CN101680268B - 开采一定尺寸的石料的方法及线性钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开采一定尺寸的石料的方法以及其中使用的线性钻孔设备。所述钻孔设备(8)为无框架的且包括第一吊臂(11)和第二吊臂(12)，第一吊臂(11)和第二吊臂(12)之间设置有接头机构(13)，允许吊臂相对于彼此移动。而且，接头机构设置有石料支撑件(14)，该石料支撑件(14)适合于在钻孔设备粗略定位在钻孔线(6)附近后即抵靠着石料。所述钻孔设备在钻孔线方向上的精细定位通过由接头机构所包含的接头执行。在钻孔(7)处的定位通过沿弧形运动路径转动第二吊臂(12)并通过朝待钻凿的石料转动钻孔单元(15)来进行。

Description

开采一定尺寸的石料的方法及线性钻孔设备

技术领域

本发明涉及一种开采一定尺寸的石料(dimensional stone)的方法，该方法包括在岩石或石块中在至少一个钻孔线上以期望的彼此间孔间距钻出多个钻孔。为了钻孔，使用线性钻孔设备(line drilling device)，其包括吊臂，吊臂设置有钻孔单元，钻孔单元又包括钻岩机、进给梁和进给装置。在无框架的线性钻孔中，钻孔单元借助于吊臂从已钻钻孔到下一待钻钻孔来在钻孔线上定位。在钻孔之后，从由钻孔线确定的位置分离一定尺寸的石块以进一步加工。本发明还涉及用于开采一定尺寸石料的线性钻孔设备。

本发明的目的更准确地界定在本申请独立权利要求的前序部分中。

背景技术

高质量的岩石从被分成期望的较小块的大块岩石分离出来。可运输的一定尺寸石块被从开凿场所运输，以进一步加工成内部装饰瓷砖、桌平面、墓碑和相应产品。为了分离一定尺寸石料，在岩石中钻出一个或多个钻孔。钻孔之后，可通过爆破或借助于楔形件分离一定尺寸石块。以相应的方式来切分一定尺寸石块。钻孔利用线性钻孔设备实现，其通常包括机械框架，该机械框架定位在待钻孔线的方向上并控制钻孔单元从一个孔到另一孔。但是，包括框架的这种钻孔设备是重型的且笨重的，并具有复杂结构。因此，开发了无框架线性钻孔设备。例如，在公布文献EP-0 551 299-B1中公开的设备包括吊臂、设置在吊臂最外端的钻孔单元。钻孔单元定位在钻孔线中首先钻孔的起始点以及最后钻孔的起始点，而且另外，给定孔间距，这之后，钻孔设备的控制单元借助于吊臂在待钻钻孔的起始位置处定位钻孔单元。然而，此解决方案的缺点在于，在待钻钻孔线的起始孔和完成孔的起始位置定位钻孔单元是较慢的。而且，钻孔单元定位在相对较长的吊臂的最外端，使得很难进行吊臂的精确定位。

发明内容

本发明的目的是实现一种新颖且改进的开采一定尺寸石料的方法，以及一种适合于完成此方法的新颖且改进的线性钻孔设备。

本发明方法的特征在于，使用线性钻孔设备，此线性钻孔设备包括第一吊臂、第二吊臂、在两个吊臂之间的基本水平的第一接头以及在第二吊臂和钻孔单元之间的基本水平的第二接头；在第一吊臂和第二吊臂之间抵靠着石料而支撑石料支撑件；执行线性钻孔设备到钻孔线附近的定位，使得第一接头和第二接头相对于待钻钻孔线处于垂直对齐，并保持此位置不变，直到完成钻孔为止；通过围绕第一接头转动第二吊臂执行钻孔单元在属于钻孔线的钻孔之间的定位，其中第二吊臂仅在钻孔线方向上移动，而第二吊臂中的钻孔单元沿弧形运动路径转动；以及通过相对于第二接头转动钻孔单元而在每个待钻钻孔处相对于待钻对象调节钻孔单元的位置。

