DE4107678A1 - Vorrichtung zur ermittlung verschiedener kenndaten beim betrieb von rollenbohrwerkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Er­ mittlung der Belastung der Ringzähne von Rollen­ bohrwerkzeugen, insbesondere der den Bohrköpfen von Vortriebsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau zugeordneten Werkzeugen, mit im Bereich der Rollenbohrwerkzeuge angeordneten Meßstellen und einer Auswerteeinheit.

Bei den aus der DE-PS 36 43 309.8-24 bekannten Vorrichtungen befinden sich die Meßstellen im Werkzeughalter und/oder im Rollenbohrwerkzeug selbst. Mit Hilfe dieser Meßstellen wird der Ver­ schleiß an den Ringzähnen ermittelt, wozu Nähe­ rungssensoren vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie die Änderungen der Außenflächen des Ringzahnes indirekt ermitteln können. Tritt näm­ lich ein Verschleiß auf, so gibt der Näherungs­ sensor ein entsprechendes Signal oder das bisher ausgestrahlte Signal endet, so daß die Auswerte­ einheit rechtzeitig den Maschinenfahrer veranlas­ sen kann, die Vortriebsmaschine stillzusetzen und das entsprechende Rollenbohrwerkzeug auszu­ wechseln. Nachteilig ist, daß die Übertragung der Meßsignale über Schnittstellen erfolgen muß, was als aufwendig anzusehen ist. Nachteilig ist außerdem, daß eben nur der Ringzahnverschleiß mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung ermittelt wer­ den kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der an Rollen­ bohrwerkzeugen das Abrollverhalten, die Belastung der Rollenbohrwerkzeuge sowie auch der Ringzahn­ verschleiß überwacht und ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßstellen und die Auswerteeinheit auf dem Bohrkopf positioniert sind, daß die Meßstel­ len mit Magnetfeldsensoren ausgerüstet sind, daß der Lagerung der Rollenbohrwerkzeuge ein oder mehrere magnetische Kugeln oder Zylinderrollen zugeordnet sind und daß die Rollenlagerbockauf­ standsfläche einen Rollenbelastungsmeßaufnehmer aufweist. Es ist jedoch auch eine Vorrichtung zur Ermittlung derartiger Kenndaten vorstellbar, bei welcher die Auswerteeinheit nicht unbedingt auf dem Bohrkopf angeordnet sein muß.

Durch die Zuordnung der Meßstellen und der Aus­ werteeinheit zum Bohrkopf können die sonst nö­ tigen Schnittstellen eingespart werden. Die Vor­ richtung wird damit einfacher und auch letztlich sicherer. Diese Meßstellen sind so ausgebildet, daß eine Überwachung des Abrollverhaltens und der Belastung des Rollenbohrwerkzeuges, sowie eine Ringzahnverschleißermittlung möglich ist. Die Ringzahnverschleißermittlung erfolgt mit Hilfe der Magnetfeldsensoren, die die Intensität der Magnetfeldlinien ermitteln, die durch den Metall­ körper gesammelt und am Ringzahn konzentriert austreten. Die Drehzahl wird gleichzeitig durch die Magnetfeldsensoren registriert und überwacht, die die sich ändernde Magnetfeldstärke beim Durchlauf der Kugeln bzw. Zylinderrollen in ma­ gnetischer und nichtmagnetischer Ausführung re­ gistrieren. Die Rollenbelastung schließlich wird mit Hilfe eines der Rollenlagerbockaufstands­ fläche zugeordneten Rollenbelastungsmeßaufnehmers ermittelt, so daß alle zur genauen Überwachung der Rollenbohrwerkzeuge notwendigen Kenndaten zur Überwachung und Überprüfung vorliegen.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgese­ hen, daß der Rollenbelastungsmeßaufnehmer als Kraftmeßtisch ausgebildet ist oder nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung als Kraftaufneh­ mer, der innerhalb der Rollenlagerbockaufstands­ fläche angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Rollenbelastung genau ermittelt und entsprechend ausgewertet werden, wobei auch die Möglichkeit besteht, daß der Kraftaufnehmer unterhalb der Rollenlagerbockaufstandsfläche angeordnet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, daß der Kraftaufnehmer auf oder in der Rollen­ lagerbockaufstandsfläche über mehrere Meßstellen verteilt angeordnet ist, so daß damit eine genaue Ermittlung der notwendigen Daten ermöglicht ist.

