切割设备的制作方法

本发明涉及适合用于产生隧道或地下道路的岩石切割设备，并且特别地、但是不排它地涉及底切设备，其中至少一个旋转头部，优选地多个旋转头部能够在向前切割期间侧向向外回转(slewing)并且沿向上和向下方向升高。

背景技术：

已经开发了用于切割堆积物、隧道、地下道路等的多种不同类型的掘进机器，其中可旋转的头部被安装在臂体上，所述臂体则被可移动地安装在主框架处，以便产生期望的隧道横截面轮廓。WO2012/156841、WO 2012/156842、WO 2010/050872、WO 2012/156884、WO2011/093777、DE 20 2111 050 143 U1都描述了用于铣削切割岩石和矿石的设备，其中迫使旋转的切割头部在被可移动臂体支撑时接触岩石面。特别地，WO 2012/156884描述了机器的切割端，其中可旋转的头部能够竖直地升高和降低，并且在侧向一旁方向上小角度偏转，以尝试提高切割动作。

WO 2014/090589描述了用于挖掘道路隧道等的机器，其中多个切割头部能够移动，从而通过枢转的弧形切割路径挖掘到岩石面中。US 2003/0230925描述了一种岩石掘进机，其具有切割器头部，该切割器头部安装有适合以底切模式操作的多个环形盘式切割器。

已经观察到在至少一个臂体的回转操作期间，特别是当以底切模式操作时需要传递很大的转矩。然而，允许高转矩传递的机构却必定引起传递速度极低的缺陷，因此限制了整体的矿业发展进程。

此外，已经观察到由于在不同位置的采矿地点的特定地球物理属性，采矿装备(特别是岩石切割设备)需要专门定制，以便理想地应对工作环境。已经发现在传统系统中，为使现有采矿装备适应于地域环境而对现有的采矿装备作出的设计和改进耗费时间且造价不菲。

此外，已经观察到传统的切割机器未对切割具有通常超过120MPa强度的坚硬岩石并同时安全并且可靠地产生具有期望的横截面构造的隧道或地下洞穴进行最优化。因此，需要的是解决这些问题的切割机器。

技术实现要素：

本发明的目标在于提供一种切割设备，其允许可靠的转矩传递，特别是允许切割头部的底切操作，并同时允许节省时间、迅速的矿业发展。

本发明的进一步目标在于提供一种适合用以形成隧道和地下道路的切割机器，其被特别地构造用来以受控和可靠的方式切割超过120MPa的坚硬岩石。进一步特定目标在于提供一种能够产生在最大和最小切割范围内具有可变的横截面面积的隧道的切割机器。进一步特定目标在于提供一种能够根据两阶段切割动作以“底切”模式操作的切割(掘进)机器。

根据本发明的第一方面，提供一种用于产生隧道或地下道路等的切割设备，包括：至少一个臂体，所述臂体被可枢转地安装至所述设备并且适于在向上和向下的方向上枢转；至少一个臂体致动器，所述臂体致动器用于致动至少一个臂体的枢转移动；其中，所述致动器包括驱动马达单元以及与该驱动马达单元联接的传动链条，所述驱动马达单元与传动链条被构造成以如下模式中的一个选择性地操作：第一操作模式，其中第一枢转速度和第一转矩被传递至至少一个臂体，或第二操作模式，其中第二速度和第二转矩被传递至至少一个臂体，所述第一速度低于所述第二速度并且所述第一转矩高于所述第二转矩。前述解决方案提供了以下益处：通过将机构分成第一操作模式和第二操作模式，能够统一两个不然则相悖的目标的优势；第一操作模式在较低的速度下提供较高的转矩，而第二操作模式在较低的转矩下提供较高的速度。利用单一的操作模式，能够在不同的速度下操作。然而，由传动链条限定的转矩继而会限制机构所能够实现的最大速度范围。根据本发明，能够有意地在第一操作模式与第二操作模式之间进行切换，使得当需要较高速度的臂体移动时，能够使用第二操作模式。通过为传动链条提供以较低量的转矩，传动链条自动地以较高速度操作。

优选地，第一操作模式用于臂体的向上移动，即，用于岩石切割，特别是底切。优选地，第二操作模式用于臂体的向下移动，诸如，在完成切割移动之后以及将机器移动至下一切割位置之前。通过降低第二操作模式相对于第一模式的转矩，臂体移动在对于位于臂体附近的机器或站在臂体附近的人员的可能附带损害方面的潜在危险性变低。

在进一步优选的实施例中，驱动马达单元包括第一驱动马达以及第二驱动马达，所述第一驱动马达向处于第一操作模式中的传动链条施加转矩，并且第二驱动马达向处于第二操作模式中的传动链条施加转矩。通过对于第一操作模式和第二操作模式使用两个单独的驱动马达，对切割设备的操作模式的控制变得特别易于操纵。

在进一步优选的实施例中，传动链条包括彼此串联联接的螺旋传动机构和行星传动机构。彼此串联联接的螺旋传动机构与行星传动机构的组合提供了非常牢固耐用的传动链条，其能够产生非常高的减速比。还允许了与能够实现的减速比相关的非常紧凑的总体设计。通常，岩石切割设备在其两个操作模式方面能够通过将螺旋传动机构和行星传动机构替换成不同尺寸的替代而易于调适。因此，能够易于安装不同的传动比。

螺旋传动机构优选地包括彼此接合的螺旋钻与螺旋轮。螺旋轮优选为传动链条的输入元件，并且螺旋轮优选地联接至行星传动机构的输入轴，即，联接至行星传动机构的太阳轮。

优先地，行星传动机构具有第一级行星传动机构，传动链条进一步至少包括第二级行星传动机构，所述第二级行星传动机构与第一级行星传动机构串联联接。通过使两个行星传动机构彼此串联联接，能够实现甚至更高的传动比，同时在传动链条的轴向尺寸上占据非常小的空间。优选地，第一级行星传动机构包括第一太阳轮；若干行星轮，所述行星轮与太阳轮接合；第一行星架，所述第一行星架与行星轮联接；和第一空心轮，所述第一空心轮与行星轮接合。进一步优选地，第一行星架与第二太阳轮(属于第二级行星传动机构)联接。第二级行星传动机构优选地进一步包括：若干行星架，所述行星架承载行星轮；以及第二空心轮，所述第二空心轮与行星轮接合。此外，第二级行星传动机构优选地包括第三空心轮，所述第三空心轮与第二级行星传动机构的行星轮接合。

