CN110036176B - 用于安装钻头的方法、装置和保持器 - Google Patents

Abstract

本文中描述了用于凿岩的方法(100)、装置(21)和保持器(17)。该方法(100)包括以下步骤：通过使用第一臂部(9)将设置在第一钻凿单元(11)处的钻杆(3)朝向安置在适于保持至少两个钻头的固定地设置的保持器(17)中的钻头(1)对准(101)成使得钻杆的旋转轴线(Ab)与钻头(1)的旋转轴线(Ak)基本一致，其中，允许第一钻凿单元(11)相对于保持器(17)自由运动；将钻杆(3)朝向钻头(1)轴向向前地移位(103)至钻杆(3)的允许安装钻头(1)的第一位置；将钻头(1)安装(105)在钻杆(3)上；以及将钻杆(3)轴向向后地移位(107)至第二位置，在第二位置中，钻头(1)已经被从保持器(17)移除。

Description

用于安装钻头的方法、装置和保持器

技术领域

本发明涉及可以用于例如采矿业的设备。更具体地，本发明涉及用于安装适于凿岩、例如与挖隧道相结合的凿岩的钻头的方法和装置，并且涉及能够用于这种安装的保持器。

背景技术

在挖隧道或者在矿井中作业时，需要钻孔以便将炸药放置到孔中。山地钻凿通常使用专门设计的适于采矿和挖隧道的机器来实施。一轮钻击中的钻孔的数量可以根据基岩而变化。在较硬的岩石中挖隧道时，可能需要钻凿达70个井洞来进行爆破。坚硬的基岩会导致钻头在钻凿中快速磨损并且需要被更换以被重新磨削。钻头在其需要被更换之前通常只能钻1到2个孔。

以往，磨损钻头的更换由操作者手动执行。在手动更换的情况下，钻孔机必须被关闭，而这会干扰操作过程。手动更换也会对执行更换的操作者造成损害。

最近，已经开发了许多解决方案来使钻头的更换自动化。这些解决方案通常使用工具箱(magzine)和在更换时操作工具箱的运动的复杂设备。已知解决方案的缺点在于它们通常包括许多移动部件，这导致因这些移动部件在它们所用到的非常苛刻且多尘土的环境中的增大的故障风险而造成的增大的停机风险。

发明内容

因此，本发明的目的是提高凿岩操作的可靠性。

根据本发明的一方面，该目的是通过用于将钻头安装在位于凿岩机处的钻杆上的方法来实现的，该凿岩机包括基部单元和以可自由移动的方式附接至基部单元的第一臂部。换句话说，第一臂部经由例如第一臂部的一个端部安装至基部单元，使得第一臂部的相反端部能够相对于基部单元自由移动。

凿岩机包括以可自由移动的方式附接至所述第一臂部的第一钻凿单元。因此，第一钻凿单元在第一臂部处安装成使得第一钻凿单元能够相对于第一臂部自由移动。

第一钻凿单元包括钻杆、框架和用于使所述钻杆相对于所述框架沿着钻杆的旋转轴线轴向移动的进给装置。因此，钻杆是可以移动的、即钻杆相对于框架的位置能够借助于进给装置而沿着钻杆的旋转轴线改变。

该方法包括以下步骤：

通过使用第一臂部部将第一钻凿单元朝向位于构造成保持至少两个钻头的固定地设置的保持器中的钻头对准成使得钻头的旋转轴线与钻头的旋转轴线基本一致，其中，允许第一钻凿单元相对于保持器自由运动。

因此，保持器是固定地设置的，这意味着保持器固定地安装至支承件并且因此能够在保持器的组装期间相对于支承件保持在基本相同的位置。这样简化了保持器的设计和附接。由于允许第一钻凿单元相对于保持器自由运动，因而第一钻凿单元相对于保持器的位置可以自由改变、即第一钻凿单元能够相对于保持器自由移动，并且由此第一钻凿单元能够以简单有效的方式且以高精度被朝向钻头引导。

