凿岩钻车的制作方法

发明领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的凿岩钻车。

本发明还涉及一种根据权利要求11的前序部分所述的方法。

发明背景

凿岩钻车包括载架以及至少一个包括钻凿单元的吊臂单元。凿岩钻车和其中的钻凿单元可例如用于开挖隧道或者矿场或在挖掘现场中的其它岩石破裂操作中使用。钻凿单元包括至少一个凿岩机，凿岩机具有由一个或多个互连钻杆或钻管形成的工具。在工具的远端处存在钻头。

在钻凿期间，钻头变得磨损或者可能断裂并且因此必须更换。还可能的是，孔(即，扩眼孔)的开始是用具有较小直径的钻头钻出的，并且孔的钻凿随后用具有较大直径的钻头继续进行。在这种情形中，钻头必须在钻凿的某个点被替换。

钻头的更换通常由凿岩钻车的操作员手动实施。钻头的手动更换要求操作员离开凿岩钻车的驾驶室或座舱并且可能进入具有未被支撑或未加固的隧道洞顶的区域，该区域可能是不安全的。钻头的更换还可能涉及麻烦的工作位置以及可能重物的吊升或其它处理。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新颖的凿岩钻车以及用于向凿岩机的工具提供钻头的方法。

根据本发明的凿岩钻车的特征在于权利要求1的特征。

提供凿岩钻车中的具有钻头的凿岩机的工具的方法特征在于权利要求11的特征。

凿岩钻车包括：载架；第一吊臂单元，该第一吊臂单元包括第一凿岩机，第一凿岩机待设有工具和在工具远端处的钻头；以及第二吊臂单元，该第二吊臂单元包括用于容纳至少一个钻头的至少一个支架。第一吊臂单元和其中的第一凿岩机被构造用以从第二吊臂单元中的所述至少一个支架收取钻头。

该技术方案的优势是，操作员不必离开凿岩钻车的驾驶室或座舱并手动更换钻头，因此操作员安全留在凿岩钻车的驾驶室或座舱中。这还使得能够利用自动钻凿，即，无需任何主动的人监督的钻凿，或者由位于钻凿现场之外(例如在办公室中)的操作员通过远程访问来钻凿，这是因为操作员不必停留在钻凿现场来更换钻头。钻头的更换还可能比以前更快完成，由此可以提高凿岩钻车的有效操作时间。

本发明的一些实施例在从属权利要求中披露。

附图说明

下文中，将参照附图借助优选实施例更详细地描述本发明，其中

图1是示出凿岩钻车的示意性侧视图；

图2是钻凿单元的示意性侧视图；

图3和4是图1所示的凿岩钻车的吊臂单元的示意性俯视图；并且

图5示意性地公开了更换钻头的方法。

为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施例。在附图中，相同的附图标记表示类似的元件。

具体实施方式

图1是示出凿岩钻车1的示意侧视图，凿岩钻车1可例如用于挖掘岩洞。如图1所示的凿岩钻车1包括可移动载架2和两个吊臂单元，即，第一吊臂单元3a和第二吊臂单元3b，在本说明书中，吊臂单元的总的附图标记为3。吊臂单元3a、3b两者都包括吊臂4和钻凿单元5，钻凿单元5布置在吊臂4的远端处，即，布置在远离凿岩钻车1的载架2的吊臂单元的端部处。图2是钻凿单元5的示意侧视图。

第一吊臂单元3a中的钻凿单元5包括第一凿岩机6a，并且第二吊臂单元3b中的钻凿单元5包括第二凿岩机6b，在本说明书中，凿岩机的总的附图标记为6。每个钻凿单元5还包括进给组件7。进给组件7包括进给梁8和进给装置9。凿岩机6a、6b布置在相应的进给梁8上并且相应的进给装置9布置用以使凿岩机6a、6b相对于进给梁8移动。凿岩机6a、6b还包括由多根钻杆或钻管形成的工具10和在工具10的远端处的钻头11，工具10的远端是远离凿岩机6a、6b的工具10的端部。工具10和在其远端处的钻头11使由撞击装置给予的冲击脉冲能够传到待钻凿的岩石12，该撞击装置为了清楚起见未示出。

进给组件7利用托架13布置吊臂4的远端处，通过托架13，可相对于吊臂4改变进给组件7和在其上的相应的凿岩机6a、6b的位置或对准。进给组件7还包括在进给梁8的远端处的保持夹14，以支撑凿岩机6a、6b的工具10。

