FI123738B - Kallionporauslaite ja menetelmä kallionporauslaitteen ohjaamiseksi - Google Patents

Description

Kailionporauslaite ja menetelmä kallionporauslaitteen ohjaamiseksi

Tekniikan taso

Keksinnön kohteena on kallionporauslaite, jossa on useita toimilai-5 teyksiköitä, käyttöliittymäohjausyksikkö ja ainakin yksi käyttöliittymäohjausyk-sikköön kytketty ohjausväline kallionporauslaitteen toimintojen ohjaamiseksi sekä kutakin toimilaiteyksikköä kohti käyttöliittymäohjausyksikköön sen ohjaamaksi kytketty ohjauselin toimilaiteyksikön toiminnan ohjaamiseksi käyttöliitty-mäohjausyksikön antamien ohjaussignaalien mukaisesti. Edelleen keksinnön 10 kohteena on menetelmä sellaisen kallionporauslaitteen ohjaamiseksi, jossa on useita toimilaiteyksiköitä, ohjausyksikköjä ainakin yksi ohjausyksikköön kytketty ohjausväline kallionporauslaitteen toimintojen ohjaamiseksi sekä kutakin toimilaiteyksikköä kohti ohjausyksikköön sen ohjaamaksi kytketty ohjauselin toimilaiteyksikön toiminnan ohjaamiseksi ohjausyksikön antamien ohjaussig-15 naalien mukaisesti.

Kallionporauslaitteita ohjataan nykyään elektronisesti ja useimmiten jonkinlaisella logiikka- tai tietokoneohjauksella toteutetusti. Käytännössä tyypillisesti käytetään hajautettua ohjausjärjestelmää, jossa toimilaitteet, kuten kal-lioporauskone, puomi jne. ovat erillisiä ohjattavia toimilaiteyksiköitä, joille on 20 erilliset ohjausyksiköt tietyn toiminnon ohjaamista varten. Järjestelmät on rakennettu niin, että kullekin määritellylle toimilaitteelle tai toimilaitekokonaisuu-delle on oma ohjausyksikkö ja, mikäli kallionporauslaitteessa on esimerkiksi useita puomeja, on jokaista puomia varten tai jokaista erillisesti määriteltyä toimilaiteyksikköä varten oma ohjausyksikkönsä.

25 Ohjausjärjestelmiin kuuluu nykyään myös diagnostisointimahdolli-

CO

^ suus, mikä kykenee havaitsemaan mahdolliset viat ja ilmoittamaan niistä. Niin- ™ pä ohjausjärjestelmä kykenee ilmoittamaan, mikäli jokin ohjausyksikkö tai jon- 00 9 kin ohjausyksikön IO-yksikkö ei toimi. Viallinen yksikkö täytyy nykyään aina δ vaihtaa, ennen kuin sen ohjaamat toimilaitteet ovat käytettävissä, ir 30 Tekniikan tason ratkaisuissa on ongelmana se, että vian ilmetessä

CL

koko kallioporauslaitteen toiminta keskeytyy, kunnes viallinen yksikkö on kor-§ jattu tai vaihdettu. Tämä aiheuttaa sekä kalliita seisokkeja että työn viivästyit mistä, o

CVJ

2

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen kallion-porauslaite ja menetelmä, millä pystytään välttämään tai vähentämään ohjaus-elementtien vikaantumista aiheutuvia haittoja.

5 Keksinnön mukaiselle kallionporauslaitteelle on ominaista, että sii hen kuuluu välineet, joilla jonkin toimilaiteyksikön ohjauselimen vioittuessa kyseisen toimilaiteyksikön ohjaamiseksi kytketään toisen toimilaiteyksikön ohja-uselin silloin, kun mainittua toista toimilaiteyksikköä ei tarvitse ohjata.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että jonkin toimi-10 laiteyksikön ohjauselimen vioittuessa kyseistä toimilaiteyksikköä ohjataan toisen toimilaiteyksikön ohjauselimellä silloin, kun mainittua toista toimilaiteyksikköä ei tarvitse ohjata.

