EP0380469B1 - Werkzeugträger für die Abbauwerkzeuge von Gewinnungs- oder Vortriebsmaschinen - Google Patents

Werkzeugträger für die Abbauwerkzeuge von Gewinnungs- oder Vortriebsmaschinen Download PDF

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EP0380469B1
EP0380469B1 EP19900890014 EP90890014A EP0380469B1 EP 0380469 B1 EP0380469 B1 EP 0380469B1 EP 19900890014 EP19900890014 EP 19900890014 EP 90890014 A EP90890014 A EP 90890014A EP 0380469 B1 EP0380469 B1 EP 0380469B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
tools
tool support
support according
holders
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP19900890014
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0380469A2 (de
EP0380469A3 (de
Inventor
Volker Dipl.-Ing. Hentschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandvik Mining and Construction GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Bergtechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Voest Alpine Bergtechnik GmbH filed Critical Voest Alpine Bergtechnik GmbH
Publication of EP0380469A2 publication Critical patent/EP0380469A2/de
Publication of EP0380469A3 publication Critical patent/EP0380469A3/de
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Publication of EP0380469B1 publication Critical patent/EP0380469B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E21D9/104—Cutting tool fixtures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/10—Roller bits with roller axle supported at both ends
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/12—Roller bits with discs cutters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable

Definitions

  • the invention relates to a tool carrier and removal tool for extraction or tunneling machines, in particular full-cut machines, such as Shield boring machines, the removal tools being held in the tool holder by tool holders and the tool holders being pivotably or rotatably and fixably mounted about an axis in the tool holder essentially parallel to the removal front, or being connected to a rotary drive, thereby moving the tool from a position pointing forward from the tool holder can be turned into a rear end.
  • full-cut machines such as Shield boring machines
  • Roller chisels such as those used for such cutting heads or cutting wheels, are particularly effective from a certain hardness or cube compressive strength. Conversely, these roller chisels are subject to relatively high wear in softer rock, since in cohesive or small-grain zones the rollers cannot be unrolled, so that the roller chisel ring cutting edge is subject to local abrasion. This local destruction of the ring cutting edge later prevents a rolling process in Hard rock zones, whereby the roller chisels have become ineffective.
  • a tool carrier for mining tools of extraction and boring machines has become known, in which the roller chisel is pivotably or rotatably mounted about at least one axis running in the tool carrier substantially parallel to the front of the mining machine.
  • the invention now aims to provide a tool carrier of the type mentioned at the beginning, with which it is possible to adapt the cutting or drilling heads to different rock qualities quickly and without retooling, and with which it may also be possible is to replace damaged tools in a simple manner and to maintain a largely tight seal to the working face while changing such damaged tools.
  • the invention consists essentially in the fact that the tool holders are pivotably or rotatably and fixably mounted about an axis running in the tool carrier essentially parallel to the dismantling front or are connected to a rotary drive, whereby the tool from a position pointing forward from the tool carrier can be turned into a rear end.
  • the design is such that the swivel axes of the tools are arranged radially in the tool carrier, in particular in the form of a drill head or a cutting wheel.
  • the swivel axes of the tools are arranged radially in the tool carrier, in particular in the form of a drill head or a cutting wheel.
  • the design is preferably such that these roller chisels can be disengaged from the face when pivoting about the pivot axis.
  • the holder of such roller chisels which can be pivoted about the pivot axis, can have a flat surface which largely seals off the opening in which the tools are pivotably mounted when the tools are pivoted out of engagement.
  • the pivoting of such roller chisels out of engagement with the rock leads to considerable protection of such chisels, which, as mentioned at the beginning, are particularly effective only with hard rock and would wear out quickly with soft rock.
  • the seal can, as in a preferred embodiment, be made such that sealing elements are arranged between the tool holders and the tool carrier.
  • the design can advantageously be such that a plurality of chisels are arranged in tool holders in circles concentric to the swivel axis, the tool tips lying within an enveloping circle, which is smaller than the envelope circle of the recess in the tool carrier, in which the tool holder can be pivoted.
  • a simple pivoting about the pivot axis is sufficient to bring new tools or different tools into engagement with the working face.
  • a maximum of four tools or chisels are arranged on a common tool holder in the circumferential direction, with the arrangement of four tools in the circumferential direction of the pivot axis leaving a particularly large margin for the angle of attack of such tools relative to the working face.
  • the design can be implemented in a simple manner in such a way that two tools are distributed on a tool holder over a central angle of less than 180 °. If only two tools are distributed over a central angle of less than 180 °, on the one hand the chisels facing away from the working face can be quickly replaced if necessary and on the other hand such a design with only two tools can be used which distributes over a central angle of less than 180 ° are, the possibility open, the swiveling tool holder set accordingly or exceptionally to allow the passage of cut or broken rock through the tool carrier.
  • the design is advantageously made such that the area of the pivotable tool holder opposite the tools is offset from the smaller axis relative to the pivot axis to a smaller radius.
  • the opening of the tool carrier in which the pivotable tool holder is arranged is of course designed with a clear width which corresponds at least to the envelope curve of the tools arranged on the tool holder concentrically with the pivot axis.
  • the tools can be oriented opposite to each other in the circumferential direction of the envelope, which results in a simple design in which the drill head or the milling disk for changing tools as a mechanical protective shield against the working face for the staff can be deployed.