此外，因为该方法包括借助于第一臂部将第一钻凿单元朝向钻头引导成使得钻杆的旋转轴线与钻头的旋转轴线基本一致的步骤，所以第一钻凿单元相对于保持器的位置能够借助于第一臂部来改变，使得第一钻凿单元和因此钻杆被朝向钻头引导。以这种方式，钻杆能够借助于第一臂部以高精度且以简单有效的方式被朝向钻头引导。由此，消除了根据现有技术方法的将钻杆相对于钻头对准所需的复杂设备的需求，这是因为第一臂部用于将第一钻凿组件并因此将钻杆与定位在固定地设置的保持器中的钻头对准。

此外，该方法包括：

将钻杆朝向钻头轴向向前地移位至钻杆的允许安装钻头的第一位置，

将所述钻头安装在所述钻杆上，以及

将所述钻杆轴向向后地移位至第二位置，在第二位置中，钻头已经被从所述保持器移除。这意味着钻头通过钻杆随后向后移动至其他位置而离开固定地设置的保持器。因此，钻头能够通过几个简单的步骤安装在钻头上。

因此，提供了一种凿岩方法，该方法使得能够在不需要多个移动部件的情况下以简单有效的方式安装钻头。以这种方式，能够提高凿岩的可靠性，因为较少的移动部件意味着较低的停机风险。因此，上述目的得以实现。

例如，该方法可以包括选择要安装在钻杆上的钻头。这意味着钻头能够从位于保持器中的多个钻头来选择。这样就可以提前决定要安装保持器中的哪个钻头。

根据一些实施方式，凿岩机包括以可自由移动的方式附接至基部单元的第二臂部，该保持器安装在第二臂部处。换句话说，第二臂部通过例如另一臂部的一个端部固定地安装至基部单元，使得该另一臂部的相反端部能够相对于基部单元自由移动。因为保持器能够安装在以可自由移动的方式附接至基部单元的另一臂部上，所以保持器相对于基部单元的位置能够借助于第二臂部来改变。因此，保持器相对于第一臂部的位置也能够借助于第二臂部来改变，这有助于将第一钻凿单元并由此将钻杆相对于保持器定位，因为第一臂部和第二臂部两者都能够用于将钻杆朝向安装在保持器中的钻头对准。

例如，钻杆可以包括外螺纹，并且钻头可以包括对应的内螺纹，其中，将钻头安装在钻杆上的步骤可以包括将钻头拧紧在钻杆上。因此，钻头能够以简单有效的方式安装在钻头上。

该方法还可以例如包括通过第一臂部将钻头带回到保持器中，从而将钻头从钻杆拆卸下来。

根据本发明的第二方面，上述目的还可以通过用于将钻头安装在钻杆上的凿岩装置来实现，该凿岩装置包括以可自由移动的方式附接至基部单元的第一臂部、以可自由移动的方式附接至第一臂部的第一钻凿单元，其中，第一钻凿单元包括钻杆、框架和用于使钻杆相对于框架沿着钻杆的旋转轴线轴向移位的进给装置。此外，该装置包括固定地设置的保持器，该固定地设置的保持器构造成保持至少两个钻头，其中，允许第一钻凿单元相对于保持器自由运动，并且控制单元设置成：

通过第一臂部将第一钻凿单元相对于位于固定地设置的保持器中的钻头对准成使得钻杆的旋转轴线与钻头的旋转轴线基本一致；将钻杆朝向钻头轴向向前地移位至钻杆的允许安装钻头的第一位置；将钻头附接至钻杆并将钻杆轴向向后地移位至第二位置，在第二位置中，钻头已经被从保持器移除。

保持器是固定安装的，这意味着保持器固定至支承件并且因此在保持器的组装期间相对于支承件保持在基本相同的位置。因为允许第一钻凿单元相对于保持器自由运动，所以第一钻凿单元相对于保持器的位置能够自由改变、即第一钻凿单元能够相对于保持器自由移动。

此外，因为该装置包括控制单元，该控制单元设计成借助于第一臂部将第一钻凿单元相对于钻头对准成使得钻杆的旋转轴线与钻头的旋转轴线基本一致，所以第一钻凿单元相对于保持器的位置能够借助于第一臂部来改变，使得第一钻凿单元和因此钻杆借助于第一臂部被朝向钻头引导。以这种方式，钻杆能够通过第一臂部以简单有效的方式且以高精度被朝向钻头引导。这消除了对根据已知方法的将钻杆相对于钻头对准所需的复杂设备的需求。

