PL210987B1 - Zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowaniu śruby w wywierconym już otworze, zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, zespół do zastosowania przy instalowaniu śruby w ścianie korytarza kopalni, zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowania śruby w uformowanym już otworze, zespół wiercący lub kotwiący, magazynek na wiele śrub, które mają być zainstalowane w jed - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 384730 (22) Data zgłoszenia: 05.06.2006 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

05.06.2006, PCT/US06/021918 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

14.12.2006, WO06/133190 (11) 210987 (13) B1 (51) Int.Cl.

E21D 20/00 (2006.01) E21D 21/00 (2006.01)

Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy

Zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowaniu śruby w wywierconym już otworze, zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, zespół do zastosowania przy instalowaniu śruby w ścianie korytarza kopalni, zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowania śruby w uformowanym już (54) otworze, zespół wiercący lub kotwiący, magazynek na wiele śrub, które mają być zainstalowane w jednej lub wielu ścianach korytarza kopalni, manipulator do chwytania obiektu w zespole wiercącym albo kotwiącym, uchwyt rewolwerowy na wiertła połączony z głowicą wiertarską, układ sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, sposób wykańczania wstępnego otworu, sposób instalowania śruby w otworze, sposób wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni, sposób sterowania operacją wiercenia albo kotwienia, oraz sposób wyświetlania informacji w układzie sterowania (30) Pierwszeństwo:

03.06.2005, US, 60/687,649 21.12.2005, US, 60/752,512 (43) Zgłoszenie ogłoszono:

01.09.2008 BUP 18/08 (73) Uprawniony z patentu:

J.H. FLETCHER & CO., Huntington, US (72) Twórca(y) wynalazku:

GREGORY E. HINSHAW, Proctorville, US HENRY E. WILSON, Ironton, US CRAIG M. COLLINS, Proctorville, US WILLIAM A. KYSLINGER, Culloden, US WILLIAM B. SCHWAB, Ironton, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.03.2012 WUP 03/12 (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Sebastian Walkiewicz

PL 210 987 B1

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy zespołu do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowaniu śruby w wywierconym już otworze. Wynalazek dotyczy ponadto zespołów do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, zespołu do zastosowania przy instalowaniu śruby w ścianie korytarza kopalni, zespołów do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowania śruby w uformowanym już otworze, zespołu wiercącego lub kotwiącego, magazynka na wiele śrub, które mają być zainstalowane w jednej lub wielu ścianach korytarza kopalni, manipulatora do chwytania obiektu w zespole wiercącym albo kotwiącym, uchwytu rewolwerowego na wiertła połączonego z głowicą wiertarską, układów sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, sposobu wykańczania wstępnego otworu, sposobu instalowania śruby w otworze, sposobów wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni, sposobu sterowania operacją wiercenia albo kotwienia, oraz sposobów wyświetlania informacji w układzie sterowania.

Niniejszy wynalazek odnosi się do dziedziny wiercenia w ziemi i kotwienia, bardziej szczegółowo, do automatycznego, kompaktowego zespołu służącego do wykonywania odwiertów w ścianach wąskich korytarzy uformowanych w ziemi i do mocowania w nich śrub, pomocnych przy wzmacnianiu ściany.

Niniejsze zgłoszenie zastrzega pierwszeństwo Amerykańskiego Tymczasowego Zgłoszenia Patentowego o numerze seryjnym 60/687,649, zgłoszonego 3. lipca 2005. roku oraz Amerykańskiego Tymczasowego Zgłoszenia Patentowego o numerze seryjnym 60/752,512, zgłoszonego 21. grudnia 2005, do zawartości których niniejsze zgłoszenie się odnosi.

W niniejszym dokumencie znajdują się fragmenty materiał u chronionego prawami autorskimi. Nie zabrania się wiernego powielania dokumentu patentowego lub niniejszego zgłoszenia w takiej postaci, w jakiej figuruje w kartotece Urzędu Patentowego, jednakże poza tym wszelkie prawa są zastrzeżone.

Wiertła zaopatrzone w obrotowe elementy do penetrowania ziemi są w powszechnym użyciu. Jednym z zastosowań takich wierteł jest połączenie ich z maszyną znaną pod żargonową nazwą „stropowej” maszyny kotwiącej (mimo, że nadaje się do użycia również do ścian korytarza kopalni, nie tylko do stropu, np. do żeber). Zazwyczaj taka stropowa maszyna kotwiąca jest zdolna zarówno do formowania (wiercenia) otworów w ścianach korytarzy podziemnych kopalni, jak i do instalowania kotew stropowych lub „śrub” w otworach kotwiących. Jak powszechnie wiadomo w branży, zainstalowane śruby zapewniają umocnienie znaczącego fragmentu ściany kopalni, zmniejszając przez to ilość katastrof spowodowanych zapadnięciem się stropu.

W konwencjonalnej operacji kotwienia, gdy otwór już zostanie wywiercony przy uż yciu wiertł a, kotwiona jest w nim śruba. Jednym ze sposobów w jaki się to robi, jest wprowadzenie do otworu żywicy lub rzadkiej zaprawy, zazwyczaj w formie zasobnika. Głowica wiertnicza jest następnie używana do wprowadzenia do otworu kotwy stropowej, powodując pęknięcie zasobnika z żywicą. Kiedy zasobnik pęknie, kotew jest obracana przy użyciu głowicy wiertniczej, aby wymieszać żywicę, która jest tak zaprojektowana, by szybko związać i utworzyć pewną spoinę z otaczającym ją materiałem. Innym sposobem kotwienia śrub jest użycie kołków rozporowych, których liczne rodzaje są znane w dziedzinie.

Jednym z obszarów kontynuowania rozwoju w odniesieniu do metody kotwienia stropowego jest etap polegający na zautomatyzowaniu wiercenia otworu i umieszczenia w nim śruby. Pierwotnie, operator sprzętu do kotwienia stropowego pracował z chodnika kopalni, wiercąc otwór przy użyciu wiertarki i wprowadzał ręcznie zasobnik z żywicą i śrubę. Chociaż ręczna operacja sprawdza się w wąskich pokładach, jest ewidentnie procesem żmudnym i czasochłonnym. Stąd, w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat, w sposób istotny skupiono uwagę na automatyzacji tego procesu. Jednakże istniejące automatyczne maszyny wiercąco-kotwiące nie są dopasowane do użycia w warunkach zamkniętej przestrzeni o niskim stropie, gdzie wysokość korytarza kopalni wynosi mniej niż około sześć stóp (ok. 1,83 m). W związku z tym zidentyfikowane zostało zapotrzebowanie na ulepszony moduł wiercąco-kotwiący, w szczególności taki, który przystosowany jest do użycia w warunkach niskiego stropu/wąskich korytarzy.

Przedmiotem wynalazku jest zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowaniu śruby w wywierconym już otworze, charakteryzujący się tym, że zawiera manipulator;

magazynek na śruby do przechowywania śruby;

PL 210 987 B1 uchwyt rewolwerowy do przechowywania wielu elementów wiercących;

maszt podtrzymujący głowicę wiertarską i tuleję wiertarską zawierającą pierwsze i drugie przegubowo zamocowane ramiona tworzące kanał do odbioru elementów wiercących; przy czym manipulator seryjnie dostarcza do głowicy wiertarskiej elementy wiercące z uchwytu na elementy wiercące, aby wywiercić otwór w korytarzu, zwraca element wiercący do uchwytu na elementy wiercące i przyłącza śrubę do głowicy wiertarskiej dla zainstalowania tej śruby w otworze.

Przedmiotem wynalazku jest również zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, charakteryzujący się tym, że zawiera maszt podtrzymujący głowicę wiertarską w ruchu w kierunku wzdłużnym i przystosowany do wchodzenia w kontakt ze ścianą; oraz tuleję wiertarską, zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż masztu w kierunku wzdłużnym, zawierającą przynajmniej jedno ramię mające kształt litery S, zawierające powierzchnię kontaktu do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni oraz prześwit do odbierania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą.

Korzystnie, co najmniej jedno ramię mające kształt litery S posiada pierwszą część rozciągającą się w pierwszej płaszczyźnie i przecinającą pierwszą oś, drugą przesuniętą część rozciągającą się w drugiej płaszczyźnie zasadniczo równoległej do pierwszej płaszczyzny i przecinającą drugą oś oddaloną od pierwszej osi, i trzecią część, łączącą fragmenty pierwszy i drugi.

Korzystnie, pierwszy fragment przynajmniej jednego ramienia ma powierzchnię kontaktu do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni.

W innym korzystnym wariancie, ramię jest zamocowane na wózku, który jest zamocowany suwliwie do boku masztu po przeciwnej stronie względem głowicy wiertarskiej.

Przedmiotem wynalazku jest także, zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, charakteryzujący tym, że zawiera maszt podtrzymujący głowicę wiertarską w ruchu w kierunku wzdłużnym i przystosowany do wchodzenia w kontakt ze ścianą; oraz tuleję wiertarską, zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż masztu w kierunku wzdłużnym, zawierającą parę przegubowo zamocowanych ramion tworzących razem kanał w kształcie ściętego stożka do przyjmowania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą, przy czym co najmniej jedno z ramion posiada powierzchnię kontaktu do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni, a szerszy koniec kanału w kształcie ściętego stożka znajduje się po stronie przeciwnej względem powierzchni kontaktu.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, charakteryzujący się tym, że zawiera wydłużony maszt posiadający pierwszą i drugą powierzchnię prowadzącą;

głowicę wiertarską do przyjmowania elementu wiercącego, podtrzymywaną przez maszt w ruchu wzdłuż pierwszej powierzchni prowadzącej; oraz tuleję wiertarską podtrzymywaną przez maszt i zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż drugiej powierzchni prowadzącej, przy czym tuleja wiertarska zawiera parę przegubowo zamocowanych ramion, które razem tworzą kanał do przyjmowania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą.

Korzystnie, zespół zawiera ponadto urządzenia do wykrywania względnego położenia ściany przy użyciu tulei wiertarskiej.

Korzystnie, urządzenia wykrywające zawierają czujnik do badania ciśnienia połączony z urządzeniem do przesuwania głowicy wiertarskiej w kierunku ściany.

W innym korzystnym wariancie, zespół zawiera ponadto urządzenia do wykrywania kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą.

W jeszcze innym korzystnym wariancie, zespół zawiera ponadto urządzenia do rozpoczęcia procedury kołnierzowania, jeśli wyjście z urządzeń do wykrywania kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą wykaże brak trwałego kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą.

Przedmiotem wynalazku jest także, zespół do zastosowania przy instalowaniu śruby w ścianie korytarza kopalni, charakteryzujący się tym, że zawiera manipulator do przemieszczania się po zasadniczo łukowym torze;

uchwyt do trzymania śruby w pierwszym położeniu, przylegającym do łukowego toru;

oraz głowicę wiertarską zawierającą uchwyt znajdujący się w drugim położeniu przylegającym do łukowego toru;

PL 210 987 B1 magazynek do trzymania śruby;

przy czym manipulator porusza się po łukowym torze dla przetransportowania śruby z uchwytu w kierunku głowicy wiertarskiej oraz przy dla przetransportowania śruby z magazynku w kierunku głowicy wiertarskiej.

