专利名称：用于铣削加工岩石和其他材料的装置和使用该装置铣削岩石等的方法
技术领域：
本发明涉及一种用以铣削加工特别是岩石或其他的材料的装置， 包括一在一鼓支座上绕鼓轴线可旋转支承的主轴鼓，在其中绕主轴轴 线可旋转驱动支承多个偏心于鼓轴线的刀具主轴并且在它们从主轴鼓 伸出的末端支承加工刀具。本发明还涉及一种用这样的装置铣削岩石 等的方法。
背景技术：
为了铣削加工岩石或其他的硬材料例如由井下或井上的采矿工程 中的开釆物、由修路或地上建筑中的沥青或混凝土建筑构件已知大量 的铣削系统，其中通常涉及旋转驱动的转鼓或圆盘，在其圆周上均勻 分布安装许多铣刀例如圆柄凿子。如果用这样的在其圆周上设有铣刀 的转鼓例如借助于一滚筒采焊机在井下采矿工程中开采岩石或煤并且 采煤滚筒或采煤转鼓以全截面切割或铣削待开采的材料，则全部在转 鼓的圆周上设置的加工刀具的大致一半同时嵌接。每一加工刀具在全
截面中转过一半即180。与待加工的材料相嵌接，这产生的结果是，刀 具的硬质合金尖端直接在较硬的材料中被加热到很高的温度并被迅速 地磨损。
在已知的机械中的另一缺点在于，将转鼓紧靠到岩石上的全部压 紧力分配到大量的单刀上，从而对于每一单个的处于使用的凿子只提 供一较小的压紧力。如果例如转鼓对岩石的总压力为约2000N并且在 一全截面中总是约20个单个刀具处于使用，则对每一个在截面中只提 供100N的压紧力。此外也困难的是，利用已知的装置，其中各刀具 固定地设置在一滚筒或转鼓的圆周上，轴向地推进待加工的材料中， 这归因于在滚筒的外径上具有最好的切削速度并且切削速度向转鼓或
滚筒的旋转轴线的方向总是继续地降低并且在旋转轴线的附近变得如 此之小，以致于在那里切削实际上是不可能的。因此即使滚筒在其端 面设有刀具，它们在滚筒轴向地推进时也不可能合适地挖开在其端面 之前的坚硬的岩石。
由DE 34 45 492 C2已知一种用于在岩石中钻孔的钻头，其具有 一包括多个钻孔工具的刀架，其支承在一中心轴上，该中心轴连接于 一在钻孔与钻头之间延伸的钻杆。这些在刀架上的钻孔工具经由一行 星齿轮传动装置可旋转地驱动。
发明内容
本发明的目的是，提供一种开头所述型式的装置用以铣削加工岩 石或其他的材料，其也能以一高的铣削生产率加工很硬的材料，其中
;命:'本发明的装置特别应该具有高的工作可靠:性，同时紧凑地构造
并且提供以下可能性，即可以容纳不同型式的任何重量和尺寸的加工 刀具例如铣削辊、锯片、凹切刀具等。
利用本发明通过在独立权利要求中说明的特征达到该目的。其中 至少两个刀具主轴可由一共同的传动装置驱动，其具有在各刀具主轴 上固定设置的从动齿轮和一共同的驱动元件、特别是一驱动齿轮或也 可以是一驱动链、 一驱动齿形带等，该驱动元件与各从动齿轮相配合 作用，其中驱动元件和主轴鼓是可相互相对旋转的，如果提供一装置 的特别紧凑的结构，其中至少两个包括在其上的刀具的刀具主轴在主 轴鼓的中轴线之外同步地驱动。同时在各刀具主轴上设置的加工刀具 易于调整成使即使在一具有180。的嵌接的全截面中分别只有一个加工 刀具或只有少数几个刀具同时处于嵌接，从而提供的主轴鼓的总压紧 力由只相应一个或少数几个刀具可以利用，因此直接在岩石中处于嵌 接的单刀具有一很高的开采力。
有可能，主轴鼓具有一与传动装置脱开的旋转驱动装置。在该实 施形式中因此主轴鼓由一旋转驱动装置旋转而刀具主轴经历其与主轴 鼓的转速无关的驱动。在该实施形式中甚至可设想，在装置轴向地推
进到岩石中时无论如何使主轴鼓短时完全停上并且只通过刀具主轴的 旋转将一段远地钻入岩石中并然后才开动主轴鼓的驱动装置。
但已证明特别有利的是，主轴鼓和各刀具主轴的至少一部分具有 一共同的旋转驱动装置，从而通过主轴鼓的旋转也自动地使由共同的 旋转驱动装置带动的刀具主轴处于旋转。
在这方面结构上有利的是，由一驱动齿轮构成的驱动元件相对于 鼓支座旋转固定地设置、特别是固定连接在鼓支座上。在各刀具主轴 上固定设置的从动齿轮于是与在鼓支座上旋转固定设置的驱动齿轮相 啮合，借此当由旋转驱动装置使其中容纳的各刀具主轴的主轴鼓旋转 时，使各刀具主轴旋转。利用一这样的行星齿轮传动装置在特别小型 的结构形式时可以传递很高的力和转矩。
优选各刀具主轴借助于轴承可旋转地安装于轴承套中并且适当地 借助于轴密封圏进行密封。在一这样的装置中很特别有利的是，轴承 套与在其中可旋转支承的刀具主轴可套筒式替换地装入和锁定入在主 轴鼓上预定的鼓腔中。于是各刀具主轴可以以与其轴承和必要时密封 圏的组合部件的方式通过轴承套的简单的更换加以替换，例如如果它 们已磨损和如果刀具主轴要用于其他的加工刀具。各刀具主轴预组装 于轴承套中，从而该组合部件在主轴鼓中的拆除和安装只需要很短的 时间。
优选全部刀具主轴可经由传动装置的共同的驱动齿轮驱动。但无 疑也有可能， 一第一组刀具主轴可经由一共同的第一驱动齿轮而一第 二组刀具主轴可经由一共同的第二驱动齿轮驱动，例如如果一第一组 刀具主轴在一较大直径的分度圆上而一第二组刀具主轴在一较小直径 的分度圆上设置在主轴鼓上的话。于是在第一组刀具主轴与第一驱动 齿轮之间和在第二组刀具主轴与第二驱动齿轮之间的传动比和/或第 一和第二组刀具主轴的转向可以是不同的。如上所述，第一组和第二
