WO2012061855A2 - Streckenvortriebsmaschine - Google Patents

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WO2012061855A2
WO2012061855A2 PCT/AT2011/000416 AT2011000416W WO2012061855A2 WO 2012061855 A2 WO2012061855 A2 WO 2012061855A2 AT 2011000416 W AT2011000416 W AT 2011000416W WO 2012061855 A2 WO2012061855 A2 WO 2012061855A2
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WO
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tool carrier
machine according
tool
axis
cutting tools
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PCT/AT2011/000416
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English (en)
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WO2012061855A3 (de
Inventor
Manfred Meier
Franz Wels
Karl Lerchbaum
Uwe Restner
Bernhard Ebner
Hubert Kargl
Ralf Grief
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Sandvik Mining And Construction G.M.B.H.
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Publication date
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Priority to AU2011326347A priority patent/AU2011326347B2/en
Priority to RU2013126793/03A priority patent/RU2572632C2/ru
Publication of WO2012061855A2 publication Critical patent/WO2012061855A2/de
Publication of WO2012061855A3 publication Critical patent/WO2012061855A3/de

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20—Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/24—Mineral freed by means not involving slitting by milling means acting on the full working face, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially parallel to the working face
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1086—Drives or transmissions specially adapted therefor

Definitions

  • the invention relates to a section boring machine comprising a base frame having a chassis and at least one tool carrier pivotally mounted about a horizontal pivot axis, which carries a plurality of rolling cutting tools and can be driven to a reciprocating motion by means of a drive device.
  • Rolling cutting tools such as disc tools are used for use in particularly hard rock. Usually Diskenwerkmaschinee work on the undercutting principle.
  • a machine with working on the Hinterschneidkin disc tools, for example, the AT 506502 A2 refer.
  • This machine has a rotatably mounted on a pivotable in the vertical direction cantilever arm mounted cutting wheel, wherein the axis of rotation of the cutting wheel is transverse to the longitudinal axis and transverse to the pivot axis of the cantilever arm.
  • the cutting wheel comprises a disc-like tool carrier having a plurality of disc tools, a majority of which is oriented towards the sole.
  • the invention now aims to provide a hard rock excavation excavator that is suitable for low line profiles and that allows for continuous propulsion.
  • a full-surface cutting operation should succeed over the entire profile width and profile height without the need to rescrease remaining rock fins.
  • the track boring machine should be able to cut rectangular track profiles without the need for regrooving operations.
  • the tunneling machine of the type mentioned in the invention is substantially further developed such that at least two roller-shaped tool carrier are pivotally mounted about a common pivot axis, which each have a plurality of distributed over a partial circumferential area arranged rolling cutting tools on its periphery, and that the Drive device cooperates with the tool carriers in such a manner that in each case two of the at least two tool carriers are pivoted in opposite directions in the reciprocating motion, wherein the cutting tools of the egg ⁇ nen of the oppositely pivoted tool carrier via a Partial circumferential region are arranged distributed, which is offset at least at the reversal point of the pivoting movement to the partial circumferential region over which the cutting tools of the other of the oppositely pivoted tool carrier are distributed in the circumferential direction.
  • a plurality of cutting rollers are thus arranged side by side, wherein the cutting rollers extend a total of over the entire profile width, so that a full-surface cutting operation succeeds.
  • the drive is not in the sense of rotation of the cutting rollers with a plurality of revolutions, but such that there is a back and forth pivoting movement.
  • the pivot axis of the reciprocating movement here corresponds to the longitudinal axis of the cutting rollers, wherein the pivot axes of the individual cutting rollers are in particular aligned with each other or a common pivot axis is provided.
  • the pivot axis runs horizontally, and in particular transversely, in particular perpendicular to the aschi- nenlteilsraum.
  • the cutting rollers are alternately rotated by a certain pivot angle in one pivoting direction and in the other pivoting direction, wherein it is essential that the at least two tool carriers are pivoted in opposite directions during the reciprocating movement at least over part of the pivoting movement. Due to the opposing pivoting results in a compensation of the reaction forces, so that the smoothness increases and the cutting performance is improved and the required tension of the track jacking machine is easier to accomplish.
  • the partial circumferential region over which the cutting tools ver ⁇ divides the circumference of the tool carrier are arranged, and Pivoting angles of the tool carriers are preferably selected such that the cutting tools as a whole seen in the section profile cross section, ie seen in the direction of the pivot axis, sweep an angular range of 180 °.
  • the partial circumferential region over which the cutting tools are distributed on the respective tool carrier extends over a central angle of at least 90 °.
  • the drive device preferably interacts with the tool carriers such that the tool carriers are pivoted in each pivoting direction by at least 100 °.
  • a symmetrical design succeeds in a simple manner in that a central tool carrier is arranged between two outer tool carriers, wherein the drive means cooperates with the tool carriers such that the two outer tool carriers are drivable for synchronous reciprocating movement and pivotable in opposite directions to the central tool carrier.
  • the width of the outer tool carrier corresponds to about half of the central tool carrier.
  • the reciprocating movement can most easily be achieved by the drive device comprising at least one crank drive.
  • a crank mechanism makes it possible to convert a rotary movement into an oscillating drive movement with a simple construction.
  • the crank drive comprises a crankshaft or a crank wheel, on which eccentrically engage a plurality of connecting rods or connecting rods, which in turn engage eccentrically on the tool carriers directly or with the interposition of coupling means.
  • the connecting rod or connecting rods attack in a simple manner offset by the appropriate angle eccentrically on the Kur ⁇ belwelle or the crank wheel.
  • the connecting rods or connecting rods of the crank mechanism each act eccentrically on a pivotally mounted coupling disc and that each connecting rod or crank rod is associated with a coupling rod, both on the coupling disc and on the tool carrier eccentrically on ⁇ attacks.
