DE19813698A1 - Bohrgestängemagazin - Google Patents
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Abstract
Um ein Bohrgestängemagazin und eine Horizontalbohrmaschine mit einem solchen Bohrgestängemagazin bereitzustellen, bei denen eine automatische und zuverlässige Handhabung und ein Zugriff auf beliebige der zu handhabenden Bohrgestänge gewährleistet ist, ist das Bohrgestängemagazin (10), das insbesondere für Horizontalbohrmaschinen (5) geeignet ist, mit einer Vielzahl von Werkzeugplätzen (12) zur Aufnahme von Werkzeugen (8) in einer im wesentlichen horizontalen Lage versehen, die jeweils durch mindestens einen längs eines Förderwegs bewegbaren Mitnehmer (14) gebildet sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Magazinierung
länglicher, im Querschnitt zumindest annähernd
kreisförmiger Werkzeuge und Werkstücke über ein
Bohrgestängemagazin, insbesondere für
Horizontalbohrmaschinen. Weiterhin betrifft die vorliegende
Erfindung eine Horizontalbohrmaschine in Kombination mit
einem solchen Bohrgestängemagazin.
Sowohl in der Tiefbohrtechnik als auch in der
Horizontalbohrtechnik zum grabenlosen Verlegen von
Rohrleitungen und Kabeln werden spezielle Bohrgeräte und
entsprechende Bohrverfahren eingesetzt. So werden gelenkte,
sich drehende Bohrgestänge durch das Erdreich gedrückt und
nach Erreichen des Ziels wieder drehend zurückgezogen.
Das hierbei verwendete Bohrgestänge besteht aus einzelnen
Bohrstangen, die an ihren Enden Gewinde aufweisen und an
diesen Gewinden miteinander verschraubt werden. Beim Bohren
wird das Bohrgestänge durch Aneinanderschrauben der
einzelnen Bohrstangen erzeugt. Beim Rückziehvorgang muß das
Gestänge wieder losgebrochen werden, d. h. die einzelnen
Bohrstangen müssen sukzessive voneinander losgeschraubt
werden.
Beim Verschrauben und Losschrauben müssen die Bohrstangen
zwischen Bohrantrieb und Ende des Bohrgestänges gehalten
werden. Ferner ist bis zu der Verwendung der einzelnen
Bohrstangen ihre Lagerung in der Nähe der Bohrmaschine
vorteilhaft.
Zur Lagerung der einzelnen Bohrstangen sind
Magaziniersysteme bekannt, bei denen eine sukzessive
Entnahme der Bohrstangen aus dem Magazin und ein
Positionieren auf einer Bohrlafette möglich sein sollte, so
daß ein Verschrauben des Bohrgestänges stattfinden kann.
Ferner sollte beim Auseinanderschrauben des Bohrgestänges
während des Rückziehvorgangs ein Aufnehmen der Stangen und
ein Zurückführen der Bohrstangen ins Magazin ermöglicht
werden.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Rohrmagazine
bekannt, die aus von oben befüllbaren Schächten oder
Durchlaufmagazinen bestehen, wobei in den Schächten oder
Durchlaufmagazinen die Rohre durch Schwerkraft geradlinig
nach unten fallen oder sich aufgrund der Schwerkraft
mäanderförmig nach unten bewegen.
Ein Beispiel für eine bekannte Vorrichtung zum Handhaben
von Bohrstangen ist in der WO 96/26349 beschrieben
(s. Fig. 13). Das bekannte Magazin besitzt drei vertikale
Schächte 110, 120, 130, in denen die Bohrstangen 100
auf genommen sind. Die Bohrstangen 100 werden dem Magazin in
einer Einfüllposition 140 zugeführt und ihm in einer
Entnahmeposition 142 entnommen. Entnahme und Zuführen der
Bohrstangen 100 wird durch einen Greifarm 144 vorgenommen,
der um eine erste Achse 146 schwenkbar und entlang einer
zweiten Achse 148 verschiebbar ist.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Magazinen
findet das Befüllen bzw. der Transport von der
Nachfüllposition zur Entnahmeposition durch Schwerkraft
statt. Bei derartigen Fallschächten und Durchlaufmagazinen
entstehen beim Fallvorgang erhebliche Geräusche. Ferner
besteht die Gefahr, daß die Rohre sich während des Fallens
schrägstellen, somit verkanten und steckenbleiben.
Schließlich läßt sich die Reihenfolge der zu verwendenden
Bohrstangen nur unzufriedenstellend steuern, da die
Reihenfolge der Verwendung der sich in einem Schacht
befindlichen Bohrstangen von der Reihenfolge des Befüllens
dieser Bohrstangen abhängt.
