FI105943B - Menetelmä ja sovitelma kallioporakoneen syötön ohjaamiseksi - Google Patents

Description

105943

Menetelmä ja sovitelma kallioporakoneen syötön ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä kallioporakoneen 5 syötön ohjaamiseksi, jossa menetelmässä kallioporakoneen poratangon syöttöä ohjataan sen painenestekäyttöisen pyö-ritysmoottorin pyörittämän poratangon pyöritysvastuksen perusteella niin, että pyöritysvastusta ilmaistaan pyöri-tysmoottorin painenestekanavassa vaikuttavan paineen avul-10 la.

Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma kallioporakoneen syötön ohjaamiseksi, johon sovitelmaan kuuluu pyöritysmoottori poratangon pyörittämiseksi ja syöttömoot-tori poratangon syöttämiseksi poraussuuntaan ja takaisin, 15 välineet painenesteen syöttämiseksi syöttömoottorille ja * · .'.j pyöritysmoottorille sekä ohjausvälineet painenesteen syö- « · . .·. tön ohjaamiseksi syöttömoottorille pyöritysmoottorin pai-

I I I

nekanavan paineen perusteella.

Porattaessa kallionporauslaitteella reikiä käyt- • · 1 ; 1 1 1 20 täävt erilaiset ns. lusta-automatiikat ja porauksen mo- · f '·’ ' menttisäätömenetelmä hyödyksi poratangon pyöritysmootto- riin vaikuttavaa paineen arvoa. Tämä perustuu siihen aja- < I · tukseen, että painearvo on verrannollinen poratangon pyö- t I 4 \<t' rimisvastukseen porauksen aikana ja tällöin säätö voidaan .V. 25 toteuttaa tämän painearvon perusteella. Tällaisissa mene- t · · telmissä esimerkiksi syöttönopeutta ja syötön suuntaa sää-V detään painearvon perusteella. Syöttöä säädettäessä pyöri- ,;4; misvastusta kuvaavan painearvon noustessa syöttövoimaa vä- :2: hennetään ja vastaavasti painearvon laskiessa syöttövoimaa 30 voidaan lisätä. Vastaavasti, mikäli pyöritysvastus kasvaa tietyn suuruiseksi, paineen perusteella kytketään syöttö paluuliikkeelle, jottei porakruunu tarttuisi kiinni rikkonaiseen kallioon tms.

Tunnetuissa ratkaisuissa automatiikan toiminnan 35 kannalta ongelmallista on se, että paine pyöritysmoottorin 2 2 105943 ja syöttömoottorin kanavissa on varsin merkittävästi riippuvainen hydraulinesteen virtauksen suuruudesta ja lämpötilasta. Tämä johtuu siitä, että hydraulinesteen viskositeetti ja siten vastaavasti kanavistossa tapahtuvat paine-5 häviöt ovat hyvin selkeästi verrannolliset hydraulinesteen lämpötilaan. Tämän seurauksena kylmällä laitteella porattaessa kytkeytyy paluuliike tarpeettoman herkästi, vaikka varsinaista todellista syytä siihen ei olisikaan. Vastaavasti samat ongelmat aiheuttavat sen, että syöttöliike hi-10 dastuu tarpeettomasti ja samoin iskuteho voi pienentyä vaikka mitään olosuhteista syytä tosiasiassa ei olisikaan. Nämä seikat huonontavat poraustulosta ja aiheuttavat tarpeettomia kustannuksia ja häiriöitä poraustoimintaan.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sel-·. : 15 lainen menetelmä ja sovitelma, joiden avulla tunnettujen ! ratkaisujen puutteita voidaan vähentää ja joilla kallion- • · * ' porausta voidaan ohjata aikaisempaa luotettavammin ja var-

t * I

memmin ja joilla ohjaustoiminta saadaan vähemmän riippu- • · ’· ” vaiseksi hydraulinesteen lämpötilasta tai viskositeetista.

