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EP0221886B1 - Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes einer Teilschnittschrämmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes einer Teilschnittschrämmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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Publication number
EP0221886B1
EP0221886B1 EP86890286A EP86890286A EP0221886B1 EP 0221886 B1 EP0221886 B1 EP 0221886B1 EP 86890286 A EP86890286 A EP 86890286A EP 86890286 A EP86890286 A EP 86890286A EP 0221886 B1 EP0221886 B1 EP 0221886B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
cut
movement
accordance
intended
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP86890286A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0221886A1 (de
Inventor
Eduard Dipl.-Ing. Schellenberg
Gerhard Dipl.-Ing. Steinbrucker
Herwig Wrulich
Reinhard Dipl.-Ing. Neuper
Alfred Zitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandvik Mining and Construction GmbH
Original Assignee
Voestalpine AG
Voest Alpine Bergtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG, Voest Alpine Bergtechnik GmbH filed Critical Voestalpine AG
Publication of EP0221886A1 publication Critical patent/EP0221886A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0221886B1 publication Critical patent/EP0221886B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/108—Remote control specially adapted for machines for driving tunnels or galleries

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the movement of a cutting arm which can be pivoted on all sides of a partial cutting cutting machine with a first hydraulic pivoting drive for a first pivoting movement of the cutting arm and a further hydraulic pivoting drive for pivoting the cutting arm transversely to the first pivoting direction, the partial cutting cutting machine being used to achieve the cutting depth Local face is moved, and the cutting width or the chip specification is set by acting on at least one swivel drive, whereupon the propulsion takes place transversely to the direction of the chip specification by acting on a swivel drive, and on a device for carrying out this method.
  • a tunneling machine has become known in which the power consumption of the electric motor driving the loosening tools is measured and the hydraulic drive for the jacking of the loosening tools is regulated in dependence thereon in order to optimally utilize the performance of the cutting motor.
  • GB-A 2 113 747 it is known from GB-A 2 113 747 to measure the power consumption of the cutting motor and the moment acting on the cutting arm and to set each for a maximum rate of degradation within selected limits.
  • DE-A-30 20 432 shows and describes a mining machine in which a parameter proportional to the cutting reaction force acting on the cutting tools is measured and the drive is regulated as a function of this parameter in order to increase the cutting efficiency of the machine.
  • Partial cutting machines with a cutting arm that can be pivoted on all sides usually have hydraulic cylinder piston units for raising and lowering the cutting arm in a substantially vertical direction, and a swivel drive, which can be brought about, for example, by the engagement of a hydraulically operated rack in the ring gear of a swivel mechanism.
  • the swiveling of the cutting arm generally takes place about an axis which is essentially normal to the drive plane and the hydraulic cylinder-piston units for lifting and lowering the cutting arm are also pivoted about this essentially vertical axis with the swivel mechanism.
  • the cutter arm can thus be raised or lowered from any swivel position in the horizontal direction.
  • partial cutting machines in which cutting heads rotatably mounted at the free end of the cutting arm transversely to the longitudinal axis of the cutting arm, are mostly selected in the direction of advance in the axial direction of the rotary movement of the cutting heads.
  • the cutting arm is raised or lowered by the so-called chip specification, whereupon the propulsion movement is carried out in the opposite direction and again in the essentially horizontal direction.
  • a rib remains in the middle between the two cutting heads at the free end of the cutting arm when the cutting arm is raised or lowered to achieve the new chip specification. This rib must subsequently be broken away when the cutting arm is pivoted in a substantially horizontal direction.
  • this rib can be too large to be easily broken away by swiveling the cutting arm. In these cases, the swiveling of the cutting arm in the new position is not readily possible and expensive manual controls are required to break this rib away before the cutting can continue in the opposite direction.
  • the invention now aims to provide the possibility of maintaining a constant chip specification for economical cutting in a method of the type mentioned at the outset, in addition to which a learning process, that is to say the optimization of the chip specification value, can be carried out.
  • the method according to the invention essentially consists in that both swivel drives are acted upon to set the cutting width or chip specification, that the time elapsed for the application of one of the two drives and / or the pressure medium volume supplied to the respective drive is measured and as a function of it the pressure supply to this drive is closed and only the pressure supply to the other rotary drive is released for the advance of the desired chip specification after reaching the time required for the chip specification to act upon a drive or the volume for the adjustment in the direction of the chip specification.
  • the respective loading time of a drive and / or the pressure medium volume to be supplied or supplied to this drive is measured as part of the method, a faster or slower chip specification can be made independently of the other drive and thus a steeper or flatter transition from one line to the other Realize the next line in the feed movement.
  • the movements of the cutting arm in particular when reversing the cutting direction at the end of a line, can be precisely adapted to the respective rock conditions, whereby the respective extent of rock to be cut or broken can be better taken into account.
  • the use of the parameters time and / or measured pressure medium volume also enables the control required for this to be carried out in a particularly simple manner by means of electrical or electromagnetic valves.
  • the method according to the invention can be carried out in a particularly simple manner if separate pressure medium sources are available for both directions of movement of a cutting arm.
