EP3405619B1

EP3405619B1 - Vortriebs- und lademaschine und verfahren zum abbau von gestein

Info

Publication number: EP3405619B1
Application number: EP16703723.3A
Authority: EP
Inventors: Hans-Dieter Olthaus; Guido JAHNKE; Christoph KUCHINKE
Original assignee: Hazemag and EPR GmbH
Current assignee: Hazemag and EPR GmbH
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2036-01-18
Also published as: EP3405619A1; EA036916B1; WO2017125127A1; EA201891348A1; ZA201803834B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vortriebs- und Lademaschine mit einem Fahrwerk, einem verstellbaren Auslegerarm, an welchem ein Anbauarbeitsgerät wechselbar befestigt ist, einem Ladetisch, welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks angeordnet und zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, und einer Fördereinrichtung, welche sich mittig auf dem Fahrwerk von dem Ladetisch an dem Frontbereich bis zu einem Heckbereich erstreckt und zum Abfördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abbau von Gestein mit einer Vortriebs- und Lademaschine, bei welchem mit mindestens einem Anbauarbeitsgerät, das an einem verstellbaren Ausleger der Vortriebs- und Lademaschine wechselbar befestigt ist, Gestein abgebaut wird, das abgebaute Gestein von einem Ladetisch aufgenommen wird, welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks der Vortriebs- und Lademaschine angeordnet ist, und das abgebaute Gestein von dem Ladetisch mittels einer Fördereinrichtung über das Fahrwerk zu einem Heckbereich des Fahrwerks gefördert wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Aus der FR 2 342 394 A1 ist eine Abbaumaschine mit verstellbaren Armen bekannt, auf denen ein Trägerblock mit einer ausrichtbaren Fräse angeordnet ist.
In der DE 43 35 753 C1 ist ein hydraulisch angetriebener Abbaubagger mit einer schwenkbaren Schwinge beschrieben, an der ein Ausleger mit einem Werkzeugträger vorgesehen ist.
Ferner ist in der ES 8 701 294 A1 ein Raupenfahrzeug mit verschwenkbaren Armen beschrieben, an denen eine Ladeschaufel angelenkt ist.
Eine gattungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist aus der DE 195 22 228 C2 bekannt. Es ist ein Auslegerarm vorgesehen, welcher aus mehreren Tragarmen gebildet ist, welche in einer Reihe über Schwenkgelenke miteinander verbunden sind. An dem Auslegerarm dieser Maschine sind als Anbauarbeitsgeräte ein Hydraulikhammer und ein Tieflöffel, auch obergriffiges Ladesystem genannt, angeordnet. Der Tieflöffel weist dabei einen zum Fahrwerk der Maschine gerichteten Aufnahmebereich auf. Mit dem Tieflöffel kann abgebautes Gesteinsmaterial von einer Ortsbrust auf einen Ladetisch am Frontbereich des Fahrwerks geschoben werden. Bei diesem Nach-Hinten-Schieben von Gesteinsmaterial können jedoch jeweils nur begrenzte Mengen auf den Ladetisch gefördert werden. Zudem besteht beim Verschieben größerer Gesteinsmengen das Problem, das Gesteinsmaterial seitlich am Tieflöffel vorbeistreicht oder aus dem Aufnahmebereich des Tieflöffels fällt. Ein vollständiges Entfernen des abgebauten Gesteinsmaterials mit einem derartigen Tieflöffel ist daher kaum möglich.
Üblicherweise ist es bei diesen bekannten Vortriebs- und Lademaschinen üblich, dass Reste von abgebautem Gesteinsmaterial in aufwändiger Weise mit dem Tieflöffel auf den Ladetisch geschaufelt werden müssen. Derartige Nacharbeiten zum Sauberladen von Ortsbrust und Stößen sind zeit- und kostenaufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vortriebs- und Lademaschine und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, mit denen ein besonders effizienter Betrieb ermöglicht wird.
Die Aufgabe wir zum einen durch eine Vortriebs- und Lademaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren zum Abbau von Gestein mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist, wobei zumindest ein erster Hydraulikzylinder zur Horizontalverstellung und zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder zur Vertikalverstellung vorgesehen sind, und dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist, wobei an einem distalen Ende des Tragarms das Anbauarbeitsgerät angebracht ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Bewegungsfunktionalität des Auslegerarms auf verschiedene Baugruppen zu verteilen. Die Parallelogrammanordnung von Hebeln kann über einen ersten Hydraulikzylinder im Wesentlichen horizontal verstellt werden. Die Horizontalverstellung hat dabei keinen oder nur einen relativ geringen Einfluss auf die sonstige Ausrichtung des Anbauarbeitsgerätes.