在特别优选的可替代实施例中，第二级行星传动机构是Wolfrom型传动机构。Wolfrom型传动机构适合作为高减速型齿轮箱并且优选地包括两个空心轮，其中一个空心轮被固定至岩石切割设备。第二级行星传动机构的行星轮接合这两个空心轮。Wolfrom型传动机构的两个空心轮具有相同的模数，但齿数不同。因此，在由行星轮驱动的行星架已经执行一次整转之后，第二空心轮相对于固定的空心轮移动了很小的量，亦即，齿数不同。结果是得到了极端的传动比，这尤其有益于根据本发明的切割设备的预期用途。

作为在机械上复杂性更低的也更容易计算的Wolfrom型传动机构的可替代方案，另外优选地，传动链条包括第三级行星传动机构，所述第三级行星传动机构与第二级行星传动机构串联联接。虽然传动链条需要较大的轴向尺寸，但仍然能够利用这种可替代方案产生令人满意的传动比。

根据进一步优选的实施例，螺旋传动机构包括螺旋钻，并且第一驱动马达与该螺旋钻联接。进一步优选地，行星传动机构包括第一空心齿轮，并且第二驱动马达与第一空心齿轮联接。通过使第一驱动马达接合传动链条的第一级，并且使第二驱动马达接合传动链条的第二级，变得特别易于限定不同的操作模式，所述操作模式具有明确限定的传动比，且因此相应地具有明确限定的速度和转矩的集合。通过选择性地操作第一驱动马达或第二驱动马达，在螺旋传动机构的上游开始动力传递，因此使用第一级和第二级的整个减速比。仅第二驱动马达的选择性操作表示有利地绕过传动链条的第一级。作为替代，第一空心齿轮则直接由第二驱动马达驱动，以通过传动链条的第二级发起转矩传递。

根据进一步优选的实施例，所述设备包括第一制动机构，所述第一制动机构被构造用以防止从第一驱动马达到臂体的任何转矩传递。此外，优选地，切割设备包括第二制动机构，所述第二制动机构被构造用以防止从第二驱动马达到臂体的任何转矩传递。

选择性地制动相应的非作用的驱动马达确保在每个操作模式中，臂体以由传动链条的两级和驱动马达预先限定的适当速度和转矩而致动。制动机构优选地通过使螺旋传动机构的螺旋钻和/或螺旋轮固定不动(第一制动机构)或通过使第一空心齿轮固定不动(第二制动机构)来操作。

优选地，传动链条包括第二空心轮以及第三空心轮，它们都与第二级行星传动机构相关联，其中，第二空心轮与第三空心轮具有相同的齿轮模数，并且第二空心轮的齿数与第三空心轮的齿数不同。齿的差异优选地在两位数的范围或更小的范围内，优选地在一位数的范围内，并且特别优选地在1至5之间。

上述优选实施例允许范围广泛的传动比。

在特别优选的实施例中，在第一操作模式中，传动链条的齿轮传动比在5000至10000的范围内，优选为7000至9000，并且最优选为8000；并且/或者在第二操作模式中，传动链条的齿轮传动比在500至2000的范围内，优选为700至1200，并且最优选的为850。出于为了切割操作而致动臂体并且在机器移动之前重新定位臂体的预期目的，前述的传动比的范围提供了速度与转矩的绝佳平衡。

特别优选地，对于切割设备，第一驱动马达和第二驱动马达是液压马达，并且优选为相同的马达。关于“相同”，应当理解，马达至少具有大致相同的标称功率输出。优选地，相同应当被理解成意指马达具有相同的构造，因此减小了整体切割设备的部件复杂度并且还有利于马达控制编程。

优选地，本发明的切割设备进一步包括可旋转的切割头部，所述可旋转的切割头部被安装至所述至少一个臂体处，该头部能够绕被定向成大致横向于臂体枢转轴线延伸的头部轴线旋转。

在另一个方面，本发明的目标在于提出一种切割设备，其包括至少一个臂体，所述臂体被可旋转地安装至支撑件并且由臂体致动器驱动，臂体致动器包括传动链条，所述传动链条至少具有彼此串联联接的第一级行星传动机构和第二级行星传动机构，其中第一空心轮被安装在支撑件上，并且第二空心轮与臂体联接，使得支撑件与臂体能够相对彼此旋转。优选地，第一行星传动机构和第二级行星传动机构构成Wolfrom齿轮。该方面的采矿设备优选地根据上下文所述的优选实施例的特征的任意组合来改善。

出于实用目的，虽然完全能够利用一个臂体操作，但是优选地，根据前述优选实施例中的任一个的切割设备进一步包括两个能够单独致动的臂体。在下文中进一步阐述这两个能够单独操作的臂体的一般性概念和益处。

优选地，所述切割设备因此进一步包括：第二臂体，所述第二臂体被可枢转地安装至所述设备，第一臂体和第二臂体适于在向上和向下的方向上彼此独立地枢转；对于每个臂体，设备包括臂体致动器，所述臂体致动器用于独立地致动第一臂体和第二臂体的枢转移动；可旋转的切割头部，所述可旋转的切割头部被安装到第一臂体和第二臂体中的每个处，每个头部能够绕被定向成大致横向于各自相应的臂体枢转轴线延伸的头部轴线旋转。优选地，所述切割设备包括主框架，所述主框架具有大致面向上的区域、大致面向下的区域和大致面向侧面的区域；第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件通过大致相对于面向上的区域和面向下的区域直立地对齐的相应的第一支撑件轴线和第二支撑件轴线而相对于主框架可枢转地安装，使得第一支撑件和第二支撑件中的每个都被构造成在一旁方向上相对于面向侧面的区域侧向枢转；至少一个第一支撑件和第二支撑件致动器，所述第一支撑件和第二支撑件致动器用于分别致动第一支撑件和第二支撑件中的每个相对于主框架的独立地移动；其中第一臂体和第二臂体中的每个都通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与每个支撑件枢转轴线的垂直延伸的方向上对齐)的相应的臂体枢转轴线而可枢转地安装至相应的第一支撑件和第二支撑件，从而使得第一臂体和第二臂体能够彼此独立地枢转并且在相对于面向上的区域和面向下的区域的向上和向下的方向上相对于相应的第一支撑件和第二支撑件中的每个枢转；并且其中所述至少一个第一臂体和第二臂体致动器适于独立地致动第一臂体和第二臂体相对于相应的第一支撑件和第二支撑件中的每个的枢转移动。

