DE3235009A1

DE3235009A1 - Verfahren zum betrieb einer teilschnittmaschine und fuer das verfahren eingerichtete teilschnittmaschine

Info

Publication number: DE3235009A1
Application number: DE19823235009
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Paurat; Roland Dipl.-Ing. 4230 Wesel Paurat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1983-08-25
Also published as: US4470635A; GB2113747B; GB8302400D0; GB2113747A

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Raupenfahrwerk,

Drehturm,

Ausleger,

Schneidkopf am Ausleger und

Antriebsaggregat mit einer Mehrzahl von Antriebselementen,

wobei zuerst mit dem Schneidkopf in die Ortsbrust der Strecke (bzw. des Tunnels) mit vorgegebenem Streckenquerschnitt ein Einbruch vorgegebener Einbruchtiefe und danach vom Einbruch aus und mit der Einbruchtiefe durch Schwenken des Auslegers ein erster, im wesentlichen horizontal verlaufender Teilschnitt eingebracht wird und danach zum Hangenden und/oder Liegenden hin mit eingestellter Vorgabe weitere, im wesentlichen horizontale Teilschnitr te nach Maßgabe der Einbruchtiefe eingeschnitten werden, bis der Streckenquerschnitt freigeschnitten ist, wobei die Teilschnitte mit einem einstellbaren Schwenkmoment des Auslegers ausgeführt werden, wobei ferner, nach Freischneiden des Streckenquerschnittes, ein weiterer Einbruch eingebracht und Teilschnitte wie beschrieben eingeschnitten werden, - undsoweiterfort bis ein vorzutreibender Streckenabschnitt vorgetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbringen der Teilschnitte die Leistungsaufnahme für den Schneidkopf gemessen und der so ermittelte Schneidkopfleistungsmeßwert mit einem vorgegebenen, von der Auslegung der Teilschnittmaschine abhängigen Schneidkopf leistungssollwert verglichen wird,

BAD ORiGSNAL

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daß bei negativer Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert die Vorgabe erhöht, bei positiver Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert die Vorgabe reduziert wird,

und daß außerdem das Schwenken des Auslegers mit maximalem Schwenkmoment durchgeführt wird, jedoch eine beim Schneidvorgang eintretende Verformung eines auf das Schwenken des Auslegers reagierende Maschinenteils gemessen und bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes das Schwenkmoment reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Maschinengestell verbundener Meßstab in die Streckensohle eingeführt und beim Schneidvorgang dessen Verformung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Schneidvorgang eintretende Verformung des Auslegers gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Antriebsleistung des Antriebselementes für das Raupenfahrwerk verändert und mit zunehmendem Schwenkwinkel bei jedem Teilschnitt reduziert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Einbruchtiefe verändert wird.

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6. Teilschnittmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenem Aufbau, gekennzeichnet durch

eine Schneidkopfleistungsaufnahme-Meßvorrichtung (17), einen Schneidkopfleistungsaufnahme-Komparator (18) und eine Steuervorrichtung (19) für die Vorgabeeinstellung,

wobei die Steuervorrichtung (19) für die Vorgabeeinstellung nach Maßgabe der negativen bzw. positiven Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert die Vorgabe vergrößert bzw. verkleinert, und durch

eine Steuervorrichtung (21) für das Schwenkmoment,

wobei die Steuervorrichtung (21) für das Schwenkmoment bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes das Schwenkmoment reduziert.

7. Teilschnittmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (23) für das Antriebselement (10) des Raupenfahrwerkes (3), die mit zunehmendem Schwenkwinkel die Antriebsleistung reduziert.

BAD ORIGINAL

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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum Betrieb einer Teilschnittmaschine für den Vortrieb von bergbaulichen Strecken und von Tunneln, - mit

