Die vorliegende Erfindung betrifft ein fahrbares, materialabtragendes Bodenflächenbearbeitungsgerät mit mindestens einer motorisch angetriebenen Rotortrommel, die auf einer im Gehäuse des Gerätes gelagerten Rotorwelle auswechselbar angeordnet ist. Solche Geräte werden von der Anmelderin bereits seit Jahrzehnten gefertigt und vertrieben. Es handelt sich hierbei immer um Geräte, bei denen ein oder zwei Rotortrommeln in rotierende Bewegung gesetzt werden. Die Rotortrommeln sind als Käfige gestaltet, auf deren Käfigstäbe eine Vielzahl von Bearbeitungselementen aufgereiht sind. Diese Bearbeitungselemente weisen eine Durchgangsbohrung auf, deren Durchmesser etliches grösser als der Durchmesser der Käfigstäbe ist. Durch die Rotation des Rotorkäfiges werden die Bearbeitungselemente nach aussen geschleudert und treffen hammerartig auf die zu bearbeitende Bodenfläche auf.
Solche Gerät haben sich in vielen Anwendungen seit Jahren bewährt. Insbesondere werden hiermit verunreinigte Deckschichten auf Betonböden abgetragen, aber auch ganze Landebahnen auf Flughäfen bearbeitet, um die Griffigkeit der Landepiste zu erhöhen. Die Struktur einer solchen bearbeiteten Oberfläche ergibt ein Schlag- und Kratzbild. Insbesondere bei der Bearbeitung von betonierten Flächen wurden dadurch auch immer ganze Kiesel losgeschlagen. Ferner führte die Behämmerung der Bodenfläche oftmals auch zu Schäden an Rohrleitungen, die im Betonboden eingelegt waren, wie insbesondere Bodenheizungen und elektrische Leitungen. Zudem betrug die Abtragstiefe in einem Durchgang kaum mehr als 1-3 mm. Flächenbearbeitungsgeräte der eingangs genannten Art sind als Weiterentwicklungen, beispielsweise aus der EP-A 0 098 798, EP-A 0 241 417 oder US-A 3 063 690, bekannt.
Demgegenüber ist aus der DE-A 2 012 673 eine Strassenfräse bekannt, die mit zwei getriebenen Rotorwalzen bestückt ist, in denen Bearbeitungsstifte eingelassen sind. Das entsprechende Bearbeitungsbild ist ein reines Kratzbild. Das letztgenannte Geräte hat sich insbesondere zur Entfernung von Strassenmarkierungen und Asphaltunebenheiten bewährt. Auf Betonflächen lässt sich ein solches Gerät nicht einsetzen. Ferner sind Geräte mit ähnlichem Aufbau, wie eingangs beschrieben aus den US-Patentschriften 2 041 140, 1 947 136 und 2 014 626 bekannt, die mit zwei nebeneinander angeordneten Rotorwalzen arbeiten und die mit Schleifmitteln oder Bürsten bestückt sind. Es sind dies Geräte, die insbesondere zum Abziehen von Parkettböden entwickelt worden sind. Ferner sind auch Nutenfräsmaschinen bekannt, die einen ähnlichen Aufbau aufweisen.
Diesbezüglich wird insbesondere auf die US-A 2 664 281 verwiesen. Letztlich ist auch noch aus der SU-A 753 654 eine Schleifmaschine bekannt geworden, die zur Bearbeitung der Oberflächen von Steinplatten geeignet ist. Dieses Gerät arbeitet über die gesamte Arbeitsfläche flächendeckend mit zwei Wellen, auf denen je mehrere Keramikschleifscheiben versetzt zueinander angeordnet aufgereiht sind. Ein solches Gerät ergibt eine besonders feine Oberflächenstruktur und eine minimale Abtragungstiefe. Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen ruhigeren Lauf als die Geräte mit hämmernder Arbeitsweise ergibt und eine extrem grosse Abtragstiefe in einem Durchgang ermöglicht. Diese Aufgabe löst ein Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Das Ungewöhnliche der erfindungsgemässen Lösung besteht darin, dass die Bearbeitungselemente, in diesem Fall Diamanttrennscheiben, die bisher lediglich zum Schneiden eingesetzt wurden, nun für eine flächige Bearbeitung zum Einsatz kommen. Dies verlangt im Gegensatz zu den bekannten Flächenbearbeitungsgeräten eine in achsialer und radialer Richtung absolut korrekte Lagerung. Vorzugsweise Ausgestaltungen, wie diese Lagerung ausgebildet sein kann, beschreiben die unabhängigen Patentansprüche 2-6. In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt und anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht des Flächenbearbeitungsgerätes von unten mit einem Teilschnitt durch das Gehäuse auf der Höhe der Mittelachse der Rotorwelle; und
Fig. 2 einen mittigen Längsschnitt durch die Rotortrommel. Die Ansicht von unten des fahrbaren Bodenflächenbearbeitungsgeräts zeigt dessen wesentlichste Bestandteile.