  • the connecting rods or connecting rods are thus each connected to the tool carrier by means of a coupling rod, in which case a particularly favorable kinematics and a reduction of the space requirement can be achieved.
  • the point of engagement of the coupling rod and the point of engagement of the connecting rod on the coupling disc can be arranged offset from each other in the circumferential direction.
  • the cutting tools comprise disc packs, each in a rigid manner Tool carrier mounted bearings are rotatably mounted.
  • Such disc packets are also used, for example, in so-called Raise-Borern, with such cutting tools, the cutting edges the discs can be arranged so close to each other that result in extremely small cutting line distances between the individual cutting rings and thus a higher cutting performance can be achieved even with hard rock.
  • a cutting line spacing of max. 50 mm achievable.
  • the disc packets carry at their periphery a plurality of preferably arranged in the circumferential direction rows of cutting inserts, the cutting performance is further increased, the cutting inserts formed in particular of cemented carbide inserts the rock due to the substantially perpendicular to the working face breaking introduced cutting forces.
  • disc packs it is also possible to provide simple rollers which carry a multiplicity of cutting inserts on their circumference.
  • a bearing is required which has a corresponding space requirement, in particular in the axial direction of the tool carrier, so that the cutting edges or inserts of the disc packs or rollers not to the very edges of the tool carrier for This effect can occur, in particular, when axes of rotation of the disc packs or rolls run parallel to the axis of rotation of the tool carriers.
  • a plurality of disc packs with parallel to the axis of rotation of the tool carrier extending axis of rotation and a plurality of disk packages with the axis of rotation of the tool carrier inclined extending rotational axis are provided on the horrträ ⁇ .
  • the disc packages having an inclined axis of rotation can be arranged at the edges of the tool carriers and can be moved towards the respective edge. tends to be. These disk carriers are thus employed obliquely outwards, so that the required free cut is given to the individual tool carriers.
  • An optimized geometry can be achieved in this case in such a way that the disc packages having an inclined rotation axis have a frustoconical circumferential or envelope surface.
  • a preferred embodiment provides that the disk packs are arranged in a plurality of rows running in the direction of the axis of rotation of the tool carriers, the disk packs of one row facing the disk packs of an adjacent parallel row in the direction the axis of rotation of the tool carrier are arranged offset.
  • the tool carriers are guided displaceably in the machine longitudinal direction relative to the base frame.
  • the displacement drive is preferably formed by hydraulic cylinder piston units. With the aid of the displacement drive, the tool carriers can be pushed forward continuously and in this way a continuous advance can be guaranteed.
  • the roller-shaped tool carriers are displaced simultaneously and together in the machine longitudinal direction.
  • a particularly simple construction results when the diameter of the tool carrier together with the cutting tools corresponds to the profile profile height. This ensures that the cutting tools edit the working face over the entire section profile height without it being necessary for this to arrange the tool carriers on a cantilever arm or the like pivotable in the vertical direction.
  • the factory In this case, tool carriers are not displaceable relative to the base frame in the vertical direction.
  • the base frame has punches which can be extended against the ridges and possibly the sole in order to clamp the road-boring machine within the track.
  • the punches are preferably arranged in the rear region of the base frame.
  • FIG. 2 shows a view of the tunneling machine from the front
  • FIG. 3 shows a perspective view of the drive
  • FIG. 4 shows a detail view of the drive
  • FIG. 5 shows a diagram of the cutting tools from the front and 6a and 6b, a representation of the cutting tools from the side in two different pivot positions.
  • a tunneling machine 1 which has a base frame 2 with a crawler chassis 3.
  • a trailing unit is denoted by 4 and has, inter alia, a 5 indicated schematically power unit and a separate crawler 15 on.
  • the cutting device is generally designated 6 and consists of a plurality of roller-type tool carriers 7,8 (Fig.4-6) carrying a plurality of disc packs 9.
  • the cutting device 6 is associated with a loading device, not shown, which collects the abraded rock and transfers to a centrally arranged conveyor extending in the machine longitudinal direction.
  • Of the Conveyor is in the rear area, in which he projects from the trailing unit 5 to the rear, designed as a pivoting conveyor 10.
  • a support unit 11 is arranged, which in the direction of the roof and possibly to the sole extendable punch 12 has on ⁇ to brace the Streckenvortriebsmaschine 1 between the roof and sole.
  • the displaceable frame 38 has two lateral bearing parts 16, which serve for the rotatable mounting of the tool carriers 7, 8 and the bearing of the coupling disks 27.
  • the tool carriers are now visible, wherein two outer tool carriers 7 and a central tool carrier 8 arranged therebetween are provided.
  • the disc packages 9 are fixed to the periphery of the tool ⁇ carrier 7.8, wherein the disc packages each QUIRES ONLY borrowed in a located are disposed over a central angle cc extending circumferential region of the tool holder, as is particularly evident in the Fig. 4, 6a and 6b lets recognize.
  • the angle ⁇ is preferably at least 90 °, in particular 100 ° - 150 °.
  • the axis of rotation of the roller-like tool carrier is denoted by 17, wherein the Diskenpake ⁇ te are preferably arranged in parallel to the rotation axis 17 rows.
  • Each tool carrier 7,8 carries Diskenpake ⁇ te 9a, whose axis of rotation 18 is parallel to the axis of rotation 17 of the tool carrier 7,8, and disc packets 9b, 9c, the axis of rotation 19 inclined to the axis of rotation 17 of the tool carrier 7,8 runs.
  • the disc packets 9b are each directed obliquely inwards and the disc packets 9c are directed obliquely outwards.
  • 5 shows an alternative embodiment of the tool carrier 7, in which the disc packets 9 are arranged differently on the tool carrier 7 than in the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • Each disc packet 9 is held in a rigid bearing member 20 about the rotation axis 18 and 19 freely rotatable.
