通過銑削或鉆削加工材料的設(shè)備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于通過銑削和/或鉆削來加工材料、尤其是移除巖石、混凝土、礦物或煤的方法和設(shè)備，該設(shè)備具有刀具滾筒（10），該刀具滾筒中安裝有多個(gè)刀具桿（9），所述刀具桿在從刀具滾筒（10）伸出的端部處承載加工刀具（7）以使它們可被轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。用于刀具桿和刀具滾筒（13）的驅(qū)動(dòng)元件（12）可以相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒承載件（2）通過移動(dòng)裝置（6，7）相對(duì)于材料移動(dòng)。刀具承載件（2）與材料之間的相對(duì)移動(dòng)的速度和刀具滾筒（10）的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以借助控制裝置變化。為避免臨界操作點(diǎn)，該設(shè)備配設(shè)有用于測量自然平移振動(dòng)的至少一個(gè)測量傳感器（30）和/或用于測量刀具滾筒（10）的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的至少一個(gè)測量傳感器（32；34），該控制裝置包括至少一個(gè)振動(dòng)分析模塊，借助該振動(dòng)分析模塊可在振動(dòng)分析中確定振動(dòng)頻譜，該控制裝置包括至少一個(gè)控制器模塊，借助該控制器模塊能隨著由分析模塊確定的振動(dòng)的變化控制驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
【專利說明】通過銑削或鉆削加工材料的設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種用于通過銑削和/或鉆削來加工(機(jī)加工)材料的設(shè)備，尤其是用于移除巖石、混凝土、礦物或煤的設(shè)備，該設(shè)備具有刀具滾筒，該刀具滾筒安裝在滾筒承載件上以便能繞著滾筒軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在該滾筒內(nèi)安裝有其端部處承載從所述刀具滾筒伸出的加工刀具的多個(gè)刀具桿，所述刀具桿安裝成能被轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，可以使至少兩個(gè)刀具桿由共同的齒輪驅(qū)動(dòng)器和共同的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，所述齒輪驅(qū)動(dòng)器具有抗轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述刀具桿上的輸出驅(qū)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)元件與所述輸出驅(qū)動(dòng)齒輪相互作用，所述驅(qū)動(dòng)元件和所述刀具滾筒能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、具有用于使所述滾筒承載件相對(duì)于待加工的材料移動(dòng)的移動(dòng)裝置并且具有控制裝置，利用該控制裝置所述刀具承載件與材料之間的相對(duì)移動(dòng)的速度和所述刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以變化。本發(fā)明還涉及一種用于借助具有刀具滾筒的設(shè)備通過銑削和/或鉆削來加工材料、尤其是移除巖石、混凝土、礦物或煤的方法，所述刀具滾筒安裝在滾筒承載件上并繞著滾筒軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述刀具滾筒中安裝有由共同的齒輪驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)刀具桿，支承在所述刀具桿的端部處的機(jī)加工刀具自所述刀具滾筒伸出，所述刀具桿以第一轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)且所述刀具滾筒以第二轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所述刀具承載架借助于移動(dòng)裝置相對(duì)于待加工的材料移動(dòng)，所述刀具承載架與所述材料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度以及所述刀具滾筒和/或所述刀具桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度借助控制裝置變化。
【背景技術(shù)】
