CN101133228A - 用于齿轮箱中输出轴的减震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于齿轮箱(14、16)中输出轴(26)的减震装置，其中，设置齿轮箱(14、16)，用于旋转岩石钻机(2)上的旋转自由度(Z4、Z5)，并且由此定位所述旋转自由度，而且其中，所述减震装置(18)包括作用于齿轮箱(14、16)输出轴(26)上的制动器(38)，所述制动器(38)对输出轴(26)的运动起减振器的作用，因此，具有游隙的齿轮箱(14、16)可用于要求像定位这样的高精度的应用场合，例如测量钻孔的位置。本发明还分别涉及一种具有减震装置(18)的齿轮箱(14、16)和岩石钻机(2)。

Description

用于齿轮箱中输出轴的减震装置
技术领域
本发明涉及一种岩石钻机中的减震装置。本发明还涉及一种具有减震装置的齿轮箱和岩石钻机。
背景技术
在现代岩石钻机上要测量钻臂的位置，以便有可能使用自动控制能在岩石的正确部位钻孔。当测量钻孔的位置时，要测量钻臂每个接合点和钻臂任一伸缩运动的角度。钻臂通常具有5到6个接合点，为此必须以高度精确性进行测量，以便能够计算将在何处钻孔。
为了获得在钻臂接合点的旋转，可以使用齿轮箱，由此有可能在使用无游隙、昂贵的特殊齿轮箱或者有游隙、廉价的标准齿轮箱之间进行选择。
当使用有游隙的齿轮箱对钻臂接合点定位所产生的问题在于，来自钻臂中的惯性力可能使作用于齿轮箱的输出轴上来自钻臂的载荷转移到齿轮箱中齿轮齿面之间。这种齿轮齿面之间的“摇动”或振动特别是在齿轮箱具有低载荷时会发生，即在钻孔开始前钻臂定位时发生。因此，在要求高精度的应用场合，必须使用没有任何游隙的齿轮箱，这导致要使用昂贵的齿轮箱，因为传动装置的标准齿轮箱只具有大约0.3度的游隙，这对例如定位无法接受。
发明内容
根据本发明，通过设置供定位使用的齿轮箱中用于输出轴的减震装置解决在定位期间在具有游隙的齿轮箱中作用于输出轴的载荷可能在齿轮齿面之间传递的问题，其中，所述减震装置包括作用于齿轮箱输出轴的制动器，该制动器对输出轴的运动起到减振器的作用。
据此，所述减震装置具有权利要求1中所述的特征，获得了可用于要求象定位这样的高精度的应用场合、具有游隙的齿轮箱所带来的优点，由此，具有游隙的廉价齿轮箱可用于测量钻孔的位置。如从权利要求9和10中所看到的那样，所述减震装置最好设置在岩石钻机的齿轮箱中。
本发明的优选实施例将在从属权利要求中描述。
附图说明
下面将参考附图对本发明进行更详细的描述，其中：
图1表示岩石钻机的示意图；
图2表示图1中岩石钻机上钻臂的示意图，和
图3概略表示本发明一种减震装置的第一实施例；
图4概略表示本发明一种减震装置的第二实施例。
具体实施方式
图1表示岩石钻机2的示意图，该岩石钻机2包括钻臂4，推进器6和切割刀头8。所述岩石钻机2可由操作人员经电缆(未示出)或者通过无线装置进行遥控，但也可由位于岩石钻机2上操作室10内的操作人员控制。所述操作人员可以手动，自动或半自动地控制岩石钻机2。当操作人员想要使用岩石钻机2在岩石12上钻孔时，重要的是将推进器6的切割刀头8能够相对于岩石12定位在正确位置和正确的角方位，以便产生所需的孔，特别是当几个孔将要彼此平行地钻到岩石12中时，例如当钻一隧道通过山时发生的那样。
图2表示图1中岩石钻机2上的钻臂4的示意图。根据该实施例，所述钻臂4具有5个旋转自由度Z1、Z2、Z4、Z5、Z6、在钻臂4伸缩部分的伸缩自由度Z3以及以推进运动形式用于活动推进器6推进的附加伸缩自由度Z7。当测量钻孔位置时，一方面要在具有旋转自由度Z1、Z2、Z4、Z5、Z6的钻臂4的每个接合点，即可能发生旋转的每个接合点测量角度，并且另一方面，还要测量钻臂4上的任一伸缩运动，也就是在钻臂4上具有伸缩自由度Z3、Z7各个部位的任一伸缩运动。在该实施例中，齿轮箱14、16用来实现在钻臂4接合点中的两个3、5的转动，也就是调节钻臂4两个旋转自由度Z4、Z5的角度。
