钻头更换器.pdf

用于自动更换钻机(4)的钻杆(5)上的钻头(2)的装置，所述钻机(4)由进给机构(3)支撑，所述装置包括：用于紧固于进给机构(3)的前面部分的支架(6)；用于钻头(2)的储料匣(10)，其附着于支架；和单独的用于收集更换的钻头(2)的料筐(9)，其还包括用于在更换钻头(2)期间牢牢地夹紧钻杆(5)的夹紧装置(14)，由此该装置在已磨损钻头(2)的前面向上枢转，磨损的钻头(2)被旋松并收集在料筐(9)中，之后从储料匣储中拿另一个钻头拧紧到钻杆上。

1.  用于自动更换钻机(4)的钻杆(5)上的钻头(2)的装置，所述钻机(4)由进给机构(3)支撑，其特征在于，该装置包括：
-用于紧固于进给机构(3)的前面部分的支架(6)，
-用于钻头(2)的储料匣(10)，和用于收集更换的钻头(2)的独立料筐(9)，该料筐附着于支架，
-用于在更换钻头(2)期间牢牢地夹紧钻杆(5)和相应钻头(2)的夹紧装置(14)。

2.  如权利要求1所述的装置，其中，储料匣(10)和料筐(9)连接在一起，形成适于相对于支架(6)枢转的集成元件，使得该集成元件能够采取相应的抬升和下降位置，由此在下降位置的可枢转元件可远离进给机构(3)的前面部分下降。

3.  如权利要求1所述的装置，其中，所述储料匣是用于一排未使用的钻头(2)的储料匣，这些钻头(2)通过作用于所述一排钻头的弹簧力一次一个进给至传送位置。

4.  如权利要求3所述的装置，其中，当可枢转元件位于抬升位置时，位于传送位置的钻头(2)与钻杆(5)对齐。

5.  用于自动更换属于钻机(4)的钻杆(5)上的已磨损钻头(2)的方法，所述钻机(4)位于进给机构(3)上，所述进给机构(3)设有权利要求2所述的装置，该方法包括下列步骤：
-进给机构(3)使钻杆(5)缩回，使得已磨损钻头(2)定位在夹紧装置(14)上
-将可枢转元件抬升至进给机构(3)的前面部分，
-夹紧装置(14)牢牢地夹紧已磨损钻头(2)，
-钻机(4)旋转钻杆(5)，这样已磨损钻头(2)被旋开，
-进给机构(3)向前进给钻杆(5)，这样，已磨损钻头(2)落入料筐(9)内，
-进一步向前进给钻杆(5)，直到它抵靠在储料匣(10)内处于传送位置的钻头(2)且与该钻头对齐，
-旋转钻杆(5)，将新的钻杆(2)牢牢地拧紧到钻杆(5)上，
-使可枢转元件下降而远离进给机构(3)。

6.  如权利要求5所述的方法，还包括下列步骤：
-在已磨损钻头(2)被牢牢地夹紧在夹紧装置(14)上之前，仅缩回钻杆(5)至使已磨损钻杆位于支架(6)上的程度，然后位于支架(6)内部的夹紧装置(14)牢牢地夹紧钻杆(5)，
-钻机(4)旋转钻杆(5)，使得钻机和钻杆彼此牢牢地拧紧。

