приводное устройство для вращающегося, работающего с колебательным нагружением инструмента и инструмент с таким устройством

Формула изобретения

1. Приводное устройство для вращающегося, работающего с колебательным нагружением инструмента, имеющего приводной корпус (11), установленную с возможностью вращения в приводном корпусе (11) несущую втулку (15), установленный с возможностью вращения в несущей втулке (15) приводной вал (13), носитель (16А, 16В) инструмента для приема обрабатывающих инструментов и устройство возбуждения колебаний для создания колебательного нагружения носителя (16А, 16В) инструмента, отличающееся тем, что устройство возбуждения колебаний для каждого носителя (16А, 16В) инструмента имеет, по меньшей мере, два промежуточных вала (30), которые соответственно посредством эксцентриковых частей (32) соединены с носителями (16А, 16В) инструмента и выполнены с возможностью синхронного приведения в действие.

2. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что все промежуточные валы (30) установлены в несущей втулке (15) концентрично относительно оси (D) вращения приводного вала (13).

3. Приводное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что приводной вал (13) и несущая втулка (15) установлены концентрично относительно оси (D) вращения приводного вала (13).

4. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточные валы (30, 130, 730) соединены с приводным валом (13, 713) посредством передачи, в частности, посредством зубчатой передачи.

5. Приводное устройство по п.4, отличающееся тем, что зубчатая передача имеет соединенное с приводным валом (13) без возможности проворота центральное зубчатое колесо (23) и планетарные зубчатые колеса (34), которые соответственно соединены без возможности проворота с промежуточными валами (30, 130) и находятся в зубчатом зацеплении с центральным зубчатым колесом (23).

6. Приводное устройство по п.4, отличающееся тем, что зубчатая передача имеет соединенное с приводным валом (713) без возможности проворота центральное зубчатое колесо (723), соответственно соединенные с промежуточными валами (730) без возможности проворота планетарные зубчатые колеса (734), а также промежуточные зубчатые колеса (738), которые расположены между центральным зубчатым колесом (723) и планетарными зубчатыми колесами (734) и установлены в несущей втулке (715).

7. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что эксцентриковые части (32) представляют собой составные части промежуточных валов (30) и образованы посредством эксцентриковых цапф, которые расположены с эксцентриситетом по отношению к центральной оси (31) промежуточного вала.

8. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что эксцентриковые части (732) представляют собой расположенные с эксцентриситетом по отношению к центральной оси (731) промежуточного вала (730) продолжения вала, которые разъемно соединены с промежуточным валом (730).

9. Приводное устройство по п.8, отличающееся тем, что промежуточные валы (730) и продолжения (732) вала связаны посредством конического продолжения (742), которое входит в коническое углубление (743) в другой части, причем соединение выполнено без возможности проворота и предпочтительным образом обеспечено посредством стопорного средства.

10. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что эксцентриковые части образованы посредством втулок (140) с эксцентриковым приемным элементом (141) вала, в который вставляется выполненная концентрично на промежуточном валу (130) цапфа (132).

11. Приводное устройство по п.10, отличающееся тем, что приемный элемент (141) и цапфа (132) вала выполнены коническими и входят друг в друга без возможности проворота, причем предпочтительным образом выполненное без возможности проворота соединение обеспечено посредством стопорного средства.

12. Приводное устройство по п.9 или 11, отличающееся тем, что выполненное без возможности проворота соединение состоит из масляного прессового соединения или разъемной, за счет нагружения давлением с помощью гидравлического средства, посадки с натягом между коническими частями.

13. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что между эксцентриковой частью (32) и носителем (16А, 16В) инструмента расположено по одному или по два вращающихся подшипника (35).

14. Приводное устройство по п.1, отличающееся посредством нескольких носителей инструмента, причем с каждым носителем инструмента соединено, по меньшей мере, два промежуточных вала, а созданное устройством возбуждения колебаний для первого носителя инструмента колебание смещено по фазе относительно колебания или колебаний, созданного или соответственно созданных другим устройством или соответственно устройствами возбуждения колебаний.

15. Приводное устройство по п.14, отличающееся посредством четного числа носителей (16А, 16В; 316А, 316В) инструмента, причем соответственно противолежащие друг другу носители (16А, 16В, 316А, 316В) инструмента посредством системы эксцентриковых частей (32; 332) промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебаний нагружаются смещенным по фазе на 180° колебательным импульсом.

16. Приводное устройство по п.14, отличающееся посредством трех носителей (416А, 416В, 416С) инструмента, причем отдельные носители (416А) инструмента посредством системы эксцентриковых частей (432) промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебаний нагружаются смещенным по фазе на 120° колебательным импульсом.

17. Приводное устройство по п.14, отличающееся посредством двух расположенных в различных плоскостях носителей (516А, 516В, 616А, 616В) инструмента, которые посредством системы эксцентриковых частей (532, 632) промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебаний нагружаются смещенным по фазе на 180° колебательным импульсом.

18. Приводное устройство по п.17, отличающееся тем, что с каждым носителем (516А, 616А) инструмента согласовано три промежуточных вала, которые взаимно распределены по окружности.

19. Приводное устройство по п.18, отличающееся тем, что носители (516А, 616А) инструмента выполнены в форме лопаты или звезды.

20. Приводное устройство по п.17, отличающееся тем, что носители инструментов снабжены чередующимися или изогнутыми и расположенными в одной плоскости приемными областями для держателей инструмента или обрабатывающих инструментов.

21. Приводное устройство по п.1, отличающееся посредством одного единственного носителя (716А) инструмента и уравновешивающей массы (760), которая вращается вокруг приводной оси (D) приводного вала (713) со смещением по фазе на 180° относительно колебательного импульса, создаваемого посредством эксцентриковых частей (732) всех промежуточных валов (730).

