NL1003301C2 - Heihamer met positiemeting. - Google Patents

Description

Heihamer met positiemeting.

De uitvinding heeft betrekking op een heihamer met een positie-meetstelsel voor het bepalen van de positie van het slaggewicht.

5 Een dergelijk positiemeetstelsel is bijvoorbeeld bekend uit DE-ty.211.210. Bij deze heihamer zijn voor de bovenste en onderste eindpositie van het slaggewicht telkens meerdere op dezelfde hoogte aangebrachte positietasters aangebracht. De uitgangssignalen daarvan zijn verbonden met foutbehandelingstrappen van een stuureenheid. De 10 foutbehandelingstrappen geven een omschakelsignaal aan een stuurtrap van de stuureenheid door wanneer van één van de op dezelfde hoogte aangebrachte positietasters een uitgangssignaal wordt ontvangen. Verder brengen de foutbehandelingstrappen telkens een foutsignaal voort wanneer bij het eind van een naderingsfase of een valfase één of meer 15 deze fase beëindigende positievoelers niet zijn aangesproken. Dit alles heeft tot doel dat de omschakeltijdstippen met een hogere nauwkeurigheid kunnen worden bepaald.

Behalve dat dit duur is heeft dit positiemeetstelsel van het slaggewicht als nadeel, dat bij gebruik van de positietasters geen on-20 onderbroken observering van het slaggewicht mogelijk is. Voor het ononderbroken observeren van de plaats moet een veelheid positietasters worden aangebracht, waarvan de beschakeling en mechanische bevestiging hoge kosten met zich meebrengen. Door de sterke trillingen bij het heien en de daarbij behorende ruwe toepassingsomstandigheden 25 op bouwplaatsen falen de positietasters vaak zowel mechanisch alsook elektrisch.

Het doel van de uitvinding is een heihamer te verschaffen, waarbij de positie en eventueel verdere bewegingsparameters van het slagge-wicht nagenoeg ononderbroken bepaald en/of geregistreerd kunnen worden 30 en waarbij tegelijkertijd de vervaardigingstechnische kosten voor het positiemeetstelsel verminderd worden.

Dit doel wordt bij een heihamer ven de aan het begin aangegeven soort bereikt, doordat het positiemeetstelsel van het slaggewicht is uitgevoerd als ultrasoonmeetstelsel. Door deze maatregel zijn voor het 35 bepalen van de positie van het slaggewicht slechts een ultrasoon-zen-der en een ultrasoon-ontvanger nodig, die in samenwerking met een bekende verwerkingseenheid of evaluatie-eenheid een signaal leveren, dat overeenkomt met de momentane positie van het slaggewicht. Door 1005301 2 geschikte automatische signaalverwerking volgens mathematische algoritmes kunnen tegelijkertijd ook de bewegingsparameters, zoals bijvoorbeeld de snelheid en de versnelling van het slaggewicht, automatisch worden bepaald.

5 Het meetsignaal kan op voordelige wijze worden gebruikt voor het automatiseren van het bewegingsverloop, wanneer het meetstelsel een ultrasoon-zender en ultrasoon-ontvanger met verwerkingselektronica of evaluatie-elektronica omvat en bij voorkeur een werkverbinding vanaf de verwerkings- of evaluatie-elektronica naar een aanstuurklep van een 10 hefcilinder is voorzien. Zodra de momentane waarde van het meetsignaal één of meerdere vastgelegde vergelijkingswaarden bereikt, overschrijdt of respectievelijk onderscheidt, kunnen zo de voor het automatiseren van het bewegingsverloop benodigde stuursignalen gegenereerd worden. Wezenlijk hierbij is het omschakeltijdstip van de hefcilinder, welke 15 het slaggewicht na het botsen op de paal weer moet optillen.

Verder is volgens de uitvinding voorzien dat het positiemeetstel-sel is uitgevoerd als afstandsmeetstelsel. Voor de opbouw daarvan kunnen op zich bekende ultrasone afstandmeetstelsels worden genomen, die de afstand van het slaggewicht tot een vast punt van de hamer 20 bepalen. Daardoor heeft men slechts een zender en een ontvanger nodig, hetgeen de bekabeling overeenkomstig minimaliseert en de vervaardi-gingskosten gunstig beïnvloedt.

Verrassenderwijs is daarbij bruikbaar gebleken een positiemeet-stelsel, waarbij voor het bepalen van de afstand een looptijdmeting 25 van een geluidspuls is voorzien. Dit was aanvankelijk niet te verwachten, daar bij de heersende toepassingsomstandigheden door elke slag van de hei-inrichting hoge pulsachtige geluidsemissies ontstaan, waarvan het frequentiespectrum zo breed is dat ontoelaatbaar hoge stoor-signalen te verwachten zijn. Hen kan zelfs van een volledige inkapse-30 ling afzien. Ondanks door de meetbaan vallende regendruppels of sterke zijwind staan nog bruikbare afstandsmeetsignalen ter beschikking.

