NO20024300L - Masseredusert slipekopp - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedringer av innretninger for bruk som slipekopper for å slipe de harde me-tallknappene eller arbeidsspissene på borekroner (slående eller roterende), tunnelboremaskinskjære (TBM) og stående boremaskinskjær (RBM) og nærmere bestemt, men ikke uteluk-kende, for sliping av wolfram-karbid-skjæretenner eller knapper til en borekrone eller en skjærer og innretninger for å løsbart feste slipekoppene til slipemaskinen.

Ved boreoperasjoner flates (slites) skjæretennene (knappene) på borehodene ved kontinuerlig drift. Regelmessig ved-likehold av borekronen eller skjæreren ved å slipe (kves-se) knappene for å bringe dem tilbake til hovedsakelig deres originale profil forlenger kronens/skjærerens levetid, øker borehastigheten og reduserer borekostnader. Omsliping bør gjøres når slitasjen på knappene har nådd optimalt en tredjedel til maksimalt halvparten av knappens diameter.

Forskjellige manuelle og halvautomatiske slipemaskiner er kjent for å slipe knappekroner/skjærere (se for eksempel US patent nr. 5,193,312; 5,070,654). En konvensjonell ma-skintype roteres en slipekopp med den ønskede profil ved en høy hastighet for å slipe karbidknappen og kronens/ skjærerens overflate som omringer knappens grunnflate for å bringe knappen tilbake til hovedsakelig den originale profil for effektiv boring.

Slipekoppene omfatter konvensjonelt et sylindrisk legeme

med topp og bunnoverflater. Bunnen eller arbeidsoverflaten omfatter en diamant-/metallmatriks med sentralt plasserte konvekse fordypninger med ønsket profil for å slipe knappen. En skråskåret rand rundt fordypningen fjerner stål fra kronens overflate rundt knappens grunnflate.

Vann og/eller luft, valgfritt med en form for skjæreolje, er tilveiebrakt på slipeoverflaten for å skylle og kjøle knappens overflate ved sliping.

Slipekoppene tilveiebringes med ulike størrelser og profi-ler for å passe standardstørrelsene og profilene på bore-kronenes eller skjærernes knapper. Knappenes diameter va-rierer fra 6 mm til 26 mm.

Slipekoppene produseres konvensjonelt ved å først maskinere et emne. Emnet presses så i en form som inneholder en varm metall-/diamantblanding. Emnets bunnflate varmes og forbindes til diamant-/metallmatriksen. Alternativt kan diamant-/metallmatriksen utformes til slipeseksjonen og deretter forbindes til et emne enten ved krymping og/eller ved hjelp av bindemiddel.

Flere forskjellige fremgangsmåter brukes for å koble sammen og holde slipekoppene på plass på slipemaskinen. Slipekoppene ble konvensjonelt holdt i slipemaskinen ved å sette inn en stående hul spindel som rager ut fra slipekoppens toppflate in i en chuck for avtakbar montering av verktøy. Spesielle verktøy så som chucknøkler, muttere og spennhylser er nødvendig for å sette inn, holde fast og ta slipekoppen inn og ut av chucken.

For å eliminere behovet for chucknøkler etc. ble bruk av et skulderdrev på slipekoppene utviklet. En fordypning som strekker seg diametralsk ved den frie enden av en hul aks-ling i slipemaskinen samvirker med en skulder- eller kaminnretning på slipekoppens naboliggende toppflate. Slipekoppens spindel er satt inn i den hule drivakslingen og kan holdes på plass av en eller flere O-ringer, enten plassert i et spor i drivakslingens innvendige vegg eller på slipekoppens spindel: Se f. eks. svensk patent nr. B460, og US patent nr. 5,527,206.

Et alternativ til skulderdrevet er det som vist i for eksempel US patent nr. 5,688,163. Den frie enden av slipekoppens spindel er maskinert til å framvise flate drivfla-ter. De flate drivflåtene passer til profilen på en korresponderende drivdel i kanalen på drivakslingen i hvilken spindelen er satt inn. Slipekoppen holdes på plass av en fjærpåvirket muffe som tvinger kuler montert i veggen av akslingen inn i et ringformet spor på slipekoppens spindel .

Nylige oppfinnelser er illustrert i US patent nr. 5,639,273 og US patent nr. 5,727,994. I disse patentene, er den stående spindelen erstattet med en sentralt plassert fordypning tilveiebrakt i slipekoppens toppflate. Fordypningen er formet og dimensjonert for å gjøre det mulig å sette inn slipemaskinens drivaksling.

Noen produsenter tilveiebringer adaptere som forbinder deres slipekopp til drivakslingen på konkurrenters slipemaskiner for å tilveiebringe slipekopper som er kompatible for bruk sammen med andre produsenters slipemaskiner.

Uavhengig av fremgangsmåten for å koble slipekoppen til slipemaskinens drivaksling, er det viktig å optimalisere driftsstabiliteten og lastkrefter innen den valgte forbin-delsesmetoden. Mangel på driftsstabilitet, og/eller til-stedeværelse av overlast, resulterer ofte i øket slitasje/ skade, så vel som vibrasjon og resonans ved sliping. Vibrasjon og/eller resonans resulterer også direkte i øket grad av slitasje på alle bevegelige deler slik som lager, ledd etc. i slipeapparatet og kan potensielt forstyrre innstillingene i slipemaskinens driftsstyringskretser.

