DE2838154A1 - Tunnelling machine drill head with roller cutters - has bearing blocks protruding beyond head periphery on rock face side - Google Patents

Tunnelling machine drill head with roller cutters - has bearing blocks protruding beyond head periphery on rock face side

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Abstract

The tunnelling machine has bearing blocks to accommodate roller drilling tools on both sides, mounted on the arms which protude outwards in a star pattern on the rotating drilling head. Park of each bearing block (5), on the front internal faces of the drill head arms (7), protrudes with effective peripheral sections beyond the periphery of the head (1) on the rock face side. The blocks may have a sloping face (9) inclined both along and across the plane in the direction of drilling, with tools rotary axis (10) parallel to it.

Description

Rotierender Bohrkopf mit Rollenbohrwerkzeugen Rotating drill head with roller drilling tools

Die Erfindung betrifft einen rotierenden, mit sternförmig nach außen gerichteten Armen versehenen Bohrkopf für Tunnelvortriebsmaschinen oder dergleichen, dessen Arme mit Lagerböcken zur Aufnahme von beidseitig gelagerten Rollenbohrwerkzeugen bestückt sind.The invention relates to a rotating, star-shaped outward facing arms provided boring head for tunnel boring machines or the like, its arms with bearing blocks to accommodate roller drilling tools mounted on both sides are equipped.

An derartigen Bohrköpfen werden die Rollenbohrwerkzeuge an der der Ortsbrust zugekehrten Seite des Bohrkopfes bzw. der Arme befestigt.At such drill heads, the roller boring tools on the Attached face facing side of the drill head or the arms.

Ein Problem dieser Bohrköpfe besteht in der Auswechselbarkeit der Rollenmeißel vor Ort. Da die Werkzeuge in den meisten Fällen nur von vorn zugängig sind, muß die Vortriebsmaschine um einen entsprechenden Weg zurückgezogen werden. Nach Abkühlung des beim Bohrvortrieb erhitzten Bohrkopfraumes muß das Personal den Raum zwischen Bohrkopf und Ortsbrust betreten können. Abgesehen von dem damit verbundenen Zeitverlust ist die vom Personal auszuführende Arbeit äußerst gefährlich, denn diese muß im gebrächen Gebirge im ungeschützten Bohrkopfraum durchgeführt werden.A problem with these drill heads is the interchangeability of the Roller bit on site. Since the tools are only accessible from the front in most cases are, the tunneling machine must be withdrawn by an appropriate distance. After cooling down the heated drill head space during the drilling, the staff must the Be able to enter the space between the drill head and the face. Apart from the related Loss of time, the work to be carried out by the staff is extremely dangerous because this must be carried out in the unprotected drilling head space in the rough mountains.

Es sind auch schon Rollenbohrwerkzeuge bekannt geworden, die von hinten, also aus dem Inneren des Bohrkopfes bzw. des Maschinenraumes auswechselbar sind. Bei dieser Art der Werkzeugbefestigung besteht das Problem darin, die hohen Schneidkräfte in einer zum Ausbau des Werkzeuges entfernbaren Halterung aufzunehmen. Wichtige Voraussetzung dafür ist aber der Raum, in dem sich der Monteur im Bohrkopfinneren bewegen kann. Ein Raum in dieser Größe erfordert einen verhältnismäßig dicken Bohrkopf, was wiederum nur bei Maschinen mit sehr großem Bohrkopfdurchmesser möglich ist.Roller drilling tools have also become known which, from behind, are therefore exchangeable from inside the drill head or the machine room. The problem with this type of tool attachment is the high cutting forces in a removable holder to remove the tool. Important The prerequisite for this, however, is the space in which the fitter is inside the drill head can move. A room of this size requires a relatively thick drill head, which in turn is only possible on machines with a very large drill head diameter.