Der eigentliche Antrieb, bestehend aus einem Motor und die Transmissionsmittel, nämlich die Teilriemen, sind hier als erfindungsunwesentlich weggelassen. Auch die Deichsel mit der Bezugszahl 0 ist nur noch im Ansatz erkennbar. Das gesamte fahrbare Gerät steht auf seinen vier Laufrädern 1. Die beiden in Schubrichtung vorderen Räder 1 sind auf einer starren Achse 2 zwischen den beiden Seitenwänden des Gehäuses 4 gelagert. Die beiden in Schubrichtung hinteren Räder 1 sind auf einer hinteren, höhenverschwenkbaren Achse 3 montiert. Zwischen den beiden Seitenwänden des Gehäuses 4 lagert die Rotorwelle 5. Auf der Rotorwelle 5 wiederum lagert die in Fig. 2 im Detail dargestellte Rotortrommel. Antriebsseitig ist in der Seitenwand des Gehäuses 4 eine Bohrung angebracht, in der ein Lagergehäuse 6 passt, welches selber wiederum mittels Schrauben an jeder Seitenwand angeschraubt ist.
Die Rotorwelle 5 hält mit Passitz in den beiden Kugellagern 8 und durchsetzt das Lagergehäuse 7, so dass ein Zapfen verbleibt, auf dem ein Mehrfachkeilriemenrad Platz findet. Mittels einer achsialen Lagerscheibe 9, auf die eine Kontermutter 10 drückt, ist die Rotorwelle 5 achsial gesichert. Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses lagert das andere Ende der Rotorwelle 5 steckbar in einem Kugellager 13, welches in einem zweiten Lagergehäuse 12 gesichert gehalten ist, welches selber wiederum in einem wegnehmbaren Deckel 11 befestigt ist. Im Zapfen 14 der Rotorwelle 5, der im Kugellager 13 zu liegen kommt, ist eine Ringnut 15 eingelassen, in dem ein O-Ring eingelegt ist. Will man den gesamten Rotor auswechseln, so löst man den Deckel 11, in dem das Lagergehäuse 12 befestigt ist, und zieht das Lager direkt vom Rotorzapfen 14 der Rotorwelle 5 herunter.
Erst wenn man den Konterring 29, der auf dem Aussengewinde 32 der Rotorwelle 5 aufgeschraubt ist, entfernt hat, lässt sich die gesamte Trommel von der Rotorwelle abziehen. Die Rotortrommel besteht im wesentlichen aus einer Hohlwelle 20, auf der einseitig ein fester Flansch 21 aufgeschweisst ist. Der feste Flansch 21 weist gleichmässig am Umfang verteilte Gewindelöcher und Durchgangslöcher auf. In den Gewindelöchern sind Haltestäbe 22 eingeschraubt, die parallel zur Hohlwelle über dessen gesamte Länge hinaus sich erstrecken. Auf diesen Haltestäben 22 sind in abwechselnder Reihenfolge eine Vielzahl von Diamanttrennscheiben 23 und Distanzringen 24 aufgereiht. Die maximale Arbeitsbreite des Rotors ist folglich etwas geringer als die Länge der Hohlwelle 20.
Sowohl die Diamanttrennscheiben 23 als auch die Distanzringe 24 müssen selbstverständlich entsprechende Bohrungen aufweisen, durch die die Haltestäbe 22 hindurchgehen. Auf der Gegenseite wird auf der Hohlwelle 20 ein Konterflansch 25 aufgesetzt, der mittels Mutter 28 unter Zwischenlage von Federscheiben 27 das Paket von Diamanttrennscheiben und Distanzringen fest zusammenpresst. Der Konterflansch 25 weist zusätzlich noch eine Verdrehsicherung 26 in Form eines Stiftes auf, der eine verdrehsichere Lagerung des Konterflansches 25 auf der Hohlwelle 20 garantiert. Wie bereits erwähnt, wird mittels einem Konterring 21 die Hohlwelle 20 auf der Rotorwelle 5 achsial gesichert. Auch antriebsseitig ist die Hohlwelle 20, sowohl bezüglich achsialen, wie auch radialen Bewegungen, bezüglich der Rotorwelle 5 gesichert. Hierzu dient ein Anschlagsflansch 34, welcher mittels einem Keil 35 gesichert ist.
