DE68907077T2 - Bohrvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren eines Loches in ein erstes Teil entsprechend dem ersten Abschnitt des Patentanspruches 1.
Beschreibung des Standes der Technik:
• Solch eine Vorrichtung, gemäß dem ersten Abschnitt des Patentanspruches 1, ist aus der GB-A-2093380 bekannt.
• Verschiedene Verfahren zur Anordnung neuer Rohre in bestehenden Rohren, wie Abwasserrohren, Wasserversorgungsrohren, Gasrohren, Rohren für Hochspannungsleitungen und Rohren für Telefonleitungen und zum Anbringen eines Überzuges oder Belages an die innere Oberfläche eines bestehenden Rohres wurden vorgeschlagen und ausgeführt, um die bestehenden Rohre zu doppeln. Nach diesen Dopplungsverfahren werden neu installierte Rohre im Inneren des bestehenden Rohres vorgesehen, um weitgehend fester Bestandteil damit zu sein. Da jedoch das gedoppelte Rohr gemäß dieser Verfahren eine Schwierigkeit darin hat, daß eine Rohröf fnung eines Verzweigungsrohres mit dem neu eingebauten Rohr verschlossen wird, ist es notwendig, ein Loch zur Öffnung der Rohröffnung einer Verzweigung zu bohren, die das bestehende Rohr mit dem Inneren des gedoppelten Rohres verbindet.
• Was eine der Vorrichtungen zum Bohren eines solchen Loches anbetrifft, so wurde eine Vorrichtung zum Bohren eines Loches in ein neu eingebautes Rohr von der Innenseite eines gedoppelten Rohres aus vorgeschlagen, mit einem um die Achse rotierten Bohrkopf bzw. Bohrer, die sich in die radiale Richtung des Rohres erstreckt, um einen Teil des Rohres wegzuschneiden (z.B. veröffentlichtes japanisches Gebrauchsmuster (KOKAI) Nr. Sho 61-35370). Diese Bohrvorrichtung bohrt ein Loch in das neu eingebaute Rohr, indem der Bohrkopf bzw. Bohrer um die Achse rotiert, die sich in der radialen Richtung des gedoppelten Rohres erstreckt, während der Bohrkopf in radialer Richtung nach außen bewegt wird, nachdem die Bohrvorrichtung im gedoppelten Rohr so positioniert ist, daß der Bohrkopf der Rohröffnung des Verzweigungsrohres gegenüber steht.
• Jedoch wird in der führeren Bohrvorrichtung Gebrauch von einem zylinderförmigen Bohrkopf gemacht mit einem größten Durchmesser, der größer als das zu bohrende Loch ist und der Bohrer wird während des Bohrvorganges in Position gehalten um relativ zum ersten Rohr während des Bohrvorgangs unbeweglich zu sein. Daher muß die Bohrvorrichtung so in Stellung gehalten werden, daß die Rotationsachse des Bohrers mit dem Zentrum der Bohröf fnung des Verzweigungsrohres zusammenfällt. Wenn die Bohrvorrichtung nicht in solcher Weise in Position gehalten wird, besteht die Möglichkeit einen Anteil des Verzweigungsrohres wegzuschneiden oder eine vorherbestimmte Lochgröße kann nicht gebohrt werden.
• Aus Dokument WO-A-830 3 457 ist ein fernbedienbarer fahrfähiger Roboter für den Betrieb innerhalb eines Rohres bekannt, mit einer Werkzeugseinbauanordnung, die in einer Aufnahmeeinrichtung um eine längsverlaufende Achse drehbar ist. Ein Werkzeugeinbaukopf, der Teil der Werkzeugseinbauanordung ist, wird seinerseits hydraulisch angetrieben, so daß er sich um eine querlaufende Achse neigen und sich relativ zu der längsverlaufenden Achse entlang einer querlaufenden Stange querlaufend bewegen kann, die in einem Gehäuse der Werkzeugseinbauanordung befestigt ist.
