CH672908A5

CH672908A5 -

Info

Publication number: CH672908A5
Application number: CH1465/86A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Wilhelm Bechem; Klaus Bechem; Philip Carl Bechem
Original assignee: Bechem Hannelore
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1990-01-15
Also published as: FI871646L; JPS62296089A; IT1214419B; ZA872661B; AU7155787A; ATA95387A; CA1321189C; GB8708798D0; FR2597149B1; CN86104793A; FR2597149A1; SE8701567L; BR8701813A; SU1621815A3; AU609037B2; GB2197009B; US4796713A; IT8747854A0; GB2197009A; IN169850B

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem angetrieben rotierenden Exzenter mit auf ihm drehend gelagertes, radial schlagendes Rollen- oder Fräsbohrwerkzeug.

5 Es gibt u.a. Unwucht- oder linear erregte/aktivierte Rollenbohrwerkzeuge, die mit niedrigsten Andrücken hohe Bohrfortschritte in hartem Gestein etc. erreichen - aber mit Schwingungsproblemen sowie hohem technischen und Energieaufwand konfrontiert sind. - Erfindungsgemäss wird ver-i° gleichsweise einfach und robust - mit der Möglichkeit diverser Variationen - auf jeweils einem Exzenter eine Bohrrolle -selbständig rollend oder angetrieben fräsend - drehend gelagert. Hierbei kann das ein- oder zweiseitig gehaltene Aggregat, in einer Ausführungsform als Twin vereinigt und u.a. 15 mit gleichlaufend oder vorzugsweise gegenläufig arbeitenden Bohr-/Fräswerkzeugen ausgerüstet werden. Die Bohr-/Fräs-werkzeuge - einzeln oder als Twin - kontinuierlich oder intermittierend gedreht - können auch Bohrlöcher oder Schlitze erstellen, wobei die Aggregate bzw. Halter kleiner sein 20 müssen als der Durchmesser der Bohrrollen, um in die Schlitze oder Bohrlöcher eingefahren werden zu können -wofür gesondert Schutz beantragt wird.

Beispiel

25 Bei einer Drehzahl des Exzenters von 4.000 U/min, einer Amplitude von 3 mm und den dargestellten Durchmessern bzw. den Durchmesserdifferenzen der Zahnkränze an/in der Bohrrolle, schlägt die Bohrrolle z.B. 4.000 mal/min - hierbei dreht sie angetrieben fräsend mit ca. 200 U/min. Für die 30 Steuer-/Einstellbarkeit von Unwuchtmassen, aber auch für die Wahl der jeweiligen Exzenter sowie der Zahnkranzdurchmesser bzw. -differenzen in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Materials wird ebenfalls gesonderter Schutz beantragt -insbesondere aber auch dafür, den schnellaufenden Exzenter 35 und/oder die langsam laufende Bohr-/Fräsrollen zur Erhöhung des Gegenmomentes bzw. der Schlagkraft mit zusätzlichen Schwung-/Wuchtmassen zu versehen - als Verfahrensanspruch.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuro ren dargestellt. Es zeigen:

In Figur 1 sind la und lb verschiedene radial schwingende, drehende Bohr-/Fräswerkzeuge, 2 der Exzenter oder das Gehäuse z.B. eines Motors, auf dem die Rollen- oder Fräsbohrwerkzeuge drehend gelagert sind, 3 ist eine einseitige 45 Halterung, 4 die angetriebene oder gelagerte oder in 3 stehend festgehaltene Welle eines Motors, 5 ist in einer Ausführungsform der auf/an 3 befestigte kleinere Zahnkranz, 6 ist eine Dichtungsscheibe mit Dichtlippe - für die gesonderter Schutz beantragt wird - die am grösseren Zahnkranz 7 befe-50 stigt ist; dieser wiederum ist mit 1 verbunden - er läuft auf 5 exzentrisch ab, zwangsweise extrem untersetzt in Drehrichtung des Exzenters rotierend oder als Ratsche nur in einer Richtung blockierend. 8 ist ein Hohlraum als Gewichtsausgleich zur Auswuchtung - ggf. aber auch verfüllbar mit einer 55 Unwuchtmasse.