本发明的线性钻孔设备的特征在于，该设备包括第一吊臂和第二吊臂；两个吊臂之间设置有接头机构，该接头机构包括至少一个基本水平的第一接头，第二吊臂可相对于第一吊臂的纵向轴线在横向方向上围绕第一接头转动；在第一吊臂和第二吊臂之间设置有至少一个石料支撑件，石料支撑件在钻孔持续期间可抵靠着待钻岩石而被支撑；在第二吊臂和钻孔单元之间设置有基本水平的第二接头，钻孔单元可相对于第二吊臂围绕第二接头转动；第二吊臂为在第一接头和第二接头之间没有任何接头的纵向元件；钻孔单元根据钻孔线在钻孔处的定位设置成通过仅在钻孔线的方向上转动第二吊臂来实现；以及钻孔单元在每个待钻钻孔处的定位设置成通过相对于第二吊臂转动钻孔单元来设定。

本发明的思想是在开采一定尺寸石料中使用无框架线性钻孔设备，该设备包括第一吊臂和第二吊臂，第一吊臂和第二吊臂借助于接头机构联接在一起。两个吊臂之间的部分进一步包括石料支撑件，石料支撑件可在第二，即最外面的吊臂移动和钻孔过程中抵靠着岩石定位。而且，该思想是定位第二吊臂，使得其可仅在钻孔线方向上移动。保持此位置，直到完成钻孔为止。钻孔单元通过围绕基本水平的第一接头转动第二吊臂而在属于钻孔线的钻孔之间移动，使得在第二吊臂中的钻孔单元沿弧形运动路径转动。此外，通过相对于第二基本水平接头转动钻孔单元来在每个待钻钻孔处调节钻孔单元相对于待钻对象的定位，第二基本水平接头设置在第二吊臂和钻孔单元之间。

本发明的优点是，可通过简单的转动移动实现钻孔单元在待钻钻孔处的定位，且所述定位不需要在控制单元中的任何复杂计算。在已经相对于钻孔线垂直定位了第二吊臂的第一接头和第二接头之后，在钻孔线方向上移动第二吊臂，这使得控制更简单和准确。

实施方式的思想是第二吊臂为一体式刚性元件。在此实施方式中，第二吊臂结构非常简单，这使得其容易制造且耐用。而且，这种类型的吊臂容易控制。

实施方式的思想是除了第一接头和第二接头以外的属于线性钻孔设备的所有其它接头在通过在钻孔线方向上移动第二吊臂而在钻孔线中进行定位的过程中保持静止。

实施方式的思想是第一吊臂和第二吊臂之间的接头机构设置有线性接头，即所谓的迅速调整接头(zoom)，该接头实现第二吊臂和钻孔单元相对于第一吊臂在线性方向同时移动。这也使得能够在线性方向上执行精细定位，即使第一吊臂已经借助于石料支撑件支撑并保护静止也可以。

实施方式的思想是第一吊臂和第二吊臂之间的接头机构设置有至少一个基本竖直接头，即所谓的翻转接头，第二吊臂和钻孔单元可借助于转动装置围绕该接头同时转动。该接头使得能够在待钻钻孔线的方向上简单地移动钻孔单元。

实施方式的思想是在第一吊臂和接头机构之间设置有利于粗略定位钻孔设备的至少一个水平接头。

实施方式的思想是在第二吊臂和接头机构之间设置至少一个水平接头，从而允许第二吊臂相对于待钻石料倾斜。

实施方式的思想是操作者从设置在运载体上的控制室等进行粗略定位。另外，操作者发出与精细定位相关的命令，借助于来自钻孔现场的便携式远程控制器在钻孔处定位并钻孔，通过该远程控制器操作者对待钻钻孔线具有良好的可视性。