I tillegg resulterer mangel på driftsstabilitet i øket slitasje på alle nøkkeloverflåtene på drivakslingen (rotoren) og slipekoppen som tilveiebringer stabil, riktig lin-jering mellom slipekoppen og/eller adapteren og rotoren ved drift. Slipekoppens masse, spesielt ved større stør-relser, påvirker driftsstabiliteten negativt, slita sje/skade ved mange områder innen slipeapparatet inkludert slitasje/skade i driv/kontaktområdene mellom rotor og/eller adapter og slipekopp på grunn av massetilhørige laster. Slipekoppens og/eller adapterens masse påvirker også i storgrad massetilhørige startkrefter, slik som økte torsjonskrefter i drivakselen og/eller kontaktflatene på grunn av krefter slik som treghet. Slitasje/skade har en negativ virkning på driftsstabiliteten. Driftsstabilitet og tilhørende vibrasjon og/eller resonans bidrar sterkt til svekkelse av hulrommets foretrukne innbygde profil i slipekoppens slipedel. Dette resulterer direkte i svekkelse av den slipte knappen. Nettoeffekten er et betydelig tap av den brukte borekronens eller skjærerens totalt til-tenkte boreytelse.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Det er hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å optimalisere/redusere slipekoppens masse for å redusere påvirkningen fra de massetilhørige kreftene på driftsstabiliteten, slitasje/skade og/eller deformasjon av drivakselen og/eller kontaktflatene, så vel som andre potensiell til-hørig slitasje/skade forårsaket av vibrasjon og resonans.

Det er en videre hensikt med foreliggende oppfinnelse å minimere den negative påvirkningen av massetilhørige startbelastninger så som økede torsjonskrefter i drivakslingen og/eller kontaktflatene på grunn av krefter så som treghet.

Det er en videre hensikt med foreliggende oppfinnelse å minimere den negative påvirkningen av massetilhørige krefter på ulike brukte materialtyper, for følgelig å mulig-gjøre bruk av for eksempel elastomermaterialer i forskjellige kontakt/drivområder hvor slike materialer tidligere ikke har vært egnet.

Det er en videre hensikt med foreliggende oppfinnelse å minimere forringelsen av den foretrukne innebygde profilen i slipekoppens hulrom ved å redusere vibrasjon og resonans .

En videre hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe fremgangsmåter for å redusere slipekoppens masse for å optimalisere veggtykkelsen mellom de indre hulrom, passasjer, etc. og den ytre struktur. Dette resulterer i en utvendig form i hovedsak knyttet til den innvendige formen med tanke på de valgte drivmidlene, tilveie-bringelse av områder nødvendig for produktidentifikasjon og nødvendig konstruksjonsmessig styrke og/eller støtte.

En videre hensikt med foreliggende oppfinnelse er å øke diameteren på passasjen gjennom spindelen og/eller slipekoppen for å redusere slipekoppens masse og optimalisere strømningen og følgelig volumet skyllemedium/kjølemiddel levert til slipeseksjonen ved varierende driftsbetingel-ser.

Følgelig tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en slipekopp med en nedre slipeseksjon og en øvre hovedseksjon integrert koblet for å danne en slipekopp med topp og bunnflater. Slipeseksjonen 2 er utformet av et materiale egnet til å slipe for eksempel knappeskjærenes etc. wolfram karbidknapper. En sentralt plassert konveks fordypning er utformet i bunnflaten med en ønsket profil som knappen skal slipes til. En eller flere passasjer i den øvre hovedseksjonen og slipeseksjonen slipper et kjølemiddel, fortrinnsvis vann, valgfritt blandet med skjæreolje eller en vann/luft tåke, som forsynes til knappens overflate ved sliping, gjennom utløp ved bunnflaten. Drivmidler er tilveiebrakt på eller i den øvre hovedseksjonen som samvirker med slipemaskinens hovedaksling. Holdemidler er tilveiebrakt i forbindelse med drivmidlene for å løsbart sikre slipekoppen til slipemaskinens hovedaksling ved bruk. Drivmidlene, den øvre hovedseksjon, slipeseksjonen eller en kombinasjon av disse er tilpasset til å redusere negativ innvirkning på driftsstabilitet, slitasje/skade på driv/kontaktflater, slitasje/skade og/eller deformasjon av elastomermaterialer i driv- og/eller kontaktflatene, så vel som annen potensiell tilhørig slitasje/skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjoner og/eller resonans og massetilhørige driftsbelastninger. Massetilhørige driftsbelastninger inkluderer startbelastninger så som øket torsjonsbelastning forårsaket av treghet. Ved å redusere vibrasjon og/eller resonans, minimeres forringelse av den foretrukne innbygde profilen av slipeseksjonens hulrom.

Videre karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil beskrives eller synliggjøres ved den følgende detaljerte beskrivelse .

