AT505702B1

AT505702B1 - Bergbaumaschine mit angetriebenen scheibenfräsern

Info

Publication number: AT505702B1
Application number: ATA1344/2008A
Authority: AT
Original assignee: Joy Global Underground Mining Llc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2020-10-15
Also published as: US20160265354A1; AT505702A2; US20110227397A1; US8727450B2; PL221506B1; RU2016123081A; CN107100619B; CL2008002528A1; CA2925821A1; AU2008207376B2; RU2008135036A; PL409805A1; US7934776B2; CN101575973A; SE534335C2; US20130057044A1; CN104329087B; RU2013126502A; CN107100619A; US9353622B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, die folgende Bauteile aufweist: - eine vordere Platte (128); - einen Ausleger (108), der durch einen Schwenkmechanismus schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, so dass der Ausleger (108) um eine Achse schwenkbar ist; - ein Konsolengewicht (127) von mehr als 453 kg, welches an dem Ausleger (108) befestigt ist; - ein erstes Fräswerkzeug (116), das an einem ersten Werkzeugkopf (10; 117) zum exzentrischen Antreiben des ersten Fräswerkzeugs (12; 116) befestigt ist, welcher erste Werkzeugkopf (10; 117) in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes (127) befestigt ist; - ein zweites Fräswerkzeug (120), das an einem zweiten Werkzeugkopf (10; 121) zum exzentrischen Antreiben des zweiten Fräswerkzeugs (12; 120) befestigt ist, welcher zweite Werkzeugkopf (10; 121) in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes (127) befestigt ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bergbaumaschine und betrifft insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, die Abtragung von Felsgestein.

[0002] Herkömmlicherweise hat die Abtragung von Felsgestein im Bergbau und in der Bauindustrie eine von entweder zwei Formen angenommen, nämlich den Sprengstoff-Bergbau oder den Rollkanten-Scheibenfräser-Bergbau. Der Sprengstoff-Bergbau bedingt das Bohren eines Musters von Löchern eines relativ kleinen Durchmessers in den auszuhebenden Fels und eines Beladens dieser Löcher mit Sprengstoff. Der Sprengstoff wird dann in einer Sequenz zur Detonation gebracht, welche dazu entworfen ist, um das erforderliche Felsvolumen zur nachfolgenden Abfuhr durch ein geeignetes Lade- und Transport-Equipment zu zerkleinern. Der Sprengstoff wird zur Detonation gebracht, sobald alle Personen von der Abtragungsstelle evakuiert sind, und der Sprengstoffprozess wird zyklisch wiederholt, bis die erforderliche Abtragung vollendet ist.

[0003] Die zyklische Natur des Prozesses und die gewaltsame Natur der Felszerkleinerung haben bis dato eine Automatisierung des Sprengstoffprozesses verhindert, so dass die moderne Anforderung nach einem kontinuierlichen Betrieb und eine erhöhte Produktionseffizienz nicht eingehalten wurden. Darüber hinaus verkompliziert die relativ unvorhersagbare Größenverteilung des ausgebildeten Felsproduktes eine nachgeschaltete Verarbeitung.

[0004] Eine mechanische Zerkleinerung des Felsen beseitigt die Verwendung von Sprengstoffen, wurde bereits erzielt und ist durch die Verwendung einer Rollkanten-Scheibenfräser-Technologie bereits bekannt. Diese Technologie hat eine Automatisierung des Abtragungsprozesses erleichtert, welche den Vorteil einer ferngesteuerten Abtragungsmaschinerie enthält. Jedoch erfordern Rollkanten-Fräser die Anlegung von sehr großen Kräften, um den auszuhebenden Felsen zu zermahlen und zu zerkleinern. Beispielsweise beträgt die mittlere Kraft, welche pro Fräser erforderlich ist, ungefähr 50 Tonnen, und typischerweise betragen Spitzenkräfte, welche durch jeden Fräser wahrgenommen werden, mehr als das Doppelte davon. Es ist üblich, dass mehrere Fräser derart angeordnet werden, dass sie den Felsen in nahe beabstandeten parallelen Pfaden durchqueren, und 50 Fräser pro Fräsfeld sind üblich. Die Fräsmaschinerie von dieser Art kann ein Gewicht von bis zu 800 Tonnen haben, wodurch eine elektrische Leistung im Bereich von Tausenden von Kilowatt für den Betrieb erforderlich ist. Somit kann die Maschinerie lediglich bei großen Projekten ökonomisch angewendet werden, wie beispielsweise bei Wasser- und Energieversorgungstunneln. Zusätzlich ist die Abtragung, welche durch eine solche Maschinerie durchgeführt wird, im Allgemeinen auf einen Querschnitt beschränkt, welcher im Allgemeinen rund ist.

[0005] Die US 6,561,590 A, veröffentlicht am 13. Mai 2003, beschreibt eine Fräsvorrichtung, bei welcher eine oder mehrere der Nachteile in Zusammenhang mit Fräsvorrichtungen aus dem Stand der Technik vermieden sind. Es handelt sich dabei um eine derartige Vorrichtung (SugdenVorrichtung genannt), welche in der hier später folgenden beschriebenen Erfindung verwendet wird. Die Sugden-Vorrichtung ist eine Fräsvorrichtung von einem Dreh-(Scheiben)-Unterschneidungstyp, welcher einen verbesserte Felsabtrag von einer Felsfläche bereitstellt, und welche relativ ökonomisch herzustellen und zu betreiben ist.

[0006] Die Sugden-Vorrichtung verwendet eine Reaktionsmasse einer ausreichenden Größe, um die Kräfte, welche bei jeder Drehung durch den Scheibenfräser auf den Felsen ausgeübt werden, mit einem minimalen oder vernachlässigbaren Versatz der Vorrichtung oder des Aufbaus, welcher die Vorrichtung trägt, zu absorbieren. Aufgrund dessen, dass die Vorrichtung für gewöhnlich eine Kraft in einem Winkel zu der Felsfläche ausübt, bewirkt sie einen Zugbruch des Felsens anstelle des Brechens des Felsens. Diese Zugbruchkraft, welche auf den Felsen ausgeübt wird, ist im Wesentlichen geringer als jene, welche beim Brechen benötigt wird, so dass eine entsprechende Reduktion der erforderlichen Reaktionsmasse im Vergleich zu einer bekannten Felsabtragungsmaschinerie ebenfalls erreicht werden kann. Der Sugden-Vorrichtungs-Scheibenfräser ist, wenn er an einem Halteaufbau befestigt ist, vorzugsweise derart angeordnet, dass die Reaktionsmasse die periodischen Kräfte und die Spitzenkräfte absorbieren kann, welche durch den Scheibenfräser aufgenommen werden, während der Halteaufbau eine Rückstellkraft bereitstellt,

die der mittleren Kraft entspricht, welche durch den Scheibenfräser aufgenommen wird.

[0007] Die Sugden-Vorrichtung erfordert typischerweise deutlich reduzierte angelegte Kräfte in Relation zu einer bekannten Felsabbaumaschine. Es wird eine Reduktion, zumindest in Bezug auf senkrechte Kräfte, um eine Zehnerpotenz oder ein vergleichbares Verhältnis vorgesehen. Solch geringe Kräfte erleichtern die Verwendung eines Halteaufbaus in der Form eines Arms oder eines Auslegers, welcher die Kante des Scheibenfräsers in Kontakt mit dem Felsen bei jeglichem erforderlichen Winkel drücken kann oder die Manipulation der Position des Scheibenfräsers in jegliche Richtung. Insbesondere mit Bezug auf den Strebbau kann der Scheibenfräser oder das Feld von Scheibenfräsern derart befestigt werden, dass die Länge des Strebs durchquert wird und dass bei jedem Durchgang in die Hauptbergbaurichtung vorgeschoben wird. Vorzugsweise stellt die Sugden-Vorrichtung einen Eintritt des Scheibenfräsers in die Felsfläche von entweder einem zuvor ausgehobenen Lauf bei einer Strebabtragung oder von zuvor gebohrten Zugriffslöchern bereit, oder indem der Fels bei einem schmalen Winkel zu der Fläche angegriffen wird, bis die erforderliche Tiefe für den Durchlauf erzielt ist. Wenn der Scheibenfräser an einem bewegbaren Ausleger befestigt ist, kann der Scheibenfräser über die Felsfläche bewegt werden, um jene Fläche bei jeglicher gewünschter Geometrie abzubauen.