  • the area of the tool holder remaining between the oppositely oriented chisels can completely fill the opening or opening of the tool holder in such a configuration, so that a high mechanical strength and good protection is provided. Even with such a design, the angle of attack and the depth of cut can be changed within wide limits, with the opposing orientation of the two cutting tools or chisels providing an adjustment range of almost 180 ° for different orientation of the chisels relative to the working face.
  • the design of the tool carrier is such that a plurality of tool holders with tools is rotatably mounted about a common pivot axis at different radial distances from the axis of rotation of the tool carrier, whereby a large area can be reduced and, if desired, at different radial distances different tools can be used from the axis of rotation of the tool carrier.
  • the tool holders are connected to a rotary drive for a rotary movement about the pivot axis, in order to take into account the different circumferential speeds due to the tools arranged at a different distance from the axis of rotation of the tool carrier or for targeted cutting or removal effects to enable the design to be advantageously made such that when a plurality of tool holders with tools are arranged at different radial distances from the axis of rotation of the tool carrier, the tool holders each have a separate drive.
  • FIG. 1 shows a top view of a partial view of a drilling head of a boring machine with tool carriers according to the invention
  • FIG. 2 analogously to FIG. 1 shows a partial top view of a cutting wheel of a boring machine with tool carriers according to the invention
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG 1 and 2, wherein the roller chisel is in engagement with the rock to be mined
  • FIG. 4 shows an illustration analogous to FIG. 3, the roller chisel facing away from the working face
  • FIGS. 5 and 6 show a modified form of a tool carrier according to the invention with a cutting tool, in FIG. 5 the tool is engaged with the working face and in FIG. 6 the cutting tool is again out of engagement with the working face
  • FIG. 7 is a partial plan view of a Cutting wheel similar to Fig.2 with an additional drive for the tool holder.
  • FIG 1 shows a drill head 1, on which tools 3, which are formed by roller chisels, can be pivoted about the axes 2 on the tool carrier designed as a drill head, around axes that run essentially radially, which are schematically indicated in FIG stored and can be determined in their respective pivot position, as will be explained in more detail below.
  • a plurality of dismantling tools 3 such as roller chisels, can be pivoted about essentially radial axes 2 and their respective pivot position can be determined.
  • dismantling tools 3 are provided at different radial distances from the center 5 of the drill head 1 or the cutting wheel with the cutting wheel spokes 4.
  • the base body of the drill head 1 or the cutting wheel spoke 4 of FIGS. 1 and 2 is designated 6 as the tool carrier.
  • This base body 6 has a recess 7 in which a tool holder 8, which carries a roller chisel 3, is pivotally mounted about the axis 2.
  • the roller chisel 3 is rotatably mounted in the tool holder 8 about an axis 9. In the position of the roller chisel shown in FIG. 3, the ring cutting edge 10 of the chisel engages with the face 11, the rolling force acting on the ring cutting edge 10 being denoted by 12 and the pressing force being denoted by 13.
  • the tool holder 8 is sealingly guided in the recess 7, so that no cut rock can get into the interior of the drill head or the cutting wheel.
  • the tool holder 8 has a flat 14 on the side opposite the roller chisel 3, which is dimensioned such that when the tool holder 8 is rotated about the axis 2 by 180 °, the surface 15 of the base body 6 facing the working face flush termination of the tool holder 8 results, as shown in Fig.4.
  • the roller chisel points towards the inside of the drill head or the cutting wheel and can thus be removed and replaced in a simple manner after removal of a cover 16, without having to access the drill head or cutting wheel on the side facing the working face would.
  • the tool holder 8 seals the inside of the cutting wheel or drill head 20 against the working face by means of sealing strips, indicated schematically by 22, so that extensive protection is provided.
  • a removal tool 21 different from the roller chisel 3, for example a cap chisel, can be arranged so that when the tool holder 8 is rotated according to the requirements, different tools 3 or 21 come into engagement with the face 11 .
  • tools 23 can be defined directly on the tool carrier 6, optionally with the interposition of tool holders, which are designed such that they only engage with the working face when the roller chisels 3 are pivoted inwards. When roller chisels 3 are used, the tools 23 are at a distance from the working face due to their small height.
  • the recess 7 in the tool carrier 6, which receives the tool holder 8 with the removal tool, is shaped so that the roller chisel can be rotated, ie the ring cutting edge 10 lies within an enveloping circle which is smaller than the enveloping circle of the recess 7 in the tool carrier 6, this envelope circle is indicated by 17 in FIGS. 3 and 4.
  • the axis of rotation 9 of the roller chisel 3 in the tool holder 8 is offset from the pivot axis 2 in the tool carrier.
  • roller chisel center 9 By arranging the Roller chisel center 9 in the working position, ie in the position shown in Figure 3, in which the ring cutter 10 is engaged with the face 11, on the line of action of the resultant of the pressure and rolling force 12 and 13, a torque load for the rotary drive for pivoting the Tool holder 8 avoided.
  • a plurality of tool holders 8, each of which carries a roller chisel 3, can be coupled to one another and pivoted about a pivot axis 2 by a common rotary drive, so that all or a group of tools 3 pivotably fixed about a radial pivot axis 2 can be pivoted together .
