[發明專利]通過銑削或鉆削加工材料的設備及其方法

在審

• 申請號: 201280047141.8
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN103987920A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 馬丁·米勒;羅蘭·安德雷格;盧卡斯·庫爾曼
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒環球礦業歐洲有限公司
• 主分類號: E21C25/10
• 分類號: E21C25/10;E21C27/24
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 雷明;吳鵬

技術領域

本發明一種用于通過銑削和/或鉆削來加工（機加工）材料的設備，尤其是用于移除巖石、混凝土、礦物或煤的設備，該設備具有刀具滾筒，該刀具滾筒安裝在滾筒承載件上以便能繞著滾筒軸線轉動，在該滾筒內安裝有其端部處承載從所述刀具滾筒伸出的加工刀具的多個刀具桿，所述刀具桿安裝成能被轉動驅動，可以使至少兩個刀具桿由共同的齒輪驅動器和共同的驅動元件驅動，所述齒輪驅動器具有抗轉動地安裝在所述刀具桿上的輸出驅動齒輪，所述驅動元件與所述輸出驅動齒輪相互作用，所述驅動元件和所述刀具滾筒能相對轉動、具有用于使所述滾筒承載件相對于待加工的材料移動的移動裝置并且具有控制裝置，利用該控制裝置所述刀具承載件與材料之間的相對移動的速度和所述刀具滾筒的轉動速度可以變化。本發明還涉及一種用于借助具有刀具滾筒的設備通過銑削和/或鉆削來加工材料、尤其是移除巖石、混凝土、礦物或煤的方法，所述刀具滾筒安裝在滾筒承載件上并繞著滾筒軸線轉動，在所述刀具滾筒中安裝有由共同的齒輪驅動器驅動而轉動的多個刀具桿，支承在所述刀具桿的端部處的機加工刀具自所述刀具滾筒伸出，所述刀具桿以第一轉動速度轉動且所述刀具滾筒以第二轉動速度轉動，所述刀具承載架借助于移動裝置相對于待加工的材料移動，所述刀具承載架與所述材料之間的相對運動的速度以及所述刀具滾筒和/或所述刀具桿的轉動速度借助控制裝置變化。

背景技術

例如從EP1841949B1和WO2008/025555A1已知用于執行前述方法的一般類型的設備。通過使用該一般類型的設備，可以以高銑削速率來移除難以機加工的諸如巖石的材料以及其它諸如鐵礦等的硬材料。根據所選的機器參數，諸如刀具滾筒的轉動速度、傳遞速率、待移除的材料和刀具所用的材料來表示設備的不同移除速率和不同壽命。運行期間的觀察已經表明，在一些運行狀態中，如果選擇其它參數則可以以較少的磨損實現較高的移除速率，同時存在臨界運行參數，在該臨界運行參數下會發生對設備和/或刀具的損壞。

發明內容

本發明的目的是以使得不出現或避免相應的臨界運行點和/或可以最佳的運行參數應用設備的方式改進設備，并且關于為了這個目的應當如何運行相應的設備的方法做出詳細說明。

為了實現該目的，本發明提出，該設備配設有用于測量設備的平移振動的至少一個測量傳感器和/或用于確定刀具滾筒的轉動振動的至少一個測量傳感器，該控制裝置包括至少一個振動分析模塊，借助于該振動分析模塊，在針對已確定的振動進行的振動分析中可以確定振動頻譜，該控制裝置還包括至少一個控制器模塊，借助于該控制器模塊，可以隨著由分析模塊確定的振動的變化來控制轉動速度和/或相對速度。由申請人完成的調查已表明，必須考慮相應刀具與待移除的材料之間的相互作用以及由設備的機械構造—尤其由轉動的刀具滾筒和加工刀具的運動的疊覆與疊覆在該轉動上的刀具桿的移動—引起的動力學。為了能夠基于這些因素確立適合的測量和控制概念，通過測量、在適合的振動分析中計算來記錄設備的自然平移振動和/或刀具滾筒的轉動振動，并且通過使用振動分析和振動頻譜，優選地藉由控制器模塊或藉由多個控制器模塊來推斷出針對轉動速度或相對速度的驅動參數。為此，振動分析模塊和控制器模塊可以尤其包括處于控制裝置內的軟件程序，利用該軟件程序優選實時地計算已建立并測量的頻率頻譜，然后藉由前述機器參數、具體地為轉動速度和/或相對速度來修正設備用于改進的運行性能。

根據一種可能的結構，所述設備可以具有刀具滾筒，該刀具滾筒具有驅動器，該驅動器與用于刀具桿的齒輪驅動器相分離，在控制裝置的這種構型中，轉動速率因此可以作為額外的控制參數借助于控制裝置變化。然而，所述設備還可以具有這樣的結構，即，刀具滾筒和刀具桿聯接并且具有共同的轉動裝置，因此刀具滾筒形成太陽輪而刀具桿形成關聯的行星輪。在設備具有刀具滾筒轉動速度與刀具桿轉動速度之間的固定轉動速度比率的情況下，這種頻率比形成專用于設備的固定變量，該變量不能在連續運行期間變化，但可在工廠中最優化地設定以用于接下來的運行性能。

振動分析模塊可以尤其利用FFT算法。替代地，振動分析模塊可以使用小波變換，例如由于可以始終藉由小波以相對地快速的變換來分析頻率和時間的適當圖像。

根據設備的有利改進，移動裝置可以包括樞轉臂，該樞轉臂的樞轉速度可作為控制參數變化。替代地，該移動裝置可以包括燈籠齒輪（針齒輪，lantern?gear）或齒條以及與該燈籠齒輪或齒條嚙合的至少一個齒輪，該齒輪的轉動速度可以變化以作為控制參數。

滾筒驅動器和/或齒輪驅動器優選地包括連續可控的驅動器。