[0008] Das US-Patent 6,561,590 (Sugden) offenbart ebenfalls, dass diese Fräsvorrichtung nicht auf einen einzelnen Scheibenfräser beschränkt ist, sondern mehr als einen enthalten kann. Beispielsweise kann die Fräsvorrichtung drei Scheibenfräser enthalten, welche entlang der gleichen Ebene angeordnet sind, jedoch bei ungefähr 45 Grad zueinander angewinkelt sind. Eine solche Anordnung kann eine Fräsfläche von einer bestimmten Form erzeugen, während die Geschwindigkeit, bei welcher der Fels abgetragen wird, größtenteils erhöht wird. Bei dieser Anordnung wird jeder der drei Scheibenfräser durch getrennte Antriebsmittel angetrieben. Die Verwendung von mehreren Scheibenfräsern ist insbesondere bei Strebbaubetrieben hilfreich.

[0009] Das US-Patent 6,561,590 (Sugden) offenbart ebenfalls, dass die Fräsvorrichtung für einen Bereich von Fräs- und Bergbaubetrieben und einer Maschinerie geeignet ist, wie beispielsweise der Strebbau, bei mobilen Bergbaumaschinen, bei Tunnelbaumaschinen, bei Aufbruchbohrern, bei Wellen-Pressluftbohrern und allgemein bei der Felsgestein-Abtragung.

[0010] Es ist eine Aufgabe von der Erfindung, eine Bergbaumaschine bereitzustellen, welche eine exzentrisch angetriebene Scheibe zum Abbau von Materialien wirksam verwenden kann.

[0011] Erfindungsgemäß weist die Bergbaumaschine, auf: - eine vordere Platte;

- einen Ausleger, der durch einen Schwenkmechanismus schwenkbar mit der vorderen Platte gekoppelt ist, so dass der Ausleger um eine Achse schwenkbar ist;

- ein Konsolengewicht von mehr als 453 kg, welches an dem Ausleger befestigt ist;

- ein erstes Fräswerkzeug, das an einem ersten Werkzeugkopf zum exzentrischen Antreiben des ersten Fräswerkzeugs befestigt ist, welcher erste Werkzeugkopf in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes befestigt ist;

- ein zweites Fräswerkzeug, das an einem zweiten Werkzeugkopf zum exzentrischen Antreiben des zweiten Fräswerkzeugs befestigt ist, welcher zweite Werkzeugkopf in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes befestigt ist.

[0012] Der Fräsmechanismus enthält einen Ausleger, ein Gewicht von mehr als tausend Pfund (453 kg), welches an dem Ausleger befestigt ist, und einen ersten Scheibenfräser, der dazu ausgelegt ist, um das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen und der an einer ersten Scheibenfräseranordnung (Werkzeugkopf) zum exzentrischen Antreiben des ersten Scheibenfräsers befestigt ist. Die erste Scheibenfräseranordnung ist innerhalb des Gewichts befestigt. Die Bergbaumaschine enthält ebenfalls einen zweiten Scheibenfräser, welcher von der ersten Scheibenfräseranordnung beabstandet ist und dazu ausgelegt ist, um das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen, und an einer zweiten Scheibenfräseranordnung (Werkzeugkopf) zum exzentrischen Antreiben des zweiten Scheibenfräsers befestigt ist, wobei die zweite Scheibenfräseranordnung

innerhalb des Gewichts befestigt ist.

[0013] Die Erfindung stellt ebenfalls eine derartige Bergbaumaschine bereit, bei welcher der erste Scheibenfräser um eine Achse angetrieben wird, welche zu der Ausleger-Längsachse angewinkelt ist, und der zweite Scheibenfräser um eine Achse angetrieben wird, welche zu der AuslegerLängsachse parallel ist. Die Bergbaumaschine enthält ebenfalls einen dritten Scheibenfräser, welcher dazu ausgelegt ist, das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen, und an dem Auslegerendbereich, von dem zweiten Scheibenfräser beabstandet, befestigt ist, durch eine dritte Scheibenfräseranordnung zum exzentrischen Antreiben des dritten Scheibenfräsers, wobei der dritte Scheibenfräser zur Drehung um eine Achse, welche zu der Ausleger-Längsachse angewinkelt ist, und bei einem Winkel zu der ersten Scheibenfräser-Achse befestigt ist.

[0014] Die Erfindung stellt ebenfalls eine solche Bergbaumaschine mit den drei Scheibenfräsern bereit, welche eine Fräsachse haben, welche, wenn durch die drei Scheibenfräser gezogen, senkrecht zu der Ausleger-Längsachse ist, wobei die drei Scheibenfräser entlang der Fräsachse beabstandet sind, und die Fräsachse von einer Linie, welche senkrecht zu der Sohle gezogen ist, versetzt ist. Die Erfindung stellt ebenfalls eine derartige Bergbaumaschine mit den drei Scheibenfräsern bereit, welche gleiche Tiefen in das abzubauende Material fräsen. Die Erfindung stellt ebenfalls eine derartige Bergbaumaschine bereit, welche ein Mittel enthält, um eine Änderung in der Rate von einer jeglichen Drehung von dem Scheibenfräser zu bestimmen.

[0015] Die Erfindung stellt ebenfalls eine derartige Bergbaumaschine bereit, welche eine Vorwärts-Plattform (vorderen Platte), eine Rückwärts-Plattform (hintere Platte), ein ausziehbares und zurückziehbares Mittel zwischen der vorderen Platte und der hinteren Platte, und ein Mittel zum Verankern der hinteren Platte oder der vorderen Platte enthält, wobei das Mittel Bohrer enthält, welche sich in die Sohle erstrecken. Zusätzlich können ebenfalls hydraulische oder mechanische, an der Maschine befestigte Streben an verschiedenen Stellen zwischen der Sohle und der Bergbaudecke verwendet werden.

[0016] Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben einer Bergbaumaschine bereit, welche einen Ausleger, einen Fräser, welcher an dem Ausleger befestigt ist, ein Mittel zum Befestigen des Auslegers zu einer Schwenkbewegung von einer Seite zu einer anderen Seite an der vorderen Platte, und ein Mittel zum Schwenken des Auslegers von einer Seite zu einer anderen Seite enthält, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

- Vorschieben des Auslegers zu dem abzutragenden Material um eine erste Abbaustufe; - Schwenken des Auslegers in der ersten Richtung, um das Material abzufräsen;

- und danach Vorschieben des Auslegers zum abzutragenden Material um eine zweite Abbaustufe, wobei die zweite Abbaustufe größer als die erste Abbaustufe ist.

[0017] Die Erfindung stellt ebenfalls eine derartige Bergbaumaschine bereit, welche ein Mittel zum Befestigen des Auslegers zu einer horizontalen Schwenkbewegung von einer Seite zu einer anderen Seite an der vorderen Platte enthält, wobei das Befestigungsmittel ein Schwenkmittel für eine vertikale Bewegung des Auslegers von oben nach unten enthält, wobei das Schwenkmittel einen Haltezapfen, wobei der Haltezapfen einen oberen Stift und einen unteren Stift enthält, ein oberes Kugellagergehäuse, welches den oberen Stift aufnimmt, ein unteres Kugellagergehäuse, welches den unteren Stift aufnimmt, ein oberes Kugellager zwischen dem oberen Kugellagergehäuse und dem Haltestift, und ein unteres Kugellager zwischen dem unteren Kugellagergehäuse und dem Haltestift enthält. Zusätzlich enthält das Schwenkmittel einen Hebel, welcher an dem unteren Kugellagergehäuse befestigt ist. Die Vorrichtung der Erfindung kann betrieben werden, um sehr festes Felsgestein mit einer größtenteils reduzierten angelegten Kraft und einer im Wesentlichen erhöhten Ausbeute pro Scheibenfräser zu fräsen oder abzubauen, während weniger Energie pro Einheitsvolumen von abgebautem Fels verwendet wird.

