DE2427816C2 - Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt - Google Patents
Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden StreckenquerschnittInfo
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Description
Die Erfindung betriff: eine Einrichtung zur Begrenzung
der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten
Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden, durch einen in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl
festgelegten Streckenquerschnitt, die mit einer dem Streckenquerschnitt geometrisch ähnlichen, den Aktionsbereich
des Lösewerkzeuges begrenzenden, von einer Reflektionslichtschranke abgetasteten und in ihrer
Ebene verschiebbar und drehbar gelagerten Schablone sowie mit einer den Laserstrahl aufnehmenden, in ihrer
Ebene verstellbar gelagerten, vom Laserstrahl fixierten Empfängerfläche ausgerüstet ist, welche den Parallelabweichungen
der Vortriebsmaschine entsprechende Signale erzeugt.
Es sind Vorrichtungen zum Oberwachen und zum
jo Korrigieren der Bewegung von Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschinen
oder von Gewinnungsmaschinen mit einem an einem beweglichen Ausleger gelagerten Schneidwerkzeug bekannt. Sie besitzen einen im
Bedienungszustand der Vortriebsmaschine befindlichen, mit einem Fadenkreuz ausgestatteten Kontrollschirm,
der in Richtung der Koordinaten verlaufende Skalen aufweist und auf den ein den Maschinenkurs angebender
Leitstrahl auftrifft. Außerdem befindet sich auf dem Maschinenbedienungsstand ein Gerät, das einen ruhend
angeordneten Führungsrahmen und einen gegenüber diesem Führungsrahmen in zwei Koordinatenrichtungen
bewegbaren, mit Skalen und Führungen versehenen Bildrahmen aufweist. Der Bildrahmen trägt eine
Klarsichtscheibe mit zugeordneter Schablone, die den Querschnitt der aufzufahrenden Strecke im verkleinerten
Maßstab wiedergibt. Klarsichtscheibe und Schablone sind gemeinsam gegenüber dem Bildrahmen
schwenkbar angeordnet und mit Hilfe einer mit Winkeimaßskala versehenen Rastvorrichtung winkelverstellbar.
Von den Führungen des Führungsrahmens werden zwei in Richtung der beiden Koordinaten
verlaufende und sich kreuzende Zeiger geführt, die über bekannte mechanische oder hydraulische Stellmittel mit
dem Schneidwerkzeug oder mit dem das Schneidwerkzeug tragenden Ausleger verbunden sind. Sowohl die
Skalen des Kurskontrollschirmes und die Skalen der Schablone als auch die Skalen des Bildrahmens haben
gleiche Maßstäbe. Mit Hilfe dieses Gerätes soll das Bedienungspersonal der Vortriebsmaschine das aufzufahrende
Profil des Tunnels der Lage und der Form nach überwachen und bei Abweichungen die Mäschinen-
und/oder Werk/eugbewegung fortwährend korrigieren,
ohne da/u die Vortriebsmaschine hin- und hermanövrieren /υ müssen.
hi Weiterhin gehören Vortriebsmaschinen zum vorbekannten
Stand der Technik, deren Löswerk/eug von einem allseilig schwenkbaren Arm getragen wird,
dessen Aktionsbereich auf den jeweiligen Querschnitt
der aufzufahrenden Strecke begrenzt ist. Auch bei diesen Vortri.ebsmaschinen wird eine dem Querschnitt
der aufzufahrenden Strecke geometrisch ähnliche Schablone benutzt, die hier aber den Aktionsbereich des
Lösewerkzeuges auf das herzustellende Streckenprofil 5 begrenzt und es dem Bedienungsmann der Vortriebsmaschine
unmöglich macht, mit dem Werkzeug über das Streckenprofil hinauszufahren. Dazu ist ein vom
Bedienungsmann der Vortriebsmaschine verstellbarer Anschlag oder eine Reflektionslichtschranke vorgesehen,
die vom Bedienungsmann über die Schablonenfläche geführt wird und dabei das Streckenprofil abtastet.
Über eine Nachlaufsteuerung, die die den Arm des Lösewerkzeuges schwenkenden Stellzylinder steuert,
wird die Lösewerkzeugbewegung stets in Obereinstimmung mit der Bewegung der das Streckenprofil der
Schablone abtastenden Reflektionslichtschranke bzw. der jeweiligen Stellung des Anschlages gebracht und die
Sollage der Schablone durch den Strahl eines Lasers festgelegt, in die die Schablone bei Abweichungen der
Vortriebsmaschine vom Bedienungsmann gerückt wird. Da die Reflektionslichtschranke außerhalb des Schabionenprofih
keine Ausgangssignale mehr liefert bzw. der Anschlag das Schablonenprofil nicht verlassen kann, ist
es auch dem der Reflektionslichtschranke bzw. dem Anschlag nachlaufenden Lösewerkzeug, im Gegensatz
zu dem Lösewerkzeug der eingangs genannten Vorrichtung, nicht möglich, das Streckenprofil zu
verlassen und über seine Begrenzung hinauszulaufen.
