EP0991848B1 - Meisselanordnung für schneidmeissel eines rotierend gelagerten werkzeugträgers - Google Patents

Meisselanordnung für schneidmeissel eines rotierend gelagerten werkzeugträgers Download PDF

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EP0991848B1
EP0991848B1 EP98929115A EP98929115A EP0991848B1 EP 0991848 B1 EP0991848 B1 EP 0991848B1 EP 98929115 A EP98929115 A EP 98929115A EP 98929115 A EP98929115 A EP 98929115A EP 0991848 B1 EP0991848 B1 EP 0991848B1
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cutter
chisel
axis
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tool carrier
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Gottfried Siebenhofer
Johann Tockner
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Sandvik Mining and Construction GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Bergtechnik GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
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    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19—Means for fixing picks or holders
    • E21C35/193—Means for fixing picks or holders using bolts as main fixing elements

Definitions

  • the invention relates to a chisel arrangement for cutting chisels a rotating tool holder, e.g. a cutting head or a cutting roller, in which the Chisel tips in the circumferential and rotational direction of the tool holder are arranged at an early incline and the chisel is overcome a spring force is tiltably mounted.
  • a rotating tool holder e.g. a cutting head or a cutting roller
  • a cutting chisel to be arranged pivotably in a chisel holder, the chisel in Chisel holder can be tilted under the influence of the cutting reaction forces is and in its original position by a return spring is resettable.
  • the chisel shank receptacle is inserted into a ball socket of the chisel holder, which is one through the bore of the chisel holder limited pivotability or tiltability of the chisel results.
  • the ball socket defines the position of the Pivot axis of the chisel, this pivot axis with consideration on the position of the chisel tip relative to the face in Direction of rotation behind the engagement of the chisel in the rock lies.
  • EP-B1-0 200 037 shows and describes a pivotable holder a cutting chisel in which the chisel is one Swivel axis between stops in a mounting hole of the the pivot axis carrying the chisel holder is pivotable.
  • the chisel holder is in operation after an initial swiveling of the component receiving the chisel on such a component Stop on and is thus rigidly supported.
  • the swiveling of the component receiving the chisel serves to to actuate a valve, the actuation of the valve being counter the force of a spring, which receives the chisel Component after exiting the rock again from Lift valve tappet.
  • a support for the reaction forces is not done by such a spring, the pivot axis in the embodiment selected in EP-B1-0 200 037 within the radial projection of the chisel tip onto the tool carrier lies.
  • the chisel is used when active intervention in the Rock swiveled so that it does not move away from the rock contact can solve.
  • the invention now aims to provide a chisel arrangement at the outset to create the kind with which it is above all succeeds in the chisel engaging in what is to be cut Rock can move out of the rock.
  • the object of the invention is that the tilt axis of the chisel in the circumferential or rotational direction of the Chisel before the normal projection of the chisel tip on the axis of rotation of the tool carrier arranged on the tool carrier is and that the chisel in the engaged position against a spring is supported tiltable.
  • the tilt axis in one Distance is arranged on the tool carrier, which in front of the line connecting the cutter head axis to the chisel tip lies, the possibility is created to get away from the rock contact safely to solve, it is also essential that the Chisel in the rock and thus in the engaged position is supported tiltably against a spring.
  • the chisel is said to be in the engagement position still against the force of a spring be tiltable to improve the balance of power and to absorb occurring force peaks.
  • the training according to the invention is advantageous so hit that the chisel holder on one arm Swivel lever is fixed, the one facing away from the swivel axis End is pressed against a spring element.
  • the contact pressure of the End of the pivot lever facing away from the pivot axis against Spring element is essential in the operating position for absorbing the forces on the chisel engagement.
  • the swivel lever should hiebei under a defined bias against the spring element be pressed and it therefore corresponds to a preferred one Development of the chisel arrangement according to the invention that the Contact pressure of the swivel lever adjustable against the spring element is. One is just closing a valve after exiting the spring force ensuring the chisel is for the take-up such reaction forces in no way suitable.
  • Secure support and particularly good power absorption can be achieved in that the longitudinal axis of the pivot lever at an acute angle of less than 35 °, in particular less 25 °, to the tangent to the tool carrier in the area of the swivel axis is articulated, such an arrangement of the pivot lever the appropriate leverage ensures which for a secure springy support of the dynamic passive forces is advantageous.
