专利名称：一种用于钻孔和/或钻缝的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在大型岩石面上，例如大理石或花岗石断面上的钻孔，并且涉及到一种用于在垂直和水平方向钻孔和/或钻缝的设备。
开采出来的天然石材大理石、花岗石、砂岩等通常都是从巨石钻出来的石块。为此要求在岩石中沿着待采的石块的边棱在垂直和水平方向中用合适的钻机进行钻孔或钻缝。为了采得的石块具有平整的、互相成直角的各表面，所钻的孔必须精确地在一条与石块各边棱相对应的直线上，并且在一个与各表面相对应的方向中延伸。
就已知的钻孔设备而言，钻孔工具都是单个地、成对地或者按多重排列方式进行操作的，并在一个相应的钻架上加以引导。在已知的钻孔设备上，该钻架被安装在可移动的底架上，例如在轮式底盘、履带式底盘或者在商业上通用的挖掘机上。在使用单独操作的钻架和工具时，每个钻孔位置必须用钻孔设备分别接近。为此，钻架被固定在悬臂上，它允许钻架在三个平面内运动。由于已知的钻孔设备上的悬臂运动是在环形轨道上进行，所以钻孔工具的调整要求操作人员具有相应的经验和技能，从而增加了操作和调节技术上的费用。每一个单独钻孔的调整过程都很费时间，这对于每次钻孔的总钻孔时间影响甚大。
为了减少对于一排钻孔的调整时间，对已知的设备来说，可以借助于使用一架带有几套钻孔设备或者滑轨的钻台，以便使用一块带有可移动滑轨的横向挡板来加以实现。
钻台已由隧道掘进和平巷掘进而广为人知(参看例如DE-AS2017738和DE-PS1224235)。使用这些装置能够优先沿水平方向在钻台前面在隧道或者平巷的工作面前壁上钻孔。它们能够悬式地或者立式地在轨道上移动，并且配备几台钻孔设备。使用合适的调整手段对钻台进行高度和横向调节，使用定向射束例如激光以及使用钻孔设备的调整部件来定位钻孔工具。每个带有附属钻孔工具的钻架都是单独移动和调整的。
UK-PS 1362 119介绍了一种用于隧道或平巷掘进的钻台，它具有悬挂式结构。在平巷或者隧道的顶壁上，平行于它的纵轴线至少固定着两根承载梁，其上挂着一根可移动的横梁。在此横梁上，与平巷或者隧道轴线交叉地移动着一辆吊车小车，它至少承载着两套钻孔设备。每套钻孔工具都单独加以调整，使之在工作面前壁上钻孔。
当钻孔设备必须为每个待钻的孔加以调整时，就要求有一套相应的控制方法，这一点能够通过与定向射束的结束来自动进行。在DE-OS一0257048中叙述了这样一种控制方法。这种已知的钻台，它的大小取决于隧道或者平巷的断面尺寸。适宜于小型待钻孔的表面。该装置是为在水平方向中钻孔，也就是说为垂直表面的钻孔而设计的。开采石料时需要在水平方向中钻孔，而在大得多的范围内则需要在垂直方向中钻孔。
TAMROCK(芬兰)公司介绍的一种钻孔设备配有一横向护板。在横向护板上移动着至少一辆钻车，钻车上至少配置一副钻架。横向护板被安装在承载装置，例如挖掘机的悬臂上。它根据所要求的钻孔方向用合适的定位设备进行调整，并被固定在这个位置上。钻孔工具沿横向护板运行，并平行于横向护板钻出一排孔。这些孔在倾角和深度上互相一致并且位于一条线上，从而获得精确的石料边棱和表面。每一钻孔的总钻孔时间可以借助横向护板加以减小，这是因为在两个平面内对几个孔只须做一次调整。钻孔排的长度取决于横向护板的长度。它一般由承载装置和悬臂的承载能力，对各个钻孔工具要求的压紧力以及横向护板的稳定性来确定，并且被限制在一至两块石料长度的范围内。
US3225842提出一种横梁，它与运行方向相垂直地安装在一个履带式底盘上。在横梁上安装了一个可移动的滑座，它承载着带有钻孔工具的可升降和可转动的钻架。横梁的长度仅略长于履带式底盘的宽度，因此钻车的工作范围受到限制。
在DEPS2913438中描述了一种安置在钻车的支承架上的滑轨，它与钻车运行方向相垂直或者相平行，它至少可在一个末端上通过一配对件沿轴向延长。带有钻孔工具的钻架可移动，可升降并可转动地安置在滑座上。因此能够在一条受轨道长度限制的平巷内，在一个方向上钻一排孔。借助于滑轨的轴向延长，滑轨的工作范围向外扩大到超过钻车的外部尺寸，但它仍然被限制在大约两块石料长度的范围内。