Mit keiner der beiden vorgenannten Vorrichtungen lassen sich Winkelabweichungen der Vortriebsmaschinenlängsachse
gegenüber dem Laserstrahl erfassen oder gar durch Verstellen der Schablone ausgleichen. Es
sind deshalb zusätzlich geodätische Hilfsmittel erforderlich, um die Vortriebsmaschine in der Stunde zu halten,
sie also parallel zum Laserstrahl einzustellen.
Weiterhin ist bereits ein Verfahren zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren
Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt
vorgeschlagen worden, bei dem die von einem Anschlag bzw. einer Reflektionslichtschranke vorgegebenen
Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten bei Abweichungen der Vortriebsmaschine aus ihrer Sollage
durch den Abweichungen entsprechende Signale korrigiert werden Nach einem weiteren Merkmal
dieser älteren, nicht vorveröffentlichen Anmeldung werden die Sollwerte der Lösewerkzeugkoordinaten
durch dem Maschinenabweichungen entsprechende Signale und/oder durch den Abweichungen entsprechende
Verstellbewegungen eines den Laserstrahl aufnehmenden Empfängers und/oder durch Drehen der
Schablone korrigiert. Automatisch ausgelöste, den Abweichungen der Vortriebsmaschine entsprechende,
entgegengesetzt gerichtete Verstellbewegungen des « den Laserstrahl aufnehmenden Empfängers sowie den
Verstellbewegungen des Empfängers entsprechende elektrische Signale dienen hier dazu, die Sollwerte der
Lösewerkzeugkoordinaten um eine der Abweichung der Vortriebsmaschine entsprechende Größenordnung to
zu verändern und den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges
in seiner Sollage zu halten. Dabei werden der Empfänger oder Teile des Empfängers durch den
Laserstrahl ausgerichtet, während die Schablone nur durch die Schwerkraft ausgerichtet wird. μ
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung
zu schaffen, mit r\ir der Aktionsbereich des an
einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Losewerkzeuges auf den aufzufahrenden
Streckenquerschnitt begrenzt werden kann, und die neben Parallelabweichungen und Krängungen aurh
die Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine gegenüber einem in Streckenlängsrichtung verlaufenden
Laserstrahl erfaßt, um den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges selbsttätig auf die durch den Laserstrahl
fixierte Sollage des Streckenquerschnittes zu begrenzen.
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von der eingangs genannten Einrichtung aus und schlägt vor,
die Vortriebsmaschine mit zwei Kreiselsystemen auszustatten, von denen eines eine horizontale und das andere
eine vertikale Rotationsachse besitzt, die beide in Querschnittsebenen der aufzufahrenden Strecke Hegen,
mit Vorrichtungen verbunden sind, die den Winkelabweichungen und den Krängungen der Vortriebsmaschine
proportionale Signale bilden und mit ihren den horizontalen oder den vertikalen Winkelabweichungen
proportiowalen Signalen die Istwerte der Lösewerkzeugkoordinaten korrigieren; ferne·, <st ein die Schablone
in ihrer Ebene zusammen mit dem Stiiimechanismus ihrer Lichtschranke verschiebender und drehender
Stellmechanismus vorgesehen, der von den Signalen der Empfängerfläche steuerbar ist Bei einer so ausgebildeten
Eisrichtung ermitteln die beiden Kreiselsysteme einerseits die Winkelabweichung der Vortriebsmaschine
und korrigieren sie, während die Empfängerfläche die Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine feststellt
und korrigiert. Andererseits ermitteln die Kreiselsystem aber auch die Krängungen der Vortriebsmaschine,
und zwar im Zusammenwirken mit der Empfängerflache, und korrigieren sie durch Verdrehen der
Schablone. Im folgenden sind Parallelabweichungen Seitenverschiebungen der zu einem Laserstrahl parallel
stehenden Vortriebsmaschine und Winkelabweichungen Neigungen der Vortriebsmaschinenlängsachse
gegenüber dem Laserstrahl in der Horizontalen und/oder in der Vertikalen. Krängungen bind tiagegen
Drehungen der Vortriebsmaschine um die Maschinenlängsachse. Diese Maschinenabweichungen aus der
Soilage treten im Verlauf des Vortriebes einzeln oder auch zusammen auf. Die erfindungsgemäße Einrichtung
gleicht auftretende Parallelabweichungen gegenüber dem Strahl des Lasers durch eine entsprechende,
entgegengesetzt gerichtete Verschiebebewegung der Schablone aus und korrigert auch Winkelabweichungen
der Vortriebsmaschine durch Signale beider Kreiselsysteme, die die Größe der den Koordinaten des
Lösewerkzeuges entsprechenden Istwertsignale beeinflussen und dadurch den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges
so verschieben, daß er in seiner Sollage bleibt. Krängungen der Vortriebsmaschine gleicht sie dagegen
c'urtli Drehen der Schablone aus, wobei die Verschiebebewegungen
der Schablone, soweit horizontale und vertikale Beweguiigskomponenten auftreteil, durch die
Empfängerfläche und die Drehbewegungen der Schablone durch Signale der Kreisel bestimmt werden.