图3概略表示本发明一种减震装置18的第一个实施例。图中示出具有齿轮箱壳体20的齿轮箱14、16、用于驱动齿轮箱14、16的推进马达22、齿轮箱14、16的输入轴24以及齿轮箱14、16的输出轴26。在该实施例中，所述齿轮箱14、16是行星齿轮，由此内部太阳轮28、外部太阳轮30、行星小齿轮32、34和行星小齿轮架36也示出在图中。推进马达22可为活塞发动机，例如水力发动机。通过使用小型活塞发动机，避免了推进马达22的侧向突出，这在推进马达22将要安装到钻臂4上时是有利的。减震装置18包括作用于齿轮箱14、16输出轴26上的制动器38，该制动器38对输出轴26的运动起到减振器的作用。制动器38优选作用于齿轮箱14、16的输出轴26上，且无侧向移动轴26的可能性，因此其优选包括至少两个摩擦元件40、42，当制动齿轮箱14、16的输出轴26时，所述摩擦元件以大小基本相等并且方向相反成对作用的制动力A、B作用于所述轴26的表面上。所述制动器38至少在定位期间起作用，但优选恒定起作用(constant activation)。当制动器38恒定起作用时，作用于输出轴26上的制动力适合约为推进马达22以正常输出功率操作时用于齿轮箱14、16的推进马达22所提供的某一百分比的转矩达到近似30％，优选约为10％，使得在这样需要时，齿轮箱14、16的输出轴26可被推进马达22旋转，且不会出现问题。例如制动器38的这种恒定起作用可通过作用于齿轮箱14、16输出轴26表面上的摩擦元件40、42达到，而摩擦元件40、42则通过预载弹簧44、46压向轴26。
图4概略表示本发明一种减震装置18的第二个实施例。图中示出具有齿轮箱壳体20的齿轮箱14、16、用于驱动齿轮箱14、16的推进马达22、齿轮箱14、16的输入轴24以及齿轮箱14、16的输出轴26。在该实施例中，所述齿轮箱14、16是三级行星齿轮，由此，为行星齿轮的不同级在图中也示出内部太阳轮28；48；50、外部太阳轮30、行星小齿轮32、34；52、54；56、58和行星小齿轮架36；60；62。所述推进马达22可为活塞发动机。通过使用小型活塞发动机，避免了推进马达22侧向突出，这在推进马达22将要安装到钻臂4上时是有利的。减震装置18包括作用于齿轮箱14、16输出轴26上的制动器38，该制动器38对输出轴26的运动起到减振器的作用。制动器38优选作用于齿轮箱14、16的输出轴26上，且无侧向移动轴26的可能性，因此其优选包括至少一个同心设置在齿轮箱14、16输出轴26周围的多片摩擦单元64。每个多片摩擦单元64包括制动片形式的摩擦元件40和制动片形式的摩擦元件72，所述摩擦元件40和所述摩擦元件72分别通过销68；70和销76；78连接于齿轮箱壳体20和齿轮箱14、16的输出轴26上。所述制动器至少在定位期间起作用，但优选恒定起作用。当制动器38恒定起作用时，作用于输出轴26上的制动力适合约为推进马达22以正常输出功率操作时用于齿轮箱14、16的推进马达22所提供的某一百分比的转矩达到近似30％，优选约为10％，使得在这样需要时，齿轮箱14、16的输出轴26可被推进马达22旋转，且不会出现问题。例如制动器38的这种恒定起作用可通过预载弹簧44、46将多片摩擦单元64压在一起达到，所述多片摩擦单元64包括连接于齿轮箱壳体的摩擦元件40和连接于齿轮箱14、16的输出轴26的摩擦元件72。
