CH653947A5 - Fraeswerkzeug zum herstellen von ausnehmungen in bauteilen aus mauerwerk, beton oder anderen sproeden materialien. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zum Herstellen von Ausnehmungen in Bauteilen aus Mauerwerk, Beton und ande- 35 ren spröden Materialien, mit Aufnahmeschaft und Schneiden aufweisendem Fräskopf.

Zum Herstellen von Hinterschneidungen in vorgefertigten in der Regel zylindrischen Bohrungen ist ein Fräswerkzeug bekannt, das im wesentlichen aus einem Aufnahmeschaft mit 40 einem diesem vorderseitig zugeordneten Fräskopf besteht. Der Fräskopf ist vom Aufnahmeschaft aussermittig durchsetzt und auf diesem unbeweglich fixiert. Die vom Zentrum des Aufnahmeschaftes weiter abragende Seitenflanke des Fräskopfes ist zum Abtragen des zu bearbeitenden Materials als Schneide ausge- 43 bildet.

Dem Fräswerkzeug wird zu dessen Arbeitsverrichtung von einem herkömmlichen motorisch betriebenen Gerät Drehbewegung verliehen. Das zuvor mit dem Fräskopf in die Bohrung eines Bauteiles eingeführte drehende Fräswerkzeug arbeitet mit der 50 exzentrisch umlaufenden Schneide eine den Bohrungsdurchmesser partiell vergrössernde Hinterschneidung aus.

Erfahrungsgemäss ist mit diesem bekannten Gerät jedoch ein quantitativ nur unbefriedigender Materialabbau möglich, wobei die Hinterschneidung sich zudem sehr einseitig, d.h. nicht 55 befriedigend konzentrisch zur Achse der zylindrischen Bohrung, ausbildet. Eine der Hauptursachen dieser Mängel liegt in der problematischen Handhabung des Werkzeuges begründet, da der in der vorgefertigten zylindrischen Bohrung umlaufende Fräskopf aufgrund dessen exzentrischer Anordnung am Aufnah- 60 meschaft ein pulsierendes radiales Versetzen des letzteren bewirkt, was besonders stark in Erscheinung tritt, wenn der Durchmesser der zylindrischen Bohrung gleich oder nur geringfügig grösser als die radiale Erstreckung des Fräskopfes zwischen dessen Seitenflanken ist. 65

Um ein Abtragen von Material zwecks Erzielung einer Hinterschneidung zu bewirken, muss der Handhabende dem besagten radialen Versetzen des Aufnahmeschaftes mit entsprechender

Kraftaufwendung entgegenwirken. Die werkzeugseitig pulsierend bzw. schlagartig auftretenden Kräfte bewirken ein frühzeitiges Ermüden des Handhabenden und demzufolge ein Nachlassen der Abbauleistung. Hinzu kommt, dass die Form der Ausfräsung subjektiv durch den Handhabenden bestimmt wird, so dass die Hinterschneidungen sich aufgrund der natürlichen ungleichen bzw. einseitigen bewegungs- und kraftmässigen Verhaltenscharakteristik jedes Handhabenden einseitig ausbilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sich insbesondere zum Hinterschneiden von Bohrungen eignendes Fräswerkzeug zu schaffen, das sich durch hohen Materialabbau und Handhabungskomfort auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird dies durch einen ringförmig ausgebildeten Fräskopf erreicht, der auf einem zur Aufnahmebereitschaftachse exzentrisch versetzten Lagerzapfen frei drehbar angeordnet ist.

Die ringförmige Ausbildung eines Fräskopfes erlaubt das Anordnen einer Mehrzahl von Schneiden auf dessen Umfang, was einen hohen Materialabbau bewirkt. Die Schneiden können zweckmässig in zueinander unterschiedlichen Winkelabständen angebracht sein, um zudem den gleichmässigen optimalen Abbau des Materials zu begünstigen. Anstelle des Anordnens von Schneiden ist es grundsätzlich auch möglich, Hartmetallkörner oder -partikel als Schneidkörner im bzw. am Fräskopf anzuordnen.