  • the parameters time and / or volume can nevertheless be used to achieve a good adaptation to the rock properties and to approximate the slope of the diagonal partial area of the cutting arm movement when reversing the cutting direction in that the Drive for the chip specification is applied intermittently, the sum of the loading times and / or the respectively pressed-in volumes being selected depending on the chip specification.
  • such a procedure can also be carried out with two pressure medium sources for both adjustment directions of the cutting arm, a step-like cut being produced during continuous operation of the drive for the feed movement by the intermittent pressure medium supply to the second drive in the direction of the chip setting.
  • two pressure medium sources for both adjustment directions of the cutting arm, a step-like cut being produced during continuous operation of the drive for the feed movement by the intermittent pressure medium supply to the second drive in the direction of the chip setting.
  • a continuous and diagonal movement of the cutting arm with a freely selectable incline can be achieved in any case if separate pressure medium sources are connected to the drives for both drives at the same time, the length of time over which the drive remains pressurized for specifying the new chip as a measure can be used for the chip specification.
  • a more exact measure is, of course, the volumetric detection of the pressure medium volume to be supplied to the drive for the specification of the chip, with the specification of a certain volume, the time over which this volume is supplied to the drive for the specification of the chip, can be selected within wide limits, whereby the slope of the diagonal area is freely adjustable within wide limits.
  • the procedure according to the invention uses simple electronic control loops, it can be developed in a particularly advantageous manner by measuring the power consumption of the rotary drive of the head and / or the swivel drive in the feed direction and / or the rotational speed of the head and / or the swivel speed in the feed direction and the chip specification is set depending on the measured values.
  • the chip specification is set depending on the measured values.
  • the monitoring of the power consumption or the rotational speed also allows a quick reaction to particularly fragile rock, in which the chip specification can of course be increased.
  • soft or tough rock with tough rock the proportion of the material cut relative to the material to be crushed must be larger, and therefore the ratio of the speed of the chip specification to the feed rate must be set accordingly steeper.
  • the device according to the invention for carrying out this method is essentially characterized in that electrically controllable valves are switched on in the pressure medium lines to the drives and that an electrical or electronic control device is connected to the valves, the electrical or electronic control device having adjustable timers and / or contains volume-controlled devices in the pressure medium lines and / or displacement transducers on the adjusting cylinders controlled switches for actuating the electrically controllable valves.
  • the electrical or electronic control unit or the control unit containing only adjustable timing elements and / or evaluation circuits for the measured values of a volumetric measuring sensor or a displacement sensor on the adjusting cylinders of the hydraulic drive for the chip specification got to.
  • the control signals are limited to the control of the electrically controllable valves, which results in a particularly simple and reliable design.
  • the electrically controllable valves are advantageously designed as changeover valves for the alternative pressurization of both drives.
  • a fully automatic sharpening can be ensured in a particularly simple manner via a target profile, the design advantageously being such that the control device for the feed movement has two switches and that after the chip specification has been completed, the drive for the chip specification until the switchover the feed can be locked in the opposite direction.
  • the design advantageously being such that the control device for the feed movement has two switches and that after the chip specification has been completed, the drive for the chip specification until the switchover the feed can be locked in the opposite direction.
  • Such a device can be easily connected to a profile or template control, the design being such that the control device is connected to a profile or template control which, when the desired profile is reached, the switches for the feed drive in the opposite direction surrounds where after the feed direction has been reversed, the second drive can be activated until the chip specification is reached.
  • a particularly simple and reliable training for achieving different gradients of the diagonal area of the movement of the cutting arm over the face can be realized if a pump with variable delivery volume in the time unit is connected to the drive for the chip specification and the control device via control lines with the Setting element of the delivery rate of the pump is connected.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a cutting machine
  • FIG. 2 shows a plan view of the machine according to FIG. 1, with insignificant details being omitted
  • FIG. 3 shows a schematic circuit arrangement of the device according to the invention for controlling the cutting arm movement
  • FIG. 4 shows another modified schematic circuit arrangement
  • Fig.5 the image of the movement of the cutting arm projected onto the working face.
  • FIG. 1 denotes a cutting machine, the crawler track 2 of which can be moved on the sole.
  • the cutting machine has a cutting arm 5.
  • the cutting arm 5 can be pivoted in the vertical direction on a swivel mechanism 6 in the direction of the double arrow 7, for which purpose hydraulic cylinder piston units 8 are provided.
  • a pivotability in the direction of an essentially vertical axis 9 in the direction of the double arrow 10 is provided.
  • the pivot drive for this horizontal pivoting is illustrated in Fig.2.
  • the free end of the cutter arm 5 carries cutter heads 11 which are mounted in a rotatable manner, a rotary drive for these cutter heads 11 being provided in the interior of the cutter arm 5.
  • the pivoting takes place in the direction of the double arrow 10, i.e. thus in a substantially horizontal plane, by hydraulic cylinder piston units 12, which mesh with racks 13 with a gear 14 of the swivel mechanism 6.
  • an intermediate space 16 remains between the scraper heads 11, which are rotatably mounted about an axis 15 that essentially cuts the longitudinal axis of the cutting arm.
  • the cutting machines of this type are usually driven by actuating the Swivel drive 12 and thus in the direction of the axes of rotation 15.
  • the chip specification takes place in that the cutting arm 5 is raised or lowered in the sense of the double arrow 7 in FIG.
