DE3324334C2 - Öffnungsvorrichtung für eine Bohrstange einer Bohranlage mit verlängerbarer Bohrstange - Google Patents

Abstract

Die Öffnungsvorrichtung ist für eine Bohrstange einer Bohranlage mit verlängerbarer Bohrstange vorgesehen und hat einen an eine Bohrmaschine anzuschließenden Kuppelrahmen. Er weist eine Durchgangsöffnung für eine in eine Bohrspindel der Bohrmaschine zu schraubende Bohrstange sowie Greiforgane auf. Sie sind zwischen einer Verschlußlage, in der sie die Bohrstange mit dem Kuppelrahmen verbinden, und einer Löselage verschiebbar, in der sie die Bewegung der Bohrstange relativ zum Kuppelrahmen zulassen. Dieser ist an einen vorderen Deckel der Bohrmaschine drehbar, aber im wesentlichen axial unbeweglich relativ zur Bohrspindel anschließbar. Die Greiforgane verbinden in der Verschlußlage die Bohrstange axial unbeweglich mit dem Kuppelrahmen, der ein koaxial zur Durchgangsöffnung liegendes innenseitiges ringförmiges Lager aufweist, mit dem der Kuppelrahmen drehbar, aber axial unbeweglich an einem am vorderen Deckel der Bohrmaschine vorgesehenen zylindrischen Tragteil der Bohrmaschine gelagert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Öffnungsvorrichtung für

ίο eine Bohrstange einer Bohranlage mit verlängerbarer Bohrstange nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Bohren mit verlängerter Bohrstange werden zum Zusammenfügen und Abtrennen der einzelnen Bohrstangenteile besondere Öffnungsvorrichtungen verwendet die mit sogenannten Halterführungen zusammenwirken. Die Öffnungsvorrichtung hat die Aufgabe, die in die Bohrspindel geschraubte Bohrstange an der Bohrspindel undrehbar zu verschließen bzw. zu halten, wenn das der Bohrspindel gegenüberliegende Ende der Bohrstange aus der von der Halterführung festgehaltenen nächsten Bohrstange mittels einer Drehbewegung der Bohrspindel gelöst und von der Bohrstange abgekuppelt werden muß, oder wenn das der Bohrspindel zugewandte Ende der Bohrstange mittels einer Drehbewegung der Bohrspindel von ihr abgeschraubt oder an sie angeschraubt werden muß.

Aus der US-PS 38 51 714 ist eine öffnungsvorrichtung bekannt, bei der in einer axialen Bohrung, die an dem der Bohrmaschine zugewandten Ende der Bohrspindel vorgesehen ist, ein Kolben montiert ist, aus dem ein Kuppelzapfen in Richtung auf das freie, vordere Ende der Bohrspindel ragt. Die Außenfläche des Kuppelzapfens weist Iängs-verlaufende Nuten auf und gleitet in einer in der Bohrung der Bohrspindel fest montierten Steuerhülse, deren Innenfläche entsprechende Nuten aufweist. Der Kolben läßt sich mittels eines Druckmediums gegen Federkraft derart verschieben, daß der Kuppelzapfen in der Steuerhülse zwischen einer vorgeschobenen Verschlußlage und einer zurückgezogenen Löselage gleitet. Das vordere Ende der Bohrspindel weist ein Gewinde für das Aufschrauben der Bohrstange auf, deren Ende mit einer axialen Bohrung versehen ist, deren Innenfläche den Nuten des Kuppelzapfens ähnliche Nuten aufweist. Wenn die Bohrstange gegenüber der Bohrspindel drehfest angeordnet werden soll, wird der Kuppelzapfen in seine Verschlußlage verschoben, in der seine Nuten mit den Nuten der Bohrstange in Eingriff sind. Damit die Bohrstange relativ zur Bohrspindel drehen kann, wird der Kuppelzapfen in seine Löselage zurückgeschoben.

