CN105247167A - 模块化切割头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于硬岩开采应用的切割头(10)。所述切割头(10)可包括基座构件(20)、驱动衬套(31、131)、多个工具支撑件(40)以及多个切割钻头载体(50)，所述基座构件(20)具有旋转轴线(12)和沿所述旋转轴线(12、112)延伸的中心孔(30、130)，所述驱动衬套(31、131)布置在所述中心孔(30、130)内且配置成从驱动装置向所述基座构件(20、120)传递扭矩，所述多个工具支撑件(40)以可释放的方式绕所述旋转轴线(12)同心地布置，所述多个切割钻头载体(50)附接到所述多个工具支撑件(40)中的每一个。当所述多个切割钻头(60)中的至少一个磨损时，包括磨损切割钻头(60)的所述工具支撑件(40)可以由包括新切割钻头(60)的新工具支撑件(40)更换。

Description

模块化切割头

技术领域

本发明通常涉及一种用于硬岩开采应用的模块化切割头，尤其是，涉及一种具有用于支撑多个切割钻头的多个可更换工具支撑件的模块化切割头。

背景技术

在硬岩开采应用中，通常使用，例如采石机来获取长壁中的硬岩材料，或使用，例如岩石掘进机来在地下矿井中形成巷道。采石机和岩石掘进机都可包括至少一个可旋转滚筒，所述至少一个可旋转滚筒可配备有至少一个可旋转的切割头。切割头可配置成支撑多个切割钻头，所述多个切割钻头进而配置成与硬岩接合，用于获取硬岩材料。可旋转的滚筒相对于机器架的高度可以通过转臂来调整。

可旋转的切割头可包括圆锥形主体，所述圆锥形主体具有与所述主体一体形成的切割钻头载体。因此，已知的切割头可制成整体单元，其中磨损的切割钻头可用新制造的切割钻头来更换。切割钻头由切割钻头载体可旋转且可拆卸地支撑。

例如，EP2208856A2公开了一种具有多个用于获取地下材料的切割钻头的切割头。

US2011/0089747A1涉及一种切割钻头固位组件，所述切割钻头固位组件包括切割钻头保持器，所述切割钻头保持器接纳切割钻头且具有延伸到支撑件中的孔中的柄。切割钻头保持器的柄部具有由凹口限定的表面，所述凹口与固位销选择性地配合。

US2010/0001574A1公开了一种用于铣削和/或钻孔切割材料的设备，具体而言用于开采岩石、矿物或煤，其中工具滚筒绕滚筒轴线可旋转地安装在滚筒载体上，其中在从工具滚筒突出的端部承载切割工具的多个工具轴可旋转驱动地安装，工具轴中的至少两个可由公共的齿轮驱动器和公共的驱动元件来驱动。

一种用于铣削切割岩石、矿物或其他材料的设备从WO2012/156841A2获知。所公开的设备包括两个工具滚筒，所述两个工具滚筒并排以成对布置可旋转地安装在滚筒载体上且分别设置有支撑切割工具的多个工具载体。

US3326307A公开了一种锥形凿岩牙轮钻头，其具有外围凹口以及紧紧位于所述凹口中的环形带，所述环形带绕其外围表面具有一连串径向延伸的切割齿。

US4162104A公开了一种具有全向移动的切割臂并配备多个切割头的切割机，其中切割机的储油器安装在切割臂内，且通过用于切割机的马达的水冷却系统进行冷却。

从US3614164A获知一种用于在动力头或开采机驱动的链条上安装开采工具切割钻头及其保持块的转接器。所述转接器包括块转接器，块转接器具有适用于附接到保持块的基座部分以及从其大致垂直地延伸的突出部。

US1847981A公开了一种分节式滚刀，其包括以下的组合：主轴、具有用于将其旋转地保持在主轴端部的适当位置的装置的锥点段、在主轴上位于点段后部的切割器段(所述主轴具有环形凹槽)以及位于环形凹槽中由点段的一部分保持的段环。

从US2008/0164073A1获知一种劣化组件。工具具有工作部，其中至少一个冲击尖端钎焊到碳化物延伸部。碳化物延伸部具有形成在基座端的腔，且适用于与切割元件组件的柄组件互锁。

本发明至少部分地旨在改善或克服现有系统的一个或多个方面。

发明内容

根据本发明的一个方面，用于硬岩开采应用的切割头可以包括锥形基座构件，所述基座构件具有旋转轴线且包括沿着旋转轴线延伸的中心孔，其中驱动衬套可以布置在中心孔内，且可以配置成从驱动装置向基座构件传递扭矩。切割头还可以包括附接到多个环形工具支撑件的每个的多个环形工具支撑件，该环形工具支撑件围绕旋转轴线以可释放的方式同心地布置，以及附接到多个环形工具支撑件的每个的多个切割钻头载体，其中多个切割钻头载体的每个配置成可旋转地支撑切割钻头。切割头还可以包括至少一个防旋转机构，所述至少一个防旋转机构安装到基座构件，且配置成防止基座构件与至少一个工具支撑件之间的相对运动。

根据本发明的另一方面，用于硬岩开采应用的切割头可包括基座构件，所述基座构件具有旋转轴线，并包括多个绕旋转轴线延伸的台阶和沿旋转轴线延伸的中心孔。多个台阶中的每一个均可提供工具支撑件接纳部分。基座构件还可包括驱动衬套，所述驱动衬套布置在中心孔内并配置成将扭矩从驱动装置传递给基座构件和多个环形工具支撑件，其中多个环形工具支撑件中的每一个可绕旋转轴线以可释放的方式同心地布置在工具支撑件接纳部分处。基座构件还可包括附接到多个环形工具支撑件中的每一个的多个切割钻头载体。多个切割钻头载体的每一个均可配置成可旋转地支撑多个切割钻头载体。