22. Приводное устройство по п.14, отличающееся тем, что к каждому носителю инструмента прикреплены цельные или состоящие из нескольких частей, выполненные в форме кольцевых сегментов держатели (17А, 17В) инструмента с крепежными устройствами для нескольких обрабатывающих инструментов.

23. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что обрабатывающие инструменты состоят из самозатачивающихся круглых резцов, плоских, дисковых или роликовых буровых инструментов.

24. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что при эксплуатации несущая втулка (15) приводится со значительно меньшим числом оборотов, чем промежуточные валы, причем предпочтительным образом передаточное отношение N _z/N_Т составляет >22.

25. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что несущая втулка приводится с помощью привода несущей втулки, промежуточные валы приводятся с помощью привода промежуточных валов, согласованного с приводным валом, а скорость подачи приводного устройства регулируется приводом подачи, причем управляющее устройство настраивает привод несущей втулки и привод подачи в зависимости от привода промежуточных валов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается приводного устройства для вращающегося, работающего с колебательным нагружением инструмента, имеющего приводной корпус, установленную с возможностью вращения в приводном корпусе несущую втулку, установленный с возможностью вращения в несущей втулке приводной вал, носитель инструмента для приема обрабатывающих инструментов и устройство возбуждения колебаний для создания колебательного нагружения носителя инструмента.

В соответствующих родовому понятию приводных устройствах с ударным нагружением активация ударного импульса осуществляется посредством подходящего ударного механизма, инерционных генераторов и, в частности, эксцентриковых валов, которые несут свободно вращающиеся или приводные обрабатывающие инструменты. Работающие с ударным нагружением инструменты используются, в частности, в горно-добывающей промышленности, в туннельном строительстве и при строительстве дорог, если должна отбиваться, подвергаться обработке фрезой или другим способом обрабатываться, например, твердая горная порода или минеральная порода. За счет ударного нагружения требуемые прижимные усилия к подлежащему отбиванию или удалению материалу могут уменьшаться до 1/10 требуемых без ударного нагружения прижимных усилий, что позволяет использовать выполненные более легкими и меньшими по размерам инструменты и машины и одновременно повышает производительность добычи или скорость проходки инструмента.

Соответствующие родовому понятию приводные устройства для

ударно-нагружаемых инструментов известны из ЕР 329915 А1 и ЕР 455994 В1. Соответствующие родовому понятию приводные устройства включают в себя соответственно одну установленную с возможностью вращения и приводимую своим приводом несущую втулку с эксцентрично расположенным внутренним отверстием, в котором шарнирно установлен соединенный с носителем инструмента без возможности проворота вал, который в уровне техники чаще всего называется как эксцентриковый вал. Несущая втулка согласована с дебалансами для динамического уравновешивания приводного устройства, а эксцентриковый вал приводится посредством второго привода, который может состоять из отдельного привода или понижающей передачи (редуктора). В случае понижающей передачи передаточное отношение между числом оборотов эксцентрикового вала и числом оборотов несущей втулки является постоянным, в случае приводных устройств с отдельным приводом для эксцентрикового вала передаточное отношение является переменным в некоторых пределах. Смещение эксцентрикового вала в несущей втулке может составлять, например, 5 мм, а передаточное отношение более быстро вращающегося эксцентрикового вала к более медленно вращающейся несущей втулке может составлять приблизительно 30:1, так что установленные в носитель обрабатывающие инструменты воздействуют большим числом радиальных ударов на добываемый или соответственно обрабатывающийся материал или породу. Достигаемая в случае соответствующего родовому понятию инструмента с ударным нагружением производительность отбоя или соответственно добычи уже во много раз больше, чем в случае традиционных приводных устройств без ударного нагружения.

Однако проблемой в случае соответствующих родовому понятию возбуждаемых посредством эксцентриситета приводных устройств с ударным нагружением являются существенные вибрации, которые передаются на приводной корпус или соответственно корпус инструмента, дебалансные массы, которые необходимы, в частности, для динамического уравновешивания, а также срок службы уплотнений и подшипников для эксцентрикового вала и несущей втулки.

Задача изобретения заключается в создании приводного устройства для вращающихся, работающих с ударным нагружением инструментов, в которых улучшено опирание и уплотнение приводного вала и несущей втулки, чтобы повысить срок службы приводных устройств и, в частности, оборудованных такими приводными устройствами инструментов.