Um ein selbsttätiges, nicht mit nennenswertem manuellem Kraftaufwand verbundenes Ausarbeiten einer Hinterschneidung mittels des Fräskopfes zu erreichen, ist dieser zu einem zur Aufnahmeschaftachse exzentrisch und parallel verlaufenden Lagerzapfen frei drehbar geführt. Der Lagerzapfen kann konstruktiv entweder Teil des Aufnahmeschaftes oder des Fräskopfes sein. Durch den gegenüber der Aufnahmeschaftachse exzentrisch angeordneten Lagerzapfen wird beim Drehen des Aufnahmeschaftes auch der Fräskopf in Drehung versetzt, wobei er entlang der Wandung der vorgefertigten zylindrischen Bohrung läuft und die gewünschte Hinterschneidung ausarbeitet.

Der Lagerzapfen kann in eine entweder zentrisch oder aussermittig in einem Lager des Fräskopfes vorgesehene Bohrung einragen. Bei zentrischer Bohrung mit zur Gleitlagerung üblichem Lagerungsspiel gegenüber dem Lagerzapfen kommt es zu einem Abtragen des Materials durch eine Art Abwälzen des Fräskopfes an der Wandung der zylindrischen Bohrung. Das Nachführen des Fräskopfes entsprechend der gewünschten Hinterschnei dungstiefe erfolgt manuell. Ragt der Lagerzapfen hingegen in eine aussermittig angeordnete Bohrung des Fräskopfes ein, so kommt es beim Drehen des Aufnahmeschaftes aufgrund der Massenträgheit und der Zentrifugalkraft des Fräskopfes zu dessen radialem Auslenken um den Lagerzapfen. Da der seinerseits ebenso exzentrisch angeordnete Lagerzapfen mit dem Antriebsschaft mitdreht, wandert auch der Fräskopf um die Aufnahmeschaftachse, wobei der ausgelenkte Fräskopf sich gegen die Wandung der zylindrischen Bohrung anlegt und so eine Hinteschneidung ausarbeitet. Der Fräskopf wird aufgrund der Zentrifugalkraft entsprechend der fortlaufenden Abtragung automatisch weiter ausgelenkt, um die gewünschte Tiefe der Hinterschneidung zu erreichen. Dieserart kommt es zu einem gleichmässigen Abbau mit hoher Abbauleistung, ohne dass der Handhabende Radialschlägen ausgesetzt ist. Zweckmässig greift am Fräskopf ein Rücktriebsglied, beispielsweise in Form einer Feder, an, so dass der Fräskopf im Stillstand des Aufnahmeschaftes automatisch in die Ausgangsstellung einfährt bzw. in dieser gehalten wird.

Die voran geschilderte Ausführungsform ist für ein grosses Durchmesserspektrum und zum Bearbeiten weicher und harter Materialien geeignet. Ebenso zum Abtragen von Materialien mit unterschiedlichster Härte, insbesondere im kleineren Durchmesserbereich. ist auch ein Fräskopf mit vergleichsweise niedriger Masse geeignet.

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Zum Antreiben des Fräskopfes ist es von Vorteil, wenn der durch Druckluft betätigt. Eine besonders hohe Abbauleistung lichte Querschnitt des Fräskopflagers den Querschnitt des Lager- lässt sich erfahrungsgemäss im hohen Drehzahlbereich von vor-

zapfens übersteigt und die Hüllkurve des exzentrisch versetzten zugsweise über 8000 U/min erreichen.

