FI121634B

FI121634B - Kiertolaite

Info

Publication number: FI121634B
Application number: FI20085442A
Authority: FI
Inventors: Janne Voimanen
Original assignee: Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2011-02-15
Also published as: WO2009138556A1; FI20085442A0; US20110042116A1; CA2720282A1; JP2011520053A; EP2310610A1; FI20085442A

Description

Kiertolaite

Keksinnön kohteena on kiertolaite puomin ulkopäähän sovitettavan laitteiston pyörittämiseksi, jolla puomilla on pituusakseli, joka kiertolaite käsit-5 tää ensimmäisen vääntömoottoriyksikön joka on sovitettu pyörittämään laitteistoa olennaisesti puomin pituusakselin suuntaisen akselin ympäri ja toisen vääntömoottoriyksikön, joka on sovitettu pyörittämään laitteistoa akselin ympäri, joka on kulma-asennossa puomin pituusakselin suhteen, jolloin ensimmäinen ja toinen vääntömoottoriyksikkö on sovitettu toisiinsa nähden rinnakkain 10 katsottaessa puomin pituusakselin suuntaan.

Edellä kuvatun tyyppiset kiertolaitteet ovat nykyään hyvin tunnettuja esimerkiksi kallionporaukseen liittyvällä tekniikan alalla. Kallionporauslaitteiden yhteydessä on tunnettua käyttää kahta erillistä toistensa suhteen kulmaan asennettua pyöritysmoottori-vaihteisto yhdistelmää tai vääntömoottoria, jotka 15 on sijoitettu puomin pituussuunnassa katsottuna peräkkäin. Tällainen ratkaisu antaa mahdollisuuden porata pulttausreikiä kallioon kapeassa tunnelissa lähelle tunnelin reunaa molemmille puolille yksipuomisella laitteella.

Peräkkäin sijoitetut vääntömoottorit tai pyöritysmoottori-vaihteisto yhdistelmät on tunnetussa tekniikassa kiinnitetty toisiinsa pulttikiinnityksellä 20 ja/tai erillisen välikappaleen kanssa toisiinsa pulttikiinnityksellä.

Eräänä esimerkkinä tunnetun tekniikan mukaisista ratkaisuista voidaan mainita PCT-julkaisussa WO 2006/096110 A1 kuvattu ratkaisu. Tässä tunnetussa ratkaisussa on käytetty kahta pyöritysmoottorin ja planeettavaih-teiston käsittävää yksikköä.

25 Edellä mainitun tunnetun tekniikan epäkohtana on se, että puomin suunnassa peräkkäin sovitetut, puomin ulkopäähän sovitettavan laitteiston 5 kiertoliikkeen aikaansaavan pyöritystoiminnon synnyttävät pyöritysmoottori- ^ vaihteistoyksiköt tai vääntömoottorit tai/ja erillinen välikappale tai sovitin lisää ^ liitospintoja, painoa ja puomin pituutta. Lisäksi epäkohtana on se, että erillisten ^ 30 pyöritysmoottoriyksiköiden pyörityskeskiöiden etäisyys on suuri, koska kiinni-

X

£ tyselimet lisäävät rakenteen pituutta konstruktiosta riippuen. Rakenteen pituu- <m teen liittyen on edelleen syytä huomata, että vääntömoottoreita käytettäessä S vaakasuuntaisen vääntömoottorin laakeriin kohdistuu huomattavia rasituksia 00 § jos pystysuuntaisen vääntömoottorin etäisyys vaakasuuntaisesta vääntömoot- ^ 35 torista on suuri. Rakenteen suuri pituus nostaa osaltaan koko puomirakenteelle tulevia kuormituksia. Erillisten välikappaleiden tai adaptereiden käyttö lisää 2 myös laitteiston osien lukumäärää, joka osaltaan kasvattaa kustannuksia. Epäkohtana on edelleen se, että laitteiston osien suuri lukumäärä johtaa hyvin helposti monimutkaiseen rakenteeseen, jonka käytettävyys ei ole paras mahdollinen ja kunnossapitokustannukset epäedulliset.