[0018] In der Folge wird die Erfindung anhand der in Zeichnungen dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert.

[0019] Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Scheibenfräseranordnung.

[0020] Figur 2 ist eine schematische Ansicht der Arbeit der Scheibenfräseranordnung beim Abbauen von einer Felsfläche.

[0021] Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht von dem Fräsmechanismus dieser Erfindung.

[0022] Figur 4 ist eine perspektivische schematische Ansicht des Fräsmusters der Scheibenfräseranordnungen gemäß der Erfindung.

[0023] Figur 5 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung des Fräsmechanismus von Figur 3.

[0024] Figur 6 ist eine Teilschnittansicht von einer Fräskopfsektion des Fräsmechanismus von Figur 3.

[0025] Figur 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht von einer Sektion der Befestigung von einem Fräskopf an einer Auslegerbefestigungshalterung.

[0026] Figur 8 ist eine schematische Draufsicht der Bergbaumaschine dieser Erfindung.

[0027] Figur 9 ist eine Perspektivansicht von einem Mechanismus zur schwenkbaren Befestigung eines Auslegers an der vorderen Platte der in Figur 8 gezeigten Bergbaumaschine.

[0028] Figur 10 ist eine Schnittansicht durch den Schwenkmechanismus und den Ausleger von Figur 9.

[0029] Figur 11 ist eine Schnittansicht von einem Bohrer, welcher dazu verwendet wird, um die in Figur 8 gezeigte Bergbaumaschine zu verankern.

[0030] Bevor eine Ausführungsform von der Erfindung detailliert erläutert wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details von dem Aufbau und die Anordnungen von Bauteilen, wie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt, beschränkt ist.

[0031] Die Erfindung ist in weiteren Ausführungsformen darstellbar und kann auf verschiedene Arten praktiziert oder durchgeführt zu werden. Es ist ebenfalls zu verstehen, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, wie hier verwendet, zum Zwecke der Beschreibung dient und nicht als beschränkend angesehen werden sollte. Die Verwendung von "enthaltend" und "bestehend" und Variationen davon, wie hier verwendet, dient dazu, um die danach aufgelisteten Elemente und deren Aquivalente als auch zusätzliche Elemente einzubeziehen. Die Verwendung von "besteht aus" und Variationen davon, wie hier verwendet, ist dazu beabsichtigt, um lediglich jene Elemente, welche danach aufgelistet sind und Aquivalente davon einzuschließen. Ferner ist es verständlich, dass derartige Ausdrücke, wie beispielsweise "vorwärts", "rückwärts", "links", "rechts", "nach oben" und "nach unten", usw., Wörter sind, welche mit Bezug auf die Zeichnungen zur Erleichterung dienen und nicht als beschränkende Ausdrücke anzusehen sind.

[0032] Figur 1 ist eine Schnittansicht eine Werkzeugkopfs 10, Der Werkzeugkopf 10 enthält eine Befestigungsanordnung 11 und einen Drehscheibenfräser 12. Die Befestigungsanordnung 11 enthält eine Befestigungswelle 13, welche innerhalb eines Gehäuses 14 drehbar befestigt ist, welches eine große Masse zur Aufstoßabsorption bilden kann oder damit verbunden sein kann. Das Gehäuse 14 kann somit aus schwerem Metall ausgebildet sein oder kann mit einer schweren metallischen Masse verbunden sein. Die Befestigungswelle enthält eine Wellenantriebssektion 18 und eine Scheibenantriebssektion 20.

[0033] Eine Felsaushebungs- oder Bergbaumaschine gemäß der vorliegenden Erfindung enthält den Scheibenfräser 12, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenfräser dazu angetrieben wird, sich auf eine exzentrische Art und Weise zu bewegen. Die Größe der exzentrischen Bewegung ist direkt proportional zu der Größe des Versatzes zwischen der Scheibenantriebssektion-Achse und dem Zentrum der Wellenantriebssektion-Achse, und im Allgemeinen ist diese Größe relativ klein. Vorzugsweise wird der Scheibenfräser 12 zu einem exzentrischen Antrieb durch eine relativ kleine Amplitude und bei einer hohen Frequenz, wie beispielsweise 3.000 RPM bewirkt.

[0034] Die Bewegung, mit welcher der Scheibenfräser 12 angetrieben wird, ist derart, dass sie für gewöhnlich den Felsen bei einem Winkel angreift und beim Felsen Zugstörstellen bewirkt, so dass Felssplitter unter den Angriff durch den Scheibenfräser von der Felsoberfläche abgelöst werden. Hier unterscheidet sich die Erfindung von Rollkanten-Scheibenfräsern, welche eine Kraft senkrecht zur Felsfläche anlegen, um Seitenbrüchen auszubilden, welche Felssplitter erzeugen. Die Kraft, welche erforderlich ist, um eine Zugbruchstelle im Felsen zu erzeugen, um einen Felssplitter abzutragen, ist gemäß dem Werkzeugkopf um eine Zehnerpotenz geringer als jene, welche durch die bekannten Rollkanten-Scheibenfräser erforderlich ist, um die gleiche Felsmenge abzutragen, so dass die Vorrichtung der Erfindung hinsichtlich der Energieanforderungen viel effizienter ist.

[0035] Der Scheibenfräser 12 des Werkzeugkopfs 10 hat vorzugsweise einen runden Umfang. Der Scheibenfräser 12 enthält eine Mehrzahl von beabstandeten Frässpitzen oder Meißel 16, vorzugsweise aus Wolframcarbit, welche an dem runden Umfang davon befestigt sind. Der Umfang von dem Scheibenfräser 12 ist derart angeordnet, dass er sich nicht in Relation zu der Oszillationsbewegung davon dreht, so dass die Peripherie gegen die angegriffene Felsoberfläche rollen kann. Auf diese Art und Weise werden alle Teile von der Fräsumfangkante progressiv außer Kontakt mit dem Felsen bewegt, wobei deren Kühlung ermöglicht wird, und wird eine Beanspruchung gleichförmig verteilt. Weil die Kontaktkraft relativ gering ist, wird die Beanspruchungsrate, verglichen mit dem Rollkantentyp von dem Fräser, reduziert.

[0036] Genauer gesagt, kann die oszillierende oder exzentrische Bewegung von dem Scheibenfräser 12 auf jegliche geeignete Art und Weise erzeugt werden. In der bevorzugten Anordnung wird der Scheibenfräser 12 zur Drehbewegung auf der Wellenantriebssektion 18, welche durch ein geeignetes Antriebsmittel (nicht gezeigt) angetrieben wird, und die Scheibenantriebssektion 20, wie im Folgenden beschrieben, befestigt, an welcher der Scheibenfräser 12 befestigt ist. Die Achse, um welche sich die Wellenantriebssektion 18 dreht, ist von der Scheibenantriebssektion 20 versetzt, so dass der Scheibenfräser 12 zu einer Bewegung auf eine exzentrische Art und Weise gezwungen wird. Wie in Figur 1 gezeigt, zeigt die Schnittansicht von der Scheibenantriebssektion 20 an, dass die Scheibenantriebssektion 20 unterhalb der zentralen Achse der Wellenantriebssektion 18 dicker ist. Die zentrale Achse von dem Scheibenfräser 12 und dessen Scheibenantriebssektion 20 sind von der Achse von der Wellenantriebssektion 18 lediglich im Bereich von wenigen Millimetern versetzt. Die Größe des Versatzes bestimmt das Ausmaß der oszillierenden (exzentrischen) Bewegung des Scheibenfräsers 12. Diese exzentrische Bewegung des Scheibenfräsers bewirkt eine Presslufthammer-artige Arbeit des Scheibenfräsers 12 gegen das abzubauende Mineral.

[0037] Bei alternativen Aufbauten (nicht gezeigt) kann der Scheibenfräser 12 ebenfalls dazu gebracht werden, bei seiner Oszillation gleichzeitig zu nicken, indem die Achse, um welche die Antriebssektion dreht, von der Achse von der Befestigungssektion des Scheibenfräsers 12 winklig versetzt wird, wie in der US 6,561,590 A beschrieben.

