FI116968B - Menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi, ohjelmistotuote sekä iskulaite - Google Patents

Description

Menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi, ohjelmistotuote iskulaite

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä iskulaitteen ohjaamis 5 menetelmässä: annetaan porauksen aikana iskulaitteella iskupulsse Takoneeseen kytkettävälle työkalulle, ja muodostetaan työkaluun pu tysaalto, joka etenee työkalun materiaalista riippuvalla aallon etenc della työkalun ensimmäisestä päästä sen toiseen päähän, ja josta f nityksestä ainakin osa heijastuu takaisin työkalun toisesta päästä h< 10 tona, joka etenee kohti työkalun ensimmäistä päätä; sekä ohjataan koneeseen kuuluvaa iskulaitetta ja sen iskutaajuutta.

Edelleen keksinnön kohteena on ohjelmistotuote iskevär rauksen ohjaamiseksi, jonka ohjelmistotuotteen suorittaminen kallii ohjaavan ohjausyksikön prosessorissa on sovitettu aikaansaama 15 seuraavia toimenpiteitä: ohjaamaan kallioporakoneeseen kuuluvaa iskupulssien antamiseksi kallioporakoneeseen kytkettävälle työkalu sen aikana, jolloin työkaluun on sovitettu muodostumaan puristusjäi joka etenee työkalun materiaalista riippuvalla etenemisnopeuden ensimmäisestä päästä sen toiseen päähän, ja josta puristusjännityk 20 kin osa heijastuu takaisin työkalun toisesta päästä heijastusaaKom nee kohti työkalun ensimmäistä päätä; sekä edelleen ohjaamaan i : iskutaajuutta * «*

Vielä keksinnön kohteena on iskulaite, joka käsittää: vä λ/ pulssin tuottamiseksi työkaluun, jolloin iskupulssin aiheuttama pu ‘"f 25 tysaalto on sovitettu etenemään työkalun ensimmäisestä päästä s ···[ päähän, ja ainakin osa jännitysaallosta heijastuu työkalun toisesta kaisin heijastusaaltona ja etenee kohti työkalun ensimmäistä päätä; sikön iskulaitteen iskutaajuuden säätämiseksi; sekä välineet ainal· teen iskutaajuuden määrittämiseksi.

30 Edelleen keksinnön kohteena on iskulaite, joka käsittää: 2

Iskevässä kallionporauksessa käytetään kallioporakonetl ainakin iskufaite sekä työkalu. Iskulaitteen avulla muodostetaan pi tysaalto, joka etenee poraniskan välityksellä työkaluun ja edelleen uloimpana olevaan porakruunuun saakka. Puristusjännitysaafto etc 5 lussa nopeudella, jonka suuruus riippuu työkalun materiaalista. K] siis etenevä aalto, jonka nopeus esimerkiksi teräksestä valmisteta lussa on 5190 m/s. Kun puristusjännitysaatto saavuttaa porakruun tuu porakruunu sen vaikutuksesta kallioon. On kuitenkin havaittu, e teen muodostaman puristusjännitysaallon energiasta 20 - 50 % h< 10 rakruunusta takaisin heijastusaaltona, joka etenee työkalussa vai suuntaan eli kohti iskulaitetta. Poraustilanteesta riippuen voi heijasi sittää pelkästään puristusjännitysaallon tai vetojännitysaallon. Tyyp jastusaalto käsittää kuitenkin sekä veto- että puristusjännityskompc kyisin heijastusaaitojen sisältämää energiaa ei kyetä tehokkaasti I 15 hyväksi porauksessa, mikä seikka tietenkin heikentää porauksen h; ta. Toisaalta heijastusaaitojen tiedetään nykyisin aiheuttavan one porauskaluston kestävyydelle.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uud 20 parannettu menetelmä ja ohjelmistotuote kaflioporakoneen iskulaitl miseksi sekä iskularte.

» ♦ · .·.: Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista s< ·· tetaan iskulaitteen iskutaajuus jännitysaaltojen kulkuaikaan verra *;!/ joka jännitysaaltojen kulkuaika työkalussa riippuu porauksessa käyl * * ***** 25 lun pituudesta sekä aallon etenemisnopeudesta työkalun materia •«j* muodostetaan iskulaitteella työkaluun uusi puristusjännitysaafto, edellisen puristusjännitysaallon aiheuttama heijastusaalto saavutte ensimmäisen pään; ja että summataan uusi puristusjännitysaaltc tusaalto, jolloin muodostuu summa-aatto, joka etenee työkalussa ae 3 verrannolliseksi, joka jännitysaaltojen kulkuaika työkalussa riippu työkalun pituudesta sekä aallon etenemisnopeudesta työkalun mate

Keksinnön mukaiselle toiselle iskulaitteelle on tunnusorm tä iskulaite käsittää välineet iskutaajuuden ja iskuenergian säätärr 5 taattomasti ja erikseen, ja että iskulaitteen iskutaajuus on sovitettu j tojen kulkuaikaan verrannollisesti, joka jännitysaaltojen kulkuaika riippuu käytetyn työkalun pituudesta sekä aallon etenemisnopeudes materiaalissa.

