DISPOSITIVO PARA LA MECANIZACIÓN DE FRESADO DE ROCA Y OTROS MATERIALES, ASÍ COMO PROCEDIMIENTO PARA EL FRESADO DE ROCA O SIMILARS EMPLENADO EL DISPOSITIVO.

Dispositivo para la mecanización de fresado de, especialmente,

roca y otros materiales, que comprende un tambor portahusillos (13) montado en un portatambor (11) con posibilidad de girar alrededor de un eje (34) del tambor, en el cual están montados varios husillos portaherramientas (22) en posiciones excéntricas con respecto al eje (34) del tambor y en forma accionable a rotación alrededor de los ejes (68) de los husillos, y éstos llevan herramientas de mecanización (41) en los extremos de los mismos que sobresalen del tambor portahusillos (13), siendo accionables al menos dos de los husillos portaherramientas (22) por un accionamiento de engranaje común (24, 25) que presenta ruedas dentadas accionadas (24) fijamente dispuestas en los husillos portaherramientas (22 y un elemento de accionamiento común (25) que coopera con las ruedas dentadas accionadas (24), pudiendo girar el elemento de accionamiento (25) y el tambor portahusillos (13) uno con relación a otro, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) de husillos portaherramientas (22) consecutivos en la dirección periférica del tambor portahusillos (13) están dispuestas de manera que quedan desfasadas entre ellas

Dispositivo para la mecanización de fresado de roca y otros materiales, así como procedimiento para el fresado de roca o similares empleando el dispositivo.

La invención concierne a un dispositivo para la mecanización de fresado de, especialmente, roca u otros materiales, que comprende un tambor portahusillos montado en un portatambor con posibilidad de giro alrededor de un eje del tambor, en el cual están montados varios husillos portaherramientas excéntricamente al eje del tabor con posibilidad de accionamiento para rotación alrededor de ejes de husillos y estos husillos llevan herramienta de mecanización en sus extremos sobresalientes del tambor portahusillos. La invención se dirige también a un procedimiento para el fresado de roca o similares empleando un dispositivo de esta clase.

Para la mecanización de fresado de roca u otros materiales duros, como, por ejemplo, productos de extracción en la minería subterránea o a cielo abierto, componentes de asfalto u hormigón en la construcción de carreteras o de edificios o similares, se conoce un gran número de sistemas de fresado que consiste casi siempre en tambores o discos accionados a rotación en cuyo perímetro están dispuestas con distribución uniforme las herramientas de fresado, tales como, por ejemplo, trépanos de mango redondo. Cuando con un tambor de esta clase provisto de herramientas de fresado en su perímetro se extrae roca o carbón en la minería subterránea, por ejemplo con ayuda de una cargadora rozadora de rodillo, y el rodillo o tambor rozador corta o fresa en corte completo el material a extraer, se acoplan al mismo tiempo, por ejemplo, las mitades de todas las herramientas de mecanización dispuestos en el perímetro del tambor. Cada herramienta de mecanización está acoplada con el material a mecanizar durante el corte completo a lo largo de una media vuelta, es decir 180º, lo que tiene la consecuencia de que precisamente en materiales más duros las puntas de metal duro de las herramientas se calientan a muy altas temperaturas y se desgastan rápidamente.

Un inconveniente adicional en las máquinas conocidas consiste en que la presión de apriete completa con la que se aplica el tambor contra la roca se distribuye sobre un gran número de herramientas individuales, de modo que para trépano individual que se encuentra en uso está disponible tan solo una fuerza de apriete relativamente pequeña. Cuando, por ejemplo, el apriete total del tambor contra la roca asciende a aproximadamente 2000 N y en un corte completo se encuentran en uso siempre aproximadamente 20 herramientas individuales, están disponibles para cada herramienta individual durante la operación de corte tan solo 100 N de fuerza de apriete. Asimismo, con los dispositivos conocidos, en los que las herramientas están dispuestas fijamente en el perímetro de un rodillo o tambor, es también difícil entrar axialmente en el material a mecanizar, lo que puede atribuirse a que existe la velocidad de corte óptima en el diámetro exterior de los rodillos y esta velocidad de corte se reduce cada vez más en dirección al eje de giro del tambor o del rodillo y se hace tan pequeña en las proximidades del eje de giro que allí es prácticamente es imposible un corte. Por tanto, aun cuando el tambor esté provisto de herramientas en su lado frontal, éstas, al introducir axialmente el tambor, no pueden arrancar razonablemente la roca que esté delante de su lado frontal.