Эта и другие задачи в соответствии с изобретением решаются посредством того, что возбуждающее устройство для ударного нагружения представляет собой устройство для возбуждения колебаний, которое для каждого носителя инструмента имеет по меньшей мере два промежуточных вала, которые соответственно связаны через эксцентриковую часть с носителем инструмента и выполнены с возможностью синхронного приведения в действие. Соответствующие изобретению приводные устройства имеют принципиально иную конструкцию, нежели соответствующие родовому понятию ударно-нагружаемые приводные устройства. Индуцирование ударов, которое в случае изобретения с целью отграничения от известного уровня техники называется как колебание, осуществляется не посредством отдельного установленного или соответственно расположенного с эксцентриситетом эксцентрикового вала, а посредством по меньшей мере двух промежуточных валов, которые подходящим способом посредством эксцентриковой части эксцентрично связаны с носителем инструмента и выполнены с возможностью синхронного приведения в действие. Так как один или каждый носитель инструмента согласован по меньшей мере с двумя промежуточными валами, то они могут быть выполнены существенно меньших размеров, чем в случае известного уровня техники, вследствие чего уплотнение валов и опирание (установка в опорах) промежуточных валов существенно упрощается. Одновременно отпадает необходимость в сравнительно громоздкой несущей втулке, которая в известном уровне техники должна была согласовываться с рассчитываемым соответственным образом большим противовесом. В случае соответствующей изобретению конструкции с несколькими выполненными более малыми промежуточными валами, напротив, в этом больше нет необходимости. Поэтому с помощью соответствующего изобретению приводного устройства могут приводиться работающие с колебательным нагружением инструменты, которые могут выполняться значительно большими по размерам и более разнообразными, чем в известном уровне техники, без опасности возникновения проблем опирания или уплотнения промежуточных валов, несущих втулок и/или приводного вала. Далее преимущество состоит в том, что вся находящаяся со стороны привода часть в соответствии с изобретением не подвержена колебаниям носителей инструмента, производимым посредством устройств возбуждения колебаний.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения все промежуточные валы установлены в несущей втулке концентрично по отношению к оси вращения приводного вала. Следовательно, в этой конструкции не только приводной вал установлен концентрично по отношению к несущей втулке, но и все промежуточные валы установлены концентрично по отношению к этой общей оси вращения. В таком случае несколько промежуточных валов могут быть расположены и установлены вокруг оси вращения приводного вала, в частности симметрично распределены и расположены на периферической окружности. Поэтому в этой конструкции может осуществляться особенно простым способом привод приводного вала и привод несущей втулки, поскольку как несущая втулка, так и приводной вал вращаются концентрично вокруг общей оси вращения.

В другом, особенно предпочтительном варианте осуществления приводного устройства промежуточные валы могут быть связаны с приводным валом посредством передачи, особенно предпочтительно посредством зубчатой передачи. Использование зубчатой передачи обеспечивается посредством того, что оси вращения промежуточных валов имеют постоянное расстояние от общей оси вращения приводного вала и несущей втулки вне зависимости от их мгновенного положения.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления зубчатая передача может иметь соединенное с приводным валом без возможности проворота центральное зубчатое колесо и соответственно соединенные с промежуточными валами без возможности проворота и находящиеся в зубчатом зацеплении с центральным зубчатым колесом планетарные зубчатые колеса. В альтернативном варианте осуществления зубчатая передача может иметь соединенное с приводным валом без возможности проворота центральное зубчатое колесо и соответственно соединенные с промежуточными валами без возможности проворота планетарные зубчатые колеса, причем между центральным колесом и планетарными зубчатыми колесами дополнительно расположены промежуточные зубчатые колеса, которые установлены с возможность поворота в несущей втулке. В случае непосредственно сцепленных с центральным зубчатым колесом планетарных зубчатых колес могут достигаться относительно высокие скорости вращения промежуточных валов, в то время как в конструкции с промежуточными зубчатыми колесами число оборотов промежуточных валов может по существу или точно соответствовать числу оборотов приводного вала. Последнее особенно предпочтительно, когда один отдельный носитель инструмента согласован с одной соединенной с приводным валом без возможности проворота уравновешивающей массой. При этом для специалиста очевидно, что повышающее или соответственно понижающее передаточное отношение зависит от конструктивных параметров отдельных зубчатых колес.

Другое существенное преимущество соответствующего изобретению решения состоит в том, что эксцентриситет образован непосредственно между носителем инструмента и промежуточными валами и достигается за счет эксцентриковой части. В одном соответствующем изобретению варианте осуществления эксцентриковые части могут быть составными частями промежуточных валов и могут быть образованы посредством расположенной с эксцентриситетом по отношению к средней оси промежуточного вала эксцентриковой цапфы. Соответственно, в этом варианте осуществления предусмотрены цельные промежуточные валы, на которых за одно целое сформирована эксцентриковая цапфа. В одном альтернативном варианте осуществления конструкции эксцентриковые части могут быть расположенными с эксцентриситетом по отношению к средней оси промежуточного вала продолжениями вала, которые разъемно соединены с промежуточным валом. В конструкции с разъемными продолжениями вала особенно предпочтительно, если промежуточные валы и продолжения валов соединены через конический выступ, который входит в коническое углубление в другой части. Поскольку обычно промежуточные валы имеют больший диаметр, чем продолжения валов, то углубление предпочтительным образом может быть выполнено в промежуточном валу. Однако инверсивное расположение также возможно. В таком случае особенно предпочтительно, если выполненное без возможности проворота соединение между коническим выступом и углублением обеспечено посредством стопорного средства.

Далее, альтернативно вместо промежуточных валов с эксцентриковыми продолжениями валов могут также использоваться промежуточные валы с концентрическими цапфами валов, причем в этом случае эксцентриковые части образованы посредством втулок с эксцентриковым гнездом для вала. Тогда цапфы валов входят в гнезда для вала, вследствие чего образуется эксцентриковая система между промежуточными валами и носителями инструмента. Здесь также предпочтительно, если гнезда для вала цапфы вала выполнены коническими и взаимодействуют (сцепляются) между собой без возможности проворота, причем предпочтительным образом выполненное без возможности проворота соединение обеспечено посредством стопорного средства. Соединение с помощью конических частей облегчает демонтаж носителя или носителей инструмента от расположенной со стороны привода части, которая включает в себя несущую втулку, приводной вал и опоры промежуточных валов. Альтернативно по отношению к винтовому соединению в качестве стопорного средства выполненное без возможности проворота соединение между коническими частями может также состоять из масляного прессового соединения или выполненной разъемной за счет нагружения давлением гидравлическим средством посадки с натягом. В таком случае монтаж осуществляется посредством способа напрессовывания, причем масло или другое гидравлическое средство нагнетается в стыковой зазор между коническими частями для того, чтобы расширить другую часть для монтажа. Необходимое давление прессования может достигаться, например, с помощью мультипликатора или гидравлического пресса. Понятно, что для демонтажа необходимо вновь осуществить расширение внешней конической части посредством гидравлического средства.