  • this chip specification in the case of particularly soft material, such as coal, potash or the like. can not always be achieved due to the gear housing and the free space 16.
  • a rib corresponding to the space 16 remains in the rock and during the subsequent feed movement by pivoting in the direction of the double arrow 10 or moving the cutting heads 11 in the direction of their axis of rotation 15 this remaining rib will be broken away. This is not easily possible, especially with hard rock.
  • FIG. 1 An electromagnetically actuable valve 17 is provided for the swivel drive of the cutting arm in the horizontal direction.
  • the hydraulic cylinders are acted upon by a pump 18 in accordance with the position of the electromagnetic valve 17 with pressure medium.
  • This valve is actuated via a hand switch 19 in the operating console.
  • the operating console also contains a potentiometer 20 for specifying a time constant of a timer 21, which in turn closes a contact 22 as a function of the timer circuit 21.
  • an electromagnetic valve 23 is actuated, which supplies pressure medium from a pump 24 to the hydraulic drive for raising or lowering the cutting arm and thus generally to the drive for the chip specification.
  • a second pump 24 is provided, which can be formed, for example, in a simple manner by the hydraulic circuit for the caterpillar drive of the chassis of the cutting machine. When specifying a new chip, the caterpillar drive is not required, so that the pump 24 can be supplied with an additional function in this way.
  • FIG. 25 A more complete representation of a device for automatic control of the cutting process can be seen in FIG.
  • the operating unit 25 in turn contains the button 19 (not shown in FIG. 4) and the potentiometer 20 for specifying the time constant.
  • the control device is indicated schematically at 26, only the pressure lines for the hydraulic cylinders 8 and 12 being shown in the illustration according to FIG. 4 for the sake of clarity. Return lines are naturally provided and the simplified simplified electromagnetic control valves 23 and 17 are dimensioned accordingly.
  • a pump 18 is again provided for the horizontal pivoting of the cutting arm by means of the horizontal pivot cylinder 12.
  • An adjustable axial piston pump 27 is provided for the second direction of movement and in particular for the chip specification, the actuator 28 of which is connected to the control circuit 26 via control lines 29.
  • the valve 23 is also connected to the control unit 26 via a control line 30 in dependence on the timer 21 of the control circuit 26.
  • a volume measuring device 32 is switched on, the signals of which are fed to the control device 26 via a signal line 33.
  • a signal line 34 to one Pressure gauge 35 in the line after the electromagnetically actuated valve 23 must be switched on.
  • the electromagnetic valve 23 can now be actuated as a function of the signals from the volume measuring device 32 or the timer 21, it being possible to determine the chip specification from these two signals.
  • the steepness or inclination of the diagonal section of the cutting arm movement can be changed by adjusting the adjusting member 28 of the axial piston pump 27, since the quantity of pressure medium delivered in the unit of time can be changed in this way.
  • the combination of the device according to the invention with an automatic profile control allows the reaction time to be reduced when the cutting direction is reversed when the desired profile is reached, which can mean a variation in the profile width of up to 20 cm with a reaction time of only 0.1 sec. Fluctuations in the profile width of up to 20 cm, depending on the target profile, cause up to 2 fixed-m 3 more breakouts per day, so that the automatic reversing control and automatic specification of the next chip result in a significant degree of economy.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes einer Teilschnittschrämmaschine mit einem ersten hydraulischen Schwenkantrieb für eine erste Schwenkbewegung des Schrämarmes und einem weiteren hydraulischen Schwenkantrieb zum Schwenken des Schrämarmes quer zur ersten Schwenkrichtung, wobei zur Erzielung der Schnitttiefe die Teilschnittschrämmaschine zur Ortsbrust verfahren wird, und die Schnittbreite bzw. die Spanvorgabe durch Beaufschlagen wenigstens eines Schwenkantriebes eingestellt wird, worauf der Vortrieb quer zur Richtung der Spanvorgabe durch Beaufschlagen eines Schwenkantriebes erfolgt, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Aus der DE-A-2 842 963 ist eine Vortriebsmaschine bekanntgeworden, bei welcher die Leistungsaufnahme des die Lösewerkzeuge antreibenden Elektromotors gemessen wird und in Abhängigkeit davon der Hydraulikantrieb für den Vortrieb der Lösewerkzeuge geregelt wird, um die Leistung des Schneidmotors optimal auszunützen. Für einen Betrieb einer Schrämmaschine mit optimaler Effizienz ist es aus der GB-A 2 113 747 bekannt, die Leistungsaufnahme des Schneidmotors und das auf den Schneidarm wirkende Moment zu messen und für eine maximale Abbaurate innerhalb gewählter Grenzen jeweils einzustellen. Die DE-A- 30 20 432 zeigt und beschreibt eine Abbaumaschine, bei welcher ein der auf die Schneidwerkzeuge wirkende Schneidreaktionskraft proportionaler Parameter gemessen wird und der Antrieb in Abhängigkeit dieses Parameters geregelt wird, um die Schneidwirksamkeit der Maschine zu erhöhen.
