DE3318851A1

DE3318851A1 - Speicher fuer bohrstangen in einer langlochbohranordnung

Info

Publication number: DE3318851A1
Application number: DE19833318851
Authority: DE
Inventors: Onni 33410 Tampere Issakainen
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1983-12-01
Also published as: FI821875A0; AU1423583A; SE452348B; SU1447294A3; US4632618A; CA1192180A; SE8302933L; SE8302933D0; NO831854L; NO160737C; ZA833011B; NO160737B; FI67125C; FI67125B; DE3318851C2; AU555607B2; FI821875L

Description

Patenten*)«« D-.pl.-lng, W.
Menzelstr. 40,7000 Stuttgart 1_:__. -..-_- ·_-·.,· 3318851

OY TAMPEXjIiA AB * **" A 37 662

Lapintie 1

33100 Tampere 10/ Finnland 2^ ^Mal

Speicher für Bohrstangen in einer Langlochbohranordniing

Die Erfindung bezieht sich auf einen Speicher für Bohrstangen in einer Langlochbohrvorrichtüng nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Ein bekannter Speicher dieser Art wird neben einem Bewegungsbalken einer Bohrmaschine montiert und ist als Speicher für Bohrstangen! Bohrgestänge oder Bohrrohre) vorgesehen. Die Bohrstangen werden einzeln aus dem Magazin genommen und auf die Bohrachse zwecks koaxia3.er Kupplung der Bohrstange als Verlängerungen vorhandener Bohrstangen während der fortschreitenden Bohrung verschoben. In entsprechender Weise werden die Bohrstangen nach beendeter Bohrung einzeln von der Bohrachse zurück in das Magazin verlagert.

In der DE-Offenlegungsschrift 2 018 883 ist ein neben einem Bewegungsbalken einer Bohrmaschine befestigter Speicher beschrieben. Als Schiebeanordnung ist im Magazin des Speichersfentweder eine schwenkbare Planscheibe oder eine geradlinig bewegliche Schieberplatte vorgesehen , welche die Bohrstangen, durch die Führungen gesteuert, in Richtungjauf die Übergabeöffnung oder umgekehrt verschiebt. Die Bohrmaschine ist auf ihren Bewegungsbalken - gestützt so angeordnet, dass sie in der Querrichtung des Bewegungsbalkens von der Bohrachse zur Übergabeöffnung des Magazins, zwecks Verschiebung der Bohrstange aus dem Magazin oder in das MagazinVerschoben wird. Die mögliche Querverschiebung der Bohrmaschine verursacht in dem Bewegungsbalken der Bohrmaschine unerwünschte Spielräume in der Bohrrichtung, welche eine schlagende Bohrung sowie einen schnellen Verschleiß

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der Bewegungsbalkenteile verursachen. Die Bohrstange hat keine Steuerung,, welche die Benutzung des Magazins bei Bohrung von schrägen und waagrechten Löchern ermöglicht.

In der DE- Offenlegungsschrift 1 483 865 ist ein Speicher mit einem drehbaren Magazin offenbart. Die Verschiebean Ordnung der Bohrstangen umfasst einen, auö einem Druckmittelzylinder gebildeten Verschiebearm, welcher dem Magazin gegenüber schwenkbar gelagert ist und dessen Drehbewegungen von einem zweiten Druckmittelzylinder gesteuert sind. Die Verschiebung der Bohrstange aus der Übergabe-Öffnung des Magazins auf die Bohrachse erfolgt längs zweier getrennter Bewegungsbahnen. Das Magazin liegt von dem Bewegungsbalken der Bohrmaschine weit entfernt, wobei die Belastungen des Bewegungsbalkens, weil die Bohrstangen massiv sind, gross werden. Die Verriegelung der Bohrstangen im Magazin geschieht nur mit Hilfe eines federbelasteten Nockensystems.

Aus der DE-Patentschrift 2 148 357 ist ferner ein Speicher bekannt, in dem das Magazin gegenüber dem Bewegungsbalken beweglich montiert ist, so dass es sich bei Verschiebung der Bohrstange aus dem Magazin oder in das Magazin auf die Bohrachse zujbewegt= Die beweglichen Massen sind hierbei gross ο Die Bohrstangen sind von in der Querrichtung dem Bewegunsbalken gegenüber beweglichen Schlitten getragen. Auch hier verursachen die Spielräume erheblichen Verschleiss bei schlagender Bohrung.Auch wird der Schwerpunkt der Bohrmaschinenvorrichtung wegen der Bewegungen des Magazins in unerwünschter Weise in seiner Laceverändert.

