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Title:
DEVICE FOR DAMPING VIBRATIONS IN A PART-FACE CUTTING MACHINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/025007
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for damping vibrations in part-face cutting machines (1), comprising an extension arm (3) pivoting round two axes (5, 9) with cutting tools (7) rotationally fitted thereon. Said device has a hydraulic regulating drive mechanism (6) which is impinged upon by fluid via a valve arrangement. Sensors (13 or 14) are provided in order to detect vibrations, accelerations, load and/or position of the cutting arm (3) and which trigger a corresponding compensation of the regulating drive mechanism formed by the hydraulic cylinder piston units (6) by means of a control device (16). The position of the extension arm (3) is thus kept basically constant round the vertical rotational axis (9) when the swing gear swivels.

Inventors:
KOGLER PETER (AT)
SIEBENHOFER GOTTFRIED (AT)
SIFFERLINGER NIKOLAUS (AT)
Application Number:
PCT/AT1997/000255
Publication Date:
June 11, 1998
Filing Date:
November 20, 1997
Export Citation:
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Assignee:
TAMROCK VOEST ALPINE BERGTECH (AT)
KOGLER PETER (AT)
SIEBENHOFER GOTTFRIED (AT)
SIFFERLINGER NIKOLAUS (AT)
International Classes:
E21C27/24; E21C31/12; E21C35/24; (IPC1-7): E21C35/24; E21C27/24
Foreign References:
AT377056B1985-02-11
US4741577A1988-05-03
DE3020432A11981-01-08
DE3427962A11986-01-30
DE3427962A11986-01-30
Attorney, Agent or Firm:
Haffner, Thomas M. (Wien, AT)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen von Teilschnitt schrämmaschinen (1) mit einem um zwei Achsen (5,9) schwenkbaren Auslegerarm (3), an welchem Schrämwerkzeuge (7) rotierbar gelagert sind, wobei der Auslegerarm (3) mit einem hydraulischen Stellantrieb (6) verbunden ist, welcher über eine Ventilanord nung mit Fluid beaufschlagbar ist, wobei Fluid in Abhängigkeit von Me werten von Sensoren (13,14) dem Antrieb (6) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, da mit dem Auslegerarm (3) oder dem hydraulischen Stellantrieb (6) wenigstens ein Sensor (13,14) zur Erfassung von Erschütterungen, Beschleunigung, Belastung und/oder Position des Armes (3) verbunden ist, dessen Signallei tungen (15) mit einer Steuereinrichtung (16) verbunden sind, welche Steuereinrichtung (16) mit einer hydraulischen Schaltung zum einseitigen Beaufschlagen desjenigen Stellantriebes (6) zur Kompensation der registrierten Ausweichbewegung des Ausleger armes (3) verbunden ist, dessen Stellung während des Vorschubes der Schrämwerkzeuge (7) im wesentlichen konstant gehalten ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da zusätzlich zur Hydraulikpumpe (19) für den hydraulischen Stell antrieb (6) ein Fluiddruckspeicher (24) angeordnet ist, welcher für die Kompensation der Ausweichbewegung des Armes (3) mit jeweils einem Arbeitsraum (21,22) des Stellantriebes (6) in Ver bindung setzbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, da als Ventilanordnung die Ventilanordnung für den Schwenkantrieb des Auslegerarmes (3) verwendet ist.
Description:
Einrichtuna zum Dämpfen von Schwinaunaen von Teilschnittschräm- maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen von Teilschnittschrämmaschinen mit einem um zwei Achsen schwenkbaren Auslegerarm, an welchem Schrämwerkzeuge rotierbar gelagert sind, wobei der Auslegerarm mit einem hydrau- lischen Stellantrieb verbunden ist, welcher über eine Ventilan- ordnung mit Fluid beaufschlagbar ist, wobei Fluid in Abhängig- keit von Me werten von Sensoren dem Antrieb zugeführt wird.

Beim Abbau von hartem Material werden die Schrämwerkzeuge je nach Vortriebsgeschwindigkeit und Rotationsgeschwindigkeit der Schrämköpfe hohen, sto artigen Belastungen ausgesetzt, und es ist beispielsweise der AT-PS 377 056 bereits zu entnehmen, Er- schütterungssensoren als Me grö e für die Werkzeuabelastung an- zuordnen, über welche in der Folge die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeuge zum Zwecke der Verringerung der Werkzeugbelastung beeinflu t werden kann.

Zu diesem Zweck war bei dieser bekannten Ausbildung ein Erschüt- terungssensor vorgesehen, dessen Signale über eine Steuerelek- tronik mit dem Schwenkantrieb des Schrämarmes, und insbesondere den steuerbaren Ventilen eines hydraulischen Schwenkantriebes, verbunden sind. Bei übermä igen Erschütterungen wurde somit die Abbauleistung der Schrämmaschine reduziert.

