CN105189905B - 钻凿装置以及关于该钻凿装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种关于钻凿装置(7)的方法,该钻凿装置包括用于对设置在钻凿装置(7)处的驱动构件(13)进行固定的驱动构件支撑设备(49),其中,驱动构件(13)沿一方向(R)进行操作,该方法包括:‑提供适于与钻柱装置(59)接合的具有旋转轴线(22)的驱动头(19),其中,驱动头(19)设置成与分别沿第一方向(P)和第二方向(P')操作的进给构件(14;15)协作;‑提供能够相对于驱动构件支撑设备(49)和进给构件(14;15)围绕相对于所述方向(R)横向延伸的旋转轴线(A)枢转的驱动头(19);‑使所述驱动头从第一固定端部位置(V1;26)枢转至第二固定端部位置(V2;28),在第一固定端部位置(V1;26)处,驱动头的旋转轴线(22)与所述方向(R)平行并且进给构件(14;15)沿第一方向(P)驱动驱动头(19),在第二固定端部位置(V2;28)处,驱动头的旋转轴线(22)与所述方向(R)平行并且进给构件(14;15)沿第二方向(P')驱动驱动头(19),其中,方向(P)和方向(P')是相反的。本发明还涉及用于实施该方法的钻凿装置以及计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于与钻凿装置相关联的电子控制单元的程序代码。

Description

钻凿装置以及关于该钻凿装置的方法
技术领域
本发明涉及一种关于地下钻凿装置的方法。本发明还涉及用于实施该方法的钻凿装置以及计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于与钻凿装置相关联的电子控制单元的程序代码。
本发明大体上可以涉及用于采矿装备的制造业以及采矿业,但是不局限于此。
背景技术
当今的用于在地下岩石中钻凿的技术有时要求操作人员必须将其钻机从当前所在的巷道移动至上方的另一巷道,以便能够向下钻凿。那种方式避免了将钻凿装备倒置的繁琐的处理。当今的技术也意味着当操作人员在完成了沿第一方向的钻凿之后应当改变钻凿装备的方向以沿第二方向钻凿,其被迫处理繁琐而笨重的保持结构。这些保持结构用于保持钻凿装备,因此在操作人员将钻凿装备转向为沿第二方向钻凿的情况下会引发大量的工作。因此,当今的技术引发大量的工作。当今的用于地下钻凿的结构也缺乏灵活性并且是耗费空间的。
已知的钻凿装置意味着起重设备通常需要被运输至更大的空间或者甚至达到地面高度以进行调整或转向。已知的钻凿装置还包括使用起重机来改变驱动构件支撑设备相对于驱动构件的驱动头以及进给构件的延伸方向。用于改变驱动构件相对于驱动构件支撑设备的延伸方向的取向的所有这些处理都是耗费时间的并且对操作人员而言是危险的。
US 3 220 494公开了包括联接至钻凿装备的车辆的钻凿装置,该车辆被认为是承载体。该钻凿装备包括安装在位于靠着岩石的固定位置中的基部上的起重设备。该钻凿装备还包括用于从第一空间沿第一方向掘出钻孔的旋转和进给结构。如果操作人员希望沿第二方向朝向位于其上方的第二空间钻凿钻孔,则该操作人员需要将钻凿装备拆除以便运输至所述第二空间,并且从所述第二空间向下钻凿回至第一空间。这样是耗费时间的并且导致缺乏灵活性。
发明内容
本发明的目的是提供关于钻凿装置的新的且有利的方法。
本发明的目的是提供体积不庞大的钻凿装置。
本发明的目的是提供灵活的钻凿装置。
本发明的另一目的是提供用于在至少第一空间与第二空间之间掘出第一钻孔的新的且有利的钻凿装置以及关于该钻凿装置的有利的计算机程序。
本发明的另一目的是提供就时间和安全性方面而言使用起来成本有效的钻凿装置。
本发明的另一目的是提供易于制造并且能够成本有效地提供的钻凿装置。
本发明的另一目的是提供一种钻凿装置以及一种便于用户使用的方法。
这些目标通过根据在本申请的一方面中详细说明的方法步骤的用于将钻凿装置定位的方法来实现。
根据本发明的一个方面提供了一种关于钻凿装置的方法,该钻凿装置包括用于将设置在钻凿装置处的驱动构件进行固定的驱动构件支撑设备,其中,驱动构件沿某一方向操作,该方法包括:
-提供适于与钻柱装置接合的具有旋转轴线的驱动头;
–使驱动头围绕相对于所述方向横向延伸的旋转轴线枢转;
-使驱动头从第一固定端部位置枢转至第二固定端部位置,在第一固定端部位置处,驱动头的旋转轴线与所述方向平行并且驱动构件沿第一方向驱动驱动头,在第二固定端部位置处,驱动头的旋转轴线与所述方向平行并且驱动构件沿第二方向驱动驱动头,其中,第一方向与第二方向是相反的。
根据本发明的方面提供了关于钻凿装置的方法,该钻凿装置包括用于将设置在钻凿装置处的驱动构件进行固定的驱动构件支撑设备,其中,驱动构件沿某一方向操作,该方法包括:
-提供适于与钻柱装置接合的具有旋转轴线的驱动头,其中,驱动头设置成与独自沿第一方向和第二方向操作的进给构件协作;