Da die Empfängerfläche in der Regel nicht in der Maschinenlängsachse liegt, verschiebt sie sich, wenn
Winkelabweiehungen der Vortriebsmaschine auftreten, in der Vertikalen, in der Horizontalen und aucii noch in
Längsrichtung der Strecke. Infolgedessen stimmt der Stcllweg, den die Empfängerfläche anschließend zurückzulegen
ha!. Mm den Mittelpunkt ihrer Fläche wieder mit dem Laserstrahl zur Deckung zu bringen,
nicht überein mit dem Maß, um das sie senkrecht oder waagerecht vom Laserstrahl abgewichen war. Um den
dadurch entstehenden Fehler auszugleichen, wird nach einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgeschlagen, die
Einrichtung mit einem Rechner auszurüsten, der mit dem den horizontalen Verslellweg der Empfängerfläche
ermittelnden Zähler sowie dem die horizontale Winkelabweichung und dem die Krängung der Vortriebsmaschine
ermittelnden Zähler der Kreiselsysteme verbunden ist und aus den ihm zugehenden elektrischen
Signalen ein vom Krängungswinkel und von der horizontalen Winkelabweichung bereinigtes, der horizontalen
Parallelabweichung der Vortriebsmaschine proportionales, den Stellmechanismus der Schablone
steuerndes Ausgangssignal bildet.
Ferner ist ein weiterer Rechner vorgesehen, der mit dem den vertikalen Stellweg der Empfängerflächc
ermittelnden Zähler sowie mit dem die vertikale Winkelabweichung und mit dem den Krängungswinkel
der Vortriebsmaschine ermittelnden Zähler der Kreiselsysteme verbunden ist und aus den ihm zugehenden
elektrischen Signalen ein vom Krängungswinkel und von der vertikalen Winkelabweichung bereinigtes, der
vertikalen Parallelabweichung der Vortriebsmaschine proportionales, den Stellmechanismus der Schablone
steuerndes Ausgangssignal bildet. Krängungen und Winkelabweichung verfälschen daher die zur Korrektur
der Schablonenlage erforderliche Verschiebung und auch die zur Korrektur der Koordinatenistwerte des
Lösewerkzeuges erforderlichen Signale nicht.
Die Drehung und die Vertikalbewegung der Schablone wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
mit Hilfe zweier Stellmotoren erzeugt, die beide über je einen Rechner steuerbar und mit dem die Krängung
ermittelnden Zähler der Kreiselsysteme und mit dem Rechner verbunden sind, welcher ein der vertikalen
Parallelabweichung proportionales, von Krängungen und von der vertikalen Winkelabweichung bereinigtes
Ausgangssignal liefert. Auf diese Weise lassen sich bei auftretenden Maschinenabweichungen die Höhenlage
und die Winkellage der Schablone exakt korrigieren, ohne durch den Krängungswinkel oder durch die die
Krängung überlagernden Winkelabweicnungen verfälscht zu werden.
Um die Vortriebsmaschine beim Vorrücken möglichst genau in ihrer Soilage zu halten, kann der Rechner, der
ein der horizontalen Parallelabweichung proportionales, von Krängungen und von horizontalen Winkelabweichungen
bereinigtes Ausgangssignal liefert, die Fahrwerksmotoren beider Raupen der Vortriebsmaschine
steuern. Die während des Vortriebes auftretenden Maschinenabweichungen der Vortriebsmaschine,
die mit Hilfe des Empfängers und der Kreiselsysteme der Vortriebsmaschine festgestellt werden, führen das
Maschinenfahrwerk mit Hilfe der erzeugten Korrektursignale
selbsttätig wieder in seine Sollage zurück- in der der Aktionsbereich der Lösewerkzeuge genau dekkungsgleich
iiegt zu dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und im folgenden Teil der
Beschreibung näher erläutert- Es zeigt
F i g. 1 eine Vortriebsmaschine im Grundriß:
F i g. 2 die Vortriebsmaschine und die ihr zugeordneten Kreiselsysteme sowie die Verstellvorrichtung der
Lichtschranke in schematischer Darstellung mit den ihnen zugeordneten, die Stellwege bzw. die Abweichungen
ermittelnden Zähl- und Meßeinrichtungen:
F i g. 3 die Schablone und die ihr zugeordnete Lichtschranke mit den zugehörigen Stell- und Meßeinrichtungen
in schematischer Darstellung;
F i g. 4 einen Teil der Steuerung als Blockschaltbild;
F i g. 5 die Empfängerfläche und die ihr zugeordneten Stell- und Meßeinrichtungen in schematischer Darstel- > lung;
F i g. 5 die Empfängerfläche und die ihr zugeordneten Stell- und Meßeinrichtungen in schematischer Darstel- > lung;
Fig. 6 die beiden Kreiselsysteme mit den zugehörigen
MeQ- und Zähleinrichtungen.