Zusammenfassung der Erfindung:
• Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Bohrvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein vorherbestimmtes Loch in eine vorherbestimmte Position zu bohren, ohne dabei einen Bereich des zweiten Teils wegzuschneiden, selbst wenn die Lagebeziehung zwischen der Rotationsachse der Schneid- oder Bohr- Mittel und dem Zentrum eines Teilstücks, in das ein Loch gebohrt werden soll, ungenau ist. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Patentanspruches 1 zusätzlich die Merkmale des kennzeichnenden Teils des zweiten Abschnittes des Patentanspruches 1 aufweist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bohren eines Loches in ein erstes Teil bereitgestellt, die eine Verbindung zwischen dem ersten Teil und einem zweiten Teil ermöglicht, das mit dem ersten Teil verbunden ist. Dabei weist die Vorrichtung auf: Schneidmittel mit einer Rotationsachse, erste Antriebsmittel zum Verschieben der Schneidmittel entlang einer ersten Achse, die sich in orthogonaler Richtung zur Rotationsachse erstreckt, zweite Antriebsmittel zum Verschieben der Schneidmittel entlang einer zweiten Achse orthogonal zur Rotationsachse und ersten Achse, dritte Antriebsmittel zur Rotation der Schneidmittel um die Rotationsachse, Fühler zum Erfassen einer Last die auf die Schneidmittel wirkt und Steuermittel zum steuern der ersten und zweiten Antriebsmittel, um die Position der Schneidmittel relativ zu einem Teilbereich zu korrigieren, in den ein Loch gebohrt werden soll, und zwar auf der Basis eines von dem Fühler gelieferten Fühlersignals, um eine auf die Schneidmittel wirkende Überlast zu verhindern.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Bohrvorrichtung zum Bohren eines Loches bereitgestellt, die eine Verbindung zwischen einem ersten Rohr, das im Boden eingebettet ist und einem zweiten Rohr ermöglicht, das so in den Boden eingebettet ist, daß es von dem ersten Rohr abzweigt. Dabei weist die Bohrvorrichtung auf: Schneidmittel mit einer Rotationsachse, erste Antriebsmittel zum Verschieben der Schneidmittel entlang einer ersten Achse, die sich in Richtung der Achse des ersten Rohres und orthogonal zu der Rotationsachse erstreckt, zweite Antriebsmittel zum Verschieben der Schneidmittel entlang einer zweiten Achse orthogonal zu der ersten Achse, dritte Antriebsinittel zur Rotation der Schneidmittel um die Rotationsachse, Fühler zum Erfassen einer Last, die auf die Schneidmittel wirkt und Steuermittel zum Steuern der ersten und zweiten Antriebsmittel, um die Position der Schneidmittel relativ zu einem Teilbereich in den ein Loch gebohrt werden soll zu korrigieren und zwar auf der Basis eines vom Fühler gelieferten Fühlersignals, um eine auf die Schneidmittel wirkende Überlast zu verhindern.
• Während des Bohrvorgangs wird das Schneidmittel um seine eigene Rotationsachse rotiert, während es in zwei Richtungen orthogonal zu der Rotationsachse durch den Betrieb des ersten und zweiten Antriebsmittels verschoben wird. Wenn die Schneidmittel mit dem zweiten Teil in Kontakt kommen, schneiden die Schneidmittel die ersten und zweiten Teilbereiche weg, so daß eine Last auf die Schneidmittel wirkt, die größer ist als jene, die auf die Schneidmittel wirkt, wenn nur der Teilbereich des ersten Teils weggeschnitten wird. Somit werden die Schneidmittel einer Korrektur in Bezug auf die Position der Schneidmittel relativ zu den ersten Teilen unterworfen und somit auch die Bewegungsrichtung der Schneidmittel um zu verhindern, daß eine Last auf die Schneidmittel wirkt, d.h. die Schneidmittel daran zu hindern, die Anteile der zweiten Teile wegzuschneiden.
• Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein vorherbestimmtes Loch in einer vorherbestimmten Position gebohrt werden, ohne in hohem Maße die zweiten Teilanteile wegzuschneiden. Das Schneidmittel wird nämlich letztendlich entlang des zweiten Teils so lange verschoben, wie das Schneidmittel dem Teilbereich, durch den ein Loch gebohrt werden soll, gegenübersteht, sogar wenn die Lagebeziehung zwischen der Rotationsachse des Schneidmittels und dem Zentrum eines Teilbereiches, in den ein Loch gebohrt werden soll, ungenau ist.
• Falls die Vorrichtung ein Loch bohren soll, das eine Verbindung zwischen dem ersten in den Boden eingebetteten Rohr und dem zweiten so in den Boden eingebetteten Rohr ermöglicht, daß dieses von dem ersten Rohr abzweigt, ist es schwierig, die Rotationsachse der Schneidmittel genau auf das Zentrum des Teilbereiches, in den ein Loch gebohrt werden soll, auszurichten. In diesem Fall ist jedoch die Lagebeziehung zwischen dem ersten und zweiten Rohr konstant. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Schneidmittel letztendlich entlang der inneren Oberfläche des zweiten Rohres geführt, um damit ein vorherbestimmtes Loch in eine vorherbestimmte Position des ersten Rohres zu bohren, selbst wenn die Lagebeziehung zwischen den Schneidmitteln und dem Bereich, durch den ein Loch gebohrt werden soll, ungenau ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
• Die vorangegangenen und anderen Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, offensichtlich, in denen:
• Fig. 1 eine längsverlaufende Querschnittsansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung zeigt;
• Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ist; und Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Schaltkreises zeigt. Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
• Die vorliegende Erfindung kann zusätzlich zu einer Vorrichtung zum Bohren eines Loches angewendet werden, welche ein Kommunizieren gewährt zwischen einem ersten Rohr, das in dem Boden eingebettet ist, und einem zweiten Rohr, das mit dem ersten Rohr, von der Seite des ersten Rohres aus verbunden ist aus mit anderen Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Vorrichtung zum Bohren eines Loches, welche das Kommunizieren zwischen einem plattenähnlichen ersten Teil und einem rohr- oder ringförmigen zweiten Teil, das mit dem ersten Teil verbunden ist, gewährt.