20 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, et-

< I I

: tä pyöritysvastus määritellään pyöritysmoottorin yli vai kuttavana paine-erona ja että syöttömoottoria ohjataan au-tomaattisesti mainitun paine-eron perusteella niin, että paine-eron ylittäessä ennalta-asetetun raja-arvon syöttöä « « · 25 pienennetään suhteessa paine-eron kasvamiseen ja tarvitta- • · · ’·*·’ essa kytketään syöttöliike paluuliikkeeksi.

• ·

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, et- : tä välineisiin painenesteen syötön ohjaamiseksi syöttö- • * » moottorille kuuluvat välineet pyöritysmoottorin yli vai-30 kuttavan paine-eron määrittelemiseksi ja välineet paine-nesteen syötön ohjaamiseksi automaattisesti syöttömootto-rille mainitun paine-eron perusteella siten, että syöttö-moottorille syötetyn painenesteen paine pienenee mainittuun paine-eroon kääntäen verrannollisesti ainakin tämän 35 paine-eron ylittäessä ennaltamäärätyn ensimmäisen raja- 3 105943 arvon.

Keksinnön olennainen ajatus on, että pyöritysvastus määritellään pyöritysmoottorin yli vaikuttavana paine-erona eli pyöritysmoottorin tulo- ja poistokanavassa ole-5 vien paineiden erona, jolloin paine-eron ylittäessä ensimmäisen ennaltamäärätyn paineen raja-arvon, joka voidaan vapaasti asettaa, syöttöä ohjataan mainitun paine-eron perusteella edullisesti kääntäen verrannollisesti niin, että paine-eron ylitettyä mainitun ensimmäisen raja-arvon sen 10 edelleen kasvaessa painenesteen syöttöä syöttömoottorille vähennetään ja, mikäli paine ylittää toisen ennaltamäärätyn paineen raja-arvon, syöttömoottori voidaan kytkeä pa-luuliikkeelle. Keksinnön erään edullisen toteutusmuodon olennainen ajatus on, että syöttömoottorin ohjausventtii-·. : 15 liä ohjataan johtamalla pyöritysmoottorin tulokanavista i ohjauskanavat ohjausventtiilin molempiin päihin, jolloin ' pyöritysmoottorin yli vaikuttava paine-ero vaikuttaa vas- ·*·] taavasti ohjausventtiilin yli. Tällöin ohjausvent tiili ’ " säätää syöttömoottorille menevää painenestettä paine-eron 20 mukaisesti ja paine-eron kasvaessa edelleen kääntää syöt-: tömoottorin syöttösuunnan vasta pyöritysmoottorin yli vai kuttavan paine-eron ylittäessä ennaltamäärätyn arvon. Täl-löin painenestekanavien virtaushäviöt eivät olennaisesti vaikuta kytkentäpaineeseen, koska vain pyöritysmoottorin 25 yli vaikuttava paine-ero eikä suinkaan virtaushäviöiden · · aikaansaama kokonaispaine vaikuttaa ohjaukseen. Keksinnön • etuna on, että painenesteen viskositeettivaihtelut niin : lämpötilasta kuin nesteen laadustakin johtuen vaikuttavat • · « varsin vähän syötönvaihtopaineeseen ja siten esimerkiksi 30 lusta-automatiikka saadaan toimimaan aikaisempaa merkittävästi täsmällisemmin. Edelleen on todettu, että pyöritys-nopeuden vaikutus pyöritysmoottorin painepuolen paineeseen on huomattavasti suurempi kuin vastaava vaikutus mitattuna pyöritysmoottorin yli.

35 Näin ollen keksinnön mukaisella järjestelyllä saa- 4 105943 vutetaan myös pyöritysnopeudesta olennaisesti riippumaton porauksen ohjaus.

Keksintöä selostetaan lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mu kaisen sovitelman toteutusmuotoa hydraulikaaviona, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuotoa hydraulikaaviona, kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä kolmatta kek-10 sinnön mukaisen sovitelman toteutusmuotoa ja kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä neljättä keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuotoa sähköhydraulisena kaaviona.

