DE69200357T2 - Einheit aus Werkzeug und Werkzeugträger für Tunnelvortriebsmaschinen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine aus Werkzeug und Werkzeughalter bestehende Einheit, die zum Einsatz an Tunnel- und Stollenbohrmaschinen vorgesehen ist.
• Bei diesen Maschinen, die allgemein mit mehreren Abbauwerkzeugen ausgerüstet sind, werden die Werkzeughalter an dem Schneidelernent angeschweißt und jedes Werkzeug ist derartig in den Werkzeughalter montiert, daß es, wenn es abgenutzt ist, ausgebaut und ersetzt werden kann. Die Montage des Werkzeugs in den Werkzeughalter muß einen leichten und schnellen Austausch der Werkzeuge gewährleisten, um einen verlängerten Stillstand der Maschine zu vermeiden. Dies ist besonders wichtig bei einer Tunnelbohrmaschine mit Ortsbruststützung (durch Erd-, Luft- bzw. Flüssigkeitsdruck), bei der das den Werkzeugwechsel vornehmende Wartungspersonal in der Kammer hinter dem Schneidrad arbeiten muß, welche mit Druckluft unter Druck gesetzt wird, was anschließend die strenge Einhaltung von Dekompressionsvorgängen in der Zugangsschleuse zu dieser Kammer erfordert, deren Dauer von der Arbeitszeit sowie dem Druck, dem das Personal ausgesetzt wurde, abhängig ist.
• Die herkömmliche Lösung beruht darin, das Werkzeug mittels eines Bolzens im Werkzeughalter zu befestigen. Diese Lösung erfordert eine präzise Bearbeitung der zusammenwirkenden Flächen von Werkzeug und Werkzeughalter, um jegliches Spiel auszuschließen, das eine schnelle Beschädigung dieser Oberflächen hervorrufen und den Austausch nicht nur der Werkzeuge sondern auch der Werkzeughalter notwendig machen würde; sie ist demzufolge ziemlich aufwendig. Ferner ist nach einer Anwendungszeit, die der Standzeit der Werkzeuge entspricht, das Ausschrauben der Befestigungsbolzen nicht immer einfach.
• Die erfindungsgernäße von Werkzeug und Werkzeughalter gebildete Einheit wurde im Hinblick auf eine Verringerung der Fertigungskosten - durch Abschaffung jeglicher Bearbeitung - und einen schnellen und leichten Ein- bzw. Ausbau des Werkzeugs in den bzw. aus dem Werkzeughalter entwickelt.
• Die erfindungsgemäße Einheit ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Werkzeughalter mit einer Fußplatte zur Befestigung auf einem Schneidelement und mit mindestens einem rechtwinklig zu besagter Fußplatte angeordneten Flügel, einem T- förmigen Werkzeug mit einem Kopf, der mindestens ein keilförmiges Ohr, welches sich in eine in die angrenzende Kante des Flügels des Werkzeughalters eingearbeitete Aussparung ergänzender Form einfügt, sowie einen sich in dieselbe Richtung wie das Ohr erstreckenden Schaft umfaßt, und aus Mitteln zum Eindrücken des Ohres in die Aussparung und zum Blockieren des Werkzeugs auf der Fußplatte des Werkzeughalters besteht.
• Gemäß einer besonderen Ausführungsart umfaßt der Werkzeughalter zwei parallele im Abstand voneinander auf der Fußplatte angeordnete Flügel, wobei der Werkzeugkopf mit zwei keilförmigen Ohren versehen ist, die sich in zwei in die angrenzenden Kanten der Flügel des Werkzeughalters eingearbeitete Aussparungen ergänzender Form einfügen, und der Werkzeugschaftzwischen den beiden Flügeln zu liegen kommt.
• Vorteilhafterweise befindet sich die Rückseite der Aussparungen in der Ebene der Vorderseite der Fußplatte und die Hinterseite des Werkzeugs ist profiliert, damit sie, wenn das Werkzeug im Werkzeughalter blockiert wird, mit der Vorderseite der Fußplatte einer Mantellinie entlang in Berührung kommt, wobei zwischen der Hinterseite der Ohren und der Fußplatte ein geringes Spiel beibehalten bleibt.
• Diese Ausführungsart erlaubt eine spielfreie Blockierung des Werkzeugs im Werkzeughalter durch Anliegen der Vorderseite der Ohren an der Vorderseite der Aussparungen und einer Mantellinie des Werkzeugs an der Fußplatte, ohne daß eine präzise Bearbeitung dieser Flächen erforderlich wäre, und macht die Anwendung von mhgegossenen Teilen möglich.
• Um diese Blockierung zu sichern, muß nach der Montage des Werkzeugs in den Werkzeughalter ein Spiel verbleiben, und zwar einerseits zwischen dem Werkzeugkopf und der angrenzenden Kante der Flügel des Werkzeughalters und andererseits zwischen dem Boden der Aussparungen und dem angrenzenden Ende der Ohren. Die Ohren und die Aussparungen müssen also entsprechend dimensioniert werden.