Die Vortriebsmaschine 1 löst die Ortsbrust 2 der Strecke 3 mit ihrer Schrämwalze 4, die am Ende eines
in zur Ortsbrust 2 weisenden, allseitig schwenkbaren
Tragarmes 5 drehbar gelagert ist. Sie bewegt sich mit den beiden einzeln und unabhängig voneinander
angetriebenen, steuerbaren Raupen 6, 7 ihres Fahrwerkes auf der Streckensohle. Die horizontale Tragarm-
ii schwenkachse ist mit 8 und die vertikale Tragarmschwenkachse
mit 9 bezeichnet. Um eine oder auch um beide Achsen 8, 9 läßt sich der Tragarm 5 mit Hilfe der
Stellvorrichtungen 10, 11, beispielsweise doppelseitig wirkender Druckzylinder, schwenken und die Schrämen
walze 4 über die Ortsbrust 2 der herzustellenden Strecke führen (Fig. 1). Winkelkodierer 12 bzw. 13
erfassen die dabei auftretenden Stellwege, und Zähler 14 bzw. 15 wandeln die den Stellwegen des Tragarmes 5
proportionale Impulszahl der Winkelkodierer 12, 13 in analoge Signale um, die, nachdem sie die Additionsglieder
16. 17 durchlaufen haben, vor den Differenzverstärkern 18 oder 19 als Istwerte der Koordinaten der
Schrämwalze 4 anstehen.
Eine dem aufzufahrenden Streckenquerschnitt geo-
3i) metrisch ähnliche Schablone 20. die von einer
Reflektionslichtschranke 21 abgetastet wird, begrenzt den Aktionsbereich des Tragarmes 5 und damit der
Schrämwalze 4 auf den herzustellenden Streckenquerschnitt. Über die beiden Stellmotoren 22, 23 dieser
Reflektionslichtschranke 21 und die den Motoren zugeordneten Winkelkodierer 24, 25 sowie die Zähler
26,27 werden ständig den Koordinaten der Reflektionslichtschranke 21 entsprechende Signale gebildet, die als
Sollwerte vor den Differenzverstärkern 18 und 19 anstehen. Sollwert-Istwertdifferenzen, die die clektrohydraulischen
Steuerelemente 28, 29 betätigen, verstellen daher die Schrämwalze 4, bis diese Differenz
abgeklungen ist. Sowie die Reflektionslichtschranke 21 vom Bedienungsmann der Vortriebmaschine 1 über den
Schablonenrand hinausgefahren wird, unterbricht sie über die beiden elektrohydraulischen Steuerelemente
28, 29 jede weitere Druckmittelzufuhr zu den Stellvorrichtungen 10,11 und damit jede weitere Bewegung der
Schrämwalze 4 über den Rand der Ortsbrust hinaus. Die
μ Schablone 20 begrenzt daher den Aktionsbereich der
Schrämwalze 4 genau auf einen ihr ähnlichen, jedoch größeren Querschnitt.
Die Reflektionslichtschranke 21 wird mit Hilfe der Gewindespindel 30 (Fig.3) in der Horizontalen
gegenüber der Schablone 20 verstellt und die dazu erforderliche Verstellbewegung über den Stellmotor 22
in die Gewindespindel 30, die in Lagern 31, 32 ruht, eingeleitet Beide Lager 31,32 werden von senkrechten
Gewindespindeln 33,34 in der Senkrechten verstellbar gehalten und vom Stellmotor 23 über die durch die
Welle 37 miteinander verbundenen Kegelradpaare 35, 36 in gleichsinnige Drehungen versetzt. Die beiden
Lager 31, 32 lassen sich infolgedessen mit der Gewindespindel 30, dem Stellmotor 22, dem Winkelkodierer
24 und und dem Zähler 26 sowie der Reflektionslichtschranke 21 in der Vertikalen verstellen.
Getragen wird die Schablone 20 und der gesamte Stellmechanismus der Reflektionslichtschranke 21 von
einer Platte 38, die sich auf den beiden senkrechten Zahnstangen 39, 40 abstützt, die beide gemeinsam oder
auch einzeln mit Hilfe der Stellmotoren 41, 42 in der Vertikalen verstellbar sind. Ein in der Horizontalen
verschiebbar geführter Schlitten 43 nimmt beide ί Zahnstangen 39, 40 auf und trägt auch die auf diese
Zahnstangen 39, 40 einwirkenden Stellmotoren 41, 42, die zugehörigen Winkelkodierer 44, 45 und die Zähler
46, 47. Da die Stellmotoren 41,42 auch einzeln bzw. mit
unterschiedlichem Umlaufsinn auf die beiden Zahnstangen 39,40 einwirken können und die Zahnstangenenden
über elastische Glieder 48, 49 mit der Platte 38 verbunden sind, kann die Schablone 20 auch in
begrenztem Maße in ihrer Ebene gedreht werden. Horizontalbewegungen des Schlittens 43 erzeugt der ü
Stellmotor 50, der mit seinem Ritzel 112 in die Zahnstange 51 des Schlittens 43 eingreift und gleichfalls
mit einem Winkelkodierer 52 und einem Zähler 53 in Verbindung steht.
Die Schablone 20 und alle zu ihrer Verstellung erforderlichen Elemente sind in einem Gehäuse 54 auf
der Vortriebsmaschine 1 untergebracht (F ig. 1).
