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Werkzeughalterung für
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Kohle-Streckenvortriebsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung
an einer Werkzeughalterung für Gesteins- und Kohle-Streckenvortriebsmaschinen.
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Es ist eine allgemein übliche Praxis, die pickelartigen Werkzeuge
am Umfang eines Kohle-Schneidrades in Werkzeughalterungen festzulegen. Die Werkzeughalterungen
sind im wesentlichen Metallblöcke, die am Umfang des Schneidrades angeschweißt sind,
wobei jede Werkzeughalterung eine Öffnung aufweist, in die der Schaft eines Werkzeugs
eingesetzt und in der er mit geeigneten Mitteln festgelegt werden kann. Eine ähnliche
Anordnung wird benutzt, wenn pickelartige Werkzeuge in der Art einer endlosen Kette
angeordnet werden, wobei die Werkzeughalterungen in diesem Fall schwenkbar miteinander
verbunden sind.
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Diese Anordnungen haben im allgemeinen gut gearbeitet, und sie haben
den Vorteil, daß die Werkzeuge sehr rasch und einfach durch neue ersetzt werden
können, wenn sie abgenutzt sind, so daß der Kohleabbau nur für einige wenige Minuten
unterbrochen werden muß, wenn die abgenutzten Werkzeuge ausgetauscht werden. Wegen
der heutzutage üblichen hohen Schneidleistung können die auf die Werkzeuge und die
Werkzeughalterungen ausgeübten Wechselbelastungen unter Umständen eine Ausweitung
der Öffnungen in den Werkzeughalterungen verursachen, so daß die Werkzeuge nicht
mehr sicher gehalten werden können.
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Diese Gefahr wird noch durch die Tatsache vergrößert, daß die Schäfte
der Werkzeuge an ihren Kanten beträchtlich abgeschrägt sind, wodurch die Auflagefläche
der Schäfte an den Seitenwänden der Öffnungen, in denen sie festgelegt sind, verkleinert
wird. Demzufolge werden die Werkzeugschdfte in die Seitenflächen der Öffnungen der
Werkzeughalterungen hineingeschlagen, insbesondere am Ende der Werkzeughalterung,
an dem der Werkzeugkopf anliegt. Unter Umständen wird es möglich, das Schneidrad
von der Vortriebsmaschine abzunehmen bzw. die schwenkbar miteinander verbundenen
Werkzeughalterungen voneinander zu trennen, damit die abgenutzten Werkzeughalterungen
durch neue ersetzt werden können. Dieser Vorgang ist selbstverständlich zeitraubend
und schwierig. Er kann zu einem Produktionsausfall führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zumindest
zu lindern.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Werkzeughalterung zur
Befestigung am Umfang eines Gesteins- oder Kohle-Schneidrades geschaffen, wobei
die Werkzeughalterung eine Öffnung zur Aufnahme des Schaftes eines pickelartigen
Kohle- oder Gesteins-Abbauwerkzeugs hat und an den hoch belasteten Bereichen
dieser
Öffnung und/oder an einer die Öffnung umgebenden Endfläche mindestens einen Einsatz
aus einem Material aufweist, das härter ist als das Material des Gehäuses der Werkzeughalterung,
wobei die Anordnung derart ist, daß die auf die Werkzeughalterung in mindestens
einer Richtung aufgebrachte Belastung durch eine Fläche des Einsatzes übertragen
wird, die größer ist als diejenige Fläche, von der die Belastung von dem pickelartigen
Werkzeug auf den Einsatz übertragen wird.
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Die Flächen aus verschleißfestem Material können von Elementen gebildet
werden, die an den Enden entsprechender Stopfen abgestützt sind, die in die Werkzeughalterung
eingeschraubt oder auf andere Weise dauerhaft befestigt sind. Das verschleißfeste
Einsetzmaterial kann an oder nahe den gegenüberliegenden Enden und an gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung angeordnet sein.
