用於銑削加工巖石和其他材料的裝置和使用該裝置銑削巖石等的方法

2023-12-10 21:44:47 3

專利名稱：用於銑削加工巖石和其他材料的裝置和使用該裝置銑削巖石等的方法
技術領域：
本發明涉及一種用以銑削加工特別是巖石或其他的材料的裝置， 包括一在一鼓支座上繞鼓軸線可旋轉支承的主軸鼓，在其中繞主軸軸 線可旋轉驅動支承多個偏心於鼓軸線的刀具主軸並且在它們從主軸鼓 伸出的末端支承加工刀具。本發明還涉及一種用這樣的裝置銑削巖石 等的方法。
背景技術：
為了銑削加工巖石或其他的硬材料例如由井下或井上的採礦工程 中的開釆物、由修路或地上建築中的瀝青或混凝土建築構件已知大量 的銑削系統，其中通常涉及旋轉驅動的轉鼓或圓盤，在其圓周上均勻 分布安裝許多銑刀例如圓柄鑿子。如果用這樣的在其圓周上設有銑刀 的轉鼓例如藉助於一滾筒採焊機在井下採礦工程中開採巖石或煤並且 採煤滾筒或採煤轉鼓以全截面切割或銑削待開採的材料，則全部在轉 鼓的圓周上設置的加工刀具的大致一半同時嵌接。每一加工刀具在全
截面中轉過一半即180。與待加工的材料相嵌接，這產生的結果是，刀 具的硬質合金尖端直接在較硬的材料中被加熱到很高的溫度並被迅速 地磨損。
在已知的機械中的另一缺點在於，將轉鼓緊靠到巖石上的全部壓 緊力分配到大量的單刀上，從而對於每一單個的處於使用的鑿子只提 供一較小的壓緊力。如果例如轉鼓對巖石的總壓力為約2000N並且在 一全截面中總是約20個單個刀具處於使用，則對每一個在截面中只提 供100N的壓緊力。此外也困難的是，利用已知的裝置，其中各刀具 固定地設置在一滾筒或轉鼓的圓周上，軸向地推進待加工的材料中， 這歸因於在滾筒的外徑上具有最好的切削速度並且切削速度向轉鼓或
滾筒的旋轉軸線的方向總是繼續地降低並且在旋轉軸線的附近變得如 此之小，以致於在那裡切削實際上是不可能的。因此即使滾筒在其端 面設有刀具，它們在滾筒軸向地推進時也不可能合適地挖開在其端面 之前的堅硬的巖石。
由DE 34 45 492 C2已知一種用於在巖石中鑽孔的鑽頭，其具有 一包括多個鑽孔工具的刀架，其支承在一中心軸上，該中心軸連接於 一在鑽孔與鑽頭之間延伸的鑽杆。這些在刀架上的鑽孔工具經由一行 星齒輪傳動裝置可旋轉地驅動。

發明內容
本發明的目的是，提供一種開頭所述型式的裝置用以銑削加工巖 石或其他的材料，其也能以一高的銑削生產率加工很硬的材料，其中
;命:'本發明的裝置特別應該具有高的工作可靠:性，同時緊湊地構造
並且提供以下可能性，即可以容納不同型式的任何重量和尺寸的加工 刀具例如銑削輥、鋸片、凹切刀具等。
利用本發明通過在獨立權利要求中說明的特徵達到該目的。其中 至少兩個刀具主軸可由一共同的傳動裝置驅動，其具有在各刀具主軸 上固定設置的從動齒輪和一共同的驅動元件、特別是一驅動齒輪或也 可以是一驅動鏈、 一驅動齒形帶等，該驅動元件與各從動齒輪相配合 作用，其中驅動元件和主軸鼓是可相互相對旋轉的，如果提供一裝置 的特別緊湊的結構，其中至少兩個包括在其上的刀具的刀具主軸在主 軸鼓的中軸線之外同步地驅動。同時在各刀具主軸上設置的加工刀具 易於調整成使即使在一具有180。的嵌接的全截面中分別只有一個加工 刀具或只有少數幾個刀具同時處於嵌接，從而提供的主軸鼓的總壓緊 力由只相應一個或少數幾個刀具可以利用，因此直接在巖石中處於嵌 接的單刀具有一很高的開採力。
有可能，主軸鼓具有一與傳動裝置脫開的旋轉驅動裝置。在該實 施形式中因此主軸鼓由一旋轉驅動裝置旋轉而刀具主軸經歷其與主軸 鼓的轉速無關的驅動。在該實施形式中甚至可設想，在裝置軸向地推
進到巖石中時無論如何使主軸鼓短時完全停上並且只通過刀具主軸的 旋轉將一段遠地鑽入巖石中並然後才開動主軸鼓的驅動裝置。
但已證明特別有利的是，主軸鼓和各刀具主軸的至少一部分具有 一共同的旋轉驅動裝置，從而通過主軸鼓的旋轉也自動地使由共同的 旋轉驅動裝置帶動的刀具主軸處於旋轉。
在這方面結構上有利的是，由一驅動齒輪構成的驅動元件相對於 鼓支座旋轉固定地設置、特別是固定連接在鼓支座上。在各刀具主軸 上固定設置的從動齒輪於是與在鼓支座上旋轉固定設置的驅動齒輪相 嚙合，藉此當由旋轉驅動裝置使其中容納的各刀具主軸的主軸鼓旋轉 時，使各刀具主軸旋轉。利用一這樣的行星齒輪傳動裝置在特別小型 的結構形式時可以傳遞很高的力和轉矩。
優選各刀具主軸藉助於軸承可旋轉地安裝於軸承套中並且適當地 藉助於軸密封圏進行密封。在一這樣的裝置中很特別有利的是，軸承 套與在其中可旋轉支承的刀具主軸可套筒式替換地裝入和鎖定入在主 軸鼓上預定的鼓腔中。於是各刀具主軸可以以與其軸承和必要時密封 圏的組合部件的方式通過軸承套的簡單的更換加以替換，例如如果它 們已磨損和如果刀具主軸要用於其他的加工刀具。各刀具主軸預組裝 於軸承套中，從而該組合部件在主軸鼓中的拆除和安裝只需要很短的 時間。
優選全部刀具主軸可經由傳動裝置的共同的驅動齒輪驅動。但無 疑也有可能， 一第一組刀具主軸可經由一共同的第一驅動齒輪而一第 二組刀具主軸可經由一共同的第二驅動齒輪驅動，例如如果一第一組 刀具主軸在一較大直徑的分度圓上而一第二組刀具主軸在一較小直徑 的分度圓上設置在主軸鼓上的話。於是在第一組刀具主軸與第一驅動 齒輪之間和在第二組刀具主軸與第二驅動齒輪之間的傳動比和/或第 一和第二組刀具主軸的轉向可以是不同的。如上所述，第一組和第二