Kaaviossa 1 on kaavamaisesti esitetty keksinnön mu-·. : 15 kaisen sovitelman toteutusmuoto hydraulikaaviona. Kuviossa ! on esitetty pyöritysmoottori 1, johon on kytketty paine- ’nesteen tulo- ja poistokanavat 2 ja 3. Painenestekanavat 2 * · t ja 3 on tavallisesti kytketty pyörityksen ohjaus vent tiilin • · ’· ” 4 kautta painenestepumppuun 5 sekä vastaavasti paineneste- :.i.: 20 säiliöön 6. Edelleen kuviossa on esitetty porakoneen syöt- tl* : tömoottori 7, jossa on vastaavasti painenestekanavat 8 ja 9. Painenestekanavat 8 ja 9 on puolestaan kytketty ohjaus- :***: venttiilin 10 kautta syötönohjausventtiiliin 11 ja sitä • · · kautta vastaavasti toiseen painenestepumppuun 12 sekä 25 painenestesäiliöön 6.

• · · *·*·* Ohjausventtiilissä 10 on asetettavissa oleva pai- • · neen raja-arvo, joka normaalisti on muodostettu asetetta- : ·*· vaksi kireydeltään säädettävällä jousella 10a. Edelleen • · · ohjausventtiili on paineohjattu niin, että syötettäessä 30 painenestettä jousen vastakkaiseen päähän siinä vaikuttavan paineen ylittäessä mainitun raja-arvon eli jousen vastavoiman venttiili 10 vaihtaa asentoaan kytkien syöttö-moottorin 7 painenestekanavat 8 ja 9 normaaliasentoonsa nähden ristiin. Nyt kyseessä olevassa sovitelmassa on pyö-35 ritysmoottorin 1 tulokanavasta 2 kytketty ensimmäinen oh- 5 105943 jauskanava ohjausventtiilin 10 painepuolelle ja vastaavasti poistokanavasta 3 toinen ohjauskanava 14 ohjausventtiilin 10 jousen 10a puoleiseen päähän. Tällöin ohjausventtiilin 10 yli vaikuttava paine on pyöritysmoottorin 1 yli 5 vaikuttava paine-ero. Kun poratanko pyöritysmoottorin 1 sitä pyörittäessä pyrkii juuttumaan kiinni, nousee paine-ero pyöritysmoottorin 1 yli sitä suuremmaksi mitä suurempi pyöritysvastus on. Riippumatta siitä, mikä on paineneste-pumpulta lähtevän painenesteen paine verrattuna painenes-10 tesäiliön 6 nollapaineeseen, vaikuttaa ohjausventtiilillä 10 vain pyöritysmoottorin yli vaikuttava paine-ero. Näin kanavistojen ja letkujen sekä venttiilien aikaansaamat painehäviöt eivät olennaisesti vaikuta siihen, millä pyöri tysvastuksella ohjausventtiili 10 kytkeytyy kääntämään ·. : 15 syöttömoottorin 7 suunnan syöttöliikkeestä paluuliikkeek- • · i ! si.