[0038] Der Scheibenfräser 12 ist an der Fräseranordnung 10 mittels eines Befestigungsrotors 36 befestigt. Die Befestigungsanordnung 11 enthält das Gehäuse 14, welches eine Wellenlagersektion 19 hat. Das Gehäuse 14 lagert ebenfalls den Befestigungsrotor 36. Die Wellenlagersektion 19 hat eine Längsachse, welche mit der Antriebswellen-13-Achse übereinstimmt. Die Antriebswelle 13 ist innerhalb der Wellenlagersektion 19 durch Lager 15 und 17 drehbar befestigt, welche von jeglichem geeigneten Typ und Kapazität sein können. Die Lager 15 und 17 sind auf jegliche dem Fachmann bekannte geeignete Art und Weise befestigt.

[0039] Ein Ende 21 der Wellenlagersektion 19 hat eine flache, sich radial erstreckende Oberfläche 23. An dem Außenumfang von der flachen, sich radial erstreckenden Oberfläche 23 ist eine ringförmige Scheibenhaltekappe 25 befestigt. Der Scheibenbefestigungsrotor 36 enthält ein Ende 26 und hat ebenfalls eine flache, sich radial erstreckende Oberfläche 27. Das eine Ende 26 von dem Scheibenbefestigungsrotor 36 grenzt an dem einen Ende 21 der Wellenlagersektion 19 an, und die zwei Enden 21 und 26 lagern aneinander, um den Scheibenbefestigungsrotor 36 und die Frässcheibe 12 zu einer Drehbewegung von der Frässcheibe 12 in Relation zu der Wellenla-

gersektion 19 zu lagern. Das eine Ende 21 des Scheibenbefestigungsrotors 36 wird durch die Scheibenhaltekappe 25 an Ort und Stelle gehalten, welche sich über eine Sektion von dem AuBenumfang von dem Scheibenbefestigungs-Kopfende 21 erstreckt.

[0040] Es ist ein ausreichender Freiraum zwischen dem einen Ende 21 des Scheibenbefestigungsrotors 36 und der Scheibenhaltekappe 25 bereitgestellt, um die exzentrische Bewegung von dem Scheibenbefestigungsrotor 36 und der Frässcheibe 12 in Relation zu der Scheibenhaltekappe 25 zuzulassen. Schmiermittelanschlüsse (nicht gezeigt) behalten einen Olfilm zwischen den jeweiligen flachen, sich radial erstreckenden Oberflächen 23 und 27 bei, wobei sie ebenfalls Schmiermittel an die weiteren sich bewegenden Teile innerhalb des Werkzeugkopfs 10 zu führen. Der Scheibenfräser 12 ist an dem Befestigungsrotor 36 durch ein geeignetes Verbindungsmittel, wie beispielsweise durch Gewindeverbinder 37, befestigt. Die Frässcheibe 12 kann vom Werkzeugkopf zum Ersatz oder zur Instandsetzung entnommen werden, indem die Verbinder 37 entnommen werden.

[0041] Der Scheibenfräser 12 ist zu einer freien Drehbewegung auf der Scheibenantriebssektion 20 befestigt. Der Scheibenfräser 12 ist durch ein Kugelrollenlager 39 befestigt, welches durch eine Stufe 40 und eine Wand 41 von dem Befestigungsrotor 36 positioniert ist. Das große Lager 39 ist direkt zu dem Lastpfad von dem Scheibenfräser 12 ausgerichtet, und ist somit dem Großteil der radialen Fräserlast unterworfen. Die verschiedenen Lager, welche in der Fräseranordnung 10 verwendet werden, können von jeglicher geeigneter Art sein, jedoch sind sie vorzugsweise Rollenlager mit geringer Reibung, und können hydrodynamische oder hydrostatische Lager sein.

[0042] Wenn das auszuhebende oder abzutragende Material angegangen wird, neigt der Scheibenfräser 12 dazu, sich resultierend aus der Abbauarbeit zu drehen. Eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit zeigt an, dass eine konstante Felszerkleinerung auftritt, und eine Änderung in der Umdrehungsgeschwindigkeit zeigt an, dass eine unkorrekte Felszerkleinerung auftritt, wie beispielsweise dann, wenn der Scheibenfräser 12 zu schnell in das Mineral gezwungen wird. Um zu erfassen, wann ein unkorrekter Abbau auftritt, enthält der Werkzeugkopf 10 ebenfalls ein Mittel zum Bestimmen einer Anderung in der Rate von jeglicher Drehung des Scheibenfräsers. Genauer gesagt ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Permanentmagnet 40 an dem Befestigungsrotor 36 angrenzend des Umfangs von dem einen Ende 26 befestigt und darin positioniert. Zusätzlich ist ein Hall-Sensor 42 an dem einen Ende 21 von der Wellenlagersektion 19 angrenzend zu dem Umfang von dem einen Ende 21 befestigt und darin positioniert, so dass der Permanentmagnet 40 nahe dem Hall-Sensor 42 passiert, wenn sich der Befestigungsrotor 36 in Relation zu der Lagersektion 19 dreht. Dies bewirkt, dass ein Impuls erzeugt wird, und indem die Zeit, welche zwischen den Impulsen verstreicht, mit einer Steuerung 44 gemessen wird, kann eine Anderung in der Umdrehungsgeschwindigkeit des Scheibenfräsers 12 bestimmt werden. Wenn eine Anderung bestimmt wird, kann der Betrieb von der Bergbauvorrichtung 10 variiert werden, um abermals die Umdrehungsgeschwindigkeit des Scheibenfräsers 12 auf einen konstanten Wert zurückzustellen. Die konstante Umdrehungsgeschwindigkeit kann jegliche Geschwindigkeit sein, oder die konstante Umdrehungsgeschwindigkeit kann ein vorbestimmter bevorzugter Wert sein. In alternativen Ausführungsformen (nicht gezeigt) können mehr als ein Permanentmagnet verwendet werden, und kann die Richtung der Scheibenfräserdrehung bestimmt werden.

[0043] Die Bewegung des Scheibenfräsers 12 legt eine Aufschlaglast auf die angegriffene Felsoberfläche an, welche eine Zugbruchstelle des Felsen bewirkt. Mit Bezug auf Figur 2 ist zu erkennen, dass die Bewegung des Scheibenfräsers 12 die Fräserspitze oder Kante 58 bei einem Punkt 59 von dem Felsen 56 unter der oszillierenden Bewegung in Eingriff bringt. Eine solche oszillierende Bewegung führt zu einer Bewegung des Scheibenfräsers 12 in eine Richtung, welche im Wesentlichen senkrecht ist zu der Achse A von der Befestigungswelle 13. Die Bereitstellung der oszillierenden Bewegung bewirkt, dass die Fräserkante 58 im Wesentlichen in Richtung S auf die Fläche 59 trifft, so dass ein Felssplitter 60 in dem Felsen ausgebildet wird, wie angezeigt. Zukünftige Splitter sind durch die gestrichelten Linien 61 bestimmt. Die Arbeit des Scheibenfräsers 12 gegen die untere Fläche 59 ist ähnlich jener eines Meißels beim Entwickeln von Zugspannungen in einem spröden Material, wie beispielsweise Felsen, welcher bei Zug wirksam

eine Fehlstelle ausbildet. Die Richtung S des Aufschlages von dem Scheibenfräser gegen die Felsunterseite 59 steht in Relation zu dem Lager 39.

[0044] Die Figuren 3, 5 und 8 stellen eine Bergbaumaschine 100 (s. Figur 8) gemäß der Erfindung dar. Die Bergbaumaschine 100 enthält einen Fräsmechanismus 104, welcher einen Ausleger 108, welcher einen Auslegerendbereich 112 hat (s. Figur 5), einen ersten Scheibenfräser 116, welcher an dem Auslegerendbereich 112 über eine hohe Absorptionsmasse 127 befestigt ist (s. Figur 5), und dazu ausgelegt ist, um das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen.