組的刀具主軸以與鼓軸線不同的間距設置於主軸鼓中，亦即位於兩不 同的分度圓上。
優選各刀具主軸沿圃周均勻分布地設置於主軸鼓中。
在本發明的裝置的特別有利的實施形式中有可能，將一個或多個 在一刀具主軸上設置的加工刀具相對於一在鼓圓周方向前面或後面的 刀具主軸的一個或多個加工刀具的設置偏移一角度值設置。換言之沿 主軸鼓的圓周方向接連的各刀具主軸的加工刀具可以相互相位偏移地 設置。該實施形式能夠以特別有利的方式在本發明的方法用於銑削巖 石的實施中確保， 一在刀具主軸上設置的單刀在一不同於一在主軸鼓 轉向前面的刀具主軸的一單刀的位置進入與待加工的巖石相嵌接。因 此通過各刀具的相位移的設置確保，各單刀的楔入點或不同的刀具主 軸的楔入切削並不重合，而一隨後的刀具在一位置加工巖石，該位置 是一先前通過巖石運動的刀具主軸的各刀具仍留下的。因此達到巖石 等的一特別有效的加工。為了儘可能精確地達到要求的相位偏移或角 偏移，各加工刀具優選可調地設置在刀具主軸上，亦即它們可以相對 於刀具主軸調整其角位置。
各加工刀具在每一刀具主軸上可以具有一個或多個加工鑿子或單
刀。在本發明的一特別有利的實施形式中單刀的至少一部分包括圓柄 鑿子，在好些使用目的中扁鑿刀或滾鑿也已證明是合適的，在一側構 成圓錐形的滾鑿尤其如此。對於許多加工目的已證明有利的是，各加
工刀具至多設有50%的徑向凸出於主軸鼓的外圓周的圓周側的加工 面，亦即一刀具主軸的至多一半的單加工刀具同時處於與巖石等相嵌 接。
主軸鼓可以設有一優選中心設置的排塵孔，通過它可以排出銑削 加工巖石等時附帶產生的細塵。還有利的是，裝置設有至少一個用於 加工刀具的噴射裝置，借其一方面由於與加工點噴射的水相關地附帶 產生的塵埃而另一方面也可保證加工刀具的冷卻。噴射裝置優選設置 在主軸鼓上和/或鼓支座上。
在本發明的裝置中可以使用不同型式的加工刀具。例如如果一個 或多個刀具主軸的加工刀具基本上包括一刀架和多個在其上設置的圓 柄鑿子、扁鑿和/或滾鑿是可能的，其中裝置這樣構成，即在刀架上設 置的各鑿刀成單層或多層凹切地加工巖石或其他相應加工材料。同時
裝置優選這樣構成， 一多層工作的刀具向待加工的巖石的方向優選成 階梯形逐漸縮小。各加工刀具也可以基本上包括銑削輥，它們設置在 一個或多個刀具主軸上。這些銑削輥可以構成圓筒形的或向加工的巖 石那邊成圓錐形逐漸縮小或擴大。
如果驅動元件由一外齒的驅動齒輪構成，該驅動齒輪連接在鼓支 座上，則刀具主軸的轉向與主軸鼓一樣。如果驅動元件由一內齒的驅 動齒輪構成，則由一這樣驅動齒圏驅動的刀具主軸相反於主軸鼓的轉 向旋轉。
為了用於主軸鼓的旋轉驅動裝置從用於刀具主軸的傳動裝置中的 分開， 一種結構上的實施形式已證明是有利的，其中主軸鼓具有一同 心於鼓軸線延伸的容納孔用於一驅動軸，其可旋轉地支承於容納孔中 並且與各刀具主軸的驅動元件相連接。因此驅動軸同心地可旋轉地支 承於主軸鼓中，這不僅構成特別小型的，而且確保結構的高的穩定性。 為此主軸鼓可以具有 一 包括一 大致罐狀的鼓基體和一 殼體蓋的封閉的 殼體，其中驅動元件、因此特別是驅動齒輪容納於鼓基體的內部並且
連接在驅動軸上並由殼體蓋覆蓋。
各刀具主軸的傳動裝置優選封閉地設置於主軸鼓中。各加工刀具 可以懸臂地用其相應的刀具主軸支承在主軸鼓上並且在端面和/或圓 周側凸出於主軸鼓。
為了有助於裝置軸向地推進巖石，已證明有利的是，主軸鼓除沿 其圓周分布設置的各刀具主軸包括銑刀以外還設有一在由各刀具主軸 描繪的分度圓的內部設置的芯部銑刀，其優選以相對鼓軸線較小的偏 心距設置。藉助於可驅動構成的芯部銑刀可以確保全部在主軸鼓的端 面之前堅硬的巖石在裝置開進其中時被銑削。
為了確保特別穩定地容納刀具主軸，各加工刀具與其相應的刀具 主軸一起優選藉助於兩點式支承在主軸鼓上支承。為此可以設置固定
—遊動支承，或者也可以使用特別調整為x型結構的支承，例如藉助
於圓錐滾子軸承等。
特別是如果要使用具有較大的軸向長度的加工刀具，例如具有長
的銑刀柄的刀具，則特別有利的是，主軸鼓具有一在鼓支座附近的大 致盤形的軸承法蘭用以容納刀具主軸的各第一支承和一同心於鼓軸線
伸出的支座軸頸，在其上設置至少 一個支承元件用以安裝刀具主軸的 各第二支承。於是加工刀具的加工巖石的區域位於兩支承之間，以此
達到一特別穩定的支承。在本發明的該實施形式中，可以進一步符合 目的是，支承元件或支承軸頸具有一同心於主軸鼓軸線設置的軸承軸 頸用於主軸鼓的附加的支承。由此於是有可能，主軸鼓本身也藉助於 兩點式支承進行支承，亦即在遠離鼓支座的末端附加地支承並因此避 免彎曲，如其在長的刀具和懸臂的支承中可能出現的。
支承元件可以由一在支承軸頸的端面上設置的蓋法蘭構成，其設 有用於第二支承的各軸承容納凹孔。各加工刀具於是在端面由蓋法蘭
覆蓋並且只用各單刀加工巖石，它們設置在其圓周上並且在主軸鼓的 盤形的軸承法蘭與蓋法蘭之間從其中徑向凸出。也有可能，設置至少 兩個支承元件，其設置在離軸承法蘭的不同間距處並且其分別安裝各 不同的刀具主軸的第二支承。於是在該結構中各刀具主軸的各第二支 承位於離加工刀具的端面的(自由的)末端的一間距處，各加工刀具 於是也可以用其端面與巖石相嵌接。