因此，提供了一种凿岩装置，通过该凿岩装置实现了上述目的。

该装置可以例如包括以可自由移动的方式附接至基部单元的第二臂部，其中，保持器安装在第二臂部处。换句话说，另一臂部通过例如该另一臂部的一个端部附接至基部单元，使得该另一臂部的相反端部能够相对于基部单元自由移动。因为保持器能够安装在以可自由移动的方式附接至基部单元的另一臂部上，所以保持器相对于基部单元的位置能够借助于第二臂部来改变。因此，保持器相对于第一臂部的位置也能够借助于第二臂部来改变，这有助于将第一钻凿单元并由此将钻杆相对于保持器定位，因为第一臂部和第二臂部两者都能够用于将钻杆朝向安装在保持器中的钻头对准。

根据一些实施方式，该装置包括以可自由移动的方式设置在第二臂部处的第二钻凿单元。因此，第二臂部可以用于钻孔。

根据本发明的另一方面，上述目的能够通过适用于凿岩的保持器来实现，该保持器包括壳体和适于接纳至少两个钻头的内部部件，其中，内部部件适于在运输时保持至少两个钻头并且允许将每个钻头安装在钻杆上。换句话说，保持器的内部部件适于防止所述至少两个钻头在运输期间离开保持器且同时允许所述至少两个钻头中的至少一个钻头从保持器移除以用于安装在钻杆上。因此，实现了适于凿岩的保持器，这有助于钻头的运输并且使得能够将钻头中的一些钻头安装在钻杆上。

因此，提供了能够用于凿岩等的保持器，借助于该保持器简化了安装钻头的过程。

根据一些实施方式，例如，内部部件设置成抵抗旋转运动并且允许在将这些钻头安装在钻杆上时钻头相对于内部部件轴向移位。由此防止在安装钻头时钻头在内部部件内旋转，同时允许在组装期间钻头沿着钻头旋转轴线从保持器轴向移出。以这种方式，有助于将钻头安装在钻杆上。

内部部件可以例如包括挠性材料、比如橡胶。因此，由于挠性材料，内部部件的形状可以改变。

内部部件可以例如包括至少两个开口，其中，每个开口设置成接纳对应的钻头，每个开口具有比对应的钻头的最大直径小的直径。因此，当钻头被安置在保持器中时实现了内部部件与钻头之间的摩擦力，该摩擦力有助于例如在运输期间将钻头保持在保持器中且同时允许钻头从保持器轴向移动。

附图说明

根据以下参照附图提供的一个或多个实施方式的详细描述将容易地理解本主题的其他方面，包括其他方面的特定特征和优点。

图1是安装在移动式凿岩机处的用于凿岩的装置的侧视图，

图2是图1中的装置的立体图，该装置包括两个臂部以及保持器，

图3是图2中的保持器的立体图，

图4是根据图2和图3的保持器的侧视图，以及

图5是示出了凿岩方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明，在附图中示出了示例性实施方式。然而，本发明不应被认为是限于所描述的实施方式的。在下面的描述中，对应的特征和细节具有相同的附图标记。

图1示出了用于凿岩的装置21，该装置21包括以可自由移动的方式附接至基部单元7的第一臂部9和以可自由移动的方式附接至第一臂部9的第一钻凿单元11。可自由移动的附接是指允许沿多个不同方向和/或围绕多个旋转轴线移动的联接。根据图1中所示的实施方式，第一臂部9借助于第一接头2附接至基部单元7。第一接头2设置成使得第一臂部9能够绕旋转轴线A1、A2和A3旋转。图1的轴线A2被示出为垂直于附图的平面延伸。第一臂部9绕旋转轴线A1、A2和A3的旋转能够借助于液压缸或气压缸来控制，以绕相应的旋转轴线旋转。为了简化起见，图1中仅示出一个缸4。

如图1中所示，钻凿单元11以可自由移动的方式附接在第一臂部9处。这可以借助于第二接头6来完成。第二接头6设置成使得钻凿单元11能够绕旋转轴线A4、A5和A6旋转。图1中的轴线A5也被示出为垂直于附图的平面延伸。钻凿单元11绕旋转轴线A4、A5和A6的旋转能够借助于液压缸或气压缸来控制，以绕相应的旋转轴线旋转。为了简化起见，图1中仅示出一个这样的缸8。