Kortfattet beskrivelse av tegningene

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås, vil de foretrukne utførelser nå beskrives i detalj som eksempler med referanse til de vedlagte tegninger hvor;

fig. 1 er en perspektivtegning av en utførelse av et skulderdrev, masseredusert slipekopp ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er en plantegning sett ovenfra av slipekoppen i

fig. 1,

fig. 3 er et snitt av slipekoppen i fig. 2 langs 3-3,

fig. 4 er en plantegning sett fra undersiden av slipekoppen i fig. 1-3,

fig. 5 er en perspektivtegning av en annen utførelse av slipekoppen ifølge oppfinnelsen for sliping av små knappeskjær,

fig. 6 er en plantegning av slipekoppen i fig. 5 sett

ovenfra,

fig. 7 er et snitt av slipekoppen i fig. 6 langs 7-7,

fig. 8 er en plantegning av slipekoppen i fig. 5-7,

fig. 9 er en perspektivtegning av en utførelse av et sekskantdrev, masseredusert slipekopp ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 10 er et snitt av slipekoppen i fig. 9 langs 10-10,

fig. 11 er en plantegning av slipekoppen i fig. 9 sett

ovenfra,

fig. 12 er en plantegning av slipekoppen i fig. 9.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

Slipekoppene og/eller adapterne i foreliggende oppfinnelse har flere karakteristiske trekk rettet mot å redusere slipekoppens og/eller adapterens masse for å redusere negativ innvirkning på driftsstabiliteten, slitasje/skade på driv/ kontaktflatene, slitasje/skade og/eller deformasjon av elastomere materialer i driv- og/eller kontaktflatene, så vel som annen potensiell tilhørig slitasje/skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjon og/eller resonans, og massetilhørige driftsbelastninger og for å øke diameteren på passasjene gjennom spindelen og slipekoppen eller adapteren for å redusere slipekoppens masse og optimalisere volumet kjølemiddel levert til slipeseksjonen. Massetilhø-rige driftsbelastninger inkludert startbelastninger så som øket torsjonsbelastning forårsaket av treghet.

Med referanse til fig. 1-4, er en utførelse av en masseredusert slipekopp ifølge foreliggende oppfinnelse generelt benevnt ved 1. Slipekoppen 1 er tenkt for bruk med en sli pemaskin som omfatter en fordypning som strekker seg diametralt ved den frie enden av en hul drivaksling som samvirker med en skulder eller kaminnretning på den tilstø-tende toppflaten av slipekoppen som beskrevet i U.S. patent nr. 5,527,206. Foreliggende oppfinnelse er ikke be-grenset til slipekopper av denne type. Det vil forklares at foreliggende oppfinnelse har anvendelse til alle typer slipekopper uavhengig av midlene som driver slipekoppen eller fester den til slipeapparatet. I den viste utførel-sen vil slipekoppens drivmidler normalt være en integrert forlengelse av rotorens hovedaksling i slipemaskinen. Slipekoppens drivmidler kan også omfatte enten et separat feste til rotorens hovedaksling eller en adapter for å feste en slipekopp med en type drivmidler til en hovedaksling med en annen type drivmidler. Adapteren kan for eksempel forbinde en slipekopp med skulderdrev til en annen hoveddrivaksling så som det sekskantede drivsystemet vist i US patent nr. 5,639,273 eller US patent nr. 5,727,994 eller drivsystemet vist i det Canadiske patent 2,136,998.

Slipekoppen 1 omfatter en nedre slipeseksjon 2 og en øvre hoveddel 3 integrert koblet for å danne en slipekopp med topp og bunnflater respektive 4 og 5. Slipeseksjonen 2 er utformet av et materiale egnet for å slipe for eksempel knappeskjærenes etc. wolfram karbidknapper. I den foretrukne utførelsen, er slipeseksjonen utformet av et metall og en diamant matriks. Bunnflatens 5 perifere kant 6 er fortrinnsvis skråskjært for å lette fjerning av stål fra overflaten av skjæret rundt knappens grunnflate ved sliping. En sentralt plassert konveks fordypning 7 er utformet ved bunnflaten 5 med den ønskede profilen knappen skal slipes til.

Drivmidler 8 er anbrakt på eller i den øvre hovedseksjonen 3 som samvirker med slipemaskinens hovedaksling. Som nevnt over, kan drivmidlene være en hvilken som helst av de

fremgangsmåtene som brukes i dag inkludert chuck mutter og spennhylsesystemer, skulder drivsystemer, maskinerte driv-

flater på spindelens frie ende og sekskantede drivsystemer. I figurene 1-4, omfatter drivmidlene 8 en hul vertikal stående spindel 9, sentralt lokalisert på slipekoppens 1 toppflate 4. Kaminnretningen eller skulderen 10 er anbrakt ved spindelens 9 base og er dimensjonert for å gripe inn i en fordypning som strekker seg diametralt ved den frie enden av slipemaskinens hule drivaksling. Den hule spindelen 9 er satt inn i slipemaskinens hule drivaksling.

Holdemidler 11 er anbrakt i forbindelse med drivmidlene 8 for å løsbart sikre slipekoppen til slipemaskinens hovedaksling ved bruk. I den foretrukne utførelsen vist i figurene 1-4, er holdemidlene 11 en eller flere 0-ringer 12 lokalisert i ett eller flere spor 13 i slipekoppens spindel 9. Holdemidlene kan valgfritt også ivaretas av drivmidlene eller kombinasjon av begge uavhengig eller samvirkende .

