鑽頭更換器的製作方法

2023-04-26 04:43:56 1

專利名稱：鑽頭更換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於鑿巖設備、特別是用於更換鑽杆上的鑽頭的 裝置。本發明還涉及一種用於更換鑽杆上的所述鑽頭的方法。
背景技術：
地下作業中的隧道開挖和平巷掘進操作和施工活動越來越多地需 要使用特別適合的採礦機械。
在這樣的操作中所需的鑽孔數量和長度隨隧道或平巷的橫截面面 積和巖石類型而變。當前通常使用液壓鑽機進行鑽鑿，並且大量使用 延長杆或管以形成在尖端帶有可更換鑽頭的較長鑽杆。
鑽頭逐漸磨損後，必須更換掉。給定鑽頭在必須更換之前可以使 用的鑽鑿量取決於巖石特徵。當鑽頭失去鋒利度時，其所謂的鑽速降 低。所以，實現鑽鑿的高生產率需要考慮更換和/或重新研磨鑽頭的成 本和更換鑽頭所需的時間量。
鑽頭的更換通常手動進行，操作費時並且麻煩。此外，也可以發 生在容易落下的危險巖石中，使操作不但費時，而且還危險或不安全。 有時，鑽鑿單元的尺寸可能會使得操作者從他們的正常工作位置難以 到達必須進行的鑽頭更換操作的地方。
如果鑽頭可藉助於某種形式的設備自動更換，則無疑是一種優點。
市場上已經出現了一種涉及自動鑽頭更換器的方案。說明書US 3 976 149引用了這樣的自動鑽頭更換器的一個例子。已經證明，這裡所述 的這種鑽頭更換器具有很多缺點，因為包括太多的運動部件，因而不 能長久承受使用它的非常苛刻的環境。
本發明的目的是提供一種解決如上所述困難的技術方案。

發明內容
本發明的一個方面提出了一種具有權利要求1所述特徵的裝置。 本發明的另 一個方面出現在方法獨立權利要求中。 本發明進一 步的實施例描述在從屬權利要求中。
依照本發明的裝置具有非常少的移動部件，這使之容易使用、穩 固且操作可靠。它可以容許有力的碰撞和沖擊，而不會危及操作可靠 性。
毫無疑問，進一步的優點是，由於操作者不需要到鑽頭所處的地 方，鑽頭更換操作比以前變得更加安全。更進一步的優點是，可以自 動收集用過的鑽頭，爾後傳送除去例如進行研磨。


圖1示意性描繪了帶有進給機構的鑽臺概略圖， 一鑽機安裝在其 上，圓表示的是在其它附圖中所描繪的裝置位置。
圖2描繪了依照本發明的裝於鑽機進給機構前端的裝置的透視 圖，所描繪的該裝置的用於鑽頭的儲料匣和用於更換掉的鑽頭的料篋 處於下降的位置。
圖3a和3b描繪了依照圖1的裝置的透視圖，儲料匣和相聯的料 筐處於上升的位置。
圖4描繪了與圖1中裝置有關的夾緊缸的透視圖，其與裝置的其 餘部分分開。
具體實施例方式
下面參考附圖描述了本發明的幾個實施例。
在圖2中描繪了依照本發明的用於自動更換鑽杆上的鑽頭2的這 種鑽頭更換器l的透視圖。鑽頭更換器1裝於進給機構3的前端，進 給機構3支撐與鑽杆5相連的鑽巖機4，如圖2所示。進給機構3本 身可以鉸接地懸掛於裝於鑽臺100的吊杆101，如圖1大體上所示的。 鑽頭更換器l構造在支架6周圍，支架6適於連接於進給機構3的前支架6在其下部分支撐一橫向於鑽杆5的方向的軸7。位於支架6 的各個側面上的兩個臂8布置成可相對於所述軸7旋轉。這兩個臂8 均附著於料苣9的直徑上對置的側面上，在該例子中，料篋是圓柱形 的。如下所述，料篋9的作用是捕捉並臨時存儲已磨損並更換掉的鑽 頭2。在該例子中，料筐的基底表面為平面，其充當用於鑽頭2的儲 料匣10的支撐件，當鑽頭更換器處於上升的位置時，所述基底表面面 向外(即鑽進方向)。料篋的壁也可以穿孔，如圖所示。料篋9因而與 儲料匣分開，其不包括移動部件。
