a strength value, as a classification value, as a color indication, such as a first color for "hard” and a second color for "soft", etc.).
  • the visualization device 634 can be arranged in a driver's cab of the processing machine 630, for example.
  • an operator of the excavation system 600 may be able to adjust the excavation process (eg, the rock cutting process). It is not necessary for the operator to be able to see the material to be removed or the material being removed.
  • the pressing force FN (e.g. to the strength of the removed material) can be adjusted.
  • a pressure force that is not adapted to the removal process can lead to significantly increased wear of the machine chisel 100 .
  • adapting the contact pressure force FN to the signal 610 that is output can reduce wear on the machine chisel 100 .
  • Optimal operational management can, for example, have a maximum pressing force FN with at the same time little wear on the machine chisel 100 .
  • a defective (e.g., worn) fixture 300 would require replacement of the fixture 300, such as by welding another fixture 300 to the beam 314. This would result in high costs in materials and labor, as well as the cost of downtime. In addition, such a replacement never achieves the original service life of the holding device 300, and consequently the utility value of the processing machine 630 is reduced—which can be avoided by adapting the pressing force made possible by means of the removal system 600.
  • the speed of movement (also referred to as cutting speed) in direction 504 and/or the contact surface during cutting (also referred to as cutting depth) can be adjusted.
  • the removal system 600 may include a variety of machine bits. The embodiments described herein enable an optimal pressing force FN to be determined for each individual machine bit 100 of the plurality of machine bits.
  • the removal system 600 can have at least one actuator.
  • the actuator can be set up to influence a movement of the machine chisel 100 .
  • the actuator can be set up to influence a movement of the machine bit 100 based on the signal 610 .
  • the actuator can change (e.g. adapt) the speed of movement of the machine bit 100 (in direction 504) and/or the pressing force FN.
  • the removal system 600 can adjust the removal process (e.g. the rock cutting process) automatically (or at least semi-automatically) based on the signal 610 by means of the actuator. No operator is required here.
  • detecting the reference body 106 of the machine bit 100 using the one or more sensors 306 of the holding device 300 can provide real-time feedback on the movement of the machine bit 100 .
  • Real time can be understood to mean less than 1 minute (e.g., less than 30 seconds, e.g., less than 10 seconds, e.g., less than 1 second) between the excavation of a rock strata and the issuance of the associated signal 610.
  • the removal process e.g. mining process
  • the removal process no longer has to be interrupted regularly in order to visually inspect the newly exposed removal area (also known as the joint).
  • selective dismantling with continuous feedback is made possible, which does not have to be interrupted due to dust formation or heaps being covered or tool contamination.
  • the real-time feedback enables selective mining, thereby reducing a proportion of associated minerals, inclusions, and/or waste rock in the mined rock. This also makes it possible to reduce expenses for the subsequent processing of the raw minerals, for example transport costs, storage costs, investment costs and process costs.
  • the feedback on the material to be removed enables process optimization (e.g. by means of selective mining) in various industries, such as civil engineering, tunnel construction, demolition, etc.
  • process optimization e.g. by means of selective mining
  • the wear detection described here of the gouge 100 may result in an additional cost reduction (e.g., visual inspection of the gouge 100 is no longer required).
  • ablation system 600 may include at least one other
  • the at least one other communication interface can be a wired interface or a wireless interface.
  • the signal processing system 601 can be set up to transmit the generated signals 610 and/or the data 604 to a higher-level data processing system (eg to integrate them into it) using the communication interface 602 and/or using the at least one other communication interface.
  • the higher-level data processing system can be set up to update the model 608 (eg the deposit model), for operating documentation and/or for maintenance planning). For example, the maintenance can be planned based on the determined state of wear of the machine bit 100 .
  • geological data relating to the object to be excavated can be determined by the higher-level data processing system using the data 604 and/or the signal 610 .
  • the additional data can be used for servicing and/or maintenance planning.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 according to various embodiments.
  • the method 700 may include removing a reference body from a first machine bit (in 702).
  • the reference body can be detached from the first machine bit by releasing a rigid (e.g. positive and/or non-positive) connection between the reference body and the first machine bit.
  • the reference body can have a magnetizable material that forms a scale that can be detected by sensors.
  • the first machine chisel can be set up, for example, in accordance with machine chisel 100 which has reference body 106 .
  • the method 700 may include subsequently adding the reference body to a second machine bit (in 704).
  • the reference body can be added to the second machine chisel in such a way that a rigid (e.g. positive and/or non-positive) connection is formed between a chisel tip of the second machine chisel and the reference body.
  • the second machine bit may be configured according to machine bit 100 .
  • a reference body can be used successively for different machine bits.
  • a reference body of a machine bit e.g. the reference body 106 of the machine bit 100
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method 800 according to various embodiments.
  • the method 800 may include removing a first machine bit having a reference body from a bit holder (in 802).
  • the reference body can have a magnetizable material that forms a scale that can be detected by sensors.
  • the first machine chisel can be set up, for example, in accordance with machine chisel 100 which has reference body 106 .
  • the chisel holder can be part of the holding device 300, for example (as chisel holder 302).
  • the method 800 may include inserting a second machine bit having the reference body into a bit holder (in 804).
  • the second machine chisel can be inserted into the chisel holder in such a way that a rigid (e.g. positive and/or non-positive) connection is formed between a chisel tip of the second machine chisel and the reference body.
  • the first machine bit can be set up in accordance with machine bit 100, for example.
  • the second bit holder can be inserted into the same bit holder or another bit holder.
  • bit holders may be part of fixture 300 .
  • the first machine bit can be removed from a bit holder 302 of the holding device 300 (in 802), the reference body can be removed from the first machine bit and added to the second machine bit (e.g. according to the method 700) and the second machine bit can be placed in the bit holder 302 or a other chisel holders can be used.
  • FIG. 9 shows a flow diagram of a method 900 according to various embodiments.
  • the method 900 may include removing a material (e.g., cutting a rock) using a machine bit having a reference body (in 902).
  • a material e.g., cutting a rock
  • a machine bit having a reference body in 902
  • An exemplary removal of material is provided with reference to FIG. 5A through FIG. 5C described.
  • Method 900 can include detecting a movement of the reference body relative to a chisel holder, into which the machine chisel is inserted counter to the longitudinal direction of the chisel, by means of at least one sensor of the chisel holder when removing the material (in 904).
  • the machine bit can be set up according to the machine bit 100 .
  • the chisel holder can (as chisel holder 302) be part of the holding device 300.
  • the machine chisel 100 can be inserted into the chisel holder 302 counter to the longitudinal direction 107 .
  • At least one of the one or more sensors 306 can detect the movement of the machine chisel 100 relative to the chisel holder 302 when the material is being removed.
  • the method 900 may include outputting a signal based on the detected movement of the reference body (in 906).
  • the output signal can be a sensor signal, for example.
  • the output signal can include or at least represent detected data from the at least one sensor.
  • the method 900 can further include determining a parameter, which represents a force acting on the machine bit, based on the outputted signal.
  • the method 900 may be a material differentiation method.
  • FIG. 10 shows a flow diagram of a method 1000 according to various embodiments.
  • the method 1000 may include determining a mechanical response of a reference body (e.g. its change or the frequency of change) of a machine bit received in a holding device to a mechanical excitation of the machine bit (in 1002).
  • the mechanical excitation of the machine chisel can result in a deflection of the machine chisel relative to the holding device and/or from a reference position.
  • the method 1000 may include, for example, generating instructions for exciting deflection of the drill bit.
  • the response of a reference body can include, for example, a movement (e.g. a vibration) and/or a deformation of the reference body, which (e.g. its frequency) is detected.
  • the method 1000 can include classifying a sensor of the holding device, by means of which the response is detected, based on a comparison of the response detected by the sensor with a stored reference response (in 1004).
  • the method 1000 may optionally further include generating a signal indicative of a result of the classification.
  • the signal may indicate whether the drill bit response meets a stored criterion.
  • the criterion can be met if a deviation in the response of the machine bit from a stored reference response is less than a (e.g. stored) threshold value.
  • the method makes it possible, for example, to detect contamination in the recording area, on the reference body (e.g. on the scale that can be detected by sensors) and/or on the sensor.
  • the method can allow the sensor to be calibrated.
  • the method can enable a functional test of a sensor.
  • the method can provide indications or criteria that rock or metal dust has accumulated in the sensor area and is impeding the detection of the movement of the machine bit or increasing the risk of premature wear .
  • the machine chisel can be moved to respectively defined stop points, the signal of the at least one sensor can be detected and the detected signal can be compared with a stored reference response (eg a previously determined, stored calibration signal).
  • the machine chisel can, for example, be mechanically deflected manually.
  • the machine bit can be semi-machined deflected using a deflection device.
  • the deflection device can be set up in such a way that the machine chisel is moved by the deflection device into the predefined stop positions by selecting the appropriate parameters.
  • the sensor can acquire the associated measurements and the acquired measurements can be compared (e.g. by means of the data processing device 330) with the reference response. For example, the measured values recorded by a plurality of sensors can be compared summarily with the reference response and/or a reference response assigned to one of the plurality of sensors.
  • the reference response may be a result of a qualitative and/or quantitative dual or gradual assessment of the fouling and/or wear condition.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method 1100 for operating a removal device according to various embodiments.
  • the method 1100 can be a method for restoring and/or maintaining the function of a sensor of the removal device.
  • the removal device can have the holding device 300 .
  • the removal device can be set up according to the removal device 200 .
  • the method 1100 may include removing solid particles that are attached to a machine bit and/or the bit holder and/or that are located between the machine bit and the bit holder (in 1102).
  • the solid particles can be removed, for example, by means of ablation and/or magnetic binding (e.g., capture).
  • an area in the vicinity of the sensor can be cleaned of rock and/or metal dust that has penetrated.
  • the solid particles can be removed, for example, by means of compressed air.
  • the process can work with compressed air, for example, to keep the sensors dust-free or to make them dust-free again after a certain time.
  • Magnetic solid particles can be removed, for example, by means of a capture magnet.
  • the catching magnet (or optionally several catching magnets) can catch metal chips that are produced before they reach the scale that can be detected by sensors and/or the bias magnet of the sensor. These metal shavings occur almost exclusively on the chisel tip and on the front impact surface of the chisel holder as a result of the impact of the machine chisel on this and the attack on the rock. Steel chips that accumulate on the bias magnet can falsify its signal in the form of a level weakening and/or level shift proportional to the mass of the deposit. If the material is not removed, this corresponds to sensor wear.
  • the method serves to avoid wear on the reference body and/or the one or more sensors and to continuously maintain the specified detection quality during operation of the removal system.
  • the process can be automated by using specific patterns in the readings to automatically detect contamination of the sensor area.
  • the method 1100 may include removing a material using the machine bit received in the bit holder before and/or after removing the solid particles (in 1104).
  • FIG. 12A shows the locking device 202, 204 according to various embodiments 1200a, in which the locking device 202, 402 has the reference body or is formed from it (then also referred to as locking device 1200).
  • This locking device 1200 simplifies design and/or makes it easier to retrofit an existing design.
  • the locking device 1200 can be configured as a securing device (e.g. locking ring) which is configured to be inserted into a recess (e.g. groove or bore) of the locking structure 110 (e.g. the shank 104) or otherwise positively connected to the shank 104 .
  • a safety device can be set up as a knock-in safety device, i.e. set up to be knocked into the recess.
  • a (e.g. open) locking ring serves as a locking device 1200 which can be inserted into a circumferential groove 110 of the shank 104 .
  • a (e.g. open) locking ring serves as a locking device 1200 which can be inserted into a circumferential groove 110 of the shank 104 .
  • the connection between shaft 104 and locking device 1200 does not necessarily have to be rigid, but can optionally have some play. This can still be sufficient, for example, to detect a rotation of the chisel 100 by sensors.
  • the (e.g. toothed) retaining ring can have (or be formed from) one or more than one (e.g. tooth-shaped) scale 112 made of the magnetizable material, which, for example have a distance from each other.
  • the detectable scale of the retaining ring can have elongated structures 112 (e.g. profiles, e.g. teeth) that run along a surface (e.g. lateral surface) of the retaining ring essentially parallel to the longitudinal axis 107 (e.g. in direction 105) or are arranged concentrically .
  • FIG. 12B shows a removal device 200 according to various embodiments, which has the machine chisel 100 and the holding device 300 with the locking device 1200, according to various embodiments 1200b in a schematic perspective view and FIG. 12B shows the removal device 200 in a schematic cross-sectional view 1200c from direction 105.
  • the shaft can be removed from the receiving space.
  • Example 1 is a machine bit, comprising: a chisel point, a shank that (e.g. at an angle (e.g. 0° or more, e.g. 5° or more, e.g. 10° or more)) away from the chisel point along a longitudinal axis of the machine bit extends; a reference body which has at least one (i.e. one or more than one) scale that can be detected by sensors (e.g. made of a magnetizable material or comprising the magnetizable material); wherein the reference body, the shank and the chisel tip are rigidly (e.g. positively or materially) connected to one another; and/or wherein the reference body is positively connected to the shaft (e.g. interlocking) or is at least set up for this purpose.
  • a chisel point e.g. at an angle (e.g. 0° or more, e.g. 5° or more, e.g. 10° or
  • Example 2 is set up according to Example 1, with the chisel point being arranged on a first end face of the shank and/or being rigidly connected to it.
  • Example 3 is set up according to Example 1 or 2, with the reference body being arranged on and/or rigidly connected to a second end face of the shaft, which is preferably opposite the first end face.
  • Example 4 is set up according to one of Examples 1 to 3, wherein the at least one scale is at least partially arranged in a (e.g. internal or external) cavity (e.g. extending into the shaft along the longitudinal axis) of the reference body.
  • a (e.g. internal or external) cavity e.g. extending into the shaft along the longitudinal axis) of the reference body.
  • Example 5 is set up according to one of Examples 1 to 4, the magnetizable material having one or more than one permanent magnet, by means of which the scale that can be detected by sensors is formed.
  • Example 6 is set up in accordance with one of Examples 1 to 5, with the sensor-detectable magnetic scale being formed from a magnetizable but not permanently magnetic material.
  • Example 7 is set up according to any of Examples 1 to 6, wherein the at least one scale has one or more than one magnetic pole, each magnetic pole being provided by means of the magnetizable material and/or providing a scale element of the scale.
  • Example 8 is set up according to any one of Examples 1 to 7, wherein the reference body has one or more indentations, each indentation providing a scale element of the scale.
  • Example 9 is set up according to one of Examples 1 to 8, wherein the at least one scale has: a first scale having a plurality of indentations whose spacing and/or extent spans a dimension of the scale along a closed path, and/or a second scale, which has a plurality of indentations, the spacing and/or extension of which spans a dimension of the scale towards the shaft.
  • Example 10 is set up according to example 9, wherein each of the indentations of the second scale forms a trench that extends along the longitudinal axis and/or toward the chisel point, and/or wherein each of the indentations of the first scale forms a trench that extends along the is extended in a closed path.
  • Example 11 is set up according to one of Examples 1 to 10, wherein the at least one scale has: a third scale, which has a plurality of (e.g. concentric or radial) indentations, the spacing and/or extent of which spans a dimension of the scale transverse to the longitudinal axis.
  • a third scale which has a plurality of (e.g. concentric or radial) indentations, the spacing and/or extent of which spans a dimension of the scale transverse to the longitudinal axis.
  • Example 12 is arranged according to Example 11, wherein each of the third scale indentations forms a trench running around the longitudinal axis and/or wherein each of the third scale indentations forms a trench running toward the longitudinal axis.
  • Example 13 is set up according to one of Examples 1 to 12, with the reference body and the shaft being detachably connected to one another (e.g. by means of a positive fit).
  • Example 14 is set up according to any one of Examples 1 to 13, wherein the shank is a round shank.
  • the machine bit according to any one of examples 1 to 14 may optionally further comprise: a cutter head extending away from the chisel tip along the longitudinal axis towards the shank, the cutter head and the shank being integrally bonded.
  • Example 16 is a holding device comprising: a bit holder having an opening for receiving a machine bit (e.g. a machine bit according to any one of Examples 1 to 15), a locking device (e.g. first type or second type) arranged with the in the opening mounted machine bit to form a form fit that limits a movement of the machine bit along a longitudinal axis of the machine bit, a receiving area (e.g. a cavity) for receiving a section (e.g.
  • the machine bit having a reference body) of the machine bit which is exposed towards the opening (e.g. along the longitudinal axis); at least one sensor, which is arranged on the receiving area and is set up to detect the section extending into the receiving area (e.g. its sensor-detectable scale) without contact, with the locking device (e.g. ring-shaped or ring segment-shaped) (e.g. its locking ring or locking pin) preferably having a (eg ring-shaped or ring-segment-shaped) reference body (or is formed therefrom) which has (or is formed from) at least one scale which can be detected by sensors using the at least one sensor and is made of a magnetizable material.
  • the locking device e.g. ring-shaped or ring segment-shaped
  • the locking device e.g. ring-shaped or ring segment-shaped
  • the locking device e.g. ring-shaped or ring segment-shaped
  • the locking device e.g. ring-shaped or ring segment-
  • Example 17 is set up according to example 16, wherein the at least one sensor is set up: a distance of the reference body from the sensor and/or a distance (e.g. amplitude) by which the reference body moves relative to the bit holder and/or a frequency with which the reference body moves to detect.
  • a distance of the reference body from the sensor and/or a distance (e.g. amplitude) by which the reference body moves relative to the bit holder and/or a frequency with which the reference body moves to detect.
  • Example 18 is set up according to either of Examples 16 or 17, wherein the sensor is rigidly connected to the bit holder.
  • Example 19 is set up according to any one of Examples 16 to 18, wherein the at least one sensor comprises: one or more than one magnetoresistive sensor, one or more than one Hall sensor; one or more capacitive sensors; and/or one or more inductive sensors (e.g. an eddy current sensor).
  • the at least one sensor comprises: one or more than one magnetoresistive sensor, one or more than one Hall sensor; one or more capacitive sensors; and/or one or more inductive sensors (e.g. an eddy current sensor).
  • Example 20 is set up according to one of Examples 16 to 19, wherein the at least one sensor is set up to detect a field emanating from and/or influenced by the machine chisel, the field preferably being a magnetic field and/or an electric field.
  • Example 21 the fixture according to any one of Examples 16 to 20 may further include: a chisel bushing disposed in the opening and supporting the sensor.
  • Example 22 is set up according to example 21, with the bit bushing having a greater hardness than the bit holder.
  • Example 23 is set up according to Example 21 or 22, with the chisel bushing: being in one piece (e.g. in the form of a, e.g. cap-shaped, sleeve) and/or being at least partially closed along the longitudinal axis (e.g. except for bores), or being in several parts (e.g. in form of a part sleeve), of which a (e.g. second) part of the chisel bushing has the receiving area and can preferably be attached to another (e.g. first) part of the chisel bushing or the chisel holder, the at least one sensor preferably being on the part that contains the receiving area has, is arranged.
  • the chisel bushing being in one piece (e.g. in the form of a, e.g. cap-shaped, sleeve) and/or being at
  • Example 24 is set up according to one of Examples 16 to 23, with the at least one sensor being set up to indicate a translation of the machine chisel parallel to the chisel axis and/or a translation of the machine chisel transverse to the chisel axis and/or a rotation of the machine chisel about the longitudinal axis of the machine chisel and /or to detect rotation of the drill bit perpendicular to the longitudinal axis of the drill bit.
  • Example 25 is set up according to any one of Examples 16 to 24, wherein the locking device is set up such that the machine bit is provided with one or more rotational degrees of freedom when the positive locking is formed.
  • Example 26 is configured according to any one of Examples 16 to 25, wherein the locking device is configured such that the machine bit is provided with one or more than one degree of translational freedom when the positive locking is formed.
  • Example 27 is configured according to any one of Examples 16 to 20, wherein the opening extends along a direction into the bit holder and wherein the opening is located rearward of the receiving area with respect to the direction; and wherein the locking device is set up to form a form fit with the machine chisel received in the opening, which rigidly connects the machine chisel (e.g. a shank of the machine chisel) to the chisel holder (limiting, for example, 3 translational degrees of freedom and 3 rotational degrees of freedom of the machine chisel).
  • the machine bit can be a flat bit.
  • Example 28 is set up according to example 27, with the sensor being set up to detect a chisel head of the machine chisel that extends into the receiving area as a section without contact.
  • Example 29 is set up according to example 27 or 28, wherein the at least one sensor is set up to detect a mechanical change (eg movement and/or deformation) of the machine bit.
  • the at least one sensor can be set up to detect a movement of the sensor-detectable scale resulting from the deformation of the machine chisel.
  • the at least one sensor can be set up to detect a movement of the entire scale that can be detected by sensors and/or a compression of the scale that can be detected by sensors (e.g. a relative Movement of individual elements of the sensory detectable scale to each other) detect. Since the movement of the machine chisel can result from a deformation of the machine chisel, the at least one sensor can be set up to detect a deformation of the machine chisel (for example the chisel head).
  • a deformation of the machine chisel for example the chisel head
  • Example 30 is set up according to examples 28 and 29, with the at least one sensor being set up to detect a deformation of the chisel head (e.g. a movement of the sensor-detectable scale due to a deformation of the chisel head).
  • a deformation of the chisel head e.g. a movement of the sensor-detectable scale due to a deformation of the chisel head.
  • the holding device according to any one of examples 16 to 30 can optionally further comprise: a cleaning device configured to remove solid particles adhering to the machine bit and/or the bit holder and/or which are arranged between the machine bit and the bit holder removed (e.g. abraded and/or magnetically bound).
  • a cleaning device configured to remove solid particles adhering to the machine bit and/or the bit holder and/or which are arranged between the machine bit and the bit holder removed (e.g. abraded and/or magnetically bound).
  • Example 32 is a removal system, comprising: a holding device according to any one of examples 16 to 31, optionally the machine bit (e.g. set up according to one of examples 1 to 15) and optionally a signal processing system (e.g. implemented in a cloud or a remote control) that is set up to output a signal based on the machine bit detected by the at least one sensor.
  • a signal processing system e.g. implemented in a cloud or a remote control
  • Example 33 is set up according to example 32, wherein the signal processing system is set up to determine an indication of a mechanical change (e.g. movement and/or deformation) of the machine bit based on the machine bit detected by the at least one sensor, the signal being based on the indication .
  • a mechanical change e.g. movement and/or deformation
  • Example 34 is set up according to example 32 or 33, with the signal processing system being set up to determine an indication of a force acting on the machine chisel based on a parameter (e.g. the displacement, s, or the spring deflection of the machine chisel relative to the chisel holder), which represents a spring force acting on the machine bit, the signal being based on the indication.
  • the parameter can be determined, for example, based on the machine tool detected by the at least one sensor, or it can be stored in a data memory.
  • Example 35 is set up according to one of Examples 32 to 33, wherein the signal processing system is set up to determine the signal based on a mechanical change (e.g. movement and/or deformation) of the machine bit relative to the bit holder detected by the at least one sensor.
  • a mechanical change e.g. movement and/or deformation
  • Example 36 is arranged in accordance with any one of Examples 32 to 35, wherein the signal represents a condition of an object excavated by the machine bit.
  • Example 37 is arranged according to any one of Examples 32 to 36, wherein the signal represents a condition of the tool bit, preferably a wear condition of the tool bit.
  • the removal system according to any one of examples 32 to 37 can optionally further comprise: an actuator configured to influence a movement of the bit holder based on the signal.
  • Example 39 is a method (e.g., a method of transferring a reference body) comprising: removing a reference body from a first machine bit (e.g., by releasing a rigid connection between a chisel point of the first machine bit and the reference body), and then adding the reference body to a second machine chisel in such a way that a rigid connection is formed between a chisel tip of the second machine chisel and the reference body, the reference body having a magnetizable material that forms a scale that can be detected by sensors, the machine chisel being set up, for example, according to one of Examples 1 to 15.
  • Example 40 is a method (e.g. a method for changing a machine bit), comprising: removing a first machine bit, which has a reference body, from a bit holder, inserting a second machine bit, which has the reference body, into a bit holder, with a rigid connection between a chisel point of the second machine chisel and the reference body is formed; wherein the reference body has a magnetizable material that forms a scale that can be detected by sensors, wherein the machine chisel is set up, for example, according to one of examples 1 to 15 and/or the bit holder is set up, for example, according to one of examples 16 to 31.
  • Example 41 is a method comprising: removing a material using a machine bit having a reference body; Detecting a mechanical change (e.g. movement and/or deformation) of the reference body (e.g. due to a movement of the machine chisel as a whole and/or a deformation of the machine chisel) relative to a chisel holder, into which the machine chisel is inserted counter to a longitudinal direction of the machine chisel, by means of at least one sensor of the chisel holder when removing the material; Outputting a signal based on the detected mechanical change (e.g.
  • a mechanical change e.g. movement and/or deformation
  • Example 42 is a method (e.g. a method for functional testing of a sensor), comprising: determining a mechanical response of a reference body of a machine bit, which is accommodated in a holding device, to a mechanical excitation of the machine bit (e.g. relative to the holding device and/or from a reference position); and classifying a sensor of the holding device, by means of which the response is detected, based on a comparison of the response detected by the sensor with a stored reference response.
  • a method for functional testing of a sensor comprising: determining a mechanical response of a reference body of a machine bit, which is accommodated in a holding device, to a mechanical excitation of the machine bit (e.g. relative to the holding device and/or from a reference position); and classifying a sensor of the holding device, by means of which the response is detected, based on a comparison of the response detected by the sensor with a stored reference response.
  • Example 43 is arranged in accordance with example 42, further comprising: generating instructions for stimulating deflection of the machine bit received in a fixture.
