JP6073864B2 - 岩石、鉱物または他の物質を粉砕切削する装置 - Google Patents

Description

本発明は、岩石、鉱物または他の物質、特に硬い物質を粉砕切削するための装置であって、ドラム軸の周りを回転可能にドラムキャリアに取り付けられたツールドラムを含み、かつ、複数のツールキャリアであって、ツールドラムの周囲に分散配置され、切削ツールを支持し、かつ回転式に駆動可能であり、そのシャフト軸がドラム軸に対して横方向に延びる複数のツールキャリアを含む装置に関する。

この種の装置は国際公開第２００８／０２５５５５号（特許文献１）から知られている。この既知の装置を用いて、高い資源除去速度および広い除去面により、岩石または他の硬い物質を経済的に掘削することが可能で、この際、粉砕切削または資源除去はツールドラムの周囲の外側で半径方向に行われる。この既知の装置を有利に使用して、アームを備えた小断面掘進機械（ｐａｒｔ−ｆａｃｅ ｈｅａｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ）を利用して坑道またはトンネルを掘ることができるが、そのアームは主前進方向に対して横方向に旋回可能であり、かつその前端部にツールドラムが回転可能に取り付けられている。しかしながら、そのような装置は、切羽における長壁式採収のための鉱山機械で使用することもできる。

この既知の装置では、ツールキャリアのシャフト軸を、ドラム軸の半径方向に対して数度だけ傾けて配置することにより、装置がツールドラムの軸方向に前進するときに良好な破砕結果が得られることも知られている。しかしながら、以下のことが知られている。すなわち、既知の装置を、切羽において採掘機械によって一方の側から反対側および後ろまで旋回されるか、前後に移動される機械延長アームで使用する場合、両方の旋回方向または移動方向において均一に良好な採掘結果が得られず、機械延長アームの、または採掘機械の一方の旋回方向または移動方向における粉砕遂行能力が反対方向よりも良好である。

国際公開第２００８／０２５５５５号

本発明の目的は、この状況を修正すること、および導入部で記載した種類の岩石などを粉砕切削する装置のための解決策を提案することであり、これを用いると、ツールドラムの移動方向にかかわらず、ツールキャリアに取り付けられた切削ツールの等しく良好な粉砕遂行能力が得られる。

この目的は、本発明により、ドラムホルダに対構成で並んで回転可能に取り付けられて配置された２個のツールドラムによって達成され、ここで第１ツールドラムのツールキャリアのシャフト軸は、ドラム軸の周りで第１円錐面に広がり、第２ツールドラムのツールキャリアのシャフト軸は、ドラム軸の周りで第２円錐面に広がり、２つの円錐面は向き合う側に開かれている。

一方のドラムのツールキャリアの軸が半径方向に対して一方の方向に傾けられ、かつ他方のドラムのツールキャリアの軸が反対方向に傾けられている２個の並んだツールドラムを含む対構成の結果として、切削されるべき物質に最適に係合されるか係合可能なツールであって、それを用いて前進移動および戻り移動の両方で同じ高効率で物質を粉砕して切り離すことができるツールが、機械延長アームの両方の旋回移動方向に提供される。機械延長アームの適切な位置決めによって、ここでは以下のことが可能になる。すなわち、採収されるべき物質と係合するのは２個のツールドラムの内の一方のツールスピンドルのツールだけであり、その間、他方のドラムのツールは自由に作動し、機械延長アームの方向が変わると切羽面との係合に戻されるだけである。

好ましくは、２つの円錐面は鏡像状に、すなわち互いに対称に方向づけられ、少なくともほぼ同じ内包角度を有する。本発明の特に好ましい実施形態では、構成は、２個のツールドラムのツールキャリアのシャフト軸が方向づけられた結果、それらがＯ状の構成に相互に傾けられるように行われる。

２個のツールドラムは、少なくともツールドラムのドラム幅に一致する軸方向距離だけ離してドラムホルダに取り付けることができる。２個のツールドラム間の距離により、装置が連続して後ろに移動したときに岩石を粉砕して切り離すために、先に作業している一方のドラムのツールを岩石から離し、他方のドラムのツールを岩石と作業係合させることが、機械延長アームの方向が変わるとすぐ、機械延長アームをわずかに調整することにより、早い段階で可能になる。