  • Teilschnittschrämmaschinen mit einem allseits schwenkbaren Schrämarm weisen zumeist hydraulische Zylinderkolbenaggregate zum Anheben und Absenken des Schrämarmes in im wesentlichen vertikaler Richtung sowie einen Schwenkantrieb auf, welcher beispielsweise durch den Eingriff einer hydraulisch betätigten Zahnstange in den Zahnkranz eines Schwenkwerkes bewirkt werden kann. Die Verschwenkung des Schrämarmes erfolgt hiebei in der Regel um eine im wesentlichen normal zur Laufwerksebene stehende Achse und mit dem Schwenkwerk werden auch die hydraulischen Zylinderkolbenaggregate für das Anheben und Absenken des Schrämarmes um diese im wesentlichen vertikale Achse verschwenkt. Aus jeder Schwenkstellung in horizontaler Richtung läßt sich somit der Schrämarm anheben oder absenken.
  • Zum Schrämen von Profilen wird bei Teilschnittschrämmaschinen, bei welchen am freien Ende des Schrämarmes quer zur Längsachse des Schrämarmes rotierbar gelagerte Schrämköpfe vorgesehen sind, zumeist die Vortriebsrichtung in Achsrichtung der Rotationsbewegung der Schrämköpfe gewählt. Bei Erreichen des Sollprofiles wird der Schrämarm um die sogenannte Spanvorgabe angehoben oder abgesenkt, worauf die Vortriebsbewegung in die entgegengesetzte Richtung und wiederum in im wesentlichen horizontaler Richtung durchgeführt wird. Bedingt durch die Konstruktion derartiger Schrämmaschinen verbleibt beim Anheben oder Absenken des Schrämarmes zur Erzielung der neuen Spanvorgabe mittig zwischen den beiden Schrämköpfen am freien Ende des Schrämarmes eine Rippe. Diese Rippe muß in der Folge beim Verschwenken des Schrämarmes in im wesentlichen horizontaler Richtung weggebrochen werden. Je nach Gesteinsbeschaffenheit und Konstruktion der Maschine kann diese Rippe jedoch zu groß sein, um ohne weiteres durch Verschwenken des Schrämarmes weggebrochen zu werden. In diesen Fällen ist das Verschwenken des Schrämarmes in der neuen Position nicht ohne weiteres möglich und es sind aufwendige manuelle Steuerungen erforderlich, um diese Rippe zunächst wegzubrechen, bevor mit dem Schrämen in die Gegenrichtung fortgefahren werden kann.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Möglichkeit zu schaffen, eine gleichbleibende Spanvorgabe für ein wirtschaftliches Schneiden beizubehalten, wobei darüberhinaus ein Lernvorgang, d.h. also das Optimieren des Spanvorgabewertes, durchführbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß zur Einstellung der Schnittbreite bzw. Spanvorgabe beide Schwenkantriebe beaufschlagt werden, daß die für die Beaufschlagung eines der beiden Antriebe verstrichene Zeit und/oder das dem jeweiligen Antrieb zugeführte Druckmittelvolumen gemessen wird und in Abhängigkeit von der gewünschten Spanvorgabe nach Erreichen der für die Spanvorgabe erforderlichen Zeit der Beaufschlagung eines Antriebes oder des Volumens für die Verstellung in die Richtung der Spanvorgabe die Druckmittelzufuhr zu diesem Antrieb geschlossen und lediglich die Druckmittelzufuhr zum anderen Schwenkantrieb für den Vortrieb freigegeben wird. Dadurch, daß im Rahmen des Verfahrens die jeweilige Beaufschlagungszeit eines Antriebes und/oder das diesem Antrieb zuzuführende bzw. zugeführte Druckmittelvolumen gemessen wird, läßt sich unabhängig vom jeweils anderen Antrieb eine raschere oder langsamere Spanvorgabe und damit ein steileres oder flacheres Übergehen von einer Zeile in die nächste Zeile bei der Vorschubbewegung verwirklichen. Durch die beiden Parameter Zeit und/oder Volumen lassen sich die Bewegungen des Schrämarmes, insbesondere bei der Schrämrichtungsumkehr am Ende einer Zeile, exakt an die jeweilige Gesteinsbeschaffenheit anpassen, wobei dem jeweiligen Ausmaß an zu schneidendem oder zu brechendem Gestein besser Rechnung getragen werden kann. Die Verwendung der Parameter Zeit und/oder gemessenes Druckmittelvolumen ermöglicht auch in besonders einfacher Weise die hiezu erforderliche Steuerung mittels elektrischer bzw. elektromagnetischer Ventile vorzunehmen. Es wird somit bei der Schrämrichtungsumkehr, insbesondere bei Erreichen des Sollprofiles, in einfacher Weise gewährleistet, daß keine Gefahr besteht, daß die Maschine durch eine verbleibende Rippe in der Schwenkbewegung blockiert wird. Weiters wird ermöglicht, eine genaue Anpassung an die Gesteinsbeschaffenheit zu erzielen und abweichend von der Vorschubrichtung beliebig orientierte Bewegungen des Schrämarmes, insbesondere bei der Schrämrichtungsumkehr, zu ermöglichen, wobei die Steigung der Abweichung von der Vorschubrichtung frei wählbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in besonders einfacher Weise dann durchführen, wenn für beide Bewegungsrichtungen eines Schrämarmes gesonderte Druckmittelquellen zur Verfügung stehen. Für den Fall, daß lediglich eine Druckmittelquelle vorhanden ist, läßt sich aber mit den Parametern Zeit und/oder Volumen dennoch eine gute Anpassung an die Gesteinsbeschaffenheit erzielen und die Steigung des diagonalen Teilbereiches der Schrämarmbewegung beim Umkehren der Schrämrichtung in guter Weise dadurch approximieren, daß der Antrieb für die Spanvorgabe intermittierend beaufschlagt wird, wobei die Summe der Beaufschlagungszeiten und/oder der jeweils eingepreßten Volumina in Abhängigkeit von der