NO334415B1

NO334415B1 - Dempeinnretning for en utgangsaksel i en girkasse

Info

Publication number: NO334415B1
Application number: NO20075172A
Authority: NO
Inventors: Fredrik Saf
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2014-02-24
Also published as: WO2006095227A1; CA2599289A1; US20080149392A1; EP1856369A1; CN101133228A; US7874379B2; AU2006221737A1; EP1856369B1; ATE399251T1; NO20075172L; AU2006221737B2; JP2008537987A; ES2308732T3; CA2599289C; JP5469860B2; PL1856369T3; DE602006001586D1; CN101133228B

Abstract

Oppfinnelsen angår en demperinnretning for en utgangsaksel (26) i en girkasse (14, 16), idet girkassen (14, 16) er anordnet for dreining av en dreiende frihetsgrad (Z4, Z5) i en fjellborerigg (2) og således for posisjonering av samme og hvor demperinnretningen (18) omfatter en brems (38) som virker på utgangsakselen (26) av girkassen (14, 16), idet bremsen (38) virker som en oscillasjonsdemper for bevegelsen av utgangsakselen (26), slik at en girkasse (14, 16) med slark kan brukes for tilfeller som krever stor grad av presisjon, så som posisjonering, for eksempel måling av en posisjon for et borehull. Oppfinnelsen angår også en girkasse (14, 16) og en fjellborerigg (2) med demperinnretning (18).

Description

Oppfinnelsen angår en demperinnretning i en fjellborerigg. Oppfinnelsen angår også en girkasse og en fjellborerigg med demperinnretning.

I moderne fjellborerigger blir posisjonen av borebommene målt for å kunne bore hullene ned på riktig sted i fjellet eventuelt ved å bruke automatisk styreanordninger. Ved måling av posisjon for borehullet, blir vinklene målt ved hver skjøt av borebommene og en teleskopbevegelse av disse. En bom har normalt fem til seks skjøter for hvilke målinger må det utføres ved stor grad av presisjon for å kunne beregne hvor hullet skal bores.

Girkasser kan brukes for å oppnå dreininger i borebommenes skjøter, hvorved det blir mulig å velge mellom å bruke kostbare spesialgirkasser uten slark eller rimeligere standard girkasser med slark.

US 5 690 184 A viser et fjellboreapparat, EP 0 523 252 Al viser dempning av vibrasjoner i en robotarm, EP 1 178 588 A2 viser en stegmotor og GP 1 304 449 A viser et apparat for å tilveiebringe belegning med et fleksibelt materiale.

Et problem med å bruke en girkasse med slark for posisjonering i en skjøt i en borebom er at kraften fra borebommens massetreghet kan få belastningen fra borebommen som virker på utgangsakselen og girkassen til å forflytte seg mellom tannhjulsflankene i girkassen. Denne "skramling" eller oscillasjon mellom girtann-flankene øker særlig ved lav belastning på girkassen, dvs. under posisjonering av borebommen før boringen begynner. I tilfeller ved høy presisjon, har det vært nødvendig å bruke girkasser som ikke har slark og som har ført til bruk av kostbare girkasser som standard girkasser for transmisjoner som har en slark på omtrent 0,3° som ikke kan godtas, for eksempel for posisjonering.

Problemet ved at belastningen som virker på utgangsakselen med girkassen med slark, kan forflytte seg mellom girtannflensene under posisjoneringen, blir løst ifølge oppfinnelsen ved å anordne en demperinnretning foran en utgangsaksel i en girkasse som blir bruk for posisjonering, idet dempningsinnretningen omfatter en brems som virker på utgangsakselen av girkassen og som virker som en oscillasjonsdemper for utgangsakselens bevegelse.

