WO2017125127A1 - Vortriebs- und lademaschine und verfahren zum abbau von gestein - Google Patents

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WO2017125127A1
WO2017125127A1 PCT/EP2016/050925 EP2016050925W WO2017125127A1 WO 2017125127 A1 WO2017125127 A1 WO 2017125127A1 EP 2016050925 W EP2016050925 W EP 2016050925W WO 2017125127 A1 WO2017125127 A1 WO 2017125127A1
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propulsion
rock
loading machine
blade
loading
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PCT/EP2016/050925
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Hans-Dieter Olthaus
Guido JAHNKE
Christoph KUCHINKE
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Hazemag & Epr Gmbh
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    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
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    • E21F13/06—Transport of mined material at or adjacent to the working face
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/34—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
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    • E02F3/40—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets
    • E02F3/407—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with ejecting or other unloading device
    • E02F3/4075—Dump doors; Control thereof
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    • E21B7/025—Rock drills, i.e. jumbo drills
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E21D9/106—Making by using boring or cutting machines with percussive tools, e.g. pick-hammers
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    • 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
    • E21D9/12—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
    • E21D9/126—Loading devices or installations

Definitions

  • the invention relates to a propulsion and loading machine with a chassis, an adjustable boom, to which a cultivation implement is exchangeably attached, a loading table, which is arranged on a front portion of the chassis and designed to receive mined rock, and a conveyor, which is centered on the chassis of the loading table at the front area extends to a rear area and is designed for conveying the mined rock to the rear area, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for mining of rock with a propulsion and loading machine, in which with at least one cultivation implement, which is changeably attached to an adjustable boom of the propulsion and loading machine, rock is mined, the mined rock is picked up by a loading table , which is arranged on a front region of the chassis of the propulsion and loading machine, and the mined rock is conveyed from the loading table by means of a conveyor via the chassis to a rear region of the chassis, according to the preamble of claim 12.
  • a generic propulsion and loading machine is known from DE 195 22 228 C2.
  • a cantilever arm which is formed from a plurality of support arms, which are connected in a row via pivot joints.
  • On the boom of this machine are as hydraulic attachments a hydraulic hammer and a backhoe, also called devisiges charging system arranged.
  • the backhoe has a direction of the landing gear of the machine receiving area.
  • mined rock material can be pushed from a working face to a loading table at the front of the landing gear.
  • rock material can only be transported to the loading table in limited quantities.
  • When moving larger quantities of rock there is the problem that the rock material laterally passes by the bucket or falls out of the receiving area of the backhoe. Complete removal of the mined rock material with such a backhoe is therefore hardly possible.
  • the invention is based on the invention of specifying a propulsion and loading machine and an associated method, with which a particularly efficient operation is made possible.
  • the propulsion and loading machine is characterized in that a cantilever arm has a parallelogram arrangement of levers, wherein at least a first hydraulic cylinder for horizontal adjustment and at least a second hydraulic cylinder are provided for vertical adjustment, and that at least one arcuate support arm is articulated to the parallelogram, wherein a distal end of the support arm, the attachment is attached.
  • a basic idea of the invention is to distribute the movement functionality of the extension arm to different assemblies.
  • the parallelogram arrangement of levers can be adjusted substantially horizontally via a first hydraulic cylinder.
  • the horizontal adjustment has no or only a relatively small influence on the other orientation of the attachment.
  • a vertical adjustment of the cultivation implement is achieved by an arcuate support arm, which is articulated to the parallelogram.
  • the arcuate support arm can be adjusted so that a substantially vertical adjustment of the cultivation implement is achieved regardless of the position of the other assemblies of the boom.
  • the propulsion and loading machine according to the invention is advantageously further developed in that a cultivation implement is designed as a blade with upward and away from the landing gear blade opening for receiving degraded rock, that the blade has at least a first blade portion and a second blade portion, which for forming a downwardly directed ejection opening are hinged together, and that the cantilever arm is designed for positioning and unfolding the blade over the loading table.
  • One advantage is to provide a blade with upwardly directed blade opening, as is known for wheel loaders.
  • a blade which is also referred to as a high-bucket
  • relatively large quantities of rock can be reliably absorbed.
  • the rock may have been solved by the excavator bucket itself or by a previous separate dissolution process, such as a blast or a removal by an attached hydraulic breaker or a mounted tiller.
  • the term "growing implement” is to be understood broadly within the meaning of the invention, and includes picking up of dissolved rock, regardless of how the rock has been released, but also other devices which serve for example for applying shotcrete.
  • the blade has at least two blade parts, which are hinged together in an upper region.
  • a first operating and receiving position the two blade parts are folded and form a closed blade bottom.
  • the filled bucket can be moved in this first closed operating position with the boom over the loading table.
  • a folding of the two blade parts can then take place, so that a downwardly directed ejection opening is formed on the blade.
  • the bucket may also be referred to as a flip-top bucket and under-hook loading system.
  • mined rock can be picked up very quickly and reliably by the propulsion and loading machine and transported away from the working face.
  • the complex clean loading of working face and joints can be omitted in the propulsion and loading machine according to the invention or at least reduced to a very considerable extent.
  • the machine according to the invention is intended in particular for operation in narrow tunnels and mine routes, preferably for driving on for driving on routes or for the construction of lines in regrowth, by mountain pressure inquillendem mountains.
  • a preferred embodiment of the propulsion and loading machine is that at one end of the cantilever arm, a pivoting device is arranged for pivoting parallel to the vertical axis of the cultivation implement.
  • the pivoting device compensates automatically for the pivoting of the boom by a hydraulic synchronization kinematics, the transverse movements, so that a parallel attitude of the cultivation tool is ensured. This is especially important when drilling the blast holes.
  • the attachment ear device In an extended operating position, can preferably be held parallel to the working face.
  • the pivoting device may have one or more horizontally directed pivoting cylinders for pivoting.
  • a particularly compact design of the cantilever arm is achieved according to a development of the invention in that the cantilever arm has a parallelogram arrangement of levers.
  • the parallelogram can be combined with a toggle lever assembly. It is also possible to provide several parallelogram mechanisms one behind the other so that a concertina-like folding of the extension arm can also be achieved.
  • a further improvement is achieved according to an embodiment of the invention in that the cantilever arm is rotatably mounted about a substantially vertical axis of rotation on the chassis.
  • the working range of the boom and thus the cultivation implement is increased.
  • it is particularly advantageous that in a central region of the chassis a turret is arranged, which is designed for rotatable mounting of the cantilever arm.
  • a turret is arranged, which is designed for rotatable mounting of the cantilever arm.
  • a particularly stable rotational connection between the boom and the chassis is achieved.
  • a passage for material and equipment may be provided in a side area.
  • a still compact machine structure is achieved according to an embodiment of the invention in that the conveyor is passed under the turret.
  • the turret with its base represents, so to speak, a bridge over a conveyor belt of the conveyor.
  • a quick-change device is arranged at a distal end of the cantilever arm, with which the cultivation implements are detachably connected to the cantilever arm.
  • the quick-change device has elements for rapid mechanical coupling, such as hydraulically adjustable locking bolts.
  • the quick-change device can also have electrical and hydraulic connection elements, which enable a quick release and connection of electrical or hydraulic lines.
  • the loading table at the front of the chassis can be a substantially rigid plate-shaped element.
  • a preferred embodiment of the invention is that the loading table is adjustable in its inclination.
  • the loading table can be adjusted from a downwardly inclined operating position into a substantially horizontal or an obliquely upward second operating position when the blade is folded over the loading table and the rock is emptied onto the loading table.
  • a further improvement in the removal of the mined rock is achieved according to an embodiment of the invention in that the loading table has on its upper side at least one conveying element with which mined rock on the loading table can be conveyed to a conveyor.
  • Conveying elements may preferably be pivotable slides, rotating disks or stars or other feeding elements, which actively conduct excavated rock on the loading table of the conveyor.
