DE2447935A1

DE2447935A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines gesteinsbohrers

Info

Publication number: DE2447935A1
Application number: DE19742447935
Authority: DE
Inventors: Aulis Dipl Ing Holmala; Roger Nylund
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1973-10-09
Filing date: 1974-10-08
Publication date: 1975-04-17
Also published as: JPS5078502A; IT1021726B; US3971449A; FR2246720B3; AT333227B; CH589215A5; ATA810774A; AU7413474A; SE411240B; FR2246720A1; GB1462708A; SE7412668L; CA1009669A

Description

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DR.-ING. VON:KlFISLER:DR.-rNG. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH DIPL-ING. SELTING

5 KÖLN !,ÜEICHMANNHAUS

7. Okt. 1974 Sch-DB/Ko

Oy Tampella Ab, Tampere / Finnland

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Gesteinsbohrers'

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von die Bohrarbeit hervorrufenden Punktionen einer Gesteinsvollbohrmaschine, z.B. der Rotationsgeschwindigkeit und der Vorschubkraft des Bohrmeißels, so daß die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels ihren Maximalwert erreicht, wobei der in das Gestein eindringende Teil des Bohrmeißels der Maschine Rollen aufweist, die von einer zur Eindringrichtung rechtwinkligen Achse getragen werden. Eine solche Bohrmaschine dient beispielsweise zum Tunnelvortrieb oder wird als Tiefbohrmaschine eingesetzt, die zur Herstellung senkrechter Ventilations- oder Förderbohrungen od.dgl. im Bergbau Verwendung findet..

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Beim Bohren von Gestein mit einer Vollbohrmaschine wird das Ergebnis durch strukturelle Verhältnisse, Führungs- und .Regelmessungen und Eigenschaften des Gebirges selbst beeinflußt. Der Gebirgsbruch, das ist die Eindringgeschwindigkeit, hängt von dem Abstand der Hartmetallzähne auf konischen Meißeln, ihrer Gestalt, den Abmessungen der Meißel und der zur Verfügung stehenden Kraft und Vorschubkraft ab. Wenn diese Merkmale richtig aufeinander abgestimmt sind, dann richtet sich die Eindringgeschwindigkeit im wesentlichen nach den Steuerungsmaßnahmen, die auf die Maschine einwirken. Zur Erzielung der besten Eindringgeschwindigkeit sollen die Hartmetallzähne mit ihrer gesamten Länge in das Gebirge eindringen und der Schneidkopf soll eine angemessene Rotationsgeschwindigkeit und DrehleJstung aufweisen. Die Eindringgeschwindigkeit wird durch Steuerung der Vorschubkraft und der Rotationsgeschwindigkeit beeinflußt.

Bei bekannten Gesteinsvollbohrmaschinen sind die Vorschubkraft und die Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels nicht automatisiert, und der Bedienungsmann steuert sie nach bestem Vermögen, um die vorteilhafteste Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels zu erzielen. Ist die Vorschubkraft zu niedrig, so dringen die Spitzen der Zähne des Rollenmeißels nur teilweise in das Gestein ein. Wenn andererseits die aufgewandte Vorschubkraft zu groß ist, so wird die ganze Rolle unnötig kraftvoll gegen das Gestein gedrückt, wodurch ihre Lager hohen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Die Vorschubkraft des Bohrmeißels

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ist dann am vorteilhaftesten, wenn die Zähne des Rollenmeißels das Gestein mit ihrer ganzen Länge gerade angreifen und das Gestein in einer Tiefe zerspanen, die der Länge der Zähne entspricht. In diesem Falle werden die flachen Flächen der Rolle nicht gegen das Gestein gedrückt und die Lager nicht unmäßig beansprucht. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, den Bohrvorgang so zu steuern, daß diese Optimalverhältnisse beibehalten werden, weil dem Arbeiter kein Mittel zur Verfügung steht, das ihm anzeigt, wie der Bohrmeißel zu jeder gegebenen Zeit arbeitet. Ein weiterer.erschwerender und störender Faktor besteht in der unterschiedlichen Festigkeit des Gebirges.

