DE1534650A1

DE1534650A1 - Method and device for controlling the milling drum rotation and the longitudinal feed for machines for driving underground routes

Info

Publication number: DE1534650A1
Application number: DE19661534650
Authority: DE
Inventors: Ernst Lauber
Original assignee: MASCHINENFABRIK HABEGGER
Current assignee: MASCHINENFABRIK HABEGGER
Priority date: 1966-03-31
Filing date: 1966-03-31
Publication date: 1969-02-20
Also published as: CH446420A; YU57867A; FR1529638A; BR6788208D0; GB1182666A; AT281901B; YU32362B; BE694681A

Description

Lindcnat!i8o j Dr..ExpLindcnat! I8o j Dr..Exp

-l!i2. Jabbusch -l! i2. Jabbusch

Patentanwalts Patent- und GebrauohsmusterhilfsanmeldungPatent attorney's patent and utility model auxiliary application

⁸aschinenfabrik Habegger AG., Industriestraße, 3600 Thun, Schweiz . ⁸ aschinenfabrik Habegger AG., Industriestrasse, 3600 Thun, Switzerland.

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Frästrommelrotafcion und des Längsvorschubs für IKlas'chinen zum Vortrieb unte: irdischer StreckenMethod and device for controlling the milling drum rotation and the longitudinal feed for IKlas'chinen to advance below: earthly routes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Regelung der Rotation und des Vorschubs von Frästrommeln in Maschinen zum Vortrieb unterirdischer Strecken, wie Stollen, Tunnels, Kanäle, Schächte oder dergleichen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Maschinen, die nach dem in der deutschen Patentschrift Wr. 1'002'YTS^beschriebenen Verfahren arbeiten.The invention relates to a method and a device for regulating the rotation and the advance of milling drums in machines for driving underground routes such as tunnels, tunnels, channels, shafts or the like. In particular The invention relates to machines which, according to the method described in the German patent Wr. 1'002'YTS ^ procedure described work.

Bisher sind schon verschiedene Regelungen für Stollenbohrmaschinen bekannt, die aber unabhängig von der Belastung der Fräseraggregate arbeiten, obwohl diese Belastung je nach Gesteinsfestigkeit, Härte und Formation das ausschlaggebende Kriterium für die jeweils höchstzulässige Vortriebsgeschwin« digkeit darstellt. Die einzelnen Fräser besitzen bei diesen Maschinen nur reine Ueberlastungs-Schutzeinrichtungen, seien dies nun beim Antrieb durch Elektromotore die Verwendung von Sicherungen, Bimetallrelais oder Uiärmefühler, oder von Sicherheitsventilen beim Antrieb durch Hydraulikmotoren«, Verstellt wird nur die Rotationsgeschujindigkeit der Trommel,und die Vorschubgeschwindigkelt, welche beiden Parameter nach Gefühl vom Iflaschinenführer gewählt werden müssen und dabei erfahrungsgemäsa aus einem gewissen Sicherheitsgefühl heraus zu tief bleiben. Dadurch arbeiten diese Maschinen zumeist weit unter der vorgesehenen Wennleistung und daher unwirtschaftlich. Trommel- und Vorschubhydraulik haben wegen der notwendigen Verstellmöglichkeit meist Pumpen mit veränderlichen Fb'rderrnnngen, die mit Hilfe von bekannten Druckreglern die eingestellte Belastung halten.So far there are already different regulations for tunnel boring machines known, but they work independently of the load on the cutter units, although this load depends on the rock strength, Hardness and formation are the decisive criteria for the highest permissible advance speed in each case. " represents eligibility. In these machines, the individual milling cutters only have overload protection devices This now involves the use of fuses, bimetallic relays or heat sensors, or safety valves when driven by electric motors when driven by hydraulic motors «, only the rotation speed of the drum is adjusted, and the Feed speed, which two parameters according to feeling must be chosen by the machine operator and experience has shown that stay too deep out of a certain sense of security. As a result, these machines usually work far under the intended when performance and therefore uneconomical. Drum and feed hydraulics usually have pumps with variable flow rates due to the necessary adjustment options, which hold the set load with the help of known pressure regulators.

909808/0772909808/0772

Die deutsche Patentschrift Nr. Γ'ΟΟ2'775 sieht eine Regelautomatik vor, die aber nur,den Vortrieb der Maschine regeln soll und ausserdem Einrichtungen zum Schutz gegen Beberlastung enthält. Die Regelautomatik wird v/om IKlitdrehmoment gesteuert, ujei'ches von den Fräsmesserköpfen auf den Messerkopfträger, den sog. Drehschild, ausgeübt wird.The German patent specification No. Γ'ΟΟ2'775 sees an automatic control system before, but only to regulate the propulsion of the machine and also devices to protect against overload contains. The automatic control is controlled by the IKlitdrehmoment, ujei'ches from the milling cutter heads to the cutter head carrier, the so-called rotating shield.

