DE2742019B2

DE2742019B2 - Roller boring tool for tunnel boring machines

Info

Publication number: DE2742019B2
Application number: DE19772742019
Authority: DE
Inventors: Luka Dipl.-Ing. Gjakun; Heinz Horst; Friedrich Klapdohr
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2742019C3; DE2742019A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollenbohrwerkzeug für Tunnelvortriebsmaschinen, Schachtbohreinrichtungen oder ' dergleichen mit radial und axial auf der Werkzeugachse gelagerten, axial gegeneinander verspannten einzeln austauschbaren Schneidringen aus hochwertigem vergütetem und gehärtetem Material.The invention relates to a roller boring tool for tunnel boring machines, shaft boring devices or 'the like with radially and axially mounted on the tool axis, axially braced against each other individually exchangeable cutting rings made of high quality tempered and hardened material.

Herkömmliche Bohrwerkzeuge weisen entweder einen Schneidkörper aus einem Stück auf oder der Schneidkörper besteht aus mehreren einzeln austauschbaren Schneidringen. Die letzteren austauschbaren Schneidringe bieten im Einsatz die Möglichkeit der erheblichen Kostensenkung, insbesondere im Kaliberbereich, wo der äußere Ring am häufigsten wegen erhöhten Verschleißes ausfällt. Bei den bisherigen Ausführungen der Schneidrolle mit einzelnen austauschbaren Schneidringen wurden die Schneidringe auf die auf den Wälzlagern gelagerte Hülse aufgeschrumpft oder aufgeklebt. Während beim Schrumpfen in den Ringen innere Spannungen entstehen, die beim Einsatz zum vorzeitigen Bruch oder zur Beschädigung der Schneidringe führen können, ist das Kleben ein mit Risiko verbundenes Verfahren, weil es viel empfindlicher als das Schrumpfen ist und keine ausreichende Festigkeit bei allen Betriebsbedingungen garantiert. Die Befestigung muß jedpch in jedem Fall sicherstellen, daß die Ringe sich beim Einsatz nicht verdrehen und den Sitz beschädigen. Andernialls können die hohen dynamischen Beanspruchungen nicht aufgenommen werden.Conventional drilling tools either have a cutting body in one piece or the The cutting body consists of several individually exchangeable cutting rings. The latter interchangeable Cutting rings offer the possibility of considerable cost reductions in use, especially in the caliber range, where the outer ring fails most often due to increased wear. With the previous ones Versions of the cutting roller with individual interchangeable cutting rings were the cutting rings on the The sleeve mounted on the roller bearings is shrunk or glued on. While shrinking into the Internal tensions arise in the rings, which can lead to premature breakage or damage to the Gluing is a risky process because it is much more delicate than the shrinkage and does not guarantee sufficient strength in all operating conditions. the Fastening must ensure however in any case that the rings do not twist during use and the Damage the seat. Otherwise, the high dynamic loads cannot be absorbed will.

Das Auswechseln der auf den Lagersitz geklebten Ringe ist nur mit weiteren besonderen Verfahren möglich, nämlich solche, die das Klebemittel lösen. Dies ist beispielsweise durch Eintauchen der Werkzeuge in Lösungsmittel denkbar, was allein schon vor Ort schwierig durchzuführen ist. Dazu müßten nämlich Lösunesmittel und Behältnisse zur Baustelle gebracht werden. Auch benötigt die Vorbereitung für die Klebverbindung eine erhebliche Zeit, denn die Klebeflächen müssen sauber und einwandfrei passend sein, um eine optimale Verbindung zu gewährleisten. Da alle s bekannten Kleber nur eine begrenzte Haltbarkeit haben, ist eine zusätzliche Lagerhaltung auf der baustelle erforderlich, damit Kleber und Lösungsmittel immer greifbar sind.
In der Praxis wurde aus diesem Grund überwiegendThe replacement of the rings glued to the bearing seat is only possible with other special processes, namely those that loosen the adhesive. This is conceivable, for example, by immersing the tools in solvent, which is difficult to do on site alone. To do this, solvents and containers would have to be brought to the construction site. The preparation for the adhesive connection also takes a considerable amount of time, because the adhesive surfaces must be clean and perfectly fitting in order to ensure an optimal connection. Since all s known adhesives only have a limited shelf life, additional storage is required on the construction site so that the adhesive and solvent are always within reach.
In practice, for this reason, the majority