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Das verschleißfeste Einsetzmaterial in einer die Öffnung umgebenden
Endfläche braucht nur an einer Seite der Öffnung angeordnet zu sein, oder es kann
die Öffnung vollständig umgeben, in welchem Fall das verschleißfeste Einsetzmaterial
an wenigstens einem Ende der Öffnung in Form eines Einsatzringes angeordnet sein
kann, wenn die Öffnung zylindrisch ist. Wenn die Öffnung der Werkzeughalterung einen
rechteckigen Querschnitt hat und durch Ausräumen einer zuvor ausgebildeten zylindrischen
Bohrung gebildet wurde, deren Durchmesser etwas größer ist als die Breite der rechteckigen
Öffnung, dann hat der verbleibende Bohrungsbereich vorzugsweise an einem Ende der
Öffnung eine aufgeweitete Form, um das Anordnen eines Werkzeugschaftes in der Öffnung
zu erleichtern.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zum
Befestigen mindestens eines Einsatzes aus einem verschleißfesten Material im Rumpf
einer Werkzeughalterung und zum gleichzeitigen Wärmebehandeln des Rumpfes der Werkzeughalterung
geschaffen, wobei das Verfahren darin besteht, daß der oder jeder Einsatz in einem
Hohlraum im Rumpf der Werkzeughalterung zusammen mit einem Lötmetall an den zugekehrten
Flächen
des Einsatzes und der Werkzeughalterung angeordnet wird, daß die Werkzeughalterung
auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um das Lötmetall zu schmelzen,
so daß es fließt und die zugekehrten Flächen bedeckt, wobei diese Temperatur höher
ist als diejenige Temperatur, bei der normalerweise eine Vergütung durchgeführt
wird, und daß die Werkzeughalterung für eine entsprechend kürzere Zeitdauer auf
dieser Temperatur gehalten wird als diejenige Zeitdauer, die zum Vergüten der Werkzeughalterung
bei einer normalen Vergütungstemperatur erforderlich ist. Das Verfahren kann den
vorausgehenden Verfahrensschritt umfassen, daß die Öffnung der Werkzeughalterung
mit einer vollständigen Auskleidung aus einem verschleiXfesten Material versehen
wird. Andererseits kann das Verfahren den vorausgehenden Verfahrensschritt umfassen,
daß mehrere Einsätze aus Hartmetall gebildet werden, und daß diese Einsätze sodann
in Hohlräumen angeordnet werden die sie in der fertigen Werkzeughalterung einnehmen
sollen, wobei diese Einsätze in ihren zugeordneten Hohlräumen sehr sorgfältig eingestellt
werden, bevor der nachfolgende Verfahrensschritt der Erwärmung der Werkzeughalterung
durchgeführt wird. Die Temperatur, auf die die Werkzeughalterung zum Schmelzen des
Lötmetalls erhitzt wird, kann im Bereich von 620 bis 650 0c liegen, und die Zeitdauer,
für die die Werkzeughalterung zum Vergüten oder Tempern auf dieser Temperatur gehalten
wird, kann im Bereich einer Stunde liegen. Der oder die Einsätze können vor dem
Schmelzen des Lötmetalls durch Einschrauben in eine Gewindebohrung der Werkzeughalterung
in dieser eingestellt werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erz in dung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung
aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
eines Kohle-Schneidrades zur Befestigung an einer Kohle-Streckenvortriebsmaschine,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine von dem Schneidrad getragene Werkzeughalterung,
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 3 in Fig. 2, und Fig. 4 und 5 Längsschnitte
durch zwei weitere Ausführungsformen einer Werkzeughalterung.
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Das in Fig. 1 gezeigte Kohle-Schneidrad umfaßt ein bearbeitetes zylindrisches
Gehäuse 10 mit einer zentralen Nabe 12, die eine zylindrische Öffnung 14 zum Aufschieben
auf die Antriebswelle einer Streckenvortriebsmaschine aufweist. Das zylindrische
Gehäuse 10 des Schneidrades ist mit mehreren Rippen 16 versehen. die an ihrem äußeren
Ende mehrere Werkzeughalterungen 18 tragen. Die Werkzeughalterungen 18 tragen entsprechende
pickelartige Werkzeuge 20 zum Vorwärts-Abbau, d.h., daß das Schneidrad längs eines
Kohleflözes in Querrichtung verschoben werden kann, damit die Werkzeuge in die Kohle
eindringen. Die Werkzeughalterungen, die im wesentlichen als Metallblöcke ausgebildet
sind, sind an den äußeren Enden der Rippen 16 angeschweißt.