Se conoce por el documento DE 34 45 492 C2, que está previsto como estado de la técnica más próximo, un cabezal perforador para perforar en roca que presenta un portaherramientas con herramientas perforadoras que está apoyado sobre un árbol central que está acoplado con un varillaje de perforación que discurre entre el agujero perforado y la cabeza perforadora. Las herramientas perforadoras dispuestas en el portaherramientas pueden ser accionadas a rotación a través de un engranaje planetario.

El problema de la invención consiste en crear un dispositivo para la mecanización de fresado de roca u otros materiales de la clase citada al principio, que esté en condiciones de mecanizar también materiales muy duros con una alta potencia de fresado, reduciéndose las fuerzas de apriete ejercidas por el tambor portahusillos y prolongándose las vidas útiles de las herramientas en comparación con herramientas convencionalmente accionadas. El dispositivo según la invención deberá tener especialmente una alta seguridad de funcionamiento, deberá ser para ello de construcción compacta y deberá ofrecer la posibilidad de alojar herramientas de mecanización de clases diferentes, como, por ejemplo, rodillos de fresado, hojas de sierra, herramientas de destalonado o similares con pesos y tamaños cualesquiera.

Este problema se resuelve con la invención por medio de las características indicadas en las reivindicaciones independientes. Como quiera que al menos dos de los husillos portaherramientas son accionables por un accionamiento de engranaje común que presenta ruedas dentadas accionadas fijamente dispuestas en los husillos portaherramientas y un elemento de accionamiento común, especialmente una rueda dentada de accionamiento o bien una cadena de accionamiento, una correa dentada de accionamiento o similar, cuyo elemento de accionamiento coopera con las ruedas dentadas accionadas, siendo giratorios el elemento de accionamiento y el tambor portahusillos uno con relación a otro, se crea un disposición especialmente compacta de un dispositivo en el que los al menos dos husillos portaherramientas con las herramientas situadas en ellos son accionados en sincronismo por fuera del eje central del tambor portahusillos. Las herramientas de mecanización dispuestas en los husillos portaherramientas pueden ajustarse entonces fácilmente de modo que incluso en un corte completo con un acoplamiento de 180º se encuentren acopladas al mismo tiempo cada vez tan solo una herramienta de mecanización o tan solo unas pocas herramientas de mecanización, con lo que la presión de apriete total disponible del tambor portahusillos puede ser aprovechada cada vez por una herramienta o unas pocas herramientas, es decir que la herramienta individual que justamente se encuentra acoplada con la roca posee una fuerza de desprendimiento muy alta.

Es posible que el tambor portahusillos presente un accionamiento de giro que esté desacoplado del accionamiento de engranaje. Por tanto, en esta forma de realización el tambor portahusillos es hecho girar por un accionamiento de giro y los husillos portaherramientas experimentan su accionamiento con independencia de la velocidad de rotación del tambor portahusillos. En esta ejecución es incluso imaginable que, al entrar axialmente el dispositivo en la roca, se pare completamente en cualquier caso el tambor portahusillos durante un breve tiempo y únicamente por rotación de los husillos portaherramientas se taladre un trecho más en la roca y solamente entonces se ponga en marcha el accionamiento para el tambor portahusillos.

Sin embargo, ha demostrado ser especialmente ventajoso que el tambor portahusillos y al menos una parte de los husillos portaherramientas tengan un accionamiento de giro común, de modo que por una rotación del tambor portahusillos se pongan en rotación automáticamente también los husillos portaherramientas solicitados conjuntamente por el accionamiento de giro común.

En este contexto, es ventajoso en el aspecto constructivo que el elemento de accionamiento formado por una rueda dentada de accionamiento esté dispuesto solidariamente en rotación con relación al portatambor, estando especialmente conectado fijamente al portatambor. Las ruedas dentadas accionadas dispuestas fijamente en los husillos portaherramientas engranan entonces con la rueda dentada de accionamiento dispuesta solidariamente en rotación en el portatambor, con lo que se ponen en rotación los husillos portaherramientas cuando el tambor portahusillos en el que están alojados los husillos portaherramientas es hecho girar por el accionamiento de giro. Con un engranaje planetario de esta clase se pueden transmitir, empleando una clase de construcción especialmente compacta, fuerzas y pares de giro muy altos.