Es wurden bereits Versuche gemacht, die das Problem lösen sollten, indem der Bohrmeißel mit Druckumwandlern ausgerüstet wurde, deren Information in ein Datenverarbeitungsgerät eingegeben wurde. All diese Versuche schlugen jedoch fehl, weil es keinen Druckumwandler gibt, der die bei einem Bohrmeißel herrschenden Verhältnisse aushält. Aufgabe der Erfindung ist es, das Problem auf vollkommen neue Art zu lösen. Die einzige Information, die man von Druokumwandlern erhält, ist die·Gesteinsfestigkeit und diese ist nicht direkt proportional zur Bohrbarkeit. Die Erfindung nutzt den Gedanken aus, daß bei Einstellung der Vorschubkraft und Rotatiohsgeschwindigkeit des Bohrmeißels auf einen Optimalwert die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels ebenfalls am höchsten ist.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß während der Bohrarbeit die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit, mit der der Bohrmeißel in das Gestein eindringt, geraessen wird und daß die Bohrfaktoren auf der Basis dieser Änderung so gesteuert werden, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels entweder auf Zunahme oder Abnahme eingeregelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet kontinuierlich die Änderung der Eindringgeschwindigkeit zur Messung der Bohrbarkeit des zerbohrten Materials, ohne daß hierzu teure und empfindliche Druckumwandler erforderlich sind. Außerdem läßt sich der Vorgang einfach automatisieren, indem die Vorschubkraft und die Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels immer auf ihrer günstigsten Einstellung gehalten werden oder, mit anderen Worten ausgedrückt, die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels auf ihrer Optimaleinstellung gehalten wird.

In vorteilhafter Weiterbildung wird die Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels so gemessen, daß in vorbestimmten Intervallen solche Wegstücke gemessen werden, die der Bohrmeißel in das Gestein eingedrungen ist und daß die so erhaltenen Werte miteinander verglichen werden. Auf diese Weise kann der Bohrvorgang so eingerichtet werden, daß die Bohrmaschine die Werte der Vorschubkraft und der Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels in bestimmten Intervallen prüft. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels kontinuierlich zu messen.

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Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird die Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels als Basis für die Steuerung der Bohrfaktofen derart genutzt, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels gesteuert wird und seine Rotationsgeschwindigkeit sich selbsttätig frei einstellen kann, indem die für die Rotation aufgebrachte Kraft konstant gehalten wird.

Es ist auch ein Verfahren zur Steuerung der Bohrfaktoren in der Weise möglich, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels gesteuert wird und seine Rotationsgeschwindigkeit sich selbsttätig frei einstellen kann, indem die Kraft zur Bohrraeißeldrehung konstant gehalten und in Kombination damit die Vorschubkraft des Bohrmeißels erzeugt wird. Eine solche konstante Kraftzufuhr bedeutet in der Praxis, daß bei Verringerung der Vorschubkraft des' Bohrmeißels seine Rotationsgeschwindigkeit zunimmt und umgekehrt. Dies entspricht den tatsächlichen Forderungen, weil weiches Gestein eine niedrige Vorschubkraft und hohe Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels erfordert, während für extrem hartes Gestein große Vorschubkraft und geringe Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels nötig sind.

Die Steuerungen der Bohrfaktoren können gemäß einer dritten Ausführungsmöglichkeit der Erfindung so durchgeführt werden, daß auf der Basis jeder Messung der Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels ein Korrektursignal an das Steuerorgan ' der Vorschubkraft des Meißels abgegeben wird. Dies

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kann vorteilhaft so erreicht werden, daß mit Hilfe des Korrektursignales eine Vorschubkraftkorrektur vorbestimmter .Größe erreicht wird. Dieses Korrektursignal erhöht oder verringert die auf den Bohrmeißel wirkende Vorschubkraft, oder die Korrektur ergibt sich durch Bestimmung der Richtung, in der die Vorschubkraft korrigiert wird.

Bei einer vierten vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit wird die Korrektur der Vorschubkraft des Bohrmeißels durch Vergleich der Änderung der Eindringgeschwindigkeit mit dem vorangegangenen Korrektursignal bestimmt.

Bei einer fünften zweckmäßigen Möglichkeit wird die Vorschubkraft so gesteuert, daß die spezifische Kraft einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet,oder, mit anderen Worten ausgedrückt, es wird versucht, die Optimaleinstellung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels zu erreichen, was durch Verwendung ofer höchstzulässigen spezifischen Kraft möglich ist, wobei die spezifische Kraft sich ergibt durch Bestimmung des Verhältnisses der verbrauchten durchschnittlichen Bohrkraft pro Zeiteinheit zu dem Wegstück, das der Bohrmeißel in der gleichen Zeiteinheit im Gestein zurückgelegt hat.