Diese Regelautomatik hat sich aber in der Praxis nicht bewährt, da erstens eine besondere, recht komplizierte Bauart der gesamten Maschine erforderlich ist. Ausserdem ist diese Regelautomatik recht träge und sehr störanfällig.However, this automatic control has not proven itself in practice because, firstly, it is a special, rather complicated design the entire machine is required. In addition, this automatic control is quite sluggish and very prone to failure.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Regalungseinrichtung und ein Regelvsrfahren für Vortriebsmaschinen zu schaffen, die dauernd eine optimale Auslastung der Maschine gewährleisten und trotzdem die notwendige Sicherheit gegen Ueberlastungen bietet.In contrast, the invention is based on the object of a Shelving device and a control method for tunneling machines to create that continuously ensure optimal utilization of the machine and still provide the necessary security against overloads.

Dies ist nur unter Ausschaltung des subjektiven Gefühls des tflaschinenführers möglich. Oeder Messerkopf der Maschine mit den am Umfang eingesetzten Werkzeugen besitzt eine bestimmte Antriebsleistung (Wennleistung) durch einen angebauten Elektroodsr Hydraulikmotor. Es kann daher je nach dem Widerstand, den die verschiedenen Gesteine und ihre Formation dem Eindringen der Schneidwerkzeuge entgegensetzen, das Zerspanungs volumen pro Zeiteinheit grosser oder klsiner sein. Damit muss auch zur Erreichung eines optimalen Vortriebs bei kleinerem Schnittdruck die Trommeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit ansteigen, während beide bei hohem Schnittdruck des Gesteins herabgesetzt werden müssen. Die Fräser-Wennleistung soll ständig erreicht, jedoch nicht überschritten werden. This is only possible by eliminating the subjective feeling of the operator. Oeder cutter head of the machine with The tools used on the circumference have a certain drive power (if power) through a built-on electric drive Hydraulic motor. It can therefore depend on the resistance that the various rocks and their formation face Oppose penetration of the cutting tools, the machining volume per unit of time be larger or smaller. So must also the drum speed and feed rate to achieve an optimal advance with lower cutting pressure increase, while both have to be reduced at high cutting pressure of the rock. The milling cutter output should constantly be achieved, but not exceeded.

Dia Erfindungsaufgaba w,ird nun dadurch galb'st, dass die Rotatianageschwindigkeit dsr dia Fräsaggregis tragenden Trommel und der in Richtung der Streckenachsa wirkende LängsvorschubThe task of the invention is now carried out by the fact that the rotational speed dsr dia milling unit carrying drum and the longitudinal feed acting in the direction of the line axis

809808/0772809808/0772

von Regelimpulsen gesteuert weirden, die won der Belastung dar Fräserantriebe abgeleitet sind.controlled by control pulses that represent the load Milling drives are derived.

Als Regelimpuls wird bei Elektromotorantrieb die Stromstärke, bei Hydraulikmotoren der Oeldruck verwendet. Von der Stromstärke wird je nach Belastung ein Ueber- oder Unterstromrelais . betätigt , und dieses schaltet einen IDendeschütz^ zur Verstellung der Fördermenge der Trommelpumpe, Bei Hydraulikantrieb erfolgt die Schaltung des Ulendsschützes über zwei Druckschalter. Durch Aenderung der Fördermenge an der Trommelpumpe kann.die Drehzahl der Trommel variiert werden, was sich auf die Spantiefe der Werkzeuge und damit auf die Belastung der Fräserantriebsmotoren auswirkt.With an electric motor drive, the current strength, the oil pressure is used in hydraulic motors. Depending on the load, the current strength becomes an overcurrent or undercurrent relay . operated, and this switches an IDend contactor ^ to Adjustment of the delivery rate of the drum pump, with hydraulic drive the Ulends contactor is switched via two pressure switches. By changing the delivery rate at the drum pump the speed of the drum can be varied, which affects the cutting depth of the tools and thus the load the cutter drive motors.

Der Regelimpuls für den Vorschub wird nicht direkt von den' Fräsern, sondern über einen Tachodynamo vom Trommelantrieb abgenommen. Damit wird eine direkte Abhängigkeit zwischen Tromaeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit und zugleich eine Verzögerung gegenüber den Stromschwankungen der Fräsmotoren erzielt.·Wit dem Impuls vom Tachodynamo wird ein Hydraulik-Servoventil verstellt und dadurch die Oelrnenge für den Vorschubzylinder der Maschine dosiert. Bei steigender Trommel-. drehzahl wird auch die Vorsehubgeschwindigkeit erhöht, bei sinkender Trommeldrehzahl wird auch die Vorsehubgeschwindigkeit vermindert.The control pulse for the feed is not directly from the ' Cutters, but removed from the drum drive via a tacho dynamometer. This creates a direct dependency between Tromael speed and feed speed and at the same time one Delay compared to the current fluctuations of the milling motors. · With the impulse from the tacho dynamo, a hydraulic servo valve is activated adjusted and thereby dosed the amount of oil for the feed cylinder of the machine. With increasing drum. speed, the pre-lifting speed is also increased, as the drum speed decreases, the pre-lifting speed also increases reduced.

