СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ФРЕЗЕРОВАНИЕМ Российский патент 2011 года по МПК E21C27/22 

Изобретение касается устройства для обработки материалов фрезерованием и/или бурением, в частности для снятия горной породы, минералов или угля, с расположенным на держателе барабана с возможностью вращения вокруг оси барабана инструментальным барабаном, в котором с возможностью приведения во вращательное движение установлена группа валов инструментов, которые содержат на своих выступающих от инструментального барабана концах обрабатывающие инструменты, причем по меньшей мере два вала инструмента могут приводиться в движение одним общим приводом передачи, который содержит расположенные на валах инструмента без возможности проворота ведомые зубчатые колеса и общий приводной элемент, который взаимодействует с приводными зубчатыми колесами, причем приводной элемент и инструментальный барабан могут поворачиваться относительно друг друга. Далее изобретение касается также способа для фрезерования или съема материалов, например, в частности, горной породы, угля или т.п., и использования такого устройства, а также использования способа.

Для съема твердых материалов, например горной породы, руды и других полезных ископаемых, в разработках закрытым или открытым способом, а также для фрезерной обработки частей из асфальта или бетона при строительстве дорог или надземных сооружений и т.п., известно большое количестве фрезерных систем, которые оснащены приводимыми во вращательное движение барабанами или дисками, на которых с равномерным распределением расположены фрезерные инструменты, например резцы с круглым стержнем. При использующихся при подземных разработках очистных комбайнов со шнековым или барабанным исполнительным органом горная порода или уголь снимаются с помощью барабанных исполнительных органов, которые срезают подлежащий добыче материал сплошным проходом, так что приблизительно половина всех расположенных по периметру барабана обрабатывающих инструментов одновременно находится в зацеплении с линией очистного забоя. Вследствие относительно длительных промежутков времени контакта между обрабатывающими инструментами и подлежащим съему материалом возникает большой износ обрабатывающих инструментов, даже снабженных вершинами из твердого сплава, в частности при твердых материалах, подлежащих съему. Кроме того, вследствие большого количества обрабатывающих инструментов, находящихся в то же время в зацеплении с подлежащим съему материалом, остающееся для каждого инструмента усилие прижима является относительно малым, вследствие чего для съема твердых материалов на устройство должно оказываться относительно высокое усилие подачи в направлении подачи или в рабочем направлении.

С целью повышения производительности установок по добыче, в частности для съема твердых горных пород, изобретатели разработали устройства, которые работают с наложением удара для достижения высокого инициирующего импульса для съема минералов, твердой горной породы или бетона. Работающие с наложением удара устройства подчас создают существенные проблемы, связанные с хранением отдельных элементов устройства, а также шумообразованием.

Далее изобретатели предварительно опубликованного документа WO 2006/079536 A1 разработали известное устройство, которое положено в основу ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и при котором длительный срок службы инструментов может достигаться даже при обработке твердых материалов при пониженных усилиях прижима. Принцип работы устройства, известного из документа WO 2006/079536 A1, основан на том, что в одном шпиндельном или инструментальном барабане несколько инструментальных шпинделей эксцентрично расположены вокруг оси барабана таким образом, что оси шпинделей инструментальных шпинделей расположены параллельно или, во всяком случае, с легким наклоном относительно оси вращения инструментального барабана. Все инструментальные шпиндели установлены в инструментальном барабане таким образом, что обрабатывающие инструменты располагаются распределенными по периметру перед торцовой стороной инструментального барабана. В эксплуатационном состоянии вращение инструментального барабана накладывается на вращение каждого инструментального шпинделя. За счет наложения вращательных движений инструментального барабана, а также инструментальных шпинделей, может быть достигнуто то, что только относительно небольшое количество обрабатывающих инструментов одновременно входят в рабочее зацепление с подлежащим фрезерованию или съему материалом, из чего следует высокое отбойное усилие для каждого отдельного обрабатывающего инструмента. При эксплуатации известное обрабатывающее устройство перемещается поперечно к оси вращения инструментального барабана и, следовательно, также поперечно оси вращения каждого отдельно вала инструмента. При использовании известного устройства достигается исключительно длительный срок службы инструментов даже при твердых материалах и высокой производительности съема. При съеме материалов на закрытых поверхностях, а также, однако, при бурении снизу вверх колонковых скважин или т.п., подвод к подлежащему съему материала вследствие движения подачи устройства на врезание является частично проблематичным, а частично и невозможным. Кроме того, съем материала на большой поверхности требует значительно большего диаметра инструментального барабана, из чего следует сравнительно большой общий вес устройства.

Задачей изобретения является создание устройства, которое в состоянии рентабельно производить съем также горной породы или других материалов с высокой прочностью при высокой производительности съема и на большой поверхности съема. Устройство должно обеспечивать эксплуатационную надежность, быть способным к использованию в самых различных областях использования и исключать описанные недостатки известных устройств.

Для решения этих задач предлагается устройство с признаками пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением предусмотрено, что оси валов инструментов расположены поперечно относительно оси барабана. В отличие до известного из документа WO 2006/079536 A1 устройства, таким образом, выбирается расположение вращающихся одновременно с инструментальным барабаном валов инструментов, при которых оси валов отдельных инструментов не расположены более по существу параллельно, а ориентированы поперечно оси инструментального барабана. В результате существенно измененной ориентации осей валов инструментов обрабатывающие инструменты располагаются теперь уже не на торцовой поверхности инструментального барабана, а фрезерование или съем осуществляются радиально вне окружного периметра инструментального барабана. Вследствие измененной ориентации валов инструментов возникает в корне другое наложение вращательного движения инструментального барабана и вращения вала инструмента. Тем не менее, при соответствующем изобретению устройстве может осуществляться весьма непродолжительное во времени, компактное, импульсное зацепление отдельных обрабатывающих инструментов с подлежащей съему горной породой, отчего сохраняются преимущества известного устройства, в частности при весьма высоком рабочем усилии, даже при пониженном, находящемся в распоряжении усилии прижима инструментального барабана.

В соответствии с одним предпочтительным выполнением оси валов инструментов могут проходить перпендикулярно оси барабана. Альтернативно к этому оси валов инструментов могут проходить под углом к оси барабана, причем угол углового отклонения составляет по меньшей мере 45° и предпочтительно больше угла около 89°. Принципиально было бы возможным, что оси валов одного или нескольких инструментов проходили перпендикулярно оси барабана, и одновременно оси валов других инструментов проходили относительно оси барабана под равными или различными углами. При соответствующем изобретению устройстве особое преимущество имеет то, что, в отличие от уровня техники, в процессе эксплуатации одно рабочее движение устройства осуществляется параллельно оси барабана и/или что движение подачи на врезание устройства на глубину врезания для следующего процесса съема осуществляется перпендикулярно оси барабана. При соответствующем изобретению решении все обрабатывающие инструменты расположены при этом предпочтительно радиально вне инструментального барабана, в частности радиально вне окружного периметра инструментального барабана, и в процессе эксплуатации материал снимается серпообразно, вне периметра инструментального барабана. Вследствие вращательного движения барабана и расположения осей валов инструментов в процессе эксплуатации обрабатывающие инструменты вращаются поперечно к оси барабана, и съем материала производится вне периметра барабана. На основании отличающегося от уровня техники наложения вращательных движений в обрабатывающих инструментах, которые расположены дальше в наружном направлении при том же размере инструментального барабана, могут достигаться еще более короткие промежутки времени врезания инструментов, чем при ранее опубликованной системе. Контакт между каждым отдельным обрабатывающим инструментом и подлежащим съему материалом может осуществляться предпочтительным образом, в частности тогда, когда происходит совпадение мгновенного направления движения обрабатывающего инструмента с направлением движения инструментального барабана.