Spanvorgabe gewählt wird. Eine derartige Verfahrensweise ist prinzipiell auch mit zwei Druckmittelquellen für beide Verstellrichtungen des Schrämarmes durchführbar, wobei bei kontinuierlichem Betrieb des Antriebes für die Vorschubbewegung durch die intermittierende Druckmittelzufuhr zum zweiten Antrieb in Richtung der Spanvorgabe ein treppenartiger Schnitt entsteht. Wenn nur eine Druckmittelquelle für beide Antriebsrichtungen zur Verfügung steht, läßt sich in diesen Fällen in einfacher Weise so vorgehen, daß für eine neue Spanvorgabe abwechselnd und in zeitlicher Abfolge beide Antriebe mit Druckmittel beaufschlagt werden. In diesen Fällen wird jeweils bei Beaufschlagung des Antriebes in eine Richtung der Antrieb in die andere Richtung unterbrochen, wodurch ein stufenweiser Vortrieb bis zur neuen Zeile erfolgt.
  • Ein kontinuierliches und diagonales Bewegen des Schrämarmes mit frei wählbarer Steigung läßt sich in jedem Fall dann erreichen, wenn für beide Antriebe gesonderte Druckmittelquellen gleichzeitig mit den Antrieben verbunden werden, wobei die Zeitdauer über welche der Antrieb für die Vorgabe des neuen Spanes beaufschlagt bleibt, als Maß für die Spanvorgabe verwendet werden kann. Ein exakteres Maß ist naturgemäß die volumetrische Erfassung des dem Antrieb für die Vorgabe des Spanes zuzuführenden Druckmittelvolumens, wobei bei Vorgabe eines bestimmten Volumens die Zeit über welche dieses Volumen dem Antrieb für die Vorgabe des Spanes zugeführt wird, in weiten Grenzen wählbar ist, wodurch die Steigung des diagonalen Bereiches in weiten Grenzen frei einstellbar ist.
  • Da die erfindungsgemäße Verfahrensweise auf einfache elektronische Regelkreise zurückgreift, läßt sie sich in besonders vorteilhafter Weise dadurch weiterbilden, daß die Leistungsaufnahme des -Rotationsantriebes des Kopfes und/oder des Schwenkantriebes in Vorschubrichtung und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes und/oder die Schwenkgeschwindigkeit in Vorschubrichtung gemessen wird und in Abhängigkeit von den Meßwerten die Spanvorgabe eingestellt wird. Auf diese Weise kann bei härterem Gestein ein entsprechend geringerer Span vorgegeben werden, ohne daß es zur Überlastung der Meißel des Schrämkopfes kommt. Umgekehrt erlaubt die Überwachung der Leistungsaufnahme bzw. der Rotationsgeschwindigkeit auch ein rasches Reagieren auf besonder brüchiges Gestein, in welchem naturgemäß die Spanvorgabe wiederum vergrößert werden kann. Analoges gilt für weiches bzw. zähes Gestein, wobei bei zähem Gestein der Anteil des geschnittenen Materials relativ zum zu brechenden Material größer gewählt werden muß, und daher das Verhältnis der Geschwindigkeit der Spanvorgabe zur Vorschubgeschwindigkeit entsprechend steiler eingestellt werden muß.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelleitungen zu den Antrieben elektrisch steuerbare Ventile eingeschaltet sind und daß ein elektrisches bzw. elektronisches Steuergerät mit den Ventilen verbunden ist, wobei das elektrische bzw. elektronische Steuergerät von einstellbaren Zeitglieder und/oder von Volumenmeßeinrichtungen in den Druckmittelleitungen und/oder Wegaufnehmern an den Verstellzylindern gesteuerte Schalter zur Betätigung der elektrisch steuerbaren Ventile enthält. Es kann somit mit einfachen elektrisch betätigten Ventilen das Auslangen gefunden werden, wobei die elektrische bzw. elektronische Steuereinheit bzw. das Steuergerät lediglich einstellbare Zeitglieder und/oder Auswerteschaltungen für die Meßwerte eines volumetrischen Meßsensors oder eines Wegaufnehmers auf den Verstellzylindern des hydraulischen Antriebes für die Spanvorgabe beinhalten muß. Die Steuersignale beschränken sich auf die Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Ventile, wodurch sich eine besonders einfache und betriebssichere Ausbildung ergibt. In vorteilhafter Weise sind hiebei die elektrisch steuerbaren Ventile als Umschalteventile für die alternative Druckmittelbeaufschlagung beider Antriebe ausgebildet.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich in besonders einfacher Weise ein vollautomatisches Schrämen über ein Sollprofil sicherstellen, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß das Steuergerät für die Vorschubbewegung zwei Schalter aufweist und daß nach Beendigung der Spanvorgabe der Antrieb für die Spanvorgabe bis zur Umschaltung des Vorschubes in die Gegenrichtung verriegelbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch nach kurzfristigen Unterbrechungen der Schrämarbeit nicht neuerlich eine Spanvorgabe erfolgt, sondern in der zuletzt vorgesehenen Vorschubrichtung weitergeschrämt wird, bis es zu einer Schrämrichtungsumkehr kommt. Erst beim Zurückschrämen in die entgegengesetzte Vorschubrichtung soll wiederum eine neue Spanvorgabe erfolgen. Eine derartige Einrichtung läßt sich in einfacher Weise mit einer Profil- bzw. Schablonensteuerung verbinden, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß das Steuergerät mit einer Profil- bzw. Schablonensteuerung verbunden ist, welche bei Erreichen des Sollprofiles die Schalter für den Vorschubantrieb in die Gegenrichtung umstellt, wobei nach der Vorschubrichtungsumkehr zunächst bis zum Erreichen der Spanvorgabe der zweite Antrieb ansteuerbar ist.