  • the tool carrier is again designated 6 and in turn has a recess 7 for receiving a tool holder 18 which is pivotable about the pivot axis 2.
  • Two cutting tools 19 are fixed on this tool holder 18, one of these tools being in engagement with the working face 11.
  • the cutting direction in the illustration according to FIG. 5 is indicated by the arrow 20.
  • the tool holder according to FIG. 5 is designed in such a way that a passage cross section for cut or broken material remains in the recess 7 of the base body 6 when one of the cutting tools 19 with the working face 11 in Engagement is so that this material can be discharged to the inside of the drill head or the cutting wheel through the free cross section. It is immediately apparent from FIG.
  • the tool holder according to FIG. 5 is shown in the resting position, so that none of the cutting tools 19 is engaged with the face 11.
  • the tools 19 are offset from one another by an angle of less than 180 °, but this angle is dimensioned sufficiently large to result in a complete closure of the recess 7 in the tool carrier in the position shown in FIG. 6 and thus a closed shield to support the working face or to secure the mining area. In this case, too, the tools in the protection of this plate are easily accessible for checking or changing.
  • an inactive tool 19 is arranged in a protected manner for other directions of rotation and is therefore not subject to wear and does not increase the cutting resistances.
  • the material drain opening which is limited by the remaining passage cross section in the recess 7, is always in front of a cutting tool 19 in the cutting direction, so that the material can be transported directly from the cutting plane behind the support plane.
  • the size of the material flow opening can be continuously adjusted within certain limits with a parallel gap width and can thus be used to control the material flow. In this way, a support pressure control in the cutting plane is conceivable without the entire excavation space having to be filled.
  • the arrangement of different tools on a common tool holder 8 can be provided, so that different tools, which are particularly favorable for the dismantling of different geological compositions, can each be swiveled in a simpler manner by pivoting the respective tool holder Can be brought into engagement with the working face without retrofitting the entire drill head or the cutting wheel.
  • a drilling head 1 is again shown in FIG. 7, tool holder 24 with a plurality of tools 25 being rotatable about an axis 2 in the tool carrier 6 formed by the drilling head 1 are stored.
  • a drive 27 is provided for moving the tool holder 24 in accordance with the arrow 28 about the axis 2.
  • a number of tools are in turn mounted at different radial distances from the axis 5, which are in engagement with the material to be mined along concentric circles when the drilling head 1 rotates.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugträger und Abbauwerkzeug für Gewinnungs- oder Vortriebsmaschinen, insbesondere Vollschnittmaschinen, wie z.B. Schildvortriebsmaschinen, wobei die Abbauwerkzeuge durch Werkzeughalter im Werkzeugträger gehalten sind und die Werkzeughalter um eine im Werkzeugträger im wesentlichen parallel zur Abbaufront verlaufende Achse schwenkbar bzw. drehbar und festlegbar gelagert oder mit einem Drehantrieb verbunden sind, wodurch das Werkzeug aus einer vom Werkzeugträger nach vorne weisenden Stellung in eine nach hinten weisende gedreht werden kann.
  • Für Tunnelvortriebsmaschinen, welche nach dem Vollschnittprinzip arbeiten, sind unterschiedliche Abbauwerkzeuge bekannt, die unterschiedlichen Geologien und Festigkeiten angepaßt sind. Beim Vortrieb von Strecken bzw. von Tunnels tritt häufig der Fall ein, daß die Geologie sprunghaft wechselt und für den Abbau unterschiedlicher Gesteinsarten sind in der Regel unterschiedliche Werkzeuge erforderlich. Der Umrüstaufwand für die Anpassung der Abbauwerkzeuge an das Gestein ist in vielen Fällen nicht vertretbar, so daß mit für die vorgegebenen Gesteinsarten ungünstigen Schneid- oder Brechwerkzeugen weitergearbeitet wird. Wenn nun Bohrköpfe oder Schneidräder gleichzeitig eine Mehrzahl von unterschiedlichen Werkzeugen aufweisen, ist der Verschleiß derjenigen Werkzeuge, die für eine bestimmte Geologie günstiger oder geeigneter wären, bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem sie tatsächlich benötigt würden, relativ hoch, da auch diese Werkzeuge dann ständig im Eingriff mit dem Gestein verbleiben müßten. Rollenmeißel, wie sie beispielsweise für derartige Schneidköpfe oder Schneidräder eingesetzt werden, sind ab einer bestimmten Härte bzw. Würfeldruckfestigkeit besonders wirksam. Umgekehrt sind diese Rollenmeißel einem relativ hohen Verschleiß in weicherem Gestein unterworfen, da in bindigen oder kleinkörnigen Zonen kein Abrollen der Rollen ermöglicht wird, so daß die Rollenmeißelringschneide einer lokalen Abrasion unterworfen ist. Diese lokale Zerstörung der Ringschneide verhindert dann später einen Abrollvorgang in Hartgesteinszonen, wodurch die Rollenmeißel wirkungslos geworden sind.
  • Für die Anordnung von Werkzeugen auf scheibenförmigen Werkzeugträgern ist es in der US-PS 3 961 825 bereits vorgeschlagen worden, eine Mehrzahl von Meißeln an einem gemeinsamen, radial orientierten Werkzeughalter festzulegen, um auf diese Weise auf engem Raum eine große Anzahl von Werkzeugen unterzubringen.