组的刀具主轴以与鼓轴线不同的间距设置于主轴鼓中，亦即位于两不 同的分度圆上。
优选各刀具主轴沿圃周均匀分布地设置于主轴鼓中。
在本发明的装置的特别有利的实施形式中有可能，将一个或多个 在一刀具主轴上设置的加工刀具相对于一在鼓圆周方向前面或后面的 刀具主轴的一个或多个加工刀具的设置偏移一角度值设置。换言之沿 主轴鼓的圓周方向接连的各刀具主轴的加工刀具可以相互相位偏移地 设置。该实施形式能够以特别有利的方式在本发明的方法用于铣削岩 石的实施中确保， 一在刀具主轴上设置的单刀在一不同于一在主轴鼓 转向前面的刀具主轴的一单刀的位置进入与待加工的岩石相嵌接。因 此通过各刀具的相位移的设置确保，各单刀的楔入点或不同的刀具主 轴的楔入切削并不重合，而一随后的刀具在一位置加工岩石，该位置 是一先前通过岩石运动的刀具主轴的各刀具仍留下的。因此达到岩石 等的一特别有效的加工。为了尽可能精确地达到要求的相位偏移或角 偏移，各加工刀具优选可调地设置在刀具主轴上，亦即它们可以相对 于刀具主轴调整其角位置。
各加工刀具在每一刀具主轴上可以具有一个或多个加工凿子或单
刀。在本发明的一特别有利的实施形式中单刀的至少一部分包括圆柄 凿子，在好些使用目的中扁凿刀或滚凿也已证明是合适的，在一侧构 成圆锥形的滚凿尤其如此。对于许多加工目的已证明有利的是，各加
工刀具至多设有50%的径向凸出于主轴鼓的外圆周的圆周侧的加工 面，亦即一刀具主轴的至多一半的单加工刀具同时处于与岩石等相嵌 接。
主轴鼓可以设有一优选中心设置的排尘孔，通过它可以排出铣削 加工岩石等时附带产生的细尘。还有利的是，装置设有至少一个用于 加工刀具的喷射装置，借其一方面由于与加工点喷射的水相关地附带 产生的尘埃而另一方面也可保证加工刀具的冷却。喷射装置优选设置 在主轴鼓上和/或鼓支座上。
在本发明的装置中可以使用不同型式的加工刀具。例如如果一个 或多个刀具主轴的加工刀具基本上包括一刀架和多个在其上设置的圆 柄凿子、扁凿和/或滚凿是可能的，其中装置这样构成，即在刀架上设 置的各凿刀成单层或多层凹切地加工岩石或其他相应加工材料。同时
装置优选这样构成， 一多层工作的刀具向待加工的岩石的方向优选成 阶梯形逐渐缩小。各加工刀具也可以基本上包括铣削辊，它们设置在 一个或多个刀具主轴上。这些铣削辊可以构成圆筒形的或向加工的岩 石那边成圆锥形逐渐缩小或扩大。
如果驱动元件由一外齿的驱动齿轮构成，该驱动齿轮连接在鼓支 座上，则刀具主轴的转向与主轴鼓一样。如果驱动元件由一内齿的驱 动齿轮构成，则由一这样驱动齿圏驱动的刀具主轴相反于主轴鼓的转 向旋转。
为了用于主轴鼓的旋转驱动装置从用于刀具主轴的传动装置中的 分开， 一种结构上的实施形式已证明是有利的，其中主轴鼓具有一同 心于鼓轴线延伸的容纳孔用于一驱动轴，其可旋转地支承于容纳孔中 并且与各刀具主轴的驱动元件相连接。因此驱动轴同心地可旋转地支 承于主轴鼓中，这不仅构成特别小型的，而且确保结构的高的稳定性。 为此主轴鼓可以具有 一 包括一 大致罐状的鼓基体和一 壳体盖的封闭的 壳体，其中驱动元件、因此特别是驱动齿轮容纳于鼓基体的内部并且
连接在驱动轴上并由壳体盖覆盖。
各刀具主轴的传动装置优选封闭地设置于主轴鼓中。各加工刀具 可以悬臂地用其相应的刀具主轴支承在主轴鼓上并且在端面和/或圆 周侧凸出于主轴鼓。
为了有助于装置轴向地推进岩石，已证明有利的是，主轴鼓除沿 其圆周分布设置的各刀具主轴包括铣刀以外还设有一在由各刀具主轴 描绘的分度圆的内部设置的芯部铣刀，其优选以相对鼓轴线较小的偏 心距设置。借助于可驱动构成的芯部铣刀可以确保全部在主轴鼓的端 面之前坚硬的岩石在装置开进其中时被铣削。
为了确保特别稳定地容纳刀具主轴，各加工刀具与其相应的刀具 主轴一起优选借助于两点式支承在主轴鼓上支承。为此可以设置固定
—游动支承，或者也可以使用特别调整为x型结构的支承，例如借助
于圆锥滚子轴承等。
特别是如果要使用具有较大的轴向长度的加工刀具，例如具有长
的铣刀柄的刀具，则特别有利的是，主轴鼓具有一在鼓支座附近的大 致盘形的轴承法兰用以容纳刀具主轴的各第一支承和一同心于鼓轴线
伸出的支座轴颈，在其上设置至少 一个支承元件用以安装刀具主轴的 各第二支承。于是加工刀具的加工岩石的区域位于两支承之间，以此
达到一特别稳定的支承。在本发明的该实施形式中，可以进一步符合 目的是，支承元件或支承轴颈具有一同心于主轴鼓轴线设置的轴承轴 颈用于主轴鼓的附加的支承。由此于是有可能，主轴鼓本身也借助于 两点式支承进行支承，亦即在远离鼓支座的末端附加地支承并因此避 免弯曲，如其在长的刀具和悬臂的支承中可能出现的。
支承元件可以由一在支承轴颈的端面上设置的盖法兰构成，其设 有用于第二支承的各轴承容纳凹孔。各加工刀具于是在端面由盖法兰
覆盖并且只用各单刀加工岩石，它们设置在其圆周上并且在主轴鼓的 盘形的轴承法兰与盖法兰之间从其中径向凸出。也有可能，设置至少 两个支承元件，其设置在离轴承法兰的不同间距处并且其分别安装各 不同的刀具主轴的第二支承。于是在该结构中各刀具主轴的各第二支 承位于离加工刀具的端面的(自由的)末端的一间距处，各加工刀具 于是也可以用其端面与岩石相嵌接。