Ved at demperinnretningen har karakteristikkene ifølge krav 1, kan fordelen med å frembringe en girkasse med slark som kan brukes for anvendelser som krever stor grad av posisjon, for eksempel posisjonering, oppnås, hvor rimeligere girkasser med slark kan utnyttes for å måle en posisjon for et borehull. Dempningsinnretningen er som det fremgår av krav 9 og 10, fortrinnsvis anordnet i en girkasse i en fjellborerigg.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i de avhengige krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, der figur 1 viser skjematisk et riss av fjellboreriggen. Figur 2 viser skjematisk et riss av borebommen på en fjellborerigg ifølge figur 1 og figur 3 viser skjematisk en første utførelse av en demperinnretning ifølge oppfinnelsen, figur 4 viser skjematisk en andre utførelse av en demperinnretning ifølge oppfinnelsen. Figur 1 viser skjematisk et riss av en fjellborerigg 2 som omfatter en borebom 4, en mater 6 og et skjærehode 8. Fjellboreriggen 2 kan fjernstyres av en operatør med kabel (ikke vist) eller på trådløs måte, men kan også reguleres av en operatør som befinner seg i et førerhus 10 i fjellboreriggen 2. Operatøren kan styre fjellboreriggen 2 enten manuelt, automatisk eller halvautomatisk. Operatøren ønsker å bore et hull i fjellet 12 ved hjelp av fjellboreriggen 2, er det viktig å kunne posisjonere skjærehodet 8, det vil si materen 6 i riktig posisjon og i riktig vinkel i forhold til fjellet 12 for å frembringe et hull, spesielt når flere hull skal bores i fjellet 12 parallelt med hverandre, som tilfellet for eksempel er under boring av en tunnel gjennom et fjell. Figur 2 viser et skjematisk riss av en borebom 4 på en fjellborerigg 2 ifølge figur 1. Ifølge denne utførelse har borebommen 4 fem dreiende grader av frihet Zl, Z2, Z4, Z5, Z6, en teleskopisk frihetsgrad Z3 ved den teleskopiske del av borebomen 4 og en ekstra teleskopgrad av frihet Z7 i form av en matebevegelse og mating for den bevegelige mater 6. Under måling av en posisjon for et borehull, blir på den ene side vinklene målt hver skjøt eller sammenføyning av borebommen 4 som har en dreiende frihetsgrad Zl, Z2, Z4, Z5, Z6, det vil si ved hver skjøt hvor dreininger er mulig og på den annen side enhver teleskopbevegelse av borebommen 4 blir målt, det vil si teleskopbevegelser på stedene på borebommen 4 som har en teleskopisk frihetsgrad Z3, Z7.1 denne utførelse blir girkassene 14, 16 brukt for å oppnå rotasjonene i to av de av skjøtene 3, 5 av borebommen 4, det vil si for å justere vinkelen av de to dreiende frihetsgrader Z4, Z5 av borebommen 4. Figur 3 viser skjematisk en første utførelse av en demperinnretning 18 ifølge oppfinnelsen. Figuren viser en girkasse 14, 16 med et girkassehus 20, en fremdriftsmotor 22 anordnet for å drive girkassen 14, 16, en inngangsaksel 24 for girkassen 14, 16 og utgangsaksel 26 for girkassen 14, 16.1 denne utførelse er girkassen 14, 16 et planetgir, for hvilket det innvendige solhjul 28, det ytre solhjul 30, planet pinjongene 32, 34 og planet pinjongbæreren 36 også vist på figuren. Fremdriftsmotoren 22 kan være en stempelmotor, for eksempel en hydraulikkmotor. Ved bruk en kompakt stempelmotor unngås sideveis fremspring av fremdriftsmotoren 22 hvilket er en fordel når fremdriftsmotoren 22 skal monteres på en borebom 4. Demperinnretningen 18 omfatter en brems 38 som virker på utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16, idet bremsen 38 virker som en oscillasjonsdemper for bevegelsen av utgangsakselen 26.