根据本发明的另一方面，一种用于装配切割头的方法可包括：设置圆锥形状的基座构件，所述基座构件具有旋转轴线，并包括沿旋转轴线延伸的中心孔；以及将驱动衬套定位在中心孔内，其中驱动衬套配置成将扭矩从驱动装置传递给基座构件。所述方法还可包括：围绕圆锥形状基座构件布置多个环形工具支撑件，多个环形工具支撑件中的每一个均包括配置成支撑多个切割钻头的多个切割钻头载体；通过设置配置成防止基座构件和至少一个工具支撑件之间的相对运动的至少一个防旋转机构，将多个环形工具支撑件可旋转地锁定到基座构件；以及将多个环形工具支撑件中的至少一个固定到基座构件。

根据本发明的另一方面，一种用于装配切割头的方法可包括以下步骤：设置具有旋转轴线并包括绕旋转轴线延伸的多个台阶的基座构件。多个台阶中的每一个均可提供工具支撑件接纳部分。所述方法还可包括以下步骤：将驱动衬套定位在中心孔内，其中驱动衬套可配置成将扭矩从驱动装置传递给基座构件。所述方法还可包括在多个工具支撑件接纳部分处布置多个环形工具支撑件。多个环形工具支撑件中的每一个均可包括配置成可旋转地支撑多个切割钻头的多个切割钻头载体。所述方法还可包括以下步骤：将多个环形工具支撑件中的至少一个固定到基座构件。

在一些实施例中，基座构件可包括大致圆锥形状，所述圆锥形状具有顶部和第二部分，顶部具有第一直径，第二部分具有第二直径并且相对于旋转轴线与顶部相对，其中第一直径可比第二直径小。

在一些其它实施例中，由多个切割钻头载体可旋转地支撑的每一个或一些切割钻头可由多个切割钻头载体非拆卸地支撑。

在一些其它实施例中，多个工具支撑件的每一个或一些可包括：布置在工具支撑件的第一端面侧处的至少一个工具支撑件凹槽，和/或布置在工具支撑件的第二端面侧处的至少一个工具支撑件突出部，其中第二端面侧可与第一端面侧相对。

在一些其它实施例中，防旋转机构可包括附接到圆锥形状的基座构件侧表面的至少一个滑键，其中至少一个滑键可配置成接合至少一个工具支撑件。

在一些其它实施例中，至少一个工具支撑件可包括配置成与至少一个滑键相匹配的至少一个滑键槽。

在一些其它实施例中，至少一个工具支撑件可包括至少一个锁定元件凹槽，其中防旋转机构还可包括至少一个锁定元件，所述至少一个锁定元件部分地布置在至少一个锁定元件凹槽内并配置成防止相邻工具支撑件之间的相对运动，特别是相邻工具支撑件之间的转动。优选地，至少一个锁定元件可具有基本上球形的形状，并且至少一个锁定元件凹槽可具有至少部分地对应于球形的基本上半球形的形状。

通过以下的说明和附图，本发明的其它特征和方面将清晰可见。

附图说明

图1是示例性公开的模块化切割头的透视图；

图2是模块化切割头的基座构件的剖视图；

图3是包括图2的基座构件和根据第一实施例的多个可更换工具支撑件的切割头的剖视图；

图4是包括基座构件和根据第二实施例的多个可更换工具支撑件的另一切割头的剖视图；

图5是图1的切割头的俯视图；

图6是根据第一实施例的工具支撑件的透视图；

图7是沿图6的线VII-VII的图6的工具支撑件的剖视图；

图8是根据第二实施例的工具支撑件的俯视图；

图9是与工具支撑件一体形成并支撑可旋转切割钻头的切割钻头载体的剖视图；

图10是另一示例性模块化切割头的透视图；

图11是沿图10的线XI-XI所截取的图10的模块化切割头的剖视图；

图12是沿图11的线XII-XII所截取的图10的模块化切割头的剖视图；

图13是图10的模块化切割头的基座构件的透视图；

图14是根据另一实施例的工具支撑件的透视图；以及

图15是图14的工具支撑件的另一透视图。

具体实施方式

以下是本发明的示例性实施例的详细描述。本文所描述以及在附图中示出的示例性实施例意在教导本发明的原理，使本领域技术人员能够在不同的环境、针对不同的应用实施和使用本发明。因此，示例性实施例不是用来，也不应视为对专利保护范围的限制性描述。而是，专利保护的范围应当由所附的权利要求书限定。

本发明可部分基于以下实现：提供具有模块化配置的切割头可增加切割头的效率，因为支撑磨损切割钻头的工具支撑件可由支撑新切割钻头的新工具支撑件完全更换。在这种情况下，切割钻头的更换可能是不必要的，其可能要进行些努力，这样切割钻头可能由于灰尘和岩石或者煤炭碎片而被卡在滞留位置。至少一个完整工具支撑件的更换可因此减少切割机的停工时间并因此可减少成本。

本发明还可部分基于以下实现：提供具有基座构件以及可释放地安装到切割头的多个工具支撑件的切割头可增加整个切割头的灵活性，因为支撑多个切割钻头的多个工具支撑件可根据需要相对于基座构件定位。因此，例如，基座构件可用于右旋切割头以及左旋切割头，这取决于切割头相对于多个工具支撑件的特定布置。

本发明还可部分基于以下实现：具有示例性公开的模块化切割头，有可能提供具有不同适当材料的基座构件或工具支撑件，以实现对于，例如，强度的要求。因此，基座构件可包括不同于切割钻头载体的材料，所述基座构件比，例如，切割钻头载体暴露于更小的机械应力。

本发明还可部分地基于以下实现：由于可更换工具支撑件，切割钻头可以由切割钻头载体非拆卸地支撑。这可以使可拆卸切割钻头的保持系统变得不必要，从而可以减小整个切割头的复杂性。

下文中结合附图对示例性公开的模块化切割头的特征进行了详细描述。参照图1，示出了具有旋转轴线12的切割头10的透视图。切割头10包括基座构件20、多个工具支撑件40、附接到工具支撑件40的多个切割钻头载体50，以及多个切割钻头60。多个切割钻头60中的每个都可由多个切割钻头载体50中的一个可旋转地支撑。