  • the spring element must also be in the engaged position still be resilient and therefore able be able to absorb high reaction forces. It is therefore advantageous the training so that the spring element of a Leaf spring or a leaf spring assembly is formed, the longer Axis approximately parallel to the pivot axis of the pivot lever Tool holder is fixed, which takes up little space also high spring forces and thus high force peaks are absorbed can be.
  • a particularly good introduction of force to absorb the cutting forces can be achieved in that the distance (a) Swivel axis from the normal projection of the chisel tip onto the Chisel holder at least a third, preferably at least half, the normal distance of the swivel axis from the working face or the cutting track level of the chisel.
  • Such Training allows the desired pivoting counter the force of a spring with effective absorption of the cutting forces, for which the training is advantageously made such that the distance of the contact point or contact center of the Swivel lever on the spring element is larger from the swivel axis than the distance (a) of the swivel axis from the normal projection the chisel tip on the chisel holder.
  • the articulation geometry of the chisel arrangement is according to the invention Advantage chosen so that the resilient support of the pivot lever is selected in the operating position of the chisel so that the effective cutting forces are reduced.
  • FIG. 1 shows a side view a swiveling chisel holder on the tool carrier and
  • FIG. 2 shows a top view of the arrangement according to FIG. 1.
  • a cutting bit 1 is shown, which in one Chisel holder 2 is added.
  • the pick of the chisel in the Chisel holder 2 can be in a conventional manner and in particular in around the chisel axis 3 rotatable way to wear to minimize.
  • the cutting reaction force is indicated by the arrow 4, which is the Direction of the resulting cutting forces corresponds, schematically indicated.
  • This resulting cutting reaction force is composed of a passive force, the vector with 5 and a circumferential force, the vector of which is indicated by 6.
  • the Line of action of the passive force, which is to the center of the rotational movement the tool carrier 7 is directed, is designated 8, wherein the axis of rotation of the tool carrier 7 is indicated by 9 is.
  • the chisel holder 2 is on a one-armed swivel lever 10 the pivot axis 11 is pivotally mounted, the pivot axis 11 is arranged in a bearing component 12, which with the Tool carrier 7 is connected.
  • the pivoting of the swivel lever 10 about the pivot axis 11 takes place against a spring element 13, which is designed as a leaf spring and also on Tool carrier 7 fixed in a corresponding spring holder 14 is.
  • the bias of the pivot lever 10 against that Spring element 13 is correspondingly via a bolt 15 and nuts 16 set.
  • the distance a of the swivel axis from the line of action of the cutting normal force the cutting reaction forces are chosen so that that in operation the chisel 1 and the chisel holder 2 against that Spring element 13 can dodge and in this way force peaks can be compensated.
  • the free end of the pivot lever 10 rests on the spring element 13 and is biased against this spring element 13.
  • the forces are here at a greater distance from the Swivel axis 11 initiated in the spring element 13 as the Distance a between the line of action of the normal cutting force and the swivel axis.
  • the lever arm length over which the reaction forces in the Spring element 13 are derived, is indicated here with b.
  • the pivot axis 11 is also at a distance c from the cutting track, with a suitable choice of this three distances the desired reduction of the force peaks results.
  • Fig. 2 it can be seen that the longitudinal axis 17 of the leaf spring 13 substantially parallel to the pivot axis 11 on the schematic is arranged with 7 indicated tool carrier.
  • the tool carrier itself forms part of the circumference of a cutting head or a cutting roller and is naturally in the representations 1 and 2 shown idealized.
  • the kinematics of the articulation is as shown in FIG. 1 taken so that the longitudinal axis 18 of the pivot lever 10 with the tangent to the tool carrier 7 an acute angle ⁇ of about 20 °, one in Fig. 1 to this tangent parallel line is entered.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meißelanordnung für Schneidmeißel eines rotierend gelagerten Werkzeugträgers, wie z.B. eines Schneidkopfes oder einer Schneidwalze, bei welcher die Meißelspitzen in Umfangs- und Drehrichtung des Werkzeugträgers voreilend geneigt angeordnet sind und der Meißel unter Überwindung einer Federkraft kippbar gelagert ist.