Bei dieser bekannten Ausführung wird davon ausgegangen, eine Verdrehung zwischen Bohrstange und Bohrspindel dadurch zu verhindern, daß die Bohrstange drehfest an ein Kuppelstück angeschlossen wird, das seinerseits drehfest an der Bohrspindel befestigt ist. Eine derartige öffnungsvorrichtung weist jedoch einige erhebliche Nachteile auf. Der Kuppelzapfen mit Kolben und Feder muß ständig mit der Bohrspindel umlaufen, was energieaufwendig ist. Im Ende der Bohrstange müssen Nuten für den Kuppelzapfen vorgesehen werden, wozu ein erheblicher Herstellungsaufwand notwendig ist. Der Kuppelzapfen läßt sich darüber hinaus nicht zuverlässig in seine Verschlußlage verschieben, weil die Nuten der Bohrstange genau gegenüber den Nuten des Kuppelzapfens ausgerichtet sein müssen. Dies setzt eine exakte Drehlage der Bohrstange in bezug auf die Bohrspindel voraus. Beim Arbeiten mit der Bohrmaschine anfallender Schmutz kann außerdem die Verschließ-

funktion des Kuppelzapfens beeinträchtigen. Schließlich wird die Spülung erschwert, weil dtr Kuppelzapfen die zentrale Bohrung in der Bohrstange blockiert Eine solche Öffnungsvorrichtung ist aych nicht für eine Schlagbohrmaschine geeignet

Aus der GB-PS 13 02 109 ist eine Öffnungsvorrichtung bekannt, die einen zylindrischen Kuppelt ahmen aufweist der eine Durchgangsöffnung für die Bohrstange aufweist und der an einer mit der Bohrspindel umlaufenden ringförmigen Achse starr befestigt ist Der Kuppelrahmen weist drei mit gleichen Abständen um die Durchgangsöffr.ung am Rahmen verteilt angeordnete Exzenterräder auf, die relativ zum Kuppelrahmen um Achszapfen frei drehbar sind, die parallel zur Achse der Durchgangsöffnung liegen. Die Exzenterräder ragen in einer Verschlußlage, in der sie die Bohrstange am Drehen gegenüber dem Kuppelrahmen und der Bohrspindel hindern, in die Durchgangsöffnung. Das Drehen der Exzenterräder zwischen der Verschlußlage und einer Löselagc· erfolgt durch eine auf die Exzenterräder wirkende Trägheitskraft, wenn der Kupplungsrahmen zusammen mit der Bohrspindel gedreht wird. Die Exzenterräder weisen nach außen ragende Nocken auf, die in der Verschlußlage in Umfangsrichtung der Bohrstange gegen deren Außenseite gedrückt werden und ein Drehen der Bohrstange relativ zum Kuppelrahmen und somit relativ zur Bohrspindel verhindern.

Auch bei dieser Öffnungsvorrichtung wird davon ausgegangen, daß die Bohrspindel und die Bohrstange dadurch drehfest miteinander verbunden werden können, daß die Bohrstange drehfest an ein Kuppelstück angeschlossen wird, daß seinerseits drehfest mit der Bohrspindel verbunden ist. Wie schon oben dargelegt, muß bei einer solchen Öffnungsvorrichtung der Kuppelrahmen mit den Exzenterrädern ständig zusammen mit der Bohrspindel gedreht werden. Beim Arbeiten anfallender Schmutz, Verschleiß der Exzenterräder und größere Kompliziertheit des Steuerungssystems beeinträchtigen die Verschließsicherheit der nach dem Massenträgheitsgrundsatz arbeitenden Exzenterräder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine öffnungsvorrichtung zu schaffen, die nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitet und die erwähnten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Markmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Öffnungsvorrichtung wird von der Überlegung ausgegangen, daß die Bohrstange und die Bohrspindel miteinander verschraubt sind und ein Drehen der Bohrstange gegenüber der Bohrspindel somit immer auch eine axiale Bewegung der Bohrstange relativ zur Bohrspindel voraussetzt. Die Erfindung macht sich diesen Umstand zunutze: die Bohrstange und die Bohrspindel werden erfindungsgemäß dadurch drehfest miteinander verbunden, daß die axiale Bewegung der Bohrstange gegenüber der Bohrspindel verhindert wird. Daher braucht der Kuppelrahmen der Öffnungsvorrichtung nicht drehfest in bezug auf die Bohrspindel, das heißt ständig mit ihr drehend, montiert zu werden, sondern er kann so angecrdnet werden, daß er trotz der Rotation der Bohrspindel unbeweglich bleibt, wenn die öffnungsvorrichtung ihre Löselage einnimmt. Die Öffnungsvorrichtung braucht daher nicht unnötig gedreht zu werden. Da die Greiforgane so angeordnet sind, daß sie die Bohrstange axial unbeweglich mit dem Kuppelrahmen verbinden, ist es möglich, die Greiforgane in einfacher Weise kraftbetätigt auszubilden, wodurch sie zwangläufig und sicher verstellt werden können.