为了避免装置因过载而损坏，已证明符合目的是，驱动元件经由 一过载离合器连接在鼓支座上，其例如可以是一弹簧加载的滑动离合 器。同时作用到离合器上的弹簧载荷优选是可调的，以此可以调整起 动值，此时松开离合器并且驱动元件在鼓支座上滑转。
主轴鼓在其远离加工刀具的后面可以设有一可拆卸的相对鼓支座 借助于一轴密封圏密封的顶盖，其维持向位于下面的传动装置和其他 部分的通道，其有时必须维护或检查。
总的来看各刀具主轴轴线在主轴鼓中平行于鼓轴线定向。但同样 有可能将各刀具主轴轴线相对于鼓轴线倾斜设置，以此可以进一步改 善在好些待加工的岩石或材料中的铣削结果。在本发明的另一实施形 式中优选每一加工刀具具有多个均匀沿加工刀具圓周分布设置的单 刀，将它们通过应用一卡锁离合器安装在所属的刀具主轴上，其中卡
锁离合器的可能的卡锁位置的数目匹配于在加工刀具上的单刀的数 目，而使它们在每一锁定位置位于相同的相对于刀具主轴的位置。如 果加工刀具被其嵌入的岩石卡住，则起动卡锁离合器，从而支承该刀 具的所属的刀具主轴可以继续一直旋转到下一卡锁位置，在该卡锁位 置加工刀具接着重新嵌入和继续旋转，同时加工刀具重新在一这样的
位置嵌入，在该位置其保持其相对于邻接的刀具主轴的加工刀具的同 一位置，亦即在卡锁离合器起动和刀具重新嵌入以后仍保持接连的各 刀具主轴的各加工刀具的原来调好的相位偏移或偏移。
本发明的装置和可借其实施的方法以特别有利的方式适用于矿物 的开采例如煤、矿石等的开采。装置为此可以作为代用品用于一滚筒 采煤机的一本来已知的截盘头或作为一部分或全截面机器的旋转刀 头。装置和方法也可以有利地用于加工浇灌混凝土的或铺沥青的表面 或建筑物，例如在铣削铺沥青或浇灌混凝土的马路衬面中，在拆除混 凝土结构等中。经常对于不同的使用目的有利的是，将本发明的装置 安装在一可调的悬臂梁上并借其紧靠到待加工的岩石等上。但本发明 的装置在小型装置中的使用也是可想像的，例如在手工引导的清整铣 削机等中。
由以下描述和附图得出本发明的其他的特征和特点，其中借助各
实施例更详细说明各优选的实施形式。其中
图1 一本发明的装置的第一实施形式的剖面图(图1A)和主 轴鼓的俯视图2 本发明的装置的第二实施形式的相当于图1的视图； 图3 本发明的装置的第三实施形式的相当于图l和2的视图； 图4 本发明的装置的第四实施形式的相当于图l至3的视图； 图5 —本发明的装置在实施本发明的方法时嵌入岩石中主轴 鼓的视图和部分剖面图6 本发明的装置的第五实施形式的剖面图； 图7 本发明的装置的第六实施形式同样的剖面图8 本发明的装置的第七实施形式； 图9 本发明的装置的第八实施形式；
图10 本发明的装置的第九实施形式的相当于图l至4的视图11 本发明的装置的第十实施形式的剖面图12 本发明的装置的第十一实施形式的相当于图1至4的视
图13 本发明的装置的第十二实施形式的相当于图1至4的视 图；以及
图14 本发明的第十三实施形式。
具体实施例方式
各附图中所示的本发明的装置的不同的实施形式，其总体用10 标记，用于铣削加工岩石、例如矿物的开采物如煤或矿石或也用于加 工混凝土、沥青或其他的建筑材料、例如在铣削马路衬面等中。总的 来说本发明的装置的不同的实施形式在其结构的细节方面是一致的， 以下拟省去这些在不同的实施形式中重复的细节的多次的描述。更确 切地说在借助图1的基本的结构的详述以后基本上只说明不同的实施 形式的区别。
如果人们现在转向图l，可看出本发明的装置IO具有一鼓支座11 用以安装在一为此适合的机体上(未示出)，例如安装在一开采机或一 马路铣削机的一悬臂上。鼓支座11具有一中心的轴承容纳孔12，主 轴鼓13以其轴承轴颈14借助于两个调整为O型结构的 (O-Anordnung )的圆锥滚子轴承15可旋转地支承在轴承容纳孔中。 轴承轴颈14利用其后端16在后面从鼓支座11的轴承容纳孔12伸出 并在那里支承一驱动齿轮17，其为了主轴鼓的旋转以未更详细示出的 方式连接于一旋转驱动装置。
轴承轴颈14在其对置于驱动齿轮17的另一端转入一主轴鼓的圆 盘形的轴承法兰18，其在外圆周附近具有多个、在该实施例中六个在 一分度圆19上均匀分布设置的鼓腔20。各鼓腔20分别容纳一轴承套 21连同一在其中可旋转支承的刀具主轴22，其中各轴承套与在其中支
承的刀具主轴成套筒式可替换地装入其相应的鼓腔20中并且借助于 各固定螺钉23锁定于装入的状态。在刀具主轴在后面从主轴鼓的轴承 法兰18中伸出的后端上，其设有从动齿轮24，后者与一驱动齿轮25 相啮合，其在鼓支座11上用各螺钉27牢固固定在一为此设置的齿轮 凹槽26上。在图1所示的第一实施例中人们可看出，当由有效作用在 驱动齿轮17上的旋转驱动装置使主轴鼓13旋转时，各刀具主轴22 的从动齿轮24的轮齿在固定安装在鼓支座11的驱动齿轮25上滚动， 从而由此也使各刀具主轴旋转。在该结构形式中在旋转驱动的主轴鼓 13与在其中可旋转容纳的经由传动装置24、 25同步驱动的各刀具主 轴之间具有一固定的传动比。在一例如10:1的传动比时，如果以50 转/分驱动主轴鼓，则各刀具主轴以500转/分旋转。该传动比可以通 过驱动齿轮和从动齿轮的直径的改变或齿数的改变而改变。为此可以 拆下驱动齿轮25并由一例如较小的齿轮取代，同时可以说也装入其他 的具有相应较大的从动齿轮的刀具主轴。