  • Eine besonders einfache und betriebssichere Ausbildung für die Erzielung unterschiedlicher Steigungen des diagonalen Bereiches der Bewegung des Schrämarmes über die Ortsbrust läßt sich dann verwirklichen, wenn mit dem Antrieb für die Spanvorgabe eine Pumpe mit veränderlichem Fördervolumen in der Zeiteinheit verbunden ist und das Steuergerät über Steuerleitungen mit dem Einstellglied der Fördermenge der Pumpe verbunden ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 eine schematische Seitenansicht einer Schrämmaschine, Fig.2 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig.1, wobei unwesentliche Details weggelassen wurden, Fig.3 eine schematische Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung der Schrämarmbewegung, Fig.4 eine weitere abgewandelte schematische Schaltungsanordnung und Fig.5 das Bild der Bewegung des Schrämarmes projiziert auf die Ortsbrust.
  • In Fig.1 ist mit 1 eine Schrämmaschine bezeichnet, deren Raupenfahrwerk 2 auf der Sohle verfahrbar ist. Die Schrämmaschine weist neben einer üblicherweise vorhandenen Laderampe 3, welche über ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 4 heb- und senkbar ist, einen Schrämarm 5 auf. Der Schrämarm 5 ist an einem Schwenkwerk 6 in Richtung des Doppelpfeiles 7 in Höhenrichtung schwenkbar, wofür hydraulische Zylinderkolbenaggregate 8 vorgesehen sind. Darüberhinaus ist eine Schwenkbarkeit in Richtung einer im wesentlichen vertikalen Achse 9 in Richtung des Doppelpfeiles 10 vorgesehen. Der Schwenkantrieb für dieses horizontale Verschwenken ist in Fig.2 veranschaulicht.
  • Das freie Ende des Schrämarmes 5 trägt rotierbar gelagerte Schrämköpfe 11, wobei im Inneren des Schrämarmes 5 ein Rotationsantrieb für diese Schrämköpfe 11 vorgesehen ist.
  • Wie aus Fig.2 ersichtlich, erfolgt die Verschwenkung in Richtung des Doppelpfeiles 10, d.h. somit in einer im wesentlichen horizontalen Ebene, durch hydraulische Zylinderkolbenaggregate 12, welche über Zahnstangen 13 mit einem Zahnrad 14 des Schwenkwerkes 6 kämmen. Wie aus der Darstellung nach Fig.2 weiters ersichtlich ist, verbleibt zwischen den Schramköpfen 11, welche um eine im wesentlichen die Längsachse des Schrämarmes normal schneidende Achse 15 rotierbar gelagert sind, ein Zwischenraum 16. Der Vortrieb derartiger Schrämmaschinen beim Schrämen erfolgt üblicherweise durch Betätigung des Schwenkantriebes 12 und somit in Richtung der Rotationsachsen 15. Die Spanvorgabe erfolgt dadurch, daß der Schrämarm 5 im Sinne des Doppelpfeiles 7 in Fig.1 angehoben oder abgesenkt wird, wobei diese Spanvorgabe bei besonders weichem Material, wie Kohle, Kali od.dgl., aufgrund des Getriebegehäuses und des Freiraumes 16 nicht immer erreicht werden kann. In jedem Fall bleibt aber bei einer Anhebung oder Absenkung des Schrämarmes 5 in Richtung des Doppelpfeiles 7 eine dem Raum 16 entsprechende Rippe im Gestein und bei der nachfolgenden Vorschubbewegung durch Verschwenken im Sinne des Doppelpfeiles 10 bzw. Bewegen der Schrämköpfe 11 in Richtung ihrer Rotationsachse 15 muß diese verbleibende Rippe weggebrochen werden. Dies ist besonders bei hartem Gestein nicht ohne weiteres möglich.