Keksinnön olennainen ajatus on, että iskulaitteen iskutaa 10 vitettu siten, että aina silloin, kun annetaan työkalulle uusi puristusj to, on jostakin edellisestä puristusjännitysaallosta muodostuneen h lon oltava työkalun iskulaitteen puoleisessa päässä. Iskutaajuuden s on tehtävä jännitysaaltojen kulkuaikaan verrannollisesti. Jännitysa: kuaikaan vaikuttaa käytettävän työkalun pituus sekä jännitysaaltc 15 misnopeus kyseisen työkalun materiaalissa.

Keksinnön etuna on, että heijastusaallon sisältämä enerc nyt paremmin käyttää hyväksi porauksessa. Kun heijastusaalto on £ työkalun iskulaitteen puoleisen pään, heijastuu heijastusaallossa < jännityskomponentti puristusjännitysaaltona takaisin kohti porakruur 20 heijastuneeseen puristusjännitysaaltoon summataan uusi, iskulaltt dostettu primääri puristusjännitysaalto, jolloin heijastuneen ja primi tusjännitysaallon yhdessä muodostama summa-aalto on energia: « suurempi kuin pelkästään iskulaitteella muodostetun puristusjän ,·:] energiasisältö. Lisäksi keksinnön mukainen ratkaisu varmistaa sen, • * * 25 kruunun ja kallion välillä on aina hyvä kontakti. Tämä on seurausti työkalussa porakruunulle päin on etenemässä ainoastaan puristusj toja. Kun työkalun ensimmäisessä päässä summataan heijastunee; *"*' tysaaltoon iskulaitteella muodostettu uusi puristusjännitysaalto, o aalto aina puristusjännitystä. Niinpä työkalussa ei etene pora kruunu 30 tojännitysaaltoja, jotka saattaisivat heikentää porakruunun ja kali 4 4 aallon muoto halutuksi hienosäätämällä iskutaajuutta. Hienosäätö työkalun ensimmäisestä päästä heijastuvan puristusjännitysaallon teella muodostettavan primäärin puristusjännitysaallon summauti sitä kautta summa-aallon muotoon. Asettamalla iskutaajuus pora 5 pituuden perusteella määritettyä asetusarvoa suuremmaksi saadaa siivinen summa-aalto. Pienentämällä iskutaajuutta voidaan puolest tää summa-aaltoa, mikä käytännössä pidentää puristusjännityksen kaa. Toki summa-aallon pidentäminen voidaan tehdä myös niin, että taan iskutaajuutta riittävästi, jolloin heijastuva aalto liittyy annettavai 10 puristusjännitysaallon perään.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuks että jatkotankoporauksessa asetetaan iskulaitteen iskutaajuus v; jännitysaallon kulkuaikaa yhdessä jatkotangossa. Tällöin työkalt päästä iskulaitetta kohti etenevät heijastusaallot etenevät jatkotankc 15 liitoskohtiin olennaisesti samanaikaisesti kuin vastakkaisesta suunni vät primäärit puristusjännitysaallot. Osuessaan olennaisesti sama liitoskohdalle, puristusjännitysaalto ja heijastusaalto summautuvat, jastusaallon sisältämä vetojännityskomponentti kumoutuu, eikä fiitol ollen kohdistu lainkaan vetojännitystä. Tällä tavalla voidaan jatkotanl 20 ten liitosten kestävyyttä parantaa.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuksi että uusi primääri puristusjännitysaalto summataan jonkin edellise jännitysaallon muodostaman heijastusaallon kerrannaiseen, eli h< .·:·! toon, joka on edennyt useita kertoja työkalun päästä päähän. Tätä .·», 25 ta voidaan hyödyntää erityisesti silloin, kun käytetään lyhyttä työkalu • *

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuksi ::: että iskulaite käsittää välineet heijastusaalfossa olevan puristusjäi * * '···* ponentin sisältämän energian varaamiseksi ja hyödyntämiseksi ui pulssien muodostamisessa. Iskulaitteessa, joka käsittää edestakaisii * 30 van iskumännän, voidaan heijastuvan puristusjännityskomponentin *4i 5 iskupulssit voidaan muodostaa pienemmältä sisäänsyötetyllä enei iskutaajuus asetetaan keksinnön mukaisella tavalla.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuks että iskulaite mahdollistaa portaattoman ja erillisen iskutaajuuden j; 5 gian säätämisen. Esimerkiksi iskulaitteessa, jossa puristusjännitysa dostetaan suoraan hydraulisesta paine-energiasta, ilman mitään is voidaan iskutaajuutta säätää ohjausventtiilin pyöritysnopeutta tai kä ta säätämällä. Iskuenergiaa voidaan tällaisessa iskulaitteessa sääts paineen suuruutta säätämällä. Sähköisessä iskulaitteessa iskuta< 10 daan säätää esimerkiksi vaihtosähkön taajuutta säätämällä, ja is voidaan säätää vaikuttamalla käytettävään jännitteeseen.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuks että käytetään iskutaajuutta, jonka suuruus on ainakin 100 Hz.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuks 15 että käytetään iskutaajuutta, jonka suuruus on ainakin 200 Hz. Käy keissa yli 200 Hz:n iskutaajuus on osoittautunut edulliseksi.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, j kuvio 1 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä erä 20 porauslaitetta, kuvio 2a esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä er • · * ^ . porakonetta ja siihen kytkettyä työkalua poraustilanteessa, λ/ kuvio 2b esittää kaavamaisesti työkalun ensimmäistä päe *;*,* laitteen puoleista päätä ja heijastuneen jännitysaallon kulkua, * t *··;’ 25 kuviot 2c ja 2d esittävät kaavamaisesti eräitä porauksen < ./S teitä ja jännitysaallon heijastumista takaisinpäin työkalun uloimmasta toisesta päästä, kuvio 2e esittää kaavamaisesti eräitä summa-aallon muo muodostumiseen on vaikutettu iskutaajuutta hienosäätämällä, ««« AA L·,.. · i O rtnUiMi.B* Ä _ A__ 6 kuvio 9 esittää kaavamaisesti ja aukiieikattuna vielä eräs keksinnön mukaista iskulaitetta ja sen toiminnan ohjausta, ja kuvio 10 esittää taulukkoa, jossa on eräitä iskutaajuudei voja ja iskutaajuuden asetusarvojen kerrannaisia pituudeltaan erila 5 luille.

