DE10024129C1

DE10024129C1 - Schlagaktiviertes, rotierendes Werkzeug für gesteinsartige Materialien

Info

Publication number: DE10024129C1
Application number: DE2000124129
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Wendel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-05-19

Abstract

Zum Abfräsen insbesondere harter Materialien wie Beton ist eine Schlagwirkung in den Meißeln vorteilhaft oder gar notwendig. DOLLAR A Z. B. gemäß Patent 19754371 werden die Meißel einzeln beaufschlagt und müssen in einer Ebene liegen, können also nicht beliebig auf der Walzenoberfläche plaziert werden. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beliebige Meißelanordnung zu verwirklichen, eine einfache, preiswerte, robustere und verschleißärmere Konstruktion sowohl bei dem schlagerzeugenden Teil im Inneren der Fräswalze als auch bei den Meißeln zu erzielen. DOLLAR A Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meißel (4) auf einem Taumel-Rohr (2) angebracht sind, das gegenüber dem zentrisch umlaufenden Fräsantrieb radial verschiebbar angeordnet ist, und daß in dieses Taumel-Rohr von Innen in einige oder alle Meißel eine Schlagwirkung induziert wird mittels einer oder mehrerer im Inneren des Taumel-Rohres befindlichen Schlagmassen (28). DOLLAR A Das Werkzeug eignet sich insbesondere für Boden- und Straßenfräsen.

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende Fräsmaschine zur Gesteinsbearbeitung, insbesondere für Beton, Asphalt, Mauerwerk.

Derartige Maschinen dienen unter anderem dazu, Wände, Böden oder Fahrbahnen abzufräsen oder Nuten einzufräsen.

Ein akzeptabler Fräsfortschritt insbesondere in härterem Material wie Beton wird dabei nur unter Einsatz großer Maschinengewichte, hoher Antriebs- und Vorschub- Leistung sowie mit starkem Rütteln der Maschinen und hohem Verschleiß der Fräsmeißel erkauft.

Es wurde daher seit Längerem versucht, eine Schlagwirkung in die Meißel zu bringen ähnlich wie es beim Bohren mit dem Schlagbohrer oder dem Bohrhammer verwirklicht wurde. Z. B. in dem Patent DE 197 54 371 C1 ist dies gelungen. Dort werden die Meißel einzeln beaufschlagt und von einer umlaufenden Pendel- Ebene beaufschlagte Meißel müssen in einer Ebene liegen, können also nicht beliebig auf der Walzenoberfläche plaziert werden. Es werden sehr viele Pendel benötigt und insbesondere bei großen Straßenfräsen ist der Kosten und Konstruktionsaufwand erheblich. Die Aufschlagfläche ist relativ klein mit hoher Flächenpressung und Verschleiß der Aufschlagflächen von Pendeln und Meißeln. Der Konstruktions- und Kosten-Aufwand bei den Meißeln ist relativ hoch, da diese beweglich ausgebildet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hohe Schlagleistungen in die Meißel zu bringen, eine beliebige Meißelanordnung und Meißel-Typen entsprechend dem gewünschten Fräsbild zu verwirklichen, eine einfache, preiswerte, robustere und verschleißärmere Konstruktion sowohl bei dem schlagerzeugenden Teil im Inneren der Fräswalze als auch bei den Meißeln zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meißel (4, 5) auf einem Taumel-Rohr (2) angebracht sind, das gegenüber dem zentrisch umlaufenden Fräsantrieb (3) radial verschiebbar angeordnet ist, und daß in dieses Taumel-Rohr (2) von Innen in einige oder alle Meißel eine Schlagwirkung induziert wird mittels einer oder mehrerer im Inneren des Taumel-Rohres befindlichen Schlagmassen (1, 28).