Passasjen 14 i spindelen 9 kobles til en korresponderende passasje 15 i hovedseksjonen 3 og slipeseksjonen 2 for å la et kjølemiddel, fortrinnsvis vann, valgfritt blandet med skjæreolje eller en vann/lufttåke, anbringes til knappens overflate ved sliping gjennom en eller flere utløp 16. Som vist i fig. 4, omfatter utløpene 16 i denne utfø-relsen tre spalter 17, 18, 19 som strekker seg radialt fra den konvekse fordypningens 7 sentrum 20. Kjølemiddelet forhindrer overdreven varmeutvikling ved sliping og skyl-ler bort det fjernede materialet fra knappens overflate ved sliping. I tillegg kan diameteren på passasjen 15 til-støtende utløpene 17-19 utvides til å bedre optimalisert strømningen mellom passasjen og utløpene.

I den viste utførelsen er den øvre hovedseksjonen 3, sli-peseks jonen 2 og slipekoppens drivmidler 8 tilpasset til å redusere slipekoppens masse for å redusere negativ innvirkning på driftsstabiliteten, slitasje/skade og/eller deformasjon på driv/kontaktflatene, slitasje/skade og/eller deformasjon av elastomermaterialene i driv og/eller kontaktområdene, så vel som annen potensiell til-hørig slitasje/skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjon og/eller resonans, og massetilhørige driftsbelastninger. Massetilhørige driftsbelastninger inkluderer start-belastninger så som øket torsjonsbelastning forårsaket av treghet. I tillegg kan en minimering av forringelsen av slipeseksjonens foretrukne innebygde hulroms profil oppnås hovedsaklig ved å redusere vibrasjoner og/eller resonans .

I den viste foretrukne utførelsen, har den øvre hovedseksjonens 3 toppflate 4 en diameter D på omtrent det samme som diameteren til fordypningen som strekker seg diametralt ved slipemaskinens hule drivakslings frie ende. En måte å redusere slipekoppens masse på omfatter å redusere diameteren på den øvre hovedseksjonens 3 utvendige overflate 21. I slipekoppen vist i figurene 1-4, er hovedseksjonens 3 diameter redusert ved å avsmalne deler av eller hele den utvendige overflaten 21 for å danne en avskrådd del 22. Alternativt kan reduksjonen av den utvendige overflatens diameter være radial eller danne en negativ radius. Den avskrådde delen 22 ender i en halsdel 23 som kobles til slipeseksjonen 2. I utførelsen vist i figurene 1-4, er halsdelen hovedsakelig sylindrisk med diameter tilstrekkelig til å tilveiebringe støtte til slipekoppen 1.

En annen måte å redusere slipekoppens masse er å maskinere slipeseksjonens 2 metalldels 25 ytre overflate 24 med en profil hovedsakelig korresponderende med metalldelens 25 berøringsflate 28 mot diamantmatriksen 27 til festepunktet 26 ved halsdelen 23. Slipeseksjonens 2 metalldels 25 tykkelse T bør i området være tilstekkelig til å tilveiebringe konstruksjonsmessig støtte til diamantmatriksen 27.

For å redusere slipekoppens masse ytterligere og optimalisere kjølemiddelvolumet som leveres til slipeseksjonen 2, er diameteren på passasjene 14, 15 gjennom spindelen 9 og slipekoppen 1 økt så mye som mulig uten å ha negativ innvirkning på komponentenes konstruksjonsmessige enhet.

De ovenfor nevnte fremgangsmåter å redusere slipekoppens masse forsøker å optimalisere veggtykkelsen mellom de indre hulrom, passasjer etc. og den ytre strukturen. Dette resulterer i en utvendig form hovedsakelig sammenfallende med den indre form samtidig som det er tatt hensyn til slipekoppens størrelse, de valgte drivmidlene, produk-sjonskostnader, nødvendig areal til produktidentifikasjon, og nødvendig konstruksjonsmessig styrke og/eller støtte. Foreliggende oppfinnelse fordrer ikke at alle de ulike fremgangsmåtene for å redusere slipekoppens masse benyttes i hvert tilfelle. Enten kan drivmidlene, slipe seksjonens øvre hovedseksjon eller en kombinasjon av disse tilpasses. Videre er oppfinnelsen egnet til alle typer slipekopper og adaptere uansett midlene som brukes til å drive, forbinde og holde slipekoppen på slipemaskinen. Videre er oppfinnelsen egnet til alle typer slipekopper uansett hvilke midler som brukes til drift, forbindelse og fastholding av slipekoppen til slipemaskinen. Oppfinnelsen er egnet uansett om slipekoppen er av typen med en stående hul spindel for innsetting i en chuck, har et skulderdrev som vist i fig. 1-4, er av typen vist i US patent nr. 5,688,163 hvor spindelens frie ende er maskinert til tilveiebringe driv-flatene eller er av typen vist i US patent nr. 5,639,237 og 5,727,994eller er forsynt med en adapter som forbinder en type slipekopp til en drivaksling med et annet drivsystem eller en hvilken som helst modifisering eller forbedringer av dette.

Kaminnretningen eller skulderen 10 tilveiebrakt ved spindelens 9 base har fortrinnsvis hovedsaklig samme størrelse som fordypningen som strekker seg diametralsk ved slipemaskinens drivakslings frie ende. Dette optimaliserer kontaktområdet mellom drivakslingen og slipekoppen.