Keksinnön eräs piirre on, että vikaantuneen yksikön toiminta hoidetaan toisen samanlaisen yksikön vastaavalla ohjausyksiköllä väliaikaisesti, 15 kunnes vikaantunut ohjausyksikkö on saatu korjatuksi tai vaihdetuksi. Niinpä esimerkiksi puomin ohjaamiseen tarkoitettu viallinen ohjausyksikkö voidaan korvata käyttämällä toisen puomin ohjausyksikköä silloin, kun kyseistä puomia itseään ei ohjata. Näin vikatilanteessa jopa yhdellä ohjausyksiköllä voidaan ohjata useampaa puomia yksi kerrallaan pelkästään kytkemällä yksikkö vaih-20 toehtoisesti vuorotellen ohjaamaan kutakin puomia sen suuntauksen ja käytön aikana. Keksinnön erään toteutusmuodon mukaan tämä yksikön korvaaminen voidaan tehdä pelkästään ohjausjärjestelmään kuuluvan käyttöliittymän kautta. Keksinnön erään toisen toteutusmuodon mukaan korvaus tehdään käyttämällä erillistä huoltoyksikköä, jonka avulla viallinen ohjausyksikkö voidaan väliaikai-25 sesti ohittaa ja käyttää sen sijaan toimivaa ohjausyksikköä. Vielä erään kek-„ sinnön toteutusmuodon mukaan ohjausjärjestelmään kuuluu välineet viallisen δ ohjaus yksikön korvaamiseksi automaattisesti tai sen korvaamisen ehdottami- ob seksi automaattisesti, o i δ Kuvioiden lyhyt selostus | 30 Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa o) Fig. 1 esittää kaavamaisesti erästä kallionporauslaitetta, o [£ Fig. 2 esittää kaavamaisesti Fig. 1 mukaisen kallionporauslaitteen o ohjausjärjestelmää lohkokaavioina, 00 Fig. 3a ja 3b esittävät Fig. 2 mukaisen ohjausjärjestelmän ohjaus- 35 kytkentää eräässä vikatilanteessa, 3

Fig. 4 esittää erästä toista Fig. 2 mukaisen ohjausjärjestelmän ohja-uskytkentää eräässä vikatilanteessa,

Fig. 5 esittää Fig. 2 mukaisen ohjausjärjestelmän ohjauskytkentää eräässä toisenlaisessa vikatilanteessa ja 5 Fig. 6 esittää Fig. 2 mukaisen ohjausjärjestelmän ohjauskytkentää eräässä vikatilanteessa käytettäessä erillistä huoltoyksikköä.

Keksinnön eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Fig. 1 esittää kaavamaisesti kallionporauslaitetta, johon kuuluu alusta 1 ja alustaan 1 sinänsä tunnetulla tavalla kääntyvästi asennettuja puomeja 10 2a ja 2b. Puomien 2a ja 2b päissä on edelleen esimerkinomaisesti syöttöpalkit 3a ja 3b, joilla vastaavasti liikkuvat kallioporakoneet 4a ja 4b. Nämä ovat sinänsä yleisesti tunnettuja ja niiden toiminta alan ammattimiehelle yleisesti tunnettu ja itsestään selvää, eikä niitä sen vuoksi ole tarpeen yksityiskohtaisemmin selittää. Puomit toimilaitteineen ja vastaavasti kallioporakoneet toimilaittei-15 neen ovat erillisiä toimilaiteyksiköitä. Edelleen toimilaiteyksiköt 2a - 4b voivat olla paitsi puomeja, syöttöpalkkeja ja kallioporakoneita myös muita toimilaitteita kuten tehoyksiköltä, maatukia ja laitteiston ohjaamiseen käytettyjä käyttöliittymiä.

Fig. 1 esittämän kallionporauslaitteen puomien 2a ja 2b sekä syöt-20 töpalkkien 3a, 3b ja kallioporien 4a ja 4b eri komponentteja ja niiden asentoa ja suuntaa toistensa suhteen ohjataan sinänsä tunnetulla tavalla ohjauslaitteistol-la, jonka erästä esimerkinomaista toteutusmuotoa esitetään yksityiskohtaisemmin Fig. 2 yhteydessä.

