SE519284C2 - Verktygshuvud och verktyg - Google Patents

Description

Innan 10 15 20 25 30 519 284 2 uppfinning i sidovy dock med endast ett monterat verktyg. Fig. 2B visar verktygshuvudet i en ändvy dock med ett tomt verktygsläge. Fig. 3A visar en planvy av en maskin under brytning av bergmaterial. Fig. 3B visar maskinen i perspektiwy.

Detalierad beskrivninq av en föredraqen utföringsform av uppfinninge_n Fig. 1 visar ett verktyg 10 för brytning av bergmaterial företrädesvis medelst underskärning. Verktyget innefattar ett rektangulärt, avlångt fäste 11 och en rulle 12. Fästet 11 har ett i huvudsak parallellepipediskt tvärsnitt och innefattar väsentligen planparallella under- och översidor 11A,11B, samt dem förenande i huvudsak planparallella ytor, det vill säga en stödyta 11C och en friyta 11D, samt en ändyta 11E. Undersidan 11A och stödytan 11C bildar en inre andra spetsig vinkel ß, vilken är 70° till 85°.

En lagertapp 13 är utformad integrerad med fästet 11, varvid rullen 12 är monterad på tappen 13. Rullen 12 uppvisar ett antal bergawerkande organ, företrädesvis i form av hårdmetallstift 14, anordnade i en rad på avstånd från varandra i omkretsled. Nämnda avstånd är åtminstone dubbelt så stort som stiftets 14 diameter. Med uttrycket ”hårdmetall” menas en metallkarbid, såsom volframkarbid eller dylikt, sintrad tillsammans med en bindefas, såsom kobolt eller nickel. Mellan rullen 12 och tappen 13 är ett antal lagerarrangemang utformade, varigenom rullen 12 är symmetrisk och roterbar relativt tappen 13 runt en rotationsaxel CL.

Sålunda är ett radiellt baslager anordnat i anslutning till en rullens 12 öppna ände, varvid sagda radiella baslager innefattar ett antal cylindriska första lagerrullar 15, vilka samverkar dels med en första lagerbana 16 på tappen dels med en andra lagerbana 17 på rullens 12 insida i anslutning till dess öppna ände.

Ett radiellt topplager är anordnat närmare en tappens 13 fria ände än baslagret, varvid sagda topplager likaså innefattar ett antal cylindriska andra lagerrullar 18, vilka normalt har en mindre diameter än baslagrets lagerrullar 15 och samverkar dels med en tredje lagerbana 19 på tappen 13 dels med en fjärde lagerbana 20 på rullens 12 insida. 10 15 20 25 30 1519 284 3 Som ett första axiallager är en första och en andra stödplatta 21 respektive 22 anordnande i området för tappens 13 främre, fria ände. Den första stödplattan 21 är upptagen i en första försänkning i rullen 12, varvid sagda första stödplatta 21 är räfflad utefter sin omkrets för säkrare förankring i sagda första försänkning. Materialet i den första stödplattan 21 är företrädesvis snabbstål.

Den andra stödplattan 22 är upptagen i en andra försänkning i tappens 13 fria ände, varvid den andra försänkningen normalt är cirkulär medan den andra stödplattan 22 är sex- eller åttkantig, varigenom förhindras att den andra stödplattan 22 roterar relativt tappen 13. Materialet i den andra stödplattan 22 är företrädesvis hårdmetall.

Ett system av kullager 23 är anordnat mellan baslagret och topplagret. För införande av kullagerkulorna 23 är lagertappen 13 försedd med en kanal 24, i vilken en plugg 25 är upptagen för att kvarhålla de separata kulorna 23. Kanalen 25 är förseglad medelst en svets. Det cylindriska rullagret 15 upptar en stor del av reaktionskraften från berget medan kullagrets 23 huvudsakliga uppgift är att kvarhålla rullen 12 på tappen 13. Rullen har skuldror 26 och 28 att ansättas mot ansatser 27 respektive 29 på tappen för upptagning av axialkrafter, vilka ej upptas av stödplattans 21 samverkan med tappens stödplatta 22. Skuldrorna och ansatserna 26-29 bildar rät vinkel med rotationsaxeln CL. Ansatsen 29 är anordnad på en cylindrisk bas 36 ansluten till fästet 11. Skuldran 28 bildar med ansatsen 29 ett första skydd mot inträngande bergdamm. En O-ring 34 är införd i en hålighet, mellan nämnda första skydd och nämnda första lagerrullar 15, som ett andra skydd mot inträngande bergdamm.