  • Each disc package 9 has a plurality of parallel circular cutting edges 21, which may optionally be provided on its periphery with protruding cutting inserts.
  • the disc packs are arranged on the circumference of the tool carrier 7 such that the cutting lines 22 resulting from the cutting edges 21 are distributed as uniformly as possible over the entire width a of the tool carrier 7, with the smallest possible cutting line spacing of preferably less than 50 mm should. Due to the obliquely outwardly and obliquely inwardly directed disc packs 9b and 9c, it is possible to let the cutting edges 21 also come into operation outside the width a of the tool carrier 7.
  • the reciprocating movement is achieved by means of a crank mechanism whose crankshaft is designated by 23 in FIG.
  • the connecting rod or crank rods 24 and 25 engage offset by 180 ° on the connecting rod, for which purpose the crank pins connecting the crank pins with the shaft journal extend in mutually opposite directions.
  • a connecting rod or connecting rod 24 is provided in each case.
  • two connecting rods or connecting rods 25 are provided for the substantially twice as wide central tool carrier 8.
  • the connecting rod or connecting rods 24,25 engage at 32 eccentrically on coupling plates 27 which are rotatably mounted about a common axis of rotation 28 on the displaceable frame 38.
  • the coupling disks have eccentric bearings 31 for the coupling rods 29 and 30.
  • the coupling rods 29, 30 transmit the reciprocating movement of the coupling disks 27 on the tool carrier 7.8, wherein the tool carrier 7 each have an eccentric bearing 33 for the coupling rods 29 and the tool carrier 8 two eccentric bearings for the coupling rods 30.
  • the interposition of the coupling disks 27 and the coupling rods 29, 30 makes it possible to optimize the point of application and the direction of attack of the crank mechanism on the tool carriers, and in particular succeeds in maximizing the tangential component of the attack force on the tool carriers.
  • crank 34 is used.
  • a crank 34 accesses a Pleuel standing. Connecting rod 24 eccentrically, which in turn is connected to the tool carrier 7 with the interposition of a coupling disc 27 and a coupling rod 28.
  • a rotation of the crank wheel 24 about the axis of rotation 25 causes a reciprocating motion of the coupling disc 27 corresponding to the double arrow 36 and thus a reciprocating motion of the tool carrier 7 corresponding to the double arrow 37, wherein the kinematic design of the crank mechanism, the pivot angle of the back and determined swinging movement.
  • crank mechanism is mounted on a frame 38 with lateral bearing parts 16, which can be moved by means of the hydraulic cylinder piston units 13 (Fig.l) according to the double arrow 14 forward and backward.
  • the point of attack of a hydraulic cylinder piston unit 13 on the frame 38 is designated 39.
  • the number and the drive of the tool carriers are basically arbitrary within the scope of the invention. It is therefore conceivable, for example, for four or more tool carriers to be arranged next to one another and to be rotatable about an axis of rotation, with each tool carrier being driven by its own connecting rod or connecting rod, so that back and forth movement of all herschwenkende tool carrier ge ⁇ against each other is added. In the case of four tool carriers driven separately, this can be achieved in a simple manner by the crankshaft or connecting rod rods being offset by 90 ° on the crankshaft or on the crank wheel. With six tool carriers, the six crank or connecting rods would be offset by 60 ° on the crankshaft or on the crank wheel.

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Abstract

Bei einer Streckenvortriebsmaschine (1) umfassend einen ein Fahrwerk (3) aufweisenden Grundrahmen (2) sind wenigstens zwei um eine gemeinsame horizontale Schwenkachse (17) schwenkbar gelagerte walzenförmige Werkzeugträger (7,8) vorgesehen, die jeweils eine Mehrzahl von rollenden Schneidwerkzeugen (9) tragen und mit Hilfe einer Antriebseinrichtung zu einer hin- und herschwenkenden Bewegung (37) antreibbar sind, wobei die Werkzeugträger (7,8) an ihrem Umfang jeweils eine Mehrzahl von über einen Teilumfangsbereich (α) verteilt angeordneten rollenden Schneidwerkzeugen (9) tragen und wobei die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern (7,8) derart zusammenwirkt, dass jeweils zwei der wenigstens zwei Werkzeugträger (7,8) bei der hin- und herschwenkenden Bewegung zueinander gegensinnig verschwenkt werden, wobei die Schneidwerkzeuge (9) des einen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger (7) über einen Teilumfangsbereich (α) verteilt angeordnet sind, der zumindest am Umkehrpunkt der Schwenkbewegung zum Teilumfangsbereich (α), über den die Schneidwerkzeuge des anderen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger (8) verteilt angeordnet sind, in Umfangsrichtung versetzt ist.

Description

Streckenvortriebsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Streckenvortriebsmaschine umfassend einen ein Fahrwerk aufweisenden Grundrahmen und wenigstens einen um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagerten Werkzeugträger, der eine Mehrzahl von rollenden Schneidwerkzeugen trägt und mit Hilfe einer Antriebseinrichtung zu einer hin- und herschwenkenden Bewegung antreibbar ist.
Eine derartige Streckenvortriebsmaschine ist beispielsweise der EP 004832 A2 zu entnehmen. Eine ähnliche Maschine, bei der als Schneidwerkzeug jedoch lediglich ein einzelner Meißel vorgesehen ist, ist aus der US 4501448 A bekannt, wobei hier ein sogenannter Ripper-Miner vorliegt.