-使驱动头能够相对于驱动构件支撑设备和进给构件围绕相对于所述方向横向延伸的旋转轴线枢转;
-使驱动头从第一可固定端部位置枢转至第二可固定端部位置,在第一可固定端部位置处,驱动头的旋转轴线与所述方向平行并且进给构件沿第一方向驱动驱动头,在第二可固定端部位置处,驱动头的旋转轴线与所述方向平行并且进给构件沿第二方向驱动驱动头,其中,第一方向与第二方向是相反的。
以此方式,实现了灵活的方法以及节省空间的钻凿装置。
以此方式,还实现了成本有效并且在工作环境方面更有利的方法。设置在第一空间中的用于沿第一方向驱动钻头的起重设备能够有利地灵活地用于沿第二方向驱动钻头。在一种情况下,可以维持起重设备的布置(在巷道中的固定)并且所述第二方向是与第一方向相反的钻凿方向。在另一情况下,可以将起重设备稍微松开并且转向至适当的对准,固定起重设备并且将驱动头枢转180度,以便可以从第一空间沿不同的方向执行沿第二方向的钻凿,而第二方向不一定与第一方向成一直线。
驱动构件优选地包括驱动头和双动式进给构件,其中,驱动头枢转地布置在进给构件处。因此,驱动构件还优选地为双动式的并且驱动构件的操作所沿的方向与进给构件操作所沿的方向相同。
该方法优选地包括使驱动头围绕所述轴线枢转180度。
涉及驱动头围绕相对于驱动构件及因此进给构件的操作运动横向延伸的轴线的所述枢转的描述包括从第一位置枢转至第二位置的驱动头的旋转轴线,在第一位置处,该旋转轴线的延伸方向与所述操作运动的方向平行,在第二位置处,该旋转轴线的延伸方向与所述操作运动的方向平行。
替代性地,所述钻柱装置在掘出第一钻孔之后完全地或部分地从驱动头断开接合。
所述钻柱装置适当地设置成与所述驱动头接合以掘出第二钻孔。
所述钻孔借助于分别沿所述第一方向和第二方向连续进给而被适当地掘出。
优选地,在定位有钻凿装置的第一空间与第二空间之间掘出第一钻孔,以及在第一空间与第三空间之间掘出第二钻孔。
因此,该钻凿装置可以有利地用于扩孔、天井钻进或需要从第一空间钻凿出两个对准的孔的其他钻凿。
该两个相应的孔优选地分别结束于第二空间和第三空间。
替代性地,通过马达或者半手动地实现使驱动头围绕轴线枢转的步骤。
以此方式,可以通过由操作人员操作的控制单元以及所联接的计算机的控制来实施该方法。
优选地,手动实现使驱动头围绕轴线枢转的步骤。
适当地使驱动头围绕两个可锁定的端部位置枢转。
相应的端部位置优选地通过位于进给构件与驱动头之间的螺栓锁定。
替代性地,通过所述控制单元执行对这些端部位置的锁定,并且将锁定楔子或类似的锁定构件控制为将驱动头锁定就位。
这些目标还能够通过由具有在本申请的另一方面中详细说明的特征的介绍中限定的钻凿装置实现。
根据本发明的一方面提供了用于采矿的钻凿装置,该钻凿装置包括:驱动构件支撑设备,该驱动构件支撑设备用于将设置在钻凿装置处的驱动构件固定,其中,驱动构件沿某一方向操作;以及具有旋转轴线的驱动头,该驱动头适于与钻柱装置相接合,其中:
驱动头枢转地设置成围绕相对于所述方向横向延伸的旋转轴线在第一端部位置与第二端部位置之间枢转,
在第一端部位置中,驱动头的旋转轴线设置成平行于所述方向并且驱动构件设置成沿第一方向驱动驱动头,
在第二端部位置中,驱动头的旋转轴线设置成平行于所述方向并且驱动构件设置成沿第二方向驱动驱动头,以及
第一方向与第二方向是相反的,其中,钻凿装置允许沿两个相反的方向钻凿。
根据本发明的方面提供了用于采矿的钻凿装置,该钻凿装置包括:驱动构件支撑设备,该驱动构件支撑设备用于将设置在钻凿装置处的驱动构件固定,其中,驱动构件沿方向操作;以及具有旋转轴线的驱动头,该驱动头适于与钻柱装置相接合,其中,驱动头设置成与独自沿第一方向和第二方向操作的进给构件协作,其中:
驱动头相对于驱动构件支撑设备和进给构件枢转设置,以围绕相对于所述方向横向延伸的旋转轴线在第一端部位置与第二端部位置之间枢转,
在第一端部位置中,驱动头的旋转轴线设置成平行于所述方向并且进给构件设置成沿第一方向驱动驱动头,
在第二端部位置中,驱动头的旋转轴线设置成平行于所述方向并且进给构件设置成沿第二方向驱动驱动头,以及
第一方向与第二方向是相反的,其中,钻凿装置允许沿两个相反的方向钻凿。
在本文中,所述钻凿装置的替代名称为岩石钻凿装置。
所述第一端部位置可以是可固定端部位置。所述第一端部位置可以是可固定位置。所述第一端部位置可以是可锁定的位置。
所述第二端部位置可以是可固定端部位置。所述第二端部位置可以是可固定位置。所述第二端部位置可以是可锁定的位置。
以此方式实现的成本有效的钻凿装置能够从公共空间中沿相反的方向钻凿出两个孔。因此,也实现了钻凿装置可以在小空间中使用而不需要为了使用驱动构件支撑设备而向后退回至较大空间中。驱动构件支撑设备可以是具有设置成抵住空间的壁的支撑板的支承腿。支承腿因此设计成支撑进给构件(诸如液压缸、气压缸等)。进给构件进给/驱动驱动头,并且钻柱装置包括沿钻孔的方向的钻钢和钻头。为了使钻凿装置在这样的小空间内转向,需要经过巨大的努力并且往往包括各种部件的拆卸。