В соответствии с предпочтительным выполнением инструментальные барабаны и по меньшей мере часть валов инструментов могут содержать общий привод вращения. При этом варианте выполнения за счет вращения инструментального барабана могут автоматически приводиться во вращение также одновременно нагруженные общим приводом вращения валы инструментов. В соответствии с другим вариантом выполнения привод вращения может содержать соединенный без возможности проворачивания с инструментальным барабаном, установленный в держателе барабана, приводимый в действие приводным устройством приводной вал и одно или по меньшей мере одно установленное без возможности проворачивания на держателе барабана приводное зубчатое колесо в виде приводного элемента, который входит в зубчатое зацепление с приводными зубчатыми колесами на соответствующих валах инструмента. Соответствующее устройство может выполняться особенно компактным, причем осуществляется передача весьма высоких усилий и крутящих моментов и одновременно существует фиксированное соотношение значений числа оборотов между инструментальным барабаном или приводным валом и приводимыми в движение валами инструментов. С целью надежной передачи приводных усилий приводное зубчатое колесо и относящиеся к нему приводные зубчатые колеса могут образовывать угловую передачу, состоящую из зубчатых конических колес, по принципу планетарной передачи, при которой приводное зубчатое колесо или приводные зубчатые колеса образуют каждое солнечное колесо, и перемещающиеся вместе с инструментальным барабаном ведомые зубчатые колеса, образующие планетарные шестерни. При альтернативном выполнении приводное зубчатое колесо может состоять из зубчатого корончатого колеса, с которым в зубчатое зацепление входят цилиндрические зубчатые колеса в виде соответствующих ведомых зубчатых колес. При использовании корончатой передачи с планетарными шестернями в эксплуатационном состоянии воздействующие на соответствующие опоры силы существенно уменьшаются, так как через корончатую передачу не передаются никакие осевые усилия.

С целью достижения благоприятной характеристики расцепления при общем приводе механизма вращения для инструментального барабана и валов инструментов передача имеет предпочтительно передаточное число приблизительно между 3:1 и 9:1, в частности приблизительно 6:1 и 8:1, между приводным валом и валами инструментов. При особо твердых обрабатывающих инструментах, как, например, алмазных инструментах или керамических инструментах, передаточное число может составляться также, например, 12:1 и более. Для обеспечения возможности хорошего улавливания высоких усилий прижима в соответствии с предпочтительным выполнением инструментальный барабан может крепиться по обе стороны от валов инструментов на держателе барабана, причем предпочтительным образом на противолежащей направлению привода стороне инструментального барабана выполнена цапфа или опора для двустороннего крепления инструментального барабана. При инструментальных барабанах с меньшими размерами или при мягких, подлежащих съему материалах оказалось бы, однако, достаточно также одностороннего крепления инструментального барабана.

При альтернативном выполнении инструментальный барабан может содержать привод барабана, который отсоединен от привода передачи для приводного элемента. В варианте выполнения, в котором затем работа производится соответствующим образом с двумя раздельными приводами вращения, можно практически любым образом регулировать соотношение числа оборотов между числом оборотов инструментального барабана, одновременно с которым вращаются валы инструментов поперечно их осям, а также числом оборотов соответствующих валов инструментов. Для регулировки особенно предпочтительно, если привод барабана и/или привод передачи выполнены в виде регулируемых приводов. Для многочисленных целей использования привод барабана или привод передачи могут располагаться на одной и той же стороне инструментального барабана или соединяться с ней. С этой целью инструментальный барабан может, в частности, быть снабжен выступающей вперед в осевом направлении приемной частью для размещения вала, в которой с возможностью вращения установлен приводной вал передачи, выступающий с обеих сторон из приемного отверстия для размещения вала и соединенный без возможности проворачивания с приводным зубчатым колесом. Приводной вал передачи может, в частности, устанавливаться с помощью подшипника в приемном отверстии и с помощью второго подшипника в крышке подшипника, которая соединена болтами с инструментальным барабаном. Соответствующее выполнение является особенно предпочтительным, если оси валов проходят под углом к оси барабана, а приводное зубчатое колесо и ведомые зубчатые колеса выполнены в виде конических колес угловой передачи с планетарными шестернями. Оси валов могут, разумеется, располагаться также перпендикулярно друг другу. В этом случае целесообразным образом приемная часть для размещения вала может соединяться с приводом барабана, а приводной вал передачи может соединяться с приводом передачи.

При альтернативном выполнении с двумя раздельными приводами вращения для привода барабана и привода передачи привод барабана на одной стороне инструментального барабана и привод передачи могут располагаться или присоединяться разнесенными в осевом направлении на противолежащей стороне инструментального барабана. В соответствии с предпочтительным выполнением инструментальный барабан может быть снабжен на противолежащей стороне выступающим в осевом направлении кольцевым продолжением с приемной частью для размещения вала, в котором крепится с возможностью вращения соединенный с приводным зубчатым колесом без возможности проворачивания, выступающий с обеих сторон из приемного отверстия для размещения вала приводной вал передачи, причем инструментальный барабан содержит на другой стороне продолжение опоры, на котором может располагаться или к которому может присоединяться привод барабана. Приводной вал передачи может целесообразным образом крепиться с помощью первого подшипника с возможностью вращения в приемной части для размещения вала кольцевого продолжения и с помощью второго подшипника может крепиться в продолжении опоры, причем продолжение опоры может предпочтительно состоять из фланца крепления подшипника, соединенного болтами к инструментальному барабану. Продолжение опоры может быть, в частности, снабжено зубчатым венцом или зубчатым колесом с целью несложного соединения привода барабана и инструментального барабана с помощью зубчатых колес или зубчатых ремней между собой в отношении обеспечения привода.

В соответствии со следующим предпочтительным альтернативным вариантом выполнения инструментальные барабаны могут быть соединены без возможности проворачивания с ведомой стороной первой втулочной передачи, а приводное зубчатое колесо может быть соединено без возможности проворачивания с ведомой стороной второй втулочной передачи, причем обе втулочных передачи расположены в одной центральной приемной части. Такого рода выполнение является особенно компактным и по этой причине допускает хорошее движение с поворотными рычагами или т.п. вдоль большого фронта очистных работ. Втулочные передачи могут быть выполнены, в частности, в виде вставных передач с предпочтительно герметично расположенными в корпусах передач ступенями передач, причем крепежные фланцы обеих втулочных передач могут устанавливаться или установлены на опоре барабана. Привод втулочных передач может осуществляться, в частности, также с помощью зубчатых ремней.

При всех вариантах выполнениях с отдельными приводами вращения приводное зубчатое колесо и ведомые зубчатые колеса могут быть особо предпочтительно выполнены, в свою очередь, в виде конических колес угловой передачи или альтернативно корончатое колесо могло бы образовывать приводное зубчатое колесо, в то время как ведомые зубчатые колеса выполнены в виде входящих с ним в зубчатое зацепление цилиндрических зубчатых колес. С целью достижения особой компактности устройства ведомые зубчатые колеса всех валов инструментов могут находиться в зубчатом зацеплении с одним единственным, общим приводным зубчатым колесом. В частности, при таком выполнении валы инструментов могут быть расположены в инструментальном барабане в таком случае также с равномерным распределением по периметру. Альтернативно валы инструментов могли бы, конечно, быть неравномерно и/или групповым образом распределенными в инструментальном барабане, и/или для каждой группы было бы предусмотрено одно отдельное приводное зубчатое колесо.