Erfindungsgemäß ist ein mit Meißeln 4, 5 bestücktes Taumel-Rohr 2 radial verschiebbar mit seinem rotationssymmetrisch umlaufenden Fräsantrieb 3 verbunden. In dieses Taumel-Rohr 2 wird von Innen ein Schlag induziert. Dieser Schlag ist vorzugsweise erheblich höher frequent als die Drehzahl des Fräsantriebes. Die radiale Verschiebbarkeit entkoppelt dabei die Schlagwirkung von den Lagern und damit von der restlichen Maschine und bringt somit die gesamte Schlagenergie in den erwünschten Bereich zur Zerstörung des Fräsgutes 18. Die innen oszillierenden und/oder drehenden Schlagmassen 1, 28 treffen entweder nur auf das Taumel-Rohr 2 oder zunächst oder nur auf relativ zum Taumel-Rohr bewegliche Meißel, deren Enden in das Taumel-Rohr hineinragen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen radialen Schnitt durch die Mitte einer Schlagmasse 1

Fig. 2 wie Fig. 1

Fig. 3 einen radialen Schnitt durch den Rand der Fräswalze durch Fräsantrieb 3 und Taumel-Rohr 2

Fig. 4 wie Fig. 3

Fig. 5 wie Fig. 1

Fig. 6 wie Fig. 1

Fig. 7 wie Fig. 3

Fig. 8 wie Fig. 3

Fig. 9 wie Fig. 1

Fig. 10 einen radialen Schnitt durch einen Taumel-Schlag-Ring 28 sowie im oberen Bereich wie Fig. 3

Fig. 11 einen radialen Schnitt durch einen Taumel-Schlag-Ring 28 mit beweglichen und feststehenden Meißeln 5, 4

Fig. 12 axialer Schnitt durch die Fräswalze

Fig. 13 axialer Schnitt durch die Fräswalze, schematische Darstellung

In Fig. 1 wird die Schlagmasse 1 von einem Kurbeltrieb über Federanlenkungen an der Kurbelkröpfung an Stelle eines Pleuels vor und zurück geschleudert. Im entgegen dem Aufschlagbereich liegenden Wendepunkt fliegt die Schlagmasse gegen feststehende Federn 12, die die kinetische Energie der Schlagmasse zusätzlich zu den Federn 6, 7 und 15 aufnehmen können und diese für den folgenden Hub in Schlagrichtung wieder an die Schlagmasse zurück geben. Die Federn 15 erfüllen dabei eine Doppelfunktion. Sie übernehmen die seitliche Führung der Schlagmasse 1 gemäß Anspruch 20 und können teilweise gleichzeitig als Energiespeicher wirken ähnlich den Federn 12, wenn sie mit entsprechender Vorspannung versehen sind. In Fig. 2 geschieht die seitliche Führung durch am festen Maschinenteil abgefederte Rollen 14.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Verbindung Taumel-Rohr 2 zum Fräsantrieb 3 mittels Federn 9, die soweit zusammengedrückt werden können bis sich die schräg zum Umfang liegenden Ebenen berühren, in die die Feder-Aufnahme- Bohrungen eingebracht sind. Diese schrägen Ebenen stellen eine Verzahnung dar entsprechend Anspruch 7.

Fig. 4 zeigt eine Lösung gemäß Anspruch 6.

