(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪を有する可動キャリアと、
削岩リグの移動運転を行なう燃焼エンジンフリー駆動装置とを含み、該駆動装置は、少なくとも１つの電気モータおよび電気駆動系、ならびに該モータおよび少なくとも１つの駆動輪の間の伝動部材を含み、さらに、
前記キャリアに対して移動可能であり、少なくとも１つの削岩機を備えた少なくとも１つのブームと、
前記電気駆動系の負荷モニタ部および少なくとも１つの制御手順を含む少なくとも１つの制御ユニットと、
少なくとも１つの速度制御装置を含むユーザインタフェースとを含む削岩リグにおいて、
前記負荷モニタ部は、前記所定の制御手順に応じて前記電気駆動系の意図的な過負荷状態を可能にするように構成され、
前記過負荷状態の時間長は、前記電気駆動系における部品の過熱を防止するときは制限され、
前記制御ユニットは、定格負荷モードから過負荷モードへの移行を操作者に知らせるように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項２】
請求項１に記載の削岩リグにおいて、
前記電気駆動系は、次に示す電気部品、すなわち駆動モータ、移動運転用電気エネルギーを蓄積するエネルギー貯蔵部、電圧変換器、周波数変換器のうちの少なくともいくつかを含み、これにより前記駆動モータが制御可能であることを特徴とする削岩リグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の削岩リグにおいて、
前記負荷モニタ部は、前記操作者が前記ユーザインタフェースにおける過負荷モードを選択すると、前記電気駆動系の過負荷状態を許容するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項４】
前記請求項のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記速度制御装置は、少なくとも１つの第１の操作範囲、および少なくとも１つの第２の操作範囲を含み、
第１の操作範囲では、前記電気駆動系は、前記部品の定格負荷を超えない範囲で負荷可能であり、
第２の操作範囲は、前記部品の定格負荷を超えることを許容することを特徴とする削岩リグ。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記制御ユニットのユーザインタフェースは、前記電気駆動系の過負荷モードが選択されたことを前記操作者に知らせるように構成され、
前記ユーザインタフェースはさらに、次の負荷モニタデータ、すなわち過負荷状態の時間長、過負荷状態の残り時間、過負荷により達成される動力増加量、過負荷により達成されるトルク増加量、前記電気駆動系の最重要部品の温度のうちの少なくとも１つを前記操作者に知らせるように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項６】
前記請求項のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
該削岩リグは少なくとも１つの冷却システムを含み、該冷却システムは、前記電気駆動系の少なくとも１つの電気部品を冷却するように配置され、
前記制御ユニットは、過負荷状態に応じて前記少なくとも１つの部品の冷却を高めるように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項７】
請求項１または２に記載の削岩リグにおいて、
前記制御ユニットは、前記操作者により送られた動力要求に基づいて過負荷モードへ自動的に一時的に切り替わるように構成され、
該制御ユニットは、定格負荷モードから過負荷モードへの移行を前記操作者に知らせるように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記電気駆動系は、該電気駆動系の少なくとも１つの重要部品の温度をモニタする少なくとも１つの温度センサを含み、
前記温度情報は、前記負荷モニタ部に送られるように構成され、該負荷モニタ部は、前記過負荷状態の許容時間長の決定に前記温度情報を考慮することを特徴とする削岩リグ。