驱动头优选地通过齿轮箱联接至驱动马达,驱动头、齿轮箱和驱动马达共同形成可枢转的单元。
因此,实现了便于用户使用操作的一体式单元。
优选地,在驱动头与进给构件之间设置枢转构件。
该枢转构件替代性地包括设置在为进给缸的形式的进给构件与驱动头的基部之间的、位于基部的两侧的隔件。每个隔件均具有枢转销。各个隔件螺纹固定至进给缸的外壳。枢转销进而配合到安装在所述基部处的轴承中。在基部处适当地设置有凹部以容置止挡凸缘,该止挡凸缘对抗所述枢转销并且将所述枢转销保留在它们对应的轴承处。
以此方式可以使基部容易地滑入轴承之间并且在安装期间借助于螺纹连接而拧紧。
枢转构件替代性地包括刚性地安装在进给构件处的至少一个枢转销,并且所述驱动头可以轴颈式附接在至少一个枢转销处。
因此,钻凿装置可以便于用户使用地安装在空间中,在该空间中,将第一支承腿和进给构件应用在适当的位置,在此之后,将具有或不具有旋转单元(马达和齿轮箱)的驱动头(卡盘)适当地枢转地安装在两个销上,每个销均安装在进给构件上。
所述进给构件和驱动头均适当地设置成通过加压流体驱动。
这样允许使用例如车辆的液压装置或者因此允许使用所连接的压力源,借此可以实现强大的进给动力(钻柱来回的进给)和钻凿动力(旋转)。
独自沿第一方向和第二方向操作的进给构件优选地包括至少两个双动式缸,驱动头以可移除的方式附接在两个双动式缸之间并且能够在两个可锁定的端部位置之间枢转。所述可锁定的端部位置适当地通过一系列螺栓设置。
根据本发明的方面,钻凿装置具有灵活且坚固的设计,并且该钻凿装置也是可靠的且易于使用的。在该方面中,将钻凿装置定位在适当位置以沿与第一孔相反的方向钻凿第二孔仅需要很少的机械调整,其中,该位置对于两个孔而言是公共的。
因此,在该钻凿装置处,驱动头能够相对于驱动构件支撑设备和进给构件(进给缸)枢转以容易地钻凿相反的第二孔。因此,根据本发明的一方面,仅需要用于控制钻凿装置的操作的控制单元的相对简单的编程。这样的控制单元使钻凿装置定位,提供支承腿对空间壁的压靠,提供驱动头至选定位置的枢转,对关于使钻柱沿钻孔的方向进给方面以及在钻柱的旋转的进给压力进行控制和调节。
前述目标也通过包含钻凿装置的车辆得以实现,该车辆可以是机动车辆。该车辆可以是适用于采矿的钻机。
根据本发明的方面,提供了用于使钻凿装置定位的计算机程序,其中,所述计算机程序包括存储在计算机可读介质上的程序代码,该程序代码用于当与钻凿装置相关联的所述电子控制单元执行该计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤。
根据本发明的方面,提供了关于钻凿装置的计算机程序,其中,所述计算机程序包括存储在计算机可读介质上的程序代码,该程序代码用于当与钻凿装置相关联的所述电子控制单元执行该计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤。
根据本发明的方面,提供了关于钻凿装置的计算机程序,其中,所述计算机程序包括用于当与钻凿装置相关联的所述电子控制单元执行该计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤的程序代码。
根据本发明的方面,提供了用于使钻凿装置定位的计算机程序,其中,所述计算机程序包括用于当与钻凿装置相关联的所述电子控制单元执行该计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤的程序代码。
根据本发明的方面,提供了关于钻凿装置的计算机程序,该钻凿装置包括支撑驱动构件的驱动构件支撑设备,该驱动构件包括驱动头,驱动头与在所述驱动构件处独自沿第一方向和第二方向操作的进给构件协作,设置在驱动头与进给构件之间的枢转构件允许驱动头围绕相对于驱动构件和进给构件的操作运动的方向横向延伸的轴线枢转,其中,计算机程序包括存储在计算机可读介质上的程序代码,该程序代码用于当与钻凿装置相关联的电子控制单元执行计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤。
包括用于将钻凿装置定位的程序代码的软件可以容易地进行更新或替换。此外,软件的各个部分可以彼此独立地替换。这种模块化配置从维修的角度来看是有利的。
根据本发明的方面,提供了计算机程序产品,该计算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的程序代码,所述程序代码用于当与钻凿装置相关联的电子控制单元执行计算机程序时实施根据文中所述的方法步骤。