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass eine Vertikalverstellung des Anbauarbeitsgerätes durch einen bogenförmigen Tragarm erreicht wird, welcher an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist. Über den zweiten Hydraulikzylinder an der Parallelogrammanordnung kann der bogenförmige Tragarm so verstellt werden, dass eine im Wesentlichen vertikale Verstellung des Anbauarbeitsgerätes unabhängig von der Position der anderen Baugruppen des Auslegerarms erreicht wird. Hierdurch wird es für einen Maschinebediener relativ leicht möglich, etwa eine mit Gesteinsmaterial gefüllte Schaufel zuverlässig im Raum zu verfahren.
Die erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass ein Anbauarbeitsgerät als eine Schaufel mit nach oben und vom Fahrwerk weg gerichteter Schaufelöffnung zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, dass die Schaufel zumindest eine erstes Schaufelteil und ein zweites Schaufelteil aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung aufklappbar miteinander verbunden sind, und dass der Auslegerarm zum Positionieren und Aufklappen der Schaufel über dem Ladetisch ausgebildet ist.
Ein Vorteil liegt darin, eine Schaufel mit nach oben gerichteter Schaufelöffnung vorzusehen, wie diese etwa bei Radladern bekannt ist. Mit einer derartigen Schaufel, die auch als Hochlöffel bezeichnet wird, können zuverlässig relativ große Mengen Gesteins aufgenommen werden. Das Gestein kann dabei durch die Baggerschaufel selbst gelöst worden sein oder durch einen vorausgegangenen separaten Lösevorgang, etwa einer Sprengung oder einem Abtragen durch einen Anbau-Hydraulikhammer oder eine Anbau-Fräse. Der Begriff des Anbauarbeitsgerätes ist im Sinne der Erfindung breit zu verstehen, und umfasst ein Aufnehmen von gelöstem Gestein unabhängig davon, wie das Gestein gelöst worden ist, aber auch andere Geräte, welche etwa zum Auftragen von Spritzbeton dienen.
Weiterhin weist die Schaufel zumindest zwei Schaufelteile auf, welche in einem oberen Bereich klappbar miteinander verbunden sind. In einer ersten Betriebs- und Aufnahmeposition sind die beiden Schaufelteile zusammengeklappt und bilden einen geschlossenen Schaufelboden. In dieser ersten Betriebsposition kann eine relativ große Menge Gesteinsmaterial aufgenommen werden. Die gefüllte Schaufel kann in dieser ersten geschlossenen Betriebsposition mit dem Auslegerarm über den Ladetisch bewegt werden. In dieser Position kann dann ein Aufklappen der beiden Schaufelteile erfolgen, so dass eine nach unten gerichtete Auswurföffnung an der Schaufel gebildet ist. Somit kann das aufgenommene Gestein aus der Schaufel von oben gezielt auf den Ladetisch fallen und über eine Fördereinrichtung von dort über das Fahrwerk der Vortriebs- und Lademaschine hinweg zu einem Heckbereich transportiert werden. Die Schaufel kann auch als ein Hochklapplöffel und untergriffiges Ladesystem bezeichnet werden.
Durch diese Anordnung kann abgebautes Gestein durch die Vortriebs- und Lademaschine sehr schnell und zuverlässig aufgenommen und von der Ortsbrust abgefördert werden. Das aufwendige Sauberladen von Ortsbrust und Stößen kann bei der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine entfallen oder zumindest in ganz erheblichem Maße reduziert werden. Die erfindungsgemäße Maschine ist insbesondere zum Betrieb in engen Tunnels und Bergwerkstrecken, vorzugsweise zum Auffahren zum Auffahren von Strecken oder zum Durchbau von strecken bei nachgewachsenem, durch Gebirgsdruck hereinquillendem Gebirge vorgesehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine besteht darin, dass an einem Ende des Auslegerarms eine Schwenkeinrichtung zum in Vertikalachse parallelen Verschwenken des Anbauarbeitsgeräts angeordnet ist. Die Schwenkeinrichtung gleicht beim Verschwenken des Auslegerarms durch eine hydraulische Gleichlaufkinematik automatisch die Querbewegungen aus, so dass eine Parallelhaltung des Anbauarbeitswerkzeuges sichergestellt wird. Dies ist insbesondere beim Bohren der Sprenglöcher von besonderer Bedeutung. In einer ausgefahrenen Betriebsposition kann das Anbaubohrgerät vorzugweise parallel zu der Ortsbrust gehalten werden. Die Schwenkeinrichtung kann einen oder mehrere horizontal gerichtete Schwenkzylinder zum Verschwenken aufweisen.