Raupenfahrwerk,

Drehturm,

Ausleger,

Schneidkopf am Ausleger und

Antriebsaggregat mit einer Mehrzahl von Antriebselementen,

wobei zuerst mit dem Schneidkopf in die Ortsbrust der Strecke (bzw. des Tunnels) mit vorgegebenem Streckenguerschnitt ein Einbruch vorgegebener Einbruchtiefe und danach vom Einbruch aus und mit der Einbruchtiefe durch Schwenken des Auslegers ein erster, im wesentlichen horizontal verlaufender Teilschnitt eingebracht wird und danach zum Hangenden und/oder Liegenden hin mit eingestellter Vorgabe weitere, im wesentlichen horizontale Teilschnitte nach Maßgabe der Einbruchtiefe eingeschnitten werden, bis der Streckenquerschnitt freigeschnitten ist, wobei die Teilschnitte mit einem einstellbaren Schwenkmoment des Auslegers ausgeführt werden, wobei ferner, nach Freischneiden des Streckenquerschnittes, ein weiterer Einbruch eingebracht und Teilschnitte wie beschrieben eingeschnitten werden, - undsoweiterfort bis ein vorzutreibender Streckenabschnitt vorgetrieben ist. Strecke meint, bauingenieurmäßig ausgedrückt, auch Tunnel. - Im Rahmen des gattungsgemäßen Verfahrens wird die Ortsbrust, ausgehend von einem Einbruch, gleichsam scheibenweise abgetragen, wobei die Dicke der

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Scheiben der Einbruchtiefe entspricht, die einzelnen Scheiben orthogonal zur Vortriebsrichtung orientiert sind (wenn auch zumeißt kugelkalottenförmig), wobei ferner die einzelnen Scheiben in Streifen hereingewonnen werden, deren Dicke der Vorgabe entspricht. Einbruchtiefe und Vorgabe werden je nach Gestein unterschiedlich gewählt. Sie bestimmen den Förderstrom, d. h. das Volumen des hereingewonnenen Gesteins in der Zeiteinheit. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Teilschnittmaschine, die für das neue Verfahren besonders eingerichtet ist.

Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen steuert ein Operateur die Arbeitsweise und im Zusammenhang damit Einbruchtiefe und Vorgabe nach seiner Erfahrung, ggf. nach Maßgabe von Probearbeiten oder Labordaten über die Festigkeit des hereinzugewinnenden Gesteins. Der so erreichte Förderstrom ist nicht immer optimal. Der Wirkungsgrad als Quotient aus in Förderstrom umgesetzte Leistung und installierte Leistung ist nicht eindeutig vorgebbar und verbesserungsfähig. Hinzu kommt, daß selbst ein erfahrener Operateur erhebliche Schäden an der Teilschnittmaschine verursachen kann, weil in dem Streben nach hohem Förderstrom Maschinenteile, insbesondere zum Ausleger gehörende Bauteile, überbeansprucht werden und Schaden nehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß die Teilschnittmaschine mit optimalem Wirkungsgrad und damit optimalem Förderstrom arbeitet, und zwar ohne das zum Ausleger gehörende Bauteile Schaden nehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß beim Einbringen der Teilschnitte die Leistungsaufnahme für den Schneidkopf gemessen und der so ermittelte Schneidkopfleistungsmeßwert

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mit einem vorgegebenen, von der Auslegung der Teilschnittmaschine abhängigen Schneidkopfleistungssollwert verglichen wird,

und daß außerdem das Schwenken des Auslegers mit maximalem Schwenkmoment durchgeführt wird, jedoch eine beim Schneidvorgang eintretende Verformung eines auf das Schwenken des Auslegers reagierenden Maschinenteils gemessen bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes das Schwenkmoment reduziert wird. Letzteres kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Maschinengestell verbundener Meßstab in die Streckensohle eingeführt und beim Schneidvorgang dessen Verformung gemessen wird. Eine andere Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Schneidvorgang eintretende Verformung des Auslegers gemessen wird. Die technische Ausführung kann z. B. in der Weise vorgenommen werden, daß eine zu geringe Schneidleistung, d. h. eine zu geringe Stromaufnahme, das Magnetfeld einer in diesem Stromkreis liegenden Spule so verändert, daß hierdurch eine Einwirkung auf ein Magnetventil im hydraulischen Steuerkreislauf erzielt wird. Die Verformung des auf das Schwenken des Auslegers reagierenden Maschinenteils ist im Rahmen der Erfindung eine elastische Verformung. Sie kann in geeigneter Weise, z. B. über Dehnungsmeßstreifen, so gemessen werden, daß im elastischen Bereich der Verformung eine Veränderung des elektrischen Widerstandes des Dehnungsmeßstreifens benutzt wird, um auf die Magnetventile einzuwirken, welche die Schwenkzylinder steuern und

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hiermit das Schwenkmoment erzeugen. Hierbei kann je nach Art und Wahl der hydraulischen Komponente z. B. auf Überdruckventile eingewirkt werden, welche den Druck innerhalb des hydraulischen Zylinders herabsetzen. In ähnlicher Weise kann die Widerstandsveränderung eines Dehnungsmeßstreifens schließlich auf die hydraulische Mengenregelung einwirken, falls das Schwenkmoment durch Mengenregelung erzeugt wird.

Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß die Leistungsaufnahme des Schneidkopfes als integrales Kriterium für die Arbeitsweise der Teilschnittmaschine herangezogen werden kann, wenn dieser skalaren Größe bestimmte richtungsabhängige und insoweit vektorielle Parameter zugeordnet werden, die den Schneidvorgang und damit den Förderstrom bestimmen. Diese Parameter mit vektoriellem Charakter sind hauptsächlich die Vorgabe und das Schwenkmoment. Zusätzlich kann die Antriebsleistung des Antriebselementes für das Raupenfahrwerk verändert und mit zunehmendem Schwenkwinkel bei jedem Teilschnitt reduziert werden. Z. B. kann der Schwenkwinkel mit einem Drehpotentiometer erfaßt werden und die Spannungsänderung im Potentiometer kann nun ihrerseits so auf magnetgesteuerte Überdruckventile einwirken, daß der hydraulische Druck auf das Raupenfahrwerk proportional zum sich ändernden Schwenkwinkel des Auslegers die Leistung des Raupenfahrwerkes steuert. Auch hier kann, je nach hydraulischer Systemauslegung, in gleicher Weise auf die Mengenregelung eingewirkt werden.

Je höher im Rahmen der angegebenen Lehre zum technischen Handeln die Antriebsleistung des Raupenfahrwerkes ist, desto höher ist der Förderstrom· Man kann aber auch mit blockiertem oder lediglich abstützendem Raupenfahrwerk arbeiten. Zusätzlich kann

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außerdem die Einbruchtiefe zur Optimierung des Wirkungsgrades verändert werden.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine mit optimalem Wirkungsgrad und damit optimalem Förderstrom arbeitet, und zwar ohne daß zum Ausleger gehörende Bauteile Schaden nehmen könnten. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß das Verfahren mit den Hilfsmitteln der modernen Meß- Steuerungstechnik sowie mit den Hilfsmitteln der modernen Antriebstechnik unschwer verwirklicht werden kann. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet die Teilschnittmaschine insgesamt als Meßvorrichtung. Sie ermittelt per Messung die Parameter, die für das Arbeiten mit günstigem Wirkungsgrad eingestellt werden müssen und stellt diese automatisch ein. Eine Teilschnittmaschine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, die grundsätzlich den im Gattungsbegriff angegebenen Aufbau aufweist, ist gekennzeichnet durch

eine Schneidkopfleistungsaufnahme-Meßvorrichtung, einen Schneidkopfleistungsaufnahme-Komparator und eine Steuervorrichtung für die Vorgabeeinstellung,

wobei die Steuervorrichtung für die Vorgabeeinstellung nach Maßgabe der negativen bzw. positiven Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert die Vorgabe vergrößert bzw. verkleinert und durch

eine Steuervorrichtung für das Schwenkmoment,

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-Vd-

wobei die Steuervorrichtung für das Schwenkmoment bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes das Schwenkmoment reduziert. Zusätzlich kann eine Steuervorrichtung für das Antriebselement des Raupenfahrwerkes angeordnet sein, die mit zunehmendem Schwenkwinkel die Antriebsleistung reduziert. Eine derartige < Teilschnittmaschine kann ohne weiteres per Computer lernfähig so ausgelegt werden, daß für bestimmte Vortriebsaufgaben negative Einstellungen blockiert sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Ortsbrust einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzutreibenden Strecke,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Teilschnittmaschine mit Blockschaltbild.

In den Fig. 1 und 2 ist eine bergbauliche Strecke 1 dargestellt worden, die.nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgetrieben wird, und zwar mit Hilfe einer Teilschnittmaschine 2 (vergl. Fig. 3), die ein Raupenfahrwerk 3, einen Drehturm 4, einen Ausleger 5, einen Schneidkopf 6 am Ausleger 5 und Antriebsaggregat 7 mit einer Mehrzahl von Antriebselementen 8, 9, 10, 11, 12, 13 aufweist. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß zuerst mit dem Schneidkopf 6 in die Ortsbrust 14 der Strecke 1 bzw. des Tunnels mit vorgegebenem