[0002]例如從EP1841949B1和W02008/025555A1已知用于執(zhí)行前述方法的一般類型的設(shè)備。通過使用該一般類型的設(shè)備，可以以高銑削速率來移除難以機(jī)加工的諸如巖石的材料以及其它諸如鐵礦等的硬材料。根據(jù)所選的機(jī)器參數(shù)，諸如刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、傳遞速率、待移除的材料和刀具所用的材料來表示設(shè)備的不同移除速率和不同壽命。運(yùn)行期間的觀察已經(jīng)表明，在一些運(yùn)行狀態(tài)中，如果選擇其它參數(shù)則可以以較少的磨損實(shí)現(xiàn)較高的移除速率，同時(shí)存在臨界運(yùn)行參數(shù)，在該臨界運(yùn)行參數(shù)下會(huì)發(fā)生對(duì)設(shè)備和/或刀具的損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是以使得不出現(xiàn)或避免相應(yīng)的臨界運(yùn)行點(diǎn)和/或可以最佳的運(yùn)行參數(shù)應(yīng)用設(shè)備的方式改進(jìn)設(shè)備，并且關(guān)于為了這個(gè)目的應(yīng)當(dāng)如何運(yùn)行相應(yīng)的設(shè)備的方法做出詳細(xì)說明。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出，該設(shè)備配設(shè)有用于測量設(shè)備的平移振動(dòng)的至少一個(gè)測量傳感器和/或用于確定刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的至少一個(gè)測量傳感器，該控制裝置包括至少一個(gè)振動(dòng)分析模塊，借助于該振動(dòng)分析模塊，在針對(duì)已確定的振動(dòng)進(jìn)行的振動(dòng)分析中可以確定振動(dòng)頻譜，該控制裝置還包括至少一個(gè)控制器模塊，借助于該控制器模塊，可以隨著由分析模塊確定的振動(dòng)的變化來控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度。由 申請人:完成的調(diào)查已表明，必須考慮相應(yīng)刀具與待移除的材料之間的相互作用以及由設(shè)備的機(jī)械構(gòu)造一尤其由轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具滾筒和加工刀具的運(yùn)動(dòng)的疊覆與疊覆在該轉(zhuǎn)動(dòng)上的刀具桿的移動(dòng)一引起的動(dòng)力學(xué)。為了能夠基于這些因素確立適合的測量和控制概念，通過測量、在適合的振動(dòng)分析中計(jì)算來記錄設(shè)備的自然平移振動(dòng)和/或刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)，并且通過使用振動(dòng)分析和振動(dòng)頻譜，優(yōu)選地藉由控制器模塊或藉由多個(gè)控制器模塊來推斷出針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度或相對(duì)速度的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。為此，振動(dòng)分析模塊和控制器模塊可以尤其包括處于控制裝置內(nèi)的軟件程序，利用該軟件程序優(yōu)選實(shí)時(shí)地計(jì)算已建立并測量的頻率頻譜，然后藉由前述機(jī)器參數(shù)、具體地為轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度來修正設(shè)備用于改進(jìn)的運(yùn)行性能。
[0005]根據(jù)一種可能的結(jié)構(gòu)，所述設(shè)備可以具有刀具滾筒，該刀具滾筒具有驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器與用于刀具桿的齒輪驅(qū)動(dòng)器相分離，在控制裝置的這種構(gòu)型中，轉(zhuǎn)動(dòng)速率因此可以作為額外的控制參數(shù)借助于控制裝置變化。然而，所述設(shè)備還可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，刀具滾筒和刀具桿聯(lián)接并且具有共同的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，因此刀具滾筒形成太陽輪而刀具桿形成關(guān)聯(lián)的行星輪。在設(shè)備具有刀具滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度與刀具桿轉(zhuǎn)動(dòng)速度之間的固定轉(zhuǎn)動(dòng)速度比率的情況下，這種頻率比形成專用于設(shè)備的固定變量，該變量不能在連續(xù)運(yùn)行期間變化，但可在工廠中最優(yōu)化地設(shè)定以用于接下來的運(yùn)行性能。
[0006]振動(dòng)分析模塊可以尤其利用FFT算法。替代地，振動(dòng)分析模塊可以使用小波變換，例如由于可以始終藉由小波以相對(duì)地快速的變換來分析頻率和時(shí)間的適當(dāng)圖像。
[0007]根據(jù)設(shè)備的有利改進(jìn)，移動(dòng)裝置可以包括樞轉(zhuǎn)臂，該樞轉(zhuǎn)臂的樞轉(zhuǎn)速度可作為控制參數(shù)變化。替代地，該移動(dòng)裝置可以包括燈籠齒輪(針齒輪，lantern gear)或齒條以及與該燈籠齒輪或齒條嚙合的至少一個(gè)齒輪，該齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以變化以作為控制參數(shù)。
[0008]滾筒驅(qū)動(dòng)器和/或齒輪驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選地包括連續(xù)可控的驅(qū)動(dòng)器。