Rollende Schneidwerkzeuge, wie z.B. Diskenwerkzeuge werden für den Einsatz in besonders hartem Gestein verwendet. Meist arbeiten Diskenwerkzeuge nach dem Hinterschneidprinzip. Eine Maschine mit nach dem Hinterschneidprinzip arbeitenden Diskenwerkzeugen ist beispielsweise der AT 506502 A2 zu entnehmen. Diese Maschine weist ein an einem in vertikaler Richtung schwenkbaren Auslegerarm rotierbar gelagertes Schneidrad auf, wobei die Rotationsachse des Schneidrades quer zur Längsachse und quer zur Schwenkachse des Auslegerarms verläuft. Das Schneidrad umfasst einen scheibenartigen Werkzeugträger, der eine Vielzahl von Diskenwerkzeugen aufweist, von denen ein Großteil zur Sohle hin orientiert ist. Beim Schneidvorgang wird zuerst ein Einbruch an der Firste vorgenommen, worauf der Auslegerarm mit dem Schneidrad nach dem Hinterschneidprinzip zu Sohle abwärts schneidet. Nachteilig bei der in der AT 506502 A2 beschriebenen Maschine sowie auch bei der in der EP 004832 A2 beschriebenen Maschine ist, dass ein kontinuierliches Vortreiben der Strecke nicht möglich ist. Vielmehr wird bei einem Schneidvorgang beim Überstreichen der Ortsbrust eine der Einbruchtiefe entsprechende Gesteinschicht abgetragen und der die Schneidwerkzeuge tragende Auslegerarm muss anschließend wieder in die ursprüngliche Position verschwenkt werden, um in der Folge einen weiteren Schneidvorgang durchzuführen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Streckenvortriebsmaschine für den Hartgesteinseinsatz zu schaffen, die für niedrige Streckenprofile geeignet ist und mit der ein kontinuierlicher Vortrieb ermöglicht wird. Insbesondere soll dabei ein vollflächiger Schneidbetrieb über die gesamte Profilbreite und Profilhöhe gelingen ohne dass verbleibende Gesteinsrippen nachzuschneiden sind. Die Streckenvortriebsmaschine soll darüber hinaus rechteckige Streckenprofile schneiden können ohne dass hierfür Nachschneidvorgänge erforderlich sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Streckenvortriebsmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß im Wesentlichen derart weitergebildet, dass wenigstens zwei walzenförmige Werkzeugträger um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar gelagert sind, die an ihrem Umfang jeweils eine Mehrzahl von über einen Teilumfangsbereich verteilt angeordneten rollenden Schneidwerkzeugen tragen, und dass die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern derart zusammenwirkt, dass jeweils zwei der wenigstens zwei Werkzeugträger bei der hin- und herschwenkenden Bewegung zueinander gegensinnig verschwenkt werden, wobei die Schneidwerkzeuge des ei¬ nen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger über einen Teilumfangsbereich verteilt angeordnet sind, der zumindest am Umkehrpunkt der Schwenkbewegung zum Teilumfangsbereich, über den die Schneidwerkzeuge des anderen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger verteilt angeordnet sind, in Umfangsrichtung versetzt ist. Erfindungsgemäß sind somit mehrere Schneidwalzen nebeneinander angeordnet, wobei sich die Schneidwalzen insgesamt insbesondere über die gesamte Profilbreite erstrecken, sodass ein vollflächiger Schneidbetrieb gelingt. Abweichend von bekannten, mit Schneidwal- zen ausgestatteten Streckenvortriebsmaschinen erfolgt der Antrieb erfindungsgemäß nicht im Sinne einer Rotation der Schneidwalzen mit einer Vielzahl von Umdrehungen, sondern derart, dass sich eine hin- und herschwenkende Bewegung ergibt. Die Schwenkachse der hin- und herschwenkenden Bewe- gung entspricht dabei der Längsachse der Schneidwalzen, wobei die Schwenkachsen der einzelnen Schneidwalzen insbesondere miteinander fluchten bzw. eine gemeinsame Schwenkachse vorgesehen ist. Die Schwenkachse verläuft dabei horizontal, und zwar quer, insbesondere senkrecht zur aschi- nenlängsrichtung . Die Schneidwalzen werden abwechselnd um einen bestimmten Schwenkwinkel in die eine Schwenkrichtung und in die andere Schwenkrichtung gedreht, wobei wesentlich ist, dass die wenigstens zwei Werkzeugträger bei der hin- und herschwenkenden Bewegung zumindest über einen Teil der Schwenkbewegung zueinander gegensinnig verschwenkt werden. Auf Grund der gegensinnigen Verschwenkung ergibt sich ein Ausgleich der Reaktionskräfte, sodass die Laufruhe erhöht und die Schneidleistung verbessert wird sowie die erforderliche Verspannung der Streckenvortriebsmaschine leichter zu bewerkstelligen ist.
Der Teilumfangsbereich, über den die Schneidwerkzeuge ver¬ teilt am Umfang der Werkzeugträger angeordnet sind, und der Schwenkwinkel der Werkzeugträger sind bevorzugt derart gewählt, dass die Schneidwerkzeuge insgesamt im Streckenprofilquerschnitt gesehen, d.h. in Richtung der Schwenkachse gesehen, einen Winkelbereich von 180° überstreichen. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Teilumfangsbereich, über den die Schneidwerkzeuge am jeweiligen Werkzeugträger verteilt angeordnet sind, über einen Zentriwinkel von wenigstens 90° erstreckt. Dabei wirkt die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern bevorzugt derart zusammen, dass die Werkzeugträger in jede Schwenkrichtung um wenigstens 100° verschwenkt werden.
Eine symmetrische Ausbildung gelingt in einfacher Weise dadurch, dass ein zentraler Werkzeugträger zwischen zwei äußeren Werkzeugträgern angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern derart zusammenwirkt, dass die zwei äußeren Werkzeugträger zu synchroner hin- und herschwenkender Bewegung antreibbar und zum zentralen Werkzeugträger gegensinnig verschwenkbar sind. Um einen Ausgleich der Reaktionskräfte zu erzielen ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Breite der äußeren Werkzeugträger etwa der Hälfte des zentralen Werkzeugträgers entspricht.