通过提供一种切割设备实现进一步目标，所述切割设备具有多个可旋转地安装的切割头部，所述切割头部可以通过安装在主框架处的多个独立枢转的吊臂而在向上和向下方向以及侧向水平方向上枢转。特别地，每个吊臂都包括支撑件，所述支撑件被可枢转地安装至主框架，并且通过相应的另外枢转安装来承载臂体，使得每个切割头部都能够绕两个枢转轴线枢转。每个头部的期望移动范围都被设置成为双枢转轴线彼此横向地(包括垂直)对齐，并且在向前端和向后端之间的设备的纵向方向上间隔开。

有利地，切割头部包括多个盘状滚刀，所述多个盘状滚刀绕每个头部的周界周向分布，以便随着绕头部的相应的旋转轴线驱动头部而在岩石面中产生凹槽或沟道。然后，头部可以竖直地升高，以便克服悬伸出来的岩石的相对低的张力强度，以通过明显低于由切割截齿等提供的更通常的压缩切割动作的力和能量提供破碎。

根据本发明的另一方面，提供一种适合用于产生隧道或地下道路等的切割设备，包括：主框架，所述主框架具有大致面向上、面向下和面向侧面的区域；第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件通过相对于面向上和面向下的区域大致直立地对齐的相应的第一支撑件轴线和第二支撑件轴线而相对于主框架可枢转地安装，使得第一支撑件和第二支撑件中的每个都被构造成在相对于面向的侧面区域的一旁方向上侧向枢转；至少一个第一支撑件和第二支撑件致动器，所述第一支撑件和第二支撑件致动器用于分别致动第一支撑件和第二支撑件中的每个相对于主框架的独立移动；第一臂体和第二臂体，所述第一臂体和第二臂体中的每个都通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与每个支撑件枢转轴线的垂直延伸的方向上对齐)的相应的臂体枢转轴线而可枢转地安装至相应的第一支撑件和第二支撑件，从而使得第一臂体和第二臂体能够彼此独立地枢转，并且相对于面向上和面向下的区域在向上和向下方向上相对于相应的第一支撑件和第二支撑件中的每个枢转；至少一个第一臂体和第二臂体致动器，所述第一臂体和第二臂体致动器用于致动第一臂体和第二臂体相对于相应的第一支撑件和第二支撑件中的每个的独立枢转移动；可旋转的切割头部，所述可旋转的切割头部被安装在第一臂体和第二臂体中的每个处，每个头部都能够绕被定向成基本横向于每个相应的臂体枢转轴线延伸的头部轴线旋转。

在本说明书中参考的每个头部都能够绕被定向成基本横向于每个相应的臂体枢转轴线延伸的头部轴线旋转包括(或涵盖)垂直对齐。这种参考也涵盖相应的枢转轴线与切割头部的旋转轴线交叉或更优选地不交叉。可选地，切割头部的旋转轴线被定位成大致处于枢轴臂体的相应的枢转轴线的前方和/或上方。

可选地，每个切割头部都包括大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。提供底切动作的每个头部的构造都有利于以较小的力破碎岩石，并且继而提供消耗较少功率的更高效切割操作。

优选地，该设备包括多个滚刀，所述多个滚刀能够独立旋转地安装在每个可旋转的切割头部处。优选地，滚刀通常为大致环状的滚刀，每个都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。更优选地，滚刀被安装在每个切割头部的周界区域处，使得滚刀周向地围绕每个切割头部。这种构造有利于提供设备的底切动作，其中滚刀首先在岩石面中产生大致水平延伸的沟道或凹槽。然后，滚刀可以通过克服紧挨着沟道或凹槽上方的张力向上移动，从而破碎岩石。提供了需要较少的力并且消耗较少功率的更高效切割操作。优选地，滚刀被安装在大致圆柱形主体处，并且包括绕切割头部的周界分布的大致环状的切割刃。因此，每个大致圆形的切割刃都绕切割头部的周围并排定位，其中每个切割刃都表示每个枢转臂体的最末端部分。优选地，滚刀的旋转轴线相对于相应的切割头部的旋转轴线的对齐是相同的，使得相应的切割刃都绕切割头部在相同位置中定向。

优选地，第一臂体和第二臂体致动器中的每个都包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件被安装在每个臂体相对于每个支撑件枢转所在的接头处。本主题发明可以包括传统的行星齿轮布置，诸如具有高齿轮比的Wolfram型行星齿轮。行星齿轮组件在内部与每个臂体安装，使得切割设备被设计得尽可能地紧凑。优选地，该设备进一步包括至少一个第一驱动马达，所述第一驱动马达用于驱动第一臂体和/或第二臂体相对于相应的第一支撑件和第二支撑件以及主框架的枢转移动。优选地，该设备包括两个驱动马达，以通过相应的行星齿轮绕它们的枢转轴线驱动第一臂体和第二臂体中的每个。优选地，相应的驱动马达被安装在每个臂体内，并且通过行星齿轮组件和/或中间驱动变速器联接至每个臂体。

优选地，该设备进一步包括至少一个第二驱动马达，所述第二驱动马达用于驱动第一臂体和/或第二臂体处的切割头部的旋转。优选地，每个头部都包括被安装在每个臂体的侧面处的两个驱动马达。这种布置有利于通过每个切割头部使每个驱动马达枢转，并且通过极少的中间传动提供直接驱动。

可选地，第一支撑件和第二支撑件致动器包括液压线性致动器。优选地，每个支撑件致动器都包括线性液压缸，所述线性液压缸被定位在滑轨的侧向侧处，并且被联接，从而在滑轨和从每个支撑件侧向向外延伸的致动凸缘之间延伸。这种布置有利于最小化设备的整体宽度，同时提供用于每个支撑件并且因此用于每个臂体的向一旁侧向回转的高效机构。