Unter Berücksichtigung des Standes der Technik ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bohrgestängemagazin
und eine Horizontalbohrmaschine mit einem solchen
Bohrgestängemagazin bereitzustellen, bei denen eine
automatische und zuverlässige Handhabung und ein Zugriff
auf beliebige der zu handhabenden Bohrgestänge
gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise durch
ein im Anspruch 1 beschriebenes Bohrgestängemagazin gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins sind in den Unteransprüchen
beschrieben. Ferner wird erfindungsgemäß eine
Horizontalbohrmaschine in Kombination mit einem in
Anspruch 1 und den Unteransprüchen definierten
Bohrgestängemagazin bereitgestellt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Magazin
bereit zustellen, bei dem die zu handhabenden Werkzeuge bzw.
Werkstücke geringfügig beabstandet zwangsgeführt werden.
So weist das Bohrgestängemagazin erfindungsgemäß eine
Vielzahl von Werkzeugplätzen zur Aufnahme von Werkzeugen
auf. Ein Werkzeugplatz ist der Raum, der für die Handhabung
eines zu magazinierenden Werkzeugs beziehungsweise
Werkstücks in der gesamten Erstreckung seiner Längsrichtung
benötigt wird. Die Längserstreckung der Werkzeugplätze
entspricht folglich der Längserstreckung der aufzunehmenden
Werkzeuge, wobei ein Werkzeugplatz jeweils ein Werkzeug
aufnimmt. Erfindungsgemäß sind benachbarte Werkzeugplätze
durch bewegbare Mitnehmer beabstandet. Der zwischen den
Mitnehmern erzeugte Abstand entspricht dabei im
wesentlichen der Quererstreckung der Werkzeuge. Durch die
Beabstandung werden diskrete Werkzeugplätze geschaffen, die
sich aufgrund der Bewegbarkeit der Mitnehmer derart steuern
lassen, daß eine sukzessive Entnahme der Bohrstangen aus
dem Magazin und ein gezielter Zugriff auf beliebige der
magazinierten Gegenstände ermöglicht ist. Ferner ist es
ermöglicht, daß die Aufnahme- und die Wiedereinfüllposition
der Bohrstangen identisch sein kann, so daß erfindungsgemäß
die Rüstzeit einer Bohrmaschine und der Platzbedarf des
Bohrgestängemagazins verringert ist. Ebenfalls lassen sich
beliebige Steuerungskriterien für die Reihenfolge der zu
verwendenden Bohrstangen anwenden, z. B.
First in/First out. Entsprechend lassen sich verschiedene
der Bohrstangen gezielt derart verwenden, daß ein
gleichmäßiger Verschleiß der Bohrstangen sichergestellt
ist. Ferner ist durch die Zwangsführung in diskreten
Werkzeugplätzen unterbunden, daß einzelne Bohrstangen
steckenbleiben und das Magazin blockieren. Des weiteren ist
auf vorteilhafte Weise die im Stand der Technik zu
beklagende Geräuschentwicklung eliminiert. Zugleich ist
durch die nur geringfügige Beabstandung einzelner
Bohrstangen eine kompakte Bauform des Bohrgestängemagazins
und eine hohe Packungsdichte der Bohrgestänge in dem
Magazin gewährleistet.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins ist es als Kettenmagazin mit
wenigstens einer um zumindest eine Magazinachse umlaufenden
Kette ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich durch eine
flexible Streckenführung der wenigstens einen umlaufenden
Kette die Packungsdichte und somit auch die Kapazität des
Magazins je nach Bedarf anpassen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Mitnehmer
lösbar mit der wenigstens einen Kette gekoppelt. Es wird
folglich ermöglicht, die Flexibilität des erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins noch besser auf unterschiedliche
Werkzeugdurchmesser anzupassen. Durch Entkoppeln der
Mitnehmer von der wenigstens einen Kette und anschließendes
Wiederankoppeln der Mitnehmer an einer anderen Stelle läßt
sich der Aufnahmeraum der diskreten Werkzeugplätze
verändern.
Um die Packungsdichte der Werkzeuge in dem
erfindungsgemäßen Bohrgestängemagazin weiter zu erhöhen,
ist erfindungsgemäß nach einer Weiterbildung vorgesehen,
daß die wenigstens eine Kette mäanderförmig eine Vielzahl
von Magazinachsen umläuft.
Der Platzbedarf innerhalb des erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins und bei der Beschickung der in dem
Bohrgestängemagazin aufgenommenen Werkzeuge zu einer
nachgeordneten Bohrlafette wird nach einer weiteren
Ausbildung der Erfindung dadurch gesenkt, daß die
Längserstreckung der Werkzeugplätze parallel zu der
zumindest einen Magazinachse ist.
Um die Zuverlässigkeit des Transports der Werkzeuge in dem
erfindungsgemäßen Bohrgestängemagazin weiter zu erhöhen und
um eine optimale Stabilität bei gleichzeitig einfachem
Antrieb zu gewährleisten, weist nach einer Weiterbildung
der Erfindung das Kettenmagazin zwei umlaufende Ketten auf,
von denen jede neben einem Endbereich der längserstreckten
Werkzeugplätze angeordnet ist. Bevorzugt sind die Ketten
stirnseitig unmittelbar neben den Werkzeugplätzen
angeordnet.