[0009]除了基礎(chǔ)振動(dòng)或激勵(lì)頻率以外,原則上振動(dòng)頻譜還具有或包括激勵(lì)頻率的諧頻和激勵(lì)頻率的子諧頻振動(dòng)。根據(jù)有利的控制概念，可以以使諧頻具有關(guān)于基礎(chǔ)振動(dòng)的確定關(guān)系的方式來控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度。關(guān)于這點(diǎn)，振動(dòng)分析已經(jīng)表明，轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)通常是平移振動(dòng)的10倍。借助設(shè)備的動(dòng)力學(xué)的合適的計(jì)時(shí)，隨后可以以僅發(fā)生特定頻率或諧頻順序的方式控制在振動(dòng)分析中確定的諧頻。然而，為了加強(qiáng)移除效果，還可以以使其它諧頻具有加強(qiáng)的效果的方式執(zhí)行控制。根據(jù)另一控制理念，子諧頻振動(dòng)可以由振動(dòng)分析和振動(dòng)頻譜來確定，或者可以以使得子諧頻振動(dòng)相對(duì)于基礎(chǔ)振動(dòng)呈現(xiàn)期望值的方式控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度。根據(jù)又一替代控制理念，可以由振動(dòng)分析來確定非線性子諧頻的振動(dòng)，控制裝置分配有控制器模塊，利用該控制器模塊可以以使得子諧頻振動(dòng)到達(dá)期望值的方式控制裝置的移動(dòng)速度或材料穿透深度(刺入深度)。各控制理念也可以取決于是希望實(shí)現(xiàn)最可能的移除性能還是低磨損拆除及由此獲得的長的使用壽命。通過將設(shè)備調(diào)整成適合的振動(dòng)性能同時(shí)考慮諧頻和/或子諧頻，可以明顯提高移除過程的效率，可以使設(shè)備的非線性運(yùn)行性能最優(yōu)化，因?yàn)闇?zhǔn)確地作為這種設(shè)備的增加負(fù)載的非線性運(yùn)行性能的結(jié)果，會(huì)發(fā)生降低的拆除性能。根據(jù)構(gòu)建時(shí)間，尤其可以改變機(jī)器控制參數(shù)，尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)速度和進(jìn)給速度以及一如果適當(dāng)?shù)脑捯磺邢魃疃取?br>
[0010]用于自然平移振動(dòng)的測量傳感器可包括加速傳感器，尤其是三軸(三維)加速傳感器。用于確定轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的測量傳感器可以是分配給刀具滾筒的直接測量絕對(duì)編碼器(direct-measuring absolute encoder),尤其是感應(yīng)傳感器,或者抗轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接至后者的部件，例如霍爾效應(yīng)傳感器。用于確定轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的測量傳感器還可以包括分配給刀具桿的扭矩傳感器。[0011]前述目的由這樣的方法實(shí)現(xiàn)，即，借助測量傳感器測量設(shè)備的平移振動(dòng)，和/或借助測量傳感器確定刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)，借助針對(duì)所確定的振動(dòng)進(jìn)行的振動(dòng)分析來形成振動(dòng)頻譜，或者使用分析模塊隨著所確定的振動(dòng)的變化來控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度?？蛇@樣執(zhí)行所述控制，即，以使得諧頻關(guān)于基礎(chǔ)振動(dòng)達(dá)到期望值的方式來控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度，所述諧頻在任一情況下可由振動(dòng)頻譜確定。替代地或額外地，可以使得子諧頻振動(dòng)由振動(dòng)分析或振動(dòng)頻譜確定的方式執(zhí)行所述控制，可以使得這些子諧頻相對(duì)于基礎(chǔ)振動(dòng)達(dá)到期望值的方式或者替代地子諧頻振動(dòng)由振動(dòng)分析確定的方式來控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度，控制設(shè)備分配有控制器模塊，利用該控制器模塊以使得子諧頻最佳化的方式來控制設(shè)備移動(dòng)的速度或材料滲透深度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]可以從示意性地在附圖中示出的示例性實(shí)施例的下述描述中推斷出本發(fā)明的其它特征和改進(jìn)，其中:
[0013]圖1以側(cè)視圖示意性示出可以沿著燈籠齒輪直線移動(dòng)的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；
[0014]圖2以圖1的設(shè)備的平面圖示意性示出該設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及測量傳感器的布置；和