【請求項９】
前記請求項のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記負荷モニタ部は、次の所定の限界値、すなわち前記重要部品について設定された最高温度、前記部品のいずれかについて設定された最高温度、前記過負荷状態について算出した最長時間長のうちのいずれかに達すると、前記過負荷状態を中止するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項１０】
請求項９に記載の削岩リグにおいて、
前記負荷モニタ部は、前記過負荷状態の中止に先立って前記操作者に通知するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項１１】
削岩リグに含まれる削岩機を使用して岩盤に少なくとも１つの掘削孔を穿孔する穿孔現場に該削岩リグを移動運転し、
移動運転用に燃焼エンジンフリーの駆動装置を使用し、必要な回転トルクは少なくとも１つの電気モータにより得て、
前記電気駆動系における駆動装置の負荷をモニタして、該駆動系に含まれる電気部品を保護する削岩リグの移動運転方法において、該方法は、
移動運転時に前記電気駆動系を所定の長さの期間、意図的に過負荷状態にし、
該過負荷状況を操作者に知らせ、これによって前記削岩リグの操作者は該過負荷状態を認識することを特徴とする削岩リグの移動運転方法。
【請求項１２】
請求項11に記載の方法において、
前記過負荷状態は、前記操作者が受容した場合だけ可能にすることを特徴とする移動運転方法。
【請求項１３】
請求項11または12に記載の方法において、
次の移動運転状態、すなわち障害物を乗り越える運転、移動運転の基本速度までの加速、急峻な上り坂運転、窪みを越える運転、運搬台へ上る運転、長時間の下り坂運転のうちの１つにおいて前記電気駆動系の過負荷を可能にすることを特徴とする移動運転方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの手操作速度操作要素を含み、該操作要素は、その第１の操作範囲において操作者により可動であり、該操作範囲は、削岩リグの電気駆動系の定格負荷に基づいて設計された電気削岩リグの速度制御装置において、
前記速度操作要素は、少なくとも１つの別な操作範囲を含み、前記定格負荷を超える過負荷部分で速度調節を行なうことを特徴とする速度制御装置。
【請求項１５】
請求項14に記載の速度制御装置において、
前記速度操作要素は、第２の操作範囲において、第１の操作範囲の動的反応とは異なる動的反応を含むことを特徴とする速度制御装置。
【請求項１６】
請求項14または15に記載の速度制御装置において、
該速度制御装置は、次の方法、すなわち信号音、視覚的メッセージ、振動アラームのうちの１つによって、第２の操作範囲への移行を知らせる少なくとも１つの表示器を含むことを特徴とする速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、削岩機を備えた穿孔ブームを有しこれによって所望の穿孔現場で穿孔を行なえる削岩リグに関するものである。削岩リグはまた、燃焼エンジンフリー駆動装置も有し、これによって穿孔現場間を移動することができる。削岩リグの駆動装置は、少なくとも１つの電気モータおよび電気駆動系、ならびに制御ユニットをさらに有し、制御ユニットは電気駆動系の負荷を制御する手段を有している。加えて、制御ユニットは、速度制御装置を有するユーザインタフェースを有する。
【０００２】
さらに、本発明は削岩リグの移動運転方法、および速度制御装置に関するものである。
【０００３】
本発明の分野は本願の独立請求項の前段でさらに詳細に記載する。
【０００４】
鉱山では、予定した穿孔現場で削岩リグを用いて掘削孔を穿孔する。掘削孔を穿孔し終えたら、削岩リグを次の穿孔現場に移動させて新たな穿孔扇形部または切羽を穿孔する。とくに地下鉱山では、電気モータで発生する動力によって移動運転することが有益である。移動運転に必要なエネルギーは電池に蓄積することがある。移動運転中、駆動伝達の電気部品には負荷がかかり熱を持つようになる。過熱によって部品に損傷を与えるおそれがある。そのため通常は、移動運転での最高出力を制限して駆動装置の電気部品の温度が許容限度内にとどまるようにしなければならない。出力が制限されるため、移動運転の速度を下げる必要があり、削岩リグの性能を発揮できない。