根据图1中所示的实施方式，装置21安装在包括轮的移动式凿岩机5上。装置21可以安装在例如包括履带的凿岩机处。在一些情况下，装置21可以安装在平台处或直接安装在基岩处。

第一钻凿单元11包括钻杆3、框架13和用于使钻杆3相对于框架13沿钻杆的旋转轴线Ab轴向移位的进给装置15。钻杆3的轴向位移可以例如借助于链10或线材来实现，所述链10或线材连接至安装有钻杆3的滑板12和用于驱动链10的缸(未示出)。这种进给装置在本领域中是常见的，因此不再详细描述。以这种方式，钻杆3可以借助于进给装置15轴向移动。图1中还示出了钻头1安装在钻杆3上。

图2示出了图中1所示的用于凿岩的装置21。根据图2中的一些实施方式，装置21包括以可自由移动的方式附接至基部单元7的第一臂部9、以可自由移动的方式附接至第一臂部9的第一钻凿单元11、以可自由移动的方式附接至基部单元7的第二臂部19、以及以可自由移动方式设置在第二臂部19处的第二钻凿单元23。如图2中所示，保持器17安装在第二臂部19处并且更具体地安装在第二钻凿单元21处。作为替代性实施方式，保持器17可以直接安装在第二臂部19处、或第一臂部9处、或诸如牢固安装在基岩中的支柱或类似物的基部处。当保持器安装在上述基部处时，所述基部必须固定至基岩，使得基部在操作期间和钻头的安装期间能够抵抗所受到的力。

根据图2以及图1中所示的一些实施方式，第一臂部9包括借助于接头14枢转地铰接至彼此的两个部件。图2中的第二臂部19也包括以与第一臂部9类似的方式设置的两个部件。替代性地，第一臂部9和第二臂部19可以包括仅一个部件或多于两个的部件，并且装置21通常在这方面不受限制。

如图2中所示，第一钻凿单元11借助于第一臂部9被朝向位于固定地设置的保持器17中的钻头1引导成使得钻杆3的旋转轴线Ab与钻头1的旋转轴线Ak基本一致。因此，钻杆3已相对于钻头1定位，以便将钻头1安装在钻杆3上。装置21借助于控制装置25来控制。控制装置25可以例如包括连接至用于控制该装置的液压系统或气动系统(未示出)的电子部件。该控制可以手动完成或者也可以被编程并且完全自动完成。

因为根据图2中所示的一些实施方式的保持器17安装在第二钻凿单元23处，所以有助于将钻杆3相对于保持器17定位，因为钻杆的旋转轴线Ab与钻头1的旋转轴线Ak基本一致时的位置、因此用于将钻头1安装在钻杆3上的位置可以借助于第一臂部9、第一钻凿单元11、第二臂部19和第二钻凿单元23的运动来实现。与例如WO0061907中提出的已知技术相比，这增加了将钻杆3相对于保持器17定位时的灵活性和可接近性。第二钻凿单元23能够以与第一钻凿单元11安装在第一臂部9处的方式类似的方式、即以可自由移动的方式安装在第二臂部19处。替代性地，保持器17能够借助于控制装置(未示出)来安装，该控制装置允许保持器17相对于第二钻凿单元23或相对于安装有该保持器的基部移动。第二臂部19和第二钻凿单元23可以例如分别与第一臂部9和第一钻凿单元11类似的方式构造。

图3更详细地示出了图2中的保持器17。保持器17包括壳体25和适于接纳至少两个钻头1的内部部件27。这是可能的，因为内部部件27包括至少两个开口29、31，其中，每个开口29、31设置成接纳对应的钻头1。壳体25还包括至少两个开口33、35，所述至少两个开口33、35适于与内部部件27的所述至少两个开口29、31配合，以使得能够接纳相应的钻头。图3中的保持器包括用于将保持器附接、即安装在基部处的附接部分37。壳体25由例如金属材料或适于采矿环境的塑料材料制成。内部部件27包括挠性材料、比如橡胶或合适的塑料材料。