[0045] Der Fräsmechanismus 104 enthält ferner einen zweiten Scheibenfräser 120, welcher an dem Auslegerendbereich 112 befestigt ist und von dem ersten Scheibenfräser 116 beabstandet ist, und dazu ausgelegt ist, das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen, und einen dritten Scheibenfräser 124, welcher an dem Auslegerendbereich 112 befestigt ist und von dem ersten Scheibenfräser 116 beabstandet ist, und wobei der zweite Scheibenfräser 120 dazu ausgelegt ist, das abzubauende Material in Eingriff zu nehmen.

[0046] Genauer gesagt, ist jeder der Scheibenfräser 116, 120 und 124 jeweils ein Teil von eines Werkzeugkopfs 117, 121 und 125 (s. Figur 5), wie oben beschrieben.

[0047] Die Scheibenfräser 116, 120 und 124 sind zur Bewegung in den abzubauenden Felsen befestigt. Somit ist die Bergbaumaschine 100 beispielsweise auf Rädern oder Schienen oder Raupen oder Laufbahnen (alle nicht angezeigt) befestigt, und es wird bevorzugt, dass die Befestigungsanordnung dazu angeordnet ist, um auf die ungefähren mittleren Kräfte zu reagieren, welche durch den Scheibenfräser angelegt werden, während die hohe Absorptionsmasse 127 (s. Figur 5) auf die Spitzenkräfte reagiert, wie im Folgenden beschrieben.

[0048] Genauer gesagt, wie in Figur 8 gezeigt, enthält der Fräsmechanismus 104 ferner ein Mittel, um den Scheibenfräser in das abzubauende Material zu bringen, wobei das Mittel eine vordere Platte 128 und eine hintere Platte 130, ein Schwenkmittel 132 zum Befestigen des Auslegers zur horizontalen Schwenkbewegung von einer Seite zu einer anderen Seite auf der vordere Platte 128, und ein ausziehbares und zusammenziehbares Mittel zwischen der vorderen Platte und der hinteren Platte in der Form von einem Paar von beabstandeten hydraulischen Zylindern 136 zur Vorwärtsbewegung von der vordere Platte 128 (zu dem abzubauenden Material hin) in Relation zu der hinteren Platte 140, wenn die hintere Platte 140 verankert ist, und zum Vorwärtsbewegen von der hinteren Platte 140 in Relation zu der vorderen Platte 128, wenn die vordere Platte 140 verankert ist, enthält. Ein Förderband 145 oder ein Vakuumsystem (nicht gezeigt) oder beides können unterhalb der Scheibenfräser und an einer Seite von der Maschine 100 positioniert werden, wie schematisch in Figur 8 gezeigt, um entnommenes Material abzutragen.

[0049] Genauer gesagt, enthält die Bergbaumaschine 100 ein Verankerungsmittel zum Verankern der vorderen Platte und der hinteren Platte, wobei das Mittel Bohrer 144 enthält, welche an der jeweiligen Platte befestigt sind, und welche sich in die Sohle erstrecken. Zusätzlich können ebenfalls hydraulische oder mechanische Maschinen-befestigte Streben (nicht gezeigt) an verschiedenen Stellen zwischen der Sohle und der Bergbaudecke verwendet werden. Weiter bevorzugt, wie in Figur 11 gezeigt, ermöglichen es die Bohrer 144, dass die Bergbaumaschine 10 an dem Boden von der Mine 301 verankert werden, indem ein Hohlkernbohrer 303 dazu verwendet wird, um sich in das Bodenmaterial senkrecht zu dem mittleren Bodenpegel auf eine Tiefe von ungefähr 150 mm (6 Inches) in den Boden zu bohren.

[0050] Der stationäre Bohrer wirkt dann als ein Ankerstift, wobei der ungestörte Bodenmaterialkern 302 eine zusätzliche Verankerungsstabilität bereitstellt. Der zylindrische Bohrträger 304 wirkt als eine Führung beim Bohren, und sobald der Verankerungsbohrer 303 eine vollständige Tiefe erreicht, wirkt der zylindrische Bohrträger 304 ebenfalls als eine Halterung zum Minimieren von einem Biegemoment, welches auf dem Hohlkernbohrer 303 aufgrund von Kräften, welche auf die Bergbaumaschine 10 in einer Richtung parallel zum Boden wirken, ausgeübt werden kann, indem der Hohlkernbohrer 303 über einen Großteil seiner erstreckten Länge mit dem Bodenmaterial eingeschalt wird.

[0051] Der Hohlkernbohrer 303 wird mittels eines Elektromotors 305 (obwohl er in weiteren nicht

gezeigten Ausführungsformen ein hydraulischer Bohrer sein kann) über eine Keil-Ineingriffnahme zwischen der Motorwelle 306 und der Oberseite von dem Hohlkernbohrer 303 dreht. Ein Rollelementlager 307 in der Form von einem Einzelkugellager ermöglicht es, dass der Hohlkernbohrer 303 während der Drehung in den Boden gezwungen wird und daraus entnommen wird. Ein Haltekreisclip 308 verriegelt den Hohlkernbohrer mit dem Innenlaufring von dem Rollelementlager 307. Der Motor 305 wird in einem zylindrischen Behälter 309 eingeschlossen, welcher den Motor 305 und den befestigten Hohlkernbohrer 303 über das Rollelementlager 307 vorzieht und zurückzieht. Ein hydraulischer Zylinder 310, welcher sich zwischen der jeweiligen Plattform und dem Motor 305 erstreckt, bewirkt ein Vorziehen und Zurückziehen des Motors 305 und des befestigten Hohlkernbohrers 303 über den zylindrischen Behälter 309 und dessen entnehmbare Abdeckung 311 mittels einer Kolbenstange 312, welche an der Abdeckung 311 über eine Gabel und StiftAnordnung 310 und den Zylinder 310, welcher an der jeweiligen Platte befestigt ist, angebracht ist. Die Länge und die Befestigung des Zylinders und der Stange sind derart angeordnet, dass sie ein minimales Vorziehen und Zurückziehen äquivalent zu jener von der gewünschten maximalen Bohrtiefe zuzüglich einer Distanz zwischen dem unteren Ende von dem zylindrischen Bohrträger 304 und dem Boden erlaubt.

[0052] Eine Drehung des Motors 305 aufgrund eines Reaktionsdrehmoments im zylindrischen Behälter 309 wird mittels eines oder mehrerer Spannstifte 316 verhindert, welche den Motor an der verschraubten Abdeckung 311 verriegeln. Eine Drehung der verschraubten Abdeckung 311 im zylindrischen Bohrträger 304 wird durch eine Einstecklasche an der Abdeckung, welche mit einer übereinstimmenden, längs gerichteten Nut 317 in der oberen Sektion von der Innenwand von dem zylindrischen Bohrträger 304 übereinstimmt, verhindert, so dass sie ein Vorziehen und Zurückziehen des Motors und des Kernbohrers ermöglicht. Die Länge der Nut 317 ist derart ausgelegt, dass sie das vollständige Vorziehen und Zurückziehen des Hohlkernbohrers 303 erlaubt, wie oben beschrieben. Der Boden von der Nut 317 und die verschraubte zylindrische Bohrträgerabdeckung 318 wirken als mechanische Anschläge für den Motor und für das Vorziehen und Zurückziehen des Hohlkernbohrers.

[0053] Der zylindrische Bohrträger 304 stellt eine Schulter zum Verschrauben des Ankerbohrers 300 an dem Aufbau der Bergbaumaschine 314 bereit. Ein Loch in der Abdeckung 311 ermöglicht einen Eintritt von der Leistung für eine Steuerung 315 der Motordrehung.

[0054] Jeder der Scheibenfräser 116, 120 und 124 wird durch den Ausleger 108 in das abzutragende Material getrieben, indem der Ausleger 108 in das abzutragende Material jeweils durch den ersten und zweiten hydraulischen Zylinder 160 und 164, welche zwischen dem Ausleger 108 und der vorderen Platte 128 verbunden sind, geschwenkt wird. In weiteren Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann ein hydraulisches oder elektrisches Dreh-Stellglied dazu verwendet wird, um den Ausleger 108 zu drehen, welches die Größe der Ausleger-Drehung erhöht. Der Ausleger 108 ist ebenfalls in Relation zu der vorderen Platte 128 versetzbar, indem der Ausleger 108, dessen Mittel zum Schwenken 132 und die Zylinder 160 und 164 auf einer Ausleger-Plattform 168 gleitbar entlang einer Schiene (nicht gezeigt) auf der vorderen Platte 128 parallel zu dem abzutragenden Material befestigt werden. Die Zylinder 182, welche zwischen der Ausleger-Plattform 168 und vorderen Platte 128 verbunden sind, bewegen den Ausleger 108 in Relation zu der vorderen Platte 128.

