DE2951382A1 - Verfahren zur steuerung des fluchtens eines bohrmeisels und zentriervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Fluchtens und der Auslenkung eines Bohrmeiseis und auf eine Zentriervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, bei Gesteinsbohrmaschinen oder anderen Bohrmaschinen eine Zentriervorrichtung oder einen Kragen im Eintrittsbereich des Bohrmeiseis und der Bohrkrone in das zu bohrende Material vorzusehen, um den Bohrer bezüglich des zu bohrenden Loches zentriert anzuordnen. Bei größeren Bohrmaschinen, die insbesondere zum Bohren in horizontaler oder vertikaler Position oder zum Bohren langer oder tiefer Löcher ausgelegt sind und verwendet werden, ist ein Vorschubmechanismus vorgesehen, um die Bohrkrone mechanisch gegen das zu bohrende Material zu pressen. Die bei diesen Arbeiten zum Einsatz gelangenden Bohrmeisel oder Stangen können Längen bis zu mehr als 3 Meter aufweisen, und unter dem Druck des Vorschubmechanismus oder im Falle des Nichtfluchtens mit dem zu bohrenden Loch haben sie das Bestreben, sich durchzubiegen. Deshalb ist auch eine zweite Zentriervorrichtung, eine Mittelpunkt-Zentriervorrichtung, vorgesehen, um nach Möglichkeit die Auslenkung des Bohrmeiseis zu verhindern. Diese Mittelpunkt-Zentriervorrichtungen sind in der Regel schwere, den Bohrmeisel umgebende Teile, die an dem Vorschubmechanismus oder einer anderen starren Basis angeordnet sind, welche unter Krafteinwirkung die Auslenkung der Bohrstang begrenzen. Die Position der Zentriervorrichtung wird derart gesteuert, daß sie sich ebenfalls mit dem Bohrgerät vorv/ärts bewegt, jedoch nur mit etwa der Hälfte der Geschwindigkeit des Bohrgerätes, so daß die Zentriervorrichtung konstant eine Stellung etwa im Mittelpunkt des exponierten Teiles des Bohrmeiseis zwischen der Stelle an der die Bohrkrone und der Bohrmeisel in das zu bohrende Material eintreten und der Bohrvorrichtung einnimmt. Derartige bekannte Mittelpunkts-Zentriervorrichtungen erzeugen übermäßigen Lärm und übermäßige Reibung. Da sie eng am Bohrmeisel anliegen oder nur geringe Toleranz haben, verringern sie die Länge, mit der die

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Bedienungsperson mit einer gegebenen Länge des Bohrmeiseis bohren kann und zwar auf Grund der Kupplung, mit der der Bohrmeisel an der Schlagstange des Bohrgerätes angeordnet ist, da die Kupplung nicht durch die Zentriervorrichtung hindurchtreten kann.

üie Aufgabe der Erfindung ist im wesentlichen darin zu sehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welchen die Mittelpunkts-Zentriervorrichtung in der Regel nicht den Bohrmeisel kontaktiert, es sei denn im Falle dessen maximal zulässiger Auslenkung. Der Kontakt zwischen Bohrmeisel und Zentriervorrichtung soll grundsätzlich vermieden und hierdurch übermäßiges Geräusch und abermäflige Reibung eliminiert werden, so daß die Effizienz des Bohrvorganges erheblich gesteigert wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll desweiteren ein tieferes Bohren bei gegebener Bohrraeisellänge als bisher gewährleistet sein.

Es soll ein neuartiges Verfahren zur Aufrechterhaltung des Fluchtens des Bohrmeisels mit der Längsachse des Arbeitsmechanismus einer Bohrmaschine angegeben werden, beispielsweise der Schlajstange eines Gesteinsbohrers, bei dem die Zentriervorrichtung zur Anzeige des Grundes und Grades ainer Auslenkung verwendet wird, um als Basis für Korrektureinstellungen und zur Beseitigung des Grundes zu dienen, nicht hingegen lediglich als mechanische Einrichtung zur Zwangsführung des Bohrmeisels gegen clie Wirkungen des Nichtfluchtens.