附图说明

附图中更详细地解释了本发明的一些实施方式，其中：

图1示意性示出开采一定尺寸石料的步骤，

图2示意性示出设置在可移动的运载体上的本发明的线性钻孔设备的侧视图，

图3示意性示出本发明的线性钻孔设备的吊臂之间的接头机构的侧视图，

图4示意性示出从方向M看时通过沿弧形转动第二吊臂来在钻孔线中定位钻孔单元，

图5示意性示出斜着从前面看时本发明的线性钻孔设备的一部分，以及

图6a-6c示意性示出本发明的在不同定位位置中转动的线性钻孔设备的前视图。

在附图中，为了清楚起见，本发明的一些实施方式以简化方式示出。在附图中，相同的部件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了从岩石1开采一定尺寸石料的方式。采石场所一般包括梯段(bench)2，大的石块3被从梯段2分离并分成较小的块4，并且进一步分成可运输的一定尺寸石块5。在分离大石块3中且在将其分成较小块中，可使用相同的线性钻孔设备，或者可选择地，可存在专用设备来分离和切分。在图1的采石中，在第一钻孔线6a和第二钻孔线6b中以相互之间预先确定的孔间距E将具有相对较小直径的多个钻孔7从上向下钻到梯段2内。可通过运载体来执行钻孔，在钻孔持续期间该运载体可被驱动到梯段上。一旦执行了钻孔步骤，通过爆破布置在钻孔7中的炸药将大的石块3从梯段2分离。一旦分离了大的石块3，就可从梯段2的顶部驱动机架，这之后可开始切分。此刻，可将第三钻孔线6c钻到石块3内，这之后，可通过爆破或楔入而将块4分离。可使块4倾覆在地面上，这之后，可通过钻出第四钻孔线6d和第五钻孔线6e在地面上继续切分。通过在钻孔线处再次执行分离，可形成尺寸石块5，其尺寸允许借助于例如货车等将其运输到另一加工场所。应提到，代替图1所示的解决方法，还可以按某些其它合适的方式进行切分。目的是以尽可能直线地钻出钻孔线的钻孔，以便产生尽可能矩形的尺寸石块4，使废石最少。目的是尽可能精确地从尺寸石块4切分立方体或矩形棱柱。

图2示出了一定尺寸石料的切分。可通过紧固部件9将线性钻孔设备8紧固到可移动的运载体10，例如开凿机或采矿车辆。因此，线性钻孔设备8可以是可拆除的设备。可选择地，其可结合为运载体10的一部分。线性钻孔设备8包括第一吊臂11和第二吊臂12。第一吊臂11可包括第一吊臂部分11a和第二吊臂部分11b，在这两个吊臂部分之间设置了至少一个接头11c，接头11c能实现吊臂部分相对于彼此的运动。第二吊臂12可包括仅一个部分。第一吊臂11可用于执行设备到待钻钻孔线6附近的粗略定位。操作者可从运载体10，例如从控制室驱动执行粗略定位。在第一吊臂11和第二吊臂12之间设置了接头机构13，接头机构13包括一个或多个接头，这些接头能以精确地实现在钻孔线方向上精细定位钻孔设备的方式实现第二吊臂12的多用途移动。而且，在第一吊臂11和第二吊臂12之间设置了石料支撑件14，石料支撑件14可在进行粗略定位之后抵靠着石料而被支撑。石料支撑件14可以是尖钉或另一合适的支撑构件。一旦将石料支撑件14支撑在适当位置，则第一吊臂11保持不动，且通过接头机构13和第二吊臂12在待钻孔处进行设备位置的精细调节和定位。在第二吊臂12中，可转动地设置了钻孔单元15，并且钻孔单元15包括至少一个进给梁16，钻岩机17可沿进给梁16移动。钻岩机17可以是冲击式钻机，其将冲击脉冲传递到连接到其的工具并且使工具在钻凿过程中沿其纵向轴线旋转。当然，钻岩机17可以是适合此目的的任何其它的气动钻机、液压钻机或电动钻机。在某些情况下，第二吊臂12可设置有两个或更多个钻孔单元。还可能的是，在运载体10上设置两个或更多个线性钻孔设备8。图2进一步示出了操作者18能够通过远距离控制器19控制设备的操作，从而为操作者18提供对待钻钻孔线16良好的可视性。无线数据传输线可存在于远距离控制器19和机架上的控制单元20之间。