每个开孔29、31具有比安置在对应的开口中的对应的钻头1的最大直径d2小的直径d1。因此，在相应开孔的内表面与相应钻头的外表面之间提供了摩擦力。这些摩擦力使得更容易地将钻头保持在保持器中，从而防止钻头在例如运输或其他处理期间从保持器滑出或摇出。

第二直径d2与第一直径d1之间的差可以例如在5mm至10mm之间。这意味着在将钻头安置在保持器17中、并且更具体地安置在保持器17的内部部件27中时，钻头在内部部件的挠性材料变形期间被压入到内部部件27的开口中。由于内部部件包括挠性材料，因而内部部件27、并且更具体地供定位钻头的开口适应于钻头尺寸。以这种方式，在内部部件27与位于内部部件27中的钻头之间产生上述摩擦力。这些摩擦力的大小取决于第二直径d2与第一直径d1之间的差，使得差越大，摩擦力越大。

如上所述，内部部件包括至少两个开口29、31，其中，每个开口29、31设置成接纳对应的钻头1。开口29、31可以形成为具有相同的直径或不同的直径。这也适用于要被安置在保持器17中的钻头。因此，钻头可以具有相同的外径或不同的外径。因此，具有不同尺寸和/或不同特性的钻头能够被安置在保持器17中。

例如，从图3中所示的壳体25的位置中观察，内部部件27可以通过将内部部件27从上方插入到壳体25中而被安置在壳体25中。替代性地，壳体25可以包括可打开的盖(未示出)，内部件27可以通过该盖被安置到保持器17的壳体25中。

替代性地，内部部件27可以构造成使得钻头由磁力、比如电磁力保持。内部部件27可以例如包括位于所述开口29、31内侧的凹槽，以便在将钻头安置在相应的开口中时提供根据卡口连接原理的联接。

图4示出了图2和图3中所示的保持器17的侧视图，其中，在保持器17中安置有多个冠状部。根据图4，钻杆3已经定位成使得钻杆的旋转轴线Ab与钻头1的旋转轴线Ak基本一致。当钻头1要被安装在钻杆3上时，钻杆3沿朝向保持器17的方向w轴向地位移。保持器17可以例如包括止挡板39，该止挡板39安装成防止当将钻头1安装在钻杆上或将钻头安置在保持器17中时钻头沿方向w从保持器移出。如前所述，钻杆3可以包括例如具有外径dy的外螺纹。对应的钻头可以包括具有内径di的对应的内螺纹，以使得钻头能够安装在钻杆3上。

图5示出了用于凿岩的示例性方法100。方法100能够通过例如控制单元(未示出)来实施。

方法100包括：

通过使用第一臂部将第一钻凿单元朝向位于构造成保持至少两个钻头的固定地设置的保持器中的钻头对准101成使得钻头的旋转轴线与钻头的旋转轴线基本一致，其中，允许第一钻凿单元相对于保持器自由运动，

将钻杆朝向钻头轴向向前地移位103至钻杆的允许安装钻头的第一位置，

将钻头安装105在钻杆上，以及

将钻杆轴向向后移位107至第二位置，在第二位置中，所述钻头已经被从保持器移除。

方法100可以包括选择109要安装在钻杆上的钻头。

此外，该方法可以包括通过第一臂部将钻头带回111到所述保持器中，从而将钻头从钻杆拆卸下来。

Claims (13)

1.一种用于将钻头(1)安装在位于凿岩机(5)处的钻杆(3)上的方法(100)，所述凿岩机(5)包括基部单元(7)和以可自由移动的方式附接至所述基部单元(7)的第一臂部(9)，所述凿岩机(5)包括第一钻凿单元(11)、框架(13)和进给装置(15)，所述第一钻凿单元(11)以可自由移动的方式附接至所述第一臂部(9)并且具有所述钻杆(3)，所述进给装置(15)用于使所述钻杆(3)相对于所述框架(13)沿着所述钻杆的旋转轴线(Ab)轴向移动，该方法包括以下步骤：

a)通过使用所述第一臂部(9)将所述第一钻凿单元(11)朝向位于构造成保持至少两个钻头的固定地设置的保持器(17)中的所述钻头(1)对准(101)成使得所述钻杆的旋转轴线(Ab)与所述钻头(1)的旋转轴线(Ak)基本一致，其中，允许所述第一钻凿单元(11)相对于所述保持器(17)自由运动，