7.  如权利权利要求5或6所述的方法，包括下述步骤：
-在从钻孔抽出钻杆(5)以便更换已磨损钻头(2)之前，在钻头仍然在钻孔中时，从钻杆(5)释放钻头。

8.  如权利要求5所述的方法，还包括步骤：
-一纵向进给传感器检测钻杆(5)相对于进给机构(3)的位置。

9.  一种数据程序产品，其特征在于，如权利要求5所述的各个步骤列在数据程序中，依照所述数据程序，控制钻头(2)的更换。

10.  一种配备有进给机构(3)的凿岩钻机，所述进给机构(3)设置有如权利要求1所述的装置。

钻头更换器
技术领域
本发明涉及一种用于凿岩设备、特别是用于更换钻杆上的钻头的装置。本发明还涉及一种用于更换钻杆上的所述钻头的方法。
背景技术
地下作业中的隧道开挖和平巷掘进操作和施工活动越来越多地需要使用特别适合的采矿机械。
在这样的操作中所需的钻孔数量和长度随隧道或平巷的横截面面积和岩石类型而变。当前通常使用液压钻机进行钻凿，并且大量使用延长杆或管以形成在尖端带有可更换钻头的较长钻杆。
钻头逐渐磨损后，必须更换掉。给定钻头在必须更换之前可以使用的钻凿量取决于岩石特征。当钻头失去锋利度时，其所谓的钻速降低。所以，实现钻凿的高生产率需要考虑更换和/或重新研磨钻头的成本和更换钻头所需的时间量。
钻头的更换通常手动进行，操作费时并且麻烦。此外，也可以发生在容易落下的危险岩石中，使操作不但费时，而且还危险或不安全。有时，钻凿单元的尺寸可能会使得操作者从他们的正常工作位置难以到达必须进行的钻头更换操作的地方。
如果钻头可借助于某种形式的设备自动更换，则无疑是一种优点。市场上已经出现了一种涉及自动钻头更换器的方案。说明书US 3 976149引用了这样的自动钻头更换器的一个例子。已经证明，这里所述的这种钻头更换器具有很多缺点，因为包括太多的运动部件，因而不能长久承受使用它的非常苛刻的环境。
本发明的目的是提供一种解决如上所述困难的技术方案。
发明内容
本发明的一个方面提出了一种具有权利要求1所述特征的装置。
本发明的另一个方面出现在方法独立权利要求中。
本发明进一步的实施例描述在从属权利要求中。
依照本发明的装置具有非常少的移动部件，这使之容易使用、稳固且操作可靠。它可以容许有力的碰撞和冲击，而不会危及操作可靠性。
毫无疑问，进一步的优点是，由于操作者不需要到钻头所处的地方，钻头更换操作比以前变得更加安全。更进一步的优点是，可以自动收集用过的钻头，尔后传送除去例如进行研磨。
附图说明
图1示意性描绘了带有进给机构的钻台概略图，一钻机安装在其上，圆表示的是在其它附图中所描绘的装置位置。
图2描绘了依照本发明的装于钻机进给机构前端的装置的透视图，所描绘的该装置的用于钻头的储料匣和用于更换掉的钻头的料筐处于下降的位置。
图3a和3b描绘了依照图1的装置的透视图，储料匣和相联的料筐处于上升的位置。
图4描绘了与图1中装置有关的夹紧缸的透视图，其与装置的其余部分分开。
具体实施方式
下面参考附图描述了本发明的几个实施例。
在图2中描绘了依照本发明的用于自动更换钻杆上的钻头2的这种钻头更换器1的透视图。钻头更换器1装于进给机构3的前端，进给机构3支撑与钻杆5相连的钻岩机4，如图2所示。进给机构3本身可以铰接地悬挂于装于钻台100的吊杆101，如图1大体上所示的。钻头更换器1构造在支架6周围，支架6适于连接于进给机构3的前端。
支架6在其下部分支撑一横向于钻杆5的方向的轴7。位于支架6的各个侧面上的两个臂8布置成可相对于所述轴7旋转。这两个臂8均附着于料筐9的直径上对置的侧面上，在该例子中，料筐是圆柱形的。如下所述，料筐9的作用是捕捉并临时存储已磨损并更换掉的钻头2。在该例子中，料筐的基底表面为平面，其充当用于钻头2的储料匣10的支撑件，当钻头更换器处于上升的位置时，所述基底表面面向外(即钻进方向)。料筐的壁也可以穿孔，如图所示。料筐9因而与储料匣分开，其不包括移动部件。