Um die Werkzeuge dem Bohrgestängemagazin entnehmen und ihm
zuführen zu können, weist das Bohrgestängemagazin
erfindungsgemäß zumindest eine Entnahmestelle auf. Diese
Entnahmestelle ist derart ausgestaltet, daß eine Entnahme
der Werkzeuge aus jedem Werkzeugplatz winklig, bevorzugt
rechtwinklig, zur Längserstreckung dieses Werkzeugplatzes
ermöglicht ist. Folglich wird eine Fügerichtung der
Werkzeuge mit dem nachgeschalteten Werkzeughalter einer
Bohrmaschine bereitgestellt, die die Fügezeit so gering wie
möglich hält, da aufgrund dieser Ausgestaltung die
zurückzulegende Wegstrecke gering ist.
Um eine schnelle Entnahme der Werkzeuge aus dem bzw. ein
schnelleres Befüllen der Werkzeuge in das
Bohrgestängemagazin sicherzustellen, wird erfindungsgemäß
die Entnahmestellung durch eine schlitzähnliche Öffnung
gebildet, deren Abmessungen im wesentlichen den Abmessungen
der Werkzeugplätze entsprechen. Zugleich wird durch die
Ausgestaltung in einer schlitzähnlichen Öffnung das
Eintreten von Fremdkörpern unterbunden, was durch eine
bevorzugte Anordnung der Öffnung an der Unterseite des
Bohrgestängemagazins noch verstärkt wird.
Um die Werkzeuge aus dem Bohrgestängemagazin
heraus zunehmen, bzw. sie wieder hineinzufüllen, ist
erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, daß das
Bohrgestängemagazin ferner zumindest ein Beschickungsmittel
zum Einlegen der Werkzeuge in die Werkzeugplätze und zur
Entnahme der Werkzeuge aus den Werkzeugplätzen aufweist.
Vorteilhafterweise ist jedes Beschickungsmittel
drehbeweglich um eine Drehachse gelagert, wobei die
Drehachse parallel zur Längserstreckung der Werkzeugplätze
angeordnet ist. Die Dreh- oder auch Schwenkbewegung in
Verbindung mit der Anordnung der Drehachse ermöglicht es,
die vorteilhaft kurze Wegstrecke aufgrund geringer bewegter
Massen schnell zurückzulegen, wobei die Festigkeit der
Beschickungsmittel hoch ist.
Das Ergreifen der Werkzeuge in dem erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazin wird gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung durch ein Aufnahmeelement zur formschlüssigen
Aufnahme der Werkzeuge gebildet.
Um eine stabile Halterung der Werkzeuge durch die
Beschickungsmittel bereitzustellen, sind zwei
Beschickungsmittel vorgesehen, von denen jedes in einem
Endbereich der längserstreckten Werkzeugplätze angeordnet
ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist erfindungsgemäß ferner
zumindest ein Greifer zur Entnahme und zum Einlegen der
Werkzeuge aus dem bzw. in das zumindest eine
Beschickungsmittel vorgesehen. Diese Weiterbildung
ermöglicht eine optimale Anbindung des Bohrgestängemagazins
an die in Förderrichtung der Werkzeuge nachgeordnete
Bohrmaschine.
Diese Greifer sind vorteilhafterweise drehbeweglich um eine
Schwenkachse gelagert, wobei diese Schwenkachse parallel
zur Längserstreckung der Werkzeugplätze angeordnet ist. Die
Förderrichtung der zu handhabenden Werkzeuge entspricht auf
diese Weise bei den Greifern der Förderrichtung bei der
unmittelbaren Entnahme der Werkzeuge aus dem bzw. beim
Einlegen der Werkzeuge in das Bohrgestängemagazin. Eine
Änderung der Bewegungsart wird vorteilhafterweise vermieden
und die Zeitspanne von der Entnahme eines Werkzeugs aus dem
Bohrgestängemagazin zum Beschicken der Bohrmaschine mit
diesem Werkzeug wird gering gehalten. Die Schwenkachse wird
gemäß einer bevorzugten Weiterbildung durch eine allen
Greifern gemeinsame Welle oder Achse gebildet.
Um die Zuverlässigkeit dieses Vorgangs so hoch wie möglich
zu gestalten, ist die vorliegende Erfindung
vorteilhafterweise derart weitergebildet, daß jeder Greifer
ein Greifelement umfaßt, mit dem die Werkzeuge
formschlüssig und/oder kraftschlüssig ergreifbar sind. Es
ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die Werkzeuge
ausschließlich formschlüssig, ausschließlich kraftschlüssig
oder in einer Kombination von form- und kraftschlüssig zu
ergreifen.
Die Übergabegenauigkeit an der Schnittstelle zwischen
Beschickungsmittel und Greifer wird erfindungsgemäß dadurch
erhöht, daß die Anzahl der Greifer der Anzahl der
Beschickungsmittel entspricht. Idealerweise sind die
Greifer hierbei in der Nähe der Beschickungsmittel
angeordnet.