可选地，滑轨可以被定位成在支撑件和每个相应的臂体之间纵向操作。即，每个臂体都可以被构造成通过一个或多个致动器相对于每个支撑件在轴向向前方向上滑动。可选地，每个臂体都通过相应的滑动致动器连接至每个支撑件，使得每个臂体都被构造成相对于彼此独立地滑动。可选地，每个臂体都可以被构造成通过协作的平行滑动机构相对于每个支撑件在向前和向后方向上滑动。

优选地，该设备进一步包括机动滑轨，所述机动滑轨被可移动地安装在主框架处，所述机动滑轨被构造成相对于主框架在设备的向前切割方向上滑动。该设备可以进一步包括多个“滑槽(runner)”或导轨，以最小化滑轨在主框架上的摩擦滑动移动。优选地，该设备包括至少一个机动线性致动器，以提供滑轨相对于主框架的向前和向后移动。应明白，滑轨可以被构造成通过多个不同的致动机构(包括齿条和小齿轮布置、皮带驱动布置、齿轮布置等)在机器处轴向/纵向移动。优选地，支撑件和臂体被安装在滑轨处，并且全部被构造成共同地在向前和向后方向上移动。

可选地，第一臂体和第二臂体中的每个都被构造成在向上和向下方向上枢转多达180°。可选地，每个臂体都可以被构造成在多达155°的范围内枢转。可选地，第一支撑件和第二支撑件被构造成在侧向一旁方向上枢转多达90°。可选地，支撑件被构造成在侧向一旁方向上枢转多达20°。这种构造提供对轮廓形状的控制，并且避免了任何切口或突脊，否则的话，切口或突脊将保留在成型隧道的坑顶和地面上。

优选地，该设备包括履带或车轮，所述履带或车轮被安装在主框架处，以允许设备在向前和向后方向上移动。履带或车轮使得当设备在切割操作之间被移入和移出切割面时，设备能够在隧道内向前和向后地前进，并且在切割操作期间，设备能够向前移动，这作为也采用滑动滑轨的切割-前进这一切割循环的一部分。

优选地，该设备进一步包括地面接合构件和坑顶接合构件，所述地面接合构件和坑顶接合构件被安装在主框架处，至少地面接合构件能够延伸和收缩，从而使设备分别在向上和向下方向上升高和降低。接合构件被构造用以将设备楔入隧道的坑顶和地面之间的适当位置，从而提供机器可以被相对支撑的锚固点，以允许相对岩石面推进滚刀。

优选地，该设备进一步包括：第一材料排出输送机，所述第一材料排出输送机用于将切割的材料从第一切割头部和第二切割头部向后运输；和耙爪，所述耙爪用于将切割的材料引导到输送机上，耙爪被向后定位在第一切割头部和第二切割头部中的至少一个的后方。因此，该设备被构造用以将材料从切割面向后运输，从而提供进入岩石的不受阻碍的向前切割移动。

优选地，该设备进一步包括控制单元，所述控制单元被可拆卸地连接至设备，控制单元包括可操作元件，以至少向第一支撑件和第二支撑件和臂体致动器供电，控制单元进一步包括第二输送机，所述第二输送机用于从第一输送机接收材料，并且用于将材料排出至设备和控制单元后部的位置。优选地，控制单元被可拆卸地联接至设备，以便能够与切割设备一起在向前和向后方向上前进和缩回。优选地，控制单元通过与设备的适当联接而悬置在隧道地面上方。控制单元可以包括地面接合支撑构件，所述地面接合支撑构件被设置在向后和/或向前区域处。可选地，控制单元能够在其向后端处附接至材料收集和排出车辆，并且能够在其向前端处连接至切割设备。

根据本发明的另一方面，提供一种适合用于产生隧道或地下道路等的切割设备，包括：主框架，所述主框架具有大致面向上、面向下和面向侧面的区域；机动滑轨，所述机动滑轨被可移动地安装在主框架处，从而被构造成相对于主框架在设备的向前切割方向上滑动；第一臂体和第二臂体，所述第一臂体和第二臂体通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与主框架的纵向轴线垂直延伸的方向上对齐)的相应的枢转臂体轴线而可枢转地联接或安装至滑轨，从而允许每个臂体彼此独立地相对于主框架的面向上和面向下的区域在向上和向下方向上枢转；至少一个第一臂体和第二臂体致动器，所述第一臂体和第二臂体致动器用于致动第一臂体和第二臂体相对于彼此和主框架的独立枢转移动；可旋转的切割头部，所述可旋转的切割头部被安装在第一臂体和第二臂体中的每个处，以便被构造成在向上和向下方向上移动，并且在向前切割方向上前进，每个头部都能够绕被定向成基本横向于相应的枢转臂体轴线延伸的头部轴线旋转。

可选地，第一臂体和第二臂体与相应的枢转臂体轴线一起通过第一支撑件和第二支撑件分别联接或安装至滑轨，第一支撑件和第二支撑件通过共同的或各自的可滑动装置可滑动地相对于滑轨安装，使得第一支撑件和第二支撑件中的每个都被构造成相对于面向侧面的区域在一旁方向上侧向滑动。第一支撑件和第二支撑件被安装在滑轨处，并且被构造成横跨滑轨、与滑轨相对于主框架的向前和向后的滑动移动基本垂直地侧向滑动。

可选地，每个可旋转的切割头部都包括大致环状的滚刀，每个滚刀都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

优选地，该设备进一步包括多个滚刀，所述多个滚刀能够独立旋转地安装在每个可旋转的切割头部处。可选地，每个滚刀都为大致环状的滚刀，每个滚刀都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