Lagerzapfens den lichten Querschnitt des Fräskopflagers an Die Erfindung soll nunmehr anhand von Zeichnungen, die wenigstens einer Stelle überragt. Unter Hüllkurve wird jene 5 Ausführungsbeispiele wiedergeben, näher erläutert werden. Es

Kurve verstanden, die der vom Zentrum des Auf nahmeschaftes zeigen :

entfernteste Punkt des Lagerzapfenumfanges beim Drehen des Fig. 1 ein Fräswerkzeug mit angedeutetem Antriebsgerät,

Aufnahmeschaftes beschreibt. teilweise geschnitten,

Der voran definierte, gegenüber dem Lagerzapfen erheblich Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch das Fräswerkzeug grössere lichte Querschnitt des Fräskopflagers erlaubt einerseits 10 gemäss dem Schnittverlauf II-II der Fig. 1,

die freie Verdrehbarkeit des Fräskopfes und andererseits auch Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht des Fräswerkzeuges gemäss eine radiale Beweglichkeit des Fräskopfes gegenüber dem Lager- Pfeil III unter Fig. 1,

zapfen. Beim Drehen des Aufnahmeschaftes rotiert um dessen Fig. 4 eine ähnliche Ausführung eines Fräswerkzeuges in

Achse in gleicher Drehzahl der Lagerzapfen. Dieser touchiert vergrösserter Schnittdarstellung, analog dem Schnittverlauf II-II

aufgrund des grossen lichten Querschnittes des Fräskopflagers is der Fig. 1,

jene Stellen der Bohrung des Fräskopflagers, welche in die durch Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Fräswerkzeuges in die Hüllkurve begrenzte geometrische Kreisfläche einragen. Das Ruhestellung, teilweise geschnitten,

besagte Touchieren erfolgt in Drehrichtung des Aufnahmeschaf- Fig. 6 einen vergrösserten Schnitt durch das Fräswerkzeug tes, so dass der Fräskopf in gleicherDrehrichtung aufeinanderfol- gemäss dem Schnittverlauf VI-VI der Fig. 5 in Ruhestellung,

gend Schlagimpulse erhält, die ihn in annähernd synchrones 20 Fig. 7 eine Schnittdarstellung des Fräswerkzeuges analog der

Mitdrehen gegenüber dem Antriebsschaft versetzen. Der Fräs- Fig. 6, j edoch in Arbeitsstellung.

köpf führt so also sowohl eine Drehung um das Zentrum des Das in Fig. 1 gezeigte, gesamthaft mit 1 bezeichnete Fräswerk-

Aufnahmeschaftes als auch um die eigene Achse durch. zeug ist in ein andeutungsweise erkennbares, gesamthaft mit 2

Befindet sich das Fräswerkzeug mit dem Fräskopf in einer bezeichnetes Antriebsgerät, das dem Fräswerkzeug Drehbewe-

vorgefertigten zylindrischen Bohrung, so schlagen die Schneiden 25 gung verleiht, eingesetzt. Der Antrieb dieses Gerätes kann auf des Fräskopfes aufgrund des Drehens desselben um das Zentrum herkömmliche Weise, wie etwa mittels Druckluft, wofür eine des Aufnahmeschaftes in der Folge an unterschiedlichen Stellen entsprechende Zuleitung 3 vorgesehen ist, erfolgen. Das Fräs-

der Bohrungswandung auf und tragen so durch die kinetische Werkzeug 1 besteht im wesentlichen aus einem gesamthaft mit 4

Energie des Fräskopfes zur Schaffung einer Hinterschneidung bezeichneten Aufnahmeschaft und einem gesamthaft mit 5

Material ab. 30 bezeichneten Fräskopf mit im wesentlichen ringförmigem Quer-

Das Überragen von Stellen des Fräskopflagers durch die schnitt.