DEPS3431866公开了一种钻车，它特别适用于底壁打孔，也就是说在垂直方向钻孔。在配备了履带式底盘的中心框架上，与它的纵轴相垂直地安装了一个带有高度可调和可转动的钻臂的支垛。被固定在其上的钻架和钻孔工具借助这条钻臂而被调整到需要的钻孔方向，并被固定在这个位置上。支垛被安置在钻车上，并能在钻车的移动方向(纵向轴)上移动。借助于支垛在中心框架上的移动，便可钻出一排精确地位于一条直线上并在一个方向上延伸的孔。孔排的长度取决于中心框架的大小以及钻车的功率，一般被限制在两块石料长度的范围内。
在一般情况下，由于两块石料长度都要求钻孔工具移位，而且由于横向护板或者滑轨以及带有钻孔工具的各个钻架要不断进行新的调整，所以对规定的钻孔线和钻孔方向的偏离是不可避免的。除了钻孔设备的调整时间很长之外，还造成了石料的边棱歪斜和表面不平。为了保证石料的优质，边棱和表面必须事后加以修整。这意味着附加加工作量和增加成本以及造成大量废料，废料又须重新被堆放到碎石场，从而使得大片的地面需要再开垦。
本发明的任务是创造出开头提到的那种类型的设备，使用它能够在大型平巷中或者在相当于待钻出石料规格数倍的大型表面上钻出具有高质量的大量石料。对该设备只需进行一次性调整，钻孔工具调整时间短，按每开采一块石料计工时和材料消耗很小。
按照本发明，该任务是借助于权利要求1中所述特征的设备加以解决的。
按照本发明的设备的特别优选的实施例，是权利要求2至5的对象。
按照本发明的设备采用钻桥结构形式，优选设计为与轨道相连的、自动行驶的龙门式、半龙门式或桥式吊车，它能够跨越大的作业面。桥的跨度和立柱的高度是配合现场具体条件的，例如采石场的地形。借助在高度上和方向上都经过调整的轨道，移动轴线的位置和方向被确定在此空间内。在钻桥上移动着两台或更多的吊车小车，钻孔设备就安装在这些小车上。能够在吊车横梁上移动的吊车小车，在此空间内确定了第二条移动轴线的位置和方向。因此，每个点都可在一个水平地布置在场地中的X-Y平面内简单而迅速地开钻。一方面是吊车轨道上的吊车，另一方面是吊车横梁上的吊车小车，它们的线性移动路径使得在数倍于石料尺寸的更大的平巷内钻出直线排列孔成为可能，这样就能精确保持横向和纵向倾斜的钻孔方向和钻孔排列。每台吊车小车都配备一套单独的运行驱动机构，运输两副或更多的高度可调整的和可转动的钻架。高度可调整性使得钻孔装备能适应现有场地。转动轴平行于吊车横梁的纵轴线。因此，带有钻孔工具的钻架能够在垂直和水平状态之间加以任意调整和固定。所需在垂直方向或水平方向中的倾角，例如可由岩石的纹理加以确定，而且在对钻台上所有工作的钻孔工具进行一次性调整之后，便可准确地加以保持。如果输入所需的孔间距，那么，预定平面上的钻孔基本上可通过使用合适的可编程控制方法自动进行。
优先选择在两条轨道之间钻孔，即在钻桥在其上移动的那两条轨道之间钻孔。通过支柱的相应结构和采用带有超出支柱和轨道的悬臂的钻桥横梁，还能在轨道区域之外进行钻孔。
除了配有钻孔单元的吊车小车外，还可在钻桥上为一辆吊车小车配备一套提升机构。该吊车小车的设计结构大，能够用于提取和装载已被钻出来的石料。
钻桥可以配备合适的履带式或者轮式移动机构以代替轨道运行机构。这需要为钻桥准备特殊的行驶道(笔直而平整)，以便保证钻桥的承载能力及水平调整。
下面根据附图描述本发明的优选实施例。图示
图1是按照本发明采用全龙门结构形式的钻桥正视图；图2是按照本发明采用半龙门结构形式的钻桥正视图；图3是按照本发明采用桥式结构的钻桥正视图；图4是按照本发明的如图1所示的钻桥的横截面，钻桥处于不同的工作位置；图5是按照本发明的钻桥的侧视图，在一吊车小车上装有悬臂和钻孔装置在钻桥旁钻孔；及图6是按照本发明的钻桥侧视图，在一吊车小车上装有包括转环的悬臂和钻孔装置(在钻桥前钻孔)。