为了将整个的装置10固定在一为此设置的(未示出的)机架上例 如在一滚筒采煤机或一马路铣削机的一悬臂梁上，在鼓支座11上设置 用于各固定螺钉的固定孔28，它们通过在主轴鼓13的轴承法兰18中 设置的通道孔29插入固定孔中并且借助于一合适的工具例如一内六 角扳手可拧入机架上的对准于固定孔28的螺紋孔中。因此整个的装置 可以快速地安装在机架上而不需要拆卸装置的任何部分。
图1A还可清楚地看出，主轴鼓13的轴承法兰18在其后面设有 一壳体盖30,其拧紧在轴承法兰18上并且与其共同构成一刀具主轴 的螺紋传动装置24、 25的封闭的壳体31。为了阻止水分或尘埃进入 壳体31内，壳体盖31在其径向的内边缘设有一密封圏32，借其实现 相对鼓支座11的密封。
各刀具主轴的从主轴鼓的自由侧面凸出的前端构成各加工刀具的 圆锥配合座33,其不同的结构形式示于图2至14中。全部这些加工 刀具的不同的结构形式也可以在按图1的本发明的装置的实施形式中 使用，如这在以下还要详细描述的。 在图2所示的本发明的装置的实施形式中有可能与主轴鼓的转速 和转向无关地调整各个刀具主轴的转速和转向。为此主轴鼓13具有一 旋转驱动装置，其与刀具主轴的传动装置分开。这在结构上这样解决， 即主轴鼓13具有一同心于鼓轴线34延伸的用于一驱动轴36的容纳孔 35，其用两个圆柱滚子轴承37可旋转地支承于容纳孔中。主轴鼓的前 面的轴承法兰18与一大致罐状的鼓基体38和一壳体盖30 —起构成一 封闭的壳体31并且用于各刀具主轴的传动装置的驱动齿轮25旋转固 定地安装在驱动轴36上并容纳于鼓基体38与壳体盖30之间的壳体 31中。在那里其与各刀具主轴22的从动齿轮24相啮合。
在驱动轴的后端上其设有一圆柱齿轮39，其可连接于一主轴驱动 电机(未示出)，以便使驱动轴36并从而使在其上安装的驱动齿轮25 在主轴鼓的内部旋转并以此实现各刀具主轴的旋转驱动，其中各刀具 主轴的转速可以与主轴鼓的转速无关地调整。
在按图2的实施例中各刀具主轴并不容纳于轴承套中和成套筒式 插入主轴鼓上的鼓腔中，而各个轴直接支承于主轴鼓中，其中各两个 圆锥滚子轴承的后面的轴承设置在鼓基体中而前面的指向加工侧的轴 承设置在壳体盖30中。在该实施例中用一轴密封圏40实现主轴鼓相 对鼓支座11的密封，该轴密封圏设置在轴承法兰18向轴承轴颈14 的过渡区域内。
在按图2的实施例中将各凿齿圏42用作为加工刀具41，其具有 各六个在其上安装的沖击凿子形式的单刀43，其中将装置构成使加工 刀具的由单刀43的沖击尖端44确定的作用圆45以一较小的部分超出 主轴鼓的外圆周46，从而在所示实施例中不多于两个单刀43在同一 时间径向凸出于主轴鼓的外圆周46。限定六个加工刀具41的单个作 用圆45的圆周线4确定装置在岩石中的铣削直径，亦即确定加工刀具 以其单刀加工岩石的区域。人们可看出，不多于全部单刀的1/3在相 应的时刻在铣削线47上嵌入岩石中，因此每一刀具亦即至多在刀具主 轴的一整转时走过的距离的1/3上冲开岩石，并同时承受产生的载荷。
图3示出按图2的装置，如其设有圆锥形两级的凿铣刀48形式的
各加工刀具41,其在轴向接连设置的不同直径的固定圆上各具有六个 单刀43。凿铣刀在装置操作中以两级铣削通过岩石，其中径向外面的 加工刀具在一接近装置那边的第一作用圆46a中楔入岩石49而径向内 部的刀具在一更深地构成的第二作用圆46b中楔入岩石。人们在这里 也可很清楚地看出，由于主轴鼓13的旋转和刀具主轴旋转的重叠，各 单刀43分别实际上只短时与岩石相嵌接，以此以很特别有利的方式比 传统的截煤滚筒显著地降低刀具的磨损。代替两级的设置对于单刀自 然也可以选择三级或更多级的设置，以便在工作过程中通过装置的不 受方向限制的侧面的方法凹切地去除岩石或另一待加工的材料。总的 来看可以无困难地使装置轴向推进岩石中。
在图4所示的实施例中各加工刀具是立铣刀50，其具有一与相应 的刀具主轴22固定连接的支柄51,在其圆周上设置各个单刀43，其 可以包括例如在一合适的刀具夹中容纳的圆柄凿子。优选在该实施形 式中各单刀成螺旋形沿支柄51的长度分布设置，其中也可以在多个螺 旋线中实现设置。利用这样的设置可以很好地推进待加工的材料中并 且紧接着通过装置的不受方向限制的侧面的方法在立铣刀的总的推进 深度或长度去除材料。为了便于进刀、即沿轴向方向推进，有可能使 刀具的直径至少在其前面的指向岩石的方向的区域向端面那边成圆锥 形逐渐缩小。
图5可特别清楚地看出优选的利用本发明的装置可达到的工作方 式。当主轴鼓以第一转速例如以50转/分沿箭头A的方向旋转时各个 刀具主轴以相应于所选择的传动比的转速，而且在按图1、 3和4的装 置的实施形式中以在同主轴鼓一样的转向同步旋转。在采用的1:10的 传动比中，刀具主轴的转速因此为500转/分。人们可看出，第一加工 刀具41A，其楔入待铣削的岩石49中，以其四个单刀43以一确定的 节奏或间距使切口 52楔入岩石49中。随后的加工刀具41B凿出各切 口 52之间的岩石，因此在大致半圆形的铣削边缘53上在岩石中形成 一波浪外形。现在随后的加工刀具41C和41D依次去除在波浪外形中 的凸出的用阴影线示出的尖峰55 ，因此在最大程度上使铣削边缘平滑