[0015]圖3用控制圖示出用于根據(jù)圖1和圖2的設(shè)備的控制可能性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1和圖2以高度簡化的形式并且僅為了基本說明本發(fā)明概念地示意性示出了以附圖標(biāo)記I總體表示的設(shè)備，該設(shè)備具有沿著齒條或燈籠齒輪裝置設(shè)置的殼體2，所述燈籠齒輪裝置除了機(jī)器導(dǎo)引件4之外還具有齒條5，一齒輪(附圖標(biāo)記6，僅在圖3中示出)與該齒條嚙合，以作為用于使設(shè)備I移動(dòng)的線性驅(qū)動(dòng)器。經(jīng)由燈籠齒輪裝置3以及借助適合的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的齒輪6，設(shè)備I可以以不同的速度平行于待移除的材料一例如待移除的礦物巖面或煤面一但也平行于巖壁等地移動(dòng)。借助個(gè)體刀具7來完成材料的移除，所述個(gè)體刀具以多個(gè)行沿圓周分布地設(shè)置在刀具頭8上，所述刀具頭藉由如圖2中示出的刀具桿9安裝在刀具滾筒架10上。在示意性實(shí)施例中示出的刀具滾筒架10具有滾筒軸線T，此處該滾筒軸線與設(shè)備的如圖2中以箭頭B示出的運(yùn)動(dòng)方向平行。在示例性實(shí)施例中，與刀具頭8關(guān)聯(lián)的六個(gè)刀具桿9設(shè)置在滾筒10的圓周上，個(gè)體刀具桿9的桿軸線W垂直于滾筒軸線T。為了將轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具滾筒10支承在設(shè)備的殼體2上，殼體2設(shè)置有分別位于刀具滾筒10兩側(cè)的懸臂2A、2B。
[0017]在示出的示例性實(shí)施例中，每個(gè)刀具桿9在其一端部處一該端部與位于刀具滾筒10內(nèi)部的刀具頭8相對(duì)一連接至輸出傳動(dòng)齒輪11，該輸出傳動(dòng)齒輪與作為用于全部刀具桿9的共同傳動(dòng)元件的另一齒輪12嚙合。由于借助于軸承13以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝，所以作為傳動(dòng)元件的齒輪12可以相對(duì)于刀具滾筒10轉(zhuǎn)動(dòng)，在示出的示例性實(shí)施例中的傳動(dòng)齒輪12可以藉由有齒帶14而被驅(qū)動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)，所述有齒帶與固定至例如齒輪轂15的輸入端的第一皮帶輪16接合。此外，刀具滾筒10還可以藉由第二齒輪20和滾筒驅(qū)動(dòng)器21而被驅(qū)動(dòng)，所述滾筒驅(qū)動(dòng)器在圖2中未示出但如圖1所示位于驅(qū)動(dòng)器17后面，為此另一皮帶輪22固定至第二齒輪轂23的輸入側(cè)。兩個(gè)齒輪轂15和23還可以包括其它齒輪箱模塊，用以彼此獨(dú)立地分別藉由驅(qū)動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)刀具桿9和經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器21驅(qū)動(dòng)刀具滾筒10。該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)例如也在本 申請人:的國際專利申請W02008/025555A1中有所描述，該申請的公開內(nèi)容以引用方式納入本文。因此，在不脫離本發(fā)明的情況下，設(shè)備或滾筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以使得刀具桿相對(duì)于滾筒軸線傾斜地伸出和/或整個(gè)設(shè)備的移動(dòng)可以與滾筒軸線垂直的角度而不是平行于滾筒軸線地執(zhí)行，如在作為引用納入本文的W02008/025555A1中所描述的。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備I的改進(jìn)的運(yùn)行性能以及能夠執(zhí)行用于設(shè)備I的適合的驅(qū)動(dòng)方法，在示意性實(shí)施例中，在支承臂2A、2B上均設(shè)置有用于測量設(shè)備I中的平移振動(dòng)的測量傳感器30，該測量傳感器30優(yōu)選由三維加速傳感器組成。用于刀具桿9的齒輪驅(qū)動(dòng)器(14，15，16，17)分配有用于測量例如皮帶輪16的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的測量傳感器31，而刀具滾筒10的齒輪驅(qū)動(dòng)器(20，21，22，23)分配有用于測量皮帶輪22的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的、作為絕對(duì)編碼器的測量傳感器32。用于刀具桿9的皮帶輪16額外分配有例如為霍爾效應(yīng)傳感器的測量傳感器32，和/或有齒的皮帶輪22分配有例如也是霍爾效應(yīng)傳感器的另一測量傳感器34，可以藉由測量傳感器系統(tǒng)31、33來確定用于刀具桿9的有齒帶輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)以及藉由測量傳感器系統(tǒng)32、34來確定刀具滾筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)。除了霍爾效應(yīng)傳感器，還可以使用感應(yīng)傳感器和其它傳感器來確定轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)。
