[发明专利]通过铣削或钻削加工材料的设备及其方法

说明书

技术领域

本发明一种用于通过铣削和/或钻削来加工（机加工）材料的设备，尤其是用于移除岩石、混凝土、矿物或煤的设备，该设备具有刀具滚筒，该刀具滚筒安装在滚筒承载件上以便能绕着滚筒轴线转动，在该滚筒内安装有其端部处承载从所述刀具滚筒伸出的加工刀具的多个刀具杆，所述刀具杆安装成能被转动驱动，可以使至少两个刀具杆由共同的齿轮驱动器和共同的驱动元件驱动，所述齿轮驱动器具有抗转动地安装在所述刀具杆上的输出驱动齿轮，所述驱动元件与所述输出驱动齿轮相互作用，所述驱动元件和所述刀具滚筒能相对转动、具有用于使所述滚筒承载件相对于待加工的材料移动的移动装置并且具有控制装置，利用该控制装置所述刀具承载件与材料之间的相对移动的速度和所述刀具滚筒的转动速度可以变化。本发明还涉及一种用于借助具有刀具滚筒的设备通过铣削和/或钻削来加工材料、尤其是移除岩石、混凝土、矿物或煤的方法，所述刀具滚筒安装在滚筒承载件上并绕着滚筒轴线转动，在所述刀具滚筒中安装有由共同的齿轮驱动器驱动而转动的多个刀具杆，支承在所述刀具杆的端部处的机加工刀具自所述刀具滚筒伸出，所述刀具杆以第一转动速度转动且所述刀具滚筒以第二转动速度转动，所述刀具承载架借助于移动装置相对于待加工的材料移动，所述刀具承载架与所述材料之间的相对运动的速度以及所述刀具滚筒和/或所述刀具杆的转动速度借助控制装置变化。

背景技术

例如从EP1841949B1和WO2008/025555A1已知用于执行前述方法的一般类型的设备。通过使用该一般类型的设备，可以以高铣削速率来移除难以机加工的诸如岩石的材料以及其它诸如铁矿等的硬材料。根据所选的机器参数，诸如刀具滚筒的转动速度、传递速率、待移除的材料和刀具所用的材料来表示设备的不同移除速率和不同寿命。运行期间的观察已经表明，在一些运行状态中，如果选择其它参数则可以以较少的磨损实现较高的移除速率，同时存在临界运行参数，在该临界运行参数下会发生对设备和/或刀具的损坏。

发明内容

本发明的目的是以使得不出现或避免相应的临界运行点和/或可以最佳的运行参数应用设备的方式改进设备，并且关于为了这个目的应当如何运行相应的设备的方法做出详细说明。

为了实现该目的，本发明提出，该设备配设有用于测量设备的平移振动的至少一个测量传感器和/或用于确定刀具滚筒的转动振动的至少一个测量传感器，该控制装置包括至少一个振动分析模块，借助于该振动分析模块，在针对已确定的振动进行的振动分析中可以确定振动频谱，该控制装置还包括至少一个控制器模块，借助于该控制器模块，可以随着由分析模块确定的振动的变化来控制转动速度和/或相对速度。由申请人完成的调查已表明，必须考虑相应刀具与待移除的材料之间的相互作用以及由设备的机械构造—尤其由转动的刀具滚筒和加工刀具的运动的叠覆与叠覆在该转动上的刀具杆的移动—引起的动力学。为了能够基于这些因素确立适合的测量和控制概念，通过测量、在适合的振动分析中计算来记录设备的自然平移振动和/或刀具滚筒的转动振动，并且通过使用振动分析和振动频谱，优选地藉由控制器模块或藉由多个控制器模块来推断出针对转动速度或相对速度的驱动参数。为此，振动分析模块和控制器模块可以尤其包括处于控制装置内的软件程序，利用该软件程序优选实时地计算已建立并测量的频率频谱，然后藉由前述机器参数、具体地为转动速度和/或相对速度来修正设备用于改进的运行性能。

根据一种可能的结构，所述设备可以具有刀具滚筒，该刀具滚筒具有驱动器，该驱动器与用于刀具杆的齿轮驱动器相分离，在控制装置的这种构型中，转动速率因此可以作为额外的控制参数借助于控制装置变化。然而，所述设备还可以具有这样的结构，即，刀具滚筒和刀具杆联接并且具有共同的转动装置，因此刀具滚筒形成太阳轮而刀具杆形成关联的行星轮。在设备具有刀具滚筒转动速度与刀具杆转动速度之间的固定转动速度比率的情况下，这种频率比形成专用于设备的固定变量，该变量不能在连续运行期间变化，但可在工厂中最优化地设定以用于接下来的运行性能。

振动分析模块可以尤其利用FFT算法。替代地，振动分析模块可以使用小波变换，例如由于可以始终藉由小波以相对地快速的变换来分析频率和时间的适当图像。

根据设备的有利改进，移动装置可以包括枢转臂，该枢转臂的枢转速度可作为控制参数变化。替代地，该移动装置可以包括灯笼齿轮（针齿轮，lantern gear）或齿条以及与该灯笼齿轮或齿条啮合的至少一个齿轮，该齿轮的转动速度可以变化以作为控制参数。

滚筒驱动器和/或齿轮驱动器优选地包括连续可控的驱动器。