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Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine Gegenstand
der Erfindung ist eine Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine.
Der Ausdruck »Gestein« wird hier im weiteren Sinne verstanden; er erfaßt z. B. auch
Kohle, Salze u. dgl.
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Eine Gesteinshammerbohrmaschine, bei der die Bohrstange mit einem
zu ihr in der Längsrichtung festen Antriebskopf längs einer Spindel oder einem sonstigen
Antriebsorgan geführt ist und mit diesem hinsichtlich Vorschub und Umsetzantrieb
in Antriebsverbindung steht, ist bereits bekannt. Die eigentliche Schlagarbeit wird
dabei von einem Antriebsorgan geleistet, das im Antriebskopf eingebaut ist und sich
somit mit der Spindel verschiebt (vgl. die deutsche Patentschrift 217
2,65).
Es ist hierdurch weiterhin bekannt, daß sich die Bohrstange an dem
Betriebskopf, dieser sich an die Spindel und die Spindel sich wiederum an dem Bohrgestell
abstützt.
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Die Spindel dieser bekannten Gesteinshammerbohrmaschine ist teils
unbelastet, teils auf Druck und Torsion beansprucht. Hierbei handelt es sich jedoch
nur um kleine Kräfte, die nur eine Hilfsfunktion ausüben; denn das Umsetzen wie
auch das Andrücken der Bohrstange erfolgt nicht -während des eigentlichen Bohrvorganges.
Bei einer Gesteinsdrehbohrmaschine hingegen beeinflussen die genannten Kräfte den
eigentlichen Bohrvorgang und sind demgemäß erheblich größer.
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Die neue Drehbohrmaschine hat gegenüber den bekannten Drehbohrmaschinen
den Vorteil, daß das mechanische Antriebsorgan, z. B. die Spindel, auf dem einen
Teil ihrer Länge auf Zug bzw. Druck und auf dem anderen Teil ihrer Länge auf Torsion
beans
rucht wird.-Hierdurch wird erreicht daß- das p Antriebsorgan kleiner dimensioniert
werden kann als es notwendig wäre, wenn es gleichzeitig mehr als eine spezifische
Kraft au - fnehmen muß. Das Wesen der neuen Drehbohrmaschine besteht' in
der Kombination der folgenden Merkmale: a) daß die Bohrstange mit einem zu einer
in der Längsrichtung festen Antriebskopf längs einer Spindel oder eines sonstigen
mechanischen Antriebsorgans geführt ist und mit diesem hinsichtlich Vorschub und
Bohrantrieb in Antriebsverbindung steht; b) daß die Bohrstange sich an dem
Antriebskopf, dieser sich an der Spindel od. dgl. und die Spindel wiederum mit ihrem
- in der Arbeitsrichtung gesehen - - vorderen Ende an dem Bohrgestell
abstützt, so daß das mechanische Antriebsorgan, z. B. die Spindel, auf dem einen
Teil ihrer Länge auf Zug und auf dem anderen Teil ihrer Länge nur auf Torsion beansprucht
ist.
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Der Vorschub und die Drehbewegung der Bohrwelle werden also bei der
neuen Lösung von einem einzigen Antrieb abgeleitet. Dieser Antrieb steht zum Bohrgestell
still und nimmt somit an der Vorschubbewegung nicht teil. Das hat den Vorteil, -daß
das Gewicht der in der Vorschubrichtung-beweglichen Teile klein bleibt. Durch die
gewählte Art der Kräfteaufteilung wird erreicht, daß dieSpindel, über die die Vorschubbewegung
und die Drehung der Bohrwelle eingeführt wird, teils nur auf Zug und teils nur auf
Torsion beansprucht wird. Infolgedessen kann auch die Spindel in ihrem Durchmesser
klein gehalten werden. Es ergibt sich so insgesamt eine Bohrmaschine, die ein verhältnismäßig
geringes Gewicht und eine kurze Baulänge besitzt und ferner den Vorteil hat, daß
nur ein einziger Antriebsmo.tor notwendig ist; dieser nimmt zudem nicht an der Vorschubbewegung
teil, so daß die zur Durchführung der Energie an den Motor dienenden Leitungen (z.