Um einen symmetrischen Aufbau des erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins zu verwirklichen, was die
Übergabegenauigkeit weiter erhöht, sind gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung zwei Greifer vorgesehen, je
einer in einem Endbereich der längserstreckten
Werkzeugplätze.
Die wenigstens eine Kette ist zur Erleichterung der
Bedienung des erfindungsgemäßen Bohrgestängemagazins,
insbesondere beim Entnahmevorgang der Bohrstangen,
angetrieben. Vorteilhafterweise umfaßt der Antrieb einen
Motor in Kombination mit einem Schaltfreilauf und einer
Rutschnabe, wobei diese Bauteile auf die wenigstens eine
Kette wirken. Es ist jedoch ebenfalls möglich, einen
Hydraulik-, Pneumatik-, oder Elektromotor ggf. in
Verbindung mit einem Getriebe zu verwenden.
Die Führung der Werkzeuge in dem erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazin geschieht in Förderrichtung der
Werkzeuge durch das Magazin hindurch mit den Mitnehmern. In
den parallel zur Förderrichtung liegenden Ebenen wird der
Förderpfad der Werkzeuge in dem Bohrgestängemagazin durch
Führungswände begrenzt. Diese Ausgestaltung der Erfindung
gewährleistet eine sichere Führung bei einfachem Aufbau und
somit geringen Fertigungskosten.
Im folgenden wird zur weiteren Erläuterung und zum besseren
Verständnis der Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel näher
beschrieben und ausgeführt. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer
Horizontalbohrmaschine mit einem schematisch
dargestellten erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazin;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazins, wobei in der Figur
ebenfalls ein Beschickungsmittel und ein Greifer
dargestellt ist;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Seitenansicht;
Fig. 4 den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des
Bohrgestängemagazins als Kettenmagazin mit
Mitnehmern, wobei in der Figur ebenfalls eine
Bohrstange schematisch dargestellt ist;
Fig. 5 Einzelheiten des Bohrgestängemagazins in einer
schematischen Schnittansicht;
Fig. 6 Einzelheiten des Magazinantriebs in einer
Seitenansicht;
Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Vorderansicht;
Fig. 8 die Entnahmestelle des Bohrgestängemagazins,
wobei in der Figur ebenfalls schematisch ein
Beschickungsmittel dargestellt ist;
Fig. 9, 10 und 11 im Ablauf einen Entnahmevorgang einer
Bohrstange durch das Beschickungsmittel;
Fig. 12 einen in dem erfindungsgemäßen
Bohrgestängemagazin verwendeten Greifer; und
Fig. 13 eine aus dem Stand der Technik bekannte
Vorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt einen typischen Anwendungsfall eines
Bohrgestängemagazins 10 der vorliegenden Erfindung in
Verbindung mit einer Horizontalbohrmaschine 5. Das
Bohrgestängemagazin 10 ist an einer Bohrlafette 7 derart
befestigt, daß es in Längsrichtung der Bohrlafette
betrachtet seitlich von ihr, und in Querrichtung der
Bohrlafette betrachtet oberhalb von ihr angeordnet ist. Die
Entnahme der einzelnen Bohrstangen 8 findet, wie in der
Fig. 1 dargestellt, an der Seite des Bohrgestängemagazins
10 statt, die der Bohrlafette 7 unmittelbar benachbart ist.
Das Bohrgestängemagazin 10 ist, siehe Fig. 2, mit einem
Beschickungsmittel 50 und einem Greifer 60 versehen. Das
Beschickungsmittel 50 dient dazu, dem Bohrgestängemagazin
10 die Bohrstangen an der Entnahmestelle 30 zu entnehmen,
und die Bohrstangen an dieser Entnahmestelle 30 wieder in
das Bohrgestängemagazin 10 einzulegen. Der Greifer 60 ist
an derselben Seite des Bohrgestängemagazins 10 angeordnet,
wie das Beschickungsmittel 50. Das Bohrgestängemagazin 10
selbst ist in dem beschriebenen und dargestellten
Ausführungsbeispiel als Kettenmagazin ausgebildet. Die
Kettenführung, bzw. der Kettentrieb ist in einem Gehäuse 28
angeordnet und umfaßt in dem Ausführungsbeispiel vier feste
Magazinachsen 18 und eine bewegbare Magazinachse 20. Um die
verschiedenen Magazinachsen 18, 20 sind in der Fig. 2 nicht
dargestellte Kettenräder angeordnet. In der dargestellten
Ausführungsform dient die bewegbare Magazinachse 20
gleichzeitig als Antriebswelle für das Bohrgestängemagazin.
Die Beweglichkeit der Antriebswelle in dem dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiel gewährleistet, daß
die Ketten 16 (siehe auch Fig. 3) des Kettentriebs gespannt
werden können.