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Die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Werkzeughalterung hat eine rechteckige
Öffnung 22 zur Aufnahme des einen entsprechenden Querschnitt aufweisenden Schaft
es eines pickelartigen Werkzeugs1 und diese Werkzeughalterung hat an den hochbelasteten
Bereichen der Öffnung und der die Öffnung umgebenden Endfläche Bereiche aus einem
verschleißfesten Einsetzmaterial. (Aus nachfolgend näher erläuterten Gründen ist
die Werkzeughalterung in einem unfertigen Zustand während ihrer
flerstellung
zeigt, in strichpunktierten Linien ist aber ein Werkzeug in seiner Gebrauchsstellung
dargestellt). Infolge der Tatsache, daß beim Betrieb des Schneidrades eine beträchtliche
Biegekraft auf den Schaftbereich eines jeden Werkzeugs ausgeübt wird, sind die Bereiche
aus verschleißfestem Einsetzmaterial 24 und 26 innerhalb der Öffnung an den gegenüberliegenden
Enden der Öffnung und an gegenüberliegenden Seiten derselben angeordnet, um den
von dem Werkzeugschaft ausgeübten Belastungen standzuhalten.
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Wie dies insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Auflagerfläche
des Werkzeugschaftes an den Seitenwänden der Öffnung der Werkzeughalterung erheblich
verringert, weil der Werkzeugschaft beträchtlich abgeschrägt ist, wie dies mit strichpunktierten
Linien dargestellt ist. Der die Fläche 24 bildende Stopfen 30 aus verschleißfestem
Material hat jedoch eine solche Größe, daß die Auflagerbreite des Einsatzes an der
aus dem wesentlich weicheren Metall bestehenden Werkzeughalterung etwas größer ist
als der Durchmesser der in der Werkzeughalterung angeordneten Öffnung und wesentlich
größer ist als die wirksame Breite des Werkzeugschaftes. In Fig. 3 ist ferner mit
strichpunktierten Linien veranschaulicht, in welchem Ausmaß eine neben dem Kopf
eines Werkzeugs ausgebildete Schulter die Endfläche der Werkzeughalterung überdeckt
bzw. überragt. Es ist ersichtlich, daß an derjenigen Seite der Öffnung, an der der
Stopfen 30 aus verschleißfestem Material angeordnet ist, wobei dies diejenige Seite
ist, an der die größte Abnutzung stattfindet, die Fläche des Stopfens, durch welche
eine axiale Belastung auf die Werkzeughalterung übertragen wird, größer ist als
diejenige Fläche, in der die Belastung vom Werkzeug auf den Stopfen übertragen wird.
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Es ist ersichtlich, daß der Stopfen 30 aus verschleißfestem Material
an einer Stelle angeordnet ist, wo er, wie dies vorstehend beschrieben wurde, einer
seitlichen Belastung durch den Werkzeugschaft und einer Endbelastung durch den Werkzeugkopf
standhalten kann. Die Fläche 26 aus verschleißfestem Material wird von einem Stopfen
34 gebildet, der in die Wand der Werkzeughalterung eingeschraubt ist, und zwar in
einiger Entfernung von der Endfläche der Werkzeughalterung, an der der Werkzeugkopf
anliegt und auf der dem Stopfen 30 gegenüberliegenden Seite der Öffnung. Der Stopfen
30 ist in die Wand der Werkzeughalterung eingeschraubt, so daß er vor seiner nachfolgend
beschriebenen endgültigen Befestigung verstellt werden kann, um den wirksamen Durchmesser
der Öffnung fein einzustellen, in die der Schaft eines pickelartigen Werkzeugs nachfolgend
eingesetzt wird.