  • the conveyor for conveying the mined rock to the rear of the landing gear may preferably be any continuous conveyor, in particular a chain or belt conveyor.
  • the conveying device comprises a scraper chain conveyor.
  • a chain conveyor is provided with web-shaped driving elements.
  • the conveyor has an ejection device in the rear region for discharging the mined rock to a transport device.
  • the ejection device can be arranged in particular at a raised point on the chassis. This makes it possible to arrange, for example, a dump truck, a lorry, a conveyor belt or other transport element under the ejection device.
  • the mined rock can fall directly into the transport device and then be transported away.
  • the ejection device is height adjustable.
  • the method according to the invention is characterized in that the cantilever arm has a parallelogram arrangement of levers, wherein the parallelogram arrangement is adjusted by at least one first hydraulic cylinder in a substantially horizontal direction, and that at least one arcuate support arm is articulated to the parallelogram assembly and by means of at least one second hydraulic cylinder is adjusted in a substantially vertical direction, wherein at a distal end of the support arm, the cultivation implement is mounted.
  • the parallelogram arrangement preferably consists of two substantially vertically directed levers and two substantially horizontally oriented levers, which are each connected in an articulated manner in several corner areas. Also, a plurality of such parallelograms of four levers may be arranged side by side to form the parallelogram arrangement.
  • the first hydraulic cylinder is arranged on the one hand in a lower corner region of the parallelogram arrangement and on the other hand on an opposite vertical lever for a substantially horizontal adjustment.
  • the second hydraulic cylinder is preferably articulated on the one hand to an upper corner region of the parallelogram arrangement and on the other hand to a short end portion of the arcuate support arm for its vertical adjustment.
  • the second hydraulic cylinder is preferably directed so that it acts substantially perpendicular to the associated end portion of the support arm.
  • the invention is thereby developed further preferably, so that a bucket is used as an attachment working device, which is designed with a blade opening directed upwards and away from the chassis and has at least a first blade part and a second blade part, which form a downward direction Ejection port are hinged together, and that the mined rock is received in the blade, that the blade is moved with the mined rock by means of the cantilever arm in a position above the loading table and that by unfolding the blade, the mined rock through the discharge opening downwards is delivered to the loading table.
  • a bucket is used as an attachment working device, which is designed with a blade opening directed upwards and away from the chassis and has at least a first blade part and a second blade part, which form a downward direction Ejection port are hinged together, and that the mined rock is received in the blade, that the blade is moved with the mined rock by means of the cantilever arm in a position above the loading table and that by unfolding the blade, the mined rock through the discharge opening downwards is delivered to the loading table.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is that the mined rock is conveyed from the loading table by means of the conveyor to a rear region of the chassis and delivered to a transport device. With the conveyor so the mined rock from the front to the rear area is promoted on the chassis.
  • the tunneling and loading machine can also be used in narrow tunnels or mine routes.
  • the mined rock is transported away from the propulsion and loading machine by means of the transport device.
  • the transport device may be a dump truck or a rail-mounted transport vehicle or a continuous belt conveyor.
  • the propulsion while the rail device or the belt conveyor of the propulsion and loading machine can be tracked.
  • a rail device can also be provided a nach Kohlbare switch in which rail-bound transport vehicles can be redeployed for a final onward transport in randomlyrichtuing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first propulsion and loading machine according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of the propulsion and loading machine according to FIG. 1 with the attached attachment working device
  • FIG. 3 is a perspective view of another propulsion and loading machine according to the invention.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the operation of a tunneling and loading machine according to the invention underground
  • FIG. 5 shows a perspective view of a propulsion and loading machine according to the invention when receiving dissolved rock
  • FIG. 6 shows a perspective view of the propulsion and loading machine of FIG. 5 with the boom arm retracted, wherein a blade is arranged above a loading table;
  • FIG. 7 is a perspective view of the propulsion and loading machine according to the invention of FIG. 6 with the bucket open;
  • Fig. 8 a greatly reduced view of a propulsion and invention
  • FIG. 9 is a side view of a propulsion and loading machine according to the invention with lowered ejection device
  • Fig. 1 1 an enlarged view of the propulsion and loading machine of Figure 10 during the conversion of a growing implement.
  • Fig. 12 a side view of the propulsion and loading machine according to the invention with a mounted hydraulic hammer.
  • a propulsion and loading machine 10 according to the invention according to FIGS. 1 and 2 has a chassis 12 with lateral crawler trawlers 14. At a front portion of the chassis 12, a wedge-shaped loading table 40 is adjustable about a horizontal Swivel axle stored.
  • the loading table 40 has a central and recessed receiving area 42 for dissolved or removed rock material.
  • the conveyor 50 is formed in the illustrated embodiment as a circumferential scraper chain conveyor 52 with driver elements.
  • a cylindrical base 46 of a turret 44 is arranged centrally above the conveyor 50.
  • a rotary plate 47 is rotatably supported about a vertical axis of rotation via a rotary bearing.
  • a boom arm 20 is attached, which will be described in more detail below.
  • the extension arm 20 is pivotally mounted about the turret 44 about the vertical axis of rotation.
  • a cultivation implement 30 is replaceably mounted via a quick-change unit 29.
  • the cultivation implement 30 is formed according to FIG. 1 as a blade 32 with a blade opening 33 directed upwards and away from the chassis 12. At a leading edge of the blade 32 Abtragszähne 38 are arranged.
  • the blade 32 which may also be referred to as a flip-top or under-grip loading system, includes a first blade portion 34 connected to the quick-change unit 29.
  • a second blade part 35 is articulated hingedly to the first blade part 36 via an upper hinged joint 36.
  • the two blade parts 34, 35 are locked in a folded operating position, which is shown in Fig. 1.
  • rock material can be mined which was previously detached from a working face or is released directly from the blade 32 with the removal teeth 38.
  • the opening of the blade 32 can be done by the weight of the rock or motor.
  • a control station 16 is arranged for a machine operator.
  • this first side area and partly also in the middle area below the conveyor 50 one or more drive and supply units 18 are attached.
  • orders which may include the various engines, such as internal combustion engines, hydraulic pumps and hydraulic motors and electrical systems for the individual components of the propulsion and loading machine 10 according to the invention.
  • first side region opposite the second side region extends along the chassis 12, a free space 60 with a first displacement device 61 with a linear guide 62.
  • first linear guide 62 which extends from the front to the rear of the chassis 12, a transport carriage 64 is slidably mounted .
  • the transport carriage 64 is itself formed as a bar-shaped element with a second linear guide 65, in which via a guide shoe 67, a receiving plate 66 is mounted linearly displaceable.
  • a linear displacement of the transport carriage 64 and the receiving plate 66 can be done manually by hand or preferably via non-illustrated linear actuators.
  • a drill mount 31 is placed on the receiving plate 66 as a cultivation work tool 30.
  • the drill carriage 31 is adjustably mounted on a support 56, which can be coupled via an adapter plate 57 with the quick-change unit 29 on the boom 20.
  • the blade 32 is placed over the boom arm 20 on the plate-shaped loading part 40 and decoupled from the quick-change unit 29, as shown in Fig. 2.
  • the drill carriage 31 is moved via the displacement device 61 from the parking position shown in Fig. 1 with the beam-like transport carriage 64 in a cantilevered position in the region of the loading table 40.
  • the cantilever arm 20 is now actuated such that the quick-change unit 29 engages the adapter plate 57 on the carrier 56 of the drill carriage 31, so that the cantilever arm 20 is firmly connected to the drill carriage 31.
  • the cantilever arm 20 can be adjusted so that the drill carriage 31 can be brought into a working position, as shown in Fig. 2.
  • the drill carriage 31 can then be returned to the parking position to again attach the bucket 32 to the boom arm 20.
  • a storage of the cultivation implement 30 can also be done on the loading table 40.
  • a cable tow 13 is arranged to power the propulsion and loading machine 10. Furthermore, a winch 15 is mounted on a transverse slide 17 transversely to the chassis 12 slidably at the rear. A cable 19 of the winch 15 can be deflected via a bow-shaped deflecting 51, which is attached to the rear end of the conveyor 50, such that by means of the winch 15 material can be pulled laterally along the chassis 12 from a front area to a rear area.