[0055] Die Masse jedes der Scheibenfräser ist in Relation viel kleiner als die Masse 127, welche zum Zwecke der Lastabsorption bereitgestellt ist. Die auf jeden Scheibenfräser ausgeübte Last, wenn er eine Felsoberfläche unter der oszillierenden Bewegung in Eingriff nimmt, wird durch die Trägheit der großen Masse 127 anstelle durch den Ausleger 108 oder den weiteren Halteaufbau in Reaktion genommen oder absorbiert.

[0056] Genauer gesagt, wie in Figuren 3 und 5 dargestellt, enthält der Fräsmechanismus 104 den Ausleger 108, die hohe Masse 127 in der Form von einem Fräskopf, und eine Halterung 176 zur Befestigung des Fräskopfes 127 an dem Ausleger 108. Der Fräskopf 127 ist jenes Gehäuse, welches die drei Scheibenfräseranordnungen 10 aufnimmt. Genauer gesagt enthält der Fräskopf jeweils drei Öffnungen 180, 182 und 184, wobei jede davon auf eine herkömmliche Art und Weise

einen von den Scheibenfräsern 116, 120 und 124 und ihre jeweiligen Anordnungen entnehmbar aufnimmt. Das Fräskopf-Innenvolumen, welches die drei Öffnungen umgibt, ist mit einem schweren Material gefüllt, wie beispielsweise eingegossenes oder vorgeformtes Blei 186, wie in der Schnittansicht des Fräskopfes 127 in Figur 6 gezeigt. Ein Wasserstrahl 129 (s. Figuren 3 und 5) ist angrenzend zu der Vorderseite von jedem Scheibenfräser in der Mineralfräsrichtung angebracht. Indem die drei exzentrisch angetriebenen Scheibenfräser ein gemeinsames schweres Gewicht teilen, ist ein geringeres Gesamtgewicht notwendig, wodurch die Bergbaumaschine 100 leichter und kompakter erstellt wird. In der bevorzugten Ausführungsform werden etwa 6 Tonnen unter den drei Scheibenfräsern verteilt, und hat jeder Scheibenfräser einen Durchmesser von etwa 35 cm. In weiteren Ausführungsformen können kleinere oder größere Scheibenfräser verwendet werden.

[0057] Die Halterung 176 wird an dem Ausleger 108 auf eine geeignete Art und Weise (nicht gezeigt) befestigt, wie beispielsweise durch Schweißen. Die Halterung 176 ist an dem Fräskopf 127 durch zwei U-förmige Kanäle 190 und 192 befestigt. Jeder Kanal nimmt einen Flansch 194 an dem Fräskopf 127 und einen Flansch 196 an der Halterung 176 auf, um den Fräskopf 127 an der Halterung 176 zu befestigen. Wie in Figur 7 gezeigt, ist eine nachgiebige Hülse 200 zwischen dem Fräskopf 127 und der Halterung 176 platziert, um Fräskopfvibrationen von dem Ausleger 108 zu isolieren.

[0058] Wie in Figuren 9 und 10 dargestellt, enthält das Mittel 132 zur schwenkbaren Befestigung des Auslegers 108 zur horizontalen Schwenkbewegung von einer Seite zu einer anderen Seite auf der vorderen Platte 128 einen Zapfen 204 für eine vertikale Bewegung des Auslegers 108 von oben nach unten. Das Schwenkmittel 132 enthält einen Haltezapfen 208, welcher einen oberen Stift 209, welcher an der Oberseite von dem Ausleger 108 befestigt ist, und einen unteren Stift 210, welcher an der Unterseite von dem Ausleger 108 befestigt ist, hat. Genauer gesagt enthält das Schwenkmittel 204 ein oberes Kugellagergehäuse 216 und ein unteres Kugellagergehäuse 224. Der Ausleger 108 ist an dem oberen Stift 209 mittels eines oberen Kugellagers 211 zwischen dem oberen Kugellagergehäuse 216 und dem oberen Stift 209 befestigt, und der Ausleger 108 ist an dem unteren Stift 210 durch ein unteres Kugellager 213 zwischen dem unteren Kugellagergehäuse und dem unteren Stift 210 befestigt. Jedes der Kugellagergehäuse 216 und 224 wird in Relation zu der Ausleger-Plattiorm 168 durch Aufnahmen 228 und 232, wie schematisch in Figur 10 angezeigt, stationär gehalten.

[0059] Um die vertikale Herauf- und Herab- oder Ober- zu Unter-Bewegung von dem Ausleger 108 zu erzielen, enthält das Mittel 204 einen Hebel 234, welcher an dem unteren Kugellagergehäuse 224 befestigt ist, einen Stift 236, welcher an dem Hebel 234 befestigt ist und an seiner Basis schwenkbar an der Ausleger-Plattform 168 befestigt ist, und ein Mittel zum Schwenken des Hebels in der Form von einem hydraulischen Zylinder 237, welcher zwischen der Oberseite von dem Stift 236 und der Ausleger-Plattform befestigt ist, um das untere Kugellagergehäuse 224 zu schwenken und somit den Ausleger 108 zu schwenken. Ein identischer Hebel und Stift, welche an der Basis-Plattform 168 befestigt sind (beide sind nicht gezeigt), sind an der gegenüberliegenden Seite von dem unteren Kugellagergehäuse 224 befestigt, wodurch ein fixierter Schwenkpunkt für die Anordnung bereitgestellt wird.

[0060] Um gleichförmige Schnitte 243 in das abzutragende Material auf eine Art und Weise, wie in Figur 4 gezeigt, zu erlangen, hat der Ausleger 108 eine Längsachse 242, wie in Figur 3 gezeigt, und wird der zweite Scheibenfräser 120 um eine Achse angetrieben, welche parallel zu der Ausleger-Längsachse 242 ist (oder dazu koaxial ist, wie in der dargestellten Ausführungsform), und wird der erste Scheibenfräser 116 um eine Achse 246 angetrieben, welche zu der AuslegerLängsachse 242 angewinkelt ist, und wobei der dritte Scheibenfräser 124 derart befestigt ist, so dass er um eine Achse 250 dreht, welche zu der Ausleger-Längsachse 242 angewinkelt ist und zu der ersten Scheibenfräser-Achse 246 angewinkelt ist. Die relativen Winkel von den Achsen von den Fräserscheiben sind ebenfalls anhand der Ausrichtung von den Fräserscheibenanordnungen, wie in Figur 5 gezeigt, offensichtlich.

[0061] Wenn eine Linie durch die drei Scheibenfräser gezogen wird, bestimmt sie eine Fräsachse

256, und ist diese Fräsachse 256 senkrecht zu der Ausleger-Längsachse 242, und sind die drei Scheibenfräser entlang der Fräsachse 256 beabstandet.

[0062] Die Fräsachse 256 ist von einer Linie versetzt, welche senkrecht zu der Sohle gezogen ist, so dass der erste oder unterste Scheibenfräser 116 der erste sein wird, welcher mit dem abzutragenden Mineral in Kontakt tritt, wenn der Ausleger von Figur 3 in einer Richtung im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Dies führt dazu, dass das von dem Scheibenfräser 116 entfernte Material auf den Bergbauboden fällt. Dann, wenn der zweiten Scheibenfräser 120 mit dem abzutragenden Mineral in Kontakt tritt, wird der Raum unterhalb des zweiten Scheibenfräsers 120 durch den ersten Scheibenfräser 116 geöffnet, so dass er ebenfalls einen Raum unterhalb davon für die entfernten Mineralien hat, damit sie auf den Bergbauboden fallen. Dies gilt ebenfalls für den dritten Scheibenfräser 120. Somit ist der führende Scheibenfräser 116 in der untersten Position, welches die Fräser-Lebensdauer unterstützt und sicherstellt, dass das geschnittene Produkt von nachfolgenden Scheibenfräsern nicht abermals durch die führenden Fräser erneut zerkleinert wird.