In einem weiteren, unter dem Gehäuse 54 befindlichen
Gehäuse 55 befinden sich zwei Kreisel 56, 57, von denen einer, und zwar der Kreisel 56. um eine
horizontale, in einer Querschnittsebene der aufzufahrenden Strecke liegende Achse 58 und der andere, der
Kreisel 57, um eine vertikale, gleichfalls in einer Querschnittsebene der aufzufahrenden Strecke befindliche
Arhse 59 umläuft (Fig. 6). Beide Kreisel 56, 57 to werden von je einem eigenen Motor 60,61 angetrieben
und von der durch die Rotation herrünrenden Trägheitskraft in ihrer jeweiligen Umlaufebene I oder Il
festgehalten. Da beide Kreisel 56, 57 kardanisch gelagert sind, kann die Vortriebsmaschine 1 sich mit
dem Gehäuse 55 gegenüber der Rotationsebene I bzw. 11 verstellen, ohne die Kreisellage dadurch zu verändern.
Diese Relativbewegungen der Vortriebsmaschine 1 gegenüber der Ebene I oder Il werden von den
Winkelkodierern 62 oder 63 des Kreisels 65 als Krängung bzw. als horizontale Winkelabweichung
erfaßt oder aber von dem Winkelkodierer 64 des Kreisels 57 als vertikale Winkelabweichung ermittelt
und die der Abweichung proportionalen Impulszahlen der Kodierer 62,63,64 in den Zählern 65,66 oder 67 zu
analogen Ausgangssignalen umgeformt.
Bei ihrer Vortriebsarbeit orientiert sich die Vortriebsmaschine 1 am Strahl 68 des im bereits aufgefahrenen
Streckenabschnitt 3 aufgestellten Lasers 69. der auf die Empfängerfläche 70 der Vortriebsmaschine 1 auftrifft.
Diese durch eine senkrechte und eine waagrechte Symmetrieebene in vier gleiche Flächenabschnitte a, b,
c, d unterteilte Empfängerfläche 70 ist mit zeilen- und
spaitenförmig angeordneten lichtempfindlichen Elementen 71 besetzt, die, wenn sie vom Strahl 68 des
Lasers 69 getroffen werden, ein Signal auslösen, das über den dem jeweiligen Flächenabschnitt zugeordneten
Verstärker 72,73,74,75 die beiden Stellmotoren 76,
77 so an Spannung legt daß sie die Empfängerfläche 70 in ihre Sollage zurückführen, in der der Strahl 68 auf den
Schnittpunkt der beiden Symmetrieebenen, den Flächen mitteipunkt, fällt Bei dieser Stellbewegung wirkt der
Stellmotor 76, der die Empfängerfläche 70 in der Horizontalen verschiebt auf die Spindel 78 ein, die die
Empfängerfläche 70 trägt während der Stellmotor 77, der die Vertikalbewegung der Empfängerfläche 70
bewirkt über die durch die Welle 81 verbundenen Kegelradpaare 79, 80 und die beiden senkrechten
Spindeln 82,83 die beiden Lager 84,85 der Spindel 78 in
der Vertikalen bewegt. Auch hier erfassen den Stellmotoren 76, 77 nachgeschaltete Winkelkodierer 86,
87 die Stellwege der Empfängerfläche 70 und erzeugen über die ihnen zugeordneten Zähler 88, 89 dem
jeweiligen vertikalen und/oder dem horizontalen Stellweg der Empfängerfläche 70 proportionale Ausgangssignale.
Während die beiden Kreisel 56, 57 über die Winkelkodierer 62, 63 und 64 die Winkelabweichungen
der Vortriebsmaschine 1 erfassen, el. h. die Schräglagen
der Vortriebsmaschinenlängsachse gegenüber dem Laserstrahl 68 ermitteln, werden mit Hilfe der
F.mpfängerfläche 70 und des Laserstrahls 68 nur die Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 festgestellt.
Dabei werden unter Parallelabweichungen die Abweichungen verstanden, die die Vortriebsmaschine 1
mit zum laserstrahl 68 paralleler Längsachse gegenüber ihrer Soiiage hat. Krängungen der Vortriebsmaschine
1, d.h. Vortriebsmaschinendrehungen um eine Längsachse, lassen sich durch den in der vertikalen
Ebene I umlaufenden Kreisel 56 mit Hilfe des Winkelkodierers 62 und des nachgeschalteten Zählers
65 feststellen. Alle Abweichungen können einzeln, aber auch gemeinsam, sich gegenseitig überlagernd auftreten.