  • a further deflection element may also be provided in the region of the extension arm 20, so that with a corresponding deflection of the cable 19 via this further deflection by means of the winch 15 also lifted material onto the loading table and pulled to the front of the propulsion and loading machine 10 can be.
  • Fig. 2 the structure of the boom 20 with a parallelogram 22 of substantially vertically directed levers 21 a and substantially horizontally directed levers 21 b is shown.
  • the levers 21 are connected to each other in their corner areas.
  • a bow-shaped support arm 24 pivotally connected via a lower pivot joint 23.
  • the parallelogram assembly 22 can be pivoted via a first hydraulic cylinder 25 in a horizontal direction.
  • the pivot joint 23 divides the support arm 24 into a short first end portion and a long second end portion.
  • the first free end portion of the support arm 24 is connected to a second hydraulic cylinder 26, which is articulated again to the parallelogram assembly 22 in an upper corner region.
  • the second hydraulic cylinder 26 serves for a substantially vertical adjustment of the support arm 24.
  • the plate-shaped quick change unit 29 is hingedly connected via a pivoting device 28.
  • the pivoting device 28 has at least one horizontally directed pivoting cylinder, with which the pivoting device 28 can be pivoted about a vertical pivot axis.
  • the quick-change unit 29 and a cultivation implement 30 attached thereto can be aligned parallel to a working face independently of a pivoting angle of the extension arm 20.
  • the support arm 24 are at least one break cylinder 27 in a neck cylinder arrangement on the one hand with the quick-change unit 29 and on the other hand articulated to the parallelogram 22 of the first lever 21.
  • FIG. 3 a further embodiment of a propulsion and loading machine 10 according to the invention is shown.
  • This embodiment corresponds in the essential components of the first embodiment according to Figures 1 and 2, wherein the same or functionally identical parts are provided with the same reference numerals and not further described.
  • the operator station 16 is designed as a cab.
  • the free space 60 is formed as a passage, wherein the displacement device 61 extends over the entire length of the driving tool 12.
  • a lifting device 68 is arranged, which is shown schematically as a laying crane.
  • the lifting device 68 is rotatably arranged via a pivot bearing 69.
  • the clearance 60 is formed overall such that a passage is formed in the second side area above the landing gear 12.
  • FIG. 1 A typical operating position of a propulsion and loading machine 10 according to the invention in a tunnel 1 is shown in FIG.
  • rock With the cultivation implement 30 at the distal end of the extension arm 60, rock can be released and / or received at a working face 2 or the sole 3 of the tunnel 1.
  • the ridges 4 of the tunnel 1 is supported in a known manner by expansion arches 8. According to the tunneling further expansion arches 8 of the working face 2 are to be installed following.
  • Excavated rock is conveyed away from a front region of the loading and driving machine 10 according to the invention obliquely rearwardly above the conveyor 50 and discharged via an ejector 54 to a transport device 70.
  • the transport device 70 is formed as a dump truck 72 with a dump body 74.
  • Transport equipment such as rail-bound or continuously conveying conveyor belts possible.
  • 5 shows a first operating position of the propulsion and loading machine 10 according to the invention with the drive and supply units 18 in the first side area. In this operating position, the boom arm 20 is extended with the blade 32 to the front for the removal and in particular for receiving rock material.
  • the cantilever arm 20 has levers 21 connected to one another via joints, which form a parallelogram arrangement 22 which is mounted on the rotary plate 47 of the turret 44.
  • a bow-shaped support arm 24 is pivotally articulated via a lower pivot joint 23.
  • the pivot joint 23 divides the support arm 24 into a short first end portion and a long second end portion.
  • the first free end portion of the support arm 24 is connected to a second hydraulic cylinder 26, which in turn is articulated to the parallelogram 22 of the first lever 21.
  • the first hydraulic cylinder for horizontal adjustment is omitted for clarity.
  • the opposite end portion of the support arm 24 is pivotally connected to the quick change unit 29.
  • break cylinders 27 are arranged for actuating the bucket 32.
  • the break cylinder 27 are articulated in a neck cylinder assembly on the one hand with the quick change unit 29 and on the other hand with the parallelogram 22 of the first lever 21.
  • the blade 32 In the first operating position, the blade 32 is closed with the first blade part 34 and the second blade part 35, so that rock can be received via the blade opening 33.
  • the rock material received in this way is retracted in the manner of a high spoon by the blade 32 by retracting or folding in the extension arm 20 towards the rear of the chassis 12.
  • the blade 32 In this retracted operating position, the blade 32 is located immediately above the loading table 40 with the recessed receiving area 42. Subsequently, the blade 32 may be opened to form a downwardly directed discharge opening 37, as shown in FIG.
  • the first blade part 34 and the second blade part 35 are unlocked from each other, wherein subsequently the second blade part 35 can be pivoted by a non-illustrated actuating cylinder to the hinged joint 36 upwards.
  • the rock material located in the blade 32 drops down through the discharge opening 37 into the receiving area 42 of the loading table 40.
  • the rock material can be picked up by the conveyor 50, for example by an up-down flap of the loading table 40 and towards the rear area be transported to a transport device 70.
  • the transport device 70 is designed as a rail system 76 with a plurality of rail-bound transport carriages 78.
  • FIG. 8 shows a tunnel 1 with a rail system 76 according to the invention.
  • the rail system 76 may preferably have a switch region 80 in which the rail-bound transport carriages 78 can be arranged in two mutually parallel rail regions.
  • a changing station 82 can be provided in the tunnel 1 at a rearward position, on which interchangeable equipment can be stored laterally or in a ceiling area.
  • the conveyor 50 and in particular the ejector device 54 arranged in the rear area can be lowered downwards.
  • FIG. 9 also shows the parallel arrangement 22 of the first lever 21 of the extension arm 20.
  • a change of cultivation implements 30 will be explained below in connection with FIGS. 8 to 10.
  • the original cultivation implement 30 can be raised by the cantilever arm 20 in a ceiling region of the tunnel 1, as indicated in FIG. 9.
  • the cultivation implement 30 may be delivered to a hanger 83.
  • the suspension device 83 is arranged in accordance with the illustration of FIG. 1 1 in a middle or a lateral region on the ceiling of the tunnel 1.
  • the connection to the boom 20 can be solved via the quick-change unit 29.
  • the boom can arm 20 are moved to a new provided cultivation implement, as shown schematically in Fig. 10. It can then be a coupling with the new cultivation implement, which may be a hydraulic hammer 31 as shown in FIG.
  • Fig. 1 1 it can also in a narrow tunnel 1, whose cross-section is only slightly larger than a cross section of the propulsion and loading machine 10 according to the invention, a bruiseberryn the cultivation implements 30 on the chassis 12 in the region of the passage 60th respectively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vortriebs- und Lademaschine sowie ein Verfahren zum Abbau von Gestein mit einer derartigen Maschine. Mit einem Anbauarbeitsgerät (30) an einem verstellbaren Auslegerarm (20) wird Gestein abgebaut. Das abgebaute Gestein wird von einem Ladetisch (40) an einem Frontbereich eines Fahrwerks (12) der Vortriebs- und Lademaschine aufgenommen. Das abgebaute Gestein wird mittels einer Fördereinrichtung (50) zu einem Heckbereich des Fahrwerks gefördert. Als Anbauarbeitsgerät wird eine Schaufel (32) verwendet, in der das abgebaute Gestein aufgenommen wird. Der Auslegerarm weist eine Parallelogrammanordnung (22) von Hebeln (21) auf, wobei zumindest ein erster Hydraulikzylinder (25) zur Horizontalverstellung und zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder (26) zur Vertikalverstellung vorgesehen sind. An der Parallelogrammanordnung ist zumindest ein bogenförmiger Tragarm (24) angelenkt, wobei an einem distalen Ende des Tragarms das Anbauarbeitsgerät angebracht ist.