Eine besonders kompakte Ausbildung des Auslegerarms wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist. Vorzugsweise kann die Parallelogrammanordnung mit einer Kniehebelanordnung kombiniert sein. Es können auch mehrere Parallelogramm-Mechanismen hintereinander vorgesehen sein, so dass auch ein ziehharmonikaartiges Zusammenfalten des Auslegerarms erreicht werden kann.
Eine weitere Verbesserung wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass der Auslegerarm drehbar um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse auf dem Fahrwerk gelagert ist. Hierdurch wird der Arbeitsbereich des Auslegerarms und damit des Anbauarbeitsgerätes vergrößert.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine ist es besonders vorteilhaft, das in einem Mittelbereich des Fahrwerks ein Drehturm angeordnet ist, welcher zur drehbaren Lagerung des Auslegerarms ausgebildet ist. Durch eine zylindrische Basis mit einem Drehlager wird eine besonders stabile Drehverbindung zwischen dem Auslegerarm und dem Fahrwerk erreicht. Vorzugsweise kann in einem Seitenbereich ein Durchgang für Material und Geräte vorgesehen sein.
Ein weiterhin kompakter Maschinenaufbau wird nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante dadurch erzielt, dass die Fördereinrichtung unter dem Drehturm hindurchgeführt ist. Der Drehturm mit seiner Basis stellt sozusagen eine Brücke über ein Förderband der Fördereinrichtung dar.
Eine effiziente Betriebsweise wird gemäß einer Weiterbildung dadurch erreicht, dass an einem distalen Ende des Auslegerarms eine Schnellwechseleinrichtung angeordnet ist, mit der die Anbauarbeitsgeräte lösbar mit dem Auslegerarm verbunden sind. Die Schnellwechseleinrichtung weist dabei Elemente für eine schnelle mechanische Kopplung auf, etwa hydraulisch verstellbare Riegelbolzen. Vorzugsweise kann die Schnellwechseleinrichtung auch elektrische und hydraulische Verbindungselemente aufweisen, welche ein schnelles Lösen und Verbinden elektrischer beziehungsweise hydraulischer Leitungen ermöglichen.
Grundsätzlich kann der Ladetisch am Frontbereich des Fahrwerks ein im Wesentlichen starres plattenförmiges Element sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, dass der Ladetisch in seiner Neigung verstellbar ist. Insbesondere kann der Ladetisch aus einer nach unten geneigten Betriebsposition in eine im Wesentlichen horizontale oder eine schräg nach oben gerichtete zweite Betriebsposition verstellt werden, wenn die Schaufel über dem Ladetisch aufgeklappt und das Gestein auf den Ladetisch entleert wird.
Eine weitere Verbesserung beim Abtransport des abgebauten Gesteins wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass der Ladetisch an seiner Oberseite mindestens ein Förderelement aufweist, mit welchem abgebautes Gestein auf dem Ladetisch zu einer Fördereinrichtung förderbar ist. Förderelemente können vorzugsweise schwenkbare Schieber, drehende Scheiben oder Sterne oder sonstige Zuführelemente sein, welche aktiv abgebautes Gestein auf dem Ladetisch der Fördereinrichtung zuleiten.
Die Fördereinrichtung zum Fördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich des Fahrwerks kann vorzugsweise ein beliebiger Stetigförderer, insbesondere ein Ketten- oder Bandförderer sein. Eine besonders robuste Ausführungsform wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Fördereinrichtung einen Kratzkettenförderer umfasst. Ein Kettenförderer ist dabei mit stegförmigen Mitnehmerelementen versehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Fördereinrichtung im Heckbereich eine Auswurfeinrichtung zum Abgeben des abgebauten Gesteins an eine Transporteinrichtung aufweist. Dabei kann die Auswurfeinrichtung insbesondere an einem erhöhten Punkt an dem Fahrwerk angeordnet sein. Dies ermöglicht es, beispielsweise einem Muldenkipper, eine Lore, ein Förderband oder ein sonstiges Transportelement unter der Auswurfeinrichtung anzuordnen. Das abgebaute Gestein kann so unmittelbar in die Transporteinrichtung fallen und dann abtransportiert werden. Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung höhenverstellbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist, wobei die Parallelogrammanordnung von zumindest einem ersten Hydraulikzylinder in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung verstellt wird, und dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist und mittels zumindest eines zweiten Hydraulikzylinders in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung verstellt wird, wobei an einem distalen Ende des Tragarms das Anbauarbeitsgerät angebracht ist. Die Parallelogrammanordnung besteht vorzugsweise aus zwei im Wesentlichen vertikal gerichteten Hebeln und zwei im Wesentlichen horizontal gerichteten Hebeln, welche jeweils in mehreren Eckbereichen gelenkig miteinander verbunden sind. Es können auch mehrere derartige Parallelogramme aus vier Hebeln nebeneinander zum Bilden der Parallelogrammanordnung angeordnet sein. Der erste Hydraulikzylinder ist einerseits in einem unteren Eckbereich der Parallelogrammanordnung und andererseits an einem gegenüberliegenden vertikalen Hebel für ein im Wesentlichen horizontales Verstellen angeordnet. Der zweite Hydraulikzylinder ist vorzugsweise einerseits an einem oberen Eckbereich der Parallelogrammanordnung und andererseits an einem kurzen Endabschnitt des bogenförmigen Tragarms zu dessen vertikaler Verstellung angelenkt. Dabei ist der zweite Hydraulikzylinder vorzugsweise so gerichtet, dass dieser im Wesentlichen senkrecht auf den zugeordneten Endabschnitt des Tragarms einwirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise mit einer Vortriebs- und Lademaschine ausführbar, welche zuvor beschrieben worden ist. Es lassen sich dabei entsprechend die vorbeschriebenen Vorteile erzielen.
Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch bevorzugt weitergebildet, so dass als Anbauarbeitsgerät eine Schaufel verwendet wird, welche mit einer nach oben und vom Fahrwerk weg gerichteten Schaufelöffnung ausgebildet ist und mindestens ein erstes Schaufelteil und ein zweites Schaufelteil aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung ausklappbar miteinander verbunden sind, und dass das abgebaute Gestein in der Schaufel aufgenommen wird, dass die Schaufel mit dem abgebauten Gestein mittels des Auslegerarms in eine Position über dem Ladetisch bewegt wird und dass durch ein Aufklappen der Schaufel das abgebaute Gestein durch die Auswurföffnung nach unten auf den Ladetisch abgegeben wird.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das abgebaute Gestein von dem Ladetisch mittels der Fördereinrichtung zu einem Heckbereich des Fahrwerks gefördert und an eine Transporteinrichtung abgegeben wird. Mit der Fördereinrichtung wird so das abgebaute Gestein vom Frontbereich zum Heckbereich über das Fahrwerk gefördert. Hierdurch kann die Vortriebs- und Lademaschine auch in engen Tunnels oder Bergwerkstrecken eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass mittels der Transporteinrichtung das abgebaute Gestein von der Vortriebs- und Lademaschine wegtransportiert wird. Die Transporteinrichtung kann dabei ein Muldenkipper oder ein schienengebundenes Transportfahrzeug oder ein kontinuierlicher Bandförderer sein. Entsprechend dem Vortrieb kann dabei die Schieneneinrichtung oder der Bandförderer der Vortriebs- und Lademaschine nachgeführt werden. Insbesondere beim Einsatz einer Schieneneinrichtung kann dabei auch eine nachrückbare Weiche vorgesehen sein, bei welcher schienengebundene Transportfahrzeuge für einen abschließenden Weitertransport in Förderrichtuing umrangiert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, die schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1:: eine perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine;
Fig. 2:: eine Seitenansicht der Vortriebs- und Lademaschine gemäß Fig. 1 mit gewechseltem Anbauarbeitsgerät;
Fig. 3:: eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine;
Fig. 4:: eine perspektivische Ansicht zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine unter Tage;
Fig. 5:: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine bei Aufnahme von gelöstem Gestein;
Fig. 6:: eine perspektivische Ansicht der Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 5 mit eingefahrenem Auslegerarm, wobei eine Schaufel oberhalb eines Ladetisches angeordnet ist;
Fig. 7:: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 6 mit aufgeklappter Schaufel;
Fig. 8:: eine stark verkleinerte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine beim Abbau von Gestein in einem Tunnel;
Fig. 9:: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine mit abgesenkter Auswurfeinrichtung;
Fig. 10:: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine beim Umbau eines Anbauarbeitsgerätes;
Fig. 11:: eine vergrößerte Ansicht der Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 10 beim Umbau eines Anbauarbeitsgerätes; und
Fig. 12:: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine mit einem angebauten Hydraulikhammer.