Die erfindungsgemässe Regelung weist also den grossen Vorteil auf, dass als Regelimpuls die Belastung der Fräseraggregate herangezogen wird und dieser Impuls zur Verstellung der Trümer meldrehung und von dieser abgeleitet, der Vorschubsgeschwin- digkeit dient. Es kann dadurch die Maschine immer mit maxima-00 The regulation according to the invention therefore has the great advantage that the load on the milling unit is used as a control pulse and this pulse is used to adjust the debris rotation and, derived from this, the feed rate serving. This means that the machine can always run at maxima-00

P ler Belastung der Fräser^ eingesetzt werden, da bei UeberlastP ler load on the milling cutters ^ are used, as in case of overload

-^ automatisch die Trommel- und Vorschubgeschwindigkeit herab- ^ gesetzt, bei zu schwacher Belastung erhöht werden. Alle Vor-"■"* gänge gehen dabei unabhängig vom fflaschinenführer für sich..- ^ automatically reduces the drum and feed speed ^ set to be increased if the load is too weak. All prefixes "■" * corridors go independently of the machine operator ..

Weitere Einzelheiten und Erfindungsmerkmale ergeben sich aur. flor f nlgondon ßoschrnibung von Ausf ührun^boinpiRlcn, din inFurther details and features of the invention are given aur. flor f nlgondon description of executionun ^ boinpiRlcn, din in

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

der Zeichnung veranschaulicht sind. Es zeigen:the drawing are illustrated. Show it:

Fig. 1 den Schaltplan der Verstelleinrichtung für die Tram· melpumpe mit Stromrelais und Wendeschutz;Fig. 1 shows the circuit diagram of the adjusting device for the tram melpump with current relay and reversing protection;

Fig. 2 ein typisches Belastungsbild (Stromaufnahme) eines Fräserantriebsmotors;2 shows a typical load pattern (current consumption) of a milling cutter drive motor;

Fig. 3 den Schaltplan der Vorschubzylinder-Regelung mit Tachodynamo, Servoventil und Hydraulikanlage;3 shows the circuit diagram of the feed cylinder control with tacho dynamo, servo valve and hydraulic system;

Fig. 4 ein Koordinatensystem mit dem Zusammenhang zwischen Trommeldrehzahl und Vorschubgeschuiindigkeit;4 shows a coordinate system with the relationship between drum speed and feed rate;

Fig. 5 den Schaltplan der Regelvorrichtung bei stufenloser Drehzahlverstellung der Fräsermotoren durch Impuls vom Vorschubdruck;Fig. 5 shows the circuit diagram of the control device with stepless Speed adjustment of the milling motors by impulse from the feed pressure;

Fig. 6 'die §chemazeichnung einer Tunnelfräsmaschine im Längsschnitt;6 'the schematic drawing of a tunnel milling machine in Longitudinal section;

Fig. 7 einen Tunnelquerschnitt zur Darstellung der Messerkopf- und der Trommelrotation.7 shows a tunnel cross-section to illustrate the cutter head and drum rotation.

In Fig. 1 ist der Schaltplan für die Verstelleinrichtung der Trommelpdimpe zu sehen. Die beiden Fräser-Antriebsmotoren la und Ib sind im gezeigten Beispiel Drehstrom-Asynchrommotoren und haben als Zuleitung je 3 Phasen und einen Schutzleiter. Bei beiden' Motoren Ip und Ib hängen an einer Phase die Stromwandler 2a und 2b zur Herabsetzung der hohen Strom stärken im Regelkreis. Den Stromuuandlern 2a und 2b sind je ztuei Stromrelais 3a, 3b; 3a¹, 3b' parallel geschaltet, von denen eines als Uebnrstromrelais 3a, das andere als Unterstromrelais 3b uiirkt. Die Funktion der Relais ergibt sich aus dem in Fig. ? gezeigten Verlauf der Stromaufnahmekurvc? -4 eines Fräser-Antrinbsmotors la. Die obere Linip 5 symbolisiert die Nennleistung des Motors, din untere Lini^r:· 6 z.B. BO % der- Nennleistung. Zwischen den Linien 5 und 6 kann die Stromaufnahmo £;chiuankon, ohne dass die Regclunq nimjrrift.In Fig. 1, the circuit diagram for the adjusting device of the drum pimp can be seen. The two milling cutter drive motors la and Ib are three-phase asynchronous motors in the example shown and each have 3 phases and a protective conductor as a supply line. In both 'motors Ip and Ib, the current transformers 2a and 2b depend on one phase to reduce the high current strength in the control loop. The current converters 2a and 2b each have two current relays 3a, 3b; 3a ¹ , 3b 'connected in parallel, one of which acts as an overcurrent relay 3a, the other as an undercurrent relay 3b. The function of the relay results from the in Fig.? shown course of the current consumption curvec? -4 of a milling cutter drive motor la. The upper line 5 symbolizes the nominal power of the motor, the lower line ^r : · 6 eg BO % of the nominal power. Between lines 5 and 6 the current consumption can be; chiuankon without the regclunq nimjrrift.