  • Example 44 is set up according to example 42 or 43, further comprising: generating a signal indicative of a result of the classification, preferably whether the response of the machine bit meets a stored criterion, the criterion preferably being met if a deviation of the response of the machine bit from of a stored reference response is smaller than a (e.g. stored) threshold value.
  • the method according to one or more of Examples 42 to 44 enables contamination to be detected in the recording area, on the scale and/or on the at least one sensor.
  • Example 45 is a method for operating a removal device (e.g. for restoring and/or maintaining the function of a sensor of the removal device), which uses a machine bit (e.g. a machine bit according to one of examples 1 to 15) arranged in a holding device according to one of examples 16 to 31. the method comprising: removing particulate matter adhering to a machine bit and/or the bit holder and/or located between the machine bit and the bit holder, preferably by ablating and/or magnetically binding (e.g., trapping) the particulate matter; and removing a material by means of the machine bit received in the bit holder before and/or after removing the solid particles.
  • a machine bit e.g. a machine bit according to one of examples 1 to 15
  • the method comprising: removing particulate matter adhering to a machine bit and/or the bit holder and/or located between the machine bit and the bit holder, preferably by ablating and/or magnetically binding (e.g.,
  • example 46 which is preferably set up according to one of examples 1 to 45, the reference body is attached to the cutter shank at an end of the cutter shank opposite the cutter head, is embedded in it or is part of the chisel shank (e.g. attached to the rear of the chisel or part of the chisel shank). .
  • the scale adjoins a convex outer surface of the bit shank and/or reference body (e.g. arranged externally); or the scale borders on a concave inner surface of the chisel shank and/or reference body (e.g. arranged internally), for example if the reference body has a cavity (e.g. at an end of the Bit shank arranged) which is bounded by the concave inner surface.
  • the cavity can be set up, for example, to accommodate the at least one sensor, for example if this is at least partially extended into the cavity during operation.
  • the at least one sensor is attached to the bit socket and/or arranged below the opening for receiving the machine bit.
  • the at least one sensor is arranged in the bit socket or at least attached to it.
  • the chisel socket is preferably penetrated by an opening (e.g. forming a passage running transversely to the chisel axis), into which the at least one sensor extends and/or through which the at least one sensor of the chisel detects, and/or which faces the receiving area the at least one sensor exposed.
  • the at least one sensor can be exposed to the outside.
  • the at least one sensor is arranged such that a distance of the sensor from the machine bit when received in the opening of the holder is less than about 1 cm (centimeters), e.g., about 0.5 cm, e.g., about 0.2 cm, e.g., about 0.1 cm.
  • Example 51 which is preferably set up according to any one of Examples 1 to 50, the at least one sensor is arranged such that it is spaced from (e.g. not touching) the machine bit when received in the opening of the holding device.
  • Example 52 which is preferably set up according to one of Examples 1 to 51, the scale has one or more than one edge (preferably formed by means of the magnetizable material), of which, for example, an edge is adjacent to a (e.g. rear) end face of the chisel and /or of which, for example, an edge borders on a depression (eg groove or chamfer) of the chisel.
  • the scale can preferably be formed by means of exactly one edge of the magnetizable material, which can be detected by the at least one, for example.

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Abstract

Ein Maschinenmeißel (100), eine Haltevorrichtung (300), ein Abtragsystem (600) und Verfahren werden bereitgestellt, wobei der Maschinenmeißel (100) aufweisen kann: eine Meißelspitze (102); einen Schaft (104), der sich von der Meißelspitze weg entlang einer Längsachse (107) des Maschinenmeißels erstreckt; und einen Referenzkörper (106), der zumindest einen sensorisch erfassbaren Maßstab (112) aus einem magnetisierbaren Material aufweist; wobei der Referenzkörper, der Schaft und die Meißelspitze starr miteinander verbunden sind. Die Haltevorrichtung (300) kann aufweisen: einen Meißelhalter (302) mit einer Öffnung (316) zum Aufnehmen eines Maschinenmeißels; eine Arretierungsvorrichtung (202, 402), welche eingerichtet ist, mit dem in der Öffnung aufgenommenen Maschinenmeißel einen Formschluss zu bilden, der eine Bewegung des Maschinenmeißels begrenzt; einen Aufnahmebereich (320) zum Aufnehmen eines Abschnitts des Maschinenmeißels, wobei der Aufnahmebereich zu der Öffnung hin freiliegt; und zumindest einen Sensor (306), welcher an dem Aufnahmebereich angeordnet ist und eingerichtet ist, den in den Aufnahmebereich hinein erstreckten Abschnitt berührungslos zu erfassen, und/oder wobei der Referenzkörper (106) eingerichtet ist, mit dem Schaft (104) formschlüssig verbunden zu werden.

Description

Beschreibung
Maschinenmeißel, Haltevorrichtung, Abtragsystem und Verfahren
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen einen Maschinenmeißel, eine Haltevorrichtung, ein Abtragsystem und ein Verfahren, z.B. ein Verfahren einen Maschinenmeißel betreffend.
Im Rahmen der Rohstoffproduktion im Bergbau ist die Bedeutung kleinerer Lagerstätten für zahlreiche Wertminerale gestiegen, da vergleichsweise große Lagerstätten erschöpft und/oder schwerer aufzufinden sind. Hierbei kann eine selektive Gewinnung des jeweiligen Minerals wünschenswert sein, also Verfahren die darauf abzielen, dass das Mineral möglichst gering verdünnt durch Begleitminerale (z.B. Gangminerale, Einschlüsse und/oder Taubgestein) abgebaut wird. Dadurch wird der Aufwand bei der nachfolgenden Aufbereitung der Rohminerale (z.B. beim Transport, bei der Zerkleinerung, bei der mechanischen und chemischen Abscheidung der Wertstoffe) und bei der Aufhaldung von Reststoffen reduziert. Gleichzeitig kann die selektive Gewinnung selbst aufwendiger sein als herkömmliche Gewinnungsverfahren wie Bohren und Sprengen. Sofern die selektive Gewinnung in der Gesamtbilanz Stoffströme und Energieaufwände verringert, führt sie zu einem sowohl nachhaltigeren als auch wirtschaftlicheren Bergbau und verringert Umweltschädigungen.
Ein selektiver Abbau von Mineralien kann von einem Bediener einer Gesteinsabbaumaschine manuell realisiert werden, wobei sich der Bediener herkömmlicherweise auf visuelle Informationen bezüglich der abgebauten Gesteine und gegebenenfalls auf zuvor erhobene Informationen aus Bohrdaten (auch als Erkundungsbohrungen bezeichnet), Stoßinspektionen und/oder Ortsbrust-Kartierungen stützt. Allerdings führen Wasser, abgebautes Material (auch als Haufwerk bezeichnet) oder die beim Gesteinsabbau erzeugte Staubentwicklung häufig zu einer eingeschränkten Sicht des Bedieners, so dass Änderungen des Verlaufs oder der Beschaffenheit der wertmineralhaltigen Erzkörper nicht kontinuierlich verfolgt werden können.
Der Abbauprozess muss daher regelmäßig unterbrochen werden, um den Stoß visuell zu inspizieren, sobald sich beispielsweise der Staub gelegt hat. Dies führt zu einem erheblichen Zeitaufwand, einer geringeren Abbauleistung und damit höheren Mineralgewinnungskosten. Da während des Gesteinsabbaus keine aktuellen Informationen vorliegen, ist eine unmittelbare Prozesskontrolle des selektiven Abbaus zwischen den Stoßinspektionen nicht möglich. Dies führt zu einem erhöhten Anteil von Begleitmineralen im abgebauten Roherz und entsprechend hohen Aufwendungen für die nachfolgende Aufbereitung, wie voranstehend beschrieben. Auch die genannten Erkundungsbohrungen, Stoßinspektionen und/oder Ortsbrust-Kartierungen erfordern eine Unterbrechung des Gesteinsabbaus und erhöhen damit den Zeitaufwand. Ähneln sich Wertmineral und Taubgestein optisch, so kann auch die visuelle Inspektion (z.B. Untertage) nur bedingt Informationen liefern. Ferner ist der Zugewinn durch eine visuelle Inspektion des Stoßes sehr stark von den Fähigkeiten und Erfahrungen des Bedieners abhängig und benötigt daher erfahrenes Personal. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass ein selektiver Abtrag von Material (z.B. Gesteinsabbau) signifikant verbessert werden kann, wenn im fortlaufenden Prozess Informationen über das abgetragene bzw. abzutragende Material bereitgestellt werden, auch wenn die Sicht des Bedieners auf die Ortsbrust eingeschränkt ist. Hierbei wurde erkannt, dass sich solche Informationen besser gewinnen lassen, indem Parameter des Maschinenmeißels, welcher von der Abbaumaschine (z.B. Gesteinsabbaumaschinen) zum Abtragen des Materials verwendet wird, unmittelbar sensorisch erfasst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Bewegungen des Maschinenmeißels relativ zu dem Meißelhalter während des Abtragens sensorisch erfasst und basierend darauf Informationen bezüglich des abgetragenen bzw. abzutragenden Materials (z.B. eine Art und/oder physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise eine Härte, des Materials) ermittelt werden. Dies verbessert die Datenlage und damit die Steuerung der Materialabtragmaschine (z.B. Gesteinsabbaumaschine) derart, dass ein selektiver Materialabtrag (z.B. Gesteinsabbau) verbessert wird und erfordert ferner keine Unterbrechungen des Abtragens zum Zweck der visuellen Überwachung. Anschaulich kann ein selektiver Materialabtrag mit geringer Verdünnung unabhängig von einer Staubentwicklung oder Verdeckung durch bereits gewonnenes Material (Haufwerk) auch dann realisiert werden, wenn sich der Verlauf oder die Konsistenz des Erzkörpers räumlich verändert. Die obenerwähnten Informationen bezüglich des abgetragenen bzw. abzutragenden Materials können mittels der hierin beschriebenen Ausführungsformen zudem unabhängig von den Fähigkeiten und Erfahrungen des Bedieners und auch ganz ohne einen unmittelbaren Bediener (z.B. bei einer autonom arbeitenden Gewinnungsmaschine) ermittelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Maschinenmeißel, eine Haltevorrichtung, ein Abtragsystem und ein Verfahren bereitgestellt, welche einen selektiven Materialabtrag (z.B. beim Gesteinsabbau, Tiefbau, Hochbau, Tunnelbau, Abbruch, etc.) verbessern, und es beispielsweise dadurch ermöglichen, die Effizienz eines Abtragsystems bzw. eines Abtragprozesses zu erhöhen und damit Betriebskosten zu verringern. Zum Beispiel im Gesteinsabbau führt der verbesserte selektive Gesteinsabbau auch zu einem verringerten Aufwand (und damit Kosten) einer Aufbereitung des abgebauten Gesteins.
Anschaulich wurde erkannt, dass ein Maschinenmeißel mit einem sensorisch erfassbaren Maßstab es ermöglicht, eine mechanische Anregung des Maschinenmeißels (z.B. Bewegungen des gesamten Maschinenmeißels oder zumindest eines Teils dessen aufweisend) zu erfassen, und dass diese direkt von dem abzutragenden Material abhängig ist und somit Rückschlüsse auf Eigenschaften des abzutragenden Materials ermöglicht. Diese Anregung des Maschinenmeißels kann durch die beim Materialabtragen erzeugte Gegenkraft, aber auch zum Zweck der Wartung und Prüfung separat davon hervorgerufen werden. Gemäß einer ersten exemplarischen Implementierung kann der Maschinenmeißel (z.B. ein Rundschaftmeißel) mit Spiel in einer Haltevorrichtung aufgenommen sein, wobei die Bewegung des gesamten Maschinenmeißels in der Haltevorrichtung innerhalb des Spiels erfasst wird, beispielsweise um darauf basierend Informationen bezüglich des abgetragenen Materials zu ermitteln. Gemäß dieser oder einer dazu alternativen zweiten exemplarischen Implementierung kann die Verformung des Maschinenmeißels (z.B. eine dadurch verursachte Bewegung des Meißelkopfes) erfasst werden, vorzugsweise wenn der Maschinenmeißel (z.B. ein Flachmeißel) starr an der Haltevorrichtung befestigt ist, beispielsweise um darauf basierend Informationen bezüglich des abgetragenen Materials zu ermitteln.
Es zeigen
Figuren 1A bis 1 H jeweils einen Maschinenmeißel 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figur 2A eine Abtragvorrichtung 200 bestehend aus einem Maschinenmeißel 100 und einer Haltevorrichtung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figuren 2B bis 2U jeweils verschiedene Komponenten der in Figur 2A gezeigten Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, welche selbstverständlich auch als einzelne Baugruppe separat von der Abtragvorrichtung 200 bereitgestellt werden können;
Figuren 3A bis 3C jeweils eine Haltevorrichtung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figur 3D eine Datenverarbeitungsvorrichtung 330 gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
Figur 4A eine Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figur 4B eine Abtragvorrichtung 200 mit einer Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figuren 5A bis 5E Aspekte eines Prozesses eines Materialabtragens;
Figuren 6A bis 6C jeweils ein Abtragsystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
Figuren 7 bis 11 jeweils ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
Figuren 12A bis 12C jeweils verschiedene Ausführungsformen, in denen die Arretierungsvorrichtung den Referenzkörper aufweist. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen einen Maschinenmeißel. Ein Maschinenmeißel, wie hierin verwendet, kann als Werkzeug verstanden werden, welches aus starr miteinander (z.B. stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig) verbundenen Komponenten bestehen kann. Der Maschinenmeißel kann entlang einer Längsachse längserstreckt (z.B. von seiner Rückseite zu seiner Vorderseite) sein. Der Maschinenmeißel kann eine Meißelspitze aufweisen (anschaulich auf der Vorderseite), durch welche hindurch beispielsweise die Längsachse des Maschinenmeißels verlaufen kann. Die Meißelspitze bildet beispielsweise den vorderseitigen Rand des Meißels und kann eine sich zur Vorderseite hin verjüngende (z.B. konische) Form aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird Richtungsterminologie verwendet, wie „entlang“, parallel“, „quer“, etc. Es wird verstanden, dass sich diese Begriffe auf Vorzugsrichtungen beziehen, wie beispielsweise einer Längserstreckung oder einer Kontur einer Struktur oder eines Körpers. Zum Beispiel kann sich eine Struktur (z.B. eine Vertiefung) entlang eines Pfades erstrecken mit der Längserstreckung des Pfades als Vorzugsrichtung. Die Richtungsterminologie kann hierbei angeben, wie die Vorzugsrichtung (z.B. entlang des Pfades) bezüglich der Vorzugsrichtung einer anderen Struktur oder bezüglich einer Achse (z.B. der Längsachse) ausgerichtet ist. Folglich beschreibt die Richtungsterminologie eine Lagebeziehung. Eine räumliche Lage kann hierbei sowohl einen Ort (z.B. in dem Koordinatensystem 101 , 103, 105) als auch eine Orientierung beschreiben.
Zwei oder mehr der Komponenten des Maschinenmeißels können optional Teil eines monolithischen Körpers sein, z.B. aus einem Stück gefertigt sein. Beispiele für die Komponenten des Maschinenmeißels weisen auf: einen Schaft (auch als Meißelschaft bezeichnet) und einen Meißelkopf. Der Meißelkopf und/oder der Meißelschaft können beispielsweise Rotationskörper sein. Der Meißelkopf kann eine Meißelspitze aufweisen (anschaulich auf der Vorderseite des Maschinenmeißels) und kann auf seiner der Meißelspitze gegenüberliegenden Seite bzw. der Rückseite des Maschinenmeißels zugewandten Seite mit dem Schaft (der sich Richtung der Rückseite erstreckt) verbunden sein, z.B. stoffschlüssig. Der Meißelkopf kann alternativ oder zusätzlich einen Kragen (auch als Meißelkragen bezeichnet) aufweisen, der von der Meißelspitze und/oder dem Meißelschaft hervorsteht.
Optional kann der Meißelkopf einen Meißelstift aufweisen, welcher die Meißelspitze aufweist. Der Meißelstift weist vorzugsweise eine größere Härte auf als der Meißelkragen und/oder als der Meißelschaft. Der Meißelstift kann beispielsweise in dem Meißelkragen eingebettet, z.B. eingepresst sein. Der Meißelstift kann kegelförmig, parabelförmig oder abgestuft sein.
Der Meißelstift kann beispielsweise keramisch sein oder zumindest eine Keramik (z.B. ein Karbid, wie beispielsweise Wolframkarbid, und/oder Nitrid) aufweisen oder daraus hergestellt sein. Der Meißelkragen und/oder der Meißelschaft können metallisch sein oder zumindest ein Metall, z.B. Stahl, aufweisen oder daraus hergestellt sein.
Eine starre Verbindung, wie hierin verwendet, kann verstanden werden als gelenkfreie Verbindung, z.B. alle Freiheitsgrade blockierend. Zwei miteinander starr verbundene geometrische Objekte (z.B. Körper bzw. Abschnitte) können ortsfest relativ zueinander eingerichtet sein und alle darauf wirkenden Kräfte vollständig miteinander austauschen. Eine starre Verbindung ist eine Verbindung, mit der die geometrischen Objekte während ihrer Bewegung fest und ortsfest relativ zueinander miteinander verbunden bleiben. Beispielsweise kann eine starre Verbindung aufweisen: eine stoffschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige (z.B. mittels Einpressens oder Aufschrumpfens hergestellte) Verbindung, und/oder eine (z.B. alle Freiheitsgrade blockierende) formschlüssige (z.B. mittels Verschraubens und/oder Einrastens hergestellte) Verbindung.
Ein magnetisierbares Material (auch als Magnetmaterial bezeichnet) kann hierin verstanden werden als ein Material, das eine magnetische Permeabilitätszahl von deutlich mehr als 1 aufweist, z.B. Ferrite mit 4 bis 15.000, Kobalt mit 80 bis 200 oder Eisen mit 300 bis 10.000. Das Magnetmaterial kann beispielsweise ferromagnetisch, antiferromagnetisch oder ferrimagnetisch sein. Das Magnetmaterial kann beispielsweise hartmagnetisches Magnetmaterial und/oder weichmagnetisches Magnetmaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Magnetmaterial kann eine magnetische Polarisierung, z.B. eine Magnetisierung, aufweisen, so dass mittels des Magnetmaterials ein Dipol bereitgestellt ist. Als unmagnetisches Material (auch als nichtmagnetisierbares Material bezeichnet) kann hierin ein Material verstanden werden, das eine magnetische Permeabilität von ungefähr 1 aufweist (z.B. ein paramagnetisches oder auch ein leicht diamagnetisches Material wie Kupfer), z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,9 bis ungefähr 5, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,1. Das hartmagnetische Magnetmaterial kann eine Koerzitivfeldstärke größer als ungefähr 500 Kiloampere pro Meter (kA/m) aufweisen, z.B. größer als ungefähr 1000 kA/m.
Das hartmagnetische Magnetmaterial (auch als dauermagnetisches Magnetmaterial bezeichnet) kann beispielsweise einen oder mehr als einen Permanentmagneten (auch als Dauermagnet bezeichnet) aufweisen oder daraus gebildet sein. Als Permanentmagnet (auch als permanentmagnetischer Polkörper bezeichnet) kann ein Körper aus einem hartmagnetischen Magnetmaterial verstanden werden. Das hartmagnetische Magnetmaterial kann beispielsweise eine chemische Verbindung und/oder eine Legierung aufweisen.
Das hartmagnetische Magnetmaterial kann Eisen, Cobalt und/oder Nickel aufweisen (z.B. ein Ferrit). Das hartmagnetische Magnetmaterial kann ein Seltenerdmetall (wie z.B. Neodym, Samarium, Praseodym, Dysprosium, Terbium und/oder Gadolinium), Eisen, Kobalt und/oder Nickel aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Neodym, Eisen und/oder Bor aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus. Alternativ oder zusätzlich kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Aluminium, Nickel und/oder Kobalt aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus. Alternativ oder zusätzlich kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Samarium und/oder Kobalt aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus.
Das hartmagnetische Magnetmaterial kann beispielsweise Neodym-Eisen-Bor (Nd2Fei B) oder Samarium-Cobalt (SmCos und Sr Coiz) aufweisen oder daraus gebildet sein. Allgemeiner gesprochen kann das hartmagnetische Magnetmaterial (z.B. der oder jeder Permanentmagnet) ein Seltenerdmagnetmaterial (wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) oder Samarium-Kobalt (SmCo)), ein Ferrit- Magnetmaterial (z.B. ein Hartferrit-Magnetmaterial), ein Bismanol-Magnetmaterial und/oder ein Aluminium-Nickel-Kobalt-Magnetmaterial aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das weichmagnetische Magnetmaterial kann eine Koerzitivfeldstärke von weniger als ungefähr 500 kA/m aufweisen, z.B. von weniger als ungefähr 100 kA/m, z.B. von weniger als ungefähr 10 kA/m, z.B. von weniger als ungefähr 1 kA/m. Das weichmagnetische Magnetmaterial kann eine Legierung aufweisend Eisen, Nickel und/oder Cobalt, Stahl, einen Pulverwerkstoff und/oder einen Weichferrit (z.B. Nickelzinn und/oder Manganzinn aufweisend) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Hierin wird auf einen sensorisch erfassbaren Maßstab Bezug genommen. Der Maßstab kann ein sensorisch erfassbares (z.B. geometrisches und/oder magnetisches) Muster aufweisen, welches mehrere Strukturen (in dem Zusammenhang auch als Maßstabelement bezeichnet) aufweist. Als Struktur kann in diesem Zusammenhang eine geometrische (z.B. im Fall eines Profils) und/oder magnetische (z.B. im Fall eines Magnetpols) Variation verstanden werden, welche sensorisch erfasst werden kann. In einigen Ausführungsformen kann jedes Maßstabelement ein geometrisches Profil aufweisen und/oder aus einem Magnetmaterial gebildet sein. Ein profiliertes Magnetmaterial verbessert beispielsweise die sensorische Erfassbarkeit des Maßstabs. Die geometrische Ausdehnung jedes Maßstabelements spannt eine Dimension des Maßstabs (auch als Maßstabdimension bezeichnet) auf und kann mittels des Sensors in eine geometrische Angabe überführt werden, z.B. eine Strecke oder einen Winkel. In einigen Ausführungsformen weist der sensorisch erfassbare Maßstab eine oder mehr als eine Kante auf, z.B. eine an eine Stirnseite des Meißelschafts angrenzende Kante und/oder eine entlang eines geschlossenen Pfads (in dem beispielsweise die Meißelachse angeordnet ist) verlaufende Kante.
Als Sensor (auch als Detektor bezeichnet) kann ein Wandler verstanden werden, der eingerichtet ist, eine zu dem Sensortyp korrespondierende Eigenschaft seiner Umgebung (z.B. qualitativ oder quantitativ) als Messgröße zu erfassen, z.B. eine physikalische Eigenschaft, eine chemische Eigenschaft und/oder eine stoffliche Beschaffenheit. Die Messgröße ist diejenige physikalische Größe (auch als Regelgröße bezeichnet), der die Messung mittels des Sensors gilt. Ein Beispiel für eine quantitativ erfasste Messgröße ist beispielsweise eine Magnetfeldstärke, deren Ist-Zustand mittels des Sensors in einen Messwert überführt werden kann.
Jeder Sensor kann Teil einer Messkette sein, welche eine entsprechende Infrastruktur (z.B. Prozessor, Speichermedium und/oder Bussystem und dergleichen aufweisend) aufweist. Die Messkette kann eingerichtet sein, den entsprechenden Sensor anzusteuern, dessen erfasste Messgröße als Eingangsgröße zu verarbeiten und darauf basierend ein elektrisches Signal als Ausgangsgröße bereitzustellen, welches die erfasste Eingangsgröße repräsentiert. Beispielsweise kann die Ausgangsgröße den Messwert angeben. Die Messkette kann beispielsweise mittels einer sogenannten Steuervorrichtung implementiert sein oder werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor selbst bereits einen Teil der Messkette aufweisen, welcher erfasste Sensordaten vorverarbeitet und die vorverarbeiteten Sensordaten ausgibt. Es wird daher verstanden, dass ein sogenannter intelligenter Sensor, welcher erfasste Sensordaten vorverarbeitet und diese vorverarbeiteten Sensordaten ausgibt, etwa als digitale Zeitreihe, und ein Sensormodul, welches einen mit einer Elektronik gekoppelten Sensor aufweist (z.B. zum Erfassen einer Amplitude), auch als hierin beschriebener Sensor verstanden werden können.
FIG. 1A bis FIG. 1 H zeigen jeweils einen Maschinenmeißel 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Ansichten.