并且在主轴鼓沿箭头56的方向继续进给时用加工刀具41E至41H可 以重复所述的过程。或者也可将刀具41E-41H用于岩石中的铣削边缘 53的进一步平滑。另一方面按照选择的传动比和在各加工刀具上的单 刀43的数目也有可能，使第一加工刀具例如刀具41A粗切并用随后 的刀具冲击在各切口 52之间留下的区域并且接着在转鼓的圆周方向 上随后的刀具再次作为第一刀具冲出新的切口 52并且下一刀具铣削 在它们之间留下的区域。按图5的视图选择成好像刀具41A-41D接近 同时楔入待切削的岩石49中，这实际上通常并不是这种情况。实验中 已证明特别有利的是，将各刀具在所示情况下为加工刀具41A-41H设 置成使在所示的180。嵌接(全截面)时总是只全部(五个)特别有效 的加工刀具的一个单刀在铣削边缘53的180。区域内处于与岩石相嵌 接，因为在这种情况下由装置施加到主轴鼓上的全部压紧力或推进力 可以由只一个单刀利用而不像至今通常那样同时分配到许多凿子上。 各加工刀具在优选的形式这样定位和调整，即使各随后的刀具并不精 确地楔入由先行的刀具产生的岩石上的外形，而对此偏移。
图6中示出本发明的装置的另一实施形式。该实施形式基于按图 1的装置而与其的区别在于驱动齿轮25的安装，各刀具主轴的从动齿 轮24在驱动齿轮上滚动。在按图6的实施形式中，驱动齿轮25经由 一过载离合器57连接在鼓支座11上，其经由离合器衬垫58实现鼓支 座1与驱动齿轮25之间的摩擦锁合连接。过载离合器起作用并且驱动 齿轮25相对鼓支座开始滑转的起动力矩是可调的。为此在鼓支座上一 调整环59经由一螺紋60相对于由离合器衬垫和驱动齿轮25的中间的 部分构成的离合器板叠是可调的，以便偏压一碟簧61，其接着以均匀 的弹簧载荷经由离合器的圆周作用到其上。利用这样的设置确保，如 果一楔入岩石的刀具被卡住时不会导致装置的损坏，因为在一这种情 况下开动过载离合器并且从主轴鼓和刀具的共同驱动装置中分开全部 的加工刀具，直到通过主轴鼓的旋转消除涉及的单刀的卡住为止。同 时保持各个加工刀具相互同步，因为它们在起动离合器时全都依然保 持与从动齿轮相嵌接。
图7中所示的本发明的装置的实施形式也使用过载离合器，其精 确如按图7的实施例中那样构成。但在图7所示的实施形式中为各加 工刀具选择一与主轴鼓驱动装置分开的驱动装置。为此在鼓支座11 上在一前面的轴承部分lla上可旋转地支承一驱动环62，其在其外圆 周支承经由过载离合器57安装的驱动齿轮25。驱动环在驱动齿轮的 轴向后面的区域设有内轮齿63，在其中嵌入一共同的刀具主轴驱动装 置的一 (未示出的)驱动小齿轮，以便在鼓支座ll上实现驱动环的旋 转并由此驱动各刀具主轴。
图8再次示出按图l的装置，这一次具有刀盘64形式的加工刀具， 它们基本上包括一大致盘形的支架65和各四个均匀地沿支架65的圆 周设置的切削盘66，其可旋转地支承于支架65中。同时将装置构成 使各盘66的旋转轴线并不大致平行于在所属的刀具主轴上旋转固定 地安装的支座的旋转轴线延伸，而向岩石那边向内倾斜，从而在切削 盘切入岩石49时切削盘的端面并不与岩石接触，而确保各切削盘66 实际上只以其旋转的切削刃67加工岩石。通过切削盘在切削盘支架中 的可旋转的支承同时确保各切削盘沿其切削刃可在岩石中的已产生的 铣削边缘53上滚动。在该实施形式的优选的未示出的进一步构成中各 个切削盘在每一刀盘上经由一合适的连接机构例如一带传动或一处于 支座内部的齿轮传动相互连接，以此确保，在刀具主轴旋转时一与岩 石嵌接的单刀(切削盘)已经具有同一刚脱离嵌接的前面的单刀相同 的圆周速度，从而在这里没有因切削盘在与邻近的岩石接触时突然的 加速而发生一因此可能的损坏。在按图8的实施形式中使用的加工刀 具特别适用于较软的待加工的岩石例如在采煤中。
在图9所示的实施例中，各刀具主轴22的主轴轴线68不平行于 主轴鼓13的鼓轴线34定位，而朝岩石向内倾斜。为此为了容纳在其 上支承的刀具主轴，各轴承套21倾斜钻孔并且驱动齿轮25成形为圆 锥齿轮，在刀具主轴上构成的斜置的刀具主轴的从动齿轮24在驱动齿 轮上滚动。
在图IO所示按本发明的装置的实施形式中，各刀具主轴22设置
在两个不同的分度圆19a、 19b上，如这在图10b中可清楚看出的。 通过一共同的阶梯形驱动齿轮25形式的驱动元件实现第一组69的刀 具主轴在第一外分度圆19a上和第二组70的刀具主轴在内部的分度圆 19b上的驱动，其中驱动齿轮25具有一较大直径的第一齿圏25a用于 外面的第一组刀具主轴和一较小直径的第二齿圏25b,第二齿圏径向 稍远地驱动位于内部的第二组70的刀具主轴。此外按图IO的实施形 式的结构相当于如其应用在图1中的那个结构。
在至此描述的本发明的装置的实施方式中，所述装置包括用于主 轴鼓和在其上可旋转支承的各刀具主轴的共同的驱动装置，主轴鼓和 刀具主轴的转向是相同的。图ll现在示出一实施形式，其中各刀具主 轴相反于主轴鼓13的转向旋转。为此用于各刀具主轴的驱动元件由一 内齿的驱动齿圏71构成，其同心地固定在鼓支座11上并且各刀具主 轴以其从动齿轮24嵌入其中，如这在图中可清楚地看出的。