Die bei Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine 1 am Ausgang der beiden Zähler 66, 67 anstehenden
Signale sind dem jeweiligen Abweichungswinkel der Vortriebsmaschinenlängsachse gegenüber dem Laserstrahl
68 proportional. Sie stehen vor den Additionsgliedern 16, 17 an und werden in ihnen mit den
Ausgangssignalen der beiden Zähler 14, 15. die den Istwerten der Lösewerkzeugkoordinaten und damit den
Tragarmschwenkwinkeln proportional sind, derart vereinigt, daß sie diese Tragarmschwenkwinkel um die
jeweiligen Abweichungswinkel korrigieren. Die auf diese Weise korrigierten Ausgangssignale der Differenzverstärker
18, 19, also die Istwertsignale der Schrämwalzenkoordinaten, passen sich den durch die
Stellung der Reflektionslichtschranke 21 vorgegebenen Sollwertsignalen an und bringen den durch die
Schablone 20 bestimmten Aktionsbereich der Schrämwalze 4 wieder in seine Sollage. Die vorstehend
geschilderte Korrektur der Istwertsignale der Schrämwalzenkoordinaten erfolgt nur, wenn die Maschinenlängsachse
aus ihrer zum Laserstrahl 68 parallelen Lage abgewichen ist. also nur über die von den Winkelkodierern
63 und 64 erzeugten Korrektursignale. Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Soiiage mit zum
Laserstrahl 68 parallel liegender Längsachse, also Paraüelabweichungen, werden dagegen, wie bereits
ausgeführt durch die Empfängerfläche 70 festgestellt und mit Hilfe von Signalen, die dem Verstellweg der
Empfängerfläche 70 proportional sind, durch Verstellen der Schablone 20 ausgeglichen. Auch die vom Kreisel 56
und den zugeordneten Winkelkodierer 62 ermittelten Krängungen der Vortriebsmaschine 1 wirken über ein
entsprechendes Ausgangssignal des Zählers 65 nur auf den Stellmechanismus der Schablone 20, und zwar nur
auf die beiden Stellmotoren 41,42, ein.
Ein Rechner 90, der über die Leitung 91 mit dem Zähler 88 des Stellmotors 76 verbunden ist welcher die
Empfängerfläche 70 in der Horizontalen verschiebt steht über Leitungen 92,93 und 94 auch mit den Zählern
65 und 66 der Winkelkodierer 62 und 63 des Kreisels 56 in Verbindung. Er korrigiert gegebenenfalls den
Meßwert der ihm vom Zähler 88 zugeht mit den
Signalen der Zähler 65 und/oder 66. Bekanntlich ist das Signal des Zählers 88 dem Verschiebeweg der
Empfängerfläche 70 in Richtung der Spindel 78 proportional und soll damit der horizontalen Parallelabweichung
der Vortriebsmaschine 1 proportional sein. Gleichzeitig vorhandene Krängungen der Vortriebsmaschine
1 verfälschen aber dieses Signal. Sie vergrößern den Stellweg, den die Empfängerfläche 70 in Richtung
der Spindel 78 zurückzulegen hat, bis ihr Symmetrieachsenschnitlpunkt wieder im Strahl 68 des Lasers 69 liegt,
durch den cos des jeweiligen Krängungswinkels. Der Rechner 90 gleicht diesen Fehler mit Hilfe eines ihm
vom Zähler 65 zugehenden, dem Krängungswinkel proportionalen Signals aus. so daß das über die Leitung
95 dem Differenzverstärker 96 zugehende Rechnersignal über den Stellmotor 50 die Schablonenlage genau
um den der horizontalen Maschinenabweichung entsprechenden Betrag korrigiert, wobei über den Winkelcodierer
52 und den Zähler 53 der Abgleich erfolgt.
In der gleichen Weise werden innerhalb des Rechners 90 auch die Ausgangssignale des Zählers 88 durch
Signale des Zählers 66 korrigiert, die der jeweils horizontalen Winkelabweichung der Vortriebsmaschine
1 proportional sind. Aus diesem Grunde ist auch bei horizontalen Winkelabweichungen der Vortriebsmaschine
der Verschiebefehler der Empfängerfläche 70 unwirksam. Wenn die Korrektursignale der Zähler 65
und 66 gleichzeitig auftreten, erfolgt natürlich eine entsprechende Korrektur des Ausgangssignals des
Zählers 88 und damit eine alle möglichen Horizontalabweichungen der Vortriebsmaschine 1 berücksichtigende
Schabloneneinstellung über den Stellmotor 50.
Die bei Winkelabweichungen oder bei Krängungen der Vortriebsmaschine 1 auftretenden vertikalen Abweichungen
den der Aktionsbereich der Schrämwalze 4 bestimmenden Schablone 20 werden gleichfalls von der
Empfängerfläche 70 mit Hilfe des Laserstrahls 68 ermittelt und über das Ausgangssignal des Stellmotors
77, das arr Ausgang des Zählers 89 ansteht, ausgeglichen.
Auch dieses dem Rechner 97 zugehende Signal wird durch Signale der Zähler 65, 67. die dem Rechner
97 über Leitungen 93, 58 zufließen, korrigiert, um den Verschiebefehler der Empfängerfläche 70 auszugleichen,
der entsteht, wenn sich bei zur senkrechten Ebene A (Fig.45) parallelen Winkelabweichungen und auch
bei Krängungen der Vortriebsmaschine 1 die Empfängerfläche 70 nicht mehr senkrecht, sondern um die
Winkelabweichung bzw. den Kränungswinkel schief verstellt. Das so gebildete Ausgangssignal des Rechners
97 geht den beiden Rechnern 99,100 zusammen mit dem Ausgangssignal des Zählers 65 zu, das dem Krängungswinkel der Vortriebsmaschine 1 proportional ist. Da bei
Krängungen der Vortriebsmaschine t die Schablone 20 gedreht werden muß, damit ihre Unterkante sich wieder
horizontal und damit parallel zur gewünschten Lage der Streckensohle einstellt müssen beide Stellmotoren 41,
42 betätigt werden, und zwar je nach dem Grad der erforderlichen Schablonendrehung, mit entgegengesetztem
oder auch mit gleichem Umlaufsinn und gegebenenfalls auch mit unterschiedlicher Drehzahl, bis
die Schablonenunterkante ihre Horizontallage wieder eingenommen hat, ohne in der Vertikalen verstellt
worden zu sein. Ist die Vortriebsmaschine 1 dagegen frei Von Krängungen, so erfolgt bei Winkelabweichungen in
der Vertikalen nur eine vertikale Verschiebebewegung der Schablone 20 mit Hilfe der beiden Motoren 41, 42.