Die Greiforgane können an sich bekannte Exzenterräder sein, die drehbar am Kuppelrahmen gelagert und in Eingriff mit Verschiebeteilen sind, mit denen die Exzenterräder zwischen der Verschlußlage und der Löselage gedreht werden können. Dabei ir. vorzuziehen, daß die Achsen der Exzenterräder senkrecht zu einer Ebene bzw. zu Ebenen liegen, welche die Drehachse des Kuppelrahmens enthält bzw. enthalten. Die Lage der Achsen der Exzenterräder senkrecht zur Drehachse des Kuppelrahmens gestattet eine Konstruktion mit kleineren Außenabmessungen, als wenn die Achsen parallel zur Drehachse liegen. Der Umfang der Exzenterräder kann je nach der Querschnittsform der Bohrstange ausgebildet werden, wodurch das Haftvermögen, die Verschleißfestigkeit und die Betriebssicherheit der Exzenterräder erhöht werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den

Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 in Seitenansicht und in schematischer Darstellung eine mit einer erfindungsgemäßen Öffnungsvorrichtung ausgerüstete Bohranlage, deren Bohrstange in zwei verschiedenen Löselagen dargestellt ist,

F i g. 3 in vergrößerter Darstellung und teilweise im

Axialschnitt eine vorteilhafte Ausführungsform der Öffnungsvorrichtung,

F i g. 4 die Öffnungsvorrichtung in Vorderansicht.
F i g. 5 in Seitenansicht einen für die öffnungsvorrichtung vorgesehenen vorderen Deckel der Bohrmaschine,

F i g. 6 die Öffnungsvorrichtung und den vorderen Deckel der Bohrmaschine in zusammengesetzter Lage und in Verschlußlage der Greiforgane.

Die Bohranlage 6 hat eine auf einem Schlitten 2 montierte Bohrmaschine 1, die mittels des Schlittens längs einer Führung 3 verschiebbar ist (F i g. 1 und 2). Ein vorderer Deckel 4 der Bohrmaschine 1 trägt eine erfindungsgemäße Öffnungsvorrichtung 5. Die Bohranlage 6 weist hintereinander angeordnete und zusammengeschraubte Bohrstangen 6a, 6b auf, von denen die Bohrstange 6a in eine rotierende Bohrspindel 7 der Bohrmaschine 1 geschraubt ist. Am entgegengesetzten Ende der Führung 3 ist eine Halterführung 8 für die Bohrstange vorgesehen.

Die öffnungsvorrichtung 5 hat einen zylindrischen Kuppelrahmen 9 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 10 und einem zur Achse A dieser Öffnung koaxialen Lagergehäuse 11 für ein Gleitlager 12 (F i g. 3). Am Kuppelrahmen 9 sind an diametral einander gegenüberliegenden Seiten der Durchgangsöffnung 10 zwei Exzenterräder 13 auf Achszapfen 14 drehbar gelagert, die senkrecht zu einer die Achse A des Kuppelrahmens 9 enthaltenden Ebene liegen.

Im Kuppelrahmen 9 sind im Bereich außerhalb der Exzenterräder 13 zur Achse A parallele Bohrungen 15 vorgesehen, in denen Schubstangen 16 gleitbar gelagert sind. Am einen Ende weisen die Schubstangen 16 Zahnstangen 17 auf, die mit an den Exzenterrüdern 13 vorgesehenen Verzahnungen 18 in Eingriff sind. Das andere Ende der Schubstangen 16 ist an einem Stützring 19

b5 befestigt, der an einem zum Kuppclrahmen 9 koaxialen Verschiebering 20 drehbar gelagert ist. Der untere Teil des Verschieberinges 20 weist einen Schieber 21 auf, der längs Führungen 22 am Schlitten 2 gleiten kann. Der

Schieber 21 ist an einer Kolbenstange 24 eines am Schlitten vorgesehenen Hydraulikzylinders 23 befestigt.