Der Maschinenmeißel 100 kann eine Meißelspitze 102 aufweisen. Der Maschinenmeißel 100 kann ferner einen Schaft 104 (auch als Meißelschaft bezeichnet) aufweisen. Der Schaft 104 kann sich von der Meißelspitze 102 weg entlang einer Längsachse 107 (auch als Meißellängsachse oder Meißelachse bezeichnet) des Maschinenmeißels 100 (z.B. in Richtung 105) erstrecken. Der Schaft 104 kann beispielsweise ein Rotationskörper bezüglich der Längsachse 107 (z.B. als Rotationsachse dienend) und/oder zylinderförmig sein. Der Schaft 104 kann zum Beispiel kreiszylinderförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schaft 104 ein Rundschaft sein. Anschaulich kann der Maschinenmeißel 100 in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen ein Rundschaftmeißel sein. Alternativ kann der Querschnitt des Schafts 104 nicht rotationssymmetrisch sein. Als nicht rotationssymmetrisch, wie hierin verwendet, kann eine endliche n-zählige Drehsymmetrie bezüglich der Längsachse 107 verstanden werden, wobei n jede natürliche Zahl größer als oder gleich 1 sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Querschnitt einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Maschinenmeißel 100 in diesem Fall ein Flachmeißel sein (siehe zum Beispiel FIG. 1 H).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel 100 einen Meißelkopf 108 aufweisen. Der Meißelkopf 108 kann sich von der Meißelspitze 102 weg entlang der Längsachse 107 zu dem Schaft 104 hin erstrecken. Der Meißelkopf 108 und der Schaft 104 können starr miteinander (z.B. stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig) verbunden sein. Zum Beispiel kann die starre Verbindung (z.B. der Formschluss und/oder Stoffschluss) eingerichtet sein, eine auf den Meißelkopf 108 wirkende Kraft (z.B. entlang der Längsachse 107) unmittelbar auf den Meißelschaft 104 zu übertragen, und vice versa. Der Meißelkopf 108 kann ein Rotationskörper bezüglich der Längsachse 107 (z.B. als Rotationsachse dienend) sein. Eine starre Verbindung mittels Formschlusses zwischen dem Schaft 104 und dem Meißelkopf 108 kann zum Beispiel erreicht werden, indem der Schaft 104 in den Meißelkopf 108 eingepresst wird, indem der Meißelkopf 108 auf den Schaft 104 (z.B. thermisch) aufgeschrumpft wird.
Eine starre Verbindung mittels Stoffschlusses zwischen dem Schaft 104 und dem Meißelkopf 108 kann zum Beispiel erreicht werden, indem der Schaft 104 und der Meißelkopf 108 als ein monolithisches Bauteil (z.B. miteinander verschweißt) oder aus einem gemeinsamen Bauteil hergestellt werden. Der Meißelkopf 108 und der Schaft 104 können beispielsweise aus einem Stück gefertigt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Schaft 104 und der Meißelkopf 108, welcher die Meißelspitze 102 aufweist, stoffschlüssig miteinander verbunden sein und einen Rotationskörper um die Längsachse 107 des Maschinenmeißels 100 bilden.
Der Meißelkopf 108 kann in einigen bevorzugten Ausführungsformen mehrteilig sein, beispielsweise einen Meißelstift 109 aufweisend (siehe zum Beispiel FIG. 1 B). Der Meißelstift 109 (z.B. eine Keramik aufweisend oder daraus bestehen) kann die Meißelspitze 102 aufweisen auf der Vorderseite des Maschinenmeißels 100. Der Meißelstift 109 kann zur Meißelspitze 102 hin eine verjüngende (z.B. konische und/oder kegelförmige) Form aufweisen. Der Meißelkopf 108 kann beispielsweise einen Kopfgrundkörper (z.B. ein Metall aufweisend oder daraus bestehen) aufweisen, in welchen der Meißelstift 109 eingebettet, z.B. eingepresst, ist. Der Kopfgrundkörper kann mit dem Schaft 104 starr verbunden sein. Der Kopfgrundkörper kann beispielsweise als Meißelkragen 111 ausgebildet sein, der von dem Schaft 104 hervorsteht. Der Meißelstift 109 kann beispielsweise in den Meißelkragen 111 eingebettet, z.B. eingepresst sein.
Der Maschinenmeißel 100 kann eine Arretierungsstruktur 110 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 1 C). Die Arretierungsstruktur 110 kann derart eingerichtet sein, dass der Maschinenmeißel 100 mittels einer Arretierungsvorrichtung (siehe hierzu beispielsweise Fig.2l) in einer Haltevorrichtung (z.B. der hierin beschriebenen Haltevorrichtung 300) formschlüssig gehalten werden kann. Der Formschluss zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Haltevorrichtung 300 kann derart eingerichtet sein, dass der Maschinenmeißel 100 mit Spiel in der Haltevorrichtung 300 angeordnet ist (d.h. deren Bewegung relativ zueinander begrenzt wird) oder dass Maschinenmeißel 100 starr mit der Haltevorrichtung 300 verbunden ist.
In dem ersten Fall kann sich der Maschinenmeißel 100 innerhalb der Grenzen des Spiels bewegen. Zum Beispiel kann ein Formschluss mit Spiel zwischen dem Schaft 104 des Maschinenmeißels 100 und der Haltevorrichtung 300 gebildet sein. Anschaulich kann der Maschinenmeißel 100 locker in der Haltevorrichtung 300 angeordnet sein. Der Formschluss zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Haltevorrichtung 300 kann quer zur Längsachse 107 gebildet sein.
In dem zweiten Fall kann sich der Maschinenmeißel 100, welcher starr mit der Haltevorrichtung 300 verbunden ist, nicht relativ zu der Haltevorrichtung 300 bewegen. Anschaulich kann eine Bewegung des Maschinenmeißels relativ zu der Haltevorrichtung 300 verhindert (d.h. blockiert) werden bzw. sein.
Die Arretierungsstruktur 110 kann ein oder mehr als ein Formschlussprofil aufweisen. Beispiele für das Formschlussprofil weisen auf: eine Vertiefung, die sich in den Schaft 104 hinein erstreckt (z.B. zu der Längsachse hin), ein Vorsprung, der von dem Schaft 104 hervorsteht (z.B. von der Längsachse weg). Die Arretierungsstruktur 110 kann zum Beispiel eine umlaufende Vertiefung (z.B. Rille oder Nut) des Schafts 104 sein (z.B. um die Längsachse 107 herumlaufend). Die Arretierungsstruktur 110 kann alternativ oder zusätzlich ein Bohrloch in dem Schaft 104 aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Arretierungsstruktur 110 wird mit Bezug auf die Haltevorrichtung 300 und die Abtragvorrichtung 200 ausführlicher beschrieben. Die Arretierungsstruktur 110 kann im Zusammenspiel mit einer Arretierungsvorrichtung den jeweiligen Formschluss bereitstellen. Zum Beispiel kann das Zusammenspiel der Arretierungsstruktur 110 mit einer Arretierungsvorrichtung 202 (siehe zum Beispiel FIG. 4A) ersten Typs eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 in der Haltevorrichtung 300 innerhalb der Grenzen des Spiels ermöglichen. Demgegenüber kann das Zusammenspiel der Arretierungsstruktur 110 mit einer Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs (siehe zum Beispiel FIG. 4B) eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 in der Haltevorrichtung 300 verhindern. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel 100 einen Referenzkörper 106 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 1A). Der Referenzkörper 106 kann im Allgemeinen ein mit dem Schaft 104 starr (z.B. stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig) verbundener Körper oder Teil des Schaftes 104 sein. Der Referenzkörper 106 kann beispielsweise ein Referenzbereich (z.B. als Teil) des Schafts 104 sein. Zum Beispiel kann der Referenzkörper 106 ein monolithischer Teil des Schafts 104 sein. Alternativ kann der Referenzkörper 106 in den Schaft 104 einbettet oder an diesem befestigt, z.B. verschraubt, verklebt oder anderweitig befestigt, sein. Zum Beispiel können der Referenzkörper 106 und der Schaft 104 lösbar (z.B. schraubbar oder steckbar) miteinander verbunden sein oder mittels eines anderen Formschlusses in einen starr verbundenen Zustand gebracht sein. Der Referenzkörper 106 kann in einigen Ausführungsformen ein Rotationskörper bezüglich der Längsachse 107 (z.B. als Rotationsachse dienend) sein. Alternativ kann der Referenzkörper 106 ein mit dem Meißelkopf 108 starr (z.B. stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig) verbundener Körper oder Teil des Meißelkopfes 108 sein. Zum Beispiel kann der Referenzkörper 106 ein mit dem Meißelkopf 108 starr verbundener Körper sein, welcher in den Meißelkopf 108 einbettet oder an diesem befestigt, z.B. verschraubt, verklebt oder anderweitig befestigt, ist. Zum Beispiel können der Referenzkörper 106 und der Meißelkopf 108 lösbar (z.B. schraubbar oder steckbar) miteinander verbunden sein oder mittels eines anderen Formschlusses in einen starr verbundenen Zustand gebracht sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Referenzkörper 106, der Schaft 104 und der Meißelkopf 108 starr miteinander verbunden sein. Zum Beispiel kann der Meißelkopf 108 an einer ersten Stirnseite des Schafts 104 angeordnet und mit dieser starr verbunden sein. Zum Beispiel kann der Referenzkörper 106 an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Schafts 104 angeordnet und mit dieser starr verbunden sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Referenzkörper 106, der Schaft 104 und der Meißelkopf 108 einen Rotationskörper um die Längsachse 107 (z.B. als Rotationsachse dienend) bilden.
Der Referenzkörper 106 kann zumindest einen (d.h. genau einen oder mehr als einen, z.B. zwei oder mehr, z.B. drei oder mehr, etc.) sensorisch erfassbaren Maßstab aufweisen. Der sensorisch erfassbare Maßstab ist vorzugsweise aus mindestens einem magnetisierbaren (z.B. einem ferromagnetischen, antiferromagnetischen oder ferrimagnetischen) Material bestehen oder kann dieses zumindest aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der sensorisch erfassbare Maßstab einen oder mehr als einen optisch erfassbaren Maßstab aufweisen.
Der sensorisch erfassbare Maßstab, wie hierin verwendet, kann in einigen Ausführungsformen ein magnetisches Muster und/oder mindestens einen (z.B. genau einen oder mehr als einen) Magnetpol aufweisen. Der aus mindestens einem magnetisierbaren Material bestehende sensorisch erfassbare Maßstab kann aus ein oder mehreren Dauermagneten bestehen und bereits das magnetische Muster bilden und/oder kann aus einem Material bestehen, dass zu dem magnetischen Muster aufmagnetisiert werden kann (z.B. mittels eines externen Dauermagneten, beispielsweise als Teil der hierin beschriebenen Haltevorrichtung 300). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein sensorisch erfassbarer Maßstab einen Dipolmagneten, einen Diametralmagneten, einen Polring und/oder einen Polstab aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ein magnetisches Muster kann zum Beispiel bereitgestellt werden, indem das magnetisierbare Material eine strukturierte (z.B. profilierte) Oberfläche aufweist. Als eine strukturierte Oberfläche, wie hierin verwendet, kann beispielsweise eine regelmäßige Struktur an der Oberfläche des Referenzkörpers 106 verstanden werden. Zum Beispiel kann der Referenzkörper 106 mehrere räumlich regelmäßig angeordnete Vertiefungen (z.B. Gräben, Rillen) und/oder Erhebungen aufweisen (diese Strukturen können auch als Inkremente bezeichnet werden). In dem Fall kann die strukturierte Oberfläche des Referenzkörpers 106 den sensorisch erfassbaren Maßstab bilden. Ein mittels einer strukturierten Oberfläche bereitgestellter sensorisch erfassbarer Maßstab kann auch als mechanische Maßverkörperung bezeichnet werden. Eine mechanische Maßverkörperung kann aus einer regelmäßigen Abfolge gleichartiger Vertiefungen in der Materialoberfläche bestehen. Die Form der Vertiefungen kann in einigen Ausführungsformen nachrangig sein, beispielsweise, wenn es auf die räumliche Masseverteilung des magnetisierbaren Materials ankommt. Beispiele für Vertiefungen sind Rillen mit (z.B. ausgerundetem) Rechteckprofil, v-förmigen Profil oder rundem Profil. Eine hierin beschriebene Vertiefung kann auch eine (z.B. runde) Bohrung sein. Die Vertiefungen können optional (z.B. teilweise oder vollständig) mit nichtmagnetisierbarem festem Material gefüllt sein. Hierdurch kann gehemmt werden, dass sich die Vertiefungen mit anderem Material, wie beispielsweise metallischem Abrieb oder Gesteinsmehl, füllen, was zu fehlerhaften Messungen und/oder erhöhtem Verschleiß führen könnte. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der sensorisch erfassbare Maßstab bzw. können die sensorisch erfassbaren Maßstäbe von einer (z.B. im Vergleich zum Durchmesser des Referenzkörpers 106 dünnen) Schicht nichtmagnetisierbaren Materials bedeckt sein. Hierdurch kann die Struktur als solche zum Beispiel mit dem (menschlichen) Auge kaum oder nicht erkennbar sein.
Nachfolgend werden exemplarische Implementierungen des magnetischen Musters erläutert. Beispielsweise können sich ein magnetisierbares (z.B. ferromagnetisches, ferrimagnetisches und/oder antiferromagnetisches) Material und ein paramagnetisches Material einander das Muster bildend abwechseln (z.B. in Form von Streifen). Beispielsweise können sich ein erstes magnetisierbares (z.B. ferromagnetisches, ferrimagnetisches antiferromagnetisches) Material und ein zweites magnetisierbares (z.B. ferromagnetisches, ferrimagnetisches antiferromagnetisches) Material einander das Muster bildend abwechseln (z.B. in Form von Streifen). Hierbei können das erste magnetisierbare Material und das zweite magnetisierbare Material eine voneinander verschiedene Remanenz und/oder Sättigungsmagnetisierung aufweisen. Das magnetische Muster kann eine magnetische Maßverkörperung bilden.
Allgemeiner gesprochen kann die (z.B. mechanische und/oder magnetische) Maßverkörperung eines sensorisch erfassbaren Maßstabs mittels einer Geometrie (z.B. eines Abstands) der Maßstabelemente (z.B. der Vertiefungen zueinander oder des magnetischen Musters) und/oder dem magnetisierbaren Material charakterisiert werden.
Ein sensorisch erfassbarer Maßstab kann außenliegend oder in einem innenliegenden Hohlraum bzw. in dem Schaft 104 angeordnet sein. Verschiedene Ausgestaltungen außenliegender sensorisch erfassbarer Maßstäbe werden mit Bezug auf FIG. 1 D bis FIG. 1 H beschrieben. Eine Veranschaulichung eines innenliegenden sensorisch erfassbaren Maßstabs ist in FIG. 2L und FIG. 2M gezeigt.
Nachfolgend werden detailliertere Implementierungen des Referenzkörpers 106 bzw. des sensorisch erfassbaren Maßstabs erläutert.
FIG. 1 D zeigt einen ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der erste sensorisch erfassbare Maßstab 112(1) kann längliche Strukturen (z.B. Profile) entlang eines jeweils in sich geschlossenen Pfades aufweisen. Zum Beispiel können die länglichen Strukturen (z.B. Erhebungen) aus einem magnetisierbaren Material bestehen, welches eine von den zwischen den länglichen Strukturen liegenden Bereichen verschiedene Remanenz und/oder Sättigungsmagnetisierung aufweist. Optional kann das zwischen den Erhebungen angeordnete Material paramagnetisch sein.
Zum Beispiel kann der erste sensorisch erfassbare Maßstab 112(1) mehrere Vertiefungen aufweisen, von denen jede Vertiefung zwischen zwei länglichen Erhebungen angeordnet ist. Jede der mehreren Vertiefungen kann entlang eines in sich geschlossenen Pfades die Längsachse 107 umlaufend erstreckt sein. Der Pfad kann entlang einer Oberfläche (z.B. Mantelfläche) des Referenzkörpers 106 verlaufen. Jede Vertiefung kann sich zum Beispiel zu der Längsachse 107 hin in den Referenzkörper 106 (z.B. dessen Mantelfläche) hinein erstrecken. Jede Vertiefung kann einen geschlossenen und/oder umlaufenden Graben um die Längsachse 107 herum bilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede der mehreren Vertiefungen des ersten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(1) einen Graben bilden, der entlang des in sich geschlossenen Pfades erstreckt ist. Der Abstand zwischen den Vertiefungen (z.B. in Richtung 105) und/oder die Ausdehnung (z.B. Breite bzw. Weite) einer jeweiligen Vertiefung der mehreren Vertiefungen kann den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) bilden. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen den Vertiefungen und/oder die Ausdehnung einer jeweiligen Vertiefung eine Dimension des sensorisch erfassbaren Maßstabs aufspannen. Beispielsweise kann jede Erhebung einen Magnetpol des ersten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(1) bilden.
FIG. 1 E zeigt einen zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der zweite sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) kann längliche Strukturen (z.B. Profile) aufweisen, die entlang einer Oberfläche (z.B. Mantelfläche) des Referenzkörpers 106 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 107 (z.B. in Richtung 105) verlaufen. Zum Beispiel kann die Längserstreckung jeder der Strukturen im Wesentlichen in der von den Richtungen 103 und 105 aufgespannten Ebene liegen. Optional können die länglichen Strukturen entlang der Oberfläche des Referenzkörpers gekrümmt sein. Die länglichen Strukturen können aus einem magnetisierbaren Material bestehen, welches eine von den zwischen den länglichen Strukturen liegenden Bereichen verschiedene Remanenz und/oder Sättigungsmagnetisierung aufweist oder wobei das dazwischenliegende Material paramagnetisch ist. Der zweite sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) kann mehrere Vertiefungen aufweisen. Jede der mehreren Vertiefungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) kann sich zu dem Schaft 104 hin (z.B. in Richtung 105) längserstrecken. Alternativ oder zusätzlich können zwei einander benachbarte Vertiefungen der mehreren Vertiefungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) einen Abstand zueinander aufweisen, der quer zu der Längsachse 107 des Maschinenmeißels 100 ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede der mehreren Vertiefungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) einen Graben bilden, der entlang der Längsachse 107 (z.B. zu der Meißelspitze 102 hin) erstreckt ist. Der Abstand zwischen den Vertiefungen (z.B. in Umfangsrichtung des Referenzkörpers 106) und/oder die Ausdehnung (z.B. eine Breite) einer jeweiligen Vertiefung der mehreren Vertiefungen kann den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) bilden. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen den Vertiefungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) und/oder die Ausdehnung einer jeweiligen Vertiefung eine Dimension des sensorisch erfassbaren Maßstabs aufspannen. Beispielsweise können die Erhebungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) jeweilige Magnetpole des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) bilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Vertiefungen des ersten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(1) und die mehreren Vertiefungen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(2) schräg (oder senkrecht) zueinander ausgerichtet sein.
FIG. 1 F und FIG. 1G zeigen jeweils eine Ausgestaltung eines dritten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(3) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) kann an einer von dem Schaft 104 abgewandten Seite des Referenzkörpers 106 angeordnet sein. Mit Bezug auf FIG. 1 F kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) ein strahlenartiges Muster aufweisen. Wie voranstehend beschrieben, kann das strahlenartige Muster mittels eines magnetisierbaren Materials unterschiedlicher Remanenz und/oder Sättigungsmagnetisierung bzw. einem dazwischenliegenden paramagnetischen Material gebildet sein und/oder das strahlenartige Muster kann mittels mehrerer Vertiefungen gebildet sein. Zum Beispiel kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab mehrere strahlenförmige Vertiefungen (oder andere Profile) aufweisen. Jede der mehreren strahlenförmigen Vertiefungen kann zu der Längsachse 107 hin verlaufen. Mit Bezug auf FIG. 1G kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) ein konzentrisches Muster aufweisen. Das konzentrische Muster kann mittels eines magnetisierbaren Materials unterschiedlicher Remanenz und/oder Sättigungsmagnetisierung bzw. einem dazwischenliegenden paramagnetischen Material gebildet sein und/oder das konzentrische Muster kann mittels mehrerer Vertiefungen gebildet sein. Zum Beispiel kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) mehrere konzentrisch verlaufende Vertiefungen (oder andere Profile) aufweisen. Jede der mehreren konzentrisch zueinander ausgerichteten Vertiefungen kann um die Längsachse 107 herum verlaufen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede der mehreren (strahlenförmigen bzw. konzentrischen) Vertiefungen des dritten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(3) einen Graben bilden. Die Anordnung der Vertiefungen (z.B. ein Winkel zwischen den Strahlen der strahlenförmigen Vertiefungen bzw. ein Abstand zwischen den konzentrischen Vertiefungen) und/oder die Ausdehnung (z.B. eine Breite bzw. Weite) einer jeweiligen Vertiefung der mehreren Vertiefungen kann den dritten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(3) bilden. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen den Vertiefungen des dritten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(3) und/oder die Ausdehnung einer jeweiligen Vertiefung eine Dimension des sensorisch erfassbaren Maßstabs aufspannen quer zu der Längsachse 107.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) sowohl das strahlenförmige Muster als auch das konzentrische Muster aufweisen.
Jeder sensorisch erfassbare Maßstab kann derart eingerichtet sein, dass in Verbindung mit einem Sensor eine Translation und/oder eine Drehung (z.B. eine Rotation) des Maschinenmeißels 100 erfasst werden kann. Anschaulich können axiale, rotatorische und/oder laterale Bewegungen des Maschinenmeißels 100 erfasst werden. Wie voranstehend beschrieben, kann sich der Maschinenmeißel 100 innerhalb der Grenzen des Spiels in der Haltevorrichtung 300 bewegen.
Zum Beispiel kann der erste sensorisch erfassbare Maßstab 112(1) ermöglichen, eine Translation des Maschinenmeißels 100 (z.B. des Schafts 104) entlang der Längsachse (z.B. in Richtung 105) und/oder eine Drehung des Maschinenmeißels 100 (z.B. des Schafts 104) um eine Achse, die senkrecht zu der Längsachse 107 ist, zu erfassen, z.B. unabhängig von einer Drehung des Maschinenmeißels 100 um die Längsachse 107.
Zum Beispiel kann der zweite sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) ermöglichen, eine Translation des Maschinenmeißels 100 (z.B. des Schafts 104) entlang einer Achse, die quer zu der Längsachse ist (z.B. in Richtung 101), und/oder eine Drehung des Maschinenmeißels 100 (z.B. des Schafts 104) um die Längsachse 107 herum zu erfassen, z.B. unabhängig von einer Translation des Maschinenmeißels 100 entlang der Längsachse 107.
Zum Beispiel kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) ermöglichen, eine Translation des Maschinenmeißels 100 (z.B. des Schafts 104) quer und/oder parallel zu der Längsachse zu erfassen. Zum Beispiel kann der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) ermöglichen, eine Drehung des Maschinenmeißels 100 um eine Achse, die senkrecht zu der Längsachse 107 ist, und/oder um die Längsachse herum (z.B. in dem Fall eines strahlenförmigen Musters) zu erfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel 100 mehrere sensorisch erfassbare Maßstäbe aufweisen. Zum Beispiel kann der mindestens eine sensorisch erfassbare Maßstab den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1), den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) und/oder den dritten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(3) aufweisen. Es wird verstanden, dass die hierin beschriebenen sensorisch erfassbaren Maßstäbe lediglich beispielhaft sind und dass andere Muster für die sensorisch erfassbaren Maßstäbe verwendet werden können, sofern mittels diesen zumindest eine Translation und/oder zumindest eine Drehung (z.B. Rotation) des Maschinenmeißels 100 erfasst werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Referenzkörper 106 ein mit dem Meißelkopf 108 starr verbundener Körper oder Teil des Meißelkopfes 108 sein. Ein diesbezüglicher Maschinenmeißel 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist in FIG. 1 H gezeigt. Der Schaft 104 kann in diesen Ausführungsformen vorzugsweise einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise wenn der Maschinenmeißel 100 ein Flachmeißel ist. Der Referenzkörper 106 kann einen vierten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(4) aufweisen. Der vierte sensorisch erfassbaren Maßstab 112(4) kann ähnlich zu dem zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) längliche Strukturen aufweisen, die entlang einer Oberfläche des Referenzkörpers 106 (z.B. einer Oberfläche des Meißelkopfes 108) verlaufen. Der vierte sensorisch erfassbaren Maßstab 112(4) wird mit Bezug auf FIG. 4B ausführlicher beschrieben.
FIG. 2A zeigt eine Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, welche den Maschinenmeißel 100 und die Haltevorrichtung 300 aufweisen kann. FIG. 2B bis FIG. 2U zeigen jeweils zumindest einzelne Komponenten einer Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Abtragvorrichtung 200 kann den Maschinenmeißel 100 aufweisen. Die Abtragvorrichtung 200 kann ferner eine Haltevorrichtung 300aufweisen (siehe hierzu auch die Beschreibung zu den FIG. 3A bis FIG. 3D und FIG. 4A). Die Haltevorrichtung 300 kann ein Rundschaftmeißelhalter sein, der eingerichtet ist, einen Rundschaftmeißel (z.B. mit Spiel) aufzunehmen. Hierbei kann der Maschinenmeißel 100 zum Beispiel ein wie in FIG. 1A bis FIG. 1G dargestellter Rundschaftmeißel sein. Alternativ kann die Haltevorrichtung 300 ein Flachmeißelhalter sein, der eingerichtet ist, einen Flachmeißel (z.B. ohne Spiel, d.h. starr) aufzunehmen. In diesem Fall kann der Maschinenmeißel 100 zum Beispiel ein wie in FIG. 1 H dargestellter Flachmeißel sein.