Korzystnie, zespół zawiera ponadto maszt posiadający wózek do podtrzymywania głowicy wiertarskiej tak, by mogła poruszać się w kierunku poprzecznym do kierunku wydłużenia masztu, przy czym głowica wiertarska może być odsuwana od masztu aby pozwolić na wsunięcie śruby w otwór w ścianie za pomocą manipulatora.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto, zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowania śruby w uformowanym już otworze, charakteryzujący się tym, że zawiera manipulator poruszający się po zasadniczo łukowym torze;

uchwyt na śrubę do trzymania śruby w pierwszej położeniu przyległemu do łukowego toru; głowicę wiertarską wyposażoną w uchwyt znajdujący się w drugim położeniu przyległym do łukowego toru; oraz uchwyt na element wiercący do trzymania elementu wiercącego w trzecim położeniu przyległym do łukowego toru;

przy czym manipulator podąża po łukowym torze dla transportowania elementu wiercącego albo śruby z odpowiedniego uchwytu do głowicy wiertarskiej.

Korzystnie, uchwyt na śrubę jest magazynkiem do przechowywania wielu śrub.

W innym korzystnym wariancie, uchwyt na element wiercący jest uchwytem rewolwerowym.

Przedmiotem wynalazku jest także, zespół wiercący lub kotwiący, zawierający głowicę wiertarską i wysięgnik do dociskania do ściany korytarza kopalni dla ustalania położenia zespołu względem korytarza kopalni, uruchamiany poprzez cylinder zawierający płyn pod ciśnieniem, charakteryzujący się tym, że zawiera:

czujnik do badania ciśnienia płynu w cylindrze i generujący sygnał wyjściowy; oraz sterownik automatycznie wysuwający wysięgnik aż do kontaktu ze ścianą kopalni, na podstawie zmiany w sygnale wyjściowym.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto, zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i do instalowania śruby w wywierconym już otworze, charakteryzujący tym, że zawiera głowicę wiertarską do przesuwania w kierunku ściany; oraz sterowane komputerem elementy do sterowania głowicą wiertarską tak, aby po otrzymaniu pojedynczego wprowadzonego przez użytkownika sygnału wykorzystała ona element wiercący do wywiercenia otworu i zainstalowania śruby w wywierconym już otworze.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest magazynek na wiele śrub, które mają być zainstalowane w jednej lub wielu ścianach korytarza kopalni, charakteryzujący się tym, zawiera ramę;

rozstawione prowadnice, pierwszą i drugą, zamocowane na ramie, służące do przyjęcia wielu śrub, przy czym każda prowadnica ma koniec ładowany i koniec podający; oraz ramię zamocowane przegubowo do ramy w sąsiedztwie końca ładowanego prowadnic, do zahaczania przynajmniej jednej śruby znajdującej się w prowadnicach, przy czym ramię to wywiera nacisk w kierunku końców podających prowadnic.

Korzystnie, siła dociskająca ramię jest zapewniana przez sprężynę.

Aby profil maszyny był niski, korzystnie, pierwsza prowadnica ma wymiar wzdłużny mniejszy niż analogiczny wymiar drugiej prowadnicy, a rama ma zasadniczo kształt trapezoidalny.

Korzystnie, magazynek zawiera ponadto uchwyt do przytrzymywania ramienia w odchylonej pozycji podczas ładowania śrub przez końce ładowane prowadnic.

W innym korzystnym wariancie, ramię zawiera przegubowo zamocowany element ustalający do zahaczania wspomnianej przynajmniej jednej śruby.

W jeszcze innym korzystnym wariancie, ramię zawiera uchwyt.

Korzystnie, dolna prowadnica ma stopki do podtrzymywania płytek połączonych z każdą śrubą.

Korzystnie, prowadnice wyznaczają kierunek wzdłużny, a przynajmniej jedna śruba opuszcza koniec podający prowadnic w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku wzdłużnego.

Przedmiotem wynalazku jest także, manipulator do chwytania obiektu w zespole wiercącym albo kotwiącym, charakteryzujący tym, że zawiera ramię rozciągające się w kierunku promieniowym

PL 210 987 B1 względem punktu obrotu, w którym ramię jest przegubowo umocowane ze swobodą ruchu wzdłuż zasadniczo łukowego toru, przy czym ramię wyposażone jest w parę zasadniczo przeciwstawnych szczęk, umocowanych przegubowo dla przemieszczania się pomiędzy pierwszą, zamkniętą pozycją do chwytania obiektu znajdującego się w bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni czołowej ramienia, i drugą , otwartą pozycją do bezkolizyjnego przekazywania obiektu w czasie, gdy ramię porusza się po torze łukowym, bez poruszania się w kierunku promieniowym; gdzie czołowa powierzchnia ramienia jest zasadniczo płaska, a każda ze szczęk w pozycji otwartej posiada powierzchnie zaczepiające, leżące zasadniczo w tej samej płaszczyźnie co czołowa powierzchnia ramienia.

Korzystnie, każda szczęka ma rowek w swojej powierzchni chwytającej, przy czym rowki w zamkniętej pozycji szczęk tworzą przestrzeń do przyjmowania obiektu.

W innym korzystnym wariancie, manipulator zawiera ponadto elementy do zamykania szczę k w sposób kompensują cy zuż ycie, dla zapewnienia przył o ż enia do obiektu odpowiedniej sił y chwytania.

Przedmiotem wynalazku, jest uchwyt rewolwerowy na wiertła połączony z głowicą wiertarską, charakteryzujący się tym, że zawiera obrotowy korpus wyposażony w pierwszy uchwyt do przechowywania pierwszego elementu wiercącego wyposażonego w pierwszą nakładkę wiertniczą i w drugi uchwyt do przechowywania drugiego elementu wiercącego wyposażonego w drugą nakładkę wiertniczą, przy czym korpus obraca się aby wsunąć pierwszy element wiercący lub drugi element wiercący do głowicy wiertarskiej dla utworzenia otworu, gdzie pierwszy element wiercący ma długość różną od drugiego elementu wiercącego.

Korzystnie, każdy z uchwytów zawiera pierwszą i drugą parę rolek rozstawionych w kierunku w którym rozciąga się odpowiadający im element wiercący.

Korzystnie, rolki są wykonane z materiału giętkiego i dociskane są do siebie dla utworzenia prześwitu o wymiarze mniejszym niż średnica odpowiadającego uchwytowi elementu wiercącego.

Korzystnie, pierwszy i drugi element wiercący mają różne średnice nominalne.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto, układ sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, charakteryzujący się tym, że zawiera pierwszy interfejs użytkownika, zawierający wyświetlacz do wyświetlania przynajmniej jednego elementu zespołu; oraz drugi interfejs użytkownika do automatycznego rozpoczęcia operacji wiercenia albo kotwienia; przy czym wyświetlacz pokazuje ruch elementu w czasie operacji wiercenia albo kotwienia. Korzystnie, element zespołu ma bazę, a wyświetlacz przedstawia graficznie element zespołu w tej samej barwie.

W innym korzystnym wariancie wyświetlacz wyświetla wiele elementów zespołu.

W jeszcze innym korzystnym wariancie wynalazku, każdy element zespołu ma barwę, a wyświetlacz przedstawia graficznie elementy zespołu w odpowiednich barwach.

W innym korzystnym wariancie, układ zawiera ponadto trzeci interfejs użytkownika do przerywania operacji wiercenia albo kotwienia.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, układ zawiera ponadto czwarty interfejs użytkownika do przesuwania elementu zespołu do pozycji wyjściowej lub bezpiecznej.

Przedmiotem wynalazku jest także, układ sterowania do zespołu wiercącego lub kotwiącego, posiadającego przynajmniej jeden zabarwiony element, zawierający panel sterowania, charakteryzujący się tym, że zawiera pierwszy interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz do wyświetlania graficznego przedstawienia elementu zespołu w odpowiedniej barwie.

Korzystnie, zespół zawiera wiele elementów, z których każdy ma inną barwę, a wyświetlacz przedstawia graficznie elementy zespołu w odpowiednich barwach.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wykańczania wstępnego otworu przy użyciu głowicy wiertarskiej do przesuwania się wzdłuż wydłużonego masztu wyznaczającego drogę wiercenia, charakteryzujący się tym, że obejmuje przesunięcie głowicy wiertarskiej z drogi wiercenia w kierunku poprzecznym bez przesuwania masztu;

wsunięcie wykańczającego elementu wiercącego przynajmniej częściowo do otworu wstępnego; oraz powrót głowicy wiertarskiej na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej wzdłuż masztu do zagłębienia wykańczającego elementu wiercącego w otworze i uformowania wykończonego otworu.

Korzystnie, sposób obejmuje ponadto

PL 210 987 B1 przesunięcie głowicy wiertarskiej z drogi wiercenia;

wsunięcie śruby przynajmniej częściowo do wykończonego otworu; oraz powrót głowicy wiertarskiej na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej wzdłuż masztu do zagłębienia śruby w otworze.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób instalowania śruby w otworze wywierconym w ścianie korytarza kopalni przy zastosowaniu głowicy wiertarskiej zamocowanej tak, aby poruszać się wzdłuż masztu po torze wzdłużnym, charakteryzujący się tym, że obejmuje przesunięcie głowicy wiertarskiej w kierunku poprzecznym do toru wzdłużnego bez przesuwania masztu;

wsunięcie śruby przynajmniej częściowo w otwór; oraz powrót głowicy wiertarskiej na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej wzdłuż masztu do zagłębienia śruby w otworze.

Korzystnie, etap wsuwania śruby wykonuje się przy użyciu manipulatora.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto, sposób wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni z zastosowaniem elementu wiercącego i instalowania śruby w wywierconym już otworze przy użyciu manipulatora poruszającego się po zasadniczo łukowym torze, charakteryzujący się tym, że obejmuje przemieszczenie elementu wiercącego z pierwszego położenia przy łukowym torze rozciągającym się w pierwszej płaszczyźnie, do drogi wiercenia rozciągającej się w drugiej płaszczyźnie;

wywiercenie otworu przy użyciu elementu wiercącego;

przemieszczenie śruby z drugiego położenia przy łukowym torze do drogi wiercenia; zainstalowanie śruby w otworze.

Korzystnie, element wiercący stanowi początkowy element wiercący, etap wiercenia obejmuje wywiercenie otworu wstępnego, a sposób obejmuje przemieszczenie wykańczającego elementu wiercącego po łukowym torze do drogi wiercenia i następnie wykończenie otworu.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest także sposób wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu głowicy wiertarskiej w połączonej z tuleją wiertarską, charakteryzujący się tym, że obejmuje przesunięcie tulei wiertarskiej aż do zetknięcia się ze ścianą;

określenie pozycji ściany na podstawie zetknięcia się tulei wiertarskiej ze ścianą; oraz przesunięcie głowicy wiertarskiej w kierunku ściany o odległość wyznaczoną na podstawie wyznaczonego położenia ściany.