In der US-Patentschrift 3 913 753 ist ein Speicher beschrieben, in dem das drehbare Magazin sich auf die Bohrachse ,_ zwecks Verschiebung der Bohrstange, zubewegt. Ausserdem ist die Verriegelung der Bohrstangen für jede Stange separat angeordnet, weshalb die Verriegelung konstruktiv aufwendig ist.

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In der SE- Patentschrift 225 859 ist ein Speicher offenbart, in dem eiij/neben dem Bewegungsbalken montiertes Magazin gebogene Führungen für die Bohrstangen aufweist. Die Verschiebeanordnung weist einen, durch zwei Druckmittelzylinder angetriebenen, dem Magazin gegenüber schwenkbar gelagerten

Verschiebearm auf. Die Verschiebung der Bohrstange wird mit zwei weiten Kreisbogen-Bewegungen ausgeführt, wobei die Verschiebungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

Aus den FI-Patentanmeldung=*! 3700/74 und 3701/74 ist ein Speicher bekannt_rbei dem die Bohrstangen mittels gebogener Führungen in einem festen Magazin abgestützt sind.Die Verschiebeanordnung der Bohrstangen umfasst einen, dem Magazin gegenüber schwenkbar gelagerten Verschiebearm, womit die Bohrstangen in das Magazin und aus dem Magazin entlang zweierKreisbögen verschoben werden.Das Magazin liegt von dem Bewegungsbalken weit entfernt. Die Verriegelung der Bohrstangen an die Führungen ist nur mit Hilfe von federbelasteten Sperrädern möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher für Bohrstangen zu schaffen, welcher die obenerwähnten Nachteile beseitigt. Dieses wird gemäss der Erfindung bei einem Speicher mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 erreicht.

Die Erfindung basiert auf den Gedanken, dass man mit den geraden Führungen des Magazins, den Schwerpunkt des Magazins und der Verschiebeanordnung möglichst nahe an den Bewegungsbalken der Bohrmaschine verschieben kann, was besonders bei der Benutzung einer massiven Bohrmaschinenvorrichtung von Bedeutung ist.Die Lage des Schwerpunktes wird aber kaum in der Verschiebephase der Bohrstangen verlagert, weil das Magazin fest ist.Der Verschiebearm führt daher nur eine Schwenkbewegung aus und die Greifmittel bewegen sich nur längs eines Kreisbogens, der zwischen die

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Übergabeöffnung des Magazins und der Bohrachse liegt, wobei die beweglichen Massen klein sind, weshalb die durch die Verschiebebewegung verursachten Belastungen ebenfalls klein sind«Daraus ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, dass die Geschwindigkeit der Verschiebebewegung verhältnismässig gross sein kann. Der Verschiebearm kann so ausgebildet werden, dass dieser die Bohrstangen daran hindert, das Magazin zu verlassen, ausser wenn die Verschiebearme sich in der Magazinstellung befinden, was die Sicherheit des Speichers erheblich erhöht.Darüber hinaus ist der Speicher einfach im Gebrauch/ weil dieser nur drei Bewegungen umfasst, nämlich das' öffnen und Schliessen der Greifmittel des Verschiebearmes, die Schwenkung des Verschiebearmesyfand die Bewegung der Aufnahmeplatten im Magazin,.

Die Erfindung wird nachstehend an einem in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Bohrmaschine mit einem erfindungsgemässen Speicher,

Fig» 2 in vergrößerter Darstellung, von der gleichen Seite gesehen, eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Speichers,

Fig„ 3 ein Magazin im Teilschnitt, ähnlich wie in Fig. 2,

Fig. 4A bis 4D den Speicher in der Richtung der Bohrachse des Bewegungsbalkens gesehen, in vier verschiedenen Arbeitsstellungen der Verschiebungsanordnung, und

Fig. 5A bis 5G die Speisenanordnung des Magazins, in der

Achsrichtung der Bohrstangen gesehen, in verschiedenen Arbeitsteilungen.

Die in Figur 1 der Zeichnungen gezeigte Bohranordnung umfasst einen Bewegungsbalken 1 und eine diesem entlang bewegliche Bohrmaschine 2 sowie einen Speicher 3 für die Bohrstangen. Auch wenn der Speicher-^grundsätzlich einteilig sein kann, ist dieser im Ausführungsbeispiel mit einer zweiten spiegelsymmetrischen Ausführung 3A versehen. Jedoch wird nachstehend nur der Aufbau und die Arbeit eines einzigen Speichers beschrieben; in der Praxis sind die beiden Speicher 3 und 3A derart synchronisiert, dass sie gleichzeitig in gleicher Weise arbeiten. In Figur 1 sind ferner eine Antriebsanordnung 4 und eine Bohrerführung 5 des Schlittens der Bohrmaschine, eine Steuerungsschiene 6 und eine hintere Stütze 7 für die Bohrstangen dargestellt.