B. elektrische Leitungen oder Druckluftleitungen) während des Bohrvorganges nicht
mitwandern müssen.
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Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen; es
zeigt Fig. i den grundsätzlichen Aufbau der neuen Bohrmaschine in einem Längsschnitt,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in Seitenansicht bzw. in einem Längsschnitt,
,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig.:2.
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Bei der Ausführung nach Fig. i wird die gesamte Drehbohrmaschine von
dem Bohrgestell i getragen; dieses kann, wie an sich-bekannt, in der verschiedenartigsten
Weise ausgebildet sein. Das dargestellte Bohrgestell enthält bei i, ein Führungsbett
für den Antriebskopf:2 und den Antriebsmotor 3. Für den Antriebsmotor kann
insbesondere ein Elektromotor v erwendet werden.
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Die Vorschubbewegung und die Bohrbewegung werden in den Antriebskopf
2 durch die Spindel 4 eingeführt. Sie ist an der Vorderwand lb des Bohrgestells
drehbar und stützt sich an dieser Vorderwand zugleich mit Hilfe eines Längslagers
4" ab. Ein Bund 4b, der nur bei Rüc - klauf des.Antriebskopfes 2 Kräfte aufzunehmen
hat, sichert die Spinde14 in ihrer Lage zur VorderwandIb des Bohrgestells. Die Spindel
4 ist in Fig. i der einfacheren Darstellung halber unmittelbar mit dem Motor
3 gekuppelt. Es kann ein Übersetzungs- oder Untersetzungsgetriebe zwischen
dem Motor 3 und der Spindel 4 vo#ge§ehen und gegebenenfalls auch in den Motor
selbst eingebaut sein. Um klar zu zeigen, daß die zum Bohren erforderliche Andruck-.kraft
nicht auf den Motor 3 abgestützt wird, sind in Fig. i zwischen dem Motor
3 und dem Führungsbett i, Rollen,34 angeordnet. Bei der praktischen Ausführung
kann auf solche Rollen verzichtet werden, da ohnehin der mit der Spindel 4 verbundene
Teil des Motors ein gewisses Spiel in der Längsrichtung hat, durch das eine Aufnahme
von Kräften in der Längsrichtung durch den Motor verhindert wird.
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Am Antriebskopf 2 ist die Bohrwelle 5 drehbar gelagert. Sie
stützt sich mit einem Längslager 6 an der rückwärtigen Wand des Antriebskopfes
ab. Ein Bund 7, der sich an der Vorderwand des Antriebskopfes 2 abstützt,
sichert die Lage der Bohrwelle 5 bezüglich des Antriebskopfes :2 in - der
Längsrichtung. Die Bohrwelle 5 trägt vorn die Bohrschneide 8. Die
Bohrbewegung wird von der Spindel 4 über ein von ihr mitgenommenes Zahnrad
9 und -ein auf der Bohrwelle 5 sitzendes Zahnrad io auf die Bohrwelle
5 übertragen. Das Zahnrad 9 führt sich über eine Paßfeder in der Längsnut
4, der Spindel 4; das Zahnrad 9 nimmt also an der Drehbew egung der Spinde14
teil. In der Längsrichtung wird das Zahnrad 9 an der Vorschubbewegung des
Antrieb.skopfes 2 beteiligt, was bei der Darstellung nach Fig. i durch die beiden
Anschläge 2" erzwungen wird. Auf der Spindel 4 ist ferner- eine Wandermutter ii
geführt, die mit dem Antriebskopf 2 fest verbunden ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Soll in die mit B bezeichnete Uohrfront
ein Loch gebohrt werden, so wird die - Bohrmaschine entsprechend angesetzt,
wie das in Fig. i gezeigt ist. Wird der Motor3 eingeschaltet, so dreht sich mit
einer bestimmten Drehzahl, die gegebenenfalls einstellbar sein kann, die Spinde14.