[0019]現(xiàn)在參見圖3，該圖用示意圖解釋了根據(jù)圖1和圖2的設(shè)備的控制概念。在示意性附圖中，以與圖1和圖2中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來表示圖3中的測量傳感器或構(gòu)件。這例如適用于齒條5，與該齒條嚙合的關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)齒輪6、刀具滾筒10、關(guān)聯(lián)的齒輪箱15、23以及馬達(dá)17、20。
[0020]為了驅(qū)動(dòng)該設(shè)備，該設(shè)備分配有作為控制設(shè)備的機(jī)器控制系統(tǒng)50，由用于刀具滾筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)傳感器32、34測得的值反饋回至所述機(jī)器控制系統(tǒng)。來自測量傳感器31、33的測量值也是這樣。由傳感器系統(tǒng)32、34確定的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)反饋給振動(dòng)分析模塊51，該振動(dòng)分析模塊優(yōu)選利用機(jī)器控制系統(tǒng)內(nèi)的軟件來實(shí)施，因此借助諸如典型的FFT頻率分析或小波轉(zhuǎn)換的方法來 確定和計(jì)算相應(yīng)的振動(dòng)頻譜的基本振動(dòng)、諧頻、子諧頻振動(dòng)、周期倍增、振動(dòng)振幅，等等。也可以將來自用于測量設(shè)備的自然平移振動(dòng)的測量傳感器30的測量值提供給振動(dòng)分析模塊51，并且藉由適合的控制器模塊52—該控制器模塊可以優(yōu)選地由適合的軟件程序組成一在機(jī)器控制系統(tǒng)50內(nèi)根據(jù)借助自然平移振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的振動(dòng)測量結(jié)果來確定控制參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù)。通過利用所確定的振動(dòng)例如基本振動(dòng)一它例如具有激勵(lì)頻率f，通過利用具有激勵(lì)頻率f的整倍數(shù)(因此2f、3f……)的諧頻以及/或者通過利用例如具有f/2、f/3、f/4……的激勵(lì)頻率的子諧頻振動(dòng)、由振動(dòng)分析模塊51利用振動(dòng)頻譜以及例如藉由控制器或頻率轉(zhuǎn)換器53連接至所述模塊下游的控制器52所確定的這些，機(jī)器控制系統(tǒng)50控制用于刀具滾筒10的驅(qū)動(dòng)器20的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或藉由控制器54控制整個(gè)設(shè)備I相對(duì)于待移除材料的相對(duì)速度，用于驅(qū)動(dòng)齒輪6的馬達(dá)60的驅(qū)動(dòng)參數(shù)藉由控制器54變化。此處，驅(qū)動(dòng)齒輪6的絕對(duì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度也可以由另一測量傳感器61確定并且作為控制變量反饋給機(jī)器控制系統(tǒng)50。
[0021]如示例性實(shí)施例所示，如果刀具桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可被利用刀具滾筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)速度單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，則總控制概念包括分配給刀具桿9的驅(qū)動(dòng)器17的另一控制器或頻率轉(zhuǎn)換器55，該傳動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)也藉由測量傳感器系統(tǒng)31、33供應(yīng)至振動(dòng)分析模塊51。為了可視化，可以設(shè)置監(jiān)視器65，并且為了記錄和評(píng)估來自控制器和模塊的個(gè)體值，可以設(shè)置顯示器和記錄裝置66。
[0022]可用適合的設(shè)備實(shí)施的控制器概念和驅(qū)動(dòng)方法可以擴(kuò)展用于其它設(shè)備或拆除方法(demolition method)。整個(gè)設(shè)備可以例如額外地具有反饋裝置70,整個(gè)設(shè)備可以與該反饋設(shè)備一起豎向樞轉(zhuǎn)，或者切削深度可以作為額外的控制參數(shù)來調(diào)整。