Die hin- und herschwenkende Bewegung kann am einfachsten dadurch erreicht werden, dass die Antriebseinrichtung wenigstens einen Kurbeltrieb umfasst. Ein Kurbeltrieb ermöglicht es mit einer einfachen Konstruktion eine Rotationsbewegung in eine oszillierende Antriebsbewegung umzusetzen. Der Kurbeltrieb umfasst dabei in der Regel eine Kurbelwelle oder ein Kurbelrad, an dem exzentrisch eine Mehrzahl von Pleuel- oder Kurbelstangen angreifen, die ihrerseits unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Koppelmitteln exzentrisch an den Werkzeugträgern angreifen. Um die gegen- sinnige Schwenkbewegung der Werkzeugträger zu erzielen, greifen die Pleuel- oder Kurbelstangen in einfacher Weise um den geeigneten Winkel versetzt exzentrisch an der Kur¬ belwelle oder dem Kurbelrad an.
Wenn die Kurbelwelle oder das Kurbelrad des Kurbeltriebs in einiger Entfernung von den Werkzeugträgern angeordnet ist, ist ein relativ großer Platzbedarf für die entsprechend langbauende Pleuel- oder Kurbelstange erforderlich, wobei es darüber hinaus zu einem ungünstigen Kraftfluss kommen kann. Um diesen Nachteilen abzuhelfen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Pleuel- bzw. Kurbelstangen des Kurbeltriebes jeweils an einer schwenkbar gelagerten Koppelscheibe exzentrisch angreifen und dass jeder Pleuel- bzw. Kurbel- Stange eine Koppelstange zugeordnet ist, die sowohl an der Koppelscheibe als auch am Werkzeugträger exzentrisch an¬ greift. Die Pleuel- bzw. Kurbelstangen sind somit jeweils unter Vermittlung einer Koppelstange mit dem Werkzeugträger verbunden, wobei hier eine besonders günstige Kinematik und eine Reduktion des Platzbedarfs erreicht werden kann. Insbesondere kann die Angriffsstelle der Koppelstange und die Angriffsstelle der Kurbelstange an der Koppelscheibe in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Um die Schneidleistung insbesondere bei hartem Gestein zu erhöhen und um insbesondere auch bei einem harten Gestein mit einer Würfeldruckfestigkeit von 150 - 300 MPa hohe Vortriebsleistungen zu erzielen, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass die Schneidwerkzeuge Diskenpakete umfas- sen, die jeweils in einem starr am Werkzeugträger befestigten Lager drehbar gelagert sind. Solche Diskenpakete kommen beispielsweise auch bei sogenannten Raise-Borern zum Einsatz, wobei bei solchen Schneidwerkzeugen die Schneidkanten der Disken derart knapp aneinander angeordnet werden können, dass sich äußerst geringe Schneidlinienabstände zwischen den einzelnen Schneidringen ergeben und damit eine höhere Schneidleistung auch bei Hartgestein erzielbar ist. Insbesondere ist ein Schneidlinienabstand von max. 50 mm erzielbar. Wenn, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung entspricht, die Diskenpakete an ihrem Umfang eine Vielzahl von bevorzugt in Umfangsrichtung verlaufenden Reihen angeordneten Schneideinsätzen tragen, wird die Schneidleistung noch weiter erhöht, wobei die insbesondere von Hartmetalleinsätzen gebildeten Schneideinsätze das Gestein auf Grund der im Wesentlichen senkrecht zur Ortsbrust eingebrachten Schneidkräfte brechen. Alternativ können an Stelle von Diskenpaketen auch einfache Walzen vorgesehen sein, die an ihrem Umfang eine Vielzahl von Schneideinsätzen tragen.
Für die drehbare Lagerung der Diskenpakete bzw. Walzen am Werkzeugträger ist ein Lager erforderlich, das einen entsprechenden Platzbedarf, insbesondere in axialer Richtung der Werkzeugträger aufweist, so dass die Schneidkanten oder -einsätze der Diskenpakete bzw. Walzen nicht bis ganz an die Ränder der Werkzeugträger zur Wirkung gelangen können und dies insbesondere dann, wenn Rotationsachsen der Diskenpakete bzw. Walzen parallel zur Rotationsachse der Werk- zeugträger verlaufen. Um diesem Umstand abzuhelfen, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass an den Werkzeugträ¬ gern jeweils eine Mehrzahl von Diskenpaketen mit parallel zur Rotationsachse des Werkzeugträgers verlaufender Rotationsachse und eine Mehrzahl von Diskenpaketen mit zur Rota- tionsachse des Werkzeugträgers geneigt verlaufender Rotationsachse vorgesehen sind. Die eine geneigte Rotationsachse aufweisenden Diskenpakete können dabei an den Rändern der Werkzeugträger angeordnet und zum jeweiligen Rand hin ge- neigt sein. Diese Diskenträger sind somit schräg nach außen angestellt, damit der erforderliche Freischnitt bei den einzelnen Werkzeugträgern gegeben ist. Eine optimierte Geometrie kann hierbei dahingehend erzielt werden, dass die eine geneigte Rotationsachse aufweisenden Diskenpakete eine kegelstumpfförmige Umfangs- oder Hüllfläche aufweisen.
Um die Schneidlinienabstände zu reduzieren und mit Sicherheit das Verbleiben von Gesteinsrippen auszuschließen, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass die Diskenpakete in mehreren in Richtung der Rotationsachse der Werkzeugträger verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die Diskenpakete einer Reihe zu den Diskenpaketen einer benachbarten parallelen Reihe in Richtung der Rotationsachse des Werkzeugträgers versetzt angeordnet sind.