Kuvioissa keksintö on esitetty selvyyden vuoksi yksinker Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 esitetty kallionporauslaite 1 käsittää alustan 10 nakin yhden syöttöpalkin 3, jolle on sovitettu liikuteltavasti kalliop Kallioporakonetta 4 voidaan syöttölaitteen 5 avulla työntää kohti kiveä ja vastaavasti vetää siitä poispäin. Syöttölaitteeseen 5 voi merkiksi yksi tai useampi hydraulisylinteri, joka voi olla sopivien toelimien avulla sovitettu liikuttamaan kallioporakonetta 4. Tyypillis 15 palkki 3 on sovitettu puomiin 6, jota voidaan liikutella alustan 2 suht porakone 4 käsittää iskulaitteen 7 iskupulssien antamiseksi kallioj seen 4 kytketylle työkalulle 8. Työkalu 8 voi käsittää yhden tai usea tankoja sekä porakruunun 10. Edelleen porakoneeseen 4 voi kuuli laite 11 työkalun 8 pyörittämiseksi pituusakselinsa ympäri. Porauk 20 iskulaitteella 7 annetaan iskupulsseja työkalulle 8, jota voidaan sam ti pyörittää pyörityslartteen 11 avulla. Lisäksi kallioporakonetta 4 vo • · « ^ ; tää porauksen aikana kiveä kohti niin, että porakruunu 10 pystyy 1 kiveä. Kallionporausta voidaan ohjata yhden tai useamman ohjaus avulla. Ohjausyksikkö 12 voi käsittää tietokoneen tai vastaavan lait * · *»·** 25 usyksikkö 12 voi antaa ohjauskomentoja kallioporakoneen 4 ja syöt toimintaa ohjaaville toimilaitteille, kuten esimerkiksi paineväliainetfc venttiileille. Kallioporakoneen 4 iskula'rte 7, pyörityslaite 11 ja syötti vat olla paineväliainetoimisia toimilaitteita tai ne voivat olla sähköis : f: teitä.

* * * 7 r rakruunu 10 ei pysty puristusjännitysaallon p vaikutuksesta tunkeul lioon 16. Tämä voi johtua esimerkiksi erittäin kovasta kivimateriaali; löin alkuperäinen jännitysaatto p heijastuu puristusjännitysaaltona l nusta 10 takaisin päin kohti iskulaHetta 7. Toinen erikoistapaus on 5 viossa 2d. Siinä porakruunu 10 voi liikkua esteettä eteenpäin ilma vaa voimaa. Esimerkiksi silloin, kun porataan kalliossa olevaan or tunkeutumavastus vähäinen. Tällöin alkuperäinen puristusjännitys; jastuu vetoheijastusaaltona porakruunusta 10 takaisin päin kohti isl Käytännön porauksessa, joka on esitetty kuviossa 2a, porakruum 10 vastustusta, mutta pystyy kuitenkin liikkumaan puristusjännitysaalli tuksesta eteenpäin. Porakruunun 10 liikettä eteenpäin vastustaa v< suuruus riippuu siitä, kuinka paljon porakruunu 10 on tunkeutunut I mitä syvemmälle porakruunu 10 tunkeutuu, sitä suurempi on vasl ma, ja päinvastoin. Niinpä käytännön porauksessa porakruunusta 1 15 heijastusaalto h, joka käsittää sekä veto- että puristusheijastuski Kuvioissa vetojännitys on merkitty (+) -merkillä ja puristusjännitys ( Vetoheijastuskomponentti (+) on heijastuneessa aallossa h aina e nä ja puristusjännityskomponentti (-) jälkimmäisenä. Tämä johtui primäärin puristusjännitysaallon p vaikutuksen alkuvaiheessa pora 20 tunkeutuma ja tunkeutumavastus on pieni, jolloin muodostuu ve komponentti (+). Alkutilanne muistuttaa siten edellä kuvattua eriko jossa porakruunu 10 voi liikkua ilman merkittävää vastustavaa voii : päin. Sen sijaan primäärin puristusjännitysaallon p vaikutuksen lop sa porakruunu 10 on jo tunkeutunut syvemmälle kallioon 16, jolloin • * * 25 vastus on suurempi, eikä alkuperäinen puristusjännitysaalto p j olennaisesti työntää porakruunua 10 eteenpäin syvemmälle kalliooi •••j tilanne muistuttaa edellä esitettyä toista erikoistapausta, jossa pora :··*: eteneminen kallioon 16 on estynyt. Näin siis syntyy heijastuva pt tysaalto (-), joka seuraa välittömästi porakruunusta 10 ensin heijasti 30 jännitysaallon (+) jäljessä.