【発明の簡単な説明】
【０００５】
本発明は、新規で改良された削岩リグ、その移動運転方法、さらには速度制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明による削岩リグは、負荷モニタ部が所定の制御手順に従って電気駆動系を意図的に過負荷状態にできるよう構成され、過負荷状態は所定の長さの期間を有し、これによって電気駆動系の部品の過熱を防ぎ、また定格負荷状態から過負荷状態への移行を操作者に知らせる制御ユニットが配設されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の方法は、移動運転の際、電気駆動系を所定の長さの期間、意図的に過負荷状態にし、削岩リグの操作者に過負荷状況を認識させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の速度制御装置によれば、速度操作要素は、定格負荷を上回る過負荷部分で制御を行なう少なくとも１つの別の操作範囲を有するという特徴がある。
【０００９】
その概念は、削岩リグの電気駆動系を意図的に過負荷状態にすることで、一時的に定格負荷より高い負荷で運転することにある。別の概念は、過負荷状態を操作者に知らせて、例えば、過負荷状態を操作者自身が制御し、あるいは何らかの方法で操作者に知らせることにある。
【００１０】
１つの利点は、計画した通常運転時より高い動力で一時的に削岩リグを運転できることである。したがって問題は、移動運転で利用可能であって、短期間とはいえ大電力を必要とする特殊な状態を処理できる一種のパワーブースタに関するものである。そのため削岩リグの電気駆動系は、このような大きな電力を要する駆動状態に即した設計にする必要がなく、その結果、部品の過剰設計が避けられる。したがって電気駆動系は、低価格で小型の電気部品を使用できる。さらに、操作者が過負荷状態に気づき、したがって予想外の状況を生じることがないため、システムの操作性および安全性が向上する。
【００１１】
一実施例の基本的な概念によれば、電気駆動系は電気駆動モータを有し、これは、例えば永久磁石型のモータであってもよい。さらに、電気駆動系は、移動運転のエネルギーを蓄積する、例えば電池またはパッケージ電池などのエネルギー貯蔵部を含む。電気駆動系は周波数変換器も含み、これによって駆動モータの回転およびトルクを制御してもよい。電気駆動系は、電圧変換器や、場合により他の電気部品を含んでいてもよい。
【００１２】
一実施例の基本的な概念によれば、操作者がユーザインタフェースの過負荷モードを選択すると、負荷モニタ部は電気駆動系の過負荷状態を許容する。
【００１３】
一実施例の基本的な概念によれば、速度制御装置は少なくとも第１の操作範囲と第２の操作範囲を有する。第１の操作範囲では、部品の定格負荷が超えない程度に電気駆動系に負荷をかけることができる。このように、第１の操作範囲は通常状態を対象とする。これに対して第２の操作範囲では、電気駆動系部品の定格負荷を上回ることができる。したがって、第２の操作範囲は過負荷状態を対象とする。負荷状態を別々の操作範囲に分けると、操作者は運転がし易くなる。その場合、操作者は、負荷状態への移行を知らずに過負荷状態の使用に移行することはない。
【００１４】
一実施例の基本的な概念によれば、制御ユニットのユーザインタフェースにおいて、操作者には、電気駆動系の過負荷が選択されたことが表示される。この適用例によって、操作者は常に過負荷状態を認識できる。
【００１５】
一実施例の基本的な概念によれば、ユーザインタフェースにおいて、操作者には、例えば過負荷状態の時間長、過負荷状態の残り時間、過負荷による性能向上、過負荷によるトルク増加、および電気駆動系における最重要部品の温度等、電気駆動系の負荷モニタ情報が表示される。
【００１６】