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Wie dies vorstehend erwähnt wurde, befindet sich die in den Fig.
2 und 3 gezeigte Werkzeughalterung in einem unfertigen Zustand, d.h. der Stopfen
30 aus verschleißfestem Material ist in seinem Hohlraum lose angeordnet, und der
Stopfen 34 ist einstellbar angeordnet, aber noch nicht endgültig festgelegt. Die
Stopfen 30 und 34, die aus einem Schnellschnittstahl oder aus einem gesinterten
Xarbidmaterial bestehen können, sind mit Nuten versehen, in denen eine geeignete
Menge eines Lötmetalls 36 angeordnet wurde. Wenn der Rumpf der Werkzeughalterung
auf eine zum Schmelzen des Lötmetalls geeignete Temperatur erhitzt wird, dann fließt
das Lötmetall über die zugekehrten Flächen zwischen den Stopfen und den zugeordneten
Bohrungen, in denen sie angeordnet sind, d.h. im Falle des Stopfens 34 zwischen
den Flächen der in Eingriff stehenden Gewindegänge, um sich dort zu verteilen.
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Dieser Vorgang wird selbstverständlich mit Hilfe eines Hilfsschaftes
ausgeführt, der in der Öffnung der Werkzeughalterung angeordnet ist, um den Stopfen
30 in seinem Hohlraum in der
erforderlichen Lage zu halten. Wenn
sich das Gehäuse sodann abgekühlt hat, dann sind die Einsätze mit einer sehr großen
Haltekraft festgelegt. Es wurde tatsächlich gefunden, daß es möglich ist, die Einsätze
im Rumpf der Werkzeughalterung zu befestigen und gleichzeitig den Rumpf der Werkzeughalterung
zu vergüten oder zu tempern. Dieses Verfahren umfaßt den Arbeitsschritt des Anordnens
der Einsätze in den Hohlräumen, die sie einnehmen sollen. zusammen mit entsprechenden
Mengen eines Lötmetalls an den zugkehrten Flächen der Einsätze und der Werkzeughalterung,
wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, und den nachfolgenden Arbeitsschritt des Erhitzens
der Werkzeughalterung auf eine zum Schmelzen des Lötmetalls ausreichende Temperatur,
so daß das Lötmetall über die zugekehrten Flächen verläuft, wobei die Werkzeughalterung
eine hinreichende Zeitdauer auf oder im Bereich dieser Temperatur gehalten wird,
die zum Tempern des Rumpfes der Werkzeughalterung ausreicht.
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Da die zum Schmelzen des Lötmetalls erforderliche Temperatur im Bereich
von 6230C liegt, was erheblich über einer normalen Anlaßtemperatur liegt, wurde
gefunden, daß das Tempern oder Anlassen der Werkzeughalterung in einer wesentlich
kürzeren Zeitdauer als üblich erreicht wird, d.h. in ungefähr einer Stunde.
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Eine übliche Anlaßtemperatur liegt im Bereich von 550 bis 570°C,
und es kann ziemlich lange dauern, um die Werkzeughalterung zum Schmelzen des Lötmaterials
auf eine Temperatur von 620 bis 6600C zu erhitzen. Die Werkzeughalterung befindet
sind nur für eine verhältnismäßig kurze Zeitdauer am Ende der Wärmebehandlung über
der normalen Anlaßtemperatur, dies reicht aber aus, um die normalerweise zum vollständigen
Vergüten erforderliche Zeitdauer zu verkürzen. In Abhängigkeit von der Qualität
des Stahls der Werkzeughalterung und der Schmelztemperatur des jeweils verwendeten
Lötmetalls
können die erforderliche Temperatur und Glühdauer durch
Versuche bestimmt werden Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung stellt gegenüber
den bisher verwendeten Werkzeughalterungen einen großen Fortschritt dar. Das kommt
zum Teil daher, daß das Herstellungsverfahren derart ist. daß die wirksame Breite
der in der Werkzeughalterung angeordneten Öffnung auf ein Mindestmaß verringert
wird, so daß der Freiraum zwischen den Seiten des Werkzeugschaftes und den Wänden
der Öffnung verringert wird. Demzufolge ist die Größe der ursprünglichen Bewegung
des Schaftes eines neuen Werkzeugs in der Öffnung minimal, so daß sowohl das sogenannte
Hämmern als auch das sogenannte Läppen verringert wird (Hämmern ist das Anschlagen
des Werkzeugkopfes gegen die Endfläche einer Werkzeughalterung, und Läppen ist die
Abnutzung der Seitenwände der Öffnung der Werkzeughalterung durch den Werkzeugschaft).