8 iskupulssin olennaisesti sillä hetkellä, kun jokin edellisten jännitysa jastusaailoista on saavuttanut työkalun 8 ensimmäisen pään 8a.

Jännitysaallon kulkemaa edestakaista matkaa määritettä kruunun 10 pituus voidaan jättää huomioimatta, sillä porakruunun 5 nen pituus on hyvin pieni suhteessa työkalun 8 kokonaispituuteen, la 13 on tyypillisesti suurempi pituus, minkä vuoksi se voidaan ottaa Seuraavaksi keksintöä selitetään kaavojen (1), (2) ja (3) i Jännitysaallon kulkuaika työkalun ensimmäisestä pää* päähän ja takaisin voidaan laskea seuraavalla kaavalla: 10 , J*k Niska + Kanki) lk “ =

C C

Tässä kaavassa Lwske on poraniskan pituus ja /.Kannon y kangen pituus. Työkalun kokonaispituus on Ltot, kun n on poraka 15 määrä, c on jännitysaallon etenemisnopeus työkalussa. Jännitysa* aika tn on siis riippuvainen työkalun kokonaispituudesta Ltot ja jär etenemisnopeudesta c kyseisen työkalun materiaalissa.

Edelleen voidaan jännitysaallon kulkuajan tk perusteella juus käyttämällä seuraavaa kaavaa: 20 f__c_ * · * * 2(LNiika + nLKgnki) • » • · ♦ • es • · :T: On huomattava, että taajuus fk ei tarkoita porakangen ominaistaajuutta, vaan taajuus fk on riippuvainen ainoastaan työk *:* 25 naispituudesta ja jännitysaallon etenemisnopeudesta.

!**·, Keksinnön ajatuksen mukaisesti voidaan iskulaitteen isk asettaa jännitysaallon kulkuaikaan verrannolliseksi. Iskutaajuus no* , löin seuraavaa kaavaa: • 9 »

• I I

9

Silloin, kun taajuuskerroin m on kahden kokonaisluvun on huomattava, että osoittajassa voi olla muukin luku kuin 1. Nimitti vo ilmaisee sen, kuinka monta kertaa jännitysaatto etenee työkalu; kaisin, kunnes siihen summataan uusi primääri puristusjännitysaa! 5 nössä nimittäjän maksimi lukuarvo on 4.

Käytännössä kaava (3) tarkoittaa siis sitä, että porauks tään iskutaajuutta, joka on verrannollinen jännitysaallon kulkuaikae sa. Tällä tavoin uusi puristusjännitysaalto voidaan lähettää työkalut se summautuu heijastusaallon vetojännityskomponentin kanssa. Kl 10 ta 2b nähdään, heijastusjännitysaaHon h tavoittaessa työkalun er pään 8a, vetojännrtyskomponentti (+) ei voi välittyä iskulaitteelle, si ensimmäinen pää 8a on vapaa. Sen vuoksi vetojännityskomponentl tuu työkalun ensimmäisestä päästä 8a puristusjännityskomponenttii sin kohti porakruunua 10. Työkalun ensimmäisestä päästä 8a heija 15 puristusjännityskomponenttiin summataan iskulaitteen avulla uusi | nitysaalto p. Syntyvällä puristusjännitysten summa-aallolla ptot oi energiasisältö kuin pelkällä puristusjännitysaallolla p. Edelleen on puristusjännityskomponentin energiasisältö niin pieni, että se ei yksi rikkomaan kiveä. Kaiken kaikkiaan kyse on iskufaitteella 7 annetl 20 pulssien oikeasta ajoittamista suhteessa heijastuviin vetojännitysl teihin (+).

Kuviossa 2e on esitetty eräitä esimerkkejä summa-aalloi : doista. Aikaistamalla tai viivästyttämällä uuden puristusjännitysaallc l.S tamista suhteessa vetoheijastuskomponentin saapumiseen voidaa 25 summa-aallon ptot muotoon. Käytännössä summa-aallon ptot muo 9 * ‘••f tetaan iskutaajuutta hienosäätämällä. Mikäli iskutaajuus asetetaar luston perusteella määritettyä asetusarvoa suuremmaksi, saadaar vasemmanpuoleinen summa-aalto ptoti , joka on muodoltaan prog Mikäli iskutaajuutta pienennetään määritellystä asetusarvosta, sai : 30 lestaan pidempi summa-aalto ptot2 , joka on kuviossa 2e oikealla. Vi 10 liitoskierteet, joihin jatkotangot 17 kytketään. Liitoskappale 18 voi c kotankoa 17. Toisiinsa kytketyt jatkotangot 17 ovat tyypillisesti c samanpituisia. Jatkotankoporauksessa eräänä ongelmana on se, el 8 toisesta päästä 8b heijastuva vetojännityskomponentti (+) voi va 5 toskappaletta 18 ja erityisesti siinä olevia liitoskierteitä. Keksinnön < laitteen 7 iskutaajuus voidaan asettaa niin, että primääri puristusjäm on liitoskappaieen 18 kohdalla aina olennaisesti yhtäaikaa heijasi jännityskomponentin (+) kanssa. Tällöin primäärin puristusjännitys vetojännityskomponentin (+) vaikutukset summautuvat liitoskappale 10 dalla, mikä seikka varmistaa sen, että liitoskappaleeseen 18 ei ko kaan vetojännitystä. Niinpä liitoskappaleiden 18 ja jatkotankojen 17 voi olla aiempaa parempi. Koska primääri puristusjännitysaalto p voi pitkä, ei puristusjännitysaallon p ja heijastusaallon h tarvitse olla samanaikaisesti liitoskappaieen 18 kohdalla, vaan riittää, että pu 15 tysaalto p vaikuttaa liitoskohdassa vielä silloin, kun heijastusaallon \ tyskomponentti (+) saavuttaa liitoskohdan.