对技术人员而言,通过下述技术特征以及在本发明的实践中,本发明的其他目的、优点和新的特点是显而易见的。尽管本发明通过随附的权利要求进行了详细说明,但是应指出的是,本发明不限于在此详细说明的特征,其他实施方式以及所描述的实施方式的组合也是可行的。例如,钻凿装置本身可以包括将装备运输至指定位置的远程控制的车辆。该车辆可适于自主控制。例如,通信线路可以是诸如光电通信线路的物理线路或者是诸如无线连接的非物理线路,例如无线电和微波线路。
附图说明
为了更全面地理解本发明及本发明的其他目的和优点,现参照结合附图来阅读的以下详细描述,在附图中,相同的附图标记指代不同附图中的相同部分,并且其中示意性地:
图1示出了承载有根据本发明的实施方式的钻凿装置的车辆;
图2示出了在钻凿装置定位期间的图1中的车辆;
图3示出了根据本发明的实施方式的钻凿装置处的驱动头;
图4a至图4d示出了根据本发明的不同方面的枢转接头的示例;
图5a至图5c示出了根据本发明的另一方面的用于支撑包括驱动头的驱动构件的驱动构件支撑设备;
图6a至6b示出了根据本发明的实施方式的钻凿装置;
图7示出了根据本发明的另一实施方式的钻凿装置;
图8a-8c示出了根据本发明的实施方式的枢转机构;
图9a至9c示出了用于根据本发明的不同方面的方法的流程图;以及
图10示出了根据本发明的实施方式的控制单元。
具体实施方式
为使附图清晰,从附图中省略了对发明理念没有重要意义的细节。
参照图1,示出了车辆1。作为示例的根据实施方式的车辆1为适用于采矿的所谓的采矿机3。车辆1是具有四个车轮5的机动车辆,并且设置有钻凿装置7,该钻凿装置7能够在该钻凿装置7的同一位置制造两个天井孔。图1所示的钻凿装置7处于用于从诸如为隧道或巷道的第一空间9运输至用于钻凿钻孔的位置(未示出)的运输位置。可以向上或向下执行钻凿。甚至可以向侧面执行钻凿。可以大体上沿可选方向执行钻凿。图1所示的钻机3是灵活的且节省空间的。
图2示出了在钻凿装置7于第一空间9中定位期间的图1中的车辆1。钻凿装置7安置在空间9的两个壁部段8之间的位置中,其中,钻凿装置7的延伸沿待钻凿的钻孔的方向定向。
在该实施方式中,车辆1由操作人员(未示出)通过第一控制单元100来进行操作者式控制。钻凿装置7与控制单元100之间的通信线路以附图标记L100示出。第二控制单元110设置成与第一控制单元100通信,并且第二控制单元110为外部控制单元且用于经由线路L110将软件载入到第一控制单元100中,该线路L110为车辆1的内部网络的一部分。
操作人员将(驱动构件支撑设备的)四个支撑腿11(仅示出了2个)操作为抵住所述壁部段8。包括进给构件14的驱动构件13联接至支撑腿11,该进给构件14为两个双动式液压缸15的形式。驱动构件13还包括枢转地安装在液压缸15之间的马达单元17(在图3中详细示出),该马达单元17包括齿轮箱、驱动头和卡盘(未示出)。操作人员使马达单元17枢转至第一端部位置,在该第一端部位置中,马达单元17的卡盘(未示出)面向待钻凿的第一钻孔的位置,控制单元100确保马达单元17的锁定。第一钻钢(未示出)设置成在一端与卡盘接合并且在其另一端与钻头(未示出)接合。钻钢的安装由操作人员通过控制单元100来执行。控制单元100继而在操作人员的监管下提供对钻头的驱动并且持续控制液压压力,所述液压压力与施加至液压缸15的压力以及驱动用于使钻钢与钻头一起旋转的马达单元17的旋转的压力有关。控制单元由此借助于控制信号经由线路L100来控制钻凿装置的操作。第二钻钢附接至第一钻钢,并且随着钻头进入到岩石中而附接后续的钻钢。
当第一钻孔的驱动完成时,将钻钢从卡盘处松开。将支撑腿11拆离并且使马达单元17连同驱动头围绕旋转轴线或枢转轴线(图4a中的A)枢转180度到达第二位置,该旋转轴线或枢转轴线相对于图4a中的驱动构件13的操作方向R、并且因此相对于液压缸15的操作方向和/或液压缸15的延伸方向横向延伸。关于所述驱动头围绕相对于进给构件的操作运动横向延伸的轴线枢转的描述包括在两个端部位置之间枢转的驱动头的旋转轴线(见图3和图4a中的附图标记22),在两个端部位置中,该旋转轴线的延伸方向22平行于所述操作运动R的方向。因此,驱动头能够相对于进给构件14枢转。
操作人员由此将马达单元17操作成枢转至第二端部位置,其中,卡盘面向待钻凿的第二钻孔的位置,并且控制单元100确保马达单元17在该端部位置中的锁定。第一钻钢和钻头再次被附接至卡盘,其中,再一次由操作人员通过控制单元100来执行钻钢的安装。然后,在操作人员的监管之下,控制单元100驱动钻头以制造出第二孔。同时,控制单元100控制液压缸15的液压压力以及马达单元17。
图3示出了具有驱动头19的马达单元17。根据本实施方式的马达单元17为用于使钻钢和钻头以及扩孔刀头(未示出)旋转的一体式单元。马达单元17包括齿轮箱21,该齿轮箱21进而与卡盘驱动接合。马达单元17设置成与控制单元(未示出)信号连通。驱动头19的旋转轴线22为驱动头在操作期间使钻柱(钻钢和钻头/扩孔钻)旋转的轴线。