Figurene 5-8 viser anvendelsen av foreliggende oppfinnelse med en slipekopp 3 0 beregnet til å slipe knapper med liten diameter. Som ved utførelsen illustrert i figurene 1-4, er slipekoppen ment for bruk med en slipemaskin som omfatter en fordypning som strekker seg diametralsk ved en hul drivakslings frie ende som samvirker med en skulder eller kaminnretning på den tilstøtende toppflaten av slipekoppen som beskrevet i US patent nr. 5,527,206. Slipekoppen 30 omfatter en nedre slipeseksjon 31 og en øvre hovedseksjon 32 integrert forbundet for å danne en slipekopp med topp og bunnflater 33 og 34 respektive. Slipeseksjonen 31 er utformet av et materiale egnet for sliping av knappeskjærenes etc. wolfram karbid innsatser. I den foretrukne ut-førelsen, er slipeseksjonen utformet av et metall og en diamantmatriks. Bunnflatens 34 ytterkant 35 er fortrinnsvis skråskjært for å lette fjerning av stål fra overflaten av skjæret rundt knappens base ved sliping. En sentralt plassert konveks fordypning 3 6 er utformet i bunnflaten 34 med den ønskede profilen knappen skal slipes til.

Drivmidler 3 7 er tilveiebrakt på den øvre hovedseksjonen 32 som samvirker med slipemaskinens drivaksel. I figurene 5-8, omfatter drivmidlene en hul vertikal stående spindel 38 sentralt plassert på slipekoppens 30 toppflate 33. Kaminnretninger eller en skulder 3 9 er tilveiebrakt ved spindelens 38 base og er dimensjonert for å ligge an mot en fordypning som strekker seg diametralt ved slipemaskinens hule drivakslings frie ende. Den hule spindelen 38 er satt inn i slipemaskinens hule drivaksling. Holdemidler 40 er tilveiebrakt i forbindelse med drivmidlene 37 for å løsbart sikre slipekoppen til slipemaskinens drivaksling ved bruk. I den foretrukne utførelsen vist i fig. 5-8, er holdemidlene en eller flere 0-ringer 41 lokalisert i en eller flere spor 42 på slipekoppens spindel 38. Valgfritt kan holdemidlene også ivaretas av drivmidlene eller en kombinasjon av begge uavhengig eller samvirkende. Passasjen 43 i spindelen 38 forbindes til en korresponderende passasje 44 i hovedseksjonen 32 og slipeseksjonen 31 for å la kjølemiddel, fortrinnsvis vann, valgfritt blandet med skjæreolje eller en vann-/lufttåke, tilveiebringes til knappens overflate ved sliping gjennom en eller flere ut-løp 45. I tillegg kan passasjen 44 tilstøtende til utløpet 45 utvides for å lette optimal strømning mellom passasje og utløp.

Drivmidlene 37 og slipekoppens 30 øvre hovedseksjon 32 er tilpasset til å redusere slipekoppens masse for å redusere negativ innvirkning på driftsstabiliteten, slitasje/skade på driv/kontaktoverflåtene, slitasje/skade og/eller deformasjon av elastomermaterialer i driv og/eller kontaktområdene, så vel som annen potensiell tilhørig slitasje/skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjoner og/eller resonans, og masstilhørig driftsbelastninger. Massetilhørige driftsbelastninger inkluderer startbelastninger så som øket torsjonsbelastning forårsaket av treghet.

I denne utførelsen har den øvre hovedseksjonens 32 toppflate 33 en diameter D<*>på omtrent det samme som diameteren til fordypningen som strekker seg diametralt ved slipemaskinens hule drivakslings frie ende. En måte å redusere slipekoppens masse på omfatter å redusere diameteren på den øvre hovedseksjonens 32 utvendige overflate 47. I slipekoppen vist i figurene 5-8, er hovedseksjonens 32 diameter redusert ved å avsmalne deler av eller hele den utvendige overflaten 47 for å danne en avskrådd del 48. Alternativt kan reduksjonen av den utvendige overflatens 47 diameter være radial eller danne en negativ radius. Den avskrådde delen 48 ender i en halsdel 49 som kobles til slipeseksjonen 31. I utførelsen vist i figurene 5-8, er halsdelen 49 hovedsakelig sylindrisk med diameter tilstrekkelig til å tilveiebringe støtte til slipekoppen 30.

Slipeseksjonen 31, utførelsen vist i figurene 5-8, har samme diameter som halsdelen. På grunn av størrelsen på knappen som skal slipes, kan slipeseksjonen som vist ikke ha tilstrekkelig diameter til å maskinere den utvendige overflaten 50 til en profil som korresponderer med diamant matriksen 51 som i figurene 1-4.

For å redusere slipekoppens masse ytterligere og optimalisere kjølemiddelvolumet som leveres til slipeseksjonen 31, er diameteren på passasjene 43, 44 gjennom spindelen 3 8 og slipekoppen 3 0 økt så mye som mulig uten å ha negativ innvirkning på komponentenes konstruksjonsmessige enhet. I tillegg kan diameteren på passasjen 44 tilstøtende til ut-løpet 45 utvides for å lette optimal strømning mellom passasje og utløp.

