NO142361B - Anordning for automatisk vinkelinnstilling av en foering for en fjellboremaskin som er forskyvbar langs foeringen - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for automatisk vinkelinnstilling av en føring for en fjellboremaskin som er forskyvbar langs føringen, mens føringen er anordnet vinkelinnstillbart på en bom som bæres svingbart av en undervogn og er forsynt med drivorganer for vinkelinnstillingen av for det første bommen i forhold til undervognen og for det annet av føringen i forhold til bommen, idet en styringsanordning er tilforordnet drivorganene og bestemmer vinkelinnstillingen av føringen, hvilken styringsanordning automatisk tilpasser seg efter en skal-verdi.

Slike fjellboremaskiner blir anvendt for boring i

fjell for å utføre snitt i grunnen langs fastlagte plan som dan-

ner grensene for den masse eller det område som skal drives ut. Slike snitt kan frembringe en skråttliggende flate som er sta-

bil og dermed sikker og vedlikeholdsfri. For dannelse av slike flater blir det boret et antall parallelt forløpende hull i li-

ten avstand fra hverandre til en fastlagt dybde. Efter fylling av hullene med sprengladninger og påfølgende sprengning oppstår det et rent snitt i grunnen, hvilket fører til en i det vesent-

lige glatt og spaltefri flate. Ved fremstilling av slike flater er det spesielt viktig at de med kort avstand fra hverandre an-bragte sprenghull blir boret parallelt og ligger i samme plan for å sikre at det ved sprengningen fremkommer en glatt eller jevn spaltning. For dette formål må føringen for fjellboremaskinen hver gang på nytt innstilles i riktig vinkelstilling spesielt i forhold til vertikalen, hvilket skjer med en tilsvarende retningsstyring ved hjelp av hvilken denne innstilling styres i avhengighet av måleverdiene fra tilhørende måleinnretninger.

Ved en kjent retningsstyring av innledningsvis angitte

art er det anordnet elektrisk virkende vinkelfølere i dreie-

eller svingeleddene på bommen og føringen, for angivelse av sty-

ringens øyeblikkelige verdi eller ER-verdien. Denne anordning av vinkelfølerne gjør det imidlertid nødvendig å bruke svinge-

lagre som er vesentlig større enn normalt. Dessuten kreves det alt efter graden av svingning eller bevegelighet et tilsvarende høyt antall vinkelfølere hvis målefeil inngår i styringens nøy-aktighet. Videre kan dette flertall vinkelfølere i styrekretsen føre til ukontrollerbare svingningsfprløp, hvorved innstillingens stabilitet kommer i fare.- Ytterligere er det ved den kjente retningsstyring for hver ny innstilling av føringen og dermed fjellboremaskinen, alltid nødvendig å foreta en horisontal oppretting av undervognen, for at tilsvarende referanseverdier skal være forhånden. Dette fører imidlertid til at innstillingsfor-løpet krever betydelig tid.

I motsetning til ovenstående er det en oppgave for

denne oppfinnelse å utforme retningsstyringen slik at den automa-tiske vinkelinnstilling av føringen blir mulig på enkel måte uten forutgående vertikalinnstilling av undervognen.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved

hjelp av de nye og særegne trekk som er angitt i patentkrav 1..

Da ifølge oppfinnelsen styringsprosessen avledes umid-delbart av ER-innstillingen av føringen i forhold til vertikalen, hvilket er uavhengig av markskråningen og dermed av den aktuelle stilling av undervognen, er vinkelinnstillingen av føringen ikke berørt av stillingen av undervognen i forhold til vertikalen,

slik at en tilsvarende oppretting eller innstilling av undervognen bortfaller. Derved kan føringens vinkelinnstilling foretas raskt. Da en referanseinnstilling av undervognen bortfaller, elimineres også dermed tilknyttede innstillingsfeil slik at styringsnøyaktig-heten og dermed borenøyaktigheten spesielt for skråttløpende bore-hull blir forbedret. Videre er løsningen ifølge oppfinnelsen uavhengig av arten og antallet av de mellom føringen og undervognen beliggende svingeledd slik at løsningen er mangesidig og også kan brukes for vinkelinnstilling av flere boremaskiner montert med separate bommer på samme undervogn.

For fjellboremaskiner er det riktignok i og for seg kjent å foreta vinkelinnstilling ved hjelp av en pendel som er svingbar om to innbyrdes vinkelrette akser (US-patent 3.469.322). Her dreier det seg imidlertid om en ren indikatorinnretning som

ikke tjener som giver for en automatisk styring, men bare for manuell innstilling av en boremaskin i avhengighet av det avleste pendel-

utslag.