Hierbei soll die Bedienungsperson die Auswirkungen der von ihr durchgeführten Nach- oder Verstellungen der Betriebszustände oder Lagerungen der Bohrmaschine übersehen können, so daß sie in der Tat den Grund für das Nichtfluchten eliminieren kann.

Diese Aufgabe ist grundsätzlich nach den Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Zusätzliche Vorteile ergeben sich aus den Unteranspruchen.

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Bohrmaschinen und Teile derselben, an welchen die Erfindung zum Einsatz gelangen kann, sind bekannt und deshalb in der folgenden Zeichnung nicht gesondert dargestellt. Solche Maschinen sind beispielsweise Gesteinsbohrmaschinen, Bohrkronen, Bohrmaschinenlagerungen und Vorschubmechanismen, Front-Zentriervorrichtungen oder Halterungen sowie Antriebssysteme für Mittelpunkts-Zentriervorrichtungen, die die Zentriervorrichtung etwa in der Mitte zwischen der Eintrittsstelle des zu bohrenden Werkstücks und der Stirnseite der Bohrmaschine halten, wenn das Bohrgerät in das Werkstück bewegt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Patentansprüchen sowie anhand der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Zentriervorrichtung in Verbindung mit einer Bohrmaschine.

Eine Mittelpunkts-Zentriervorrichtung oder Zentriervorrichtung 1 ist an einer Basis 2 angeordnet, die ihrerseits an einem Lagerbügel 3 vorgesehen ist, der sich mit dem Bohrvorschubmechanismus bewegt. Die Zentriervorrichtung besteht aus einem U-förmigen, den Bohrmeisel umgebenden Teil 4, das an einem Körper 5 angeordnet ist, um auf diese Weise eine längliche, zylindrische Öffnung oder Ausnehmung 6 der Zentriervorrichtung zu bilden, die einen Bohrmeisel 7 mit Abstand umgibt. Der Innendurchmesser der Zentriervorrichtung ist etwa 1,25 bis 2,0 mal größer als der Durchmesser des verwendeten Bohrmeiseis, wobei ein Verhältnis von 1,4 bis 1,7 bevorzugt ist. Die Kappe oder das Teil 4 ist starr fluchtend bezüglich des Körpers 5 dadurch angeordnet, daß die Endflächen 8

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mit im Körper vorgesehenen Nuten 9 zusammenwirkt. Außerdem ist sie unter Zuhilfenahme eines Bolzens 10 ortsfest angeordnet, der durch korrespondierende Ausnehmungen oder Bohrungen 11 und 12 des Körpers und von Armen 21 der Kappe hindurchgeht. Der Körper 5 ist mittels Kehlnahtschweißungen oder mittels anderer herkömmlicher Befestigungsmittel an der Basis 2 befestigt. Diese ist ihrerseits mittels Bolzen, Muttern, Abstandsschweiben und Anpassungsteilen 14, 15, 16 sowie 17 am Lagerbügel 3 angeordnet. Der Bolzen 10 kann mittels einer kurzen Kette 18 gegen Verlust oder falsche Anordnung gesichert werden, die ihrerseits beispielsweise an den Bolzen sowie clie Basis angeschweißt ist, an letztere bei 19. Der Bolzen 10 ist mittels einer Schweibe 20, beispielsweise einer Federscheibe, gehalten bzw. ortsfest angeordnet.

Fig. 2 zeigt teilweise gestrichelt dargestellt einen über eine Kupplung 25 mit der Schlagstange 24 einer Bohrmaschine 26 verbundenen Bohrmeisel. In der gestrichelten Darstellung ist der Bohrmeisel durchgebogen gezeigt, wie es im Falle eines übermäßigen Vorschubs während des Bohrvorganges der Fall ist.