Aus der DE-PS 34 27 962 ist bereits eine Einrichtung bekannt ge- worden, mit welcher die Auslegerarmstellvorrichtung für Gewin- nungs- und Vortriebsmaschinen hydraulisch verspannt werden konn- te. Auch dieser Ausbildung liegt die Überlegung zugrunde, da Teilschnittschrämmaschinen, insbesondere Walzenschrämmaschinen, beim Anfahren in harte Mineralschichten besonders starken Er- schütterungen unterworfen sind. Die Erschütterungen und Vibrati- onen werden über die in das Material eingreifenden Schrämwerk- zeuge auf den Auslegerarm übertragen, wobei derartige Erschütte- rungen aufgrund der Elastizität des Druckzylinders des Stellan- triebes für den Auslegerarm zu deutlichen Schwingungen des

Schrämarmes Anla geben können. Wenn zu allem Überflu hier Re- sonanz im System auftritt, können derartige Vibrationen zerstö- rende Wirkung haben. Durch die der DE-PS 34 27 962 zu entnehmen- den Ma nahmen wird nun der Druck in den Stellzylindern erhöht, wodurch aber das zugrunde liegende Problem der Elastizität der Druckzylinder in nicht ausreichender Weise gelöst wird.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache und ggf. auch nachträglich nachzurüstende Einrichtung vorzuschlagen, mit wel- cher ein wirkungsvolles Dämpfen von Schwingungen von Teil- schnittschrämmaschinen gelingt. Die erfindungsgemä e Einrichtung soll hierbei mit einem Minimum an zusätzlichen Teilen auskommen und kompakt ausgebildet sein können, und weiters die Effizienz und die Leistung des Schwenkantriebes für den Auslegerarm so we- nig wie nur möglich beeinflussen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemä e Einrichtung im wesentlichen darin, da mit dem Auslegerarm oder dem hydraulischen Stellantrieb we- nigstens ein Sensor zur Erfassung von Erschütterungen, Beschleu- nigung, Belastung und/oder Position des Armes verbunden ist, dessen Signalleitungen mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, welche Steuereinrichtung mit einer hydraulischen Schaltung zum einseitigen Beaufschlagen desjenigen Stellantriebes zur Kom- pensation der registrierten Ausweichbewegung des Auslegerarmes verbunden ist, dessen Stellung während des Vorschubes der Schrämwerkzeuge im wesentlichen konstant gehalten ist. Beim Schrämen mit einer Teilschnittschrämmaschine wird üblicherweise nach erfolgtem Einbruch in einer Weise geschrämt, da einer der beiden Schwenkantriebe in seiner Position verriegelt wird, wohingegen über den zweiten Antrieb die Vorschubbewegung bewirkt wird. Bei einem Schrämen in horizontaler Richtung wird somit der vertikale Schwenkantrieb in der gewünschten Position festgelegt, wobei der Vortrieb durch horizontales Verschwenken des Armes erfolgt. Dadurch, da nun die Me signale des Sensors einer Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche denjeni- gen Antrieb beaufschlagen soll, welcher in seiner jeweils ge- wählten Position gehalten werden soll, können unzulässige Bela- stungsspitzen eliminiert werden. Es wird somit erfindungsgemä

jeweils nur ein Arbeitsraum des in konstanter Stellung zu hal- tenden Stellantriebes, beispielsweise des Vertikalstellantrie- bes, dann beaufschlagt, wenn eine Ausweichbewegung registriert wird, soda auch Erschütterungen kompensatorisch entgegengewirkt werden kann, ohne da dies die Schrämleistung beeinflu t. Die Steuerung kann hierbei feinfühlig an die jeweils registrierte Richtung der höheren Belastung angepa t werden. Die kompensato- rischen Steuerimpulse bewirken somit eine zyklische Nachstell- bewegung, um Ausweichbewegungen entgegenzuwirken, soda insge- samt der Schrämarm ruhiger gehalten werden kann und Erschütte- rungen gedämpft werden. Da für eine derartige kompensatorische Beaufschlagung eines Arbeitsraumes eines Stellzylinders kurzfri- stig ein bestimmtes hohes Druckniveau zur Verfügung gestellt werden mu , ist die Ausbildung in besonders vorteilhafter Weise dahingehend weitergebildet, da zusätzlich zur Hydraulikpumpe für den hydraulischen Stellantrieb ein Fluiddruckspeicher ange- ordnet ist, welcher für die Kompensation der Ausweichbewegung des Armes mit jeweils einem Arbeitsraum des Stellantriebes in Verbindung setzbar ist. Aus einem Fluiddruckspeicher kann kurz- fristig das für die Kompensation erforderliche Druckniveau zur Verfügung gestellt werden, ohne da es zu zusätzlichen Überlage- rungen und Rückwirkungen auf die Pumpe des Hydraulikantriebes kommt. Aus dem Druckspeicher können überaus kurzfristig Druck- korrekturen zur Verfügung gestellt werden, soda die Hydraulik- pumpe, welche für den Stellantrieb benötigt wird, von derartigen Belastungsspitzen entkoppelt wird.