Korzystnie, etap przesuwania tulei wiertarskiej wykonuje się przy użyciu pierwszego siłownika pneumatycznego, a określenie położenia ściany obejmuje monitorowanie ciśnienia w siłowniku i wykrycie obecności zmiany ciśnienia związanej z zetknięciem się tulei wiertarskiej ze ścianą.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, etap przesuwania głowicy wiertarskiej wykonuje się przy użyciu siłownika pneumatycznego, a sposób obejmuje ponadto określenie pozycji elementu wiercącego przez monitorowanie ciśnienia w siłowniku i wykrycie obecności zmiany ciśnienia związanej z zetknięciem się elementu wiercącego ze ścianą.

Korzystnie, sposób obejmuje ponadto etap kołnierzowania, jeśli etap wyznaczania wskazuje, że element wiercący nie styka się prawidłowo ze ścianą.

Korzystnie, etap kołnierzowania obejmuje obracanie elementu wiercącego z dużą prędkością obrotową podczas sukcesywnego przesuwania elementu wiercącego do i od ściany dla uformowania wstępnego fragmentu otworu.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest także sposób sterowania operacją wiercenia albo kotwienia, charakteryzujące się tym, że obejmuje wywiercenie otworu i zainstalowanie śruby w otworze po otrzymaniu pojedynczego sygnału wprowadzonego przez użytkownika.

Przedmiotem wynalazku jest również, sposób wyświetlania informacji w układzie sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, zawierającego element o przynajmniej jednej barwie dostrzegalnej przez operatora i graficzny interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz, który to sposób obejmuje wyświetlanie na wyświetlaczu przedstawienia elementu o przynajmniej jednej barwie.

Korzystnie, przedstawienie stanowi przedstawienie elementu.

Przedmiotem wynalazku jest również, sposób wyświetlania informacji w układzie sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, posiadającego dwa elementy ruchome i graficzny interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz, który to sposób obejmuje określanie na podstawie wzajemnego

PL 210 987 B1 położenia, czy dwa elementy są na kolidujących ze sobą torach, na podstawie danych wprowadzonymi przez użytkownika i wyświetlanie na wyświetlaczu ostrzeżenia.

Przedmioty wynalazku w przykładach wykonania przedstawione są na rysunkach, na których: figura 1 jest całościowym rzutem perspektywicznym jednej z możliwych wersji zespołu wiercącego albo kotwiącego;

figura 2 jest widokiem z góry zespołu z figury 1;

figury 3, 4, 5 i 5a przedstawiają widoki boczne zespołu z figury 1;

figury 6-12 są widokami bocznymi jednej wersji magazynka na śruby, zarówno ze śrubami jak i bez nich;

figura 13 jest rzutem perspektywicznym jednej wersji manipulatora;

figura 14 jest widokiem z góry manipulatora z figury 12;

figura 15a jest rzutem perspektywicznym jednej z wersji uchwytu rewolwerowego na elementy wiercące, stanowiący jeden z aspektów wynalazku; figura 15b jest powiększonym szczegółem przedstawiającym jeden uchwyt na element wiercący; figura 15c jest cząstkowym przekrojem poprowadzonym wzdłuż linii 15c-15c z figury 16d;

figura 16a jest widokiem z góry uchwytu rewolwerowego na elementy wiercące;

figura 16b jest częściowym przekrojem poprowadzonym wzdłuż linii 16b-16b z figury 16c;

figury 16c i 16d są różnymi widokami bocznymi uchwytu rewolwerowego z figury 16a;

figura 17a jest rzutem perspektywicznym przedstawiającym jedną z wersji wózka głowicy wiertarskiej od tyłu;

figura 17b jest rzutem perspektywicznym przedstawiającym wózek głowicy wiertarskiej z figury 17a od przodu;

figura 17c jest widokiem od strony końca wózka głowicy wiertarskiej z figury 17a;

figura 18a jest częściowym przekrojem wózka głowicy wiertarskiej z figury 17a, poprowadzonym wzdłuż linii 18a-18a z figury 18c;

figura 18b jest częściowym przekrojem wózka głowicy wiertarskiej z figury 17a, poprowadzonym wzdłuż linii 18b-18b z figury 18c;

figura 18c jest przednim rzutem pionowym wózka głowicy wiertarskiej z figury 17a;

figura 19 jest schematem blokowym opisującym jedną z możliwych wersji automatycznego układu sterowania stanowiącego jeden z aspektów wynalazku; figura 20 jest rzutem perspektywicznym jednej z wersji panelu zdalnego sterowania podczas automatycznej lub ręcznej pracy zespołu wiertniczego i kotwiącego; figura 21 przedstawia porównanie widoku elementów wiertniczych i kotwiących elementów z widokiem odpowiadają cej im reprezentacji na powią zanym wyś wietlaczu; figura 22 jest widokiem wyświetlacza wyświetlającego ostrzeżenie; a figury 23a-23e przedstawiają alternatywną wersję tulei wiertarskiej.

Opis odnoszony jest obecnie do figur od 1 do 5a, które razem ilustrują jedną z wersji zespołu 10 wiercącego i kotwiącego skonstruowanego według niniejszego wynalazku i szczególnie przystosowanego do użycia do wydajnej i efektywnej pracy w wąskim korytarzu kopalni. Należy uznać, że zespół 10 zawiera ramę 12, która zazwyczaj łączy się z uchylnym wysięgnikiem (nie pokazanym) połączonym z urzą dzeniem wiertniczym, wozem kopalnianym lub podobnym pojazdem (nie pokazanym), np. poprzez łącznik 14. Najlepiej, żeby układ był taki, żeby zespół 10 mógł być ustawiany do wiercenia w stropie kopalni (warto zwrócić uwagę na ułożony wzdłużnie element uruchamiający w postaci cylindra hydraulicznego 16, jak pokazano na figurze 2) lub w żebrze (np. poprzez przechylenie lub obrócenie całego zespołu przy użyciu silnika hydraulicznego (nie pokazanego)) w pożądany sposób.

Zespół 10, jak zilustrowano, zawiera szereg oddzielnych i modułowych podzespołów zamocowanych niezależnie od siebie do ramy 12, ale w bliskiej odległości i w układzie takim, by współpracowały ze sobą w jak najbardziej wydajny i efektywny sposób, szczególnie w warunkach wąskiego korytarza. W zilustrowanej wersji, podzespoły te obejmują: (1) uchwyt na śruby 100; (2) manipulator 200; (3) głowicę wiertarską 300; (4) stalowy uchwyt 400 rewolwerowy na wiertła; (5) wózek głowicy wiertarskiej 500 oraz (6) tuleję wiertarską 600. Rola i możliwe współzależności pomiędzy tymi podzespołami zostaną teraz opisane szczegółowo.

Szczegóły budowy uchwytu, czy magazynka 100 na śruby są być może najbardziej zrozumiałe w odniesieniu do figur 6-9. Zwracając się szczególnie w stronę figury 6, magazynek 100 zawiera ramę 102 podtrzymującą prowadnice dla śrub. W korzystnym wariancie, te prowadnice przybierają postać górnego i dolnego ceownika 104 i 106 do przyjmowania odpowiednich końców wielu śrub stropowych B

PL 210 987 B1 (zobacz figura 10) ułożonych w szereg lub „zindeksowanych”. Ceowniki 104, 106 mają otwarty koniec ładowany 104a, 106a i częściowo zamknięty koniec podający 104b, 106b przez które śruby są seryjnie układane lub pojedynczo podawane.

Według jednego aspektu ujawnionego wynalazku, widoczne jest, że górny fragment ramy magazynka 102 z przylegającym do niego górnym ceownikiem 104 ma wymiar wzdłużny L1, zasadniczo mniejszy niż wymiar wzdłużny L2 fragmentu przylegającego do dolnego ceownika 106. Poza tym, że nadaje to ramie 102 trapezoidalny, ale prawie trójkątny zarys, powoduje, że uszeregowane śruby B umieszczone w ceownikach 104, 106 są pochylone albo przekoszone (za wyjątkiem pierwszej śruby, która jest zorientowana zasadniczo pionowo, ze względu na styk z wylotowymi końcami ceowników 104, 106).

W konsekwencji, w odróżnieniu od poprzednich układów (które zazwyczaj miały taki sam lub podobny wymiar wzdłużny górnego i dolnego końca magazynka, w związku z czym utrzymywały śruby równolegle w zasadniczo pionowej orientacji), ta cecha w sposób korzystny redukuje wymiar magazynka 100 sąsiadujący ze stropem lub „górą”, gdzie może być dość ciasno. Jednakże różne wymiary współpracujących ceowników 104, 106 służących jako prowadnice w korzystnej, zilustrowanej wersji konstrukcji nie wpływają w żaden sposób na działanie magazynka 100, ponieważ każda śruba, która ma być chwytana znajduje się w pożądanej, zasadniczo pionowej pozycji, gotowej do instalacji.

Odnosząc się wciąż do figury 6, ale również w odniesieniu do figur 7-9, do ramy 102 przymocowane jest przegubowo wahliwe ramię 108 przyległe do końca ładowanego magazynka 100 i odchylone kierunkiem wzdłużnym w stronę końca podającego, np. poprzez cylinder ze sprężyną 110 albo podobny element odciągający (np. sprężyna naciągowa). Ramię 108 (które jest ułożone pod kątem około 60° do poziomu, kiedy jest w pozycji pokazanej na figurach rysunku) zawiera przegubowo przymocowany element ustalający 112 (który może opcjonalnie zawierać rowek 112a) do zaczepiania ostatniej śruby stropowej w szeregu. Uchwyt lub rękojeść 114 pozwala użytkownikowi odciągnąć wahliwe ramię 108 w celu ładowania śrub stropowych przez końce ładowane 104a, 106a ceowników 104, 106.

Zapewniony może być rygiel lądujący, dla utrzymywania ramienia 108 w odchylonej pozycji, np. w czasie ł adowania. W korzystnym wariancie konstrukcji rygiel ten przybiera postać ś ruby lub sworznia 116 przechodzącego przez ramę 102. Po przesunięciu go na tor o ruchu ramienia 108 sworzeń 116 może zablokować i przytrzymać je w odchylonej pozycji aby ułatwić ładowanie (figury 11, 12). Przeciwny, rozładowawczy albo podający koniec 104b, 106b każdego z ceowników 104, 106 wyposażony jest w ustalacz 118 do przytrzymywania następnej w kolejce śruby w przygotowanej pozycji. W zilustrowanym układzie, ustalacze 118 rozciągają się w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku wzdłużnego ceowników 104, 106 przez co wyznaczają koniec wzdłużnej drogi transportu. Zgodnie z powyższym, „gotowa” albo następna w kolejności śruba jest wyjmowana z magazynka 100 w kierunku zasadniczo poprzecznym (zobacz kierunek T na figurze 9) do kierunku wzdł u ż nego przez prześwit 104c, 106c w każdym z ceowników 104, 106 odpowiadający pozycją ustalaczom 118 (zobacz figurę 7). Dalej, dolny ceownik 106 może opcjonalnie mieć przeciwstawne stopki 106d dla podtrzymywania talerzyków lub podobnych części, które zazwyczaj są dołączone do każdej śruby aby przywierać do ściany korytarza kopalni i zapewniać powierzchnię podparcia dla łba śruby.