Videre er det i og for seg kjent å opprette en undervogn eller en bæreramme for fjellborings- eller dypboringsutstyr ved hjelp av lodd, libeller eller pendler, på manuell eller automatisk måte (tysk patent 1.902.190 og US-patent 2.761.666).

Disse kjente metoder tjener imidlertid bare til en tilsvarende innstilling av undervognen eller bærerammen seiv og ikke til innstilling av en anordningsdel så som en boremaskinføring, som er flerdobbelt svingbart eller bevegelig forbundet med undervognen .

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er angitt

i patentkrav 2.

I den følgende beskrivelse skal oppfinnelsen forklares nærmere under henvisning til to utførelseseksempler som er vist på tegningene, hvor: Figur 1 er et forenklet sideriss av et mobilt fjellboreaggregat av kjent type med føringer for styring av fiellbore-maskiner som kan forskyves frem og"tilbake på føringene.

Figurene 2 og 3 viser det samme fjellboreaggregat som på

figur 1 sett henholdsvis ovenfra og bakfra.

Figur 4 viser et prinsippskjerna for en første utførelsesform

av oppfinnelsen for innstillingen og parallell-

føringen av de på figurene 1 til 3 viste føringer.

Figur 5 viser et prinsippskjerna for en annen utførelsesform.

Det på figur 1, 2 og 3 viste fjellboreaggregat er av konvensjonell type. Det har for sine bevegelser på arbeidsplas-sen en undervogn 2 som går på belter 1. Denne undervogn har i denne utførelse to utliggere eller bommer 3 med horisontalledd 3a, 3b og et vertikalledd lia som sammen med horisontalleddet 3a er anordnet ved undervognen 2. Dermed kan bommene 3 svinges side-veis i forhold til undervognen 2 og kan samtidig heves og senkes i forhold til denne. Bommene har på sin frie ende hver en føring 4 i form av en skinne eller lignende, for hver sin fjellboremaskin 5 som er forskyvbar langs den tilhørende føring 4 og derved tjener til å muliggjøre den nødvendige fremmatning av en borstang 6.

De to føringer 4 er montert på bommene 3 på slik måte

at de er svingbare i to plan som står vinkelrett på hverandre, henholdsvis for tipping og dreining i forhold til en loddlinje gjennom svingeaksen for vedkommende føring. De her vilkårlig valgte betegnelser "tipping" og dreining" i de to nevnte plan som dan-

ner en rett vinkel med hverandre og de tilsvarende vinkler fremgår av figurene 1 og 3, hvor tippevinkelen og dreievinkelen er betegnet med henholdsvis - y og -Y • Disse vinkler ligger altså

i hvert sitt av de to plan. I disse plan er føringene 4 svingbare ved hjelp av hydrauliske drivorganer 7 og 8, hvorav drivorganet 7 tjener til bevegelsen i tippeplanet, mens drivorganet 8 bevirker bevegelsen i dreieplanet. De to drivorganer samvirker med ikke nærmere beskrevne hydraulikkanordninger for manøvrering av bommene 3 ved hjelp av oljetrykk fra en eller flere pumper fortrinnsvis plassert på undervognen 2.

Da foreliggende anordning tjener såvel til innstilling som til parallellbevegelse av en føring for et arbeidsorgan,

dvs. fjellboremaskinen, montert på denne, og da det ved den her beskrevne utførelse er anordnet to slike føringer 4 for to fjellboremaskiner 5, hver av hvilke føringer både skal innstilles for seg og skal forflyttes parallelt mellom forskjellige arbeids-steder, må det brukes to innbyrdes samarbeidende anordninger. Følgelig har disse anordninger givere ng sammenligningsenheter som er koblet til drivorganene 7,8 for hver føring og er forbundet med hverandre samt avgir signaler i avhengighet av stillingen av bommene 3 og/eller føringene med sikte på automatisk innstilling av hver føring i bestemt sideretning i forhold til loddlinjen.