• · • · · ' Kuviossa 2 on esitetty muuten kuviota 1 vastaava # 9 · ratkaisu, mutta tässä toteutusmuodossa syötönohjausvent-’· tiilinä 11 on paineohjattu venttiili ja ohjausventtiili 10 20 on kytketty ohjaamaan syötönohjausventtiilin 11 ohjauspai- • I » : nekanavia. Vastaavasti syötönohjausventtiili 11 on kytket ty suoraan ohjaamaan syöttömoottorin 7 painenestekanavia 8 ja 9. Normaalisyötön aikana ohjausventtiili 10 on kuvion 2 ti· osoittamassa tilanteessa, jolloin paineneste pääsee vir- • · · 2 5 taamaan sen läpi ensimmäistä ohjauspainekanavaa 15 pitkin « · '·[·’ syötönohjausventtiilille 11, jolloin se on kuvion 2 osoit- • t *···’ tamassa asennossa. Vastaavasti syötönohjausventtiilin 11 ; toisessa päässä olevasta painetilasta paineneste pääsee 11 virtaamaan toista ohjauspainekanavaa 16 pitkin ohjausvent-30 tiilin 10 läpi painenestesäiliöön 6. Kuviossa 2 on paine-neste ohjausta varten otettu asian havainnollistamiseksi kolmannelta painenestepumpulta 17. Pyöritysvastuksen kasvaessa paine-ero syöttömoottorin 1 yli kasvaa, jolloin ohjausventtiili 10 vaihtaa asentoaan ja painenesteen paine 35 pääseekin vaikuttamaan toista ohjauspainekanavaa 16 pitkin 6 105943 syötönohjausventtiilille 11 samalla, kun syötön ohjaus-venttiilin 11 toisesta painetilasta painenesteen paine pääsee purkautumaan painenestesäiliöön 6. Tällöin syöttö-venttiili 11 vaihtaa asentoaan kuviossa 2 ylöspäin niin, 5 että syöttömoottorin 7 painenestekanavat 8 ja 9 kytkeytyvät keskenään ristiin ja syöttömoottori alkaa pyöriä taaksepäin saaden aikaan paluuliikkeen.

Kuviossa 3 on muuten esitetty kuviota 2 vastaava kytkentä, mutta siinä on lisäksi erillinen ohjattava pai-10 neenrajoitusventtiili 18, joka pienentää syöttömoottorilta tulevan painenesteen painetta, kun pyöritysmoottorin paine- ja tankkikanavan paine-ero ylittää ennaltamäärätyn asetusarvon. Pyöritysmoottorin 1 painekanavassa 2 vaikuttava paine kytkeytyy ohjauskanavan 19 kautta paineraja-·. : 15 venttiilille 18 ja tankkipaine kanavan 30 kautta venttiili 1 Iin 18 toiselle puolelle säätäen sen rajapainetta niin, ' että mitä suuremmaksi paine painekanavassa 2 kasvaa, sitä rl# ';··] pienempi on painesäätimen 18 asetusarvo. Venttiili 18 puo- ’· "· lestaan on kytketty syötönohjausventtiiliin 11 säätökana- :.i.: 20 van 20 avulla, jolloin säätökanava 20 syötön ollessa nor- » » « : maaliin syöttösuuntaan kytkettynä on yhdistettynä syöttö- moottorin tulopainekanavaan eli painenestekanavaan 8, jon-:***: ka paine säätyy siten venttiilin 18 mukaisesti. Paine-eron

• I I

pyöritysmoottorin yli ylittäessä esimerkiksi ennalta- • · · 25 asetetun painearvon, alkaa syöttömoottorin yli vaikuttava • · · ’·]·* paine ensin pienentyä venttiilin 18 asetusarvon pienenty- ·...’ essä, kunnes paine-eron ylitettyä ennaltamäärätyn toisen • ·': raja-arvon syöttöliike kytkeytyy paluuliikkeeksi.