Fig. 5 zeigt eine Lösung gemäß Anspruch 1, wobei einige Meißel beweglich 5 und einige fest 4 angeordnet sind. Die beweglichen Meißel 5 sind hier schwenkbar gezeichnet und werden vom zu fräsenden Material 18 so weit in das Taumel-Rohr 2 gedrückt, daß sie zuerst von der Schlagmasse 1 oder 28 getroffen werden, oder je nach Auslegung nur die beweglichen Meißel 5 mit Schlag beaufschlagt werden und das Taumel-Rohr 2 und damit feststehende Meißel 4 nicht mehr getroffen werden. Dabei ist auch möglich, daß nur bewegliche Meißel vorhanden sind. Fig. 6 zeigt schematisch eine Pleuelkonstruktion gemäß Anspruch 24. Beide Federn, 7 und 8, können in diesem Fall reine Druck-Federn sein. Fig. 10 zeigt eine Lösung gemäß Anspruch 3. Beim Aufschlag wird der Taumel- Schlag-Ring zurückgeworfen und wird in taumelnde Rotation entgegen der Kurbel- Umlaufdrehrichtung versetzt. Dabei nimmt er das abfedernde System mit und beide rotieren über das Lager, dargestellt sind Walzen oder Kugeln eines Wälzlagers. Fig. 12 zeigt einen axialen Schnitt einer Version entsprechend Fig. 10. Fig. 13 zeigt schematisch einen axialen Schnitt durch eine Fräswalze gemäß Fig. 10 mit drei verschiedenen Taumel-Schlag-Ringen 28, die massenausgleichsgerecht ausgebildet sind. Durch Verwendung von mehreren Schlagmassen 1 oder 28 kann die Schlagfrequenz erhöht werden ohne Vergrößerung der Schlagleistung je Schlag.

Bezugszeichen-Liste

1

Schlagmasse

2

Taumel-Rohr = äußere, mit Meißeln bestückte Fräswalze

3

Fräsantrieb = Rund umlaufender, innerer Antrieb, Abstützung und Antrieb des Taumel-Ringes

2

4

Fest stehende Meißel

5

Bewegliche Meißel

6

Pleuel-Lager-Stelle = umlaufende Lagerstelle in jeder Kurbel oder Kröpfung der Kurbelwelle

7

Schlagmassen-Antriebs-Feder der Schlagmasse

1

auf der Schlagseite zwischen Schlagmasse und oszillierendem Antrieb.

8

Schlagmassen-Antriebs-Feder der Schlagmasse

1

auf der der Schlagseite gegenüber liegenden Seite zwischen Schlagmasse und oszillierendem Antrieb.

9

Taumel-Ring-Feder = den Taumel-Ring abstützende Feder.

10

Gelenkstange

11

Drehachse des Walzenantriebs

3

12

Die Schlagmasse in Schlagrichtung werfende bzw. abfangende Feder, die sich am feststehenden Maschinenteil abstützt.

13

Feder (allgemein)

14

Führungs-Rolle der Schlagmasse.

15

Führungs-Feder der Schlagmasse.

16

Feststehender Maschinenteil.

17

Geführter Bolzen, Zylinder.

18

Gefrästes Material, z. B. ein Beton-boden.

19

Luft-Steuerbohrung

20

Luft-Steuerschlitz

21

Rückschlagventil erlaubt Luftströmung nur in eine Richtung.

22

Luft-Kolben

23

Drehachse des Oszillations-Antriebes

24

Pleuel-Zylinder

25

Pleuel-Kolben

26

Taumelscheiben-3-Innen-Verzahnung

27

Walzenverzahnung (der Teile

3

und

30

), Außen-Verzahnung, passend zu

26

28

Rotierender Taumel-Schlag-Ring

29

Gegengewicht

30

Abstützung, Lagerung des Taumel-Ringes

2

auf der nicht angetriebenen Seite, falls Antrieb nur auf einer Seite.

31

Beweglicher Meißel

5

in außenliegender Position gezeichnet.

Claims

1. Fräsmaschine mit rotierendem Fräswerkzeug mit auf dem Umfang verteilten Fräsmeißeln, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meißel (4, 5) auf einem Taumel-Rohr (2) angebracht sind, das gegenüber dem zentrisch umlaufenden Fräsantrieb (3) radial verschiebbar angeordnet ist, und
daß in dieses Taumel-Rohr (2) von Innen in einige oder alle Meißel eine Schlagwirkung induziert wird mittels einer oder mehrerer im Inneren des Taumel- Rohres befindlichen Schlagmassen (1, 28).

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmasse (1) eine vorwiegend oszillierende Bewegung ausführt.

3. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmasse (28) eine vorwiegend rotierende Bewegung ausführt.

4. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Taumel-Rohr (2) über Druckfedern (9) mit dem Fräsantrieb (3) verbunden ist.

5. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Taumel-Rohr über Führungselemente mit dem Fräsantrieb verbunden ist.

6. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungelemente des Taumel-Rohres von Gelenkstangen (10) gebildet werden.

7. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungelemente des Taumel-Rohres von einer Verzahnung (26, 27) gebildet werden.

8. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schlagmasse mittels einer Kurbelwelle erzeugt wird.

9. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlagmasse von zwei synchron laufenden Kurbeln der Kurbelwelle bewegt wird und die beiden Kurbeln in achsialer Ausdehnung gesehen gleichweit von der Mitte der Schlagmasse entfernt liegen.

10. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel in beiden Kraftrichtungen, der Zug- sowie der Druck-Richtung, elastisch ausgebildet ist.

11. Fräsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Ausbildung durch Federn (7, 8) bewirkt wird.

12. Fräsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität unterschiedlich ist und sich abhängig von der Pleuel-Länge, dem Abstand der Kurbel-Kröpfung 6 vom Anlenkpunkt an die Schlagmasse, ändert.

13. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlagfläche der Schlagmasse kugelförmig oder tonnenförmig ausgebildet ist und die Mitte der Kugel oder Tonne auf der Linie in Schlagrichtung durch den Schwerpunkt der Schlagmasse liegt.

14. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schlagmassen abwechselnd schlagen und so angeordnet sind, daß ein Massenkraftausgleich erzielt wird.

15. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schlagmassen synchron schlagen.

16. Fräsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel in seinen beiden Kraft-Richtungen mit unterschiedlichen Elastizitäten versehen ist.

17. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmasse im gegenüber der Schlagseite liegenden Wendepunkt am feststehenden Teil der Maschine abgefedert (12) wird.

18. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche, lineare Führung der Schlagmasse gefiedert ist und damit eine leichte seitliche Bewegung der Schlagmasse in Umfangsrichtung erlaubt.

19. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Führung der Schlagmasse durch federnd angedrückte Rollen (14) verwirklicht wird.

20. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Führung der Schlagmasse durch Federn (15) geschieht.

21. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kurbelwelle entgegengesetzt zur Drehrichtung der Fräsmeißel dreht.

22. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Schlag-Antriebes (23) in radialer Richtung versetzt zur Drehachse des Meißelwalzen-Antriebs (11) angeordnet ist.

23. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Schlag-Antriebes (23) in radialer Richtung versetzt zur Drehachse des Meißelwalzen-Antriebs (11) angeordnet ist und zwar versetzt in Schlag-Richtung der Schlagmasse.

24. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federverbindungen (7, 8) zwischen Pleuel-Lager (6) und Schlagmasse (1) von einem linearen Führungs-System wie Kolben (25) und Zylinder (24) geführt werden.

25. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmasse über einen Luftkolben (22) angetrieben wird, der in einem Zylinder in der Schlagmasse oszilliert.

26. Fräsmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmassen-Bewegung über geeignete Ventile und Öffnungen wie Luft- Steuerschlitze (20), Luft-Steuerbohrungen (19) und Einweg-Ventile (21) geregelt wird.

27. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Schlagmasse (28) federnd und leichtgängig rotierbar mit der Kurbel-Kröpfung (6) verbunden ist.

28. Fräsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz der Drehachsen (11, 23) von Fräsantrieb (3) und Schlagantrieb sowie der radiale Verschiebeweg des Taumel-Rohres (2) gegenüber dem Fräsantrieb (3) sowie die fliehkraftbedingte Auslenkung der Schlagmasse (28) über die federnde Verbindung zum Kurbel-Kröpfungs-Lager (6) so gewählt werden, daß die Schlagmasse (28) die Meißel (4, 5) nur dort mit Schlag beaufschlagt, wo die Meißel vom zu fräsenden Material (18) gegen das Taumel-Rohr (2) gedrückt werden und das Taumel-Rohr dadurch gegen den Fräsanrieb gedrückt und exzentrisch verschoben wird.