Jatkotankoporauksessa iskulaitteen 7 iskutaajuus voida jännitysaallon kulkuaikaan verrannolliseksi käyttämällä seuraavaa k; 20 /D=—— 2LKank, ··· • « · • · · ! . Iskutaajuus asetetaan siis vastaamaan yhden jatkotangoi *;./ ta t-Kanu- Edelleen voidaan poraniskan 13 pituus jättää huomioimatl • · · raniskan 13 pituus suhteessa jatkotangon 17 pituuteen on pieni.

#···: 25 Seuraavaksi selitetään yksityiskohtaisemmin ja kuvioihin ...T ten jännitysaaltojen kulkua jatkotankoporauksessa. Kuviossa 3 pora 4 44 aloitettu ja iskulaitteella 7 muodostettu ensimmäinen puristusjännil on jo edennyt kolmanteen jatkotankoon 17c. Toinen jännitysaalto | : jännitysaalto p3, ja sitä seuraavat jännitysaallot muodostetaan kaav 4« · 11 suunnasta etenevä kolmas puristusjännitysaalto p3. Kuviossa 6 toi tusaalto on edennyt toisen liitoskappaleen 18b kohdalle olennaises kolmannen puristusjännitysaaflon p3 kanssa. Aina kun vetojännitys tin (+) käsittävä heijastusaalto h on edennyt liitoksen kohdalle, m 5 takkaisesta suunnasta etenevä puristusjännitysaalto p vaikuttaa lii' minkä seurauksena puristusjännitysaalto p kumoaa vetojännityski (+)·

Kuvioissa 7 - 9 on esitetty eräitä iskulaitteita 7, joissa iski voidaan vaikuttaa säätämällä ohjausventtiilin 19 pyörimistä tai käär 10 selinsa ympäri. Kuvioiden 7-9 mukaisilla iskulaitteilla on mahdolli taa hyvin suuri iskutaajuus. Iskutaajuus voi olla yli 450 Hz, jopa yli 1 Kuvion 7 mukaisessa iskulaitteessa 7 on runko 20, jonk; jännityselementti 21. Edelleen iskulaitteeseen kuuluu ohjausventl pyöritetään akselinsa ympäri sopivalla pyöritysmekanismilla tai I 15 edestakaisin akselin suhteen. Ohjausventtiilissä 19 voi olla vuorotel 22 ja 23, jotka avaavat ja sulkevat yhteyksiä syöttökanavaan 24 ja poistokanavaan 25. Edelleen iskulaitteen rungossa 20 voi olla er painenestetila 26. Lisäksi iskulaitteeseen voi kuulua välityselem esimerkiksi välitysmäntä 27. Tämän iskulaitteen 7 perusperiaatte 20 että ohjausventtiilin 19 avulla ohjataan jännityselementin 21 jänn vastaavasti vapauttamista niin, että saadaan muodostettua iskupul nityselementin 21 jännittämistä varten voi pumpulta 28 johtaa pa : syöttökanava 24 venttiilissä 19 olevien aukkojen 22 kohdalle. Ohji .·:·[ 19 pyöriessä aukot 22 tulevat yksi kerrallaan painenesteen syöttö! * # * 25 kohdalle ja päästävät painenestettä virtaamaan lävitseen painenes ’••f Tämän seurauksena välitysmäntä 27 voi työntyä kohti jännityselei ♦ · · •••| jolloin jännityselementti 21 puristuu kokoon. Kokoonpuristumisen s« välitysmäntään 27 varastoituu energiaa, joka pyrkii työntämään väi 27 työkaluun 8 päin. Ohjausventtiilin 19 kääntyessä nuolen A o : 30 suuntaan, avautuu painenestetilasta 26 vhtevs aukkojen 23 kautta 1 12 aalia tai sen voi muodostaa toisessa painenestetilassa 30 oleva | Mikäli jännityselementti 21 on kiinteää materiaalia, se voi olla int< tysmännän 27 yhteyteen.

Kuviossa 8 on esitetty kuviossa 7 esitetyn iskulaitteen 7 5 tusmuoto, jossa pumpulta 28 syötetään suoraan, ilman ohjausvent jausta, syöttökanavaa 24 pitkin painenestettä ensimmäiseen paine 26. Tällöin riittää, että ohjausventtiilissä 19 on aukot 23 paineneste miseksi painenestetilasta 26 poistokanavaan 25. Tässä ratkaisuss taan pelkästään painenesteen paineen vapauttamista ensimmä 10 nenestetilasta 26 sopivalla taajuudella jännityspulssien muod< työkaluun 8.