  • Aus der FR-A-2 339 736 ist ein Werkzeugträger für Abbauwerkzeuge von Gewinnungs- und Vortriebsmaschinen bekannt geworden, in welchem die Rollenmeißel um wenigstens eine im Werkzeugträger im wesentlichen parallel zur Abbaufront verlaufende Achse schwenkbar oder drehbar gelagert ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik zielt die Erfindung nun darauf ab, einen Werkzeugträger der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die Schneid- bzw. Bohrköpfe rasch und ohne Umrüstaufwand an unterschiedliche Gesteinsqualitäten anzupassen, und mit welchem es gegebenenfalls weiters möglich ist, schadhaft gewordene Werkzeuge in einfacher Weise zu wechseln und während des Wechsels derartiger schadhaft gewordener Werkzeuge einen weitgehend dichten Abschluß zur Ortsbrust aufrechtzuerhalten. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Werkzeughalter um eine im Werkzeugträger im wesentlichen parallel zur Abbaufront verlaufende Achse schwenkbar bzw. drehbar und festlegbar gelagert oder mit einem Drehantrieb verbunden sind, wodurch das Werkzeug aus einer vom Werkzeugträger nach vorne weisenden Stellung in eine nach hinten weisende gedreht werden kann. Dadurch, daß die Werkzeuge in der jeweiligen Schwenklage feststellbar gelagert sind, lassen sich durch Verschwenken der Werkzeuge unterschiedliche Werkzeuge in Eingriff mit dem Gestein bringen. Gleichzeitig mit einer derartigen Verschwenkung kann je nach Ausbildung des schwenkbaren Halters, an welchem die einzelnen Werkzeuge festgelegt sind, auch in den jeweiligen Schwenklagen ein dichter Abschluß des Werkzeugträgers zur Ortsbrust aufrechterhalten werden und es kann insbesondere beispielsweise bei einem Verschwenken der Werkzeuge um die Schwenkachse um 180° der Ortsbrust eine glatte Außenfläche zugewandt werden, welche frei von Werkzeugen ist. In diesem Falle sind hinter der Bohrscheibe an der der Ortsbrust abgewandten Seite die Werkzeuge frei zugänglich und können in einfacher Weise ausgewechselt werden. Bei einer derartigen Verschwenkung um die Schwenkachse können aber auch je nach Schwenkstellung unterschiedliche Werkzeuge vorgebracht werden. Zusätzlich zur Möglichkeit, die einzelnen Werkzeughalter mit gegebenenfalls unterschiedlichen Werkzeugen schwenkbar im Werkzeugträger zu lagern und je nach Gegebenheiten unterschiedliche Werkzeuge mit dem abzubauenden Material in Eingriff zu bringen, ist es auch möglich, die Werkzeuge mit einem Drehantrieb für eine Drehbewegung um ihre Schwenkachse zu verbinden, wobei neben der Rotationsbewegung des Werkzeugträgers durch den Antrieb der Werkzeughalter die Abbauleistung erhöht werden kann und eine Vielzahl von an den einzelnen Werkzeughaltern angeordneten Werkzeugen abwechselnd mit dem abzubauenden Material in Eingriff gebracht werden kann.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist die Ausbildung hiebei so getrofffen, daß die Schwenkachsen der Werkzeuge radial im insbesondere als Bohrkopf oder als Schneidrad ausgebildeten Werkzeugträger angeordnet sind. Bei radialer Orientierung der Schwenkachsen lassen sich in einfacher Weise exakte Winkelstellungen von Meißeln relativ zur Ortsbrust einstellen, so daß die Abbauleistung je nach Gesteinsqualität exakt angepaßt werden kann. Mit der Verschwenkung der Werkzeuge läßt sich somit auch der Anstellwinkel der Werkzeuge in vorgegebenen Grenzen verstellen, so daß auch hier der Verschleiß von Werkzeugen herabgesetzt werden kann.
  • Im Falle der Ausbildung der Werkzeuge als Rollenmeißel ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß diese Rollenmeißel bei Verschwenkung um die Schwenkachse außer Eingriff mit der Ortsbrust bringbar sind. Auf der Rückseite derartiger Rollenmeißel kann der um die Schwenkachse schwenkbare Halter derartiger Rollenmeißel eine ebene Fläche aufweisen, welche die Durchbrechung, in welcher die Werkzeuge schwenkbar gelagert sind, weitgehend dichtend abschließt, wenn die Werkzeuge außer Eingriff verschwenkt werden. Das Verschwenken derartiger Rollenmeißel außer Eingriff mit dem Gestein führt zu einer erheblichen Schonung derartiger Meißel, die, wie eingangs erwähnt, nur bei hartem Gestein besonders wirksam sind und bei weichem Gestein rasch verschleißen würden. Die Abdichtung kann dabei, wie es einer bevorzugten Ausführungsform entspricht, so vorgenommen werden, daß zwischen den Werkzeughaltern und dem Werkzeugträger Dichtungselemente angeordnet sind.