為了避免裝置因過載而損壞，已證明符合目的是，驅動元件經由 一過載離合器連接在鼓支座上，其例如可以是一彈簧加載的滑動離合 器。同時作用到離合器上的彈簧載荷優選是可調的，以此可以調整起 動值，此時鬆開離合器並且驅動元件在鼓支座上滑轉。
主軸鼓在其遠離加工刀具的後面可以設有一可拆卸的相對鼓支座 藉助於一軸密封圏密封的頂蓋，其維持向位於下面的傳動裝置和其他 部分的通道，其有時必須維護或檢查。
總的來看各刀具主軸軸線在主軸鼓中平行於鼓軸線定向。但同樣 有可能將各刀具主軸軸線相對於鼓軸線傾斜設置，以此可以進一步改 善在好些待加工的巖石或材料中的銑削結果。在本發明的另一實施形 式中優選每一加工刀具具有多個均勻沿加工刀具圓周分布設置的單 刀，將它們通過應用一卡鎖離合器安裝在所屬的刀具主軸上，其中卡
鎖離合器的可能的卡鎖位置的數目匹配於在加工刀具上的單刀的數 目，而使它們在每一鎖定位置位於相同的相對於刀具主軸的位置。如 果加工刀具被其嵌入的巖石卡住，則起動卡鎖離合器，從而支承該刀 具的所屬的刀具主軸可以繼續一直旋轉到下一卡鎖位置，在該卡鎖位 置加工刀具接著重新嵌入和繼續旋轉，同時加工刀具重新在一這樣的
位置嵌入，在該位置其保持其相對於鄰接的刀具主軸的加工刀具的同 一位置，亦即在卡鎖離合器起動和刀具重新嵌入以後仍保持接連的各 刀具主軸的各加工刀具的原來調好的相位偏移或偏移。
本發明的裝置和可借其實施的方法以特別有利的方式適用於礦物 的開採例如煤、礦石等的開採。裝置為此可以作為代用品用於一滾筒 採煤機的一本來已知的截盤頭或作為一部分或全截面機器的旋轉刀 頭。裝置和方法也可以有利地用於加工澆灌混凝土的或鋪瀝青的表面 或建築物，例如在銑削鋪瀝青或澆灌混凝土的馬路襯面中，在拆除混 凝土結構等中。經常對於不同的使用目的有利的是，將本發明的裝置 安裝在一可調的懸臂梁上並借其緊靠到待加工的巖石等上。但本發明 的裝置在小型裝置中的使用也是可想像的，例如在手工引導的清整銑 削機等中。


由以下描述和附圖得出本發明的其他的特徵和特點，其中藉助各
實施例更詳細說明各優選的實施形式。其中
圖1 一本發明的裝置的第一實施形式的剖面圖(圖1A)和主 軸鼓的俯視圖2 本發明的裝置的第二實施形式的相當於圖1的視圖； 圖3 本發明的裝置的第三實施形式的相當於圖l和2的視圖； 圖4 本發明的裝置的第四實施形式的相當於圖l至3的視圖； 圖5 —本發明的裝置在實施本發明的方法時嵌入巖石中主軸 鼓的視圖和部分剖面圖6 本發明的裝置的第五實施形式的剖面圖； 圖7 本發明的裝置的第六實施形式同樣的剖面圖8 本發明的裝置的第七實施形式； 圖9 本發明的裝置的第八實施形式；
圖10 本發明的裝置的第九實施形式的相當於圖l至4的視圖11 本發明的裝置的第十實施形式的剖面圖12 本發明的裝置的第十一實施形式的相當於圖1至4的視
圖13 本發明的裝置的第十二實施形式的相當於圖1至4的視 圖；以及
圖14 本發明的第十三實施形式。
具體實施例方式
各附圖中所示的本發明的裝置的不同的實施形式，其總體用10 標記，用於銑削加工巖石、例如礦物的開採物如煤或礦石或也用於加 工混凝土、瀝青或其他的建築材料、例如在銑削馬路襯面等中。總的 來說本發明的裝置的不同的實施形式在其結構的細節方面是一致的， 以下擬省去這些在不同的實施形式中重複的細節的多次的描述。更確 切地說在藉助圖1的基本的結構的詳述以後基本上只說明不同的實施 形式的區別。
如果人們現在轉向圖l，可看出本發明的裝置IO具有一鼓支座11 用以安裝在一為此適合的機體上(未示出)，例如安裝在一開採機或一 馬路銑削機的一懸臂上。鼓支座11具有一中心的軸承容納孔12，主 軸鼓13以其軸承軸頸14藉助於兩個調整為O型結構的 (O-Anordnung )的圓錐滾子軸承15可旋轉地支承在軸承容納孔中。 軸承軸頸14利用其後端16在後面從鼓支座11的軸承容納孔12伸出 並在那裡支承一驅動齒輪17，其為了主軸鼓的旋轉以未更詳細示出的 方式連接於一旋轉驅動裝置。
軸承軸頸14在其對置於驅動齒輪17的另一端轉入一主軸鼓的圓 盤形的軸承法蘭18，其在外圓周附近具有多個、在該實施例中六個在 一分度圓19上均勻分布設置的鼓腔20。各鼓腔20分別容納一軸承套 21連同一在其中可旋轉支承的刀具主軸22，其中各軸承套與在其中支
承的刀具主軸成套筒式可替換地裝入其相應的鼓腔20中並且藉助於 各固定螺釘23鎖定於裝入的狀態。在刀具主軸在後面從主軸鼓的軸承 法蘭18中伸出的後端上，其設有從動齒輪24，後者與一驅動齒輪25 相嚙合，其在鼓支座11上用各螺釘27牢固固定在一為此設置的齒輪 凹槽26上。在圖1所示的第一實施例中人們可看出，當由有效作用在 驅動齒輪17上的旋轉驅動裝置使主軸鼓13旋轉時，各刀具主軸22 的從動齒輪24的輪齒在固定安裝在鼓支座11的驅動齒輪25上滾動， 從而由此也使各刀具主軸旋轉。在該結構形式中在旋轉驅動的主軸鼓 13與在其中可旋轉容納的經由傳動裝置24、 25同步驅動的各刀具主 軸之間具有一固定的傳動比。在一例如10:1的傳動比時，如果以50 轉/分驅動主軸鼓，則各刀具主軸以500轉/分旋轉。該傳動比可以通 過驅動齒輪和從動齒輪的直徑的改變或齒數的改變而改變。為此可以 拆下驅動齒輪25並由一例如較小的齒輪取代，同時可以說也裝入其他 的具有相應較大的從動齒輪的刀具主軸。