Mit Vorteil sind die Werkzeugträger in Maschinenlängsrichtung relativ zum Grundrahmen verschiebbar geführt. Der Verschiebeantrieb wird dabei bevorzugt von hydraulischen Zy- linderkolbenaggregaten gebildet. Mit Hilfe des Verschiebeantriebs können die Werkzeugträger kontinuierlich nach vorne geschoben werden und auf diese Art und Weise ein kontinuierlicher Vortrieb gewährleistet werden. Insbesondere werden die walzenförmigen Werkzeugträger hierbei gleichzei- tig und gemeinsam in Maschinenlängsrichtung verschoben.
Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn der Durchmesser der Werkzeugträger samt den Schneidwerkzeugen der Streckenprofilhöhe entspricht. Dadurch wird erreicht, dass die Schneidwerkzeuge die Ortsbrust über die gesamte Streckenprofilhöhe bearbeiten ohne dass es hierfür erforderlich ist, die Werkzeugträger an einem in Höhenrichtung verschwenkbaren Auslegerarm oder dgl. anzuordnen. Die Werk- zeugträger sind somit in diesem Fall nicht relativ zum Grundrahmen in Höhenrichtung verlagerbar.
Um die hohen Schneidkräfte sicher aufnehmen zu können, sieht eine weitere bevorzugte Ausbildung vor, dass der Grundrahmen gegen die Firste und ggf. die Sohle ausfahrbare Stempel aufweist, um die Streckenvortriebsmaschine innerhalb der Strecke zu verspannen. Die Stempel sind bevorzugt im hinteren Bereich des Grundrahmens angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigt Fig.l eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Streckenvortriebsmaschine, Fig.2 eine Ansicht der Streckenvortriebsmaschine von vorne, Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Antriebs, Fig.4 eine Detailansicht des Antriebs, Fig.5 eine Darstellung der Schneidwerkzeuge von vorne und Fig.6a und 6b eine Darstellung der Schneidwerkzeuge von der Seite in zwei unterschiedlichen Schwenkpositionen.
In Fig. 1 ist eine Streckenvortriebsmaschine 1 dargestellt, die einen Grundrahmen 2 mit einem Raupenfahrwerk 3 aufweist. Eine nachlaufende Einheit ist mit 4 bezeichnet und weist unter anderem ein mit 5 schematisch angedeutetes Energieaggregat und ein eigenes Raupenfahrwerk 15 auf. Die Schneidvorrichtung ist allgemein mit 6 bezeichnet und besteht aus einer Mehrzahl von walzenartigen Werkzeugträgern 7,8 (Fig.4-6), die eine Vielzahl von Diskenpaketen 9 tragen. Der Schneidvorrichtung 6 ist eine nicht dargestellte Ladeeinrichtung zugeordnet, die das abgeschrämte Gestein aufsammelt und an einen mittig angeordneten, sich in Ma- schinenlängsrichtung erstreckenden Förderer übergibt. Der Förderer ist im hinteren Bereich, in dem er von der nachlaufenden Einheit 5 nach hinten vorsteht, als Schwenkförderer 10 ausgebildet. Im hinteren Endbereich des Grundrahmens 2 ist eine Abstützeinheit 11 angeordnet, die in Richtung zur Firste und ggf. zur Sohle ausfahrbare Stempel 12 auf¬ weist, um die Streckenvortriebsmaschine 1 zwischen Firste und Sohle zu verspannen. An der Abstützeinheit 11 stützen sich hydraulische Zylinderkolbenaggregate 13 ab, die dazu dienen, die Schneidvorrichtung 6 in Richtung des Doppel- pfeils 14 nach vor und zurück zu bewegen. Der verschiebliche Rahmen 38 weist zwei seitliche Lagerteile 16 auf, die der drehbaren Lagerung der Werkzeugträger 7,8 und der Lagerung der Koppelscheiben 27 dienen. In der Vorderansicht gemäß Fig.2 sind nun die Werkzeugträger ersichtlich, wobei zwei äußere Werkzeugträger 7 und ein dazwischen angeordneter, zentraler Werkzeugträger 8 vorgesehen sind. Die Diskenpakete 9 sind am Umfang der Werkzeug¬ träger 7,8 befestigt, wobei die Diskenpakete jeweils ledig- lieh in einem sich über einen Zentriwinkel cc erstreckenden Umfangbereich der Werkzeugträger angeordnet sind, wie sich besonders deutlich auch in den Fig. 4, 6a und 6b erkennen lässt. Der Winkel α beträgt bevorzugt mindestens 90°, insbesondere 100° - 150°. Die Rotationsachse der walzenartigen Werkzeugträger ist mit 17 bezeichnet, wobei die Diskenpake¬ te bevorzugt in zur Rotationsachse 17 parallelen Reihen angeordnet sind. Jeder Werkzeugträger 7,8 trägt Diskenpake¬ te 9a, deren Rotationsachse 18 parallel zur Rotationsachse 17 der Werkzeugträger 7,8 verläuft, und Diskenpakete 9b, 9c, deren Rotationsachse 19 geneigt zur Rotationsachse 17 der Werkzeugträger 7,8 verläuft. Dabei sind die Diskenpakete 9b jeweils schräg nach innen gerichtet und die Diskenpakete 9c schräg nach außen. Eine Detailansicht des Werkzeugträgers 7 ist in Fig.5 dargestellt, wobei Fig.5 eine alternative Ausbildung des Werkzeugträgers 7 zeigt, bei der die Diskenpakete 9 anders am Werkzeugträger 7 angeordnet sind als bei der Ausbildung gemäß den Fig. 1 und 2. Jedes Diskenpaket 9 ist in einem starren Lagerbauteil 20 um die