Der Speicher 3 besteht aus einem Magazin 8 und einer Verschiebungsanordnung 9.

Das Magazin 8 hat ein Gehäuse 10 , an dem Führungen 11 befestigt sind, welche zusammen eine Aufnahme 12 bilden, deren Breite im wesentlichen dem Durchmesser der zu speichernden Bohrstangen 13 (Fig. 4) entspricht. Das Gehäuse des Magazins 8 ist derart neben dem Bewegungsbalken/l starr befestigt, dass der Aufnahmeschacht 12 , wenn sich der Bewegungsbalken 1 in horizontaler Stellung befindet, vertikal liegt, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Die Führungen 11 des MagazinsjB bilden am oberen Ende eine Öffnung 14 , welche mittels einer Sperrstange 15 geschlossen werden kann; die Stange 15 ist auf die, auf der Seite des Bewegungsbalkens 1 befindliche Führung gestützt und an einem, diefeperrstange 15 bewegenden Druckzylinder 16 angeschlossen.

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Das Magzin 8 weist ferner eine Aufnahme 17 auf ( Fig. 5), welche^izwei karnmartige Verschiebeplatten 18,19 hat, die parallel zueinander in Vertikalebenen,mit geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Im Gehäuse 10 sind zwei nebeneinander__liegende Kurbelwellen 20, 21 gelagert, welche mit Abstand parallel zueinander^ untPclurch Kettenübersetzung 22 antriebsverbunden sind. Die Drehachsen der Wellen 20, 21 liegen vorzugsweise mit den Achsen der im Magazin befindlichen Bohrstangen 13 parallel. Die untere Welle 20

ist an einen Hydraulikmotor 23 angeschlossen. Die obere Welle 21 ist über eine Zwischenwelle 24 (?ig. 1)mit der ihr entsprechenden Welle der zweiten Ausführung 3A des Magazins antriebsverbunden.

Die Verschiebplatten 18,19 sind auf zwei, mit Winkelabstand von 180° zueinander liegenden Achszapfen 25 entspr. 26 (Fig. 5 A) der beiden Kurbelwellen 20, 21 so gelagert, dass ihre Bewegungen bei Drehung der Versdhiebeplatten 18, 19 zueinander entgegengesetzt sind. Beide Verschiebeplatten 18, 19 weisen infAbstand voneinander liegende Greif nocken 27 auf, zwischen denen sich z. B. halbkreisförmige Ausschnitte 28 befinden, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrstangen 13 entspricht. Der Durchmesser des Umlaufkreises der Achsen der Achsenzapfen 25,26 der Kurbelwellen 20,21 ist halb so gross wie der Abstand der Mittelpunkte der Ausschnitte 28 und ist grosser als die Hälfte des Durchmessers der Bohrstange 13.

Die Verschiefoeanordnung 9 weist ferner einen Verschiebearm 29 auf, welcher mit einem Ende auf einer Schwenkachse 30 schwenkbar gelagert ist, die zur Bohrachse parallel liegt und mit Trägern 30a am Gehäuse 10 des Magazins 8 abgestützt ist ο Das andere Ende des Verschiebearmes 29 weist

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Greifbacken 31 auf, die an einem Druckzylinder 32 angeschlossen sind. Der Verschiebearm 29 ist an einen Antriebszylinder 33 angeschlossen, mit dem er aus der in Fig. 4A gezeigten Stellung , in der sich die Greifbacken 31 am oberen Ende der Führungen 11 bei der Übergabeöffnung 14 befinden, in eine in Fig. 4C gezeigten Stellung schwenkbar sind, in der sie sich in der Bohrachse der Bohrmaschine, d.h. auf der Bohrachse A (Fig. 4A) des Speisebalkens befinden. Die Greifbacken 31 sind so angeordnet, daß sie die Bohrstange 13 während der Verschiebephaee haltend umgreifen und in der öffnungs- und Schliessphase als Steuerorgan arbeiten können.

Der Verschiebearm 29 ist V-förmig ausgebildet, derart,dass der obere Schenkel des Verschiebearmes 19 das obere Ende der Führungen 11 in der Richtung der Bohrachse gesehen dann schliesst, wenn der Verschiebearm 19 aus der in Fig. 4A gezeigten Magazinstellung geschwenkt worden ist.