Hüllkurve lässt sich auf zwei Arten erreichen. So kann die Der Aufnahmeschaft 4 ragt mit einem Stummel 6 in das

Bohrungskontur des Fräskopflagers durch radiales Verschieben Antriebsgerät 2 und weist zu dessen Drehmitnahme Angriffsflä-

des Fräskopfes im Rahmen der durch den lichten Querschnitt chen 7 auf. Durch einen ringförmigen Bund 8 schultert sich der möglichen Versetzung in den durch die Hüllkurve umschriebe- 35 Aufnahmeschaft 4 am Antriebsgerät 2 axial ab. In den Aufnah-

nen Kreis gelangen. Ebenso ist dies erreichbar, indem die von der meschaft 4 ist achsparallel zu diesem ein Lagerzapfen 9 einge-

Hüllkurve überragten Stellen des Fräskopflagers Teile einer schraubt, wobei dieser um die Exzentrizität E gegenüber der

Bohrung sind, deren kleinste lichte Weite den Durchmesser des Aufnahmeschaftachse 10 aussermittig versetzt ist. Der Lagerzap-

Lagerzapfens plus das Mass dessen zweifacher Exzentrizität fen 9 durchragt den Fräskopf 5 und stützt diesen nach vorne unterschreitet. Dadurch kommt es zwangsweise zu einem Tou- 40 durch einen endseitigen Kopf 11 in einer Versenkung 12a ab.

chieren der besagten Stellen durch den Lagerzapfen und damit Der Fräskopf 5 setzt sich aus einem Fräskopflager 12 und in zum geschilderten Antrieb des Fräskopfes, ohne dass durch dieses eingelassenen, mantelseitig überragenden, leistenförmi-

äussere Hilfe der Fräskopf in den Wirkungsbereich des Lager- gen Schneiden 13 zusammen. Letztere überragen geringfügig zapfens gebracht werden muss. auch die vordere Stirnseite des Fräskopflagers 12 und des Kopfes

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die von der 45 11, so dass ein Abtragen von Material eines Bauteiles sowohl

Hüllkurve überragten Stellen des Fräskopflagers Teile einer mantel- als auch stirnseitig möglich ist.

Bohrung mit kreisförmigem Querschnitt. Das Touchieren des Wie im weiteren der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist das Lagerzapfens an der Oberfläche einer solchen Bohrung verur- Fräskopflager 12 zum Durchgriff des Lagerzapfens 9 eine Boh-sacht im wesentlichen tangential darauf einwirkende Schläge. rung 14 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt auf. Die Zur Erzielung eines minimalen Schlupfes zwischen Aufnahme-50 kleinste lichte Weite d dieser Bohrung 14 ist erheblich grösser als schaft und Fräskopf kann es ebenso von Vorteil sein, wenn die der Querschnitt des Lagerzapfens 9. In dieser Darstellung von der Hüllkurve überragten Stellen des Fräskopflagers Teile beträgt die kleinste lichte Weite d der Bohrungh 14 geringfügig einer Bohrung mit polygonalem Querschnitt sind. Im besonde- weniger als das Summenmass aus dem Durchmesser des Lagerren eignet sich dabei ein quadratischer Querschnitt. zapfens 9 und der zweifachen Exzentrizität E. Die Exzentrizität Um einerseits eine optimale Zahl von Antriebsimpulsen für 55 E wiederum beträgt etwa 10 % des durch einander gegenüberlie-den Fräskopf zu erzielen und andererseits eine für guten Handha- genden Flanken der Schneiden 13 definierten Arbeitsdurchmes-bungskomfort massgebliche Laufruhe des Fräswerkzeuges für sers des Fräskopfes 5.

unterschiedlichste Arbeitsdurchmesser des Fräskopfes zu errei- Beim Drehen des Aufnahmeschaftes 4 kreist der Lagerzapfen chen, beträgt die Exzentrizität des Lagerkopfes 5 bis 25% des 9 um die Aufnahmeschaftachse 10, wobei der von der Aufnahme-Arbeitsdurchmessers des Fräskopfes. 60 schaftachse 10 entfernteste Umfangspunkt des Lagerzapfens 9

Das erfindungsgemässe Fräswerkzeug ist auch zur Herstellung eine kreisförmige Hüllkurve H beschreibt. Wie die Fig. 2 ver-

nutenförmiger Ausnehmungen, die dem Einlegen von Elektro- deutlicht, überragt die Hüllkurve H den lichten Querschnitt der leitungen dienen können, in Bauteilen aus den genannten Mate- Bohrung 14 in überwiegendem Masse.

