Technologiestudie „Mine of the Future“

Tunnelbohr­maschine

Projektdetails:

Konzeption und Reali­sierung der Steuerung des Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine

"Mobile Tunnel Miners" (MTM) sind Tunnelbohrmaschinen, welche Tunnel mit nicht kreisrunden Querschnitten bohren können.

Profil eines Tunnels mit nicht kreisrundem Querschnitt

Die Maschine besitzt einen rotierenden Schneidkopf mit Schneidarmen, die abhängig von der Winkelstellung des Schneidkopfes radial bewegt werden können. An den Enden der Schneidarme befinden sich die Schneidrollen, die den Gesteinsabbau betreiben.

Durch die radiale Position in Abhängigkeit vom Drehwinkel entsteht das Tunnelprofil.

Skizze der Bewegung des Schneidkopfes

Dreheinheit

Der Drehantrieb des Schneidkopfes wird hydraulisch betrieben. Hierbei wird der Kopf über 4 hydraulische Verstellmotoren angetrieben, die von 2 Pumpen im geschlossenen Kreis versorgt werden. Sowohl Pumpen als auch Motoren können im Schluckvolumen verstellt werden, um einen großen Drehzahlbereich abzufahren.

Schwenkeinheit

Die Schwenkarme werden über Hydraulikzylinder betätigt, die über Servoventile aus einem Konstant­drucksystem gespeist werden. Sowohl die Regelung von Drehzahl und Drehwinkel am Bohrkopf bzw. auch von Zylinderposition bzw. Arm­schwenk­winkel erfolgt voll servohydraulisch. Hierzu sind swohl der Drehantrieb als auch die Schwenkarme mit umfangreicher Sensorik und performanten Regel- bzw. Servoventilen ausgestattet.

Tunnelbohrmaschine

Steuerung

Signal-IO ist mit EtherCAT realisiert worden. Aus Redundanzgründen wurde eine Ringtopologie gewählt, wobei der EtherCAT-Bus auch über Schleifringe auf das drehende Kopfkontrollsystem übertragen wurde. Als Steuerungssystem wurde EtherLab eingesetzt.

Steuerungssystem

Im Rahmen der Technologiestudie „Mine of the Future“, in der ein Prototyp der Maschine gebaut und erprobt wurde, hat die IgH die Steuerung des Bohrkopfes konzipiert, realisiert und in Betrieb genommen.

Schneidarme mit Schneidrollen
Steuerung des Bohrkopfes

Technische Daten:

max. Kopf­dreh­moment: 1000 kNm
max. Schneid­leistung: 1 MW
max. Schneid­kraft je Arm: 250 kN
gesamte Maschinen­länge: 70 m

Ihr Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Wilhelm Hagemeister
Dr.-Ing. Wilhelm Hagemeister
Telefon: +49 (0)2 01 – 3 60 14-0
E-Mail:

Quellenvermerk Bilder:

Quelle u.a. Aker Solutions