De ovenfor nevnte fremgangsmåter å redusere slipekoppens masse på optimaliserer veggtykkelsen mellom de indre hulrom, passasjer etc. og den ytre strukturen. Dette resulterer i en utvendig form hovedsakelig sammenfallende med den indre form samtidig som det er tatt hensyn til slipekoppens størrelse, de valgte drivmidlene, produksjonskostna-der, nødvendig areal til produktidentifikasjon, og nødven-dig konstruksjonsmessig styrke og/eller støtte. Foreliggende oppfinnelse fordrer ikke at alle de ulike fremgangsmåtene for å redusere slipekoppens masse benyttes i hvert tilfelle. Enten kan drivmidlene, slipe seksjonens øvre hovedseksjon eller en kombinasjon av disse tilpasses. Når det er brukt en adapter for å forbinde en type slipekopp til en drivaksel med et annet drivsystem kan fremgangsmåtene for å redusere slipekoppens masse brukes til å redusere adapterens masse, hvilke fremgangsmåter er inkludert i foreliggende oppfinnelse.

Prinsippene i foreliggende oppfinnelse kan anvendes til alle typer slipekopper inkludert de vist i US patent nr. 5,639,237 og 5,727,994. Figurene 9-12 viser en ytterligere utførelse av en slipekopp ifølge foreliggende oppfinnelse beregnet for bruk med slipere som vist i disse to patentene. Slipekoppen 60 omfatter en nedre slipeseksjon 61 og en øvre hovedseksjon 62. I den foretrukne utførelsen er sli-peseks jonen 61 og hovedseksjonen 62 integrert forbundet for å danne en slipekopp med topp og bunnflater respektive 63 og 64. Slipeseksjonen 61 er utformet av et materiale egnet for sliping av knappeskjærenes etc. wolfram karbid innsatser. I den foretrukne utførelsen, er slipeseksjonen utformet av et metall og diamantmatriks. Bunnflatens 64 ytterkant 65 er fortrinnsvis skråskjært for å lette fjerning av stål fra overflaten av skjæret rundt knappens base ved sliping. En sentralt plassert konveks fordypning 66 er utformet i bunnflaten 64 med den ønskede profilen knappen skal slipes til.

Drivmidler 67 er tilveiebrakt på den øvre hovedseksjonen 62 som samvirker med slipemaskinens drivaksel. I utførel-sen vist i figurene 9-12, har hovedseksjonen 62 et sentralt plassert hulrom 68 utformet i slipekoppen toppflate 63. Dette hulrommet 68 er utformet dimensjonert for å gjø-re det mulig å feste slipekoppen løsbart til slipemaskinens drivaksling og rotere den under slipeprosessen. Drivakslingens endedel er tilpasset til å passe i det korresponderende dimensjonerte sentralt plasserte hulrom 6 8 i slipekoppens 60 toppflate. Drivakslingen er tilpasset til å drivbart gripe inn i hulrommets 68 toppdel 69. I den foretrukne utførelsen som er vist har hulrommets 6 8 toppdel 69 i slipekoppen 60 et sekskantet snitt. For å tilveiebringe støtte til slipekoppen og minimere vibrasjonsgene-rert aksial sidebelastning på slipekoppen, er drivakslingens frie ende tilpasset til å passe ettersittende i hulrommets 68 bunndel 70 i slipekoppen 60. I den viste utfø-relsen har både drivakslingens frie ende og hulrommets 68 bunndel 70 et sirkulært tverrsnitt noe mindre i diameter enn den sekskantede drivseksjonen 69. Andre arrangement er mulige, støtteseksjonen kan for eksempel være lokalisert over drivseksjonen ved hulrommets bunn eller drivseksjonen kan være lokalisert mellom to støtteseksjoner. Holdemidler er tilveiebrakt på enten drivakslingen eller i slipekoppen for å holde slipekoppen 60 løsbart slik at slipekoppen 60 ikke vil kastes av ved bruk men likevel lett kan fjernes eller byttes etter bruk. I tillegg kan holdemidler tilveiebringes ved en kombinasjon av både holdemidler som virker samtidig, og samvirkende tilveiebringer bedret fastholdelse. I den foretrukne utførelsen vist i fig. 10 er for eksempel et hulrom 84 tilveiebrakt i hulrommets 68 vegg 85 hvor en 0-ring 86 er plassert. 0-ringen vil samvirke med drivakslingens utvendige overflate og vil hjelpe med å holde slipekoppen på plass ved bruk og redusere vibrasjon og resonans. Flere O-ringer på drivakslingen vil samvirke med veggen 85 av hulrommets 68 bunndel 70 og O-ring 86 for å holde slipekoppen på plass ved bruk.

En eller flere passasjer 71 forbinder hulrommet 68 med fordypningen 66 i slipeseksjonen for å la kjølemiddel, fortrinnsvis vann, valgfritt blandet med skjæreolje eller en vann-/lufttåke, tilveiebringes på knappens overflate ved sliping gjennom utløp 72. Som vist i fig. 12, omfatter utløpene 72 i denne utførelsen tre spalter 73, 74, 75 som strekker seg radialt fra den konvekse fordypningens 66 senter 76.