為了將整個的裝置10固定在一為此設置的(未示出的)機架上例 如在一滾筒採煤機或一馬路銑削機的一懸臂梁上，在鼓支座11上設置 用於各固定螺釘的固定孔28，它們通過在主軸鼓13的軸承法蘭18中 設置的通道孔29插入固定孔中並且藉助於一合適的工具例如一內六 角扳手可擰入機架上的對準於固定孔28的螺紋孔中。因此整個的裝置 可以快速地安裝在機架上而不需要拆卸裝置的任何部分。
圖1A還可清楚地看出，主軸鼓13的軸承法蘭18在其後面設有 一殼體蓋30,其擰緊在軸承法蘭18上並且與其共同構成一刀具主軸 的螺紋傳動裝置24、 25的封閉的殼體31。為了阻止水分或塵埃進入 殼體31內，殼體蓋31在其徑向的內邊緣設有一密封圏32，借其實現 相對鼓支座11的密封。
各刀具主軸的從主軸鼓的自由側面凸出的前端構成各加工刀具的 圓錐配合座33,其不同的結構形式示於圖2至14中。全部這些加工 刀具的不同的結構形式也可以在按圖1的本發明的裝置的實施形式中 使用，如這在以下還要詳細描述的。 在圖2所示的本發明的裝置的實施形式中有可能與主軸鼓的轉速 和轉向無關地調整各個刀具主軸的轉速和轉向。為此主軸鼓13具有一 旋轉驅動裝置，其與刀具主軸的傳動裝置分開。這在結構上這樣解決， 即主軸鼓13具有一同心於鼓軸線34延伸的用於一驅動軸36的容納孔 35，其用兩個圓柱滾子軸承37可旋轉地支承於容納孔中。主軸鼓的前 面的軸承法蘭18與一大致罐狀的鼓基體38和一殼體蓋30 —起構成一 封閉的殼體31並且用於各刀具主軸的傳動裝置的驅動齒輪25旋轉固 定地安裝在驅動軸36上並容納於鼓基體38與殼體蓋30之間的殼體 31中。在那裡其與各刀具主軸22的從動齒輪24相嚙合。
在驅動軸的後端上其設有一圓柱齒輪39，其可連接於一主軸驅動 電機(未示出)，以便使驅動軸36並從而使在其上安裝的驅動齒輪25 在主軸鼓的內部旋轉並以此實現各刀具主軸的旋轉驅動，其中各刀具 主軸的轉速可以與主軸鼓的轉速無關地調整。
在按圖2的實施例中各刀具主軸並不容納於軸承套中和成套筒式 插入主軸鼓上的鼓腔中，而各個軸直接支承於主軸鼓中，其中各兩個 圓錐滾子軸承的後面的軸承設置在鼓基體中而前面的指向加工側的軸 承設置在殼體蓋30中。在該實施例中用一軸密封圏40實現主軸鼓相 對鼓支座11的密封，該軸密封圏設置在軸承法蘭18向軸承軸頸14 的過渡區域內。
在按圖2的實施例中將各鑿齒圏42用作為加工刀具41，其具有 各六個在其上安裝的沖擊鑿子形式的單刀43，其中將裝置構成使加工 刀具的由單刀43的沖擊尖端44確定的作用圓45以一較小的部分超出 主軸鼓的外圓周46，從而在所示實施例中不多於兩個單刀43在同一 時間徑向凸出於主軸鼓的外圓周46。限定六個加工刀具41的單個作 用圓45的圓周線4確定裝置在巖石中的銑削直徑，亦即確定加工刀具 以其單刀加工巖石的區域。人們可看出，不多於全部單刀的1/3在相 應的時刻在銑削線47上嵌入巖石中，因此每一刀具亦即至多在刀具主 軸的一整轉時走過的距離的1/3上衝開巖石，並同時承受產生的載荷。
圖3示出按圖2的裝置，如其設有圓錐形兩級的鑿銑刀48形式的
各加工刀具41,其在軸向接連設置的不同直徑的固定圓上各具有六個 單刀43。鑿銑刀在裝置操作中以兩級銑削通過巖石，其中徑向外面的 加工刀具在一接近裝置那邊的第一作用圓46a中楔入巖石49而徑向內 部的刀具在一更深地構成的第二作用圓46b中楔入巖石。人們在這裡 也可很清楚地看出，由於主軸鼓13的旋轉和刀具主軸旋轉的重疊，各 單刀43分別實際上只短時與巖石相嵌接，以此以很特別有利的方式比 傳統的截煤滾筒顯著地降低刀具的磨損。代替兩級的設置對於單刀自 然也可以選擇三級或更多級的設置，以便在工作過程中通過裝置的不 受方向限制的側面的方法凹切地去除巖石或另一待加工的材料。總的 來看可以無困難地使裝置軸向推進巖石中。
在圖4所示的實施例中各加工刀具是立銑刀50，其具有一與相應 的刀具主軸22固定連接的支柄51,在其圓周上設置各個單刀43，其 可以包括例如在一合適的刀具夾中容納的圓柄鑿子。優選在該實施形 式中各單刀成螺旋形沿支柄51的長度分布設置，其中也可以在多個螺 旋線中實現設置。利用這樣的設置可以很好地推進待加工的材料中並 且緊接著通過裝置的不受方向限制的側面的方法在立銑刀的總的推進 深度或長度去除材料。為了便於進刀、即沿軸向方向推進，有可能使 刀具的直徑至少在其前面的指向巖石的方向的區域向端面那邊成圓錐 形逐漸縮小。
圖5可特別清楚地看出優選的利用本發明的裝置可達到的工作方 式。當主軸鼓以第一轉速例如以50轉/分沿箭頭A的方向旋轉時各個 刀具主軸以相應於所選擇的傳動比的轉速，而且在按圖1、 3和4的裝 置的實施形式中以在同主軸鼓一樣的轉向同步旋轉。在採用的1:10的 傳動比中，刀具主軸的轉速因此為500轉/分。人們可看出，第一加工 刀具41A，其楔入待銑削的巖石49中，以其四個單刀43以一確定的 節奏或間距使切口 52楔入巖石49中。隨後的加工刀具41B鑿出各切 口 52之間的巖石，因此在大致半圓形的銑削邊緣53上在巖石中形成 一波浪外形。現在隨後的加工刀具41C和41D依次去除在波浪外形中 的凸出的用陰影線示出的尖峰55 ，因此在最大程度上使銑削邊緣平滑