Da besonders häufig die Rollen im Außen-Randbereich des Bohrkopfes ausgewechselt werden müssen, weil sie der größten Belastung ausgesetzt sind und einen größeren Weg beim Vortrieb zurückzulegen haben als die inneren Rollen, ist die Auswechselbarkeit gerade dieser Rollen besonders wichtig. Etwa die Hälfte aller Werkzeugausfälle bezieht sich auf die Werkzeuge dieses Bereiches. Da es schwierig ist, alle Rollenbohrwerkzeuge von hinten auswechselbar anzuordnen, insbesondere bei kleineren Maschinendurchmessern und bei den meisten Arten der Bohrkopflagerungen, würde schon die Möglichkeit der Auswechselbarkeit der Randrollen eine wesentliche Verbesserung ermöglichen.Since the rollers in the outer edge area of the drill head are particularly common have to be replaced because they are exposed to the greatest stress and have to cover a greater distance during the advance than the inner rollers the interchangeability of these roles is particularly important. About half of all Tool failures refer to the tools in this area. Because it's difficult is to arrange all roller drilling tools interchangeably from the rear, in particular with smaller machine diameters and with most types of drill head bearings, the possibility of exchangeability of the edge rollers would be an essential one Enable improvement.

Ausgehend von diesen Problemen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Befestigung des Rollenbohrwerkzeuges an einem Bohrkopf der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß bei stabilster Abstützung der Werkzeuge am Bohrkopf der Ausbau mindestens der Rollen im Randbereich sowohl von der Ortsbrustseite als auch von der Maschinenseite her möglich ist.Based on these problems, the present invention is Task is based on the attachment of the roller boring tool to a drill head To make the type described above so that with the most stable support of the tools At the drilling head, the removal of at least the rollers in the edge area and from the face side as well as from the machine side is possible.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens ein Teil der Lagerböcke an den, bezogen auf die Drehrichtung des Bohrkopfes vorn liegenden Innenseitenflächen der Bohrkopfarme derartig angeordnet sind, daß die Rollenmeißel mit den wirksamen Umfangsteilen über den ortsbrustseitigen Umriß des Bohrkopfes vorstehen.To achieve the object, it is proposed according to the invention that at least a part of the bearing blocks on the front, based on the direction of rotation of the drill head lying inner side surfaces of the drill head arms are arranged such that the Roller chisel with the effective peripheral parts over the outline of the face on the side Protrude drill head.

Mit der Anordnung der Rollenbohrwerkzeuge an den Seitenflächen der Arme wird die Möglichkeit geschaffen, den Ausbau nach beiden Richtungen vorzunehmen, also sowohl von der Ortsbrust aus als auch von der Maschinenseite. Darüber hinaus gestattet die Anbringung der Werkzeuge an dieser Stelle eine besonders günstige Abstützung des Werkzeugträgers, weil die Schneidbelastungen direkt in den Bohrkopf eingeleitet werden und nicht wie bei anderen bekannten Lösungen von auswechselbaren Halterungen, die den Ausbau nach hinten ermöglichen, aufgenommen werden müssen.With the arrangement of the roller drilling tools on the side surfaces of the Arms are given the opportunity to expand in both directions, both from the face and from the machine side. Furthermore allows the tools to be attached at this point in a particularly favorable manner Support of the tool carrier because the cutting loads directly into the drill head are initiated and not, as with other known solutions, from interchangeable Brackets that allow expansion to the rear must be included.

Eine noch bessere Aufnahme der wirksamen Schneidkräfte läßt sich nach einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch erzielen, daß mindestens der Auflagebereich der Lagerböcke auf den Innenseitenflächen der Bohrkopfarme zur Ortsbrust hin entgegen der Drehrichtung des Bohrkopfes derartig abgeschrägt ist, daß die Schrägfläche gegenüber der durch die Bohrachse verlaufenden Ebene sowohl in Bohrrichtung als auch quer zur Bohrrichtung geneigt ist und daß die Drehachse des Rollenbohrwerkzeuges parallel zu dieser Schrägfläche verläuft.An even better absorption of the effective cutting forces can be reduced achieve another feature of the invention in that at least the support area of the bearing blocks on the inner side surfaces of the drill head arms towards the face the direction of rotation of the drill head is beveled in such a way that the inclined surface opposite the plane running through the drilling axis both in the drilling direction and transversely is inclined to the drilling direction and that the axis of rotation of the roller drilling tool is parallel runs to this inclined surface.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schrägfläche gegen die Kraftlinie der ausen Rollenmeißeln in den Lagerbock eingeleiteten resultierenden Kraft geneigt ist.According to a further feature of the invention it is proposed that the inclined surface introduced into the bearing block against the line of force of the external roller chisels resulting force is inclined.