W użyciu, przenośnik, np. manipulator 200 stanowiący jeden z aspektów wynalazku (zobacz poniżej), usuwa następną w kolejności śrubę w kierunku poprzecznym i ewentualnie mocuje ją w uchwycie znajdują cej się w pobliż u gł owicy wiertarskiej 300 (która, jak omówiono poniż ej, moż e być ruchoma zarówno w pionie jak i w płaszczyźnie poziomej) celem instalacji w odpowiednim otworze (co może zawierać umieszczenie śruby częściowo w otworze przed mocowaniem w głowicy wiertarskiej). Kiedy następna w kolejności śruba stropowa jest usunięta, siła odchylająca wywierana przez cylinder ze sprężyną 110 powoduje, że ramię 108 za pośrednictwem elementu ustalającego 112 przesuwa wszystkie załadowane śruby stropowe wzdłuż drogi transportu w kierunku końca podającego ceowników 104, 106, przy czym następna w kolejności śruba zaczepia się o ustalacze 118 (i jest w rezultacie prostowana). Ramię 108, poprzez element ustalający 112 w dalszym ciągu zaczepia ostatnią w kolejności śrubę przesuwając się po łukowym torze w czasie gdy wszystkie poprzedzające śruby są usuwane. Siła potrzebna do odciągnięcia rękojeści 114 w zalecanej wersji konstrukcji wynosi około 70 funtów (ok. 311 N), a siła wywierana na ostatnią w kolejności śrubę kiedy magazynek 100 jest pełny wynosi około 40 funtów (ok. 178 N) i maleje do około 12 funtów (ok. 53 N) dla pojedynczej śruby.

Poza bardziej kompaktową budową i niskim profilem, zalety tej korzystnej konstrukcji magazynka 100 obejmują brak aktywnej hydrauliki (albo zapotrzebowania na moc, w tym wypadku) i wbudowane urządzenia sterujące do przesuwania śrub; oba są wymaganiami rozwiązań ze stanu techniki.

PL 210 987 B1

Ładowanie śrub ułatwia brak jakichkolwiek z góry ustalonych, zindeksowanych pozycji śrub, co pozwala na seryjne ładowanie od strony ładowanej. Brak aktywnych części ruchomych może również pozwalać na ładowanie śrub w czasie kiedy inne podzespoły zespołu 10 pracują (oczywiście zależnie od tego, czy w danych okolicznościach jest to bezpieczne, czy nie). Nawet jeśli nie, łatwość z jaką komplet śrub może zostać załadowany i pasywny sposób działania sprawiają, że eksploatacja magazynka 100 jest wysoce korzystna pod względem wydajności i konserwacji.

Jak odnotowano powyżej, zespół 10 zawiera ponadto manipulator 200, zawierający wydłużone ramię manipulatora 202 zaprojektowane tak, by chwytać śruby (lub wiertła, jak omówiono poniżej) i dostarczać albo transportować je do uchwytu głowicy wiertarskiej 300 celem zainstalowania w otworze. W zilustrowanej wersji, ramię manipulatora 202 jest przymocowane do obrotowego słupa 204, poruszanego elementem uruchamiającym, np. cylindrem hydraulicznym 206 zamocowanym na ramie 12. Uruchomienie cylindra 206 obraca ramię 202 w tę i z powrotem pomiędzy podającym końcem magazynka 100 a głowicą wiertarską 300 po zasadniczo łukowym torze (strzałka A na figurze 2).

W przeszłości, wiele zespołów kotwiących wykorzystywało przeciwstawne gumowe tuleje lub magnesy do przytrzymywania śrub w miejscu w czasie transportu z miejsca przechowywania (takiego, jak np. magazynek w postaci uchwytu rewolwerowego) do głowicy wiertarskiej. Jednakże oba te typy urządzeń mogą być zawodne w eksploatacji, zwłaszcza w nieprzyjaznym otoczeniu podziemnej kopalni. Dlatego, w kolejnym aspekcie wynalazku, ramię 202 ma chwytak 208, zdolny do przyjmowania pierwszej pozycji, do chwytania śruby i drugiej pozycji do puszczania albo prowadzenia jej, np. przy głowicy wiertarskiej 300.

W odniesieniu do figur 13 i 14, zaleca się, aby chwytak 208 zawierał parę hydraulicznie uruchamianych, przeciwstawnych i zasadniczo symetrycznych szczęk 210a i 210b. Przy uruchomieniu, szczęki 210a i 210b jednocześnie obracają się do siebie do pozycji zamkniętej i mogą dzięki temu bezpiecznie uchwycić śrubę (lub wiertło, zobacz poniżej). Aby ułatwić chwytanie, każda ze szczęk 210a i 210b ma półkolisty rowek. Razem, te rowki tworzą kanał o takich rozmiarach, by przyjąć i pewnie trzymać raz uchwyconą śrubę.

Aby zapewnić przyłożenie właściwej siły docisku, szczęki 210a i 210b mogą być poruszane przy użyciu środków, kompensujących ich zużycie. Szczególnie, otwieranie i zamykanie szczęk 210a i 210b, może być wykonywane na postawie monitorowania różnicy ciśnienia połączonego z nimi urządzenia hydraulicznego, takiego jak cylinder, przy użyciu czujnika, takiego jak przetwornik pomiarowy ciśnienia. Wówczas siła hydrauliczna zamykająca szczęki 210a i 210b może być przykładana dopóki nie zostanie odnotowana różnica ciśnień (np. „skok”), co zapewnia przyłożenie właściwej siły chwytu, niezależnie od zużycia, z upływem czasu, odpowiadających sobie powierzchni. Podobnie, otwieranie szczęk do maksymalnego rozwarcia aby zapewnić powierzchni czołowej o niskim profilu, może być realizowane aż czujnik wykryje różnicę ciśnień.

Jak odnotowano powyżej, pożądane jest by zespół 10 był tak zwarty jak to możliwe, zwłaszcza przy użyciu w warunkach korytarza o niskim stropie. Aby pozwolić na zamontowanie ramienia manipulatora 202 tak blisko innych komponentów jak to możliwe, unikając jednocześnie potrzeby dodatkowego ruchu w liniowym (promieniowym) kierunku (i eliminując przez to potrzebę istnienia dodatkowego napędu), szczęki 210a i 210b powinny być zaprojektowane i zamocowane tak, by obie leżały w zasadniczo tej samej płaszczyźnie pionowej co przednia ściana chwytaka 208, kiedy są w pozycji otwartej. Jak należy zauważyć, pozwala to obracać chwytak 208 po łukowym torze w bliskiej odległości od magazynka 100 lub innego uchwytu, tak by gotowa do użycia śruba przylegała do przedniej ściany pomiędzy szczękami 210a, 210b. W tym momencie, szczęki 210a, 210b są uruchamiane by chwycić przylegającą śrubę, a cylinder 206 jest uruchamiany by obrócić ramię 108 i przemieścić ją w kierunku głowicy wiertarskiej 300, gdzie śruba może zostać wypuszczona (ale wciąż może być prowadzona przez chwytak 208 podczas instalacji w otworze).

Sam słup 204 również może być nastawialny w kierunku wiercenia i kotwienia (np. pionowym), np. poprzez połączenie go z cylindrem hydraulicznym lub podobnym siłownikiem. W konsekwencji, kiedy śruba zostanie uwolniona celem włożenia w uchwyt głowicy wiertarskiej 300, szczęki 210a, 210b mogą pozostać częściowo zamknięte. W ten sposób, szczęki 210a, 210b asystują w prowadzeniu śruby, kiedy porusza się wzdłuż powiązanego liniowego masztu 302 w kierunku uformowanego wcześniej otworu. Ramię może również przesuwać się w kierunku ściany aby zainstalować śrubę częściowo w otworze zanim nastąpi związanie jej z głowicą wiertarską (tak jakby została usunięta z drogi; zobacz poniżej).

PL 210 987 B1

Aby określić położenie chwytaka 208 w kierunku równoległym do masztu 302 (zazwyczaj kierunku pionowym przy kotwieniu stropowym) w pierwszej płaszczyźnie, może zostać użyty czujnik, taki jak np. liniowy przetwornik przemieszczenia (nie pokazany). Podobnie, pobliskie czujniki mogą również być użyte do określania pozycji chwytaka 208 na zasadniczo łukowym torze ruchu wokół słupa 204 w drugiej płaszczyźnie, zazwyczaj prostopadłej do pierwszej płaszczyzny (który to tor obejmuje oczywiście podający koniec magazynka 100 na śruby i uchwyt głowicy wiertarskiej 300). Przy użyciu sygnałów wyjściowych z tych czujników, znana jest w każdym momencie względna pozycja chwytaka 208.

Poprzedzająca dyskusja dotycząca instalacji śruby zakłada istnienie wykończonego otworu pod tą śrubę. Poza automatyzacją procesu kotwienia, jest oczywiście pożądane zautomatyzowanie również procesu wiercenia. Zatem według jeszcze jednego aspektu wynalazku i w odniesieniu do figur 2, 15a-15c i 16a-16d, uchwyt na element wiercący lub wiertło również znajduje się na łukowym torze. W konsekwencji, manipulator 200 może pełnić drugą funkcję: transportu wiertła do głowicy wiertarskiej 300 celem formowania otworu, podobnie jak śruby są transportowane z magazynka 100.

W zilustrowanej wersji, uchwyt 400 na wiertło istnieje w postaci uchwytu rewolwerowego 402 zdolnego do przechowywania przynajmniej dwóch różnych wierteł D1, D2 (zobacz figury 15a i 16a), np. krótszego wiertła startowego do formowania otworu wstępnego i dłuższego wiertła wykańczającego do wykończenia otworu (który to układ jest szczególnie pożądany w warunkach niskich korytarzy, gdzie maksymalna długość wiertła jest w sposób oczywisty ograniczona). Uchwyt rewolwerowy 402 zawiera w szczególności obrotowo zamocowany wał 404 (figury 15c i 16b), do którego przymocowane są pierwsza i druga para współosiowych uchwytów, takich jak np. giętkie rolki 406a, 406b; 408a, 408b do chwytania i trzymania odpowiadających im wierteł D1 albo D2. Jak pokazano, rolki 406a, 406b; 408a, 408b każdej z par są oddalone od siebie o przewidzianą odległość i dociskane do siebie sprężynami 409a, 409b aby powstał prześwit zasadniczo mniejszy niż średnica odpowiadającego im wiertła (która może być różna, tak jak w przypadku, gdy pożądane jest najpierw uformowanie otworu wstępnego o większej nominalnej (maksymalnej) średnicy (np. 1 1/8; = 28,6 mm) przy użyciu pierwszego, startowego wiertła i następnie wykończenie otworu przy użyciu drugiego wiertła o mniejszej nominalnej średnicy (np. 1; = 25,4 mm)).