Prinzipiell ist es möglich, einen derartigen Druckspeicher ge- meinsam mit einer gesonderten Ventilanordnung für die jeweilige Kompensation zu schalten. In besonders einfacher Weise kann aber auch die Ventilanordnung, welche für den Schwenkantrieb bzw.

Stellantrieb des Auslegerarmes herangezogen wird, unmittelbar als Ventilanordnung für die gewünschte Kompensation eingesetzt werden, wodurch sich eine besonders einfache Bauweise ergibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser

zeigen Fig.l eine schematische Seitenansicht einer Teilschnitt- schrämmaschine und Fig.2 ein Schaltbild für die hydraulische Schaltung.

In Fig.l ist mit 1 eine Teilschnittschrämmaschine bezeichnet, welche auf einem Raupenfahrwerk 2 verfahrbar ist.

Ein Auslegerarm 3 ist an einem Schwenkwerk 4 um eine im wesent- lichen horizontale Achse 5 in Höhenrichtung verschwenkbar ge- lagert. Der Schwenkantrieb für diese Verlagerung um die Schwenk- achse 5 ist mit 6 bezeichnet und von einem hydraulischen Zylin- derkolbenaggregat gebildet, welches gelenkig am Schrämarm 3 an- geschlagen ist. Der Schrämarm 3 trägt rotierbar gelagerte Schrämköpfe 7, welche im Sinne des Doppelpfeiles 8 in Höhenrich- tung verschwenkbar sind. Für die Vorschubbewegung wird das Schwenkwerk 4 um die im wesentlichen vertikale Schwenkachse 9 verschwenkt.

Am Maschinenrahmen 10 ist weiters eine Ladeeinrichtung 11 an- gelenkt. Am Hinterende der Maschine ist ein Abförderer 12 sche- matisch dargestellt.

Am Schrämarm ist ein Sensor 13 vorgesehen. Alternativ oder zu- sätzlich kann ein weiterer Sensor 14 am hydraulischen Stell- antrieb 6 oder in der Schwenkachse 5 angeordnet werden, mit wel- chem Erschütterungen Beschleunigungen, Belastungen und/oder die Position des Schrämarmes bzw. Auslegerarmes 3 erfa t werden. Die Signale des Sensors 13 oder des Sensors 14 werden über eine Signalleitung 15 einer Steuereinrichtung 16 zugeführt. Die Steuereinrichtung ist mit einer Ventilanordnung für die hydrau- lischen Stellantriebe 6 verbunden, wie dies in Fig.2 näher veranschaulicht wird.

In Fig.2 ist eine Ventilanordnung zum Betätigen des Stellan- triebes 6 schematisch ersichtlich. Zum Verschwenken des Schräm- armes 3 in Höhenrichtung in Richtung des Doppelpfeiles 8 kann der Hydraulikschieber 17 in die jeweilige Position gebracht wer-

den, wodurch eine Aufwärts- oder Abwärtsverschwenkung ermöglicht wird. Fluid-wird hierbei aus einem Tank 18 über eine Pumpe 19 der Ventilanordnung und damit je nach Stellung des Schieber- ventils jeweils einem Arbeitsraum der Hydraulikzylinderkolben- aggregate 6 zur Verfügung gestellt. In die Leitung zu diesen Vertikalschwenkzylindern sind entsprechende Rückschlagventile bzw. Steuerventile eingeschaltet, welche schematisch mit 20 be- zeichnet sind. Wahlweise werden hierbei die Zylinderräume 21 oder 22 zum Verschwenken beaufschlagt. In der in Fig.2 darge- stellten Position des Hydraulikschieberventiles 17 sind die Lei- tungen zwischen der Pumpe 19 und den Zylinderräumen 21 bzw. 22 getrennt und gesperrt, soda für ein Verschwenken des Schrämar- mes 3 in im wesentlichen horizontaler Richtung-die gewählte Ver- tikalstellung des Auslegerarmes 3 fixiert ist. In dieser Posi- tion kann nun je nach Gesteinsbeschaffenheit oder Betriebsbedin- gungen mehr oder minder gro e Kraft auf die jeweils gesperrten Arbeitsräume 21 bez. 22 der Hydraulikzylinderkolbenaggregate 6 wirksam werden, wodurch aufgrund der Kompressibilität des Fluids Schwingungszustände nicht ausgeschlossen werden. Wenn nun derartige unerwünschte Betriebszustände von den Sensoren 13 bzw.

14 der Steuereinrichtung 16 rückgemeldet werden, wird die zu- sätzliche Schaltereinheit 23 angesteuert, wobei aus einem Druck- speicher 24 Fluid in jeweils einen der beiden Zylinderräume 21 bzw. 22 gepre t wird, um diesen Reaktionskräften entgegenzuwir- ken. Je nach registrierter Ausweichbewegung des Auslegerarmes 3 in Richtung des Doppelpfeiles 8 wird somit jeweils der gegen- überliegende Arbeitsraum 21 bzw. 22 mit dem Druckspeicher 24 in Verbindung gesetzt, um Schwingungen entgegenzuwirken und den Schrämarm 3 sicher in seiner gewählten vertikalen Position zu halten.