Prinsippskjemaene på figur 4 og 5 for aggregatet i henhold til figurene 1-3, viser styrekretsene for bevegelsen av en av de to føringer 4 i dreieplanet og i tippeplanet for føringen. De to kretser 15 og 16 inneholder en felles helningsvelger 17 som tjener til innstilling av skråstillingen av føringen i forhold til loddlinjen og avgir enten kontinuerlige eller trinnlignende signaler (f.eks. analoge henholdsvis digitale signaler) . Signaler som kommer fra en tilhørende sideretningskrets 9, 10, 11 henholdsvis 9,10 for den ønskede parallellføring, blir demodulert i styrekretsene 15,16, filtrert i et lavpassfilter og kombinert med signaler fra helningsvelgeren 17. Dette gir et skal-verdisignal for skråstillingen av føringen i dreieplanet henholdsvis et skal-verdisignal for skråstillingen av føringen i tippeplanet for avgivelse til sammenligningsenheter 18 henholdsvis 19 som hører til de respektive styrekretser 15 og 16. Sammenligningsenheter) 18 i kretsen 15 avgir et styresignal til en magnetventil for styring av det hydrauliske drivorgan 8 som så inn-stiller føringen 4 i dreieplanet til den ønskede verdi. For dette formål er det på føringen 4 montert et vinkelfølsomt giverelement som arbeider med loddlinjen som referanse, i dette eksempel en pendelgiver 20 som påvirkes av vinkelen i dreieplanet og avgir tilbake til sammenligningsenheten 18 et signal behandlet på egnet måte.

Tilsvarende frembringer samtidig sammenligningsenheten 19 i styrekretsen 16 for føringen 4 et styresignal som påvirker

en magnetventil for det hydrauliske drivorgan 7 slik at dette organ beveger føringen i tippeplanet til den ønskede stilling. Også her er det anordnet et vinkelfølsomt giverelement, nemxig en pendelgiver 21 på føringen for frembringelse av et signal svarende til tippevinkelen i dette plan, hvilket signal blir tilbakeført til sammenligningsenheten 19 efter egnet behandling.

En pendelgiver er som kjent en vinkelgiver som er forsynt med en pendel, dvs. et innstillingslodd som er bevegbart i vedkommende plan og hvis vinkelstilling blir omdannet til et elektrisk signal svarende til vinkelen. Pendelgiverne 2C, 21 kan prinsipielt også være montert på fjellboremaskinen 5 i hvert av de to vinkelrette plan som føringen 4 er bevegbar i.

Den egentlige innstilling av vinkelen av føringen i forhold til loddlinjen skjer slik det fremgår av ovenstående, ved hjelp av helningsvelgeren 17. Innstillingen av sidevinkelen, dvs. den ønskede parallellføring, skjer ved hjelp av en velge-anordning for den ønskede sideretning forbundet med et retnings-givende instrument, i dette tilfelle en kursgiver 9 henholdsvis .12.

I prinsippet arbeider en sideretningsinnstillingsanordnin av den art som er vist på figur 4 i likhet med et ildledningsanlegg for fartøyartilleri. Kursgiveren 9 er det element som er avgjørende for bestemmelsen av sideretningen (peiling) og kan i og for seg være av ulike konstruksjoner. Kursgiveren kan f.eks. bestå av et kompass og kan være forsynt med et i en manøverkasse dreibart montert kompasshus med følgeviser (efterløpende), som kan påvirkes utenfra ved hjelp av en transmisjon med tannhjul og et utvekslingsforhold på 1:-1. Ved hjelp av denne transmisjon står følgeviseren i forbindelse med vrideren på en resolver 10 slik at dreining av resolvervrideren med urviserretningen bevirker en dreining av følgeviseren mot urviserretningen og omvendt. Som det fremgår av retningsangivelsene på figur 2, tilsvarer referansestillingen av resolvervrideren og følgeviseren boreaggregatets lengderetning rett fremover.

Det ovenfor og i det følgende angitte utvekslingsforhold 1:-1 som er negativt, har sammenheng med den nettopp beskrevne motsatte bevegelse av følgeviseren og resolvervrideren. Resolveren 10 og andre nedenfor angitte resolvere omdanner en mekanisk eller elektrisk påtrykket vinkel til en mekanisk eller elektrisk angitt trigonometrisk vinkelfunksjon eller omvendt,

og blir i det følgende for enkelhets skyld betegnet "resolver".

På figurene 4 og 5 som skal beskrives videre nedenfor, er mekaniske verdi- eller størrelsesoverføringer vist med dobbelt strek og elektriske verdi- eller størrelsesoverføringer vist med enkelt strek.

Indikatorhuset for kursgiveren 9 er fortrinnsvis forsynt med en festeanordning for et kikkertsikte eller et tilsvarende apparat for nøyaktig sikting, for å lette innstillingen i sideretningen, f.eks. bestemt i forhold til retningsmerker i terrenget, merkestenger e.l. Siktet skal da ved hjelp av festeanordningen være stivt forbundet med indikatorhuset og skal ha en null- eller referansestilling rett fremover i lengderetningen av undervognen. Det vil si at en betegnelse eller angivelse på indikatorhusets skala, f.eks. N(nord), peker nøyaktig fremover i undervognens lengderetning.