Auch kann die Vorschubkraft des Bohrmeißels vorteilhaft so gesteuert werden, daß sie den vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Gesteinsvoll-

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bohrmaschine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Bohrmaschine besteht aus einem Bohrmeißel, dessen in das Gestein eindringender Teil Rollen aufweist, die frei drehbar von einer zur Eindringrichtung rechtwinkligen Achse getragen werden, einem Antriebsmotor und einer Vorschubeinrichtung für den Bohrmeißel sowie einer Steuervorrichtung, die die Bohrfaktoren wie die Rotationsgeschwindigkeit und die Vorschubkraft des Bohrmeißels steuert, inn seine Eindringgeschwindigkeit auf ihren Optimalwert einzuregeln. Eine solche Gesteinsvollbohrmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für die Bohrfaktoren ein Meßorgan für die Änderung der Eindringgeschwindigkeit aufweist, daß ein Speicher vorgesehen ist, der speichert, ob die vorangegangene Steuerung der Vorschubkraft des Bohrmeißels auf Zunahme oder Abnahme geregelt war und daß eine Vergleichsvorrichtung vorhanden ist, die die Änderung der Eindrihggeschwindlgkeit des Bohrmeißels mit dem vorangegangenen Steuersignal seiner Vorschubkraft vergleicht.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Bohrmaschine ist darin zu sehen, daß die Steuervorrichtung für die Vorschubkraft wenigstens ein Organ aufweist, daß die Maximalrate der Vorschubkraft am überschreiten eines vorgegebenen Wertes hindert. Die Vorrichtung kann beispielsweise als Rechner für die spezifische Kraft ausgebildet sein, der das Verhältnis der verbrauchten durchschnittlichen Bohrkraft pro Zeiteinheit zu dem Wegstück bestimmt, das der Bohrmeißel in der gleichen Zeit in dem Gestein zurück-

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gelegt hat und der die Vorschubkraft des Bohrmeißels so steuert, daß die spezifische Kraft den vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Zusätzlich zu dieser Vorrichtung oder anstatt ihrer kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die die Vorschubkraft des Bohrmeißels so begrenzt, daß sie nicht über den vorgegebenen Maximalwert hinausgeht.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten AusführungsbeispieIes näher erläutert, Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels als Punktion der Vorschubkraft beim Bohren einer Gesteinsart,

Fig. 2 Diagramme der Sindringgeschwindigkeit als Funktion der Vorschubkraft beim Bohren von zwei Gesteinsarten unterschiedlicher Festigkeit, wobei das Gestein sich von hart auf weich verändert,

Fig. 3 Diagramme entsprechend Fig. 2 zur Veranschaulichung des Falles, bei dem die Gesteinseigenschaften von weich zu hart wechseln,

Flg. 4 in den gleichen Koordinaten gezeichnet das Diagramm der Eindringgeschwindigkeit und das Diagramm der spezifischen Kraft, die beide eine Funktion der Vorschubkraft sind und

Fig. 5 das Schema einer erflndungsgemäßen Tiefbohrmaschine mit ihren Kontrollorganen.

Pig. 1 zeigt rechtwinklige Koordinaten, wobei die waagerechte Koordinate die Vorschubkraft des Bohrmeißels und die senkrechte Koordinate die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels wiedergibt. Das Diagramm nach Fig. 1 zeigt eine Kurve der Eindringgeschwindigkeit beim Bohren einer Gebirgsart. In die waagerechte Koordinate kann genauso gut der Bohrdruck eingetragen sein, weil dieser linear von der Vorschubkraft abhängig ist. Für die Steuerung wird j«doch vorteilhafter die Vorschubkraft als Veränderliche eingesetzt« Fig. 1 veranschaulicht den Steuerungsverlauf der erfindungsgemäßen Gesteinsvollbohrmaschine, wobei die Steuerung der Vorschubkraft des Bohrmeißels sich in Schritten vorbestimmter Größe vollzieht. Die Steuerung bestimmt nur, wenn die Vorschubkraft um den Schrittwert verringert oder erhöht werden soll, der immer gleich groß ist. Im Punkte 1 des Diagrammes.der Fig. 1 wurde die Ausgangssituation angenommen. Wenn die Vorschubkraft nun zunimmt, so verringert sich die Eindringgeschwindigkeit auch im Punkte 2. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Vorschubkraft daher in die gleiche Richtung gesteuert, d.h. daß sie bis zum Punkt 3 zunimmt. Da die Eindringtiefe noch zunimmt, steigert das Steuerorgan die Voiaäxtkraft erneut auf Punkt 4. Nun sinkt allerdings die Eindringgeschwindigkeit, und daher wird die Vorschubkraft des Bohrmeißels in entgegengesetzte Richtung gesteuert, was mit anderen Worten bedeutet, daß sie um den Wert des vorgegebenen Schrittes verringert wird. Nach der Kurve der Eindringgeschwindigkeit ergibt sich wieder die- Situation im Punkte 3· Weil das Bohrergebnis sich bessert,