Целесообразным образом между эксцентриковой частью и носителем инструмента расположено по одной, а в случае больших размеров или глубин носителей инструмента даже по две или более вращающихся опор. Только эти вращающиеся опоры нагружены эксцентриковым вращением продолжений вала или соответственно цапф вала на промежуточных валах. Однако поскольку размеры втулок, цапф вала или продолжений вала ввиду наличия нескольких промежуточных валов относительно малы, не возникает проблем со сроком службы опор и уплотнений вала несмотря на наличие эксцентриситета.

Приводное устройство или соответственно инструмент с приводным устройством может выполняться многочисленными способами. Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления приводное устройство или соответственно инструмент имеет несколько носителей инструмента, причем с каждым носителем инструмента соединено по меньшей мере два промежуточных вала. В этом варианте осуществления с несколькими носителями инструмента особенно предпочтительно, если создаваемые устройством возбуждения колебаний для первого носителя инструмента колебания смещены по фазе относительно колебания(ий), которое(ые) создано(ы) другим(ими) устройством(ами) возбуждения колебаний. Следовательно, в этом варианте осуществления динамическое уравновешивание носителя инструмента может осуществляться только за счет смещенных по фазе колебаний по меньшей мере одного другого носителя инструмента.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления может быть предусмотрено четное число носителей инструмента, причем соответственно расположенные напротив друг друга носители инструмента нагружаются смещенными по фазе на 180° колебательными импульсами с помощью системы эксцентриковых частей промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебания. Например, в случае двух носителей инструмента эти носители инструмента нагружаются колебательным импульсом, смещенным по фазе на 180°, и этот колебательный импульс ориентирован, например, у обоих носителей инструмента в определенный момент времени или внутрь, или наружу. В случае четырех носителей инструмента имеется, например, соответственно две пары, причем внутри одной пары два носителя инструмента нагружаются смещенным по фазе на 180° колебательным импульсом, и особенно предпочтительно между парами существует смещение по фазе, равное 90°. При этом все четыре носителя инструмента могут быть расположены в одной плоскости. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предусмотрено три носителя инструмента, причем отдельные носители инструмента нагружаются смещенным по фазе на 120° колебательным импульсом с помощью системы эксцентриковых частей промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебаний. Здесь также осуществляется динамическое уравновешивание только за счет смещенного по фазе колебательного нагружения одного из трех других носителей инструмента без необходимости в дополнительных уравновешивающих массах.

Согласно другому альтернативному варианту осуществления могут быть предусмотрены два расположенных в различных плоскостях носителя инструмента, которые с помощью системы эксцентриковых частей промежуточных валов соответствующих устройств возбуждения колебаний нагружаются смещенным по фазе на 180° колебательным импульсом. Вариант осуществления с расположенными в разных плоскостях носителями инструмента ввиду расположения прикрепленных к ним обрабатывающих инструментов также в различных областях имеет то преимущество, что прижимные усилия, которые должны прикладываться, например, приводом подачи, дополнительно уменьшены, поскольку отдельные носители инструмента ни в какой момент времени не могут находиться одновременно во взаимодействии с разрабатываемой породой. В частности, в упомянутом последнем варианте осуществления особенно предпочтительно, если с каждым носителем инструмента согласовано три промежуточных вала, которые взаимно распределены по окружности. Чтобы позволить расположение в двух различных плоскостях, соответствующие носители инструментов могут быть выполнены, в частности, в форме лопаты, пропеллера или звезды. Однако система с тремя промежуточными валами может также осуществляться в приводных устройствах или соответственно инструментах только с двумя носителями инструмента и/или также в выполненных в форме пропеллера или лопаты носителях инструмента, приемные области для обрабатывающего инструмента могут быть образованы в носителях инструмента посредством чередования или изгибания таким образом, что обрабатывающие инструменты расположены и действуют в одной плоскости.

В одном соответствующем изобретению варианте осуществления только с одним отдельным носителем инструмента он может приводиться также большим числом, например шестью, синхронно вращающихся промежуточных валов. Разумеется, в этом варианте осуществления только с одним отдельным носителем инструмента необходима уравновешивающая масса, которая синфазно вращается вокруг приводной оси приводного вала со смещением по фазе на 180° относительно создаваемого посредством эксцентриковых частей всех промежуточных валов колебательного импульса.

Инструменты могут быть непосредственно прикреплены к носителю инструмента. Однако особенно предпочтительно, когда к каждому носителю инструмента прикреплен цельный или состоящий из нескольких частей, выполненный в форме кольцевых сегментов держатель инструмента с крепежными устройствами для нескольких обрабатывающих инструментов. Соответствующее изобретению приводное устройство может использоваться для бурения, фрезерования или выемки породы и минералов. Используемые обрабатывающие инструменты могут состоять, в частности, из самозатачивающихся круглых резцов, плоских резцов, бурильных инструментов с дисковыми или роликовыми резцами. Далее предпочтительно, если при эксплуатации несущие втулки приводятся со значительно меньшим числом оборотов, чем промежуточные валы, причем предпочтительным образом передаточное отношение между числом N_Z оборотов промежуточных валов и числом N_T оборотов несущей втулки составляет >22 и, в частности, между 25:1 и приблизительно 31:1 в зависимости от разрабатываемой породы, числа обрабатывающих инструментов и т.д. Далее предпочтительным образом несущие втулки могут приводиться с помощью привода несущих втулок, а промежуточные валы - с помощью согласованных с приводным валом приводом промежуточных валов, и при этом скорость подачи приводного устройства может регулироваться посредством привода подачи, причем управляющее устройство настраивает привод несущих втулок и привод подачи в зависимости от привода промежуточных валов, а следовательно, от привода для приводного вала. Связь между приводом промежуточных валов и приводом несущих втулок может обеспечиваться также посредством передачи с постоянным передаточным отношением.