[0023]該測量和控制系統(tǒng)可以例如執(zhí)行一程序序列，以便借助用于設(shè)備的移動(dòng)速度的機(jī)器參數(shù)、借助用于刀具桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和借助刀具滾筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來校正整個(gè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)，從而使在頻率分析中確定的諧頻降低。為此，可以將介于刀具滾筒10和刀具桿9之間的頻率比和因此運(yùn)動(dòng)速度與兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度頻率之比調(diào)整至第一近似值。藉由控制器模塊之一，可以執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，以使所有非線性最優(yōu)化并且例如為此最小化，這表示不發(fā)生子諧頻振蕩，相應(yīng)的子諧頻振蕩的發(fā)生在機(jī)器運(yùn)行期間藉由振動(dòng)分析連續(xù)地確定。為了避免過載，例如切削深度也可以在受限情況中變化。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法不受限于前述示例性實(shí)施例。整個(gè)設(shè)備可以與用于刀具滾筒和刀具桿的單個(gè)驅(qū)動(dòng)器一起工作，使得刀具滾筒因而可以以太陽輪的方式構(gòu)造，刀具桿與太陽輪是恒定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的關(guān)系。然而，重要的是，在拆除方法中進(jìn)行刀具滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)和支承刀具的刀具桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的重疊，并且由所述重疊功能產(chǎn)生的振動(dòng)可以用作調(diào)整機(jī)器變量的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過銑削和/或鉆削來加工材料的設(shè)備，尤其是用于移除巖石、混凝土、礦物或煤的設(shè)備，該設(shè)備具有刀具滾筒(10)，該刀具滾筒安裝在滾筒承載件(2A，2B)上以便能繞著滾筒軸線(T)轉(zhuǎn)動(dòng)，在該滾筒內(nèi)安裝有多個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)并能被驅(qū)動(dòng)的刀具桿(9 )，所述刀具桿在該刀具桿的從刀具滾筒(10)伸出的端部處承載加工刀具(7)，至少兩個(gè)刀具桿(9)能由共同的齒輪驅(qū)動(dòng)器和共同的驅(qū)動(dòng)元件(12 )驅(qū)動(dòng)，所述共同的齒輪驅(qū)動(dòng)器具有抗轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述刀具桿(9)上的輸出驅(qū)動(dòng)齒輪(11)，所述共同的驅(qū)動(dòng)元件與所述輸出驅(qū)動(dòng)齒輪(11)相互作用，所述驅(qū)動(dòng)元件(12)和所述刀具滾筒(10)能相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)、具有用于使所述滾筒承載件相對(duì)于待加工的材料移動(dòng)的移動(dòng)裝置(6，7)并且具有控制裝置(50)，利用該控制裝置所述刀具承載件(2)與所述材料之間的相對(duì)移動(dòng)的速度和所述刀具滾筒(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度能變化，其特征在于，該設(shè)備配設(shè)有至少一個(gè)用于測量設(shè)備的平移振動(dòng)的測量傳感器(30)和/或至少一個(gè)用于測量刀具滾筒(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的測量傳感器(32 ;34)，所述控制裝置(50)包括至少一個(gè)振動(dòng)分析模塊(51)，借助于該振動(dòng)分析模塊能在用于已確定振動(dòng)的振動(dòng)分析中確定振動(dòng)頻譜，所述控制裝置(50)還包括至少一個(gè)控制器模塊，借助于該控制器模塊，所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或所述相對(duì)速度能被控制或者隨著由該分析模塊(51)確定的振動(dòng)的變化被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述刀具滾筒(10)具有滾筒驅(qū)動(dòng)器(21)，該滾筒驅(qū)動(dòng)器與用于刀具桿(9)的齒輪驅(qū)動(dòng)器(17)相分離，轉(zhuǎn)動(dòng)速度的比率則能借助于所述控制裝置(51)變化以作為額外的控制參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述刀具滾筒和所述刀具桿具有共同的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述振動(dòng)分析模塊(51)使用FFT 