Een grotere stoorafstand bereikt men, wanneer voor het bepalen van de afstand een fasemeting van een geluidssignaal is voorzien. Een combinatie met een looptijdmeting kan er bijvoorbeeld toe dienen dat 35 de incrementele afstandsmeting door middel van fasemeting van een hoogfrequent signaal wordt bereikt en dat ter controle de absoluut metende looptijdmeting wordt aangewend.

De constructieve inspanning wordt eenvoudiger, wanneer het ultra- 1003301 3 eone meetstelsel is uitgevoerd als reflectiemeetstelsel. Daarbij zijn bijvoorbeeld de ultrasoon-zender en ultrasoon-ontvanger bevestigd aan een gefixeerd punt van het frame van de hei-inrichting. Om de afstand tot het slaggewicht te meten, wordt door de zender een geluidspuls 5 uitgezonden, deze puls wordt dan bij het slaggewicht gereflecteerd en na reflectie daarvan door de ontvanger opgevangen. De afstand tot het slaggewicht is dan de helft van de baan, die de geluidspuls vanaf de zender naar de ontvanger moet afleggen. Een kostbare bekabeling naar het slaggewicht kan aldus vervallen. Gewoonlijk zijn beide functies in 10 één huis verenigd en wordt gebruik gemaakt van een zender- en ontvan-germembraan.

Het meetsignaal wordt verbeterd, wanneer het slaggewicht een gedefinieerd plat en loodrecht op de ultrasoon-zender staand reflectievlak omvat.

15 Opdat de positie van het slaggewicht met een voldoende resolutie in de tijd kan worden bepaald, is voorzien, dat het afstandsmeetstel-sel is uitgevoerd om tijdens de duur van een werkcyclus herhaald metingen uit te voeren. Op deze wijze wordt gedurende de duur van een werkcyclus meerdere malen de positie van het slaggewicht bepaald, 20 zodat door interpolatie een weg-tijd-diagram van het slaggewicht is te bepalen.

Het zo bepaalde weg-tijd-diagram wordt door geschikte verwerkings-of evaluatie-elektronica benut om de vermoedelijke positie van het slaggewicht ook te extrapoleren voor een in de toekomst liggend tijd-25 stip. Voor dit doel is voorzien, dat de verwerkings- of evaluatie-elektronica is uitgevoerd om een tijdsduur tot aan een vermoedelijk botstijdstip van het slaggewicht te bepalen.

Door de vermoedelijke tijdsduur tot aan het botsen van het slaggewicht op de paal te vergelijken met een vooraf ingesteld, gewenst 30 schakeltijdstip van de hefcilinder, neemt de elektronica zelfstandig de beslissing voor het voortbrengen van een omschakelsignaal, dat de klep van de hefcilinder overeenkomstig omschakelt.

Voor dit doel is voorzien, dat de verwerkings- of evaluatie-elektronica is uitgevoerd om de bepaalde tijdsduur te vergelijken met een 35 vastgelegde overgangstijdswaarde (Atv) en om een omschakelsignaal voor de hefcilinder voort te brengen.

Daar door de doorgaans ruwe toepassingsomstandigheden van heiha-mers nooit is verzekerd, dat ten gevolge van bijvoorbeeld kabelbreuk «p v. 7 j n 1 n of andere storingen niet af en toe valse meetwaarden of hoge stoomi-veaus de verwerkings- of evaluatie-elektronica bereiken, ie zekerheidshalve voorzien, dat de verwerkings- of evaluatie-elektronica is uitgerust om voorafgaand aan het gebruik van een meetwaarde een aanne-5 melijkheidscontrole uit te voeren.

Op analoge wijze wordt net als bij het bepalen van het omschakel-tijdstip na het botsen van het slaggewicht op de paal ook een overeenkomstig omschakelsignaal bij het bovenste omkeerpunt van het slaggewicht voortgebracht, doordat de verwerkings- of evaluatie-elektronica 10 is uitgerust om bij het bereiken van een vastgestelde bovenste posi-tievergelijkingswaarde via het slaggewicht een bovenste omschakelsignaal voor de hefcilinder voort te brengen.

Wanneer een instellid voor het verstellen van een bovenste posi-tievergelijkingswaarde is voorzien, kan door het verstellen van deze 15 positievergelijkingswaarde de gewenste slagenergie per afzonderlijk geval naar wens worden beïnvloed. Doordat een verder instellid voor het verstellen van de overgangstijdswaarde (Atv) is voorzien, kan het onderste omschakeltijdstip worden veranderd en zodanig aan de desbetreffende bodemomstandigheden worden aangepast, dat een zo snel moge-20 lijke heivoortgang kan worden gerealiseerd.