F i g. 5 zeigt den an sich bekannten vorderen Deckel 4 der Bohrmaschine i (Flansch des Spülgehäuses), der aber an die öffnungsvorrichtung angepaßt ist. Er weist einen zylindrischen Tragteil 25 auf, in dessen zentrale Durchgangsöffnung 26 die Bohrspindel 7 der Bohrmaschine 1 ragt, wenn der Deckel 4 fest am Rahmen der Bohrmaschine 1 montiert ist. Die Außenseite des Tragteils 25 bildet eine Lagerfläche 27, die so dimensioniert ist, daß auf ihr das Gleitlager 12 der öffnungsvorrichtung 5 liegt, wenn der Kuppelrahmen 9 auf den Deckel geschoben wird.

Am freien Ende des Tragteiles 25 ist mit Bolzen 28 ein ringförmiger Halteflansch 29 befestigt, der gegen die Stirnseite des Gleitlagers 12 gedrückt wird und ein axiales Gleiten des Kuppelrahmens 9 auf dem Tragteil 25 verhindert.

Der Kuppelrahmen 9 der öffnungsvorrichtung 5 ist drehbar, aber axial unbeweglich auf dem vorderen Dekkel 4 der Bohrmaschine t montiert und wird von ihm getragen. Die Bohrstange 6a erstreckt sich durch den Kuppelrahmen 9 und ist an die Bohrspindel 7 angeschraubt. Sie ist in bekannter Weise axial unbeweglich gegenüber dem vorderen Deckel 4, ausgenommen das bei einer Schlagbohrmaschine erforderliche kleine axiale Spiel, jedoch mittels eines (nicht dargestellten) Drehantriebes rotierend antreibbar. Der Deckel 4 ist am Rahmen der Bohrmaschine 1 befestigt, der axial unbeweglich und drehfest am Schlitten 2 befestigt ist.

Wenn der Schieber 21 mittels der Kolbenstange 24 in Richtung auf den Hydraulikzylinder 23 verschoben wird, zieht der Schieber über den Verschiebering 20 den Stützring 19 vom Kuppelrahmen 9. Die Schubstangen 16 gleiter, dabei in ihren Bohrungen 15, wobei ihre Zahnstangen 17 die Exzenterräder 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in die in F i g. 6 dargestellte Verriegelungs- bzw. Verschlußlage drehen. In dieser Lage ragen sie in die Durchgangsöffnung 10 des Kuppelrahmens 9 und ergreifen die dort angeordnete Bohrstange 6a, die dadurch axial unbeweglich und drehfest am Kuppelrahmen verklemmt bzw. verkeilt wird. Diese Verkeilung zwischen den Exzenterrädern 13 und der Bohrstange 6a wird noch verstärkt, wenn auf die Bohrstange eine axial nach außen gerichtete Kraft wirkt, welche die Bohrstange aus dem Kuppelrahmen 9 zu ziehen versucht.

Wenn die Bohrspindel 7 in einer Richtung gedreht wird, in der die Bohrstange aus der Bohrspindel geschraubt wird, dann wird ein Lösen dadurch verhindert, daß das Gleitlager i2 des KuppelrährnciiS 9 gegen den Halteflansch 29 des vorderen Deckels 4 drückt und eine Axialbewegung des Kuppelrahmens 9 gegenüber dem Deckel 4 und somit auch gegenüber der Bohrspindel verhindert. Dadurch ist die Bohrstange drehfest an die Bohrspindel angeschlossen. Dieser Verschluß wird dazu benutzt die Bohrstange 6a aus der Bohrstange 6ö herauszuschrauben, die ihrerseits mit Hilfe der Halterführung 8 drehfest gehalten wird (F i g. 1).