Podczas użytkowania, wał 402 jest obracany przez powiązany z nim element uruchamiający, taki jak np. liniowy cylinder 410, aby przemieścić wiertło do wspólnego punktu odbioru na trasie, dostępnego dla chwytaka 208 ramienia manipulatora 202 podobnie jak śruby. Ramię manipulatora 202 wyciąga następnie wybrane wiertło spomiędzy rolek 406a, 406b; 408a, 408b, pokonując siłę docisku i dostarcza je do głowicy wiertarskiej 300 (lub umieszcza je najpierw częściowo w otworze, co omówiono bardziej szczegółowo poniżej). Szczęki 210a, 210b odsuwają się następnie od siebie aby wpuścić wiertło do głowicy wiertarskiej 300.

Poza uporaniem się ograniczeniami wysokości, użycie dwóch oddzielnych wierteł pozwala uniknąć potrzeby składania wiertła z wielu elementów celem uformowania otworu wiertniczego, np. w czasie zautomatyzowanej lub zdalnej operacji wiercenia. Uniknięcie potrzeby łączenia pozwala na uformowanie otworu o mniejszej średnicy niż w przypadku konwencjonalnych segmentów wierteł łączonych ze sobą gwintami (które są trudniejsze do dopasowania przy użyciu zautomatyzowanego systemu gdy są mniejsze). W konsekwencji, wielkość śruby i innych środków maleje, co przyczynia się do zaoszczędzenia przestrzeni, również na górze kopalni. Usuwanie miału i pyłu może również być ułatwione przez pierścień (szczelinę) pomiędzy otworem wstępnym o większej średnicy a wiertłem wykańczającym o mniejszej średnicy.

Kiedy już dana operacja wiercenia jest ukończona (napoczęcie otworu, lub jego wykończenie), ramię manipulatora 202 zwraca odpowiednie wiertło do punktu wspólnego. Zanim operacja powrotu jest ukończona, wał 402 jest obracany tak, by odpowiednie wiertło zostało odebrane przez odpowiednie uchwyty umieszczone na łukowym torze ramienia manipulatora 202. Kiedy wiertło jest już umieszczone pomiędzy rolkami 406a, 406b; 408a, 408b, chwytak 208 puszcza je i ewentualnie przemieszcza się w pobliże końca podającego magazynka 100 celem chwycenia następnej w kolejności śruby.

W wielu wypadkach pożądane jest unieruchomienie zespołu 10 w korytarzu kopalni zanim rozpocznie się operacja wiercenia lub kotwienia i zapobieżenie przez to znacznym przesunięciom zespołu. W zalecanej wersji, osiągane jest częściowo przy użyciu sztywnego, suwliwego masztu 302, który jest podporą dla głowicy wiertarskiej 300, którego wierzchołek jest zaprojektowany tak, by wchodził w kontakt ze znajdującą się przy nim ścianą (zazwyczaj z sufitem) i służył przez to jako wysięgnik. O przeciwległą ścianę opierany jest następnie dźwignik 304, lub żargonowo: cylinder „podłogowy”. Razem, maszt 302 i dźwignik 304 pełnią pożądaną funkcję utrzymywania zespołu 10 w miejscu.

PL 210 987 B1

Według jeszcze jednego aspektu wynalazku, cylinder podłogowy lub dźwignik 304 działa w dwóch oddzielnych trybach: ręcznym i automatycznym. W trybie ręcznym, operator kontroluje albo nastawia ciśnienie dźwignika 304 a wewnętrzne naprężenie utrzymywane jest przez zawory na pożądanym poziomie. W trybie automatycznym, dźwignik 304 jest nastawiany ręcznie a ciśnienie jest w sposób ciągły monitorowane, na przykład przy użyciu czujnika (przetwornika). Zatem jeś li dociskana ściana korytarza kopalni obsunie się w czasie pracy, różnica ciśnienia jest automatycznie wykrywana i dźwignik 304 jest wydłużany lub przesuwany tak, by utrzymać zadany poziom ciśnienia.

Głowica wiertarska 300 jest mocowana na liniowym maszcie 302 przy pomocy wózka 500. Według jeszcze jednego aspektu wynalazku, wózek 500 z korzystnego wariantu jest tak zbudowany, że pozwala głowicy wiertarskiej 300 przemieszczać się w bok, w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku wydłużenia masztu 302 (również określanego mianem kierunku wiercenia lub drogi wiercenia). W odniesieniu do figur 17a-c i 18a-c, wózek 500 zawiera parę klinów 502, które łączą się w sposób umożliwiający poślizg z masztem 302, wzdłuż jednego boku. Kliny 502 są z kolei połączone z elementem poprzecznym 504, utrzymującym parę rozstawionych, zasadniczo równoległych szyn 506, wzdłuż których przemieszcza się podstawa 508 dla głowicy wiertarskiej 300. Połączony z nią element uruchamiający, który w zalecanej wersji przybiera postać wewnętrznego cylindra hydraulicznego 510, przemieszcza ruchem posuwistym podstawę 508 w tę i z powrotem wzdłuż szyn 506. Podobnie, może zostać dostarczony odpowiednio umieszczony czujnik, na przykład przełącznik zbliżeniowy (nie pokazany) aby wykrywać pozycję podstawy 508 w położeniu wysuniętym, czy końcowym. Wózek 500 jest połączony z łańcuchem bez końca 308 i przemieszczany ruchem posuwistym wzdłuż masztu 302 poprzez połączenie z elementem uruchamiającym, takim jak cylinder hydrauliczny 310, w znany sposób (np. z uż yciem stosunku przemieszczenia do skoku o wartości 2:1).

Taka konstrukcja w korzystny sposób pozwala na usunięcie głowicy wiertarskiej z drogi ramienia manipulatora 202, np. kiedy niesie wiertło wykańczające lub śrubę (których długość może przekraczać odległość pomiędzy wierzchołkiem uchwytu głowicy wiertarskiej, znajdującej się w najniższej pozycji, a jakąkolwiek tuleją wiertarską 600 lub podobną konstrukcją połączoną z wolnym końcem masztu 302, służącą do wprowadzania wierteł lub śrub do otworu). Ramię manipulatora 202, zawierające chwytak 208, może zatem wsuwać wiertło wykańczające do uformowanego wcześniej otworu wstępnego lub alternatywnie, wsuwać śrubę w gotowy (ukończony) otwór, poprzez tuleję wiertarską 600. Wózek 500 może wtedy przemieścić głowicę wiertarską z powrotem do takiej pozycji, w której jej uchwyt znajduje się w jednej linii z wiertłem/śrubą i przejmuje wiertło czy śrubę wypuszczoną przez szczęki 210a, 210b. Wielkość głowicy wiertarskiej nie musi być zatem uzależniona od maksymalnej długości używanej śruby lub wiertła, co jest ogromnie korzystne w warunkach niskiego stropu, gdzie dostępność miejsca jest czynnikiem ograniczającym konstrukcję.

Jak można zrozumieć z powyższego i z figury 1, tuleja wiertarska 600 jest połączona z masztem 302 i przesuwa się wzdłuż niego w kierunku sąsiadującej ściany korytarza kopalni. W szczególności, tuleja wiertarska 600 zawiera parę ramion 602a, 602b zamocowanych przegubowo do wózka 604. Wózek 604 jest z kolei połączony z masztem 302 po stronie przeciwnej do wózka głowicy wiertarskiej 500, w sposób umożliwiający ruch posuwisty, poprzez kliny 606. Pierwszy element uruchamiający, taki jak cylinder hydrauliczny 608, powoduje zbliżanie się ramion 600 do siebie, celem zapewnienia prowadzenia dla wiertła lub śruby, jak również oddalanie się ich od siebie w kierunku poprzecznym, np. w celu bezkolizyjnego wprowadzenia wkładu/ładunku z żywicą i zamontowania śruby (np. zawierającej talerzyk). Drugi element uruchamiający, który może zawierać cylinder hydrauliczny 610 lub inne urządzenie do przemieszczania tulei wiertarskiej 600, przesuwa wózek 604 w tę i z powrotem wzdłuż masztu 302.

Według kolejnego aspektu wynalazku, i ze szczególnym odniesieniem do figury 4, przynajmniej jedno, a najlepiej oba ramiona 602a, 602b tworzące tuleję wiertarską 600 są niskie i najlepiej wygięte w kształ t litery S (mówią c inaczej, fragment każ dego z ramion 602a, 602b połączony z wózkiem 604 leży w pierwszej płaszczyźnie oddalonej od prowadzących końców ramion w kierunku wzdłużnym masztu, a pośrednia część łączy je ze sobą). Mówiąc inaczej, w odniesieniu do figury 4, ramię 602a albo ramię 602b, wygięte w kształt litery S zawiera pierwszą część wydłużającą się w pierwszej płaszczyźnie P1 i przecinającą pierwszą oś X1, druga, odsadzona część leży w drugiej płaszczyźnie P2 zasadniczo równoległej do pierwszej płaszczyzny P1 i przecina drugą oś X2, oddaloną od i zasadniczo równoległą do pierwszej osi A1, oraz trzeciej części, łączącej część pierwszą i drugą.

Zatem kiedy wierzchołek masztu 302 lub wysięgnika styka się z odpowiednią ścianą korytarza kopalni, ten kształt w połączeniu z działaniem drugiego cylindra hydraulicznego 610 pozwala tulei

PL 210 987 B1 wiertarskiej 600 wejść w kontakt ze ścianą, nawet jeśli są w niej ubytki lub przerwy (zagłębienia). Pomaga to zapewnić prawidłowy sposób formowania otworu, z prowadzeniem wiertła tak blisko ściany jak to możliwe, jak również niezawodnie służy do wprowadzania śrub w uformowane już otwory.

Według jeszcze jednego aspektu wynalazku, przed wierceniem i zazwyczaj po tym jak maszt 302 i dźwignik 304 zostają dociśnięte do ścian, tuleja wiertarska 600 również jest przemieszczana aż do zetknięcia się ze ścianą, by zlokalizować miejsce wiercenia (np. w górnej ścianie korytarza kopalni, która jest zwykle synonimem stropu). Po uzyskaniu takiego kontaktu, czujnik (taki jak np. przetwornik ciśnienia) połączony z drugim cylindrem 610 wykrywa zmianę lub „skok”, ciśnienia spowodowany zwiększonym oporem ruchu i generuje sygnał zatrzymujący ruch posuwowy. Połączony czujnik, taki jak np. przetwornik liniowego przemieszczenia (nie pokazany) odnotowuje położenie kontaktu w odniesieniu do wierzchołka masztu 302 na podstawie znanego przemieszczenia tulei wiertarskiej 600, informując przez to operatora i/albo związany ze sobą sterownik o pozycji przylegającej ściany lub stropu i pozwalając na w pełni zautomatyzowane działanie na tej podstawie (zobacz poniżej). Razem, te komponenty służą jako urządzenie do wykrywania położenia ściany przy użyciu tulei wiertarskiej.