新的或重新研磨的钻头2以直列、即直线方式预定存储在储料匣10中，这意味着，储料匣10的结构严格地类似于长方体，其中，一弹簧作用于钻头2上，弹簧朝储料匣10的一端推钻头2，这意味着储料匣10非常类似于机枪所使用的那种直储料匣。结果，在储料匣的短端，时刻可以传送从存在于储料匣10中的多个钻头出来的钻头2。当在钻头更换期间从储料匣提取钻头2时，另一个钻头2(如果有一个的话)在朝所述短端推动留在储料匣10中的所有钻头2的弹簧的作用下直接占据腾出的位置。这显示在图3a中。
由此，料筐9和储料匣10通过臂8连接在一起，形成可旋转元件，在此叫做可枢转元件。在图3a和3b中，可枢转元件被抬高，并抵靠支架6的前部。相反，在图2中，可枢转元件在钻探期间下降至不碍事的地方，且也被较好地保护起来而免受损坏。当可枢转元件被抬升时，料筐9的内基底表面抵靠机架11，所述机架11装于支架的前部，优选由橡胶制成，不过它当然也可以由其他材料制成，例如钢。料筐9的外基底表面和内基底表面均设有直径比钻头2大的中心孔，这样，来自储料匣10的钻头可以进入外基底表面，到达内基底表面。从料筐9向外延伸的套筒13连接于内基底表面上的孔。当可枢转元件被抬升而靠在支架6上时，料筐9借助于套筒13设置在钻杆5轴向方向的中心，而所述套筒13被收容和支撑在机架11上的凹坑12中，所述凹坑12适于套筒13的尺寸。
一夹紧装置14安装在支架内部。夹紧装置14用来在钻头更换操作期间夹紧钻杆5和相应的钻头2。夹紧装置14单独描绘在图4中。
更换钻头的工序如下：
1)当钻头2已磨损、操作者打算更换时，从钻孔底部释放钻头2。如果冲击器冲击钻而不旋转，带有钻头的钻压靠着岩石，钻头与钻之间的螺纹连接会变松。
2)钻机4缩回到进给机构3上，钻头2至少不会很多地突出到支架6外面。钻杆5被夹紧装置14牢牢地夹住。使钻杆5相对于钻机4旋转，从而使之牢牢地靠着钻机拉出。
3)包括料筐和储料匣的可枢转元件被抬升到机架11上，这样，套筒13和在储料匣10中位于传送位置的钻头2与钻杆5轴向对齐。
4)钻机4在进给机构3上进一步缩回，这样，已磨损钻头2和夹紧装置14处于一条直线上，接着钻头2被该夹紧装置牢牢地夹紧。钻机4使钻杆5在与步骤2)相反的方向上旋转，从而旋开钻头。
5)钻杆5向前进给，从而向下推动已磨损钻头2，这样后者落入料筐9中。在图3b的料筐9内部显示了落下来的已磨损钻头2。
6)钻杆5继续向前移动，并遇到在储料匣10中处于传送位置且与钻杆5轴向对齐的正在等待的钻头2。旋转钻杆5，将储料匣10中的新钻头拧紧到钻杆上。
7)带有新钻头2的钻杆5缩回，直到钻头2处于钻头更换器1之内。
8)包括料筐9和储料匣10的可枢转元件下降至下降的位置。
9)钻机4准备好用新钻头2钻探。
在上述工序中有关的钻杆5轴向移动期间，必须能够控制钻杆的轴向位置。这是通过设置一纵向位置传感器来实现的，所述纵向位置传感器测量钻杆相对于进给机构3上的一固定点的轴向位置，从而使操作者控制钻杆的轴向进给。当然，使用具有控制程序的钻台不仅可以用于如上所述涉及钻头更换的各种步骤，而且可以检测和控制待以钻头更换程序形式编程的钻杆的纵向运动，所述钻头更换程序可由操作者启动，尔后自动执行钻头更换操作的各种顺序。
依照本说明书，钻头更换器1可以采取安装在市场上出售的用于钻台的已有进给机构上的或与进给机构一体形成并在供给时钻台已经得到的独立单元的形式。