De ovan nämnda lagren kan vara smorda medelst ett smörjmedelssystem integrerat med verktyget 10. I stället för rullagret 18 kan ett glidlager anordnas på i huvudsak motsvarande position enligt Fig. 1A. Basen 36 övergår i fästet 11 via en stoppyta 50. Stoppytan 50 har större radiell utsträckning än fästet 11 samt är planparallell med ett plan P, definierat nedan.

Stiften 14 av hårdmetall är infästa längs ett runtomlöpande utsprång 30 på rullen 12. Varje stifts centrumlinje CL2 bildar en tredje spetsig vinkel oi med rullens rotationsaxel CL. Vinkeln oi är 60 till 80°, företrädesvis kring 75°. Samtliga stift skär ett plan P. Planet P är anordnat axiellt bortom närmaste lager 21, 22. |nnnn 10 15 20 25 519 284 nu 000 4 Rullen 12 innefattar en i huvudsak plan ändyta 31, vilken är parallell med planet P och vilken ansluter till en i huvudsak konisk periferiyta 32. Den plana ändytan är solid vilket medför att damm ej kan leta sig in mot lagren den vägen.

Periferiytan 32 innefattar hål vilka håller stiften 14. Periferiytan ansluter vidare till en axiellt bakåt avsmalnande yta 33, vilken vid sega bergarter har en brytande funktion. Ytan 33 kan innefatta slitskydd iform av en hårdsvets eller ett antal hårdmetallstift 35. Ytan 33 ansluter vidare till en cylindrisk mantelyta hos rullen 12. Nämnda mantelyta ligger i huvudsak i samma imaginära cylinder som den cylindriska basens 36 mantelyta.

Fästet 11 har fyra genomgående, ej gängade, hål 37 eller medel för fastspänning. Varje håls 37 centrumlinje CL5 bildar en fjärde spetsig vinkel o med en normal till undersidan 11A, när verktyget ses i ändvy enligt Fig. 2B. Varje håls 37 centrumlinje CL5 bildar en sjätte spetsig vinkel y med undersidan 11A, när verktyget ses i sidovy enligt Fig. 1A. Hålen är avsedda att uppta gängade skruvar 54 för fastspänning till en hållare 38. Endast en av fyra möjliga skruvar 54 visas l Fig. 2A. Hållaren 38 har en polygonal, företrädesvis hexagonal, grundform. Hållaren 38 har en rotationsaxel CL3 samt ett antal, företrädesvis sex, urtagningar eller verktygslägen 39 anpassade att uppta fästen 11.

Urtagningarna 39 är öppna utåt i hållarens radiella riktning samt i hållarens axiella riktning, och är spridda med 60°:s delning. Varje urtagning 39 bildar ett i huvudsak parallellepipediskt hålrum och innefattar en plan bottenyta 39A samt en stödyta 39C planparallell med en friyta 39D. Bottenytan 39A och stödytan 39C bildar en inre femte spetsig vinkel ö, vilken är 70° till 85°, se Fig. 2B. Vinkeln ö är väsentligen lika stor som ovannämnda vinkel ß eller företrädesvis några grader mindre för anslag mellan stödytorna 11C och 39C radiellt långt ut. Varje urtagnings 39 botten 39A är väsentligen plan och parallell med rotationsaxeln CL3 och innefattar fyra gängade bottenhål 41. Varje håls 41 centrumlinje CL4 bildar liksom hålet 37 en fiärde spetsig vinkel c med en normal N till bottenytan 39A. Nämnda normal N är i Fig. 2B vald så att den skär rotationsaxeln CL3.

Hållaren 38 har ett centrumhål 42 avsett att vridsäkert fästas vid en maskindriven axel via till exempel ett splinesförband för att roteras under drift.

Alternativt kan rullens rotationsaxel CL bilda en spetsig vinkel med rotationsaxeln 10 15 20 25 30 519 284 §f= 5 CL3, vilken vinkel väljs i intervallet 1 till 30°, företrädesvis 5 till 15°. Nämnda vinkel erhålls enklast genom att urtagningens 39 botten 39A lutas nedåt så att dess imaginära förlängningslinje skär axeln CL3 på den sida om huvudet som rullarna befinner sig. Genom att luta verktyget på det sättet erhålls en större släppning för ej aktiva delar av verktyget samt en gynnsammare angreppsvinkel för stiften i ingrepp.