Далее предпочтителен случай, когда каждый расположенный на валу инструмента обрабатывающий инструмент располагается относительно положения обрабатывающего инструмента вала инструмента, расположенного в окружном направлении барабана спереди и сзади, смещенным на угловую величину и/или расстояние относительно приводного вала или оси барабана. Обрабатывающие инструменты при этом предпочтительно выполнены или закреплены на держателях инструментов, которые соединены с валами инструментов с возможностью разъединения. Альтернативно они могли бы, однако, также фиксироваться непосредственно на концах валов инструментов. С целью облегчения замены валов инструментов они могут устанавливаться с возможностью вращения с помощью подшипников в опорные втулки и уплотняться с помощью уплотнений вала, в результате относительно несложным образом достигается возможность того, что валы инструментов могут заменяться с помощью опорных втулок в качестве патронов, вставляться в предусмотренные на инструментальном барабане камеры барабана и фиксироваться.

В зависимости от подлежащего съему материала и цели использования соответствующего изобретению устройства могут использоваться различные типы инструментов. При съеме таких материалов, как горная порода, уголь или минералы при разработке закрытым и открытым способами особенно предпочтительно, если обрабатывающие инструменты предпочтительно всех валов инструментов представляют собой шарошечные долота или долота с круглым хвостовиком, которые с целью многослойного съема материала с поднутрением расположены на сужающихся в наружном направлении держателях инструментов или концах валов инструментов. Держатели инструментов или концы валов инструментов могут сужаться конически, дугообразно или ступенчато. Особенно предпочтителен случай, когда обрабатывающие инструменты на каждом валу инструмента расположены режущими рядами на частичных окружностях с различными диаметрами, причем предпочтительно расстояние между двумя режущими рядами выбрано таким образом, что все режущие ряды осуществляют съем приблизительно одинаковых по размеру серпообразных съемных поверхностей. При таком выполнении может достигаться то, что срок службы каждого отдельного обрабатывающего инструмента на головке инструмента одного вала инструмента является приблизительно одинаковым, в результате замена обрабатывающих инструментов может производиться через фиксированные интервалы технического обслуживания. Вместо осуществляющих поднутрение инструментов могут также использоваться фрезерные барабаны. Работающее с фрезерными барабанами в качестве обрабатывающего инструмента устройство может использоваться, в частности, при дорожном строительстве для съема покрытий, надземном строительстве для санации полов и стен или в подземных разработках для извлечения, например, канав на выброс, и может монтироваться, например, на стреле экскаватора или подобного устройства. Фрезерные барабаны могут быть выполнены цилиндрическими или конически сужающимися в направлении обрабатываемого материала.

На каждом валу инструмента предпочтительно выполнены несколько обрабатывающих инструментов. Особенно предпочтительно, если обрабатывающие инструменты поочередно расположенных в окружном направлении инструментального барабана валов инструмента расположены со смещением по фазе относительно друг друга, так что один обрабатывающий инструмент последующего вала инструмента входит в подлежащий обработке или съему материал в другом месте, нежели обрабатывающий инструмент предшествующего вала инструмента. При большинстве выполнений достаточно закрепить валы инструмента внутри инструментального барабана. При особенно твердом материале может, однако, оказаться предпочтительным случай, когда валы инструментов на их радиальном внешнем конце установлены с возможностью вращения с помощью скобы с цапфой, которая, в свою очередь, закреплена на инструментальном барабане, в результате чего достигается дополнительное крепление или подпирание каждого из валов инструмента на несущих обрабатывающие инструменты концах валов инструментов или вблизи них.

Для использования соответствующего изобретению устройства на разработках закрытым способом для добычи угля может быть особенно предпочтительным случай, когда инструментальный барабан снабжен между соседними валами инструментов проходящими в радиальном направлении скребками или лопатками, с помощью которых отделенный предпочтительно с помощью работающих по принципу поднутрения обрабатывающих инструментов материал загружается в транспортер или подобное устройство добычного устройства.

Соответствующее изобретению устройство пригодно, в частности, для применения в способе фрезерования или съема горной породы, при котором скорость вращения валов инструментов, скорость вращения инструментального барабана, скорость подачи устройства параллельно оси барабана и/или угловое положение расположенных на отдельных валах инструментов обрабатывающих инструментов относительно углового положения обрабатывающих инструментов, расположенных в окружном направлении до и после валов инструментов, регулируют таким образом, что обрабатывающий инструмент последующего вала инструмента врезается (входит) в горную породу или т.п. не в том же самом месте входа, что и обрабатывающий инструмент предшествующего вала инструмента. За счет варьирования параметров скорости вращения образующего планетарный держатель инструментального барабана, скорости вращения несущего приводное зубчатое колесо приводного вала в виде вала планетарной шестерни, скорости подачи устройства и линейного расстояния врезания обрабатывающих инструментов может быть определена кривая траектории отдельных врезаний обрабатывающих инструментов и, тем самым, обеспечена возможность надежного влияния на размер зерна и поверхностную структуру обрабатываемого или снимаемого материала. Особенно предпочтителен случай, когда привод вращения осуществляется с помощью регулируемых приводов, в результате чего различные скорости вращения могут плавно регулироваться также без прерывания работы съема. Соответствующее выполнение изобретения обеспечивает возможность согласования тех или иных, специфических применительно к приводу требований с геометрической формой подлежащей обработке поверхности, а также со свойствами подлежащего обработке или съему материала.

Дальнейшие преимущества и исполнения вытекают из приведенного ниже описания и чертежей, на которых изображены предпочтительные формы выполнения изобретения, поясняемые более подробно в качестве примера:

на фиг. 1 показано в сечении соответствующее изобретению устройство первой формы выполнения;

на фиг. 2 показана в сечении вторая форма выполнения с валами инструментов, оси которых расположены под наклоном;

на фиг. 3 показано в сечении соответствующее изобретению устройство в соответствии с третьей формой выполнения с осуществляющими резание с поднутрением инструментами для съема минеральной горной породы;

на фиг. 4 показано устройство из фиг. 3 в виде сверху на торцевую сторону инструментального барабана;

на фиг. 5 показан в сечении четвертый пример выполнения соответствующего изобретению устройства с наклонно расположенными и закрепленными на концевой стороне валами инструментов;

на фиг. 6А, 6В показано в сечении и в виде сверху соответствующее изобретению устройство в соответствии с пятым примером выполнения;

на фиг. 7 показан в виде сверху аналогично фиг. 6В следующий пример использования для соответствующего изобретению устройства;

на фиг. 8 показано в сечении соответствующее изобретению устройство в соответствии с шестой формой выполнения с разъединенными приводами вращения;

на фиг. 9 показано в сечении соответствующее изобретению устройство в соответствии с седьмым примером выполнения с разъединенными и расположенными на различных сторонах инструментального барабана приводами вращения;

на фиг. 10 показано в сечении соответствующее изобретению устройство в соответствии с восьмым примером выполнения с центрально расположенными втулочными передачами; и

на фиг. 11 показано использование соответствующего изобретению устройства на поворотной стреле.