Description

Vortnebs- und Lademaschine und Verfahren zum Abbau von Gestein
Die Erfindung betrifft eine Vortriebs- und Lademaschine mit einem Fahrwerk, einem verstellbaren Auslegerarm, an welchem ein Anbauarbeitsgerät wechselbar befestigt ist, einem Ladetisch, welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks angeordnet und zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, und einer Fördereinrichtung, welche sich mittig auf dem Fahrwerk des Ladetisches an dem Frontbereich bis zu einem Heckbereich erstreckt und zum Abfördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich ausgebildet ist, gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abbau von Gestein mit einer Vortriebs- und Lademaschine, bei welchem mit mindestens einem Anbauarbeitsgerät, die an einem verstellbaren Ausleger der Vortriebs- und Lademaschine wechselbar befestigt ist, Gestein abgebaut wird, das abgebaute Gestein von einem Ladetisch aufgenommen wird, welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks der Vortriebs- und Lademaschine angeordnet ist, und das abgebaute Gestein von dem Ladetisch mittels einer Fördereinrichtung über das Fahrwerk zu einem Heckbereich des Fahrwerks gefördert wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Eine gattungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist aus der DE 195 22 228 C2 bekannt. Es ist ein Auslegerarm vorgesehen, welcher aus mehreren Tragarmen gebildet ist, welche in einer Reihe über Schwenkgelenke miteinander verbunden sind. An dem Auslegerarm dieser Maschine sind als Anbauarbeitsgeräte ein Hydraulikhammer und ein Tieflöffel, auch obergriffiges Ladesystem genannt, angeordnet. Der Tieflöffel weist dabei einen zum Fahrwerk der Maschine gerichteten Aufnahmebereich auf. Mit dem Tieflöffel kann abgebautes Gesteinsmaterial von einer Ortsbrust auf einen Ladetisch am Frontbereich des Fahrwerks geschoben werden. Bei diesem Nach-Hinten-Schieben von Gesteinsmaterial können jedoch jeweils nur begrenzte Mengen auf den Ladetisch gefördert werden. Zudem besteht beim Verschieben größerer Gesteinsmengen das Problem, das Gesteinsmaterial seitlich am Tieflöffel vorbeistreicht oder aus dem Aufnahmebereich des Tieflöffels fällt. Ein vollständiges Entfernen des abgebauten Gesteinsmaterials mit einem derartigen Tieflöffel ist daher kaum möglich.
Üblicherweise ist es bei diesen bekannten Vortriebs- und Lademaschinen üblich, dass Reste von abgebautem Gesteinsmaterial in aufwändiger Weise mit dem Tieflöffel auf den Ladetisch geschaufelt werden müssen. Derartige Nacharbeiten zum Sauberladen von Ortsbrust und Stößen sind zeit- und kostenaufwändig.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vortriebs- und Lademaschine und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, mit denen ein besonders effizienter Betrieb ermöglicht wird.
Die Aufgabe wir zum einen durch eine Vortriebs- und Lademaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren zum Abbau von Gestein mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist, wobei zumindest ein erster Hydraulikzylinder zur Horizontalverstellung und zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder zur Vertikalverstellung vorgesehen sind, und dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist, wobei an einem distalen Ende des Tragarms das Anbauarbeitsgerät angebracht ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Bewegungsfunktionalität des Auslegerarms auf verschiedene Baugruppen zu verteilen. Die Parallelogrammanordnung von Hebeln kann über einen ersten Hydraulikzylinder im Wesentlichen horizontal verstellt werden. Die Horizontalverstellung hat dabei keinen oder nur einen relativ geringen Ein- fluss auf die sonstige Ausrichtung des Anbauarbeitsgerätes.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass eine Vertikalverstellung des Anbauarbeitsgerätes durch einen bogenförmigen Tragarm erreicht wird, welcher an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist. Über den zweiten Hydraulikzylinder an der Parallelogrammanordnung kann der bogenförmige Tragarm so verstellt werden, dass eine im Wesentlichen vertikale Verstellung des Anbauarbeitsgerätes unabhängig von der Position der anderen Baugruppen des Auslegerarms erreicht wird. Hierdurch wird es für einen Maschinebediener relativ leicht möglich, etwa eine mit Gesteinsmaterial gefüllte Schaufel zuverlässig im Raum zu verfahren.
Die erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine ist dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass ein Anbauarbeitsgerät als eine Schaufel mit nach oben und vom Fahrwerk weg gerichteter Schaufelöffnung zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, dass die Schaufel zumindest eine erstes Schaufelteil und ein zweites Schaufelteil aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung aufklappbar miteinander verbunden sind, und dass der Auslegerarm zum Positionieren und Aufklappen der Schaufel über dem Ladetisch ausgebildet ist.
Ein Vorteil liegt darin, eine Schaufel mit nach oben gerichteter Schaufelöffnung vorzusehen, wie diese etwa bei Radladern bekannt ist. Mit einer derartigen Schaufel, die auch als Hochlöffel bezeichnet wird, können zuverlässig relativ große Mengen Gesteins aufgenommen werden. Das Gestein kann dabei durch die Baggerschaufel selbst gelöst worden sein oder durch einen vorausgegangenen separaten Lösevorgang, etwa einer Sprengung oder einem Abtragen durch einen Anbau-Hydraulikhammer oder eine Anbau-Fräse. Der Begriff des Anbauarbeitsgerätes ist im Sinne der Erfindung breit zu verstehen, und umfasst ein Aufnehmen von gelöstem Gestein unabhängig davon, wie das Gestein gelöst worden ist, aber auch andere Geräte, welche etwa zum Auftragen von Spritzbeton dienen.
Weiterhin weist die Schaufel zumindest zwei Schaufelteile auf, welche in einem oberen Bereich klappbar miteinander verbunden sind. In einer ersten Betriebs- und Aufnahmeposition sind die beiden Schaufelteile zusammengeklappt und bilden einen geschlossenen Schaufelboden. In dieser ersten Betriebsposition kann eine relativ große Menge Gesteinsmaterial aufgenommen werden. Die gefüllte Schaufel kann in dieser ersten geschlossenen Betriebsposition mit dem Auslegerarm über den Ladetisch bewegt werden. In dieser Position kann dann ein Aufklappen der beiden Schaufelteile erfolgen, so dass eine nach unten gerichtete Auswurföffnung an der Schaufel gebildet ist. Somit kann das aufgenommene Gestein aus der Schaufel von oben gezielt auf den Ladetisch fallen und über eine Fördereinrichtung von dort über das Fahrwerk der Vortriebs- und Lademaschine hinweg zu einem Heckbereich transportiert werden. Die Schaufel kann auch als ein Hochklapplöffel und untergriffiges Ladesystem bezeichnet werden.
Durch diese Anordnung kann abgebautes Gestein durch die Vortriebs- und Lademaschine sehr schnell und zuverlässig aufgenommen und von der Ortsbrust abgefördert werden. Das aufwendige Sauberladen von Ortsbrust und Stößen kann bei der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine entfallen oder zumindest in ganz erheblichem Maße reduziert werden. Die erfindungsgemäße Maschine ist insbesondere zum Betrieb in engen Tunnels und Bergwerkstrecken, vorzugsweise zum Auffahren zum Auffahren von Strecken oder zum Durchbau von strecken bei nachgewachsenem, durch Gebirgsdruck hereinquillendem Gebirge vorgesehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine besteht darin, dass an einem Ende des Auslegerarms eine Schwenkeinrichtung zum in Vertikalachse parallelen Verschwenken des Anbauarbeitsgeräts angeordnet ist. Die Schwenkeinrichtung gleicht beim Verschwenken des Auslegerarms durch eine hydraulische Gleichlaufkinematik automatisch die Querbewegungen aus, so dass eine Parallelhaltung des Anbauarbeitswerkzeuges sichergestellt wird. Dies ist insbesondere beim Bohren der Sprenglöcher von besonderer Bedeutung. In einer ausgefahrenen Betriebsposition kann das Anbaubohrgerät vorzugweise parallel zu der Ortsbrust gehalten werden. Die Schwenkeinrichtung kann einen oder mehrere horizontal gerichtete Schwenkzylinder zum Verschwenken aufweisen.