W pozycji kontaktu, otwór 612 opisany przez wolne końce ramion kiedy stykają się ze sobą pomaga prowadzić wiertła podczas formowania otworu i również wstępnie prowadzi każdy wkład żywicy i związaną z nim śrubę do uformowanego już otworu. Aby ułatwić połączenie funkcji prowadzenia i docisku, spodnia powierzchnia ramion 602a, 602b, opisująca otwór 612 powstający przy ich zetknięciu ze sobą, może mieć kształt ściętego stożka lub nachylone ścianki aby stanowić przez to „lejek”, który pomaga przeprowadzić wiertło lub śrubę przez otwór 612. Podobnie przeciwległa powierzchnia jednego lub obu ramion może wystawać na zewnątrz, aby zapewnić powierzchnię styku 614, do stykania się ze ścianą w czasie pracy (zobacz figura 5).

Jak odnotowano powyżej, śrubę zazwyczaj stanowi złożenie, w którego skład wchodzi talerzyk lub podobna część na zewnętrznym końcu (zobacz figurę 10), a ramiona 602a, 602b muszą rozejść się na wystarczającą odległość aby pozwolić mu przejść (i również pozwolić przejść głowicy wiertarskiej, w razie konieczności; zobacz figura 5a). Zaleca się opuszczać tuleję wiertarską przed rozpoczęciem rozdzielania za pomocą pierwszego cylindra hydraulicznego 606, ponieważ pomoże to uniknąć kontaktu z przyległymi powierzchniami ściany. W czasie takiej operacji, liniowy przetwornik położenia odnotowuje położenie tulei wiertarskiej 600 aby uniknąć kolizji z głowicą wiertarską 300 poruszającą się wzdłuż masztu 302 (która w tym momencie działa jako urządzenie instalujące śruby). Ramiona 602a, 602b mogą również otwierać się aby pozwolić wiertłu dostać się do uchwytu głowicy wiertarskiej, jeśli jest to konieczne.

Chociaż ramiona 602a, 602b są pokazane jako symetryczne i zdolne do zamykania się, ani jedno, ani drugie nie jest wymogiem. W szczególności tylko jedno z ramion 602a, 602b może zawierać konstrukcję do stykania się ze ścianą korytarza kopalni. Podobnie, nie jest konieczne, aby ramiona 602a, 602b stykały się w pozycji zamkniętej, ponieważ funkcja prowadzenia i tak może zostać spełniona w niezawodny sposób.

Znawca może docenić, że dostarczony jest sterownik służący do sterowania operacją licznych komponentów zespołu 10 np. w sposób elektro-hydrauliczny. Zaleca się, żeby sterowanie zespołem 10 było zdalne i automatyczne, tak by operator mógł znajdować się z dala miejsca wiercenia i kotwienia, aby zapewnić bezpieczeństwo. Typowy schemat sterowania zakłada, że wszystkie komponenty 100-600 są używane razem, co oczywiście nie jest konieczne.

Zaleca się, aby zastosowany układ sterowania grupował wiele funkcji pod jednym sygnałem wejściowym operatora. W niektórych zdalnie sterowanych maszynach, operator ma liczne przyciski i pokrętła do sterowania i nadzorowanie procesu wiercenia staje się zadaniem pochłaniającym czas i potencjalnie przytłaczającym. Poprzez grupowanie komend maszyny przy odpowiadających im wejściach lub, w przypadku tej maszyny, jednym wejściu umożliwiającym ukończenie cyklu wiercenia i kotwienia, dostarczony jest spójny i ergonomiczny układ sterowania. Figura 19 pokazuje przykład schematu działania automatycznego sterowania zapoczątkowanego pojedynczym sygnałem od operatora.

Opisując dokładniej jedną z możliwych wersji automatycznego sterowania w odniesieniu do figury 19, operator rozpoczyna automatyczny cykl przy użyciu urządzenia wejściowego (np. pojedynczego przycisku startowego; zobacz figurę 20), który może być powiązany z komputerem, służącym do przeprowadzania algorytmu niezbędnego do tego, by zespół 10 działał w pożądany sposób. Ten zaimplementowany do komputera algorytm sterowania może najpierw powodować wysunięcie tulei wiertarskiej 600 aby zlokalizować przyległą powierzchnię, która będzie obrabiana, i oczekuje na

PL 210 987 B1 sygnał świadczącego o powstającej przy tym zmianie ciśnienia. Następnie użyty jest manipulator 200 aby chwycić wiertło startowe D1 i umieścić je w głowicy wiertarskiej 300. Głowica wiertarska 300 dosuwa wiertło startowe D1 do pozycji kontaktu ze ścianą (której pozycja jest znana, ponieważ poprzedza je tuleja wiertarska 600). Głowica wiertarska 300 następnie wykonuje otwór wstępny i wraca do pozycji wyjściowej, przy której manipulator 200 usuwa wiertło startowe, odkłada je do uchwytu rewolwerowego 400 i pobiera wiertło wykańczające D2. Kiedy wiertło wykańczające D2 jest już umieszczone w głowicy wiertarskiej 300 (co może obejmować częściowe zagłębienie wiertła wykańczającego w otworze wstępnym, i następnie dosunięcie głowicy wiertarskiej celem dosunięcia wiertła), otwór jest wykańczany.

Kiedy głowica wiertarska 300 powróci do pozycji wyjściowej, manipulator 200 jest użyty do zwrócenia wiertła wykańczającego D2 do uchwytu rewolwerowego 400. Manipulator 200 następnie chwyta następną w kolejności śrubę stropową z magazynka 100 pozycjonuje ją do transportu do głowicy wiertarskiej 300. Głowica wiertarska 300 jest następnie użyta do wsunięcia śruby stropowej w otwór. W przypadku gdy odpowiednia żywica została przedtem wprowadzona w postaci zasobnika, śruba przerywa zasobnik i jest następnie obracana przez głowicę wiertarską 300 celem zamieszania i zestalenia żywicy. W przypadku gdy śruba jest wyposażona w kołek rozporowy, obrót zwykle jest również niezbędny aby prawidłowo osadzić kołek w otworze i unieruchomić śrubę.

W dalszym ciągu w odniesieniu do figury 19, aspektu sterowania wynalazku może obejmować procedurę kołnierzowania i elementy do jej zapoczątkowania w przypadku, gdy wykryty zostanie brak solidnego kontaktu pomiędzy elementem wiercącym a ścianą. Konkretnie, przy kontakcie wiertła startowego ze ścianą (np. stropem) korytarza kopalni, urządzenia do wykrywania kontaktu pomiędzy elementem wiercącym a ścianą, takie jak czujnik, przetwornik lub inne podobne urządzenie związane z odpowiednim cylindrem, mogą monitorować i szukać zmiany ciśnienia (np. „skoku”) spowodowanej pojawieniem się oporu w ruchu postępowym. Jeśli poziom zmiany ciśnienia podany przez czujnik nie jest taki jak przewidywany (np. nie odpowiada zmianie ciśnienia wywołanej tuleją wiertarską 600) po osiągnięciu tej samej względnej pozycji, jest to wskazówka, że ostrze lub wierzchołek elementu wiercącego może nie być w trwałym kontakcie ze ścianą (tak jak w przypadku, gdy zespół wiercący 10 ustawiony jest pod kątem ostrym do płaszczyzny ściany) i ulec niepożądanemu wędrowaniu. Może to prowadzić to słabych wyników, ponieważ położenie otworu może nie być takie jak oczekiwane do celów zamontowania śruby stropowej.

W takim wypadku, etap kołnierzowania może zostać zaimplementowany jako część procedury sterowania. Podczas tego etapu, wiertło startowe jest początkowo posuwane z mniejszą siłą, aby ułatwić nawiercenie otworu w pożądanym położeniu i nie powodując (lub przynajmniej minimalizując) niepożądanego wędrowania. Mogą również zostać zwiększone obroty aby pomóc w formowaniu otworu w warunkach zmniejszonego posuwu. Głowica wiertarska może również być kilkakrotnie posuwana naprzód i cofana podczas kołnierzowania przy niższej sile. Po upływie określonego czasu, lub po tym jak wiertło pokona określoną odległość (co wskazuje na uformowanie wstępnego fragmentu otworu), operacja kołnierzowania może zostać zakończona, a rozpoczęte normalne, ale zautomatyzowane, wiercenie celem ukończenia otworu.

Jak być może najlepiej pokazano na figurze 20, normalne jak i automatyczne działanie może być osiągnięte poprzez panel sterowania 700 z dwoma miniaturowymi manipulatorami drążkowymi 702, 704 do posuwu i obrotów, oraz innymi przełącznikami sterującymi, takimi jak: (1) przełącznik 706 do wyboru pomiędzy trybem aktywnym a ręcznym dźwignika 304; (2) przycisk „home” 708 do wysyłania mechanicznych ramion, głowicy wiertarskiej itp. do pozycji wyjściowych lub bezpiecznych; (3) przycisk „stop” 710 do przerwania cyklu, zatrzymując maszynę w bieżącym stadium operacji; i (4) przycisk „start auto” 712 stanowiący część elementów uruchamiających maszynę w cyklu automatycznego programu.

W każdym przypadku gdy wymagana jest ręczna interwencja, podłączony wyświetlacz 714 z graficznym interfejsem może stać się ważną częścią układu sterowania. Jak być może najlepiej pokazano na figurze 21, wyświetlacz może dostarczać oznaczonych kolorem ikon reprezentujących rozmaite części maszyny jako graficzny interfejs. Na przykład, wyświetlacz 714 może przedstawiać na ekranie kolorowe (np. czerwone) wyobrażenie głowicy wiertarskiej odpowiadające faktycznej głowicy wiertarskiej, która jest tego samego koloru (np. jest pomalowana na czerwono). Manipulowanie przyciskami funkcyjnymi (np. F2), powoduje manipulację głowicą wiertarską. To samo obowiązuje dla tulei wiertarskiej, która może być innego koloru (np. żółta) aby pasować do odpowiedniej ikony (dłoń na figurze 21), jak również dla magazynka na śruby stropowe (np. fioletowy i podobnie ubarwione wy14

PL 210 987 B1 obrażenia śrub stropowych) i ramienia manipulatora (np. zielony i dłoń do oznaczania akcji chwytania). Przedstawiony dobór kolorów nie jest obowiązujący, ale powinny być one wyraźnie różne i na tyle jaskrawe by wspomagały łatwą percepcję wzrokową i rozpoznawanie przez operatora (zwłaszcza w ciemnym, podziemnym korytarzu).