• Eine Bohrvorrichtung 10, wie in den Figuren 1-3 gezeigt, ist derart angeordnet, daß es in einem in dem Boden eingebetteten ersten Rohr 12 bewegbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das erste Rohr 12 aus einem bestehenden Rohr 14 und einem Rohr 16, das aus synthetischem Harz gefertigt und innerhalb des bestehenden Rohres angeordnet ist. Das bestehende Rohr 14 und Rohr 16 sind mittels aushärtender Füllmaterialien, wie Zement und Klebstoff, die einen Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 14, 16 ausfüllen, integral miteinander verbunden.
• An dem bestehenden Rohr 14 ist ein zweites Rohr 18 nach Art eines Verzweigungsrohres angeschlossen. Eine Rohröffnung des zweiten Rohrs 18 ist jedoch durch das Rohr 16 und das Füllmaterial verschlossen. Die Bohrvorrichtung 10 ist derart angepaßt, daß es ein kommunizieren zwischen dem zweiten Rohr 18 und dem Rohr 16 gewährt, indem ein Abschnitt des Rohres 16 und des Füllmaterials, welcher der Rohröffnung des zweiten Rohres 18 entspricht, mit einem Schneider bzw. Bohrer 20 weggeschnitten wird.
• Die Bohrvorrichtung 10 umfaßt einen ersten rohrförmigen Körper 22 und einen zweiten Körper 24, der in dem ersten Körper so angeordnet ist, daß er koaxial zu dem ersten Körper ist. Zwischen den ersten und zweiten Körpern 22, 24 sind mehrere Lagerteile 26 angeordnet, um den zweiten Körper 24 innerhalb des ersten Körpers 22 so zu halten, daß er in der axialen Richtung des ersten Körpers 22 beweglich und ebenso um die Achse des ersten Körpers rotationsfähig ist und ein Dichtungsmaterial 28 um die beiden Teile 22, 24 in dem flüssigdichten Zustand verbleibend zu halten.
• An einem Ende des ersten Körpers 22 ist ein becherartiger Deckel 30 mit mehreren Befestigungsmitteln wie Bolzen abnehmbar befestigt, um ein Ende des ersten Körpers 22 zu verschließen, während eine Klammer 32 an einem Ende des zweiten Körpers 24 mittels mehrerer Verbindungsmittel, wie Bolzen, abnehmbar befestigt ist.
• Eine ringförmige Führung 34 ist starr an der die Innenseite des Deckels 30 befestigt und trägt einen scheibenförmigen Rotor 36, so daß dieser um die Achse des ersten Körpers 22 rotierbar ist. Der Rotor 36 ist mit einem inneren Zahnrad 38 ausgestattet, welches in ein Zahnrad 42 eingreift, das auf einer rotierenden Welle eines Hilfsmotors 40 vorgesehen ist, der auf dem Deckel 30 montiert ist. Wenn somit der Hilfsmotor 40 rotiert, so wird der Rotor 36 um die Achse des ersten Körpers 22 rotiert.
• Eine Vielzahl von Führungsstangen 44, die sich parallel zu der Achse des ersten Körpers 22 erstrecken, ist in freitragender Beziehung an dem Rotor 36 befestigt. Jede der Führungsstangen 44 erstreckt sich verschiebbar bzw. gleitfähig durch ein jeweils auf der Klammer 32 montiertes entsprechends Lager 46. Als Folge wird der zweite Körper 24 um die Achse des ersten Körpers 22 rotiert, wenn der Rotor 36 umläuft. Die entsprechenden anderen Enden der Führungsstangen 44 stehen miteinander über Verbindungskörper 48 in Verbindung, um diese anderen Enden parallel zueinander zu halten.
• Eine Schraube 50, die sich entlang der Achse des ersten Körpers 22 erstreckt, wird an ihrem einen Ende von dem Rotor 36, in freitragender Beziehung zu diesem, getragen. Die Schraube 50 wird mit einer Schraubenmutter 52 in Eingriff gebracht, die auf der Klammer 32 montiert ist. Die Schraube 50 wird durch einen auf dem Deckel 30 montierten Hilfsmotor 54 rotiert, mittels eines Getriebes 56, das auf der Rotationswelle des Hilfsmotors 54 vorgesehen ist und eines Getriebes 58, das mit dem Getriebe 56 in Eingriff steht und auf einem Ende der Schraube 50 montiert ist.
• Folglich wird der zweite Körper 24 über die Rotation des Milfsmotors 54 in die Richtung der Achse des ersten Körpers 22 verschoben, so daß der zweite Körper während der Vorwärtsdrehung des Hilfsmotors 54 aus dem ersten Körper 22 herausgeschoben wird, während er von dem ersten Körper 22 bei der Rückwärtsdrehung des Hilfsmotors 54 aufgenommen wird.