Die den Ablauf der Schablonenbewegung und gegebenenfalls Schabijnendrehung über die Stellmotoren 41,
42 einleitenden Steuerbefehle kommen von den beiden Rechnern 99, i00 und werden in den Differenzverstär-
; kern 101, 102 über die Ausgangssignale der Zähler 46,
47 abgeglichen.
Alle horizontalen Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 aus ihrer Sollage erfaßt der Empfänger 70,
wenn sie als Parallelabweichungen auftreten oder sie
ίο werden, wenn sie als Winkelabweichungen auftreten,
vom Kreisel 56 erfaßt. Vertikale Abweichungen der Vortriebsmaschine 1 werden dagegen, soweit sie
Parallelabweichungen sind, gleichfalls allein vom Empfänger 70 oder aber als Winkelabweichungen vom
is Kreisel 57 erfaßt. Während die Parallelabweichungen
der Vortriebsmaschine 1, wie vorstehend geschildert, nur eine der Empfängerbewegung gleichgerichtete
Nachlaufbewegung der Schablone 20 auslösen, haben Winkelsbweich'jngen der Vnrtriphsmasrhine 1. wenn
der Scheitel des Abweichungswinkels nicht gerade in der Ebene der Empfängerfläche 70 liegt, stets eine der
Empfängerbewegung gleichgerichtete Nachlaufbewegung der Schablone 20 und Korrekturen der Koordinalenistwerte
der Schrämwalze 4 zur Folge. Die Krängungen der Vortriebsmaschine 1 werden mit Hilfe
des Kreisels 56 und des Empfängers 70 festgestellt. Sie zwingen den Empfänger 70 zu einer horizontalen und
vertikalen Verstellbewegung, die stets eine entsprechende Schablonenbewegung auslöst, welche von einer
durch den Kreisel 56 bestimmten Schablonendrehung überlagert ist. Alle vorgenannten Abweichungen der
Vortriebsmaschine 1 treten in der Regel gemeinsam auf. daher laufen auch die einzelnen Regel- und Steuervorgänge
gemeinsam, sich überlagernd, ab.
Um den Bedienungsmann von der Steuerung des Maschinenfahrwerks zu entlasten, sind auch die beiden
Fahrwerksmotoren 103 und 104 der beiden Raupen 6, 7
mit in die Maschinensteuerung einbezogen. Sie werden über elektrohydraulische Steuerventile 105, 106, 107,
108 mit Druckflüssigkeit versorgt. Die beiden Ventile 107, 108 lassen sich nur dann beaufschlagen, wenn ein
Korrektursignal vorliegt, also die Vortriebsmaschine 1 nicht ihre Sollage einnimmt. Nimmt dagegen die
Vortriebsmaschine 1 ihre Sollage ein, so beaufschlagt der den Schalter 109 betätigende Bedienungsmann nur
die beiden Fahrwerksmotoren 103 und 104 über die Ventile 105, 106 mit in der Zeiteinheit gleichen
Flüssigkeitsmengen. Die Vortriebsmaschine 1 bewegt sich dann parallel zum Strahl 68 des Lasers 69 auf die
Ortsbrust 2 zu. Gibt dagegen der Rechner 90 ein Ausgangssignal ab, — und das ist immer dann der Fall,
wenn die Vortriebsmaschine 1 durch eine Parallel- oder eine Winkelabweichung horizontal aus ihrer Sollage
abgewichen ist, — so wird je nach Vorzeichen dieses Signals entweder das Glied 110 oder das Glied 111 zur
Abgabe e;nes Ausgangssignals veranlaßt und dadurch entweder das elektrohydraulische Steuerventil 107 und
108 geöffnet und somit dem Fahrwerksmotor 103 oder 104 zusätzliche Druckflüssigkeit zugeführt. Die Vortriebsmaschine
1 bewegt sich daraufhin mehr auf den Laserstrahl 68 zu und wird in ihre Sollage zurückgebracht
Dabei hängt die Öffnungsdauer der elektrohydraulischen Ventile 107 bzw. 108 von der Dauer des vor
den Gliedern 110 bzw. 111 anstehenden Ausgangssi-
'5 gnals des Rechners 90 ab.