並且在主軸鼓沿箭頭56的方向繼續進給時用加工刀具41E至41H可 以重複所述的過程。或者也可將刀具41E-41H用於巖石中的銑削邊緣 53的進一步平滑。另一方面按照選擇的傳動比和在各加工刀具上的單 刀43的數目也有可能，使第一加工刀具例如刀具41A粗切並用隨後 的刀具衝擊在各切口 52之間留下的區域並且接著在轉鼓的圓周方向 上隨後的刀具再次作為第一刀具衝出新的切口 52並且下一刀具銑削 在它們之間留下的區域。按圖5的視圖選擇成好像刀具41A-41D接近 同時楔入待切削的巖石49中，這實際上通常並不是這種情況。實驗中 已證明特別有利的是，將各刀具在所示情況下為加工刀具41A-41H設 置成使在所示的180。嵌接(全截面)時總是只全部(五個)特別有效 的加工刀具的一個單刀在銑削邊緣53的180。區域內處於與巖石相嵌 接，因為在這種情況下由裝置施加到主軸鼓上的全部壓緊力或推進力 可以由只一個單刀利用而不像至今通常那樣同時分配到許多鑿子上。 各加工刀具在優選的形式這樣定位和調整，即使各隨後的刀具並不精 確地楔入由先行的刀具產生的巖石上的外形，而對此偏移。
圖6中示出本發明的裝置的另一實施形式。該實施形式基於按圖 1的裝置而與其的區別在於驅動齒輪25的安裝，各刀具主軸的從動齒 輪24在驅動齒輪上滾動。在按圖6的實施形式中，驅動齒輪25經由 一過載離合器57連接在鼓支座11上，其經由離合器襯墊58實現鼓支 座1與驅動齒輪25之間的摩擦鎖合連接。過載離合器起作用並且驅動 齒輪25相對鼓支座開始滑轉的起動力矩是可調的。為此在鼓支座上一 調整環59經由一螺紋60相對於由離合器襯墊和驅動齒輪25的中間的 部分構成的離合器板疊是可調的，以便偏壓一碟簧61，其接著以均勻 的彈簧載荷經由離合器的圓周作用到其上。利用這樣的設置確保，如 果一楔入巖石的刀具被卡住時不會導致裝置的損壞，因為在一這種情 況下開動過載離合器並且從主軸鼓和刀具的共同驅動裝置中分開全部 的加工刀具，直到通過主軸鼓的旋轉消除涉及的單刀的卡住為止。同 時保持各個加工刀具相互同步，因為它們在起動離合器時全都依然保 持與從動齒輪相嵌接。
圖7中所示的本發明的裝置的實施形式也使用過載離合器，其精 確如按圖7的實施例中那樣構成。但在圖7所示的實施形式中為各加 工刀具選擇一與主軸鼓驅動裝置分開的驅動裝置。為此在鼓支座11 上在一前面的軸承部分lla上可旋轉地支承一驅動環62，其在其外圓 周支承經由過載離合器57安裝的驅動齒輪25。驅動環在驅動齒輪的 軸向後面的區域設有內輪齒63，在其中嵌入一共同的刀具主軸驅動裝 置的一 (未示出的)驅動小齒輪，以便在鼓支座ll上實現驅動環的旋 轉並由此驅動各刀具主軸。
圖8再次示出按圖l的裝置，這一次具有刀盤64形式的加工刀具， 它們基本上包括一大致盤形的支架65和各四個均勻地沿支架65的圓 周設置的切削盤66，其可旋轉地支承於支架65中。同時將裝置構成 使各盤66的旋轉軸線並不大致平行於在所屬的刀具主軸上旋轉固定 地安裝的支座的旋轉軸線延伸，而向巖石那邊向內傾斜，從而在切削 盤切入巖石49時切削盤的端面並不與巖石接觸，而確保各切削盤66 實際上只以其旋轉的切削刃67加工巖石。通過切削盤在切削盤支架中 的可旋轉的支承同時確保各切削盤沿其切削刃可在巖石中的已產生的 銑削邊緣53上滾動。在該實施形式的優選的未示出的進一步構成中各 個切削盤在每一刀盤上經由一合適的連接機構例如一帶傳動或一處於 支座內部的齒輪傳動相互連接，以此確保，在刀具主軸旋轉時一與巖 石嵌接的單刀(切削盤)已經具有同一剛脫離嵌接的前面的單刀相同 的圓周速度，從而在這裡沒有因切削盤在與鄰近的巖石接觸時突然的 加速而發生一因此可能的損壞。在按圖8的實施形式中使用的加工刀 具特別適用於較軟的待加工的巖石例如在採煤中。
在圖9所示的實施例中，各刀具主軸22的主軸軸線68不平行於 主軸鼓13的鼓軸線34定位，而朝巖石向內傾斜。為此為了容納在其 上支承的刀具主軸，各軸承套21傾斜鑽孔並且驅動齒輪25成形為圓 錐齒輪，在刀具主軸上構成的斜置的刀具主軸的從動齒輪24在驅動齒 輪上滾動。
在圖IO所示按本發明的裝置的實施形式中，各刀具主軸22設置
在兩個不同的分度圓19a、 19b上，如這在圖10b中可清楚看出的。 通過一共同的階梯形驅動齒輪25形式的驅動元件實現第一組69的刀 具主軸在第一外分度圓19a上和第二組70的刀具主軸在內部的分度圓 19b上的驅動，其中驅動齒輪25具有一較大直徑的第一齒圏25a用於 外面的第一組刀具主軸和一較小直徑的第二齒圏25b,第二齒圏徑向 稍遠地驅動位於內部的第二組70的刀具主軸。此外按圖IO的實施形 式的結構相當於如其應用在圖1中的那個結構。
在至此描述的本發明的裝置的實施方式中，所述裝置包括用於主 軸鼓和在其上可旋轉支承的各刀具主軸的共同的驅動裝置，主軸鼓和 刀具主軸的轉向是相同的。圖ll現在示出一實施形式，其中各刀具主 軸相反於主軸鼓13的轉向旋轉。為此用於各刀具主軸的驅動元件由一 內齒的驅動齒圏71構成，其同心地固定在鼓支座11上並且各刀具主 軸以其從動齒輪24嵌入其中，如這在圖中可清楚地看出的。