Eine besonders kompakte Ausbildung des Auslegerarms wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist. Vorzugsweise kann die Parallelogrammanordnung mit einer Kniehebelanordnung kombiniert sein. Es können auch mehrere Parallelogramm- Mechanismen hintereinander vorgesehen sein, so dass auch ein ziehharmonikaartiges Zusammenfalten des Auslegerarms erreicht werden kann.
Eine weitere Verbesserung wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass der Auslegerarm drehbar um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse auf dem Fahrwerk gelagert ist. Hierdurch wird der Arbeitsbereich des Auslegerarms und damit des Anbauarbeitsgerätes vergrößert. Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine ist es besonders vorteilhaft, das in einem Mittelbereich des Fahrwerks ein Drehturm angeordnet ist, welcher zur drehbaren Lagerung des Auslegerarms ausgebildet ist. Durch eine zylindrische Basis mit einem Drehlager wird eine besonders stabile Drehverbindung zwischen dem Auslegerarm und dem Fahrwerk erreicht. Vorzugsweise kann in einem Seitenbereich ein Durchgang für Material und Geräte vorgesehen sein.
Ein weiterhin kompakter Maschinenaufbau wird nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante dadurch erzielt, dass die Fördereinrichtung unter dem Drehturm hindurchgeführt ist. Der Drehturm mit seiner Basis stellt sozusagen eine Brücke über ein Förderband der Fördereinrichtung dar.
Eine effiziente Betriebsweise wird gemäß einer Weiterbildung dadurch erreicht, dass an einem distalen Ende des Auslegerarms eine Schnellwechseleinrichtung angeordnet ist, mit der die Anbauarbeitsgeräte lösbar mit dem Auslegerarm verbunden sind. Die Schnellwechseleinrichtung weist dabei Elemente für eine schnelle mechanische Kopplung auf, etwa hydraulisch verstellbare Riegelbolzen. Vorzugsweise kann die Schnellwechseleinrichtung auch elektrische und hydraulische Verbindungselemente aufweisen, welche ein schnelles Lösen und Verbinden elektrischer beziehungsweise hydraulischer Leitungen ermöglichen.
Grundsätzlich kann der Ladetisch am Frontbereich des Fahrwerks ein im Wesentlichen starres plattenförmiges Element sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, dass der Ladetisch in seiner Neigung verstellbar ist. Insbesondere kann der Ladetisch aus einer nach unten geneigten Betriebsposition in eine im Wesentlichen horizontale oder eine schräg nach oben gerichtete zweite Betriebsposition verstellt werden, wenn die Schaufel über dem Ladetisch aufgeklappt und das Gestein auf den Ladetisch entleert wird.
Eine weitere Verbesserung beim Abtransport des abgebauten Gesteins wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass der Ladetisch an seiner Oberseite mindestens ein Förderelement aufweist, mit welchem abgebautes Gestein auf dem Ladetisch zu einer Fördereinrichtung förderbar ist. Förderelemente können vorzugsweise schwenkbare Schieber, drehende Scheiben oder Sterne oder sonstige Zuführelemente sein, welche aktiv abgebautes Gestein auf dem Ladetisch der Fördereinrichtung zuleiten. Die Fördereinrichtung zum Fördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich des Fahrwerks kann vorzugsweise ein beliebiger Stetigförderer, insbesondere ein Kettenoder Bandförderer sein. Eine besonders robuste Ausführungsform wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Fördereinrichtung einen Kratzkettenförderer umfasst. Ein Kettenförderer ist dabei mit stegförmigen Mitnehmerelementen versehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Fördereinrichtung im Heckbereich eine Auswurfeinrichtung zum Abgeben des abgebauten Gesteins an eine Transporteinrichtung aufweist. Dabei kann die Auswurfeinrichtung insbesondere an einem erhöhten Punkt an dem Fahrwerk angeordnet sein. Dies ermöglicht es, beispielsweise einem Muldenkipper, eine Lore, ein Förderband oder ein sonstiges Transportelement unter der Auswurfeinrichtung anzuordnen. Das abgebaute Gestein kann so unmittelbar in die Transporteinrichtung fallen und dann abtransportiert werden. Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung höhenverstellbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auslegerarm eine Parallelogrammanordnung von Hebeln aufweist, wobei die Parallelogrammanordnung von zumindest einem ersten Hydraulikzylinder in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung verstellt wird, und dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm an der Parallelogrammanordnung angelenkt ist und mittels zumindest eines zweiten Hydraulikzylinders in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung verstellt wird, wobei an einem distalen Ende des Tragarms das Anbauarbeitsgerät angebracht ist. Die Parallelogrammanordnung besteht vorzugsweise aus zwei im Wesentlichen vertikal gerichteten Hebeln und zwei im Wesentlichen horizontal gerichteten Hebeln, welche jeweils in mehreren Eckbereichen gelenkig miteinander verbunden sind. Es können auch mehrere derartige Parallelogramme aus vier Hebeln nebeneinander zum Bilden der Parallelogrammanordnung angeordnet sein. Der erste Hydraulikzylinder ist einerseits in einem unteren Eckbereich der Parallelogrammanordnung und andererseits an einem gegenüberliegenden vertikalen Hebel für ein im Wesentlichen horizontales Verstellen angeordnet. Der zweite Hydraulikzylinder ist vorzugsweise einerseits an einem oberen Eckbereich der Parallelogrammanordnung und andererseits an einem kurzen Endabschnitt des bogenförmigen Tragarms zu dessen vertikaler Verstellung angelenkt. Dabei ist der zweite Hydraulikzylinder vorzugsweise so gerichtet, dass dieser im Wesentlichen senkrecht auf den zugeordneten Endabschnitt des Tragarms einwirkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise mit einer Vortriebs- und Lademaschine ausführbar, welche zuvor beschrieben worden ist. Es lassen sich dabei entsprechend die vorbeschriebenen Vorteile erzielen.
Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch bevorzugt weitergebildet, so dass als Anbauarbeitsgerät eine Schaufel verwendet wird, welche mit einer nach oben und vom Fahrwerk weg gerichteten Schaufelöffnung ausgebildet ist und mindestens ein erstes Schaufelteil und ein zweites Schaufelteil aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung ausklappbar miteinander verbunden sind, und dass das abgebaute Gestein in der Schaufel aufgenommen wird, dass die Schaufel mit dem abgebauten Gestein mittels des Auslegerarms in eine Position über dem Ladetisch bewegt wird und dass durch ein Aufklappen der Schaufel das abgebaute Gestein durch die Auswurföffnung nach unten auf den Ladetisch abgegeben wird.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das abgebaute Gestein von dem Ladetisch mittels der Fördereinrichtung zu einem Heckbereich des Fahrwerks gefördert und an eine Transporteinrichtung abgegeben wird. Mit der Fördereinrichtung wird so das abgebaute Gestein vom Frontbereich zum Heckbereich über das Fahrwerk gefördert. Hierdurch kann die Vortriebs- und Lademaschine auch in engen Tunnels oder Bergwerkstrecken eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass mittels der Transporteinrichtung das abgebaute Gestein von der Vortriebs- und Lademaschine wegtransportiert wird. Die Transporteinrichtung kann dabei ein Muldenkipper oder ein schienengebundenes Transportfahrzeug oder ein kontinuierlicher Bandförderer sein. Entsprechend dem Vortrieb kann dabei die Schieneneinrichtung oder der Bandförderer der Vortriebs- und Lademaschine nachgeführt werden. Insbesondere beim Einsatz einer Schieneneinrichtung kann dabei auch eine nachrückbare Weiche vorgesehen sein, bei welcher schienengebundene Transportfahrzeuge für einen abschließenden Weitertransport in Förderrichtuing umrangiert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, die schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Vortriebsund Lademaschine;
Fig. 2: eine Seitenansicht der Vortriebs- und Lademaschine gemäß Fig. 1 mit gewechseltem Anbauarbeitsgerät;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vortriebsund Lademaschine;
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine unter Tage;
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine bei Aufnahme von gelöstem Gestein;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht der Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 5 mit eingefahrenem Auslegerarm, wobei eine Schaufel oberhalb eines Ladetisches angeordnet ist;
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 6 mit aufgeklappter Schaufel;
Fig. 8: eine stark verkleinerte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und
Lademaschine beim Abbau von Gestein in einem Tunnel;
Fig. 9: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine mit abgesenkter Auswurfeinrichtung;
Fig. 10: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine beim Umbau eines Anbauarbeitsgerätes;
Fig. 1 1 : eine vergrößerte Ansicht der Vortriebs- und Lademaschine von Fig. 10 beim Umbau eines Anbauarbeitsgerätes; und
Fig. 12: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine mit einem angebauten Hydraulikhammer.