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wird die Steuerung in gleicher Richtung bis zum Punkt 2 fortgesetzt, indem die Richtung geändert wird. Auf diese Weise steuert das Kontrollsystem die Eindringgeschwindigkeit durch Wechsel der Vorschubkraft zwischen den Punkten 2 und 4. Wenn die Steuerschritte klein genug gehalten werden, liegt die Eindringgeschwindigkeit während der ganzen Zeit sehr dicht an ihrem Optimalpunkt.

Fig. 2 zeigt zwei Diagramme A und B, die Kurven der Eindringgeschwindigkeit bei der Bohrung von zwei Gesteinsarten unterschiedlicher Festigkeit sind. Im Punkt 1 der Kurve A, die den Bohrvorgang im harten Gebirge wiedergibt, sei die Ausgangssituation fixiert, Bei Zunahme der Vorschubkraft verändert sich die Situation in der Kurve zum Punkt 2 hin - genau wie im Falle der Fig. 1 ersichtlich war. Wegen der zunehmenden Eindringgeschwindigkeit erhöht die Steuerung wieder die Vorschubkraft. In diesem Moment wechselt die Festigkeit des zu bohrenden Gebirges und das Gestein wird weicher. Der Punkt, der die Bohrsituation in den Koordinaten markiert, bewegt sich zur Kurve B hinüber in den Punkt 3. Wegen der erhöhten Eindringgeschwindigkeit vergrößert jedoch die Steuerung weiter die Vorschubkraft. Dies bewirkt einen Übergang zu Punkt 4. Jetzt ermittelt die Steuerung, daß die Eindringgeschwindigkeit abnimmt und wechselt die Steuerrichtung, so daß die Vorschubkraft wieder auf Punkt 3 abfällt. Man kann sagen, daß die Steuerung feststellt, daß die Vorschubkraft den Optimalpunkt überschritten hat und versucht, sie zu verringern. Von Punkt 3 steuert das Steuersystem nacheinander

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zu den Punkten 5-, 6 und 7 und wechselt wieder die Steuerrichtung. Auf diese Weise bleibt die Vorschub-

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kraft zwischen den Punkten 5 und ¹J, d.h. sie bleibt in der Nähe des Optimalpuqktes der Kurve für das zu bohrende Gebirge B.

Auch Fig. 3 zeigt die Diagramme der Eindringgeschwindigkeit bei zwei Gebirgsarten A und B unterschiedlicher Festigkeit. Der Ausgangspunkt oder Punkt 1 liegt in der Kurve harten Gebirges. Wie vorstehend beschrieben, versucht die Steuerung die Vorschubkraft zu den Punkten 2 und 3 zur Erzielung des Optimalpunktes zu erhöhen. Es wird angenommen, daß in dem Moment das Gestein härter wird, so daß die Situation zu Punkt der Kurve A wechselt. In diesem Zustand ermittelt das Steuersystem, daß die Steuerung sich über den Optimalpunkt hinwegbewegt hat, wobei sie die Steuerungsrichtung durch Verringerung der Vorschubkraft umkehrt. So kommt die Steuerung zu Punkt 5· Da die Eindringgeschwindigkeit jedoch nun wieder zunimmt, ermittelt die Steuerung, daß die vorangegangene Steuerwirkung falsch war und wechselt die Steuerrichtung wiederum zur Vergrößerung der Vorschubkraft. Auf diese Weise gelangt die Steuerung durch den Punkt 4 zum Punkt 6, d.h. dem Optimalpunkt der Kurve A. Diese Art der Suchmethode ist typisch für das erfindungsgemäße Steuersystem. Es hat den Anschein, als ob das Steuersystem Fehler macht, aber wenn die Festigkeit des Gesteins sich sehr rasch ändert, läßt sich dies nloht vermeiden. Wenn die Steuerschritte jedoch schmal genug gehalten sind, hat ein Schritt in die falsche Richtung keine praktische Auswirkung.