Aufgrund der Ermittlung gleichzeitig mehrerer Kenndaten ist es möglich, den Zustand der Rollen­ bohrwerkzeuge einzeln oder auch gruppenweise ge­ nau zu ermitteln und dann zu entscheiden, ob ein Auswechseln notwendig ist oder noch nicht. Ein Fehlalarm oder ähnliches kann nicht auftreten, weil der Auswerteeinheit mehrere Kenndaten zuge­ leitet werden, aus deren Summe bzw. Kombination eine genaue Zustandsanalyse der Rollenbohrwerk­ zeuge möglich ist. Nur wenn entsprechende Über­ lagerungen vorhanden sind, wird entweder die Vor­ triebsmaschine automatisch abgestellt oder aber dem Maschinenfahrer das entsprechende Signal ge­ geben, das ihn dann veranlaßt, die Maschine still­ zusetzen, um die entsprechenden Rollenbohrwerk­ zeuge auszutauschen. Geringfügige Kerben oder ähnliches am bzw. im Ringzahn werden somit zwar als solche ermittelt und auch registriert, so daß ein frühzeitiges Erkennen von sich anbahnenden Problemen möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit sehr sicher und optimal für den untertägigen Bergbau einsetzbar, weil eine vorteilhafte Gewichtung der gemeldeten Kenndaten möglich ist. Über den gesamten Einsatzbereich des jeweiligen überwachten Rollenbohrwerkzeuges ist somit in qualitativer Hinsicht eine kontinuier­ liche Überwachung gegeben, so daß sich damit auch die Möglichkeit ergibt, bei unterschiedlich aus­ gebildeten Rollenbohrwerkzeugen Gründe für die unterschiedlich langen Standzeiten festzustellen. Vorteilhaft ist weiter, daß mit Hilfe der er­ findungsgemäßen Vorrichtung eine einfache und ge­ naue Aussage möglich ist und daß andererseits der Aufbau wegen des Wegfalls von Schnittstellen deutlich vereinfacht werden kann.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nachfolgend ergänzend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Rollenbohrwerkzeug mit Meßstelle und Auswerteeinheit,

Fig. 2 ein Überrollsignal bei einem neuen Ringzahn,

Fig. 3 ein Überrollsignal bei einem ver­ schlissenen Ringzahn,

Fig. 4 ein Überrollsignal bei einem blockierten Ringzahn,

Fig. 5 und 6 eine Meßvorrichtung mit Kraftmeßtisch eine Meßvorrichtung mit Kraftauf­ nehmer.

Fig. 1 zeigt die Meßvorrichtung 1, um verschie­ dene Meßdaten an Rollenbohrwerkzeugen 2 zu ermit­ teln bzw. zu überwachen. Hierzu ist dem Ringzahn 3 eine am Bohrkopf 5 angeordnete Meßstelle 7 zu­ geordnet, die Werkzeughalter 4 bleiben somit von entsprechenden Vorrichtungen bzw. Vorrichtungs­ teilen unbeeinflußt.

Die Meßstelle 7 ist genau gegenüberliegend der Spitze des Ringzahnes 3 angeordnet und besteht aus hier nicht weiter erläuterten Magnetfeldsen­ soren 9, die die entsprechenden Daten an eine Auswerteeinheit 8 weitergeben, die ebenfalls dem Bohrkopf 5 zugeordnet ist.