Der Speicher arbeitet in folgender Weise:

Zur Entnahme der Bohrstange 13 aus dem Magazin 8 befinden sich die Verschiebearme 29 in der in Fig. 4A gezeigten Magazinstellung und die Greifbacken 31 sind geöffnet. Die Kurbelwellen 20,21 werden mit dem Hydraulikmotor 23 um einen Umlauf entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Hierbei verschiebt eine Verschiebeplatte 19 zunächst die Bohrstange 13 in den Führungen 11 mit Hilfe ihres Greifnockens 27 um etwa eine halbe Drehung aufwärts,, während der diese Verschiebeplatte stufenweise aus dem Eingriff mit der Bohrstange 13 gedreht wird; gleichzeitig wird die andere Verschiebplatte 18 stufenweise in Eingriff mit der Bohrstange 13 gedreht, wobei diese wieder in der Führung um einen halben Umlauf aufwärts verschoben wird. Die Bohrstange wird somit um einen Ausschnittsabstand zwischen den Greifbarken aufwärts verschoben. Fig. 5A bis 5G veranschaulichen diesen Verschiebungsvorgang.

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Hiernach schliessen^ich die Backen 31_fund der Antriebszylinder 16 öffnet die Übergabeöffnung 14 (Fig. 4 B) des Magazins 8. Der Antriebszylinder 33 schwenkt die Verschiebearme 29 in die in Fig. 4 C gezeigte Bohrachsenstellung , in der die Bohrstange 13 konzentrisch mit der Bohrachse der Bohrmaschine ist» Der Bohrmaschinenhals wird an die Bohrstange durch Benutzung der Eingabe und Rotation der Bohrmaschine angeschlossen. Die Backen 31 werden mit dem Antriebszylinder 32 (Fig. 4 D)geö£fnet_f wobei die Bohrstange infolge der Eingabe der Bohrmaschine durch die Bohrsteuerung 5 so geführt werden kann, dass die Krone an der Bohrstange befestigt werden kann. Das öffnen der beiden Backen 31 der Verschiebearme 29' erfolgt entweder gleichzeitig oder so_? dass die auf der Seite der Bohrsteuerung befindliche Backe später als die auf der Seite der Bohrmaschine liegende Backe geöffnet wird. Auf dem Arm der Backen des Antriebszylinders 32 ist ein federndes Zwischenstück 34(Fig. 4 \) angeordnet, welches die Benutzung der Verschiebearme für die Steuerung bei der Verbindung und beim öffnen der Verbindungen erleichtert. Die Steuerungsmöglichkeit ist bei der Bohrung von schrägen und waagerechten Löchern unentbehrlich. Ein solches federndes Zwischenstück 34 kann jede beliebige bekannte Ausführung sein, in der eireFeder, ein Guinmistück o. dgl. vorhanden ist. Das federnde Zwischenstück 34 kann auch anderswo im Antriebsmechanismus der Backen 31 vorgesehen werden. Hiernach werden die Verschiebearme 29 zurück in die Magazinstellung zwecks Verschiebung der nächsten Bohrstange·geschwenkt.

Das Füllen des Magazins 8 wird in der in Fig. 4 gezeigten Ordnung D-A in folgender Weise ausgeführt:

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Die in das Magazin 8 einzuführende Bohrstange wird auf die Laufbahn der Verschiebearme z. B. mit einer Winde oder einer separaten Hebeanordnung geführt. Wenn das öffnen der Backen aus Sicherheitsgründen während der Schwenkbewegung verhindert ist, werden die Greifbacken 31_rwährend die Arme in der in Fig. 4 D gezeigten Bohrachsenötellung sind, geöffnet und die Bohrstange zwischen die Badken geführt. Die Backen werden geschlossen (Fig. 4 C),wonach die für das Heben der Bohrstange benutzte Hebeanordnung gelöst wird. Wenn der Druck im Antriebszylinder 32 erhöht wird, öffnet der Antriebszylinder 16 die Übergabeöffnung 14 des Magazins durch Verschiebung der Sperrstange 15 in die untere Stellung. Der Antriebszylinder 33 schwenkt die Verschiebearme in die in Fig. 4 B gezeigte Magazinstellung, wobei sich die Bohrstange in die Magazinöffnung 14 stellt. Der Antriebszylinder 16 schliesst die Magazinöffnung 14,bevor sich die Backen Öffnen durch Verschiebung der Sperrstange 15 in die obere Stellung (Fig. 4A).

Mit dem Hydraulikmotor 23 werden die Kurbelwellen 20,21 im Uhrzeigersinn drehend angetrieben (Fig. 4 )^?obei die Bohrstange in den Führungen 11 abwärts verschoben wird, und eine neue Bohrstange in die Magazinöffnung gebracht werden kann.