Eine erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine 10 gemäß den Figuren 1 und 2 weist ein Fahrwerk 12 mit seitlichen Raupenfahrschiffen 14 auf. An einem Frontbereich des Fahrwerks 12 ist ein keilförmiger Ladetisch 40 verstellbar um eine horizontale Schwenkachse gelagert. Der Ladetisch 40 weist einen mittigen und vertieften Aufnahmebereich 42 für gelöstes oder abgetragenes Gesteinsmaterial auf. Über schieberartige oder rotierende Förderelemente 41, 43 an der Oberseite des Ladetisches 40 wird das Gesteinsmaterial zu einer Fördereinrichtung 50 transportiert, welche sich mittig vom Frontbereich zum Heckbereich des Fahrwerks 12, leicht ansteigend zu einer Auswurfeinrichtung 54 erstreckt. Die Fördereinrichtung 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein umlaufender Kratzkettenförderer 52 mit Mitnehmerelementen ausgebildet.
In einem vorderen Bereich des Fahrwerks 12 ist mittig über der Fördereinrichtung 50 eine zylindrische Basis 46 eines Drehturms 44 angeordnet. An der Oberseite der zylindrischen Basis 46 ist über ein Drehlager eine Drehplatte 47 drehbar um eine vertikale Drehachse gelagert. Auf der Drehplatte 47 ist ein Auslegerarm 20 befestigt, welcher nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Der Auslegerarm 20 ist über dem Drehturm 44 um die vertikale Drehachse verschwenkbar gelagert.
An einem distalen Ende des Auslegerarms 20 ist über eine Schnellwechseleinheit 29 ein Anbauarbeitsgerät 30 auswechselbar angebracht. Das Anbauarbeitsgerät 30 ist gemäß Fig 1 als eine Schaufel 32 mit einer nach oben und vom Fahrwerk 12 weg gerichteten Schaufelöffnung 33 ausgebildet. An einer Vorderkante der Schaufel 32 sind Abtragszähne 38 angeordnet.
Die Schaufel 32, die auch als ein Hochklapplöffel oder untergriffiges Ladesystem bezeichnet werden kann, umfasst ein erstes Schaufelteil 34, welches mit der Schnellwechseleinheit 29 verbunden ist. Über ein oberes Klappgelenk 36 ist ein zweites Schaufelteil 35 an dem ersten Schaufelteil 36 klappbar angelenkt. Über eine nicht-dargestellte Riegeleinrichtung sind die beiden Schaufelteile 34, 35 in einer zusammengeklappten Betriebsposition verriegelt, welche in Fig. 1 dargestellt ist. Mit der Schaufelöffnung 33 der Schaufel 32 kann Gesteinsmaterial abgebaut werden, welches zuvor von einer Ortsbrust gelöst wurde oder unmittelbar von der Schaufel 32 mit den Abtragszähnen 38 gelöst wird. Das Aufklappen der Schaufel 32 kann durch das Gewicht des Gesteins oder motorisch erfolgen.
In einem ersten Seitenbereich, der sich entlang der Fördereinrichtung 50 am Fahrwerk 12 erstreckt, ist ein Bedienstand 16 für einen Maschinenbediener angeordnet. In diesem ersten Seitenbereich und teilweise auch in dem Mittenbereich unterhalb der Fördereinrichtung 50 sind eine oder mehrere Antriebs- und Versorgungseinheiten 18 angeordnet, welche die verschiedenen Motoren, etwa Verbrennungsmotoren, Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren sowie elektrische Anlagen für die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 umfassen können.
In dem ersten Seitenbereich gegenüberliegenden zweiten Seitenbereich erstreckt sich entlang des Fahrwerks 12 ein Freiraum 60 mit einer ersten Verschiebeeinrichtung 61 mit einer Linearführung 62. Entlang der ersten Linearführung 62, welche sich vom Frontbereich bis zum Heckbereich des Fahrwerks 12 erstreckt, ist ein Transportschlitten 64 verschiebbar gelagert. Der Transportschlitten 64 ist selbst als ein balkenförmiges Element mit einer zweiten Linearführung 65 ausgebildet, in welche über einen Führungsschuh 67 eine Aufnahmeplatte 66 linear verschiebbar gelagert ist. Eine Linearverschiebung des Transportschlittens 64 und der Aufnahmeplatte 66 kann manuell von Hand oder vorzugsweise über nicht-dargestellte Linearantriebe erfolgen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist auf der Aufnahmeplatte 66 eine Bohrlafette 31 als ein Anbauarbeistgerät 30 abgestellt. Die Bohrlafette 31 ist an einem Träger 56 verstellbar gelagert, welcher über eine Adapterplatte 57 mit der Schnellwechseleinheit 29 am Auslegerarm 20 gekoppelt werden kann.
Zum Einsetzen der Bohrlafette 31 mit einem Bohrantrieb und einem Bohrgestänge wird die Schaufel 32 über den Auslegerarm 20 auf dem plattenförmigen Ladeteil 40 abgelegt und von der Schnellwechseleinheit 29 entkoppelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Sodann wird die Bohrlafette 31 über die Verschiebeeinrichtung 61 von der in Fig. 1 dargestellten Parkposition mit dem balkenartigen Transportschlitten 64 in eine freitragende Position im Bereich des Ladetisches 40 gefahren. In dieser Position wird nunmehr der Auslegerarm 20 derart betätigt, dass die Schnellwechseleinheit 29 in die Adapterplatte 57 an dem Träger 56 der Bohrlafette 31 eingreift, so dass der Auslegerarm 20 fest mit der Bohrlafette 31 verbunden wird. Abschließend kann der Auslegerarm 20 so verstellt werden, dass die Bohrlafette 31 in eine Arbeitsposition gebracht werden kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist. In entsprechender Weise kann die Bohrlafette 31 dann wieder in die Parkposition rückversetzt werden, um erneut die Schaufel 32 an dem Auslegerarm 20 zu befestigen. Alternativ kann ein Ablegen des Anbauarbeitsgerätes 30 auch auf dem Ladetisch 40 erfolgen.