一実施例の基本的な概念によれば、削岩リグは少なくとも１つの冷却システムを有し、これによって電気駆動系の１つ以上の電気部品が冷却される。制御システムは、過負荷モードへの移行がなされると、１つ以上の部品の冷却を増すことができる。冷却システムは液体冷却システムであってもよく、電気部品は冷却液で冷却される。冷却システムは、過負荷状態が生じることが分かっていれば、前もって切り換えてもよい。さらに、１つ以上の最重要部品の冷却をあらかじめ高めておくことによって、次の過負荷に備えることもできる。冷却により、部品の温度を過負荷状態で制御して良好に保つことができ、それにより過負荷の継続時間を長くすることができる。
【００１７】
一実施例の基本的な概念によれば、操作者が電力要求にて過負荷モードを要求した場合、制御ユニットは自動的に過負荷モードを立ち上げる。制御ユニットは、速度制御装置または同様の操作要素からの電力要求をモニタして、これに基づいて電力要求が定格負荷に合うものか、または過負荷モードへの移行が必要かどうかを判断する。制御ユニットは、定格負荷モードから過負荷モードへの移行を操作者に通知し、これにより操作者はモード変更を認識する。
【００１８】
一実施例の基本的な概念によれば、操作者が意図的に過負荷モードを受け入れた場合のみ、過負荷状態が可能になる。その場合、操作者が不用意に装置を過負荷モードで使用することはない。
【００１９】
一実施例の基本的な概念によれば、電気駆動系は、電気駆動系の少なくとも１つの重要部品の温度をモニタする少なくとも１つの温度センサを有する。負荷モニタ部は、過負荷状態の許容時間長を決めるに際し、温度情報を考慮する。
【００２０】
一実施例の基本的な概念によれば、負荷モニタ部は、次の所定の限界値、すなわち電気駆動系の重要部品のうちの少なくとも１つ以上について設定された最高温度、電気駆動系のどれか１つの部品について設定された最高温度、過負荷状態について算出された最長継続時間のうちの１つ以上に達すると、過負荷モードを中止するように構成されている。この実施例において制御ユニットは、過負荷が電気駆動系の部品を損傷させないように管理する。自動モニタにより、移動運転における操作者の責任や精神的なストレスを低減できる。
【００２１】
一実施例の基本的な概念によれば、負荷モニタ部は、過負荷状態の中止に先立って操作者に通知するように構成されている。その場合、操作者は、過剰なパワーブースタの中止に備えることができる。したがって、例えば、急激な電力低減によって生ずる危険な状況を避けることができる。
【００２２】
一実施例の基本的な概念によれば、大きなトルクと電力が必要な次の移動運転状況、すなわち障害物を乗り越える運転、移動運転の基本速度まで加速、急勾配の上り坂運転、窪みを越える運転、運搬台へ上る運転、長時間の下り坂運転のいずれかにおける電気駆動系の過負荷状態を許容する。
【００２３】
一実施例の基本的な概念によれば、速度制御装置に含まれる速度操作要素は、少なくとも第１の操作範囲および第２の操作範囲を含む。第２の操作範囲では、操作要素を動かすと、第１の操作範囲での操作手応えとは異なる手応えを呈する。第２の操作範囲における操作要素の操作は、例えば通常の、すなわち第１の動き領域での操作より硬くてよい。さらに、操作要素の動きのスケーリングは、第１の動き領域と第２の動き領域とで異なってもよい。
【００２４】
一実施例の基本的な概念によれば、速度制御装置は、第２の操作範囲への移行を検出する少なくとも１つの検出器を有する。速度制御装置、制御ユニットまたはユーザインタフェースは、過負荷状態へ移行すると、信号音、視覚的メッセージまたは振動アラームを発する。
【００２５】
一実施例の基本的な概念によれば、移動運転を下り坂で行なうと、電気駆動モータは発電機として作動するように切り換わる。その場合、駆動モータは、下り坂運転中、削岩リグを減速させると同時に電流を生成し、これは主に、削岩リグのエネルギー蓄積部の充電に使われる。減速で生成される余剰な電気エネルギーを電気制動用抵抗内の熱エネルギーに変換してもよい。これに加えて、減速で発生する余剰電気エネルギーによって、削岩リグ内の１つ以上の液圧システムの作動が可能である。これにより、余剰電気エネルギーをすべて制動用抵抗で消費させる必要がない。これによって、下り坂運転における電気駆動系のエネルギーが改善する。制動用抵抗に加えて、余剰エネルギーを受ける１つ以上のシステムがあれば、下り坂運転中、制動用抵抗を一時的に過負荷にすることができる。この適用例によれば、限られた時間長で使用可能な一種の制動ブースタが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のいくつかの実施例を添付図面においてより詳細に説明する。