在圖12和13所示的實施形式中，作為加工刀具41使用具有不同 長的支柄51的立銑刀，其由於刀具的大的軸向長度不像至此所示的實 施形式那樣只能懸臂地支承。因此在按圖12和圖13的實施形式中各 加工刀具以其相應的刀具主軸藉助於兩點式支承在主軸鼓上支承。主
軸鼓為此具有一在鼓支座11附近的盤形的軸承法蘭18用以容納刀具 主軸的第一支承，其在所示實施形式中構成用於瞬時支承的固定軸承 並且以用各圓錐滾子軸承調整為O型結構的支承的形式。主軸鼓還具 有一同心於鼓軸線34設置的伸出的支承軸頸72，其接近其自由端具 有一支承元件73用以安裝在各刀具主軸上設置的加工刀具的第二支 承74。在按圖12和圖13的實施例中第二支承在支承元件上構成加工 刀具的固定一遊動支承的遊動軸承，其包括圓柱滾子軸承，它們特別 好地適用於承受較大的徑向力。在按圖12的實施形式中，支承元件包 括一在支承軸頸72的端面上設置的蓋法蘭75，其設有用於圓柱滾子 軸承74的軸承凹孔76。該用於加工刀具的兩點式支承的實施形式是 特別穩定的，但並不適用於刀具向待加工的巖石的軸向推進。因為各 加工刀具在端面是不起作用的，由於它們由蓋法蘭75覆蓋。在按圖
13的實施形式中避免這樣的缺點，其中設置兩個支承元件73a、 73b, 它們成星形在主軸鼓的圓周上分別支承每一個第二加工刀具。兩支承 元件73a、 73b為此i殳置在離軸承法蘭18的不同的間足巨s、 S'處並且以 星形伸出的懸臂梁77支承不同的刀具主軸的各第二支承。以此在按圖 12或圖13的實施形式中，主軸鼓也由於作用到各加工刀具上的力不 能不允許地彎曲，蓋法蘭75或支承軸頸72設有一同心於主軸鼓軸線 34設置的、在圖中用點劃線表示的軸承軸頸86用於主軸鼓藉助於一 (未示出的)軸承的附加的支承，其例如在如鼓支座的同一機架上位 於其對置的側面中。
在最後圖14所示的實施形式中主軸鼓13除沿其圓周均勻分配設 置的各刀具主軸22與在其上設置的銑刀41外還設有一在由刀具主軸 描繪的分度圓19的內部設置的芯部銑刀78，其以相對於鼓軸線35的 較小的偏心距e設置並反向於刀具主軸的轉向驅動。芯部銑刀在這裡 包括一容納套筒79，在該容納套筒內部可旋轉地支承一銑刀軸80，其 在其指向巖石的前端支承一銑頭81。在銑刀軸由容納套筒79伸出的 後端，銑刀軸設有一法蘭緊固的圓柱齒輪82。容納套筒79與在其中 支承的軸一起插入一在主軸鼓13的軸承法蘭18上設置的銑刀凹孔並 旋轉固定地鎖定。在組裝狀態下圓柱齒輪82與一內齒的銑刀驅動齒圏 83相嚙合，後者固定安裝在鼓支座11上並且嵌入一主軸鼓的軸承法 蘭的後面上設置的圓周凹槽84中。因此以與主軸鼓和刀具主軸的轉向 相反的轉向驅動芯部銑刀並且特別在刀具主軸向推進巖石中時有助於 挖掘此時在由各刀具主軸限定的中心空間85中可能仍留下的材料。
本發明並不限於示出的和描述的各實施例，而可設想不同的改變 和補充，並不脫離本發明的範圍。例如有可能，允許使一第一組刀具 的各刀具主軸和第二組的各刀具主軸相反地旋轉，在第一組刀具處在 一不同於第二組的分度圓上時尤其如此。藉助各個實施形式示出的和 描述的細節可以按很不同的方式相互組合，這對本領域的技術人員來 說是顯而易見的，而無特別的困難。在選擇合適的加工刀具的情況下 無疑也可以將本發明的裝置用於加工不同於巖石或煤的材料，例如用 於金屬、木材或塑料的加工。
權利要求
1.用於銑削和/或鑽孔加工特別是巖石和其他的材料的裝置，包括一在一鼓支座(11)上繞鼓軸線(34)可旋轉支承的主軸鼓(13)，在該主軸鼓中繞主軸軸線(68)可旋轉驅動支承多個偏心於鼓軸線(34)的刀具主軸(22)，並且在其從主軸鼓(13)伸出的末端支承加工刀具(41)；其特徵在於，至少兩個刀具主軸(22)可由一共同的傳動裝置(24、25)驅動，所述傳動裝置具有在各刀具主軸(22)上固定設置的從動齒輪(24)和一共同的驅動元件(25)，該驅動元件與各從動齒輪(24)相配合作用，其中驅動元件(25)和主軸鼓(13)是可相互相對旋轉的。
2. 按照權利要求l所述的裝置，其特徵在於，主軸鼓(13)具有 一旋轉驅動裝置，該旋轉驅動裝置與傳動裝置(24、 25)是脫開的。
3. 按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，主軸鼓(13) 和各刀具主軸(22)的至少一部分具有一共同的旋轉驅動裝置。
4. 按照權利要求1至3之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動元 件(25)由一驅動齒輪構成。
5. 按照權利要求1至3之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動元 件(25)基本上包括一驅動鏈、 一驅動齒形帶等。
6. 按照權利要求1至5之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動齒 輪(25)相對於鼓支座(11)旋轉固定地設置。
7. 按照權利要求6所述的裝置，其特徵在於，驅動齒輪固定地連 接在鼓支座(11)上。
8. 按照權利要求1至7之一項所述的裝置，其特徵在於，各刀具 主軸(22)藉助於軸承可旋轉地並藉助於軸密封圏密封地容納於軸承 套(21)中。
