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Verfahren und Vorrichtung zum Abtragen bzw. Aushöhlen oder Durchbohren von
Materialien, insbesondere von Gesteinen.
Beim maschinellen Abtragen, insbesondere beim Abtragen oder Durchbohren sehr harter Materialien, wie z. B. Gesteinen, werden die Seiten der Werkzeuge durch ihr fortgesetztes Schaben an den Winden der von ihnen in die Materialien geschnittenen Nuten schnell abgeschliffen, so dass ihr Spiel verlorengeht, was zur Folge hat, dass sich die Werkzeuge an den Wänden festklemmen und wiederholt und häufig nachgeschliffen werden müssen. Die durch das Nachschleifen verlorengehende Zeit und die verursachte Verzögerung werden ein wichtiger Faktor, wenn der Vorschub wegen der Härte des zu bearbeitenden Materials notwendigerweise nur langsam vor sich gehen kann. Das Einschneiden einer Nut in hartes Material beruht auf einer Reisswirkung, die in vielen Fällen das Werkzeug sehr bald zerstört, da das abzutragende Material härter ist als das Werkzeug.
Das härtere Material kann durch eine Reihe kleiner Stösse aufgebrochen werden und zweckmässig nimmt man auf diese Weise das Abtragen vor.
Das Ziel der Erfindung ist, ein verbessertes Abtrageverfahren vorzusehen, durch dessen Anwendung die Zerstörung des Spiels und das Festklemmen des Werkzeuges verhindert werden und bei dem das Material durch eine Reihe kleiner Stösse oder Abmeisselungen losgeschlagen wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens eine Vorrichtung vorzusehen, die einfach und billig in der Herstellung und dauerhaft und wirksam im Gebrauch ist und bei vorhandenen Abtragemaschinen angewendet werden kann, ohne dass wesentliche Änderungen in deren Bauweise erforderlich sind. Ein weiteres Ziel ist, eine bessere Anbringung der Werkzeuge auf dem Vorderteil oder Kopfstück der Abtragemaschine zur Erleichterung der Einstellung der Werkzeuge.
Das Abtragen findet erfindungsgemäss in der Weise statt, dass das feste Material längs einer Kegelfläche stufenförmig abgestossen wird, wobei die Spitze der konischen Fläche in der Bohrrichtung nach vorne gerichtet ist und das Schneidwerkzeug nur längs seiner Schneidkante mit den Stufen in Berührung ist, so dass die Werkzeuge ihr eigenes Spiel vorsehen, u. zw. unabhängig von der Grösse der Abnutzung an ihren Ecken. Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abtragen bzw. Durchbohren von Gesteinen sind die Abtragewerkzeuge mit ihren Schneidkanten stufenweise zueinander und in verschiedenen Abständen in der Abtragerichtung angeordnet. Jedes der Werkzeuge liegt ferner in einem Abstand von denjenigen Werkzeugen, die die angrenzenden Nuten schneiden.
Dem Kopfstück und den Werkzeugen wird neben einem langsamen Vorschub in der Abtragrichtung eine rotierende Bewegung gegeben, so dass fortlaufend eine stufenförmige Fläche im abzutragenden Material gebildet wird. Dies ermöglicht eine solche Anordnung der Werkzeuge an dem Kopfstück, dass jedes Werkzeug zu beiden Wänden der von ihm geschnittenen Stufe geneigt ist. Das Ergebnis hievon ist, dass jedes Werkzeug lediglich längs seiner Schneidkante an dem festen abzutragenden Material anliegt und keiner abschleifenden Wirkung unterworfen ist, die sein Spiel zerstören würde. Beim Herstellen eines im Querschnitt kreisförmigen Tunnels wird das am weitesten nach vorn verlegte Werkzeug der Drehachse am nächsten angeordnet, da dort am wenigsten Material bei einer Umdrehung abzubrechen ist und das Werkzeug sein eigenes Spiel schneiden kann.