Am Heckbereich des Fahrwerks 12 ist ein Kabelschlepp 13 zur Energieversorgung der Vortriebs- und Lademaschine 10 angeordnet. Weiterhin ist am Heckbereich eine Seilwinde 15 auf einem Querschlitten 17 quer gegenüber dem Fahrwerk 12 verschiebbar gelagert. Ein Seil 19 der Seilwinde 15 kann über ein bügelförmiges Umlenkelement 51, welches am hinteren Ende der Fördereinrichtung 50 angebracht ist, derart umgelenkt werden, dass mittels der Seilwinde 15 Material seitlich entlang des Fahrwerks 12 von einem Frontbereich zu einem Heckbereich gezogen werden kann. In entsprechender Weise kann ein weiteres Umlenkelement auch im Bereich des Auslegerarms 20 vorgesehen sein, so dass bei einer entsprechenden Umlenkung des Seils 19 über dieses weitere Umlenkelement mittels der Seilwinde 15 auch Material auf den Ladetisch gehoben und bis zum Frontbereich der Vortriebs- und Lademaschine 10 gezogen werden kann.
In Fig. 2 ist der Aufbau des Auslegerarms 20 mit einer Parallelogrammanordnung 22 aus im Wesentlichen vertikal gerichteten Hebeln 21a und im Wesentlichen horizontal gerichteten Hebeln 21b dargestellt. Die Hebel 21 sind jeweils in ihren Eckbereichen miteinander verbunden. An dem oberen horizontalen Hebel 21b der Parallelogrammanordnung 22 ist über ein unteres Schwenkgelenk 23 ein bogenförmiger Tragarm 24 schwenkbar angelenkt. Die Parallelogrammanordnung 22 kann über einen ersten Hydraulikzylinder 25 in einer horizontalen Richtung verschwenkt werden. Das Schwenkgelenk 23 teilt den Tragarm 24 in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt. Der erste freie Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit einem zweiten Hydraulikzylinder 26 verbunden, welcher wieder an der Parallelogrammanordnung 22 in einem oberen Eckbereich angelenkt ist. Der zweite Hydraulikzylinder 26 dient zu einer im Wesentlichen vertikalen Verstellung des Tragarmes 24.
An dem gegenüberliegenden Endabschnitt des Tragarms 24 ist über eine Schwenkeinrichtung 28 die plattenförmige Schnellwechseleinheit 29 gelenkig angebunden. Die Schwenkeinrichtung 28 weist mindestens einen horizontal gerichteten Schwenkzylinder auf, mit welcher die Schwenkeinrichtung 28 um eine vertikale Schwenkachse verschwenkt werden kann. Hierdurch kann die Schnellwechseleinheit 29 und ein daran angebrachtes Anbauarbeitsgerät 30 unabhängig von einem Schwenkwinkel des Auslegerarms 20 parallel zu einer Ortsbrust ausgerichtet werden. Entlang des Tragarms 24 sind mindestens ein Reißzylinder 27 in einer Nackenzylinderanordnung einerseits mit der Schnellwechseleinheit 29 und andererseits mit der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 gelenkig verbunden.
Gemäß Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht in den wesentlichen Komponenten der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2, wobei gleiche oder funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht weiter beschrieben sind.
Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Bedienstand 16 als eine Kabine ausgeführt. Zudem ist der Freiraum 60 als ein Durchgang ausgebildet, wobei sich die Verschiebeeinrichtung 61 über die gesamte Länge des Fahrwerkzeugs 12 erstreckt.
Auf der Aufnahmeplatte 66 ist eine Hebevorrichtung 68 angeordnet, welche schematisch als ein Auslegekran dargestellt ist. Die Hebevorrichtung 68 ist über ein Drehlager 69 drehbar angeordnet. Der Freiraum 60 ist insgesamt so ausgebildet, dass ein Durchgang in dem zweiten Seitenbereich über dem Fahrwerk 12 gebildet ist. Durch den Freiraum 60 können mittels des Transportschlittens 64 und der Hebevorrichtung 68 insbesondere Materialien, wie Werkzeuge, Zusatzgeräte vom Heckbereich zum Frontbereich und zurück transportiert werden, selbst wenn die Vortriebs- und Lademaschine 10 in einem engen Tunnel arbeitet.
Eine typische Betriebsposition einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 in einem Tunnel 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Mit dem Anbauarbeitsgerät 30 am distalen Ende des Auslegerarms 60 kann an einer Ortsbrust 2 oder der Sohle 3 des Tunnels 1 Gestein gelöst und/oder aufgenommen werden. Die Firste 4 des Tunnels 1 ist in bekannter Weise durch Ausbaubögen 8 abgestützt. Entsprechend dem Tunnelvortrieb sind stetig weitere Ausbaubögen 8 der Ortsbrust 2 folgend einzubauen. Abgebautes Gestein wird von einem Frontbereich der erfindungsgemäßen Lade- und Vortriebsmaschine 10 schräg nach hinten oben über die Fördereinrichtung 50 abgefördert und über eine Auswurfeinrichtung 54 an eine Transporteinrichtung 70 abgegeben.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Transporteinrichtung 70 als ein Muldenkipper 72 mit einer Kippmulde 74 ausgebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Transporteinrichtungen, etwa schienengebunden oder kontinuierlich fördernde Transportbänder möglich.
Ein Betrieb der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abbau von Gestein werden im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 5 eine erste Betriebsposition der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 mit den Antriebs- und Versorgungseinheiten 18 in dem ersten Seitenbereich. In dieser Betriebsposition ist der Auslegerarm 20 mit der Schaufel 32 nach vorne zum Abbau und insbesondere zur Aufnahme von Gesteinsmaterial ausgefahren.