在第一种结构形式(图1)中，可在轨道1上移动的钻桥，由配备了两根成套支柱3、4的两根钻桥横梁2组成，支柱3、4各配备一套移动机构5、6。至少支柱的高度可借助于支柱节7的抽出或插入进行调整。这样钻桥就能够适应现有的场地。高度调整单元8被安装在每辆吊车小车9上，而且至少与两副钻架11固定在小车上底板10上。高度调整单元8的提升高度和带有钻孔工具12的钻架11的钻孔深度因此都得到最佳利用。
在第二种结构形式(图2)中，钻桥在一侧装备了支柱3和附属于它的移动机构5，而在另一侧，第二套移动机构6被直接安装在钻桥横梁2的下面。如果把用于移动机构6的轨道1迁移到一个上升的坡上，那么这个坡上需要的钻孔便能相对容易地钻成。对于带有轮式或履带式移动机构的活动装置来说，这种场地区段恐怕是很难或者根本不能达到的。
在第三种结构形式(图3)中，图1中所示出两副支柱3，4被撤掉，钻桥用作为桥式起重机。这种形式只能在场地很平整或者上升坡已被铲平的条件下使用。轨道移动机构5，6直接安装在钻桥横梁2的下面，所以钻桥的全长度能用于沿钻桥横梁的长排钻孔，此外高度调整单元8和带有钻孔工具12的钻架11的全高度可移动量能用于深处岩石开采。
在图4中，吊车小车9除了传动机构13所需的机组之外，还配备了一套高度调整单元8，该单元能够将钻孔装置定位在相应的高度或深度上。高度调整单元8由导向部分14和滑动部分15组成，在后者的末端可转动地固定着底板10。带有钻孔工具12的钻架11安装在底板10上，并能在高度上移动。垂直钻孔时，钻架11垂直竖立，它被调整到场地上棱边的高度，借助于转向装置16被倾斜到所要求的钻孔方向上去。为了在水平方向钻孔，底板10连同钻架11被倾斜90°并且利用高度调整单元8而被调整到紧贴岩壁的高度。
在图5中实现了配有悬臂17的钻架11的高度调整。悬臂17在配备了支座18的吊车小车9上铰接安装，并借助于线性调整装置19，例如汽缸、轴提升装置，以实现升降。在悬臂17的尖端上安装有用于钻架11的可转向底板20，使用转向装置21调整钻孔方向(倾斜)，亦即钻架11为了在水平方向钻孔而被倾斜90°。借助于悬臂17，钻桥拥有了更大的有效使用范围。它还可超出吊车轨道的末端进行钻孔。
图6中示明带有悬臂的钻桥的另一种结构形式。使用悬臂22，对安装在它的尖端上的钻架11实现高度上的定位；使用可回转的底板23进行调整。在悬臂的尖端内附加的旋转机构24使得与回转装置25相连接的钻架11能在不同方向中和不同位置上移动。因此，如图6所示，还可实现侧向的水平钻孔和超出吊车轨道26末端的端前钻孔。
权利要求
1.一种用于沿垂直和水平方向钻孔和/或钻缝的设备，其特征在于它具有与轨道相连的自动运行吊车桥架(2)，桥架采用全龙门，半龙门或桥结构形式，它的支柱(3，4)能够在其长度上加以调变，它配有一台或几台吊车小车(9)，带有钻孔工具(12)时在高度和方向上可调整的钻架(11)安装在吊车小车上。
2.按照权利要求1中所述的设备，其特征在于钻架(11)的高度调节由滑动装置(8)来实现，滑动装置(8)由导向部分和滑动部分(14，15)组成，它们可滑动地套装在一起。
3.按照权利要求1中所述的设备，其特征在于钻架(11)安装在悬臂(17、22)上，悬臂被铰接安装在吊车小车(9)上。
4.按照权利要求1、2或3中所述的设备，其特征在于在高度调节装置的末端，在该装置和钻架(11)之间安装了一个转向装置(16)，以用于调整钻架的倾斜度和调整水平或垂直的钻孔位置。
5.按照权利要求3中所述的设备，其特征在于在悬臂(22)的末端配备了一个回转机构(24)，以用于钻架(11)在空间的定位。
全文摘要
一种用于在垂直和水平方向中钻孔和/或钻缝，尤其是在岩石中钻孔和/或钻缝的设备。该设备包括一架与轨道相联的自运行吊车桥2，采用全龙门、半龙门或者桥式结构，它的支柱3，4能在长度上调变。在吊车桥上配备至少一台吊车小车9，它安装在带有钻孔工具12的在高度和方向上能调整的钻架11上。
文档编号E21B15/04GK1164882SQ96190965
公开日1997年11月12日 申请日期1996年7月3日 优先权日1995年7月4日
发明者乔治·库勒 申请人:乔治·库勒