Die Haltevorrichtung 300 kann ein oder mehrere Sensoren 306(n= 1 bis N) aufweisen (z.B. genau einen Sensor oder mehr als einen Sensor). Eine Anzahl, N, an Sensoren kann jede Ganzzahl größer als oder gleich „T' sein. FIG. 2B zeigt eine beispielhafte Anordnung mehrerer Sensoren. Beispielhaft werden ein erster Sensor 306(1), ein zweiter Sensor 306(2) und ein dritter Sensor 306(3) gezeigt. Jeder Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) kann eingerichtet sein, einen dem Sensor zugeordneten sensorisch erfassbaren Maßstab zu erfassen. Jeder sensorisch erfassbare Maßstab kann mittels eines oder mehrerer Sensoren erfasst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens ein (z.B. jeder) Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) eingerichtet sein, den zugeordneten sensorisch erfassbaren Maßstab berührungslos zu erfassen. Dies kann zum Beispiel einen Verschleiß der Sensoren verringern (z.B. verhindern) und/oder die Güte des der Messwerte verbessern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Referenzkörper 106 den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1), den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) und den dritten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) aufweisen. Die Haltevorrichtung 300 kann den ersten Sensor 306(1) aufweisen, der eingerichtet sein kann, den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) zu erfassen. Die Haltevorrichtung 300 kann den zweiten Sensor 306(2) aufweisen, der eingerichtet sein kann, den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) zu erfassen. Die Haltevorrichtung 300 kann den dritten Sensor 306(3) aufweisen, der eingerichtet sein kann, den dritten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(3) zu erfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 mehrere erste Sensoren aufweisen, die eingerichtet sind, den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) zu erfassen. Zum Beispiel können die mehreren ersten Sensoren einen Abstand voneinander aufweisen und/oder in einem Winkel zueinander (z.B. senkrecht zueinander) ausgerichtet sein. Zum Beispiel kann die Haltevorrichtung 300 vier erste Sensoren 306(1) zum Erfassen des ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 mehrere zweite Sensoren aufweisen, die eingerichtet sind, den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) zu erfassen. Zum Beispiel können die mehreren zweiten Sensoren in einem Winkel zueinander (z.B. senkrecht zueinander) angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Haltevorrichtung 300 vier zweite Sensoren 306(2) zum Erfassen des zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 mehrere dritte Sensoren aufweisen, die eingerichtet sind, den dritten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(3) zu erfassen.
Zumindest ein (z.B. jeder) Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) kann eingerichtet sein, ein von dem Referenzkörper 106 ausgehendes Feld (z.B. ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld) und/oder ein von dem Referenzkörper 106 beeinflusstes Feld zu erfassen. Ein hierin beschriebener Sensor kann auch ein Wegsensor oder ein Abstandssensor sein.
Wie hierin beschrieben, können die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) eingerichtet sein, eine Translation des Maschinenmeißels 100 parallel zu der Längsachse 107, eine Translation des Maschinenmeißels 100 quer zu der Längsachse 107, eine Drehung des Maschinenmeißels 100 um die Längsachse 107, und/oder eine Drehung des Maschinenmeißels 100 senkrecht zur Längsachse 107 zu erfassen. Der sensorisch erfassbare Maßstab bzw. die sensorisch erfassbaren Maßstäbe des Maschinenmeißels 100 kann/können derart eingerichtet sein, dass mittels des einen oder der mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) die jeweilige Translation und/oder Drehung erfasst werden kann. Anschaulich können der sensorisch erfassbare Maßstab des Maschinenmeißels 100 und die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) der Haltevorrichtung 300 aufeinander abgestimmt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) eingerichtet sein, einen Abstand des Referenzkörpers 106 von dem Sensor 306(n) zu erfassen. Ein Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) kann eingerichtet sein, eine Strecke (z.B. eine Amplitude) zu erfassen, um welche sich der Referenzkörper 106 relativ zu dem Sensor 306(n) (z.B. relativ zu der Haltevorrichtung 300, z.B. relativ zu dem Meißelhalter 302) bewegt. Ein Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) kann eingerichtet sein, eine Frequenz zu erfassen, mit welcher sich der Referenzkörper 106 bewegt (z.B. eine Frequenz einer Translation und/oder eine Frequenz einer Rotation).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Sensor derart eingerichtet sein, dass die Frequenz, mit welcher sich der Referenzkörper 106 bei dem jeweiligen Materialabtragprozess bewegt, erfasst werden kann. Das Schneiden eines Gesteins kann beispielsweise, beeinflusst zusätzlich von der Andruckkraft des Abtragsystems an das Gestein und von der Relativgeschwindigkeit des Abtragsystems bezüglich des Gesteinskörpers beim Angriff, zu Schwingungsfrequenzen in einem Bereich von ungefähr 0,5 kHz bis ungefähr 8 kHz führen. Zum Beispiel kann der Sensor eine Abtastrate in einem Bereich von ungefähr 5 kHz bis ungefähr 10 kHz, von ungefähr 15 kHz bis ungefähr 20 kHz oder auch größer als ungefähr 20 kHz aufweisen.
Ein Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) kann ein magnetoresistiver Sensor, ein Hall-Sensor, ein kapazitiver Sensor oder ein induktiver Sensor (z.B. ein Wirbelstromsensor) sein. Zum Beispiel kann der Referenzkörper 106 aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, welches eine Detektion mittels eines Wirbelstromsensors ermöglicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der sensorisch erfassbare Maßstab bzw. die sensorisch erfassbaren Maßstäbe mittels Sensoren verschiedenen Sensorentyps (z.B. ein oder mehreren magnetoresistiven Sensoren, ein oder mehreren Hall-Sensoren, ein oder mehreren kapazitiven Sensoren und/oder ein oder mehreren induktiven Sensoren) erfasst werden. Ein Beispiel für magnetische Sensoren (z.B. magnetoresistiven Sensoren und/oder Hall-Sensoren) ist in FIG. 2J gezeigt. Hierbei müssen der erste sensorisch erfassbare Maßstab 112(1), der zweite sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) und der dritte sensorisch erfassbare Maßstab 112(3) nicht zwangsläufig mittels Vertiefungen bereitgestellt sein, sondern diese können alternativ oder zusätzlich dazu mittels eines jeweiligen dauermagnetischen Magnetpols bereitgestellt sein. Ein Beispiel für kapazitive und/oder induktive Sensoren (z.B. einem Wirbelstromsensor) ist in FIG. 2K gezeigt. Das Erfassen der Bewegung direkt an dem Maschinenmeißel 100 (z.B. dem Referenzkörper) ermöglicht, eine signifikant bessere Auflösung im Gegensatz zu einem Erfassen von Bewegungen oder Schwingungen des Gesamtsystems, da bei letzterem Vorgehen zusätzliche Schwingungseinflüsse zu denen aufgrund von Materialeigenschaften hinzukommen können. Anschaulich können direkt an dem Maschinenmeißel 100 die Bewegungen erfasst werden, die (nahezu) ausschließlich von der Interaktion des Maschinenmeißels 100 mit dem abzutragenden Material herrühren.
Mit Bezug auf FIG. 2C kann die Haltevorrichtung 300 einen Meißelhalter 302 aufweisen. Der Meißelhalter 302 eine Öffnung 316 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 3A bis FIG. 3C). Die Öffnung 316 kann eingerichtet sein, einen Maschinenmeißel, wie beispielsweise den Maschinenmeißel 100, aufzunehmen. Die Haltevorrichtung 300 kann einen ersten Aufnahmebereich 320 (z.B. einen Hohlraum aufweisend) aufweisen. Der erste Aufnahmebereich 320 kann zu der Öffnung 316 hin freiliegen. Der erste Aufnahmebereich 320 kann zum Beispiel entlang der Längsachse 107 hinter der Öffnung 316 angeordnet sein. Der erste Aufnahmebereich 320 kann zum Beispiel kreiszylinderförmig oder quaderförmig sein. Der erste Aufnahmebereich 320 kann eingerichtet sein, zumindest einen Abschnitt des Referenzkörpers 106 aufzunehmen. Die Haltevorrichtung 300 kann alternativ oder zusätzlich einen zweiten Aufnahmebereich 324 (z.B. einen Hohlraum aufweisend) aufweisen. Der zweite Aufnahmebereich 324 kann zu der Öffnung 316 hin freiliegen. Der zweite Aufnahmebereich 324 kann zum Beispiel entlang der Längsachse 107 angeordnet sein. Der zweite Aufnahmebereich 324 kann zum Beispiel kreiszylinderförmig. Der zweite Aufnahmebereich 324 kann eingerichtet sein, zumindest einen Abschnitt des Schafts 104 (z.B. im Wesentlichen den vollständigen Schaft 104) aufzunehmen. Der erste Aufnahmebereich 320 und der zweite Aufnahmebereich 324 können einen gemeinsamen Hohlraum aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 3A).
Die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) können innerhalb des Meißelhalters 302 angeordnet (z.B. an diesem angebracht) sein. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) können an dem ersten Aufnahmebereich 320 der Haltevorrichtung 300 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein (z.B. jeder) Sensor 306(n) der ein oder mehreren Sensoren 306(1 < n < N) eingerichtet sein, einen (jeweils) zugeordneten sensorisch erfassbare Maßstab berührungslos zu erfassen. Anschaulich kann zwischen dem jeweiligen Sensor 306(n) und dem zugeordneten sensorisch erfassbaren Maßstab ein Spalt angeordnet sein. Optional kann detektiert werden, ob sich Verschmutzungen innerhalb des Spalts befinden.
FIG. 2D zeigt eine Abtragvorrichtung 200 mit beispielhaften Ausgestaltungen des Maschinenmeißels 100 und der Haltevorrichtung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIG. 2E zeigt einen Querschnitt der in FIG. 2D dargestellten Abtragvorrichtung 200. FIG. 2F und FIG. 2G zeigen vergrößerte Ausschnitte der Querschnittsansicht und FIG. 2H zeigt eine Schnittansicht bezüglich FIG. 2G. Der Maschinenmeißel 100 kann zum Beispiel den ersten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(1) aufweisen. In dieser Ausgestaltung kann der erste sensorisch erfassbare Maßstab 112(1) die mehreren Vertiefungen aufweisen, die jeweils einen in sich geschlossenen Pfad um die Längsachse 107 herum bilden. Der Maschinenmeißel 100 kann zum Beispiel den zweiten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(2) aufweisen. In dieser Ausgestaltung kann der zweite sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) die mehreren Vertiefungen aufweisen, die jeweils parallel zu der Längsachse 107 angeordnet sind. Anschaulich kann der Referenzkörper 106 einen zahnradförmigen Abschnitt aufweisen, welcher den zweiten sensorisch erfassbare Maßstab 112(2) bildet. Die Haltevorrichtung 300 kann vier zweite Sensoren 306(2) aufweisen, die senkrecht (ungefähr 90°) zueinander angeordnet sind (siehe zum Beispiel FIG. 2H).
Die Haltevorrichtung 300 kann eine Meißelbuchse 304 aufweisen. Die Meißelbuchse 304 kann eine größere Härte als der Meißelhalter 302 aufweisen. Die Meißelbuchse 304 kann einteilig oder mehrteilig sein. Eine einteilige Meißelbuchse 304 kann die Form einer (z.B. kappenförmigen) Hülse aufweisen. Die einteilige Meißelbuchse 304 kann entlang der Längsachse 107 zumindest teilweise (z.B. bis auf Bohrungen und die Öffnung 316) abgeschlossen sein. Eine mehrteilige Meißelbuchse 304 kann zum Beispiel einen ersten Teil 304(1) und einen zweiten Teil 304(2) aufweisen. Der erste Teil 304(1) kann zum Beispiel den zweiten Aufnahmebereich 324 aufweisen. Ein Hohlraum des ersten Teils 304(1) der Meißelbuchse 304 kann eingerichtet sein zum Aufnehmen des Schafts 104 des Maschinenmeißels 100. Der zweite Teil 304(2) kann zum Beispiel kappenförmig sein. Der zweite Teil 304(2) kann zum Beispiel den ersten Aufnahmebereich 320 aufweisen. Ein Hohlraum des zweiten Teils 304(2) der Meißelbuchse 304 kann eingerichtet sein zum Aufnehmen des Referenzkörpers 106 des Maschinenmeißels 100. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann zum Beispiel an dem Meißelhalter 302 und/oder an dem ersten Teil 304(1) der Meißelbuchse 304 (z.B. lösbar) befestigt sein. Verschiedene Ausgestaltungen einer mehrteiligen Meißelbuchse 304 sind beispielsweise in FIG. 3A bis FIG. 3C gezeigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Teil 304(1) der mehrteiligen Meißelbuchse 304 als Verschleißbuchse dienen. Anschaulich kann der erste Teil 304(1) ein Verschleißteil sein, wodurch eine Lebensdauer des Meißelhalters 302 erhöht werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Teil 304(2) der mehrteiligen Meißelbuchse 304 als Abdeckung (z.B. als Kappe oder Deckel) des Aufnahmebereichs (z.B. des ersten Aufnahmebereichs 320) dienen, wodurch der Referenzkörper 106 und/oder die ein oder mehreren Sensoren 306 vor äußeren Einflüssen geschützt werden können.
Die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) können an der Meißelbuchse 304 (z.B. an dem zweiten Teil 304(2) im Fall einer mehrteiligen Meißelbuchse) angeordnet (z.B. befestigt) sein. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) können starr (z.B. formschlüssig und/oder kraftschlüssig) mit der Meißelbuchse 304 verbunden sein. Der Maschinenmeißel 100 kann die Arretierungsstruktur 110 aufweisen. Wie voranstehend beschrieben, kann die Arretierungsstruktur 110 eine umlaufende Vertiefung (z.B. einen Graben) in dem Schaft 104 (z.B. um die Längsachse 107 herum) oder eine Bohrung in dem Schaft 104 sein. Die Abtragvorrichtung 200 kann eine Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs oder eine Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs aufweisen. Die Arretierungsvorrichtung 202, 402 (ersten Typs oder zweiten Typs) kann auch als Teil der Haltevorrichtung 300 betrachtet werden.
Die jeweilige Arretierungsvorrichtung 202, 402 kann eingerichtet sein, in einen ersten Zustand und in einen zweiten Zustand gebracht zu werden, von denen die Arretierungsvorrichtung 202, 402, wenn diese in den ersten Zustand gebracht ist, den in der Öffnung 316 aufgenommen Maschinenmeißel 100 in der Haltevorrichtung 300 arretiert, und, wenn diese in den zweiten Zustand gebracht ist, die Arretierung des Maschinenmeißels 100 löst.
Ist der Maschinenmeißel 100 mittels der Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs arretiert, kann dessen Bewegung entlang der Längsachse 107 begrenzt sein, z.B. auf eine maximale Verschiebung 214 (auch als maximale Verschiebungsstrecke bezeichnet). Die maximalen Verschiebung 214 kann beispielsweise weniger als 10 Millimeter (mm) oder weniger als 1 mm sein. Dies wird später noch genauer bezüglich des elastisch verformbaren Elements 310 beschrieben. Die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs der Abtragvorrichtung 200 bzw. der Haltevorrichtung 300 können eingerichtet sein, mit der Arretierungsstruktur 110 des Maschinenmeißels 100 zu koppeln. Die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs kann beispielsweise eingerichtet sein, wenn diese in dem ersten Zustand ist, mit dem in die Öffnung 316 aufgenommen Maschinenmeißel 100 einen zusätzlichen Formschluss (entlang der Längsachse 107) zu bilden, welcher dessen Bewegung entlang der Längsachse 107 begrenzt.
Ist der Maschinenmeißel 100 mittels der Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs arretiert, kann diese mit dem in der Öffnung aufgenommenen Maschinenmeißel 100 einen Formschluss bilden, der den Maschinenmeißel starr mit dem Meißelhalter 302 verbindet.
Wie hierin verdeutlicht, kann eine Ausgestaltung des Maschinenmeißels 100 derart eingerichtet sein, dass der Maschinenmeißel 100 in verschiedenen Ausgestaltungen der Haltevorrichtung 300 verwendet (z.B. eingesetzt) werden kann. Zum Beispiel kann der Maschinenmeißels 100 sowohl in Haltevorrichtungen 300 mit Meißelbuchse (siehe zum Beispiel FIG. 2K) als auch in Haltevorrichtungen 300 ohne Meißelbuchse (siehe zum Beispiel FIG. 2Q) eingesetzt werden.
Wie voranstehend beschrieben, können die Arretierungsstruktur 110 des Maschinenmeißels 100 und die Arretierungsvorrichtung 202, 402 derart eingerichtet sein, dass diese im Zusammenspiel entweder eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 in der Haltevorrichtung 300 innerhalb des Spiels ermöglichen oder eine Bewegung des Maschinenmeißels innerhalb der Haltevorrichtung (z.B. relativ zu der Haltevorrichtung 300) verhindern. Diesbezüglich sind zahlreiche Ausgestaltungen der Arretierungsstruktur 110 und der Arretierungsvorrichtung 202, 402 möglich. Zum Beispiel kann die Arretierungsstruktur 110 eine Nut sein oder aufweisen und der Maschinenmeißel 100 kann sowohl in Haltevorrichtungen 300, welche eine Schraube, einen Stift und/oder einen Gewindestift als Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs verwenden (siehe zum Beispiel FIG. 2D bis FIG. 2G), als auch in Haltevorrichtungen 300, welche eine U-förmigen Klemme als Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs (siehe zum Beispiel FIG. 2I) oder eine L-förmige Klemme als Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs (siehe zum Beispiel FIG. 2L und FIG. 2M) verwenden, verwendet werden, um eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 in der Haltevorrichtung 300 innerhalb des Spiels zu ermöglichen. Allerdings kann die Arretierungsstruktur 110 auch ein Bohrloch (z.B. mit Gewinde) aufweisen oder sein und die Haltevorrichtungen 300 kann optional zusätzlich eine Schraube, einen Stift und/oder einen Gewindestift als Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs aufweisen, wobei in diesem Fall eine starre Verbindung (z.B. mittels Verschraubens) zwischen der Haltevorrichtung 300 und dem Maschinenmeißel 100 erzeugt werden kann (siehe zum Beispiel FIG. 4B). Anschaulich kann die Arretierungsvorrichtung 202, 402 eingerichtet sein, in Verbindung mit der Arretierungsstruktur 110 des Maschinenmeißels 100 den Maschinenmeißel 100 (in dem arretierten ersten Zustand) entweder mit Spiel oder starr in der Haltevorrichtung 300 zu arretieren.
Die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs kann derart eingerichtet sein, dass dem Maschinenmeißel 100 ein oder mehr als ein Rotationsfreiheitsgrad bereitgestellt ist, wenn der Formschluss gebildet ist. Die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs kann derart eingerichtet sein, dass dem Maschinenmeißel 100 ein oder mehr als ein Translationsfreiheitsgrad bereitgestellt ist, wenn der Formschluss gebildet ist. Anschaulich kann der Maschinenmeißel 100 formschlüssig in der Haltevorrichtung 300 angeordnet werden, wobei der Maschinenmeißel 100 mindestens einen Rotationsfreiheitsgrad und/oder mindestens einen Translationsfreiheitsgrad aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die aus dem mindestens einen Rotationsfreiheitsgrad und/oder mindestens einen Translationsfreiheitsgrad resultierende Bewegung des Maschinenmeißels 100 (z.B. während eines Abtragprozesses) mittels den ein oder mehreren Sensoren erfasst werden. Anschaulich kann der Maschinenmeißel 100 in diesem Fall in der Haltevorrichtung 300 normgerecht Spiel haben, damit die Sensorik funktioniert.
Demgegenüber kann die Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs derart eingerichtet sein, dass dem Maschinenmeißel 100 kein Freiheitsgrad bereitgestellt ist, wenn der Formschluss gebildet ist. Zum Beispiel kann der Formschluss eine Bewegung in drei Translationsfreiheitsgrade und in drei Rotationsfreiheitsgrade verhindern (dann auch als starre Verbindung bezeichnet).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Arretierungsstruktur 110 die in sich geschlossene Vertiefung aufweisen und die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs kann eine Schraube (siehe zum Beispiel FIG. 2D bis FIG. 2G) oder eine (z.B. U-förmige oder L-förmige) Klemme aufweisen. Eine Abtragvorrichtung 200 mit einer U-förmigen Klemme als Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs ist in FIG. 2I gezeigt. Ein Beispiel einer U-Förmigen Klemme (auch als Haltespange bezeichnet) im Querschnitt oder als Draufsicht ist in FIG. 4A gezeigt. Eine Abtragvorrichtung 200 mit einer L-förmigen Klemme als Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs ist in FIG. 2L und FIG. 2M gezeigt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Arretierungsstruktur 110 ein Bohrloch (z.B. ein Gewinde aufweisend) aufweisen und die Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs kann einen Stift (z.B. einen Gewindestift) und/oder eine Schraube aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 4B).
Optional kann die Haltevorrichtung 300 eine Dichtung 308 (z.B. einen Dichtring) aufweisen. Die Meißelbuchse 304 (z.B. der erste Teil 304(1) der Meißelbuchse 304) oder der Meißelschaft 104 kann eine Vertiefung aufweisen und die Dichtung 308 kann in der Vertiefung angeordnet sein. Die Dichtung 308 kann optional eingerichtet sein, den Formschluss zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Haltevorrichtung 300 (z.B. zwischen dem Schaft 104 und der Meißelbuchse 304) zu bilden oder zumindest zu verbessern. Die Dichtung 308 kann eingerichtet sein, eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 senkrecht zur Längsachse 107 zu begrenzen (aber eine Bewegung entlang der Längsachse 107 zu ermöglichen). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dichtung 308 verhindern, dass Partikel (z.B. Verschmutzungen) aus Richtung der Meißelspitze 102 in den ersten Aufnahmebereich 320 gelangen können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Meißelhalter 302 und die Meißelbuchse 304 starr (z.B. formschlüssig und/oder kraftschlüssig) miteinander verbunden sein. Zum Beispiel kann die Meißelbuchse 304 in den Meißelhalter 302 eingepresst sein und/oder der Meißelhalter 302 kann auf die Meißelbuchse 304 aufgeschrumpft werden.
Generell kann die Haltevorrichtung 300 keine (z.B. einteilige oder mehrteilige) Meißelbuchse 304 in der Öffnung 316 aufweisen (dann auch als buchsenlose Haltevorrichtung 300 bezeichnet). Bei der buchsenlosen Haltevorrichtung 300, wie hierin verwendet, kann der zweite Teil 304(2) als Aufsatzbuchse ausgebildet oder zumindest außerhalb des Meißelhalters 302 angeordnet sein. Beispielsweise kann der zweite Teil 304(2) als Kappe oder Deckel ausgebildet sein, der auf den Meißelhalter 302 aufgesetzt ist. In diesem Fall kann der Meißelhalter 302 den zweiten Aufnahmebereich 324 (und optional ferner den ersten Aufnahmebereich 320) aufweisen. Ein Beispiel hierfür ist in FIG. 3B gezeigt.
Ein Hohlraum des Meißelhalters 302 kann eingerichtet sein zum Aufnehmen des Schafts 104 und/oder des Referenzkörpers 106 des Maschinenmeißels 100. Die Arretierungsstruktur 110 und die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs können derart zueinander eingerichtet sein, dass der Maschinenmeißel 100, angeordnet in der Haltevorrichtung 300 (z.B. dem Meißelhalter 302), mindestens einen Rotationsfreiheitsgrad (z.B. um die Längsachse 107 herum) und/oder mindestens einen Translationsfreiheitsgrad (z.B. entlang der Längsachse 107 begrenzt auf die maximale Verschiebung 214) aufweisen kann. Alternativ können die Arretierungsstruktur 110 und die Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs derart zueinander eingerichtet sein, dass der Maschinenmeißel 100 starr mit der Haltevorrichtung 300 (z.B. dem Meißelhalter 302) verbunden ist. Der eine oder die mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) können die Bewegung des Maschinenmeißels 100 (z.B. während eines Abtragprozesses) entlang und/oder quer zu der oder um die Längsachse 107 erfassen. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) können an bzw. in dem Meißelhalter 302 angeordnet (z.B. befestigt) sein. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) können starr (z.B. formschlüssig und/oder kraftschlüssig) mit dem Meißelhalter 302 verbunden sein.