Een bijzonder gunstig gedrag van de vergelijkings- of evaluatie-elektronica bereikt men, doordat de vergelijkings- of evaluatie-elektronica is uitgerust om de meetwaarde volgens mathematische regressie-methodes te extrapoleren.

25 Na het inschakelen van de vergelijkings- of evaluatie-elektronica wordt de rusttoestand van het slaggewicht als referentie respectievelijk nulpunt opgeslagen, omdat de vergelijkings- of evaluatie-elektronica is uitgerust om na in bedrijfname automatisch een referentieposi-tie op te slaan.

30 De uitvinding wordt in een de voorkeurhebbende uitvoeringsvorm met verwijzing naar een tekening beschreven, waarbij verdere voordelige details aan de figuren van de tekening zijn te ontlenen. Voor wat betreft hun functie overeenkomstige delen zijn daarbij voorzien van dezelfde verwijzingstekens. Hierbij toont: 35 figuur 1 een schema van het positiemeetstelsel; figuur 2 geschematiseerde signalen van het looptijdmeetstelsel; figuur 3 een weg-tijd-diagram van het slaggewicht; en figuur 4 schematisch het schakelsignaal van de hefklep.

1 0 Ü 3 3 0 1 5

In figuur 1 geeft 1 een heihamer aan met een frame 2, dat wordt gevormd door een bovenste kopplaat 3· een onderste steunring 4 en daartussen aangebrachte geleidingen 5· Een slaggewicht 6 is door middel van een cilinder 7 tussen de bovenste kopplaat en de onderste 5 steunring verschuifbaar aan geleidingen 5 gelagerd.

De hefcilinder 7 is bevestigd aan de bovenste kopplaat 3· terwijl zijn zuigerstang 8 aangrijpt op het ondereind van het slaggewicht 6. Bovendien is aan de bovenste kopplaat 3 een hydraulische klep 9 bevestigd, die afhankelijk van de bewegingsrichting de toevoer van de hy-10 draulische vloeistof naar de hefcilinder 7 schakelt. Een bevestigings-arm 10 dient ervoor om de heihamer te kunnen ophangen aan een steun-koord van een niet weergegeven arbeider.

Voor het bepalen van de momentane positie van het slaggewicht 6 is aan de bovenste kopplaat 3 een ultrasoon-zender en -ontvanger 11 aan- 19 gebracht, die op opzich bekende wijze geluidspulsen overeenkomstig pijlen 12 uitzendt in de richting van het slaggewicht. Deze pulsen worden bij een reflectievlak 13 van het slaggewicht 6 overeenkomstig pijlen lk in de richting van de ultrasoon-ontvanger 11 als echo teruggekaatst. Een op zich bekend ultrasoon-afstandmeetstelsel 15 voedt via 20 een geschikte generator de ultrasoon-zender 11 en ontvangt de weer door de ultrasoon-ontvanger 11 ontvangen echo's. Door het vaststellen van het tijdsverschil tussen de uitgezonden puls en de ontvangen echo-puls wordt de doorlopen baan bepaald. De helft van deze waarde komt overeen met de afstand tussen het reflectievlak 13 en de ultrasoon- 25 zender/-ontvanger 11.

In figuur 2a zijn schematisch zendpulsen weergegeven en in figuur 2b zijn de overeenkomstige over de tijd Atj verschoven, ontvangen echo’s weergegeven. Bovendien zijn schematisch storingsruis 22 en storingsecho's 23 weergegeven. Door de uitvoering van het meetstelsel 30 overeenkomstig de uitvinding beïnvloeden dergelijke storingen het meetresultaat niet.

Het afstandmeetstelsel 15. dat de via de signaalleiding 16 ontvangen meetsignalen zoals beschreven verwerkt, geeft via signaalleiding 17 de bepaalde waarde aan de de meetwaarde(n) verwerkende elektronica 35 18 door. Via geschikte logica vindt een aannemelijkheidscontrole plaats of de meetwaarde bruikbaar is. Daarna worden met behulp van bekende mathematische regressiemethodes uit meerdere meetwaarden de weg-tijdfunctie van het slaggewicht bepaald en wordt het vermoedelijke 1003301 6 botstijdstip van het elaggewicht op een paal geëxtrapoleerd. Na vergelijking van het zo voorspelde botstijdstip net het gewenste omschakel-tijdstip van de hefcilinder, wordt het benodigde oaschakelsignaal door de processor voortgebracht, zodra een vooraf ingestelde tijdsduur tot 5 aan de slag onderschreden wordt. Het voortgebrachte omschakelsignaal wordt via signaalleiding 19 aan de stuurelektronica 20 van de hefklep doorgegeven, die op zijn beurt via signaalleiding 21 de hydraulische klep 9 omschakelt.