Fig. 2 esittää esimerkinomaisesti ja kaavamaisesti Fig. 1 mukaisen 25 kallionporauslaitteen erästä ohjauslaitteiston toteutusmuotoa. Ohjauslaitteis-

CO

ς tossa on useita erilaisia ohjausyksiköltä, jotka on kytketty toisiinsa jollakin si- ™ nänsä tunnetulla tiedonsiirtoväylällä 5, esimerkiksi johonkin CAN -väylätek-

CO

9 nilkkaan (Controller Area Network) pohjautuvalla väylällä, δ Ensimmäinen ohjausyksikkö on käyttöliittymäohjausyksikkö 6, johon | 30 on kytketty erilaisia ohjausvälineitä, joilla käyttäjä voi antaa ohjeita ohjauslait- ^ teiston toiminnan ohjaamiseksi. Tällaisia ohjausvälineitä voi olla yksi tai usein ampi ohjain 7, joita tässä on esimerkinomaisesti esitetty vain yksi. Edelleen o ohjausvälineisiin voi kuulua näppäimistö 8 sekä näyttö 9, johon käyttö li ittymä- o ™ ohjausyksikkö 6 syöttää kulloinkin tarpeelliset tiedot käyttäjän nähtäville.

35 Edelleen ohjauslaitteistossa on esimerkinomaisesti kaksi puomin ohjausyksikköä 10a ja 10b sekä kaksi porauksen ohjausyksikköä 11a ja 11b.

4 Näistä yksi puomin ohjausyksikkö 10a tai 10b ja vastaavasti yksi porauksen ohjausyksikkö 11a tai 11b muodostavat yhden porauspuomin 2a tai vastaavasti 2b ohjaamiseen tarkoitetun ohjausyksikkökokonaisuuden 12a ja vastaavasti 12b, jotka kumpikin ohjaavat omaa toimilaiteyksikköään eli porapuomiaan 2a 5 tai 2b ja siihen liittyvää toista toimilaiteyksikköään eli kallioporakonetta 4a tai 4b. Koko ohjauslaitteiston muodostama järjestelmän ohjaamiseksi siinä voi olla vielä erillinen järjestelmäohjausyksikkö 13.

Kussakin puomin ohjausyksikössä 10a ja 10b ja vastaavasti porauksen ohjausyksikössä 11a ja 11b on ohjattavien toimilaitteiden lukumäärän 10 mukaisesti yksi tai useampi IO-yksikkö, joita tässä on esimerkinomaisesti esitetty kolme kappaletta kutakin ohjausyksikköä kohden. IO-yksiköt 1011 - I043 ohjaavat vastaavasti oman toimilaitteensa ohjaamiseen tarvittavia komponentteja kuten painenesteventtiileitä 14a ja 14b tai muita komponentteja, toimilaitteita tai antureita 15.

15 Ohjausyksiköistä 10a, 10b, 11a ja 11b sekä IO-yksiköistä 1011 - I043 käytetään patenttivaatimuksissa yhteisesti nimitystä ohjauselin, mikä siten voi tarkoittaa vain ohjausyksikköä, vain IO-yksikköä tai molempia.

Ohjauslaitteisto toimii niin, että käyttöliittymäohjausyksikkö 6 antaa tiedonsiirtoväylän 5 kautta kullekin muulle yksikölle tarpeen mukaan ohjaus-20 käskyjä, jotka muut yksiköt sitten toteuttavat niihin määriteltyjen ohjeiden mukaan. Kussakin yksikössä voi olla ohjauksen toteuttamista varten yksi tai jopa useampi tietokone, jolloin ohjauslaitteisto muodostuu useista keskenään tiedonsiirtoväylän 5 kautta toisiinsa yhteydessä olevasta tietokoneesta sekä niihin liittyvistä muista komponenteista ja IO-yksiköistä.