Gemäß Fig. 5 ist zu erkennen, dass der Auslegerarm 20 über Gelenke miteinander verbundene Hebel 21 aufweist, welche eine Parallelogrammanordnung 22 bilden, die an der Drehplatte 47 des Drehturms 44 gelagert ist. An der Parallelogrammanordnung 22 der ersten gelenkigen Hebel 21 ist über ein unteres Schwenkgelenk 23 ein bogenförmiger Tragarm 24 schwenkbar angelenkt. Das Schwenkgelenk 23 teilt den Tragarm 24 in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt. Der erste freie Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit einem zweiten Hydraulikzylinder 26 verbunden, welcher wiederum an der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 angelenkt ist. Der erste Hydraulikzylinder für die Horizontalverstellung ist aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Der gegenüberliegende Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit der Schnellwechseleinheit 29 gelenkig verbunden. Entlang einer Oberseite des C-förmigen Tragarms 24 sind zwei Reißzylinder 27 zum Betätigen der Schaufel 32 angeordnet. Die Reißzylinder 27 sind in einer Nackenzylinderanordnung einerseits mit der Schnellwechseleinheit 29 und andererseits mit der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 gelenkig verbunden.
In der ersten Betriebsposition ist die Schaufel 32 mit dem ersten Schaufelteil 34 und dem zweiten Schaufelteil 35 geschlossen, so dass Gestein über die Schaufelöffnung 33 aufgenommen werden kann.
Gemäß Fig. 6 wird das so aufgenommene Gesteinsmaterial in Art eines Hochlöffels von der Schaufel 32 durch Einfahren oder Einklappen des Auslegerarms 20 nach hinten zum Fahrwerk 12 eingefahren. In dieser eingefahrenen Betriebsposition befindet sich die Schaufel 32 unmittelbar über dem Ladetisch 40 mit dem vertieften Aufnahmebereich 42.
Anschließend kann die Schaufel 32 zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung 37 geöffnet werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Hierzu werden das erste Schaufelteil 34 und das zweite Schaufelteil 35 voneinander entriegelt, wobei anschließend das zweite Schaufelteil 35 durch einen nicht-dargestellten Stellzylinder um das Klappgelenk 36 nach oben geschwenkt werden kann. Das in der Schaufel 32 befindliche Gesteinsmaterial fällt dabei durch die Auswurföffnung 37 nach unten in den Aufnahmebereich 42 des Ladetisches 40. Von dort kann das Gesteinsmaterial, etwa durch ein Nach-Oben-Klappen des Ladetisches 40 von der Fördereinrichtung 50 aufgenommen und nach hinten zum Heckbereich zu einer Transporteinrichtung 70 abgefördert werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Transporteinrichtung 70 als ein Schienensystem 76 mit mehreren schienengebundenen Transportwägen 78 ausgebildet.
In Fig. 8 ist ein Tunnel 1 mit einem Schienensystem 76 gemäß der Erfindung näher dargestellt. Das Schienensystem 76 kann dabei vorzugsweise einen Weichenbereich 80 aufweisen, in dem die schienengebundenen Transportwägen 78 in zwei parallel zueinander verlaufenden Schienenbereichen rangiert werden können. Weiterhin kann in dem Tunnel 1 an einer rückwärtigen Position eine Wechselstation 82 vorgesehen sein, an welcher auswechselbare Gerätschaften seitlich oder in einem Deckenbereich gelagert werden können. Für ein Rückfahren der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 in den Bereich der Wechselstation 82 kann die Fördereinrichtung 50 und insbesondere die im Heckbereich angeordnete Auswurfeinrichtung 54 nach unten abgesenkt werden. Hierdurch können unerwünschte Kollisionen mit einem Deckenbereich in dem Tunnel 1 vermieden werden, wie anschaulich in Fig. 9 dargestellt ist. Fig. 9 ist zudem nochmals die Parallelanordnung 22 der ersten Hebel 21 des Auslegerarms 20 zu entnehmen.
Ein Wechsel der Anbauarbeitsgeräte 30 wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 8 bis 10 erläutert. Dabei kann zunächst das ursprüngliche Anbauarbeitsgerät 30 durch den Auslegerarm 20 in einem Deckenbereich des Tunnels 1 angehoben werden, wie in Fig. 9 angedeutet ist. In einer derartigen Position kann das Anbauarbeitsgerät 30 an eine Aufhängeeinrichtung 83 abgegeben werden. Die Aufhängeeinrichtung 83 ist dabei entsprechend der Darstellung von Fig. 11 in einem Mitten- oder einem seitlichen Bereich an der Decke des Tunnels 1 angeordnet. Nach dem Aufhängen des Anbauarbeitsgerätes 30 an der Aufhängeeinrichtung 83 kann über die Schnellwechseleinheit 29 die Verbindung zum Auslegerarm 20 gelöst werden. Sodann kann der Auslegerarm 20 zu einem neuen bereitgestellten Anbauarbeitsgerät bewegt werden, wie dies schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Es kann sodann ein Kopplung mit dem neuen Anbauarbeitsgerät erfolgen, welches gemäß der Darstellung von Fig. 12 ein Hydraulikhammer 31 sein kann.
Wie aus Fig. 11 zu ersehen ist, kann dabei auch in einem engen Tunnel 1, dessen Querschnitt nur geringfügig größer als ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 ist, ein Vorbeifördern der Anbauarbeitsgeräte 30 an dem Fahrwerk 12 im Bereich des Durchganges 60 erfolgen.