9. 按照權利要求8所述的裝置，其特徵在於，軸承套(21)與在 其中可旋轉支承的刀具主軸(22)可套筒式替換地裝入和鎖定入在主 軸鼓(13)上設置的鼓腔(20)中。
10. 按照權利要求1至9之一項所述的裝置，其特徵在於，全部 的刀具主軸(22)可經由傳動裝置的共同的驅動齒輪(25)驅動。
11. 按照權利要求1至9之一項所述的裝置，其特徵在於，第一 組(69)刀具主軸(22)可經由一共同的第一驅動齒輪(25a),而第 二組(70)刀具主軸(22)可經由一共同的第二驅動齒輪(25b)驅動。
12. 按照權利要求ll所述的裝置，其特徵在於，在第一組(69) 刀具主軸(22)與第一驅動齒輪(25a)之間和在第二組(70)刀具主 軸與第二驅動齒輪(25b)之間的傳動比和/或第一和第二組的刀具主 軸的轉向是不同的。
13. 按照權利要求11或12所述的裝置，其特徵在於，第一組(69) 和第二組(70)和刀具主軸(22)以與鼓軸線(34)不同的間距設置 於主軸鼓(13)中。
14. 按照權利要求1至13之一項所述的裝置，其特徵在於，各刀 具主軸(22)沿圓周均勻分布地設置於主軸鼓(13)中。
15. 按照權利要求1至14之一項所述的裝置，其特徵在於，將所 述在一刀具主軸(22)上設置的加工刀具(41A)相對於一在鼓圓周 方向前面或後面的刀具主軸(41H、 41B)的所述加工刀具(41)的布 置偏移一角度值設置。
16. 按照權利要求1至14之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)相對於其相應的刀具主軸(22)的相對位置是相同的。
17. 按照權利要求1至16之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)可調地設置在刀具主軸(22)上。
18. 按照權利要求1至17之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)在每一刀具主軸(22)上具有一個或多個單刀(43)。
19. 按照權利要求18所述的裝置，其特徵在於，各單刀(43)基 本上包括圓柄鑿子、扁鑿和/或特別是圓錐形一側斜切的滾鑿。
20. 按照權利要求1至19之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)至多以其50%的圓周側的加工面(44)徑向凸出於主軸 鼓(13)的外圓周(46)。
21. 按照權利要求19或20所述的裝置，其特徵在於， 一刀具主 軸(22 )的全部加工鑿子(41)的至多 一半同時徑向凸出於主軸鼓(13 ) 的外圓周(46)。
22. 按照權利要求1至21之一項所述的裝置，其特徵在於，各刀 具主軸(22)在多個同心的分度圓(19a、 b)上設置於主軸鼓(13) 中。
23. 按照權利要求1至22之一項所述的裝置，其特徵在於，主軸 鼓(22)設有一優選中心設置的排塵孔。
24. 按照權利要求1至23之一項所述的裝置，其特徵在於，設有 至少一個用於加工刀具的噴射裝置。
25. 按照權利要求24所述的裝置，所述噴射裝置設置在主軸鼓 (13)上和/或鼓支座(11)上。
26. 按照權利要求1至25之一項所述的裝置，其特徵在於， 一個 或多個刀具主軸(22)的加工刀具(41)基本上包括一刀架(42， 65) 和多個在其上設置的圓柄鑿子、扁鑿和/或滾鑿，其中優選這樣布置， 即在刀架上設置的各鑿刀(43)成單層或多層凹切地加工巖石或其他 相應的材料。
27. 按照權利要求26所述的裝置，其特徵在於，多個滾鑿和滾刀 (66)可旋轉地支承在一共同的刀架(65)上，該刀架法蘭連接在所屬的刀具主軸(22)上，並且在一共同的刀架上支承的各滾鑿或滾刀 (66)藉助於傳動旋轉連接。
28. 按照權利要求1至27之一項所述的裝置，其特徵在於， 一個 或多個刀具主軸(22)的加工刀具(41)基本上包括銑削輥。
29. 按照權利要求28所述的裝置，其特徵在於，各銑削輥是圓筒 形的或向加工的巖石(49)等那邊成圓錐形逐漸縮小或擴大。
30. 按照權利要求1至29之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動 元件(25)由一外齒的驅動齒輪構成。
31. 按照權利要求1至29之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動 元件(25)由一內齒的驅動齒圏(62)構成。
32. 按照權利要求1至31之一項所述的裝置，其特徵在於，沿主 軸鼓(13)的圓周方向接連的各刀具主軸(22)的加工刀具(41)相 互相位偏移地i殳置。
33. 按照權利要求1至32之一項所述的裝置，其特徵在於，主軸 鼓(13)具有一同心於鼓軸線(34)延伸的用於一驅動軸(36)的容 納孔(35 ),該驅動軸可旋轉地支承於容納孔中並且與用於各刀具主軸(22)的驅動元件(25)相聯接。
34. 按照權利要求33所述的裝置，其特徵在於，主軸鼓(13)具 有一封閉的殼體(31)，該殼體包括一大致罐狀的鼓基體(38)和一殼 體蓋(30)，其中驅動元件(25)、特別是驅動齒輪容納於鼓基體(38) 的內部並且連接在驅動軸(36)上並由殼體蓋(30)覆蓋。