  • Um eine rasche Anpassung an unterschiedliche Geologien zu gewährleisten und den Umrüstaufwand auf ein Minimum zu reduzieren, kann die Ausbildung mit Vorteil so getroffen sein, daß eine Mehrzahl von Meißeln in Werkzeughaltern auf zur Schwenkachse konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei die Werkzeugspitzen innerhalb eines Hüllkreises liegen, welcher kleiner ist als der Hüllkreis der Ausnehmung im Werkzeugträger, in welchem die Werkzeughalter schwenkbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung genügt ein einfaches Verschwenken um die Schwenkachse um jeweils neue Werkzeuge oder aber auch unterschiedliche Werkzeuge in Eingriff mit der Ortsbrust zu bringen. Mit Vorteil sind hiebei auf einem gemeinsamen Werkzeughalter in Umfangsrichtung maximal vier Werkzeuge bzw. Meißel angeordnet, wobei bei der Anordnung von vier Werkzeugen in Umfangsrichtung der Schwenkachse ein besonders großer Spielraum für den Anstellwinkel derartiger Werkzeuge relativ zur Ortsbrust verbleibt.
  • Für besondere Einsatzgebiete kann es vorteilhaft sein, das abgebaute Material unmittelbar durch den Werkzeugträger hindurch abzutransportieren, und eine derartige Ausbildung kann in einfacher Weise so realisiert werden, daß an einem Werkzeughalter je zwei Werkzeuge über einen Zentriwinkel von weniger als 180° verteilt sind. Wenn lediglich zwei Werkzeuge über einen Zentriwinkel von weniger als 180° verteilt sind, lassen sich zum einen die jeweils der Ortsbrust abgewandten Meißel erforderlichenfalls rasch auswechseln und zum anderen läßt eine derartige Ausbildung mit nur zwei Werkzeugen, welche über einen Zentriwinkel von weniger als 180° verteilt sind, die Möglichkeit offen, den schwenkbaren Werkzeughalter entsprechend abgesetzt oder ausgenommen auszubilden, um den Durchtritt von geschrämtem oder gebrochenen Gestein durch den Werkzeugträger zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß der den Werkzeugen gegenüberliegende Bereich des schwenkbaren Werkzeughalters relativ zur Schwenkachse auf kleineren Radius abgesetzt ausgebildet ist.
  • Um die Verschwenkbarkeit derartiger Werkzeuge nicht zu beeinträchtigen ist selbstverständlich die Durchbrechung des Werkzeugträgers, in welchem der schwenkbare Werkzeughalter angeordnet ist, mit einer lichten Weite ausgebildet, welche zumindest der Hüllkurve der am Werkzeughalter angeordneten Werkzeuge konzentrisch zur Schwenkachse entspricht. Innerhalb dieser Hüllkurve können nun, wie es einer bevorzugten Ausbildung entspricht, die Werkzeuge in Umfangsrichtung der Hüllkurve einander entgegengesetzt orientiert sein, wodurch sich in einfacher Weise eine Ausbildung ergibt, bei welcher der Bohrkopf bzw. die Frässcheibe zum Werkzeugwechseln als mechanisches Schutzschild gegen die Ortsbrust für das Personal eingesetzt werden kann. Der zwischen den einander entgegengesetzt orientierten Meißeln verbleibende Bereich des Werkzeughalters kann bei einer derartigen Ausbildung die Öffnung bzw. Durchbrechung des Werkzeugträgers vollständig ausfüllen, so daß eine hohe mechanische Belastbarkeit und ein guter Schutz gegeben ist. Auch bei einer derartigen Ausbildung lassen sich Anstellwinkel und Schnittiefe in weiten Grenzen verändern, wobei durch die einander entgegengesetzte Orientierung der beiden Schneidwerkzeuge bzw. Meißel ein Anstellbereich von fast 180° für unterschiedliche Orientierung der Meißel relativ zur Ortsbrust zur Verfügung steht.
  • Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Tatsache, daß an einem gemeinsamen Werkzeughalter innerhalb der Hüllkurve der Verschwenkung in Umfangsrichtung untereinander verschiedene Werkzeuge festgelegt sein können, wodurch, wie bereits mehrfach erwähnt, auch bei sprunghaft wechselnder Geologie der Werkzeugverschleiß auf ein Minimum begrenzt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung des Werkzeugträgers so getroffen, daß in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse des Werkzeugträgers eine Mehrzahl von Werkzeughaltern mit Werkzeugen um eine gemeinsame Schwenkachse drehbar gelagert ist, wodurch eine große Fläche abgebaut werden kann und falls gewünscht in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse des Werkzeugträgers unterschiedliche Werkzeuge zum Einsatz gelangen können.