• · ·

Kuviossa 4 on kaavamaisesti esitetty neljäs keksin-30 nön mukaisen sovitelman toteutusmuoto, joka toiminnallisesti voi vastata joko kuvion 2 tai kuvion 3 hydraulisen kytkennän toimintaa. Tässä toteutusmuodossa mitataan paine-ero pyöritysmoottorin 1 yli sähköisesti, jolloin se voidaan mitata joko yhdellä paine-eroanturilla tai kahdel-35 la paineanturilla 21a ja 21b. Edelleen kytkennässä on oh- 7 105943 jausyksikkö 22, joka tallentaa mitatun paine-eron ja ohjaa sen jälkeen signaalikanavien 23a ja 23b avulla syötönoh-jausventtiiliä 11', joka tässä tapauksessa on sähköisesti ohjattu syötönohjausventtiili. Toiminnallisesti ohjausyk-5 sikkö 22 voi pelkästään kääntää syöttömoottorin paluuliik-keen paine-eron ylittäessä ennaltamäärätyn painerajan tai se voidaan kytkeä säätämään syöttömoottorille menevän painenesteen painetta paine-eroon kääntäen verrannollisesti, kunnes paine-eron ylittäessä toisen ennalta-asetun ra-10 ja-arvon kääntää syötön paluuliikkeeksi.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavoin rajoitettu siihen. Olennaista on, että syöttömoottorin suunnanvaihto ohjataan pyöritysmoottorin yli vaikutta-·. : 15 van paine-eron perusteella eikä pelkästään pyöritysmootto- ! 1 rin painekanavassa vaikuttavan paineen perusteella. Eri- 'laiset ohjausventtiilin kytkennät ja toteutusmuodot ovat täysin mahdollisia sinänsä tunnettuja toteutustapoja so-'· ’· veltaen. Myös paine-eron tunnistaminen sähköisesti tai 20 muutoksen tunnistaminen ja suunnanvaihdon ohjaaminen säh- '·.·* : köisesti on keksinnön mukaisesti täysin mahdollista. Vaik ka kuviossa on kutakin toimintoa varten esitetty erilliset painenestepumput 5, 12, 17 sekä painenestesäiliö 6 on esi-tetty useina erillisinä, on käytännössä yleistä, että • · » 25 paineneste kaikkiin näihin toimintoihin voidaan ottaa yh- · · deltä yhteiseltä painenestepumpulta samoin kuin painenes- • · tesäiliö 6 on tavallisesti yksi yhteinen painenestesäiliö : kaikille toimilaitteille. Käytännössä erilaisilla hydrau- ··· likytkennöillä voidaan tietenkin käyttää myös erilaisia 30 painenestepumppuja kuvioissa esitetyillä tai muuten tunnetulla tavalla.

Claims (10)

1. Menetelmä kallioporakoneen syötön ohjaamiseksi, jossa menetelmässä kallioporakoneen poratangon syöttöä oh-5 jataan sen painenestekäyttöisen pyöritysmoottorin (1) pyörittämän poratangon pyöritysvastuksen perusteella niin, että pyöritysvastusta ilmaistaan pyöritysmoottorin paine-nestekanavassa vaikuttavan paineen avulla, tunnettu siitä, että pyöritysvastus määritellään pyöritysmoottorin 10 (1) yli vaikuttavana paine-erona ja että syöttömoottoria (7) ohjataan automaattisesti mainitun paine-eron perusteella niin, että paine-eron ylittäessä ennalta-asetetun raja-arvon syöttöä pienennetään suhteessa paine-eron kasvamiseen ja tarvittaessa kytketään syöttöliike paluuliik-·. : 15 keeksi. ! i

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, * « · ' .* tunnettu siitä, että syöttömoottorin (7) syöttö- ';·] voimaa ohjataan säätämällä syöttömoottorin yli vaikutta- • f · '· " vaa painetta kääntäen verrannollisesti pyöritysmoottorin \i,: 20 (l) yli vaikuttavaan paine-eroon.

« ! ! ! 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttömoottorin (7) suunnan-vaihdon ohjaamiseksi käytetään erillistä paineohjattua oh- Ml .···. jausventtiiliä (10), johon on ennalta asetettavissa pai- • · · 25 neen raja-arvo, jolla venttiili paineohjauksesta vaihtaa • · · ’·*·* asentoaan ja että pyöritysmoottorin (1) painenesteen tulo- * · *...· kanava (2) ja vastaavasti painenesteen poistokanava (3) on . .*· kytketty vaikuttamaan ohjausventtiilin yli niin, että sitä • · · ohjaa mainituissa kanavissa vallitsevien paineiden ero. • ·

