DE69513806T2 - Anordnung der steuereinrichtung einer gesteinbohrausrüstung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Steuereinrichtung bei einem Gesteinsbohrgerät, umfassend mindestens ein Steuerelement zum Steuern einer Betriebseinrichtung eines Gesteinsbohrers; eine mit dem Steuerelement verbundene elektronische Steuereinheit zum Steuern der Betriebseinrichtung auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerelement; eine Sollwert-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Vorgänge der Steuereinheit; und eine Einrichtung zum Einstellen der Betriebsparameter jeder Betriebseinrichtung.
• Verschiedene Steuereinrichtungen werden heute zum Steuern und Einstellen der verschiedenen Gesteinsbohrvorgänge verwendet. In solchen Steuereinrichtungen werden auch verschiedene Steuerparameter für die verschiedenen Vorgänge eingestellt. Diese Steuerparameter bestimmen den Vorschub, Schlag und die Betriebswerte eines Gesteinsbohrers in den verschiedenen Betriebszuständen beim Gesteinsbohrverfahren, wie z. B. Anbohren und Normalbohren.
• Wie wohlbekannt ist, werden die Vorgänge und Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen in heutigen Steuereinrichtungen durch Einstelleinrichtungen, die in jeder Einstelleinheit oder in einer gesonderten Steuereinheit für die Steuereinrichtung vorgesehen sind, d. h. elektronisch, eingestellt, indem man Einstellwiderstände verwendet, von denen jeder einzelne mechanisch eingestellt wird, bis ein gewünschter Betriebswert und Sollwert erreicht ist. In der Praxis wird die vorläufige Einstellung im Fabrikstadium durchgeführt, entweder gemäß zuvor eingestellten Werten oder indem man Bohrexperimente durchführt und den Betrieb des Bohrgeräts testet und dann die Einstellung demgemäß vornimmt.
• Beim normalen Gebrauch des Geräts benötigt der Bohrarbeiter typischerweise andere Betriebsmoden und Betriebswerte als diejenigen, die in der Fabrik zuvor eingestellt werden. Einstellwiderstände werden folglich auf unterschiedliche Weisen eingestellt, was in einigen Fällen zu einem schlechten und ineffizienten Betrieb führt. Da diese Einstelleinrichtungen keine klare feste Anfangsposition aufweisen, ist die Wiedereinstellung des Geräts auf die ursprünglichen Sollwerte mühsam und kompliziert und verursacht Kosten und vergeudet Arbeitszeit. Zusätzlich ist schlecht eingestelltes Gerät weniger produktiv und folglich kostspielig im Gebrauch.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Anordnung bereitzustellen, die ermöglicht, daß Bohrwerte zu Beginn einfach und leicht eingestellt werden, und die auch ermöglicht, daß die Bohrwerte falls erforderlich justiert werden, während die Anfangssollwerte nichtsdestoweniger einfach und leicht gespeichert werden können.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen elektronischen Basis-Sollwertspeicher umfaßt, in dem die Sollwerte der Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen permanent programmiert sind und aus den die Steuereinheit sie lesen kann; einen gesonderten elektronischen Bediener-Sollwertspeicher, in dem der Bediener gewünschte Sollwerte für die Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen mittels der Sollwert-Einstelleinrichtung speichern kann und aus dem die Steuereinheit die Betriebsparameterwerte auslesen kann, die vom Bediener für jede Betriebseinrichtung so eingestellt ist, wodurch der Bediener die Betriebsparameterwerte jedes der Speicher zur Steuerung der Betriebseinrichtung auswählen kann.
• Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die Steuereinrichtung einen gesonderten Basis-Sollwertspeicher aufweist, in dem die Basissollwerte der verschiedenen Betriebsparame ter, die sich zuvor als geeignet erwiesen haben, im Fabrikstadium programmiert sind. Ein anderer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die Steuereinrichtung umfaßt: einen gesonderten Bediener-Sollwertspeicher, in den der Bohrarbeiter gewünschte Sollwerte von einem Steuergerät, wie z. B. einer Tastatur, einspeisen kann, um die gewünschten Betriebsparameter zu realisieren. Noch ein anderer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die Betriebsparameter auf die in der Fabrik eingestellten ursprünglichen Werte rückgesetzt werden können, indem die Parametersollwerte wiedereingeführt werden, die im Basis-Sollwertspeicher gespeichert sind. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Anordnung weiter eine gesonderte Diagnoseeinheit, die das Funktionieren der eingestellten Parameter überwachen kann, so daß herausgefunden wird, wenn die Einstellungen geeignet sind. Dies ermöglicht, daß jegliche unlogischen oder fehlerhaften Vorgänge ermittelt werden.
• Ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung ist, daß die Betriebsparameter des Geräts in der Fabrik leicht und einfach auf eine gewünschte Weise eingestellt werden können, indem lediglich der Basis-Sollwertspeicher auf der Grundlage von gewonnenen Erfahrungen geeignet programmiert wird. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist, daß es für den Bediener leicht ist, verschiedene Parametersollwerte auszuprobieren, indem er sie gemäß seiner Wünsche variiert. Wenn das Endergebnis nicht zufriedenstellend ist, können die ursprünglichen Basiseinstellungen rückgesetzt werden, indem die im Basis- Sollwertspeicher gespeicherten Sollwerte lediglich wieder eingeführt werden. Die gesamte Einstellprozedur und das Testen der Parameter des Geräts sind folglich einfach und Sollwerte, die sich als geeignet erwiesen haben, können einfach und schnell rückgesetzt werden.
• Die Erfindung wird vollständiger mit Bezug auf die angefügte Zeichnung beschrieben, in der die Blockabbildung die Anordnung gemäß der Erfindung veranschaulicht.
• Die Blockabbildung der Zeichnung veranschaulicht die Anordnung gemäß der Erfindung, die umfaßt: eine elektronische Steuereinheit 1; eine Sollwert-Einstelleinrichtung zum Einstellen von Betriebsparametern, wie z. B. eine Tastatur 2, die die Steuereinheit steuert; einen Basis-Sollwertspeicher 3, der mit der Steuereinheit verbunden ist oder in ihr angeordnet ist; und einen Bediener-Sollwertspeicher 4 zum Speichern der vom Bediener gewünschten Sollwerte. Die Steuereinheit 1 ist weiter so angeordnet, daß sie Betriebseinrichtungen 6 steuert, z. B. durch eine gesonderte Betriebseinheit 5, die für die Steuerung jeder Betriebseinrichtung 6 vorgesehen ist. Die Betriebseinrichtung 6 kann ein Hydraulikzylinder, ein Drehmotor für einen Gesteinsbohrer, eine Schlagmaschinenanordnung, ein Vorschubmotor oder eine andere Vorrichtung sein, die mit dem Betrieb des Auslegers oder des Gesteinsbohrers in Verbindung steht. Die Betriebseinheit 5 wiederum kann entweder nahe bei den Betriebseinrichtungen montiert oder an ihnen angebracht sein, oder sie kann in einem gesonderten Raum angeordnet sein, der für die Betriebseinrichtungen auf dem Träger des Bohrgeräts vorgesehen ist, wodurch die Betriebseinheit mit den Betriebseinrichtungen 6 durch z. B. Hydraulikschläuche oder dergleichen in Verbindung steht, um sie zu betreiben und zu steuern. Diese Technik ist an sich wohlbekannt und für Fachleute offensichtlich und wird deshalb nicht näher beschrieben.
• Wenn das Gerät hergestellt wird, programmiert der Hersteller den Basis-Sollwertspeicher 3 der Steuereinheit 1, so daß sie bei Verwendung der Steuereinheit die Steuer- und Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen vom Basis- Sollwertspeicher 3 erhält. Dies kann entweder dadurch ausgeführt werden, indem man sie direkt aus dem Basis-Sollwertspeicher ausliest oder indem die Werte von dem Basis-Sollwertspeicher 3 entweder in den Bediener-Sollwertspeicher 4 oder in einen gesonderten Steuerspeicher übertragen werden, der in der Steuereinheit 1 vorgesehen ist. Die Verwendung von in einem Speicher gespeicherten Daten ist an sich bekannt und wird deshalb nicht näher beschrieben.