Dadurch wird die Scherbelastung der Befestigungsschrauben reduziert.This reduces the shear stress on the fastening screws.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Achsenden des Rollenbohrwerkzeuges in ihren Endbereichen je zwei einen Winkel miteinander einschließende achsparallel verlaufende ebene Flächen aufweisen, die formschlüssig an entsprechenden Gegenflächen in den Lagerböcken derartig abgestützt sind, daß jeweils eine der be-iden ebenen Flächen jedes Achsendes etwa in Drehrichtung des Bohrkopfes verläuft und daß Halteschrauben zur kraftschlüssigen Befestigung des Rollenbohrwerkzeuges durch die Achsenden hindurch in den Lagerbock reichen und so angeordnet sind, daß sie frei von Belastungen aus den Schneidkräften sind.According to a further feature of the invention it is provided that the Axial ends of the roller boring tool each two an angle with each other in their end areas have enclosing, axially parallel, flat surfaces that are positively locked are supported on corresponding mating surfaces in the bearing blocks in such a way that one of the two flat surfaces of each end of the axis approximately in the direction of rotation of the Drill head runs and that retaining screws for frictional fastening of the Role boring tool through the axle ends into the bearing block and so are arranged so that they are free from loads from the cutting forces.

Die Lagerung des Werkzeuges im Lagerbock dient ebenfalls der leichten und schnellen Auswechselbarkeit des Werkzeuges, wobei die Anordnung der ebenen Flächen das Ausheben des Rollenbohrwerkzeuges aus dem Lager ohne Zurückziehen der Vortriebsmaschine ermöglicht.The storage of the tool in the bearing block is also used for easy and quick interchangeability of the tool, the arrangement of the flat surfaces digging the roller boring tool out of the warehouse without withdrawing the tunneling machine enables.

Es ist bei dieser Art der Lagerung nicht erforderlich, das Rollenbohrwerkzeug beim Ausbau auf die Ortsbrust zuzubewegen, es wird vielmehr parallel zu dieser verschoben. Die Befestigung der Achsenden mittels durch diese hindurchgeführten Schrauben ist bei anderen Halterungen bekannt, der Gedanke der Erfindung ist im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Werkzeugbefestigung zu sehen, wobei die Befestigung der Achsenden ebenfalls eine besonders stabile und damit dauerhafte Halterung des Werkzeuges im rauhen Betrieb untertage gewährleisten soll. Die Befestigungsschrauben v sind nicht zur Aufnahme der Schneidkräfte vorgesehen, sie werden bevorzugt als Dehnschrauben ausgeführt.With this type of storage, the roller drilling tool is not required to move towards the face during expansion, rather it is shifted parallel to this. The attachment of the axle ends by means of screws passed through them known in other mounts, the idea of the invention is in connection with to see the proposed tool attachment, the attachment of the axle ends also a particularly stable and therefore permanent holder of the tool in the to ensure rough operation underground. The fastening screws v are not intended to absorb the cutting forces, they are preferred as expansion screws executed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt: Fig. 1 einen Halbschnitt durch den Bohrkopf im Bereich eines Armes mit Bohrwerkzeug und Fig. 2 eine perspektivische schematische Darstellung der Bohrwerkzeuganordnung.An embodiment of the invention is shown in the drawing, It shows: FIG. 1 a half section through the drill head in the area of an arm Drilling tool and FIG. 2 shows a perspective schematic illustration of the drilling tool arrangement.

In Fig. 1 ist mit 1 der Bohrkopf bezeichnet, der auf den Umfang verteilt sich nach außen erstreckende Arme 2 aufweist. Der Bohrkopf 1 ist bei 3 am Maschinenkörper drehbar gelagert.In Fig. 1, 1 denotes the drill head, which is distributed over the circumference has outwardly extending arms 2. The drill head 1 is at 3 on the machine body rotatably mounted.