909808/0772 . _BAD 909808/0772. _BATH

Ulird der Nennstrom (Linie 5) von einem Fräser überschritten, zieht eines der beiden Ueberstromrelais 3a, 3a¹ an und SKtoiia schliesst den Steuerk-rsis der Spule 7 am UJendeschütz 8. Dadurch wird der Verstellmotor 9 eingeschaltet^. Sinkt hingegen dia Stromaufnahme unter die Linie 6, so zieht das Unterstramrelais 3b bzuj. 3b¹ an und schliesst den Steuerkreis der Spule 10 am Uiendeschütz 11, luobei jedoch jetzt der Verstellmotor 9 in entgegengesetzter Drehrichtung i^st läuft.If the rated current (line 5) is exceeded by a milling cutter, one of the two ^{overcurrent relays 3a, 3a 1} picks up and SKtoiia closes the control circuit of the coil 7 on the end contactor 8. This switches on the adjusting motor 9 ^. If, on the other hand, the current consumption falls below line 6, the under-wire relay 3b bzuj pulls. 3b ¹ and closes the control circuit of the coil 10 on the Uende contactor 11, but the adjusting motor 9 is now running in the opposite direction of rotation.

Ueber Schnecke 12 und Schneckenrad 13 wird je nanh der Drehrichtung des Verstellmotors 9 eine Gewindespindel 14 auf- oder abbeiuegt und damit die Hydraulikpumpe 15 geschwenkt, Die Hydraulikpümpe 15 ist als AxialkolbenpiümpB ausgebildet, bei der durch Schwenkung des Pumpenkörpcrs die Fördermenge verändert u/erden kann. Mit grosser werdendem Schwenkwinkel steigt auch die Fördermenge an. Von der Mittellage ausgehend, u/äre eine Schiuenkung der Pumpe 15 nach oben und unten und dadurch auch eine Umkehrung der Förderrichtung möglich, jedoch wird bei der gezeigten Schaltung diese Umkehr durch einen Hydraulikschieber 16 bemirkt. Die Schwenkung der Pumpe 15 erfolgt nur nach einer Seite, und dazu wird die Beujegungsmöglichkeit der Gewindespindel 14 durch nicht dargestellte Endschalter begrenzt.About worm 12 and worm wheel 13 is depending on the direction of rotation of the adjusting motor 9 has a threaded spindle 14 or removed and thus pivoted the hydraulic pump 15, The hydraulic pump 15 is designed as an axial piston pump, by swiveling the pump body the delivery rate can be changed and / or grounded. As the swivel angle increases, so does the delivery rate. Starting from the central position, u / äre a Schiuenken the pump 15 up and down and thereby A reversal of the conveying direction is also possible, but in the circuit shown this reversal is achieved by a Hydraulic slide 16 affected. The pivoting of the pump 15 takes place only to one side, and for this purpose there is the possibility of movement the threaded spindle 14 is limited by limit switches, not shown.

Angetrieben· ujird die Axialkolbenpumpe 15 von einem Drehstrommotor 17 mit konstanter Drehzehl. Das OeI wird von der Pumpe 15 aus dem Tank 18 angesaugt und zum Trommelmotor 19 gedrückt. Auch der Trommelmotor 19 ist ein Axialkolbenmotor, hat jedoch einen unveränderlichen Schwenkwinkel, d.h. er arbeitet mit konstanter Schluckmenge pro Umdrehung. Je nach Einstellung der Trommelpumpe 15 ändert sich die Drehzahl des Trommolmotors 19; seine Drehrichtung kann mit dem Hydraulikachieber 16 gRiüitic-rt werden, iflit der Trommelmotorwelle ist ein Ritzel 20 gekoppelt, dessen Verzahnung in den Zahnkranz 21 der Fräsertrommel 22 eingreift und diese dreht. Die Lagerung der Fräsertrommel 22 erfolgt über eine grosse Kugeldrehverbindung 23 fioder Kreuzrollen im feststehenden Antriebsschild 24, an dem auch der Trommelmotor 19 befestigt ist.The axial piston pump 15 is driven by a three-phase motor 17 with constant speed. The OeI is from the pump 15 sucked out of the tank 18 and pressed towards the drum motor 19. The drum motor 19 is also an axial piston motor, but has an invariable swivel angle, i.e. it works with constant amount swallowed per revolution. Depending on the setting the drum pump 15 changes the speed of the drum motor 19; its direction of rotation can be adjusted with the hydraulic slide 16 gRiüitic-rt, iflit the drum motor shaft is a pinion 20 coupled, its teeth in the ring gear 21 of the milling drum 22 engages and this rotates. The storage of the milling drum 22 takes place via a large rotary ball joint 23 fi or cross rollers in the fixed drive plate 24 on which the drum motor 19 is also attached.

909808/0772909808/0772

Während zur Regelung der Trommeldrehzahl der Impuls direkt won den Fräsermatoren la und Ib abgenommen wird, erfolgt_:die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Trommeldrehzahl (siehe Fig., 3). Von der Welle des Trommelpumpenmotors 19 wird ausser dem Ritzel 20 noch ein Tachodynamo 25 angetrieben, dessen abgegebene Spannung mit steigender Drehzahl ebenfalls höher u/ird. Die Umwandlung dieses elektrischen Impulses in die variable Ausfahrgeschiüindigkeit des · hydraulischen Vorschubzylinders 26 erfolgt über ein bekanntes Proportional-Servoventil 27 mit zweistufigem Aufbau.While to regulate the drum speed, the pulse is taken directly after the milling cutter la and Ib, the following takes place _: the control of the feed speed as a function of the drum speed (see Fig., 3). In addition to the pinion 20, the shaft of the drum pump motor 19 also drives a tacho dynamometer 25, the voltage output of which also increases with increasing speed. The conversion of this electrical impulse into the variable extension speed of the hydraulic feed cylinder 26 takes place via a known proportional servo valve 27 with a two-stage structure.