Betrieb

Zur Verbindung der Zentriervorrichtung mit einem Felsbohrer oder Berghammer wird der Lagerbügel 3 an den Bohrvorschubmechanismus derart angeordnet, daß sie etwa in Bereich des Mittelpunktes des Bohrmeiseis axial fluchtend mit der Bohrstange am Bohrvorschubmechanismus gelagert wird. Die Höhe des Körpers 5 wird entsprechend dem jeweiligen Bohr- und Vorschubmechanismus derart gewählt, daß die Längsachse 22 der Ausnehmung 6 der Zentriervorrichtung mit der Längsachse der Schlagstange zusammenfällt. Die Scheibe 20 wird entfernt, so daß der Bolzen 10 zurückgezogen und die Kappe 4 vom Körper abgenommen werden kann. Sodann werden der Bohrmeisel 7 und eine Bohrkrone mit dem Bohrer verbunden; der Bohrmeisel wird hierbei

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zwischen der Schlagstange des Bohrers oder der Bohrmaschine und einer Frontzentriereinrichtung gelagert und verläuft durch die Ausnehmung 6 der Mittelpunkts-Zentriereinrichtung. Man läßt den Bohrmeisel in herkömmlicher Weise über eine Kupplung mit der
Schlagstange zusammenwirken, wobei die Kupplung einen größeren Außendurchmesser als der Bohrmeisel aufweist; sie ist mit dem
Bohrmeisel und der Schlagstange verschraubt. Die Kappe 4 wird sodann wieder in Position gebracht, der Bolzen 10 in die Bohrungen 11 und 12 zur Verriegelung der Kappe 4 mit dem Körper 5 eingesetzt und mittels der Scheibe 20 verriegelt. Der Bohrmeisel ist auf diese Weise zentriert und fluchtend mit der Ausnehmung 6 der
Zentriereinrichtung ausgerichtet.

Nachdem Bohrer und Zentriereinrichtung in der vorbeschriebenen Weise zusammengebaut sind, kann mit dem Bohren begonnen und die Bohrmaschine oder der Bohrhammer in konventioneller Weise vorwärts bewegt werden. Die Zentriervorrichtung 1 wird ebenso mittels
bekannter Einrichtungen vorwärts bewegt oder vorgeschoben, so daß sie immer im wesentlichen im Bereich des Mittelpunktes des Bohrmeisels zwischen der Frontzentriervorrichtung und der eigentlichen Bohrmaschine verbleibt.

Wenn der Bohrer bezüglich des zu bohrenden Loches richtig ausgerichtet ist und die Vorschubrate des Bohrers auf Grund der Vorschubeinrichtung im wesentlichen gleich der Penetrationsrate der Bohrkrone in den Fels ist, verbleibt der üohrmeisel während des
Betriebs angenähert im Mittelpunkt der Ausnehmung der Zentriervorrichtung gemäß Fig. 1. Fluchtet der Bohrmechanismus jedoch nicht mehr mit dem Bohrmeisel oder wenn die Bohrkrone beim Eindringen in den Fels wegwandert, so wird der Bohrmeisel aus dem Mittelpunkt der Zentriervorrichtung in Richtung zur Peripherie der Ausnehmung 6 ausgelenkt. Wenn der Vorschubmechanismus den Bohrer schneller nach vorne bewegt, als der Penetration des Bohrers in das zu bohrende Material entspricht, so hat der Bohrmeisel das

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Bestreben, sich in der Zentriervorrichtungsöffnung zu biegen. In beiden Fällen wird eine begrenzte Auslenkungsbewegung des Bohrmeiseis durch die Zentriervorrichtung ermöglicht, die nur zur Begrenzung der maximal erlaubten Auslenkung und zur Anzeige eines nichtfluchtenden Zustandes far die Bedienungsperson dient. Sofern die Auslenkung oder das Nichtfluchten des Bohrmeiseis die durch die Zentriervorrichtung ermöglichte maximale Auslenkung nicht übersteigt, findet kein Kontakt zwischen dem Bohrmeisel und der Zentriervorrichtung statt. Auf diese Weise wird die Erzeugung und Übertragung von Geräusch und Reibschluß zwischen dem Bohrstahl und der Zentriervorricntung vermieden, wodurch Energie verbraucht und die Effizienz des Bohrers verringert würde. Auslenkung oder Nichtfluchten des Bohrmeiseis bewirkt dessen Auswandern aus der zentrierten Stellung in der Ausnehmung der Zentriereinrichtung 1 fällt der Bedienungsperson des Bohrers schnell auf, der die Zentriereinrichtung nach Art von Kimme und Korn eines Gewehres benutzt. Die Innenfläche der Ausnehmung 6 erbringt eine Bezugsstelle, mittels der jegliche Deviation des Bohrmeiseis aus seiner genau fluchtenden Stellung bei seinem Durchtritt hierdurch sichtbar anqezeigt wird. Die Bedienungsperson fahrt dann die entsprechenden Berichtigungen im Bohrvorschub oder der Bohrerlagerung aus, am den Bohrmeisel in seine zentrierte Stellung zuruckzuf-ihren. Verhültsnismäi3ig kleine Auslenkungen des Bohrmeisels können auf diese Weise verzeichnet und korrigiert werden. Die Zentriervorrichtung eliminiert mechanisch jegliche Tendenz des Bohrmeisels zur Auslenkung über den Radius der Zentrierausnehmung 6. Hierdurch wird eine maximale Biegespannung im Bohrstahl begrenzt. Bei Beobachtung der Art und des Grades der Auslenkung des Bohrstahles wird die Bedienungsperson in die Lage versetzt, Korrekturen oder Änderungen der Bohrervorschubrate oder der Position der Bohrmaschine vorzunehmen und auf diese Weise den Grund des Nichtfluchtens auszuräumen. Beim Gebrauch benutzt die Bedienungsperson die Zentriereinrichtung, wie erwähnt, nach Art von Kimme und Korn eines Gewehres und steuert die verschiedenen