图4a示出了钻凿装置7的实施方式,该钻凿装置7包括沿通过箭头示出的第一方向和第二方向R操作的驱动构件13。驱动构件13包括驱动头19,驱动头19设置成与进给构件14相接合,该进给构件14为设置成分别沿第一方向P和第二方向P'操作的两个液压缸15的形式。方向R与驱动头19的旋转轴线22以及进给构件14操作时所沿的方向P和P'相对应(相平行)。驱动头19以围绕相对于所述方向R横向延伸的旋转轴线或枢转轴线A枢转的方式安装在液压缸15之间。轴线A进而延伸穿过两个销23,该两个销23各自刚性地安装在相应的液压缸15上。驱动头19处的凸缘25上的对应的凹部24接纳所述销。驱动头19可以在第一端部位置26与第二端部位置28之间相对于进给构件14枢转180度。在所述第一端部位置26处沿方向P执行钻凿。在所述第二端部位置28处沿方向P'执行钻凿。驱动头19在图4a中锁定在第二端部位置28中。为此,将螺栓27旋拧到驱动头19处的对应的孔中并且由此将驱动头19锁定在为液压缸15形式的进给构件14处。
图4b以枢转接头29的形式示出了枢转构件37,其中,驱动头与进给构件(未示出)之间的轴承是通过由相应的板33密封的球轴承31实现的。为了将驱动头19手动安装在进给构件(未示出)之间,在轴承处安装有分隔片35。
图4c以枢转接头29的形式示出了枢转构件37的示例,其中,销23固定至驱动头19的外壳35'。该枢转接头29还形成为回转接头,其中,意在用于液压马达(未示出)——该液压马达用于使钻钢旋转——的液压压力可以从压力源(未示出)经由进给构件14传递而不需要液压软管。
图4d示出了枢转构件37的示例,该枢转构件37设置在驱动头19与呈液压缸15形式的进给构件14之间,其允许驱动头19围绕相对于进给构件14的运动方向横向延伸的枢转轴线A枢转。在安装过程中,具有枢转销23的隔离件39螺纹固定至所述进给缸15。枢转销23进而配合到轴承41中,轴承41安装至支撑驱动头19的基部43。基部43的凹部45设置成容置止挡凸缘47,该止挡凸缘47将所述枢转销23保留在相应的轴承41处。以此方式,在安装期间,基部43可以容易地滑入轴承41之间并且可以借助于螺栓旋紧。这意味着钻凿装置7易于维护,并且在安装或拆卸驱动头19的基部43的情况下进给构件的缸15能够保留在其位置中。
图5a至5c示出了根据本发明的另一方面的用于支撑包括驱动头19的驱动构件13的驱动构件支撑设备49。图5a示出该驱动构件支撑设备49形成为刚架51,该刚架51通过强力螺栓锚固至第一空间9'的岩石隧道底板。架51支撑包括进给构件14的驱动构件13,进给构件14为齿条53和小齿轮55的形式。驱动头19以枢转地且可移除的方式安装在进给构件14处,驱动头19具有电驱动马达57。具有钻钢和钻头61的钻柱59附接至驱动头19,进给构件14通过作用在与齿条53接合的小齿轮55上的电动马达而被沿着箭头P的方向驱动。这样,具有钻头61的钻柱59掘进先导孔直到到达第二空间9”为止。图5b示出当钻头61在第二空间9"中不起作用时钻头61由扩孔刀头63替代,因此,在电驱动马达57使扩孔刀头63旋转的同时进给构件14沿方向P'将钻柱59拉回至第一空间9'。在图5c中示出了在扩孔刀头63被驱使到达第一空间9'之后,驱动头19枢转大约180度,钻钢被重新安装,钻头61也同样被重新安装。这时进给构件14根据箭头P'进给,旋转的钻头61沿方向P'接近第三空间9'",在第三空间9'"中,钻头61将被替换为扩孔刀头63以便扩出回到第一空间9'的第二孔。
图6a至6b示出了根据本发明的另一实施方式的钻凿装置7。根据该实施方式,钻凿装置7设置在隧道中以便首先沿第一方向掘出第一孔,然后沿第二方向掘出第二孔,这种方法也通过描绘在图9b中的流程图示出。受远程控制的车辆1被操作成使钻凿装置7的选定部分定位成使得能够沿径向方向从隧道钻出几米深的孔。将机动车辆1远程控制成使钻凿装置7沿隧道的延伸方向定位在选定位置中。然后将车辆1远程控制为实施钻凿装置7,并且对径向孔施以用于隧道的爆破和扩张的炸药。
图7示出了根据另一实施方式的钻凿装置7,其中,钻凿装置7定位成用于钻凿两个几乎水平的孔65。为了便于驱动头19在紧凑区域中的枢转,驱动马达57'被应用于钻柱59在靠近第一空间9'的隧道壁10处的旋转。进给构件以液压装置(未示出)的形式通过钻柱紧固件来对钻柱59起作用,使得钻柱59沿相反的方向、即来回地进给,进而驱动钻头61。