Другие преимущества и варианты осуществления изобретения следуют из последующего описания схематично представленных на чертежах примеров осуществления для соответствующих изобретению приводных устройств или соответственно ударно-нагружаемых инструментов с соответствующими изобретению приводными устройствами. На чертежах показано:

фиг.1 - схематичный вид сбоку соответствующего изобретению приводного механизма, снабженного обрабатывающими инструментами;

фиг.2 - вид спереди снабженного обрабатывающими инструментами носителя инструмента по фиг.1;

фиг.3 - вертикальный разрез соответствующего изобретению приводного устройства в соответствии с первым примером осуществления изобретения;

фиг.4 - вид спереди носителей инструмента приводного устройства по фиг.3;

фиг.5 - соответствующий фиг.3 вертикальный разрез соответствующего изобретению приводного устройства в соответствии со вторым примером осуществления изобретения;

фиг.6A-6D - схематично представленная последовательность движений носителей инструмента в приводном устройстве в соответствии с третьим примером осуществления изобретения;

фиг.7A-7D - схематично представленная последовательность движений носителей инструмента в приводном устройстве в соответствии с четвертым примером осуществления изобретения;

фиг.8A-8D - схематично представленная последовательность движений носителей инструмента в приводном устройстве в соответствии с пятым примером осуществления изобретения;

фиг.9 - приводное устройство в соответствии с шестым примером осуществления изобретения на виде спереди на носители инструмента;

фиг.10 - приводное устройство в соответствии с седьмым примером осуществления изобретения на виде спереди на носители инструмента;

фиг.11 - вертикальный разрез соответствующего изобретению приводного устройства в соответствии с восьмым примером осуществления изобретения;

фиг.12 - вид носителя инструмента в приводном устройстве по фиг.11.

На фиг.1 и 2 посредством в целом обозначенного позицией 1 работающего с ударным нагружением инструмента представлено только одно создающее или прикладывающее ударное нагружение приводное устройство 10, которое имеет приводной корпус 11, выполненный с возможностью приведения посредством зубчатого колеса 12 приводной вал 13, установленную с возможностью вращения внутри приводного корпуса 11 и выполненную с возможностью привода посредством зубчатого колеса 14 несущую втулку 15 (фиг.3), а также в данном случае два выполненных в форме полудиска носителя 16А, 16В инструмента. Связанные с зубчатыми колесами 12, 14 приводы, а также другие части инструмента не представлены. На каждом носителе инструмента разъемно закреплен выполненный в виде полукольца держатель 17А, 17В инструмента, которые здесь соответственно снабжены шестью расположенными в приемных элементах 2 инструмента стержневыми резцами 3 круглого профиля в качестве обрабатывающих инструментов. Оба держателя 17А, 17В инструмента выполнены в форме кольцевых сегментов, прилегают с геометрическим замыканием к краям носителя 16А, 16В инструмента и разъемно закреплены там посредством резьбового соединения 4. Вершины резцов обрабатывающих инструментов 3 в рабочем положении инструмента 1 у линии 5 очистного забоя находятся во взаимодействии с добываемой породой, в частности твердой горной породой, и при подаче инструмента 1 в направлении стрелки V на фиг.1 отделяют куски породы на линии 5 очистного забоя. В процессе эксплуатации связанное с несущей втулкой без возможности проворота зубчатое колесо 14 приводится посредством привода несущей втулки (не показан), благодаря чему носители 16А, 16В инструмента совместно приводятся во вращение в направлении стрелки R на фиг.2. Дополнительно к вращению в направлении стрелки R оба носителя 16А, 16В инструмента двигаются эксцентрично относительно оси вращения промежуточных валов, которые, как еще будет пояснено, приводятся посредством приводного вала 13 и связанного с зубчатым колесом 12 промежуточного вала, в результате чего обрабатывающие инструменты 3 дополнительно к вращению нагружаются ударным импульсом, который существенно улучшает отбойку породы на линии 5 очистного забоя, как это известно для работающих с ударным нагружением инструментов. Промежуточные валы, с помощью которых носители 16А, 16В инструмента нагружаются ударным нагружением, которое далее называется как колебательное нагружение, соответственно доступны с фронтальной стороны инструмента 1 или соответственно носителя 16А, 16В инструмента через закрывающие заслонки 6. Следовательно, в варианте осуществления изобретения согласно фиг.1-4 каждый носитель 16А, 16В инструмента согласован соответственно с тремя промежуточными валами.

Конструкция приводного устройства 10 поясняется только относительно фиг.3 и 4, которые показывают первый пример осуществления соответствующего изобретению приводного устройства 10. фиг.3 показывает в разрезе установленную с возможностью вращения за счет подшипников 18 на внутренней стороне корпуса 11 несущую втулку 15, а также приводной вал 13, который в свою очередь установлен посредством подшипников 19 в центральном отверстии несущей втулки 15. Приводной корпус 11 снабжен резьбовым приемным элементом 7, с тем чтобы иметь возможность демонтировать все приводное устройство в виде компактного модуля с рамы или корпуса инструмента. В противоположность к известным из уровня техники работающим с ударным нагружением инструментам или приводным устройствам в соответствующем изобретению приводном устройстве 10 как приводной вал 13, так и несущая втулка 15 имеют идентичные обозначенные позицией D оси вращения, и таким образом несущая втулка 15 и приводной вал 13 вращаются относительно друг друга без эксцентриситета.