Eine erfindungsgemäße Vortriebs- und Lademaschine 10 gemäß den Figuren 1 und 2 weist ein Fahrwerk 12 mit seitlichen Raupenfahrschiffen 14 auf. An einem Frontbereich des Fahrwerks 12 ist ein keilförmiger Ladetisch 40 verstellbar um eine horizontale Schwenkachse gelagert. Der Ladetisch 40 weist einen mittigen und vertieften Aufnah- mebereich 42 für gelöstes oder abgetragenes Gesteinsmaterial auf. Über schieberartige oder rotierende Förderelemente 41 , 43 an der Oberseite des Ladetisches 40 wird das Gesteinsmaterial zu einer Fördereinrichtung 50 transportiert, welche sich mittig vom Frontbereich zum Heckbereich des Fahrwerks 12, leicht ansteigend zu einer Auswurfeinrichtung 54 erstreckt. Die Fördereinrichtung 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein umlaufender Kratzkettenförderer 52 mit Mitnehmerelementen ausgebildet.
In einem vorderen Bereich des Fahrwerks 12 ist mittig über der Fördereinrichtung 50 eine zylindrische Basis 46 eines Drehturms 44 angeordnet. An der Oberseite der zylindrischen Basis 46 ist über ein Drehlager eine Drehplatte 47 drehbar um eine vertikale Drehachse gelagert. Auf der Drehplatte 47 ist ein Auslegerarm 20 befestigt, welcher nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Der Auslegerarm 20 ist über dem Drehturm 44 um die vertikale Drehachse verschwenkbar gelagert.
An einem distalen Ende des Auslegerarms 20 ist über eine Schnellwechseleinheit 29 ein Anbauarbeitsgerät 30 auswechselbar angebracht. Das Anbauarbeitsgerät 30 ist gemäß Fig 1 als eine Schaufel 32 mit einer nach oben und vom Fahrwerk 12 weg gerichteten Schaufelöffnung 33 ausgebildet. An einer Vorderkante der Schaufel 32 sind Abtragszähne 38 angeordnet.
Die Schaufel 32, die auch als ein Hochklapplöffel oder untergriffiges Ladesystem bezeichnet werden kann, umfasst ein erstes Schaufelteil 34, welches mit der Schnellwechseleinheit 29 verbunden ist. Über ein oberes Klappgelenk 36 ist ein zweites Schaufelteil 35 an dem ersten Schaufelteil 36 klappbar angelenkt. Über eine nicht- dargestellte Riegeleinrichtung sind die beiden Schaufelteile 34, 35 in einer zusammengeklappten Betriebsposition verriegelt, welche in Fig. 1 dargestellt ist. Mit der Schaufelöffnung 33 der Schaufel 32 kann Gesteinsmaterial abgebaut werden, welches zuvor von einer Ortsbrust gelöst wurde oder unmittelbar von der Schaufel 32 mit den Abtragszähnen 38 gelöst wird. Das Aufklappen der Schaufel 32 kann durch das Gewicht des Gesteins oder motorisch erfolgen.
In einem ersten Seitenbereich, der sich entlang der Fördereinrichtung 50 am Fahrwerk 12 erstreckt, ist ein Bedienstand 16 für einen Maschinenbediener angeordnet. In diesem ersten Seitenbereich und teilweise auch in dem Mittenbereich unterhalb der Fördereinrichtung 50 sind eine oder mehrere Antriebs- und Versorgungseinheiten 18 ange- ordnet, welche die verschiedenen Motoren, etwa Verbrennungsmotoren, Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren sowie elektrische Anlagen für die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 umfassen können.
In dem ersten Seitenbereich gegenüberliegenden zweiten Seitenbereich erstreckt sich entlang des Fahrwerks 12 ein Freiraum 60 mit einer ersten Verschiebeeinrichtung 61 mit einer Linearführung 62. Entlang der ersten Linearführung 62, welche sich vom Frontbereich bis zum Heckbereich des Fahrwerks 12 erstreckt, ist ein Transportschlitten 64 verschiebbar gelagert. Der Transportschlitten 64 ist selbst als ein balkenförmiges Element mit einer zweiten Linearführung 65 ausgebildet, in welche über einen Führungsschuh 67 eine Aufnahmeplatte 66 linear verschiebbar gelagert ist. Eine Linearverschiebung des Transportschlittens 64 und der Aufnahmeplatte 66 kann manuell von Hand oder vorzugsweise über nicht-dargestellte Linearantriebe erfolgen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist auf der Aufnahmeplatte 66 eine Bohrlafette 31 als ein Anbauarbeistgerät 30 abgestellt. Die Bohrlafette 31 ist an einem Träger 56 verstellbar gelagert, welcher über eine Adapterplatte 57 mit der Schnellwechseleinheit 29 am Auslegerarm 20 gekoppelt werden kann.
Zum Einsetzen der Bohrlafette 31 mit einem Bohrantrieb und einem Bohrgestänge wird die Schaufel 32 über den Auslegerarm 20 auf dem plattenförmigen Ladeteil 40 abgelegt und von der Schnellwechseleinheit 29 entkoppelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Sodann wird die Bohrlafette 31 über die Verschiebeeinrichtung 61 von der in Fig. 1 dargestellten Parkposition mit dem balkenartigen Transportschlitten 64 in eine freitragende Position im Bereich des Ladetisches 40 gefahren. In dieser Position wird nunmehr der Auslegerarm 20 derart betätigt, dass die Schnellwechseleinheit 29 in die Adapterplatte 57 an dem Träger 56 der Bohrlafette 31 eingreift, so dass der Auslegerarm 20 fest mit der Bohrlafette 31 verbunden wird. Abschließend kann der Auslegerarm 20 so verstellt werden, dass die Bohrlafette 31 in eine Arbeitsposition gebracht werden kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist. In entsprechender Weise kann die Bohrlafette 31 dann wieder in die Parkposition rückversetzt werden, um erneut die Schaufel 32 an dem Auslegerarm 20 zu befestigen. Alternativ kann ein Ablegen des Anbauarbeitsgerätes 30 auch auf dem Ladetisch 40 erfolgen. Am Heckbereich des Fahrwerks 12 ist ein Kabelschlepp 13 zur Energieversorgung der Vortriebs- und Lademaschine 10 angeordnet. Weiterhin ist am Heckbereich eine Seilwinde 15 auf einem Querschlitten 17 quer gegenüber dem Fahrwerk 12 verschiebbar gelagert. Ein Seil 19 der Seilwinde 15 kann über ein bügeiförmiges Umlenkelement 51 , welches am hinteren Ende der Fördereinrichtung 50 angebracht ist, derart umgelenkt werden, dass mittels der Seilwinde 15 Material seitlich entlang des Fahrwerks 12 von einem Frontbereich zu einem Heckbereich gezogen werden kann. In entsprechender Weise kann ein weiteres Umlenkelement auch im Bereich des Auslegerarms 20 vorgesehen sein, so dass bei einer entsprechenden Umlenkung des Seils 19 über dieses weitere Umlenkelement mittels der Seilwinde 15 auch Material auf den Ladetisch gehoben und bis zum Frontbereich der Vortriebs- und Lademaschine 10 gezogen werden kann.