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Funktionen der Bohrmaschine und ihren Lagermechanismus, um den Bohrstahl in zentriertem, fluchtendem Zustand zu halten.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß gemäß der Erfindung ein neues Verfahren sowie eine Vorrichtung geschaffen wurde, mit welchen das Auffinden und die Korrektur relativ kleiner Auslenkungen und Versetzungen des Bohrmeiseis derart festgestellt werden können, daß ein Felsenbohrer schneller, ruhiger und wirksamer betrieben werden kann, wobei eine mechanische Begrenzung der Auslenkung des Bohrmeiseis und der durch eine derartige Auslenkung erzeugten Biegespannungen ermöglicht werden.

In der vorstehenden Beschreibung sowie in der Zeichnung wurde auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es liegt jedoch auf der Hand, daß demgegenüber zahlreiche Änderungen und Variationen durchgeführt werden können, ohne daß hierdurch der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

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Leerseite

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung des Fluchtons und der Auslenkung eines üohmeisels bezüglich der Längsachse einer Schlagstange einer Bohrmaschine mit einstellbaren Betriebszuständen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Linrichtunί zur Anzeige dar Auslenkung der Längsachse des bohrmeisels bezüglich der Längsachse der Schlagstange wahrend des Betriebs Jes Lehrers vorgesehen wird, daß die Auslenkung durch sichtbare Anzeigen bezüglich einer Referenzfläche aufgezeigt wird und daß die uetriebszustände der Bohrmaschine entsprechend den Anzeigen der Einrichtung zum Anzeigen der Auslenkung zur Korrektur der die Auslenkung verursachenden Betriebszustände verändert werden.

2. Verfahren zur Steuerung des Nichtfluchtens und Auslenkung eines Bohrmeisels bezuglich der Längsachse der Schlagstange einer Bohrmaschine mit einer verstellbaren Lagerungs- und Positioniereinrichtung und verstellbaren Betriebszuständen,

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ORIGINAL INSPECTED

dadurch g e k e η η ζ e i α ii η e t / da.3 eine Einrichtung -jur Anzeige des Nichtfluchtens oder der Auslenkung der Längsachse des Bohrmeisels bezdglich der Längsachse der Schlagstanye während des Betriebs der Bohrmaschine vorgesehen wird,'

da·! das Nichtfluchten oder !ie Auslenkung durch eine sichtbare Einrichtung be.: iglich einer Referenzfläche angezeigt werden und

daß die Lagerungs- und Positioniereinrichtung und die Betriebszustände der Bohrmaschine zur Korrektur des Nichtfluchtens und der Auslenkung verstellt werden.