图8a-8c示出了根据一种实施方式的为枢转机构69的形式的枢转构件37。图8a示出了在第一端部位置V1中的驱动头19。半圆形滑槽板(具有用于缆绳的沟槽的呈半圆状弯曲的板)71刚性地附接至驱动头19。轴承设置为滑动轴承(未示出),该滑动轴承通过滑槽板的轴线布置。牵引线73以其一端与滑槽板71的远侧部联接并且部分地覆盖滑槽板71的方式应用。当驱动头19待被枢转180时,在该端部位置处的锁定被断开并且驱动头19借助于其自身重量呈现图8b所示的位置。牵引线73通过刚性地附接至进给缸15形式的进给构件14的外层表面的牵引设备75张紧,进给缸15在钻凿期间起进给的作用。因此,进给缸15被用于帮助驱动头19枢转到其待被锁定的第二端部位置。在图8c中示出了另一端部位置V2。
图9a示出了根据本发明的一个方面的流程图。第一步骤200包括开始。步骤二202包括将钻凿装置7定位。随后,第三步骤203包括将用于支撑钻凿装置的驱动构件13的钻凿支撑件或驱动构件支撑设备49固定。之后的204为将驱动构件13的马达单元17的驱动头19锁定在第一端部位置。执行对驱动构件13的进给构件14的锁定,该进给构件14例如为液压装置或其他双动式进给装置。驱动头19设置成与分别沿第一方向和第二方向操作的进给构件14相接合。然后,在205中,通过以下方式利用压力掘出第一导孔,即,提供与所述驱动头19接合的钻柱装置(诸如钻钢、钻头61等),所述驱动头19由进给构件14沿趋于掘出第一钻孔的方向驱动。此后,在206中,借助于沿相反方向操作的进给构件实现沿相反方向的扩孔。然后,当已完成第一钻孔的开凿时,将钻柱59与驱动头19拆离,在步骤207中使驱动头19围绕相对于进给构件14的操作方向横向延伸的轴线枢转180度并且将其锁定。之后,在208中,通过设置成与所述驱动头19接合以掘出第二钻孔的钻柱装置(诸如钻钢、钻头61等)利用压力掘出第二导孔。然后,在209中,通过沿相反方向进给而扩大该先导孔。其后,在210中,将钻凿支撑件拆离,以便使驱动构件13能够在第一空间中移动。然后,在211中,选择重新布置或完成。如果选择重新布置的话,则该方法自步骤二重新开始并且重复该程序。
当然,在本发明的另一方面中,可以拆离驱动构件支撑设备49(支撑腿11),并且在巷道中稍微调节整个钻凿装备(包括驱动构件支撑设备49,即,钻凿装置的起重设备7)并将钻凿装备定向成沿第二方向钻凿第二孔,该第二方向可以对应于除相反方向之外的任意方向。例如,可以使起重设备转动(如沿巷道的延伸方向观察)10度并且再次抵住岩石,然后操作人员使驱动头围绕枢转轴线A转动180度。以此方式,实现灵活的钻凿装置7。
图9b示出了根据本发明的一个方面的流程图。第一步骤包括开始300。步骤二302包括将钻凿装置7定位。随后,第三步骤203包括将用于支撑钻凿装置7的驱动构件13的钻凿支撑件或驱动构件支撑设备49固定。之后在304中实现将驱动构件13的马达单元17的驱动头19锁定在第一端部位置。执行对驱动构件13的进给构件14的锁定,该进给构件14例如为液压装置或其他双动式进给装置。然后,在305中,通过旋转钻头上的进给压力掘出第一孔。然后,当已完成第一钻孔的掘出时,使钻头61沿朝向驱动头19的方向反向进给,将钻柱与驱动头19拆离,在步骤306中使驱动头19围绕相对于进给构件14的操作方向横向延伸的轴线枢转180度并且将其锁定。然后,在307中,掘出第二孔。当已钻凿出孔并且钻柱和钻头断开连接时,在308中,将钻凿支撑件拆离并且将钻凿装置7运走。
图9c示出了本发明的一方面。该方法起始于开始401。提供具有液压装置15和驱动头19的驱动构件13。液压装置15与驱动头19协作以使钻头61旋转并且沿着离开或接近钻凿装置7的方向驱动钻头61。在步骤402中,在沿两个相反方向的钻孔之间,将驱动头19枢转180度。最后的步骤403为完成。因此,步骤402包括:提供用于支撑设置在钻凿装置7处的驱动构件13的驱动构件支撑设备49,将驱动头19设置在所述驱动构件13上,该驱动头19设置成与沿第一方向P和第二方向P'中的一者操作的进给构件14相接合,设置与所述驱动头19接合的钻柱装置59,使驱动头19围绕相对于进给构件14的操作运动的方向横向延伸的轴线A枢转。
关于所述驱动头19围绕相对于进给构件的操作运动的方向横向延伸的轴线A枢转的描述包括在两个端部位置之间枢转的驱动头的旋转轴线,其中,旋转轴线的延伸方向与在两个端部位置中的所述操作运动的方向平行。
图10示出了根据本发明的实施方式的控制单元100。在此,示出了设备500的实施方式的图解。参照图2来描述的控制单元100和110包括根据该实施方式的所述设备500。设备500包括非易失性存储器501、数据处理单元502和读写存储器503。非易失性存储器具有第一存储部504,在该第一存储部504中存储有比如为操作系统的计算机程序Pm,以便控制设备500的功能。此外,设备500包括总线控制器、序列通讯端口、输入/输出(I/O)装置、交流/直流(A/D)转换器、日期-时间输入和传输单元,事件计数器和中断控制器(未示出)。非易失性存储器501还具有第二存储部505。