在图1中，切割头10具有四个工具支撑件，即第一工具支撑件41、第二工具支撑件42、第三工具支撑件43和第四工具支撑件44。第一、第二、第三及第四工具支撑件41、42、43、44相对于旋转轴线12同心地布置在基座构件20上。

基座构件20还可以包括沿旋转轴线12延伸贯穿基座构件20的中心孔30(同样见图2)。中心孔30配置成接纳驱动衬套31，驱动衬套31接纳来自驱动单元的扭矩并将该扭矩传递给基座构件20，从而传递给多个工具支撑件40和配置成与岩石相接合的多个切割钻头60。

如图1进一步所示，多个切割钻头60中的每个可以相对于旋转轴线12具有特定取向。将参照图5描述多个切割钻头60的特定取向。

如图1所示，多个切割钻头载体50中的每个通过例如焊接附接至多个工具支撑件40。在一些实施例中，多个切割钻头载体50中的每个或一些可以与多个工具支撑件40形成一体。

现在参照图2，更详细地示出了基座构件20的剖视图。如图2所示，基座构件20包括大致呈圆锥的形状，并且具有多个台阶21，即第一台阶22、第二台阶24、第三台阶26和第四台阶28。多个台阶21中的每个都围绕旋转轴线12周向延伸。

第一台阶22具有第一高度H1、内径d1和外径d2，由此限定了第一工具支撑件接纳部分23。第二台阶24具有第二高度H2、内径d2和外径d3，由此限定了第二工具支撑件接纳部分25。第三台阶24具有第三高度H3、内径d3和外径d4，由此限定了第三工具支撑件接纳部分27。第四台阶24具有第四高度H4、内径d4和外径d5，由此限定了第四工具支撑件接纳部分29。因此，基座构件20包括圆锥形阶梯式构型，且由于基座构件20不会暴露到高机械应力，因此它可以由例如灰口铸铁、铸钢或锻钢制成。

基座构件10的中心孔30包括配置成接纳驱动衬套31的驱动衬套接纳部分32(见图3)。驱动衬套接纳部分32可包括具有第一直径d1的孔及直径小于第一直径d1的圆锥形凹槽。圆锥形凹槽可配置成使驱动衬套31相对于旋转轴线12居中。驱动衬套31以驱动方式连接至驱动装置(附图中未明示)，例如电动马达或具有齿轮单元的液压马达等以驱动切割头10。

通过压入操作使驱动衬套31附接在驱动衬套接纳部分32内，从而防止驱动衬套31相对于基座构件20旋转。为使切割头10附接至驱动装置，可通过开口34将螺丝(未示出)从顶部插入，且螺丝头可布置在中心孔段36内。

如图2所示，驱动衬套接纳部分32包括与驱动衬套31的阶梯式构型相对应的阶梯式构型。驱动衬套接纳部分32的直径可以与第一直径D1相对应。然而，在一些实施例中，驱动衬套接纳部分32可包括其它任意适于接纳驱动衬套31并将扭矩从驱动装置传递给切割头10的直径。

多个台阶21中的每个包括至少一个中心孔38，其配置成接纳与多个工具支撑件40中的一个相接合的销39(参见图3)。具体地，如图2所示，多个台阶21中的每个包括四个绕着基座构件20的圆周对称布置在每个台阶上的中心孔38(图2示出了其中两个)。

基座构件20还包括第一固定孔72和第二固定固定孔74。第一固定孔72和第二固定孔74均配置成分别接纳固定装置，例如与第一工具支撑件41接合以使其固定于基座构件20上的螺丝。然而，在一些实施例中，可以设置两个以上或两个以下的固定孔螺丝72、74来将多个工具支撑件40固定至基座构件20。

基座构件20还包括位于切割头10底部部分的围绕旋转轴线12延伸的环形密封槽80。环形密封槽80配置成容纳密封环(图中未示)以密封至切割机的连接。

现在参照图3，更详细地示出了包括图2的基座构件20和附接到基座构件20的多个工具支撑件40的切割头10的剖视图。在图3中，第一工具支撑件41设置在第一台阶22的第一工具支撑件接纳部分23处。第二工具支撑件42设置在第二台阶24的第二工具支撑件接纳部分25处。第三工具支撑件43设置在第二台阶24的第二工具支撑件接纳部分27处。第四工具支撑件44设置在第四台阶28的第二工具支撑件接纳部分29处。

具体而言，各个台阶22、24、26和28的内径d1、d2、d3和d4对应于工具支撑件41、42、43和44的内径，使得多个工具支撑件40中的每一个固定地布置在相应工具支撑件接纳部分23、25、27和29处。

第一工具支撑件41的外径D1大于第二台阶24的内径d2，使得第一工具支撑件41与第二工具支撑件42重叠。类似地，第二与第三工具支撑件42与43的外径D2与D3分别大于相应内径d3与d4，使得第二工具支撑件42与相邻的第三工具支撑件43重叠。第四工具支撑件44的外径D4小于直径d5，使得第四工具支撑件44不从基座构件20轴向突出。一般而言，工具支撑件的外径可以大于相邻的下工具支撑件的内径，使得上工具支撑件可以与下工具支撑件重叠。

同样如图3所示，由于与相邻工具支撑件的重叠，第一工具支撑件41接合第二工具支撑件42，第二工具支撑件42接合第三工具支撑件43，且第三工具支撑件43接合第四工具支撑件44。

具体地，多个工具支撑件40中的每一个包括至少一个工具支撑件凹槽46和至少一个工具支撑件突出部48。参照图6至图8，更详细地描述了多个工具支撑件40的接合，及工具支撑件的特定构型。

如图3所示，切割头10还包括固定机构70。在图3中，根据第一实施例的固定机构70包括延伸穿过第一固定孔72的第一固定螺丝73和延伸穿过第二固定孔74的第二固定螺丝75。第一固定螺丝73和第二固定螺丝75都与多个工具支撑件40中最上面的工具支撑件中的相应螺纹接合，最上面的工具支撑件为图3中的第一工具支撑件41。具体而言，最上面的工具支撑件包括最小的内径d1和外径D1。