  • Für den Fall, daß die Werkzeuge im Werkzeughalter mit einem Drehantrieb für eine Drehbewegung um die Schwenkachse verbunden sind, kann, um den unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten auf Grund der in unterschiedlichem Abstand von der Drehachse des Werkzeugträgers angeordneten Werkzeugen Rechnung zu tragen oder um gezielte Schneid- oder Abfördereffekte zu ermöglichen, die Ausbildung mit Vorteil so getroffen sein, daß bei Anordnung einer Mehrzahl von Werkzeughaltern mit Werkzeugen in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse des Werkzeugträgers die Werkzeughalter jeweils einen gesonderten Antrieb aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 in Draufsicht eine Teilansicht eines Bohrkopfes einer Vortriebsmaschine mit erfindungsgemäßen Werkzeugträgern, Fig.2 analog zu Fig.1 eine teilweise Draufsicht auf ein Schneidrad einer Vortriebsmaschine mit erfindungsgemäßen Werkzeugträgern, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.1 und 2, wobei der Rollenmeißel in Eingriff mit dem abzubauenden Gestein steht, Fig.4 eine Darstellung analog zu Fig.3, wobei der Rollenmeißel von der Ortsbrust abgewandt ist, Fig.5 und 6 eine abgewandelte Form eines erfindungsgemäßen Werkzeugträgers mit einem schneidenden Werkzeug, wobei in Fig. 5 das Werkzeug mit der Ortsbrust in Eingriff steht und in Fig.6 das schneidende Werkzeug wiederum außer Eingriff mit der Ortsbrust ist und Fig.7 eine teilweise Draufsicht auf ein Schneidrad ähnlich zu Fig.2 mit einem zusätzlichen Antrieb der Werkzeughalter.
  • In Fig.1 ist ein Bohrkopf 1 dargestellt, an welchem um im wesentlichen radial verlaufende Achsen, welche in Fig.1 schematisch mit 2 angedeutet sind, am als Bohrkopf 1 ausgebildeten Werkzeugträger Werkzeuge 3, welche von Rollenmeißeln gebildet sind, um die Achsen 2 schwenkbar gelagert und in ihrer jeweiligen Schwenklage feststellbar sind, wie dies im folgenden näher erläutert werden wird.
  • Bei dem in Fig.2 als Schneidrad ausgebildeten Werkzeugträger sind mit 4 Schneidradspeichen bezeichnet, wobei wiederum um im wesentlichen radial verlaufende Achsen 2 eine Vielzahl von Abbauwerkzeugen 3, wie beispielsweise Rollenmeißel, schwenkbar gelagert und ihrer jeweiligen Schwenklage feststellbar sind. Dabei sind in unterschiedlichem radialem Abstand vom Mittelpunkt 5 des Bohrkopfes 1 bzw. des Schneidrades mit den Schneidradspeichen 4 mehrere Abbauwerkzeuge 3 vorgesehen.
  • In Fig.3 ist mit 6 als Werkzeugträger der Grundkörper des Bohrkopfes 1 bzw. der Schneidradspeiche 4 der Fig.1 bzw. 2 bezeichnet. Dieser Grundkörper 6 weist eine Ausnehmung 7 auf, in welcher ein Werkzeughalter 8, welcher einen Rollenmeißel 3 trägt, um die Achse 2 schwenkbar gelagert ist. Der Rollenmeißel 3 ist dabei um eine Achse 9 drehbar im Werkzeughalter 8 gelagert. Bei der in Fig.3 dargestellten Position des Rollenmeißels steht die Ringschneide 10 des Meißels mit der Ortsbrust 11 in Eingriff, wobei die auf die Ringschneide 10 wirkende Rollkraft mit 12 und die Andruckkraft mit 13 bezeichnet wird. Der Werkzeughalter 8 ist in der Ausnehmung 7 dichtend geführt, so daß kein geschrämtes Gestein in das Innere des Bohrkopfes bzw. des Schneidrades gelangen kann. Der Werkzeughalter 8 weist auf der dem Rollenmeißel 3 gegenüberliegenden Seite eine Abflachung 14 auf, welche derart bemessen ist, daß bei einer Verdrehung des Werkzeughalters 8 um die Achse 2 um 180° sich ein mit der der Ortsbrust zugewandten Fläche 15 des Grundkörpers 6 bündiger Abschluß des Werkzeughalters 8 ergibt, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Bei der Darstellung gemäß Fig.4 weist der Rollenmeißel zum Inneren des Bohrkopfes bzw. des Schneidrades und kann somit in einfacher Weise nach Entfernung eines Deckels 16 ausgebaut und ausgetauscht werden, ohne daß ein Zugang zum Bohrkopf bzw. Schneidrad an der der Ortsbrust zugewandten Seite nötig wäre. In der in Fig.4 dargestellten Position dichtet der Werkzeughalter 8 das Innere des Schneidrades bzw. Bohrkopfes 20 über schematisch mit 22 angedeutete Dichtleisten gegenüber der Ortsbrust ab, so daß ein weitgehender Schutz gegeben ist.
  • An der Abflachung 14 kann, wie dies strichliert angedeutet ist, ein vom Rollenmeißel 3 verschiedenes Abbauwerkzeug 21, beispielsweise ein Kappenmeißel, angeordnet sein, so daß bei einem Verdrehen des Werkzeughalters 8 entsprechend den Anforderungen unterschiedliche Werkzeuge 3 oder 21 mit der Ortsbrust 11 in Eingriff gelangen.
  • Anstelle der Werkzeuge 21 an der Abflachung 14 können direkt am Werkzeugträger 6 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Werkzeughaltern weitere schematisch angedeutete Werkzeuge 23 festgelegt sein, welche derart ausgebildet sind, daß sie nur bei einwärts geschwenkten Rollenmeißeln 3 mit der Ortsbrust in Eingriff gelangen. Bei eingesetzten Rollenmeißeln 3 stehen dabei die Werkzeuge 23 aufgrund ihrer geringen Höhe in Abstand von der Ortsbrust.