• Eine Klammer 60 ist auf dem gegenüberliegenden Ende des zweiten Körpers 24 an der Klammer 32 montiert. In der Klammer 60 sind ein Paar stabartige Zahnstangen 62 angeordnet, die sich parallel zueinander so erstrecken, daß sie vertikal beweglich sind. Eine Verbindungsplatte 64 zur Verbindung beider Zahnstangen ist an den unteren Enden der beiden Zahnstangen 62 befestigt. Die Verbindungsplatte 64 trägt über Lager drehbar eine Rotationswelle 66, die sich parallel zu jeder der Zahnstangen 62 und in der radialen Richtung des ersten Körpers 22 erstreckt.
• Die Rotationsachse 66 erstreckt sich drehbar und verschiebbar bzw. gleitfähig durch die Klammer 60 hindurch und weiterhin oberhalb der Klammer 60. Auf dem oberen Ende der Rotationswelle 66 ist der Schneider bzw. Bohrer 20 auswechselbar bzw. abnehmbar befestigt.
• Auf der Klammer 60 ist ein Rahmenunterbau 70 zum Tragen eines Hilfsmotors 68 befestigt. Auf die Wellen bzw. Achsen 76, die jede ein Getriebe 74, d. h. Zahnrad tragen, wird die Rotation des Hilfsmotors 68 mittels eines Getriebes 72 übertragen, das auf der Rotationsachse des Hilfsmotors und des Getriebes 74 befestigt ist, das mit dem Getriebe 72 im Eingriff steht. Jede der Achsen 76 ist rotierbar von der Klammer 60 getragen, so daß sie sich parallel zur Achse des ersten Körpers 22 erstreckt, und ein Getriebe 78 ist an dem anderen Ende jeder Achse 76 vorgesehen. Das Getriebe 78 steht mit dem entsprechenden Getriebe der Zahnstangen 62 im Eingriff. Wenn daher der Hilfsmotor 68 rotiert wird, wird der Schneider bzw. Bohrer 20 durch die Rotation des Hilfsmotors 68 vertikal bewegt und zwar im Sinne einer Verschiebung.
• Ein Motor 80 ist auf der Klammer 60 montiert. Die Rotation des Motors 80 wird von einem Kegelgetriebe 82, das auf der Rotationswelle des Motors 80 montiert ist, auf ein Kegelgetriebe 84 übertragen, das rotierbar von der Klammer 60 getragen wird, so daß es mit dem Getriebe 82 im Eingriff steht. Die Rotationswelle 66 erstreckt sich verschiebbar bzw. gleitfähig und nicht rotationsfähig durch das Kegelgetriebe 84. Folglich wird der Schneider bzw. Bohrer 20 um die Achse des ersten Körpers 22 rotiert, die sich in radialer Richtung zu ihm erstreckt, wenn der Motor 80 umläuft. Vorzugsweise wird für den Motor 80 Gebrauch von einem umsteuerbaren Motor gemacht.
• Die ersten und zweiten Körper 22, 24 sind jeweils mit einer Vielzahl von Aufrechterhaltungs- bzw. Haltemechanismen 86, 88 ausgestattet, um die Stellungen der Körper 22, 24 relativ zu dem ersten Rohr 12 lösbar aufrechtzuerhalten. Jeder der Haltemechanismen 86, 88 ist mit einem Stellteil ausgestattet, das fähig ist, sich aus einem der entsprechenden Körper 22, 24 in radialer Richtung dazu nach außen zu erstrecken. Wenn die entsprechenden Stellteile aus den Körpern 22, 24 herausragen, werden sie mit der inneren Oberfläche des ersten Rohres 12 in Reibungskontakt gebracht, um die Körper 22, 24 in ihrer Stellung, unverrückbar relativ zu dem ersten Rohr 12 zu halten. Für den oben erwähnten Haltemechanismus wird Gebrauch von einem Solenoid bzw. Magnetmechanismus oder einem Zylindermechanismus gemacht.
• Der Schneider bzw. Bohrer 20 ist mit einer Vielzahl von Klingen ausgestattet. Jede der Klingen beschreibt eine Ortskurve der Rotation, die sich aus einer flachen, oberen Oberfläche, einer konischen Oberfläche, die auf die obere Oberfläche folgt, und einer rohrförmigen Oberfläche, die der konischen Oberfläche folgt, zusammensetzt und so angeordnet ist, daß der Durchmesser der Ortskurve der Rotation kleiner ist, als der innere Durchmesser des zweiten Rohres 18.
• Die Rotationswelle 66 erstreckt sich durch einen Faltenbalg 90, welcher auf der Klammer 60 vorgesehen ist, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen dem Schneider bzw. Bohrer 20 und der Klammer 60 aufrechtzuerhalten.
• Desweiteren ist jeder der Hilfsmotoren 40, 54, 68 mit einem Kodierwerk ausgestattet, um jedesmal dann ein elektrisches Signal zu erzeugen, wenn jeder der Hilfsmotoren um einen vorherbestimmten Winkel rotiert wurde.
