DD236270B1

DD236270B1 - Verfahren zum bohren heterogenen materials und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DD236270B1
Application number: DD27518385A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Steinbruch; Hans-Peter Wittor; Wilfried Wisse
Original assignee: Bau Und Montagekombinat Sued K
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1988-03-02
Also published as: DD236270A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren heterogenen Materials, z. B von Mauerwerk oder Beton mit einer hydraulisch oder pneumatisch gesteuerten Kolbenarbeitszylindereinheit zur Erzeugung einer Vorschub- und Ruckstellkraft fur einen daran angebrachten Arbeitsschlitten, der ein elektrisch betreibbares Bohrgerat tragt sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten techn. Losungen

Bei Bohrgeraten wird durch ein schneidendes Werkzeug em Loch in ein zu bohrendes Material gebohrt Dabei wird der Bohrvorgang im wesentlichen durch die Drehzahl und den Bohrvorschub charakterisiert Um optimale Arbeitskennwerte zu erreichen, mußten entsprechende Schnittwerte fur heterogene Materialien bekannt sein Da sich der Aufbau solchen Materials im Bohrbereich jedoch nicht im voraus bestimmen laßt, kann in solcher Weise nicht verfahren werden, wöbet noch zu berücksichtigen ist, daß das Bohrwerkzeug von Zeit zu Zeit gelüftet werden muß, um Bohrgut auszubringen In der DD-Patentschnft 221 941 wurde bereits ein Verfahren zur Regulierung des Anpreßdruckes von elektrischen Bohrmaschinen vorgeschlagen, bei dem der Anpreßdruck der Bohrmaschine in Abhängigkeit von deren Belastung automatisch so gesteuert ist, daß stets der optimal gunstigste Anpreßdruck anliegt. Hierzu wird ein Drehzahlwahler an der Bohrmaschine verwendet, dessen Signale einem Steuergerat zugeführt sind und vom Steuergerat ausgehend Magnetventile geschaltet werden, die einen Arbeitszylinder pneumatisch beaufschlagen Bei einer vorgewählten unteren kritischen Drehzahl erfolgt eine Verringerung der Vorpreßkraft, um die Drehzahl der Bohrmaschine wieder anzuheben

Wenngleich damit die Leistung der Bohrmaschine weit besser als bei handgefuhrten Bohrgeraten ausgenutzt wird, stellt diese Verfahrensweise dennoch nur eine Teiloptimierung des Bohrprozesses dar, da die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgerätes unberücksichtigt bleibt Tritt beispielsweise der praktische Fall auf, daß auf einem harten Kiesel im Bohrmatenal gebohrt wird, so fallt die Drehzahl normalerweise nicht unter die kritische Drehzahl ab und es erfolgt daher keine Beeinflussung der Vorpreßkraft

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt die Erhöhung der Effektivität des Bohrprozesses hinsichtlich des Verschleißes des Bohrwerkzeuges, der Bohrzeit und der Ausschopfung der Abgabeleistung der Bohrmaschine

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Bohren heterogenen Materials mit einem elektrischen Bohrgerat und hydraulisch oder pneumatischer Anpreßkrafterzeugung aufzuzeigen, welches die unterschiedlich vorkommenden Bohrsituationen fur einen optimal gunstigen Bohrprozeß voll berücksichtigt und sich den gegebenen Bedingungen des zu bohrenden Materials selbsttätig anzupassen vermag Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß als Parameter fur die Steuerschaltung die Stromaufnahme des elektrischen Bohrgerätes und die Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitsschlittens herangezogen werden, wobei anstelle der Stromaufnahme auch das Drehmoment des Bohrgerätes gemessen und dessen Grenzwerte als Parameter fur die Steuerung dienen

Zur Durchfuhrung des Verfahrens zum Bohren heterogenen Materials wird weiterhin eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die darm besteht, daß die Steuerschaltung des Arbeitsschlittens, der das Bohrgerat tragt, einerseits mit der Stromaufnahme des Bohrgerätes über einen Wandler und zwischengeschalteter Vergleicherstufe und andererseits mit einem Meßwertaufnehmer fur die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgerätes und einem zwischengeschalteten Wandler mit angeschlossener Vergleicherstufe verbunden ist Die Steuerschaltung ist weiterhin mit den beiden Endschaltern des Arbeitsschlittens verbunden, wobei am Ausgang der Steuerschaltung zwei Elektromagnetventile angeschlossen sind Die Elektromagnetventile steuern die Zufuhr des Druckmittels fur den Vorschub oder den Rucklauf des Arbeitsschlittens

Zur Erreichung eines Schnellvorschubes der Bohrmaschine, um vorhandene Kiesel im Beton zu zertrumem, ist vor das Elektromagnetventil fur den Vorschub ein Druckminderventil zwischengeschaltet, das über ein zusätzliches Elektromagnetventil durch die Steuerschaltung kurzgeschlossen werden kann