5 Toisena esimerkkinä tunnetusta tekniikasta voidaan mainita US- patenttijulkaisussa 4 799 556 kuvattu laitteisto. Tässä tunnetussa ratkaisussa käytetään kahta vääntömoottoriyksikköä, jotka on sovitettu toisiinsa nähden rinnakkain katsottaessa puomin pituusakselin suuntaan. Ratkaisu sisältää kuitenkin useita erillisiä osia jne., joiden avulla vääntömoottoriyksiköt on kiinnitetty 10 toisiinsa, joten lopputulos on monimutkainen ja sillä on hyvin pitkälle samat epäkohdat, jotka on esitetty edellä PCT-julkaisussa WO 2006/096110 A1 kuvatun ratkaisun yhteydessä.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kiertolaite, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat voidaan eliminoida. Tähän on päästy 15 keksinnön mukaisen vääntölaitteen avulla, joka on tunnettu siitä, että vääntömoottoriyksiköt on sovitettu molemmille vääntömoottoriyksiköille yhteiseen runko-osaan.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että keksinnön avulla aikaansaadaan hyvin lyhyt rakenne tunnettuun tekniikkaan verrattuna, joten 20 vaakasuoran vääntömoottoriyksikön laakeroinnin kuormitus saadaan vähenemään tunnetun tekniikan mukaisiin pitkiin ratkaisuin verrattuna. Tämä mahdollistaa lyhyiden vääntömoottoriyksiköiden käytön, joissa sisäisten laakereiden etäisyys on pieni. Keksinnön mukainen vääntömoottoriyksiköiden sijoitus siirtää pystysuoran vääntömoottoriyksikön porauskeskiötä taaksepäin jopa 25 metrin, joten rakenteessa voidaan käyttää aiempaa pienempiä komponentteja ja ratkaisuja puomin suunnittelussa tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää o aiempaa suurempia porausvoimia ja syöttölaitteita. Keksinnön etuna on ^ edelleen se, että keksinnön avulla saadaan vääntömoottorien pyörityskeskiöt ^ lähelle tosiaan. Keksinnön etuna on myös se, että käytettävien osien määrä ^ 30 vähenee mikäli ratkaisua käytetään tunnetun tekniikan mukaisen peränporaus- £ puomin tilalla. Poistuvia komponentteja ovat esimerkiksi pulttaussylinteri, cm kehdon kiinnityspukki, kehdon karkaistu akseli, pronssilaakerit yms.

5; komponenttteksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheises- 00 o sa piirustuksessa kuvatun sovellutusesimerkin avulla, jolloin ^ 35 kuvio 1 esittää periaatteellisena kuvantona tunnetun tekniikan mu kaista kallioporauslaitteen puomia, 3 kuvio 2 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaisella kiertolaitteella varustettua kallioporauslaitteen puomia, kuvio 3 esittää perspektiivikuvantona keksinnön mukaista kiertolai-tetta puomin ulkopäähän asennettuna, 5 kuviot 4-6 esittävät keksinnön mukaista kiertolaitetta eri suunnista nähtyinä kuvantoina ja kuviot 7 - 9 esittävät keksinnön mukaisen kiertolaitteen runko-osaa eri suunnista nähtyinä kuvantoina.

Kuviossa 1 on esitetty periaatteellisesti tunnetun tekniikan mukaisel-10 la vääntölaitteella varustettu puomi 1. Puomi voi olla esimerkiksi teleskooppi-sesti pidentyvä, eri suuniin käännettävä puomi. Tällaisten puomien toiminta ja rakenne, ts. eri osat kuten puomin elementit hydraulissylinterit yms. komponentit ja niiden toiminta ovat alan ammattihenkilölle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. yksityiskohtia ei esitetä tarkemmin tässä yhteydessä.

15 Kuvion 1 mukainen puomi 1 on tarkoitettu toisesta päästään 2 kiinni tettäväksi esimerkiksi pyörien varassa liikkuvalle alustalle. Alusta on merkitty kuvioon 1 periaatteellisesti viitenumerolla 3. Edellä mainittujen alustojen rakenne ja toiminta ovat alan ammattihenkilölle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä tarkemmin tässä yhteydessä.

20 Kuvion 1 esimerkissä käytetään ensimmäistä kiertomoottoriyksikköä 4 ja toista kiertomoottoriyksikköä 5 pyörittämään puomin ulkopäähän 6 sovitettavaa laitteistoa 7 halutulla tavalla niin, että laitteisto 7 saadaan käännettyä haluttuun suuntaan.

Kuten kuviossa 1 on esitetty ensimmäinen kiertomoottoriyksikkö 4 25 on sovitettu pyörittämään puomin ulkopäähän 6 sovitettua laitteistoa 7 olennai-sesti puomin pituusakselin L suuntaisen akselin ympäri. Puomin 1 ulkopäähän o 6 sovitettava laitteisto 7 voi olla esimerkiksi kalliopora varusteineen.