通过使用上述类型、具有游隙用于在钻臂4的两个接合点获得旋转的齿轮箱14、16的减震装置，齿轮箱14、16中的游隙不会影响齿轮箱14、16输出轴24的精确度，因为所述减震装置作用于齿轮箱14、16的输出轴24上，而该输出轴24在这些用于定位钻臂4的接合点处提供高度无游隙的精确性。
因此，本发明涉及一种用于齿轮箱14、16中输出轴26的减震装置，其中，设置齿轮箱14、16，用于旋转岩石钻机2上的旋转自由度Z4、Z5，并且由此定位所述旋转自由度，而且其中，所述减震装置18包括作用于齿轮箱14、16输出轴26上的制动器38。在优选的实施例中，所述制动器分别在岩石钻机2的齿轮箱14、16的输出轴26或者连接于该输出轴的一部分和齿轮箱壳体20或牢固连接于该壳体的一部分之间起作用。所述制动器38对输出轴26的运动起减振器的作用，因此，具有游隙的齿轮箱14、16可用于要求象定位这样的高精度的应用场合，例如测量钻孔的位置。
如上所述，本发明还分别涉及一种具有减震装置18的齿轮箱14、16和岩石钻机2。
因此，减震装置18对于岩石钻机2中接合点3、5的旋转自由度Z4、Z5的运动起到减振器的作用。
本发明的减震装置举例说明被设置在岩石钻机上钻臂中的齿轮箱内，但也可用在需要类似准确运动的其它类型的采矿和施工机械中。
减震装置可以不象上面所述结合到齿轮箱中，而是安装在齿轮箱本身的外面并且分别在连接于齿轮箱壳体的岩石钻机部分和齿轮箱的输出轴之间起作用。

Claims (10)

1.一种用于齿轮箱(14、16)中输出轴(26)的减震装置，其特征在于，设置齿轮箱(14、16)，用于旋转岩石钻机(2)上的旋转自由度(Z4、Z5)，并且由此定位所述旋转自由度，而且所述减震装置(18)包括作用于齿轮箱(14、16)输出轴(26)上的制动器(38)，所述制动器(38)对输出轴(26)的运动起减振器的作用。
2.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述减震装置(18)包括制动器(38)，该制动器(38)分别在岩石钻机(2)的齿轮箱(14、16)的输出轴(26)或者连接于该输出轴的一部分与齿轮箱壳体(20)或牢固连接于该壳体的一部分之间起作用。
3.根据权利要求1或2所述的减震装置，其特征在于，所述制动器(38)包括至少两个摩擦元件(40、42)，这些摩擦元件(40、42)当制动齿轮箱(14、16)的输出轴(26)时作用于所述轴(26)上的表面上。
4.根据权利要求3所述的减震装置，其特征在于，当制动齿轮箱(14、16)的输出轴(26)时，所述摩擦元件(40、42)以大小基本相等并且方向相反成对作用的制动力(A、B)作用于所述轴(26)的表面上。
5.根据权利要求1或2所述的减震装置，其特征在于，所述制动器(38)包括至少一个多片摩擦单元(64)，其中，每个多片摩擦单元(64)分别包括连接于齿轮箱壳体(20)的摩擦元件(40)和连接于齿轮箱(14、16)输出轴(26)的摩擦元件(72)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的减震装置，其特征在于，当推进马达(22)以正常输出功率操作时，所述制动器(38)的制动力为齿轮箱(14、16)的推进马达(22)提供的转矩的3％至30％，优选为10％。
7.根据上述权利要求中任一项所述的减震装置，其特征在于，所述制动器(38)恒定起作用。
8.根据权利要求7所述的减震装置，其特征在于，所述制动器(38)的恒定起作用通过预载弹簧(44、46)作用于所述制动器(38)上达到。
9.一种齿轮箱，其包括上述权利要求中任一项所述的减震装置(18)。
10.一种岩石钻机，其包括权利要求1-8中任一项所述的减震装置(18)。
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