根据本发明的另一方面，提供一种被构造用以通过底切操作产生切割轮廓以产生隧道或地下道路的切割设备，该设备包括：主框架；第一臂体和第二臂体，所述第一臂体和第二臂体通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与主框架的纵向轴线垂直延伸的方向上对齐)的相应的枢转臂体轴线而可枢转地安装至主框架，从而允许每个臂体彼此独立地相对于主框架的面向上和面向下的区域在向上和向下方向上枢转；至少一个第一臂体和第二臂体致动器，所述第一臂体和第二臂体致动器用于致动第一臂体和第二臂体相对于彼此和主框架的独立枢转移动；可旋转的切割头部，所述可旋转的切割头部被安装在第一臂体和第二臂体的每个处，每个切割头部都包括大致环状的滚刀，每个滚刀都具有大致环状的切割刃，以提供底切操作模式。

优选地，该设备包括第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件通过相对于面向上和面向下的区域大致直立对齐的相应的第一支撑件轴线和第二支撑件轴线而相对于主框架可枢转地安装，使得第一支撑件和第二支撑件中的每个都被构造成在相对于面向侧面的区域的一旁方向上侧向枢转。

优选地，该设备进一步包括机动滑轨，所述机动滑轨被可移动地安装在主框架处，第一臂体和第二臂体被安装在滑轨处，以便能够纵向地往复移动，从而在设备的向前切割方向上滑动，从而将滚刀接合到岩石面中。

附图说明

现在通过示例的方式，并且参考附图描述本发明的特定实施方式，其中：

图1是根据本发明的特定实施方式的适合用于产生隧道或地下道路的移动切割设备的前透视图，所述移动切割设备具有在前部安装的切割单元和后部控制单元；

图2是图1的切割设备的后透视图；

图3是图2的设备的侧视立面图；

图4是图3的设备的切割单元的放大的前透视图；

图5是图4的切割设备的平面图；

图6是图5的切割设备的侧视立面图；

图7是图6的切割设备的前端视图；

图8示出前述附图的切割设备的切割设备局部侧视立面图；

图9是根据图8的切割设备的俯视投影图；以及

图10是沿图8中所示的平面A-A的剖视图。

具体实施方式

参考图1，切割设备100包括主框架102。所述主框架102安装有多个切割组件，所述多个切割组件被构造用以切入岩石或矿物面，以产生隧道或地下道路。设备100被构造特别用于以底切模式操作，其中多个可旋转滚刀127被推入岩石中，以产生凹槽或沟道，然后竖直向上枢转，以便克服处于紧挨着凹槽或沟道上方的减小的张力，并且破碎岩石。因此，本发明的切割设备被优化，以使用比采用安装在可旋转头部的切割头或截齿的传统压缩式切割机通常所需要的要少的力和能量向前进入岩石或矿物内。然而，本发明的设备可以通过与本文所述的切割头部不同类型的切割头部构造，包括特别是截齿或切割头式切割头部，其中每个截齿都在切割头部处成角度地定向，从而提供预定切割攻角。

参考图1至图3，主框架102包括：侧向侧302，所述侧向侧302被定向成朝向隧道壁；面向上的区域300，所述面向上的区域300被定向成朝向隧道的坑顶；面向下的区域301，所述面向下的区域301被定向成朝向隧道地面；面向前的端部303，所述面向前的端部303有意被定位为面向切割面；以及面向后的端部304，所述面向后的端部304有意被定位为背向切割面。

底盘109大致安装在主框架102下方，并且继而安装被液压(或电动)马达驱动的一对履带103，以在处于非切割模式时提供设备100在地面上向前和向后的移动。一对后部地面接合顶杆106被安装在朝着后端304的框架侧面302处，并且被构造成相对于框架102线性延伸和收缩。框架102进一步包括一对向前顶杆115，所述一对向前顶杆115也被安装在每个框架侧面302处并且朝向向前端303，并且被构造成延伸和收缩，从而接合地面隧道。通过致动顶腿106、115，主框架102并且特别是履带103可以在向上和向下方向上升高和降低，以便使履带103从地面悬高，从而将设备100定位为切割模式。一对坑顶接合爪105在框架向后端304处从主框架102向上突出，并且能够通过控制缸116在向上和向下方向上线性地延伸和收缩。因此，接合爪105被构造成升高，以接触隧道坑顶，并且当处于切割模式时，在与顶杆106、115的可延伸组合中被构造用以将设备100楔入隧道地面和坑顶之间的固定位置。

滑轨104通过滑动机构203可滑动地安装在主框架102的顶部上。滑轨104被联接至线性液压缸201，使得通过使液压缸201往复延伸和收缩，滑轨104被构造成在框架向前端和向后端303、304之间线性地滑动。

一对液压致动支护单元107被安装在相对于设备的纵长方向的滑轨104和坑顶抓紧单元105、116之间的主框架102处。支护单元107被构造用以随着设备100在向前切割方向上前进而将网状结构(未示出)固定至隧道的坑顶。设备100还包括网支撑结构(未示出)，所述网支撑结构被大致安装在滑轨104上方，以便在支护就位之前能够定位地将网支撑在坑顶正下方。

一对支撑件120紧挨着框架向前端303上方被可枢转地安装在滑轨104处并且从该滑轨104向前突出。支撑件120大致在设备100的侧向宽度方向上间隔开，并且被构造成相对于滑轨104和主框架102相对于彼此向外独立地侧向枢转。参考图5，每个支撑件120都包括向前端503和向后端504。第一安装凸缘118被设置在大致面向后的支撑件向后端504处。相应的第二安装凸缘119从紧挨第一凸缘118后方的滑轨104的侧面侧向向外突出。一对线性液压缸117被安装成在凸缘118、119之间延伸，使得通过线性延伸和收缩，每个支撑件120都被构造成相对于框架侧面302在大致水平平面中并且在侧向一旁方向上枢转。参考图4，每个支撑件120都通过枢转杆404安装在滑轨104处，所述枢转杆404大致竖直地(当设备100被定位在水平地面上时)延伸穿过滑轨104并且被大致悬置在主框架向前端303上方。因此，每个支撑件120都被构造成绕枢转轴线400枢转或回转。参考图5，每个支撑件120都被进一步联接至安装在滑轨104的内部区域处的相应的内部液压缸500，从而与侧面安装的液压缸117协作，从而使每个支撑件120绕枢转轴线400侧向回转。

参考图4和图5，因为相应的枢转轴线400在设备100的宽度方向上间隔开，所以支撑件120能够向内回转至最大向内位置501，并且能够向外侧向回转至最大向外位置502。根据特定实施方式，内回转位置和外回转位置501、502之间的角度为20°。