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Streckenquerschnitt ein Einbruch 15 vorgegebener Einbruchtiefe T und danach vom Einbruch 15 aus und mit der Einbruchtiefe T durch Schwenken des Auslegers 5 ein erster, im wesentlichen horizontal verlaufender Teilschnitt 16 eingebracht wird. Danach werden zum Hangenden und/oder Liegenden hin mit eingestellter Vorgabe weitere, im wesentlichen horizontale Teilschnitte 16 nach Maßgabe der Einbruchtiefe T eingeschnitten. In den Fig. 1 und 2 erkennt man sowohl die Einbruchtiefe T als auch die Vorgaben V bei den einzelnen, angedeuteten Teilschnitten. Im übrigen wird in der beschriebenen Weise gearbeitet, bis der Streckenquerschnitt freigeschnitten ist, wobei die Teilschnitte 16 mit einem einstellbaren Schwenkmoment des Auslegers 5 ausgeführt werden. Nach Freischneiden des Streckenquerschnittes wird ein weiterer Einbruch 15 eingebracht und erneut werden die Teilschnitte 16 wie beschrieben eingeschnitten. So wird immer wieder fortgefahren, bis ein vorzutreibender Streckenabschnitt vorgetrieben ist.

Beim Einbringen der Teilschnitte 16 wird die Leistungsaufnahme für den Schneidkopf 6 gemessen. Der so ermittelte Schneidkopfleistungsmeßwert wird mit einem vorgegebenen Schneidkopfleistungssollwert verglichen. Bei negativer Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert wird die Vorgabe V erhöht. Bei positiver Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert wird die Vorgabe V reduziert. Außerdem wird das Schwenken des Auslegers 5 mit maximalem Schwenkmoment durchgeführt, jedoch wird eine beim Schneidvorgang eintretende Verformung eines auf das Schwenken des Auslegers 5 reagierende Maschinenteils gemessen und bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes wird das Schwenkmoment reduziert.

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Zum Verständnis dieser Maßnahme wird insbesondere auf die Fig. 3 verwiesen. Man erkennt dort die Schneidkopfleistungsaufnahme-Meßvorrichtung 17, einen Schneidkopfleistungsaufnahme-Komparator 18 und eine Steuervorrichtung 19 für die Vorgabeeinstellung. Die Schneidkopfleistungsaufnahme-Meßvorrichtung 17 mißt die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebselementes 8 für den Schneidkopf 6. Der Schneidkopfleistungssollwert kann bei 20 am Schneidkopfleistungsaufnahme-Komparator 18 verglichen werden. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Steuervorrichtung 19 für die Vorgabeinstellung nach Maßgabe der negativen bzw. positiven Abweichung des Schneidkopfleistungsmeßwertes vom Schneidkopfleistungssollwert die Vorgabe V vergrößert bzw. verkleinert. \ Außerdem ist die Steuervorrichtung 21 für das Schwenkmoment wesentlich. Zu ihr gehört im Ausführungsbeispiel der Meßstab 22, der mit dem Maschinengestell verbunden ist und der in die Sohle der Strecke eingesetzt wird. Schwenkt nunmehr der Ausleger 5 bei der Schneidearbeit, so hat das gesamte Maschinengestell ein Reaktionsmoment aufzunehmen, was auch bei fest aufgestellter Maschine zu Lageveränderungen führt, die ihrerseits den Meßstab 22 elastisch verformen. Diese Verformung wird mittels Dehnungsmeßstreifen od. dgl. abgenommen. Sie wird der Steuervorrichtung 21 zugeführt und diese reduziert bei überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes das Schwenkmoment. Zu einer entsprechenden Anzeige könnte man auch kommen, wenn die Verformung des Auslegers 5 selbst beim Schneidvorgang gemessen wird. Eine Steuervorrichtung 23 für das Antriebselement 10 des Raupenfahrwerkes 3 sorgt dafür, daß mit zunehmendem Schwenkwinkel die Antriebsleistung reduziert wird. Das funktioniert auch beim Einbringen des Einbruches 15, der aus unterschiedlicher Tiefe T hergestellt werden kann, um in der angegebenen Weise den Wirkungsgrad zu optimieren.

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Leerseite

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 59 260/Ka-4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254 19. August 1982 Patentanmeldung der Herren Friedrich Wilhelm Paurat Kasselweg 42 30 Wesel 1 und Dipl.-ing. Roland Paurat Blumenstraße 4230 Wesel Verfahren zum Betrieb einer Teilschnittmaschine und für das Verfahren eingerichtete Teilschnittmaschine Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Teilschnittmaschine für den Vortrieb von bergbaulichen Strecken und von Tunneln, - mit