提供了根据实施方式的包括将所述钻凿装置7固定在第一空间9'中的例行程序的计算机程序Pm。程序Pm包括用于调整驱动构件支撑设备49的液压压力从而调节作用在空间9'的岩壁上的夹紧力。程序Pm还包括用于将驱动头19锁定在第一端部位置中的例行程序,其首先作用于驱动马达以使驱动头19枢转,然后将楔子插入到驱动头19的外壳中以用于锁定。在该实施方式中,程序Pm以可执行的方式或以压缩的方式存储在存储器中和/或读写存储器中。
当描述为数据处理单元502执行特定功能时,应当理解为数据处理单元502执行程序Pm的存储在存储器中的特定部分或者该程序的存储在读写存储器503中的某个部分。数据处理单元502可以经由数据总线506与数据端口515通信。非易失性存储器501适于经由数据总线507与数据处理单元502通信。单独的存储器509适于经由数据总线510与数据处理单元502通信。读写存储器503设置成经由数据总线511与数据处理单元502通信。例如,线路L100和线路L10可以连接至数据端口515(见图2)。
当在数据端口515上接收到数据时,该数据被暂时存储在第二存储部505中。当接收到的输入数据被暂时存储时,数据处理单元502准备以如上所述的方式来实施代码的执行。根据实施方式,在数据端口515上接收到的信号包括关于进给构件14的液压缸的当前液压压力的信息。
根据实施方式,在数据端口515上接收到的信号包括与从卡盘处拆离的钻钢、将驱动头枢转180度、将驱动头19锁定以及第一钻钢的附接有关的信息。所述信息能够通过适当的装置测量或者能够通过比如为触摸屏的适当的通信装置手动地输入第一控制单元100。在数据端口515上接收到的信号可以由设备500使用以恰当地控制驱动构件设备49的液压压力。
在此描述的方法的部分可以借助于处理单元110由设备500来实施,该处理单元110运行存储在存储器或读写存储器503中的程序Pm。当设备500运行程序Pm时,本文所描述的方法被执行。
本发明通过随附的权利要求进行详细说明。然而,应当指出的是,本发明不限于在权利要求中具体指出的特征,其他的实施方式以及所描述的实施方式的组合也是可行的。例如,钻凿装置本身可以包括将该装备运输至指定位置的远程控制的车辆。该车辆可以适于自主控制。例如,通信线路可以是诸如为光电通信线路的物理线路,或者是诸如无线连接的非物理线路、例如无线电或微波线路。驱动头的枢转可以被执行大约180度并且将钻凿装置的力向量或针对钻凿的钻凿角度或用途考虑在内。驱动头的枢转可以是完全自动的。钻凿可能涉及天井钻进或希望将一个空间与另外两个空间相连接的其他扩孔钻凿,其中这些空间水平地、竖直地、或介于水平与竖直之间地定位在一个平面中。现今使用用于钻进隧道的被称为天井钻进的技术。天井钻进往往用于掘进位于第一空间、第二空间和第三空间之间的诸如竖井和/或天井的钻孔。在矿井中,位于不同水平面内的空间或水平布置的空间能够通过天井钻进连接以便连通,其中,可以设置通风设备、材料运输或升降设备。通常,首先相对于钻凿装置沿第一方向钻凿先导孔。通过钻凿装置的起重设备能够实现通常所需的巨大进给压力,其中钻凿装置借助于例如将支撑板(夹具)压靠在第一空间的壁上的支承腿而被夹紧。
例如,钻凿装置可以针对所谓的天井钻进进行设置,其中,在第一步骤中,借助于用于先导孔的钻凿的钻头来执行掘进(驱动构件利用压缩力使旋转的驱动头或卡盘进给),并且之后,在第二步骤中,借助于扩孔刀头转向成沿相反方向掘进(驱动构件利用牵引力使旋转的驱动头或卡盘进给)。通过利用起重设备的这种适当确定的推拉功能,仅需要使驱动头针对沿相反方向(或者在适当调整起重架之后沿任意其他方向)钻凿的新的推进进行枢转,而不需要使整个钻凿装置转向,否则这样会很浪费时间。
双动式液压缸被操作成沿第一方向推动旋转的驱动头(包括卡盘)进而牵动钻柱,该钻柱包括设置在其最外端的钻头。这产生了沿所述第一方向推动钻头的进给力(压力)。一旦钻头达到了其目标并且在第二空间内不起作用,则将钻头更换成扩孔刀头,然后借助于双动式液压缸沿相反方向拉动钻柱并且将牵引力传递至扩孔刀头,该扩孔刀头将孔扩成最终直径。钻柱可以具有带有钻钢、钻杆、钻管等的部段,这些部段随后基于进给方向而被添加或者被移除。
进给构件14的操作运动的方向的描述为例如液压缸驱动/进给钻凿装置的驱动头以进行钻凿钻孔时所沿的方向。进给构件的操作运动沿与驱动头的旋转轴线大致平行的方向执行。
驱动头围绕相对于进给构件的操作方向或驱动头的进给方向横向延伸的枢转轴线或旋转轴线枢转的描述意味着驱动头从第一端部位置枢转至第二端部位置。这两个端部位置为如下位置,即,当驱动头锁定在这些端部位置中时,驱动头的旋转轴线将平行于(或至少大致平行于)进给构件的所述操作方向延伸。
替代性地,根据本发明的方面的钻凿装置可以远程控制,其中,与钻凿装置相隔一段距离的、例如来自地面的操作人员可以控制驱动头的枢转过程。根据另一替代方案,钻凿装置可以是设置有钻凿装置的远程控制的车辆,其中,操作人员将车辆远程控制至打算钻凿的位置进行钻凿并且然后返回。在另一替代方案中,钻凿装置包括承载体,该承载体可以是自主的,其中,操作人员仅需要启动该过程,而该过程将会自行持续至结束。