• Ein elektrischer Schaltkreis zum Betreiben der Bohrvorrichtung 10, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt einen Hauptsteuerkreis 100 und einen Hilfssteuerkreis 102. Der Hauptsteuerkreis 100 regelt den Hilfssteuerkreis 102, während er einen Antrieb 104 zum Gebrauch für den Servomotor 68, einen Antrieb 106 zum Gebrauch für den Motor 80, einen Antrieb 108 zum Gebrauch für den Haltemechanismus 86 und einen Antrieb 110 zum Gebrauch für den Haltemechanismus 88 steuert. Andererseits steuert der Hilfssteuerkreis 102 einen Antrieb 112 zum Gebrauch für den Servomotor 40 und einen Antrieb 114 zum Gebrauch für den Servomotor 54 mittels Steuersignalen, die er von dem Hauptsteuerkreis 100 empfangen hat, so daß der Schneider bzw. Bohrer 20 in der Richtung der Achse, die parallel zu dem ersten Rohr 12 verläuft, bewegt wird, während er um die vorher erwähnte Achse winkelmäßig rotiert wird.
• Weiterhin stimmt der Hilfssteuerkreis 102 bevorzugt mit einem numerisch gesteuerten Schaltkreis überein, der so ausgelegt ist, daß er die Antriebe 112, 114 in Übereinstimmung mit einem zuvor gespeicherten Programm steuert. Für den Hilfssteuerkreis kann jedoch auch über andere Schaltkreise verfügt werden. Ebenso können die Funktionen des Hauptsteuerkreises 100 und des Hilfssteuerkreises 102 von einem einzigen Computer ausgeführt werden.
• An die Antriebe 112, 114 sind jeweils Überlaststrom ermittelnde Schaltungen 116, 118 angeschlossen, um einen Zustand zu ermitteln, in dem der Überlaststrom auf die Servomotoren 40, 54 wirkt. Das Detektionssignal, das von jedem der Überstrom ermittelnden Schaltungen geliefert wird, wird dem Hilfssteuerkreis 102 zugeführt.
• Das Ausgangssignal, das von dem Kodierwerk des Servomotors 68 geliefert wird, wird dem Hauptsteuerkreis 100 zugeführt, während das Ausgangssignal das von jedem der Kodierwerke der Hilfsmotoren 40, 54 geliefert wird, sowohl dem Hauptsteuerkreis 100 wie auch dem Hilfssteuerkreis 102 zugeführt wird.
• Vor dem Bohrvorgang wird die Bohrvorrichtung 10 zunächst von einem vertikalen Schacht aus, der mit dem ersten Rohr 12 verbunden ist, in dem ersten Rohr 12 angeordnet und wird dann in eine Position bewegt bzw. verschoben, in welcher der Schneider bzw. Bohrer 20 der Rohröffnung des zweiten Rohres 18 gegenüberliegt.
• Um die Bohrvorrichtung 10 in eine vorherbestimmte Position zu bewegen bzw. verschieben, kann vor der Installation des Rohres 14 ein Abstand zwischen dem vertikalen Schacht und der Rohröffnung des zweiten Rohres 18 gemessen werden um somit die Vorrichtung 10 über den angemessenen Abstand, z.B. mittels eines Seiles oder etwas ähnlichem, zu bewegen bzw. zu verschieben.
• Die Bohrvorrichtung 10 setzt sich jedoch selbständig zu der vorherbestimmten Position in Bewegung, durch Steuerung der Antriebe 108, 110, 114 mit dem Hauptsteuerkreis 100 und dem Hilfssteuerkreis 102 derart, daß die Haltemechanismen 86, 88 abwechselnd betrieben werden, nachdem die gemessene Entfernung in dem Hauptsteuerkreis 100 eingestellt worden ist, und der Hilfsmotor 54 wird dann vorwärts rotiert, wenn der Haltemechanismus 86 betrieben wird, während der Hilfsmotor 54 dann rückwärts rotiert, wenn der Haltemechanismus 88 betrieben wird.
• Wenn nämlich der Haltemechanismus 86 betrieben und der Servomotor 54 dann vorwärts rotiert wird, rückt der zweite Körper 24 relativ zu dem ersten Körper 22 unter der Bedingung, daß der erste Körper 22 unbeweglich gegenüber dem ersten Rohr 12 gehalten wird, vor. Wenn andererseits der Haltemechanismus 88 betrieben, und der Servomotor 54 dann rückwärts rotiert wird, wird der erste Körper 22 gegen den, d. h. in Richtung des zweiten Körper(s) 24 unter der Bedingung angezogen, daß der zweite Körper 24 festgehalten wird um relativ zu dem ersten Rohr 12 unverrückbar zu sein. Somit wird die Bohrvorrichtung 10 zu der vorherbestimmten Stellung durch wiederholtes Ausführen des obigen Prozesses bewegt.
• Der Abstand über den die Bohrvorrichtung 10 bewegt bzw. verschoben wird, kann durch Auszählen der Anzahl der Ausgangssignale gemessen werden, die von dem Kodierwerk des Servomotors 54 im Hauptsteuerkreis 100 geliefert werden, wenn der Servormotor 54 vorwärts rotiert wird.