Aus der DE-C-34 41 950 ist es bekannt, einen Schneidmeißel schwenkbar in einem Meißelhalter anzuordnen, wobei der Meißel im Meißelhalter unter dem Einfluß der Schneidreaktionskräfte verkippbar ist und in seine ursprüngliche Lage durch eine Rückstellfeder zurückstellbar ist. Der Meißelschaftaufnahmebauteil ist hiebei in eine Kugelgelenkpfanne des Meißelhalters eingesetzt, wodurch sich eine durch die Bohrung des Meißelhalters beschränkte Verschwenkbarkeit bzw. Kippbarkeit des Meißels ergibt. Die Kugelgelenkpfanne definiert die Position der Schwenkachse des Meißels, wobei diese Schwenkachse mit Rücksicht auf die Anstellung der Meißelspitze relativ zur Ortsbrust in Drehrichtung hinter dem Eingriff des Meißels in das Gestein liegt.
Die EP-B1-0 200 037 zeigt und beschreibt eine schwenkbare Halterung eines Schneidmeißels, bei welcher der Meißel um eine Schwenkachse zwischen Anschlägen in einer Aufnahmebohrung des die Schwenkachse tragenden Meißelhalters verschwenkbar ist. Im Betrieb liegt der Meißelhalter nach einem anfänglichen Verschwenken des den Meißel aufnehmenden Bauteiles an einem derartigen Anschlag an und ist somit starr abgestützt. Die Schwenkbarkeit des den Meißel aufnehmenden Bauteiles dient hiebei dazu, ein Ventil zu betätigen, wobei die Betätigung des Ventiles entgegen der Kraft einer Feder erfolgt, welche den den Meißel aufnehmenden Bauteil nach dem Austritt aus dem Gestein wiederum vom Ventilstößel abheben soll. Eine Abstützung der Reaktionskräfte erfolgt durch eine derartige Feder nicht, wobei die Schwenkachse bei der in der EP-B1-0 200 037 gewählten Ausführungsform innerhalb der radialen Projektion der Meißelspitze auf den Werkzeugträger liegt. Der Meißel wird bei aktivem Eingriff in das Gestein verschwenkt, sodaß er sich nicht vom Gesteinskontakt lösen kann.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Meißelanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher es vor allem gelingt, daß sich der Meißel beim Eingriff in das zu schneidende Gestein aus dem Gestein weg bewegen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, daß die Kippachse des Meißels in Umfangs- bzw. Drehrichtung des Meißels vor der Normalprojektion der Meißelspitze auf die Rotationsachse des Werkzeugträgers auf dem Werkzeugträger angeordnet ist und daß der Meißel in der Eingriffslage gegen eine Feder kippbar abgestützt ist. Dadurch, daß die Kippachse in einem Abstand voreilend auf dem Werkzeugträger angeordnet ist, welcher vor der Verbindungslinie der Schrämkopfachse zur Meißelspitze liegt, wird die Möglichkeit geschaffen, sich sicher vom Gesteinskontakt zu lösen, wobei es weiters wesentlich ist, daß der Meißel im Eingriff in das Gestein und somit in der Eingriffslage gegen eine Feder kippbar abgestützt ist. Der Meißel soll somit in der Eingriffslage noch entgegen der Kraft einer Feder weiter kippbar sein, um auf diese Weise die Kräfteverhältnisse zu verbessern und damit auftretende Kraftspitzen abzufangen.
In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung hiebei so getroffen, daß der Meißelhalter an einem einarmigen Schwenkhebel festgelegt ist, dessen der Schwenkachse abgewandtes Ende gegen ein Federelement gepreßt ist. Die Anpreßung des der Schwenkachse abgewandten Endes des Schwenkhebels gegen ein Federelement ist in der Betriebslage von wesentlicher Bedeutung für die Aufnahme der Kräfte am Meißeleingriff. Der Schwenkhebel soll hiebei unter einer definierten Vorspannung gegen das Federelement gepreßt sein und es entspricht daher einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meißelanordnung, daß die Anpreßkraft des Schwenkhebels gegen das Federelement einstellbar ist. Eine lediglich das Schließen eines Ventiles nach dem Austritt des Meißels sicherstellende Federkraft ist für die Aufnahme derartiger Reaktionskräfte in keiner Weise geeignet.
Eine sichere Abstützung und eine besonders gute Kraftaufnahme läßt sich dadurch erzielen, daß die Längsachse des Schwenkhebels unter einem spitzen Winkel von kleiner 35°, insbesondere kleiner 25°, zur Tangente an den Werkzeugträger im Bereich der Schwenkachse angelenkt ist, wobei eine derartige Anordnung des Schwenkhebels die entsprechende Hebelübersetzung sicherstellt, welche zu einer sicheren federnden Abstützung der dynamischen Passivkräfte vorteilhaft ist.