Figur 2 zeigt mit 9 und 10 die auf nicht dargestellten angetrieben rotierenden Exzentern frei drehend gelagerten Bohr-/Fräswerkzeuge. Die Halterungen/Lagerungen 11 und 12 können starr verbunden oder gemeinsam oder einzeln elafi0 stisch/gefedert gehalten sein. 13 und 14 sind speziell geformte Werkzeuge. 15 sind Werkzeuge, die breiter arbeiten - d.h.

frei schneiden - siehe 16. Bei starrer Verbindung der beiden Halterungen 11 und 12 können bei 17 - bei gleicher Drehrichtung und gleicher Drehzahl von zwei oder mehr Exzen-65 tera - starre Verbindungen, Zapfen, Verschraubungen oder dgl. vorgesehen werden - vorzugsweise als ausgewuchtete Kurbelwelle. 18 ist der mit der Bohr-/Fräsrolle verbundene Aussenzahnkranz, der in dem am Halter befestigten festste

3

672 908

henden Innenzahnkranz 19 exzentrisch gegenläufig zum Exzenter, aber extrem untersetzt abläuft. Schutz wird erfindungsgemäss dafür beantragt, die Exzenterwelle zur Durchführung einer stehenden oder drehenden Welle zum zweiten Exzenter hohl auszubilden und ggf. Lagerungen vorzusehen, um bei einem Twin einen einseitigen Antrieb für beide Bohr-/Fräsrollen zu ermöglichen; für das Verschliessen des Aggregates auf der äusseren freien und vorzugsweise flachen Seite wird ebenfalls Schutz beantragt.

In Figur 3 sind erfindungsgemäss an einem rotierenden Mittelstück 2 zwei nach aussen gerichtete auf je einem angetriebenen Exzenter rotierend angeordnet - vorzugsweise fräsend und erfindungsgemäss als Halbkugel mit Picken, Stiften oder dgl. versehene Bohr-/Fräsrollen 21 ausgebildet. Unter 22 ist ein Zapfen dargestellt, der in dieser Version das Aggregat in einem Vorbohrloch führt und ggf. auch als Antrieb dienen kann - hierfür wird gesonderter Schutz beantragt -aber auch dafür, das Mittelstück 23 bzw. den Zapfen 20 beim erfindungsgemässen Eigenantrieb des Bohrkopfes durch die beiden Bohr-/Fräsrollen derart zu bremsen, dass o.a. Bohrrollen zwangsweise zum Fräsen gebracht werden. Der motorische Antrieb kann ein- oder ausgebaut sein -aber auch über ein rotierendes Gestänge erfolgen.

In Figur 4 ist 23 wieder das Mittelstück, Zapfen, Gestänge oder dgl. und 24 sind die zwei leicht angewinkelt rotierenden, schlagenden, vorzugsweise fräsenden mit Picken, Stiften oder dgl. versehenen halbkugeligen Bohr-/Fräsrollen. 25 sind die Schnittlinien der im inneren derart verkürzten Halbkugel, dass die Bohrlochsohle bombiert d.h. halbrund ist und somit von den eigentlichen Bohrwerkzeugen gleichmäs-sig bearbeitet werden kann - hierfür wird gesonderter Schutz beantragt. Mit 26 ist angedeutet, dass ein entsprechendes Aggregat in jeder Richtung bohren, schlitzen oder auch seitlich verfahrend abtragen kann - vorzugsweise insgesamt rotierend; auch hierfür wird Schutz beantragt.

Ein Verfahrenspatent wird dafür beansprucht, zur Herstellung schmalerer oder breiterer Schlitze diese jeweils im äusseren Bereich zuerst mit Schneidegeräten jeglicher Art -u.a. Wasserstrahl, Schneidscheiben und dgl., insbesondere aber den erfindungsgemässen Bohr-/Fräswerkzeugen - z.B. gemäss Zeichnung 1 (1 oben) - schmal vorzuschützen und darauffolgend den erhabenen stehenbleibenden Steg mit jeglichen Bohr-/Schlag- oder Fräswerkzeugen - insbesondere den erfindungsgemässen - z.B. gemäss Zeichnung zwei - 9 und 10 oder Zeichnung eins - 1 oben in Kombination mit 1 5 unten - abtragen.