Drivmidlene 67, den øvre hovedseksjonen 62 og slipekoppens 60 slipeseksjon 61 er tilpasset for å redusere slipekoppens masse for å redusere negativ innvirkning på driftsstabiliteten, slitasje/skade på og/eller deformasjon av driv/kontaktflatene, slitasje/skade og/eller deformasjon av elastomere materialer i driv- og/eller kontaktflatene, så vel som annen potensiell tilhørig slitasje/skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjon og/eller resonans, og massetilhørige driftsbelastninger.

En måte å redusere slipekoppens masse på omfatter å redusere diameteren på den øvre hovedseksjonens 62 utvendige overflate 62. I slipekoppen vist i figurene 9-12, er hovedseksjonens 62 diameter redusert ved å avsmalne deler av eller hele den utvendige overflaten 77 under hulrommet 68 for å danne en avskrådd del 78. Alternativt kan reduksjonen av den utvendige overflatens 77 diameter være radial eller danne en negativ radius. Den avskrådde delen 78 ender i en halsdel 79 som kobles til slipeseksjonen 61.

I utførelsen vist i figurene 9-12, er halsdelen 79 fortrinnsvis sylindrisk med diameter tilstrekkelig til å tilveiebringe støtte til slipekoppen 60.

En annen måte å redusere slipekoppens masse er å maskinere slipeseksjonens 61 metalldels 81 ytre overflate 80 til en profil hovedsakelig korresponderende med metalldelens 81 berøringsflate 87 mot diamantmatriksen 83 til festepunktet 82 ved halsdelen 79. Den maskinerte slipeseksjonens 61 metalldels 81 tykkelse T bør være tilstekkelig til å tilveiebringe konstruksjonsmessig støtte til diamantmatriksen 83 .

For å redusere slipekoppens masse ytterligere og optimalisere kjølemiddelvolumet som leveres til slipeseksjonen 61, er diameteren på passasjen 71 gjennom slipekoppen 60 økt så mye som mulig uten å ha negativ innvirkning på komponentenes konstruksjonsmessige enhet.

Alle de ovenfor nevnte fremgangsmåter er tenkt å redusere slipekoppens masse og optimalisere veggtykkelsen mellom de indre hulrom, passasjer etc. og den ytre strukturen. Dette resulterer i en utvendig form hovedsakelig sammenfallende med den indre form samtidig som det er tatt hensyn til slipekoppens størrelse, de valgte drivmidlene, produk-sjonskostnader, nødvendig areal til produktidentifikasjon, og nødvendig konstruksjonsmessig styrke og/eller støtte.

For ytterligere å redusere slipekoppens masse er det mulig å benytte lettere materialer så som elastomermaterialer i slipekoppens øvre hovedseksjon for å utforme deler av drivmidlene eller holdemidlene.

Som nevnt tidligere kan prinsippene i foreliggende oppfinnelse anvendes til en adapter som brukes for å forbinde en type slipekopp til en drivaksling med et annet drivsystem. I dette tilfellet kan fremgangsmåtene for å redusere slipekoppens masse benyttes til å redusere adapterens masse, hvilke fremgangsmåter er inkludert i foreliggende oppfinnelse.Foreliggende oppfinnelse fordrer ikke at alle de ulike fremgangsmåtene for å redusere slipekoppens masse benyttes i hvert tilfelle. En eller flere fremgangsmåter eller enhver kombinasjon av disse kan brukes.

Slipekoppene i foreliggende oppfinnelse kan produseres hovedsakelig ved den samme prosessen som konvensjonelt brukes til å lage slipekopper ved; først lage et emne til hovedseksjonen ved maskinering, støping, smiing etc. Emnet presses så i en form som fortrinnsvis inneholder en varm diamant-/metallblanding. Emnets bunnflate varmes og forbindes til diamant-/metallmatriksen. Det finnes flere kjente måter å varme og forbinde diamant-/metallmatriksen til emnet. Alternativt kan diamant-/metallmatriksen utformes til slipeseksjonen og deretter forbindes til emnet ved krympeforbindelse og/eller ved bindemiddel eller loddemid-del.

Emnet til slipekoppen kan maskinbehandles før eller etter at det er presset i formen som innholder diamant-/metall-blandingen. Den foretrukne prosedyren vil være å premaski-nere emnet i størst mulig grad før slipematriksseksjonen festes. Uansett kan en viss maskinbearbeiding av emnet være nødvendig med tanke på rensing før det varmes. Rensing av de innvendige og utvendige overflatene før oppvar-ming for å fjerne "flash" og annet matriksmateriale som kan ha lekket ut av formen ved oppvarming/pressing, utfø-res ved å holde slipekoppen i chucken på en dreiebenk og så stryke av de relevante flatene der det trengs. På dette tidspunktet er det også mulig å fjerne ytterligere materiale hvor det er passende.

Ved å ha vist og beskrevet en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør det være klart for en fagmann at oppfinnelsen muliggjør videre modifikasjoner av arrangementet og detaljene.

Beskrivelsen relatert til den foretrukne utførelsen er å forstå bare som et eksempel. Flere varianter av oppfinnelsen vil være åpenbar for en fagmann, og slike åpenbare varianter er innen oppfinnelsens område omfattet av kravene selv om de ikke er direkte beskrevet.