rialien einsetzbar. Hierzu kann der Fräskopf an der vorderen Der vom Aufnahmeschaft 4 in Bewegung versetzte Lagerzap-Stirnseite zusätzlich Schneiden oder dgl. aufweisen. 65 fen 9 läuft demzufolge zwangsläufig an der Mantelkontur der

Zum Antrieb des Fräswerkzeuges wird dieses in ein handelsüb- Bohrung 14 auf, so dass dem Fräskopf 5 ein Tangentialimpuls liches Handgerät, das den Drehantrieb motorisch vermittelt, verliehen wird, demzufolge der Fräskopf im gleichen Drehsinne eingesetzt. Das Handgerät ist beispielsweise elektrisch oder wie der Aufnahmeschaft 4 Drehbewegung ausführt. Der sich in

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einer vorgefertigten Bohrung eines Bauteiles befindliche, mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Fräskopf 5 bzw. dessen Schneiden 13 schlagen in rascher Folge an der Wandung dieser Bohrung auf und arbeiten eine Hinterschneidung aus. Dabei kann der Aufnahmeschaft 4 bei entsprechender Abstimmung 5 dessen Durchmessers mit dem Druchmesser der bauteilseitigen Bohrung eine gute Führung schaffen und so exakten Rundlauf in der Bohrung gewährleisten. Das Abbremsen der Drehbewegung des Fräskopfes 5 zufolge Arbeitsverrichtung desselben wird durch weitere in schneller Folge auftretende Tangentialimpulse 10 wettgemacht.

Der Fig. 3 ist im einzelnen entnehmbar, dass der Kopf 11 im Querschnitt grösser als die Bohrung 14 ausgebildet ist, so dass ein Wegfallen des Fräskopfes 5 vom Aufnahmeschaft 4 bzw. vom Lagerzapfen 9 nicht möglich ist. 15

Die in Fig. 4 aufgezeigte ähnliche Ausführungsform unterscheidet sich von jener gemäss den Fig. 2 und 3 dadurch, dass hier eine Bohrung 15 mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen ist. Alle anderen Ausbildungsmerkmale entsprechen der voran erörterten Ausführung, weshalb in der Fig. 4 im weiteren dieselben 20 Bezugszeichen aufscheinen. Auch die Funktion dieser Ausführungsform entspricht der bereits geschilderten.

Die Fig. 5 zeigt ein weitgehend abweichendes, gesamthaft mit ^ 21 bezeichnetes Fräswerkzeug. Dieses setzt sich gleichermassen im wesentlichen aus einem gesamthaft mit 22 bezeichneten Aufnahmeschaft und einem gesamthaft mit 23 bezeichneten Fräskopf zusammen.

Der Aufnahmeschaft 22 besteht wiederum aus einem Stummel

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24 mit Angriffsflächen 25 und einem Bund 26. In den Aufnahmeschaft 22 ist vorderseitig ein Lagerzapfen 27 um eine Exzentrizität E aussermittig zur Aufnahmeschaftachse 10 versetzt eingeschraubt . Ein endseitiger Kopf 28 am Lagerzapfen 27 stützt den durchgriffenen Fräskopf 23 nach vorne ab.

Der Fräskopf 23 besteht aus einem Fräskopf lager 29 und einigen dessen Mantelfläche überragenden leistenförmigen Schneiden 31. In Ruhestellung ist der Fräskopf 23 konzentrisch zur Aufnahmeschaftachse 10 eingeschwenkt, wobei die Schneiden 31 die Umfangskontur des Aufnahmeschaftes 22 und des Kopfes 28 nicht überragen. Dadurch lässt sich der Fräskopf 23 ohne Verhakungs- oder Beschädigungsgefahr in eine vorgefertigte Bohrung eines Bauteiles einführen. Aus der Fig. 6 ist die konzentrische Ruhestellung des Fräskopfes 23 deutlich erkennbar.