Die Fig. 5 und 6 dienen nur zur Erklärung der erfindungsgemässen Systeme. In Fig. 5 ist 27 das auf dem zum Absprengen von Gesteinsrippen keil-/kegelförmigen Halteringes 28 resp. auf 29 befestigte langsam laufende Bohr-/ 10 Schlitz- bzw. Fräswerkzeug; 27 ist in einer bevorzugten Ausführungsform auf der gesamten Aussenfläche flach - u.a. beim Twin - aber auch um hinterschneiden zu können. 20 ist der an 29 befestigte exzentrisch rotierende Innenzahnkranz, der in Abhängigkeit der gewählten Amplitude im Durchmes-15 ser entsprechend grösser ist als das Zahnrad 31, das gestellfest zur Aufnahme des Gegenmomentes gehalten - also nicht rotierend ist und in einer Ausführungsform mit Hilfe des Lagers 32 auf der schnellaufenden Antriebswelle 33 zentrisch frei drehend gelagert wird. 34 ist der Exzenter, der die Am-20 plitude, aber auch die hohe Drehzahldifferenz zwischen Antriebs- und Werkzeugdrehzahl bestimmt; bei dieser Bauweise dreht das Werkzeug stark untersetzt und in gleicher Richtung wie der mit 33 verbundene Exzenter 34. 35 ist das auf den Exzenter 34 aufgeschobene Lager, auf dem die Hülse 29 25 frei drehend gelagert ist. Wird jedoch der Innenzahnkranz 30 nicht an 29, sondern gestellfest gehalten und dreht das Zahnrad 31 an 29 befestigt - im stehenden Innenzahnkranz 30 exzentrisch ablaufend so arbeitet das Werkzeug stark untersetzt und umgekehrt zur Drehrichtung des Exzenters bzw. 30 Antriebes.

Fig. 6 ist zum besseren Verständnis nur eine Draufsicht von 5. Hierbei ist 35 das kleinere Lager und 36 das in gleicher Richtung wie die Antriebswelle 37 umlaufende Werkzeug. 38 ist das bei dieser Bauart stehende - also nicht dreh-35 ende Zahnrad, um das der etwas grössere Innenzahnkranz 39 exzentrisch abläuft und dadurch das Werkzeug in vergleichsweise langsame Umdrehungen versetzt. O.a. Systeme bohren auch ohne Fräsenantrieb - hierbei ist die Arbeitsleistung jedoch geringer und der erforderliche Andruck höher; 40 er beträgt beim erfindungsgemässen fräsenden Schneiden der 1:1 dargestellten Konstruktion nur einige kg im härtesten Gestein.

C

4 Blatt Zeichnungen

Claims

672908

(1).

1. Bohrvorrichtung mit einem angetriebenen rotierenden Exzenter (2), gekennzeichnet durch ein auf ihm drehend gelagertes, radial schlagendes Rollen- oder Fräsbohrwerkzeug
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswuchtung über Gewichtsausgleich (8) des Exzenters.

2

PATENTANSPRÜCHE
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass um die an einer Halterung befestigten stehenden Mitnehmerelemente (Zahnkränze) (5/7) aus einem Aus-senzahnkranz oder dgl. bestehen und die am Fräsbohrwerkzeug befestigten exzentrisch drehenden Mitnehmerelemente (Zahnkränze) ein Innenzahnkranz oder dgl. sind, die das Fräsbohrwerkzeug in gleicher Richtung wie der Exzenter zum Rotieren bringen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den an einer Halterung befestigten stehenden Mitnehmerelementen (5/7) aus einem Innenzahnkranz oder dgl. bestehen und die am Fräsbohrwerkzeug befestigten exzentrisch drehenden Mitnehmerelemente ein Aussenzahn-kranz oder dgl. sind, die das Fräsbohrwerkzeug gegenläufig zum Rotieren bringen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei entsprechende Werkzeuge zu einem Twin vereinigt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Twin zwei angetriebene Fräsbohrwerkzeuge in gleicher Richtung arbeiten.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Twin die zwei angetriebenen Fräsbohrwerkzeuge gegenläufig arbeiten.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Twin die Halter der beiden fliegenden Lagerungen (12) starr miteinander verbunden sind und die beiden Exzenter mit gleicher Amplitude und gleichen Massen - 180° gegeneinander versetzt - synchron in gleicher Richtung drehen und somit ausgewuchtet arbeiten.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Twin die Halter der beiden fliegenden Lagerungen (12) starr miteinander verbunden sind und die beiden Exzenter mit gleicher Amplitude und gleichen Massen - 180° gegeneinander versetzt - synchron gegenläufig drehen und dadurch mit zusätzlichem linear gerichtetem Unwuchtschlag arbeiten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter linear verschiebbar oder um einen Drehpunkt elastisch gefedert gelagert ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Twin das eine Rollenoder Fräsbohrwerkzeug (9) fräsend und das andere (10) nur schlagend arbeitet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem mittigen Halter (20), Gehäuse oder Motor je ein nach aussen gerichteter angetriebener Exzenter mit je einem Rollen- oder Fräsbohrwerkzeug installiert ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der beiden Exzenter leicht angewinkelt sind (24/25).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch halbkugelförmig ausgebildete Rollen- oder Fräsbohrköpfe (21/24).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, gekennzeichnet durch den einen angetrieben rotierenden Bohrkopf rechts (24) und den anderen (25) links herum laufen.