На фиг. 1 в целом со ссылочным обозначением 10 изображено соответствующее изобретению устройство, например для съема покрытий при дорожном строительстве, для санации полов и стен в надземном строительстве или для использования в горнодобывающей промышленности, в соответствии с первым вариантом выполнения. Устройство 10 содержит держатель 1 барабана, который может быть закреплен на соответствующем крепежном устройстве или подвижном устройстве для устройства 10, например, на стреле экскаватора, стреле проходческой машины или т.п. Имеющий форму трубы в данном случае полый держатель 1 барабана содержит центральную расположенную центрично относительно оси барабана или главной оси Н приемную часть 11 для размещения опоры, в которой с возможностью свободного вращения с помощью двух расположенных по О-образной схеме конических роликовых подшипников 2 установлен приводной вал 3, соединенный без возможности проворачивания с инструментальным барабаном 4. Один конец приводного вала 3 соединен без возможности проворачивания с инструментальным барабаном 4, а другой выходящий из держателя 1 барабана конец приводного вала 3 служит для приема зубчатого колеса 3b без возможности проворачивания, с которым может соединяться соответствующий привод вращения для устройства 10. Моторный привод вращения может быть образован двигателем с подключенным на его выходе редуктором и, при необходимости, предохранительной муфтой или т.п. Приводной вал 3 и инструментальный барабан 4 соединены между собой без возможности проворачивания или состоят из одного элемента. Торцовая сторона 4' инструментального барабана 4 является полностью закрытой, и инструментальный барабан 4 содержит несколько распределенных по его периметру радиальных отверстий или радиальных проходов 12, в которых валы 5 инструментов установлены таким образом, что оси W валов 5 инструментов расположены перпендикулярно оси Н барабана, в результате свободные концы 9 валов 5 инструментов находятся полностью радиально вне окружного края 4” инструментального барабана 4. По периметру инструментального барабана 4, в зависимости от величины и диаметра инструментального барабана 4, могут быть распределены приблизительно от трех до двенадцати валов 5 инструментов. Размещение валов 5 инструментов в радиальном проходе 12 осуществляется в данном случае, в свою очередь, с помощью двух конических роликовых подшипников 6 с О-образным расположением, причем монтаж каждого вала 5 конического зубчатого колеса осуществляется через односторонне открытую приемную часть 14 инструментального барабана 4 для размещения передачи. На свободных концах 9 каждого вала 5 инструмента закреплен состоящий в соответствии с фиг. 1 из фрезерного барабана держатель 15 инструмента с находящимися на нем отдельными обрабатывающими инструментами 16, причем на каждом держателе 15 инструмента расположено большое количество обрабатывающих инструментов, в данном случае изображенных здесь только с помощью их вершин резцов, и расположение обрабатывающих инструментов 16 осуществляется таким образом, что они распределены в форме спирали по периметру держателя 15 инструмента с тем, чтобы на одной радиальной линии каждого держателя 15 инструмента по возможности располагалась только одна вершина резца одного обрабатывающего инструмента 16. В случае обрабатывающего инструмента 15, выполненного в виде фрезерного барабана, между всеми обрабатывающими инструментами 16 существует по равномерному угловому смещению и осевому смещению.

В случае обрабатывающего устройства 10 в зацеплении с внешним приводом находится только зубчатое колесо 3В на приводном вале 3. При вращении приводного вала 3 одновременно вращается соединенный с ним без возможности проворачивания инструментальный барабан 4, в результате расположенные в радиальных проходах 12 валы 5 инструментов также вращаются вокруг оси Н барабана. С помощью обозначенного в целом ссылочным обозначением 20 конической угловой передачи вращательное движение инструментального барабана 4 обуславливает вращение отдельных валов 5 инструментов, которое накладывается на вращательное движение барабана. Коническая угловая передача 20 расположена в приемной части 14 инструментального барабана 4 для размещения передачи с защитой от загрязнения. Коническая угловая передача 20, выполненная в виде планетарной передачи, содержит установленное без возможности проворачивания на скручивание на окружном фланце 47 держателя 1 барабана, таким образом, неподвижное в процессе эксплуатации приводное зубчатое колесо 8, в зубчатое зацепление с которым входит каждое ведомое зубчатое колесо 7, которое соединено без возможности проворачивания со входящим в приемную часть 14 для редуктора концом вала 5 инструмента. Выполненное в виде конического зубчатого колеса приводное зубчатое колесо 8 предпочтительно привинчено с помощью соединительных болтов 18 к окружному фланцу 47. Поскольку держатель 1 барабана соединен со стрелой машины или т.п., приводное зубчатое колесо 8 находится в состоянии покоя относительно инструментального барабана 4, и при вращении инструментального барабана 4 ведомые зубчатые колеса 7 вращаются вокруг приводного зубчатого колеса 8 в качестве планетарных шестерен. В этом отношении инструментальный барабан образует водило планетарной передачи. Передаточное число между приводным зубчатым колесом 8 и ведомыми зубчатыми колесами 7 может, в зависимости от размера и выполнения устройства 10, составлять от 3:1 до 12:1 и более, причем особо большие преимущества обеспечивает передаточное число в диапазоне приблизительно от 6:1 до 8:1.

В случае устройства 10 оси W валов и ось Н барабана расположены перпендикулярно по отношению друг к другу, и коническая угловая передача выполнена соответствующим образом. За счет вращения отдельных держателей 15 инструментов с обрабатывающими инструментами 16, которые расположены спиралеобразно разнесенными, и дополнительного вращения инструментального барабана 4 при обработке материала вне периметра 4” инструментального барабана 4 соответственно достигается лишь чрезвычайно непродолжительное время контакта отдельных обрабатывающих инструментов 16 или вершин резцов с подлежащим съему или удалению материалом, например горной породой. В результате непродолжительного времени контакта износ отдельных обрабатывающих инструментов 16 весьма незначителен. В зависимости от редуктора, а также используемого привода, инструментальный барабан 4 может вращаться, например, с числом оборотов 60 об/мин, а число оборотов каждого вала 5 инструмента составляет, например, 400 об/мин. С целью защиты конической угловой передачи 20, а также используемых конических роликовых подшипников 2, 6, на радиальном выходном отверстии радиальных проходов 12 в направлении периметра 4” инструментального барабана расположены уплотнительные кольца 17 вала, а приемное пространство 14 редуктора закрыто кольцевой шайбой 19 с уплотнительным кольцом 13 вала на внутреннем отверстии кольцевой шайбы 19.

На фиг. 2 показан второй пример выполнения соответствующего изобретению устройства 60, причем по сравнению с примером выполнения по фиг. 1 идентичные в конструктивном и функциональном отношении конструктивные элементы снабжены ссылочными обозначениями, увеличенными на 50. Как и при предшествующем примере выполнения внутри держателя 51 барабана с возможностью вращения установлен приводной вал 53, который соединен без возможности проворачивания с инструментальным барабаном 54. Инструментальный барабан 54 снабжен распределенными по его периметру несколькими радиальными проходами 62 для приема соответствующего количества валов 55 инструментов, причем крепление валов 55 инструментов в радиальных проходах 62 осуществляется опять же с помощью пары конических роликовых подшипников 56. Как и в предшествующем примере выполнения, на свободных концах 59 валов каждого вала 55 инструмента расположены держатели 65 инструментов с несколькими, предпочтительно распределенными спиралеобразно, обрабатывающими инструментами 66. В отличие от предыдущего примера выполнения оси валов инструментов расположены не перпендикулярно оси Н барабана, а оси W валов 55 инструментов проходят с наклоном под углом 74. Отдельные обрабатывающие инструменты на периметре держателя 65 инструментов вращаются, таким образом, не перпендикулярно к оси Н держателя, а вокруг оси вращения, которая в данном случае проходит наклонно под углом около 85° относительно оси Н барабана. Держатель 66 инструмента выполнен, в свою очередь, в виде фрезерного барабана, как и при предыдущем примере выполнения. Также и в устройстве 60 вращение валов 55 инструментов инициируется вращением приводного вала 53 с помощью конической угловой передачи 70, которая, как и в предыдущем примере выполнения, расположена в приемном пространстве 64 инструментального барабана 54 для размещения передачи и содержит соединенное без возможности проворачивания с держателем 51 инструмента приводное зубчатое колесо 58, а также входящие в зацепление с ним и вращающиеся в виде планетарных шестерен ведомые зубчатые колеса 57, которые соединены без возможности проворачивания с отдельными валами 55 инструментов. Вследствие углового смещения между осями W, H валов инструментов или инструментального барабана 54 коническая угловая передача 70 содержит соответствующим образом наклонный зубчатый венец на конических зубчатых колесах 58, 57. За счет угла 74 исключается или снижается износ внешних рядов обрабатывающих инструментов 66 на держателях 65 инструментов и все валы 55 инструментов могут, будучи распределенными по периметру, проходить под одним и тем же углом 74. Отдельные валы инструментов могут, конечно, быть выполнены также групповым образом с различными углами, причем в этом случае, в частности, если также должны достигаться различные скорости вращения валов инструментов, в приемном пространстве для размещения передачи могут быть расположены также два или более приводных зубчатых колес.