Med hensyn til de vinkler a, 5 og f angitt på figur 2 leverer en elektrisk giverdel i kursgiveren 9 signalspenninger til resolveren 10 som er et mål for vinkelen (6+iJj) . Når kurs-giverviseren eller -nålen peker nøyaktig på den nevnte beteg-

nelse N på skalaen, så er (8+iJj)=0 da i så fall undervognens sideretning (peiling) er lik null.

For at det efter resolveren 10 skal fremkomme et sig-

nal som er et mål bare for vinkelen \ p, som er sideretnings-vinkelen av føringen 4 i forhold til den nevnte lengderetning rett fremover av undervognen, må ved en anordning med kobling i henhold til figur 4, først siktet og som følge derav også kurs-giverens 9 indikatorhus innstilles på den ønskede sidevinkel og låses der. Så dreies vrideren på resolveren 10 slik at følge-viseren i kursgiverindikatoren viser den samme retning som viseren i kursgiverindikatoren. I denne stilling blir resolvervrideren låst. Efter at dette er gjort, gir anordningens innstilling referanseverdier for alle fremtidige retningsendringer av

boreaggregatet så lenge den ønskede innstilte sideretning skal bibeholdes. Dette betyr at det signal som fremkommer efter

■resolveren 20, alltid representerer et mål for vinkelen 10 uavhengig av hvordan hele undervognen blir dreiet.

Innstillingen av føringenes 4 peiling eller sideretning ved hjelp av en anordning som vist på figur 4, kan lettest forklares hvis man antar at siktet med indikatoren for kursgiveren 9 og dennes følgeviser og dermed også vrideren på resolveren 10, alle peker rett fremover i boreaggregatets lengderetning. Kurs-giverens nål eller viser danner da en vinkel ( 8+ ty) med denne lengderetning og dermed også med følgeviseren. Dreies nå siktet sammen med kursgiverindikatoren en vinkel (-iJj) , slik at den peker

i den ønskede sidevinkelretning av føringene 4, så viser kurs-givernålen fortsatt vinkelen (8+i)j) i forhold til kursgiverindi-katorens skala, men inntar selv vinkelen 3 i forhold til følge-viseren og lengderetningen fremover fra undervognen. Hvis vrideren på resolveren 10 nå dreies slik at retningen av følge-viseren faller sammen med indikatornålens retning, dvs. overens-stemmende med vinkelen -8, fordi følgeviseren og resolvervrideren

beveger seg motsatt, så subtraherer resolveren vinkelen 8 fra kursgiververdien, hvorved det bevirkes at det fra resolveren 10 avgitte signal inntil en ny innstilling blir foretatt, er et mål for vinkelen uavhengig av sidedreiningsbevegelserie av undervognen 2, dvs. av boreaggregatet.

Hvis det ikke er nødvendig med siktet for/ innstilling av en skal-verdi for sideretningen eller peilingen, fordi denne vinkelverdi er kjent, da kandenne vinkelverdi direkte innstilles

.med vrideren på resolveren 10. Den koblede følgeviser blir da medført til skal-verdien på kursgiverindikatorskalaén. Herunder er siktet overhodet ikke nødvendig og tjener derfor bare til innstilling av sidevinkler som det foreligger .referansepunkter til

i det omgivende terreng.

Ved det ledd eller lager som hver bom 3 er forbundet med boreaggregatets undervogn med, er ved utførelsen på figur 4 en resolver 11 anbragt slik at den avføler bommens dreie- eller svingevinkel i terrengplanet (kjøreplanet) i forhold til undervognen. Denne resolver 11 er ikke vist på figurene 1-3, men derimo<i >på figur 4. I denne resolver blir dessuten vinkelen a. Q addert til den vinkelverdi som kommer fra resolveren 10 og av summen dan-nes sinus og kosinus. Sinus-verdien av summen blir tilført til en styrekrets 15 for dreiebevegelsen av føringen 4 og kosinus-verdien blir tilført en annen styrekrets 16 for tippebevegelsen av føringen. Inngangssignalene til de to styrekretser 15 og 16 er derfor henholdsvis K-^sin (a0+ijj) og kos (aQ+iJ>) og utgjør referanseverdiene for dreie- henholdsvis tippeinnstillingen av føringen, idet K, er en konstant.