Im Anschlagsflansch 34 sind Mitnehmerbolzen 36 mittels Presssitz gehalten, deren vorstehendes freies Ende im festen Flansch 21 auf der Hohlwelle 20 steckbar Aufnahme finden. Die Verwendung von Diamanttrennscheiben verlangt sowohl eine achsiale, wie auch radiale spielfreie Lagerung der gesamten Trommel. Nur so kann sichergestellt werden, dass während der Arbeit auf die Trennscheiben keine Kräfte einwirken, die zu deren Bruch führen würden. Eine solche spielfreie Lagerung ist nicht absolut einfach zu erreichen, wenn andererseits aber eine einfach steckbare Auswechselbarkeit der Rotortrommel gewährleistet sein soll. Ein Teilproblem stellt die Lagerung des Rotorzapfens 14 im Kugellager 13 dar. Hier wurde das Spiel durch den Einbau eines O-Ringes 16 aufgefangen.
Um die Reibungskräfte der Hohlwelle 20 auf der Rotorwelle 5 zu verringern, entsprechen lediglich die Endbereiche 30 der Rotorwelle 5 einem Gleitsitz, während der gesamte mittlere Bereich zwischen den beiden Endbereichen 30 einen kleineren Durchmesser aufweist, und somit berührungslos die Hohlwelle 20 durchsetzt. Erste Messungen mit dem erfindungsgemässen Gerät haben gezeigt, dass in einem erstmaligen Durchgang bereits eine Abtragstiefe bis zu 15 mm erreichbar ist. Entsprechend lassen sich mit einem solchen Flächenbearbeitungsgerät auch Nuten fräsen. Insbesondere die Erstellung von relativ breiten Nuten, für die bisher kaum eine brauchbare Vorrichtung bestand, wird hier eine Lösung angeboten. Solche breite Nuten sind beispielsweise zur Verlegung von Leitsystemen in vollautomatischen Hohlregallagern erforderlich.
The present invention relates to a mobile, material-removing soil treatment device with at least one motor-driven rotor drum, which is interchangeably arranged on a rotor shaft mounted in the housing of the device. Such devices have been manufactured and sold by the applicant for decades. These are always devices in which one or two rotor drums are set in rotating motion. The rotor drums are designed as cages, on the cage bars of which a large number of processing elements are lined up. These machining elements have a through hole, the diameter of which is several times larger than the diameter of the cage bars. Due to the rotation of the rotor cage, the processing elements are thrown outwards and hit the floor surface to be processed like a hammer.
Such devices have proven themselves in many applications for years. In particular, contaminated cover layers on concrete floors are removed, but entire runways at airports are also processed to increase the grip of the runway. The structure of such a machined surface gives an impact and scratch image. Whole pebbles were always knocked off, especially when working on concrete surfaces. Furthermore, the dampening of the floor surface often led to damage to pipelines that were laid in the concrete floor, such as floor heating and electrical lines in particular. In addition, the removal depth in one pass was hardly more than 1-3 mm. Surface processing devices of the type mentioned at the outset are known as further developments, for example from EP-A 0 098 798, EP-A 0 241 417 or US-A 3 063 690.
In contrast, a road milling machine is known from DE-A 2 012 673, which is equipped with two driven rotor rollers in which machining pins are embedded. The corresponding editing image is a scratch-only image. The latter device has proven particularly useful for removing road markings and asphalt bumps. Such a device cannot be used on concrete surfaces. Furthermore, devices with a similar structure, as described at the outset from US Pat. Nos. 2,041,140, 1,947,136 and 2,014,626, are known which work with two rotor rollers arranged next to one another and which are equipped with abrasives or brushes. These are devices that have been developed especially for removing parquet floors. Slot milling machines are also known which have a similar structure.
In this regard, reference is made in particular to US Pat. No. 2,664,281. Ultimately, a grinding machine is also known from SU-A 753 654, which is suitable for processing the surfaces of stone slabs. This device works across the entire work surface with two shafts, on each of which several ceramic grinding wheels are lined up offset from one another. Such a device results in a particularly fine surface structure and a minimal removal depth. The present invention has set itself the task of creating a device of the type mentioned, which results in a smoother run than the devices with hammering mode of operation and allows an extremely large removal depth in one pass. This object is achieved by a device having the features of patent claim 1.