ίο aufgeschrumpft, wobei man die Nachteile in Kauf nehmen mußte. So wurde durch mehrfaches Auf- und Abziehen der Schneidringe vielfach die Hülse so weit beschädigt, daß sie unbrauchbar wurde. Die zum Aufschrumpfen notwendige Wärmebehandlung erlaubte zudem nicht die volle Ausnutzung des Materials hinsichtlich Härte und Verschleißfestigkeit Aufgrund zu hoher Schrumpfspannungen konnten die Ringe platzen oder reißen. Auch konnten die beim Schrumpfen der Schneidringe auftretenden Einschnürungen die Lagerlaufflächen in Mitleidenschafl ziehen, so daß die Laufeigenschaften ungünstig beeinflußt werden und die Lebensdauer der Lager stark vermindert wurde. Alle Versuche, diese Nachteile technisch zu umgehen, beispielsweise durch entsprechende Toleranzen, verteuerten die Ausführungen in einem unwirtschaftlichen Bereich.ίο shrunk, taking into account the disadvantages had to take. By pulling the cutting rings on and off several times, the sleeve has become so wide in many cases damaged that it became unusable. The heat treatment required for shrinking on allowed also not the full utilization of the material in terms of hardness and wear resistance due to high shrinkage stresses could cause the rings to burst or tear. The shrinking of the Cutting rings occurring constrictions pull the bearing surfaces into sympathy, so that the Running properties are adversely affected and the service life of the bearings has been greatly reduced. All Attempts to circumvent these disadvantages technically, for example through appropriate tolerances, made them more expensive the executions in an uneconomical area.

Von diesen Problemen ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der bekannten Nachteile ein Rollenbohrwerkzeug zu schaffen, dasProceeding from these problems, the object of the present invention is to avoid the known ones Disadvantages of creating a roller boring tool that

jo bei hoher Verschleißfestigkeit und Lebensdauer ein leichtes Auswechseln der Schneidringe gestattet und einfacher und billiger herstellbar ist.jo with high wear resistance and service life easy replacement of the cutting rings and is easier and cheaper to manufacture.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Schneidringe axial miteinanderTo achieve the object, it is proposed according to the invention that the cutting rings be axially connected to one another

r> verschraubt sind, wobei die Schneidringe mit einer Vielzahl von diese axial durchdringenden gleichmäßig beabstandeten Bohrungen versehen sind, die derartig untereinander fluchten, daß die Befestigungsschrauben zum axialen Verspannen der Schneidringe gegeneinander hindurchführbar sind.r> are screwed, the cutting rings with a A plurality of these axially penetrating evenly spaced bores are provided, the such align with each other so that the fastening screws for axially bracing the cutting rings against each other are passable.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden (DE-PS 24 16 857), die Schneidringe eines Rollenbohrwerkzeuges leicht auswechselbar zu gestalten, jedoch wird dabei von einer anderen Aufgabenstellung ausgegangen.It has already been proposed (DE-PS 24 16 857), the cutting rings of a roller boring tool easily interchangeable, but a different task is assumed.

Nach diesem Stand der Technik soll nämlich die Lebensdauer eines Rollenbohrwerkzeuges dadurch erhöht werden, daß der zwischen den Schneidringen auftretende Schlupf, der aus den unterschiedlichen Abrollradien der Schneiden beim Vortrieb resultiert, ausgeschaltet wird, weil dieser das Werkzeug vorzeitig verschleißt. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Schneiden gegeneinander verdrehbar gelagert, so daß eine Relativbewegung ohne Verschleiß stattfinden kann. Diese Lösung dient nur besonderen Anwendungsfällen, sie ist wesentlich teurer als die durch die Erfindung vorgeschlagene Lösung, zudem sind Dichtungen erforderlich, die als Schwachstellen die Lebensdauer des Werkzeuges verringern. Außerdem ist die Einstellung der Lager äußerst schwierig und hoch empfindlich. DieAccording to this state of the art, the service life of a roller drilling tool should be thereby be increased that the slip occurring between the cutting rings, which is caused by the different The resulting rolling radii of the cutting edges during the advance are turned off because they hit the tool prematurely wears out. For this purpose, the individual cutting edges are mounted so that they can be rotated relative to one another, so that a relative movement can take place without wear. This solution is only used for special applications, it is significantly more expensive than the solution proposed by the invention, and seals are also required, which, as weak points, reduce the service life of the tool. Besides, the setting is the camp is extremely difficult and highly sensitive. the

wi Lagerbelastung bei diesem bekannten Werkzeug erfolgt über die Deckel, die sowohl die Schneidringe als auch die Lager halten. Dadurch werden die Schneidkräfte in alle diese Bauteile übertragen.wi bearing load takes place in this known tool over the covers that hold both the cutting rings and the bearings. This will reduce the cutting forces in transfer all of these components.