I utførelsen på figur 4 består sideretningselementene således for en dels vedkommende av de elementer som samvirker med kursgiveren 9 på undervognen og til hvilke i første rekke resolveren 10 hører med, og for det annet av resolveren 11 som er montert ved leddene mellom hver bom 3 og undervognen 2 og måler henholdsvis avgir vinkelen mellom vedkommende bom og undervognen. Denne anordning kan anvendes ved tilnærmet vannrett stilling av undervognen, nemlig når det på grunn av mindre avvikelser fra denne stilling, f.eks. som følge av skrånende terreng e.l., sikres en for praktiske behov tilstrekkelig nøyaktig sideinn-stilling av føringene 4. Dette har den fordel at det er tilstrekkelig med en eneste kursgiver anbragt på undervognen, for flere føringer 4.

Er det derimot ønskelig med en anordning som er full-stendig uavhengig av terrengskråninger, og også er anvendbar ved tilnærmet vilkårlig skråstilling av undervognen i forhold til et horisontalt plan, så passer utførelsen i henhold til figur 4.

Ved denne utførelse er det montert en kursgiver 12

i hver enkelt føring, idet kursgiveren enten er plassert på føringen selv eller på en forlengelse av denne, eventuelt på vedkommende fjellboremaskin, og kursgiveren er orientert slik at den direkte angir retningen av det plan i hvilket føringen 4 blir beveget eller tippet.

Ved den innledende innstilling av parallellføringen

ved hjelp av målpunkter eller retningsmerker i det omgivende terreng, må undervognen 2 stå vannrett og i det minste én bom 3 må være rettet nøyaktiq fremover i undervognens lengderetning. Derefter blir den videre innstilling foretatt på samme måte som

i den først beskrevne utførelsesform. Det skal imidlertid nevnes at resolvervrideren for de to føringer 4 kan være felles og derfor forbundet med de resolvere 10 som er anordnet for de to føringer.

Ved en innstilling som skjer efter en forut gitt kurs eller retning, går man frem slik som i det beskrevne^eksempel.

Da resolveren 11 i dette tilfelle faller bort, trenger man for parallellføringen i dette tilfelle ingen horisontal oppstilling av undervognen.

Prinsippskjemaet på figur 5 gjelder bare en av de to

føringer 4 og også denne anordning arbeider i prinsippet omtrent som et ildledningsanlegg for fartøyartilleri i overensstemmelse med det som fremgår av figur 4.

Kursgiverne 12 er stivt forbundet med føringen 4 og

beveger seg i enhver henseende sammen med denne. Følgelig er det ikke nødvendig med noen kardan-opphengning eller annen form for pendlende opphengning eller stabilisert plattform. De indi-

viduelle koordinatsystemer for giverne 12 er derfor ubevegelige i forhold til føringen 4, men er bevegelige i forhold til lodd-

linjen og til tyngdekraftfeltet og jordens magnetfelt, hvilket innebærer at tilsvarende omregning er nødvendig for å få sig-

naler til innstilling av føringen i en bestemt sideretning eller peiling.

Moderne måleinnretninger for måling av de jordmagnetiske feltkomponenter (hvor jo bare vinkelen og den relative størrelse av komponentene i forhold til hverandre trenger å måles) er små og mekanisk motstandsdyktige og kan lett monteres om nød-

vendig på gummiputer eller andre støtdempere av enkel konstruk-

sjon.

Claims (2)

1. Anordning for automatisk vinkelinnstilling av en føring for en fjellboremaskin som er forskyvbar langs føringen, mens føringen er anordnet vinkelinnstillbart på en bom som bæres svingbart av en undervogn og er forsynt med drivorganer for vinkelinnstillingen av for det første bommen i forhold til undervognen og for det annet av føringen i forhold til bommen, idet en styringsanordning er tilforordnet drivorganene og bestemmer vinkelinnstillingen av føringen, hvilken styringsanordning automatisk tilpasser seg efter en skal-verdi, karakterisert ved at styringsanordningen er forsynt med en retningsfølsom pendelgiver (20, 21) for hvert av drivorganene (7, 8), hvilken pendelgiver er anbragt på føringen (4) eller på fjellboremaskinen (5) og er bestemmende for deres direkte vinkelinnstilling i forhold til vertikalen uavhengig av vinkelinnstillingen av bommens (3) horisontalledd (3a, 3b).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vinkelen mellom føringen (4) og vertikalen er innstill-bar med en helningsvelger (17).