На фиг. 3 показано устройство 110 для главной области использования соответствующего изобретению устройства, а именно для съема с поднутрением и врезанием горной породы, угля и других минералов при разработках подземным или наземным способом. Идентичные по функции конструктивные элементы, как в первом примере выполнения, снабжены ссылочными обозначениями, увеличенными на 100. Приводной вал 103 установлен в соединенном со стрелой машины или т.п. держателе 101 барабана и соединен без возможности проворачивания с инструментальным барабаном 104, который содержит несколько распределенных по периметру радиальных проходов 112, в которых валы 105 инструментов расположены каждый таким образом, что оси W каждого вала 105 инструмента в данном случае расположены перпендикулярно оси вращения или оси Н инструментального барабана 104. Устройство 110 в целом содержит, в свою очередь, только один привод вращения, который может соединяться с укрепленным на приводном валу 103 зубчатым колесом 103В, а вращение отдельных валов 105 инструментов обеспечивается с помощью конической угловой передачи 120, которая содержит центральное, расположенное концентрически по отношению к оси Н барабана и неподвижно закрепленное на держателе 101 барабана общее приводное зубчатое колесо 108 для всех ведомых зубчатых колес 107, вращающихся в виде планетарных шестерен и закрепленных на свободных концах валов 105 инструментов. В отличие от обоих предыдущих примеров выполнения обрабатывающие инструменты состоят, в свою очередь, из работающих с поднутрением обрабатывающих инструментов 116 с держателями 115 инструментов, которые в данном случае сужаются конически в наружном направлении или с возрастающим расстоянием от оси Н барабана. Держатель 115 инструмента содержит в изображенном примере выполнения четыре линии 121-124 инструмента, причем на каждой линии 121-124 инструмента расположен один или несколько, обозначенных опять же только их вершинами, обрабатывающих инструментов 116, которые в данном случае раскалывают подлежащий съему материал 130 ступенчато и с поднутрением. Обрабатывающие инструменты 116 на различных линиях 121-124 инструментов равномерно разрушают подлежащий съему материал за счет их конического расположения на держателе 115 инструмента, причем отдельные линии 121-124 инструментов расположены предпочтительно таким образом, что обрабатывающие инструменты 116 на различных линиях 121-124 инструментов обеспечивают каждый съем одинакового по величине объема. Вследствие конического расположения обрабатывающих инструментов 116 на конических держателях 115 инструментов каждый инструмент на расположенных дальше радиально наружу линиях резания имеет достаточное свободное пространство для отделения материала с поднутрением. На фиг. 3 изображено обозначенное стрелкой А рабочее направление соответствующего изобретению устройства 110 и отчетливо видно, что рабочее направление А соответствующего изобретению устройства 110 проходит параллельно оси Н барабана. Движение подачи на врезание устройства 110 в подлежащий съему материал 130 осуществляется соответственно перпендикулярно рабочему направлению А, таким образом, перпендикулярно оси Н барабана. На фиг. 3, кроме того, хорошо видно, что отдельные обрабатывающие инструменты 116 вращаются поперечно или в данном случае перпендикулярно по отношению к оси Н барабана.

Конструкция и принцип действия соответствующего изобретению устройства 160 по фиг. 3 показаны также на фиг. 4, на которой изображен вид на торцовую сторону 104' инструментального барабана 104'. С распределением по периметру инструментального барабана 104 в данном случае здесь расположены в общей сложности шесть валов инструментов с соответствующими, коническими или закругленными держателями 115 инструментов на их концах, причем каждый держатель 115 инструмента снабжен расположенными на трех линиях инструмента резцами с круглым стержнем в качестве обрабатывающего инструмента 116. В результате наложенных вращений инструментального барабана 104 и вращающегося вместе с валами инструментов держателей 115 инструментов каждый отдельный обрабатывающий инструмент 116 осуществляет короткое резание в подлежащем съему материале 130, причем поверхности резания для различных рядов инструментов проходят в форме серпа. Обрабатывающие инструменты одних и тех же рядов резания на различных держателях инструментов при этом расположены таким образом, что один обрабатывающий инструмент 116 одного последующего держателя 115 инструмента осуществляет съем материала или выгрузку материала в другом месте, нежели обрабатывающий инструмент 116 предшествующего вала инструмента. С помощью этого непродолжительного времени врезания инструмента может достигаться чрезвычайно высокая производительность резания при незначительном усилии подвода в рабочее положение для устройства 110 и, одновременно, при незначительном износе отдельных обрабатывающих инструментов 116. Рабочее направление устройства 110 направлено параллельно оси барабана вовнутрь плоскости чертежа.

На фиг. 5 показан четвертый пример выполнения соответствующего изобретению устройства 160. Инструментальный барабан 154, а также коническая угловая передача 170, установленная промежуточно между отдельными валами 155 инструментов и общим приводным зубчатым колесом 157, имеет в принципе идентичную конструкцию, что и в случае примера выполнения по фиг. 2, и ссылки даются на относящиеся к этой фигуре выполнения. Устройство 160 имеет особую конфигурацию для валов 155 инструментов, оси W валов которых расположены под наклоном относительно оси Н барабана. Как и при предыдущих примерах выполнения, валы 155 инструментов установлены в данном случае в расположенных наклонно радиальных проходах 162 с помощью образованной двумя коническими шарикоподшипниками 156 опорой между своими концами 159 валов, на которых укреплены, предпочтительно с возможностью отсоединения, держатели 165 инструментов, и радиально расположенными внутри концами 155' валов, на которых укреплены ведомые зубчатые колеса 157. В отличие от предыдущих примеров выполнения все расположенные с распределением по периметру валы 155 инструментов закреплены с возможностью вращения на своих свободных торцовых концах 155” с помощью скобы 180. Скоба 180 проходит по существу U-образно через сторону барабана, на которой расположено приводное зубчатое колесо 153В для связи с приводом вращения, чтобы расположенные под углом обрабатывающие инструменты 166 вне периметра инструментального барабана 154 могли погружаться каждый на своих наиболее далеко выступающих концах свободно и без препятствия со стороны скоб 180 в подлежащий съему материал. Скобы 180 обведены снаружи вокруг держателей 165 инструментов и снабжены проходящей параллельно оси W вала валов 155 инструментов цапфой 181, которая при промежуточном положении следующих конических роликовых подшипников 182 погружается в держатель 165 инструмента или конец вала. Соответствующее выполнение является особенно предпочтительным, если обрабатывающие инструменты 166 состоят из длинных фрезерных барабанов или т.п.

В случае описанных ранее примеров выполнения инструментальный барабан крепился на держателе барабана лишь односторонне. На фиг. 6А и 6В показан следующий пример соответствующего изобретению устройства 210 с общим приводом вращения для инструментального барабана 204 и расположенные в данном случае перпендикулярно, при необходимости, однако, также под углом к оси Н барабана, валы 205 инструментов. Вращение, которое передается через зубчатое колесо 203В на приводной вал 203, может, как и при предыдущих примерах выполнения, передаваться с соответствующим передаточным отношением через коническую угловую передачу 220 на валы 205 инструментов. На стороне барабана, которая расположена напротив зубчатого колеса 203В и приемной части 214 для размещения передачи, в случае изображенного на фиг. 6А и 6В устройства 210 выполнена выступающая над торцовой стороной 204' усиленная цапфа 233, которая расположена центрично относительно оси Н барабана, для крепления с обеих сторон инструментального барабана, с одной стороны, с помощью цапф 233, и с помощью держателя 201 барабана, с другой стороны. Рабочее движение устройства 210 указано на фиг. 6А стрелкой А параллельно оси Н барабана, а на фиг. 6В показано для устройства 210 с, в общей сложности, шестью равномерно распределенными по периметру валами 205 инструментов направление R вращения инструментального барабана 204. Кроме того, на фиг. 6В хорошо видно, как с помощью устройства 210 материал снимается в рабочем направлении, то есть на фиг.6 вовнутрь плоскости чертежа.