Kuviossa 9 on esitetty iskulaite, jossa on toinen painen joka voi olla kytketty kanavan 31 avulla painelähteeseen 32 niii nenestettä voidaan syöttää painenestetilaan 30. Toisessa painenes 15 oleva paineneste voi toimia tässä ratkaisussa jännityselementtinä mäntä 27 tai vastaava voi erottaa ensimmäisen painenestetilan 2 painenestetilan 30 toisistaan. Ensimmäiseen painenestetilaan 26 vc tää ohjausventtiilin 19 kautta painenestettä pumpulta 28. Ohjausve olla sovitettu avaamaan ja sulkemaan yhteyden ensimmäisestä p; 20 lasta 26 syöttökanavaan 24 ja toisaalta poistokanavaan 25. Pump voivat olla myös kytketyt yhteen. Kun painenestettä syötetään ohj< 19 ohjaamana ensimmäiseen painenestetilaan 26, välitysmäntä 27 ; Ien B osoittamassa suunnassa takimmaiseen asentoonsa, jolloin t< * ·· nenestetilasta 30 poistuu painenestettä. Tämän jälkeen ohjausventt *;!.* 25 tyy akselinsa suhteen asentoon, jossa painenestettä pääsee nope a**·' maan ensimmäisestä painenestetilasta 26 poistokanavaan 25. Täi <·**' mäntään 27 kohdistuu toisessa painenestetilassa 30 vaikuttava | lisäksi pumpun 32 muodostama paine, jotka yhdessä aikaansaav jonka seurauksena välitysmäntä 27 työntyy kohti työkalua 8. Välity 30 puristaa työkalua 8 kokoon, minkä seurauksena työkaluun 8 muod 13 väliaineen määrä voi olla pienempi, jolloin iskupulssi saadaan mi käyttämällä pienempää sisäänsyötetyn energian määrää.

Kuvioiden 7-9 mukaisissa ratkaisuissa ohjausventtiiliä pyörittää tai kääntää akselinsa ympäri esimerkiksi pyöritysmoottorir 5 joka voi olla esimerkiksi paineväliainetoiminen tai sähköinen laite ja kytketty sopivien voimansiirtoelimien, kuten esimerkiksi hammasp tyksellä vaikuttamaan ohjausventtiiliin 19. Kuviossa 7-9 esitetyistä ta poiketen pyöritysmoottori 33 voi olla integroitu ohjausventtiilin 19 Pyöritysmoottorin 33 avulla ohjausventtiilin 19 liikettä voidaan säätä 10 sen tarkasti, jolloin myös iskulaitteen 7 iskutaajuuden säätö on tar iskupulsseja voidaan antaa keksinnön mukaisella tavalla käyttämä keaa iskutaajuutta, joka on riippuvainen käytetyn porauskaluston Tarkka iskutaajuuden säätö mahdollistaa myös iskutaajuuden hien summa-aallon muotoon vaikuttamisen. Lisäksi iskutaajuden säätö j 15 gian säätö voivat olla portaattomia. Iskutaajuuden säätö ja iskuene voidaan tehdä erikseen. Tällä tarkoitetaan sitä, että iskutaajuus ja is suuruus voidaan kumpikin erikseen asettaa haluttuun arvoon.

Porauksessa käytettyä iskutaajuutta voidaan mitata moi valla. Kuviossa 7 on esitetty eräs mahdollisuus, eli työkalussa 8 1 20 kassa 13 etenevä jännitysaalto voidaan havaita sopivan kelan 34 vioissa 8 ja 9 on puolestaan esitetty, että mitataan sopivilla anture netta tai painevirtausta ainakin yhdestä iskulaitteen painenestekai : painenestetilasta ja välitetään mittaustieto iskulaitteen ohjausyksiki sa on välineet mittaustulosten käsittelemiseksi. Ohjausyksikkö 12 v< • * * 25 da mittaustuloksissa esiintyvän sykkeen perusteella iskulaitteen 7 ’·**/ den. On myös mahdollista mitata kuvioissa 7-9 esitetyn ohjaus\ * * * *;;; kääntymis- tai pyörimisliikettä ja määrittää käytetty iskutaajuus sen f : Edellä mainittujen ratkaisujen lisäksi on mahdollista määrittää iskut taamalla iskulaitteesta tai siihen kuuluvista välineistä muita fysikaali: ·.· 30 jotka ilmaisevat iskupulssien muodostumisen. Niinpä iskutaaiuudei 14 laava heijastusaalto h. Mittaustulosten perusteella ohjausyksikkö 12 tää aaltojen kulkuajan työkalussa ja säätää iskutaajuutta.