Wie die Figur 3 zeigt, besteht die erste Stufe des Ventils aus einem Strahlrohr 28, das durch ein symmetrisches Drehmagnetsystem 29 angetrieben u/ird. Das Strahlrohr 28,durch das ständig eine sehr kleine Menge Drucköl fliesst, dienet als Vorsteuerung der zweiten Stufe* Diese ist ein wollig ausgeglichener Kolben 30, dar mit Ueberdeckung Null den Zu- und Abfluss des Drucköls zum uOrschubzylinder 26 steuert. In der !Mittelstellung des Strahlrohres 28 u/ird die kinetische Energie des austretenden Oeles in den beiden Vorsteuerkanälen 31a und 31b in gleicher Weise in potentielle Druckenergie. zurückverwandelt. Der Kolben 30 u/ird auf beiden Stirnseiten mit gleichem Druck beaufschlagt und nimmt seine (Klittellage ein. Dies u/ird durch eine Rückführfeder 32 unterstützt, lliird dia Spule 33 des Magnetsystems vom Strom des Tachodynamos 25 erregt, so verlässt das Strahlrohr 28 seine fflittellage und bringt dadurch auch den Kolben 30 aus dar (Wittellage heraus. 3e hoher also dia Trommeldrehzahl ist, desto höher ist die vom Tachodynamo 25 erzeugte Stromstärke und desto stärker die Abweichung das Strahlrohres 28 und die Verstellung des Kolbens 30. Dia zweite Spule 34 des Drahmagnetsystems 29 ist nicht angeschlossen, so dass der Ausschlag das Strahlrohres 28 nur nach siner Saite erfolgt.As Figure 3 shows, the first stage of the valve consists of a jet pipe 28 which is driven by a symmetrical rotating magnet system 29. The jet pipe 28 through which constantly a very small amount of pressure oil flows, serves as a pilot control of the second stage * This is a woolly balanced one Piston 30, which controls the inflow and outflow of the pressure oil to the thrust cylinder 26 with zero coverage. In the ! Middle position of the jet pipe 28 and the kinetic energy of the escaping oil in the two pilot control channels 31a and 31b in the same way in potential pressure energy. transformed back. The piston 30 u / ird on both end faces applied with the same pressure and takes its (Klittellage a. This is supported by a return spring 32, The coil 33 of the magnet system is powered by the current of the speedometer 25 excited, the jet pipe 28 leaves its central position and thereby also brings the piston 30 out of the Wittel position. The higher the drum speed is, the higher it is the current strength generated by the speedometer 25 and the greater the deviation of the jet pipe 28 and the adjustment of the piston 30. The second coil 34 of the wire magnet system 29 is not connected, so that the deflection of the jet pipe 28 takes place only after its string.

Das zur Bewegung das Vo/rschubzylinders 26 notwendige Drucköl wird von einer durch einen Drehstrommotor 35 angetriebenen Hydraulikpumpe 36 erzeugt. Angesaugt wird das OeI aus dem Tank 37 und von der Pumpe 36 zum Servoventil 27 gedrückt. DortThe pressure oil necessary to move the feed cylinder 26 is generated by a hydraulic pump 36 driven by a three-phase motor 35. The oil is sucked in from the tank 37 and pressed by the pump 36 to the servo valve 27. there

90 98 08/077 290 98 08/077 2

wird durch den Kolben 30 je nach Lage des Stahlrohres 28 eine bestimmte Oelmenge zum Zylinder 26 zur Erzeugung der Vorschubbewegung geleitet, der Rest fliesst in den Tank 37 zurück. Ein Ueberströmventil 38 schützt den Hydraulikkreislauf vor Ueberlastungen.depending on the position of the steel tube 28, a certain amount of oil is fed to the cylinder 26 by the piston 30 to generate the feed movement the remainder flows back into the tank 37. An overflow valve 38 protects the hydraulic circuit from overloads.

Mit dieser Schaltung ist ein direkt proportionales VerHältnis zwischen Trommeldrehzehl ny_R und Vorschubgeschwindigkeit Sw gegeben, wis dies aus der Linie 39 in Fig. 4 hervorgeht. Um jedoch auch andere Verhältniswerte zwischen Trommel und Vorschub wählen zu können, wird in die Leitung vom Tachodynamo 25 zur Spule 33 ein Potentiometer eingebaut. Dadurch kann je nach Potentiometereinstellung die Vorschubgeschwindigkeit schneller (gemäss Linie 41, Fig. 4) oder langsamer (Linie 42) als die Trommeldrehzahl ansteigen.With this circuit, there is a directly proportional relationship between the drum _{speed ny R} and the feed speed Sw, as can be seen from the line 39 in FIG. However, in order to also be able to select other ratio values between drum and feed, a potentiometer is built into the line from the speedometer 25 to the coil 33. As a result, depending on the potentiometer setting, the feed speed can increase faster (according to line 41, FIG. 4) or slower (line 42) than the drum speed.