На фиг. 7 показано следующее соответствующее изобретению устройство 260 с установленным с обеих сторон инструментальным барабаном 254 аналогично примеру выполнения по фиг. 6В. В отличие от предыдущего примера выполнения здесь предусмотрены не шесть, а только четыре вала 255 инструментов с соответствующими, например, выполненными в виде фрезерных барабанов держателями 265 инструментов. Между валами 255 инструментов, каждый из которых расположен под углом 90° относительно другого, закреплено по одной радиально выступающей над периметром 254” инструментального барабана 254 лопатке 276, с помощью которой раздробленный материал на фронте очистных работ в горной породе, в частности уголь, с помощью вращающихся обрабатывающих инструментов на держателях 265 может загружаться в транспортер (не изображен). Устройство 260 движется, например, вдоль транспортера и перемещается на фиг. 7 во внутрь плоскости чертежа. Обрабатывающие инструменты на держателях 265 инструментов вследствие наложенного вращательного движения валов 255 инструментов и инструментального барабана 254 в направлении R вращения дробят материал и устройство 260 транспортирует отделенный материал с помощью скребков или лопаток 276 через соответствующую рампу в транспортер. Движение подачи на врезание устройства 260 осуществляется, как показано стрелкой Z, перпендикулярно оси Н вращения инструментального барабана 254, и также инструментальный барабан 254 может, как и при предыдущем примере выполнения, крепиться с обеих сторон с помощью схематически изображенных цапф 283.

На фиг. 8 показано устройство 310, при котором привод для инструментального барабана 304 отсоединен от привода вращения для валов 395 инструментов. Устройство 310 может опять же крепиться с помощью держателя 301 барабана, который, например, прикреплен на стреле машины или консоли 340. В отличие от предыдущего примера выполнения инструментальный барабан 304 снабжен односторонне выступающим в осевом направлении, полым продолжением 335 барабана, которое с помощью двух конических роликовых подшипников 310 установлено с возможностью вращения в приемной части 311 держателя 301 барабана для размещения вала таким образом, что инструментальный барабан 304 опирается на держателе 301 барабана с возможностью вращения с помощью продолжения 335 вала или барабана. На свободном, выступающем из держателя 301 конце продолжения 335 барабана выполнен зубчатый венец 337 или прикреплено зубчатое колесо, с помощью которого продолжение 335 барабана и, следовательно, инструментальный барабан 304 может быть соединен или связан с неизображенным приводом барабана. Продолжение 335 барабана образует своим полым отверстием 336 приемную часть для приводного вала 325 передачи, который укреплен внутри отверстия 336 вала с помощью расположенного с Х-образным расположением конического роликового подшипника 338. Приводной вал 325 передачи на своем выходящем из отверстия 336 конце снабжен зубчатым венцом 326. Зубчатый венец 326 приводного вала 325 передачи может соединяться с отдельным от привода барабана, неизображенным приводом передачи с целью обеспечения возможности регулирования любым образом соотношения числа оборотов между числом оборотов инструментального барабана 304 и числом оборотов валов 305 инструментов. Имеющий относительно большую длину приводной вал 325 передачи крепится своим вторым концом, выступающим из отверстия 336 продолжения 335 барабана и проходящим через приемное пространство 314 для размещения передачи, с помощью второго конического роликового подшипника 326 в крышке 319 подшипника, которая со стороны инструментального барабана 304, расположенной напротив обоих приводов, привинчена к инструментальному барабану 304. Приемная часть 314 для размещения передачи в устройстве 310 является, таким образом, открытой на обращенной в рабочем направлении А торцовой стороне 304 и закрывается там крышкой 319 подшипника. Устройство 310 содержит валы 305 инструментов, оси W которых проходят под углом, в данном случае, около 80°, относительно оси Н барабана. Вращение, которое передается через зубчатое колесо 326 на приводной вал 325 передачи, передается с помощью приводного зубчатого колеса 308, соединенного без возможности проворачивания с приводным валом 325 передачи по принципу своего рода солнечного зубчатого колеса, и каждым ведомым зубчатым колесом 307, соединенным без возможности проворачивания с каждым валом 305 инструмента, причем при устройстве 310 в соответствии с фиг. 8 общая коническая угловая передача 320 расположена с хорошей защитой в приемном пространстве 314 для размещения передачи. На свободных концах 309 валов 305 инструментов опять же прикреплены конические, работающие с поднутрением держатели 305 инструментов, которые могут быть отсоединены с помощью изображенных крепежных болтов. Устройство 310 на фиг. 8 снабжено отдельными обрабатывающими инструментами 316 для трех линий 321-323 инструментов для съема материала на фронте очистных работ с поднутрением и, по возможности, с одинаковой производительностью резания. Замена валов 305 инструментов при устройстве 310 может производиться за счет отсоединения крышки 319 подшипника и извлечения каждого ведомого зубчатого колеса 307 после удаления соседнего, расположенного рядом с крышкой 319 подшипника, приводного зубчатого колеса 308. В этом случае ведомые зубчатые колеса 307, а также валы 305 инструментов оказываются свободно доступными через приемную часть 324 для размещения передачи, и при снятом ведомом зубчатом колесе 307 и ослабленном кольце 326 подшипника для конических роликовых подшипников 306 валы 305 инструментов могут извлекаться наружу из радиальных проходов 312.

В примере выполнения устройства 360 по фиг. 9 привод барабана для инструментального барабана 354 может располагаться на одной стороне инструментального барабана 354, а привод конической угловой передачи 370 может располагаться с осевым смещением на другой стороне инструментального барабана 354. Инструментальный барабан 354, снабженный распределенными по периметру радиальными проходами 362 для крепления валов 335 инструментов, содержит относительно короткое кольцевое продолжение 385, которое установлено с помощью первого подшипника 352 в крышке 351А подшипника, которая может соединяться с держателем барабана или образовывать часть держателя барабана. Кольцевое продолжение или продолжение 305 барабана образует своим внутренним пространством опять же приемную часть 386 для размещения приводного вала 375 передачи, который одним концом выступает из приемной части 386, а на соответственно свободно лежащем конце снабжен зубчатым венцом 376 для соединения с приводом передачи. Вторая вращающаяся опора 352 для опирания устройства 360 расположена на противолежащей стороне инструментального барабана 354 и удерживается вкладышем 351В подшипника, который опять же может быть соединен с держателем инструмента или консолью стрелы или т.п. На противолежащей кольцевому продолжению 385 стороне на инструментальном барабане 354 в данном случае привинчено содержащее несколько ступеней продолжение 390 опоры, которое на своем свободном конце снабжено зубчатым венцом 387, с которым может соединяться привод барабана. Продолжение 390 опоры опирается посредством одной из своих ступеней и следующей опоры на втором вкладыше 351В подшипника. Внутренняя сторона продолжения 390 опоры, которая в данном случае образует привинченный фланец крепления подшипника, снабжена выемкой 391, в которой с помощью второго конического роликового подшипника 388 крепится второй, свободный конец приводного вала 375 передачи. Передача вращения приводного вала 375 передачи на валы 355 инструментов, оси W которых в данном случае расположены перпендикулярно оси Н барабана, осуществляется опять же через коническую угловую передачу 370 с расположенным без возможности проворачивания на приводном валу 375 передачи приводным зубчатым колесом 358, в зацепление с которым входит каждое ведомое зубчатое колесо 357, вращающееся в виде планетарной шестерни с инструментальным барабаном 354 и осуществляющее привод вала 355 инструмента. За счет конечного соединения привода инструментального барабана 354 и привода для валов 355 инструментов может быть надежно и до желаемой величины определена траектория врезания отдельных инструментов и, таким образом, размер зерна выносимого материала. В случае изменения свойств материала можно, без прерывания работы резания, осуществлять плавное регулирование соотношения числа оборотов и его согласование с теми или иными требованиями.