Wie voranstehend beschrieben, kann ein oder mehr als ein sensorisch erfassbarer Maßstab in einem innenliegenden Hohlraum angeordnet sein (z.B. in Form von innenliegenden Vertiefungen, z.B. Innenrillen). Dies schützt die Sensorik noch besser vor Verschmutzung. Ein Beispiel hierfür ist in FIG. 2L dargestellt, welche eine Querschnittsansicht einer Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt. FIG. 2M zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in FIG. 2K gezeigten Querschnittsansicht. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Meißelbuchse 304 zweiteilig sein und der zweite Teil 304(2) kann kappenförmig bzw. stöpselförmig sein. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann derart eingerichtet sein, dass, wenn der zweite Teil 304(2) in den innenliegenden Hohlraum eingesteckt (bzw. eingeschoben) ist, der zweite Teil 304(2) und der erste Teil 304(1) der Meißelbuchse 304 starr (z.B. kraftschlüssig und/oder formschlüssig) miteinander verbunden sind. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) aufweisen. Wie gezeigt, kann der Referenzkörper 106 in den Schaft 104 einschraubbar sein. Hierbei können der Schaft 104 und der Referenzkörper 106 mittels Einschraubens des Referenzkörpers 106 in den Schaft 104 starr (z.B. kraftschlüssig und/oder formschlüssig) verbunden werden. Der Schaft 104 und der Referenzkörper 106 können mittels Herausschraubens des Referenzkörpers 106 aus dem Schaft 104 voneinander gelöst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 ein elastisch verformbares Element 310 aufweisen, was es ermöglicht, neben einer Bewegungsfrequenz auch eine Strecke der Bewegung des Maschinenmeißels 100 und/oder auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft zu ermitteln. Als elastisch verformbares Element, wie hierin verwendet, kann jedes Element (z.B. ein Bauelement) verstanden werden, dass in der Lage ist, seine Form infolge einer mechanischen Beanspruchung (z.B. darauf wirkenden Druckkraft) entgegen einer Rückstellkraft elastisch zu verändern, und bei Wegfall der Beanspruchung wieder in seine Ausgangsform zurückzukehren (auch als elastische Verformung bezeichnet). Die Grenze, bis zu der ein Element elastisch verformbar ist, wird im Fall einer Zugbeanspruchung als Streckgrenze bezeichnet. Das elastische verformbare Element kann derart ausgewählt sein, dass dieses sich infolge der Kräfte, welche bei einem Abtragprozess unter Verwendung der Abtragvorrichtung 200 erzeugt werden, elastisch verformt. Anschaulich kann eine Steifigkeit, Form und/oder Größe des elastisch verformbaren Elements 310 anwendungsspezifisch sein. Alternativ oder zusätzlich kann das elastisch verformbare Element 310 austauschbar sein. Das elastisch verformbare Element 310 kann aufgrund der Form elastisch verformbar sein, beispielsweise als eine (z.B. metallische) Feder eingerichtet sein. Beispiele hierfür sind in FIG. 2N bis FIG. 2Q gezeigt. FIG. 2N und FIG. 20 zeigen eine Haltevorrichtung 300, welche die Meißelbuchse 304 aufweist. Hierbei kann das elastisch verformbare Element 310 (z.B. die Feder) zwischen dem Maschinenmeißel 100 (z.B. dem Meißelkopf 108) und der Meißelbuchse 304 (und in direktem Kontakt mit diesen) angeordnet sein. FIG. 2N zeigt ferner eine beispielhafte Ausführungsform einer einteiligen Meißelbuchse 304. Zur Veranschaulichung ist ein vergrößerter Ausschnitt (E“) in FIG. 2P gezeigt, welcher die einteilige Meißelbuchse 304 im Bereich der Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs zeigt. Bei der Ausführung als einteilige Meißelbuchse 304 kann die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs zum Beispiel eine Schraube aufweisen oder daraus hergestellt sein. Wie hierin beschrieben, kann die Haltevorrichtung 300 buchsenlos (d.h. ohne innenliegende Meißelbuchse 304 bzw. zumindest ohne den ersten Teil 304(1) der Meißelbuchse 304) ausgestaltet sein. In diesem Fall kann das elastisch verformbare Element 310 zwischen dem Maschinenmeißel 100 (z.B. dem Meißelkopf 108) und dem Meißelhalter 302 (und in direktem Kontakt mit diesen) angeordnet sein. Ein Beispiel hierfür ist in FIG. 2Q gezeigt. Das elastisch verformbare Element 310 kann einen Abstand 212 (z.B. in Richtung 105) zwischen der Haltevorrichtung 300 (z.B. der Meißelbuchse 304 und/oder dem Meißelhalter) und dem Maschinenmeißel 100 (z.B. dem Meißelkopf 108) definieren.
Das elastisch verformbare Element 310 kann auch aufgrund des Materials elastisch verformbar sein. Eine beispielhafte Ausführungsform hierfür ist in FIG. 2R und FIG. 2S gezeigt. Beispielsweise kann das elastisch verformbare Element 310 ein Elastomer aufweisen oder daraus hergestellt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elastisch verformbare Element 310 eine bekannte Steifigkeit, k, aufweisen. Eine auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, kann das elastisch verformbare Element 310 verformen (auch als deformieren bezeichnet). Die Deformation (Verformung) des elastisch verformbaren Elements 310 kann zu einer Bewegung des Maschinenmeißels 100 entlang der Längsachse 107 führen (z.B. in Richtung 105). Diese Bewegung kann zu einer Verschiebung, s, des Maschinenmeißels 100 entlang der Längsachse 107 führen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, ermittelt werden anhand der Steifigkeit, k, und der Verschiebung, s, gemäß F = k-s (siehe auch Beschreibung zu FIG. 5D, FIG. 5E und FIG. 6A). Anschaulich kann die Kraft, F, eine entlang der Längsachse 107 auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Arretierungsstruktur 110 des Maschinenmeißels 100 derart eingerichtet sein, dass sich der Maschinenmeißel 100 in der Haltevorrichtung 300 in Richtung 105 bewegen kann (siehe zum Beispiel FIG. 2P). Die Bewegung des Maschinenmeißels 100 entlang der Längsachse 107 kann mittels der Arretierungsvorrichtung 202 (z.B. in Verbindung mit der Arretierungsstruktur 110) ersten Typs begrenzt sein (z.B. eine maximale Verschiebung 214 definierend, welche beispielsweise der maximale Federweg des Maschinenmeißels 100 ist). Hierbei kann die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs beispielsweise eine Schraube sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abstand 212 derart gewählt sein, dass die maximale Verschiebung 214 erreicht werden kann. Zum Beispiel kann der Abstand 212 größer sein als die maximale Verschiebung 214.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elastisch verformbare Element 310 bei einer Drehung des Maschinenmeißels 100 ein Moment und/oder eine Kraft aufnehmen. Zum Beispiel kann anhand der mittels der ein oder mehreren Sensoren 306 erfassten Bewegung (z.B. Drehung) des Maschinenmeißels 100 und der Steifigkeit, k, des elastisch verformbaren Elements 310 ein auf den Maschinenmeißel 100 wirkendes Moment und/oder eine auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft ermittelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens ein Sensor der ein oder mehreren Sensoren eingerichtet sein, die Verschiebung (z.B. den Federweg), s, des Maschinenmeißels 100 relativ der Haltevorrichtung 300 zu erfassen. FIG. 2T und FIG. 2U zeigen jeweils die Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen mit elastischem Element. Die Meißelbuchse 304 kann einteilig sein und der dritte Sensor 306(3) kann stirnseitig (der Öffnung 316 gegenüberliegend) an bzw. in der Meißelbuchse 304 angeordnet (z.B. befestigt) sein. Der dritte Sensor 306(3) kann ein induktiver Sensor (z.B. Wirbelstromsensor) sein (siehe zum Beispiel FIG. 2T). Der dritte Sensor 306(3) kann ein Magnetsensor (z.B. Hall-Sensor) sein (siehe zum Beispiel FIG. 2U). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels des dritten Sensors 306(3) die Verschiebung, s, erfasst werden. Zum Beispiel kann der dritte Sensor 306(3) einen Abstand zu dem Referenzkörper 106 erfassen (detektieren), wobei eine relative Änderung des Abstands der Verschiebung, s, entsprechen kann. Anschaulich können die auf den Maschinenmeißel 100 wirkenden Kräfte (z.B. die Kraft F) direkt basierend auf der Verschiebung des Maschinenmeißels 100 ermittelt werden.
Ähnlich zu dem elastisch verformbaren Element 310 können auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kräfte ermittelt werden, indem eine Verformung des Maschinenmeißels 100 (auch als Meißelverformung bezeichnet) selbst, beispielsweise die dadurch hervorgerufene Bewegung des Meißelkopfes 108, erfasst wird. Das Erfassen der Verformung des Maschinenmeißels 100 kann begünstigt werden, wenn der Maschinenmeißel starr in der Haltevorrichtung 300 befestigt ist. Eine diesbezügliche Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist in FIG. 4B gezeigt.
Das Bearbeiten (z.B. Schneiden) eines Materials mittels eines Maschinenmeißels 100 kann aufgrund einer dabei auf den Maschinenmeißel 100 wirkenden Gegenkraft eine Verformung des Maschinenmeißels 100 (auch als Meißelverformung bezeichnet), z.B. des Meißelkopfes 108, bewirken. Die Meißelverformung kann beispielsweise eine Verformung des Meißelkopfes 108 und/oder eine Verformung des Meißelschafts 104 aufweisen. Die Meißelverformung kann beispielsweise eine Stauchung und/oder eine Torsion des Maschinenmeißels 100 aufweisen. Hierin wird unter anderem auf eine Verformung des Meißelkopfes 108 Bezug genommen, wobei das dafür Beschriebene in Analogie für eine Verformung des gesamten Maschinenmeißels 100 oder zumindest des Meißelschafts 104 gelten kann.
Die Meißelverformung kann beispielsweise zu einer Bewegung des gesamten vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) führen (z.B. entgegen der Richtung der wirkenden Kraft, F). Die Meißelverformung kann beispielsweise zu einer Stauchung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) führen. Hierbei können sich die einzelnen Elemente des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) relativ zueinander bewegen. Das Ermitteln (z.B. Erfassen und/oder Berechnen) der Meißelverformung, wie hierin verwendet, kann erfolgen mittels eines oder mehr als eines Sensors, beispielsweise indem eine Veränderung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) (z.B. einer Bewegung des gesamten vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) und/oder einer Stauchung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4)) mittels des einen oder mehr als einen Sensors erfasst wird.
Die Abtragvorrichtung 200 kann den Maschinenmeißel 100 und die Haltevorrichtung 300 aufweisen. Die Abtragvorrichtung 200 kann die Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs aufweisen zum Bereitstellen der starren Verbindung zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Haltevorrichtung 300. In dem in FIG. 4B dargestellten Beispiel kann der Maschinenmeißel 100 mehrere Bohrlöcher mit Gewinde aufweisen und die Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs kann für jedes der mehreren Bohrlöcher eine zugeordnete Schraube aufweisen, so dass der Maschinenmeißel 100 mit der Haltevorrichtung 300 formfest verschraubt werden kann und so eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 relativ zu der Haltevorrichtung 300 verhindert wird. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) können derart angeordnet sein, dass diese den vierten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(4) des Referenzkörper 106, welcher an dem Meißelkopf 108 (z.B. an einem oberen Teil des Meißelkopfes 108) befestigt oder Teil dessen ist, erfassen können.
Wie hierin beschrieben, kann der Maschinenmeißel 100 in Richtung 105 in die Öffnung 316 der Haltevorrichtung 300 aufgenommen werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Öffnung 316 bezüglich der Richtung 105 hinter dem Aufnahmebereich 420 angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 ein Flachmeißelhalter sein, der eingerichtet ist einen Flachmeißel aufzunehmen. Hierbei kann der Maschinenmeißel 100 zum Beispiel ein wie in FIG. 1 H dargestellter Flachmeißel sein. In diesem Fall kann die Öffnung 316 des Meißelhalters 302 einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt entsprechend zu dem Querschnitt des Flachmeißels aufweisen.
Der Querschnitt des Flachmeißels kann mehreckig sein. Der Querschnitt des Flachmeißels kann beispielsweise einen Innenkreis, welcher an ein oder mehreren Punkten an einer Innenfläche der Öffnung 316 der Haltevorrichtung 300 anliegen kann, und ein oder mehrere Außenstrukturen (z.B. ein Vorsprung), welche die mehreckige Form definieren, aufweisen. Diese ein oder mehreren Außenstrukturen können Teil der Arretierungsstruktur 110 sein und eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 in der Haltevorrichtung 300 zumindest behindern (z.B. verhindern). Zum Beispiel kann der Schaft 104 des Maschinenmeißels 100 ein Zylinder mit trapezförmiger Grundfläche sein und die Öffnung 316 kann einen entsprechenden trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die trapezförmige Form eine Drehung des Maschinenmeißels 100 um die Längsachse 107 herum behindern kann. Zum Beispiel kann die Form des Maschinenmeißels 100 als Drehmomentstütze dienen. Anschaulich kann die mehreckige Form des Querschnitts des Maschinenmeißels 100 als Arretierungsstruktur 110 dienen bzw. Teil dieser sein.
Die länglichen Strukturen (z.B. Rillen) des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) können entlang der Oberfläche des Referenzkörpers 106 (z.B. der Oberfläche des Meißelkopfes 108) verlaufen. Die länglichen Strukturen des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) können im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 107 (z.B. in Richtung 105) verlaufen (siehe beispielhafte Ausführung (a) in FIG. 4B) oder können in der von den Richtungen 103 und 105 aufgespannten Ebene liegend in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 1 ° bis ungefähr 45° zu der Längsachse 107 angeordnet sein (siehe beispielhafte Ausführung (b) in FIG. 4B).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) eingerichtet sein, den vierten sensorisch erfassbaren Maßstab 112(4) zu erfassen. Die Erfassung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) mittels der ein oder mehrere Sensoren 306(n=1 bis N) kann erfolgen, wie mit Bezug auf die Haltevorrichtung 300 beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) den vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) mittels einer magnetischen Messung erfassen, wie hierin für die sensorisch erfassbaren Maßstäbe 112(1), 112(2), 112(3) beschrieben.
Der Flachmeißel kann eine abgewinkelte Meißelspitze 102 aufweisen. Ein fest arretierter Flachmeißel kann durch die Gegenkraft bei einem Schneiden eines Materials verformt (deformiert) werden. Das Erfassen des an dem Meißelkopf 108 angeordneten vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs 112(4) in Verbindung mit der Arretierungsvorrichtung 402 zweiten Typs, welche eine Bewegung des in der Haltevorrichtung 300 arretierten Maschinenmeißel 100 verhindert, ermöglicht eine Meißelverformung, z.B. Verformung (auch als Deformation bezeichnet) des Meißelkopfes 108, zu ermitteln. Wie voranstehend beschrieben, kann die Verformung des Meißelkopfes 108 zu einer Bewegung Stauchung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs führen (z.B. einer Bewegung des gesamten vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs und/oder einer Stauchung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs), welche erfasst werden kann und anhand welcher die Verformung ermittelt werden kann. Diese Meißelverformung kann einen Rückschluss auf die wirkende Gegenkraft ermöglichen. Zum Beispiel kann die wirkende Gegenkraft anhand der erfassten Bewegung des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs ermittelt werden. Anschaulich kann ein Widerstand des geschnittenen Materials erfasst werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anhand der aus der Meißelverformung resultierenden Bewegung die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, (hierin auch als Gegenkraft bezeichnet) ermittelt werden (siehe auch Beschreibung zu FIG. 5D, FIG. 5E und FIG. 6A). Anschaulich kann das Erfassen der Meißelverformung alternativ (oder zusätzlich) zu dem Erfassen der Verschiebung, s, verwendet werden, um die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, zu ermitteln.
Die Meißelverformung (z.B. Änderung dessen Ausdehnung entlang der Meißelachse 107) kann in einem Bereich von ungefähr 10 pm bis ungefähr 500 pm liegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die daraus resultierende Bewegung des Meißelkopfes 108 in dem gleichen Bereich liegen.
FIG. 3A bis FIG. 3C zeigen jeweils eine Haltevorrichtung 300 mit einer Meißelbuchse 304 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. In den FIG. 3A bis FIG. 3C sind die ein oder mehreren Sensoren 306 beispielhaft an dem Aufnahmebereich 320 angeordnet zum Erfassen des ersten, zweiten und/oder dritten sensorisch erfassbaren Maßstabs. Es wird verstanden, dass die ein oder mehreren Sensoren 306 auch in dem Aufnahmebereich 420 angeordnet sein können zum Erfassen des vierten sensorisch erfassbaren Maßstabs.
Mit Bezug auf FIG. 3A kann die Meißelbuchse 304 den ersten Teil 304(1) und den zweiten Teil 304(2) aufweisen. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann beispielsweise kappenförmig sein. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann an dem ersten Teil 304(1) der Meißelbuchse 304 (z.B. lösbar) befestigt sein. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann an dem ersten Teil 304(1) der Meißelbuchse 304 (z.B. lösbar) befestigt sein. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann beispielsweise an den ersten Teil 304(1) der Meißelbuchse 304 geklebt oder geschraubt sein.
Mit Bezug auf FIG. 3B kann die Meißelbuchse 304 lediglich den zweiten Teil 304(2) aufweisen. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann kappenförmig sein. Hierbei kann der zweite Teil 304(2) an dem Meißelhalter 302 (z.B. lösbar) befestigt sein, z.B. außen an diesem (beispielsweise staubdicht) anliegend. Der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 kann beispielsweise an den Meißelhalter 302 geklebt oder geschraubt sein.
Mit Bezug auf FIG. 3C kann der zweite Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 in einem Abstand 322 (in Richtung 105) zu dem Meißelhalter angeordnet sein. Der Hohlraum des zweiten Teils 304(2) der Meißelbuchse 304 kann eingerichtet sein zum Aufnehmen des Referenzkörpers 106 des Maschinenmeißels 100. Die ein oder mehreren Sensoren können an und/oder in dem zweiten Teil 304(2) des Meißelhalters 304 angeordnet (z.B. befestigt) sein. Wird ein Maschinenmeißel 100 in die Haltevorrichtung 300 eingesetzt, so kann die Arretierungsstruktur 110 in dem (durch den Abstand 322 definierten) Bereich zwischen dem Meißelhalter 302 und dem zweiten Teil 304(2) der Meißelbuchse 304 angeordnet sein. Hierbei kann die Arretierungsvorrichtung 202 ersten Typs zum Beispiel die in FIG. 4A gezeigte U-förmige Klemme aufweisen oder sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 einen Träger 314 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 3C). Der Träger 314 kann starr (z.B. stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig) mit dem Meißelhalter 302 verbunden sein. In der in FIG. 3C gezeigten Ausführungsform kann der Träger 314 starr (z.B. stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig) mit dem zweiten Teil 304(2) der Haltvorrichtung verbunden sein. Der Träger 314 (auch als Werkzeugträger oder Schneidwalze bezeichnet) kann beispielsweise eine Maschinentrommel, ein Schneidrad oder eine Kette sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 optional eine Datenverarbeitungsvorrichtung 330 aufweisen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann beispielsweise auch ganz oder teilweise extern von der Haltevorrichtung 300 bereitgestellt sein oder werden, z.B. mit dieser über ein (z.B. lokales oder globales) Netzwerk verbunden sein. Eine beispielhafte Datenverarbeitungsvorrichtung 330 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist in FIG. 3D gezeigt.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann eine erste Kommunikationsschnittstelle 332 aufweisen. Die erste Kommunikationsschnittstelle 332 kann eingerichtet sein, die von den ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) erfassten Daten (auch als Sensordaten bezeichnet) zu empfangen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann optional eingerichtet sein, mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle 332 Steuerbefehle an die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) zu übermitteln, z.B. um diese zu konfigurieren oder zum Ausgeben von Daten zu instruieren.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann eine zweite Kommunikationsschnittstelle 338 aufweisen. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 338 kann eingerichtet sein, Daten an ein Signalverarbeitungssystem 601 zu übermitteln (und optional von diesem zu empfangen).
Eine hierin beschriebene Kommunikationsschnittstelle (z.B. die erste Kommunikationsschnittstelle 332 und/oder die zweite Kommunikationsschnittstelle 338) kann eine kabelgebundene Schnittstelle und/oder eine Drahtlosschnittstelle sein. Eine Drahtlosschnittstelle kann gemäß einem Funkkommunikations- Protokoll bzw. -Standard eingerichtet sein bzw. kommunizieren. Zum Beispiel kann die Drahtlosschnittstelle gemäß einem kurzreichweitigen Funkkommunikationsstandard, wie beispielsweise Bluetooth, Zigbee, etc., eingerichtet sein bzw. kommunizieren. Zum Beispiel kann die Drahtlosschnittstelle gemäß einem Funkkommunikationsstandard mittlerer oder großer Reichweite eingerichtet sein bzw. kommunizieren, wie beispielsweise 3G, 4G und/oder 5G gemäß dem 3GPP- Standard. Eine Drahtlosschnittstelle kann gemäß einem Protokoll bzw. -Standard eines lokalen Drahtlosnetzwerks (WLAN) arbeiten, wie beispielsweise gemäß dem IEEE 802.11 Standard.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann ein oder mehreren Prozessoren 334 aufweisen. Die ein oder mehreren Prozessoren 334 können eingerichtet sein, die von den oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) empfangenen Daten zu verarbeiten. Die ein oder mehreren Prozessoren 334 können eingerichtet sein, die von den oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) empfangenen Daten mittels der zweiten Kommunikationsschnittstelle 338 an das Signalverarbeitungssystem 601 zu übermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 334 können eingerichtet sein, die von den oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) empfangenen Daten mittels der zweiten Kommunikationsschnittstelle 338 ohne Zwischenverarbeitung direkt an das Signalverarbeitungssystem 601 weiterzuleiten.
Der Begriff "Prozessor" kann als jede Art von Entität verstanden werden, die die Verarbeitung von Daten und/oder Signalen erlaubt. Die Daten bzw. Signale können beispielsweise gemäß zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) spezifischen Funktion behandelt werden, die vom Prozessor ausgeführt wird. Ein Prozessor kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine programmierbare Gatter- Anordnung (FPGA), eine integrierte Schaltung oder eine beliebige Kombination davon aufweisen oder daraus gebildet sein. Jede andere Art der Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als Prozessor oder Logikschaltung verstanden werden. Es versteht sich, dass einer oder mehrere der hierin detailliert beschriebenen Verfahrensschritte von einem Prozessor ausgeführt (z.B. realisiert) werden können, durch eine oder mehrere spezifische Funktionen, die von dem Prozessor ausgeführt werden. Der Prozessor kann daher eingerichtet sein, eines der hierin beschriebenen Verfahren oder dessen Komponenten zur Informationsverarbeitung durchzuführen.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann eine Speichervorrichtung 336 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 334 die Speichervorrichtung 336 beim Verarbeiten von Daten (z.B. der von den ein oder mehreren Sensoren empfangenen Daten) und/oder als Zwischenspeicher verwenden.
Die Speichervorrichtung 336 kann zumindest einen Speicher aufweisen. Der Speicher kann beispielsweise bei der durch einen Prozessor durchgeführten Verarbeitung verwendet werden. Ein in den Ausführungsformen verwendeter Speicher kann ein flüchtiger Speicher, zum Beispiel ein DRAM (dynamischer Direktzugriffsspeicher), oder ein nichtflüchtiger Speicher, zum Beispiel ein PROM (programmierbarer Festwertspeicher), ein EPROM (löschbarer PROM), ein EEPROM (elektrisch löschbarer PROM) oder ein Flash-Speicher, wie beispielsweise eine Speichereinrichtung mit schwebendem Gate, eine ladungsabfangende Speichereinrichtung, ein MRAM (magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher) oder ein PCRAM (Phasenwechsel-Direktzugriffsspeicher), sein.
FIG. 5A bis FIG. 5E zeigen Aspekte eines Prozesses 500 eines Materialabtragens (z.B. eines Gesteinsschneidens).
Als Abtragen eines Materials 502, wie hierin verwendet, kann ein mechanisches Lösen von Materialteilen aus dem Materialverbund verstanden werden. Ein fortwährendes, zeitweise ununterbrochenes Abtragen eines Gesteins wird auch als Schneiden des Gesteins bzw. Gesteinsschneiden bezeichnet. FIG. 5A veranschaulicht die beteiligten Bauteile, Kräfte und Begriffe.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltevorrichtung 300 das elastisch verformbare Element 310 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 2N bis FIG. 2S). FIG. 5B zeigt beispielhaft den Abstand 212 zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Haltevorrichtung 300 entlang seiner Längsachse über der Schnittlänge. Eine Änderung des Abstands 212 entspricht der Verschiebung s.
FIG. 5C illustriert den zyklischen Prozess des Druckaufbaus, der Rissbildung und Lösung beim Gesteinsschneiden. Ein Materialabtragen kann entsprechend eine Kontaktphase (© in FIG. 5C) aufweisen, in welcher der Maschinenmeißel 100 mit der Oberfläche des Materials 502 in Kontakt kommt. Der Maschinenmeißel 100 kann in Richtung 504 bewegt werden, dabei baut sich Druck im Material auf. Im weiteren Kontakt kann sich dann eine diskontinuierliche Bruchzonenbildung (vgl. FIG. 5A unten) und Lösung von Bruchstücken (©-© in FIG. 5C) ereignen, hierbei können Bruchstücke unterschiedlicher Größe auftreten, wobei die Größe der Bruchstücke und damit die Häufigkeit der makroskopischen Bruchereignisse unter anderem von der Druckfestigkeit des Materials 502 und der Vortriebsgeschwindigkeit des Maschinenmeißels 100, aber auch wesentlich von der Form der Meißelspitze 102 beeinflusst wird. Eine Ausrichtung des Maschinenmeißels 100 (z.B. ein Winkel zwischen dem Maschinenmeißel 100 und der Materialangriffsfläche) kann während des Schneidens im Wesentlichen konstant bleiben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Maschinenmeißel 100 in diesen Phasen in einem oder mehreren Freiheitsgraden in der Haltevorrichtung 300 bewegen und/oder verformen. Diese Bewegung und/oder Verformung kann von den Eigenschaften des Materials 502 abhängen, wie hierin beschrieben.
Während des Materialabtragens kann der Maschinenmeißel 100 an das Material 502 angedrückt werden. Hierbei kann eine Andruckkraft FN (auch als Anpressdruck bezeichnet) wirken. In einem Winkel (z.B. senkrecht) zu der Andruckkraft FN kann eine Schneidkraft, FC, wirken. FIG. 5D zeigt oben die Schneidkraft, FC, über dem Schnittweg in einem bezüglich der Festigkeit homogenen Material 502, unten ein mögliches Signal eines Sensors 306, der den veränderlichen Abstand 212, s, zwischen einem Maschinenmeißel 100 und dem Meißelhalter 302, über dem Schnittweg erfasst. Anschaulich zeigt sich, dass hohe Schneidkräfte, FC, z.B. in ©, ® und ®, zu einer starken Verformung des elastischen Elements 310, also zu einer großen Verschiebung, s, und damit einem vergleichsweise kleinen Abstand 212, führen. Folglich korreliert die Schneidkraft, FC, mit der Verschiebung, s. Es wird verstanden, dass in dem Fall einer Abtragvorrichtung 200 mit einem Flachmeißel als Maschinenmeißel 100 (z.B. einem Maschinenmeißel 100 gemäß FIG. 1 H) die erfasste Meißelverformung (z.B. Verformung des Meißelkopfes 108) die Schneidkräfte repräsentieren kann.