由于多个重叠的工具支撑件40相互接合，且通过紧固第一固定螺钉73和第二固定螺钉75，其他工具支撑件，即第二工具支撑件42、第三工具支撑件43和第四工具支撑件44，也可以紧固到基座构件20。

然而，在一些实施例中，多个工具支撑件40可以不相互重叠。在这种情况下，基座构件20可以包括附加固定孔。例如，基座构件20可以包括用于分别接纳f工具支撑件和固定螺丝的两个固定孔，所述固定螺丝配置为将多个工具支撑件中的每一个紧固到基座构件20。在这种情况下，多个工具支撑件40中的每一个可以无需拆卸例如位于上方的至少一个工具支撑件，而进行更换。

多个工具支撑件40相互间的具体布置由销39限定。每个销39可以进一步配置为接纳来自切割钻头60的任何轴向或径向力并且将其传送至基座构件20，诸如例如，来自驱动装置的驱动力。

现在参照图4，更详细地示出了固定机构70的第二实施例。已经参照图3介绍和解释的其他部件被提供有与图3中所用的相同的附图标记。

图4的固定机构70包括设置在基座构件20的顶部处的锁定螺母螺纹76和与锁定螺母螺纹76相接合的锁定螺母78。锁定螺母78接触并固定第一工具支撑件41到基座构件20，第一工具支撑件41是最上面的工具支撑件并且具有最小的内径d1和外径D1。由于重叠的工具支撑件40相互接合，并且通过紧固锁定螺母78，其他工具支撑件，即第二工具支撑件42、第三工具支撑43以及第四工具支撑44，也可以紧固到基座构件20。

在第三实施例中(在附图中没有明确示出)，卡扣式螺母连接件可以用于将最上面的工具支撑件固定至基座构件20。

现在参照图5，示出了切割头10的俯视图。切割头10包括多个工具支撑件40。每一工具支撑件40包括支撑多个切割钻头60(图5中未明确示出)的切割钻头载体50。

具体而言，第一工具支撑件41包括至少一个第一切割钻头载体51，第二工具支撑件42包括至少一个切割钻头载体52，第三工具支撑件43包括至少一个切割钻头载体53并且第四工具支撑件44包括至少一个切割钻头载体54。多个切割钻头载体51、52、53和54中的每一个与多个工具支撑件40中的相应工具支撑件41、42、43和44一体形成。在一些实施例中，多个切割钻头载体50中的每一个或一些可以固定地或可释放地附接到多个工具支撑件40中的相应工具支撑件。

如图5进一步所示，多个工具支撑件40中的每一个包括绕旋转轴线12对称布置的六个切割钻头载体。然而，在一些实施例中，多个工具支撑件40中的每一个或一些可以包括多于或少于六个的切割钻头载体50，切割钻头载体50还可以绕旋转轴线12对称地，或在某些情况下，不对称地布置。

多个切割钻头载体50和因而多个切割钻头60相互如图5所示地布置。具体而言，多个切割钻头载体50被分成六组切割钻头载体。在下面进行更加详细地描述六组切割钻头载体中的两组，即第一组切割钻头载体61和第二组切割钻头载体62。然而，参照第一组切割钻头载体61和第二组切割钻头载体62描述的相同特征可以类似地应用于其他组的切割钻头载体。

如图5所示，第一组切割钻头载体61包括具有纵向轴线81的切割钻头载体51，具有纵向轴线82的切割钻头载体52，具有纵向轴线83的切割钻头载体53，和具有纵向轴线84的切割钻头载体54。特别是，纵向轴线81、纵向轴线82、纵向轴线83、纵向轴线84也可以是由切割钻头载体51、切割钻头载体52、切割钻头载体53、切割钻头载体54支撑的相应切割钻头的纵向轴线。

第一纵向轴线81可与第二纵向轴线82形成角度α。类似地，第二纵向轴线82也可与第三纵向轴线83形成角度α，并且第三纵向轴线83也可与第四纵向轴线84形成角度α。角度α可以在，例如，大约从10°至20°的范围内。

然而，在一些实施例中，第一纵向轴线81、第二纵向轴线82、第三纵向轴线83和第四纵向轴线84之间的角度可以不相同，并且因此，可以是不同的角度。

进一步，在第一组切割钻头载体61的切割钻头载体51的纵向轴线81和第二组切割钻头载体62的切割钻头载体51’的纵向轴线81’之间形成角度β。角度β可以在，例如，大约从50°至70°的范围内。在一些实施例中，如果多个切割钻头载体50对称地布置在多个工具支撑件40中的每一个处，角度β可以为360°/n，其中n是相应工具支撑件处切割钻头的数量。

应当注意，切割钻头载体的数量在多个工具支撑件40之间也可以变化。例如，第一工具支撑件41可包括六个切割钻头载体，并且因而包括六个切割钻头，然而第二工具支撑件42可包括多于或者少于六个的切割钻头载体，并且因而包括多于或者少于六个的切割钻头。

参照图6至图9，更加详细地描述了工具支撑件的示例性实施例，例如，第一工具支撑件41。如上面已经描述，第一工具支撑件41包括六个切割钻头载体50。然而，在一些实施例中，第一工具支撑件41也可包括多于或者少于六个的切割钻头载体50。

参照图6，示出了第一工具支撑件41的透视图。工具支撑件41包括环形主体90和多个切割钻头载体50，每一个切割钻头载体50支撑多个切割钻头60中的一个。多个切割钻头60中的每一个由多个切割钻头载体50中的一个可旋转地支撑。如图6所示，工具支撑件41包括工具支撑件凹槽46，诸如例如，围绕环形主体90周向延伸的工具支撑件凹槽。