凿岩钻车1还包括至少一个控制单元15，该至少一个控制单元15构造用以控制凿岩钻车1的致动器，所述致动器例如用于控制吊臂单元3a、3b、进给组件7和凿岩机6a、6b的操作。控制单元15可以是计算机或对应的装置，并且其可包括包含显示装置的用户界面以及用于传达指令和信息给控制单元15的、诸如键盘或操纵杆的控制装置。凿岩钻车1可以是至少部分地自主操作的凿岩钻车1，即，至少有时在没有任何主动的人监督的情况下操作的凿岩钻车1。或者，凿岩钻车1可以是主动操作的凿岩钻车1，其由位于凿岩钻车1的驾驶室17或座舱17中的操作员16在钻凿现场操作或由位于钻凿现场之外(例如办公室19中)的操作员16通过远程访问18操作。

图1所示的凿岩钻车1包括两个吊臂单元3a、3b，每个吊臂单元包括用于岩石钻凿的钻凿单元5。如从图1清楚可见，凿岩钻车1可设有多于两个的设有钻凿单元5的吊臂单元。此外，如从图1清楚可见，凿岩钻车1可设有一个设有钻凿单元5的吊臂，并且设有至少一个设有用于人员升降操作的吊人篮(manbasket)吊臂或吊篮(basket)吊臂的另外的吊臂单元和/或设有包括用于加固钻凿现场的洞顶或洞壁的工具和物品的筛网处理吊臂(screenhandlerboom)或网眼处理吊臂的吊臂单元。此外，如从图1清楚可见，凿岩钻车1可设有两个或更多个设有钻凿单元5的吊臂，并且另外设有至少一个包括吊篮吊臂和/或网眼处理吊臂的另外的吊臂单元。

图2所示的钻凿单元5还包括多个支架20，并且更确切地说，三个支架20。支架20包括用于容纳至少一个钻头11的内部空间21。支架20未在图1中示出，但它们在图3和4中示出，图3和4是图1所示的凿岩钻车1的吊臂单元3a、3b以及附接到其上的相应的钻凿单元5a、5b的示意俯视图，由此，可以说，吊臂单元3a、3b两者都包括多个支架20。图3和4所示的第一吊臂单元3a中的支架20旨在容纳旨在被布置在第二吊臂单元3b处的第二凿岩机6b使用的钻头11，而图3和4所示的第二吊臂单元3b中的支架20旨在容纳旨在被布置在第一吊臂单元3a处的第一凿岩机6a使用的钻头11。

所述至少一个支架20附接到钻凿单元5的进给组件7，并且更精确地说，附接在相应的进给组件7的进给梁8的底表面8’。支架20包括框架22或外壳22，该框架或外壳22提供用于容纳待容纳到支架20中的至少一个钻头11的内部空间21。支架20还包括至少一个对准保持元件23，在所披露实施例中，包括三个对准保持元件23，其可以例如是弹性元件。对准保持元件23的目的是，使所述至少一个钻头11在支架20的内部空间21中对中并将所述至少一个钻头11保持在支架20的内部空间21中，直到有意地通过支架20的敞开前端24从其移除为止，通过该敞开前端24，支架20可以接纳钻头11或释放钻头11。

图2、3和4所示的实施例中的支架20在进给梁8的远端处的保持夹14和用于将进给梁8紧固到托架13的支撑部25之间在进给梁8的底表面8’处连续地布置在一条线上。这个布置提供了，吊臂单元3以及其中的相应的钻凿单元5(其将从在另一吊臂单元3中的支架20收取钻头11，如稍后参照图和4解释的那样)，当从在另一吊臂单元3中的支架20收取钻头11时或当将钻头11留在另一吊臂单元3中的支架20中时，不必转动到高的转角。为了使吊臂单元3和其中的钻凿单元5的所需转角最小化，支架20的敞开前端24可相对于凿岩钻车1的纵向方向向后指向，如图3和4所示。

如上简述，第一吊臂单元3a中的支架20旨在容纳为第二吊臂单元3b中的第二凿岩机6b保留的钻头11，由此第二凿岩机6b会将目前附接到该第二凿岩机6b的工具10的用过的钻头11留在第一吊臂单元3a中的一个支架20中，并从在第一吊臂单元3a中的另一个支架20收取新的钻头20。对应地，第二吊臂单元3b中的支架20旨在容纳为第一吊臂单元3a中的第一凿岩机6a保留的钻头11，由此第一凿岩机6a会将目前附接到该第一凿岩机6a的工具10的用过的钻头11留在第二吊臂单元3b中的一个支架20中，并从在第二吊臂单元3b中的另一个支架20收取新的钻头20。