参考图1至图3，臂体121被大致可枢转地安装在每个支撑件120的向前端503处。每个臂体121都包括切割头部128，所述切割头部128被可旋转地安装在远端处。每个切割头部128都包括盘状(大致圆柱形)构造。多个大致环状或盘状的滚刀127被安装在每个头部128的周向周界处，并且包括被特定地构造用于对岩石进行底切的锋利环状切割刃。滚刀127被相对于彼此和头部128独立地可旋转地安装，并且通常绕它们自己的轴线自由旋转。每个滚刀127轴向突出超过头部128的最前面的环状刃，使得当臂体121被定向为大致向下延伸时，滚刀127代表整个头部128和臂体121组件的最下部。每个臂体121可以被视为包括一定长度，使得臂体121在近侧的臂端处或朝向近侧的臂端被安装在每个相应的支撑件120处，并且从而将每个头部128都安装在远侧的臂端处。特别地，每个臂体121都包括总的以附图标记122表示的内部安装的行星传动机构。行星传动机构122优选地包括Wolfrom型传动机构，并且通过总的以附图标记123表示的传动链条联接至驱动马达单元130。如图7中所示，一对驱动马达125被安装在每个臂体121的侧向侧处，并且被定向为与每个相应的切割头部128的旋转轴线近似平行。每个臂体121进一步包括内部驱动和齿轮组件124，所述内部驱动和齿轮组件124被联接至安装在每个驱动马达125的一端的齿轮箱126。每个切割头部128都通过相应的齿轮组件124可驱动地联接至驱动马达125，从而提供切割头部128绕轴线402的旋转。

根据特定实施方式，并且如图7中所示，每个臂体121都被联接至安装在滑轨104的向前端处的相应的马达单元130。参考图4，每个行星齿轮122都在具有枢转轴线401的枢转杆405上居中。当设备100被定位在水平地面上时，每个轴线401都对齐为大致水平。因此，每个臂体121都被构造成通过每个马达单元130的致动而在向上和向下方向(竖直平面)上枢转(相对于每个支撑件120、滑轨104和主框架102)。因此，参考图6，每个切割头部128并且特别是滚刀127可以沿弧形路径602升高和降低。特别地，每个臂体121、头部128和滚刀127可以在最下位置601和最上升高位置600之间以在位置600、601之间的近似150°的角度枢转。当在最下位置601时，每个滚刀127并且特别是头部128以倾斜的定向悬置，使得最前面的滚刀127被定位为低于最后面的滚刀127。根据特定实施方式，这种倾斜角度为10°。这有利于在底切操作的第一阶段期间以期望攻角将滚刀127接合到岩石面中，从而产生最初的凹槽或沟道。另外，部分地由于轴线401相对于轴线400以与每个支撑件120的长度对应的距离分隔开并且向前定位，所以切割头部128能够在岩石面上更大范围地移动。

参考图4，每个支撑件枢转轴线400都大致垂直于每个臂体枢转轴线401对齐。另外，每个切割头部128的旋转轴线402都被定向成与每个臂体枢转轴线401大致垂直。每个滚刀127的对应的旋转轴线403都相对于切割头部轴线402成角度地布置，以便在向下方向上向外成锥形。特别地，每个滚刀轴线403都被定向成相对于大致垂直的臂体旋转轴线401更接近于每个切割头部旋转轴线402以及支撑件枢转轴线400地对齐。

因此，每个支撑件120都被构造成在水平面中绕每个支撑件轴线400在极端内部和外部位置501、502之间向外侧向回转。另外并且参考图6，每个相应的臂体121都被构造成在向上和向下方向上绕臂体枢转轴线401枢转，以使滚刀127在极端位置600、601之间升高和降低。

耙爪129被安装在紧挨每个切割头部128后方的主框架向前端303处。耙爪129包括传统形状和构造，具有侧装载台和大致倾斜的面向上的材料接触面，以从切割面(和切割头部128)向后接收和引导切割的材料。设备100进一步包括第一输送机202，其在纵长方向上从耙爪129延伸，以从框架向后端304向后突出。因此，被从切割面切割的材料被耙爪129收集并且被沿设备100向后运输。

参考图1至图3，可拆卸控制单元101通过枢转联接件200安装至框架向后端403。控制单元111包括人员舱110(由操作者占用)。单元111进一步包括电动和液压动力组114，以控制与除了滑轨104的滑动移动和切割头部128的旋转驱动之外的支撑件120和臂体121的枢转移动相关联的设备100的各种液压和电动组件。

控制单元101进一步包括第二输送机112，所述第二输送机112沿单元101在大致纵长方向上延伸，并且在其最前端联接至第一输送机202的最后端。单元101进一步包括排出输送机113，所述排出输送机113从第二输送机112的向后端以向上倾斜的角度向后突出。因此，切割的材料能够被从切割头部128沿输送机202、112和113向后运输，从而被卡车或其它运输车辆接收。

在使用时，设备100通过顶杆106、115和坑顶接合爪105楔入隧道地面和坑顶之间。然后，滑轨104可以在向前方向上相对于主框架102移位，从而将滚刀127接合到岩石面上。切割头部128通过马达125旋转，以在最下位置处在岩石面中产生初始凹槽或沟道。然后，第一臂体121通过马达130绕轴线401枢转，以使滚刀127沿路径602升高，以实现第二阶段底切操作。然后，第一支撑件120可以通过绕轴线400枢转而在侧向一旁方向上回转，并且与滚刀127的升高和下降旋转结合，在紧挨第一臂体121和支撑件120的前方的岩石内产生凹坑或凹部。然后，根据涉及在竖直和水平面两者中的枢转的第一臂体121的操作，致动第二臂体121和相关联的头部128和滚刀127。第二臂体121的这种相继的双枢转移动独立于第一臂体121的初始双枢转移动。通过控制单元111，控制臂体121绕轴线401以及支撑件120绕轴线400的阶段和顺序。