Das Potentiometer 40, welches eine stufenlase Aenderung des Proportionalitätsfaktors bewirkt, kann durch einen Stufenschalter mit entsprechend bemessenen, zwischen den Schalterkontakten angeordneten Teilwiderständen ersetzt werden. Auch ist es möglich, die Potentiometerachse bzw. den Bedienungsknopf mit Raststellungen zu versehen. Auf diese Weise kommt eine stufenweise Veränderung des Proportionalitätsfaktors zustande. The potentiometer 40, which is a step change of the Proportionality factor can be effected by a step switch be replaced with appropriately sized partial resistors arranged between the switch contacts. Even it is possible to use the potentiometer axis or the control button to be provided with locking positions. In this way there is a gradual change in the proportionality factor.

Die eben beschriebene Regelvorrichtung basiert auf dem Antrieb der Fräser mit konstanter Drehzahl, z,B. durch Drehstram-Asynchronmotoren. Es kann.jedoch auch vorteilhaft sein, zur besseren Anpassung der Schnittgeschwindigkeit an das zu fräsende Gestein die !messerkopfdrehzahl stufenlos verstellbar zu machen.Dies geschieht z.B. durch Verwendung von Gleichstrom-Nebenschlussmotoren 43a und 43b als Fräserantriebe (Fig. 5). Da jedoch heute kaum mehr Gleichstromnetze zur Vetfügung stehen, muss der Drehstrom durch Gleichrichter oder, wie in Fig. 5 gezeigt, durch einen Leonardsatz umgeformt wer-.den. Ein Drehstrommotor 44 (Kurzschlussläufer) wird aus dem Netz gespeist und treibt einen Gleichstrom-Generator 45, derThe control device just described is based on the drive the milling cutter with constant speed, e.g. through three-phase asynchronous motors. However, it can also be advantageous For better adjustment of the cutting speed to the rock to be milled, the cutter head speed is continuously adjustable This is done, for example, by using direct current shunt motors 43a and 43b as cutter drives (Fig. 5). However, as there are hardly any direct current networks available today If available, the three-phase current must be converted by a rectifier or, as shown in FIG. 5, by a Leonard theorem. A three-phase motor 44 (squirrel cage rotor) is made from Mains powered and drives a direct current generator 45, the

909808/0772909808/0772

seine Erregerspannung vom Gleichstromgenerator 46 erhält. Die Erregerspannung für den Generator 45 ist über einen Widerstand 47 einstellbar und beeinflusst den vom Generator 45 abgegebenen Gleichstrom durch entsprechende Aanderung seiner Spannung. iKlit der vom Gleichstromgenerator 45 gelieferten, in weiten Grenzen veränderlichen Spannung werden nun die Fr**aserantriebsmotoren 43a und 43b gespeist, wodurch deren Drehzahl stetig einstellbar wird. Es handelt sich jetzt noch darum, einen belastungsabhängigen Regelimpuls für die Drehzahleinstellung zu erhalten. Als Mass für die Bearbeitbarkeit das Gesteins und die zu wählende Schnittgeschu/indigkeit wird der notwendige Vorschubdruck gemessen.receives its excitation voltage from direct current generator 46. The excitation voltage for the generator 45 is via a resistor 47 adjustable and influences the direct current delivered by the generator 45 by changing it accordingly Tension. iKlit of the supplied by the DC generator 45, The voltage, which can be varied within wide limits, is now fed to the milling cutter drive motors 43a and 43b, which means that their Speed is continuously adjustable. Now it is still a question of a load-dependent control pulse for the speed setting to obtain. As a measure of the machinability, the rock and the cutting speed to be selected the necessary feed pressure is measured.

Im Schaltplan (Fig. 5) wird dies durch Einbau einer Druckmessdose 48 zwischen Vorschubzylinder 26 und der Verspannung erreicht.This is done in the circuit diagram (FIG. 5) by installing a pressure measuring cell 48 between the feed cylinder 26 and the bracing achieved.

Die Umwandlung der mechanischen Druckkraft in ein entsprechendes elektrisches Hiless-Signal erfolgt mit Dehnungsmessstreifen 49, die sich in der Druckmessdcbse 48 befinden. Vier Dehnungsmessstreifen 49 sind so geschaltet, dass sie eine lühaatstonesche Brücke ergeben. U/irkt eine Kraft auf die Druckdose 48 ein, so kommt die Brücke aus dem elektrischen Gleichgewicht. Die dabei auftretende Diagonalspannung entspricht in ihrer Grosse der auf die Druckdose 48 wirkenden Kraft, womit die mechanische IKIessgrBsse in eine elektrische flflessgrösse umgewandelt ist. Zur Anpassung an wechselnde Gebirgsverhältmisse muss die Abhängigkeit zwischen Vorschubdruck und Fräserdrehzahl verstellbar sein. Dies wird durch Aenderung der an die Messbrücke angelegten Spannung mit Hilfe eines Potentiometers 50 erreicht, wobei jeweils ein anderer Spannungs-Gleichgewichtszustand herrscht.The conversion of the mechanical compressive force into a corresponding electrical Hiless signal is done with strain gauges 49, which are located in the pressure measuring cylinder 48. Four Strain gauges 49 are connected so that they a Luhaatstone Bridge surrendered. There is a force on them Pressurized cell 48, the bridge is out of electrical equilibrium. The resulting diagonal tension corresponds to in their magnitude of the force acting on the pressure cell 48, which converts the mechanical measurement variable into an electrical one is converted. To adapt to changing mountain conditions the relationship between feed pressure and cutter speed must be adjustable. This is going through Change the voltage applied to the measuring bridge with the help of a potentiometer 50 is reached, each time a different voltage equilibrium condition prevails.