在图12和13所示的实施形式中，作为加工刀具41使用具有不同 长的支柄51的立铣刀，其由于刀具的大的轴向长度不像至此所示的实 施形式那样只能悬臂地支承。因此在按图12和图13的实施形式中各 加工刀具以其相应的刀具主轴借助于两点式支承在主轴鼓上支承。主
轴鼓为此具有一在鼓支座11附近的盘形的轴承法兰18用以容纳刀具 主轴的第一支承，其在所示实施形式中构成用于瞬时支承的固定轴承 并且以用各圆锥滚子轴承调整为O型结构的支承的形式。主轴鼓还具 有一同心于鼓轴线34设置的伸出的支承轴颈72，其接近其自由端具 有一支承元件73用以安装在各刀具主轴上设置的加工刀具的第二支 承74。在按图12和图13的实施例中第二支承在支承元件上构成加工 刀具的固定一游动支承的游动轴承，其包括圆柱滚子轴承，它们特别 好地适用于承受较大的径向力。在按图12的实施形式中，支承元件包 括一在支承轴颈72的端面上设置的盖法兰75，其设有用于圆柱滚子 轴承74的轴承凹孔76。该用于加工刀具的两点式支承的实施形式是 特别稳定的，但并不适用于刀具向待加工的岩石的轴向推进。因为各 加工刀具在端面是不起作用的，由于它们由盖法兰75覆盖。在按图
13的实施形式中避免这样的缺点，其中设置两个支承元件73a、 73b, 它们成星形在主轴鼓的圆周上分别支承每一个第二加工刀具。两支承 元件73a、 73b为此i殳置在离轴承法兰18的不同的间足巨s、 S'处并且以 星形伸出的悬臂梁77支承不同的刀具主轴的各第二支承。以此在按图 12或图13的实施形式中，主轴鼓也由于作用到各加工刀具上的力不 能不允许地弯曲，盖法兰75或支承轴颈72设有一同心于主轴鼓轴线 34设置的、在图中用点划线表示的轴承轴颈86用于主轴鼓借助于一 (未示出的)轴承的附加的支承，其例如在如鼓支座的同一机架上位 于其对置的侧面中。
在最后图14所示的实施形式中主轴鼓13除沿其圆周均匀分配设 置的各刀具主轴22与在其上设置的铣刀41外还设有一在由刀具主轴 描绘的分度圆19的内部设置的芯部铣刀78，其以相对于鼓轴线35的 较小的偏心距e设置并反向于刀具主轴的转向驱动。芯部铣刀在这里 包括一容纳套筒79，在该容纳套筒内部可旋转地支承一铣刀轴80，其 在其指向岩石的前端支承一铣头81。在铣刀轴由容纳套筒79伸出的 后端，铣刀轴设有一法兰紧固的圆柱齿轮82。容纳套筒79与在其中 支承的轴一起插入一在主轴鼓13的轴承法兰18上设置的铣刀凹孔并 旋转固定地锁定。在组装状态下圆柱齿轮82与一内齿的铣刀驱动齿圏 83相啮合，后者固定安装在鼓支座11上并且嵌入一主轴鼓的轴承法 兰的后面上设置的圆周凹槽84中。因此以与主轴鼓和刀具主轴的转向 相反的转向驱动芯部铣刀并且特别在刀具主轴向推进岩石中时有助于 挖掘此时在由各刀具主轴限定的中心空间85中可能仍留下的材料。
本发明并不限于示出的和描述的各实施例，而可设想不同的改变 和补充，并不脱离本发明的范围。例如有可能，允许使一第一组刀具 的各刀具主轴和第二组的各刀具主轴相反地旋转，在第一组刀具处在 一不同于第二组的分度圆上时尤其如此。借助各个实施形式示出的和 描述的细节可以按很不同的方式相互组合，这对本领域的技术人员来 说是显而易见的，而无特别的困难。在选择合适的加工刀具的情况下 无疑也可以将本发明的装置用于加工不同于岩石或煤的材料，例如用 于金属、木材或塑料的加工。
权利要求
1.用于铣削和/或钻孔加工特别是岩石和其他的材料的装置，包括一在一鼓支座(11)上绕鼓轴线(34)可旋转支承的主轴鼓(13)，在该主轴鼓中绕主轴轴线(68)可旋转驱动支承多个偏心于鼓轴线(34)的刀具主轴(22)，并且在其从主轴鼓(13)伸出的末端支承加工刀具(41)；其特征在于，至少两个刀具主轴(22)可由一共同的传动装置(24、25)驱动，所述传动装置具有在各刀具主轴(22)上固定设置的从动齿轮(24)和一共同的驱动元件(25)，该驱动元件与各从动齿轮(24)相配合作用，其中驱动元件(25)和主轴鼓(13)是可相互相对旋转的。
2. 按照权利要求l所述的装置，其特征在于，主轴鼓(13)具有 一旋转驱动装置，该旋转驱动装置与传动装置(24、 25)是脱开的。
3. 按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，主轴鼓(13) 和各刀具主轴(22)的至少一部分具有一共同的旋转驱动装置。
4. 按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，驱动元 件(25)由一驱动齿轮构成。
5. 按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，驱动元 件(25)基本上包括一驱动链、 一驱动齿形带等。
6. 按照权利要求1至5之一项所述的装置，其特征在于，驱动齿 轮(25)相对于鼓支座(11)旋转固定地设置。
7. 按照权利要求6所述的装置，其特征在于，驱动齿轮固定地连 接在鼓支座(11)上。