Die Funktion und das Zusammenwirken der angeordneten Schaltmittel wird im Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unter Berücksichtigung der getroffenen Grenzwertfestlegungen von Stromaufnahme und Vorschubgeschwindigkeit mehreren typischen Bohrsituationen entsprochen wird, die sich in den Zustanden Normalbetrieb, Anstau von Bohrgut und Bohren auf einem Kiesel ausdrucken, wobei bei letzterem noch eine zusatzliche Schlagfunktion geschaffen wurde Damit wird ein optimaler Bohrprozeß bei heterogenen Material gewahrleistet

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schaltbild zur Durchfuhrung des Verfahrens Aufbau der Schaltung

In der Zeichnung ist einem elektrischen Bohrgerati über einen Wandler 2 Netzspannung 3 zugeführt Der Wandler 2 ist mit einer Vergleicherstufe 4 verbunden, in der zwei Grenzwerte des Stromes einstellbar sind Die Grenzwerte entsprechen dabei einer maximalen und minimalen Stromaufnahme des elektrischen Bohrgerätes 1 Der Ausgang der Vergleicherstufe 4 ist mit einem Eingang einer zentralen Steuerschaltung 5 verbunden

Das Bohrgerat 1 ist starr mit einem Arbeitsschlitten 6 verbunden, der auf einer Kolben-Arbeitszylindereinheit 7 gleitend gefuhrt ist und von einem Arbeitskolben 8 bewegt werden kann An dem Arbeitsschlitten 6 ist ein Meßwertaufnehmer 9 fur die Messung der Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgerätes 1 angebracht, dessen Signale einem zweiten Wandler 10 zugeführt sind Dieser formt das zeltproportionale Vorschubsignal in ein entsprechendes Stromsignal um und gibt es an eine zweite Vergleicherstufe 11 ab In dieser sind ebenfalls zwei Grenzwerte einstellbar, die einmal einem Vorschub gegen Null und einem Vorschub der großer Null ist entsprechen Der Ausgang der Vergleicherstufe 11 ist ebenfalls mit einem Eingang der Steuerschaltung 5 verbunden Als weitere Eingangssignale sind der Steuerschaltung 5 Signale je eines Endschalters 12a und 12 b des Arbeitsschlittens 6 zugeführt An dem Ausgang der Steuerschaltung 5 sind zwei Elektromagnetventile 13, 14 angeschlossen, wobei das Elektromagnetventil 13 eine Druckmittelverbindung 15 zu einem Anschluß der Kolben Arbeitszylindereinheit 7 herstellt, bei der der Arbeitskolben 8 eine Vorschubbewegung erzeugt, wahrend das Elektromagnetventil 14 eine entsprechende Druckmittelverbindung 16fureineArbeitskolbenruckstellung herstellt In die Druckmittelverbindung 15 istein Druckmittelventil 17 zwischengeschaltet, welches von einem Elektromagnetventil 18 uberbruckbar ist Dieses wird ebenfalls von der Steuerschaltung 5 aus angesteuert Wirkungsweise

Die Bohrvorrichtung wird zunächst am Arbeitsort mittels eines Saugnapfes auf das zu bohrende Loch in einem heterogenen Material positioniert Sodann wird in nicht naher gekennzeichneter Weise Netzspannung 3 an das Bohrgerat 1 angelegt und damit dieses in Betrieb genommen Zugleich wird die Druckmittelerzeugung fur die Kolben-Arbeitszylindereinheit 7 zugeschaltet und diese mit Druck beaufschlagt, so daß eine Vorschubbewegung des Arbeitsschlittens 6 bewirkt wird Dabei ist das Elektromagnetventil 13 geöffnet, wahrend die beiden anderen Elektromagnetventile 14 und 18 geschlossen sind Über nicht dargestellte Druckminderventile wird ein dem Festigkeitsgrad des zu bohrenden Materials entsprechender Druckwert eingestellt

Die Stromaufnahme des elektrischen Bohrgerätes 1 wird im Wandler 2 erfaßt und kontinuierlich in ein weiter verarbeitbares Signal umgeformt In der nachfolgenden Vergleicherstufe 4 wird das Signal mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen Da die Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitsschlittens 6 und damit die des Bohrgerätes 1 weiterhin andauert, kann nach einer gewissen Zeit die Stromaufnahme des Bohrgerätes 1 zunehmen Ist die Stromaufnahme gleich oder großer als der vorgewählte Grenzwert l_max in der Vergleicherstufe 4, so ergeht von dieser ein Signal an die Steuerschaltung 5, die wiederum das Elektromagnetventil 13 betätigt und damit die Druckmittelzufuhrung zur Kolben Arbeitszylindereinheit 7 unterbrochen wird Es erfolgt ein „Freibohren des Bohrers Sinkt die Stromaufnahme wieder unter den Grenzwert l_mm, so erfolgt umgekehrt wieder die Öffnung des Elektromangnetventiles 13 und eine weitere Vorschubbewegung setzt ein Diese Zweipunktregelung erlaubt es, die elektrische Leistung des Bohrgerätes 1 voll auszuschöpfen Da mit zunehmender Bohrlochtiefe ein zunehmender Leistungsanteil fur den Abtransport des Bohrgutes aufgewendet werden muß, ist dieser Faktor gleichfalls zu berücksichtigen Hierfür wird neben der Auswertung der Stromaufnahme von einem Meßwertaufnehmer 9 die Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitsschlittens 6 ausgewertet Dieses Signal ist einem Wandler 10 zugeführt, der es beispielsweise in ein Stromsignal umformt und der mit einer zweiten Vergleicherstufe 11 verbunden ist Die Vergleicherstufe 11 vergleicht dieses mit den eingestellten Grenzwerten und stellt