第１ツールドラムのツールキャリアの回転方向が第２ツールドラムのツールキャリアの回転方向と反対の場合、特に有利であることが分かっている。回転方向が異なる結果として、装置の両移動方向において等しく良好な切削ツールの粉砕結果が得られる。

各ツールキャリアに専用の駆動装置を割り当てることが可能である。しかしながら、第１および／または第２ツールドラムのツールキャリアが共通駆動装置を有する場合特に有利であることが分かっている。その構成は、例えば以下のように行うことができる。すなわち、共通駆動装置が、ドラム軸と同軸に配置されたクラウン歯車と、このクラウン歯車と噛み合う、第１および／または第２ツールドラムの各ツールキャリアのそれぞれの傘歯車とを含む。この設計において、以下のことが可能である。すなわち、クラウン歯車を回転を固定した方法でドラム軸に配置するが、一方でツールドラムは軸の周りを回転し、それにより、ツールキャリアは、各ツールドラムと同じ駆動装置によって回転した状態に設定され、ツールドラムの速度とツールキャリアの速度との間の一定の速度比が得られる。

この構成では、各ツールキャリアは駆動シャフトに接続することができる。駆動シャフトは他端で傘歯車を支持する。特に安定した構成のため、駆動シャフトは剛性シャフトの形態をとることができる。しかしながら、連接式シャフト、好ましくはカルダンシャフトを使用することもできる。連接式シャフトは、特にツールキャリアが傾けられる設定角度を可変にしようと考えている場合、有利なものである。

駆動シャフトはツールドラムの内側に保護されるように都合よくは収容され、それによって歯車ホイールおよびベアリングの早期摩耗を回避することができる。既に示したように、ツールドラムとツールキャリアは共通駆動装置によって駆動可能であることができ、この際、ツールキャリアの傘歯車ステップのクラウン歯車が、関連するツールドラムを駆動する遊星歯車のサンホイールを用いて共通駆動シャフトに配置される設計が特に有利であることが分かっている。特にコンパクトな構造では、この設計により、ツールキャリアの速度とこれらを支持するツールドラムの速度との間の速度比の設定において最大限可能な柔軟性がもたらされる。しかしながら、ツールキャリアが共通駆動装置を有するが、これは関連するツールドラムの駆動装置から独立していることも可能で、それにより、ツールキャリアの回転速度を、ツールドラムの回転速度から独立して調整可能であると特に有利とすることができる。

ツールキャリアのシャフト軸によって広げられる円錐面の内包角度は、好ましくは、ツールドラムの半径方向に対して測定される±３°〜±９°であることができる。

本発明による装置は、例えば坑内採鉱またはトンネル掘削において沿層坑道を掘削するために、長壁式（切羽面）採収用機械で使用することができ、または、特に有利には、小断面掘進機械とともに使用することもできる。

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の記載および図面から明らかになり、そこでは本発明の好ましい実施形態が、例に基づいてより詳細に説明される。

坑内採鉱における長壁式採収用の、本発明による粉砕装置を備えた鉱山機械を側面図で示す。 図１の対象を上面図で示す。 本発明による装置の２個のツールドラムの内の１個のツールキャリア用共通駆動装置を上面図で示す。

図１において全体が１０として示される鉱山機械は、例えば、長壁式採炭法で鉱物を採収するために坑内採鉱において使用することができ、そこで機械は切羽において階段式採掘場に沿って移動され、採収されるべき鉱物を粉砕して切り離す。機械は、延長アーム１２を有する機械フレーム１１を有し、延長アーム１２は旋回および上下移動可能なようにそこに取り付けられ、（切羽面の方に向く）その先端にはフォーク状のドラムホルダ１３が取り付けられ、ドラムホルダ１３はその２つのフォーク端１４、１５の間にツールドラム軸１６を収容する。