In Fig. 2 ist der Aufbau des Auslegerarms 20 mit einer Parallelogrammanordnung 22 aus im Wesentlichen vertikal gerichteten Hebeln 21 a und im Wesentlichen horizontal gerichteten Hebeln 21 b dargestellt. Die Hebel 21 sind jeweils in ihren Eckbereichen miteinander verbunden. An dem oberen horizontalen Hebel 21 b der Parallelogrammanordnung 22 ist über ein unteres Schwenkgelenk 23 ein bogenförmiger Tragarm 24 schwenkbar angelenkt. Die Parallelogrammanordnung 22 kann über einen ersten Hydraulikzylinder 25 in einer horizontalen Richtung verschwenkt werden. Das Schwenkgelenk 23 teilt den Tragarm 24 in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt. Der erste freie Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit einem zweiten Hydraulikzylinder 26 verbunden, welcher wieder an der Parallelogrammanordnung 22 in einem oberen Eckbereich angelenkt ist. Der zweite Hydraulikzylinder 26 dient zu einer im Wesentlichen vertikalen Verstellung des Tragarmes 24.
An dem gegenüberliegenden Endabschnitt des Tragarms 24 ist über eine Schwenkeinrichtung 28 die plattenförmige Schnellwechseleinheit 29 gelenkig angebunden. Die Schwenkeinrichtung 28 weist mindestens einen horizontal gerichteten Schwenkzylinder auf, mit welcher die Schwenkeinrichtung 28 um eine vertikale Schwenkachse verschwenkt werden kann. Hierdurch kann die Schnellwechseleinheit 29 und ein daran angebrachtes Anbauarbeitsgerät 30 unabhängig von einem Schwenkwinkel des Auslegerarms 20 parallel zu einer Ortsbrust ausgerichtet werden. Entlang des Tragarms 24 sind mindestens ein Reißzylinder 27 in einer Nackenzylinderanordnung einerseits mit der Schnellwechseleinheit 29 und andererseits mit der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 gelenkig verbunden.
Gemäß Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vortriebsund Lademaschine 10 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht in den wesentlichen Komponenten der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2, wobei gleiche oder funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht weiter beschrieben sind.
Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Bedienstand 16 als eine Kabine ausgeführt. Zudem ist der Freiraum 60 als ein Durchgang ausgebildet, wobei sich die Verschiebeeinrichtung 61 über die gesamte Länge des Fahrwerkzeugs 12 erstreckt.
Auf der Aufnahmeplatte 66 ist eine Hebevorrichtung 68 angeordnet, welche schematisch als ein Auslegekran dargestellt ist. Die Hebevorrichtung 68 ist über ein Drehlager 69 drehbar angeordnet. Der Freiraum 60 ist insgesamt so ausgebildet, dass ein Durchgang in dem zweiten Seitenbereich über dem Fahrwerk 12 gebildet ist. Durch den Freiraum 60 können mittels des Transportschlittens 64 und der Hebevorrichtung 68 insbesondere Materialien, wie Werkzeuge, Zusatzgeräte vom Heckbereich zum Frontbereich und zurück transportiert werden, selbst wenn die Vortriebs- und Lademaschine 10 in einem engen Tunnel arbeitet.
Eine typische Betriebsposition einer erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 in einem Tunnel 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Mit dem Anbauarbeitsgerät 30 am distalen Ende des Auslegerarms 60 kann an einer Ortsbrust 2 oder der Sohle 3 des Tunnels 1 Gestein gelöst und/oder aufgenommen werden. Die Firste 4 des Tunnels 1 ist in bekannter Weise durch Ausbaubögen 8 abgestützt. Entsprechend dem Tunnelvortrieb sind stetig weitere Ausbaubögen 8 der Ortsbrust 2 folgend einzubauen. Abgebautes Gestein wird von einem Frontbereich der erfindungsgemäßen Lade- und Vortriebsmaschine 10 schräg nach hinten oben über die Fördereinrichtung 50 abgefördert und über eine Auswurfeinrichtung 54 an eine Transporteinrichtung 70 abgegeben.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Transporteinrichtung 70 als ein Muldenkipper 72 mit einer Kippmulde 74 ausgebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Transporteinrichtungen, etwa schienengebunden oder kontinuierlich fördernde Transportbänder möglich.
Ein Betrieb der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abbau von Gestein werden im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 5 eine erste Betriebsposition der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 mit den Antriebs- und Versorgungseinheiten 18 in dem ersten Seitenbereich. In dieser Betriebsposition ist der Auslegerarm 20 mit der Schaufel 32 nach vorne zum Abbau und insbesondere zur Aufnahme von Gesteinsmaterial ausgefahren.
Gemäß Fig. 5 ist zu erkennen, dass der Auslegerarm 20 über Gelenke miteinander verbundene Hebel 21 aufweist, welche eine Parallelogrammanordnung 22 bilden, die an der Drehplatte 47 des Drehturms 44 gelagert ist. An der Parallelogrammanordnung 22 der ersten gelenkigen Hebel 21 ist über ein unteres Schwenkgelenk 23 ein bogenförmiger Tragarm 24 schwenkbar angelenkt. Das Schwenkgelenk 23 teilt den Tragarm 24 in einen kurzen ersten Endabschnitt und einen langen zweiten Endabschnitt. Der erste freie Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit einem zweiten Hydraulikzylinder 26 verbunden, welcher wiederum an der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 angelenkt ist. Der erste Hydraulikzylinder für die Horizontalverstellung ist aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Der gegenüberliegende Endabschnitt des Tragarms 24 ist mit der Schnellwechseleinheit 29 gelenkig verbunden. Entlang einer Oberseite des C- förmigen Tragarms 24 sind zwei Reißzylinder 27 zum Betätigen der Schaufel 32 angeordnet. Die Reißzylinder 27 sind in einer Nackenzylinderanordnung einerseits mit der Schnellwechseleinheit 29 und andererseits mit der Parallelogrammanordnung 22 der ersten Hebel 21 gelenkig verbunden.
In der ersten Betriebsposition ist die Schaufel 32 mit dem ersten Schaufelteil 34 und dem zweiten Schaufelteil 35 geschlossen, so dass Gestein über die Schaufelöffnung 33 aufgenommen werden kann.
Gemäß Fig. 6 wird das so aufgenommene Gesteinsmaterial in Art eines Hochlöffels von der Schaufel 32 durch Einfahren oder Einklappen des Auslegerarms 20 nach hinten zum Fahrwerk 12 eingefahren. In dieser eingefahrenen Betriebsposition befindet sich die Schaufel 32 unmittelbar über dem Ladetisch 40 mit dem vertieften Aufnahmebereich 42. Anschließend kann die Schaufel 32 zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung 37 geöffnet werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Hierzu werden das erste Schaufelteil 34 und das zweite Schaufelteil 35 voneinander entriegelt, wobei anschließend das zweite Schaufelteil 35 durch einen nicht-dargestellten Stellzylinder um das Klappgelenk 36 nach oben geschwenkt werden kann. Das in der Schaufel 32 befindliche Gesteinsmaterial fällt dabei durch die Auswurföffnung 37 nach unten in den Aufnahmebereich 42 des Ladetisches 40. Von dort kann das Gesteinsmaterial, etwa durch ein Nach-Oben- Klappen des Ladetisches 40 von der Fördereinrichtung 50 aufgenommen und nach hinten zum Heckbereich zu einer Transporteinrichtung 70 abgefördert werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Transporteinrichtung 70 als ein Schienensystem 76 mit mehreren schienengebundenen Transportwägen 78 ausgebildet.