In die Lagerung 10 des Rollenbohrwerkzeuges 2 im Werkzeughalter 4 sind hier nicht im einzelnen dargestellte Kugeln oder Wälzrollen zugeordnet, von denen eine oder einige magnetisch sind, so daß die Magnetfeldsensoren beim Durchlaufen der entsprechenden Kugeln das für die Auswertung der Drehzahl notwendige Signal erhalten.

Fig. 2 zeigt, wie erläutert, ein Überrollsignal bei einem neuen Ringzahn, wobei der Abstand der Kurvenspitzen drehzahlabhängig ist. Im Vergleich dazu zeigt Fig. 3 ein Überrollsignal bei einem verschlissenen Ringzahn. Man erkennt anhand die­ ser Darstellungen, daß aufgrund der un­ terschiedlichen Signale eine klare Identifizie­ rung möglich ist. Insbesondere ist die sich in diesen Kurven wiederspiegelnde Entwicklung bei kontinuierlicher Überwachung festzustellen, so daß relativ frühzeitig absehbar ist, wann derar­ tige Rollenbohrwerkzeuge 2 ausgewechselt werden müssen.

Fig. 4 gibt das Überrollsignal bei einem blockierten oder stillstehenden Ringzahn 3 wie­ der. Auch dieses Signal ist, wie zu ersehen ist, einwandfrei für die Auswerteeinheit zu identifi­ zieren. Die Meßkurve nach Fig. 2 ist mit 14, die nach Fig. 3 mit 15 und die nach Fig. 4 mit 16 bezeichnet.

Die Fig. 5 und 6 geben das Rollenbohrwerkzeug 2 wieder, wobei zusätzlich in die Rollenlagerbockaufstandsfläche 11 Rollenbela­ stungsmeßaufnehmer 12 integriert sind.

Nach Fig. 5 handelt es sich dabei um einen Kraftmeßtisch 18, bei Fig. 6 um einen Kraftauf­ nehmer 19 mit zwei zusätzlichen Meßstellen 20, 21.

 1 Meßvorrichtung
 2 Rollenbohrwerkzeug
 3 Ringzahn
 4 Werkzeughalter
 5 Bohrkopf
 7 Meßstelle
 8 Auswerteeinheit
 9 Magnetfeldsensor
10 Lagerung von 2
11 Rollenlagerbockaufstandsfläche
12 Rollenbelastungsmeßaufnehmer
14 Meßkurve Ringzahn neu
15 Meßkurve Ringzahn verschlissen
16 Meßkurve Ringzahn steht
18 Kraftmeßtisch
19 Kraftaufnehmer
20 Meßstelle
21 Meßstelle

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Belastung der Ringzähne von Rollenbohrwerkzeugen, insbesondere der den Bohr­ köpfen von Vortriebsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau zugeordneten Werkzeugen, mit im Bereich der Rollenbohrwerkzeuge angeordneten Meßstellen und einer Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ stellen (7) und die Auswerteeinheit (8) auf dem Bohr­ kopf (5) positioniert sind, daß die Meßstellen mit Mag­ netfeldsensoren (9) ausgerüstet sind, daß der Lagerung (10) der Rollenbohrwerkzeuge (2) ein oder mehrere magnetische Kugeln oder Zylinderrollen zugeordnet sind und daß die Rollenlagerbockaufstandsfläche (11) einen Rollenbelastungsmeßaufnehmer (12) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenbelastungsmeßaufnehmer (12) als Kraftmeß­ tisch (18) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenbelastungsmeßaufnehmer (12) als Kraftauf­ nehmer (19) ausgebildet und innerhalb der Rollenlager­ bockaufstandsfläche (11) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (19) unterhalb der Rollenlager­ bockaufstandsfläche (11) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (19) auf oder in der Rollenlagerbockaufstandsfläche (11) über mehrere Meßstellen (7, 20, 21) verteilt angeordnet ist.