当实现滑轨104的最大向前行程时，顶杆106、115收缩，以使履带103接合在地面上。履带103被定向成大致倾斜(以相对于地面约为10°的角度)，使得当实现与地面的接触时，滚刀127竖直地升高，以便空出隧道地面。然后，设备100可以通过履带103向前前进。然后，顶杆106、115可以被再次致动，以使履带103升高脱离地面，并且使接合爪105移动接触隧道坑顶，以重复切割循环。最前面的坑顶接合爪108被安装在滑轨104上方，以在滑轨104通过线性致动缸201在向前方向上前进时稳定设备100。

图8示出处于成一定角度的位置的支撑件120以及臂体121中的一个。臂体121绕臂体枢转轴线401枢转，以便切割头部128(参见图4)将面向下。图8中所示的视图示出传动链条123的外部。传动链条123由第一驱动马达130’和第二驱动马达130”致动，它们二者构成驱动马达单元130(图4)。优选地，第一驱动马达和第二驱动马达130’、130”都是构造相同的液压马达。第一驱动马达130’为传递转矩而联接至螺旋传动机构132。螺旋传动机构132形成传动链条123的第一级。第二驱动马达130”为传递转矩而联接至行星传动机构122(图10)。行星传动机构122形成传动链条123的第二级。

传动链条123的第一级与第一制动机构131’接合，该第一制动机构131’可以例如联接在第一驱动马达130’与螺旋传动机构132之间。优选地，第一制动机构131’是盘式制动器。

切割设备进一步包括第二制动机构131”，所述第二制动机构131”适于接合传动链条123的第二级，例如，第一空心轮139。

如图9中可见，臂体枢转轴线401大致垂直于支撑件轴线400。

图10提供了关于传动链条123，特别是关于第二级(行星传动机构122)的工作原理的更加详细的信息。以下描述将支撑件120假设成固定。在第一操作模式中，为了使臂体121相对于支撑件120枢转，通过第一驱动马达130’致动螺旋传动机构132。第一驱动马达130’致动接合螺旋轮134的螺旋钻133。螺旋轮134为传递转矩而被安装至承载太阳轮135的轴。太阳轮135是用于行星传动机构122的输入元件。太阳轮135接合由行星架138保持的若干行星轮137。行星轮137还接合第一空心轮139。

行星架138以接合的方式与承载第二太阳轮141的轴联接。第二太阳轮141是用于Wolfrom型传动机构的输入元件。第二太阳轮141接合由对应的行星架144保持的若干行星轮143。行星轮143接合第二空心轮145和相邻定位的第三空心轮147。第二空心轮和第三空心轮145、147具有与行星轮143的模数对应的相同模数，但它们的齿数有所不同。第二空心轮145被固定地附接至支撑件120，而第三空心轮147被固定地附接至臂体121，用于向后者传递转矩。臂体121通过多排滚子轴承149而被可旋转地支靠于支撑件120，所述多排滚子轴承149优选地包括两个或两个以上的四点轴承排。由于第二空心轮与第三空心轮145、147之间的齿差异，通过行星架144和行星轮143的旋转的驱动，第三空心轮147相对于第二空心轮145旋转得非常慢。因此第三空心轮147是传动链条123的动力输出元件。

Wolfrom型传动机构的行星轮143由若干多排的自位轴承支撑，诸如球形的滚子轴承151。

在操作中，为了执行第一操作模式，行星传动机构122的第一空心轮139被第二制动机构131”固定不动，而第一驱动马达130’驱动螺旋传动机构132。因此，产生的传动比是螺旋传动机构132和行星传动机构122的分别的传动比之积。

当执行第二操作模式时，优选地，第一驱动马达130’不作业并且/或者通过第一制动机构131’防止螺旋传动机构132移动，并且第二驱动马达130”引起行星传动机构122的第一空心轮139旋转，而第二制动机构131”不作用。此时，第一太阳轮135保持静止，并且行星架138通过第一空心轮139的旋转动作而旋转。此时，传动链条123的总传动比不再包括螺旋传动机构132的传动比。因此，总传动比相对于第一操作模式减小。这导致了第三空心轮147、即臂体121的速度在相比之下高于支撑件120的速度，而由第三空心轮127传递的转矩则低于第一操作模式中传递的转矩。

如图10中所见，传动链条123总体上设计得极端紧凑以及牢固耐用并同时允许灵活的控制及巨大的传动比。

在优选实施例中，行星传动机构122的每一级均包括三个行星轮。

示例性实施例：

实施例1.一种适合用于产生隧道或地下道路等的切割设备(100)，包括：

主框架(102)，所述主框架具有大致面向上(300)、面向下(301)和面向侧面(302)的区域；

第一支撑件和第二支撑件(120)，所述第一支撑件和第二支撑件(120)通过相应的第一支撑件轴线和第二支撑件轴线(400)可枢转地相对于所述主框架(102)安装，所述第一支撑件轴线和第二支撑件轴线(400)相对于所述面向上的区域(300)和面向下的区域(301)大致直立地对齐，使得所述第一支撑件和第二支撑件(120)中的每个都被构造成在相对于所述面向侧面的区域(302)的一旁方向上侧向地枢转；

至少一个第一支撑件和第二支撑件致动器(117)，所述第一支撑件和第二支撑件致动器(117)用于分别致动所述第一支撑件和第二支撑件(120)中的每个相对于所述主框架(102)的独立移动；

第一臂体和第二臂体(121)，所述第一臂体和第二臂体(121)中的每个都通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与每个支撑件的枢转轴线(400)垂直延伸的方向上对齐)的相应的臂体枢转轴线(401)可枢转地安装至相应的第一支撑件和第二支撑件(120)，从而使得所述第一臂体和第二臂体(121)相对于所述面向上的区域(300)和向下的区域(301)在向上和向下方向上彼此独立地枢转，并且相对于所述相应的第一支撑件和第二支撑件(120)枢转；

至少一个第一臂体和第二臂体致动器(122、130)，所述第一臂体和第二臂体致动器用于致动所述第一臂体和第二臂体(121)相对于所述相应的第一支撑件和第二支撑件(120)中的每个的独立枢转移动；

可旋转的切割头部(128)，所述可旋转的切割头部被安装在所述第一臂体和第二臂体(121)中的每个处，每个头部(128)都能够绕被定向成基本横向于每个相应的臂体枢转轴线(401)延伸的头部轴线(402)旋转。