Die Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Seitenansicht,
wobei allerdings in der Fig. 3 die Greifer 60 in einer
anderen Position dargestellt sind als in der Fig. 2. Aus
der Fig. 3 geht insbesondere die Anordnung der
verschiedenen Bauteile des Kettenmagazins relativ zu den
Beschickungsmitteln 50 und den Greifern 60 hervor. Die
Beschickungsmittel 50 sind an der unteren Seite des
Bohrgestängemagazins 10 in dessen Endbereichen angeordnet.
Die Beabstandung der beiden dargestellten
Beschickungsmittel 50 entspricht dabei annähernd der Länge
der Bohrstangen 8. Ebenfalls noch in den Endbereichen
angeordnet sind zwei Greifer 60. Die beiden Greifer 60 sind
zu den Beschickungsmitteln 50 geringfügig nach innen
versetzt angeordnet, so daß eine Kollision der Greifer 60
mit den jeweilig benachbarten Beschickungsmitteln 50
vermieden wird. Der Antrieb der Greifer 60 und der
Beschickungsmittel 50 ist entkoppelt, wobei der Antrieb der
Beschickungsmittel 50 über den Fig. 9 bis 11 besser
entnehmbare Hydraulikzylinder 36, und der Antrieb der
Greifer 60 über eine gemeinsame Schwenkachse 62
stattfindet, die hier als angetriebene Welle ausgebildet
ist.
Die beiden Ketten 16 des Bohrgestängemagazins 10 verlaufen
in vertikalen Ebenen unmittelbar benachbart zu den
Stirnseiten der zu magazinierenden Bohrstangen 8. Die
Ketten 16 laufen über feste Magazinachsen 18 und eine
bewegbare Magazinachse 20, in diesem Fall die
Antriebswelle. Auf den Achsen 18, 20 sind Kettenräder
gelagert.
Ebenfalls in den Endbereichen des Bohrgestängemagazins 10
und von den Ketten 16 aus nach innen beabstandet sind
Blechführungen 24 eingesetzt. Diese Blechführungen 24 sind
fest mit dem Gehäuse 28 des Bohrgestängemagazins 10
verbunden und verlaufen parallel zu der Ebene der Ketten
16. Das Gehäuse 28 kann in einer offenen Rahmenstruktur
oder geschlossen ausgebildet sein.
Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Aufnahme der Bohrstangen 8 in
dem Kettenmagazin. Dargestellt sind außenseitig von einer
schematisch abgebildeten Bohrstange 8 zwei Ketten 16. An
den Ketten 16 sind über Befestigungsstifte 17 mehrere
Mitnehmer 14 in gleichmäßigen Abständen befestigt. Die
lichte Weite zwischen benachbarten Mitnehmern 14 entspricht
dabei dem Außendurchmesser der aufzunehmenden Bohrstange 8
maximalen Durchmessers, zuzüglich eines Spiels zum
leichteren Entnehmen und Wiedereinlegen der Bohrstangen 8
in die Mitnehmer 14. Die Mitnehmer 14 bilden bezüglich der
Bohrstangen 8 taschenförmige Aufnahmen, in denen die
Bohrstangen 8 weitgehend unabhängig von ihrem Durchmesser
sicher ruhen.
Obwohl es bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
nicht unbedingt notwendig ist, kann durch die Befestigung
der Mitnehmer 14 über Stifte 17 an den Ketten 16
gewährleistet werden, daß ggf. das Bohrgestängemagazin für
die Aufnahme von Bohrstangen 8 anderen Durchmessers
umgerüstet werden kann. Hierzu würden lediglich die Stifte
17 aus den Ketten gezogen, und die Mitnehmer 14
entsprechend versetzt.
Die Kettenglieder sind in den Gelenkbereichen zur Aufnahme
der Stifte 17 hohl ausgebildet. Die Beabstandung der Ketten
16 relativ zueinander entspricht im wesentlichen der Länge
der aufzunehmenden Bohrstangen 8, zuzüglich eines Spiels
zum leichteren Entnehmen der Bohrstangen 8 aus den
Mitnehmern 14 bzw. zum einfacheren Wiedereinlegen.
Die Vorderansicht der Fig. 5 vermittelt einen Eindruck des
Förderwegs der Bohrstangen 8 in dem Bohrgestängemagazin 10.
Die Bohrstangen 8 liegen auf den Mitnehmern 14 auf, die
Mitnehmer 14 wiederum sind auf oben beschriebene Weise mit
den Ketten 16 gekoppelt, von denen in der Fig. 5 nur eine
dargestellt ist. Die Kette 16 läuft über Kettenräder 22 um
die Magazinachsen 18, 20. Während des Förderns entlang des
Förderpfads werden die Bohrstangen 8 durch seitliche
Führungen 24, 26 geführt, wobei seitlich durch die äußere
Führungswand 24 und die innere Führungswand 26 und in bzw.