Außerdem gewährleisten die Einsätze aus verschleißfestem Material, daß die Seitenwände
der Öffnung und die Endfläche der Werkzeughalterung sowohl dem Hämmern als auch
dem Läppen besser standhalten können, und sie verteilen auch die aufgebrachten Belastungen
innerhalb der Werkzeughalterung.
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Die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Werkzeughalterung hat eine Öffnung
mit rechteckigem Qerschnitt, die durch Ausräumen einer zuvor hergestellten kreiarunden
Bohrung gebildet wird, deren Durchmesser etwas größer ist als die Breite der rechteckigen
Öffnung. Es ist bekannt, den verbleibenden Bereich der Bohrung an einem Ende der
Werkzeughalterung. das vom Einschubende der Öffnung abliegt, und in einem Bereich,
wo die Öffnung einen weggeschnittenen Teil der Werkzeughalterung schneidet, mit
einem elastischen Teil in Eingriff zu bringen, der von einem Werkzeugschaft getragen
wird, um das
Werkzeug in der Werkzeughalterung festzulegen. Aus
Fig. 2 ist ersichtlich, daß der kreisrunde Bereich der Bohrung am Einschubende der
Öffnung erweitert ist, um das Einsetzen des Werkzeugschaftes zu erleichtern, d.h*,
um das Einführen des erwähnten elastischen Teils zum Festlegen des Werkzeugs in
der Halterung zu vereinfachen.
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Es sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne den Grundgedanken der
Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Einsätze aus verschleißfestem
Material unterschiedlich geformt sein.
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In Fig. 4 ist eine Werkzeughalterung gezeigt, die eine zylindrische
Öffnung 22 zur Aufnahme eines zylindrischen Werkzeugschaftes aufweist. In diesem
Fall ist eine Endfläche der Werkzeughalterung, an der sich der Werkzeugkopf beim
Kohleabbau mit großer Kraft abstützt, mit einem ringförmigen Einsatz 42 aus verschleißfestem
Material1 wie z.B. Schnellschnittstahl oder gesintertes Karbidmaterial versehen.
Ein einzelner Stopfen 34, der mit einer Lagerfläche 32 aus verschleißfestem Material
versehen ist, ist in einem Bereich angeordnet, wo er dem beim Schneidvorgang auf
das Werkzeug ausgeübten Drehmoment widerstehen kann, wobei der Stopfen eingeschraubt
ist, so daß die wirksame Breite der Öffnung sehr fein eingestellt werden kann. Der
Stopfen 34 könnte selbstverständlich durchgehend aus Schnellschnittstahl oder gesintertem
harbidmaterial hergestellt sein. Unabhängig davon, ob der Stopfen 34 durch Einschrauben
festgelegt ist, könnte er ebenso wie der Ringeinsatz 42 durch ein Lötmetall befestigt
sein, und in diesem Fall werden der Stopfen und der Ringeinsatz vorzugsweise mit
dem vorstehend bereits beschriebenen Verfahren festgelegt, um gleichzeitig den Körper
der Werkzeughalterung zu tempern bzw. zu vergüten.