b)将所述钻杆(3)朝向所述钻头(1)轴向向前地移位至所述钻杆(3)的允许安装所述钻头(1)的第一位置，

c)将所述钻头(1)安装(105)在所述钻杆(3)上，以及

d)将所述钻杆(3)轴向向后地移位至第二位置，在所述第二位置中，所述钻头(1)已经被从所述保持器(17)移除。

2.根据权利要求1所述的方法，包括选择(109)要安装在所述钻杆(3)上的所述钻头(1)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述凿岩机(5)包括第二臂部(19)，所述第二臂部(19)以可自由移动的方式附接至所述基部单元(7)，所述保持器(17)安装在所述第二臂部(19)处。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钻杆(3)包括外螺纹，并且所述钻头(1)包括对应的内螺纹，其中，所述将所述钻头(1)安装(105)在所述钻杆(3)上的步骤包括将所述钻头(1)拧紧在所述钻杆(3)上。

5.根据权利要求1或2所述的方法，包括通过所述第一臂部(9)将所述钻头(1)带回(111)到所述保持器(17)中，以将所述钻头(1)从所述钻杆(3)拆卸。

6.一种用于将钻头(1)安装在钻杆(3)上的凿岩装置(21)，所述凿岩装置(21)包括：

-第一臂部(9)，所述第一臂部(9)以可自由移动的方式附接至基部单元(7)，

-第一钻凿单元(11)，所述第一钻凿单元(11)以可自由移动的方式附接至所述第一臂部(9)，其中，所述第一钻凿单元(11)包括所述钻杆(3)、框架(13)和进给装置(15)，所述进给装置(15)用于使所述钻杆(3)相对于所述框架(13)沿着所述钻杆的旋转轴线(Ab)轴向移位，

-固定地设置的保持器(17)，所述保持器(17)构造成保持至少两个钻头，其中，允许所述第一钻凿单元(11)相对于所述保持器(17)自由运动，以及

-控制单元，所述控制单元设置成：

通过所述第一臂部(9)将所述第一钻凿单元(11)相对于位于所述保持器(17)中的所述钻头(1)对准成使得所述钻杆的旋转轴线(Ab)与所述钻头(1)的旋转轴线(Ak)基本一致，

将所述钻杆(3)朝向所述钻头(1)轴向向前地移位至所述钻杆(3)的允许安装所述钻头(1)的第一位置，

将所述钻头(1)附接至所述钻杆(3)，以及

将所述钻杆(3)轴向向后地移位至第二位置，在所述第二位置中，所述钻头(1)已经被从所述保持器(17)移除。

7.根据权利要求6所述的凿岩装置(21)，包括第二臂部(19)，所述第二臂部(19)以可自由移动的方式附接至所述基部单元(7)，其中，所述保持器(17)安装在所述第二臂部(19)处。

8.根据权利要求7所述的凿岩装置(21)，包括第二钻凿单元(23)，所述第二钻凿单元(23)以可自由移动的方式设置在所述第二臂部(19)处。

9.根据权利要求6，7或8所述的凿岩装置(21)，其中，所述保持器(17)包括壳体(25)和内部部件(27)，所述内部部件(27)适于接纳至少两个钻头，其中，所述内部部件(27)适于在运输时保持所述至少两个钻头并且允许将每个钻头安装在钻杆上。

10.根据权利要求9所述的凿岩装置(21)，其中，所述内部部件(27)设置成抵抗旋转运动，并且设置成允许在将这些钻头安装在所述钻杆上时使所述钻头相对于所述内部部件(27)轴向移位。

11.根据权利要求9所述的凿岩装置(21)，其中，所述内部部件(27)包括挠性材料。

12.根据权利要求11所述的凿岩装置(21)，其中，所述挠性材料为橡胶。

13.根据权利要求9所述的凿岩装置(21)，其中，所述内部部件(27)包括至少两个开口(29、31)，其中，每个开口(29、31)设置成接纳对应的钻头，其中，每个开口(29、31)具有比所述对应的钻头的最大直径小的直径。

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