Rotationsachse 18 bzw. 19 frei drehbar gehalten. Jedes Diskenpaket 9 weist eine Mehrzahl von parallelen kreisförmigen Schneidkanten 21 auf, die ggf. an ihrem Umfang mit vorstehenden Schneideinsätzen versehen sein können. Die Diskenpakete sind dabei so am Umfang des Werkzeugträgers 7 angeordnet, dass die sich auf Grund der Schneidkanten 21 ergebenden Schneidlinien 22 möglichst gleichmäßig über die gesamte Breite a des Werkzeugträgers 7 verteilt sind, wobei sich ein möglichst geringer Schneidli- nienabstand von bevorzugt kleiner als 50mm ergeben soll. Auf Grund der schräg nach außen und schräg nach innen gerichteten Diskenpakete 9b und 9c ist es möglich, die Schneidkanten 21 auch außerhalb der Breite a des Werkzeug- trägers 7 zur Wirkung gelangen zu lassen. Damit wird erreicht, dass zwischen benachbarten Werkzeugträgern 7,8, die nicht beliebig nah aneinander positioniert werden können, bei den Schneidlinien 22 keine Lücke entsteht und beim Schneiden damit keine Gesteinsrippe verbleibt. Vielmehr wird über die gesamte Breite des Schneidwerkzeugs 6 ein gleichmäßiger Abstand zwischen den einzelnen Schneidlinien 22 erreicht und insbesondere beträgt der Abstand zwischen den Schneidlinien 22 an keiner Stelle mehr als 50 mm. Der Antrieb der Werkzeugträger 7,8 wird nun anhand der Fig. 3, 4 und 6 erläutert. In Fig.3 sind die äußeren Werkzeugträger wiederum mit 7 und der dazwischen liegende zentrale Werkzeugträger wiederum mit 8 bezeichnet. Die Werkzeugträ- - li ger 7,8 werden so angetrieben, dass sich eine hin- und herschwenkende Bewegung ergibt, wobei die äußeren Werkzeugträger zum zentralen Werkzeugträger gegensinnig verschwenkt werden. Die hin- und herschwenkende Bewegung wird mit Hilfe eines Kurbeltriebes erreicht, dessen Kurbelwelle in Fig. 3 mit 23 bezeichnet ist. Die Pleuel- bzw. Kurbelstangen 24 und 25 greifen um 180° versetzt an der Kurbelstange an, zu welchem Zweck sich die die Hubzapfen mit dem Wellenzapfen verbindenden Kurbelwangen 26 in zueinander entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Für den Antrieb der äußeren Werkzeugträger 7 ist jeweils eine Pleuel- bzw. Kurbelstange 24 vorgesehen. Für den im Wesentlichen doppelt so breiten zentralen Werkzeugträger 8 sind zwei Pleuel- bzw. Kurbelstangen 25 vorgesehen. Die Pleuel- bzw. Kurbelstangen 24,25 greifen bei 32 exzentrisch an Koppelscheiben 27 an, die um eine gemeinsame Rotationsachse 28 drehbar an dem verschiebbaren Rahmen 38 gelagert sind. Die Koppelscheiben weisen exzentrische Lagerstellen 31 für die Koppelstangen 29 und 30 auf. Die Koppelstangen 29, 30 übertragen die hin- und herschwenkende Bewegung der Koppelscheiben 27 auf die Werkzeugträger 7,8, wobei die Werkzeugträger 7 jeweils eine exzentrische Lagerstelle 33 für die Koppelstangen 29 und der Werkzeugträger 8 zwei exzentrische Lagerstellen für die Koppelstangen 30 aufweisen. Die Zwischenschaltung der Kop- pelscheiben 27 und der Koppelstangen 29,30 erlaubt es, den Angriffspunkt und die Angriffsrichtung des Kurbeltriebes an den Werkzeugträgern zu optimieren, und es gelingt dadurch insbesondere die tangentiale Komponente der Angriffskraft an den Werkzeugträgern zu maximieren.
Fig.4 zeigt lediglich einen der beiden äußeren Werkzeugträ¬ ger 7 samt dem zugehörigen Teil des Antriebes im Detail. Der Antrieb ist hier in einer alternativen Ausbildung dar- gestellt, wobei an Stelle einer Kurbelwelle ein Kurbelrad 34 zum Einsatz gelangt. Am Kurbelrad 34 greift eine Pleuelbzw. Kurbelstange 24 exzentrisch an, die unter Zwischenschaltung einer Koppelscheibe 27 und einer Koppelstange 28 wiederum mit dem Werkzeugträger 7 verbunden ist. Eine Rotation des Kurbelrades 24 um die Rotationsachse 25 bewirkt eine Hin- und Herbewegung der Koppelscheibe 27 entsprechend dem Doppelpfeil 36 und damit eine hin- und herschwenkende Bewegung des Werkzeugträgers 7 entsprechend dem Doppelpfeil 37, wobei die kinematische Auslegung des Kurbeltriebes den Schwenkwinkel der hin- und herschwenkenden Bewegung bestimmt .
In Fig. 4 ist weiters ersichtlich, dass der Kurbeltrieb an einem Rahmen 38 mit seitlichen Lagerteilen 16 gelagert ist, der mit Hilfe der hydraulischen Zylinderkolbenaggregate 13 (Fig.l) entsprechend dem Doppelpfeil 14 nach vorne und nach hinten verschoben werden kann. Die Angriffsstelle eines hydraulischen Zylinderkolbenaggregates 13 am Rahmen 38 ist mit 39 bezeichnet.
Aus dem Vergleich der Position des Werkzeugträgers 7 in den Fig. 6a und 6b ist ein bevorzugter Schwenkbereich von ß von ca. 100° ersichtlich. In Fig.6a ist der Werkzeugträger 7 am oberen Umkehrpunkt und in Fig.6b am unteren Umkehrpunkt der hin- und herschwenkenden Bewegung dargestellt.