• Wenn der Bediener, d. h. der Bohrarbeiter wünscht, die Sollwerte zu ändern, kann er sie durch die Tastatur 2 in den Bediener-Sollwertspeicher 4 einspeisen. Werte, die vom Bediener nicht geändert worden sind, werden folglich aus dem Basis-Sollwertspeicher erhalten, und Werte, die geändert worden sind, werden aus dem Bediener-Sollwertspeicher erhalten. In der Praxis kann dies z. B. ausgeführt werden, indem man die in dem Basis-Sollwertspeicher gespeicherten Werte in den Bediener-Sollwertspeicher überträgt, wonach der Bediener diese Sollwerte ändert, so daß sämtliche Sollwerte aus dem Bediener-Sollwertspeicher gelesen werden oder in den gesonderten Steuerspeicher übertragen werden, der möglicherweise in der Steuereinheit 1 vorgesehen ist.
• Wenn die Sollwerte aus irgendeinem Grund auf eine derartige Weise eingestellt sind, daß das Bohren schlecht arbeitet, können die Basiseinstellungen leicht auf eine derartige Weise rückgesetzt werden, daß die Steuereinheit wieder beginnt, die in dem Basis-Sollwertspeicher gespeicherten Sollwerte zu verwenden, indem ein spezieller Sollwertbefehl von der Tastatur 2 eingegeben wird.
• Die Abbildung veranschaulicht auch das Diagnostizieren des Steuervorgangs. Eine Diagnoseeinheit 7 vergleicht die Steuerwerte, die vom Bediener durch ein Steuerelement 8 eingegeben werden, wie z. B. einen Joystick, mit den tatsächlichen Werten der Steuerwerte, die den Betriebseinrichtungen von der Steuereinheit zugeführt werden. Die Diagnoseeinheit 7 ist verbunden, um den Steuerwert, der einer Steuerleitung 9 durch das Steuerelement 8 zugeführt wird, und den Einstellwert, der einer Einstelleitung 10 für die Betriebseinrichtungen durch die Steuereinheit oder die Betriebseinheit zugeführt wird, zu überwachen. Die Diagnoseeinheit überwacht diese Werte und zeigt den Betrieb durch ein gesondertes Anzeigeelement 11 an. Dieses Anzeigeelement kann z. B. ein Blinklicht, wie z. B. eine LED-Anzeigeeinrichtung mit einer zum Steuerwert des Steuerelementes oder zum Unterschied zwischen dem Steuerwert und dem Einstellwert proportionalen Blinkfrequenz sein. Sie kann auch eine Lichtreihe, die aus LED-Anzeigeeinrichtungen besteht, die hintereinander angeordnet sind, eine Skalenanzeigeeinrichtungsanzeige, eine Bildröhrenanzeige usw. sein. Das Diagnostizieren kann z. B. auf eine solche Weise ausgeführt werden, daß die wirkliche Betriebseinrichtung nicht verwendet wird, sondern daß der Steuerwert des Steuerelementes bloß mit dem Einstellwert verglichen wird, der den Betriebseinrichtungen von der Steuereinheit oder der Betriebseinheit zugeführt wird. Wenn sich die Werte voneinander um mehr als z. B. durch einen vorbestimmten maximalen Differenzwert unterscheiden, kann das Anzeigeelement 11 die Differenz z. B. durch Schalten von Blinklicht zu kontinuierlichem Licht oder umgekehrt anzeigen oder auf irgendeine andere Weise anzeigen, daß der Steuerwert des Steuerelementes 8 und der sich ergebende Einstellwert der Betriebseinrichtung nicht miteinander übereinstimmen. Es ist dadurch leicht, zu ermitteln, daß es einen Fehler im Gerät gibt. Wenn gewünscht kann die Diagnoseeinheit auch mit einer Einrichtung zum Anzeigen versehen sein, ob der Fehler beispielsweise in der Steuereinheit oder in der Betriebseinheit liegt. Dies kann durch Diagnostizieren des Betriebs jeweils einer Steuervorrichtung ausgeführt werden, wodurch es leichter ist, den Fehler zu lokalisieren.