参照图7，示出了沿着图6的线VII-VII的第一工具支撑件41的剖视图。如图所示，环形主体90包括第一端面侧92、与第一端面侧92相对的第二端面侧94、外侧表面和内侧表面。第一端面侧92面向基本上呈圆锥形状的基座构件20的顶部(例如，见图2)，而第二端面侧94面向顶部的相对侧。根据本发明，多个切割钻头载体50附接到第一端面侧92。如图7所示，多个切割钻头载体50在第一端面侧92与环形主体90一体形成。

环形主体90包括基本上矩形的横截面。然而，在一些实施例中，环形主体90可以包括任何其他适当的横截面形状，诸如例如，圆形横截面、椭圆形横截面或正方形横截面。

如图7示出为围绕环形主体90周向延伸的凹槽的工具支撑件凹槽46也布置在第一端面侧92处。工具支撑件凹槽46相对于多个对称布置的切割钻头载体50向内布置。

另外，如图7所示，工具支撑件41还包括从第二端面侧94延伸的工具支撑件突出部48。工具支撑件突出部48在图7中示出为在其最外端处围绕环形主体90周向延伸的环形轴环。因而，工具支撑件突出部48相对于多个对称布置的切割钻头载体60向外布置。

工具支撑件41还包括至少一个孔96，孔96配置成接纳销39(见图3)并且当工具支撑件41在第一步骤22(见图2)位于相应工具支撑件接纳部分23处时，孔96与基座构件20的至少一个中心孔38对齐。

应当注意，工具支撑件凹槽46和工具支撑突出部48的位置也可以与图7所示的配置不同。例如，工具支撑件凹槽46可以布置在第二端面侧94，而工具支撑突出部48可以布置在第一端面侧92。另外，独立于以上所述，工具支撑件凹槽46可以相对于多个对称布置的切割钻头载体60向外布置，而工具支撑突出部48可以相对于多个对称布置的切割钻头载体60向内布置。

参照图3，工具支撑件41的工具支撑突出部48配置成接合第二工具支撑件42的工具支撑件凹槽，而同时第一工具支撑件41至少部分地与第二工具支撑件42重叠。因此，工具支撑突出部48的形状可对应于容纳工具支撑突出部48的相应工具支撑件凹槽的形状。

互相接合的工具支撑件凹槽46与工具支撑突出部48的配置并不限于如图7所示的配置。例如，图8中所示的至少一个工具支撑件凹槽47可以由一个孔构成，而至少一个工具支撑突出部49可以由从第二端面侧94突出的一个销构成。相应的工具支撑件凹槽47和工具支撑突出部49的位置都可以由多个切割钻头载体50和多个切割钻头60的所需取向来限定。

另外如图8所示，工具支撑件41还包括上面已经提到的孔96，用于接纳销39。

现在参见图9，更详细地示出了多个切割钻头载体50中的一个，例如图5的切割钻头载体51。切割钻头载体51可旋转地支撑切割钻头载体盲孔56中的切割钻头60。因此，切割钻头60的直径可以实质上小于切割钻头载体盲孔56的直径。

切割钻头载体盲孔56也可以包括底切部分58，底切部分58布置在切割钻头载体盲孔56的底部，即布置在切割钻头载体盲孔56的最深部分。切割钻头60包括底部部分64和切割部分66，其配置成接合将被提取的材料。

切割钻头60可以非拆卸地由切割钻头载体51支撑，使得切割钻头60在基本上对应于底切部分58的其底部部分包括加宽的直径。从而防止切割钻头60脱离切割钻头载体51，即掉出切割钻头载体盲孔56。但应当再次注意，切割钻头60仍由切割钻头载体51可选择地支撑。

另外如图9所示，切割钻头60的旋转轴线可与基座构件20的相应台阶(图9中水平点划线所示)的一个平坦表面形成角γ。角γ可以位于，例如，约20°至45°的范围内。

下面将详细地描述将切割钻头60装配到切割钻头载体51的示例性过程。首先，最初包括基本上为圆柱形的切割钻头60可被加热到适于使切割钻头60机械变形的预定温度。然后，切割钻头60的底部部分64被引入切割钻头载体盲孔56，使得底部部分64至少部分地突出到底切部分58中。优选地，底部部分64被引入切割钻头载体盲孔58内，直到切割钻头60的底部部分64到达切割钻头载体盲孔56的最深点，具体地讲是底切部分58的最深点。

通过沿纵向轴线81的方向施加压缩力到切割钻头60上，切割钻头60的底部部分64可以变形，直到底部部分64至少部分地采用底切部分58的形状。因此，切割钻头60非拆卸地安装到切割钻头载体51上，同时仍然可绕纵向轴线81旋转。多个工具支撑件40中的每一个可以包括，例如，经受住高机械应力的高强度钢。

图10至图15示出了模块化切割头110另一示例性实施例。明确地说，关于图1至9所描述的特征在适当情况下确实也至少部分地适用于图10至图15所示的实施例。

参照图10，示出了具有旋转轴线112的另一模块化切割头110的透视图。切割头110包括基座构件120(参见图11至图13)、多个工具支撑件140、附接到工具支撑件140的多个切割钻头载体150以及多个切割钻头(未示出)。多个切割钻头的每一个由多个切割钻头载体150中的一个可旋转地支撑。

在图10中，示出了切割头110具有四个工具支撑件，即第一工具支撑件141、第二工具支撑件142、第三工具支撑件143和第四工具支撑件144。第一、第二、第三和第四工具支撑件141，142，143，144绕着旋转轴线112同心地布置并附接到基座构件120。然而，模块化切割头110可以包括少于或多于四个的工具支撑件140。

如图10进一步所示，切割头110包括至少一个油嘴111，其附接到例如第四工具支撑件144。至少一个油嘴111配置成将诸如润滑脂等润滑物质提供至安装有切割头110的工具滚筒(图中未示出)与旋转切割头110之间形成的中间空间，以下将详细描述。