Der Maschinenmeißel 100 kann (z.B. durch die Andruckkraft FN) auf das abzutragende Material (z.B. Gestein, Erde, Erz, Beton Asphalt, etc.) parallel zur Längsachse 107 angreifen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Längsachse 107 des Maschinenmeißels 100 eine Angriffsrichtung (z.B. in Richtung 504) des Maschinenmeißels 100 auf das abzutragende Material definieren. Der Maschinenmeißel 100 kann aber auch so angeordnet sein, dass spanender Angriff erfolgt (z.B. bei einer Abweichung von ca. 5°) oder dass (z.B. bei einem seitlichen Bewegen des Werkzeugträgers, wie beispielsweise der Schneidwalze einer Anbaufräse) der Maschinenmeißel 100 auch drückend auf das abzutragende Material einwirkt.
FIG. 5E zeigt einen beispielhaften Schneidprozess, wobei das geschnittene Gestein anfänglich ein weniger druckfestes Material, zum Beispiel Kalkstein, und danach ein Gestein mit höherer Druckfestigkeit, zum Beispiel Granit, aufweist.
Auf einen Maschinenmeißel 100 wirken während eines Schneidprozesses dreidimensionale Kräfte, die beispielsweise als Schneidkraft FC, Andruckkraft FN und Seitenkraft oder -kräfte bezeichnet werden können. FIG. 5A zeigt diese Kräfte symbolisch. Wie hierin beschrieben, kann anhand der Steifigkeit, k, und der Verschiebung, s, gemäß F = k-s die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, ermittelt werden. Die Kraft, F, kann eine Kombination anderer Kräfte, wie beispielsweise der Andruckkraft FN und/oder der Schneidkraft FC sein. Die Kraft, F, kann daher auch als resultierenden Kraft oder Resultante bezeichnet werden. Anschaulich zeigt FIG. 5E, dass der Verlauf der Kraft, F, Informationen bezüglich des geschnittenen Materials (z.B. der Festigkeit des Materials) aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verschiebung, s, ein direkter Indikator der auf den Maschinenmeißel 100 wirkenden Kraft sein.
FIG. 6A bis FIG. 6C zeigen jeweils ein Abtragsystem 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Abtragsystem 600 kann mindestens eine (z.B. genau eine oder mehr als eine) Haltevorrichtung 300 aufweisen. Das Abtragsystem 600 kann das Signalverarbeitungssystem 601 aufweisen.
Die Haltevorrichtung 300 kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 aufweisen. In der Haltevorrichtung 300 kann ein Maschinenmeißel 100 eingesetzt sein. Das Abtragsystem 600 kann zum Beispiel die Abtragvorrichtung 200 aufweisen. Die ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) der Haltevorrichtung 300 können eingerichtet sein, den sensorisch erfassbaren Maßstab 112 des Maschinenmeißels 100 zu erfassen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 kann eingerichtet sein, die mittels den ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) erfassten Daten zu empfangen und an das Signalverarbeitungssystem 601 zu übermitteln.
Das Signalverarbeitungssystem 601 kann eine dritte Kommunikationsschnittstelle 602 aufweisen. Die dritte Kommunikationsschnittstelle 602 kann eingerichtet sein, mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle 338 gemäß einem Kommunikationsstandard zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die dritte Kommunikationsschnittstelle 602 eine Drahtlosschnittstelle sein und kann mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle 338 gemäß einem der hierin beschriebenen Standards (z.B. Bluetooth, Zigbee, 3G, 4G, 5G, WLAN, etc.) kommunizieren. Anschaulich kann das Signalverarbeitungssystem 601 die von den ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) erfassten Daten 604 empfangen.
Das Signalverarbeitungssystem 601 kann optional eine oder mehr als eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Diese Kommunikationsschnittstelle kann eingerichtet sein, mit Sensoren an dem Werkzeugträger oder im Antrieb desselben gemäß einem Kommunikationsstandard zu kommunizieren. Die Signale der zusätzlichen Sensoren können genutzt werden, um die von der Datenverarbeitungsvorrichtung 330 ermittelten Messwerte einem räumlichen Abbaupunkt zuzuordnen, und/oder um ergänzende Informationen zu den Betriebsparametern des Abtragsystems 600 zu erhalten, anhand derer die Messwerte beispielsweise kompensiert oder klassifiziert werden können. Zum Beispiel kann das Signalverarbeitungssystem 601 einen oder mehrere Sensoren aufweisen zum Ermitteln einer (z.B. globalen oder lokalen) Position des Abtragsystems 600. Zum Beispiel kann der eine oder mehr als eine zusätzliche Sensor ein oder mehrere Sensoren aufweisen zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit (z.B. der Lagervorrichtung 632), einer hydraulischen und/oder elektrischen Andruckleistung, akustischer Signale, optischer Signale, und/oder Informationen eines digitalen Dokumentenmanagements (DMS).
Optional kann das Signalverarbeitungssystem 601 ein cloudbasiertes Verarbeitungssystem sein. Zum Beispiel kann das Signalverarbeitungssystem 601 in einer Cloud implementiert sein. Anschaulich kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 eingerichtet sein, die mittels der ein oder mehreren Sensoren erfassten Daten an eine Cloud zur Datenverarbeitung zu übermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Signalverarbeitungssystem 601 ein lokales Verarbeitungssystem sein (z.B. als Teil einer Abtragmaschine, wie beispielsweise einer Gesteinsabbaumaschine). Zum Beispiel kann das Signalverarbeitungssystem 601 in einer Fernbedienung und/oder einer Steuereinheit des Abtragsystems 600 implementiert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Signalverarbeitungssystem 601 eingerichtet sein, ein Signal 610 auszugeben basierend auf dem mittels zumindest eines Sensors der ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) erfassten Maschinenmeißels 100. Das Signalverarbeitungssystem 601 kann eingerichtet sein, das Signal 610 basierend auf den von den ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) erfassten Daten 604 auszugeben. Anschaulich können die ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) mittels des sensorisch erfassbaren Maßstabs 112 bzw. den sensorisch erfassbaren Maßstäben 112(1), 112(2), 112(3), 112(4) eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 relativ zu dem Meißelhalter 302 erfassen und das Signalverarbeitungssystem 601 kann anhand dieser erfassten Bewegung das Signal 610 ermitteln. Die Bewegung des Maschinenmeißels 100 kann eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 relativ zu dem Meißelhalter 302 oder eine Meißelverformung sein. Das Signal 610 kann eine Beschaffenheit eines mittels des Maschinenmeißels 100 abgetragenen Objekts repräsentieren. Die Beschaffenheit des abgetragenen Objekts kann zum Beispiel eine Eigenschaft des Materials des abgetragenen Objekts sein. Eine Materialeigenschaft des abgetragenen Objekts kann zum Beispiel eine (Mohs’sche) Härte, eine Zug- oder Druckfestigkeit, eine Körnung bzw. eine Konglomeratverteilung, eine Klüftigkeit, ein Wassergehalt, eine Abrasivität etc.) sein.
Die Beschaffenheit des abgetragenen Objekts kann eine Änderung ein oder mehrerer Materialeigenschaften aufweisen (z.B. eine Änderung der Härte, eine Änderung der Festigkeit, Klüftigkeit, Wassergehalt, etc.).
Die Eigenschaften eines Materials können die Bruchcharakteristik des Materials beeinflussen. Diese materialspezifische Bruchcharakteristik (z.B. Sprödbruch oder duktiler Bruch, Spanform und/oder Spangröße, Einfluss der Korngrößenverteilung, etc.) kann zu einem materialspezifischen Bewegungsschema des Maschinenmeißels 100 führen.
Anschaulich können die Materialeigenschaften des abgetragenen Objekts eine mechanische Anregung des Maschinenmeißels 100 beeinflussen, wobei die Antwort des Maschinenmeißels 100 auf die Anregung erfasst werden kann. Das Erfassen der Antwort des Maschinenmeißels 100 kann aufweisen, eine Bewegung (z.B. eine Translation und/oder eine Rotation) des Referenzkörpers 106 bzw. des Maßstabs zu erfassen, eine Verformung (z.B. Dehnung oder Stauchung) des Referenzkörpers 106 bzw. des Maßstabs zu erfassen, z.B. eine Frequenz derselben zu erfassen. Beispielsweise kann als Antwort auf die Anregung des Maschinenmeißels 100 eine Frequenz (z.B. der Translation und/oder Rotation) erfasst werden, mit welcher der Referenzkörper bewegt und/oder verformt wird. Basierend auf der erfassten Antwort kann auf diese Materialeigenschaften rückgeschlossen werden (z.B. können diese berechnet oder klassifiziert werden).
Das Signal 610 kann alternativ oder zusätzlich einen Zustand des Maschinenmeißels 100 repräsentieren. Der Zustand des Maschinenmeißels 100 kann beispielsweise ein Verschleißzustand des Maschinenmeißels 100 sein. Ist die Meißelspitze 102 nicht mehr spitz (z.B. abgerundet) und/oder partiell abgeschlagen, so kann dies zu einer erfassbaren Änderung der Bruchcharakteristik führen. Anschaulich kann ein Verschleiß des Maschinenmeißels 100 eine Bewegung (z.B. eine Translation, eine Rotation, eine Frequenz einer Translation und/oder Rotation, etc.) des Maschinenmeißels 100 beim Abtragen eines Objekts verändern, so dass anhand der erfassten Bewegung des Maschinenmeißels 100 auf den Verschleißzustand des Maschinenmeißels 100 rückgeschlossen werden kann. In einem Beispiel kann das Abtragsystem 600 eine Vielzahl von Maschinenmeißeln aufweisen, die gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sind, wobei das für einen Maschinenmeißel 100 der Vielzahl von Maschinenmeißeln ausgegebene Signal 610 Abweichungen von den für die anderen Maschinenmeißel der Vielzahl von Maschinenmeißeln ausgegebenen Signale 610 aufweist. Diese Abweichungen können ein Indiz für einen Verschleiß des Maschinenmeißels 100 sein. In einem anderen Beispiel kann das Abtragsystem 600 in einem Speicher (z.B. obere und/oder untere) Grenzwerte für das Signal 610 speichern und ein Signal 610 außerhalb (z.B. unterhalb oder oberhalb) des durch die Grenzwerte definierten Bereichs kann einen Verschleiß des Maschinenmeißels 100 angeben oder zumindest andeuten.
Das Signalverarbeitungssystem 601 kann mit ein oder mehreren Prozessoren 606 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Signalverarbeitungssystem 601 die ein oder mehreren Prozessoren 606 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 6A und FIG. 6B). Allerdings kann das Signalverarbeitungssystem 601 auch als lokales Verarbeitungssystem mittels einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle mit einem Server (z.B. einer Cloud) verbunden sein. In diesem Fall kann der Server zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere Prozessoren zur Datenverarbeitung sowie Schnittstellen zu weiteren Sensoren aufweisen, die zusätzliche Informationen über das Abtragsystem bereitstellen, zum Beispiel für eine Datenfusionsanalyse. In diesem Fall kann das Signalverarbeitungssystem 601 die hierin beschriebenen ermittelten Informationen (z.B. das Signal 610, z.B. eine Angabe über eine Bewegung des Maschinenmeißels 100) mittels der Kommunikationsschnittstelle von dem Server empfangen.
Wie hierin beschrieben, können die von den ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) erfassten Daten 604 einen Abstand des Referenzkörpers 106 von dem jeweiligen Sensor 306(n), eine Strecke (z.B. eine Amplitude), um welche sich der Referenzkörper 106 relativ zu dem Sensor 306(n) bewegt, eine Frequenz, mit welcher sich der Referenzkörper 106 bewegt (z.B. eine Frequenz einer Translation und/oder eine Frequenz einer Rotation und/oder eine Frequenz der Bewegung des Meißelkopfes 108 aufgrund einer Meißelverformung), repräsentieren.
Die ein oder mehreren Prozessoren 606 können eingerichtet sein, ein Modell 608 zu implementieren. Das Modell 608 kann in einem lokalen Speicher des Signalverarbeitungssystems 601 und/oder in einem Cloudspeicher gespeichert sein. Das Modell 608 kann eingerichtet sein, einen oder mehr als einen der folgenden Prozesse durchführen: eine Datenkorrektur (aufweisend zum Beispiel eine Normalisierung, eine Driftkorrektur, eine Rauschunterdrückung, eine Ausreißeridentifikation und/oder eine Filterung), eine (Evolutions-)Spektralanalyse, eine statistische Zeitreihenanalyse, eine Klassifikation (zum Beispiel mittels einer Histogrammanalyse und/oder mittels eines oder mehrerer neuronaler Netzwerke), eine Mustererkennung, etc.
Das Modell 608 kann eingerichtet sein, das Signal 610 in Reaktion auf ein Eingeben von Eingangsdaten auszugeben. Die Eingangsdaten können die von den ein oder mehreren Sensoren 306(n=1 bis N) erfassten Daten 604 aufweisen. Optional können die Eingangsdaten des Modells 608 ferner ein oder mehrere Daten der folgenden Gruppe von Daten aufweisen: Geodäten (Geokoordinaten, Richtwerte, Parameter), Referenzwerte für Signalamplituden, spektrale Charakteristik, Referenzmuster (etwa als Musterzeitreihen, Musterspektren, Musterbilder), digitalisierte und/oder aufbereitete Sensordaten, verarbeitete Sensordaten (z.B. Verschiebungen, Beschleunigungen, Häufigkeiten), Betriebsdaten der Arbeitsmaschine.
Das Signal 610 kann beispielsweise Klassenwerte bezogen auf Geodäten (z.B. Materialfestigkeitsklassen 1...K) und/oder Zustandswerte bezogen auf Geodäten (z.B. Verschleißzustände 1...N) aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erfassten Daten 604 (z.B. unter anderem) die Verschiebung, s, aufweisen oder diese zumindest repräsentieren. Folglich kann die Verschiebung, s, (zumindest als Teil der erfassten Daten 604) dem Modell 608 zugeführt werden. Alternativ können die erfassten Daten 604 (z.B. unter anderem) die Meißelverformung (z.B. Angaben darüber aufweisend) repräsentieren, z.B. die Bewegung des Meißelkopfes 108. In diesem Fall kann die Verformung zumindest als Teil der erfassten Daten 604 dem Modell 608 zugeführt werden.
Zusätzlich oder alternativ können die ein oder mehreren Prozessoren 606 eingerichtet sein, die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, basierend auf der Verschiebung, s, (z.B. gemäß F = k-s) oder der Meißelverformung zu ermitteln. Zum Beispiel kann das Modell 608 eingerichtet sein, basierend auf der ermittelten Kraft, F, das Signal 610 auszugeben. Anschaulich kann das Modell 608 die Kraft, F, auf eine Beschaffenheit des mittels des Maschinenmeißels 100 abgetragenen Objekts und/oder eine Beschaffenheit des Maschinenmeißels 100 abbilden.
Zusätzlich oder alternativ können die ein oder mehreren Prozessoren 334 der Datenverarbeitungsvorrichtung 330 eingerichtet sein, die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft, F, basierend auf der Verschiebung, s, oder der Meißelverformung zu ermitteln (z.B. gemäß F = k-s). Hierbei kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 330 eingerichtet sein, die ermittelte Kraft, F, zusätzlich (oder alternativ) zu den erfassten Daten 604 an das Signalverarbeitungssystem 601 zu übermitteln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Modell 608 eingerichtet sein, basierend auf der ermittelten Kraft, F, und/oder auf den erfassten Daten 604 das Signal 610 auszugeben (siehe zum Beispiel FIG. 6B). Anschaulich kann anhand der Translation des Maschinenmeißels 100 entlang der Längsachse 107 die Kraft, F, ermittelt werden und anhand der anderen hierin beschriebenen Translationen und/oder Rotationen des Maschinenmeißels 100 in Kombination mit der wirkenden Kraft, F, kann die Beschaffenheit des mittels des Maschinenmeißels 100 abgetragenen Objekts und/oder die Beschaffenheit des Maschinenmeißels 100 (also das Signal 610) ermittelt werden (z.B. mittels des Modells 608). Alternativ kann die Kraft, F, anhand der Meißelverformung ermittelt werden, was Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des mittels des Maschinenmeißels 100 abgetragenen Objekts und/oder die Beschaffenheit des Maschinenmeißels 100 (also das Signal 610) ermöglicht.
Anschaulich kann das Signalverarbeitungssystem 601 anhand von Mustern in Messwerten (den erfassten Daten 604) zwischen abzutragenden bzw. abgetragenen Materialien (z.B. automatisch) unterscheiden (differenzieren) bzw. diese klassifizieren. Das Modell 608 kann spezifisch für einen bestimmten Abtragprozess sein. Zum Beispiel kann das Modell 608 ein Lagerstättenmodell sein, welches die während eines Gesteinsschneidens erfassten Daten 604 auf Materialeigenschaften des geschnittenen bzw. zu schneidenden Gesteins abbildet.
Das Modell 608 kann ein auf maschinellem Lernen basierendes Modell sein. Das Modell 608 kann beispielsweise einen bestärkendes-Lernen-Algorithmus aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zumindest ein Teil des Modells 608 mittels eines neuronalen Netzwerks implementiert werden. Ein neuronales Netzwerk kann jede Art von neuronalem Netzwerk, wie beispielsweise ein Autoencoder-Netzwerk, ein neuronales Faltungsnetzwerk (engl.: convolutional neural network, CNN), ein Variations-Autoencoder-Netzwerk (engl.: variational autoencoder network, VAE), ein Ausgedünntes Autoencoder-Netzwerk (engl.: sparse autoencoder network, SAE), ein rekurrentes neuroanales Netzwerk (RNN), ein neuronales Entfaltungsnetzwerk (engl.: deconvolutional neural network, DNN), ein generatives gegnerisches Netzwerk (engl. generative adversarial network, GAN), ein vorausschauendes neuronales Netzwerk (engl.: forward-thinking neural network), ein neuronales Summenprodukt-Netzwerk (engl.: sum-product neural network) etc., aufweisen oder sein. Das neuronale Netzwerk kann jede Anzahl an Schichten aufweisen und das trainierte neuronale Netzwerk kann mittels jeder Art von überwachtem oder nichtüberwachtem Lernverfahren trainiert worden sein. Diese Verfahren können beispielsweise elastische oder klassische Fehlerrückführung (Backpropagation) beinhalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das auf maschinellem Lernen basierende Modell 608 trainiert werden. Das Trainieren des Modells 608 kann ein Ermitteln einer Vielzahl von Datensätzen aufweisen, wobei das Ermitteln eines jeden Datensatzes aufweisen kann: ein Analysieren (z.B. Messen) der Eigenschaften des abzutragenden Materials und Zuordnen zu einer Materialklasse, ein Erfassen von Bewegungen des Maschinenmeißels 100 im Abtragsystem 600 mittels der ein oder mehreren Sensoren 306, optional ein Erfassen und Zuordnen von Betriebsdaten beim Einsatz des Abtragsystems 600, und ein Ermitteln von eindeutigen Kennwerten oder Kennlinien dieser Bewegungen für die analysierte Materialklasse und die erfassten Betriebsdaten. Anschließend kann das Modell 608 unter Verwendung der ermittelten Vielzahl von Datensätzen derart trainiert werden, dass das trainierte Modell von Bewegungen des Maschinenmeißels 100 unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Abtragsystems 600 auf Eigenschaften des abgetragenen Materials abbildet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 606 eingerichtet sein, eine Angabe über eine Bewegung und/oder die Verformung des Maschinenmeißels 100 zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 606 können eingerichtet sein, die Bewegung und/oder Verformung des Maschinenmeißels 100 anhand der erfassten Daten 604 zu ermitteln. Zum Beispiel kann das Modell 608 eingerichtet sein, in Reaktion auf ein Eingeben der ermittelten Bewegung und/oder Verformung des Maschinenmeißels 100 das Signal 610 auszugeben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 606 eingerichtet sein, eine Angabe über eine auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 606 können eingerichtet sein, die auf den Maschinenmeißel 100 wirkende Kraft anhand der erfassten Daten 604 zu ermitteln. Zum Beispiel kann das Modell 608 eingerichtet sein, in Reaktion auf ein Eingeben der ermittelten auf den Maschinenmeißel 100 wirkenden Kraft das Signal 610 auszugeben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 606 zusätzliche Daten verwenden, um das Signal 610 zu ermitteln. Zum Beispiel können die zusätzlichen Daten ebenfalls in das Modell 608 eingegeben werden, um das Signal 610 zu ermitteln. Die zusätzlichen Daten können beispielsweise Betriebsdaten ein oder mehrerer Komponenten des Abtragsystems 600 oder z.B. der Arbeitsmaschine, welche das Abtragsystem antreibt und steuert, aufweisen.
FIG. 6C zeigt das Abtragsystem 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen mit einer beispielhaften Bearbeitungsmaschine 630.
Die Bearbeitungsmaschine 630 kann zum Beispiel eine im Bergbau verwendete Gesteinsbearbeitungsmaschine (z.B. eine Gesteinsschneidemaschine), eine im Tiefbau verwendete Gesteinsbearbeitungsmaschine, oder eine im Hochbau verwendete Gesteinsbearbeitungsmaschine aufweisen oder sein. Eine im Tiefbau verwendete Bearbeitungsmaschine kann beispielsweise dem Erstellen oder Abriss von Fundamenten oder dem Auffahren oder Reparieren eines Tunnels dienen. Eine im Hochbau verwendete Bearbeitungsmaschine kann beispielsweise dem Erstellen oder Abriss von Bauwerken dienen. Eine im Bergbau verwendete Gesteinsbearbeitungsmaschine kann beispielsweise eine Teilschnittmaschine, ein Surface Miner, ein Continuous Miner, eine Schachtbohrmaschine, eine Schrämmaschine, eine Straßenfräse, eine Grabenfräse, ein Hydraulikbagger mit Anbaufräse oder ein vergleichbares Gerät sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel 100 ein Rundschaftmeißel oder ein Flachmeißel sein. Eine Anbaufräse kann zum Beispiel einen Längsschneidkopf oder einen Querschneidkopf oder ein Schneidrad oder eine Schneidkette aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Abtragsystem 600 mindestens eine Lagervorrichtung 632 aufweisen. Optional kann die Lagervorrichtung 632 Teil der Haltevorrichtung 300 sein. Die Lagervorrichtung 632 kann eingerichtet sein, dem Träger 314 der Haltevorrichtung 300 zumindest einen Freiheitsgrad derart bereitzustellen, dass der Meißelhalter 302 (und optional der Maschinenmeißel 100) in eine Richtung 504 schräg zur Längsachse 107 bewegt werden kann und/oder entlang der Längsachse 107 gegen eine Oberfläche gepresst werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise das in FIG. 5A bis FIG. 5C beschriebene Materialabtragen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mittels des Trägers 314 Angriffskräfte auf den Maschinenmeißel 100 übertragen werden. Das Signalverarbeitungssystem 601 kann die von den ein oder mehreren Sensoren 306(n= 1 bis N) erfassten Daten 604 mittels der Kommunikationsschnittstelle 602 empfangen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Abtragsystem 600 eine Visualisierungseinrichtung 634 aufweisen. Die Visualisierungseinrichtung 634 kann geeignet sein, einem Bediener (z.B. einem Bediener der Bearbeitungsmaschine 630) anhand des ausgegebenen Signals 610 Hinweise zur Bedienung des Abtragsystems 600 zu vermitteln. Zum Beispiel kann dem Bediener eine Materialeigenschaft des abgetragenen Gesteins als Signal 610 visuell (z.B. als Festigkeitswert, als Klassifikationswert, als Farbindikation, wie beispielsweise einer ersten Farbe für „hart“ und einer zweiten Farbe für „weich“, etc.) dargestellt werden. Die Visualisierungseinrichtung 634 kann zum Beispiel in einem Fahrerhaus der Bearbeitungsmaschine 630 angeordnet sein. Anschaulich kann ein Bediener des Abtragsystems 600 anhand des Signals 610 imstande sein, den Abtragprozess (z.B. den Gesteinsschneideprozess) anzupassen. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass der Bediener das abzutragende oder das abgetragene Material sehen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Beispiel die Andruckkraft FN (z.B. an die Festigkeit des abgetragenen Materials) angepasst werden. Eine nicht an den Abtragprozess angepasste Andruckkraft kann zu einem deutlich erhöhten Verschleiß des Maschinenmeißels 100 führen. Anschaulich kann das Anpassen der Andruckkraft FN an das ausgegebene Signal 610, welche Eigenschaften des abgetragenen und mutmaßlich weiter abzutragenden Materials charakterisiert, einen Verschleiß des Maschinenmeißels 100 verringern. Eine optimale Betriebsführung kann beispielsweise eine maximale Andruckkraft FN bei gleichzeitig geringer Abnutzung des Maschinenmeißels 100 aufweisen.