  • Um nun bei einer Änderung der Schrämrichtung die neue Spanvorgabe in einer Weise vorzunehmen, daß eine Rippe zwischen den Schrämköpfen 11 nicht verbleibt, ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, deren prinzipielle Elemente beispielsweise in Fig.3 dargestellt sind. Für den Schwenkantrieb des Schrämarmes in horizontaler Richtung ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 17 vorgesehen. Die Hydraulikzylinder werden über eine Pumpe 18 entsprechend der Stellung des elektromagetischen Ventiles 17 mit Druckmittel beaufschlagt. Die Betätigung dieses Ventiles erfolgt über einen Handtaster 19 in der Bedienungskonsole. Die Bedienungskonsole enthält ferner ein Potentiometer 20 für die Vorgabe einer Zeitkonstante eines Timers 21, welcher wiederum einen Kontakt 22 in Abhängigkeit von der Timerschaltung 21 schließt. Je nach Zeitdauer des Schließens des Schalters 22 wird ein elektromagetisches Ventil 23 betätigt, welches Druckmittel einer Pumpe 24 dem hydraulischen Antrieb für das Anheben oder Absenken des Schrämarmes und damit in der Regel dem Antrieb für die Spanvorgabe zuführt. Bei dieser Anordnung ist eine zweite Pumpe 24 vorgesehen, welche beispielsweise in einfacher Weise von dem Hydraulikkreislauf für den Raupenantrieb des Fahrwerkes der Schrämmaschine gebildet sein kann. Beim Vorgeben eines neuen Spanes wird der Raupenantrieb nicht benötigt, so daß die Pumpe 24 auf diese Weise einer zusätzlichen Funktion zugeführt werden kann.
  • Eine vollständigere Darstellung einer Einrichtung zur automatischen Steuerung des Schrämvorganges ist in Fig.4 ersichtlich. Die Bedienungseinheit 25 enthält wiederum den in Fig.4 nicht dargestellten Taster 19 sowie das Potentiometer 20 für die Vorgabe der Zeitkonstanten. Die Steuereinrichtung ist schematisch mit 26 angedeutet, wobei in der Darstellung nach Fig.4 der Übersichtlichkeit halber lediglich die Druckleitungen für die Hydraulikzylinder 8 bzw. 12 gezeigt wurden. Naturgemäß sind Rücklaufleitungen vorgesehen und die vereinfacht dargestellten elektromagnetischen Steuerventile 23 bzw. 17 entsprechend zu dimensionieren.
  • Für das horizontale Verschwenken des Schrämarmes mittels der Horizontalschwenkzylinder 12 ist wiederum eine Pumpe 18 vorgesehen. Für die zweite Bewegungsrichtung und im besonderen für die Spanvorgabe ist eine einstellbare Axialkolbenpumpe 27 vorgesehen, deren Stellglied 28 mit der Steuerschaltung 26 über Steuerleitungen 29 verbunden ist. Das Ventil 23 ist gleichfalls im dargestellten Fall in Abhängigkeit vom Timer 21 der Steuerschaltung 26 über eine Steuerleitung 30 mit dem Steuergerät 26 verbunden.
  • In die Druckmittelleitung 31 von der Pumpe 27 zum Hydraulikzylinder-Kolbenaggregat 8 ist ein Volums-Meßgerät 32 eingeschaltet, dessen Signale über eine Signalleitung 33 dem Steuergerät 26 zugeführt werden. Analog kann eine Signalleitung 34 zu einem Druckmeßgerät 35 in der Leitung nach dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 23 eingeschaltet sein. Das elektromagnetische Ventil 23 kann nun in Abhängigkeit von den Signalen des Volums--Meßgerätes 32 oder des Timers 21 betätigt werden, wobei sich aus diesen beiden Signalen die Spanvorgabe festlegen läßt. Die Steilheit bzw. -Neigung des diagonalen Abschnittes der Schrämarmbewegung kann durch Verstellung des Verstellgliedes 28 der Axialkolbenpumpe 27 geändert werden, da auf diese Weise die in der Zeiteinheit geförderte Druckmittelmenge verändert werden kann. An der Ortsbrust ergibt sich somit das in Fig.5 dargestellte Bild, wobei die im wesentlichen horizontale Vorschubbewegung des Schrämkopfes bzw. des Schrämarmes mit der Linie 35 angedeutet ist. Bei Erreichen des Sollprofiles 36 kann automatisch die Bewegungsrichtungsumkehr angesteuert werden, wobei der Schrämarm zunächst über eine im wesentlichen diagonal verlaufenden Teilbereich 37 unter freier Wahl eines vorzugebenden Winkels in die Gegenrichtung angehoben wird. Gleichzeitig erfolgt die Vorschubbewegung in die entgegengesetzte Richtung wie dies durch die Linie 38 angedeutet ist. Das zu schrämende Profil ist mit 39 bezeichnet. Abweichend von einer diagonalen Führung des Schrämarmes in den Teilbereichen 37 der Bewegung des Schrämarmes kann an Stelle dieser Bereiche ein treppenförmiger Übergang von einer Vorschubrichtung symbolisiert durch die Linie 35 in die entgegengesetzte Vorschubrichtung, wie sie durch die Linie 38 angedeutet ist, vorgesehen sein. In diesem Fall müssen die beiden hydraulischen Zylinderkolbenaggregate alternierend beaufschlagt werden. Auch dies läßt sich durch entsprechende Ansteuerung der Magnetventile ohne weiteres verwirklichen. Bei kontinuierlicher Ansteuerung der Hydraulikzylinder 12 und intermittierender Ansteuerung der hydraulischen Zylinderkolbenaggregate 8 ergibt sich ein Kurvenzug mit Absätzen, welche über kurze Zeitintervalle in eine diagonale Bewegung entsprechend dem Abschnitt 37 der Fig.5 übergehen. Auch eine derartige Verfahrensweise kann eine bessere Anpassung an die Gesteinsbeschaffenheit und eine Erleichterung des störungsfreien vollautomatischen Betriebes zur Folge haben.