Claims

Vortriebs- und Lademaschine mit
- einem Fahrwerk (12),

- einem verstellbaren Auslegerarm (20), an welchen ein Anbauarbeitsgerät (30) wechselbar befestigt ist,

- einem Ladetisch (40), welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks (12) angeordnet und zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, und

- einer Fördereinrichtung (50), welche sich mittig auf dem Fahrwerk (12) von dem Ladetisch (40) an dem Frontbereich bis zu einem Heckbereich erstreckt und zum Abfördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich ausgebildet ist,

- wobei ein Auslegerarm (20) eine Parallelogrammanordnung (22) von Hebeln (21) aufweist, wobei zumindest ein erster Hydraulikzylinder (25) zur Horizontalverstellung der Parallelogrammanordnung (22) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder (26) zur Vertikalverstellung eines bogenförmigen Tragarms (24) vorgesehen ist,

- dass zumindest der bogenförmige Tragarm (24) zur Vertikalverstellung an der Parallelogrammanordnung (22) an einem unteren Schwenkgelenk (23) angelenkt ist,

- dass das untere Schwenkgelenk (23) den bogenförmigen Tragarm (24) in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt teilt,

- dass der zweite Hydraulikzylinder (26) an einem oberen Eckbereich der Parallelogrammanordnung (22) angelenkt ist und mit dem kurzen ersten Endabschnitt des bogenförmigen Tragarms (24) verbunden ist und

- dass an einem distalen Ende des bogenförmigen Tragarms (24) das Anbauarbeitsgerät (30) angebracht ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Anbauarbeitsgerät (30) als eine Schaufel (32) mit nach oben und vom Fahrwerk (12) weg gerichteter Schaufelöffnung (33) zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist,

- dass die Schaufel (32) zumindest ein erstes Schaufelteil (34) und ein zweites Schaufelteil (35) aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung (37) aufklappbar miteinander verbunden sind, und

- dass der Auslegerarm (20) zum Positionieren und Aufklappen der Schaufel (32) über dem Ladetisch (40) ausgebildet ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem Ende des Auslegerarms (20) eine Schwenkeinrichtung (28) zum vertikalen Verschwenken des Anbauarbeitsgerätes (30) angeordnet ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auslegerarm (20) drehbar um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse auf dem Fahrwerk (12) gelagert ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Mittelbereich des Fahrwerks (12) ein Drehturm (44) angeordnet ist, welcher zur drehbaren Lagerung des Auslegerarms (20) ausgebildet ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) unter dem Drehturm (44) hindurchgeführt ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem distalen Ende des Auslegerarms (20) eine Schnellwechseleinrichtung (29) angeordnet ist, mit der das Anbauarbeitsgerät (30) lösbar mit dem Auslegerarm (20) verbunden ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ladetisch (40) in seiner Neigung verstellbar ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ladetisch (40) an seiner Oberseite mindestens ein Förderelement aufweist, mit welchem abgebautes Gestein auf dem Ladetisch (40) zu der Fördereinrichtung (50) förderbar ist.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) einen Kratzkettenförderer (52) umfasst.
Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) im Heckbereich eine Auswurfeinrichtung (54) zum Abgeben des abgebauten Gesteins an eine Transporteinrichtung (70) aufweist.
Verfahren zum Abbau von Gestein mit einer Vortriebs- und Lademaschine (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem
- mit einem Anbauarbeitsgerät (30), welches an einem verstellbaren Auslegerarm (20) der Vortriebs- und Lademaschine (10) wechselbar befestigt ist, Gestein abgebaut wird,

- das abgebaute Gestein von einem Ladetisch (40) aufgenommen wird, welcher an einem Frontbereich eines Fahrwerks (12) der Vortriebs- und Lademaschine (10) angeordnet ist, und

- das abgebaute Gestein von dem Ladetisch (40) mittels einer Fördereinrichtung (50) über das Fahrwerk (12) zu einem Heckbereich des Fahrwerks (12) gefördert wird,

- wobei der Auslegerarm (20) eine Parallelogrammanordnung von Hebeln (21) aufweist, wobei die Parallelogrammanordnung (22) von zumindest einem ersten Hydraulikzylinder (25) in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung verstellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm (24) an der Parallelogrammanordnung (22) an einem unteren Schwenkgelenk (23) angelenkt ist und mittels zumindest eines zweiten Hydraulikzylinders (26) in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung verstellt wird, wobei
- das untere Schwenkgelenkt (23) den bogenförmigen Tragarm (24) in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt teilt und

- der zweite Hydraulikzylinder (26) an einem oberen Eckbereich der Parallelogrammanordnung (22) angelenkt ist und mit dem kurzen ersten Endabschnitt des bogenförmigen Tragarms (24) verbunden ist, und

- wobei an einem distalen Ende des bogenförmigen Tragarms (24) das Anbauarbeitsgerät (30) angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
- dass als Anbauarbeitsgerät (30) eine Schaufel (32) verwendet wird, welche mit einer nach oben und vom Fahrwerk (12) weg gerichteten Schaufelöffnung (33) ausgebildet ist und mindestens ein erstes Schaufelteil (34) und ein zweites Schaufelteil (35) aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung (37) aufklappbar miteinander verbunden sind,

- dass das abgebaute Gestein in der Schaufel (32) aufgenommen wird,

- dass die Schaufel (32) mit dem abgebauten Gestein mittels des Auslegerarms (20) in eine Position über dem Ladetisch (40) bewegt wird und

- durch ein Aufklappen der Schaufel (32) das abgebaute Gestein durch die Auswurföffnung (37) nach unten auf den Ladetisch (40) abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das abgebaute Gestein von dem Ladetisch (40) mittels der Fördereinrichtung (50) zu einem Heckbereich des Fahrwerks (12) gefördert und an eine Transporteinrichtung (70) abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels der Transporteinrichtung (70) das abgebaute Gestein von der Vortriebs- und Lademaschine (10) weg transportiert wird.