Preferiblemente, los husillos portaherramientas están alojados en manguitos de apoyo en forma giratorio por medio de cojinetes y están convenientemente sellados por medio de retenes de árbol. En esta disposición es muy especialmente ventajoso que los manguitos de apoyo con los husillos portaherramientas montados en ellos en forma giratoria estén insertados e inmovilizados a manera de cartuchos recambiables en cámaras de tambor previstas en el tambor portahusillos....

1. Dispositivo para la mecanización de fresado de, especialmente, roca y otros materiales, que comprende un tambor portahusillos (13) montado en un portatambor (11) con posibilidad de girar alrededor de un eje (34) del tambor, en el cual están montados varios husillos portaherramientas (22) en posiciones excéntricas con respecto al eje (34) del tambor y en forma accionable a rotación alrededor de los ejes (68) de los husillos, y éstos llevan herramientas de mecanización (41) en los extremos de los mismos que sobresalen del tambor portahusillos (13), siendo accionables al menos dos de los husillos portaherramientas (22) por un accionamiento de engranaje común (24, 25) que presenta ruedas dentadas accionadas (24) fijamente dispuestas en los husillos portaherramientas (22 y un elemento de accionamiento común (25) que coopera con las ruedas dentadas accionadas (24), pudiendo girar el elemento de accionamiento (25) y el tambor portahusillos (13) uno con relación a otro, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) de husillos portaherramientas (22) consecutivos en la dirección periférica del tambor portahusillos (13) están dispuestas de manera que quedan desfasadas entre ellas.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) presenta un accionamiento de giro que está desacoplado del accionamiento de engranaje (24, 25).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) y al menos una parte de los husillos portaherramientas (22) tienen un accionamiento de giro común.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de accionamiento (25) consiste en una rueda dentada de accionamiento.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de accionamiento (25) consiste sustancialmente en una cadena de accionamiento, una correa dentada de accionamiento o similares.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la rueda dentada de accionamiento (25) está dispuesta de manera solidaria en rotación con relación al portatambor (11).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la rueda dentada de accionamiento (25) está fijamente conectada al portatambor (11).

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los husillos portaherramientas (22) están alojados en manguitos de apoyo (21) en forma giratoria por medio de cojinetes y en forma sellada por medio de retenes de árbol.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los manguitos de apoyo (21) con los husillos portaherramientas (22) montados de forma giratoria en ellos están insertos e inmovilizados a manera de cartuchos recambiables en cámaras de tambor (20) previstas en el tambor portahusillos (13).

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque todos los husillos portaherramientas (22) son accionables a través de la rueda dentada de accionamiento común (25) del accionamiento de engranaje.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque un primer grupo (69) de husillos portaherramientas (22) es accionable a través de una primera rueda dentada de accionamiento común (25a) y un segundo grupo (70) de husillos portaherramientas (22) es accionable a través de una segunda rueda dentada de accionamiento común (25b).

12.- Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque las relaciones de multiplicación entre los husillos portaherramientas (22) del primer grupo (69) y la primera rueda dentada de accionamiento (25a) y entre los husillos portaherramientas del segundo grupo (70) y la segunda rueda dentada de accionamiento (25b) y/o las direcciones de giro de los husillos portaherramientas de los grupos primero y segundo son diferentes.

13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque los husillos portaherramientas (22) del primer grupo (69) y del segundo grupo (70) están dispuestos en el tambor portahusillos (13) a una distancia radial diferente del eje (34) de dicho tambor.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los husillos portaherramientas (22) están dispuestos en el tambor portahusillos (13) con una distribución uniforme a lo largo del perímetro de éste.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la herramienta o herramientas de mecanización (41A) dispuestas en un husillo portaherramientas (22) están ubicadas en forma angularmente decalada con relación a la disposición de la herramienta/herramientas de mecanización (41H, 41B) de un husillo portaherramientas (22) situado delante o detrás en la dirección periférica del tambor.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la posición relativa entre las herramientas de mecanización (41) y sus respectivos husillos portaherramientas (22) es la misma.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) están dispuestas de forma regulable en los husillos portaherramientas (22).