【図１】穿孔のため穿孔現場へ移動運転される削岩リグの概略図である。
【図２】電気駆動モータを有し、負荷モニタ部および液体冷却システムを備えた駆動装置を概略的に示す図である。
【図３】電気モータで液圧駆動伝動部を動かす第２の駆動装置を概略的に示す図である。
【図４ａ】ないし
【図４ｃ】過負荷状態への移行とその検出を行なういくつかの速度制御装置とその関連手段を概略的に示す図である。
【図５】移動運転と駆動装置の負荷モニタに関する詳細を示す簡略図である。
【図６】電気駆動系を過負荷にする必要があるいくつかの移動運転状況を概略的に示す図である。
【図７】電気駆動系またはその部品の負荷を概略的に示すグラフである。
【００２７】
各図において、いくつかの実施例は明確化のために単純化して示す。各図にわたって、同様の部分は同じ参照番号で示す。
【いくつかの実施例の詳細な説明】
【００２８】
図１は、可動キャリア２を有する実現可能な削岩リグ１を示し、これには、穿孔ユニット４を搭載した１本以上の穿孔ブーム3a、3bが装備されている。穿孔ユニット４は、削岩機６を装備した送りビーム５を有してもよく、削岩機は送り装置７により送りビーム５上を移動可能である。削岩機６は、工具９へ衝撃パルスを発生させる衝撃装置８と、工具９を回転させる回転装置10を有してもよい。さらに、フラッシング装置を含んでもよい。図示された穿孔ブーム3a、およびこれに配置された穿孔ユニット４は、トンネルの切羽11または同様の穿孔現場で掘削孔を穿孔する用に供する。あるいは、ブームおよびそれに取り付けられた穿孔ユニットは、岩盤洞穴の天井および両壁に扇形状掘削孔列を穿孔するよう設計してもよい。さらに、削岩リグ１は、やはり削岩機６を有するボルト打設装置12を装備したブーム3bを有してもよい。削岩リグ１は液圧システム13を有してもよく、これは、液圧ポンプ34、液圧通路、タンク、および弁などのような必要な制御手段を含む。液圧システム13は穿孔液圧システムであってもよく、これには、穿孔ブーム3a、3bを動かすのに必要なアクチュエータ15、および削岩機６が接続されている。削岩リグ１は、削岩リグ１の各システムを制御するように構成された１つ以上の制御ユニットＣも備えている。制御ユニットＣは、コンピュータ、またはプロセッサ、プログラマブル論理回路もしくは当目的に適した何らかの他の制御装置を含む同様の制御装置であってもよく、これには少なくとも１つの制御手順を設定でき、その制御手順に従って操作者とは独立に、またはこれと協動して制御を実行する。
【００２９】
穿孔現場Ｐでは、削岩リグ１を用いて１つ以上の掘削孔を穿孔する。穿孔現場Ｐに対して定めた仕事が完了すると、削岩リグ１は、穿孔現場Ｐから離れて新たな穿孔現場へ、または例えば点検のために他の場所へ移動運転する。削岩リグ１は、燃焼エンジンを含まない駆動装置16を具備している。すなわち、燃焼エンジンフリーである。その代わり、駆動装置16は１つ以上の電気モータＭを含み、これが移動運転に必要な動力を生成する。電気モータＭはギアボックス17に接続してもよく、これからシャフトまたは同等の動力伝動部材18を介して回動力を１つ以上の車輪19に伝達する。移動運転時に必要なエネルギーはエネルギー貯蔵部Ｂに蓄積してもよく、これは例えば電池でよい。駆動装置16はさらに、１つ以上の制御装置Ｓと１つ以上の制動用抵抗20を含んでいてもよい。このため駆動装置16は複数の電気部品Ｋを含み、これらが移動運転に影響を及ぼす。これら部品Ｋは移動運転時に負荷がかかって発熱するが、発熱の程度は各部品を通る電気エネルギーに関連している。一般に知られているように、電気部品には超えてはいけない温度限界があり、超過すると部品が破損するという結果になり得る。部品Ｋを保護するために、部品には一般に定格負荷が定められ、電気部品は通常、それより低い負荷で使うべきである。制御ユニットＣは負荷モニタ部KVを有してもよく、これは、駆動装置16に含まれ電気駆動系に接続された１つ以上の部品Ｋの負荷をモニタするように構成されている。負荷モニタ部KVを用いることにより、電気駆動系の損傷、ならびにその負荷から生じる他の欠陥状態および危険状況を防止することができる。