In figuur 3 is schematisch een weg-tijd-diagram van het slagge-10 wicht weergegeven. In figuur 4 is het overeenkomstige bij de klep van de hefcilinder ter beschikking staande schakelsignaal weergegeven. Als werkcyclus moet daarbij de tijd tussen twee botstijdstippen van het elaggewicht op een paal worden aangeduid. Op het tijdstip t, vindt de slag plaats. Daarna wordt met regelmatige afstanden op tijdstippen tt 15 tot tn de afstand, dat wil zeggen de positie van het elaggewicht gemeten. Daarbij beweegt het elaggewicht zich aanvankelijk geïdealiseerd met constante snelheid naar boven, totdat op tijdstip t0 de hefklep 9 wordt omgeschakeld. Daarna beweegt het slaggewicht zich geïdealiseerd paraboolvormig, nadat het op tijdstip t„ zijn toppunt bereikt heeft, 20 weer naar beneden. Voordat het op tijdstip t,n+1 weer op de paal botst, wordt al op tijdstip tu, vergelijk figuur 4, de hefklep omgeschakeld. Er is aldus een overgangsperiode Atv, waarmee het signaal voor het omschakelen op het botstijdstip ts voorloopt.

Door veranderen van het bovenste omschakeltijdstip t0 kan de slag-25 energie worden versteld, terwijl de slagfrequentie door veranderen van de overgangstijd Atv kan worden geoptimaliseerd. Er zijn aldus ongeveer 20% hogere slagfrequenties te realiseren.

Op deze wijze kan met relatief geringe investeringskosten een quasi ononderbroken (of continu) werkend positiemeetstelsel worden 30 verwezenlijkt met betrekking tot een heihamersturing.

- ' λ ·: 7 Λ 1 *'·,/ v v *

Claims (17)

1. Heihamer met een meetstelsel voor het bepalen van de positie van een slaggewicht, met het kenmerk, dat het positiemeetstelsel van 5 het slaggewicht een ultrasoon meetstelsel omvat.

2. Heihamer volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat het meet-stelsel een ultrasoon-zender en -ontvanger (11) met verwerkingselek-tronica (18) omvat en dat bij voorkeur een werkverbinding (19. 20. 21) vanaf de verwerkingeelektronica (18) naar een aanstuurklep (9) van een 10 hefcilinder (7) is voorzien.

3· Heihamer volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het positiemeetstelsel een afstandmeetstelsel omvat.

4. Heihamer volgens conclusie 1, 2 of 3. met het kenmerk, dat voor het bepalen van de afstand een looptijdmeting van een geluidspuls is 15 voorzien.

5· Heihamer volgens conclusie 1, 2, 3 of met het kenmerk, dat voor het bepalen van de afstand en fasemeting van een geluidssignaal is voorzien.

6. Heihamer volgens conclusie 1, 2, 3. 4 of 5. met het kenmerk. 20 dat het ultrasoonmeetstelsel een reflectiemeetstelsel omvat.

7. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat de ultrasoon-zender en -ontvanger (11) zijn aangebracht aan een vast deel (2) van de hamer (1).

8. Heihamer volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat het slaggewicht (6) een reflectievlak (13) omvat.

9· Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het afstandmeetstelsel is uitgevoerd om tijdens de duur van een werkcyclus herhaaldelijk metingen uit te voeren.

10. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 30 het kenmerk, dat de verwerkingeelektronica (18) is uitgevoerd om een tijdsduur tot aan een vermoedelijk botstijdstip van het slaggewicht (6) te bepalen.

11. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verwerkingselektronica (18) is uitgevoerd om de 35 bepaalde tijdsduur te vergelijken met een vastgelegde overgangstijds-waarde (Atv) en om een omschakelsignaal voor de hef cilinder (7) voort te brengen.

12. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 1003301 het kenmerk, dat de verwerkingselektronica (18) is uitgevoerd om voorafgaand aan het gebruik van een meetwaarde een aannemelijkheidscontro-le uit te voeren.

13· Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 5 het kenmerk, dat de verwerkingselektronica (18) is uitgevoerd om bij het bereiken van een vastgelegde vergelijkingswaarde voor de bovenste positie via het slaggewicht (6) een bovenste omschakelsignaal voor de hefcilinder (7) voort te brengen.

14. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 10 het kenmerk, dat een instellid is voorzien voor het verstellen van een vergelijkingswaarde voor de bovenste positie.

15· Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een verder instellid is voorzien voor het verstellen van de overgangstijdswaarde (Atv).

16. Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verwerkingselektronica (18) is uitgevoerd om de meetwaarde volgens mathematische regressiemethodes zowel te inter- als te extrapoleren.

17· Heihamer volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 20 het kenmerk, dat de verwerkingselektronica (18) is uitgevoerd om na het in bedrijf stellen automatisch een referentiepositie op te slaan. 1003301