25 Fig. 3a esittää tilannetta, missä puomia 2a ohjaava puomin ohjaus- yksikköä 10a on vioittunut. Tätä on merkitty puomin ohjausyksikön 10a päälle 5 merkityllä ristillä. Tässä tilanteessa puomia 2b ohjataan tietenkin normaaliin

C\J

^ tapaan puomin ohjausyksiköllä 10b, kunnes puomi on saatu toiminnan kannal- ° ta haluttuun asentoon, mihin se voidaan pysäyttää ja jättää siihen muun toi- ° 30 minnan häiriintymättä. Tätä on kuvattu kaavamaisesti katkoviivanuolilla a. Tä- | män jälkeen Fig. 3b osoittamalla tavalla puomin ohjausyksikkö 10b kytketään o) ohjaamaan puomia 2a, jolloin puomi 2a saadaan siirretyksi haluttuun asemaan o [£ viallisesta puomin ohjausyksiköstä 10a huolimatta. Tätä on kuvattu kaavamai- o sesti katkoviivanuolilla b. Kun puomi 2a on ohjattu haluttuun asemaan, voidaan 00 35 puomin ohjausyksikkö 10b kytkeä jälleen takaisin ohjaamaan puomia 2b.

5

Fig. 4 esittää Fig.3a vastaavaa tilannetta, missä puomin ohjausyksikkö 10a on vioittunut. Tässä vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa käytetään puomin 2a ohjaamiseen saman puomin 2a porauksen ohjausyksikköä 11a puomin 2a ohjaamiseksi, kunnes puomi 2a on saatu toiminnan kannalta halut-5 tuun asentoon, mihin se voidaan pysäyttää. Tätä on kuvattu kaavamaisesti katkoviivanuolilla c. Tämän jälkeen porauksen ohjausyksikkö 11a kytketään ohjaamaan tavalliseen tapaan porausta. Siirrettäessä puomi 2a jälleen uuteen porauspaikkaan reiän porauksen jälkeen käytetään porauksen ohjausyksikköä 11a.

10 Fig. 5 esittää tilannetta, missä porauksen ohjausyksikön 11a IO- yksikkö I022 on vioittunut, jolloin sen ohjaamaa toimilaitteen venttiiliäl4b ei kyetä ohjaamaan. Tällöin voidaan toimilaitteen venttiilin 14b ohjaamiseen käyttää IO-yksikön I022 sijaan esimerkiksi porauksen ohjausyksikköön 11a kuuluvaa IO-yksikköä 1021 silloin, kun sitä ei tarvita oman toimilaitteensa ohjaami-15 seen. Fig. 5 esittää tilannetta, missä tämä ohjaus on kytketty toimintaan, jotta porauksen ohjausyksikköä 11a voitaisiin käyttää. Ohjauskytkentää kuvaa kaavamaisesti katkoviiva d.

Fig. 6 esittää Fig.3a vastaavaa tilannetta, missä puomin ohjausyksikkö 10a on vioittunut. Tässä vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa käytetään 20 puomin 2a ohjaamiseen erillistä huoltoyksikköä 16, joka on kytketty esimerkiksi erillisen liitännän 17 avulla tiedonsiirtoväylään 5. Tällöin se korvaa vioittuneen puominohjausyksikön 10a eikä muiden toimilaitteiden ohjausyksikköjä tarvitse käyttää. Ohjaussignaalin kulkua on kuvattu kaavamaisesti katkoviivanuolilla e.

Edellä piirustuksien avulla selitetyssä ratkaisussa toteutus perustuu 25 siihen, että hajautetuissa yksiköissä toimilaitteet ovat erilaisten yleisesti määri-teltyjen väylien kautta ohjattavia. Niinpä kullekin toimilaitteelle tarvittavien oh-5 jausyksiköiden ja vastaavasti IO-yksiköiden ohjaaminen perustuu yksikkökoh-

C\J

^ täisille osoitteille ja tällaisten osoitteiden avulla yksikkökohtaisesti annettujen ° käskyjen toteuttamiselle.

° 30 Keksintöä on edellä selityksissä ja piirustuksissa esitetty vain esi- | merkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Olennaista kek- o) sinnölle on, että kallionporauslaitteessa jonkun toimilaitteen vioittunut ohjaus- o [£ yksikkö tai IO-yksikkö voidaan väliaikaisesti korvata jollain toisella ohjausyksi- o köliä tai IO-yksiköllä ja siten jatkaa laitteen käyttöä, kunnes vioittunut yksikkö 00 35 saadaan korjatuksi tai vaihdetuksi uuteen.