8. 按照权利要求1至7之一项所述的装置，其特征在于，各刀具 主轴(22)借助于轴承可旋转地并借助于轴密封圏密封地容纳于轴承 套(21)中。
9. 按照权利要求8所述的装置，其特征在于，轴承套(21)与在 其中可旋转支承的刀具主轴(22)可套筒式替换地装入和锁定入在主 轴鼓(13)上设置的鼓腔(20)中。
10. 按照权利要求1至9之一项所述的装置，其特征在于，全部 的刀具主轴(22)可经由传动装置的共同的驱动齿轮(25)驱动。
11. 按照权利要求1至9之一项所述的装置，其特征在于，第一 组(69)刀具主轴(22)可经由一共同的第一驱动齿轮(25a),而第 二组(70)刀具主轴(22)可经由一共同的第二驱动齿轮(25b)驱动。
12. 按照权利要求ll所述的装置，其特征在于，在第一组(69) 刀具主轴(22)与第一驱动齿轮(25a)之间和在第二组(70)刀具主 轴与第二驱动齿轮(25b)之间的传动比和/或第一和第二组的刀具主 轴的转向是不同的。
13. 按照权利要求11或12所述的装置，其特征在于，第一组(69) 和第二组(70)和刀具主轴(22)以与鼓轴线(34)不同的间距设置 于主轴鼓(13)中。
14. 按照权利要求1至13之一项所述的装置，其特征在于，各刀 具主轴(22)沿圆周均匀分布地设置于主轴鼓(13)中。
15. 按照权利要求1至14之一项所述的装置，其特征在于，将所 述在一刀具主轴(22)上设置的加工刀具(41A)相对于一在鼓圆周 方向前面或后面的刀具主轴(41H、 41B)的所述加工刀具(41)的布 置偏移一角度值设置。
16. 按照权利要求1至14之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)相对于其相应的刀具主轴(22)的相对位置是相同的。
17. 按照权利要求1至16之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)可调地设置在刀具主轴(22)上。
18. 按照权利要求1至17之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)在每一刀具主轴(22)上具有一个或多个单刀(43)。
19. 按照权利要求18所述的装置，其特征在于，各单刀(43)基 本上包括圆柄凿子、扁凿和/或特别是圆锥形一侧斜切的滚凿。
20. 按照权利要求1至19之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)至多以其50%的圆周侧的加工面(44)径向凸出于主轴 鼓(13)的外圆周(46)。
21. 按照权利要求19或20所述的装置，其特征在于， 一刀具主 轴(22 )的全部加工凿子(41)的至多 一半同时径向凸出于主轴鼓(13 ) 的外圓周(46)。
22. 按照权利要求1至21之一项所述的装置，其特征在于，各刀 具主轴(22)在多个同心的分度圆(19a、 b)上设置于主轴鼓(13) 中。
23. 按照权利要求1至22之一项所述的装置，其特征在于，主轴 鼓(22)设有一优选中心设置的排尘孔。
24. 按照权利要求1至23之一项所述的装置，其特征在于，设有 至少一个用于加工刀具的喷射装置。
25. 按照权利要求24所述的装置，所述喷射装置设置在主轴鼓 (13)上和/或鼓支座(11)上。
26. 按照权利要求1至25之一项所述的装置，其特征在于， 一个 或多个刀具主轴(22)的加工刀具(41)基本上包括一刀架(42， 65) 和多个在其上设置的圆柄凿子、扁凿和/或滚凿，其中优选这样布置， 即在刀架上设置的各凿刀(43)成单层或多层凹切地加工岩石或其他 相应的材料。
27. 按照权利要求26所述的装置，其特征在于，多个滚凿和滚刀 (66)可旋转地支承在一共同的刀架(65)上，该刀架法兰连接在所属的刀具主轴(22)上，并且在一共同的刀架上支承的各滚凿或滚刀 (66)借助于传动旋转连接。
28. 按照权利要求1至27之一项所述的装置，其特征在于， 一个 或多个刀具主轴(22)的加工刀具(41)基本上包括铣削辊。
29. 按照权利要求28所述的装置，其特征在于，各铣削辊是圆筒 形的或向加工的岩石(49)等那边成圆锥形逐渐缩小或扩大。
30. 按照权利要求1至29之一项所述的装置，其特征在于，驱动 元件(25)由一外齿的驱动齿轮构成。
31. 按照权利要求1至29之一项所述的装置，其特征在于，驱动 元件(25)由一内齿的驱动齿圏(62)构成。
32. 按照权利要求1至31之一项所述的装置，其特征在于，沿主 轴鼓(13)的圆周方向接连的各刀具主轴(22)的加工刀具(41)相 互相位偏移地i殳置。
33. 按照权利要求1至32之一项所述的装置，其特征在于，主轴 鼓(13)具有一同心于鼓轴线(34)延伸的用于一驱动轴(36)的容 纳孔(35 ),该驱动轴可旋转地支承于容纳孔中并且与用于各刀具主轴(22)的驱动元件(25)相联接。
34. 按照权利要求33所述的装置，其特征在于，主轴鼓(13)具 有一封闭的壳体(31)，该壳体包括一大致罐状的鼓基体(38)和一壳 体盖(30)，其中驱动元件(25)、特别是驱动齿轮容纳于鼓基体(38) 的内部并且连接在驱动轴(36)上并由壳体盖(30)覆盖。