Die Anzahl und der Antrieb der Werkzeugträger sind im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. So ist es bei- spielsweise denkbar, dass vier oder mehr Werkzeugträger nebeneinander angeordnet und um eine Rotationsachse drehbar gelagert sind, wobei jeder Werkzeugträger von einer eigenen Kurbelstange oder Koppelstange angetrieben wird, sodass die hin- und herschwenkende Bewegung aller Werkzeugträger ge¬ geneinander versetzt ist. Dies kann bei vier gesondert an¬ getriebenen Werkzeugträgern in einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden, dass die jeweiligen Kurbel- bzw. Pleu- elstangen um 90° versetzt an der Kurbelwelle oder am Kurbelrad angreifen. Bei sechs Werkzeugträgern würden die sechs Kurbel- bzw. Pleuelstangen um 60° versetzt an der Kurbelwelle oder am Kurbelrad angreifen.

Claims

Patentansprüche :
1. Streckenvortriebsmaschine umfassend einen ein Fahrwerk (3) aufweisenden Grundrahmen (2) und wenigstens einen um eine horizontale Schwenkachse (17) schwenkbar gelagerten Werkzeugträger (7,8), der eine Mehrzahl von rollenden Schneidwerkzeugen (9) trägt und mit Hilfe einer Antriebseinrichtung zu einer hin- und herschwenkenden Bewegung antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei walzenförmige Werkzeugträger (7,8) um eine gemeinsame Schwenkachse (17) schwenkbar gelagert sind, die an ihrem Umfang jeweils eine Mehrzahl von über einen Teilumfangsbe- reich (a) verteilt angeordneten rollenden Schneidwerkzeugen (9) tragen, und dass die Antriebseinrichtung mit den Werk- zeugträgern (7,8) derart zusammenwirkt, dass jeweils zwei der wenigstens zwei Werkzeugträger (7,8) bei der hin- und herschwenkenden Bewegung über wenigstens einen Teil der Schwenkbewegung zueinander gegensinnig verschwenkt werden, wobei die Schneidwerkzeuge (9) des einen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger (7) über einen Teilumfangsbe- reich (a) verteilt angeordnet sind, der zumindest am Umkehrpunkt der Schwenkbewegung zum Teilumfangsbereich (α) , über den die Schneidwerkzeuge (9) des anderen der gegensinnig verschwenkten Werkzeugträger (8) verteilt angeordnet sind, in Umfangsrichtung versetzt ist.
2. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilumfangsbereich (α) , über den die Schneidwerkzeuge (9) am jeweiligen Werkzeugträger (7,8) verteilt angeordnet sind, sich über einen Zentriwinkel von wenigstens 90° erstreckt.
3. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern derart zusammenwirkt, dass die Werkzeugträger in jede Schwenkrichtung um wenigstens 100° ver- schwenkt werden.
4. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Werkzeugträger (8) zwischen zwei äußeren Werkzeugträgern (7) angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung mit den Werkzeugträgern (7,8) derart zusammenwirkt, dass die zwei äußeren Werkzeugträger (7) zu synchroner hin- und herschwenkender Bewegung antreibbar und zum zentralen Werkzeugträger (8) gegensinnig verschwenkbar sind.
5. Streckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung wenigstens einen Kurbeltrieb umfasst.
6. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kurbeln (24,25) des Kurbeltriebes jeweils an einer schwenkbar gelagerten Koppelscheibe (27) exzentrisch angreifen und dass jeder Kurbel (24,25) eine Koppelstange (29,30) zugeordnet ist, die sowohl an der Kop- pelscheibe (27) als auch am Werkzeugträger (7,8) exzentrisch angreift.
7. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsstelle (31) der Koppel- Stange (29,30) und die Angriffsstelle (32) der Kurbel (24,25) an der Koppelscheibe (27) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
8. Streckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwerkzeuge Diskenpakete (9) umfassen, die jeweils in einem starr am Werkzeugträger (7,8) befestigten Lager (20) drehbar gela- gert sind.
9. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskenpakete (9) an ihrem Umfang eine Vielzahl von bevorzugt in Umfangsrichtung verlaufenden Reihen angeordneten Schneideinsätzen tragen.
10. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskenpakete (9) in mehre¬ ren in Richtung der Rotationsachse (17) der Werkzeugträger (7,8) verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die Dis¬ kenpakete (9) einer Reihe zu den Diskenpaketen (9) einer benachbarten parallelen Reihe in Richtung der Rotationsachse (17) des Werkzeugträgers versetzt angeordnet sind.
11. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Werkzeugträgern (7,8) jeweils eine Mehrzahl von Diskenpaketen (9a) mit parallel zur Rotationsachse (17) des Werkzeugträgers (7,8) verlau¬ fender Rotationsachse (18) und eine Mehrzahl von Diskenpa- keten (9b, 9c) mit zur Rotationsachse (17) des Werkzeugträ¬ gers (7,8) geneigt verlaufender Rotationsachse (19) vorge¬ sehen sind.
12. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine geneigte Rotationsachse (19) aufweisenden Diskenpakete (9a, 9b) eine kegelstumpfförmige Umfangs- oder Hüllfläche aufweisen.
13. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eine geneigte Rotationsachse (19) aufweisenden Diskenpakete (9a, 9b) an den Rändern der Werkzeugträger (7,8) angeordnet sind und zum jeweiligen Rand hin geneigt sind.
14. Streckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugträger (7,8) in Maschinenlängsrichtung relativ zum Grundrahmen (2) verschiebbar geführt sind.
15. Streckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Werkzeugträger (7,8) samt den Schneidwerkzeugen (9) der Streckenprofilhöhe entspricht.
16. Streckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Bereich des Grundrahmens (2) gegen die Firste und ggf. gegen die Sohle ausfahrbare Stempel (12) angeordnet sind.
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