Несущая втулка 15 на одном своем конце расширяется в головку 15А, на передней стороне которой закреплен замыкающий диск 20, который несет передний подшипник 19 для приводного вала 13. Как головка 15А, так и замыкающий диск 20 снабжены здесь в общей сложности шестью приемными элементами 21 для промежуточных валов 30, на которых через эксцентриковую часть 32 соответственно закреплен носитель 16А или 16В инструментов. В варианте осуществления изобретения согласно фиг.3 эксцентриковая часть состоит из выполненного за одно целое с промежуточным валом 30 продолжения 32 вала, центральная ось 33 которого расположена с эксцентриситетом относительно оси 31 промежуточного вала 30. Все промежуточные валы 30 посредством подшипников 22 установлены в приемных элементах 21 в несущей втулке 15 и соответственно замыкающем диске 20 так, что оси 31 промежуточных валов расположены концентрично вокруг вращающегося вала D. Каждый промежуточный вал 30 соединен без возможности проворота с зубчатым колесом 34, которое находится в зубчатом зацеплении с центральным зубчатым колесом 23, которое без возможности проворота соединено с приводным валом 13. Следовательно, согласованные с промежуточными валами 30 зубчатые колеса 34 образуют планетарные зубчатые колеса, которые одновременно и синхронно приводятся посредством центрального зубчатого колеса 23 так, что все промежуточные валы 30 синхронно обращаются. Эксцентриковые части 32 расположены на промежуточных валах 30 таким образом, что все согласованные с носителем 16А или 16В инструмента промежуточные валы обращаются (т.е. совершают оборот) с одним и тем же эксцентриситетом. Это особо отчетливо заметно на фиг.4, на которой эксцентриковые части 32 трех согласованных с носителем 16А инструмента промежуточных валов смещены вниз по отношению к соответствующей оси 31 промежуточного вала в одинаковом направлении и с одним и тем же эксцентриситетом, в то время как эксцентриковые части 32 связанных с носителем 16В инструмента промежуточных валов расположены со смещением вверх в показанном колебательном положении носителя 16А и 16В инструмента. При этом промежуточные валы вращаются соответственно с одинаковым числом оборотов относительно друг друга в направлении стрелки Z на фиг.4, причем число оборотов промежуточных валов 30 или эксцентриковых частей зависит от числа оборотов приводного вала 13 и от передаточного отношения зубчатой передачи, образованной центральным колесом 23 и планетарными зубчатыми колесами 34. В варианте осуществления изобретения с двумя носителями 16А, 16В инструмента эксцентриковые части 32 расположены по отношению к соответствующим промежуточным валам 30 таким образом, что в случае носителя 16В инструмента имеется смещенное по фазе на 180° колебание по отношению к колебанию носителя 16А инструмента. Это имеет то особенное преимущество, что один из носителей 16А инструмента образует уравновешивающую массу для динамического уравновешивания движения соответственно другого носителя 16В инструмента. Поэтому дополнительная уравновешивающая масса не требуется.

В соответствующем изобретению приводном устройстве 10 ни уплотнения 24 вала между приводным корпусом 11 и несущей втулкой 15, ни уплотнения 25 вала в приемных элементах 21 в замыкающем диске 20, ни уплотнения 26 вала между эксцентриковыми частями 32 и носителями 16А, 16В инструментов не нагружаются эксцентричными движениями. Каждый носитель 16А, 16В инструмента посредством нескольких, в данном случае трех, эксцентриковых частей 32 и соответствующих подшипников 35 для эксцентриковых частей связан с возможностью вращения с промежуточными валами 30, так что подшипники 18, 22 и 35 также не подвергаются никаким чрезмерным ударным нагрузкам, которые создаются в приводном устройстве 10 за счет колебательного нагружения.

Фиг.5 показывает второй пример осуществления для соответствующего изобретению приводного устройства 110. Конструктивно и функционально одинаковые детали, как и в случае первого примера осуществления изобретения, снабжены идентичными ссылочными позициями, и у приводного устройства 110 несущая втулка 15 и приводной вал 13 также установлены в приводном корпусе 11 концентрично вокруг оси D вращения. В приводном устройстве 110 в свою очередь два носителя 116А и 116В инструмента связаны посредством эксцентриковой части с промежуточными валами 130 таким образом, что промежуточными валами 130 образуется устройство возбуждения колебаний для каждого носителя 116А и 116В инструмента. Оба лежащих в одной плоскости выполненных в виде полудиска носителя 116А, 116В инструмента соответственно связаны с эксцентриковыми частями 132 трех промежуточных валов 130, и эти промежуточные валы 130 каждого носителя 116А, 116В инструмента приводятся синхронно. Привод вращения для промежуточных валов 130 вновь состоит из соединенного без возможности проворота с приводным валом 13 центрального зубчатого колеса 23, а также соединенных без возможности проворота с промежуточными валами 130 планетарными зубчатыми колесами 34. В отличие от первого примера осуществления промежуточные валы 130 имеют выполненную концентрично относительно оси 131 вала и выступающую в приемный элемент 137 подшипника в носителях 116А, 116В инструмента цапфу 132 вала, которая выполнена в виде конуса и на которой закреплена втулка 140 с концентрично расположенными приемными элементами 141 вала. Центральная ось 143 втулки 140, которая соответствует центральной оси подшипника 135, схематически показана на фиг.5. За счет расположенных между втулками 140 и носителями 116А или 116В инструмента подшипников 135 по аналогии с первым примером осуществления соответственно носители 116А или 116В инструмента дополнительно к вращению несущей втулки 15 еще могут перемещаться в колебательном движении вокруг осей 131 промежуточных валов 130, вследствие чего в свою очередь снабженный приводным устройством 110 инструмент получает ударное нагружение или колебательное нагружение для обрабатывающего инструмента. Приемный элемент 141 вала во втулке 140, подогнанный к шейке вала 143, является также коническим, чтобы втулка 140 и промежуточный вал 130 могли легко отделяться друг от друга. Также в приводном устройстве 110 эксцентриковые части, т.е. в данном случае втулки 140, расположены таким образом, что все согласованные с носителем 116А инструмента втулки 140 и все согласованные с носителем 116В инструмента втулки 140 имеют между собой эксцентриковое смещение в одном и том же направлении и приблизительно одного и того же размера, одновременно же носитель 116А инструмента получает по отношению к носителю 116В инструмента смещенное по фазе на 180° колебательное нагружение, так что динамическое уравновешивание приводного устройства 110 посредством дополнительной уравновешивающей массы не требуется.