  • Die Kombination der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer automatischen Profilsteuerung erlaubt hiebei die Herabsetzung der Reaktionszeit bei Umkehr der Schrämrichtung bei Erreichen des Sollprofiles, was bei einer Reaktionszeit von nur 0,1 sec bereits eine Schwankung in der Profilbreite von bis zu 20 cm bedeuten kann. Schwankungen in der Profilbreite von bis zu 20 cm bewirken je nach Sollprofil täglich bis zu 2 fest-m3 mehr Ausbruch, so daß durch die automatische Umkehrsteuerung und selbsttätige Vorgabe des nächsten Spanes ein erhebliches Maß an Ökonomie erzielt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Steuern der Bewegung eines allseits schwenkbaren Schrämarmes (5) einer Teilschnittschrämmaschine (1) mit einem ersten hydraulischen Schwenkantrieb (8) für eine erste Schwenkbewegung des Schrämarmes (5) und einem weiteren hydraulischen Schwenkantrieb (12) zum Schwenken des Schrämarmes (5) quer zur ersten Schwenkrichtung, wobei zur Erzielung der Schnitttiefe die Teilschnittschrämmaschine zur Ortsbrust verfahren wird, und die Schnittbreite bzw. die Spanvorgabe durch Beaufschlagen wenigstens eines Schwenkantriebes eingestellt wird, worauf der Vortrieb quer zur Richtung der Spanvorgabe durch Beaufschlagen eines Schwenkantriebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Schnittbreite bzw. Spanvorgabe beide Schwenkantriebe beaufschlagt werden, daß die für die Beaufschlagung eines der beiden Antriebe (8, 12) verstrichene Zeit und/oder das dem jeweiligen Antrieb zugeführte Druckmittelvolumen gemessen wird und in Abhängigkeit von der gewünschten Spanvorgabe nach Erreichen der für die Spanvorgabe erforderlichen Zeit der Beaufschlagung eines Antriebes oder des Volumens für die Verstellung in die Richtung der Spanvorgabe die Druckmittelzufuhr zu diesem Antrieb (8) geschlossen und lediglich die Druckmittelzufuhr zum anderen Schwenkantrieb (12) für den Vortrieb freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (8) für die Spanvorgabe intermittierend beaufschlagt wird, wobei die Summe der Beaufschlagungszeiten und/oder der jeweils eingepreßten Volumina in Abhängigkeit von der Spanvorgabe gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine neue Spanvorgabe abwechselnd und in zeitlicher Abfolge beide Antriebe (8, 12) mit Druckmittel beaufschlagt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Antriebe (8, 12) gesonderte Druckmittelquellen gleichzeitig mit den Antrieben verbunden werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme des Rotationsantriebes des Kopfes (11) und/oder des Schwenkantriebes (12) in Vorschubrichtung und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes (11) und/oder die Schwenkgeschwindigkeit in Vorschubrichtung gemessen wird und in Abhängigkeit von den Meßwerten die Spanvorgabe eingestellt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelleitungen zu den Antrieben (8, 12) elektrisch steuerbare Ventile (23, 17) eingeschaltet sind und daß ein elektrisches bzw. elektronisches Steuergerät (26) mit den Ventilen (23, 17) verbunden ist, wobei das elektrische bzw. elektronische Steuergerät (26) von einstellbaren Zeitgliedern (21) und/oder von Volumenmeßeinrichtungen (32) in den Druckmittelleitungen und/oder Wegaufnehmern an den Verstellzylindern (8, 12) gesteuerte Schalter (22) zur Betätigung der elektrisch steuerbaren Ventile (23, 17) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch steuerbaren Ventile als Umschalteventile für die alternative Druckmittelbeaufschlagung beider Antriebe (8, 12) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (26) für die Vorschubbewegung zwei Schalter aufweist und daß nach Beendigung der Spanvorgabe der Antrieb (8) für die Spanvorgabe bis zur Umschaltung des Vorschubes in die Gegenrichtung verriegelbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (26) mit einer Profil- bzw. Schablonensteuerung verbunden ist, welche bei Erreichen des Sollprofiles (36) die Schalter für den Vorschubantrieb (12) in die Gegenrichtung umstellt, wobei nach der Vorschubrichtungsumkehr zunächst bis zum Erreichen der Spanvorgabe der zweite Antrieb (8) ansteuerbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Antrieb (8) für die Spanvorgabe eine Pumpe (27) mit veränderlichem Fördervolumen in der Zeiteinheit verbunden ist und daß das Steuergerät (26) über Steuerleitungen (29) mit dem Einstellglied (28) der Fördermenge der Pumpe (27) verbunden ist.
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