Edelleen iskulaitteen ohjausyksikköön 12 voi olla asetettL

mukainen ohjausstrategia, joka huomioi mitatun iskutaajuuden sei 5 porauskaluston, ja voi säätää automaattisesti iskutaajuuden keksin sen mukaiseksi. Iskutaajuuden säätäminen voi tapahtua myös ma jolloin iskulaitteen ohjausyksikkö 12 ilmoittaa operaattorille käytet juuden ja operaattori voi manuaalisesti säätää iskutaajuuden niin, keksinnön mukaisella tavalla riippuvainen käytetystä porauskalust 10 raattorilla voi olla käytössään taulukoita tai muita apuvälineitä, jotta porauksessa käytettävän iskutaajuuden eripituisille työkaluille. Tois tarkoista iskutaajuuksista voivat olla tallennetut ohjausyksikköön 12 raattori voi hakea tiedot käyttöönsä. Ohjausyksikkö 12 voi olla myö:

että se opastaa operaattoria oikean iskutaajuuden säätämiseksi. E

15 mahdollista, että jatkotankojen käsittelylaite on sovitettu tunnistan tangossa olevan tunnisteen ja ilmoittamaan ohjausyksikölle kulloinki olevan työkalun kokonaispituuden sekä yksittäisen jatkotangon prtui

Mainittakoon, että selvyyden vuoksi kuviossa 9 ei ole e kaan ohjausventtiilin 19 pyörittämiseen tai kääntämiseen liittyviä νέ 20 jausyksikköä, eikä välineitä iskutaajuuden mittaamiseksi.

Keksintöä voidaan soveltaa sekä paineväliaine- että säh iskulaitteen yhteydessä. Keksinnön toteuttamisen kannalta ei ole : se, minkä tyyppisellä iskulaitteella työkalussa etenevät puristusjäi .·:·! on muodostettu. Iskupulssi on iskulaitteella aikaan saatu lyhytaikaii · · 25 vaikutus, joka muodostaa puristusjännitysaallon työkaluun.

***f Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa ajami • * · yksikköön 12 kuuluvan yhden tai useamman tietokoneen prosessc :···: koneohjelma. Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttava ohje

voidaan tallentaa ohjausyksikön 12 muistiin, tai ohjelmistotuote void s.:.: 30 tietokoneeseen joltakin muistivälineeltä kuten esimerkiksi CD-RO

15 taulukosta valita sopivat taajuudet, jotka on esitetty taulukossa 10 nä. Taajuuskertoimen nimittäjän lukuarvo ilmaisee, kuinka monta k tysaalto etenee työkalussa edestakaisin, kunnes siihen summata1 määri puristusjännitysaalto. Mitä pienempi nimittäjän arvo on, sitä 5 heijastunut jännitysaalto rasittaa työkalua. Niinpä taajuuskertoimen tulisi suosia arvoja, joissa osamäärän nimittäjällä on mahdollisimmi kuarvo.

Mainittakoon, että keksintöä käytettäessä voidaan hyöd) hakemuksessa esitettyjen piirteiden erilaisia kombinaatioita ja muun 10 Keksinnön mukaista iskulaitetta voidaan porauksen lisäl· myös muissa iskupulsseja hyödyntävissä työlaitteissa, kuten esim1 tusvasaroissa ja muissa kivimateriaalin tai muun kovan materiaa seen tarkoitetuissa rikotuslaitteissa, sekä edelleen esimerkiksi paali sa.

15 Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain h tamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdel vaatimusten puitteissa.

• · · • · · • 1 • · · • ·· • · • « · « » 1 • ♦ • « ·♦# • · · • · *•9 « « 4 • · i ΛΛ 1

Claims (12)

1. Menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi, jossa menetelmä annetaan porauksen aikana iskulaitteella (7) iskupulsse Takoneeseen (4) kytkettävälle työkalulle (8), ja muodostetaan ty< 5 puristusjännitysaalto (p), joka etenee työkalun (8) materiaalista riipi lon etenemisnopeudella työkalun ensimmäisestä päästä (8a) sen te hän (8b), ja josta puristusjännityksestä (p) ainakin osa heijastuu taki lun toisesta päästä (8b) heijastusaaltona (h), joka etenee kohti ty simmäistä päätä (8a); sekä 10 ohjataan kallioporakoneeseen (4) kuuluvaa iskufaitetta (7 kutaajuutta; tunnettu siitä, että asetetaan iskulaitteen (7) iskutaajuus jännitysaaltoj kaan verrannolliseksi, joka jännitysaaltojen kulkuaika työkalussa 15 porauksessa käytetyn työkalun (8) pituudesta sekä aallon etenemisr työkalun materiaalissa; että muodostetaan iskulaitteella (7) työkaluun (8) uusi pu tysaalto (p), kun jonkin edellisen puristusjännitysaallon aiheutta tusaafto (h) saavuttaa työkalun ensimmäisen pään (8a); ja 20 että summataan uusi puristusjännitysaalto (p) ja heijasti jolloin muodostuu summa-aalto (ptot), joka etenee työkalussa (8) as :*·*: misnopeudella (c) kohti työkalun toista päätä (8b). * .% : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunne että säädetään summa-aallon (ptot) muotoa iskutaajuutta 25 tämäflä, ja **: että hienosäätämisessä uusien iskupulssien antamista a ;;; tai viivästytetään iskutaajuuden asetusarvosta, joka on määritetty jär '···' jen kulkuaikaan verrannollisesti, jolloin hienosäädöllä vaikutetaan ui tusjännitysaallon (p) ja heijastusaallon (h) summautumiseen ja ί •s: 30 summa-aallon muotoon. että ajoitetaan iskutaajuuden avulla työkalun toista pääti etenevä puristusjännitysaalto ja vastakkaiseen suuntaan etenevä hi to olennaisesti yhtäaikaa jatkotankojen (17a -17c) liitoskohtaan, ja että summataan liitoskohdalla puristusjännitysaalto ja hei] 5 jolloin heijastusaallossa oleva vetojännityskomponentti (+) kumouti jännitysaallon vaikutuksesta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen r tunnettu siitä, että käytetään iskutaajuutta, jonka suuruus on ainakin 101 10 5. Ohjelmistotuote iskevän kallionporauksen ohjaamiseks jelmistotuotteen suorittaminen kallionporausta ohjaavan ohjausyh prosessorissa on sovitettu aikaansaamaan ainakin seuraavia toimer ohjaamaan kallioporakoneeseen (4) kuuluvaa iskulaitetl pulssien antamiseksi kallioporakoneeseen (4) kytkettävälle työkalun 15 uksen aikana, jolloin työkaluun (8) on sovitettu muodostumaan pu tysaalto (p), joka etenee työkalun (8) materiaalista riippuvalla etene della työkalun ensimmäisestä päästä (8a) sen toiseen päähän (8 puristusjännityksestä (p) ainakin osa heijastuu takaisin työkalun tois tä (8b) heijastusaaltona (h), joka etenee kohti työkalun ensimme 20 (8a); sekä edelleen ohjaamaan iskulaitteen (7) iskutaajuutta; tunnettu siitä, • · · : että ohjelmistotuotteen suorittaminen on sovitettu asettai * ** l..[ laitteen (7) iskutaajuuden jännitysaaltojen kulkuaikaan verrannolliset·