35. 按照權利要求1至34之一項所述的裝置，其特徵在於，各刀 具主軸(22)的傳動裝置(24、 25)封閉地設置於主軸鼓(13)中。
36. 按照權利要求1至35之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)懸臂地以其相應的刀具主軸(22)支承在主軸鼓(13) 上。
37. 按照權利要求1至36之一項所述的裝置，其特徵在於，主軸 鼓(13)除了沿其圓周分布設置的具有加工刀具(41)的各刀具主軸(22)之外，還設有一在由各刀具主軸(22)描繪的分度圓(19)的 內部設置的芯部銑刀(78),該芯部銑刀優選以相對鼓軸線(34)較小 的偏心距(e)設置。
38. 按照權利要求37所述的裝置，其特徵在於，芯部銑刀(78) 是可驅動的或被驅動的。
39. 按照權利要求1至38之一項所述的裝置，其特徵在於，各加 工刀具(41)用其相應的刀具主軸(22)藉助兩點式支承在主軸鼓(13) 上支承。
40. 按照權利要求39所述的裝置，其特徵在於，兩點式支承為一 固定一遊動支承。
41. 按照權利要求39所述的裝置，其特徵在於，兩點式支承為一 特別調整為o型結構的支承。
42. 按照權利要求39至41之一項所述的裝置，其特徵在於，主 軸鼓(13)在鼓支座(11)的附近具有一大致盤形的軸承法蘭(18) 用以容納各刀具主軸(22)的第一支承和一同心於鼓軸線(34)伸出 的支承軸頸(72)，在支承軸頸上設置至少一個支承元件(73)用以安 裝各加工刀具的第二支承(74)。
43. 按照權利要求42所述的裝置，其特徵在於，支承元件(73) 或支承軸頸(72 )具有一同心於主軸鼓軸線(34 )設置的軸承軸頸(86 ) 用於主軸鼓(13)的附加的支承。
44. 按照權利要求42或43所述的裝置，其特徵在於，支承元件 (73)包括一在支承軸頸(72)的端面上設置的蓋法蘭(75),該蓋法蘭設有用於第二支承(74)的軸承凹孔(76)。
45. 按照權利要求42或43所述的裝置，其特徵在於，設置至少 兩個支承元件(73a、 b),它們設置在離軸承法蘭的不同的間距(S、 S)處並且分別安裝各不同的刀具主軸(22)的第二支承(74)。
46. 按照權利要求1至45之一項所述的裝置，其特徵在於，驅動 元件(25)經由一過載離合器(57)連接在鼓支座(11)上。
47. 按照權利要求46所述的裝置，其特徵在於，過載離合器(57) 是彈簧加載的並且彈簧載荷在離合器上是可調的。
48. 按照權利要求1至47之一項所述的裝置，其特徵在於，主軸 鼓(13)在其遠離加工刀具(41)的背面設有一可拆卸的相對鼓支座(11)藉助於一軸密封圍(32)密封的頂蓋(30)。
49. 按照權利要求1至48之一項所述的裝置，其特徵在於，各刀 具主軸軸線(68)相對於鼓軸線(34)傾斜地設置。
50. 按照權利要求1至49之一項所述的裝置，其特徵在於，每一 加工刀具(41 )具有多個均勻地沿加工刀具的圓周分布設置的單刀(43) 並且通過應用一卡鎖離合器安裝在所屬的刀具主軸上，其中卡鎖離合 器的可能的卡鎖位置的數目匹配於在加工刀具上設置的單刀的數目， 而使它們在每一鎖定位置位於相對於刀具主軸的相同的位置。
51. 應用按照權利要求1至50之一項所述的裝置銑削巖石等的方 法，其中將各刀具主軸(22)的轉速和主軸鼓(13)的轉速和/或在各 個刀具主軸(22)上設置的各單刀(43)的角位置相對於在圓周方向 前面或後面的刀具主軸的各單刀(43)的角位置這樣調整，使得一隨 後的刀具主軸(22)的一個單刀(43)不在與先行的刀具主軸的一單 刀(41)的相同的楔入點楔入巖石等中。
52. 按照權利要求51所述的方法，其特徵在於， 一隨後的刀具主 軸的一單刀(43)在一先行的刀具主軸的各單刀(43)的楔入點之間 楔入巖石等中。
53. 按照權利要求51或52所述的方法，其特徵在於，儘可能少 的單刀(43)同時處於與待銑削的巖石等的銑削嵌接。
54. 按照權利要求1至50之一項所述的裝置和/或按照權利要求 51至53之一項所述的方法應用於礦物的開採物如煤、礦石等的開採 和/或應用於加工澆灌混凝土的或輔瀝青的表面或建築物。
全文摘要
在按照本發明的用於銑削加工巖石和其他材料的裝置中，在一鼓支座(11)上可旋轉地支承一主軸鼓(13)，在其中繞主軸軸線可旋轉地容納多個偏心於鼓軸線(34)的刀具主軸(22)。各刀具主軸在其從主軸鼓伸出的末端支承加工刀具(41)。按照本發明設定，至少兩個刀具主軸可由一共同的傳動裝置驅動，該傳動裝置具有在各刀具主軸上固定設置的從動齒輪(24)和一共同的驅動元件(25)，該驅動元件與各從動齒輪相配合作用，其中驅動元件和主軸鼓(13)是可相互相對地旋轉。
文檔編號E21C27/24GK101111662SQ200680003359
公開日2008年1月23日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年1月27日
發明者J·拉什卡, J·施泰因貝格, U·H·貝歇姆 申請人:Dbt有限公司