算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述振動(dòng)分析模塊利用小波變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述移動(dòng)裝置包括樞轉(zhuǎn)臂，該樞轉(zhuǎn)臂的樞轉(zhuǎn)速度能變化以作為控制參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述移動(dòng)裝置包括燈籠齒輪(5)或齒條以及至少一個(gè)與該燈籠齒輪或齒條嚙合的齒輪(6)，所述齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度能變化以作為控制參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2和/或權(quán)利要求1、3-7之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述滾筒驅(qū)動(dòng)器和/或齒輪驅(qū)動(dòng)器包括優(yōu)選連續(xù)可控的驅(qū)動(dòng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度能被控制以便諧頻相對(duì)于基本振動(dòng)達(dá)到期望值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的設(shè)備，其特征在于，能根據(jù)所述振動(dòng)分析來確定子諧頻振動(dòng)，或者能以使子諧頻振動(dòng)相對(duì)于基本振動(dòng)達(dá)到期望值的方式控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10之一所述的設(shè)備，其特征在于，能由所述振動(dòng)分析來確定子諧頻振動(dòng)，該控制裝置配設(shè)有控制器模塊，利用該控制器模塊，能以使所述子諧頻達(dá)到期望值的方式控制所述移動(dòng)裝置的速度或材料穿透深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于自然平移振動(dòng)的測量傳感器(30)包括加速傳感器，尤其是三軸加速傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的測量傳感器(32 ；34)是分配給刀具滾筒的直接測量絕對(duì)編碼器，尤其是感應(yīng)傳感器和/或霍爾效應(yīng)傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的測量傳感器包括分配給所述刀具桿的扭矩傳感器。
15.一種用于通過銑削和/或鉆削來加工材料的方法，尤其是用于移除巖石、混凝土、礦物或煤的方法，該方法借助于一種設(shè)備進(jìn)行，該設(shè)備具有刀具滾筒(10)，該刀具滾筒安裝在滾筒承載件(2)上并繞著滾筒軸線(T)轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述刀具滾筒中安裝有由共同的齒輪驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)刀具桿(9)，所述刀具桿在該刀具桿的從刀具滾筒(10)伸出的端部處承載加工刀具(7)，所述刀具桿(9)以第一轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所述刀具滾筒(10)以第二轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所述刀具承載件(2)借助于移動(dòng)裝置相對(duì)于待加工的材料移動(dòng)，該刀具承載件與材料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度以及所述刀具滾筒和/或所述刀具桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度借助于控制裝置(50 )變化，其特征在于，借助于測量傳感器(30 )測量所述設(shè)備的平移振動(dòng)，和/或借助于測量傳感器(32 ;34)確定所述刀具滾筒(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)，借助于針對(duì)所確定的振動(dòng)的振動(dòng)分析來確定振動(dòng)頻譜，以及隨著通過使用分析模塊確定的振動(dòng)的變化來控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或相對(duì)速度。
16.根 據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，以使得諧頻相對(duì)于基本振動(dòng)達(dá)到期望值的方式控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或所述相對(duì)速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，根據(jù)振動(dòng)分析或振動(dòng)頻譜來確定非線性的子諧頻振動(dòng)，以及以使得所述子諧頻相對(duì)于基本振動(dòng)達(dá)到期望值的方式控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或所述相對(duì)速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，利用振動(dòng)分析或振動(dòng)頻譜來確定子諧頻振動(dòng)，所述控制裝置分配有控制器模塊，利用該控制器模塊以使得所述子諧頻振動(dòng)減小的方式控制所述移動(dòng)裝置的速度或者材料穿透深度。
【文檔編號(hào)】E21C27/24GK103987920SQ201280047141
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】馬丁·米勒, 羅蘭·安德雷格, 盧卡斯·庫爾曼 申請人:卡特彼勒環(huán)球礦業(yè)歐洲有限公司