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Fig. 4 zeigt das Diagramm der Eindringgeschwindigkeit und das Diagramm der spezifischen Kraft in der gleichen Koordinate. Die Kurven lassen erkennen, daß die Kurve der spezifischen Kraft einen besonderen Bereich zwischen den beiden Punkten F, und Fp durchläuft, indem die spezifische Kraft konstant ist und ihren Minimalwert E, eingenommen hat, wenn die Eindringgeschwindigkeit linear als Funktion der Vorschubkraft von F, zu F₂ zunimmt. Außerhalb dieses Bereiches nimmt die spezifische Kraft auf beiden Seiten zu. Da die Bohrarbeit selbstverständlich so wirtschaftlich wie möglich durchgeführt werden soll, ist es klar, daß der Vorgang sich dicht bei diesem Bereich des Minimums der spezifischen Kraft abspielen muß. Die Kurven zeigen Jedoch auch, daß bei weiterer Zunahme der Vorschubkraft von F₂ zu F-, die Maximalrate -v, der Eindringgeschwindigkeit erreicht wird. Wenn die spezifische Kraft E₂ dann nur etwas größer als die Minimalrate E, der Kurve ist, so kann die Bohrarbeit mit der Vorschubkraft F, durchgeführt werden, die eine optimale Eindringgeschwindigkeit vermittelt. Falls andererseits die spezifische Kraftkurve E sehr rasch steigt, wenn das Steuersystem Vorschubkraft zugibt, so wird gemäß der Erfindung die spezifische Kraft auf einen maximalen Grenzwert Ep festgelegt. Dieser Grenzwert wird von dem Steuersystem nicht überschritten, selbst wenn die Situation an dem Punkt vor dem Maximalpunkt der Eindringgeschwindigkeit innehält. Ein anderer Grenzfaktor für die Vorschubkraft kann auch die Haltbarkeit des Bohrmeißels sein. In diesem Falle kann die Maximal zulässige Vorschubkraft kleiner als F-, er-

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mittelt werden, was ein Ergebnis der maximalen Eindringgeschwindigkeit gibt. Der vorteilhafteste Fall ist selbstverständlich gegeben, wenn nach dem Beispiel der Fig. 4 der Bohrmeißel für die Vorschubkraft F, haltbar genug ist, und es auch wirtschaftlich ist, daß die spezifische Kraft bis Ep zunehmen kann. Auf diese Weise verhindern die Grenzfaktoreri die Steuerung der Vorschubkraft nicht, so dafl der Maximalpunkt der Eindringgeschwindigkeit tatsächlich erreicht wird.

Die Tiefbohrmaschine gemäß Fig. 5 besteht aus folgenden Teilen: Einem Bohrmeißel 1, dessen in das Gebirge 11 eindringender Teil Rollen 2 aufweist, die frei drehbar von einer Achse getragen werden, die zur Eindringrichtung rechtwinklig ausgerichtet ist; eine Welle 7s einen Antriebsmotor 3 für den Bohrmeißel Ij eine Vorschubeinrichtung 4 für den Bohrmeißel; ein Organ 5> das die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels mißt und sie ändert und Steuermittel 8 und 6 für die Bohrmeißel-Vorschubeinrichtung bzw. den Bohrmeiiel-Antriobsmotor. Die dem Antriebsmotor 3 und der Bohrmeißel-Vorschubeinrichtung 4 zugeführte Energie ist mit Hohlpfeilen 9 angedeutet, während der Fluß der Steuerinformation zwischen dem Meßorgan 5 und den Steuermitteln 8 und 6 durch stark gezeichnete Pfeile 10 angedeutet ist. Die Steuervorrichtung für die Bohrvorgänge weist außerdem auf: Ein Organ 14 zur Messung der Vorschubkraft des Bohrmeißels, einen Speicher 12, der dfie Richtung des vorangegangenen Steuersignal der Vorschubkraft des Bohrmeißels speichert, eine Ver-

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gleichevorrichtung 13, die das vorangegangene Steuersignal mit der Veränderung der Eindringgeschwindigkeit vergleicht, ein Organ 16, das die zur Rotation des Bohrmeißels aufgewendete Kraft mißt, ein Organ 17, das die spezifische Kraft errechnet und ein Organ 15, das die Vorschubkraft begrenzt, so daß sie eine vorgegebene obere Grenze nicht überschreitet.