参照图11，其示出了沿图10的线XI-XI截取的图10的切割头110的剖视图。基座构件120可包括沿旋转轴线112延伸穿过基座构件120的中心孔130。中心孔130包括驱动衬套131，其接纳来自驱动单元的扭矩并将该扭矩传递到基座构件120，且因此传递给多个工具支撑件140和配置成接合岩石的多个切割钻头。

如图11进一步所示，多个切割钻头中的每一个都可具有相对于旋转轴线112的特定取向。多个切割钻头的特定取向参照图5示出并描述。

如图11所示，多个切割钻头载体150中的每一个都通过，例如焊接而附接到多个工具支撑件140。在一些实施例中，多个切割钻头载体150中的每个或一些可与多个工具支撑件140一体形成。

基座构件120包括基本呈圆锥的形状且为工具支撑件140提供体现为接触表面的圆锥形侧表面121。环形工具支撑件141、142、143、144的每个内部分在相对于旋转轴线112的对应轴向位置处都基本对应于圆锥形状的基座构件120的外径。环形工具支撑件140将参照图14和图15进行更加详细地描述。

基座构件120的中心孔130包括与基座构件120一体形成的驱动衬套131。然而，类似于图2的基座构件20，基座构件120还可包括配置成接纳单独形成的驱动衬套131的驱动衬套接纳部分。驱动衬套接纳部分然后可配置成参照图2的驱动衬套接纳部分32描述的那样。

为了将切割头110附接到驱动装置，螺丝114可从顶部插入穿过开口134。螺丝114可由对应螺纹(未示出)接纳，所述螺纹形成在也接合驱动衬套131的驱动装置中。

切割头110还包括防旋转机构，其配置成防止至少一个工具支撑件140和基座构件120之间的相对运动，尤其防止至少一个工具支撑件140和基座构件120之间的旋转运动。例如，防旋转机构包括至少一个滑键138，其附接到基座构件120的侧表面121。如图11示例性所示，滑键138通过，例如，至少一个螺丝固定到基座构件120。然而，在进一步的示例中，至少一个滑键138可通过，例如，焊接、胶粘或其它固定装置固定到基座构件。在一些实施例中，至少一个滑键138可与基座构件120一体形成。

在本文所述的示例性实施例中，三个滑键138在相对于旋转轴线112的相同轴向位置处绕侧表面121的圆周对称地附接到基座构件120(具体参见图13)。在一些实施例中，可能具有少于或多于三个绕侧表面121的圆周布置的滑键138。在一些另外实施例中，滑键138可相对于旋转轴线112布置在不同轴向位置处。

在优选实施例中，至少一个滑键138附接到基座构件120，使得其纵向轴线与旋转轴线112相交。因此，具有大体矩形形状的至少一个滑键138沿侧表面121基本上从上向下延伸。在一些实施例中，至少一个滑键138可倾斜地附接在侧表面121处，使得接合滑键138的至少一个工具支撑件140可部分螺合到基座构件120上。

至少一个滑键138配置成接合至少一个工具支撑件140，以防止基座构件140和至少一个工具支撑件140之间的相对运动。如图11所示，滑键138接合第三工具支撑件143，使得第三工具支撑件143在圆周方向上被锁定，且因此被防止相对于基座构件120的旋转。

参照图12，其示出了沿图11的线XII-XII截取的剖视图。如图12所示，防旋转机构还包括多个锁定元件139，其布置在相应工具支撑件141、142、143、144之间的接口处。锁定元件139配置成防止两个相邻工具支撑件140之间的相对运动。在图12所示的示例性实施例中，基本上呈滚珠形式的三个锁定元件139设置在两个相邻工具支撑件140之间的每个接口处。在一些其它实例中，可能具有少于或多于三个设置在两个相邻工具支撑件140之间的每个接口处的锁定元件139。

通过设置包括至少一个滑键138的防旋转机构并结合在两个相邻工具支撑件140之间的相应接口处的至少一个锁定元件139，防止了工具支撑件140相对于基座构件120的旋转运动。因此，可确保切割头110的正确操作。

锁定元件139并不限于如图12所示的滚珠形式。在一些实施例中，锁定元件139可包括任何合适形状(诸如，例如，立方体形、多边形或棱锥形)，以防止相邻工具支撑件140之间的相对旋转运动。

锁锁定元件139被插入对应锁定凹槽196中，锁定凹槽196形成在环形工具支撑件140的第一端面侧192和第二端面侧194中(参见图14和图15)，这意味着锁定元件139并不是固定地附接到相应工具支撑件140中的一个。

还如图12所示，油嘴111固定在油嘴孔113上，油嘴孔113设置在第四工具支撑件144处并且相对于旋转轴线112倾斜地延伸。油嘴111配置成为中心孔130和外部之间的中间空间提供润滑脂。因此，润滑脂可充当例如防尘罩，防止任何污物(例如煤物质)从外部进入中心孔130，而污物从外部进入中心孔130将会影响切割头110的正确操作。

类似于图3和图4的实施例，切割头110还包括固定机构170，固定机构170类似于图4的固定机构70。图12的固定机构170包括设置在基座构件20的顶部处的锁定螺母螺纹176，以及接合锁定螺母螺纹176的锁定螺母178。

图13示出了示例性基座构件120的透视图。如在图13中可以看出，三个滑键138绕着侧表面121的圆周对称地布置。

参照图14和图15，示出了示例性工具支撑件140的两个透视图。具体地，为了示例性说明，图14和图15示出了第二工具支撑件142的透视图。但是，关于工具支撑件142描述的特征可类似地适用于关于内径和外径的尺寸上不同的工具支撑件141、工具支撑件143和工具支撑件144，工具支撑件141、工具支撑件143和工具支撑件144。

工具支撑件142包括环形主体190和多个切割钻头载体150(图14和图15中未明确示出)，每个切割钻头载体150支撑多个切割钻头中的一个。环形主体190包括第一端面侧192、与第一端面侧192相对的第二端面侧194、包括角度面107的外侧表面部分，以及内侧表面193。第一端面侧192可以为远离工具滚筒的上端面侧，而第二端面侧194可以为面向工具滚筒的下端面侧。