回転を固定した方法で２つのフォーク端１４、１５の中に収容されるドラム軸１６に２個のツールドラム１７Ａ、Ｂが対構成で並んで回転可能に取り付けられ、正確に言うと、やや概略的に示されたドラム駆動装置１８がそれらの間に収容されるような距離だけ離して取り付けられ、ドラム駆動装置１８を用いて、ツールドラム１７を、以下で詳細に記載する方法で回転状態に設定することができる。

２個のツールドラム１７のそれぞれには、複数のツールキャリア１９が備えられ、複数のツールキャリア１９はドラムの周囲に分散配置され、岩石などを粉砕して切り離すための切削ツール２０を支持する。ツールキャリアは回転式に駆動可能であり、それらのシャフト軸２１はドラム軸１６に対して実質的に横方向に延びる。ここでその構成は以下のようになされる。すなわち、２個のツールドラム１７のツールキャリア１９のシャフト軸２１は各ツールドラムの半径方向２２に対して約６°の角度で内側に、すなわちそれぞれの他方のツールドラムの方向に傾けて方向づけられ、その結果、第１および第２ツールドラム１７Ａ、Ｂのツールキャリアのシャフト軸は第１および第２の円錐面２３、２４に広がり、第１および第２の円錐面２３、２４は互いに鏡像状に方向づけられ、かつそれぞれ同じ内包角度αで互いに向けて開かれ、すなわちばね荷重調整式減摩取付けによるのと類似した方法で「Ｏ」構成をとり、それは図２ではっきり見ることができる。

周囲にツールキャリアが設けられた２つのツールドラムのこの鏡像対構成により、掘削の進行に特別な効率がもたらされる。すなわち、半径方向に対して傾けられたシャフト軸の周りをそのツールキャリアが回転する２個のツールドラムのそれぞれを、ドラムホルダ１３の右向きか左向きのどちらかの前進方向に適切に適合することができるからである。図２の２５ではっきり見ることができるように、ドラムホルダ１３全体は約±６°の設定角度で旋回可能である。適切に位置付けられたドラムホルダ１３を考慮すると、装置全体を、その作業範囲にわたり、図２の両矢印２６の方向に移動させることができ、ここで左に延びる（図２では上に延びる）作業方向の場合、ドラムホルダ１３は左に位置付けられ、その結果、左側のツールドラム１７Ａは少し後ろに位置付けられ、右側のツールドラム１７Ｂは少し前に位置付けられ、左側のツールドラム１７Ａのツールは自由に回転する一方、右側のツールドラム１７Ｂのツールは粉砕作業を実行する。機械がその最大源所望される移動距離に到達すると、ドラムホルダは反対方向に旋回され、それにより、このとき引き続く粉砕工程において前（図２の下）に位置付けられているツールドラム１７Ｂは、すなわちこのツールドラムに取り付けられているツールは岩石から離れ、その一方で左側のドラム１７Ａのツールが岩石に粉砕切り込みし、ひいては装置の戻り移動において、粉砕作業を実行する。

図３は２個のツールドラム１７の内の一方のツールキャリア１９の駆動装置を示し、他方のツールドラムのツールキャリア用の駆動装置は完全に同じように鏡像状に構成され、ここで詳細には示さない。

ツールドラムのツールキャリア１９に共通駆動装置が設けられていることを見ることができ、共通駆動装置には、ドラム軸１６と同軸に配置されかつドラム軸１６に確実に取り付けられたクラウン歯車２７が付属している。各ツールキャリア１９は駆動シャフト２８に接続され、駆動シャフト２８はその他方の半径方向内側端部で傘歯車２９を支持し、傘歯車２９はクラウン歯車２７の歯と噛み合う。共通駆動装置全体はツールドラム（図３に一緒に示されない）の内側に収容され、これによって埃、水分などの流入から守られる。ツールドラム１７が駆動装置１８（図２）によって、図３に概略的に示されるスプールギヤ３０を介して回転状態に設定されると、ドラムの内側でドラム軸上に確実に取り付けられたクラウン歯車２７に対するドラムの相対的な回転が生じる。ツールドラムの周囲に回転可能に取り付けられたツールキャリアは、ドラムが回転すると、ドラムと一緒に移動されるので、確実に固定されたクラウン歯車によって傘歯車ステップ２７、２９を介して回転状態に設定され、この際、２個のツールドラムの鏡像配置により、２個のツールドラムのツールキャリアは互いに反対に回転する。ツールドラムの速度とツールキャリアの速度との速度比はここで一定であり、傘歯車ステップ２７、２９の伝達比によって決定される。