Während der Bohrarbeit mißt das Meßorgan 5 zur Messung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels, beispielsweise in 10-Minuten-Intervallen, das Stück, das der Bohrmeißel 1 in das Gebirge 11 vorgedrungen ist. Das Meßorgan übermittelt das Meßergebnis an den Speicher 12 und an die Vergleichsvorrichtung 13. Letztere vergleicht das Meßergebnis mit dem vorangegangenen Korrektursignal. Auf der Basis dieses Vergleiches gelangt ein neues Korrektursignal zu dem Steuerorgan 8 der Bohrmeißel~Vorsehubeinrich-r tung 4.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels kann entweder in Abhängigkeit von der Vorschubkraft oder unabhängig von dieser auf viele verschiedene Arten gesteuert werden. Bereits beschrieben wurde die konstante Rotationskraftsteuerung und die Steuerung, bei der die mit der Rotationskraft addierte Vorschubkraft zusammen konstant sind. Die Rotationsgeschwindigkeit kann jedoch ebenfalls konstant gehalten werden.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Bohrfaktoren einer Gesteinsvollbohrmaschine, wie der Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels und der auf diesen einwirkenden Vorschubkraft derart, daß die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels ihren Maximalwert erreicht, wobei der in das Gestein eindringende Teil des Bohrmeißels Rollen aufweist, die von einer zur Vorschubrichtung rechtwinkligen Achse frei drehbar getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bohrarbeit die zeitliche Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels in das Gestein gemessen wird unddaß auf der Basis dieser Änderung die Bohrfaktoren so gesteuert werden, daß die Bohrmeißel-Vorschubkraft entweder auf Zunahme oder Abnahme eingeregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d.adurch gekennzeichnet , daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels (1) so gesteuert wird, daß bei Vergrößerung seiner Eindringgeschwindigkeit durch Zunahme oder Abnahme des Steuerverlaufes die Vorschubkraft des Bohrmeißels in gleicher Richtung wie vorher gesteuert wird, daß jedoch bei Verringerung oder Konstanthaltung der Eindringgeschwindigkeit die Vorschubkraft des Bohrmeißels in entgegengesetzer Richtung wie vorher gesteuert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels gemessen wird, indem in vorbestimmten Intervallen die Strecken gemessen werden, die der Bohrmeißel in das Gestein vorgedrungen ist und daß die erhaltenen Werte miteinander verglichen werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels kontinuierlich gemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Basis der Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels die Bohrfaktoren so gesteuert werden, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels geregelt wird und seine Rotationsgeschwindigkeit sich selbsttätig frei einstellen kann, indem die zur Erzeugung der Rotation aufgewandte Kraft konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrfaktoren so gesteuert werden, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels geregelt wird und seine Rotationsgeschwindigkeit sich selbsttätig frei einstellen kann, indem die zur Erzeugung der Rotation und des Vorschubes des Bohrmeißels aufgewandte Kraft konstant gehalten wird, und daß beide miteinander addiert werden.

7* Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a -

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durch gekennzeichnet, daß die Bohrfaktoren so gesteuert werden, daß auf der Basis jeder Messung der Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels der Steuervorrichtung für die Böhrmeißel-Vorschubkraft ein Korrektursignal gegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Korrektursignales zu der Vorschubkraft des Bohrmeißels eine Korrektur von vorbestimmten Wert erzielt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Korrektursignal entweder die Erhöhung 'der Vorschubkraft des Bohrmeißels oder ihre Verringerung bewirkt, so daß die Korrektur durch Bestimmung ihrer Richtung durchgeführt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9« dadurch gekennzeichnet, daS die Korrektur der Vorschubkrftft des Bohrmeißels durch Vergleich der Änderung der Eindringgeschwindigkeit mit dem vorangegangenen Korrektursignal durchgeführt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels so gesteuert wird, daß die spezifische Kraft einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet oder - mit anderen Worten ausgedrückt — versucht wird, die Optimaleinstel-