【００３０】
図１は速度制御装置50も示し、これにより操作者は運転速度および出力の要求を制御ユニットＣへ伝えることができ、制御ユニットは伝えられた要求に基づいて電気駆動系を制御する。このように速度制御装置50は、制御ユニットＣのユーザインタフェースの一部を構成している。速度制御装置50は、機械的構造を含んでもよく、または表示もしくは同様の方法におけるソフトウェアとして実現してもよい。
【００３１】
さらに、削岩リグ１には液体冷却システム21を設けてもよく、これにより駆動装置16に含まれる電気部品Ｋを冷却できる。以下にこれを説明する。
【００３２】
図２は駆動装置16を示し、電気モータＭは、アンチスリップ伝動経路22を介してギアボックス17に直接連結してもよく、ギアボックスは、前進方向および対応する後退方向に１つまたは２つ以上の歯車を含んでいてもよい。回転トルクは、ギアボックスから車軸24へシャフト23によって伝達してもよい。シャフト23および24の間にはアングルドライブ25等があってもよい。その場合、車輪19と電気モータＭの間には、機械的なアンチスリップ伝動部がある。電気モータＭは減速にも使用してよく、その場合は発電機として機能し、例えば、鉱山で走行斜面を下り走行するときにキャリア２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発生した電気エネルギーはエネルギー貯蔵部Ｂに蓄積して回収してもよい。利用できない余剰の電気エネルギーは、制動用抵抗20で熱エネルギーに変えてもよい。駆動装置16はさらに制御装置Ｓを含んでいてもよく、これは周波数変換器を有していてもよい。これによって、駆動中および制動中の両方において電気モータＭの回転を無段階で制御してもよい。制御装置Ｓはさらに、電気駆動系における電流を制御するのに必要な他の電気制御装置を含んでもよい。制御装置Ｓは、例えばエネルギー貯蔵部Ｂおよび制動用抵抗20を電気駆動系に接続する制御手段を有してもよい。制御装置Ｓの動作は、制御ユニットＣが制御する。
【００３３】
本願において、周波数変換器とは、電気駆動モータの回転速度を無段階で制御できる制御手段のことを指す。周波数変換器はインバータであってもよい。すなわち電気モータの運転を制御するDC／AC変換器であってもよい。
【００３４】
図２は、さらに別の適用例を破線で示し、これは電気駆動モータを伝動手段へ無滑り状態で連結するものである。左側のシャフト24に関して車輪別の電気ハブモータM1があり、これに連結して必要なギアボックスがあってもよい。さらに、シャフト24には回転トルクを１台の共通電気駆動モータM2により供給してもよい。
【００３５】
駆動装置16の部品Ｋには温度センサＬを備えていてもよく、これで得られた情報は制御ユニットＣおよび負荷モニタ部KVに伝えてもよい。
【００３６】
さらに図２からは、制御ユニットＣが液体冷却システム21の作動も制御し得ることがわかる。液体冷却システム21は複数の冷却回路26a〜26dを有してもよく、そのそれぞれには駆動装置の１つ以上の電気部品Ｋが接続されている。冷却回路26は１つ以上のバルブまたは同等の操作部材27を備えていてもよく、これにより冷却回路26内の液体の流れに影響を及ぼすことができる。制御ユニットＣは、これらの操作部材27を制御して、制御手順に従って冷却を実現するようにしてもよい。さらに、液体冷却システム21のポンプ28を制御することも可能であり、これにより本システム内における冷却液の流れを増加または減少させてもよい。また制御ユニットＣは、冷却ユニット29の作動を制御して冷却液の温度に影響を及ぼすことができるようにしてもよい。必要であれば、冷却液を予冷することも可能である。
【００３７】