• Weiterhin, wenn eine Stellung, die mit der Rohröffnung des zweiten Rohres 18 übereinstimmt, aus dem Inneren des ersten Rohres 12 bestätigt werden kann, kann die Bohrvorrichtung 10 mittels Fernbediengung in ihrer Position bestimmt, so daß der Schneider bzw. Bohrer 20 im Zentrum der Rohröffnung des zweiten Rohres 18 angeordnet ist. Dieser Fernbedienungsbetrieb kann durch den Gebrauch einer Fernsehkamera und eines Monitors zum Empfangen eines Ausgangssignals von der Fernsehkamera ausgeführt werden, um die Hilfsmotore 40, 54 während der Beobachtung des Monitors zu betreiben.
• Wenn die Bohrvorrichtung 10 in die vorherbestimmte Position gebracht bzw. verschoben worden ist, steuert der Hauptsteuerkreis 100 die Antriebe 108, 110, so daß der Haltemechanismus 86 betrieben, hingegen der Haltemechanismus 88 nicht betrieben wird. Während dies so geschieht, wird der erste Körper 22 in einer Position gehalten, um unverrückbar relativ zu dem ersten Rohr 12 zu sein.
• Wenn der Bohrvorgang beendet ist, steuert der Hauptsteuerkreis 100 die Antriebe 104, 106, um die Motoren 80, 68 gleichzeitig zu betreiben. Demgemäß rotiert der Schneider bzw. Bohrer rotiert der Bohrer 20 um die Achse, die sich in radialer Richtung des ersten Rohres 12 erstreckt, während er entlang der zuvor erwähnten Achse zu einer Position aufsteigt, in welcher der obere Bereich des Schneiders bzw. Bohrers 20 aus dem Rohr 16 herausragt, so daß ein Loch in einen Abschnitt des ersten Rohres 12 gebohrt wird, der die Rohröffnung des zweiten Rohres 18 verschließt.
• Als nächstes gibt der Hauptsteuerkreis 100 wenigstens einmal die Anweisung an den Hilfssteuerkreis 102, die Motoren 40, 54 vorwärts und rückwärts zu rotieren, bevorzugt immer wieder unter der Bedingung, daß der Schneider bzw. Bohrer 20 auf einer vorherbestimmten Höhe gehalten wird und der Haltemechanismus 86 betrieben wird. Folglich regelt der Hilfssteuerkreis 102 die Antriebe 112, 114 in Übereinstimmung mit einem Programm, das in dem Hilfssteuerkreis gespeichert ist. Als Folge wird das oben angemerkte Loch erweitert, da der Schneider bzw. Bohrer 20 wenigstens einmal in Richtung der Achse, die sich parallel zu dem ersten Rohr 12 erstreckt bzw. in der Umfangsrichtung des ersten Rohres 12, hin und herbewegt wird.
• Wenn die Motoren 40, 54 wiederholt vorwärts und rückwärts rotiert werden, ist es vorzuziehen, die Winkelverschiebung des Schneiders bzw. Bohrers 20 um die parallel zu dem ersten Rohr 12 liegende Achse und die Verschiebung des Schneiders bzw. Bohrers 20 in der axialen Richtung des ersten Rohres 12 allmählich zu erhöhen. Wenn man so verfährt, kann man das oben angemerkte Loch allmählich erweitern. Wenn die Motoren 40, 54 rotiert werden, so daß die maximale Verschiebung des Schneiders bzw. Bohrers 20 in Richtung der zu dem ersten Rohr 12 parallelen Achse gleich wird mit der maximalen Verschiebung des ersten Rohres 12 in der Umfangsrichtung des ersten Rohres 12, d.h. die Verschiebung des Schneiders bzw. Bohrers 20 um die vorher genannten Achsen, so führt die Ortsbewegung des Schneiders bzw. Bohrers 20 ebenso zu einem Kreis. Wenn andererseits die Motoren 40, 54 rotiert werden, um beide maximalen Verschiebungen verschieden voneinander zu machen, führt die Ortsbewegung des Schneiders bzw. Bohrers 20 zu einer Ellipse. Weiterhin ist es möglich, durch Einstellen der Zeitabhängigkeit, mit der die Verschiebung des Schneiders bzw. Bohrers in Richtung der zu dem ersten Rohr 12 parallelen Achse, den maximalen Wert erreicht und der Zeitabhängigkeit, in der die Verschiebung um die vorerwähnte Achse ihren maximalen Wert erreicht, die Richtung einer längeren Achse der Ellipse einzustellen.
• Wenn während des Bohrvorganges, der obere Abschnitt des Schneiders bzw. Bohrers 20 in Kontakt mit der inneren Oberfläche des zweiten Rohres 18 gebracht wird, wird der Schneider bzw. Bohrer 20 Abschnitte des ersten und zweiten Rohres 12, 18 wegschneiden, so daß eine Last, die größer ist als diejenige, die auf den Schneider bzw. Bohrer 20 wirkt, wenn nur der Teilbereich des ersten Rohres 12 weggeschnitten wird, auf den Schneider bzw. Bohrer 20 wirkt, um die Rotation des Schneiders bzw. Bohrers 20 zu behindern. Da der Überlaststrom in die Motoren 40, 54 fließt, wird zu diesem Zeitpunkt der Fluß des Überlaststroms in die Motoren durch die Überlaststrom ermittelnde Schaltung 116, 118 ermittelt, wobei dann die ermittelten Signale in den Hilfssteuerkreis 102 eingespeist werden.