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lung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels zu . erreichen, was durch Verwendung des höchstzulässigen spezifischen Kraftwertes möglich ist, wobei man die spezifische Kraft erhält durch Bestimmung des Verhältnisses der verbrauchten durchschnittlichen Bohrkraft pro Zeiteinheit zu der Strecke, die der Bohrmeißel in der gleichen Zeiteinheit in dem Gestein zurückgelegt hat.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubkraft des Bohrmeißels so gesteuert wird, dafl seine Vorschubkraft einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

13. Gesteinsvollbohrmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Bohrmeißel, dessen in das Gestein eindringer Teil Rollen aufweist, die frei drehbar von einer zur Eindringrichtung rechtwinkligen Achse getragen werden;einem Antriebsmotor und einer Vorschubeinrichtung für den Bohrmeißel sowie einem Steuerorgan, das Bohrfaktoren wie die Rotätlonsgeschwindigkeit des Bohrmeißels und seine Vorschubkraft regelt, um die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels auf ihren Optimalwert einzuregeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel für den Bohrverlauf ein Organ (5) aufweisen, das die Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels (1) mißt, daß ein Speicher (12) vorgesehen ist, der speichert, ob die vorangegangene Steuerung der Vorschubkraft des Bohrmeißels auf Zunahme oder

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Abnahme geregelt war und daß eine Vergleichsvorrichtung (13) vorhanden ist, die die Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels mit der vorangegangenen Steuerung seiner Vorschubkraft vergleicht.

14.. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Meßorgan (5) für die Eindringgeschwindigkeit in vorbestimmten Zeitintervallen die Strecken mißt, die der Bohrmeißel in dem Gestein (11) zurückgelegt hat und die ermittelten Werte miteinander vergleicht.

15. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Meßorgan (5) für die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels (1) seine Eindringgeschwindigkeit kontinuierlich mißt.

16. Maschine· nach den Ansprüchen I3, 14 oder I5, da-, durch gekennzeichnet, daß die Steuermittel für den Bohrverlauf einen Speicher (12), der wenigstens das vorangegangene Steuersignal speichert und eine Vergleichsvorrichtung (13) aufweisen, die das vorangegangene Steuersignal wenigstens mit der jüngsten Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels vergleicht.

17. Maschine nach den Ansprüchen I3 bis 16, dadurch- gekennzeichnet, daß der Wert der Eindringgesohwindigkeit des Bohrmeißels (1) und ihre Richtung in dem Speicher (12) gespeichert werden.

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18. Maschine nach den Ansprüchen 13 bis 17* dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des vorangegangenen Korrektursignales in dem Speicher (12) gespeichert wird.

19. Maschine nach den Ansprüchen I3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel für den Bohrverlauf die Vorschubkraft des Bohrmeißels (1) steuert und daß an den Antriebsmotor (3) des Bohrmeißels ein Steuerorgan (6) angeschlossen ist, das die zur Drehung des Bohrmeißels aufgebrachte Kraft konstant hält.

20. Maschine nach den Ansprüchen I3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (8) zur Steuerung des Bohrverlaufes die Vorschubkraft des Bohrmeißels (1) steuert und daß an den Antriebsmotor (3) des Bohrmeißels (1) ein Steuerorgan (6) angeschlossen 1st, das gemeinsam mit dem Steuermittel für den Bohrverlauf die gesamte Kraft zur Drehung des Bohrmeißels (1) und zur Erzeugung der Vorschubkraft konstant hält.

21. Maschine nach den Ansprüchen 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für die Vorschubkraft des Bohrmeißels (1) wenigstens ein Organ (I5, 17) aufweist, das die Maximalrate der Vorschubkraft des Bohrmeißels begrenzt, damit diese einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

22. Maschine nach Anspruch 21, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß das Organ zur Begrenzung der Vorschubkraft ein Spezialkraft-Computer (17) ist, der das Verhältnis der verbrauchten durchschnittlichen Bohrkraft pro Zeiteinheit zu der Strekke, die der Bohrmeißel während der gleichen Zeiteinheit in das Gestein vorgedrungen ist, ermittelt und die Vorschubkraft des Bohrmeißels so steuert, daß die spezifische Kraft den vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

23. Maschine.nach Ansprueh 21, dadurch gekenn ζ e i c h η e t , daß das Organ (15) zur Begrenzung der Vorschubkraft des Bohrmeißels (1) diese Vorschubkraft so eingrenzt, daß sie die vorgegebene Maximalrate nicht überschreitet.

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