So wie bei der Trommelregelung die Stromstärke, wird hier die Spannung· zur Schaltung eines Ueberspannungsrelais 51 und eines Unterspannungsrelais 52 verwendet, tl/ird ein festgelegter As with the current intensity in the drum control, the voltage is used here to switch an overvoltage relay 51 and an undervoltage relay 52;

909808/0772909808/0772

maximaler Vorschubdruck (entsprechend einer bestimmten Spannung) überschritten, so zieht das Ueberspannungsrelais 51 an und schliesst den Stromkreis der Spule 53 am iüendeschütz 54 des Verstellmotors 55. Dadurch wird dieser eingeschaltet. Sinkt dagegen der Vorschubdruck unter einen bestimmten U/ert, so zieht das Unterspannungsrelais 52 an und schliesst den Steuerkreis der Spule 56 am Iüendeschütz 57, wobei jedoch jetzt der Verstellmotor 55 in entgegengesetzter Drehrichtung läuft.maximum feed pressure (corresponding to a certain voltage) exceeded, the overvoltage relay 51 picks up and closes the circuit of the coil 53 on the contactor 54 of the adjusting motor 55. This is switched on. If, on the other hand, the feed pressure falls below a certain U / ert, so the undervoltage relay 52 picks up and closes the control circuit of the coil 56 on the nozzle contactor 57, but now the adjusting motor 55 runs in the opposite direction of rotation.

Lieber Schnecke 58 und Schneckenrad 59 mit Gewindespindel 60 mird eine [flutter 61 mit Schleifkontakt 62 je nach Drehrichtung des Verstellmotors 55 hin- oder herbewegt und damit der Uliderstand 47 für den Generator 45 geregelt. 3eder Stellung des Schleifers 62 entspricht eine bestimmte Drehzahl der Fräsermotoren 43a und 43b.Dear worm 58 and worm gear 59 with threaded spindle 60 There is a flutter 61 with sliding contact 62 depending on the direction of rotation of the adjusting motor 55 moves back or forth and thus the Uliderstand 47 for the generator 45 regulated. 3 of the position of the grinder 62 corresponds to a specific speed of the milling motors 43a and 43b.

Die "Regelung der Trommelgeschwindigkeit erfolgt durch Abnahme der IKiotorströme über Stromwandler 63a und 63b und Ueberstromrelais 64a und 64b bzw. Unterstromrelais 65a und 65b für die Erregung der Spulen 7 und 10 am Iüendeschütz 8 und 11 des Verstellmotors 9 für das Schwenken der Trommelpumpe 15. Die Schaltung stimmt ab Stromwandler 63a und 63b vollkommen mit Fig. 1 überein.The "regulation of the drum speed takes place through acceptance the motor currents via current transformers 63a and 63b and overcurrent relays 64a and 64b or undercurrent relays 65a and 65b for the Excitation of the coils 7 and 10 on the nozzle contactor 8 and 11 of the adjusting motor 9 for swiveling the drum pump 15. The circuit is completely correct from current transformers 63a and 63b Fig. 1 corresponds.

Zum besseren Verständnis der Funktion dar einzelnen Maschinenteile zeigt Fig. S, den Längsschnitt durch einen Tunnel mit der Gesteinsfräsmaschine in Schemaform. Den tragenden Teil stellt der oben und unten durch Gleitschuhe im Tunnel geführte Antriebssehild 24 dar. Er nimmt am Innenumfang die Kugeldrehverbindung 23 zur Lagerung der Fräsertrommel 22 auf und trägt den Trommelantrisbsmotor 19 mit Ritzel 20. Die Fräsertrommel 22 wird über ihren Innenaahnkranz 21 vom Ritzel 20 des Trommelmotors 19 angetrieben. In zwei gegenüberliegenden Nischen der Trommel 22 werden dis Fräseraggregate, bestehend aus fflesserssheibe 66a und 66b, Reduktionsgetriebe 67a und 67b und Antriebsmotor la und Ib montiert. Fig. 7 zeigt dazuFor a better understanding of the function of the individual machine parts, Fig. S shows the longitudinal section through a tunnel with the rock milling machine in schematic form. The load-bearing part is the drive shield 24, which is guided above and below through sliding shoes in the tunnel of the drum motor 19 driven. In two opposing niches of the drum 22, the milling units, consisting of fflessershibe 66a and 66b, reduction gears 67a and 67b and drive motors la and Ib are mounted. Fig. 7 shows this

90980 8/077290980 8/0772

im Tunnelquerschnitt dis Messerscheiben 66a und 66b mit den Werkzeugen 68 und das Gleichlauf«Fräaverfahren durch Rotation der Trommel 22 und der Messerscheiben 66a und 66b.in the tunnel cross-section of the cutter disks 66a and 66b with the tools 68 and the synchronous milling process by rotation drum 22 and knife disks 66a and 66b.