gegen Förderrichtung durch die Mitnehmer 14 auf der einen
Seite bzw. der anderen Seite einer Bohrstange 8 eine
Zwangsführung der Bohrstangen gewährleistet ist. Die
Bohrstangen 8 passieren auf ihrem Förderweg eine
Entnahmestelle 30. Die Entnahmestelle 30 ist, wie bereits
erwähnt, vorzugsweise an einer unteren Seite des
Bohrgestängemagazins 10 angeordnet, so daß verhindert wird,
daß Gegenstände unerwünscht in den Kettentrieb des
Bohrgestängemagazins 10 fallen. Des weiteren ist es
vorteilhaft, wie auch der Fig. 5 entnehmbar, die
Entnahmeöffnung 30 im Bereich eines Kettenrads 22
anzuordnen. Durch diese Anordnung im Bereich der
Bewegungsumkehr der Kette 16 wird gewährleistet, daß die
Mitnehmer 14 über ihre Kippbewegung einen leichteren
Zugriff auf die Bohrstangen 8 ermöglichen (siehe auch
Fig. 8).
Die Kette 16 verläuft in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel mäanderförmig von einer festen
Magazinachse 18 um die bewegbare Magazinachse 20 und wieder
zu einer festen Magazinachse 18 zurück. Diese
Streckenführung der Kette 16 ermöglicht eine hohe
Packungsdichte der Bohrstangen 8 in dem Bohrgestängemagazin
10, so daß eine gute Raumausnutzung des
Bohrgestängemagazins verwirklicht ist.
Die Fig. 6 und 7 stellen die konstruktive Lösung zum
schrittweise und wahlweise Betätigen des Antriebs des
Kettenmagazins dar. Der Seitenansicht der Fig. 6 ist
entnehmbar, wie die Antriebswelle 20 durch das Gehäuse 28
des Bohrgestängemagazins 10 hindurchgeführt ist.
Außenseitig des Bohrgestängemagazins 10 greift an der
Antriebswelle 20 ein Schaltfreilauf 34 an. Durch Betätigen
des Schaltfreilaufs über den dargestellten
Hydraulikzylinder 36 wird durch Verschwenken des
Schaltfreilaufs 34 die Welle 20 angetrieben oder durch die
Rutschnabe 38 in ihrer Ruhelage fixiert. Der Antrieb der
Welle 20 bewirkt ein Weiterfördern der Bohrstangen 8 in dem
Bohrgestängemagazin 10, das Fixieren der Welle 20 durch die
Rutschnabe 38 bewirkt durch die formschlüssige Verbindung
über die Kettenräder 22 und die Kette 16, daß die Mitnehmer
14, und somit auch die Bohrstangen 8, relativ zur
Entnahmeöffnung 30 unbeweglich sind. Auf diese Weise kann
der Entnahme- bzw. Wiedereinlegvorgang sicher durchgeführt
werden. Der Hydraulikzylinder 36 ruht auf einem Fuß 40,
wobei der Fuß an das Gehäuse 28 angeflanscht ist.
Der Entnahme- bzw. Wiedereinlegvorgang der Bohrstangen 8 in
das Bohrgestängemagazin 10 geht am besten aus den Fig. 8
bis 11 hervor, auf die im folgenden Bezug genommen wird. In
der Fig. 8 ist die Anordnung des Beschickungsmittels 50
relativ zur Entnahmeöffnung 30 des Bohrgestängemagazins 10
im verriegelten Zustand dargestellt. Das Beschickungsmittel
50 umfaßt einen Lagerbock 51 und eine Schwinge 52. Die
Schwinge 52 ist in dem Lagerbock 51 über eine Schwenkachse
53 gelagert.
Diese und andere Schwenkachsen der Erfindung können
ebenfalls als Drehachsen ausgebildet werden, ohne den Umfang
der Erfindung zu verlassen.
An ihrem der Entnahmeöffnung 30 zugewendeten Ende weist die
Schwinge 52 eine Einlegekante 55 auf. Diese Einlegekante 55
ist derart geformt, daß sie im verriegelten Zustand des
Beschickungsmittels 50 die Führung durch die äußere
Führungswand 24 im wesentlichen spaltfrei fortsetzt. Bewegt
sich die Kette 16 mit den über die Stifte 17 an ihr
befestigten Mitnehmern 14 und den zwischen den Mitnehmern
aufgenommenen Bohrstangen 8 in der Fig. 8 rechts nach
unten, wird im vertikalen Teil des Förderwegs die
Bohrstange 8 seitlich durch die äußere Führungswand 24
geführt. Bei Umlenkung der Kette 16 um das Kettenrad 22
kippen die Mitnehmer 14 relativ zur Umgebung. Die
Schwerkraft würde bewirken, daß die Bohrstangen 8 ab einem
gewissen Neigungswinkel der Grundfläche der Mitnehmer 14
aus den Werkzeugplätzen heraus fallen. Die Einlegekante 55
setzt jedoch im verriegelten Zustand der Beschickungsmittel
50 die Führung der äußeren Führungswand 24 fort, so daß die
Bohrstangen 8 nur dann aus den Werkzeugplätzen fallen
würden, wenn die Einlegekante 55 die Entnahmestelle 30
freigäbe.