本発明は、図示し、記載した例示的実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正および追加が可能である。従って、例えば、ツールキャリアの回転駆動装置に関して、ツールキャリアのそれぞれに別個の駆動装置を割り当てることが可能であり、またはツールドラムの全ツールキャリアに共通駆動装置が提供されてもよく、しかしながら、この共通駆動装置はドラムの回転駆動装置から切り離される。自明のことであるが、本発明による装置は鉱山機械だけでなく、特に有利には、沿層坑道を掘削するために坑内採鉱において、またはトンネル掘削において使用されるような小断面掘進機械などでも使用可能である。

Claims (15)

1. 岩石、鉱物またはその他の硬い物質を粉砕切削するための装置であり、ドラム軸の周りを回転可能にドラムキャリアに取り付けられたツールドラムを含み、および複数のツールキャリアであって、ツールドラムの周囲に分散配置された切削ツールを支持し、かつ回転式に駆動可能であり、該ツールキャリアのシャフト軸がドラム軸に対して横方向に延びる複数のツールキャリアを含む装置において、ドラムキャリア（１３）に対構成で並んで回転可能に取り付けられて配置された２個のツールドラム（１７）を特徴とし、第１ツールドラム（１７Ａ）のツールキャリア（１９）のシャフト軸（２１）が、ドラム軸（１６）の周りで第１円錐面（２３）に広がり、第２ツールドラム（１７Ｂ）のツールキャリアのシャフト軸（２１）が、ドラム軸（１６）の周りで第２円錐面（２４）に広がり、２つの円錐面（２３、２４）が、向き合う側に開かれている、装置。
2. ２つの円錐面（２３、２４）が互いに鏡像状に方向付けられ、かつ少なくともほぼ同じ内包角度（α）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. ２個のツールドラム（１７）のツールキャリア（１９）のシャフト軸（２１）は、それらが第１の円錐面（２３）および第２の円錐面（２４）に広がるように、方向づけられることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. ２個のツールドラム（１７）が、少なくともツールドラム（１７）のドラム幅に一致する軸方向距離を有してドラムキャリア（１３）に取り付けられることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の装置。
5. 第１ツールドラム（１７Ａ）のツールキャリア（１９）の回転方向が、第２ツールドラム（１７Ｂ）のツールキャリア（１９）の回転方向と反対であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. 各ツールキャリアに専用の駆動装置が割り当てられることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置。
7. 第１、および／または、第２ツールドラム（１７）のツールキャリア（１９）が、それぞれ共通駆動装置を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置。
8. 共通駆動装置が、ドラム軸（１６）と同軸に配置された少なくとも１つのクラウン歯車（２７）と、このクラウン歯車と噛み合う、第１および／または第２ツールドラム（１７）の各ツールキャリア（１９）用のそれぞれの傘歯車（２９）とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 各ツールキャリア（１９）が駆動シャフト（２８）に接続され、駆動シャフト（２８）はその他端で傘歯車（２９）を支持することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 駆動シャフト（２８）が、剛性シャフト、または連接式シャフト、カルダンシャフトであることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 駆動シャフト（２８）がツールドラム（１７）の内側に保護されるように収容されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の装置。
12. ツールドラム（１７）およびツールキャリア（１９）が共通駆動装置（１８）によって駆動可能であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
13. ツールキャリアが、ツールドラムの駆動装置から独立した共通駆動装置を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
14. ツールキャリアの回転速度が、ツールドラムの回転速度から独立して調整可能であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. ツールキャリア（１９）のシャフト軸（２１）によって広げられる円錐面（２３、２４）の内包角度（α）が、ツールドラム（１７）の半径方向（２２）に対して測定された±３°〜±９°であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の装置。

Images