図３は駆動装置16の適用例を示し、電気モータＭは液圧ポンプ30を作動させるように構成され、生成された液圧動力はギアボックス17に接続された液圧モータ31を駆動する。このようにして液圧駆動伝動部が関わっている。駆動装置に含まれる電気モータＭは制御装置Ｓにより制御してもよい。駆動総理16の部品Ｋにおける負荷は負荷モニタ部KVによりモニタしてもよい。図３は、液圧モータ31およびギアボックスの代わりとなる液圧ハブモータH1と、シャフト24を駆動する液圧モータH2とを破線で示す。
【００３８】
図4aないし図4cは、速度操作要素51を有するいくつかの速度制御装置50を非常に簡単化して示す。速度操作要素により操作者は、制御ユニットＣに要求を伝えて、駆動速度および動作を調節できる。
【００３９】
図4aおよび図4cにおいて、速度操作要素51はフレーム52に対して手で倒すことのできるジョイスティックである。速度操作要素51は、第１の操作範囲53および第２の操作範囲54を有している。第１の操作範囲53では、速度制御装置50は、駆動装置16を制御して電気駆動系とそれに接続された部品Ｋにそれらの定格負荷を超えない範囲で負荷をかけるように構成されている。速度操作要素51を第１の操作範囲53から第２の操作範囲54に切り換えると、より大きな電力が使用可能となり、電気駆動系における部品Ｋの定格負荷を上回ることができる。
【００４０】
図4aは、速度操作要素51が第１の操作範囲53と第２の操作範囲54とで異なる操作抗力を有してよいことを示している。速度操作要素51の操作抗力は、バネ部材55および56によって調整することができ、あるいは電動または圧力媒体作動のアクチュエータを用いて操作抗力を与えることができる。速度操作要素51を第１の操作範囲53内で操作すると、その動きは第１のバネ部材55だけで抵抗を受ける。速度操作要素51をさらに動かして第２の操作範囲54に移行すると、第２のバネ部材56もこれに作用し始める。第２の操作範囲54は、第１の操作範囲53における操作抗力F1より明らかに強い操作抗力を有し、したがって操作者は、部品Ｋの過負荷状態が許容される制御モードに無意識に移行してしまうことがない。
【００４１】
図4bでは、速度操作要素51の動きを、例えばセンサ58によって検出している。一時的に過負荷モードに移行する制御が必要な場合、速度操作要素51は、第１の操作範囲53の動き領域を越えて動かされ、これをセンサ58が検出する。第２の操作範囲54への移行を１つまたは複数の表示器59によって操作者に知らせてもよい。表示器59は、例えば表示灯でよい。または、表示器59が信号音を発する。表示器59でメッセージまたはアラームを出力することで、操作者は不用意に第１の操作範囲53から逸脱してしまうことがない。
【００４２】
図4cの速度制御装置50はアクセルペダルの一種であり、駆動装置またはその部品の出力は速度操作要素51を押すことで調整される。速度操作要素51の位置情報が検知器60から得られ、得られた情報は制御ユニットＣに送られる。速度操作要素51をフレーム52に対して長い行程にわたって動かすと、第１の操作範囲53から第２の操作範囲54への移行が生じ、これは例えば限界スイッチ61で検出してもよい。限界スイッチ60からの検出情報を負荷モニタ部KVに送り、これによって、電気駆動系に接続された１つ以上の部品の定格負荷を上回る大きな電力が使用できる。速度制御装置50は振動警報器62を備えていてもよく、これは、過負荷領域への移行が起きると、振動によって操作者に知らせる。また、制御ユニットＣのユーザインタフェースに含まれる表示装置63に過負荷状態への移行情報を表示することも可能である。表示装置63はまた、他の負荷モニタ部KV情報、例えば過負荷状態の継続時間や、負荷モニタ部が強制的に制御を第１の操作範囲に戻すまで過負荷を続ける時間の長さなどを表示してもよい。表示装置63はまた、部品Ｋの温度や過負荷で生ずる出力およびトルクの増加を表示してもよい。
【００４３】
速度制御装置の任意的一適用例によれば、スイッチまたは表示装置によって過負荷モードを選択した場合のみ、速度操作要素51を第２の操作範囲54へ動かすことができるようにしてもよい。
【００４４】