在下文中，在总体层面上对吊臂单元3中的凿岩机6设置新的钻头11进行解释。图5中在总体层面上示意性公开相应的方法步骤。稍后，当设计技术方案的具体方法步骤和替代实施例时，也参照图3和4，其中，第一吊臂单元3a中的第一凿岩机6a提供有新的钻头11。图3表示在钻凿操作期间处于正常位置下的吊臂单元3a、3b和其中的相应的钻凿单元5a、5b，而图4表示处于第一凿岩机6a的钻头11的更换期间发生的一个位置下的吊臂单元3a、3b和其中的相应钻凿单元5a、5b。

为了更换吊臂单元3中的凿岩机6的工具10的钻头11，将当前紧固到凿岩机6的工具10的钻头11从凿岩机6的工具10拆下。

在钻头11从凿岩机6的工具10拆下之后，凿岩机6的工具10的远端被导航到(navigatedat)设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3处的支架20中的钻头11处。

在将凿岩机6的工具10的远端导航到设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3中的支架20中的钻头11处之后，凿岩机6的工具10的远端被紧固到凿岩钻车1的另一吊臂单元3中的支架20中的钻头11。

在将凿岩机6的工具10的远端紧固到凿岩钻车1的另一吊臂单元3中的支架20中的钻头11之后，从设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3中的支架20释放被紧固到凿岩机6的工具10的远端的钻头11。

当凿岩机6的工具10尚未在其端部处设有任何钻头11时，以上所列的第一方法步骤省略。

根据将钻头11从第一凿岩机6a的工具10的远端拆下的实施例，以这样的方式使第一吊臂单元3a和/或其中的钻凿单元5a相对于第二吊臂单元3b和其中的钻凿单元5b移位，使得在第一吊臂单元3a中的第一凿岩机6a的工具10的远端处的钻头11被导航到第二吊臂单元3b中的支架20处，该支架20包括用于接纳第一凿岩机6a的用过的钻头11的空闲内部空间21。第一吊臂单元3a和其中的相应的钻凿单元5a在图4中示意性示出处于该位置。可通过使第一吊臂单元3a相对于第二吊臂单元3b移动和/或使第一吊臂单元3a的钻凿单元5a相对于第一吊臂单元3a的吊臂4移动来使第一吊臂单元3a和其中的钻凿单元5a相对于第二吊臂单元3b和/或其中的钻凿单元5b移位。

此外，在岩洞中具有非常有限的可用空间而使得钻凿单元5a和/或第一吊臂单元3a不能移动或转动到其中第一凿岩机6a能够将旧的钻头11留在第二吊臂单元3b中的支架20中并且/或者从第二吊臂单元3b中的支架20收取新的钻头11的位置的操作条件下，第二吊臂单元3b和/或其中的钻凿单元5b也可以相对于第一吊臂单元3a和/或其中的钻凿单元5a移动或转动，使得第一凿岩机6a能够将旧的钻头11留在第二吊臂单元3b中的支架20中并且/或者从第二吊臂单元3b中的支架20收取新的钻头11。在这种情况下，可以说，第二吊臂单元3b和/或其中的钻凿单元5b被操作成具有对于在第一吊臂单元3a中的第一凿岩机6a的工具10接近第二吊臂单元3b中的支架20来说相对于第一凿岩机6a的最佳位置。

在第一凿岩机6a的工具10的远端处的钻头11被导航到第二吊臂单元3b中的支架20处之后(第二吊臂单元3b中的该支架20包括用于接纳第一凿岩机6a的用过的钻头11的空闲内部空间21)，将凿岩机6a的工具10向前进给到第二吊臂单元3b中的支架20的空闲内部空间21中，只要钻头11设成抵靠支架20中的配对元件即可。此后，使第一凿岩机6a的工具10旋转，以便将钻头11从工具10拆下，并且将该工具10从支架20缩回，从而钻头11留在支架20的内部空间21中。因此，根据将钻头从凿岩机的工具的远端拆下的实施例，在凿岩机6a、6b的工具10的远端处的钻头11被导航到设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3a、3b中的至少一个支架20中的空闲空间21处，该空间21旨在将至少一个钻头11容纳在支架20中，并且凿岩机6a、6b的工具10被向前进给，用以将钻头11接纳并支撑在支架20中的空闲空间21中，并且使凿岩机6a、6b的工具10旋转，用以将钻头11从工具10的远端拆下。根据将钻头11从第一凿岩机6a的工具10的远端拆下的实施例，首先使钻头11对所要钻凿的岩石12进行冲击，以松开钻头11和工具10之间的钻头联接。此后，旋转凿岩机6a的工具10，以将钻头11从工具10的远端拆下。拆下的钻头11可例如落在地面上或落入放在地面上的篮子中，或者其可被运送到布置在第二吊臂单元3b中的支架20中的空闲内部空间21中。