Claims

Patentanwalt "-"ZZ., " I '. . DipL-Ing. W. Jackiecbr" ": · : Γ": ':":.*■ ο ο ι α ο r Menzel8tr.40,7000Stuttgafrr·"··· "* '" 0 0 I 000 I OY TAMPELLA AB · Λ 37 662 Lapintie 1. 2'*· Mai 1983 33100 Tampere TO /Finnland Patentansprüche

1. Speicher für Bohrstangen in einer Langlochbohrvorrichtung mit

- einem Magazin (8) mit

- festen Führungen (11) für die Auflagerung von Bohrstangen (13)

- einer von den Führungen gebildeten Übergabeöffnung (14) für die Einzel-Verschiebung der Bohrstangen auf und aus den Führungen, und

- einer Aufnahme (17) , mit zwischen die in den Führungen (11) befindlichen Bohrstangen (13) sich streckenden Greifmittel (27) für die Verschiebung der Bohrstangen in den Führungen in Richtung auf die Übergabeöffnung und umgekehrt, und

- einer Verschiebeanordnung (9) mit wenigstens einem mit Greifbacken (31) versehenen Verschiebungsarm (29) welcher schwenkbar auf einer dem Magazin (8) gegenüber festen Schwenkachse (30) so gelagert ist, dass die Greifbacken (31) quer gegen die Achsrichtung der Bohrstange zwischen die Übergabeöffnung (14) der Führungen und der Bohrachse (A) der Bohrmaschine (2) sich bewegen,

- dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (11) des Magazins (8) in der Weise ausgebildet sind, dass die Bohrstangen (13) mit ihren Achsen in gleichen Ebenen verlagerbar sind,

- dass die Aufnahme (17) zwei, eine entgegengesetzte Bewegung ausführende Verschiebeplatten (18,19) aufweist, und

- dass der Verschiebearm (29) eine Schwenkbarkeit hat, derartpdass die Greifbacken _t31) längs eines Kreisbogens

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zwischen der Übergabeöffnung (14) der Führungen und der Bohrachse (A) bewegbar sind.

2. Speicher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Führungen (11) des Magazins (8) ein Aufnahmeschacht (12) gebildet ist.

3. Speicher nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (11) zwei in der Bohrachsenrichtung im Abstand voneinander liegende Aufnahmen (12) umfasst, welche sich in winkelrecht gegen die Schwenkachse (30) des Verschiebearmes (29) liegenden Ebenen befinden.

4. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeplatten (18,19) der Aufnahme (17) kammförmig sind und nebeneinander auf separaten Achszapfen (25,26) von zwei in der Ebene der Verschiebeplatten im Abstand voneinander liegende Kurbelwellen (20,21) so gestützt sind, dass die Verschiebeplatten zueinander in entgegengesetzten Richtungen auf konzentrischen Kreisbögen bewegbar sind.

5. Speicher nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die gegen die Führungen (11)weisenden Kanten der Verschiebeplatten (18,19) durch Greifnocken(27) getrennte Einschnitte (28) für die Bohrstangen (13) aufweisen und dass die Greifnocken (27) der beiden Verschiebeplatten (18,19) sich bis in die Aufnahmeschächte (12) der Führungen erstrecken, wenn die Achsenzapfen (25 entspr. 26) der Verschiebeplatte gegen die Führungen gedreht sind und sich ausserhalb des Speiseschachtes bef iden, wenn die Achszapfen von den Führungen gedreht sind.

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- Speicher nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet _t dass der Durchmesser des Drehkreises der Achszapfen (25,26) der Verschiebungsplatten (18,19) grosser als die Hälfte des Durchmessers der Bohrstange (13) ist.

7= Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Verschiebearm (29) eine solche Form? vorzugsweise V-Form^at, dass dieser in der Achsenrichtung der Bohrstangen (13) gesehen, die Übergabeöffnung (14) der Führungen (11) schliesst, wenn der Verschiebearm in eine Stellung geschwenkt ist, in der die Greifbacken (31) auf der Bohrachse (A) liegen.

ο Speicher nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung . O) zwei in der fehrachsrichtung ^^m Abstand voneinander liegende Verschiebearme (29) umfasst.

ο Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeöffnung (14) mit einer Sperrstange (15) versehen ist, mit deren Hilfe die Öffnung wenigstens teilweise so schliessbar ist,dass ein Austritt der an der Übergabeöffnung (14) befindlichen Bohrstange (13) verhindert ist.

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