环形工具支撑件142包括内部分191，内部分191在相对于旋转轴线112的相应轴向位置处提供了基本上与基座构件120的侧表面121对应的圆锥形侧内表面193。侧表面193包括至少一个滑键槽195，滑键槽195配置成与至少一个滑键138匹配。具体地说，滑键槽195的数量与滑键138的数量相对应。在图14和图15所示的示例性实施例中，设置了对称地布置在内部分193处的三个滑键槽195。滑键槽195取向成使得其取向基本上与滑键138的取向相对应。因此，滑键槽195的纵向轴线基座构件120的旋转轴线112相交。

在一些实施例中，在滑键138倾斜地取向的情况下，滑键槽195可相应地倾斜地取向成使得工具支撑件142可至少部分地螺合到基座构件120上，用于将滑键槽195匹配至滑键138。

在第一端面侧192处，环形主体190包括至少一个锁定凹槽196，锁定凹槽196基本上对应于至少一个锁定元件139。在图14和图15所示的实施例中，三个锁定凹槽196设置成基本上半球形凹槽196，其在第一端面侧192处形成在环形主体190中(见图15)。类似地，三个锁定凹槽196也设置成基本上半球形凹槽196，其在第二端面侧194处形成在环形主体190中(见图14)。在一些实施例中，锁定凹槽196可具有基本上与锁定元件139的形状相对应的另一形状。

由于工具支撑件141、142、143、144安装至基座构件120，至少第三工具支撑件143的滑键槽195与滑键138相接合，使得相对于基座构件120的至少第三工具支撑件143的旋转运动被锁定。通过进一步设置插入到多个锁定凹槽196中的多个锁定元件139，进一步防止了相邻工具支撑件140之间的旋转运动。因此，实现了工具支撑件140相对于彼此并且相对于基座构件120的限定的取向和位置。

类似于图7，每个工具支撑件140可包括工具支撑件突出部48(诸如，例如，环形轴环)，以及工具支撑件凹槽46(诸如，例如，环形槽)(图14和图15中未示出)。工具支撑件突出部48和工具支撑件凹槽46分别形成在第一端面侧92处和第二端面侧94处，并且配置成分别与相邻的工具支撑件140的工具支撑件突出部48和工具支撑件凹槽46匹配。

多个切割钻头载体150例如在角度面197处附接到环形主体190。在一些实施例中，多个切割钻头载体150可在平面角表面198处附接到环形主体190。

在其它示例性实施例中，图1至图4的阶梯形基座构件20还可包括至少一个滑键，其附接到基座构件20或与之一体形成。具体地说，滑键接着可垂直地设置在一个台阶处。在这类实施例中，类似于图14和图15的环形工具支撑件140，环形工具支撑件40可包括在其内侧表面处的至少一个滑键槽，所述滑键槽与滑键相对应，从而防止基座构件20和至少一个工具支撑件40之间的旋转运动。

工业实用性

下面，参考图1至图15描述了示例性公开的切割头10的示例性操作。

在操作期间，包括至少一个示例性公开的切割头10、110的可旋转切割滚筒可旋转至少一个切割头10、110中的每一个，用于在地下矿井中获取岩石、煤或矿物。具体地，驱动装置通过驱动衬套31、131将扭矩传递至切割头10、110。由于多个切割钻头60由多个切割钻头载体50、150可旋转地支撑，切割钻头60与，例如，岩石的接合时间很短，这可减小对于切割钻头60的机械应力。

然而，在一定时间之后，且由于持续的机械应力，切割钻头60可被磨损，使得它们需由新切割钻头60更换。在示例性公开的模块化切割头10、110下，有可能完全更换支撑磨损切割钻头60的工具支撑件40、140。

例如，在磨损切割钻头位于第三工具支撑件43、143的情况中，固定螺丝73、75被拧松，使得第一工具支撑件41、142和第二工具支撑件42、143可从基座构件20、120拆卸。然后，第三工具支撑件43、143由支撑新切割钻头60的新工具支撑件更换。随后，第一工具支撑件41、141和第二工具支撑件42、143位于基座构件20、120上且通过紧固固定螺丝73、75而固定到基座构件20、120。

在一些实施例中，切割钻头60可由切割钻头载体50、150可拆卸地支撑。在这种情况下，有可能用另一个支撑新切割钻头的工具支撑件更换相应的工具支撑件，而不是单独地更换磨损切割钻头60。然后，当切割机再次操作时，被拆卸的工具支撑件的磨损切割钻头60可被新切割钻头60更换。这可减少切割机的停工时间，因为更换完整的工具支撑件可比更换每个磨损切割钻头需要更少的时间。因此，可提高切割机的效率。

虽然本文描述了本发明的优选实施例，但在不背离下列权利要求书的范围的情况下可以做出改进和修改。

Claims (21)

1.一种用于硬岩开采应用的切割头(10、110)，其包括：

基座构件(20、120)，其具有旋转轴线(12、112)并且包括沿所述旋转轴线(12、112)延伸的中心孔(30、130)；

驱动衬套(31、131)，其布置在所述中心孔(30、130)中并且配置成将扭矩从驱动装置传递至所述基座构件(20、120)；

多个环形工具支撑件(40、140)，所述多个环形工具支撑件(40、140)的每一个以能够释放的方式围绕所述旋转轴线(12、112)同心地布置；

多个切割钻头载体(50、150)，其附接到所述多个环形工具支撑件(40、140)的每一个，所述多个切割钻头载体(50、150)的每一个配置成能够旋转地支撑切割钻头(60)。

2.根据权利要求1所述的切割头(10、110)，其还包括至少一个防旋转机构(39、139)，所述至少一个防旋转机构(39、139)安装到所述基座构件(20、120)并且配置成阻止所述基座构件(20、120)与至少一个工具支撑件(40、140)之间的相对运动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的切割头(110)，其中所述防旋转机构(39、139)包括附接到具有圆锥形状的所述基座构件(20)的侧表面(121)的至少一个滑键(138)，所述至少一个滑键(138)配置成接合至少一个工具支撑件(140)。