• Die Mittel zum Eindrücken der Ohren in die Aussparungen und zum Blockieren des Werkzeugs auf der Fußplatte des Werkzeughalters bestehen vorteilhafterweise aus einem Querkeil, der in einem in das freie Schaftende eingearbeiteten Schlitz gelagert ist und zwischen der Wand dieses Schlitzes und der Kante der an dieses Schaftende angrenzenden Flügel eingeklemmt wird. Die Längsachse dieses Schlitzes verläuft vorzugsweise schräg zur Mantellinie der Hinterseite des Schaftes, und die Flügel sind mit einem Ansatz versehen, dessen Kante im Verhältnis zur Ebene der Vorderseite der Fußplatte eine dem Neigungswinkel der Schlitzachse im Verhältnis zur Mantellinie der hinteren Schaftseite gleiche Schläge aufweist, wobei die jeweilige Position dieser Kante und des Schlitzes und deren Neigung derart gewählt wird, daß der Keil, wenn er in den Schlitz eingeführt wird, auf den Werkzeugschaft eine Kraft ausübt, die eine Komponente parallel zur Ebene der Vorderseite der Fußplatte aufweist, die das Eindrücken der Ohren in die Aussparungen bewirkt, und eine Komponente quer zu dieser Ebene, die den Werkzeugschaft an die Fußplatte andrückt
• Ein in den Schlitz im Werkzeugschaft eingeklebtes Gummiteil erlaubt durch die Haftung an der Keilkante aufgrund der elastischen Verformungskräfte, denen es ausgesetzt ist, ein Abbremsen des Keils und verhindert sein ungewolltes Lösen, z. B. aufgrund von Schwingungen.
• Nachstehende Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die als nicht einschränkendes Beispiel eine Ausführungsforrn der Erfindung darstellen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Aufriß einer aus Werkzeug und Werkzeughalter bestehenden ertindungsgemäßen Einheit, die auf ein Tunnelbohrmaschinen-Schneidrad montiert ist;
• Fig. 2 eine Draufsicht dieser Einheit;
• Fig. 3 eine Rückansicht der Einheit; zur besseren Verdeutlichung ist das Schneidrad, an dem der Werkzeughalter angeschweißt ist, nicht dargestellt;
• Fig. 4 einen Aufriß des Werkzeugs;
• Fig. 5 einen Aufriß des Werkzeughalters; und
• Fig. 6 eine Draufsicht des Werkzeughalters.
• Auf diesen Zeichnungen tragen das Werkzeug bzw. der Werkzeughalter die Nummern 10 bzw. 12. Das auf Fig. 4 abgebildete Werkzeug ist T-förmig und besteht aus einem Kopf 14 und einem Schaft 16. Der Kopf 14 ist auf seiner unteren Seite hinten, d. h. an der der Schneidkante 18 gegenüberliegenden Seite, mit zwei keilförmigen Ohren 20 versehen, die beiderseitig des Schaftes angeordnet sind und sich in dieselbe Richtung wie letzterer erstrecken. In das freie Ende des Schaftes 16 ist ein Schlitz 22 eingearbeitet; die Längsachse dieses Schlitzes ist im Verhältnis zur Mantellinie der hinteren Seite des Schaftes geneigt.
• Der auf den Fig. 5 und 6 abgebildete Werkzeughalter 12 besteht aus einer Fußplatte 24 und zwei rechtwinklig zur Fußplatte angeordneten Flügeln 26, die parallel zueinander und voneinander entfernt angeordnet sind. Die Fußplatte ist für Befestigung mittels einer Schweißnaht 30 auf einem Aufnahmeelement, wie z. B. dem Schneidrad 28 einer Tunnelbohrmaschine vorgesehen. In einer der Kanten jeden Flügels, u. z. der Oberkante, wenn sich der Werkzeughalter in der auf den Zeichnungen abgebildeten Stellung befindet, ist eine Aussparung 32 vorgesehen, deren Form komplementär zur Form der Ohren 20 des Werkzeugs ist. Die Rückseite dieser Aussparungen befindet sich in der Ebene der Vorderseite der Fußplatte. Auf der gegenüberliegenden Kante umfaßt jeder Flügel einen Ansatz 34, dessen Hinterseite im Verhältnis zur Ebene der Vorderseite der Fußplatte geneigt ist, u. z. um einen Winkel der der Neigung der Längsachse des Schlitzes 22 im Verhältnis zur Mantellinie der Hinterseite des Werkzeugschaftes 16 entspricht. Der jeweils an die Rückseite des Ansatzes angrenzende Abschnitt 36 der Unterkante jeden Flügels ist im rechten Winkel zu dieser Seite angeordnet.
• Zum Einbau des Werkzeugs in den Werkzeughalterführt man den Schaft 16 zwischen die Flügel 26 ein und man drückt die Ohren 20 in die Aussparungen 32. Aufgrund der Form der Ohren und der Aussparungen verklemmt sich der Werkzeugkopf zwischen der Fußplatte und der Vorderseite der Aussparungen.