Wird der Aufnahmeschaft 22, wie in Fig. 7 durch einen Drehpfeil angedeutet, in Drehbewegung versetzt, so läuft der Lagerzapfen 27 um die Aufnahmeschaftachse 10, entsprechend der Exzentrizität E. Der von der Aufnahmeschaftachse 10 entfernteste Umfangspunkt des Lagerzapfens 27 beschreibt dabei eine kreisförmige Hüllkurve H. Diese (H) überragt wiederum die den Gelenkzapfen 27 aufnehmende aussermittige Bohrung 32 kreisförmigen Querschnittes im Fräskopflager 29. Die Bohrung 32 weist einen Durchmesser auf, der nur um das zu Gleitzwecken erforderliche Lagerungsspiel grösser als jener des Gelenkzapfens 27 ist.

Zu Beginn der Drehbewegung des Aufnahmeschaftes 22 wird der Fräskopf 23 aufgrund dessen Massenträgheit um den umzulaufen beginnenden Lagerzapfen 27 radial gegen die Wandung des Bohrloches ausgelenkt. Die Schneiden 31 beginnen sodann mit dem Abtragen von Material. Bei zunehmender Drehgeschwindigkeit des Aufnahmeschaftes 22 wird der Fräskopf 23 durch die Zentrifugalkraft weiter und mit zunehmender Kraft gegen die Wandung des Bohrloches gedrückt. Die Schwenkbewegung der Mantelkontur des Fräskopfes 23 um den Lagerzapfen 27 ist durch eine Schwenkkurve S angedeutet. Die Fig. 7 zeigt den Fräskopf 23 in maximaler Ausschwenkstellung. Das Fräswerkzeug 21 vermag also bis zu dem durch diese maximale Ausschwenkstellung des Fräskopfes 23 definierten Ausschwenk-mass eine Hinterschneidung herzustellen, was somit einem maximalen Hinterschneidungsdurchmesser D entspricht.

Der Vorteil dieses Fräswerkzeuges besteht in der Herstellbarkeit unterschiedlichster Hinterschneidungstiefen, wobei ein und dasselbe Werkzeug auch für Bohrungen unterschiedlichsten Durchmessers geeignet ist. Dem Handhabenden werden zudem keine nennenswerten Schlagimpulse vermittelt, so dass sich das Werkzeug auch durch hohen Handhabungskomfort auszeichnet.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

653 947 PATENTANSPRÜCHE

1. Fräswerkzeug zum Herstellen von Ausnehmungen in Bauteilen aus Mauerwerk, Beton und anderen spröden Materialien, mit Aufnahmeschaft und Schneiden aufweisendem Fräskopf, 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (5,23) ringförmig ausgebildet und auf einem zur Aufnahmeschaft achse (10) exzentrisch versetzten Lagerzapfen (9,27) frei drehbar angeordnet ist.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der lichte Querschnitt des Fräskopflagers (12,29) den 10 Querschnitt des Lagerzapfens (9,27) übersteigt und die Hüllkurve (H) des Lagerzapfens den lichten Querschnitt des Fräskopflagers an wenigstens einer Stelle überragt.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die von der Hüllkurve (H) überragten Stellen des Fräskopf- 15 lagers (12,29) Teile einer Bohrung (14,15,32) sind, deren kleinste lichte Weite (d) den Durchmesser des Lagerzapfens (9, 27) plus das Mass dessen zweifacher Exzentrizität (E) unterschreitet.

4. Fräsvverkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn- 20 zeichnet, dass die von der Hüllkurve (H) überragten Stellen des Fräskopflagers (12,29) Teile einer Bohrung (15,32) mit kreisförmigem Querschnitt sind.

5. Fräswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Hüllkurve (H) überragten Stellen des Fräskopflagers (12) Teile einer Bohrung (14) mit polygonalem Querschnitt sind.

6. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität (E) des Lagerzapfens 5 bis 25% des Arbeitsdurchmessers des Fräskopfes (5,23) beträgt. 30