• Somit steuert der Hilfssteuerkreis 102 die Antriebe 112, 114, so daß jegliche Überlast von einer Wirkung auf den Schneider bzw. Bohrer 20 abgehalten wird, d.h. daß verhindert wird, daß der Abschnitt des zweiten Rohres 18 weggeschnitten wird, und daß die Position des Schneiders bzw. Bohrers 20 relativ zu dem ersten Rohr 12 und somit die Bewegungsrichtung des Bohrers 20 korrigiert wird. Als Folge dessen kann eine vorherbestimmte Lochgröße in einer vorherbestimmten Position gebohrt werden, ohne größtenteils den Abschnitt des zweiten Rohres 18 wegzuschneiden, selbst wenn die Lagebeziehung zwischen der Rotationsachse des Schneiders bzw. Bohrers 20 und dem Zentrum des Abschnittes, in den ein Loch gebohrt werden soll, ungenau ist, da der obere Abschnitt des Schneiders bzw. Bohrers 20 entlang der inneren Oberfläche des zweiten Rohres 18 verschoben wird.
• Während der Durchführung des Bohrvorganges kann der Abschnitt, in den ein Loch gebohrt werden soll, mit einer Fernsehkamera und einem Monitor beobachtet bzw. aufgezeichnet werden.
• Ob oder ob der Schneider bzw. Bohrer 20 nicht in die Stellung bewegt worden ist, in welcher der Abschnitt des zweiten Rohres 18 weggeschnitten werden soll, kann desweiteren dadurch beurteilt werden, daß eine Überlast ermittelnde Schaltung von derselben Art wie die Überlast ermittelnden Schaltungen 116, 118 mit dem Antrieb 106 verbunden wird, um das ermittelte Signal der Überlaststrom ermittelnden Schaltung dem Hilfssteuerkreis 102 zuzuführen. Ob oder ob der Schneider bzw. Bohrer 20 nicht die Position bewegt worden ist, in welcher der Abschnitt des zweiten Rohres 18 weggeschnitten werden soll, kann im Hauptsteuerkreis 100 oder im Hilfssteuerkreis 102 auf der Basis des Ausgangssignals von der den Überlast ermittelnden Schaltung beurteilt werden durch Anschluß einer gewöhnlichen Strom ermittelnden Schaltung anstelle der Überlaststrom ermittelnden Schaltung an die Antriebe 106, 112 oder 114.
• Weiterhin kann der Schneider bzw. Bohrer 20 entlang der zweiten Achse, durch winkelmäßige Rotation des Schneiders bzw. Bohrers 20 um die erste Achse, die sich in axialer Richtung des ersten Rohres 12 erstreckt, bewegt werden, anstatt den Schneider bzw. Bohrer 20 parallel zu der zweiten Achse, orthogonal zu der ersten Achse die sich in axialer Richtung des ersten Rohres 12 und der Rotationsachse des Bohrers 20 erstreckt, zu verschieben.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Bohren eines Loches in ein erstes Teil (16), an das ein zweites Teil (18) mit einer kreisförmigen Innenfläche an einer Seite des ersten Teils (16) befestigt ist, wobei das Loch mit einem Raum kommuniziert, der durch die Innenfläche definiert ist, und die Vorrichtung, und die Vorrichtung umfaßt:

Schneidmittel (20) mit einer Rotationsachse, die sich in die Richtung erstreckt, die einen Abschnitt des ersten Teils (16), der gebohrt werden soll schneidet und eine Ortskurve der Rotation, kleiner als das Loch zeichnet;

erste Antriebsmittel (54) zum Verschieben der Schneidmittel (20) in Richtung einer imaginären ersten Linie, welche die Rotationsachse schneidet;

zweite Antriebsmittel (40) zum Verschieben der Schneidmittel (20) in Richtung einer imaginären zweiten Linie, die sowohl die Rotationsachse wie auch die erste Linie schneidet;

dritte Antriebsmittel (80) zur Rotation der Schneidmittel (20) um die Rotationsachse;

vierte Antriebsmittel (68) zum Verschieben der Schneidmittel (20) in der Richtung der Rotationsachsen;

einen ersten Körper (22), der die ersten und zweiten Antriebsmittel (54, 40) trägt;

einen zweiten Körper (24), der mit dem ersten Körper (22) bewegbar ist;

und

Steuermittel (100, 102) zur Korrektur der Position der Schneidmittel (20) relativ zu dem zu bohrenden Abschnitt, durch Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel (54, 40) auf der Basis des Ausgangssignals der Fühler- bzw. Anzeigemittel (116, 118); dadurch gekennzeichnet,

daß der zweiter Körper (24) von dem ersten Körper (22) getragen wird, so daß er in der Richtung der ersten Linie bewegbar bzw. verschiebbar und winkelmäßig rotationsfähig um die erste Linie ist und zum Tragen der dritten Antriebsmittel (80) und der Schneidmittel (20);

daß jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Antriebsmittel (54, 40, 80, 68) eine Rotationsquelle mit einem elektrischen Motor aufweist;

daß die Fühler bzw. Anzeigeeinrichtungen (116, 118) dafür vorgesehen sind, die auf die Schneidmittel (20) wirkende Last bzw. Belastung zu detektieren, auf der Basis der Leistung mit der wenigstens einer der elektrischen Motoren der ersten, zweiten und dritten Antriebsmittel (54, 40, 80) versorgt wird und das darauf basierende Ausgangssignal erzeugen; und