实施例2.根据实施例1所述的设备，其中每个切割头部都包括大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

实施例3.根据实施例1或2所述的设备，进一步包括多个滚刀(127)，所述多个滚刀(127)能够独立旋转地安装在每个可旋转的切割头部(128)处。

实施例4.根据实施例3所述的设备，其中所述多个滚刀(127)是大致环状的滚刀，其每个都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

实施例5.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，其中所述第一臂体和第二臂体致动器(122、130)中的每个都包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件被安装在每个臂体(121)相对于每个支撑件(120)枢转所在的接点处。

实施例6.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，其中所述第一臂体和第二臂体致动器(122、130)中的至少一个包括至少一个第一驱动马达，所述第一驱动马达用于驱动所述第一臂体和/或第二臂体(121)相对于所述相应的第一支撑件和第二支撑件(120)的枢转移动。

实施例7.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备进一步包括至少一个第二驱动马达(125)，所述第二驱动马达(125)用于驱动所述切割头部(128)在所述第一臂体和/或第二臂体(121)处的旋转。

实施例8.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，其中所述第一支撑件和第二支撑件致动器(117)包括液压线性致动器。

实施例9.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，进一步包括机动滑轨(104)，所述机动滑轨(104)被可移动地安装在所述主框架(102)处，从而被构造成在所述设备(100)的向前切割方向上相对于所述主框架(102)滑动。

实施例10.根据实施例9所述的设备，其中第一切割头部和第二切割头部(128)中的每个都通过所述相应的第一臂体和第二臂体(121)和支撑件(120)安装在所述滑轨(104)处，以便被构造成在向前切割方向上前进。

实施例11.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，其中：

所述第一臂体和第二臂体(121)中的每个都被构造成在向上和向下方向上枢转多达180°；并且

所述第一臂体和第二臂体(121)中的每个都被构造成在侧向一旁方向上枢转多达90°。

实施例12.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，进一步包括履带(103)或车轮，所述履带(103)或车轮被安装在所述主框架(102)处，用于允许所述设备(100)在向前和向后方向上移动。

实施例13.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，进一步包括地面接合构件和坑顶接合构件(106、115、105、108)，所述地面接合构件和坑顶接合构件(106、115、105、108)被安装在所述主框架(102)处，至少所述地面接合构件(106、115)能够延伸和收缩，以分别使所述设备(100)在向上和向下方向上升高和降低。

实施例14.根据上述实施例中的任一实施例所述的设备，进一步包括：

第一材料排出输送机(202)，所述第一材料排出输送机(202)从所述第一切割头部和第二切割头部(128)向后运输切割的材料；和

耙爪(129)，所述耙爪(129)用于将切割的材料引导到所述输送机(202)上，所述耙爪(129)在所述第一切割头部和第二切割头部(128)中的至少一个的后方被向后定位。

实施例15.根据实施例14所述的设备，进一步包括控制单元(101)，所述控制单元(101)被可拆卸地连接至所述设备(100)，所述控制单元(101)包括至少向所述第一支撑件和第二支撑件(120)以及臂体致动器(122、130)提供动力的可操作组件(114)，所述控制单元(101)进一步包括第二输送机(112)，所述第二输送机(112)用于从所述第一输送机(202)接收材料，并且用于在所述设备(100)和所述控制单元(101)后部的位置排出材料。

实施例16.一种适合用于产生隧道或地下道路等的切割设备(100)，包括：

主框架(102)，所述主框架(102)具有大致面向上(300)、面向下(301)和面向侧面的区域(302)；

机动滑轨(104)，所述机动滑轨(104)被可移动地安装在所述主框架(102)处，从而被构造成在相对于所述主框架(102)在所述设备(100)的向前切割方向上滑动；

第一臂体和第二臂体(121)，所述第一臂体和第二臂体(121)通过在横向延伸的方向上对齐(包括在与所述主框架(102)的纵向轴线垂直延伸的方向上对齐)的相应的枢转臂体轴线(401)可枢转地安装至所述滑轨(104)，从而允许每个臂体(121)彼此独立地相对于所述主框架(102)的面向上和面向下的区域在向上和向下方向上枢转；

至少一个第一臂体和第二臂体致动器(122、130)，所述第一臂体和第二臂体致动器(122、130)用于致动所述第一臂体和第二臂体(121)相对于彼此和所述主框架(102)的独立枢转移动；

可旋转的切割头部(128)，所述可旋转的切割头部(128)被安装在所述第一臂体和第二臂体(121)中的每个处，以便被构造成在所述向上和向下方向上移动，并且在所述向前切割方向上前进，每个头部(128)都能够绕被定向成基本横向于相应的枢转臂体轴线(401)延伸的头部轴线(402)旋转。

实施例17.根据实施例16所述的设备，其中第一臂体和第二臂体(121)中的每个都与所述相应的枢转臂体轴线一起通过第一支撑件和第二支撑件(120)分别安装至所述滑轨(104)，所述第一支撑件和第二支撑件(120)通过共同的或各自的可滑动装置相对于所述滑轨(104)可滑动地安装，使得第一支撑件和第二支撑件(120)中的每个都被构造成相对于所述面对侧面的区域(302)在一旁方向上侧向滑动。

实施例18.根据实施例16或17所述的设备，其中每个可旋转的切割头部(128)都包括大致环状的滚刀(127)，所述滚刀(127)中的每个都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

实施例19.根据实施例16至18中的任一实施例所述的设备，进一步包括多个滚刀(127)，所述多个滚刀(127)能够独立旋转地安装在每个可旋转的切割头部(128)处。

实施例20.根据实施例19所述的设备，其中所述多个滚刀(127)为大致环状的滚刀，所述滚刀中的每个都具有大致环状的切割刃或多个分层的切割刃，以提供底切操作模式。

实施例21.根据实施例17至20中的任一实施例所述的设备，其中所述第一臂体和第二臂体致动器(122、130)中的每个都包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件被安装在每个臂体(121)相对于每个支撑件枢转所在的接点处。

应将上文提出的实施例的特征单独或彼此组合地理解为本发明的优选实施例本身以及与所附权利要求书的组合。