Hållaren 38 har en framsida 51 vänd mot rullen 12 och en baksida 52 vänd från rullen. Framsidan 51 innefattar en i huvudsak plan stoppyta 53 i huvudsak planparallell med planet P och avsedd att anslå mot rullens 12 stoppyta 50 vid montering.

Verktyget 10 monteras till hållaren 38 genom att fästet 11 inplaceras i urtagningen 39 så att de fyra sneda hålen 37 hos fästet linjeras med de fyra sneda, gängade hålen 41 i urtagningens botten 39A. Skruvar införs genom hålen 37 och inskruvas i hålen 41. Verktyget 10 dras under inskruvning emot hållaren 38 i en första spetsig vinkel, cirka 45° relativt hållarens framsida 51 och relativt rullens rotationsaxel CL, enligt pilens B riktning i Fig. 2A, det vill säga snett inåt och nedåt i urtagningen 39. Nämnda riktning skär både planet P och Därmed fixeras fästets undersida 11A mot bottnen 39A samtidigt som fästets stödyta 11C pressas mot urtagningens 39 stödyta 39C, varvid verktygets 10 stoppyta 50 kan anslå mot framsidans 51 stoppyta 53. Därmed definierar stoppytorna 50, 53 verktygets 10 axiella utstick från hållaren 38. Beroende på tillverkningstoleranser kan alternativt ett litet spel kvarstå mellan stoppytorna 50, 53 vid fullt åtdraget förband. l så fall kan stoppytorna 50, 53 ändå fungera som axiellt stopp vid stora belastningar under bergbrytning om skruvförbandet då deformeras företrädesvis elastiskt. Proceduren upprepas tills alla urtagningar innefattar var sitt stabilt positionerat verktyg. Fästets ovansida 11B hamnar då i huvudsak i linje med hållarens mantelyta för att minimera eventuella slag mot hållaren.

Verktygshuvudet som bildas av hållaren 38 och verktygen 10 definieras med siffran 46.

Hållaren är i sin tur avsedd att monteras till en maskin 43, se Fig. 3A och 3B. Maskinen 43 har en fram och åter svängbar arm 44, vilken drivs via hydrauldon 45. Armen 44 innefattar en driven axel, ej visad, vilken monteras till :nian 10 15 20 25 30 519 284 6 hålet 42 i hållaren. Armen svänger kring en axel A så att verktygshuvudet 46, vars centrumlinje är anordnat något framför axeln i utgångsläget, följer en väsentligen bågformad bana med radien R under kontinuerlig rotation i riktningen R1 av verktygshuvudet 46. Verktygens 10 rotation R2 blir motriktad verktygshuvudets rotation R1 på grund av att den del av varje verktygs periferi som är främst i banans riktning bearbetar berget. Maskinen är främst avsedd att bearbeta malm såsom platinamalm, där malmen ligger i smala stråk i berget.

Maskinens bygghöjd är därför avpassad till att ej överstiga vertygshuvudets största diameter.

Såsom framgår av Fig. 3A och 3B är maskinens 43 utgångsläge att armen 44 är vinkelrät mot maskinens rörelseriktning F. När maskinen fixerats via ej visade organ i detta läge startas rotationen av den drivna axeln, ej visad, så att verktygshuvudet 46 bringas till rotation i riktningen R1. Därefter börjar armen 44 att svängas kring axeln A varvid en del av minst ett verktygs 10 periferi, det vill Säga några stift 14 kommer i kontakt med berget. Därmed uppstår en rotation av verktyget i riktningen R2 på grund av reaktionskrafter, varvid stiften pulvriserar berget med kontinuerligt ökande skärdjup. Efter ett visst antal graders svängning av armen 44 kommer skärdjupet att överstiga respektive stifts diameter. Därmed uppstår underskärning av berget det vill säga en tunga av ej bearbetat material kommer till anliggning mot den koniskt avsmalnande ytan 33 hos verktyget 10 eller mot sidan på stiftets topp varefter tungan enkelt bryts av såsom visas med streckade linjer i Fig. 3A. Ofta är tre stift i ingrepp samtidigt vilket ger ett stort yttryck per hårdmetallstift i förhållande till yttrycket vid stålskivor enligt känd teknik. Detta ger god inträngning per stift och kräver mindre energi samtidigt som kaxet ej komprimeras i det bildade spåret utan finner utrymme mellan stiften, vilket medför god livslängd för verktyget. De momentant passiva verktygen erhåller en släppning relativt den bearbetade ytan.