In Fig. 8 ist ein Tunnel 1 mit einem Schienensystem 76 gemäß der Erfindung näher dargestellt. Das Schienensystem 76 kann dabei vorzugsweise einen Weichenbereich 80 aufweisen, in dem die schienengebundenen Transportwägen 78 in zwei parallel zueinander verlaufenden Schienenbereichen rangiert werden können. Weiterhin kann in dem Tunnel 1 an einer rückwärtigen Position eine Wechselstation 82 vorgesehen sein, an welcher auswechselbare Gerätschaften seitlich oder in einem Deckenbereich gelagert werden können. Für ein Rückfahren der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 in den Bereich der Wechselstation 82 kann die Fördereinrichtung 50 und insbesondere die im Heckbereich angeordnete Auswurfeinrichtung 54 nach unten abgesenkt werden. Hierdurch können unerwünschte Kollisionen mit einem Deckenbereich in dem Tunnel 1 vermieden werden, wie anschaulich in Fig. 9 dargestellt ist. Fig. 9 ist zudem nochmals die Parallelanordnung 22 der ersten Hebel 21 des Auslegerarms 20 zu entnehmen.
Ein Wechsel der Anbauarbeitsgeräte 30 wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 8 bis 10 erläutert. Dabei kann zunächst das ursprüngliche Anbauarbeitsgerät 30 durch den Auslegerarm 20 in einem Deckenbereich des Tunnels 1 angehoben werden, wie in Fig. 9 angedeutet ist. In einer derartigen Position kann das Anbauarbeitsgerät 30 an eine Aufhängeeinrichtung 83 abgegeben werden. Die Aufhängeeinrichtung 83 ist dabei entsprechend der Darstellung von Fig. 1 1 in einem Mitten- oder einem seitlichen Bereich an der Decke des Tunnels 1 angeordnet. Nach dem Aufhängen des Anbauarbeitsgerätes 30 an der Aufhängeeinrichtung 83 kann über die Schnellwechseleinheit 29 die Verbindung zum Auslegerarm 20 gelöst werden. Sodann kann der Ausleger- arm 20 zu einem neuen bereitgestellten Anbauarbeitsgerät bewegt werden, wie dies schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Es kann sodann ein Kopplung mit dem neuen Anbauarbeitsgerät erfolgen, welches gemäß der Darstellung von Fig. 12 ein Hydraulikhammer 31 sein kann.
Wie aus Fig. 1 1 zu ersehen ist, kann dabei auch in einem engen Tunnel 1 , dessen Querschnitt nur geringfügig größer als ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Vortriebs- und Lademaschine 10 ist, ein Vorbeifördern der Anbauarbeitsgeräte 30 an dem Fahrwerk 12 im Bereich des Durchganges 60 erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vortriebs- und Lademaschine mit
einem Fahrwerk (12),
einem verstellbaren Auslegerarm (20), an welchen ein Anbauarbeitsgerät (30) wechselbar befestigt ist,
einem Ladetisch (40), welcher an einem Frontbereich des Fahrwerks (12) angeordnet und zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, und einer Fördereinrichtung (50), welche sich mittig auf dem Fahrwerk (12) von dem Ladetisch (40) an dem Frontbereich bis zu einem Heckbereich erstreckt und zum Abfördern des abgebauten Gesteins zum Heckbereich ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Auslegerarm (20) eine Parallelogrammanordnung (22) von Hebeln (21) aufweist, wobei zumindest ein erster Hydraulikzylinder (25) zur Horizontalverstellung und zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder (26) zur Vertikalverstellung vorgesehen sind, und
dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm (24) an der Parallelogrammanordnung (22) angelenkt ist, wobei an einem distalen Ende des Tragarms (24) das Anbauarbeistgerät (30) angebracht ist.
2. Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Anbauarbeitsgerät (30) als eine Schaufel (32) mit nach oben und vom Fahrwerk (12) weg gerichteter Schaufelöffnung (33) zum Aufnehmen abgebauten Gesteins ausgebildet ist, dass die Schaufel (32) zumindest ein erstes Schaufelteil (34) und ein zweites Schaufelteil (35) aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung (37) aufklappbar miteinander verbunden sind, und dass der Auslegerarm (20) zum Positionieren und Aufklappen der Schaufel (32) über dem Ladetisch (40) ausgebildet ist.
3. Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem Ende des Auslegerarms (20) eine Schwenkeinrichtung (28) zum vertikalen Verschwenken des Anbauarbeitsgerätes (30) angeordnet ist.
4. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auslegerarm (20) drehbar um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse auf dem Fahrwerk (12) gelagert ist.
5. Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Mittelbereich des Fahrwerks (12) ein Drehturm (44) angeordnet ist, welcher zur drehbaren Lagerung des Auslegerarms (20) ausgebildet ist.
6. Vortriebs- und Lademaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) unter dem Drehturm (44) hindurchgeführt ist.
7. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem distalen Ende des Auslegerarms (20) eine Schnellwechseleinrichtung (29) angeordnet ist, mit der das Abauarbeistgerat (30) lösbar mit dem Auslegerarm (20) verbunden ist.
8. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ladetisch (40) in seiner Neigung verstellbar ist.
9. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ladetisch (40) an seiner Oberseite mindestens ein Förderelement aufweist, mit welchem abgebautes Gestein auf dem Ladetisch (40) zu der Fördereinrichtung (50) förderbar ist.
10. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) einen Kratzkettenförderer (52) umfasst.
11. Vortriebs- und Lademaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (50) im Heckbereich eine Auswurfeinrichtung (54) zum Abgeben des abgebauten Gesteins an eine Transporteinrichtung (70) aufweist.
12. Verfahren zum Abbau von Gestein mit einer Vortriebs- und Lademaschine (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem
mit einem Anbauarbeitsgerät (30), welches an einem verstellbaren Auslegerarm (20) der Vortriebs- und Lademaschine (10) wechselbar befestigt ist, Gestein abgebaut wird,
das abgebaute Gestein von einem Ladetisch (40) aufgenommen wird, welcher an einem Frontbereich eines Fahrwerks (12) der Vortriebs- und Lademaschine (10) angeordnet ist, und
das abgebaute Gestein von dem Ladetisch (40) mittels einer Fördereinrichtung (50) über das Fahrwerk (12) zu einem Heckbereich des Fahrwerks (12) gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auslegerarm (20) eine Parallelogrammanordnung von Hebeln (21) aufweist, wobei die Parallelogrammanordnung (22) von zumindest einem ersten Hydraulikzylinder (25) in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung verstellt wird, und dass zumindest ein bogenförmiger Tragarm (24) an der Parallelogrammanordnung (22) angelenkt ist und mittels zumindest eines zweiten Hydraulikzylinders (26) in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung verstellt wird, wobei an einem distalen Ende des Tragarms (24) das Anbauarbeitsgerät (30) angebracht ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dass als Anbauarbeitsgerät (30) eine Schaufel (32) verwendet wird, welche mit einer nach oben und vom Fahrwerk (12) weg gerichteten Schaufelöffnung (33) ausgebildet ist und mindestens ein erstes Schaufelteil (34) und ein zweites Schaufelteil (35) aufweist, welche zum Bilden einer nach unten gerichteten Auswurföffnung (37) aufklappbar miteinander verbunden sind, dass das abgebaute Gestein in der Schaufel (32) aufgenommen wird, dass die Schaufel (32) mit dem abgebauten Gestein mittels des Auslegerarms (20) in eine Position über dem Ladetisch (40) bewegt wird und durch ein Aufklappen der Schaufel (32) das abgebaute Gestein durch die Auswurföffnung (37) nach unten auf den Ladetisch (40) abgegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das abgebaute Gestein von dem Ladetisch (40) mittels der Fördereinrichtung (50) zu einem Heckbereich des Fahrwerks (12) gefördert und an eine Transporteinrichtung (70) abgegeben wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass mittels der Transporteinrichtung (70) das abgebaute Gestein von der Vortriebs- und Lademaschine (10) weg transportiert wird.
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