Der Entnahmevorgang geht am einfachsten aus den Fig. 9,
10 und 11 wie folgt hervor. Sobald die Bohrstangen 8 die
Entnahmestelle 30 passieren, liegen sie an der Einlegekante
55 der Schwinge 52 an. Im Bereich der Einlegekante 55 ist
ein Haken 56 drehbeweglich um eine Schwenkachse 57
gelagert. Der Haken 56 ist zusätzlich mit einem Stift in
einer Gleitführung 58 der Schwinge 52 geführt. An dem Stift
greift gleichzeitig ein Hydraulikzylinder an, der zischen
dem Stift und dem Lagerbock 51 angeordnet ist. Der
Hydraulikzylinder ist in den Figuren schematisch durch eine
strichpunktierte Linie dargestellt. Die Schwinge 52 ist an
der Seite, die relativ zur Schwenkachse 53 dem
Hydraulikzylinder gegenüberliegt, über eine Feder 54 mit
dem Lagerbock 51 verbunden (Fig. 9). Eine erste Betätigung
des Hydraulikzylinders (Fig. 10) bewirkt, daß sich zunächst
der Haken 56 um seine Achse 57 dreht und sich der Stift des
Hakens 56 in der Gleitführung 58 der Schwinge von einem an
das andere Ende bewegt. Das hakenförmige Aufnahmeteil tritt
hervor und umgreift die auf der Einlegekante 55 der
Schwinge ruhende Bohrstange 8 formschlüssig. Die Schwinge
52 wird dabei von der Feder 54 in ihrer Stellung gehalten.
Bei weiterer Betätigung des Hydraulikzylinders (Fig. 11)
wirkt der in der Gleitführung 58 am unteren Ende
anschlagende Stift auf die Schwinge 52 und bewirkt, daß die
Schwinge 52 um ihre Schwenk- beziehungsweise Drehachse
kippt und dabei die Bohrstange 8 aus dem Magazin 10 zieht.
In der geschwenkten Stellung der Schwinge wird die
Bohrstange 8 zwischen dem hakenförmigen Aufnahmeteil des
Hakens 56 und einer weiteren Anlegekante gehalten. In
dieser Lage läßt sie sich ergreifen und aus dem
Beschickungsmittel 50 entfernen. In der verschwenkten
Stellung der Beschickungsmittel 50 ist der Antrieb der
Ketten verriegelt, so daß über die Entnahmeöffnung 30 keine
weiteren Bohrstangen 8 herausfallen können.
Fig. 12 stellt das Ergreifen der Bohrstangen durch die
Greifer 60 dar. Der Figur ist die Drehbeweglichkeit des
Greifers 60 entnehmbar. Im vorliegenden Fall ist der
Greifer 60 derart mit der Schwenkachse 62 gekoppelt, daß
sich bei Drehbetätigung der Schwenkachse 62 der Greifer 60
mitbewegt. An seinem der Schwenkachse 62 entfernten Ende
ist der Greifer 60 mit Greifelementen 64 versehen. Die
Greifelemente 64 sind wiederum im Endbereich des Greifers 60
schwenkbar gelagert und mit einem Betätigungsschieber 66
gekoppelt. Verschieben des Betätigungsschiebers 66 entlang
des Greifers 60 bewirkt Öffnen und Schließen der
Greifelemente 64. Die Betätigung des Betätigungsschiebers
66 kann hierbei vorteilhafterweise hydraulisch oder
pneumatisch erfolgen. Die Greifelemente 64 sind derart
ausgebildet, daß sie die Bohrstangen 8 form- und
kraftschlüssig aufnehmen können. Der Formschluß wird durch
eine muldenartige Ausbildung der Innenseite der
Greifelemente 64 verwirklicht, der Kraftschluß durch das
fortdauernde Betätigen der Betätigungsschieber 66 in
Schließrichtung, während die Bohrstange 8 gehalten wird.
Im folgenden wird die Betätigung des Bohrgestängemagazins
10 erläutert werden.
Ausgehend von der in der Fig. 5 dargestellten Lage wird zur
Entnahme der untersten Bohrstange 8 der Schaltfreilauf 34
(Fig. 6) und die Rutschnabe 38 über den Hydraulikzylinder
36 betätigt. Die Betätigung bewirkt, daß sich die
Antriebswelle 20 in der Fig. 5 gegen den Uhrzeigersinn
dreht und sich die zu entnehmende unterste Bohrstange 8
nach unten auf die Entnahmestelle 30 zu bewegt. Die
Entnahmestelle 30 ist zu diesem Zeitpunkt durch die
Einlegekante 55 des Beschickungsmittels 50 verschlossen (s.