Diese Drehbewegung der Spindel 4 hat - zur - Folge, daß, entsprechend
der Steigung der Spindel-, über die Mutter ii dem Antriebsko pf:2-und den an ihm
gelagerten Teilen die Vorschubbewegung erteilt wird. Ferner nimmt die Spinde14 das
Zahnrad9 mit, das seinerseits über das Zahnrad io- die Bohrwelle 5 antreibt
und dadurch auf diese die zum Bohren erforderliche Drehbewegung überträgt. Sobald
die Bohrschneide 8 auf die Bohrfront B auftrifft, stü&t sich die Bohrwelle
5 über'-das Längslager 6 am rückwärtigen Ende des Antriebskopfes:2
ab. Dieser wiederum stützt sich über- die mit ihm verbundene Wandermutter i i an
der Bohrspindel 4 ab und diese schließlich über das Längslager 4" an der Vorderwand
ib des Bohrgestells i. Man sieht, daß hierbei die Spindel 4 auf ihrem -vorderen
Teil von der Vorderwand Ib bis zur Wandertriutter i i nur auf
Zug
beansprucht wird. Der andere Teil der Spinde14 wird wiederum nur auf Torsion beansprucht,
da ja infolge der oben angegebenen Nachgiebigkeit des Motors 3 in der Längsrichtung
hier irgendwelche Längskräfte nicht aufgenommen werden.
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Beim Bohren bewegt sich der Antriebskopf 2 auf der Führungsbahn i"
entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit.
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In der Regel wird es erwünscht sein, der Art des zu bohrenden Gesteins
die Vorschubgeschwindigkeit anpassen zu können. Es ist der übersichtlichkeit halber
davon abgesehen, dem genannten Zweck dienende Zusatzeinrichtungen darzustellen.
Es ist aber für den Fachmann deutlich, daß solche Zusatzeinrichtungen anwendbar
sind. Um eine Möglichkeit anzudeuten, sei erwähnt, daß z. B. die Wandermutter ii
zwar in der Längsrichtung zum Antriebskopf 2 unbeweglich, aber drehbar zu ihm angeordnet
werden kann. Die Wandermutter ii wird dann in der Drehrichtung zum AntriebskOpf
2 festgestellt oder es wird auf sie zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit eine
Drehbewegung übertragen. Diese Drehbewegung kann von der Bohrwelle 5 abgeleitet
werden, etwa mit Hilfe eines Schieberades, das zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit
in Eingriff mit der Wandermutter ii gebracht wird. Hiermit ist dann zugleich die
Sperre od. dgl. zu lösen, durch die bis dahin die Wandermutter i i zum Antriebskopf
2 in der Drehrichtung festgestellt war.
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Die Vorteile der neuen Drehbohrmaschine sind schon in der Einleitung
angegeben worden. Man überzeugt sich nach der obigen, näheren Bes-chreibung an Hand
der Zeichnung, daß die neue Lösung zu einer günstigen Gewichtsverteilung zwischen
beweglichen und unbeweglichen Teilen der Bohrmaschine führt, daß sich ferner ein
geringes Gesamtgewicht ergibt und schließlich ein einziger Motor ausreicht, der
zudem relativ zum Bohrgestell feststeht.
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In den Fig. 2 und 3 ist eine Bohrmaschine dargestellt, die
in dem grundsätzlichen Aufbau mit der Bohrmaschine nach Fig. i übereinstimmt, in
den Einzelheiten aber noch mehr einer praktischen Ausführung entspricht. Das Grundgestell
der Bohrmaschine nach Fig. 2 und 3 umfaßt als wesentlichenTeil ein Führungsbett,
das aus zwei U-Schienen 21 und 22 zusammengesetzt ist, die durch mehrere Stege
23 zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Das aus den Teilen 21 bis
23 bestehende Grundgestell kann von einem beliebigen Halter getragen sein.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Halterung nach Art einer Parallelogrammführung angenommen.