Claims (15)

1. Slipekopp for sliping av harde metallknapper eller arbeidsspisser på borekroner (slående eller roterende), tunellboremaskinskjær (TBM) og stående boremaskinskjær (RBM) for å bringe dem tilbake til hovedsakelig deres originale profil, nevnte slipekopper har en nedre slipeseksjon og en øvre hovedseksjon integrert forbundet for å danne en slipekopp med en topp- og bunnflate, en sentralt anbrakt konveks fordypning utformet i bunnflaten med den ønskede profilen som skal slipes, en eller flere passasjer i øvre hovedseksjon og slipeseksjon for å la et kjølemid-del tilveiebringes til ett eller flere utløp på bunnflaten, drivmidler tilveiebrakt på eller i øvre hovedseksjon som samvirker med slipemaskinens drivaksling, holdemidler tilveiebrakt i forbindelse med drivmidlene for en løsbar kobling av slipekoppen til en slipemaskins drivaksling ved bruk, karakterisert ved at den øvre hovedseksjonen, slipeseksjonen eller drivmidlene eller en kombinasjon av disse er tilpasset til å redusere slipekoppens masse for å redusere en eller flere av faktorene valgt fra påfølgende gruppe; (1) negativ innvirkning på driftsstabilitet, slitasje, skade eller deformasjon av driv- eller kontaktflateområdene, (2) slitasje, skade eller deformasjon av elastomermaterialer i driv- eller kontaktområdene (3), eller annen potensiell tilhørig slitasje eller skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjoner eller resonans og massetilhørige driftsbelastninger.

2. Slipekopp ifølge krav 1 hvor hovedseksjonens diameter er redusert ved å avsmalne deler av eller hele den utvendige overflaten for å danne en avskrådd del, nevnte avskrådde del ender i en halsdel som kobles til slipeseksjonen .

3. Slipekopp ifølge krav 2, hvor reduksjonen av den utvendige overflatens diameter kan være radial eller danne en negativ radius.

4. Slipekopp ifølge krav 1, 2 eller 3 hvor nevnte slipeseksjons metalldels ytre overflate er maskinert til forbindelsespunktet mot den øvre hovedseksjonen med en profil hovedsakelig korresponderende med metalldelens be-røringsflate mot nevnte slipeseksjons diamantmatriks.

5. Slipekopp ifølge krav 1, 2, 3 eller 4 hvor passasje-nes diameter gjennom den øvre hovedseksjonen og slipeseksjonen er så vid som mulig uten å ha negativ innvirkning på slipekoppens konstruksjonsmessige enhet.

6. Slipekopp ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, hvor drivmidlene omfatter en hul vertikal stående spindel sentralt lokalisert på slipekoppens toppflate.

7. Slipekopp ifølge krav 6, hvor kaminnretninger er tilveiebrakt ved spindelens base for å være i inngrep med en fordypning som strekker seg diametralt ved den frie enden av slipemaskinens drivaksling.

8. Slipekopp ifølge krav 7, hvor kaminnretningen har hovedsakelig samme størrelse som fordypningen som strekker seg diametralt ved den frie enden av slipemaskinens drivaksling for å optimalisere kontaktområdet mellom drivakslingen og slipekoppen.

9. Slipekopp ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, hvor drivmidlene omfatter et sentralt anbrakt hulrom utformet i slipekoppens toppflate, nevnte hulrom er formet og dimensjonert for å gjøre det mulig å feste slipekoppen løsbart til slipemaskinens drivaksling og rotere denne ved slipeprosessen idet drivakslingens endedel er tilpasset til å passe i det korresponderende dimensjonerte sentralt anbrakte hulrom og er drivbart i inngrep med nevnte hulrom.

10. Slipekopp ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 eller 9, hvor drivmidlene har inngrepspflater dimensjonert og formet for hovedsakelig å passe kontaktflatene på slipemaskinens drivaksling.

11 . Slipekopp ifølge krav 1, 6, 7, 8 eller 9 hvor driv-eller kontaktområdene mellom slipekoppen og slipemaskinens drivaksling inneholder materialer passende for reduksjon av vibrasjoner og slitasje eller skade under drift.

12. Slipekopp ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 eller 11 hvor slipekoppens masse er redusert ved å benytte lettere materialer i en eller flere av den øvre hovedseksjonen, drivmidlene eller holdemidlene.

13. Slipekopp ifølge krav 12 hvor det lettere materialet innlemmet for å redusere slipekoppens masse er et elasto-mermateriale.

14. En adapter for å koble en slipekopp av en type til en slipemaskins drivaksling med et annet drivsystem, karakterisert ved at adapteren er tilpasset til å redusere adapterens masse for å redusere en eller flere av faktorene valgt fra påfølgende gruppe; (1) negativ innvirkning på driftsstabilitet, slitasje, skade eller deformasjon av driv- eller kontaktflateområdene, (2) slitasje, skade eller deformasjon av elastomermaterialer i driv- eller kontaktområdene, eller (3) annen potensiell tilhørig slitasje eller skade på slipeapparatet forårsaket av vibrasjoner eller resonans og massetilhørige driftsbelastninger .

15. Adapter ifølge krav 12 hvor driv- eller kontaktområdene mellom slipekoppen og adapteren eller adapteren og slipemaskinens drivaksling inneholder materialer passende for reduksjon av vibrasjoner og slitasje eller skade under drift.