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Bei einer Abwandlung der in Fig. 4 gezeigten Werkzeughalterung könnte
ein Ringeinsatz 42 an jedem Ende der zylindrischen Öffnung 22 vorgesehen sein, und
in diesem Fall wäre der Stopfen 34 nicht erforderlich. Es ist ferner erkennbar,
daß die Werkzeughalterung anstelle einer zylindrischen Öffnung auch eine kegelstumpfförmige
Öffnung zur Aufnahme eines kegelförmigen Werkzeugschaftes aufweisen könnte, wobei
die Werkzeughalterung mindestens mit einem Einsatz versehen wäre, der aus einem
Material besteht, das härter ist als das Material des Rumpfes der Werkzeughalterung.
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Es kann sich auch erweisen, daß lediglich ein einzelner Einsatz aus
verschleißfestem Material erforderlich ist. Dieser kann entweder in Form eines Ringeinsatzes
42 gemäß Fig. 4 oder in Form eines Stopfens 30 gemaß Fig. 2 und 3 ausgebildet sein.
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Bei einer weiteren möglichen Abwandlung könnte eine Werkzeughalterung
ähnlich derjenigen nach Fig. 2 und 3 zwei Einsätze 30 haben. wobei diese an den
gegenüberliegenden Enden der Werkzeughalterung und an gegenüberliegenden Seiten
der Öffnung 22 angeordnet sind, so daß sie dem beim Schneidvorgang auf das Werkzeug
ausgeübten Drehmoment widerstehen können.
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Das Befestigen mindestens eines Einsatzes aus einem verschleißfestem
Material im Rumpf einer Werkzeughalterung und das gleichzeitige Tempern bzw. Anlassen
des Rumpfes der Werkzeughalterung ist nicht auf die Ausbildung einer Werkzeughalterung
beschränkt, die an denjenigen Stellen mit verschleißfesten Einsätzen versehen ist,
wo die Öffnung für den Werkzeugschaft starken Belastungen ausgesetzt ist. Das Verfahren
kann im Gegensatz den vorausgehenden Arbeitsschritt umfassen, daß eine vollständige
oder nahezu vollständige Auskleidung für die Öffnung der Werkzeughalterung geschaffen
wird, wobei diese Auskleidung aus einem verschleißfesten Material( wie
z.B.
gesintertem Karbidmaterial besteht. In Fig. 5 ist beispielsweise eine Auskleidung
44 gezeigt, die sich praktisch über die gesamte Länge der Öffnung vom einen Ende
der Werkzeughalterung erstreckt. (Die Auskleidung ist aus einem gesinterten zarbiimaterial
hergestellt, wobei an einem Ende ein Flanschbereich 46 ausgebildet ist, an dem ein
mit strichpunktierten Linien veranschaulichter Werkzeugkopf anliegt.
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Der Außenumfang der Auskleidung 44 ist mit erhabenen Vorsprüngen 48
versehen, und die Auskleidung ist in der vorstehend beschriebenen Weise mit der
Werkzeughalterung verlötet). Wahlweise könnten ähnliche Auskleidungen so angeordnet
werden daß sie sich von gegenüberliegenden Enden der Öffnungen erstrecken und nahezu
in der Mitte der Werkzeughalterung treffen. Der oder die Auskleidungen können eine
Öffnung mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt aufweisen, um einen Werkzeugschaft
mit ähnlichem Querschnitt aufzunehmen, oder sie könnten eine kegelstumpfförmige
Öffnung aufweisen. um einen kegelförmigen Werkzeugschaft aufzunehmen.
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Werkzeughalterung hio-Streckenvortriebsmaschinen Bezugszeichenlistet
10 zylindrisches Gehäuse 12 Nabe 14 zylindrische Öffnung in 12 16 Rippen 18 Werkzeughalterung
20 pickelartiges Werkzeug 22 rechteckige Öffnung in 18 24 Fläche aus verschleißfestem
Einsetzmaterial 26 Fläche aus verschleißfestem Einsetzmaterial 30 Stopfen aus verschleißfestem
Material 32 Element aus verschleißfestem Material 34 Stopfen aus verschleißfestem
Material 36 Lötmetall 42 Ringeinsatz aus verschleißfoitem Material 44 Auskleidung
aus Sintermetall 46 Flanschbereich von 44 48 erhabene Vorsprünge von 44