Die durch die Erfindung vorgeschlagene direkteThe direct proposed by the invention

>' Verschraubung der Schneidringe nach den Maßnahmen des ersten Patentanspruches sind gegenüber der bekannten Lösung vorteilhaft, weil die geschilderten Nachteile entfallen. Die Deckel der erfindungsgemäßen> '' Screw connection of the cutting rings according to the measures of the first claim are advantageous over the known solution because the described There are no disadvantages. The lid of the invention

Werkzeugkonstruktion dienen lediglich der Befestigung der Lager, in denen die Schneidkräfte aufgenommen werden. Komplizierte Einstellarbeiten der Lager sind beim erfindungsgemäßen Werkzeug nicht erforderlich.Tool construction are only used to fasten the bearings in which the cutting forces are absorbed will. Complicated adjustment work on the bearings is not required with the tool according to the invention.

Die Auswechselbarkeit der Schneidringe des erfindungsgemäßen Werkzeuges ist äußerst einfach, zum Lösen der Verbindung genügt ein einfacher Schraubenschlüssel, die Verbindungsschrauben können notfalls auf der Baustelle angefertigt werden. Die durch die Schneidringe hindurchgeführten Schrauben können ohne weiteres aie Verdrehkräfte aufnehmen, die durch die unterschiedlichen relativen Umlaufgeschwindigkeiten der einzelnen Ringe entstehen. Dia teure Bearbeitung der Schrumpfsitz bzw. der vorbereiteten Klebestellen entfällt, so daß sich durch geringere Bearbeitung billigere Schneidrollen einsetzen lassen. Die Schneidringe sind frei von inneren Spannungen in den unbelasteten Ringen, was einer Standzeiterhöhung zugute kommtThe interchangeability of the cutting rings of the tool according to the invention is extremely easy to A simple wrench is sufficient to loosen the connection, the connecting screws can be loosened if necessary the construction site. The screws passed through the cutting rings can easily absorb the torsional forces caused by the different relative rotational speeds of the individual rings arise. Dia expensive machining the shrink fit or the prepared adhesive points are omitted, so that less processing Have cheaper cutting rollers used. The cutting rings are free of internal stresses in the unloaded Wrestling, which benefits an increase in service life

Vorzugsweise sind die Befestigungsschrauben als in den Schneidkörper versenkte Innensechskantschrauben ausgebildet, deren Innensechskante staubdicht verschließbar sind. Die Innensechskantschrauben und -Muttern bieten den Vorteil, daß keine Schraubenköpfe oder Muttern über die Peripherie des Werkzeuges überstehen, es muß jedoch dafür gesorgt sein, daß die Innensechskante vor dem Eindringen des Steinstaubes geschützt sind, da dieser in Verbindung mit dem Kühlwasser eine zementähnliche feste Masse bildet, der das Einführen eines Werkzeuges beim Lösen der Schrauben unmöglich macht. Es ist beispielsweise möglich, die Innensechskante durch einen passenden Kunststoffstopfen zu verschließen, der vor der Demontage der Schneidringe mit einem spitzen Werkzeug leicht entfernt werden kann.The fastening screws are preferably in the form of hexagon socket screws sunk into the cutting body formed, the hexagon socket can be closed dust-tight. The Allen screws and -Nuts have the advantage that no screw heads or nuts over the periphery of the tool survive, however, it must be ensured that the hexagon socket is protected from the ingress of stone dust are protected, as this forms a cement-like solid mass in connection with the cooling water, the makes it impossible to insert a tool when loosening the screws. It is for example possible to close the hexagon socket with a suitable plastic stopper, which is attached before dismantling the cutting rings can be easily removed with a sharp tool.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich auch dadurch, daß die Schneidringe, wie an sich bekannt, unmittelbar auf den Außenseiten der Axial- und/oder Radiallager abgestützt sind. Es ist selbstverständlich denkbar, das Axial- und Radiallager in einem oder mehreren Kegelrollenlagern zu vereinigen.A significant advantage of the invention also results from the fact that the cutting rings, as known per se, are supported directly on the outside of the axial and / or radial bearings. It goes without saying conceivable to combine the axial and radial bearings in one or more tapered roller bearings.