35. 按照权利要求1至34之一项所述的装置，其特征在于，各刀 具主轴(22)的传动装置(24、 25)封闭地设置于主轴鼓(13)中。
36. 按照权利要求1至35之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)悬臂地以其相应的刀具主轴(22)支承在主轴鼓(13) 上。
37. 按照权利要求1至36之一项所述的装置，其特征在于，主轴 鼓(13)除了沿其圆周分布设置的具有加工刀具(41)的各刀具主轴(22)之外，还设有一在由各刀具主轴(22)描绘的分度圆(19)的 内部设置的芯部铣刀(78),该芯部铣刀优选以相对鼓轴线(34)较小 的偏心距(e)设置。
38. 按照权利要求37所述的装置，其特征在于，芯部铣刀(78) 是可驱动的或被驱动的。
39. 按照权利要求1至38之一项所述的装置，其特征在于，各加 工刀具(41)用其相应的刀具主轴(22)借助两点式支承在主轴鼓(13) 上支承。
40. 按照权利要求39所述的装置，其特征在于，两点式支承为一 固定一游动支承。
41. 按照权利要求39所述的装置，其特征在于，两点式支承为一 特别调整为o型结构的支承。
42. 按照权利要求39至41之一项所述的装置，其特征在于，主 轴鼓(13)在鼓支座(11)的附近具有一大致盘形的轴承法兰(18) 用以容纳各刀具主轴(22)的第一支承和一同心于鼓轴线(34)伸出 的支承轴颈(72)，在支承轴颈上设置至少一个支承元件(73)用以安 装各加工刀具的第二支承(74)。
43. 按照权利要求42所述的装置，其特征在于，支承元件(73) 或支承轴颈(72 )具有一同心于主轴鼓轴线(34 )设置的轴承轴颈(86 ) 用于主轴鼓(13)的附加的支承。
44. 按照权利要求42或43所述的装置，其特征在于，支承元件 (73)包括一在支承轴颈(72)的端面上设置的盖法兰(75),该盖法兰设有用于第二支承(74)的轴承凹孔(76)。
45. 按照权利要求42或43所述的装置，其特征在于，设置至少 两个支承元件(73a、 b),它们设置在离轴承法兰的不同的间距(S、 S)处并且分别安装各不同的刀具主轴(22)的第二支承(74)。
46. 按照权利要求1至45之一项所述的装置，其特征在于，驱动 元件(25)经由一过载离合器(57)连接在鼓支座(11)上。
47. 按照权利要求46所述的装置，其特征在于，过载离合器(57) 是弹簧加载的并且弹簧载荷在离合器上是可调的。
48. 按照权利要求1至47之一项所述的装置，其特征在于，主轴 鼓(13)在其远离加工刀具(41)的背面设有一可拆卸的相对鼓支座(11)借助于一轴密封围(32)密封的顶盖(30)。
49. 按照权利要求1至48之一项所述的装置，其特征在于，各刀 具主轴轴线(68)相对于鼓轴线(34)倾斜地设置。
50. 按照权利要求1至49之一项所述的装置，其特征在于，每一 加工刀具(41 )具有多个均匀地沿加工刀具的圆周分布设置的单刀(43) 并且通过应用一卡锁离合器安装在所属的刀具主轴上，其中卡锁离合 器的可能的卡锁位置的数目匹配于在加工刀具上设置的单刀的数目， 而使它们在每一锁定位置位于相对于刀具主轴的相同的位置。
51. 应用按照权利要求1至50之一项所述的装置铣削岩石等的方 法，其中将各刀具主轴(22)的转速和主轴鼓(13)的转速和/或在各 个刀具主轴(22)上设置的各单刀(43)的角位置相对于在圆周方向 前面或后面的刀具主轴的各单刀(43)的角位置这样调整，使得一随 后的刀具主轴(22)的一个单刀(43)不在与先行的刀具主轴的一单 刀(41)的相同的楔入点楔入岩石等中。
52. 按照权利要求51所述的方法，其特征在于， 一随后的刀具主 轴的一单刀(43)在一先行的刀具主轴的各单刀(43)的楔入点之间 楔入岩石等中。
53. 按照权利要求51或52所述的方法，其特征在于，尽可能少 的单刀(43)同时处于与待铣削的岩石等的铣削嵌接。
54. 按照权利要求1至50之一项所述的装置和/或按照权利要求 51至53之一项所述的方法应用于矿物的开采物如煤、矿石等的开采 和/或应用于加工浇灌混凝土的或辅沥青的表面或建筑物。
全文摘要
在按照本发明的用于铣削加工岩石和其他材料的装置中，在一鼓支座(11)上可旋转地支承一主轴鼓(13)，在其中绕主轴轴线可旋转地容纳多个偏心于鼓轴线(34)的刀具主轴(22)。各刀具主轴在其从主轴鼓伸出的末端支承加工刀具(41)。按照本发明设定，至少两个刀具主轴可由一共同的传动装置驱动，该传动装置具有在各刀具主轴上固定设置的从动齿轮(24)和一共同的驱动元件(25)，该驱动元件与各从动齿轮相配合作用，其中驱动元件和主轴鼓(13)是可相互相对地旋转。
文档编号E21C27/24GK101111662SQ200680003359
公开日2008年1月23日 申请日期2006年1月26日 优先权日2005年1月27日
发明者J·拉什卡, J·施泰因贝格, U·H·贝歇姆 申请人:Dbt有限公司