根据将钻头11从第一凿岩机6a的工具10的远端拆下的实施例，使第一凿岩机6a的工具10缩回，使得钻头11位于在进给梁8的远端处的保持夹14处。此外，操作保持夹14，以抓持(gripto)钻头11，并且使凿岩机6a的工具10旋转，以松开钻头11并将钻头11从工具10的远端拆下。拆下的钻头11可例如落在地面上或落入放在地面上的篮子中，或者其可被运送到布置在第二吊臂单元3b中的支架20中的空闲内部空间21中。

在将钻头11从第一凿岩机6a的工具10拆下之后，第一凿岩机6a的工具10的远端被导航到布置于凿岩钻车1的第二吊臂单元3b处的支架20处，该支架20设有待在下次使用中拾取的钻头11。为了使这发生，可通过使第一吊臂单元3a相对于第二吊臂单元3b移动或转动并且/或者通过使第一吊臂单元3a的钻凿单元5a相对于第一吊臂单元3a的吊臂4移动或转动来使第一吊臂单元3a和其中的钻凿单元5进一步相对于第二吊臂单元3b和/或其中的钻凿单元5b移位。此外，第二吊臂单元3b可相对于第一吊臂单元3a移动或转动并且/或者第二吊臂单元3b的钻凿单元5b可相对于第二吊臂单元3b的吊臂4移动或转动。在这种情形中，再一次，第二吊臂单元3b操作成具有对于在第一吊臂单元3a中的第一凿岩机6a的工具10接近第二吊臂单元3b中的支架20来说的最佳位置。

在第一凿岩机6a的工具10的远端被导航到设有待在下次使用中拾取的钻头11的支架20处之后，第一凿岩机6a的工具10的远端被向前进给，以便与支架20中的钻头11形成接触。此后，使工具10旋转，用以将钻头11上紧到工具10的远端。

为了将钻头11从支架20释放，使第一凿岩机6a的工具10缩回，由此第一凿岩机6a的工具10和在其远端处的新的钻头11被从支架20中拉出。

在更换第二吊臂单元3b中的第二凿岩机6b中的工具10的钻头11时，实施对应的行动。

凿岩钻车1的控制单元15构造用以控制吊臂单元3a、3b和其中的钻凿单元5a、5b的操作，用以更换或收取用于相应的凿岩机6a、6b的工具10的钻头11。

为了更换或收取用于相应的凿岩机6a、6b的工具10的钻头11，控制单元15构造用以控制下列操作中的至少一个：

将钻头11从凿岩机6a、6b的工具10的远端拆下，

将凿岩机6a、6b的工具10的远端导航到设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3a、3b中的支架20中的钻头11处，

将凿岩机6a、6b的工具10的远端紧固到设置在凿岩钻车1的另一吊臂单元3a、3b中的支架20中的钻头11，以及

从支架19释放被紧固到凿岩机6a、6b的工具10的远端的钻头11。

更换钻头11的需求可产生于凿岩钻车1的操作员的决定或钻凿中待实现的预定条件。该预定条件可例如是待钻凿的孔的类型、钻头的预定钻凿米数的实现、钻头的断裂或钻头的磨损。

更换钻头的操作可由凿岩钻车的操作员控制。优选地，至少一些更换钻头的操作由控制单元自动控制，该控制单元构造用以响应于由凿岩钻车的操作员和在钻凿中实现的预定条件中的至少一个触发的控制命令来自动控制至少一个吊臂单元和其中相应的凿岩单元的至少一个操作。控制单元可例如进行预先教育，以重复吊臂单元3a、3b和凿岩机6a、6b和其中的工具10中的至少一个的所有的运动路径和位置。

该技术方案的优势是，操作员16不必离开凿岩钻车1的驾驶室17或座舱17并手动更换钻头11，由此，操作员16安全呆在凿岩钻车1的驾驶室17中并且不必涉及麻烦的工作位置或重物的吊升或其它处理。钻头11的更换还可以比以前更快完成，由此可以提高凿岩钻车1的有效操作时间。

在包括设有用于岩石钻凿的钻凿单元5的至少一个吊臂单元3并且还设有包括吊人篮吊臂和/或网眼处理吊臂的至少一个另外的吊臂单元的凿岩钻车1中，容纳凿岩机6的钻头11的至少一个支架20可附接到包括吊人篮吊臂和/或网眼处理吊臂的吊臂单元。在这种情形中，设有钻凿单元5的所述至少一个吊臂单元3中的凿岩机6将收取钻头11或将钻头11留在附接到包括吊人篮吊臂和/或网眼处理吊臂的那个吊臂单元的支架20中。

对本领域技术人员来说显而易见的是，随着技术进步，本发明的构思可以用不同的方法实施。本发明及其实施例不限于上述实例，而是可在权利要求书的范围内变化。