fest, ob die Vorschubgeschwindigkeit praktisch gleich Null oder großer als Null ist Liegt nun an der Steuerschaltung 5 das Signalbild Stromaufnahme l_max von der Vergleicherstufe 4 und Vorschubgeschwindigkeit nahe Null von der Vergleicherstufe 11 an, bedeutet dies, daß ein Abtransport des Bohrgutes erforderlich ist. Die Steuerschaltung 5 reagiert darauf mit der Schließung des Elektromagnetventils 13 und der Öffnung des Elektromagnetventils 14. Damit erhalt die Kolben-Arbeitszylindereinheit 7 über die Druckmittelverbindung 16 eine Druckbeaufschlagung im Ruckfuhrungssinne. Das Bohrgerat 1 wird bis zur Betätigung des Endschalters 12a aus dem Bohrloch ausgefahren. Danach lauft der weitere Bohrvorgang wie eingangs dargelegt ab. Eine weitere typische Bohrsituation bei heterogenen Materialien liegt vor, wenn der Bohrer auf einen harten Kiesel auftrifft. Dieser Zustand stellt sich derart dar, daß die Stromaufnahme gering l_mm und die Vorschubgeschwindigkeit praktisch Null ist Bei einem solchen Signalbild reagiert die Steuerschaltung 5 ebenfalls mit einem Ruckfuhren des Arbeitskolbens 8, d h das Elektromagnetventil 14 wird geöffnet. Im Zusammenhang mit dem Endschalter 12a wird nunmehr von der Steuerschaltung 5 kurzzeitig das Elektromagnetventil 18 betätigt und damit das Druckminderventil 17 kurzgeschlossen Damit wird bewirkt, daß dieKolben-Arbeitszylinderemheit 7 vorübergehend mit einem höheren beaufschlagt wird und der Arbeitskolben 8 einen Schnellvorschub erfahrt Der Bohrer des Bohrgerätes 1 schlagt so gegen den Kiesel und zertrümmert diesen, wobei sodann ein Anstieg der Stromaufnahme zu verzeichnen ist Von diesem Signal ausgehend wird wieder der vorbeschriebene Arbeitsbetrieb eingestellt und fortgesetzt

Zur Ausschopfung der vollen Leistung des Bohrgerätes ist im Ausfuhrungsbeispiel die Stromaufnahme als Parameter herangezogen worden. Anstelle dessen kann auch über einen Adapter am Bohrkopf das Drehmoment gemessenund bewertet werden, wobei der Wirkungsablauf unverändert bleibt

Claims

1. Verfahren zum Bohren heterogenen Materials mit einer hydraulisch oder pneumatisch gesteuerten Kolben-Arbeitszylindereinheit zur Erzeugung einer Vorschub- und Rückstellkraft für einen daran angebrachten Arbeitsschlitten, der ein elektrisch betreibbares Bohrgerät trägt, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter für die Steuerschaltung (5) die Stromaufnahme des elektrischen Bohrgerätes (1) und die Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitsschlittens (6) herangezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Stromaufnahme das Drehmoment des Bohrgerätes (1) gemessen und dessen Grenzwerte der Vergleichsstufe (4) zugrunde gelegt sind.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) des Arbeitsschlittens (6) einerseits mit der Stromaufnahme (3) des Bohrgerätes (1) über einen Wandler (2) und zwischengeschalteter Vergleicherstufe (4) und andererseits mit einem Meßwertaufnehmer (9) für die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgerätes (1) und einem zwischengeschalteten Wandler (10) mit angeschlossener Vergleicherstufe (11) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) mit den beiden Endschaltern (12a und 12b) des Arbeitsschlittens (6) verbunden ist, wobei am Ausgang der Steuerschaltung (5) zwei Elektromagnetventile (13; 14) angeschlossen sind, wovon das Elektromagnetventil (13) mit der Druckmittelverbindung (15) für den Vorschub und das Elektromagnetventil (14) mit der Druckmittelverbindung (16) für den Rücklauf in Verbindung steht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmitelverbindung (15) ein Druckminderventil (17) zwischengeschaltet und von einem durch die Steuerschaltung (5) angesteuerten Elektromagnetventil (18) kurzgeschlossen ist.