新的或重新研磨的鑽頭2以直列、即直線方式預定存儲在儲料匣 10中，這意味著，儲料匣10的結構嚴格地類似於長方體，其中，一 彈簧作用於鑽頭2上，彈簧朝儲料匣10的一端推鑽頭2，這意味著儲 料匣IO非常類似於機槍所使用的那種直儲料匣。結果，在儲料匣的短 端，時刻可以傳送從存在於儲料匣10中的多個鑽頭出來的鑽頭2。當 在鑽頭更換期間從儲料匣提取鑽頭2時，另一個鑽頭2 (如果有一個 的話)在朝所述短端推動留在儲料匣10中的所有鑽頭2的彈簧的作用 下直接佔據騰出的位置。這顯示在圖3a中。
由此，料篋9和儲料匣IO通過臂8連接在一起，形成可旋轉元件， 在此叫做可樞轉元件。在圖3a和3b中，可樞轉元件被抬高，並抵靠 支架6的前部。相反，在圖2中，可樞轉元件在鑽探期間下降至不礙 事的地方，且也被較好地保護起來而免受損壞。當可樞轉元件被抬升 時，料筐9的內基底表面抵靠機架11，所述機架11裝於支架的前部， 優選由橡膠製成，不過它當然也可以由其他材料製成，例如鋼。料筐 9的外基底表面和內基底表面均設有直徑比鑽頭2大的中心孔，這樣， 來自儲料匣10的鑽頭可以進入外基底表面，到達內基底表面。從料篋 9向外延伸的套筒13連接於內基底表面上的孔。當可樞轉元件被抬升 而靠在支架6上時，料筐9藉助於套筒13設置在鑽杆5軸向方向的中 心，而所述套筒13被收容和支撐在機架11上的凹坑12中，所述凹坑 12適於套筒13的尺寸。
6一夾緊裝置14安裝在支架內部。夾緊裝置14用來在鑽頭更換操 作期間夾緊鑽杆5和相應的鑽頭2。夾緊裝置14單獨描繪在圖4中。 更換鑽頭的工序如下
1) 當鑽頭2已磨損、操作者打算更換時，從鑽孔底部釋放鑽頭2。 如果衝擊器沖擊鑽而不旋轉，帶有鑽頭的鑽壓靠著巖石，鑽頭與鑽之 間的螺紋連接會變松。
2) 鑽機4縮回到進給機構3上，鑽頭2至少不會很多地突出到支 架6外面。鑽杆5被夾緊裝置14牢牢地夾住。使鑽杆5相對於鑽機4 旋轉，從而使之牢牢地靠著鑽機拉出。
3) 包括料篋和儲料匣的可樞轉元件被抬升到機架11上，這樣， 套筒13和在儲料匣10中位於傳送位置的鑽頭2與鑽杆5軸向對齊。
4) 鑽機4在進給機構3上進一步縮回，這樣，已磨損鑽頭2和夾 緊裝置14處於一條直線上，接著鑽頭2被該夾緊裝置牢牢地夾緊。鑽 機4使鑽杆5在與步驟2)相反的方向上旋轉，從而旋開鑽頭。
5) 鑽杆5向前進給，從而向下推動已磨損鑽頭2,這樣後者落入 料筐9中。在圖3b的料筐9內部顯示了落下來的已磨損鑽頭2。
6) 鑽杆5繼續向前移動，並遇到在儲料匣10中處於傳送位置且 與鑽杆5軸向對齊的正在等待的鑽頭2。旋轉鑽杆5，將儲料匣10中 的新鑽頭擰緊到鑽杆上。
7) 帶有新鑽頭2的鑽杆5縮回，直到鑽頭2處於鑽頭更換器1 之內。
8) 包括料筐9和儲料匣IO的可樞轉元件下降至下降的位置。
9) 鑽機4準備好用新鑽頭2鑽探。
在上述工序中有關的鑽杆5軸向移動期間，必須能夠控制鑽杆的 軸向位置。這是通過設置一縱向位置傳感器來實現的，所述縱向位置 傳感器測量鑽杆相對於進給機構3上的一固定點的軸向位置，從而使 操作者控制鑽杆的軸向進給。當然，使用具有控制程序的鑽臺不僅可 以用於如上所述涉及鑽頭更換的各種步驟，而且可以檢測和控制待以 鑽頭更換程序形式編程的鑽杆的縱向運動，所述鑽頭更換程序可由操
7作者啟動，爾後自動執行鑽頭更換操作的各種順序。
依照本說明書，鑽頭更換器1可以採取安裝在市場上出售的用於 鑽臺的已有進給機構上的或與進給機構一體形成並在供給時鑽臺已經 得到的獨立單元的形式。
權利要求