Изображенное на фиг. 10 устройство опять же содержит для реализации соответствующего изобретению движения резания несколько расположенных с распределением по периметру инструментального барабана 404 валов 405 инструментов, оси W которых в данном случае расположены под углом к оси Н инструментального барабана. Отдельные валы 405 инструментов, которые снабжены коническими, работающими с поднутрением держателями 415 инструментов, расположены каждый в опорных втулках 445, которые с торцовой стороны привинчены к периметру инструментального барабана 404 с помощью нескольких крепежных болтов 446. Каждая опорная втулка 445 может заменяться по принципу патрона и вставляться с помощью резьбового соединения 446 от стороны периметра в камеру 412 барабана. Устройство 410 может быть без проблем переоборудовано к выполнению с валами инструмента, расположенными вертикально относительно оси Н барабана, за счет использования опорных втулок, в которых валы инструментов расположены вертикально стоящими. Внутри каждой опорной втулки 445 валы 405 инструментов крепятся опять же с помощью двух конических роликовых подшипников 426 и одного уплотнительного кольца 417 вала, а на свободном, расположенном внутри конце вала каждого вала 405 инструмента расположено ведомое зубчатое колесо 407 в качестве конического зубчатого колеса конической угловой передачи 420. Привод инструментального барабана 404 осуществляется при устройстве 410 с помощью зубчатого ремня 426 на правой стороне устройства 410, в то время как привод валов 405 инструментов осуществляется с помощью ременного шкива 437 на левой стороне устройства 410. Ременный шкив 426 для привода барабана соединен с приводной стороной втулочной передачи 497, которая герметично закрыта корпусом и изображена исключительно посредством ее корпуса, а ременный шкив 437 соединен с приводной стороной второй втулочной передачи 498. Втулочная передача 497 для привода инструментального барабана 404 установлена на первом крепежном фланце 340А, а втулочная передача 498 для приводного зубчатого колеса 408 установлена на втором крепежном фланце 440В, с помощью которого устройство 410 в целом может крепиться на неизображенном держателе барабана, например имеющим форму вилки консоли стрелы. Ведомая сторона 498' второй втулочной передачи 498 привинчена к приводному зубчатому колесу 408 с помощью болтов 418, а ведомая сторона 497' первой втулочной передачи 497 привинчена к инструментальному барабану 404 с помощью болтов 499. Между изображенным на фиг. 10 левым кольцом 404А инструментального барабана 404 и приводным зубчатым колесом 408 расположен шарикоподшипник 495, который с помощью кольца 494 подшипника и уплотнения 493 вала удерживается в позиции с защитой от загрязнения. Общее для всех ведомых зубчатых колес 407 приводимое в действие с помощью втулочной передачи 498 приводное зубчатое колесо 408 может, тем самым, вращаться с любым числом оборотов относительно также приводимого во вращение инструментального барабана 404, в результате соотношение числа оборотов между инструментальным барабаном 404 и валами 405 инструментов может регулироваться практически любым образом. Устройство 410 является чрезвычайно компактным, поскольку обе втулочных передачи 497, 498 выполнены в качестве вставных передач, расположены концентрично относительно оси Н барабана и в основном заполняют внутреннее пространство внутри инструментального барабана 404.

Соответствующие изобретению устройства могут прямолинейно двигаться в рабочем направлении, а затем перемещаться назад в противоположном направлении, после того, как осуществлено движение подачи врезания в направлении подачи врезания. Фиг. 11 показывает пример выполнения для колебательного использования соответствующего изобретению устройства 510 с четырьмя валами 505 инструментов, которые в данном случае расположены распределенными по периметру инструментального барабана 504. Инструментальный барабан 504 крепится с обеих сторон на двух консолях 590А, 590В стрелы 590, которая может поворачиваться вокруг точки D вращения. Во время поворота обрабатывающие инструменты 516 на держателях 515 инструментов осуществляют съем материала 530 в направлении S поворота. При этом происходит вращение как держателей 515 инструментов вокруг осей W валов, так и инструментального барабана 504 вокруг оси Н барабана. Возможен съем всегда только в одном направлении; альтернативно съем может производиться также в обоих направлениях поворота, так что после выполнения одного поворота приблизительно на ширину инструмента вновь производится подача на врезание с целью последующего съема материала на фронте 530 очистных работ в другом направлении поворота. Далее было бы возможным исполнение стрелы 590 с возможностью перемещения по высоте с целью достижения еще большего поперечного сечения.

Для специалиста из приведенного выше описания следуют многочисленные модификации, которые должны попадать в объем охраны приложенной формулы изобретения. Само собой разумеется, что практически при всех примерах выполнения вместо вертикально расположенных валов инструментов могут использоваться также расположенные под углом валы инструментов, и наоборот. Вместо конической угловой передачи возможно было бы использование по мере надобности также корончатой передачи, которая отличается тем преимуществом, что при съеме горной породы на приводной вал не прилагаются усилия, направленные параллельно оси валов инструментов. В приемной части для размещения передачи можно было бы разместить при необходимости также угловую передачу с несколькими отходящими валами, или привод валов инструментов мог бы осуществляться с помощью карданных валов, или т.п. Устройство может использоваться в различных областях и в зависимости от цели использования с практически всеми известными инструментами. Предпочтительными областями являются, в частности, горнодобывающая промышленность для добычи руды или угля, дорожное строительство для съема дорожных покрытий, разработки открытым способом, строительство туннелей для проходки туннелей, строительство шахт, разработки подземным способом при разработке грунта или надземное строительство для санации полов и стен.

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к устройствам для обработки материалов фрезерованием. Техническим результатом является эксплуатационная надежность устройства, высокая производительность съема материала высокой прочности. Устройство для обработки материалов фрезерованием состоит из держателя барабана, инструментального барабана, в котором с возможностью приведения во вращательное движение установлена группа валов инструментов. На выступающих из инструментального барабана концах расположены обрабатывающие инструменты. По меньшей мере два из валов инструментов выполнены с возможностью приведения в движение одним общим приводом передачи. Оси валов инструментов расположены поперечно оси барабана. Валы инструментов равномерно распределены в инструментальном барабане по его периметру. Изобретение также касается способа фрезерования материалов и применения такого устройства или способа. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для обработки материалов фрезерованием и/или бурением, в частности для съема горной породы, минералов или угля, с установленным с возможностью вращения вокруг оси Н барабана на держателе (1) барабана инструментальным барабаном (4), в котором с возможностью приведения во вращательное движение установлена группа валов (5) инструментов, несущих на своих выступающих из инструментального барабана (4) концах (9) обрабатывающие инструменты (16), причем по меньшей мере два из валов (5) инструментов выполнены с возможностью приведения в движение одним общим приводом передачи, содержащим расположенные без возможности проворачивания на валах (5) инструментов ведомые зубчатые колеса (7) и один общий приводной элемент (8), взаимодействующий с ведомыми зубчатыми колесами (7), причем приводной элемент (8) и инструментальный барабан (4) выполнены с возможностью поворота относительно друг друга, отличающееся тем, что оси (W) валов (5) инструментов расположены поперечно оси (Н) барабана, при этом валы (5) инструментов равномерно распределены в инструментальном барабане (4) по его периметру.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оси (W) валов (5; 105; 205; 355) инструментов расположены перпендикулярно оси (Н) барабана.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оси (W) валов (55; 155; 305; 405) инструментов расположены под углом к оси (Н) барабана, причем угол (74) углового наклона предпочтительно больше приблизительно 80°.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в процессе эксплуатации рабочее движение (А) осуществляется параллельно оси (Н) барабана, и/или движение (Z) подачи врезания осуществляется перпендикулярно оси (Н) барабана.