• Die Erfindung ist anhand eines Beispiels oben beschrieben und in der Zeichnung dargestellt worden und ist keineswegs auf dieses Beispiel beschränkt. Der Betrieb und die gegenseitige Verbindung der Speicher und die Einbringung von Parametern, die in den Speichern in der Steuereinheit eingestellt werden, können auf verschiedene Weisen verwirklicht werden. Eine Übertragung zwischen dem Basis-Sollwertspeicher und dem Bediener-Sollwertspeicher kann auch entweder von einer Tastatur durchgeführt werden oder indem man einen gesonderten Schalter verwendet, mit Hilfe dessen jeder der Speicher in Verwendung genommen werden kann. Die Sollwerte der in den Speichern gespeicherten Betriebsparameter können dem Bediener auf einer gesonderten Anzeigeeinheit in einer geeigneten Form angezeigt werden, so daß der Bediener die Basissollwerte und die Werte vergleichen kann, die er selbst eingestellt hat, wenn er es so wünscht.

Claims (4)

1. Anordnung für eine Steuereinrichtung bei einem Gesteinsbohrgerät, umfassend mindestens ein Steuerelement (8) zum Steuern von Betriebseinrichtungen (6) eines Gesteinsbohrers; eine mit dem Steuerelement (8) verbundene elektronische Steuereinheit (1) zum Steuern der Betriebseinrichtungen (6) auf der Grundlage eines Steuersignals von dem Steuerelement (8); eine Sollwert-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Vorgänge der Steuereinheit (1); und eine Einrichtung zum Einstellen der Betriebsparameter jeder Betriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung umfaßt: einen elektronischen Basis-Sollwertspeicher (3), in dem die Sollwerte der Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen permanent programmiert sind und aus dem die Steuereinheit (1) sie auslesen kann; einen gesonderten elektronischen Bediener-Sollwertspeicher (4), in dem der Bediener gewünschte Sollwerte für die Betriebsparameter der verschiedenen Betriebseinrichtungen mittels der Sollwert-Einstelleinrichtung speichern kann und aus dem die Steuereinheit (1) die für jede Betriebseinrichtung so vom Bediener eingestellten Betriebsparameterwerte auslesen kann, wodurch der Bediener die Betriebsparameterwerte von jedem der Speicher (3, 4) für die Steuerung der Betriebseinrichtungen (6) wählen kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Einstelleinrichtung für die Betriebsparameter eine Tastatur (2) ist, mittels der die Wahl des Speichers für die Steuereinheit (1) und das Einstellen der Betriebsparameter im Bediener-Sollwertspeicher (4) gesteuert werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Sollwertspeicher (3) und der Bediener- Sollwertspeicher (4) als Einheit mit der Steuereinheit ausgebildet sind und daß der Basis-Sollwertspeicher (3) in Verbin dung mit der Herstellung des Geräts programmiert ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jede Betriebseinrichtung (6) eine von der Steuereinheit (1) gesteuerte Betriebseinheit (5) zum Steuern der Betriebseinrichtung umfaßt, daß sie weiter umfaßt: eine gesonderte Diagnoseeinheit (7), die mit einer Steuersignalleitung (9) des Steuerelementes (8) und mit einer Einstelleitung (10) der Betriebseinheit (5) zur Betriebseinrichtung verbunden ist, daß die Diagnoseeinheit (7) den Steuerwert in der Steuersignalleitung (9) mit dem Einstellwert in der Einstelleitung (10) zwischen der Betriebseinheit (5) und der Betriebseinrichtung (6) vergleicht und mittels eines Anzeigeelementes (11) anzeigt, wie der Einstellwert und der Steuerwert einander entsprechen.