Zur_ Erzeugung des Vorschubdruckes tuird zwischen einer im Tunnel hydraulisch verspannten Säule 69 und dem Antriebsschild 24 der Vorschubzylinder 26 eingebaut. Während seines Hubes tuird dsr Antriebsschild 24 mit der Trommel 22 und den Fräsern in Vorschubrichtung gedrückt.To generate the feed pressure between an im Tunnel hydraulically braced column 69 and the drive plate 24 of the feed cylinder 26 installed. During his Stroke tuird the drive plate 24 with the drum 22 and the milling cutters pressed in the feed direction.

Dann wird die Säule 69 gelöst und durch Einziehen des Zy-. linders 26 nachgezogen. Bei Ausstattung der Fräser mit drehzahlregelbaren Motoren 43a und 43b suird, uiie oben beschrieben, zuuischen dem Vorschubzylinder 26 und der Säule ■ 59 eins Druckmessdose 48 angeordnet.Then the column 69 is released and by retracting the Zy-. Linders 26 redrawn. If the milling cutters are equipped with variable-speed motors 43a and 43b, as described above, To the feed cylinder 26 and the column 59 a pressure measuring cell 48 is arranged.

Alle Schaltrelais der eben beschriebenen Vorrichtungen können in vorteilhafter Weise durch schaltkontaktlose elektronische Bauteile, wie Transistoren, Thyristoren etc. ersetzt werden«All switching relays of the devices just described can advantageously by switching contactless electronic components such as transistors, thyristors etc. are replaced «

909801/0172909801/0172

Claims

l.V Procedure for regulating the rotation and feed of . Milling ropes in machines for driving underground Routes, characterized in that in order to reach one of the respective mountain conditions maximum distribution the rotation speed of the The drum carrying milling units and the longitudinal feed of control pulses acting in the direction of the line axis controlled, which are derived from the load on the milling drives «

2.- The method according to claim 1, characterized in that the feed speed depends on the drum speed is.

3.- Process according to claims 1 and 2, characterized in that that the torque occurring on the milling units, preferably milling cutter heads, is used as a manipulated variable serves to regulate.

4.- The method according to claims 1 to 3, characterized in that the power consumption of the milling drive motors as a Pale the torque is used as a manipulated variable for the regulation.

5.- The method according to claim 2, characterized in that the feed rate is directly proportional to the drum speed ^

6.- The method according to claim 5, characterized in that the proportionality factor can be set in steps or continuously.

7. Method according to claim 1, characterized in that in the case of infinitely variable cutter drive motors, their rotating

"9 09808/077 2

number is controlled by the occurring feed pressure.

8, - device for carrying out the procedure according to Claims 1 to 5, characterized by rotary Trojan asynchronous motors (la, Ib) as cutter drive motors, by means of Current transformers (2a, 2b) - excitable, parallel switched preferential and undercurrent relays (3a, 3b), which protect with U / end (8, 11) for the direction of rotation dependent drive of an adjusting motor (9) are connected, can be influenced by one of the adjusting motor (9) Hydraulic pump (15) and a drive motor (19) acted on hydraulically by the pump (15) for the drive the milling drum (22).

9.- Apparatus according to claim 7, characterized by the design of the hydraulic pump (15) as pivotable on one side Axial piston pump, further characterized by the arrangement of a hydraulic slide (16) for reversing the after the pump (15) generated pressure medium flow, and through Design of the hydraulic drive motor (19) as an axial piston motor with a constant pressure medium consumption per revolution.

10.- Device according to claims 7 and 8, characterized by the arrangement of a speedometer (25) on the axis of the hydraulic motor (19), further characterized by a known 4-Uiege proportional servo valve (27) with two-stage Ajfbau, whose rotary magnet system (29) is connected to the speedometer (25) via a potentiometer or a resistance step switch (40), by a pressure piston (26) for advancing the milling drum (22), by a hydraulic _{i £!} pump (36) to act on the pressure piston (26) via ^ Cas servo valve (27), and through an overflow safety valve (38) arranged on the pressure side of the pump (36).

_ 11.- Apparatus for carrying out the method according to ^ * ³ Anpruch 7, characterized by generators (44, 45), N> fed DC Nebonschlussmotoren (43a ₉ 43b) as i fräserantr aim, through the inside of LMo L chs tromq iuu ^ -aLn r (ab) and Hüijü Jiu i dt; rs country i <i7) bustuhundun L r roijurstrumis ro ii; ■■ * + # *** ■

BATH

for the DC motors (43a, 43b), through an adjusting circuit, which consists of a pressure measuring cell arranged between a support (69) in the tunnel and the thrust cylinder (26) (48) with four in the form of a ÜJheatstone bridge connected strain gauges (49), a potentiometer (50) for adjusting the bridge balance and off overvoltage and undervoltage relays connected in parallel (51,52) consists, and by a control circuit for setting the control resistor (47), which consists of U-end contactors (54, 57), Direction-of-rotation-dependent servomotor (55) and servomechanism (5.8-61) existing control circuit through the voltage relay (51,52) is excitable, ■

12.- Device according to claims 8-11, characterized in that that for the evaluation of the control impulses switch-contactless electronic components instead of switching relays are used.

9 0 9 8 0 8/07729 0 9 8 0 8/0772