Claims (11)

1. 6
2. 1. Kallionporauslaite, jossa on useita toimilaiteyksiköitä (2a - 4b), käyttöliittymäohjausyksikkö (6) ja ainakin yksi käyttöliittymäohjausyksikköön (6) kytketty ohjausväline (7 - 9) kallionporauslaitteen (1) toimintojen ohjaamiseksi 5 sekä kutakin toimilaiteyksikköä (2a - 4b) kohti käyttöliittymäohjausyksikköön (6) sen ohjaamaksi kytketty ohjauselin toimilaiteyksikön (2a - 4b) toiminnan ohjaamiseksi käyttöliittymäohjausyksikön (6) antamien ohjaussignaalien mukaisesti, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet, joilla jonkin toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjauselimen vioittuessa kyseisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) 10 ohjaamiseksi kytketään toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjauselin silloin, kun mainittua toista toimilaiteyksikköä (2a - 4b) ei tarvitse ohjata.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kallionporauslaite, tunnettu siitä, että vioittuneen ohjauselimen tilalle kyseisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjaamiseksi kytketään toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) vastaava ohjauselin.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kallionporauslaite, tun nettu siitä, että välineet ohjauselimen kytkemiseksi ohjaamaan toista toimilaiteyksikköä (2a - 4b) ovat osa ohjauslaitteiston käyttöjärjestelmään liittyvää tietokoneohjelmaa.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kallionporauslaite, t u n -20 n e tt u siitä, että välineet ohjauselimen kytkemiseksi ohjaamaan toista toimilaiteyksikköä (2a - 4b) käsittää erillisen ohjauslaitteistoon kytkettävän huolto-yksikön.
6. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallionporauslaite, tunnettu siitä, että ohjauselimet ovat ohjausyksiköltä (10a, 10b; 11a, 25 11b), jotka on ohjelmoitu tiettyjen toimilaiteyksiköiden (2a, 2b; 3a, 4a;3b,4b) ohjaamista varten ja että viallinen ohjausyksikkö korvataan väliaikaisesti sa-5 manlaisen toimilaiteyksikön ohjaamiseen ohjelmoidulla ohjausyksiköllä. CM ^ 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallionporauslai- ° te, tunnettu siitä, että ohjauselin on ohjausyksikköön (10a - 11b) liittyvä 5 30 IO-yksikkö (1011 - I043).
7. 7. Menetelmä sellaisen kallionporauslaitteen ohjaamiseksi, jossa on o useita toimilaiteyksiköitä (2a - 4b), ohjausyksikkö (6) ja ainakin yksi ohjausyk- O [£ sikköön (6) kytketty ohjausväline kallionporauslaitteen (1) toimintojen ohjaami- CD o seksi sekä kutakin toimilaiteyksikköä (2a - 4b) kohti ohjausyksikköön (6) sen 00 35 ohjaamaksi kytketty ohjauselin toimilaiteyksikön (2a - 4b) toiminnan ohjaami seksi ohjausyksikön (6) antamien ohjaussignaalien mukaisesti, tunnettu 7 siitä, että jonkin toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjauselimen vioittuessa kyseistä toimilaiteyksikköä (2a - 4b) ohjataan toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjaus-elimellä silloin, kun mainittua toista toimilaiteyksikköä (2a - 4b) ei tarvitse ohjata.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vioittuneen ohjauselimen normaalisti ohjaamaa toimilaiteyksikköä (2a -4b) ohjataan toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) vastaavalla ohjauselimellä.
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjauselimen kytkeminen 10 ohjaamaan toista ohjauselintä tehdään ohjauslaitteiston käyttöjärjestelmään liittyvällä tietokoneohjelmalla.
10. 10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu toisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjauselimen kytkeminen ohjaamaan toista ohjauselintä tehdään erillisellä ohjauslaitteistoon kytkettäväl- 15 lä huoltoyksiköllä.
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjauselinten ollessa ohjausyksiköltä (10a, 10b; 11a, 11b), jotka on ohjelmoitu tiettyjen toimilaiteyksiköiden (2a - 4b) ohjaamista varten, viallisen ohjausyksikön (10a, 10b; 11a, 11b) korvaamiseksi käytetään väliaikai- 20 sesti samanlaisen toimilaiteyksikön (2a - 4b) ohjaamiseen ohjelmoitua ohjausyksikköä (10a, 10b; 11a, 11b). CO δ c\j i CO o δ X cc CL CD O LO LO CO O O C\l 8