Das Federelement muß, wie bereits erwähnt, auch in der Eingriffslage noch federnd nachgiebig sein und daher in der Lage sein, hohe Reaktionskräfte aufzunehmen. Mit Vorteil ist daher die Ausbildung so getroffen, daß das Federelement von einer Blattfeder oder einem Blattfederpaket gebildet ist, deren längere Achse zur Schwenkachse des Schwenkhebels etwa parallel am Werkzeugträger festgelegt ist, wodurch bei geringem Platzaufwand auch hohe Federkräfte und damit hohe Kraftspitzen aufgenommen werden können.
Eine besonders gute Krafteinleitung zur Aufnahme der Schneidkräfte läßt sich dadurch erzielen, daß der Abstand (a) der Schwenkachse von der Normalprojektion der Meißelspitze auf den Meißelhalter wenigstens einem Drittel, vorzugsweise wenigstens der Hälfte, des Normalabstandes der Schwenkachse von der Ortsbrust bzw. der Schneidspurebene des Meißels beträgt. Eine derartige Ausbildung erlaubt die gewünschte Verschwenkung entgegen der Kraft einer Feder unter wirkungsvoller Aufnahme der Schneidkräfte, wofür mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß der Abstand des Anpreßpunktes bzw. Anpreßmittelpunktes des Schwenkhebels am Federelement von der Schwenkachse größer ist als der Abstand (a) der Schwenkachse von der Normalprojektion der Meißelspitze auf den Meißelhalter. Auf diese Weise werden die Schneidkräfte über einen entsprechend langen Hebelarm in das Federelement eingeleitet, sodaß mit kleinbauenden und steifen Federn das Auslangen gefunden werden kann. Die Einleitung der Reaktionskräfte in die Feder erfolgt hiebei in einem größeren Abstand als dem Abstand der Wirklinie der Passivkräfte von der Schwenkachse.
Eine besonders einfache Einstellbarkeit der gewünschten Federvorspannung für die wirksame Abstützung der genannten Kräfte läßt sich dadurch verwirklichen, daß der Schwenkhebel durch einen den Schwenkhebel zwischen Schwenkachse und Anpreßpunkt durchsetzenden Spannbolzen gegen das Federelement angepreßt ist.
Die Anlenkgeometrie der Meißelanordnung wird erfindungsgemäß mit Vorteil so gewählt, daß die federnde Abstützung des Schwenkhebels in der Betriebslage des Meißels so gewählt ist, daß die wirksam werdenden Schneidkräfte verringert werden.
Die erfindungsgemäße Meißelanordnung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines schwenkbaren Meißelhalters am Werkzeugträger und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Schneidmeißel 1 dargestellt, welcher in einem Meißelhalter 2 aufgenommen ist. Die Aufnahme des Meißels im Meißelhalter 2 kann in konventioneller Weise und insbesondere in um die Meißelachse 3 rotierbarer Weise erfolgen, um den Verschleiß zu minimieren.
Die Schneidreaktionskraft wird durch den Pfeil 4, welcher der Richtung der resultierenden der Schneidkräfte entspricht, schematisch angedeutet. Diese resultierende Schneidreaktionskraft setzt sich zusammen aus einer Passivkraft, deren Vektor mit 5 und einer Umfangskraft, deren Vektor mit 6 angedeutet ist. Die Wirklinie der Passivkraft, welche zum Zentrum der Rotationsbewegung des Werkzeugträgers 7 gerichtet ist, ist mit 8 bezeichnet, wobei die Rotationsachse des Werkzeugträgers 7 mit 9 angedeutet ist.
Der Meißelhalter 2 ist auf einem einarmigen Schwenkhebel 10 um die Schwenkachse 11 schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse 11 in einem Lagerbauteil 12 angeordnet ist, welcher mit dem Werkzeugträger 7 verbunden ist. Die Verschwenkung des Schwenkhebels 10 um die Schwenkachse 11 erfolgt gegen ein Federelement 13, welches als Blattfeder ausgebildet ist und gleichfalls am Werkzeugträger 7 in einer entsprechenden Federaufnahme 14 festgelegt ist. Die Vorspannung des Schwenkhebels 10 gegen das Federelement 13 wird über einen Bolzen 15 und Muttern 16 entsprechend eingestellt.