図５は、駆動装置の移動運転および負荷モニタ機能に関する詳細および制御動作を示す簡略図である。穿孔後、削岩リグを削岩現場から離れるよう移動する、すなわち、移動運転する。そのため、駆動装置およびその電気部品に負荷がかかる。制御システムと、とくにそれに含まれる負荷モニタ部が電気駆動系の負荷をモニタする。負荷モニタ部は、各部品の温度、速度制御装置の使用、および特定の駆動状況ごとに各部品を流れる電力をモニタしてもよい。移動運転は、電気駆動系とそれに接続されている部品の負荷を所定の定格負荷未満に維持するように行なう。しかし、運転中には、定格負荷より大きな電力で駆動装置を使用する必要も起こり得る。負荷モニタ部は、一時的な過負荷状態を許容する、すなわち過負荷状態の継続時間を制限する制御手順を含んでいる。速度制御装置は、過負荷状態が可能な別の操作範囲を有するように構成してもよい。また、過負荷状態への移行を操作者に知らせてもよい。さらに、過負荷モードへの移行が生ずると、冷却システムによる制御システム内の部品の冷却を始めてもよい。とくに重要な部品の冷却は優先させてもよい。負荷モニタ部は電気駆動系をモニタして、所定の許容時間長が経過した場合、部品温度が許容限界値より上昇した場合、または、それ以外で過負荷に起因して損傷の恐れがある何らかの部品を負荷モニタ部が検出した場合、過負荷モードから通常モードに戻す自動制御に移行してもよい。あるいは、過負荷モードから通常モードへの移行は操作者による手操作で行なってもよい。その場合、負荷モニタ部は過負荷状態を終了する旨を操作者に通知してもよい。この通知は、該当する警報装置によって行なうとよい。
【００４５】
図６は、電気駆動系を一時的に過負荷状態にする必要のあるいくつかの運転状況を示す。削岩リグ１を通常より大きい電力を使用して加速64してもよい。また、上り坂運転65でも多くの電力の使用を必要とすることがある。下り坂運転66では削岩リグ１を駆動装置により減速してもよい。その場合、少なくともある程度の運動エネルギーは電気エネルギーに、さらに制動用抵抗で熱エネルギーに変換してもよい。下り坂運転のエネルギーは、電気駆動系に接続された部品を一定期間、過負荷状態にすることがあれば、改善する。過負荷状態を要するさらに別の状況としては、障害物を乗り越える運転67がある。もちろん、過負荷状態という選択は、上述した以外にも何らかの他の運転状況にも適用することができる。
【００４６】
図７は、負荷曲線68を時間関数として示す。通常運転状況69は、所定の定格負荷Ｎ未満で発生し、過負荷状況70は限界値Ｎを超えると生じる。過負荷状態は、時刻t1で始まり、負荷モニタ期間を経て時刻t2で終わる。その場合、負荷モニタ部は、期間tyだけ過負荷状態の使用を許容している。過負荷状態は一時的であり、したがって、その継続時間長は部品の熱出力に基づいて一般に決まる限界がある。継続時間長は、必ずしもあらかじめ設定しておく必要はないが、負荷モニタ部は、部品の熱抵抗、運転作業、部品を流れる電流、環境条件、および他の要因があればそれを考慮して許容時間長を決めてもよい。図７では、破線で第２の負荷曲線68'を示し、これは、過負荷を徐々に減らすと許容時間ty'が長くなることを示している。制御ユニットは、過負荷を所定の方法で減らす制御手順を有してもよい。
【００４７】
削岩リグの駆動装置が完全に燃焼エンジンなしであっても、削岩リグのキャリアは、燃焼エンジンを含む予備動力ユニットを有してもよい。この燃焼エンジンは、電気エネルギーを発生する発電機を駆動する。しかし予備動力ユニットは、駆動装置内に含まれず、特別な状況、例えばバッテリが上がったり損傷したりしたときにのみ使用するためのものである。
【００４８】
場合によっては、本願に示す特徴事項を他の特徴事項と無関係にそれ自体で用いることができる。他方、本願に示した各特徴事項を必要に応じて組み合わせて、種々の組合せを形成してもよい。
【００４９】
図面とその関連説明は、本発明の概念を説明するためのものである。本発明の詳細は特許請求の範囲内で変更してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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