图3示出了第一吊臂11和第二吊臂12之间的接头机构13的可行结构。第一吊臂的第二吊臂部分11b可通过水平接头21联接到接头机构13。这允许相对于运载体改变线性钻孔设备8的高度位置。而且，接头机构13可包括竖直接头22，竖直接头22为所谓的翻转接头，接头机构13借助于竖直接头22在方向B上以允许在钻孔线6的方向进行定位的方式转动。一旦抵靠着石料设置石料支撑件14，就可执行围绕接头22的转动。此外，接头机构13可包括线性接头23，即所谓的快速调整接头，其能实现第二吊臂12和钻孔单元15相对于第一吊臂在线性方向C上的同时移动。线性接头23有利于线性钻孔设备8的精细定位，这是因为第二吊臂12和钻孔单元15可在方向C上移动而不必移动第一吊臂11。接头机构13可进一步包括水平接头24，其允许第二吊臂12和钻孔单元15在方向D上倾斜。借助于接头24，第二吊臂12可设置成垂直地抵靠着待钻石料。

在第二吊臂12和接头机构13之间可设置水平接头25，使得当钻孔单元15被定位在钻孔线6中待钻钻孔7处时能实现第二吊臂12在方向F上的转动。在此情况下，钻孔单元15设置成可相对于接头25在方向H上沿圆弧移动，与此同时，接头机构13的接头22、23和24可保持静止。一旦已经小心地进行了精细定位，第二吊臂12就能在钻孔线6的方向上移动，如图4所见。在此情况下，通过在方向H上简单地转动移动进行在位于钻孔设备8能够到达的范围内的钻孔7a-7d处的定位。此外，在第二吊臂12和钻孔单元15之间设置了水平接头26，允许钻孔单元15以这样的方式在方向G上转动，即，使得其指向待钻凿的石料，而与第二吊臂12的转动角度无关。因为第二吊臂12的最外端相对于待钻凿的石料的高度位置随第二吊臂12的转动改变，所以钻孔单元15以图3所示的方式相对于第二吊臂12的端部在线性方向J上的移动必定是可能的。进给梁16可通过线性接头，例如接头26中的托架27等来设置。

图4示出了从方向M看时钻孔单元15在钻孔线中钻孔7a-7d处的定位。该定位简单地通过在方向H上转动第二吊臂12进行。

图5示出了本发明的线钻孔设备8。图5示出了至少一些致动器，钻孔设备8可利用这些致动器来移动。致动器可为压力介质缸、压力介质电动机或适合于此目的的任何其它致动器。线性钻孔设备8可包括第一致动器28，接头机构13可利用第一致动器28相对于第一吊臂11移动。而且，可设置与翻转接头22有关联的第二致动器29。图5没有示出线性接头23的致动器，进给梁16可利用倾斜接头24的致动器或线性接头23的致动器在线性方向上移动。但是，图5示出了用于转动第二吊臂12的第三致动器30。另外，钻孔单元15可利用第四致动器31相对于第二吊臂12转动。此后，图6a-6c进一步示出了用于在进给梁16上移动钻岩机17的致动器32。

图6a-6c示出了钻孔单元15在钻孔线6上的钻孔7a-7c处的定位。一旦将钻孔设备8粗略定位在钻孔线6附近且在钻孔线方向上准确精细定位，就可简单地通过转动第二吊臂12并且然后朝待钻凿的石料定位钻孔单元15来进行在待钻钻孔7a-7c的定位。因为第二吊臂12定位成使得第一接头25和第二接头26相对于钻孔线6处于垂直对齐，所以第二吊臂12和钻孔单元15可仅在钻孔线6的方向上移动。钻孔线6的方向横向于第一吊臂11的纵向方向。设备8可包括这样一装置，其在已经选择了钻孔单元15相对于待钻凿的石料的期望位置之后即相对于第二吊臂12的转动角自动转动钻孔单元15。此外，进给梁16可抵靠着石料在线性方向上移动，这之后可开始钻孔。