Der Abstand a der Schwenkachse von der Wirklinie der Schneidnormalkraft der Schneidreaktionskräfte ist hiebei so gewählt, daß im Betrieb der Meißel 1 und der Meißelhalter 2 gegen das Federelement 13 ausweichen kann und auf diese Weise Kraftspitzen kompensiert werden können.
Das freie Ende des Schwenkhebels 10 liegt am Federelement 13 auf und ist unter Vorspannung gegen dieses Federelement 13 gepreßt. Die Kräfte werden hiebei auf einem größeren Abstand von der Schwenkachse 11 in das Federelement 13 eingeleitet als dem Abstand a zwischen Wirklinie der Schneidnormalkraft und Schwenkachse. Die Hebelarmlänge, über welche die Reaktionskräfte in das Federelement 13 abgeleitet werden, ist hiebei mit b angedeutet.
Die Schwenkachse 11 befindet sich darüberhinaus in einem Abstand c von der Schneidspur, wobei sich durch geeignete Wahl dieser drei Abstände die gewünschte Verminderung der Kraftspitzen ergibt.
In Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Längsachse 17 der Blattfeder 13 im wesentlichen parallel zur Schwenkachse 11 am schematisch mit 7 angedeuteten Werkzeugträger angeordnet ist. Der Werkzeugträger selbst bildet einen Teil des Umfanges eines Schrämkopfes oder einer Schrämwalze und ist naturgemäß in den Darstellungen nach Fig. 1 und 2 idealisiert dargestellt.
Die Kinematik der Anlenkung ist hiebei, wie aus Fig. 1 ersichtlich, so getroffen, daß die Längsachse 18 des Schwenkhebels 10 mit der Tangente an den Werkzeugträger 7 einen spitzen Winkel α von etwa 20° aufweist, wobei in Fig. 1 eine zu dieser Tangente parallele Linie eingetragen ist.

Claims (8)

  1. Meißelanordnung für Schneidmeißel (1) eines rotierend gelagerten Werkzeugträgers (7), wie z.B. eines Schneidkopfes oder einer Schneidwalze, bei welcher die Meißelspitzen in Umfangs- und Drehrichtung des Werkzeugträgers (7) voreilend geneigt angeordnet sind und der Meißel (1) unter Überwindung einer Federkraft kippbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse des Meißels (1) in Umfangs- bzw. Drehrichtung des Meißels (1) vor der Normalprojektion der Meißelspitze auf die Rotationsachse (9) des Werkzeugträgers (7) auf dem Werkzeugträger (7) angeordnet ist und daß der Meißel (1) in der Eingriffslage gegen eine Feder (13) kippbar abgestützt ist.
  2. Meißelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißelhalter (2) an einem einarmigen Schwenkhebel (10) festgelegt ist, dessen der Schwenkachse (11) abgewandtes Ende gegen ein Federelement gepreßt ist.
  3. Meißelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft des Schwenkhebels (10) gegen das Federelement (13) einstellbar ist.
  4. Meißelanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (18) des Schwenkhebels (10) unter einem spitzen Winkel von kleiner 35°, insbesondere kleiner 25°, zur Tangente an den Werkzeugträger (7) im Bereich der Schwenkachse (11) angelenkt ist.
  5. Meißelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (13) von einer Blattfeder oder einem Blattfederpaket gebildet ist, deren längere Achse (17) zur Schwenkachse (11) des Schwenkhebels (10) etwa parallel am Werkzeugträger (7) festgelegt ist.
  6. Meißelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der Schwenkachse (11) von der Normalprojektion der Meißelspitze auf den Meißelhalter (7) wenigstens einem Drittel, vorzugsweise wenigstens der Hälfte, des Normalabstandes der Schwenkachse (11) von der Ortsbrust bzw. der Schneidspurebene des Meißels (1) beträgt.
  7. Meißelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Anpreßpunktes bzw. Anpreßmittelpunktes des Schwenkhebels (10) am Federelement (13) von der Schwenkachse (11) größer ist als der Abstand (a) der Schwenkachse von der Normalprojektion der Meißelspitze auf den Meißelhalter (2).
  8. Meißelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (10) durch einen den Schwenkhebel (10) zwischen Schwenkachse (11) und Anpreßpunkt durchsetzenden Spannbolzen (15) gegen das Federelement (13) angepreßt ist.
EP98929115A 1997-06-25 1998-06-22 Meisselanordnung für schneidmeissel eines rotierend gelagerten werkzeugträgers Expired - Lifetime EP0991848B1 (de)

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