An der Innenseite der Arme 2 ist das Rollenbohrwerkzeug 7 mit seinen Achsenden 6 in entsprechenden Ausnehmungen 8 des Lagerbockes 5 befestigt, der, wie bei 4 angedeutet, mit der Innenseite der Arme 2 mehrfach verschraubt ist.On the inside of the arms 2, the roller drilling tool 7 is with his Axle ends 6 fixed in corresponding recesses 8 of the bearing block 5, which, like indicated at 4, is screwed to the inside of the arms 2 several times.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Innenseite der Arme 2 im Bereich der Auflage des Lagerbockes 5 bei 9 abgeschrägt, wobei die Drehachse 10 des Rollenbohrwerkzeuges 7 parallel zu der Schrägfläche 9 verläuft. Die Lagerung der Achsenden 6 des Rollenbohrwerkzeuges 7, die prismatisch ausgebildet sind, besteht aus entsprechend prismatisch ausgebildeten Aufnahmen 8 am Lagerbock 5, wobei die Auflagefläche 8a etwa in Drehrichtung des Bohrkopfes 1 verläuft, so daß das Ausbauen des Rollenbohrwerkzeuges 7 in Drehrichtung erfolgen kann, ohne daß die Maschine von der Ortsbrust (in Fig. 1 mit 0 bezeichnet) zurückgezogen werden muß.As can be seen from Fig. 2, the inside of the arms 2 is in the area the support of the bearing block 5 beveled at 9, the axis of rotation 10 of the roller boring tool 7 runs parallel to the inclined surface 9. The storage of the axle ends 6 of the roller drilling tool 7, which are prismatic, consists of correspondingly prismatic Recordings 8 on the bearing block 5, the bearing surface 8a approximately in the direction of rotation of the Drill head 1 runs so that the removal of the roller drilling tool 7 in the direction of rotation can be carried out without the machine being removed from the face (denoted by 0 in Fig. 1) must be withdrawn.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß durch die Neigung des Rollenbohrwerkzeuges 7 auf der Schrägfläche 9 des Armes 2 sichergestellt ist, daß die wirksamen Umrisse des Rollenbohrwerkzeuges 7 über den Arm X des Bohrkopfes vorstehen, so daß ein einwandfreies Bearbeiten der Ortsbrust möglich ist. Die Neigung der Schrägfläche 9 ist dabei so gewählt, daß die resultierenden Schneidkräfte aus dem Rollenbohrwerkzeug 7 schräg in die Schrägfläche 9 eingeleitet werden, so daß die Befestigungsschrauben 4 des Lagerbockes weitgehend von den Scherkräften entlastet sind.From Fig. 1 it follows that the inclination of the roller drilling tool 7 on the inclined surface 9 of the arm 2 it is ensured that the effective outline of the roller boring tool 7 protrude over the arm X of the drill head, so that a perfect Editing of the face is possible. The inclination of the inclined surface 9 is like this chosen that the resulting cutting forces from the roller drilling tool 7th are introduced obliquely into the inclined surface 9, so that the fastening screws 4 of the bearing block are largely relieved of the shear forces.

Ebenfalls von Scherkräften entlastet sind die Befestigungsschrauben 11 der Achsenden 6 des Rollenbohrwerkzeuges 7, weil sie ebenfalls in Richtung der wirksamen Kräfte angeordnet sind.The fastening screws are also relieved of shear forces 11 of the axle ends 6 of the roller boring tool 7, because they are also in the direction of effective forces are arranged.

Der Ausbau des Werkzeuges erfolgt durch Lösen der Befestigungsschrauben 11 der Achsenden 6 des Rollenbohrwerkzeuges 7, wobei das Rollenbohrwerkzeuge seitlich aus der Aufnahmelagerung 8 der Achsenden 6 herausgenommen wird. Dies kann sowohl von der Ortsbrustseite 0 aus als auch von der Maschinenlagerseite 3 aus geschehen. Je nach Maschinengröße bzw. -durchmesser können mehrere Rollen radial nebeneinander angeordnet sein, wobei die Neigung der Rollenachse 10 zur Maschinenlängsachse verändert sein kann.The tool is removed by loosening the fastening screws 11 of the axle ends 6 of the roller boring tool 7, the roller boring tool laterally is removed from the receiving bearing 8 of the axle ends 6. This can be both happen from the face side 0 as well as from the machine bearing side 3. Depending on the machine size or diameter, several rolls can be placed radially next to each other be arranged, wherein the inclination of the roller axis 10 changes to the longitudinal axis of the machine can be.