Fig. 8). Sobald die zu entnehmende Bohrstange 8 die
Entnahmestelle erreicht hat - s. Fig. 8 -, wird der
Hydraulikzylinder des Beschickungsmittels 50 betätigt, so
daß zunächst der Haken 56 von der Einlegekante 55 der
Schwinge hervortritt (s. Fig. 10), woraufhin die Schwinge
52 um ihre Schwenkachse 53 in die in der Fig. 11
dargestellte Lage schwenkt. Zu diesem Zeitpunkt befindet
sich der Greifer 60 (s. Fig. 12) nicht in der vertikal nach
unten zeigenden Lage, so daß keine Kollision mit der
Bewegung der Beschickungsmittel 50 auftritt. Sobald die
Beschickungsmittel 50 die in der Fig. 11 dargestellte Lage
erreicht haben, schwenkt der Greifer 60 um die Schwenkachse 62
in die vertikal nach unten zeigende Lage, wobei die
Greifelemente 64 des Greifers 60 nach oben geschwenkt sind.
Danach werden die Betätigungsschieber 66 (Fig. 12) betätigt
und die Greifelemente 64 um die zu entnehmende Bohrstange 8
geschlossen. Hierauf wird der Greifer 60 um die
Schwenkachse 62 geschwenkt und zu der gewünschten Lage
verfahren, in der die Bohrstange 8 auf der Bohrlafette 7
mit dem Bohrgestänge verschraubt werden kann (nicht
dargestellt). Das Wiedereinlegen der Bohrstangen 8 in das
Magazin 10 findet entsprechend in umgekehrter Reihenfolge
statt.
Die Steuerung der beschriebenen und weiterer
Betätigungsschritte findet dabei vorteilhafterweise über
eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung statt.
Claims (21)
1. Bohrgestängemagazin (10), insbesondere für
Horizontalbohrmaschinen (5), mit
- - einer Vielzahl von Werkzeugplätzen (12) zur Aufnahme von Werkzeugen (8);
- - die Werkzeugplätze (12) sind jeweils durch mindestens einen längs eines Förderwegs bewegbaren Mitnehmer (14) gebildet.
2. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bohrgestängemagazin ein
Kettenmagazin mit wenigstens einer um zumindest eine
Magazinachse (18, 20) umlaufenden Kette (16) ist.
3. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (14) mit der
wenigstens einen Kette (16) gekoppelt sind.
4. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Kette (16) mäanderförmig eine Vielzahl
von Magazinachsen (18, 20) umläuft.
5. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugplätze (12) parallel zu der zumindest einen
Magazinachse (18, 20) ausgerichtet sind.
6. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kettenmagazin zwei umlaufende Ketten (16) aufweist,
von denen jede neben einem Endbereich der
Werkzeugplätze (12) angeordnet ist.
7. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bohrgestängemagazin zumindest eine Entnahmestelle
(30) aufweist, die eine winklige Entnahme der
Werkzeuge (8) aus jedem Werkzeugplatz (12) ermöglicht.
8. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entnahmestelle durch eine
schlitzähnliche Öffnung (30) gebildet ist, deren
Abmessungen im wesentlichen den Abmessungen der
Werkzeugplätze (12) entsprechen.
9. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
es ferner zumindest ein Beschickungsmittel (50) zum
Einlegen der Werkzeuge (8) in die Werkzeugplätze (12)
und zur Entnahme der Werkzeuge aus den Werkzeugplätzen
aufweist.
10. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Beschickungsmittel (50)
drehbeweglich um eine Drehachse (53) gelagert ist,
wobei die Drehachse parallel zur den Werkzeugplätzen
angeordnet ist.
11. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Beschickungsmittel (50) ein Aufnahmeelement (56) zur
formschlüssigen Aufnahme der Werkzeuge umfaßt.
12. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Beschickungsmittel (50) vorgesehen sind, von denen
jedes in einem Endbereich des Bohrgestängemagazins
angeordnet ist.
13. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ferner
zumindest ein Greifer (60) zur Entnahme der Werkzeuge
aus dem und zum Einlegen der Werkzeuge in das
zumindest einen Beschickungsmittel (50) vorgesehen
ist.
14. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Greifer (60) drehbeweglich
um eine Schwenkachse (62) gelagert ist, wobei die
Schwenkachse parallel zu den Werkzeugplätzen
angeordnet ist.
15. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Greifer (60) ein Greifelement (64) umfaßt, mit
dem die Werkzeuge formschlüssig und/oder
kraftschlüssig ergreifbar sind.
16. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl der Greifer (60) der Anzahl der
Beschickungsmittel (50) entspricht.
17. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Greifer (60) vorgesehen sind, von denen jeweils einer
in einem Endbereich des Bohrgestängemagazins
angeordnet ist.
18. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Werkzeugplätze durch Führungswände (24, 26)
begrenzt sind, wobei die Führungswände parallel zu den
Werkzeugplätzen liegen.
19. Bohrgestängemagazin nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
es ferner einen auf die wenigstens eine Kette (16)
wirkenden motorischen Antrieb (20, 22, 34, 38)
aufweist.
20. Bohrgestängemagazin nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb über einen
Schaltfreilauf (34) auf die wenigstens eine Kette
wirkt.
21. Horizontalbohrmaschine (5) in Kombination mit einem
Bohrgestängemagazin (10) nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche.
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