18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) presentan una o varias herramientas individuales (43) en cada husillo portaherramientas (22).

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado porque las herramientas individuales (43) consisten sustancialmente en trépanos de mango redondo, trépanos planos y/o especialmente trépanos de rodillo biselados cónicamente en un lado.

20. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) sobresalen radialmente del perímetro exterior (46) del tambor portahusillos (13) con a lo sumo un 50% de sus superficies de mecanización periféricas (44).

21. Dispositivo según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque a lo sumo la mitad de todos los trépanos de mecanización (41) de un husillo portaherramientas (22) sobresalen radialmente al mismo tiempo desde el perímetro exterior (46) del tambor portahusillos (13).

22. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque los husillos portaherramientas (22) están dispuestos en el tambor portahusillos (13) sobre varios círculos primitivos concéntricos (19a, b).

23. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) está provisto de una abertura de retirada de polvo dispuesto preferiblemente en posición centrada.

24. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado por al menos un equipo de riego para las herramientas de mecanización.

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado porque el equipo de riego está dispuesto en el tambor portahusillos (13) o en el portatambor (11).

26. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) de uno o varios de los husillos portaherramientas (22) consisten sustancialmente en un portatrépanos (42; 65) y varios trépanos de mango redondo, trépanos planos y/o trépanos de rodillo dispuestos en ellos, habiéndose elegido la disposición preferiblemente de modo que las herramientas trepanadoras (43) dispuestas en el portatrépanos mecanicen la roca u otro respectivo material mecanizado cortándolos por detrás en una o varias capas.

27. Dispositivo según la reivindicación 26, caracterizado porque varios trépanos o cuchillas de rodillo (66) están montados de forma giratoria en un soporte común (65) que está sujeto mediante bridas al husillo portaherramientas correspondiente (22), y porque los trépanos o cuchillas de rodillo (66) montados en un soporte común están acoplados para giro a la manera de un engranaje.

28. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) de uno o varios de los husillos portaherramientas (22) consisten sustancialmente en rodillos de fresado.

29. Dispositivo según la reivindicación 28, caracterizado porque los rodillos de fresado son cilíndricos o se estrechan o ensanchan cónicamente hacia la roca mecanizada (49) o similares.

30. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el elemento de accionamiento (25) consiste en una rueda de accionamiento exteriormente dentada.

31. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el elemento de accionamiento consiste en un anillo de accionamiento internamente dentado (62).

32. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) presenta un taladro de alojamiento (35) que discurre coaxialmente al eje (34) del tambor y que está destinado a un árbol de accionamiento (36) que está montado de forma giratoria en el taladro de alojamiento y acoplado con el elemento de accionamiento (25) para los husillos portaherramientas (22).

33. Dispositivo según la reivindicación 32, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) presenta una carcasa cerrada (31) con un cuerpo base de tambor (38) aproximadamente de forma de cubeta y una tapa (30) de la carcasa, estando alojado el elemento de accionamiento (25), especialmente la rueda dentada de accionamiento, en el interior del cuerpo base (38) del tambor y estando dicho elemento conectado al árbol de accionamiento (36) y cubierto por la tapa (30) de la carcasa.

34. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizado porque el accionamiento de engranaje (24, 25) para los husillos portaherramientas (22) está dispuesto encapsulado en el tambor portahusillos (13).

35. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 34, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) están montadas de forma flotante con sus respectivos husillos portaherramientas (22) en el tambor portahusillos (13).

36. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 35, caracterizado porque el tambor portahusillos (13), además de disponer de husillos portaherramientas (22) con herramientas de mecanización (41) distribuidos a lo largo de su perímetro, está provisto de una fresa hueca (78) que está colocada en el interior del círculo primitivo (19) descrito por los husillos portaherramientas (22) y que está dispuesta preferiblemente con una pequeña excentricidad (e) con respecto al eje (34) del tambor.

37. Dispositivo según la reivindicación 36, caracterizado porque la fresa hueca (78) es accionable o está accionada.

38. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, caracterizado porque las herramientas de mecanización (41) con sus respectivos husillos portaherramientas (22) están montados en el tambor portahusillos (13) por medio de un apoyo de dos puntos.