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen ohjelmistotuote, ti siitä, että ohjelmistotuotteen suorittaminen on sovitettu mä jännitysaaltojen kulkuajan työkalussa (8) matemaattisesti vasteen (8) pituus- ja materiaalitiedon antamiselle.

7. Iskulaite, joka käsittää: ohjausyksikön (12) iskulaitteen (7) iskutaajuuden säätär kä välineet ainakin iskulaitteen (7) iskutaajuuden määrittämi: tunnettu siitä, 5 että ohjausyksikkö (12) on sovitettu asettamaan iskutaa nitysaaltojen kulkuaikaan verrannolliseksi, joka jännitysaaftojen kul kalussa (8) riippuu käytetyn työkalun (8) pituudesta sekä aallon e peudesta työkalun materiaalissa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen iskulaite, t u n n e tt i 10 että ohjausyksikkö (12) on sovitettu määrittämään jänn kulkuajan työkalussa (8) matemaattisesti kun ohjausyksikölle (12) työkalun (8) pituus- ja materiaalitieto.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen iskulaite, t u n n että iskulaitteeseen (7) on kytketty työkalu (8), jossa on £ 15 si jatkotankoa (17a - 17c), jotka on liitetty toisiinsa liitoskappaleeila että ohjausyksikkö (12) on sovitettu asettamaan iskulait kutaajuuden vastaamaan jännitysaallon kulkuaikaa yhdessä jät (17a - 17c) sen päästä päähän, jolloin työkalun toista päätä (8b) ke puristusjännitysaatto ja vastakkaiseen suuntaan etenevä heijastus^ 20 vitettu vaikuttamaan olennaisesti yhtäaikaa jatkotankojen (17a -17 dassa.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-9 mukaine .·. ; tunnettu siitä, # *· .I./ että iskulaitteessa (7) on välineet heijastusaallon (h) pi 25 tyskomponentin (-) sisältämän energian hyödyntämiseksi uusien k muodostamisessa. •••\ 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-10 mukaine tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (12) on sovitettu hienosäätämään is : 30 työkalun toiseen päähän (8b) etenevän jännitysaallon muotoon vail että iskupulssit on sovitettu muodostettavaksi iskulaittees raan hydraulisesta paine-energiasta, ilman iskumäntää.

13. Isku laite, joka käsittää: välineet iskupulssin tuottamiseksi työkaluun (8), jolloin 5 aiheuttama puristusjännitysaalto on sovitettu etenemään työkalun sestä päästä (8a) sen toiseen päähän (8b), ja ainakin osa jännitysa jastuu työkalun toisesta päästä (8b) takaisin heijastusaaltona ja el työkalun ensimmäistä päätä (8a); välineet iskulaitteen (7) iskutaajuuden säätämiseksi; sekä 10 välineet iskulaitteen (7) iskutaajuuden määrittämiseksi, tunnettu siitä, että iskulaite (7) käsittää välineet iskutaajuuden ja iskuem tämiseksi portaattomasti ja erikseen, ja että iskulaitteen (7) iskutaajuus on sovitettu jännitysaaltoj 15 kaan verrannollisesti, joka jännitysaaitojen kulkuaika työkalussa käytetyn työkalun (8) pituudesta sekä aallon etenemisnopeudest materiaalissa.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen iskulaite, tunnet että iskupulssit on sovitettu muodostettavaksi iskulaittees 20 raan hydraulisesta paine-energiasta, ilman iskumäntää. «·* • · ψ • * · ♦ • m • m « • * · • * »·« • * · • i « • • • ψ • m • · · ♦ • Ψ 9 • 9 • ♦ • ♦ * • · · • · * «ia • 9