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что все обрабатывающие инструменты (16; 66; 116; 166; 216; 316) расположены радиально вне инструментального барабана (4) и в процессе эксплуатации осуществляют серпообразный съем материала.

6. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в процессе эксплуатации обрабатывающие инструменты вследствие вращательного движения инструментального барабана (4) вращаются поперечно оси (Н) барабана и осуществляют съем материала вне периметра (4") инструментального барабана (4).

7. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что инструментальный барабан (4; 54; 104; 154; 204) и по меньшей мере часть валов инструментов имеют один общий привод вращения.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что привод вращения содержит приводные валы (3; 53; 103; 153; 203), соединенные без возможности проворачивания с инструментальным барабаном (4; 54; 104; 154; 204), установленные в держателе (1) барабана, приводимые в движение с помощью приводного устройства, и одно или по меньшей мере одно, закрепленное без возможности проворачивания на держателе барабана приводное зубчатое колесо (8; 58; 108; 158; 208) в виде приводного элемента, который входит в зацепление с ведомыми зубчатыми колесами (7; 57; 107; 157; 207).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приводное зубчатое колесо (8; 58; 108; 158) и соответствующие ведомые зубчатые колеса (7; 57; 107; 157) образуют состоящую из конических зубчатых колес угловую передачу (20; 70; 120; 170) с планетарными шестернями.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приводное зубчатое колесо и соответствующие ведомые зубчатые колеса образуют корончатую передачу с планетарными колесами, состоящую из корончатого зубчатого колеса и цилиндрических зубчатых колес.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что инструментальный барабан (204; 504) установлен по обеим сторонам от валов (205) инструментов на держателе инструмента.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что инструментальный барабан (204; 504) установлен по обеим сторонам от валов (205) инструментов на держателе инструмента.

13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что на стороне инструментального барабана (204), противоположной приводному устройству, выполнена цапфа (233) или опора для двустороннего крепления инструментального барабана (204).

14. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что инструментальный барабан (304; 354; 404) содержит привод барабана, который отсоединен от привода передачи для приводного элемента (308; 358; 408).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что привод барабана и/или привод передачи состоят из регулируемых приводов.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что инструментальный барабан (304) снабжен выступающей в осевом направлении приемной частью (335) для размещения вала, в которой с возможностью вращения установлен приводной вал (325) передачи, выступающий с обеих сторон из приемного отверстия (336) для размещения вала и соединенный без возможности проворачивания с приводным зубчатым колесом (308).

17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что привод барабана расположен или выполнен с возможностью присоединения на одной стороне инструментального барабана (354; 404), а привод передачи расположен или выполнен с возможностью присоединения с осевым смещением на противолежащей стороне инструментального барабана (354; 404).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что инструментальный барабан (354) снабжен на противолежащей стороне выступающим в осевом направлении кольцевым продолжением (385) с приемной частью (386) для размещения вала, в которой с возможностью вращения установлен приводной вал (375) передачи, соединенный без возможности проворачивания с приводными зубчатыми колесами (358) и выступающий с обеих сторон из приемного отверстия части (386) для размещения вала, и содержит на другой стороне опорное продолжение (390), выполненное с возможностью расположения или присоединения привода барабана.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что приводной вал (375) передачи установлен с возможностью вращения с помощью первого подшипника (388) в приемной части кольцевого продолжения для размещения вала, и с помощью второго подшипника - в опорном продолжении (319), причем предпочтительно опорное продолжение (319) состоит из фланца крепления подшипника, привинченного к инструментальному барабану.

20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что инструментальный барабан (404) соединен без возможности проворачивания с ведомой стороной первой втулочной передачи (497), а приводное зубчатое колесо (408) соединено без возможности проворачивания с ведомой стороной второй втулочной передачи (498), причем обе втулочных передачи расположены в одной центральной приемной части.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что втулочные передачи (497, 498) выполнены в виде вставных передач с предпочтительно закрытыми ступенями передачи, причем крепежные фланцы обеих втулочных передач выполнены с возможностью крепления на инструментальном барабане или прикреплены на нем.

22. Устройство по любому из пп.16-21, отличающееся тем, что приводное зубчатое колесо (308, 358, 408) и ведомые зубчатые колеса (307, 357, 407) выполнены в виде конических колес угловой передачи с планетарными шестернями, при этом приводное зубчатое колесо выполнено в виде корончатого зубчатого колеса, а приводные зубчатые колеса выполнены в виде входящих с ним в зацепление цилиндрических зубчатых колес корончатой передачи с планетарными шестернями.

23. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что ведомые зубчатые колеса всех валов (5) инструментов находятся в зубчатом зацеплении с одним единственным, общим приводным зубчатым колесом (8).

24. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что каждый расположенный на валу (5) инструментов обрабатывающий инструмент (16) расположен относительно расположения обрабатывающего инструмента (16) вала (5) инструментов, расположенного перед ним или после него в окружном направлении барабана, под углом или смещенным на расстояние от приводного вала.

25. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что обрабатывающие инструменты (116, 316) предпочтительно всех валов инструментов состоят из шарошечного долота или резцов с круглым стержнем, которые с целью многослойного съема с поднутрением горной породы, угля или минералов расположены на сужающихся в наружном направлении держателях (115; 315; 415) инструментов или концах валов инструментов.

26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что держатели (315; 415) инструментов или концы валов инструментов сужаются конически, в форме дуги или ступенчато.

27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что обрабатывающие инструменты на каждом валу инструмента расположены режущими рядами (121-124) на частичных окружностях различного диаметра, причем предпочтительно расстояние между двумя режущими рядами выбрано таким образом, что все режущие ряды осуществляют съем приблизительно одинаковых по размеру, имеющих серповидную форму поверхностей съема.

28. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что обрабатывающие инструменты одного или нескольких валов инструментов состоят предпочтительно из фрезерных барабанов (15; 65; 165).

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что фрезерные барабаны имеют цилиндрическую форму или конически сужаются в направлении обрабатываемой горной породы или т.п.

30. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что обрабатывающие инструменты валов инструментов, поочередно следующих друг за другом в окружном направлении инструментального барабана, расположены со смещением по фазе относительно друг друга.

31. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что валы (155) инструментов закреплены с возможностью вращения на своих радиально внешних концах с помощью скобы (180) с цапфой (181), которая закреплена на инструментальном барабане.

32. Устройство по любому из пп.1-3, 8-12 или 15-21, отличающееся тем, что инструментальный барабан (254) снабжен между соседними валами инструментов проходящими в радиальном направлении скребками или лопатками (276).

33. Способ фрезерования или съема горной породы или т.п. с использованием устройства по любому из пп.1-32, при котором скорость вращения валов инструментов, скорость вращения инструментального барабана, скорость подачи устройства параллельно оси барабана и/или угловое положение расположенных на отдельных валах инструментов обрабатывающих инструментов относительно углового положения обрабатывающих инструментов расположенных в окружном направлении перед ними или после них валов инструментов регулируют таким образом, что обрабатывающий инструмент последующего вала инструмента врезается в горную породу или т.п. не в том же самом месте входа, что и обрабатывающий инструмент предшествующего вала инструмента.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что в процессе эксплуатации в зацеплении с подлежащим фрезерованию или съему материалом одновременно находятся лишь немногие из обрабатывающих инструментов.

35. Применение устройства по любому из пп.1-32 и/или способа по любому из пп.33 или 34 для съема минеральных полезных ископаемых, таких как уголь, рудная горная порода или т.п., или для обработки бетонированных или асфальтированных поверхностей или строительных сооружений.