CM

^ Edellä mainittu ensimmäisen kiertomoottoriyksikön 4 aikaansaama ^ liike on esitetty kuviossa 1 periaatteellisesti nuolen N avulla.

^ 30 Toinen kiertomoottoriyksikkö 5 on puolestaan sovitettu pyörittämään £ puomin ulkopäähän sovitettua laitteistoa 7 akselin K ympäri, joka on kulma- cm asennossa, edullisesti 90 asteen kulmassa puomin pituusakselin L suhteen.

$ Tämä liike on esitetty kuviossa 1 periaatteellisesti nuolen M avulla.

§ Kuvion 1 esimerkin kiertomoottoriyksiköt 4 ja 5 voivat olla mitä ta- ^ 35 hansa normaaleja alalla käytettyjä kaupallisesti saatavia komponentteja, joiden perusrakenne ja toiminta on alan ammattihenkilölle täysin tavanomaista, am- 4 matilliseen tietämykseen kuuluvaa tietoa. Näin ollen ko. seikkoja ei esitetä tarkemmin tässä yhteydessä. Kiertomoottoriyksiköt voivat olla esimerkiksi pyöri-tysmoottori-vaihteisto yksiköitä tai vääntömoottoriyksiköitä kuten edellä on todettu.

5 Kuvion 1 esimerkissä ensimmäinen ja toinen kiertomoottoriyksikkö 4 ja 5 ovat peräkkäisessä asennossa. On huomattava, että kuvio 1 on periaatteellinen kuvanto, ts. kuvio 1 esittää rakenteen perusperiaatteen. Kiertomootto-riyksiköiden 4 ja 5 välissä voi olla välikappale adapteri tai jokin muu vastaava elementti, joka omalta osaltaan lisää puomin pituutta. Tässä yhteydessä viita-10 taan esimerkiksi aiemmin tunnettuna tekniikkana mainittuun PCT-julkaisuun WO 2006/096110 A1.

Kuviossa 2 on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisella kierto-laitteella varustettu puomi. Kuviossa 2 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1.

15 Kuvion 2 sovellutuksessa kiertomoottoriyksiköt 4 ja 5 ovat vääntö moottoriyksiköitä. Vääntömoottoriyksiköt ovat alalla sinänsä tunnettuja yksiköitä, joissa männän lineaariliike muunnetaan hammasvälityksen avulla pyöritys-liikkeeksi.

Keksinnön perusajatuksen mukaisesti ensimmäinen ja toinen vään-20 tömoottoriyksikkö 4, 5 on sovitettu toisiinsa nähden rinnakkain katsottaessa puomin 1 pituusakselin L suuntaan. Tällä aikaansaadaan huomattavan lyhyt rakenne joka on edullinen kuten aiemmin on esitetty. Aiemmin tunnetussa tekniikassa vääntömoottoriyksiköt on sovitettu esimerkiksi peräkkäin katsottaessa puomin pituusakselin suuntaan, josta on seurauksena pitkä rakenne. Edellä 25 mainitut seikat tulevat selvästi esille verrattaessa kuvioita 1 ja 2 toisiinsa.

Vääntömoottoreita on sovitettu rinnakkain aiemminkin kuten US-o 5 patenttijulkaisussa 4 799 556. US-julkaisun 4 799 556 mukainen laite on kui-

(M

^ tenkin teknisesti monimutkainen vaatien lukuisan joukon erillisiä osia, joten T lopputulos ei ole paras mahdollinen.

O

^ 30 Keksinnön tarkoituksena on eliminoida aiemmin tunnetun tekniikan | epäkohdat ja aikaansaada kiertolaite, jolla päästään lyhyeen rakenteeseen yk- (m sinkertaisella tavalla. Tähän on päästy sovittamalla vääntömoottoriyksiköt mo- ^ lemmille vääntömoottoriyksiköille yhteiseen runko-osaan 8. Yhteinen runko- o osa 8 näkyy kuvioissa 3-9.

c\j 5

Kuvioissa 3 on kuvattu keksinnön mukainen kiertolaite perspektiivi-kuvantona. Kuviossa 3 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 ja 2.

Kuvioissa 4 - 6 on esitetty keksinnön mukainen kiertolaite eri suun-5 nista nähtyinä kuvantoina. Kuvioissa 4 - 6 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 3.