线性钻孔设备8的工作循环(即在钻孔处的定位和钻孔)可在手动控制下、半自动控制或全自动地进行。在手动控制时，操作者18从机架10中的用户接口或者从远距离控制器19控制致动器。在半自动功能时，操作者在第一钻孔处定位钻孔单元15，这之后，控制单元20自动控制钻孔工作阶段，然后在下一待钻孔处定位钻孔单元15，并且保持等待操作者18的确认。在半自动工作循环中，操作者18可在期望时在继续钻孔之前仍改变下一钻孔的位置。在全自动控制时，控制单元20在预先选定的第一钻孔处定位钻孔单元15，执行钻孔，在下一确定的钻孔处定位并继续直到钻出全部预先确定的钻孔为止。控制单元20可以被给予钻孔的方向和尺寸、孔间距和钻孔顺序。另外可能的是，给控制单元20用于钻孔和定位的其它必要控制属性。控制单元20可包括计算机、可编程逻辑控制器等，可在其中执行程序处理的不同控制策略，并且能够执行定位中所需要的计算。

应提到，第一吊臂11和第二吊臂12可以为能够使得更长和更短的伸缩吊臂。但是，第二吊臂12在第一接头25和第二接头26之间具有不可转动的接头。如果需要，除了附图中显示的那些以外，可以存在与接头机构1 3结合的其它接头，且另外，代替所提供的接头，可以使用适合于此目的的一些其它接头和接头机构。

在某些情况下，本申请中所公开的特征可以这样使用，而无论其它特征如何。在另一方面，本申请中所公开的特征可以根据需要而被结合起来，以形成不同的组合。

而且，本申请中所公开的线性钻孔设备可应用于除了一定尺寸石料的钻孔外的其它钻孔。

附图及其相关说明仅仅用于示意本发明的思想。在细节方面，本发明可以在权利要求范围内进行改变。

Claims (10)

1.一种开采一定尺寸的石料的方法，所述方法包括：

在岩石（1）或石块（3，4）中，沿着至少一条钻孔线（6），以期望的彼此的孔间距（E）钻出多个钻孔（7）；

使用线性钻孔设备（8）来钻孔，所述线性钻孔设备（8）包括至少一个吊臂（11，12），所述吊臂（11，12）设置有至少一个钻孔单元（15），所述钻孔单元（15）又包括钻岩机（17）、进给梁（16）和进给装置（32）；

借助于所述吊臂（11，12）在所述钻孔线（6）上将所述钻孔单元（15）从已钻的钻孔定位到下一个待钻的钻孔（7）；以及

在从由所述钻孔线（6）确定的位置钻孔之后，分离一定尺寸的石块（5）；

其特征在于，

使用线性钻孔设备（8），所述线性钻孔设备（8）包括第一吊臂（11）、第二吊臂（12）、两个吊臂（11，12）之间的基本水平的第一接头（25）以及所述第二吊臂和所述钻孔单元（15）之间的基本水平的第二接头（26）；

在所述第一吊臂（11）和所述第二吊臂（12）之间抵靠着石料而支撑石料支撑件（14）；

执行所述线性钻孔设备（8）到钻孔线（6）附近的定位，使得所述第一接头（25）和所述第二接头（26）相对于待钻钻孔线（6）垂直对齐，并保持上述位置不变，直到完成钻孔为止；

通过围绕所述第一接头（25）转动所述第二吊臂（12）执行所述钻孔单元（15）在属于所述钻孔线（6）的钻孔（7）之间的定位，其中，所述第二吊臂（12）仅在所述钻孔线（6）的方向上移动，并且所述第二吊臂（12）中的所述钻孔单元（15）沿弧形运动路径转动；