  • Die Ausnehmung 7 im Werkzeugträger 6, welche den Werkzeughalter 8 mit dem Abbauwerkzeug aufnimmt, ist dabei so geformt, daß der Rollenmeißel rotiert werden kann, d.h. die Ringschneide 10 liegt innerhalb eines Hüllkreises, welcher kleiner ist als der Hüllkreis der Ausnehmung 7 im Werkzeugträger 6, wobei dieser Hüllkreis in Fig.3 und 4 mit 17 angedeutet ist. In der Ausführungsform gemäß Fig.3 und 4 ist dafür die Drehachse 9 des Rollenmeißels 3 im Werkzeughalter 8 gegenüber der Schwenkachse 2 im Werkzeugträger versetzt angeordnet. Durch die Anordnung des Rollenmeißelzentrums 9 in Arbeitsposition, d.h. in der in Fig.3 dargestellten Position, in welcher die Ringschneide 10 mit der Ortsbrust 11 in Eingriff steht, auf der Wirkungslinie der Resultierenden der Andruck- und Rollkraft 12 und 13 wird eine Drehmomentbelastung für den Drehantrieb zum Verschwenken des Werkzeughalters 8 vermieden. Es können dabei mehrere Werkzeughalter 8, welche jeweils einen Rollenmeißel 3 tragen, miteinander gekuppelt ausgebildet sein und von einem gemeinsamen Drehantrieb um die Schwenkachse 2 verschwenkt werden, so daß sämtliche oder eine Gruppe von um eine radiale Schwenkachse 2 schwenkbar festgelegten Werkzeuge 3 gemeinsam verschwenkt werden können.
  • In Fig.5 ist der Werkzeugträger wieder mit 6 bezeichnet und weist wiederum eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme eines Werkzeughalters 18 auf, welcher um die Schwenkachse 2 verschwenkbar ist. An diesem Werkzeughalter 18 sind zwei schneidende Werkzeuge 19 festgelegt, wobei eines dieser Werkzeuge mit der Ortsbrust 11 in Eingriff steht. Die Schnittrichtung bei der Darstellung gemäß Fig.5 wird dabei durch den Pfeil 20 angedeutet. Abweichend von der Ausführungsform gemäß den Fig.3 und 4 ist der Werkzeughalter gemäß Fig.5 derart ausgebildet, daß in der Ausnehmung 7 des Grundkörpers 6 ein Durchtrittsquerschnitt für geschrämtes bzw. gebrochenes Material verbleibt, wenn eines der schneidenden Werkzeuge 19 mit der Ortsbrust 11 in Eingriff steht, so daß durch den freien Querschnitt dieses Material zum Inneren des Bohrkopfes bzw. des Schneidrades ausgetragen werden kann. Es ist aus Fig.5 unmittelbar ersichtlich, daß bei einer Verschwenkung des Werkzeughalters 18 mit den Werkzeugen 19 um einen entsprechenden Winkel ein ähnliches Werkzeug auch bei einer Umkehr der Schneidrichtung eingesetzt werden kann. Weiters kann der Winkel, unter welchem das Werkzeug 19 mit der Ortsbrust in Eingriff steht, in weiten Grenzen den entsprechenden Erfordernissen angepaßt werden.
  • Bei der Darstellung gemäß Fig.6 ist der Werkzeughalter gemäß Fig.5 in ruhender Position dargestellt, so daß keines der schneidenden Werkzeuge 19 mit der Ortsbrust 11 in Eingriff liegt. Die Werkzeuge 19 sind dabei in einem Winkel von kleiner als 180° voneinander versetzt angeordnet, wobei dieser Winkel jedoch ausreichend groß bemessen ist, um bei der in Fig.6 dargestellten Stellung einen vollkommenen Abschluß der Ausnehmung 7 im Werkzeugträger zu ergeben und somit einen geschlossenen Schild zur Stützung der Ortsbrust bzw. zur Sicherung des Abbauraumes darstellt. Auch in diesem Falle sind wiederum die Werkzeuge im Schutz dieses Schildes leicht zugänglich, um sie zu überprüfen bzw. zu wechseln.
  • Bei der in Fig.5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist jeweils ein inaktives Werkzeug 19 für andere Drehrichtungen geschützt angeordnet und unterliegt somit keinem Verschleiß und erhöht nicht die Schneidwiderstände. Die Materialabflußöffnung, welche durch den verbleibenden Durchtrittsquerschnitt in der Ausnehmung 7 begrenzt wird, liegt in Schnittrichtung immer vor einem Schneidwerkzeug 19, so daß der Materialtransport direkt aus der Schneidebene hinter die Stützebene erfolgen kann. Die Größe der Materialflußöffnung kann dabei in gewissen Grenzen kontinuierlich bei paralleler Spaltweite verstellt werden und so zur Steuerung des Materialstromes verwendet werden. Hiedurch ist eine Stützdruckregelung in der Schneidebene denkbar, ohne daß der gesamte Abbauraum gefüllt sein muß.