Claims (5)
1. Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren
Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden, durch einen
in Tunnellängsrichtung verlaufenden Laserstrahl festgelegten Streckenquerschnitt, die eine dem
Streckenquerschnitt geometrisch ähnliche, den Aktionsbereich des Lösewerkzeuges begrenzende, von
einer Reflektionslichtschranke abgetastete und in ihrer Ebene verschiebbar und drehbar gelagerte
Schablone sowie eine den Laserstrahl aufnehmende, in ihrer Ebene verstellbar gelagerte, vom Laserstrahl
fixierte Empfängerflächeaufweist,dieden Parallelabweichungen der Vortriebsmaschine entsprechende
Signale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kreiselsysteme (56, 57) vorhanden sind,
von denen eines eine horizontale und das andere eine vertiLde Rotationsachse (58, 59) besitzt, die
beide in Querschnittsebenen der aufzufahrenden Strecke (3) liegen, mit Vorrichtungen (62, 63, 64)
verbunden sind, die den Winkelabweichungen und den Krängungen der Vortriebsmaschine proportionale
Signale bilden und mit ihren den horizontalen oder den vertikalen Winkelabweichungen proportionalen
Signalen die Istwerte der Lösewerkzeugkoordinatcn korrigieren, und daß ein die Schablone
(20) in ihrer Ebsne zusammen mit dem Stellmechanismus (22,23) ihrer Lichtschranke (2t) verschiebender
und drehender Stellmechanismus (41, 42, 50) vorgesehen ist, der von den Signalen der Empfängerflächc
(70) steuerbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch ',, gekennzeichnet
durch einen Rechner (90), er mit dem den horizontalen Stellweg der Empfängerfläche (70)
ermittelnden Zähler (88) sowie dem die horizontale Winkelabweichung und dem die Krängung der
Vortriebsmaschine (1) ermittelnden Zählern (66, 65) der Kreiselsysteme (56, 57) verbunden ist und aus
den ihm zugehenden elektrischen Signalen ein vom Krängungswinkel und von der horizontalen Winkelabweichung
bereinigtes, der horizontalen Parallelabweichung der Vortriebsmaschine (1) proportionales,
den Stellmechanismus (50) der Schablone (20) steuerndes Ausgangssignal bildet.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Rechner (97), der mit
dem den vertikalen Stellweg der Empfängerfläche (70) ermittelnden Zähler (89) sowie mit dem die
vertikale Winkelabweichung und mit dem den Krängungswinkel der Vortriebsmaschine (1) ermittelnden
Zähler (67, 65) der Kreiselsysteme (56, 57) verbunden ist und aus den ihm zugehenden Signalen
ein vom Krängungswinkel und von der vertikalen Winkelabweichung bereinigtes, der vertikalen Parallelabweichung
der Vortriebsmaschine (1) proportionales, den Stellmechanismus (41, 42) der Schablone
(20) steuerndes Ausgangssignal bildet.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stellmotoren (4t,
42) die Verlikalbewcgung und die Drehung der
Schablone (20) erzeugen, die beide über je einen Rechner (99,100) steuerbar sind, welche mit dem die
Krängung ermittelnden Zähler (65) des Kreiselsystems (56) und mit dem Rechner (97) verbunden sind.
der ein der vertikalen Paralleiabweichung proportionales, von Krängungen und von der vertikalen
Winkelabweichung bereinigtes Ausgangssignal liefert.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (90), der
ein der horizontalen Parallelabweichung proportionales von Krängungen und von den horizontalen
Winkelabweichungen bereinigtes Ausgangssignal liefert, die Fahrwerksmotoren (103, 104) der beiden
Raupen (6,7) der Vortriebsmaschine (1) steu :rL
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742427816 DE2427816C2 (de) | 1974-06-08 | 1974-06-08 | Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2427816A1 DE2427816A1 (de) | 1976-01-02 |
DE2427816C2 true DE2427816C2 (de) | 1982-03-18 |
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ID=5917705
Family Applications (1)
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DE19742427816 Expired DE2427816C2 (de) | 1974-06-08 | 1974-06-08 | Einrichtung zur Begrenzung der Verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren Tragarm einer Vortriebsmaschine gelagerten Lösewerkzeuges auf den aufzufahrenden Streckenquerschnitt |
Country Status (1)
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AT355533B (de) * | 1978-02-15 | 1980-03-10 | Voest Ag | Verfahren zur regelung der arbeitsbewegung eines ueber die ortsbrust bewegbaren schraemwerk- zeuges einer streckenvortriebsmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
DE2944305C2 (de) * | 1979-11-02 | 1983-01-27 | Hochtief Ag Vorm. Gebr. Helfmann, 4300 Essen | Steuerleitgerät für eine Tunnelvortriebsmaschine |
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DE3404496A1 (de) * | 1984-02-09 | 1985-08-14 | Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen | Verfahren und einrichtung zur ueberwachung und/oder steuerung einer vortriebsmaschine, insbesondere einer teilschnittmaschine |
AT386652B (de) * | 1986-11-07 | 1988-09-26 | Voest Alpine Ag | Einrichtung zum erfassen der position einer schraemmaschine |
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- 1974-06-08 DE DE19742427816 patent/DE2427816C2/de not_active Expired
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