通过相对于所述第二接头（26）转动所述钻孔单元（15），在每个待钻钻孔（7）处，相对于待钻对象调节所述钻孔单元（15）的位置；以及

通过相对于所述第一吊臂（11）在线性方向（C）上同时移动所述第二吊臂（12）和连接到所述第二吊臂（12）的所述钻孔单元（15）来执行精细定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过相对于所述第一吊臂（11）围绕至少一个第三接头（22，24）同时移动所述第二吊臂（12）和连接到所述第二吊臂（12）的所述钻孔单元（15）来执行精细定位。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，当所述钻孔单元（15）定位成处于所述钻孔线（6）上的待钻孔（7）的方向上时，朝着岩石并相对于所述第二吊臂（12）进行所述钻孔单元（15）的线性移动（J）。

4.一种线性钻孔设备，包括：

至少一个吊臂（11，12），其具有紧固部件（9），所述至少一个吊臂（11，12）能够通过所述紧固部件（9）而紧固到基础机器；

设置在吊臂中的至少一个钻孔单元（15），所述钻孔单元包括进给梁（16）、钻岩机（17）和进给装置（32），所述钻岩机能够借助于所述进给装置移动并由所述进给梁支撑；

其特征在于，

所述设备包括第一吊臂（11）和第二吊臂（12）；

在两个吊臂之间设置有接头机构（13），所述接头机构（13）包括至少一个基本水平的第一接头（25），所述第二吊臂（12）能够相对于所述第一吊臂（11）的纵向轴线在横向方向上围绕所述第一接头（25）转动；

在所述第一吊臂（11）和所述第二吊臂（12）之间设置有至少一个石料支撑件（14），所述石料支撑件（14）能够在钻孔持续期间抵靠着待钻岩石而被支撑；

在所述第二吊臂（12）和所述钻孔单元（15）之间设置有基本水平的第二接头（26），所述钻孔单元（15）能够相对于所述第二吊臂（12）围绕所述第二接头（26）转动；

所述第二吊臂为在所述第一接头（25）和所述第二接头（26）之间没有任何接头的纵向元件；

所述钻孔单元（15）根据钻孔线（6）在钻孔（7）处的定位设置成通过仅在所述钻孔线（6）的方向上转动所述第二吊臂（12）来执行；

所述钻孔单元（15）在每个待钻钻孔（7）处的定位设置成通过相对于所述第二吊臂（12）转动所述钻孔单元（15）来设定；以及

所述接头机构（13）设置有线性接头（23），使得所述第二吊臂（12）和所述钻孔单元（15）能够相对于所述第一吊臂（11）在线性方向（C）上同时移动。

5.如权利要求4所述的线性钻孔设备，其特征在于，所述接头机构（13）设置有至少一个基本竖直接头（22），所述第二吊臂（12）和所述钻孔单元（15）能够同时围绕所述竖直接头（22）转动。

6.如权利要求4-5中任一项所述的线性钻孔设备，其特征在于，所述接头机构（13）设置有至少一个基本水平的第三接头（24），所述第二吊臂和所述钻孔单元能够同时围绕所述水平的第三接头（24）倾斜。

7.如权利要求6所述的线性钻孔设备，其特征在于，在所述第一吊臂（11）和所述接头机构（13）之间设置有至少一个基本水平的第四接头（21），所述接头机构（13）能够围绕所述水平的第四接头（21）转动。

8.如权利要求4-5中任一项所述的线性钻孔设备，其特征在于，所述进给梁（16）借助于所述第二接头（26）中的线性接头来设置。

9.如权利要求4-5中任一项所述的线性钻孔设备，其特征在于，所述第二吊臂（12）为一体式刚性元件。

10.如权利要求4所述的线性钻孔设备，其特征在于，所述至少一个吊臂（11，12）能够通过所述紧固部件（9）而紧固到可移动的运载体（10）。

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