Claims (4)

Pa.t.ent.ansprüche 1. Rotierender, mit sternförmig nach außen gerichteten Armen versehener Bohrkopf für Tunnelvortriebsmaschinen oder dergleichen, dessen Arme mit Lagerböcken zur Aufnahme von beidseitig gelagerten Rollenbohrwerkzeugen bestückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Lagerböcke (5) an den, bezogen auf die Drehrichtung des Bohrkopfes (1) vorn liegenden Innenseitenflächen der Bohrkopfatme (7) mit den wirksamen Umfangsteilen über den ortsbrustseitigen Umriß des Bohrkopfes (1) vorstehen. Pa.t.ent. claims 1. Rotating, with star-shaped outwardly directed Arms provided boring head for tunnel boring machines or the like, its Arms with bearing blocks for holding roller drilling tools on both sides are equipped, characterized in that at least some of the bearing blocks (5) on the inner side surfaces at the front in relation to the direction of rotation of the drill head (1) the Bohrkopfatme (7) with the effective peripheral parts over the face-side Outline of the drill head (1) protrude. 2. Rotierender Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der AuflagebreichXder lagerböcke (5) auf den Innenseitenflächen der Bohrkopfarme (2) zur Ortsbrust (O) hin entgegen der Drehrichtung des Bohrkopfes (1) derartig abgeschrägt ist, daß die Schrägfläche (9) gegenüber der durch die Bohrachse verlaufenden Ebene sowohl in Bohrrichtung als auch quer zur Bohrrichtung geneigt ist und daß die Drehachse (10) des Rollenbohrwerkzeuges (7) parallel zu dieser Schrägfläche (9) verläuft.2. Rotating drill head according to claim 1, characterized in that At least the support area X of the bearing blocks (5) on the inside surfaces of the drill head arms (2) towards the face (O) against the direction of rotation of the drill head (1) in this way is beveled that the inclined surface (9) relative to that extending through the drilling axis Plane is inclined both in the drilling direction and transversely to the drilling direction and that the axis of rotation (10) of the roller drilling tool (7) parallel to this inclined surface (9) runs. 3. Rotierender Bohrkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (9) gegen die Kraftlinie der aus dem Rollenmeißeln (7) in den Lagerbock (5) eingeleiteten resultierenden Kraft geneigt ist.3. Rotating drill head according to claim 1 and 2, characterized in that that the inclined surface (9) against the line of force from the roller chisels (7) in the Bearing block (5) introduced resulting force is inclined. 4. Rotierender Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsenden (6) des Rollenbohrwerkzeuges (7) in ihren Endbereichen je zwei einen Winkel miteinander einschließende achsparallel verlaufende ebene Flächen aufweisen, die formschlüssig an entsprechenden Gegenflächen (8) in den Lagerböcken (5) derartig abgestützt sind, daß jeweils eine der beiden ebenen Flächen (8a) jedes Achsendes (6) etwa in Drehrichtung des Bohrkopfes (1) verläuft und daß Halteschrauben (11) zur kraftschlüssigen Befestigung des Rollenbohrwerkzeuges (7) durch die Achsenden (6) hindurch in den Lagerbock (5) reichen und so angeordnet sind, daß sie frei von Belastungen aus den Schneidkräften sind.4. Rotating drill head according to claim 1 to 3, characterized in that that the axle ends (6) of the roller boring tool (7) each have two in their end regions enclosing an angle with one another axially parallel have flat surfaces which form-fit on corresponding mating surfaces (8) in the bearing blocks (5) are supported in such a way that one of the two is flat Areas (8a) of each axle end (6) runs approximately in the direction of rotation of the drill head (1) and that retaining screws (11) for non-positive fastening of the roller drilling tool (7) extend through the axle ends (6) into the bearing block (5) and so arranged are that they are free from loads from the cutting forces.
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