4.根据权利要求3所述的切割头(110)，其中至少一个工具支撑件(140)包括配置成与所述至少一个滑键(138)相匹配的至少一个滑键槽(195)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的切割头(110)，其中所述至少一个工具支撑件(140)包括至少一个锁定元件凹槽(196)，所述防旋转机构(39、139)还包括部分地布置在所述至少一个锁定元件凹槽(196)中且配置成阻止相邻的工具支撑件(140)之间的相对运动的至少一个锁定元件(139)。

6.根据权利要求5所述的切割头(110)，其中所述至少一个锁定元件(139)为滚珠，并且所述至少一个锁定元件凹槽(196)是与所述滚珠至少部分对应的半球形凹槽。

7.根据前述权利要求中任一项所述的切割头(10)，其中

所述基座构件(20)包括绕所述旋转轴线(12)延伸的多个台阶(21)，所述多个台阶(21)的每一个提供工具支撑件接纳部分(23、25、27、29)，和/或

所述多个工具支撑件(40)的每一个以能够释放的方式绕所述旋转轴线(12)同心地布置在相关联的工具支撑件接纳部分(23、25、27、29)。

8.根据权利要求7所述的切割头(10)，其中所述多个台阶(23、25、27、29)的每一个包括配置成接纳中心销(39)的至少一个中心孔(38)，所述中心销(39)配置成相对于所述旋转轴线(12)将所述各个工具支撑件(40)定位在所述工具支撑件接纳部分(21)处。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的切割头(10)，其中所述基座构件(20)具有大致圆锥形状，所述圆锥形状包括具有第一直径(d1)的顶部和具有第二直径(d5)的第二部分，且所述第二部分相对于所述旋转轴线(12)与所述顶部相对，所述第一直径(d1)小于所述第二直径(d5)。

10.根据权利要求9所述的切割头(10)，其中所述多个台阶(21)的每一个包括对应于多个环形工具支撑件(40)的每一个的内径(d1、d2、d3、d4)的不同直径(d1、d2、d3、d4)。

11.根据前述权利要求中任一项的所述切割头(10、110)，其还包括至少一个固定机构(70、170)，所述固定机构(70、170)配置成将所述多个工具支撑件(40)的至少一个牢固地固定至所述基座构件(20)。

12.根据权利要求11所述的切割头(10、110)，其中所述固定机构(70、170)包括至少一个固定孔(72、74)，所述固定孔(72、74)延伸贯穿所述基座构件(20、120)且配置成接纳固定螺丝(73、75)，所述固定螺丝(73、75)接合所述多个环形工具支撑件(40、140)的至少一个。

13.根据权利要求11所述的切割头(10、110)，其中所述固定机构(70、170)包括锁定螺母螺纹(76、176)和锁定螺母(78、178)，所述锁定螺母螺纹(76、176)布置在所述基座构件(20、120)处，而所述锁定螺母(78、178)配置成接合所述锁定螺母螺纹(76、176)，从而将所述多个环形工具支撑件(40、140)的至少一个固定至所述基座构件(20、120)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的切割头(10、110)，其还包括多个切割钻头(60)，所述多个切割钻头(60)的每一个非拆卸地由所述多个切割钻头载体(50、150)中的一个支撑。

15.根据前述权利要求中任一项所述的切割头(10、110)，其中所述多个环形工具支撑件(40)的每一个相互接合。

16.根据权利要求15所述的切割头(10)，其中所述多个环形工具支撑件(40)的每一个包括至少一个工具支撑件凹槽(46)和/或工具支撑件突出部(48)，所述工具支撑件凹槽(46)布置在所述环形工具支撑件(40)的第一端面侧(92)，所述工具支撑件突出部(48)布置在所述环形工具支撑件(40)的第二端面侧(94)，所述第二端面侧(94)与所述第一端面侧(92)相对，所述至少一个工具支撑件凹槽(46)配置成接合相邻工具支撑件(40、140)的所述至少一个工具支撑件突出部(48)。

17.一种用于装配切割头(10、110)的方法，其包括：

提供基座构件(20、120)，所述基座构件(20、120)具有旋转轴线(12、120)且包括沿所述旋转轴线(12、112)延伸的中心孔(30、130)；

将驱动衬套(31、131)定位在所述中心孔(30、130)内，所述驱动衬套(31、131)配置成从驱动装置向所述基座构件(20、120)传递扭矩；

围绕所述基座构件(20、120)布置多个环形工具支撑件(40)，所述多个环形工具支撑件(40、140)的每一个包括配置成支撑多个切割钻头(60)的多个切割钻头载体(50、150)；以及

将所述多个环形工具支撑件(40、140)的至少一个固定至所述基座构件(20、120)。

18.根据权利要求17所述的方法，其还包括通过提供至少一个防旋转机构(39、139)将所述多个环形工具支撑件(40、140)能够旋转地锁定至所述基座构件(20、120)，所述至少一个防旋转机构(39、139)配置成防止所述基座构件(20、120)和至少一个工具支撑件(40、140)之间的相对运动。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其还包括：

向所述基座构件(20)提供围绕旋转轴线(12)延伸的多个台阶(21)，所述多个台阶(21)的每一个提供工具支撑件接纳部分(23、25、27、29)；以及

将所述多个环形工具支撑件(40)布置在所述多个工具支撑件接纳部分(23、25、27、29)处。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其还包括将多个切割钻头(60)能够旋转地和非拆卸地安装至所述多个切割钻头载体(50、150)。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中将所述多个环形工具支撑件(40、140)的至少一个固定至所述基座构件(20、120)包括通过延伸穿过所述基座构件(20、120)中的至少一个固定孔(72、74)并且接合所述多个环形工具支撑件(40、140)中的至少一个的至少一个固定螺丝(73、75)将所述环形工具支撑件(40、140)的至少一个固定至所述基座构件(20、120)。