Sterowanie może również wykorzystywać sygnały otrzymane z różnych ruchomych komponentów (np. manipulatora 200, głowicy wiertarskiej 300, tulei wiertarskiej 600) dotyczące ich wzajemnych odległości i wyświetlacz 714 do wizualizacji ruchu tych komponentów w czasie wiercenia albo kotwienia. Układ sterowania może wykorzystywać sygnały wyjściowe z czujników zbliżeniowych, aby generować sygnał błędu w przypadku gdy operator próbuje sterować komponentami w taki sposób, że może wystąpić ich zachodzenie na siebie (np. kolizja). W wariancie pokazanym na figurze 22, taki sygnał jest używany do generowania ostrzeżenia, np. w postaci graficznego komunikatu 716 na wyświetlaczu 714 z interfejsem graficznym. Operator może wówczas podjąć stosowne działania korygujące.

Wreszcie, figury 23a-23e przedstawiają alternatywną wersję tulei wiertarskiej 600 z klinami 606 do łączenia z masztem 302 wzdłuż powierzchni prowadnic znajdujących się po przeciwnej stronie głowicy wiertarskiej (nie pokazanej). W tej wersji, pojedyncze ramię 602 ma kształt litery S (por. z figurą 23d i zauważ rozstawione osie X1 i X2) i podtrzymuje przegubowo zamocowane, rozdzielne ramiona prowadzące 603a, 603b, które razem tworzą kanał wiercenia, gdy są zamknięte. Dodatkowo, zamiast ciągnąć się po obu stronach głowicy wiertarskiej (nie pokazanej) jak w wersji z figur 1-5, te ramiona 602, 603a, 603b przebiegają zasadniczo tylko po jednej stronie, co pomaga w zaoszczędzeniu przestrzeni w pobliżu ściany.

Poprzedzające opisy różnych wersji wynalazku są dostarczone w celu ilustracji i nie jest zamierzeniem, aby były wyczerpujące albo ograniczające. Modyfikacje lub wariacje są również możliwe w świetle powyższych wskazówek. Konstrukcje opisane powyżej zostały wybrane aby zapewnić największą przydatność i umożliwić przez to przeciętnemu znawcy użycie ujawnionych wynalazków w różnych wersjach z rozlicznymi modyfikacjami, odpowiednimi do konkretnego, rozpatrywanego zastosowania. Wszystkie takie modyfikacje i wariacje są objęte przez wynalazek.

Claims (56)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowaniu śruby w wywierconym już otworze, znamienny tym, że zawiera manipulator (200);

   magazynek (100) na śruby do przechowywania śrub;

   uchwyt rewolwerowy (402) do przechowywania wielu elementów wiercących;

   maszt (302) podtrzymujący głowicę wiertarską (300) i tuleję wiertarską (600) zawierającą pierwsze i drugie przegubowo zamocowane ramiona (602a, 602b, 603a, 603b) tworzące kanał do odbioru elementów wiercących;

   przy czym manipulator (200) seryjnie dostarcza do głowicy wiertarskiej (300) elementy wiercące z uchwytu na elementy wiercące, aby wywiercić otwór w korytarzu, zwraca element wiercący do uchwytu na elementy wiercące i przyłącza śrubę do głowicy wiertarskiej (300) dla zainstalowania tej śruby w otworze.
2. 2. Zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, znamienny tym, że zawiera maszt (302) podtrzymujący głowicę wiertarską (300) w ruchu w kierunku wzdłużnym i przystosowany do wchodzenia w kontakt ze ścianą; oraz tuleję wiertarską (600), zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż masztu (302) w kierunku wzdłużnym, zawierającą przynajmniej jedno ramię (602a, 602b) mające kształt litery S, zawierające powierzchnię styku (614) do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni oraz prześwit do odbierania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą.
3. 3. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że co najmniej jedno ramię (602a, 602b) mające kształt litery S posiada pierwszą część rozciągającą się w pierwszej płaszczyźnie (P1) i przecinającą pierwszą oś (X1), drugą przesuniętą część rozciągającą się w drugiej płaszczyźnie (P2) zasadniczo równoległej do pierwszej płaszczyzny (P1) i przecinającą drugą oś (X2) oddaloną od pierwszej osi (X1), i trzecią część, łączącą fragmenty pierwszy i drugi.

   PL 210 987 B1
4. 4. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że pierwszy fragment przynajmniej jednego ramienia (602a, 602b) ma powierzchnię styku (614) do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni.
5. 5. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że ramię (602a, 602b) jest zamocowane na wózku (604), który jest zamocowany suwliwie do boku masztu (302) po przeciwnej stronie względem głowicy wiertarskiej (300).
6. 6. Zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, znamienny tym, że zawiera maszt (302) podtrzymujący głowicę wiertarską (300) w ruchu w kierunku wzdłużnym i przystosowany do wchodzenia w kontakt ze ścianą; oraz tuleję wiertarską (600), zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż masztu (302) w kierunku wzdłużnym, zawierającą parę przegubowo zamocowanych ramion (602a, 602b) tworzących razem kanał w kształcie ściętego stożka do przyjmowania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą, przy czym co najmniej jedno z ramion (602a, 602b) posiada powierzchnię styku (614) do wchodzenia w kontakt ze ścianą kopalni, a szerszy koniec, a szerszy koniec kanału w kształcie ściętego stożka znajduje się po stronie przeciwnej względem powierzchni styku (614).
7. 7. Zespół do zastosowania przy wierceniu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego, znamienny tym, że zawiera wydłużony maszt (302) posiadający pierwszą i drugą powierzchnię prowadzącą;

   głowicę wiertarską (300) do przyjmowania elementu wiercącego, podtrzymywaną przez maszt (302) w ruchu wzdłuż pierwszej powierzchni prowadzącej; oraz tuleję wiertarską (600) podtrzymywaną przez maszt (302) i zamocowaną z możliwością ruchu wzdłuż drugiej powierzchni prowadzącej, przy czym tuleja wiertarska (600) zawiera parę przegubowo zamocowanych ramion (602a, 602b), które razem tworzą kanał do przyjmowania i prowadzenia elementu wiercącego do kontaktu ze ścianą.
8. 8. Zespół według zastrz. 7, znamienny tym, że zawiera ponadto urządzenia do wykrywania względnego położenia ściany przy użyciu tulei wiertarskiej (600).
9. 9. Zespół według zastrz. 8, znamienny tym, że urządzenia wykrywające zawierają czujnik do badania ciśnienia połączony z urządzeniem do przesuwania głowicy wiertarskiej (300) w kierunku ściany.
10. 10. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera ponadto urządzenia do wykrywania kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą.
11. 11. Zespół według zastrz. 10, znamienny tym, że zawiera ponadto urządzenia do rozpoczęcia procedury kołnierzowania, jeśli wyjście z urządzeń do wykrywania kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą wykaże brak trwałego kontaktu pomiędzy elementem wiercącym i ścianą.
12. 12. Zespół do zastosowania przy instalowaniu śruby w ścianie korytarza kopalni, znamienny tym, że zawiera manipulator (200) do przemieszczania się po zasadniczo łukowym torze;

    uchwyt do trzymania śruby w pierwszym położeniu, przylegającym do łukowego toru; oraz głowicę wiertarską (300) zawierającą uchwyt znajdujący się w drugim położeniu przylegającym do łukowego toru;

    magazynek (100) do trzymania śrub;

    przy czym manipulator (200) porusza się po łukowym torze dla przetransportowania śruby z uchwytu w kierunku głowicy wiertarskiej (300) oraz przy dla przetransportowania śruby z magazynku (100) w kierunku głowicy wiertarskiej (300).
13. 13. Zespół według zastrz. 12, znamienny tym, że zawiera ponadto maszt (302) posiadający wózek (500) do podtrzymywania głowicy wiertarskiej (300) tak, by mogła poruszać się w kierunku poprzecznym do kierunku wydłużenia masztu (302), przy czym głowica wiertarska może być odsuwana od masztu (302) aby pozwolić na wsunięcie śruby w otwór w ścianie za pomocą manipulatora.
14. 14. Zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i instalowania śruby w uformowanym już otworze, znamienny tym, że zawiera manipulator (200) poruszający się po zasadniczo łukowym torze;

    uchwyt na śrubę do trzymania śruby w pierwszej położeniu przyległemu do łukowego toru; głowicę wiertarską (300) wyposażoną w uchwyt znajdujący się w drugim położeniu przyległym do łukowego toru; oraz uchwyt (400) na element wiercący do trzymania elementu wiercącego w trzecim położeniu przyległym do łukowego toru;

    PL 210 987 B1 przy czym manipulator (200) podąża po łukowym torze dla transportowania elementu wiercącego albo śruby z odpowiedniego uchwytu do głowicy wiertarskiej (300).
15. 15. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że uchwyt na śrubę jest magazynkiem (100) do przechowywania wielu śrub.
16. 16. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że uchwyt na element wiercący jest uchwytem rewolwerowym.
17. 17. Zespół wiercący lub kotwiący, zawierający głowicę wiertarską i dźwignik do dociskania do ściany korytarza kopalni dla ustalania położenia zespołu względem korytarza kopalni, uruchamiany poprzez cylinder zawierający płyn pod ciśnieniem, znamienny tym, że zawiera:

    czujnik do badania ciśnienia płynu w cylindrze i generujący sygnał wyjściowy; oraz sterownik automatycznie wysuwający dźwignik (304) aż do kontaktu ze ścianą kopalni, na podstawie zmiany w sygnale wyjściowym.
18. 18. Zespół do zastosowania przy wierceniu otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu elementu wiercącego i do instalowania śruby w wywierconym już otworze, znamienny tym, że zawiera głowicę wiertarską (300) do przesuwania w kierunku ściany; oraz sterowane komputerem elementy do sterowania głowicą wiertarską (300) tak, aby po otrzymaniu pojedynczego wprowadzonego przez użytkownika sygnału wykorzystała ona element wiercący do wywiercenia otworu i zainstalowania śruby w wywierconym już otworze.
19. 19. Magazynek na wiele śrub, które mają być zainstalowane w jednej lub wielu ścianach korytarza kopalni, znamienny tym, zawiera ramę (102);