4. Sovitelma kallioporakoneen syötön ohjaamiseksi, johon sovitelmaan kuuluu pyöritysmoottori (1) poratangon pyörittämiseksi ja syöttömoottori (7) poratangon syöttämiseksi poraussuuntaan ja takaisin, välineet painenesteen syöttämiseksi syöttömoottorille ja pyöritysmoottorille se-35 kä ohjausvälineet painenesteen syötön ohjaamiseksi syöttö-moottorille pyöritysmoottorin painekanavan paineen perus- 9 105943 teella, tunnettu siitä, että välineisiin painenes-teen syötön ohjaamiseksi syöttömoottorille (7) kuuluvat välineet pyöritysmoottorin (1) yli vaikuttavan paine-eron määrittelemiseksi ja välineet (18) painenesteen syötön oh-- 5 jäämiseksi automaattisesti syöttömoottorille (7) mainitun paine-eron perusteella siten, että syöttömoottorille (7) syötetyn painenesteen paine pienenee mainittuun paine-eroon kääntäen verrannollisesti ainakin tämän paine-eron ylittäessä ennaltamäärätyn ensimmäisen raja-arvon.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tun nettu siitä, että sovitelmaan kuuluu paineohjattu oh-jausventtiili (10), johon on asetettavissa toinen paineen raja-arvo, jolla ohjausventtiili (10) vaihtaa asentoaan, että pyöritysmoottorin (1) painenesteen tulokanava (2) ja ·. ; 15 vastaavasti pyöritysmoottorin (1) painenesteen poistokana- * ·« va (3) on kytketty vaikuttamaan ohjausventtiili in (10) * «* ' niin, että ohjausventtiilin asennon vaihtoon vaikuttaa ”;’··* vain mainittujen kanavien paine-ero ja että ohjausventtii- ' " li (10) on kytketty kääntämään syöttömoottorin (1) pyöri- 20 missuunta paine-eron pyöritysmoottorin (1) yli ylittäessä i i > ’·/' · ohjausventtiiliin (10) asetetun toisen raja-arvon.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (10) on kyt- * · ♦ ketty syöttömoottorin (7) painenestekanaviin (8, 9) niin, • i» 25 että ohjausventtiilin (10) vaihtaessa asentoaan se kytkee • * · *·*.* syöttömoottorin (7) painenestekanavat (8, 9) keskenään • · · ·...* ristiin.

. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, • « * ' tunnettu siitä, että syöttömoottorin (7) ohjaami- • ♦ 30 seen käytetään paineohjattua syötönohjausventtiiliä (11) , että ohjausventtiili (10) on kytketty ohjaamaan syöttö-moottorin (7) paineohjattua syötönohjausventtiiliä (11) niin, että ohjausventtiilin vaihtaessa asentoaan se kytkee syötönohjausventtiilille (11) tulevat ohjauskanavat keske-35 nään ristiin niin, että syötönohjausventtiili (11) vaihtaa asentoaan ja kytkee syöttömoottorin J7) painenestekanavat 10 105943 (8, 9) keskenään ristiin.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ainakin yksi sähköinen ilmaisin (21a, 21b) pyöritysmoottorin (1) yli 5 vaikuttavan paineen ilmaisemiseksi ja että siinä on ohjausyksikkö (22) syöttömoottorilie (7) tulevan painenes-teen ohjaamiseksi näin mitatun paine-eron perusteella.

8 105943

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (22) on kytketty 10 ohjaamaan syöttömoottoria (7) ilmaistuun paine-eroon kääntäen verrannollisesti ainakin paine-eron ylittäessä ennal-tamäärätyn raja-arvon.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (22) on kytketty ; 15 kääntämään syöttöliike paluuliikkeeksi ilmaistun painear- ! von ylittäessä toisen ennalta-asetetun raja-arvon. • · · f I » • · · • · · • · · I 1 t • « · • · • · · • « • · t • · « · · I I · • · • · · • · • · • « · * • · · • « · • · · · 11 105943