Ferner kann eine Abnutzung des Maschinenmeißels 100 zu einem Verschleiß des Meißelhalters 302 führen. Folglich kann das Anpassen der Andruckkraft FN auch einen Verschleiß der Haltevorrichtung 300 verringern. Eine defekte (z.B. verschlissene) Haltevorrichtung 300 würde einen Ersatz der Haltevorrichtung 300 erfordern, z.B. durch Anschweißen einer anderen Haltevorrichtung 300 an den Träger 314. Dies würde hohe Kosten für Material und Arbeitszeit sowie die Kosten der Stillstandszeit zur Folge haben. Zudem wird durch einen solchen Ersatz nie die ursprüngliche Haltbarkeit der Haltevorrichtung 300 erreicht, mithin der Gebrauchswert der Bearbeitungsmaschine 630 vermindert - was durch die mittels des Abtragsystems 600 ermöglichte Anpassung der Andruckkraft vermeidbar wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können alternativ oder zusätzlich zu der Andruckkraft FN die Bewegungsgeschwindigkeit (auch als Schneidgeschwindigkeit bezeichnet) in Richtung 504 und/oder die Kontaktfläche beim Schneiden (auch als Schneidtiefe bezeichnet) angepasst werden. Das Abtragsystem 600 kann eine Vielzahl von Maschinenmeißeln aufweisen. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen ein Ermitteln einer optimalen Andruckkraft FN für jeden einzelnen Maschinenmeißel 100 der Vielzahl von Maschinenmeißeln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Abtragsystem 600 mindestens ein Stellglied aufweisen. Das Stellglied kann eingerichtet sein, eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 zu beeinflussen. Das Stellglied kann eingerichtet sein, eine Bewegung des Maschinenmeißels 100 basierend auf dem Signal 610 zu beeinflussen. Zum Beispiel kann das Stellglied in Abhängigkeit einer ermittelten Festigkeit (als Signal 610) des abgetragenen Materials die Bewegungsgeschwindigkeit des Maschinenmeißels 100 (in Richtung 504) und/oder die Andruckkraft FN zu verändern (z.B. anzupassen). Anschaulich kann das Abtragsystem 600 anhand des Signals 610 mittels des Stellglieds den Abtragprozess (z.B. den Gesteinsschneideprozess) automatisch (oder zumindest semi-automatisch) anpassen. Hierbei ist kein Bediener erforderlich.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Erfassen des Referenzkörpers 106 des Maschinenmeißels 100 mittels den ein oder mehreren Sensoren 306 der Haltevorrichtung 300 eine Echtzeit-Rückmeldung über die Bewegung des Maschinenmeißels 100 liefern. Als Echtzeit, wie hierin verwendet, kann verstanden werden, dass zwischen dem Abtragen einer Gesteinsschicht und dem Ausgeben des zugehörigen Signals 610 weniger als 1 Minute (z.B. weniger als 30 Sekunden, z.B. weniger als 10 Sekunden, z.B. weniger als 1 Sekunde) liegt.
Folglich muss der Abtragprozess (z.B. Abbauprozess) nicht mehr regelmäßig unterbrochen werden, um die neu freigelegte Abtragfläche (auch Stoß genannt) visuell zu inspizieren. Somit wird der Zeitaufwand für das Abtragen gesenkt, und damit auch die Betriebskosten. Anschaulich wird ein selektiver Abbau mit kontinuierlicher Rückmeldung ermöglicht, welche nicht aufgrund einer Staubentwicklung oder Haufwerksüberdeckung oder Werkzeugverschmutzung unterbrochen werden muss. Bezüglich eines Gesteinsabbauprozesses ermöglicht die Echtzeit-Rückmeldung einen selektiven Abbau, wodurch ein Anteil von Begleitmineralen, Einschlüssen und/oder Taubgestein in dem abgebauten Gestein verringert wird. Dies ermöglicht ebenfalls, Aufwände für die nachfolgende Aufbereitung der Rohminerale zu verringern, zum Beispiel Transportkosten, Lagerungskosten, Investitionskosten und Prozesskosten.
Die Rückmeldung über das abzutragende Material (z.B. Gestein, Erde, Erz, Beton Asphalt, etc.) ermöglicht eine Prozessoptimierung (z.B. mittels eines selektiven Abbaus) in verschiedenen Branchen, wie beispielsweise Tiefbau, Tunnelbau, Abbruch, etc. Die hierin beschriebene Detektion des Verschleißes des Maschinenmeißels 100 kann zu einer zusätzlichen Kostensenkung führen (z.B. ist keine Sichtprüfung des Maschinenmeißels 100 mehr erforderlich).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Abtragsystem 600 mindestens eine andere
Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die mindestens eine andere Kommunikationsschnittstelle kann eine kabelgebundene Schnittstelle oder eine Drahtlosschnittstelle sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Signalverarbeitungssystem 601 eingerichtet sein, mittels der Kommunikationsschnittstelle 602 und/oder mittels der mindestens einen anderen Kommunikationsschnittstelle die erzeugten Signale 610 und/oder die Daten 604 zu einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage zu übermitteln (z.B. in diese einzubinden). Die übergeordnete Datenverarbeitungsanlage kann eingerichtet sein zur Aktualisierung des Modells 608 (z.B. des Lagerstättenmodells), zur Betriebsdokumentation und/oder zur Instandhaltungsplanung). Zum Beispiel kann die Instandhaltung anhand des ermittelten Verschleißzustands des Maschinenmeißels 100 geplant werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können geologische Daten bezüglich des abzutragenden Objekts (z.B. einer Lagerstätte, eines Bauwerks, und/oder einer Baustelle) von der übergeordneten Datenverarbeitungsanlage anhand der Daten 604 und/oder der Signal 610 ermittelt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zusätzlichen Daten zur Wartungs- und/oder Instandhaltungsplanung verwendet werden.
FIG. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 700 kann ein Entfernen eines Referenzkörpers von einem ersten Maschinenmeißel aufweisen (in 702). Zum Beispiel kann der Referenzkörper von dem ersten Maschinenmeißel gelöst werden, indem eine starre (z.B. formschlüssige und/oder kraftschlüssige) Verbindung zwischen dem Referenzkörper und dem ersten Maschinenmeißel gelöst wird. Der Referenzkörper kann ein magnetisierbares Material aufweisen, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet.
Der erste Maschinenmeißel kann beispielsweise gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sein, welcher den Referenzkörper 106 aufweist.
Das Verfahren 700 kann ein nachfolgendes Hinzufügen des Referenzkörpers zu einem zweiten Maschinenmeißel aufweisen (in 704). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Referenzkörper dem zweiten Maschinenmeißel derart hinzugefügt werden, dass eine starre (z.B. formschlüssige und/oder kraftschlüssige) Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet wird bzw. ist. Zum Bespiel kann der zweite Maschinenmeißel nach dem Hinzufügen des Referenzkörpers gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sein.
Anschaulich kann mittels des Verfahrens 700 ein Referenzkörper nacheinander für verschiedene Maschinenmeißel verwendet werden. Anschaulich kann ein Referenzköper eines Maschinenmeißels (z.B. der Referenzkörper 106 des Maschinenmeißels 100) austauschbar sein. Dies kann beispielsweise Betriebskosten einer Vorrichtung, welche zum Beispiel Maschinenmeißel 100 verwendet, senken.
FIG. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 800 kann ein Entnehmen eines ersten Maschinenmeißels, der einen Referenzkörper aufweist, aus einem Meißelhalter heraus aufweisen (in 802). Der Referenzkörper kann ein magnetisierbares Material aufweisen, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet.
Der erste Maschinenmeißel kann beispielsweise gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sein, welcher den Referenzkörper 106 aufweist. Der Meißelhalter kann beispielsweise (als Meißelhalter 302) Teil der Haltevorrichtung 300 sein.
Das Verfahren 800 kann ein Einsetzen eines zweiten Maschinenmeißels, der den Referenzkörper aufweist, in einen Meißelhalter hinein aufweisen (in 804). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Maschinenmeißel derart in den Meißelhalter hinein eingesetzt werden, dass eine starre (z.B. formschlüssige und/oder kraftschlüssige) Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet wird bzw. ist. Der erste Maschinenmeißel kann beispielsweise gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sein. Der zweite Meißelhalter kann in den gleichen Meißelhalter oder einen anderen Meißelhalter eingesetzt werden.
Zum Beispiel können die Meißelhalter Teil der Haltevorrichtung 300 sein. Der erste Maschinenmeißel kann aus einem Meißelhalter 302 der Haltevorrichtung 300 entnommen werden (in 802), der Referenzkörper kann von dem ersten Maschinenmeißel entfernt und dem zweiten Maschinenmeißel hinzugefügt werden (z.B. gemäß dem Verfahren 700) und der zweite Maschinenmeißel kann in den Meißelhalter 302 oder einen anderen Meißelhalter eingesetzt werden.
FIG. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 900 kann ein Abtragen eines Materials (z.B. Schneidens eines Gesteins) mittels eines Maschinenmeißels, welcher einen Referenzkörper aufweist, aufweisen (in 902). Ein beispielhaftes Abtragen von Material wird mit Bezug auf FIG. 5A bis FIG. 5C beschrieben.
Das Verfahren 900 kann ein Erfassen einer Bewegung des Referenzkörpers relativ zu einem Meißelhalter, in welchen der Maschinenmeißel entgegen der Meißellängsrichtung hineingesteckt ist, mittels zumindest eines Sensors des Meißelhalters beim Abtragen des Materials aufweisen (in 904).
Der Maschinenmeißel kann gemäß dem Maschinenmeißel 100 eingerichtet sein. Der Meißelhalter kann (als Meißelhalter 302) Teil der Haltevorrichtung 300 sein. Zum Beispiel kann der Maschinenmeißel 100 entgegen der Längsrichtung 107 in den Meißelhalter 302 gesteckt sein. Hierbei kann beim Abtragen des Materials zumindest ein Sensor der ein oder mehreren Sensoren 306 die Bewegung des Maschinenmeißels 100 relativ zu dem Meißelhalter 302 erfassen. Das Verfahren 900 kann ein Ausgeben eines Signals basierend auf der erfassten Bewegung des Referenzkörpers aufweisen (in 906). Das ausgegebene Signal kann beispielsweise ein Sensorsignal sein. Das ausgegebene Signal kann detektierte Daten des zumindest einen Sensors aufweisen oder zumindest repräsentieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 900 ferner ein Ermitteln einer Kenngröße, die eine auf den Maschinenmeißel wirkende Kraft repräsentiert, basierend auf dem ausgegebenen Signal aufweisen.
Anschaulich kann das Verfahren 900 ein Verfahren zur Materialdifferenzierung sein.
FIG. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 1000 kann ein Ermitteln einer mechanischen Antwort eines Referenzkörpers (z.B. dessen Veränderung oder die Frequenz der Veränderung) eines Maschinenmeißels, der in einer Haltevorrichtung aufgenommen ist, auf eine mechanische Anregung des Maschinenmeißels aufweisen (in 1002). Die mechanische Anregung des Maschinenmeißels kann zu einer Auslenkung des Maschinenmeißels relativ zu der Haltevorrichtung und/oder aus einer Referenzlage aufweisen. Das Verfahren 1000 kann zum Beispiel ein Erzeugen von Instruktionen zum Anregen der Auslenkung des Maschinenmeißels aufweisen. Die Antwort eines Referenzkörpers kann beispielsweise eine Bewegung (z.B. eine Vibration) und/oder eine Verformung des Referenzkörpers aufweisen, die (z.B. deren Frequenz) erfasst wird.
Das Verfahren 1000 kann ein Klassifizieren eines Sensors der Haltevorrichtung, mittels dessen die Antwort erfasst wird, basierend auf einem Vergleich der mittels des Sensors erfassten Antwort mit einer abgespeicherten Referenzantwort aufweisen (in 1004). Das Verfahren 1000 kann optional ferner ein Erzeugen eines Signals, welches ein Resultat des Klassifizierens angibt, aufweisen. Das Signal kann angeben, ob die Antwort des Maschinenmeißels ein abgespeichertes Kriterium erfüllt. Das Kriterium kann erfüllt sein, wenn eine Abweichung der Antwort des Maschinenmeißels von einer abgespeicherten Referenzantwort kleiner ist als ein (z.B. abgespeicherter) Schwellenwert.
Das Verfahren ermöglicht beispielsweise ein Erkennen von Verunreinigungen im Aufnahmebereich, an dem Referenzkörper (z.B. am sensorisch erfassbaren Maßstab) und/oder an dem Sensor. Das Verfahren kann eine Kalibrierung des Sensors ermöglichen. Das Verfahren kann eine Funktionsprüfung eines Sensors ermöglichen.
Das Verfahren kann durch das gezielte Bewegen des Maschinenmeißels in der Haltevorrichtung und einem Vergleich der Messwerte mit Sollwerten Anhaltspunkte oder Kriterien dafür liefern, dass sich im Sensorbereich Gesteins- oder Metallstaub angesammelt hat und die Detektion der Bewegung des Maschinenmeißels behindert oder die Gefahr von vorzeitigem Verschleiß erhöht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel an jeweils definierte Anschlagspunkte bewegt werden, das Signal des mindstens einen Sensors kann erfasst werden und das erfasste Signal kann mit einer abgespeicherten Referenzantwort (z.B. einem zuvor ermittelten, gespeicherten Kalibriersignal) verglichen werden.
Der Maschinenmeißel kann zum Beispiel manuell mechanisch ausgelenkt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel semi-maschinell ausgelenkt werden unter Verwendung einer Auslenkvorrichtung. Die Auslenkvorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass durch Auswahl der entsprechenden Parameter der Maschinenmeißel von der Auslenkvorrichtung in die vordefinierten Anschlagpositionen bewegt wird. Der Sensor kann die zugehörigen Messwerte erfassen und die erfassten Messwerte können (z.B. mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung 330) mit der Referenzantwort verglichen werden. Zum Beispiel können die von mehreren Sensoren erfassten Messwerte summarisch mit der Referenzantwort und/oder einer jeweiligen einem der mehreren Sensoren zugeordneten Referenzantwort verglichen werden.
Die Referenzantwort kann ein Ergebnis einer qualitativen und/oder quantitativen dualen oder graduellen Bewertung des Verschmutzungs- und/oder Verschleißzustands sein.
FIG. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Betreiben einer Abtragvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Zum Beispiel kann das Verfahren 1100 ein Verfahren zur Funktionswiederherstellung und/oder -Funktionserhaltung eines Sensors der Abtragvorrichtung sein.
Die Abtragvorrichtung kann die Haltevorrichtung 300 aufweisen. Die Abtragvorrichtung kann gemäß der Abtragvorrichtung 200 eingerichtet sein.
Das Verfahren 1100 kann ein Entfernen von Feststoffpartikeln, die an einem Maschinenmeißel und/oder dem Meißelhalter haften und/oder die zwischen dem Maschinenmeißel und dem Meißelhalter angeordnet sind aufweisen (in 1102). Die Feststoffpartikel können zum Beispiel mittels Abtragens und/oder magnetischen Bindens (z.B. Einfangens) entfernt werden.
Hierbei kann zum Beispiel ein Bereich in der Nähe des Sensors von eingedrungenem Gesteins- und/oder Metallstaub gereinigt werden.
Das Entfernen der Feststoffpartikel kann beispielsweise mittels Druckluft erfolgen. Das Verfahren kann zum Beispiel mit Druckluft arbeiten, um die Sensorik staubfrei zu halten oder nach einer gewissen Zeit erneut staubfrei zu machen. Das Entfernen von magnetischen Feststoffpartikeln kann beispielsweise mittels eines Fangmagneten erfolgen. Anschaulich kann der Fangmagnet (oder optional mehrere Fangmagnete) entstehende Metallspäne abfangen, bevor sie an den sensorisch erfassbaren Maßstab und/oder den Biasmagneten des Sensors gelangen können. Diese Metallspäne entstehen nahezu ausschließlich an der Meißelspitze und an der vorderen Aufschlagfläche des Meißelhalters durch den Aufschlag des Maschinenmeißels auf diese und durch den Angriff am Gestein. Stahlspäne, welche sich am Biasmagneten anlagern, können dessen Signal in Form einer zur Ablagerungsmasse proportionalen Pegelschwächung und/oder Pegelverschiebung verfälschen. Sofern das Material nicht entfernt wird, entspricht dies einem Sensorverschleiß.
Das Verfahren dient der Vermeidung von Verschleiß am Referenzkörper und/oder den ein oder mehreren Sensoren und der fortwährenden Einhaltung der spezifizierten Erkennungsqualität während des Betriebs des Abtragsystems. Das Verfahren kann automatisiert werden, indem bestimmte Muster in den Messwerten dazu genutzt werden, eine Verunreinigung des Sensorbereichs automatisch zu erkennen.
Das Verfahren 1100 kann ein Abtragen eines Materials mittels des Maschinenmeißels, der in dem Meißelhalter aufgenommen ist, vor und/oder nach dem Entfernen der Feststoffpartikel aufweisen (in 1104).
Fig.12A zeigt die Arretierungsvorrichtung 202, 204 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1200a, in denen die Arretierungsvorrichtung 202, 402 den Referenzkörper aufweist oder daraus gebildet ist (dann auch als Arretierungsvorrichtung 1200 bezeichnet). Diese Arretierungsvorrichtung 1200 vereinfacht die Konstruktion und/oder vereinfacht es, eine vorhandene Konstruktion nachzurüsten.
Zum Beispiel kann die Arretierungsvorrichtung 1200 als Sicherungsvorrichtung (z.B. Sicherungsring) eingerichtet sein, welche eingerichtet ist, in eine Vertiefung (z.B. Nut oder Bohrung) der Arretierungsstruktur 110 (z.B. des Schafts 104) eingesteckt oder auf andere Weise mit dem Schaft 104 formschlüssig verbunden zu werden. Beispielsweise kann eine solche Sicherungsvorrichtung als Einschlagsicherung eingerichtet sein, d.h. eingerichtet sein, in die Vertiefung eingeschlagen zu werden.
In der hier dargestellten exemplarischen Implementierung der Ausführungsformen 1200 dient ein (z.B. offener) Sicherungsring als Arretierungsvorrichtung 1200, der in eine umlaufende Nut 110 des Schafts 104 eingesteckt werden kann. Das diesbezüglich Beschriebene kann in Analogie gelten für jede andere Geometrie der Arretierungsvorrichtung 1200 (z.B. wenn diese einen Sicherungsstift aufweist) oder für jedes andere Bauteil, das formschlüssig mit dem Schaft verbunden werden kann (z.B. ineinandergreifend). Diesbezüglich sei angemerkt, dass die Verbindung zwischen Schaft 104 und Arretierungsvorrichtung 1200 nicht notwendigerweise starr sein muss, sondern optional etwas Spiel aufweisen kann. Dies kann dennoch ausreichen, um z.B. eine Drehung des Meißels 100 sensorisch zu erfassen.
Der (z.B. gezahnte) Sicherungsring kann einen oder mehr als einen (z.B. zahnförmigen) Maßstab 112 aus dem magnetisierbaren Material aufweisen (oder daraus gebildet sein), welche beispielsweise voneinander einen Abstand aufweisen. Wie oben bereits beschrieben kann der erfassbare Maßstab des Sicherungsrings längliche Strukturen 112 (z.B. Profile, z.B. Zähne) aufweisen, die entlang einer Oberfläche (z.B. Mantelfläche) des Sicherungsrings im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 107 (z.B. in Richtung 105) verlaufen oder konzentrisch angeordnet sind.
FIG. 12B zeigt eine Abtragvorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, welche den Maschinenmeißel 100 und die Haltevorrichtung 300 mit der Arretierungsvorrichtung 1200 aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1200b in einer schematischen Perspektivansicht und FIG. 12B die Abtragvorrichtung 200 in einer schematischen Querschnittsansicht 1200c aus Richtung 105. In der dargestellten exemplarischen Implementierung kann der Schaft aus dem Aufnahmeraum.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Maschinenmeißel, aufweisend: eine Meißelspitze, einen Schaft, der sich (beispielsweise in einem Winkel (z.B. 0° oder mehr, z.B. 5° oder mehr, z.B. 10° oder mehr)) von der Meißelspitze weg entlang einer Längsachse des Maschinenmeißels erstreckt; einen Referenzkörper, der zumindest einen (d.h. einen oder mehr als einen) sensorisch erfassbaren Maßstab (z.B. aus einem magnetisierbaren Material oder das magnetisierbare Material aufweisend) aufweist; wobei der Referenzkörper, der Schaft und die Meißelspitze starr (z.B. formschlüssig oder stoffschlüssig) miteinander verbunden sind; und/oder wobei der Referenzkörper mit dem Schaft formschlüssig verbunden ist (z.B. ineinandergreifend) oder zumindest dazu eingerichtet ist.
Beispiel 2 ist eingerichtet gemäß Beispiel 1 , wobei die Meißelspitze auf einer ersten Stirnseite des Schafts angeordnet und/oder mit dieser starr verbunden ist.
Beispiel 3 ist eingerichtet gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei der Referenzkörper auf einer zweiten Stirnseite des Schafts angeordnet und/oder mit dieser starr verbunden ist, welche vorzugsweise der ersten Stirnseite gegenüberliegt.
Beispiel 4 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei der mindestens eine Maßstab zumindest teilweise in einem (z.B. innen- oder außenliegenden) Hohlraum (z.B. entlang der Längsachse in den Schaft hinein erstreckend) des Referenzkörpers angeordnet ist.
Beispiel 5 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das magnetisierbare Material einen oder mehr als einen Dauermagneten aufweist, mittels dessen der sensorisch erfassbare Maßstab gebildet ist. Beispiel 6 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei der sensorisch erfassbare magnetische Maßstab aus einem magnetisierbaren, aber nicht dauermagnetischen Material gebildet ist.
Beispiel 7 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei der zumindest eine Maßstab einen oder mehr als einen Magnetpol aufweist, wovon jeder Magnetpol mittels des magnetisierbaren Materials bereitgestellt ist und/oder ein Maßstabelement des Maßstabs bereitstellt.
Beispiel 8 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei der Referenzkörper eine oder mehr als eine Vertiefung aufweist, wovon jede Vertiefung ein Maßstabelement des Maßstabs bereitstellt.
Beispiel 9 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der zumindest eine Maßstab aufweist: einen ersten Maßstab, der mehrere Vertiefungen aufweist, deren Abstand und/oder Ausdehnung eine Dimension des Maßstabs aufspannt entlang eines in sich geschlossenen Pfades, und/oder einen zweiten Maßstab, der mehrere Vertiefungen aufweist, deren Abstand und/oder Ausdehnung eine Dimension des Maßstabs aufspannt zu dem Schaft hin.
Beispiel 10 ist eingerichtet gemäß Beispiel 9, wobei jede der Vertiefungen des zweiten Maßstabs einen Graben bildet, der entlang der Längsachse und/oder zu der Meißelspitze hin erstreckt ist, und/oder wobei jede der Vertiefungen des ersten Maßstabs einen Graben bildet, der entlang des in sich geschlossenen Pfades erstreckt ist.
Beispiel 11 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, wobei der zumindest eine Maßstab aufweist: einen dritten Maßstab, der mehrere (z.B. konzentrische oder strahlenförmige) Vertiefungen aufweist, deren Abstand und/oder Ausdehnung eine Dimension des Maßstabs aufspannt quer zu der Längsachse.
Beispiel 12 ist eingerichtet gemäß Beispiel 11 , wobei jede der Vertiefungen des dritten Maßstabs einen Graben bildet, der um die Längsachse herum verläuft, und/oder wobei jede der Vertiefungen des dritten Maßstabs einen Graben bildet, zu der Längsachse hin verläuft.
Beispiel 13 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei der Referenzkörper und der Schaft lösbar miteinander verbunden sind (z.B. mittels eines Formschlusses).
Beispiel 14 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei der Schaft ein Rundschaft ist.
In Beispiel 15 kann der Maschinenmeißel gemäß einem der Beispiele 1 bis 14 optional ferner aufweisen: einen Meißelkopf, der sich von der Meißelspitze weg entlang der Längsachse zu dem Schaft hin erstreckt, wobei der Meißelkopf und der Schaft stoffschlüssig verbunden sind. Beispiel 16 ist eine Haltevorrichtung, aufweisend: einen Meißelhalter mit einer Öffnung zum Aufnehmen eines Maschinenmeißels (z.B. eines Maschinenmeißels gemäß einem der Beispiele 1 bis 15), eine Arretierungsvorrichtung (z.B. ersten Typs oder zweiten Typs), welche eingerichtet ist, mit dem in der Öffnung aufgenommenen Maschinenmeißel einen Formschluss zu bilden, der eine Bewegung des Maschinenmeißels entlang einer Längsachse des Maschinenmeißels begrenzt, einen Aufnahmebereich (z.B. ein Hohlraum), zum Aufnehmen eines Abschnitts (z.B. einen Referenzkörper aufweisend) des Maschinenmeißels, welcher zu der Öffnung hin freiliegt (z.B. entlang der Längsachse); zumindest einen Sensor, welcher an dem Aufnahmebereich angeordnet ist und eingerichtet ist, den in den Aufnahmebereich hinein erstreckten Abschnitt (z.B. dessen sensorisch erfassbaren Maßstab) berührungslos zu erfassen, wobei vorzugsweise die (z.B. ringförmige oder ringsegmentförmige) Arretierungsvorrichtung (z.B. deren Sicherungsring oder Sicherungsstift) einen (z.B. ringförmigen oder ringsegmentförmigen) Referenzkörper aufweist (oder daraus gebildet ist), der zumindest einen mittels des zumindest einen Sensor sensorisch erfassbaren Maßstab aus einem magnetisierbaren Material aufweist (oder daraus gebildet ist).
Beispiel 17 ist eingerichtet gemäß Beispiel 16, wobei der zumindest eine Sensor eingerichtet ist: einen Abstand des Referenzkörpers von dem Sensor und/oder eine Strecke (z.B. Amplitude), um welche sich der Referenzkörper relativ zu dem Meißelhalter bewegt und/oder eine Frequenz, mit welcher sich der Referenzkörper bewegt, zu erfassen.
Beispiel 18 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 oder 17, wobei der Sensor starr mit dem Meißelhalter verbunden ist.
Beispiel 19 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 18, wobei der zumindest eine Sensor aufweist: einen oder mehr als einen magnetoresistiven Sensor, einen oder mehr als einen Hallsensor; einen oder mehr als einen kapazitiven Sensor; und/oder einen oder mehr als einen induktiven Sensor (z.B. einen Wirbelstromsensor).