На фиг.6А-6D для приводного устройства 210 согласно третьему примеру осуществления изобретения схематично изображена система носителя 216А, 216В инструмента и система эксцентриковых частей 232 промежуточных валов, причем отдельные изображения А-D показывают соответственно относительное положение носителей инструмента после каждого 90° поворота промежуточных валов без учета одновременно происходящего поворота носителя втулки и вместе с этим обоих носителей инструмента вокруг оси D вращения. В свою очередь приводное устройство 210 снабжено двумя выполненными в виде полудисков носителями 216А, 216В инструмента, причем с каждым носителем 216А или 216В инструмента согласованы только два промежуточных вала с эксцентриковыми частями 232. Оси вращения 231 промежуточных валов 230 и ось D вращения несущей втулки или приводного вала также изображены на фиг.6А. За счет действующих посредством эксцентриковых частей 232 и промежуточных валов устройств возбуждения колебаний носители 216А, 216В инструмента подвергаются воздействию соответственно смещенного по фазе на 180° колебательного импульса I, причем этот вращающий импульс I в любой момент для одного носителя 216А инструмента смещен по фазе на 180° по отношению к импульсу I для другого носителя 216В инструмента, вследствие чего оба носителя 216А, 216В инструмента динамично уравновешиваются относительно друг друга, как это особенно отчетливо показано на фиг.6В, 6С и 6D, так как между отдельными изображениями промежуточные валы повернуты далее соответственно на 90°. Все промежуточные валы вращаются в одном и том же направлении, как это соответственно обозначено стрелками.

В примере осуществления четвертого соответствующего изобретению приводного устройства 310 на фиг.7А-7D в общей сложности четыре выполненные в форме четвертичных секторов диска носители 316А, 316В, 316С и 316D инструмента связаны с эксцентриковыми частями 332 соответственно двумя промежуточными валами. Соответственно, противолежащие друг другу носители 316А и 316С или соответственно 316В и 316D инструмента составляют пару и возбуждаются смещенным по фазе на 180° колебанием так, что соответственно пара носителей 316А, 316С или 316D, 316В инструмента динамично уравновешивается относительно друг друга. Кроме того, в показанном примере осуществления изобретения между парами предусмотрено дополнительное смещение по фазе на 90°, как показывают соответственно различные положения эксцентриковых частей 232 относительно осей 331 промежуточных валов. В свою очередь отдельные фигуры показывают последовательность движения в течение 360° поворота промежуточных валов, причем каждый следующий вид показывает смещенное по отношению к предыдущему положению на 90° положение носителей инструмента, а вращение несущей втулки вокруг оси D вращения не принято во внимание.

В показанном на фиг.8А-8D пятом примере осуществления приводного устройства 410 оно имеет три выполненных в форме сегментов диска носителя 416А, 416В, 416С инструмента, с которыми соответственно согласованы два концентрично вращающихся вокруг оси D вращения промежуточных вала для колебательного нагружения. Эксцентриковые части 432 промежуточных валов носителя 416А инструмента по отношению к эксцентриковым частям 432 промежуточных валов носителя 416В или 416С инструмента расположены соответственно со смещением по фазе или с поворотом на 120°, так что каждый носитель 416А инструмента получает колебательное нагружение, осуществляющееся со смещением по фазе на 120° по отношению к двум другим носителям 416В, 416С инструмента. За счет смещения по фазе здесь три расположенных в одной плоскости носителя 416А, 416В и 416С инструмента также динамически уравновешиваются относительно друг друга в отношении своего ударного импульса.

Фиг.9 показывает шестой пример осуществления соответствующего изобретению приводного устройства 510 с двумя носителями 516А и 516В инструмента, причем носитель 516В инструмента расположен в плоскости позади носителя 516А инструмента. С каждым носителем 516А, 516В инструмента согласованы соответственно три промежуточных вала с эксцентриковыми частями 532, а носитель 516А инструмента нагружен колебательным импульсом, который смещен по фазе на 180° по отношению к колебательному импульсу носителя 516В инструмента. Оба носителя 516А, 516В инструмента имеют сформированный примерно в форме лопаты профиль, и соответственно любой один промежуточный вал, согласованный с носителем 516В инструмента, расположен между двумя промежуточными валами, согласованными с носителем 516А инструмента. За счет расположенных в различных плоскостях носителей 516А и 516В инструментов в процессе эксплуатации могут сводиться к минимуму прижимные усилия, поскольку отдельные носители 516А, 516В инструмента при взаимодействии с разрабатываемой горной породой никогда одновременно не находятся в одной и той же плоскости, а всегда чередуются и в различных плоскостях врезаются в горную породу и таким образом отбивают материал.