Claims (12)

1.一种关于钻凿装置(7)的方法,所述钻凿装置(7)包括驱动构件支撑设备(49),所述驱动构件支撑设备(49)用于对设置在所述钻凿装置(7)处的驱动构件(13)进行固定,其中,所述驱动构件(13)沿操作方向(R)操作,所述方法包括:
-提供适于与钻柱装置(59)接合的具有旋转轴线(22)的驱动头(19),其中,所述驱动头(19)设置成与分别沿第一方向(P)和第二方向(P')操作的进给构件(14;15)协作;
-使所述驱动头(19)能够相对于所述驱动构件支撑设备(49)和所述进给构件(14;15)围绕相对于所述操作方向(R)横向延伸的枢转轴线(A)枢转;
-使所述驱动头从第一可固定端部位置(V1;26)枢转至第二可固定端部位置(V2;28),在所述第一可固定端部位置(V1;26)处,所述驱动头的所述旋转轴线(22)与所述操作方向(R)平行并且所述进给构件(14;15)沿所述第一方向(P)驱动所述驱动头(19),在所述第二可固定端部位置(V2;28)处,所述驱动头的所述旋转轴线(22)与所述操作方向(R)平行并且所述进给构件(14;15)沿所述第二方向(P')驱动所述驱动头(19),其中,所述第一方向(P)和所述第二方向(P')是相反的。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述驱动头(19)的枢转步骤被执行为围绕所述枢转轴线(A)枢转180度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在定位有所述钻凿装置(7)的第一空间(9')与第二空间(9”)之间掘出第一钻孔,并且在所述第一空间(9')与第三空间(9”')之间掘出第二钻孔。
4.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法,其中,使所述驱动头(19)围绕所述枢转轴线(A)枢转的步骤由马达或者手动地或者半手动地实现。
5.一种用于采矿的钻凿装置(7),包括驱动构件支撑设备(49)和具有旋转轴线(22)的驱动头(19),所述驱动构件支撑设备(49)用于对设置在所述钻凿装置(7)处的驱动构件(13)进行固定,其中,所述驱动构件(13)沿操作方向(R)操作,所述驱动头(19)适于与钻柱装置相接合,其中,所述驱动头(19)设置成与分别沿第一方向(P)和第二方向(P')操作的进给构件(14;15)协作,其特征在于:
所述驱动头(19)相对于所述驱动构件支撑设备(49)和所述进给构件(14;15)枢转地设置以便围绕相对于所述操作方向(R)横向延伸的枢转轴线(A)在第一端部位置(V1;26)与第二端部位置(V2;28)之间旋转,
在所述第一端部位置(V1;26)中,所述驱动头的所述旋转轴线(22)设置成平行于所述操作方向(R)并且所述进给构件(14;15)设置成沿所述第一方向(P)驱动所述驱动头(19),
在所述第二端部位置(V2;28)中,所述驱动头的所述旋转轴线(22)设置成平行于所述操作方向(R)并且所述进给构件(14;15)设置成沿所述第二方向(P')驱动所述驱动头(19),以及
所述第一方向(P)和所述第二方向(P')是相反的,其中,所述钻凿装置能够沿所述第一方向和所述第二方向钻凿。
6.根据权利要求5所述的钻凿装置,其中,所述驱动头(19)经由齿轮箱联接至驱动马达(17、57),所述驱动头(19)、所述齿轮箱和所述驱动马达(17、57)共同构成可枢转单元。
7.根据权利要求5或6所述的钻凿装置,其中,所述进给构件(14)与所述驱动头(19)均设置成通过加压流体驱动。
8.根据权利要求5至6中的任一项所述的钻凿装置,其中,在所述驱动头(19)与所述进给构件(14;15)之间设置有枢转构件(29、37、69)。
9.根据权利要求8所述的钻凿装置,其中,所述枢转构件(29、37、69)至少包括枢转销(23),所述枢转销刚性地安装至所述进给构件(14)并且所述驱动头(19)能够轴颈式附接至所述枢转销(23)。
10.根据权利要求5至6中的任一项所述的钻凿装置,其中,分别沿所述第一方向(P)和所述第二方向(P')操作的所述进给构件(14)包括至少两个双动式缸(15),所述驱动头(19)以可移除的方式附接在所述至少两个双动式缸(15)之间并且能够在可锁定的所述第一端部位置与可锁定的所述第二端部位置之间枢转。
11.根据权利要求10所述的钻凿装置,其中,可锁定的所述第一端部位置和可锁定的所述第二端部位置由一系列螺栓设置。
12.一种车辆,包括根据权利要求5至11中的任一项所述的钻凿装置。
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