Beispiel 20 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 19, wobei der zumindest eine Sensor eingerichtet ist, ein von dem Maschinenmeißel ausgehendes und/oder beeinflusstes Feld zu erfassen, wobei das Feld vorzugsweise ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld ist.
In Beispiel 21 kann die Haltevorrichtung gemäß einem der Beispiele 16 bis 20 ferner aufweisen: eine in der Öffnung angeordnete Meißelbuchse, welche den Sensor trägt.
Beispiel 22 ist eingerichtet gemäß Beispiel 21 , wobei die Meißelbuchse eine größere Härte aufweist als der Meißelhalter. Beispiel 23 ist eingerichtet gemäß Beispiel 21 oder 22, wobei die Meißelbuchse: einteilig (z.B. in Form einer, z.B. kappenförmigen, Hülse) ist und/oder entlang der Längsachse zumindest teilweise (z.B. bis auf Bohrungen) abgeschlossen ist, oder mehrteilig ist (z.B. in Form einer teiligen Hülse), wovon ein (z.B. zweiter) Teil der Meißelbuchse den Aufnahmebereich aufweist und vorzugsweise an einem anderen (z.B. ersten) Teil der Meißelbuchse oder dem Meißelhalter befestigt werden kann, wobei der zumindest eine Sensor vorzugsweise an dem Teil, der den Aufnahmebereich aufweist, angeordnet ist.
Beispiel 24 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 23, wobei der zumindest eine Sensor eingerichtet ist, eine Translation des Maschinenmeißels parallel zur Meißelachse und/oder eine Translation des Maschinenmeißels quer zur Meißelachse und/oder eine Drehung des Maschinenmeißels um die Längsachse des Maschinenmeißels und/oder eine Drehung des Maschinenmeißels senkrecht zu der Längsachse des Maschinenmeißels zu erfassen.
Beispiel 25 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 24, wobei die Arretierungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass dem Maschinenmeißel ein oder mehr als ein Rotationsfreiheitsgrad bereitgestellt ist, wenn der Formschluss gebildet ist.
Beispiel 26 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 25, wobei die Arretierungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass dem Maschinenmeißel ein oder mehr als ein Translationsfreiheitsgrad bereitgestellt ist, wenn der Formschluss gebildet ist.
Beispiel 27 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 16 bis 20, wobei die Öffnung entlang einer Richtung in den Meißelhalter hinein erstreckt ist und wobei die Öffnung bezüglich der Richtung hinter dem Aufnahmebereich angeordnet ist; und wobei die Arretierungsvorrichtung eingerichtet ist, mit dem in der Öffnung aufgenommenen Maschinenmeißel einen Formschluss zu bilden, der den Maschinenmeißel (z.B. einen Schaft des Maschinenmeißels) starr mit dem Meißelhalter verbindet (beispielsweise 3 Translationsfreiheitsgrade und 3 Rotationsfreiheitsgrade des Maschinenmeißels begrenzend). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinenmeißel ein Flachmeißel sein.
Beispiel 28 ist eingerichtet gemäß Beispiel 27, wobei der Sensor eingerichtet ist, einen in den Aufnahmebereich hinein erstreckten Meißelkopf des Maschinenmeißels als Abschnitt berührungslos zu erfassen.
Beispiel 29 ist eingerichtet gemäß Beispiel 27 oder 28, wobei der zumindest eine Sensor eingerichtet ist, eine mechanische Veränderung (z.B. Bewegung und/oder Verformung) des Maschinenmeißels zu erfassen. Beispielsweise kann der zumindest eine Sensor eingerichtet sein, eine aus der Verformung des Maschinenmeißels resultierende Bewegung des sensorisch erfassbaren Maßstabs zu erfassen. Zum Beispiel kann der zumindest eine Sensor eingerichtet ist, eine Bewegung des gesamten sensorisch erfassbaren Maßstabs und/oder eine Stauchung des sensorisch erfassbaren Maßstabs (z.B. eine relative Bewegung einzelner Elemente des sensorisch erfassbaren Maßstabs zueinander) erfassen. Da die Bewegung des Maschinenmeißels aus einer Verformung des Maschinenmeißels resultieren kann, kann der zumindest eine Sensor eingerichtet sein, eine Verformung des Maschinenmeißels (z.B. des Meißelkopfes) zu erfassen.
Beispiel 30 ist eingerichtet gemäß den Beispielen 28 und 29, wobei der zumindest eine Sensor eingerichtet ist, eine Verformung des Meißelkopfes (z.B. eine Bewegung des sensorisch erfassbaren Maßstabs aufgrund einer Verformung des Meißelkopfes) zu erfassen.
In Beispiel 31 kann die Haltevorrichtung gemäß einem der Beispiele 16 bis 30 optional ferner aufweisen: eine Reinigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, Feststoffpartikel, die an dem Maschinenmeißel und/oder dem Meißelhalter haften und/oder die zwischen dem Maschinenmeißel und dem Meißelhalter angeordnet sind, davon zu entfernen (z.B. abzutragen und/oder magnetisch zu binden).
Beispiel 32 ist ein Abtragsystem, aufweisend: eine Haltevorrichtung gemäß einem der Beispiele 16 bis 31 , optional den Maschinenmeißel (z.B. eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 15) und optional ein Signalverarbeitungssystem (z.B. in einer Cloud oder einer Fernbedienung implementiert), das eingerichtet ist, ein Signal auszugeben basierend auf dem mittels des zumindest einen Sensors erfassten Maschinenmeißel.
Beispiel 33 ist eingerichtet gemäß Beispiel 32, wobei das Signalverarbeitungssystem eingerichtet ist, eine Angabe über eine mechanische Veränderung (z.B. Bewegung und/oder Verformung) des Maschinenmeißels zu ermitteln basierend auf dem mittels des zumindest einen Sensors erfassten Maschinenmeißels, wobei das Signal auf der Angabe basiert.
Beispiel 34 ist eingerichtet gemäß Beispiel 32 oder 33, wobei das Signalverarbeitungssystem eingerichtet ist, eine Angabe über eine auf den Maschinenmeißel wirkende Kraft zu ermitteln basierend auf einer Kenngröße (z.B. der Verschiebung, s, bzw. dem Federweg des Maschinenmeißels relativ zu dem Meißelhalter), die eine auf den Maschinenmeißel wirkende Federkraft repräsentiert, wobei das Signal auf der Angabe basiert. Die Kenngröße kann beispielsweise basierend auf dem mittels des zumindest einen Sensors erfassten Maschinenmeißel ermittelt werden oder in einem Datenspeicher abgespeichert sein.
Beispiel 35 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 32 bis 33, wobei das Signalverarbeitungssystem eingerichtet ist, das Signal basierend auf einer mittels des zumindest einen Sensors erfassten mechanische Veränderung (z.B. Bewegung und/oder Verformung) des Maschinenmeißels relativ zu dem Meißelhalter zu ermitteln.
Beispiel 36 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 32 bis 35, wobei das Signal eine Beschaffenheit eines mittels des Maschinenmeißels abgetragenen Objekts repräsentiert. Beispiel 37 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 32 bis 36, wobei das Signal einen Zustand des Maschinenmeißels, vorzugsweise einen Verschleißzustand des Maschinenmeißels, repräsentiert.
In Beispiel 38 kann das Abtragsystem gemäß einem der Beispiele 32 bis 37 optional ferner aufweisen: ein Stellglied, welches eingerichtet ist, eine Bewegung des Meißelhalters zu beeinflussen basierend auf dem Signal.
Beispiel 39 ist ein Verfahren (z.B. ein Verfahren zum Übertragen eines Referenzkörpers), aufweisend: Entfernen eines Referenzkörpers von einem ersten Maschinenmeißel (z.B. indem eine starre Verbindung zwischen einer Meißelspitze des ersten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gelöst wird), und nachfolgendes Hinzufügen des Referenzkörpers zu einem zweiten Maschinenmeißel derart, dass eine starre Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet wird, wobei der Referenzkörper ein magnetisierbares Material aufweist, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet, wobei der Maschinenmeißel beispielsweise gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 eingerichtet ist.
Beispiel 40 ist ein Verfahren (z.B. ein Verfahren zum Wechseln eines Maschinenmeißels), aufweisend: Entnehmen eines ersten Maschinenmeißels, der einen Referenzkörper aufweist, aus einem Meißelhalter heraus, Einsetzen eines zweiten Maschinenmeißels, der den Referenzkörper aufweist, in einen Meißelhalter hinein, wobei eine starre Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet ist; wobei der Referenzkörper ein magnetisierbares Material aufweist, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet, wobei der Maschinenmeißel beispielsweise gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 eingerichtet ist und/oder wobei der Meißelhalter beispielsweise gemäß einem der Beispiele 16 bis 31 eingerichtet ist.
Beispiel 41 ist ein Verfahren, aufweisend: Abtragen eines Materials mittels eines Maschinenmeißels, der einen Referenzkörper aufweist; Erfassen einer mechanischen Veränderung (z.B. Bewegung und/oder Verformung) des Referenzkörpers (z.B. aufgrund einer Bewegung des Maschinenmeißels als Ganzes und/oder einer Verformung des Maschinenmeißels) relativ zu einem Meißelhalter, in welchen der Maschinenmeißel entgegen einer Längsrichtung des Maschinenmeißels hinein gesteckt ist, mittels zumindest eines Sensors des Meißelhalters beim Abtragen des Materials; Ausgeben eines Signals basierend auf der erfassten mechanischen Veränderung (z.B. Bewegung und/oder Verformung) des Referenzkörpers, wobei der Maschinenmeißel beispielsweise gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 eingerichtet ist und/oder wobei der Meißelhalter beispielsweise gemäß einem der Beispiele 16 bis 31 eingerichtet ist, wobei das Signal beispielsweise gemäß einem der Beispiele 32 bis 38 ermittelt wird bzw. eingerichtet ist. Beispiel 42 ist ein Verfahren (z.B. ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Sensors), aufweisend: Ermitteln einer mechanischen Antwort eines Referenzkörpers eines Maschinenmeißels, der in einer Haltevorrichtung aufgenommen ist, auf eine mechanische Anregung des Maschinenmeißels (z.B. relativ zu der Haltevorrichtung und/oder aus einer Referenzlage); und Klassifizieren eines Sensors der Haltevorrichtung, mittels dessen die Antwort erfasst wird, basierend auf einem Vergleich der mittels des Sensors erfassten Antwort mit einer abgespeicherten Referenzantwort.
Beispiel 43 ist eingerichtet gemäß Beispiel 42, ferner aufweisend: Erzeugen von Instruktionen zum Anregen einer Auslenkung des Maschinenmeißels, der in einer Haltevorrichtung aufgenommen ist.
Beispiel 44 ist eingerichtet gemäß Beispiel 42 oder 43, ferner aufweisend: Erzeugen eines Signals, welches ein Resultat des Klassifizierens angibt, vorzugsweise ob die Antwort des Maschinenmeißels ein abgespeichertes Kriterium erfüllt, wobei das Kriterium vorzugsweise erfüllt ist, wenn eine Abweichung der Antwort des Maschinenmeißels von einer abgespeicherten Referenzantwort kleiner ist als ein (z.B. abgespeicherter) Schwellenwert.
Das Verfahren gemäß ein oder mehreren der Beispiele 42 bis 44 ermöglicht ein Erkennen von Verunreinigungen im Aufnahmebereich, am Maßstab und/oder an dem zumindest einen Sensor.
Beispiel 45 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Abtragvorrichtung (z.B. zur Funktionswiederherstellung und/oder -Funktionserhaltung eines Sensors der Abtragvorrichtung), welches einen in einer Haltevorrichtung gemäß einem der Beispiele 16 bis 31 angeordneten Maschinenmeißel (z.B. einem Maschinenmeißel gemäß einem der Beispiele 1 bis 15) aufweist, das Verfahren aufweisend: Entfernen von Feststoffpartikeln, die an einem Maschinenmeißel und/oder dem Meißelhalter haften und/oder die zwischen dem Maschinenmeißel und dem Meißelhalter angeordnet sind, vorzugsweise mittels Abtragens und/oder magnetischen Bindens (z.B. Einfangens) der Feststoffpartikel; und Abtragen eines Materials mittels des Maschinenmeißels, der in dem Meißelhalter aufgenommen ist, vor und/oder nach dem Entfernen der Feststoffpartikel.
In Beispiel 46, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 45, ist der Referenzkörper an einem dem Meißelkopf gegenüberliegenden Ende des Meißelschafts an dem Meißelschaft befestigt, in diesen eingebettet oder Teil des Meißelschafts (z.B. hinten am Meißel angebracht oder Teil des Meißelschafts).
In Beispiel 47, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 46, grenzt der Maßstab an eine konvexe Außenfläche des Meißelschafts und/oder Referenzkörpers an (beispielsweise außenliegend angeordnet); oder grenzt der Maßstab an eine konkave Innenfläche des Meißelschafts und/oder Referenzkörpers (beispielsweise innenliegend angeordnet) an, beispielsweise wenn der Referenzkörper einen Hohlraum (z.B. an einem dem Meißelkopf gegenüberliegenden Ende des Meißelschafts angeordnet) aufweist, welcher von der konkaven Innenfläche begrenzt wird. Der Hohlraum kann beispielsweise eingerichtet sein zum Aufnehmen des zumindest einen Sensors, z.B. wenn dieser im Betrieb zumindest teilweise in den Hohlraum hinein erstreckt ist.
In Beispiel 48, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 47, ist der zumindest eine Sensor an der Meißelbuchse befestigt und/oder unterhalb der Öffnung zum Aufnehmen des Maschinenmeißels angeordnet.
In Beispiel 49, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 48, ist der zumindest eine Sensor in der Meißelbuchse angeordnet oder zumindest an dieser befestigt. Vorzugsweise ist die Meißelbuchse von einer Öffnung (z.B. einen quer zur Meißelachse verlaufenden Durchgang bildend) durchdrungen, in welche der zumindest eine Sensor hinein erstreckt ist, und/oder durch welche hindurch der zumindest eine Sensor des Meißel erfasst, und/oder welche den Aufnahmebereich gegenüber dem zumindest einen Sensor freilegt. Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine Sensor nach außen hin freiliegen.
In Beispiel 50, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 49, ist der zumindest eine Sensor derart angeordnet, dass ein Abstand von dem Sensor von dem Maschinenmeißel, wenn dieser in der Öffnung der Haltevorrichtung aufgenommen ist, kleiner ist als ungefähr 1 cm (Zentimeter), z.B. als ungefähr 0,5 cm, z.B. als ungefähr 0,2 cm, z.B. als ungefähr 0,1 cm.
In Beispiel 51, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 50, ist der zumindest eine Sensor derart angeordnet, dass dieser einen Abstand von dem Maschinenmeißel, wenn dieser in der Öffnung der Haltevorrichtung aufgenommen ist, aufweist (z.B. diesen nicht berührend).
In Beispiel 52, das vorzugsweise eingerichtet ist gemäß einem der Beispiele 1 bis 51 , weist der Maßstab eine oder mehr als eine (vorzugsweise mittels des magnetisierbaren Materials gebildete) Kante auf, wovon beispielsweise eine Kante an eine (z.B. rückseitige) Stirnseite des Meißels angrenzt und/oder wovon beispielsweise eine Kante an eine Vertiefung (z.B. Nut oder Fase) des Meißels angrenzt. Vorzugsweise kann der Maßstab mittels genau einer Kante des magnetisierbaren Materials gebildet sein, welche von dem zumindest einen z.B. erfassbar ist. Bezugszeichenliste: 00 Maschinenmeißel 01 , 103, 105 Richtungen 02 Meißelspitze 04 Schaft 06 Referenzkörpers 07 Längsachse 08 Meißelkopf 09 Meißelstift 10 Arretierungsstruktur 11 Meißelkragen 12 sensorisch erfassbare Maßstäbe00 Abtragvorrichtung 02 Arretierungsvorrichtung 12 Abstand 14 Verschiebung 00 Haltevorrichtung 02 Meißelhalter 04 Meißelbuchse 06 ein oder mehrere Sensoren08 Dichtung 10 elastisch verformbares Element14 Träger 16 Öffnung 20 Aufnahmebereich 22 Abstand 24 zweiter Aufnahmebereich 30 Datenverarbeitungsvorrichtung32 Kommunikationsschnittstelle34 Prozessoren 36 Speichervorrichtung 38 Kommunikationsschnittstelle02 Arretierungsvorrichtung 20 Aufnahmebereich 00 Prozess des Materialabtragens02 Material 504 Richtung
600 Abtragsystem
601 Signalverarbeitungssystem
602 Kommunikationsschnittstelle
604 Daten
606 Prozessoren
608 Modell
610 Signal
630 Bearbeitungsmaschine
632 Lagervorrichtung
634 Visualisierungseinrichtung
700, 800, 900, 1000, 1100 Verfahren
1200 Arretierungsvorrichtung

Claims

56 Patentansprüche
1. Maschinenmeißel (100), aufweisend:
• eine Meißelspitze (102);
• einen Schaft (104), der sich von der Meißelspitze (102) weg entlang einer Längsachse (107) des Maschinenmeißels (100) erstreckt; und
• einen Referenzkörper (106), der zumindest einen sensorisch erfassbaren Maßstab (112) aus einem magnetisierbaren Material aufweist;
• wobei der Referenzkörper (106), der Schaft (104) und die Meißelspitze (102) starr miteinander verbunden sind, und/oder wobei der Referenzkörper (106) eingerichtet ist, mit dem Schaft (104) formschlüssig verbunden zu werden.
2. Maschinenmeißel (100) gemäß Anspruch 1 , wobei der zumindest eine Maßstab (112) zumindest teilweise in einem Hohlraum des Referenzkörpers (106) angeordnet ist.
3. Maschinenmeißel (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine Maßstab (112) einen oder mehr als einen Magnetpol aufweist, wovon jeder Magnetpol mittels des magnetisierbaren Materials bereitgestellt ist und/oder ein Maßstabelement des zumindest einen Maßstabs bereitstellt.
4. Maschinenmeißel (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Referenzkörper (106) eine oder mehr als eine Vertiefung aufweist, wovon jede Vertiefung ein Maßstabelement des zumindest einen Maßstabs bereitstellt.
5. Maschinenmeißel (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zumindest eine Maßstab (112) aufweist:
• einen ersten Maßstab (112(1 )), der mehrere Vertiefungen aufweist, deren Abstand und/oder Ausdehnung eine Dimension des zumindest einen Maßstabs (112) aufspannt entlang eines in sich geschlossenen Pfades; und/oder
• einen zweiten Maßstab (112(2)), der mehrere Vertiefungen aufweist, deren Abstand und/oder Ausdehnung eine Dimension des zumindest einen Maßstabs (112) aufspannt zu dem Schaft (104) hin.
6. Maschinenmeißel (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Referenzkörper (106) und der Schaft (104) lösbar miteinander verbunden sind.
7. Haltevorrichtung (300), aufweisend:
• einen Meißelhalter (302) mit einer Öffnung (316) zum Aufnehmen eines Maschinenmeißels (100); 57
• eine Arretierungsvorrichtung (202, 402), welche eingerichtet ist, mit dem in der Öffnung (316) aufgenommenen Maschinenmeißel einen Formschluss zu bilden, der eine Bewegung des Maschinenmeißels entlang einer Längsachse des Maschinenmeißels begrenzt;
• einen Aufnahmebereich (320, 420) zum Aufnehmen eines Abschnitts des Maschinenmeißels, wobei der Aufnahmebereich (320, 420) zu der Öffnung (316) hin freiliegt; und
• zumindest einen Sensor (306), welcher an dem Aufnahmebereich (320, 420) angeordnet ist und eingerichtet ist, den in den Aufnahmebereich (320, 420) hinein erstreckten Abschnitt berührungslos zu erfassen;
• wobei vorzugsweise die Arretierungsvorrichtung (202, 402) einen Referenzkörper (106) aufweist, der zumindest einen mittels des zumindest einen Sensor (306) sensorisch erfassbaren Maßstab (112) aus einem magnetisierbaren Material aufweist. Haltevorrichtung (300) gemäß Anspruch 7, aufweisend: eine in der Öffnung (316) angeordnete Meißelbuchse (304), welche den zumindest einen Sensor (306) trägt. Haltevorrichtung (300) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Meißelbuchse (304):
• einteilig ist und/oder entlang der Längsachse zumindest teilweise abgeschlossen ist; oder
• mehrteilig ist, wovon ein Teil (304(2)) der Meißelbuchse (304) den Aufnahmebereich (320) aufweist und vorzugsweise an einem anderen Teil (304(1)) der Meißelbuchse (304) oder an dem Meißelhalter (302) befestigt werden kann, wobei der zumindest eine Sensor (306) vorzugsweise an dem Teil (304(2)), der den Aufnahmebereich (320) aufweist, angeordnet ist. Haltevorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der zumindest eine Sensor (306) eingerichtet ist,
• eine Translation des Maschinenmeißels parallel zur Meißelachse und/oder
• eine Translation des Maschinenmeißels quer zur Meißelachse und/oder
• eine Drehung des Maschinenmeißels um die Längsachse des Maschinenmeißels und/oder
• eine Drehung des Maschinenmeißels senkrecht zu der Längsachse des Maschinenmeißels zu erfassen. Haltevorrichtung (300) gemäß Anspruch 7 oder 8,
• wobei die Öffnung (316) entlang einer Richtung (105) in den Meißelhalter (302) hinein erstreckt ist und wobei die Öffnung (316) bezüglich der Richtung (105) hinter dem Aufnahmebereich (420) angeordnet ist;
• wobei die Arretierungsvorrichtung (402) eingerichtet ist, mit dem in der Öffnung (316) aufgenommenen Maschinenmeißel einen Formschluss zu bilden, der den Maschinenmeißel starr mit dem Meißelhalter (302) verbindet. 58 Haltevorrichtung (300) gemäß Anspruch 11 , wobei der zumindest eine Sensor (306) eingerichtet ist, eine Verformung des Maschinenmeißels , vorzugsweise eine aus der Verformung eines Meißelkopfes (108) des Maschinenmeißels (100) resultierende Bewegung des sensorisch erfassbaren Maßstabs, zu erfassen. Haltevorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, ferner aufweisend:
• eine Reinigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, Feststoffpartikel, die an dem Maschinenmeißel und/oder dem Meißelhalter (302) haften und/oder die zwischen dem Maschinenmeißel und dem Meißelhalter (302) angeordnet sind, davon zu entfernen. Abtragsystem (600), aufweisend:
• eine Haltevorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13;
• ein Signalverarbeitungssystem (601), das eingerichtet ist, ein Signal (610) auszugeben basierend auf dem mittels des zumindest einen Sensors (306) erfassten Maschinenmeißel (100). Abtragsystem (600) gemäß Anspruch 14,
• wobei das Signal (610) eine Beschaffenheit eines mittels des Maschinenmeißels abgetragenen Objekts repräsentiert; und/oder
• wobei das Signal (610) einen Zustand des Maschinenmeißels, vorzugsweise einen Verschleißzustand des Maschinenmeißels, repräsentiert. Verfahren (700), aufweisend:
• Entfernen eines Referenzkörpers von einem ersten Maschinenmeißel (702); und
• nachfolgendes Hinzufügen des Referenzkörpers zu einem zweiten Maschinenmeißel derart, dass eine starre Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet wird (704);
• wobei der Referenzkörper ein magnetisierbares Material aufweist, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet. Verfahren (800), aufweisend:
• Entnehmen eines ersten Maschinenmeißels, der einen Referenzkörper aufweist, aus einem Meißelhalter heraus (802); und
• Einsetzen eines zweiten Maschinenmeißels, der den Referenzkörper aufweist, in einen Meißelhalter hinein, wobei eine starre Verbindung zwischen einer Meißelspitze des zweiten Maschinenmeißels und dem Referenzkörper gebildet ist (804);
• wobei der Referenzkörper ein magnetisierbares Material aufweist, das einen sensorisch erfassbaren Maßstab bildet. 59 Verfahren (1000), aufweisend:
• Ermitteln einer mechanischen Antwort eines Referenzkörpers eines Maschinenmeißels, der in einer Haltevorrichtung aufgenommen ist, auf eine mechanische Anregung des Maschinenmeißels (1002); und
• Klassifizieren eines Sensors der Haltevorrichtung, mittels dessen die Antwort erfasst wird, basierend auf einem Vergleich der mittels des Sensors erfassten Antwort mit einer abgespeicherten Referenzantwort (1004). Verfahren (1100) zum Betreiben einer Abtragvorrichtung (200), welche eine Haltevorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13 und den darin angeordneten Maschinenmeißel aufweist, das Verfahren (1100) aufweisend:
• Entfernen von Feststoffpartikeln, die an einem Maschinenmeißel und/oder dem Meißelhalter haften und/oder die zwischen dem Maschinenmeißel und dem Meißelhalter angeordnet sind, vorzugsweise mittels Abtragens und/oder magnetischen Bindens der Feststoffpartikel (1102);
• Abtragen eines Materials mittels des Maschinenmeißels, der in dem Meißelhalter aufgenommen ist, vor und/oder nach dem Entfernen der Feststoffpartikel (1104). Verfahren (900), aufweisend:
• Abtragen eines Materials mittels eines Maschinenmeißels (902), der einen Referenzkörper aufweist;
• Erfassen einer mechanischen Veränderung, vorzugsweise einer Bewegung, des Referenzkörpers relativ zu einem Meißelhalter, in welchen der Maschinenmeißel entgegen einer Längsrichtung des Maschinenmeißels hineingesteckt ist, mittels zumindest eines Sensors des Meißelhalters beim Abtragen des Materials (904); und
• Ausgeben eines Signals basierend auf der erfassten Veränderung des Referenzkörpers (906).
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