The unusual aspect of the solution according to the invention is that the machining elements, in this case diamond cutting discs, which were previously only used for cutting, are now used for flat machining. In contrast to the known surface treatment devices, this requires absolutely correct storage in the axial and radial directions. Preferred embodiments of how this bearing can be configured are described in the independent claims 2-6. In the drawing, a preferred embodiment of the subject matter of the invention is shown and explained using the following description.
It shows:
Figure 1 is a view of the surface processing device from below with a partial section through the housing at the level of the central axis of the rotor shaft. and
Fig. 2 shows a central longitudinal section through the rotor drum. The bottom view of the mobile soil tillage implement shows its most important components.
The actual drive, consisting of a motor and the transmission means, namely the partial belts, are omitted here as not essential to the invention. The drawbar with the reference number 0 is only recognizable in the approach. The entire mobile device stands on its four wheels 1. The two front wheels 1 in the direction of thrust are mounted on a rigid axle 2 between the two side walls of the housing 4. The two rear wheels 1 in the direction of thrust are mounted on a rear, height-pivotable axis 3. The rotor shaft 5 is supported between the two side walls of the housing 4. The rotor drum shown in detail in FIG. 2 is supported on the rotor shaft 5. On the drive side, a bore is made in the side wall of the housing 4, in which a bearing housing 6 fits, which in turn is screwed onto each side wall by means of screws.
The rotor shaft 5 holds with a fit in the two ball bearings 8 and passes through the bearing housing 7, so that a pin remains on which there is space for a multiple V-belt pulley. The rotor shaft 5 is secured axially by means of an axial bearing disk 9, on which a lock nut 10 presses. On the opposite side of the housing, the other end of the rotor shaft 5 is pluggable in a ball bearing 13, which is held securely in a second bearing housing 12, which in turn is fastened in a removable cover 11. In the pin 14 of the rotor shaft 5, which comes to rest in the ball bearing 13, an annular groove 15 is embedded, in which an O-ring is inserted. If you want to replace the entire rotor, you release the cover 11, in which the bearing housing 12 is fastened, and pull the bearing directly down from the rotor pin 14 of the rotor shaft 5.
Only when the counter ring 29, which is screwed onto the external thread 32 of the rotor shaft 5, has been removed can the entire drum be pulled off the rotor shaft. The rotor drum consists essentially of a hollow shaft 20 on which a fixed flange 21 is welded on one side. The fixed flange 21 has threaded holes and through holes distributed evenly around the circumference. Holding rods 22 are screwed into the threaded holes and extend parallel to the hollow shaft over its entire length. A plurality of diamond cutting disks 23 and spacer rings 24 are lined up in an alternating sequence on these holding rods 22. The maximum working width of the rotor is consequently somewhat less than the length of the hollow shaft 20.
Both the diamond cutting discs 23 and the spacer rings 24 must of course have corresponding bores through which the holding rods 22 pass. On the opposite side, a counter flange 25 is placed on the hollow shaft 20, which firmly presses the package of diamond cutting disks and spacer rings by means of a nut 28 with the interposition of spring washers 27. The counter flange 25 also has an anti-rotation device 26 in the form of a pin, which guarantees a non-rotatable mounting of the counter flange 25 on the hollow shaft 20. As already mentioned, the hollow shaft 20 is secured axially on the rotor shaft 5 by means of a counter ring 21. On the drive side, the hollow shaft 20 is also secured with respect to the rotor shaft 5, both with respect to axial and radial movements. For this purpose, a stop flange 34 is used, which is secured by means of a wedge 35.
Driver bolts 36 are held in the stop flange 34 by means of a press fit, the projecting free end of which can be plugged into the fixed flange 21 on the hollow shaft 20. The use of diamond cutting discs requires both axial and radial play-free storage of the entire drum. This is the only way to ensure that no forces act on the cutting discs during work that would break them. Such play-free storage is not absolutely easy to achieve, but on the other hand an easy plug-in interchangeability of the rotor drum is to be ensured. The bearing of the rotor pin 14 in the ball bearing 13 represents a partial problem. Here, the play was absorbed by the installation of an O-ring 16.
In order to reduce the frictional forces of the hollow shaft 20 on the rotor shaft 5, only the end regions 30 of the rotor shaft 5 correspond to a sliding fit, while the entire central region between the two end regions 30 has a smaller diameter and thus passes through the hollow shaft 20 without contact. Initial measurements with the device according to the invention have shown that a removal depth of up to 15 mm can already be achieved in a first pass. Correspondingly, grooves can also be milled with such a surface treatment device. In particular, the creation of relatively wide grooves, for which there has so far been hardly any usable device, a solution is offered here. Such wide grooves are required, for example, for laying control systems in fully automatic hollow-rack storage systems.