Wenn die Bohrstange 6a in die Bohrspindel 7 gedreht oder aus ihr herausgedreht werden soll, wird die Bohrstange mittels der Halterführung 8 gegen Drehen gesichert Die Exzenterräder 13 der öffnungsvorrichtung 5 werden in der Lösestellung gehalten. Der Kuppelrahmen 9 bleibt stationär und undrehbar, indem die Bohrspindel rotiert (F i g. 2\ Die Situation ist dieselbe während des Bohrens, wobei die Halterführung lediglich die Bohrstange 6a führt

Die Zeichnungen und die Beschreibung dienen nur zur Veranschaulichung der Erfindung. Die Vorrichtung kann sich in ihren Einzelheiten im Rahmen der Patentansprüche erheblich vom dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel unterscheiden. Statt der verzahnten Schubstangen können Hebel-, Ketten- und Keilmechanismen und dergleichen oder Zahnriemen, sich beim Zusammendrücken ausdehnende Stücke und dergleichen verwendet werden. Anstelle der Exzenterräder können auch Greiforgane anderer Art eingesetzt werden, zum Beispiel Keile, Backen oder dergleichen. Anstelle des ringförmigen Gleitlagers kann ein anderes geeignetes Lager vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. öffnungsvorrichtung für eine Bohrstange einer Bohranlage mit verlängerbarer Bohrstange, mit einem an eine Bohrmaschine der Bohranlage anzuschließenden Kuppelrahmen, der eine Durchgangsöffnung für eine in eine Bohrspindel der Bohrmaschine zu schraubende Bohrstange aufweist, und mit am Kuppeirahmen angeordneten Greiforganen, die zwischen einer Verschlußlage, in der sie in die Durchgangsöffnung des Kuppelrahmens ragen und die Bohrstange mit dem Kuppelrahmen verbinden, und einer Löselage verstellbar sind, in der die Greiforgane eine Bewegung der Bohrstange relativ zum Kappelrahmen zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kuppelrahmen (9) drehbar und im wesentlichen axial unbeweglich relativ zur Bohrspindel (7) an die Bohrmaschine (1) anschließbar ist, und daß die Greiforgane (13) in der Verschlußlage die Bohrstange (6a) axial unbeweglich mit dem Kuppelrahmen verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kuppelrahmen (9) ein koaxial zur Durchgangsöffnung (10) liegendes innenseitiges ringförmiges Lager (12) aufweist, mit dem der Kuppelrahmen drehbar und axial unbeweglich an einem vorderen Deckel (4) der Bohrmaschine (1) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiforgane (13) Exzenterräder sind, die am Kuppelrahmen (9) drehbar gelagert und in Eingriff mit Verschiebeteilen (16) sind, mit denen die Exzenterräder zwischen der Verschlußlage und der Löselage drehbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (14) der Exzenterräder (13) senkrecht zu einer Ebene bzw. zu Ebenen liegen, welche die Drehachse (A) des Kuppelrahmens (9) enthält bzw. enthalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeteile (16) Zahnstangen (17) aufweisen, die am Kuppelrahmen (9) in Richtung der Drehachse (A) des Rahmens gleitbar sind, daß die Zahnstangen mit einem Antrieb (23,24) zur Axialbewegung verbunden sind, und daß die Exzenterräder (13) Verzahnungen (18) aufweisen, die in Eingriff mit den Zahnstangen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (17) an einem zur Drehachse (A) des Kuppelrahmens (9) senkrecht liegenden Stützring (19) befestigt sind, der an einem relativ zum Kuppelrahmen axial beweglichen Verschiebering (20) drehbar gelagert ist, der an einem Schlitten (2) drehfest und axial beweglich montiert ist, und daß der Antrieb (23, 24) am Schlitten befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Kuppelrahmen (9) zwei Exzenterräder (13) an diametral einander gegenüberliegenden Seiten der Durchgangsöffnung (10) gelagert sind.

8. Vorderer Deckel der Bohrmaschine für die öffnungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Deckel (4) einen zylindrischen Tragteil (25) aufweist, dessen Außenmantel eine Lagerfläche (27) für das ringförmige Lager (12) des Kuppelrahmens (9) bildet, und daß der Tragteil einen ringförmigen Halteflansch (29) aufweist, gegen den das Lager des Kuppelrahmens zur Sicherung gegen Axialverschieben axial drückbar ist