In den Zeichnungen ist eine Abtragevorrichtung gemäss der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung der Werkzeuge beim Herstellen eines im Querschnitt kreisförmigen Tunnels. Fig. 2 ist ein radialer Schnitt durch den Tunnel, die Lage der Werkzeuge zu den Wänden der von ihnen geschnittenen Stufen zeigend. Fig. 3 zeigt einen lotrechten Schnitt durch die
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Achse der hergestellten Höhlung, die Lage der Werkzeuge auf dem Kopfstück zeigend. Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Tragsehiene oder einen Arm des Kopfstückes, die Anbringung des Werkzeuges daran veranschaulichend. Fig. 5 ist eine Stirnansicht des Werkzeuges und des Werkzeughalters.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiele ist der Rahmen 1 mit einem sich drehenden Kopf- stück 2 versehen, das eine Anzahl Arme 3 besitzt, von denen die Schneidwerkzeuge 4 einstellbar getragen werden. Die Arme sind auf dem Kopfstück so angeordnet, dass sie sich rückwärts und auswärts von der
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weise abgebrochen undsich drehende Schaufeln/, die an dem Kopfstück unmittelbar hinter dem äussersten oder hintersten Werkzeug sitzen, sammeln das losgelöste Material und geben es auf ein endloses Förderband 8 ab, durch das es nach dem hinteren Ende der Maschine geführt wird.
Die Werkzeuggehäuse können an den Armen in irgendeiner Weise befestigt sein. In den Fig. 4 und 5 ist eine besonders vorteilhafte einstellbare Befestigungsart dargestellt. Die Arme sind hier mit parallelen längsverlaufenden, T-förmigen Schlitzen 9 versehen, in denen die Köpfe von Bolzen 10 gleiten, wobei die Bolzenschäfte durch den engen Teil der Schlitze und durch längliche Schlitze 11 in der Grundplatte eines Gehäusegestelles 12 gehen Die besagte Grundplatte wird auf den Bolzen durch Muttern 13 festgehalten, die, wenn sie angezogen werden, das Gestell 12 mit den Armen verklemmen. Die Schlitze 11 verlaufen längs des Gestells und somit quer zu den Schlitzen 9, so dass das Gestell begrenzt vorwärts und rückwärts bewegt und in verschiedenen Lagen diagonal zu dem Arm, an dem es sitzt, eingestellt und festgeklemmt werden kann.
Das Gestell ist in seinem oberen Teil mit einer Höhlung zur Aufnahme und drehbaren Lagerung des zylindrischen Gehäuses 6 versehen, das in irgendeiner Lage durch Arme 14 festgeklemmt wird, die oberhalb des Gehäuses durch Bolzen einstellbar befestigt sind und Haken 15 besitzen, die in unterschnittene Kanten des Gestells eingreifen. Diese Art des Festklemmens gestattet nicht nur dem Gehäuse und dem Werkzeug eine Einstellung längs des Gestelles und ein Verklemmen mit letzterem, sondern auch eine Drehung des Gehäuses 6 um seine Achse. Die Arme können mit Vertiefungen 16 versehen sein, in die von der Unterseite des Gestells vorstehende Führungen 17 eingreifen.
Zum Gebrauch werden die Werkzeuggehäuse auf den Gestellen und die letzteren längs der Arme in ihre richtigen Lagen eingestellt, bei denen die Werkzeuge geneigt zur Bewegungsrichtung der Bohrmaschine liegen und auch mit der zu bearbeitenden Oberfläche den gewünschten Winkel bilden, um diese Fläche in bekannter Weise abzumeisseln oder wegzuschneiden. Das Kopfstück dreht sich und bewegt sich vorwärts, so dass eine stufenförmige konische Fläche, mit der Spitze voran, fortlaufend in dem festen Material hergestellt wird. In dem Masse, wie das Material abgebrochen wird und zu Boden fällt, wird es von den Schaufeln aufgelesen und auf das endlose Förderband gebracht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Abtragen bzw. Aushöhlen oder Durchbohren von Materialien, insbesondere von Gesteinen, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Material längs einer Kegelfläche stufenförmig abgestossen wird, wobei die Spitze der konischen Fläche in der Bohrrichtung nach vorn gerichtet ist und das Schneidwerkzeug nur längs seiner Schneidkante mit den Stufen in Berührung ist.