När armen har svängt cirka 120° i förhållande till utgångsläget avstannas svängningen och armen återvänder till nämnda läge. Därmed har verktygshuvudet skurit undan material tillräckligt för att maskinen skall kunna avancera i riktningen F ytterligare ett stycke, till exempel 6 cm. Maskinen kan förses med en anordning för att skjuta undan den lösgjorda malmen.

Claims (10)

1v,~« _nv~«~,~., I' 10 15 20 25 30 519 284 u .. un

1. Patentkrav

2. . Ett verktyg för brytning av bergmaterial företrädesvis medelst underskärning, varvid verktyget (10) innefattar en rulle (12) roterbart lagrad via iagerorgan (15,18,23) till ett fäste (11), varvid nämnda rulle har krossande organ (14) samt en rotationsaxel (CL), k ä n n e t e c k n at av att fästet (1 1) innefattar medel (37) för fastspänning anordnat att verka i en riktning (B), vilken bildar en första spetsig vinkel med rotationsaxeln (CL).

3. . Verktyget enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att en stoppyta (50) är anordnad mellan rullen (12) och fästet (11), nämnda stoppyta är anordnad att anslå mot en del av en hållare.

4. . Verktyget enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at av att stoppytan (50) är planparallell med ett plan (P) som skär de krossande organen (14).

5. . Verktyget enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n at av att fästet (11) har ett i huvudsak parallellepipediskt tvärsnitt och innefattar väsentligen planparallella under- och översidor (11A,11B), samt dem förenande i huvudsak planparallella ytor det vill säga en stödyta (11C) och en friyta (1 1 D), samt en ändyta (1 1 E), varvid undersidan (11A) och stödytan (1 1 C) bildar en inre andra spetsig vinkel (ß), vilken är 70° till 85°.

6. . Verktyget enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n at av att rullen (12) uppvisar ett antal hårdmetallstift (14) anordnade i en rad längs periferin hos rullen.

7. . Verktygshuvud för brytning av bergmaterial företrädesvis medelst underskärning, varvid verktygshuvudet (46) innefattar en hållare (38) och ett antal verktyg (10) anordnade vid hållarens periferi, varvid nämnda verktyg har krossande organ (14) samt en rotationsaxel (CL), k ä n n e t e c k n at av att varje verktyg (10) och hållaren (38) innefattar medel (37,41,54) för 10 15 20 25 519 284 8 fastspänning anordnade att verka i en riktning (B), vilken bildar en första spetsig vinkel med en hållarens framsida (51). _ Verktygshuvudet enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att varje verktyg (10) och hållaren (38) innefattar stoppytor (50,53) anordnade att definiera verktygets (10) axiella utstick från hållaren (38).

8. . Verktygshuvudet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att stoppytorna (50,53) är planparallella med ett plan (P) som skär de krossande organen (14).

9. . Verktygshuvudet enligt något av kraven 6-8, k ä n n e t e c k n at av att verktyget har ett fäste (11), vilket har ett i huvudsak parallellepipediskt tvärsnitt och innefattar väsentligen planparallella under- och översidor (1 1A,1 1 B), samt dem förenande i huvudsak planparallella ytor det vill säga en stödyta (11C) och en friyta (1 1 D), samt en ändyta (1 1 E), varvid undersidan (11A) och stödytan (11C) bildar en inre andra spetsig vinkel (ß), vilken är 70° till 85° och av att hållaren (38) har en framsida (51) vänd mot en rulle (12) hos verktyget och en baksida (52) vänd från rullen, varvid framsidan (51) innefattar en i huvudsak plan stoppyta (53) i huvudsak planparallell med planet (P) och avsedd att anslå mot verktygets (10) stoppyta (50) vid montering.

10.Verktygshuvudet enligt något av kraven 6-9, k ä n n e t e c k n at av att en rulle (12) hos verktyget (10) uppvisar ett antal hårdmetallstift (14) anordnade i en rad längs periferin hos rullen.