[0063] Ferner ist die Fräsebene von jedem Drehscheibenfräser in Relation zu dem nächsten angrenzenden Drehscheibenfräser entlang der Fräsachse 256 angewinkelt. Dies bewirkt, dass sich jeder Scheibenfräser dem abzutragenden Mineral bereits bei einem 10 Grad Winkel zum Angriff annähert, um die optimale Menge von entferntem Material zu erlangen.

[0064] Ferner sind die Scheibenfräser derart positioniert, so dass jeder Scheibenfräser gleiche Tiefen in das abzutragende Material schneidet. Dies verhindert Ungleichmäßigkeiten in dem abzutragenden Material, welches zu einer Hemmung der Bergbaumaschine 100 führen kann.

[0065] Die Bergbaumaschine 100 wird durch ein Vorschieben unter Verwendung der hydraulischen Zylinder 136 des Auslegers 108 zu dem abzutragenden Material um eine erste stufenförmige Distanz, ein Schwenken des Auslegers 108, um das Material zu schneiden und dann durch ein Vorschieben des Auslegers 108 zu dem abzutragenden Material um eine zweite stufenförmige Distanz betrieben, wobei die zweite stufenförmige Distanz gleich der ersten stufenförmigen Distanz ist. Daraus folgend wird ein Kontakt zwischen dem Fräskopf 127 und dem abzutragenden Mineral minimiert.

[0066] Bei der Fräsvorrichtung von der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass sie eine kosteneffizientere Felsfräsung bereitstellt, weil die Vorrichtung mit einem kleineren oder reduzierten Gewicht, verglichen mit dem Gewicht von bekannten Drehfräsmaschinen, aufgebaut werden kann. Es wird vorgesehen, dass die Fräsvorrichtung von der Erfindung, welche den Halteausleger enthält, derart hergestellt werden kann, dass sie ein Gesamtgewicht von etwa 30 Tonnen hat. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung das Potenzial dazu hat, bei wesentlich reduzierten Kosten, verglichen mit der bekannten Drehfräsmaschine, hergestellt und betrieben zu werden. Die Gewichtsreduktion rührt grundlegend von der verbesserten Felsfräsung her, welche aus der Kombination von der oszillierenden Bewegung mit dem unterschnittenen Drehfräser herrührt, wodurch ein reduzierter Fräsaufwand erfordert wird. Somit ist die Bergbaumaschine einer reduzierten Belastung unterworfen und erfordert daher wesentlich weniger Kraft, um die Felszerkleinerung wirksam zu erzielen.

[0067] Zusätzlich ist die Aufstoßbelastung, welche durch den Fräsprozess erzeugt wird, relativ gering, und bewirkt somit eine vernachlässigbare Beschädigung auf den angrenzend umgebenden Felsen, und reduziert somit die Wahrscheinlichkeit von herabfallenden Felsen, und reduziert die Lagergröße, welche für ausgehobene Oberflächen notwendig ist. Darüber hinaus kann die Vorrichtung aufgrund des Gesamtgewichtes von der Vorrichtung und der Größe der erzeugten Aufstoßbelastung auf einem Fahrzeug zum Bewegen in die ausgehobene Oberfläche befestigt werden.

[0068] Verschiedene weitere Merkmale und Vorteile von der Erfindung werden anhand der folgenden Ansprüche offensichtlich.

Claims

Patentansprüche

1. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- eine vordere Platte (128);

- einen Ausleger (108), der durch einen Schwenkmechanismus schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, so dass der Ausleger (108) um eine Achse schwenkbar ist;

- ein Konsolengewicht (127) von mehr als 453 kg, welches an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- ein erstes Fräswerkzeug (116), das an einem ersten Werkzeugkopf (10; 117) zum exzentrischen Antreiben des ersten Fräswerkzeugs (12; 116) befestigt ist, welcher erste Werkzeugkopf (10; 117) in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes (127) befestigt ist;

- ein zweites Fräswerkzeug (120), das an einem zweiten Werkzeugkopf (10; 121) zum exzentrischen Antreiben des zweiten Fräswerkzeugs (12; 120) befestigt ist, welcher zweite Werkzeugkopf (10; 121) in einer Ausnehmung des Konsolengewichtes (127) befestigt ist.

2. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- eine vordere Platte (128);

- einen Ausleger (108), der eine Auslegerlängsachse (242) und einen Auslegerendbereich (112) aufweist, wobei der Ausleger (108) schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekuppelt ist, so dass der Ausleger (108) durch einen Schwenkmechanismus um einen Haltezapfen (208) schwenkbar ist;

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- ein erstes Fräswerkzeug (116), das an dem Auslegerendbereich (112) durch einen ersten Werkzeugkopf (117) zum exzentrischen Antreiben des ersten Fräswerkzeugs (116) befestigt ist, welches erste Fräswerkzeug (116) um eine Achse (246) drehbar ist, die zu der Auslegerlängsachse (242) in einem Winkel steht;

- ein zweites Fräswerkzeug (120), das an dem Auslegerendbereich (112) von dem ersten Fräswerkzeug (116) beabstandet durch einen zweiten Werkzeugkopf (10, 121) zum exzentrischen Antreiben des zweiten Fräswerkzeugs (120) befestigt ist, wobei das zweite Fräswerkzeug (120) um eine Achse angetrieben ist, die zu der Auslegerlängsachse (242) parallel ist; und

- ein drittes Fräswerkzeug (124), das an dem Auslegerendbereich (112), von dem zweiten Fräswerkzeug (120) beabstandet durch einen dritten Werkzeugkopf (125) zum exzentrischen Antreiben des dritten Fräswerkzeugs (124) befestigt ist, wobei sich das dritte Fräswerkzeug (124) um eine Achse (250) drehbar ist, die zu der Auslegerlängsachse (242) und zu der ersten Scheibenfräserachse (246) in einem Winkel angeordnet ist.

3. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- einen Ausleger (108), der einen Auslegerendbereich (112) aufweist, wobei der Ausleger (108) schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, so dass der Ausleger (108) um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die rechtwinkelig zur Sohle (301) ist.

- einen Schwenkmechanismus, der den Ausleger (108) verschwenkt;

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- ein erstes Fräswerkzeug (116), das an dem Auslegerendbereich (112) durch einen ersten Werkzeugkopf (117) zum exzentrischen Antreiben des ersten Fräswerkzeugs (116) befestigt ist;

- ein zweites Fräswerkzeug (120), das an dem Auslegerendbereich (112) im Abstand von dem ersten Fräswerkzeug (116) durch einen zweiten Werkzeugkopf (121) zum exzentrischen Antreiben des zweiten Fräswerkzeugs (121) befestigt ist; und

- einen drittes Fräswerkzeug (124), das an dem Auslegerendbereich (112), im Abstand von dem zweiten Fräswerkzeug (120) durch einen dritten Werkzeugkopf (125) zum exzentrischen Antreiben des dritten Fräswerkzeugs (124) befestigt ist, wobei durch die drei Fräswerkzeuge (116, 120, 124) eine Fräsachse (256) definiert ist, die sich vom Mittelpunkt des ersten Fräswerkzeugs (116) durch den Mittelpunkt des zweiten Fräswerkzeugs (120) und durch den Mittelpunkt des dritten Fräswerkzeugs (124) erstreckt, wobei die Fräsachse rechtwinkelig zur Längsachse (242) des Auslegers (108) ist und um einen Abstand gegenüber der Schwenkachse versetzt ist.

4. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- eine vordere Platte (128);

- einen Ausleger (108), der einen Auslegerendbereich (112) aufweist, und der durch einen Schwenkmechanismus um einen Haltezapfen (208) schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist;

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- ein erstes Fräswerkzeug (116), das an dem Auslegerendbereich (112) befestigt ist;

- ein zweites Fräswerkzeug (1120), das an dem Auslegerendbereich (112) befestigt und von dem ersten Fräswerkzeug (116) im Abstand angeordnet ist; und

- ein drittes Fräswerkzeug (124), das an dem Auslegerendbereich (112) befestigt ist, von dem ersten Fräswerkzeug (116) und dem zweiten Fräswerkzeug (120) beabstandet ist, wobei die drei Fräswerkzeuge (116, 120, 124) gleiche Tiefen in das abzutragende Material fräsen.