    rozstawione prowadnice, pierwszą i drugą, zamocowane na ramie (102), służące do przyjęcia wielu śrub, przy czym każda prowadnica ma koniec ładowany (104a, 106a) i koniec podający (104b, 106b); oraz ramię (108) zamocowane przegubowo do ramy w sąsiedztwie końca ładującego (104a, 106a) prowadnic, do zahaczania przynajmniej jednej śruby znajdującej się w prowadnicach, przy czym ramię (108) to wywiera nacisk w kierunku końców podających prowadnic.
20. 20. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że siła dociskająca ramię (108) jest zapewniana przez sprężynę (110).
21. 21. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że pierwsza prowadnica ma wymiar wzdłużny mniejszy niż analogiczny wymiar drugiej prowadnicy, a rama (102) ma zasadniczo kształt trapezoidalny.
22. 22. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że zawiera ponadto uchwyt do przytrzymywania ramienia (108) w odchylonej pozycji podczas ładowania śrub przez końce ładujące (104a, 106a) prowadnic.
23. 23. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że ramię zawiera przegubowo zamocowany element ustalający (112) do zahaczania wspomnianej przynajmniej jednej śruby.
24. 24. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że ramię (108) zawiera uchwyt (114).
25. 25. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że dolna prowadnica ma stopki (106d) do podtrzymywania płytek połączonych z każdą śrubą.
26. 26. Magazynek według zastrz. 19, znamienny tym, że prowadnice wyznaczają kierunek wzdłużny, a przynajmniej jedna śruba opuszcza koniec podający (104b, 106b) prowadnic w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku wzdłużnego.
27. 27. Manipulator do chwytania obiektu w zespole wiercącym albo kotwiącym, znamienny tym, że zawiera ramię (202) rozciągające się w kierunku promieniowym względem punktu obrotu, w którym ramię (202) jest przegubowo umocowane ze swobodą ruchu wzdłuż zasadniczo łukowego toru, przy czym ramię (202) wyposażone jest w parę zasadniczo przeciwstawnych szczęk (210a, 210b), umocowanych przegubowo dla przemieszczania się pomiędzy pierwszą, zamkniętą pozycją do chwytania obiektu znajdującego się w bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni czołowej ramienia (202), i drugą, otwartą pozycją do bezkolizyjnego przekazywania obiektu w czasie, gdy ramię (202) porusza się po torze łukowym, bez poruszania się w kierunku promieniowym; gdzie czołowa powierzchnia ramienia (202) jest zasadniczo płaska, a każda ze szczęk (210a, 210b) w pozycji otwartej posiada powierzchnie zaczepiające, leżące zasadniczo w tej samej płaszczyźnie co czołowa powierzchnia ramienia (210a, 210b).
28. 28. Manipulator według zastrz. 27, znamienny tym, że każda szczęka (210a, 210b) ma rowek w swojej powierzchni chwytają cej, przy czym rowki w zamknię tej pozycji szczę k (210a, 210b) tworzą przestrzeń do przyjmowania obiektu.

    PL 210 987 B1
29. 29. Manipulator według zastrz. 27, znamienny tym, że zawiera ponadto elementy do zamykania szczęk (210a, 210b) w sposób kompensujący zużycie, dla zapewnienia przyłożenia do obiektu odpowiedniej siły chwytania.
30. 30. Uchwyt rewolwerowy na wiertła połączony z głowicą wiertarską (300), znamienny tym, że zawiera obrotowy korpus wyposażony w pierwszy uchwyt do przechowywania pierwszego elementu wiercącego wyposażonego w pierwszą nakładkę wiertniczą i w drugi uchwyt do przechowywania drugiego elementu wiercącego wyposażonego w drugą nakładkę wiertniczą, przy czym korpus obraca się aby wsunąć pierwszy element wiercący lub drugi element wiercący do głowicy wiertarskiej (300) dla utworzenia otworu, gdzie pierwszy element wiercący ma długość różną od drugiego elementu wiercącego.
31. 31. Uchwyt rewolwerowy według zastrz. 30, znamienny tym, że każdy z uchwytów zawiera pierwszą i drugą parę rolek (406a, 406b, 408a, 408b) rozstawionych w kierunku w którym rozciąga się odpowiadający im element wiercący.
32. 32. Uchwyt rewolwerowy według zastrz. 31, znamienny tym, że rolki (406a, 406b, 408a, 408b) są wykonane z materiału giętkiego i dociskane są do siebie dla utworzenia prześwitu o wymiarze mniejszym niż średnica odpowiadającego uchwytowi elementu wiercącego.
33. 33. Uchwyt rewolwerowy według zastrz. 30, znamienny tym, że pierwszy i drugi element wiercący mają różne średnice nominalne.
34. 34. Układ sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, znamienny tym, że zawiera pierwszy interfejs użytkownika, zawierający wyświetlacz (714) do wyświetlania przynajmniej jednego elementu zespołu; oraz drugi interfejs użytkownika do automatycznego rozpoczęcia operacji wiercenia albo kotwienia; przy czym wyświetlacz (714) pokazuje ruch elementu w czasie operacji wiercenia albo kotwienia.
35. 35. Układ sterowania według zastrz. 34, znamienny tym, że element zespołu ma barwę, a wyświetlacz (714) przedstawia graficznie element zespołu w tej samej barwie.
36. 36. Układ sterowania według zastrz. 34, znamienny tym, że wyświetlacz (714) wyświetla wiele elementów zespołu.
37. 37. Układ sterowania według zastrz. 34, znamienny tym, że każdy element zespołu ma barwę, a wyświetlacz (714) przedstawia graficznie elementy zespołu w odpowiednich barwach.
38. 38. Układ sterowania według zastrz. 34, znamienny tym, że zawiera ponadto trzeci interfejs użytkownika do przerywania operacji wiercenia albo kotwienia.
39. 39. Układ sterowania według zastrz. 38, znamienny tym, że zawiera ponadto czwarty interfejs użytkownika do przesuwania elementu zespołu do pozycji wyjściowej lub bezpiecznej.
40. 40. Układ sterowania do zespołu wiercącego lub kotwiącego, posiadającego przynajmniej jeden zabarwiony element, zawierający panel sterowania, znamienny tym, że zawiera pierwszy interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz (714) do wyświetlania graficznego przedstawienia elementu zespołu w odpowiedniej barwie.
41. 41. Układ sterowania według zastrz. 40, znamienny tym, że zespół zawiera wiele elementów, z których każdy ma inną barwę, a wyświetlacz (714) przedstawia graficznie elementy zespołu w odpowiednich barwach.
42. 42. Sposób wykańczania wstępnego otworu przy użyciu głowicy wiertarskiej do przesuwania się wzdłuż wydłużonego masztu wyznaczającego drogę wiercenia, znamienny tym, że obejmuje przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) z drogi wiercenia w kierunku poprzecznym bez przesuwania masztu (302);

    wsunięcie wykańczającego elementu wiercącego przynajmniej częściowo do otworu wstępnego; oraz powrót głowicy wiertarskiej (300) na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) wzdłuż masztu (302) do zagłębienia wykańczającego elementu wiercącego w otworze i uformowania wykończonego otworu.
43. 43. Sposób według zastrz. 42, znamienny tym, że obejmuje ponadto przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) z drogi wiercenia;

    wsunięcie śruby przynajmniej częściowo do wykończonego otworu; oraz powrót głowicy wiertarskiej (300) na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) wzdłuż masztu (302) do zagłębienia śruby w otworze.
44. 44. Sposób instalowania śruby w otworze wywierconym w ścianie korytarza kopalni przy zastosowaniu głowicy wiertarskiej zamocowanej tak, aby poruszać się wzdłuż masztu po torze wzdłużnym, znamienny tym, że obejmuje

    PL 210 987 B1 przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) w kierunku poprzecznym do toru wzdłużnego bez przesuwania masztu (302);

    wsunięcie śruby przynajmniej częściowo w otwór; oraz powrót głowicy wiertarskiej (300) na drogę wiercenia i przesunięcie głowicy wiertarskiej (300) wzdłuż masztu (302) do zagłębienia śruby w otworze.
45. 45. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że etap wsuwania śruby wykonuje się przy użyciu manipulatora (200).
46. 46. Sposób wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni z zastosowaniem elementu wiercącego i instalowania śruby w wywierconym już otworze przy użyciu manipulatora poruszającego się po zasadniczo łukowym torze, znamienny tym, że obejmuje przemieszczenie elementu wiercącego z pierwszego położenia przy łukowym torze rozciągającym się w pierwszej płaszczyźnie, do drogi wiercenia rozciągającej się w drugiej płaszczyźnie;

    wywiercenie otworu przy użyciu elementu wiercącego;

    przemieszczenie śruby z drugiego położenia przy łukowym torze do drogi wiercenia;

    zainstalowanie śruby w otworze.
47. 47. Sposób według zastrz. 46, znamienny tym, że element wiercący stanowi początkowy element wiercący, etap wiercenia obejmuje wywiercenie otworu wstępnego, a sposób obejmuje przemieszczenie wykańczającego elementu wiercącego po łukowym torze do drogi wiercenia i następnie wykończenie otworu.
48. 48. Sposób wiercenia otworu w ścianie korytarza kopalni przy użyciu głowicy wiertarskiej w połączonej z tuleją wiertarską, znamienny tym, że obejmuje przesunięcie tulei wiertarskiej (600) aż do zetknięcia się ze ścianą;

    określenie pozycji ściany na podstawie zetknięcia się tulei wiertarskiej (600) ze ścianą; oraz przesunięcie głowicy wiertarskiej (600) w kierunku ściany o odległość wyznaczoną na podstawie wyznaczonego położenia ściany.
49. 49. Sposób według zastrz. 48, znamienny tym, że etap przesuwania tulei wiertarskiej (600) wykonuje się przy użyciu pierwszego siłownika pneumatycznego, a określenie położenia ściany obejmuje monitorowanie ciśnienia w siłowniku i wykrycie obecności zmiany ciśnienia związanej z zetknięciem się tulei wiertarskiej (600) ze ścianą.
50. 50. Sposób według zastrz. 48, znamienny tym, że etap przesuwania głowicy wiertarskiej (300) wykonuje się przy użyciu siłownika pneumatycznego, a sposób obejmuje ponadto określenie pozycji elementu wiercącego przez monitorowanie ciśnienia w siłowniku i wykrycie obecności zmiany ciśnienia związanej z zetknięciem się elementu wiercącego ze ścianą.
51. 51. Sposób według zastrz. 50, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap kołnierzowania, jeśli etap wyznaczania wskazuje, że element wiercący nie styka się prawidłowo ze ścianą.
52. 52. Sposób według zastrz. 51, znamienny tym, że etap kołnierzowania obejmuje obracanie elementu wiercącego z dużą prędkością obrotową podczas sukcesywnego przesuwania elementu wiercącego do i od ściany dla uformowania wstępnego fragmentu otworu.
53. 53. Sposób sterowania operacją wiercenia albo kotwienia, znamienny tym, że obejmuje wywiercenie otworu i zainstalowanie śruby w otworze po otrzymaniu pojedynczego sygnału wprowadzonego przez użytkownika.
54. 54. Sposób wyświetlania informacji w układzie sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, zawierającego element o przynajmniej jednej barwie dostrzegalnej przez operatora i graficzny interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz (714), który to sposób obejmuje wyświetlanie na wyświetlaczu (714) przedstawienia elementu o przynajmniej jednej barwie.
55. 55. Sposób według zastrz. 54, znamienny tym, że przedstawienie stanowi przedstawienie elementu.
56. 56. Sposób wyświetlania informacji w układzie sterowania dla zespołu wiercącego albo kotwiącego, posiadającego dwa elementy ruchome i graficzny interfejs użytkownika zawierający wyświetlacz (714), który to sposób obejmuje określanie na podstawie wzajemnego położenia, czy dwa elementy są na kolidujących ze sobą torach, na podstawie danych wprowadzonymi przez użytkownika i wyświetlanie na wyświetlaczu (714) ostrzeżenia.