• Um dieses Verklemmen möglich zu machen, müssen die Ohren und die Aussparungen derart bemessen sein, daß unter Berücksichtugung der Fertigungstoleranzen die Ohren nicht auf dem Boden der Aussparungen zum Anschlag kommen und die Unterseite des Werkzeugkopfes nicht mit der Oberkante der Flügel des Werkzeughalters in Berührung kommt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Rückseite von Werkzeugschaft und -kopf derart abgerundet, daß sie mit der Fußplatte einer Mantellinie entlang in Berührung ist; statt abgerundet zu sein könnte diese Fläche auch aus einem Dieder mit vorsprlngender Kante bestehen. Ferner verbleibt zwischen der Fußplatte und den Ohren ein gerlnges Spiel. Diese Konstruktion erlaubt - selbst bei hohen Fertigungstoleranzen dieser Teile - einen spielfreien Einbau des Werkzeugs in den Werkzeughalter, sodaß es möglich wird, mhgegossene Teile ohne jegliche Bearbeitung anzuwenden.
• Zur Blockierung des Werkzeugs im Werkzeughalterwird ein Keil 38 benutzt, der mittels eines Hammers in den Schlitz 22 im Werkzeugschaft eingetrieben wird. Der Keil, welcher sich auf der Hinterseite des Ansatzes 34 und auf dem Abschnitt 36 der Unterkante der Flügel abstützt, übt auf das Werkzeug eine Kraft aus, die eine parallel zur Ebene der Fußplatte verlaufende Komponente aufweist, welche das Eindrücken der Ohren 20 in die Aussparungen 32 bewirkt, sowie eine rechtwinklig zu dieser Ebene wirkende Komponente, welche den Werkzeugschaft an die Fußplatte andrückt. Die vertikale Komponente sichert die spielfreie Befestigung des Werkzeugs im Werkzeughalter und die horizontale Komponente unterbindet aufgrund der Absteifung jegliches Drehen des Werkzeugs durch die während der Arbeit in Richtung des Pfeils F auf die Werkzeugschneide ausgeübten Beanspruchungen.
• Anstelle des Keils könnten andere Mittel zur Blockierung des Werkzeugs im Werkzeughalter benutzt werden (Nocke, Schraube, usw.), die sich auf den Flügeln des Werkzeughalters abstützen und auf den Werkzeugschaft eine wie oben beschrieben orientierte Beanspruchung ausüben.
• Ein am oberen Ende in den Schlitz 22 eingeklebtes Gummiband 40 erwirkt durch die Haftung an der Keilkante unter den elastischen Verformungsbeanspruchungen, denen es ausgesetzt ist, ein Abbremsen des Keils und unterbindet sein ungewolltes Lösen.
• Der Werkzeughalter kann aus Gußstahl hergestellt werden, der leicht und gemäß einem einfachen Verfahren auf dem Schneidrad angeschweißt werden kann. Das Werkzeug kann aus hochlegiertern Chrom-Mangan-Hartguß bestehen. Wie bereits gesagt. benötigen diese Teile keiner Art Bearbeitung.
• Die Form dieser Teile erlaubt einen schnellen Einbau. eine spielfreie Blockierung des Werkzeugs im Werkzeughalter dank des Anliegens in drei Punkten: Vorderseite der beiden Ohren und, hintere Mantellinie des Werkzeugs, eine schnelle und einfache Befestigung mittels eines Keils, wobei als einziges Werkzeug ein Hammer benötigt wird, und einen leichten Ausbau mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs (Hammer und Keiltreiber). Es ist ferner zu bemerken, daß der Ausbau nur einen geringen Eindringhub des Werkzeugs in den an der Vorderseite des Schneidrads anstehenden Boden erfordert. Zwecks Ausbau eines Werkzeugs an einer festgefahrenen Tunnelbohrmaschine muß nämlich eine ausreichende Menge Boden vor dem Werkzeug entfernt werden, um diesen Vorgang möglich zu machen. Durch Verringerung dieser Menge ermöglicht es die Erfindung, diesen Vorgang zu erleichtern und die benötigte Zeit weiterhin zu verkürzen.
• Wohlbemerkt ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, es können viele Änderungen durch die Anwendung gleichwertiger technischer Mittel vorgenommen werden. Es könnte insbesondere ein Werkzeughalter mit nur einem Flügel benutzt und der Werkzeugschaft geteilt werden, der dann den einen Flügel beiderseitig umgeben würde, dabei würde das Werkzeug mit nur einem keilförmigen Ohr versehen sein, das sich in die im Flügel vorgesehene Ausspärung einfügen würde, und die Werkzeugrückseite würde so ausgebildet sein, daß sie sich auf der Fußplatte zwei Mantellinien bzw. zwei beiderseitig des Flügels angeordneten Stützflächen entlang abstütze, um eine Dreipunktlagerung zu erzielen; die Blockierung des Werkzeugs im Werkzeughalter könnte dabei durch einen Keil wie bei der anhand der Abbildungen beschriebenen Ausführungsart erfolgen.