Kuvioissa 7 - 9 on esitetty keksinnön mukaisen kiertolaitteen olennainen elementti eli molemmille vääntömoottoriyksiköille yhteinen runko-osa 8 eri suunnista nähtyinä kuvantoina. Kuvioiden 7-9 mukaisen integroidun run-10 korakenteen avulla aikaansaadaan lyhyt, kompakti ja yksinkertainen runko kummallekin vääntömoottoriyksikölle 4, 5. Kuten kuvioista voidaan nähdä runko-osa 8 on muodostettu yhtenäiseksi osaksi, joka ympäröi molempia vääntö-moottoriyksiköitä 4, 5.

Edellä kuvatun keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa edullisesti 15 niin, että runko-osa 8 muodostetaan niin, että toinen vääntömoottoriyksikkö 5 sovitetaan ensimmäisen vääntömoottoriyksikön 4 kylkeen. Näin vääntömootto-riyksiköt 4, 5 saadaan sijoitettua yksinkertaisella tavalla edullisesti mahdollisimman lähelle toisiaan.

Yhteinen runko-osa 8 on siis muodostettu yhtenäiseksi kappaleeksi, 20 johon molemmat vääntömoottoriyksiköt 4, 5 sijoitetaan. Molemmille vääntömoottoriyksiköille 4, 5 yhteisen runko-osan ansiosta vääntömoottoriyksiköiden vääntökeskiöt saadaan edullisesti hyvin lähelle toisiaan. Edellä mainittu seikka näkyy selvästi kuvioista 4-9.

Vääntömoottoriyksiköiden 4, 5 pyöritysakseleiden suunnat toisiinsa 25 nähden voivat vaihdella. Edullista on kuitenkin, että vääntömoottoriyksiköiden 4, 5 pyöritysakseleiden suunnat ovat olennaisesti 90 asteen kulmassa toisiinsa δ nähden kuten kuvioiden esimerkeissä on esitetty.

CM

Keksintöä on kuvattu edellä kallioporauslaitteeseen liittyen. Keksin-^ töä ei kuitenkaan ole mitenkään rajoitettu kallioporauslaitteisiin, vaan keksin- 00 30 non mukaista vääntölaitetta voidaan soveltaa myös muihin tarkoituksiin £ sovitettujen puomien yhteydessä.

cvj Keksintöä ei ole myöskään mitenkään rajoitettu kuvioiden esimerkit keihin, vaan keksintö voidaan muunnella täysin vapaasti patenttivaatimusten o puitteissa. Näin ollen keksinnön mukainen vääntölaite voi yksityiskohdiltaan ^ 35 poiketa huomattavastikin kuvioiden esimerkeistä.

Claims

1. Kiertolaite puomin ulkopäähän sovitettavan laitteiston (7) pyörittämiseksi, jolla puomilla (1) on pituusakseli (L), joka kiertolaite käsittää ensimmäisen vääntömoottoriyksikön (4) joka on sovitettu pyörittämään laitteistoa (7) 5 olennaisesti puomin pituusakselin suuntaisen akselin (L) ympäri ja toisen vääntömoottoriyksikön (5), joka on sovitettu pyörittämään laitteistoa (7) akselin (K) ympäri, joka on kulma-asennossa puomin (1) pituusakselin (L) suhteen, jolloin ensimmäinen ja toinen vääntömoottoriyksikkö (4, 5) on sovitettu toisiinsa nähden rinnakkain katsottaessa puomin (1) pituusakselin (L) suuntaan, tunnet- 10. u siitä, että vääntömoottoriyksiköt (4, 5) on sovitettu molemmille vääntömoot-toriyksiköille yhteiseen runko-osaan (8).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertolaite, tunnettu siitä, että runko-osa (8) on muodostettu niin, että toinen vääntömoottoriyksikkö (5) kiinnittyy ensimmäisen vääntömoottoriyksikön (4) kylkeen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kiertolaite, tunnettu sii tä, että runko-osa (8) on muodostettu yhtenäiseksi kappaleeksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen kiertolaite, tunnettu siitä, että runko-osa (8) on sovitettu ympäröimään molempia vääntömoottoriyksiköitä (4, 5).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertolaite, tunnettu siitä, että vääntömoottoreiden (4, 5) pyöritysakseleiden suunnat ovat olennaisesti 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertolaite, tunnettu siitä, että puomi (1) on kallioporauslaitteen puomi. 25 o δ (M (M O (M X cc CL (M LO 00 O O (M