  • Es kann, wie in Fig.3 und 4 angedeutet, die Anordnung von verschiedenen Werkzeugen an einem gemeinsamen Werkzeughalter 8, vorgesehen sein, so daß durch Verschwenken des jeweiligen Werkzeugträgers unterschiedliche Werkzeuge, welche für einen Abbau unterschiedlicher geologischer Zusammensetzungen besonders günstig sind, jeweils in einfacher Weise ohne Umrüstung des gesamten Bohrkopfes bzw. des Schneidrades in Eingriff mit der Ortsbrust gebracht werden können.
  • In Fig.7 ist wiederum ein Bohrkopf 1 dargestellt, wobei in dem vom Bohrkopf 1 gebildeten Werkzeugträger 6 um eine Achse 2 drehbar Werkzeughalter 24 mit einer Mehrzahl von Werkzeugen 25 gelagert sind. Neben der Rotationsbewegung des Bohrkopfes 1 um die Achse 5 entsprechend dem Pfeil 26 ist ein Antrieb 27 für eine Bewegung der Werkzeughalter 24 entsprechend dem Pfeil 28 um die Achse 2 vorgesehen.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig.7 sind dabei wiederum in unterschiedlichem radialen Abstand von der Achse 5 mehrere Werkzeuge gelagert, welche bei einer Drehbewegung des Bohrkopfes 1 längs konzentrischer Kreise mit dem abzubauenden Material in Eingriff stehen.
  • Um den aufgrund des unterschiedlichen Abstandes vom Drehzentrum 5 hervorgerufenen unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Werkzeughalter Rechnung zu tragen, können anstelle eines gemeinsamen Antriebes für sämtliche, um eine gemeinsame Achse 2 drehbare Werkzeughalter 24 entweder zwischen den einzelnen Werkzeughaltern entsprechende Getriebestufen vorgesehen sein oder jedem Werkzeughalter ein gesonderter Antrieb zugeordnet sein, um ein gewünschtes Geschwindigkeitsprofil der einzelnen Werkzeughalter zu erhalten. Von der individuellen Beanspruchung eines Werkzeuges her betrachtet ist es optimal, wenn jeder Werkzeughalter 24 unabhängig verstellbar ist, wobei aus technischen Kompromißgründen die Zusammenfassung von einzelnen Werkzeughaltern zu Gruppen, welche mit jeweils gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, günstiger ist.

Claims (12)

  1. Werkzeugträger (6) und Abbauwerkzeug (3,19,21,25) für Gewinnungs- oder Vortriebsmaschinen, insbesondere Vollschnittmaschinen, wie z.B. Schildvortriebsmaschinen, wobei die Abbauwerkzeuge (3,19,21,25) durch Werkzeughalter (8, 18, 24) im Werkzeugträger (6) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter (8, 18, 24) um eine im Werkzeugträger (6) im wesentlichen parallel zur Abbaufront verlaufende Achse (2) schwenkbar bzw. drehbar und festlegbar gelagert oder mit einem Drehantrieb verbunden sind, wodurch das Werkzeug (3,19,21,25) aus einer vom Werkzeugträger (6) nach vorne weisenden Stellung in eine nach hinten weisende gedreht werden kann.
  2. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (2) der Werkzeuge (3,19,21,25) radial im insbesondere als Bohrkopf (1) oder als Schneidrad (4) ausgebildeten Werkzeugträger angeordnet sind.
  3. Werkzeugträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge von Rollenmeißeln (3) gebildet sind, welche bei Verschwenkung um die Schwenkachse (2) außer Eingriff mit der Ortsbrust bringbar sind.
  4. Werkzeugträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Meißeln (21) in Werkzeughaltern (8) auf zur Schwenkachse (2) konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei die Werkzeugspitzen innerhalb eines Hüllkreises (17) liegen, welcher kleiner ist als der Hüllkreis der Ausnehmung (7) im Werkzeugträger (6), in welchem die Werkzeughalter (8) schwenkbar sind.
  5. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem gemeinsamen Werkzeughalter (8) in Umfangsrichtung maximal vier Werkzeuge bzw. Meißel (3,19,21,25) angeordnet sind.
  6. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Werkzeughalter (18) je zwei Werkzeuge (19) über einen Zentriwinkel von weniger als 180° verteilt sind.
  7. Werkzeugträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (19) in Umfangsrichtung der Hüllkurve einander entgegengesetzt orientiert sind.
  8. Werkzeugträger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Werkzeugen (19) gegenüberliegende Bereich des schwenkbaren Werkzeughalters (18) relativ zur Schwenkachse (2) auf kleineren Radius abgesetzt ausgebildet ist.
  9. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem gemeinsamen Werkzeughalter (8) innerhalb der Hüllkurve (17) der Verschwenkung in Umfangsrichtung untereinander verschiedene Werkzeuge (3,21) festgelegt sind.
  10. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse (5) des Werkzeugträgers (6) eine Mehrzahl von Werkzeughaltern (8,18,24) mit Werkzeugen (3,19,21,25) um eine gemeinsame Schwenkachse (2) drehbar gelagert ist.
  11. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Mehrzahl von Werkzeughaltern (24) mit Werkzeugen (25) in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse (5) des Werkzeugträgers (6) die Werkzeughalter (24) jeweils einen gesonderten Antrieb (27) aufweisen.
  12. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Werkzeughaltern (8,18,24) und dem Werkzeugträger (6) Dichtungselemente (22) angeordnet sind .
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