39. Dispositivo según la reivindicación 38, caracterizado porque el apoyo de dos puntos comprende un apoyo fijo-suelto.

40. Dispositivo según la reivindicación 38, caracterizado porque el apoyo de dos puntos es un apoyo adosado especialmente en disposición tórica.

41. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 38 a 40, caracterizado porque el tambor portahusillos (13) presenta una brida de apoyo (18) aproximadamente a manera de placa en las proximidades del portatambor (11) para recibir los primeros apoyos de los husillos portaherramientas (22) y un muñón de soporte (72) que sobresale concéntricamente con respecto al eje (34) del tambor y en el que está dispuesto al menos un elemento de sostén (73) para recibir los segundos apoyos (74) de las herramientas de mecanización.

42. Dispositivo según la reivindicación 41, caracterizado porque el elemento de sostén (73) o el muñón de soporte (72) presenta un muñón de apoyo (86) dispuesto concéntricamente con respecto al eje (34) del tambor portahusillos y destinado a proporcionar un apuntalamiento adicional de dicho tambor portahusillos (13).

43. Dispositivo según la reivindicación 41 ó 42, caracterizado porque el elemento de sostén (73) consiste en una brida de tapa (75) que está dispuesta en el lado frontal del muñón de soporte (72) y que está provista de alojamientos de apoyos (76) para los segundos apoyos (74).

44. Dispositivo según la reivindicación 41 ó 42, caracterizado porque están previstos al menos dos elementos de sostén (73a, b) que están dispuestos a distancias diferentes (S, s) de la brida de apoyo y que reciben cada uno de ellos los segundos apoyos (74) de husillos portaherramientas diferentes (22).

45. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 44, caracterizado porque el elemento de accionamiento (25) está conectado al portatambor (11) a través de un embrague de sobrecarga (57).

46. Dispositivo según la reivindicación 45, caracterizado porque el embrague de sobrecarga (57) está cargado por muelle y porque la carga del muelle sobre el embrague es ajustable.

47. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 46, caracterizado porque el tambor portahusillos (13), en su lado posterior alejado de las herramientas de mecanización (41), está provisto de una caperuza de cubierta desmontable (30) sellada con respecto al porta- tambor (11) por medio de un retén de árbol (32).

48. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 47, caracterizado porque los ejes (68) de los husillos portaherramientas están dispuestos inclinados con relación al eje (34) del tambor.

49. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 48, caracterizado porque cada herramienta de mecanización (41) presenta varias herramientas individuales (43) distribuidas uniformemente a lo largo del perímetro de la herramientas de mecanización y está montada en los husillos portaherramientas correspondientes mediante el empleo de un embrague de encastre, estando adaptado el número de las posibles posiciones de encastre del embrague de encastre al número de las herramientas individuales dispuestas en la herramienta de mecanización de modo que éstas se encuentran, en cada posición encastrada, en la misma ubicación relativa con respecto al husillo portaherramientas.

50. Procedimiento de fresado de roca o similares empleando un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 49, en el que se ajustan la velocidad de rotación de los husillos portaherramientas (22) y la velocidad de rotación del tambor portahusillos (13) y/o la posición angular de las herramientas individuales (43) dispuestas en los distintos husillos portaherramientas (22) con relación a la posición angular de las herramientas individuales (43) de los husillos portaherramientas situados delante o detrás en la dirección periférica de modo que una herramienta individual (43) de un husillo portaherramientas subsiguiente (22) no se hinque en la roca o similares en el mismo sitio de hincado que una herramienta individual (43) de un husillo portaherramientas precedente.

51. Procedimiento según la reivindicación 50, caracterizado porque una herramienta individual (43) de un husillo subsiguiente se hinca en la roca o similares entre los sitios de hincado (52) de las herramientas individuales (43) de un husillo precedente.

52. Procedimiento según la reivindicación 50 ó 51, caracterizado porque el menor número posible de herramientas individuales (43) se encuentran al mismo tiempo en acoplamiento de fresado con la roca a fresar o similares.

53. Uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 49 y/o del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 50 a 52 para el desmonte de productos de extracción minerales, tales como carbón, roca mineral o similares y/o para la mecanización de superficies u obras de construcción hormigonadas o asfaltadas.