Claims (12)

1. Aus Werkzeug und Werkzeughalter bestehende Einheit für Tunnel- und Stollenvortriebsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (12) aus einer Fußplatte (24) besteht, die zur Befestigung auf einen Schneidelement (28) vorgesehen ist, und aus mindestens einem kraftschlüssig mit der Fußplatte (24) verbundenen und ungefähr rechtwinklig zu ihr angeordneten Flügel (26), daß das Werkzeug (10) T-förmig ist und einen Kopf (14) umfaßt, welcher mit mindestens einem keilförmigen Ohr (20) versehen ist, welches sich in eine in der Kapte des Flügels (26) des Werkzeughalters (12) vorgesehene Aussparung (32) ergänzender Form einfügt. sodaß durch Eindrücken des Ohres (20) in die Aussparung (32) die Rückseite des Werkzeugs an die Fußplatte (24) angedrückt wird, und einen Schaft (16), der sich in dieselbe Richtung wie das Ohr (20) erstreckt, und daß er ferner Mittel (38) umfaßt, die auf den Schaft (16) des Werkzeugs (10) einwirken und sich auf dem Flügel (26) des Werkzeughalters (12) abstützen, um das Ohr (20) in die Aussparung (32) hineinzudrücken und das Werkzeug (10) im Werkzeughalter (12) zu blockieren.

2. Einheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (12) zwei parallele von voneinander entfernt auf der Fußplatte (24) angeordnete Flügel (26) umfaßt, daß der Kopf (14) des Werkzeugs (10) mit zwei keilförmigen Ohren (20) versehen ist, die in zwei Aussparungen (32) ergänzender Form eingeführt werden. welche in der Kante der Flügel (26) des Werkzeughalters (12) angeordnet sind, und daß der Schaft (16) des Werkzeugs (10) zwischen diese beiden Flügel (26) eingefügt wird.

3. Einheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hinterseite der Ohren (20) und der Rückseite der Aussparungen (32) ein Spiel verbleibt, und daß die Hinterseite des Werkzeugs (10) profiliert ist, u. z. derart, daß seine Berührung mit der Fußplatte (24) linear verläuft, wenn das Werkzeug (10) im Werkzeughalter (12) blockiert ist.

4. Einheit gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hinterseite der Aussparungen (32) in der Ebene der Vorderseite der Fußplatte (24) befindet.

5. Einheit gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das die Ohren (20) unter dem Kopf (14) des Werkzeugs (10) angeordnet sind.

6. Einheit gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Blockierung des Werkzeugs (10) im Werkzeughalter (12) so ausgelegt sind, daß sie den Schaft (16) des Werkzeugs (10) an die Fußplatte (24) des Werkzeughalters (12) andrücken.

7. Einheit gemäß irgendeinem der vorheringen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (12) aus einem einzigen rohgegossenen Gußstück besteht.

8. Einheit gemäß irgendeinem der vorheringen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (10) aus einem einzigen rohgegossenen Gußstück besteht.

9. Einheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (10) aus hochlegierten Chrom-Mangan-Hartguß besteht.

10. Einheit gemäß irgendeinem der vorheringen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Blockierung des Werkzeugs (10) im Werkzeughalter (12) aus einem Keil (38) bestehen, der in einem in das freie Ende des Schaftes (16) des Werkzeugs (10) eingearbeiteten Schlitz (22) gelagert ist und zwischen der Wand dieses Schlitzes (22) und dem Rand des an dieses Ende des Schaftes (16) angrenzenden Flügels (26) eingeklemmt wird.

11. Einheit gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsache besagten Schlitzes (22) im Verhältnis zur Mantellinie der Rückseite des Werkzeugs (10) geneigt ist, und daß der Flügel (26) einen Ansatz (34) aufweist, dessen Rand im Verhältnis zur Ebene der Vorderseite der Fußplatte (24) um einen der Neigung der Achse des Schlitzes (22) im Verhältnis zur Mantellinie der Rückseite des Werkzeugs (10) entsprechenden Winkel geneigt ist, wobei die relative Position des Randes des Ansatzes (34) und des Schlitzes (22) und ihre Neigung derart sind, daß der Keil (38), wenn er in den Schlitz (22) eingetrieben wird, auf den Schaft (16) des Werkzeugs (10) eine Kraft ausübt, die eine parallel zur Ebene der Vorderseite der Fußplatte (24) verlaufende Komponente aufweist, die das Endrücken des Ohres (20) in die Aussparung (32) bewirkt, und eine quer zu dieser Seite verlaufende Komponente, die den Werkzeugschaft (16) an die Fußplatte (24) andrückt.

12. Einheit gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in besagtem Schlitz (22) ein Gummiteil (40) befestigt ist, welches zwischen der Wand des Schlitzes (22) und dem Keil (38) zusammengedrückt wird, wenn letzterer zwischen der Wand des Schlitzes (22) und dem Rand des Flügels (26) eingeklemmt wird.