Durch die Abstützung auf den Außenringen der Lager kann die bei den aufgeschrumpften Schneidringen unbedingt erforderliche Hülse entfallen. Das bedeutet, daß die Lager selbst wesentlich größeren Durchmesser aufweisen können, wodurch wiederum die Standzeit der Lager erheblich vergrößert wird.Due to the support on the outer rings of the bearings, the shrunk-on cutting rings absolutely necessary sleeves are omitted. This means that the bearings themselves are much larger in diameter may have, which in turn significantly increases the service life of the bearings.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Radial- und Axiallager staubdicht eingebaut sind, um die Lager vor dem Eindringen des Steinstaubes zu schützen.Finally, it is provided that the radial and axial bearings are installed dust-tight to the bearings in front to protect against the ingress of stone dust.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derAn embodiment of the invention is in

ι ο Zeichnung dargestellt, es zeigtι ο drawing shown, it shows

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Rollenbohrwerkzeug im Halbschnitt undF i g. 1 a roller drilling tool according to the invention in half section and

Fig.2 eine Ansicht der rechten Hälfte des erfindungsgemäßen Werkzeuges.2 is a view of the right half of the invention Tool.

In Fi g. 1 sind mit 1 die Schneidrollen bezeichnet, die auf der Werkzeugachse 2 mit Hilfe der Axial- und Radialkräfte aufnehmenden Kegelrollenlager 3 drehbar gelagert sind. Die Schneidringe 1 sind mit Hilfe der Innensechskantschraube 4 und der Innensechskantmutter 5 miteinander und axial gegeneinander verspannbar, wobei die Innensechskantschraube 4 gleichzeitig ein Verdrehen der Schneidringe 1 gegeneinander verhindert. In Fi g. 1, 1 denotes the cutting rollers that rotatable on the tool axis 2 with the aid of the tapered roller bearings 3 absorbing axial and radial forces are stored. The cutting rings 1 are with the help of the hexagon socket screw 4 and the hexagon socket nut 5 can be braced with one another and axially against one another, the hexagon socket screw 4 at the same time Rotation of the cutting rings 1 against each other is prevented.

Die Innensechskantöffnungen der Innensechskantschraube 4 und der Innensechskantmutter 5 sind mit einem Kunststoffstopfen 9 gegen Ansammlung von Steinstaub geschützt. Um zu verhindern, daß Staub in das Innere der Lager 3 eindringt, ist au beiden Seiten der Lager 3 zwischen Schneidring 1 und Werkzeugachse 2The hexagon socket openings of the hexagon socket screw 4 and the hexagon socket nut 5 are with a plastic plug 9 protected against the accumulation of stone dust. To prevent dust from getting in penetrates the interior of the bearing 3, is on both sides of the bearing 3 between cutting ring 1 and tool axis 2

«) eine Gleitringdichtung 8 vorgesehen.«) A mechanical seal 8 is provided.

Die Schmierung der Lager 3 erfolgt über die Schmiermittelkanäle 10, denen das Schmiermittel durch die Schmiernippel 7 zugeführt wird. Durch die Schmiermittelkanäle 10 wird das Fett in den InnenraumThe bearings 3 are lubricated via the lubricant channels 10, through which the lubricant passes the grease nipple 7 is supplied. The grease enters the interior through the lubricant channels 10

ei zwischen Schneidringen 1 und Werkzeugachse 2 gepreßt.ei between cutting rings 1 and tool axis 2 pressed.

Überflüssiges Fett sowie das beim Schmiermittelwechsel zu entfernende Fett werden ebenfalls durch Schmiermittelkanäle 11 durch Rückschlagventile 6 nach außen gedrückt.Unnecessary grease and the grease to be removed when changing the lubricant are also removed Lubricant channels 11 through check valves 6 according to pressed outside.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Roller boring tool for tunnel boring machines, shaft boring devices or the like, with radially and axially mounted on the tool axis, axially braced against each other individually exchangeable cutting rings made of high quality tempered and hardened material, thereby characterized in that the cutting rings (1) are axially screwed together, the Cutting rings (1) with a large number of axially penetrating, evenly spaced bores are provided, which are so aligned with each other that the fastening screws (4) for axial bracing of the cutting rings (1) against each other can be carried out.

2. Roller drilling tool according to claim 1, characterized in that the fastening screws (4) are designed as hexagon socket screws sunk into the cutting body, the inner / dustproof (9) can be closed.

3. Roller drilling tool according to claim 1 and 2, characterized in that the cutting rings (1) are supported directly on the outer rings of the axial and / or radial bearings (3).

4. Roller drilling tool according to claim 1 to 3, characterized in that the radial and the Axial bearings (3) are installed dust-tight (8).