Bremsen 38 virker fortrinnsvis på utgangsakselen av girkassen 14, 16 uten tendens til å bevege akselen 26 sideveis og således fortrinnsvis omfatter minst to friksjonselementer 40, 42 som virker når utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16 bremser på overflaten av akselen 26 med bremsekrefter A, B som er vesentlig like i størrelse og som virker i par i motsatt retning. Bremsen 38 er aktiv minst under posisjoneringen, men aktiveres fortrinnsvis konstant. Når bremsen 38 er aktivert konstant, er bremsekraften på utgangsakselen 26 passende i størrelsesorden noen prosent opp til omtrent 30%, fortrinnsvis omtrent 10 % av momentet som er tilveiebrakt av fremdriftsmotoren 22 for girkassen 14, 16 når fremdriftsmotoren 22 brukes ved normal ute effekt, slik at utgangsakselen 16 av girkassen 14, 16 kan dreies av fremdriftsmotoren 22 uten problemer etter behov. Denne konstante aktivering av bremsen 38 kan for eksempel oppnås ved at friksjonselementer 40, 42 som virker på overflaten av utgangsakselen 26 av girkassen 14,16, blir trykket mot akselen 26 av forut belastede fjærer 44, 46.

Figur 4 viser skjematisk en andre utførelse av en demperinnretning 18 ifølge oppfinnelsen. Figuren viser en girkasse 14, 16 med et girkassehus 20, en fremdriftsmotor 22 anordnet for å drive girkassen 14, 16, en inngangsaksel 24 for girkassen 14, 16 og en utgangsaksel 26 for girkassen 14, 16. I denne utførelse er girkassen 14, 16 et tretrinnsplanetgir for hvilket det innvendige solhjul 28; 48; 50, det ytre solhjul 30, planet pinjonger 32, 34; 52, 54; 56, 58 og planet pinjongbærere 36; 60; 62 også er vist på figuren for de forskjellige trinn i planetgiret. Fremdriftsmotoren 22 kan være en stempelmotor. Ved å bruke en kompakt stempelmotor, gås sideveis fremspring av fremdriftsmotoren 22, hvilket er en fordel når fremdriftsmotoren 22 skal monteres på en borebom 4. Demperinnretningen 18 omfatter en brems 38 som virker på utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16, idet bremsen 38 virker som en oscillasjonsdemper for bevegelsen av utgangsakselen 26. Bremsen 38 virker fortrinnsvis på utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16 uten tendens til å bevege akselen 26 sideveis og omfatter fortrinnsvis således minst en flerplatet friksjonsenhet 64 anordnet konsentrisk rundt utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16. Hver flerplatet friksjonsenhet 64 omfatter friksjonselementer 40 i form av bremseplater som er festet til girkassehuset 20 ved hjelp av tapper 68; 70 og friksjonselementet 72 i form av bremseplater som festet til utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16 ved hjelp av tapper hhv. 76; 78. Bremsen 38 er aktiv minst under posisjoneringen, men er fortrinnsvis aktivert konstant. Når bremsen 38 blir aktivert konstant, blir bremsekraften på utgangsakselen 26 fortrinnsvis i størrelsesorden noen prosent opp til omtrent 30%, fortrinnsvis omtrent 10% av momentet som leveres av fremdriftsmotoren 22 for girkassen 14, 16 når fremdriftsmotoren 22 virker ved normal ute effekt, slik at utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16 kan dreies av fremdriftsmotoren 22 uten problemer etter behov. Denne konstante aktivering av bremsen 38 kan for eksempel oppnås ved at flere platefriksjonsenheter 64 omfatter friksjonselementer festet til girkassehuset og friksjonselementene 72 festet til utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16 blir trykket sammen av forbelastede fjærer 44,46.

Ved å bruke en demperinnretning av den nevnte type for girkassen 14, 16 med slark som brukes for å oppnå dreininger i to av skjøtene av borebommen 4, vil slarket i girkassen 14, 16 ikke påvirke presisjonen av utgangsakselen 24 av girkassen 14, 16 etter som demperinnretningen virker på utgangsakselen 24 av girkassen 14, 16 som leverer en stor grad av slarkfri presisjon i disse skjøtene for posisjonering av borebommen 4.

Oppfinnelsen angår således en demperinnretning for en utgangsaksel 26 i en girkasse 14, 16, idet girkassen 14, 16 er anordnet for dreining av en dreiende kravfrihet Z4, Z5 i en fjellborerigg 2 og således for å posisjonere samme og hvor demperinnretningen 18 omfatter en brems 38 som virker på utgangsakselen 26 av girkassen 14, 16. I en foretrukket utførelse virker bremsen mellom utgangsakselen 26 av girkassen 14,16 eller en del festet til denne og girkassehuset 20 eller en del som er festet til denne av fjellboreriggen 2. Bremsen 38 virker som en oscillasjonsdemper for bevegelsen av utgangsakselen 26, hvorved girkassen 14, 16 med slark kan brukes for tilfeller som krever stor grad av presisjon, for eksempel posisjonering og måling av en posisjon for et borehull.

Som nevnt ovenfor angår oppfinnelsen en girkasse 14, 16 og en fjellborerigg 2 med demperinnretninger 18. Demperinnretningen 18 virker således som oscillasjonsdemper for bevegelsen av en dreiende frihetsgrad Z4, Z5 i en skjøt 3, 5 i fjellboreriggen 2.

Demperinnretningen ifølge oppfinnelsen er vist anordnet i en girkasse i en borebom på en fjellborerigg, men kan også brukes i andre typer gruve- eller konstruksjonsmaskiner hvor det kreves en liknende nøyaktig bevegelse. Demperinnretningen kan i stedet for som vist, integreres i en girkasse, også utenfor selve girkassen og som virker mellom delene i en fjellborerigg festet til girkassehuset og utgangsakselen av girkassen.

Claims

1. Demperinnretning i en fjellborerigg (2), karakteriser ved at en girkasse (14, 16) er anordnet for dreining av en dreiende frihetsgrad (Z4, Z5) i fjellboreriggen (2) og således for å posisjonere den samme og at demperinnretningen (18) omfatter en bremse (38) som virker på en utgangsaksel (26) av girkassen (14, 16), idet bremsen (38) virker som en oscillasjonsdemper for bevegelsen av utgangsakselen (26).

2. Demperinnretning ifølge krav 1,karakterisert vedat demperinnretningen (18) omfatter en bremse (38) som virker mellom utgangsakselen (26) av girkassen (14, 16) eller en del festet til denne og girkassehuset (20) eller en del festet til denne, av fjellboreriggen (2).

3. Demperinnretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat bremsen (38) omfatter minst to friksjonselementer (40, 42) som, ved bremsingen av utgangsakselen (26) av girkassen (14,16) virker på overflaten av akselen (26).

4. Demperinnretning ifølge krav 3,karakterisert vedat friksjonselementene (40, 42) under bremsing av utgangsakselen (26) av girkassen (14, 16) virker på overflaten av akselen (26) med bremsekrefter (A, B) som er vist i samme størrelsesorden og virker i par i motsatt retninger.

5. Demperinnretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat bremsen (38) omfatter minst en flerplatet friksjonsenhet (64), idet hver flerplatet seksjonsenhet (64) omfatter friksjonselementer (40) som er festet til girkassehuset (20) og friksjonselementet (72) som er festet til utgangsakselen (60) av girkassen (14,16).

6. Demperinnretning ifølge ett av de ovennevnte krav,karakterisert vedat bremsekraften av bremsen (38) er 3% til 30%, fortrinnsvis 10% av momentet som leveres av en girkasse (14,16) fra fremdriftsmotoren (22) ved normal utgangseffekt.

7. Demperinnretning ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat bremsen (38) blir konstant aktivert.

8. Demperinnretning ifølge krav 7,karakterisert vedat den konstante aktivering av bremsen (38) oppnås ved at bremsen (38) blir påvirket av de forhåndsbelastede fjærer (44, 46).

9. Girkasse omfattende en demperinnretning (18) ifølge ett av de foregående krav.

10. Fjellborerigg omfattende en demperinnretning (18) ifølge ett av kravene 1-8.