Von ihr sind in Fig. 2, der mit dem Grundgestell 21, 22, 23 verbundene Tragkopf:24
und die beiden Stangen 25 der Parallelogrammführung sichtbar. Die Stangen
25 führen zu einem Haltekopf, der in an sich bekannterWeise an einem Ständer
oder einemWagen, dem sogenannten Bohrwagen, befestigt ist. Die U-Schienen 21 und
22 sind vorn mit einem Endstück:26 verbunden, das seinerseits einen Abstützkopf
27 und ferner ein Lager 28
für die Bohrwelle:29 trägt. Auf das vordere
Ende der Bohrwelle 29 ist die Bohrschneide 30 aufgeschraubt. Mit ihrem rückwärtigen
Ende ist die Bohrstange 29 über die Kupplung 3 1 mit der Verlängerung
32 der Bohrstange verbunden. Diese Verlängerung 32 der Bohrstange
ist im wesentlichen innerhalb des Antriebskopfes 33 gelagert und im folgenden
der besseren Unterscheidung halber als'Bohrwelle bezeichnet.
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An dem aus den Teilen 21 bis 23 bestehenden Grundgestell ist
drehbar, aber nicht längs verschiebbar, die Gewindespindel .34 gelagert; sie wird
vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes 35 über eine Gelenkwelle
A von einem Motor 37 angetrieben. Dieser Motor 37 ist
- vorzugsweise leicht lösbar - an dem Traggestell 21 bis
'23 unbeweglich gehaltert. Das Getriebe 35 bewirkt lediglich eine
über- bzw. Untersetzung zwischen der Welle 36 und der Spindel 34.
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In dem Gehäuse des Getriebes 35 kann noch eine handbetätigte
Bremse angebracht sein, die es gestattet, die Drehzahl unter Ausnutzung der Motorcharakteristik
beliebig herabzusetzen. Der Antriebskopf 33 ist, wie insbesondere aus Fig.
3
hervorgeht, an den U-förmigen Schienen 21 und 22 geführt. Der Vorschub des
Antriebskopfes 33 und der über ihn angetriebenen Bohrstange 29 erfolgt durch
Drehen der Spindel 34. Diese entspricht der Spindel 4 der Ausführung nach Fig. i.
Es kann insoweit auf Fig. i hingewiesen werden.
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Bei der Ausführung nach Fig.:2 und 3 ist der Motor
37 mit dem Führungsbett 21 bis 23 fest verbunden. Dennoch gilt wie
oben zu Fig. i auch hier, daß der Motor 37 Längskräfte nicht aufnimmt und
daß die Spindel 34 auf ihrem vorderen Teil nur auf Zug und auf ihrem anderen Teil
nur auf Torsion beansprucht ist; denn die Spindel 34 ist mit dem Getriebe
35 verbunden, und in diesem Getriebe 35 hat das auf die Spindel 34
gesetzte Rad ein gewisses Spiel in der Längsrichtung.
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Wie ersichtlich, können die beschriebenen Anordnungen in derWeise
umgekehrt werden, daß der Antrieb für die Spinde14 - in der Bohrrichtung
gesehen - vorn an der Spindel 4 angreift und diese in der Längsrichtung mit
ihrem rückwärtigenEnde am Bohrgestell abgestützt wird. Alsdann ist die Spindel 4
auf ihrem einen Teil auf Druck (statt auf Zug wie bei den dargestellten Ausführungen)
und auf ihrem anderen Teil wiederum nur auf Torsion beansprucht. Bei einer solchenAnordnung
wechseln die Teile 9 und i i im Antriebskopf 2 ihre Lage zueinander, in der
Längsrichtung gesehen. Auch diese Ausführung, bei der also die Spindel 4 teils nur
auf Druck und teils nur auf Torsion beansprucht wird, fällt in den Rahmen der Erfindung.
Entsprechendes gilt für die Ausführung nach Fig. 2 und 3.