1.用於自動更換鑽機(4)的鑽杆(5)上的鑽頭(2)的裝置，所述鑽機(4)由進給機構(3)支撐，其特徵在於，該裝置包括-用於緊固於進給機構(3)的前面部分的支架(6)，-用於鑽頭(2)的儲料匣(10)，和用於收集更換的鑽頭(2)的獨立料筐(9)，該料筐附著於支架，-用於在更換鑽頭(2)期間牢牢地夾緊鑽杆(5)和相應鑽頭(2)的夾緊裝置(14)。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中，儲料匣(IO)和料篋(9)連 接在一起，形成適於相對於支架(6)樞轉的集成元件，使得該集成元 件能夠採取相應的抬升和下降位置，由此在下降位置的可樞轉元件可 遠離進給機構(3)的前面部分下降。
3. 如權利要求1所述的裝置，其中，所述儲料匣是用於一排未使 用的鑽頭(2)的儲料匣，這些鑽頭(2)通過作用於所述一排鑽頭的 彈簧力一次一個進給至傳送位置。
4. 如權利要求3所述的裝置，其中，當可樞轉元件位於抬升位置 時，位於傳送位置的鑽頭(2)與鑽杆(5)對齊。
5. 用於自動更換屬於鑽機(4)的鑽杆(5)上的已磨損鑽頭(2) 的方法，所述鑽機(4)位於進給機構(3)上，所述進給機構(3)設 有權利要求2所述的裝置，該方法包括下列步驟-進給機構(3)使鑽杆(5)縮回，使得已磨損鑽頭(2)定位在夾緊裝置(14)上-將可樞轉元件抬升至進給機構(3)的前面部分，-夾緊裝置(14)牢牢地夾緊已磨損鑽頭(2),-鑽機(4)旋轉鑽杆(5)，這樣已磨損鑽頭(2)被旋開，-進給機構(3)向前進給鑽杆(5)，這樣，已磨損鑽頭(2)落入料筐(9)內，-進一步向前進給鑽杆(5)，直到它抵靠在儲料匣(10)內處於傳送位置的鑽頭(2)且與該鑽頭對齊，-旋轉鑽杆(5)，將新的鑽杆(2)牢牢地擰緊到鑽杆(5)上， -使可樞轉元件下降而遠離進給機構(3)。
6. 如權利要求5所述的方法，還包括下列步驟 -在已磨損鑽頭(2)被牢牢地夾緊在夾緊裝置(14)上之前，僅縮回鑽杆(5)至使已磨損鑽杆位於支架(6)上的程度，然後位於支 架(6)內部的夾緊裝置(14)牢牢地夾緊鑽杆(5),-鑽機(4)旋轉鑽杆(5)，使得鑽機和鑽杆彼此牢牢地擰緊。
7. 如權利權利要求5或6所述的方法，包括下述步驟 -在從鑽孔抽出鑽杆(5)以便更換已磨損鑽頭(2)之前，在鑽頭仍然在鑽孔中時，從鑽杆(5)釋放鑽頭。
8. 如權利要求5所述的方法，還包括步驟-一縱向進給傳感器檢測鑽杆(5)相對於進給機構(3)的位置。
9. 一種數據程序產品，其特徵在於，如權利要求5所述的各個步 驟列在數據程序中，依照所述數據程序，控制鑽頭(2)的更換。
10. —種配備有進給機構(3)的鑿巖鑽機，所述進給機構(3)設 置有如權利要求1所述的裝置。
全文摘要
用於自動更換鑽機(4)的鑽杆(5)上的鑽頭(2)的裝置，所述鑽機(4)由進給機構(3)支撐，所述裝置包括用於緊固於進給機構(3)的前面部分的支架(6)；用於鑽頭(2)的儲料匣(10)，其附著於支架；和單獨的用於收集更換的鑽頭(2)的料筐(9)，其還包括用於在更換鑽頭(2)期間牢牢地夾緊鑽杆(5)的夾緊裝置(14)，由此該裝置在已磨損鑽頭(2)的前面向上樞轉，磨損的鑽頭(2)被旋鬆並收集在料筐(9)中，之後從儲料匣儲中拿另一個鑽頭擰緊到鑽杆上。
文檔編號E21B19/18GK101517190SQ200780035658
公開日2009年8月26日 申請日期2007年10月4日 優先權日2006年10月30日
發明者H·榮松, M·安德倫 申請人:阿特拉斯科普科鑿巖機股份公司