В седьмом примере осуществления приводного устройства 610 по фиг.10 вновь приводятся во вращение два носителя 616А, 616В инструмента и возбуждаются колебательным нагружением. Носители инструмента могут быть выполнены по существу пластинчатой формы и своими центральными плоскостями могут быть расположены одни за другим, так что они, а также закрепленные на них обрабатывающие инструменты расположены в различных плоскостях. Однако предпочтительно носители 616А, 616В инструмента снабжены соответствующим и подходящим чередованием, так что принимающие обрабатывающие инструменты области обоих носителей 616А, 616В инструмента расположены в одной плоскости и только центральные области обоих носителей инструмента расположены в находящихся одна за другой плоскостях. Чередование может достигаться, например, с помощью выступающих вперед изгибов на задних носителях 616В инструмента, и при необходимости дополнительно с помощью смещенных назад изгибов на передних носителях инструмента. Также здесь соответственно промежуточные валы одного носителя 616А инструмента являются смежными с двумя промежуточными валами другого носителя 616В инструмента, и эксцентриковые части 632 отдельных промежуточных валов расположены таким образом, что оба носителя 616А, 616В инструмента нагружаются ударным импульсом со смещением по фазе на 180° относительно друг друга. Оба носителя 616А, 616В инструмента имеют по существу выполненный в форме звезды или пропеллера профиль, и на каждом носителе 616А, 616В инструмента может закрепляться на резьбовых креплениях 651 выполненный в форме частично кольцевых сегментов держатель инструмента. Каждый носитель 616А, 616В инструмента соответственно соединен с тремя промежуточными валами. В таком случае концы отдельных опор, выполненных в виде пропеллера или звезды носителей инструмента, могут быть снабжены изгибами.

Фиг.11 и 12 показывают восьмой пример осуществления соответствующего изобретению приводного устройства 710 в виде, соответствующем фиг.3 и 4. Приводной вал 713 и несущая втулка 715 установлены в приводном корпусе 711 с возможностью вращения вокруг той же самой оси D вращения. Головка 715А несущей втулки 715 выполнена более массивной, чем в первом примере осуществления изобретения, а между головкой 715А и замыкающим диском 712 дополнительно к выполненному в данном случае относительно малогабаритным и соединенному с приводным валом 713 без возможности проворота центральному зубчатому колесу 723 и к закрепленным без возможности проворота на промежуточных валах 730 планетарным зубчатым колесам 734 установлены еще промежуточные зубчатые колеса 738. С помощью зубчатых колес 734, 738 и 723 между приводным валом 713 и промежуточными валами 730 реализуется зубчатая передача с передаточным соотношением 1:1. Все промежуточные валы здесь имеют эксцентриковую часть, которая состоит из расположенного с эксцентриситетом относительно оси 731 промежуточных валов 730 продолжения вала, которое имеет конический цапфовый выступ 742, который утоплен в выполненном также коническим углублении 743 в промежуточных валах 730. Выступ 742 и углубление 743 застопорены посредством резьбового стопорного элемента, который может расцепляться от передней стороны носителя 716 инструмента после удаления закрывающих заслонок 706. Таким образом, весь носитель инструмента 716 может сниматься вперед от приводного корпуса 711. В частности, при совместном просмотре с фиг.12 становится ясно, что приводное устройство 710 имеет только один-единственный носитель 716 инструмента, который нагружается ударным импульсом с помощью в общей сложности шести промежуточных валов. Для устранения динамических неуравновешенностей уравновешивающая масса 760 соединена без возможности проворота с приводным валом 713, который расположен со смещением по фазе на 180° относительно системы или относительно эксцентрикового смещения эксцентриковых частей и за счет передаточного отношения зубчатой передачи синфазно вращается со смещением по фазе на 180° так, что уравновешивающая масса 716 уравновешивает ударное движение носителя 716 инструмента. При этом уравновешивающая масса 760 вращается в центральном приемном элементе 739 во внутреннем объеме носителя 716 инструмента.

Для специалиста из предшествующего описания очевидны многочисленные модификации, которые должны подпадать под объем защиты зависимых пунктов формулы. При больших конструируемых инструментах или приводных устройствах с каждым носителем инструмента могут быть согласованы даже три или более промежуточных вала. Также в данном выполнении особое преимущество состоит в том, что полностью сохраняется условие выполнения промежуточных валов с эксцентриковыми частями, существенно меньшими, чем в случае приводного устройства с эксцентрически расточенными несущими втулками. Не представлено, что приводы для приводных валов и приводы для несущих втулок могут связываться непосредственно друг с другом посредством подходящей передаточной системы. Также не представлено, что посредством управляющего устройства верхнего уровня число оборотов привода промежуточных валов, число оборотов привода несущих втулок и скорость подачи для всего инструмента могут согласовываться друг с другом и, в частности, регулироваться исходя из числа оборотов привода промежуточных валов. Эксцентриковое смещение может составлять, например, 7,5 мм при частоте вращения несущей втулки 100-150 оборотов/мин и при ударном нагружении или колебании приблизительно 3200/мин, так что передаточное отношение между числом N_Z оборотов промежуточных валов и числом N_T оборотов несущей втулки может составлять приблизительно от 20:1 до 35:1. Разъемное крепление между эксцентриковыми частями и промежуточными валами может быть реализовано также посредством масляного прессового соединения. На носителях инструмента могут быть закреплены, например, 8 обрабатывающих инструментов с угловым сдвигом 45° относительно друг друга. Между приводным валом и/или несущей втулкой и их состоящими, например, из электромоторов приводами могут быть установлены крутильно-упругие муфты, которые еще дополнительно могут быть снабжены функцией перегрузки, чтобы при блокировках предотвращать повреждения приводных устройств или приводов. Обрабатывающие инструменты, такие как стержневые резцы круглого профиля, диски, плоские резцы или т.п., могут быть также закреплены непосредственно на носителе инструмента. Зазор между выполненными в форме сегментов носителями инструмента может перекрываться металлическими листами или т.п.