3. Verfahren zur Steuerung des Fluchtens und der Auslenkung eines Bohrmeisels einer Bohrmaschine, die mittels einer verstellbaren Einrichtung gelagert und positioniert ist und die in Richtung auf Jas Werkstuck mittels eines verstellbaren Vorschubmechanismus bewegbar ist und eine MittelpunktiJentriervorrichtung aufweist, deren einer Teil einen an der Bohrmaschine angeordneten Bohrmeisel umgibt, dadurch gekennzeichnet ,

daß die Zentriervorrichtung derart positioniert und beibehalten wird, daß die Längsachse eines Teils der den Bohrmeisel umgebenden Zentriervorrichtung mit der Längsachse des Bohrmeisels zusammenfällt, wenn letzterer fluchtend und nicht ausgelenkt angeordnet ist,

daß man Auslenkungen oder Nichtfluchten der Längsachse des Bohrstahls bezüglich der Längsachse des Teils der den Bohrmeisel umgebenden Zentriervorrichtung beobachtet und daß man den Vorschubmechanismus und die Lagerungs- und Positioniereinrichtung verstellt, um die Längsachse des Bohrmeisels so zurückzuführen, daß sie mit dem Teil der den Bohrmeisel umgebenden Zentriervorrichtung zusammenfällt.

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4. Verfahren zum Bohren mit einer Bohrmaschine, die verstellbare xietriebszustände sowie eine verstellbare Lagerungs- und Positioniereinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet ,

daü man eine Einrichtung zur Anzeige des Niohtfluchtens und der Auslenkung des Bohrmeiseis der Bohrmaschine bezüglich einer vorgegebenen fluchtenden und nicht ausgelenkten Position vorsieht, wobei lie Einrichtung eine Referenzfläche aufweist, die im wesentlichen den in seiner Betriebsstellung befindlichen bohrmeisel umgibt,

daß ein Nichtfluchten und eine /auslenkung des Bohrmeiseis beziglich der vorbastimir.ten Stellung mittels einer sichtbaren einrichtung anzeigt, die eine Referenzfläche aufweist, und da3 man die Betriebszustände sowie die Lagerungs- und Positioniereinrichtung der Bohrmaschine in Übereinstimmung mit der Anzeige der sichtbaren Einrichtung verstellt, um die das Nichtfluchten oder die Auslenkung herbeiführenden Zustände zu korrigieren.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurcn gekennzeichnet, daß die Referenzfläche im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

6. Zentriervorrichtung für eine Bohrmaschine mit einer Schlagstange und einem daran angeordneten Bohrmeisel, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriervorrichtung (1) ein den Bohrmeisel (7) umgebenden Teil (4) aufweist, eine Längsbohrung mit wesentlich größerem Durchmesser als der sich durch das Teil

(4) erstreckende Bohrmeisel (7), das zur Aufnahme des Bohrmeisels ausgebildet ist, und daß eine Einrichtung zur Positionierung und Beibehaltung des Bohrmeiseis (7) derart vorgesehen ist, daß die Längsachse der Ausnehmung (6) dann mit der Längsachse des Bohnneisels (7) zusammenfällt, wenn der Bohrmeisel (7) sich in Betriebsstellung bezüglich der Bohrmaschine befindet und mit der Schlagstange (24) fluchtet und bezüglich dieser ausgerichtet ist.

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7. Zentriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Bohrraeisel (7) mittels einer ihn umgebenden Kupplung (25) an der Schlagstange (24) angeordnet ist und daß die Ausnehmung (6) einen derartigen Durchmesser aufweist, daß zumindest ein leichter Eintritt der Kupplung (25) gewährleistet ist.

8. Zentriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine begrenzte Verformung oder Auslenkung des Bohrmeiseis (7) ohne physischen Kontakt zwischen dem Bohrmeisel (7) und der länglichen Ausnehmung (6) auftreten kann.

9. Zentriervorrichtun7 nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das den Bohrmeisel (7) umgebende Teil (4) den Bohrmeisel (7) mechanisch gegen seitliche Verformung oder Verschiebung über ein vorbestimmtes Maximum hinaus begrenzt.

10. Zentriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das den Bohrmeisel (7) umgebende Teil (4) etwa im Bereich des Mittelpunktes des Teils des Bohrmeisels (7) angeordnet ist, das sich zwischen der Schlagstange (24) und dem Eintrittsbereich des Bohrmeiseis (7) in das zu bohrende Material erstreckt.

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