daß die Steuermittel (100, 102) eine Hilfssteuereinrichtung (102) zum Steuern der ersten und zweiten Antriebsmittel (54, 40) auf der Basis der Ausgangssignale der Fühler (116, 118) aufweisen, um die Position der Schneidmittel (20), in den Richtungen entlang erster und zweiter Linien in eine Position zu verschieben, in der keine große Last auf die Schneidmittel (20) wirkt, und einen Hauptsteuerkreis (100) zur Steuerung des Hilfssteuerkreises, der dritten und der vierten Antriebsmittel (80, 68).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Antriebsmittel (54) die Schneidmittel (20) in Richtung der ersten Linie durch Verschiebung des zweiten Körpers (24) in Richtung der ersten Linie relativ zu dem ersten Körper (22) verschieben und daß die zweiten Antriebsmittel (40) die Schneidmittel (20) in Richtung der zweiten Linie durch winkelmäßige Rotation des zweiten Körpers (24) um die erste Linie relativ zu dem ersten Körper (22) verschieben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler Schaltkreise (116, 118) enthalten, die den jeweiligen elektrischen Motoren der erster und zweiter Antriebsmittel (54, 40) entsprechen wobei jeder der Schaltkreise (116, 118), der die Last ermittelt, die auf die Schneidmittel (20) wirkt auf der Basis der Leistung, welche dem entsprechenden Elektromotor zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfssteuerkreis (102) mit einem numerischen Steuerkreis zur Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel (54, 40) auf der Basis des Ausgangssignals der Fühler (116, 118) ausgestattet ist, so daß die Schneidmittel (20) entlang der Innenfläche, d. h., der Oberfläche des zweiten Teils (18) bewegt bzw. verschoben werden können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch von der anderen Seite des ersten Teils (16) gebohrt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Teile (16, 18) jeweils zylindrische Teile sind; und daß das zweite Teile (18) auf der äußeren Umfangsfläche des ersten Teils (16) angeordnet ist, so daß es sich in der Richtung erstreckt, welche die Achse des ersten Teils (16) schneidet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse eine gerade Linie ist, die sich in der radialen Richtung des ersten Teils (16) erstreckt; daß die erste Linie eine gerade Linie ist, die sich in der axialen Richtung des ersten Teils (16) erstreckt; und daß die zweite Linie eine gebogene Linie ist, die sich um die erste Linie erstreckt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil ein erstes Rohr (16) ist, das in den Boden eingebettet ist; daß das zweite Teil ein zweites Rohr (18) ist, das mit dem ersten Rohr (16) verbunden ist, so daß es von dem ersten Rohr (16) abzweigt; daß die Rotationsachse eine gerade Linie ist, die sich in radialer Richtung des ersten Rohres (16) erstreckt; daß die erste Linie eine gerade Linie ist, die sich in der axialen Richtung des ersten Rohrs (16) erstreckt; und daß die zweite Linie eine gebogene Linie ist, die sich um die erste Linie erstreckt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweiten Antriebsmittel (40) weiterhin Mittel einschließen (34, 36, 38, 42), um die Schneidmittel (20) winkelmäßig, um die erste Achse in Zusammenwirken mit der Rotationsquelle zu rotieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin Haltemittel umfaßt (86, 88), die jedem der ersten und zweiten Körper (22, 24) entsprechen und in den entsprechenden Körpern angeordnet sind, wobei die Haltemittel (86, 88) aus den entsprechenden Körpern herausgeschoben werden, um die Position der entsprechenden Körper relativ zu dem ersten Rohr (16) lösbar aufrecht zu halten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (16) eine flache Platte ist; und daß das zweite Teil (18) an der Seite einer Oberfläche des ersten Teils (16) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (18) sich in der Richtung erstreckt, welche die Oberfläche des ersten Teils (16) schneidet.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler einen Schaltkreis (116, 118) einschließt, um eine große Last, die auf die Schneidmittel (20) wirkt, zu detektieren, auf der Basis der Leistung, die dem elektrischen Motor zugeführt wird.

l4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schaltkreise (116, 118) die auf die Schneidmittel (20) wirkende große Last detektiert, auf der Basis der Leistung, die dem entsprechenden Elektromotor zugeführt wird.