5. Bergbaumaschine, enthaltend einen Fräsmechanismus, gekennzeichnet durch:

- einen Ausleger (108);

- einen erstes Fräswerkzeug (116), das an dem Auslegerendbereich (112) befestigt ist, so dass es frei um eine ersten Scheibenfräserachse drehbar ist;

- einen Betätigungsmechanismus;

- ein Konsolengewicht (127) von mehr als 453 kg, das an dem Ausleger (108) befestigt ist; und

- ein Sensor (42), der eine Änderung der Drehzahl des Fräswerkzeugs (116) bestimmt.

6. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- eine vordere Platte (128);

- einen Ausleger (108), der um einen Haltezapfen (208) schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist;

- mehrere Fräser, die an dem Ausleger (108) befestigt sind;

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- eine hintere Platte (140);

- Mindestens einen Hydraulikzylinder (160, 164), gekoppelt zwischen der vorderen Platte (128) und der hinteren Platte (140);

- Mindestens einen Bohrer (144) zum Verankern der hinteren Platte (140), wobei der mindestens eine Bohrer (144) an der hinteren Platte (140) befestigt ist und in die Sohle (301) eindringt.

7. Bergbaumaschine mit angetriebenen Scheibenfräsern, gekennzeichnet durch:

- einen Ausleger (108);

- eine Einrichtung zum Befestigen des Auslegers (108) schwenkbar von einer Seite zu einer anderen Seite der vorderen Platte (128);

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist;

wobei Einrichtung zum Befestigen des Auslegers (108) ein Schwenkmittel (204) für eine ver-

tikale Bewegung des Auslegers (108) von oben nach unten aufweist;

wobei das Schwenkmittel (204) enthält:

- einen Haltezapfen (208), wobei der Haltezapfen (208) einen oberen Zapfen (209) und einen unteren Zapfen (210) aufweist;

- ein oberes sphärisches Lagergehäuse (216), das den oberen Zapfen (209) aufnimmt;

- ein unteres sphärisches Lagergehäuse (224), das den unteren Zapfen (210) aufnimmt;

- ein oberes sphärisches Lager (211) zwischen dem oberen sphärischen Lagergehäuse (216) und dem Haltezapfen (208);

- ein unteres sphärisches Lager (213) zwischen dem unteren sphärischen Lagergehäuse (224) und dem Haltezapfen (208).

8. Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fräsebene von jedem Fräswerkzeug (116, 120, 124) in Bezug auf den jeweils angrenzenden Fräswerkzeug winkelig angeordnet ist.

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12. 13.

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Österreichischer AT 505 702 B1 2020-10-15

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (108) ein Auslegerendbereich (112) aufweist, dass das erste Fräswerkzeug (116) an dem Auslegerendbereich (112) befestigt ist, dass das zweite Fräswerkzeug (120) an dem Auslegerendbereich (112) und im Abstand vom ersten Fräswerkzeug (116) befestigt ist, wobei die beiden Fräswerkzeuge (116; 120) am Auslegerendbereich (112) so befestigt sind, dass die Fräswerkzeuge (116; 120) des abzubauenden Materials gleich weit vorstehen.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmechanismus den Ausleger (108) in eine erste Richtung antreibt, wobei die Fräswerkzeuge (116, 120, 124) in das abzubauende Material eingreifen und dass das erste Fräswerkzeug (116) unterhalb des zweiten Fräswerkzeugs (120) und/oder des dritten Fräswerkzeugs (124) in Bezug auf die Sohle (301) angeordnet ist und dass erste Fräswerkzeug (116) so angeordnet ist, dass es in das abzubauende Material eingreift, bevor das zweite und/oder das dritte Fräswerkzeug (120) in das abzubauende Material eingreifen, wenn der Ausleger (108) in der ersten Richtung bewegt wird.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltezapfen (208) des Schwenkmechanismus eine Schwenkachse definiert, die senkrecht in Bezug auf die Sohle (301) ist.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fräswerkzeug (116) um eine erste Achse (246) und das zweite Fräswerkzeug (120) um eine zweite Achse (242) drehbar sind und dass die zweite Achse (242) einen Winkel mit der ersten Achse (246) einschließt.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmechanismus einen Hydraulikzylinder (136) zum Verschwenken des Auslegers (108) aufweist, wobei der Hydraulikzylinder (136) ein erstes Ende besitzt, das mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, und der ein zweites Ende besitzt, das mit dem Schwenkarm (108) gekoppelt ist.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmechanismus einen elektrischen Schwenkantrieb aufweist, um den Ausleger (108) zu drehen.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fräswerkzeug (116; 120; 124) eine Frässcheibe aufweist, die eine Mehrzahl von Frässpitzen besitzt, die am Umfang der Frässcheibe angeordnet sind, wobei die Frässcheibe mit einem Rotor gekoppelt ist, der eine Mittelachse aufweist und drehbar mit einer Welle gekoppelt ist, die eine Drehachse aufweist, und dass die Drehachse der Welle seitlich gegenüber der Mittelachse des Rotors versetzt ist, so dass sich der Rotor und die Frässcheibe in einer exzentrischen Art bewegen.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des ersten Fräswerkzeugs (116), die Achse des zweiten Fräswerkzeugs (120) und die Achse des dritten Fräswerkzeugs (124) nicht koplanar sind.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungshülse (200) zwischen dem Konsolengewicht (127) und dem Ausleger (108) so angeordnet ist, dass die Dämpfungshülse (200) den Ausleger (108) gegenüber Schwingungen der Fräswerkzeug (116; 120; 124) isoliert.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Saugsystem vorgesehen ist, um abgetragenes Material von der Bergbauwand zu entfernen.

Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Schiene vorgesehen ist, die mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, wobei der Ausleger (108) gleitbar an der Schiene befestigt ist.

20. Bergbaumaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (108) entlang der Schiene gleitet, um den Ausleger (108) in einer Richtung parallel zu dem abzubauenden Material zu bewegen.

21. Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Arm eine vordere Platte (128 vorschiebt.

22. Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fräswerkzeug als Kernbohrer ausgebildet ist, der von einem Träger gehalten wird, wobei der Kernbohrer eine zylindrische Hülle aufweist, die einen Innenraum definiert, wobei die Hülle dazu ausgebildet ist in das Material der Sohle (301) so eingeführt zu werden, dass die Hülle einen Kern ungestörten Bodenmaterials in ihrem inneren umfasst.

23. Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen Motor zum Antreiben des hohlen Kernbohrers umfasst, sowie einen Hydraulikzylinder, der dazu ausgebildet ist, den Kernbohrer in die Sohle (301) zu treiben.

24. Bergbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwenkmechanismus einen Hebel umfasst, der an einem unteren sphärischen Lagergehäuse angebracht ist.

25. Verfahren zum Betreiben einer Bergbaumaschine, welche aufweist:

- eine vordere Platte (128);

- einen Ausleger (108), der schwenkbar mit der vorderen Platte (128) gekoppelt ist, um den Ausleger zu schwenken;

- einen Fräser, der an dem Ausleger (108) befestigt ist;

- ein Konsolengewicht (127), das an dem Ausleger (108) befestigt ist, um eine Stoßbelastung aufzunehmen die durch die Fräswerkzeug (12; 116, 120, 124) erzeugt wird, die in das abzutragende Material eingreifen, und;

- einen Schwenkmechanimus, um den Ausleger (108) zu schwenken.

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte enthält:

- Vorschieben des Auslegers (108) zu dem abzutragenden Material um eine erste Abbaustufe;

- Schwenken des Auslegers (108) in der ersten Richtung, um das Material abzufräsen;

- und danach Vorschieben des Auslegers (108) zum abzutragenden Material um eine zweite Abbaustufe, wobei die zweite Abbaustufe größer als die erste Abbaustufe ist.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen