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Die
Erfindung betrifft ein Aktivierungsgerät und ein Aktivierungssystem
zur Bereitstellung eines Schlagimpulses für Schneid – oder Frässysteme, vorzugsweise für Quer – oder Längsschneidköpfe oder
rotierende Frästrommeln,
an hydraulischen Trägergeräten, insbesondere
an Hydraulikbaggern, Baggerladern, Anbaufräsen. Einsatzgebiete dieser Baggeranbaufräsen sind
der Spezialtiefbau, Tunnel- und Wasserbau, Betonabbruch u.a. Bearbeitung
harter Gesteinsformationen.
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Es
ist bereits bekannt, hydraulisch angetriebene Baggeranbaufräsen mit
Längs- oder Querschneidköpfen oder
Frästrommeln
durch Schlagimpulse zu aktivieren.
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Insbesondere
bedeutet das, daß die
Werkzeuge nicht nur schrämend,
sondern zusätzlich schlagend
auf das Gestein einwirken, so dass sich in harten Gesteinsformationen
somit eine wesentlich verbesserte Löseleistung erzielen läßt als vergleichsweise
durch die konventionelle Abbaumethode.
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Nach
den Patentschriften
DE 40 36
193 ,
DE 42 29 015 ,
DE 42 35 205 und
DE 43 35 330 sind bereits
Aktivierungssysteme für
Schneidköpfe
bzw. Bohrsysteme bekannt, welche die Schlagenergie mittels einer
Excenterwelle innerhalb des Schneidkopfes erzeugen. Dieses hat den
Nachteil, das s. die Impulse kontinuierlich auf die Fräs- oder
Bohrwerkzeuge übertragen
werden. Das bedeutet eine ständige zusätzliche
Schwingungsbelastung auch für
das Trägergerät z.B. den
Hydraulikbagger.
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Nach
der DE – OS
4036193 ist ein Exzenterantrieb für radial schwingende Walzen-,
Rollen- und Fräsbohrwerkzeuge
mit getrenntem Antrieb für
die schnelldrehende Exzenterwelle und einer langsam laufenden Hülse mit
Werkzeugen bekannt, wobei die dynamische Auswuchtung durch justierbare
Gegengewichte erfolgt.
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Der
Nachteil dieses exzenteraktivierten Antriebes besteht dann, daß durch
das Aktivierungssystem sowohl die rotierenden Bewegungen des Schneid- oder Fräskopfes
mit den Werkzeugen als auch deren schlagende Bewegungen erfolgen,
wodurch unkontrolliert Resonanzen am Schneidwerkzeug entstehen.
Außerdem
ist es ein Nachteil dieser Konstruktion, daß nach dem Blockieren der Trommeln
und dem damit verbundenen Anlaufen der Fräse deren Resonanzbereich durchfahren
wird und die Schwingungen, welche auf das Trägergerät einwirken, zu Schäden an diesem
führen.
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Verursacht
wird dies nachteilig durch den Antrieb des Fräskopfes und der Erregerwelle
für die Schlagwirkung
durch ein und dasselbe Antriebsaggregat, welches durch die Schneidbelastung
der Frästrommeln
und ihre durchgehend aktive Schlagbewegungen beeinflußt wird.
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Desweiteren
sind nach den Patentschriften
DE
19631659 ,
DE 19634069 und
DE 19754371 Fräsmaschinen
mit rotierendem Fräswerkzeug
für gesteinsartige
Materialien bekannt.
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Während bisher
die Exzenter – Schlagbewegung
der umlaufenden Fräserbewegung überlagert wurde,
reduziert die Fräsmaschine
der o.g. DE – PS eine
Schlagbewegung mit Schlagwirkung auf die einzelnen Schneid – und Fräswerkzeuge.
Diese Schlagwirkung auf die Werkzeuge, z. B. Meißel erfolgt beim Eingriff in
das Fräsgut
durch ein pneumatisch oder hydraulisch angetriebenes Schlagsystem
mit Kolben und Zylinder.
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Dabei
auftretende nachteilige Quer – und Schlagkräfte bedingen
jedoch drehbar gelagerte Fräswerkzeuge.
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Um
die Schlagleistung und Schlagfrequenz dieser einzelnen drehbaren
Fräs- oder Schneidwerkzeuge
zu erhöhen
und zu variieren, wirken umlaufende Pendel mit unterschiedlicher
Masse und Drehzahl auf diese Werkzeuge.
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Diese
bekannten Fräsmaschinen,
bei denen die Schlagwirkung auf die einzelnen Fräs- und Schneidwerkzeuge erfolgt,
besitzen den Nachteil, daß sie
keine handelsüblichen
Werkzeuge benutzen, sondern teuere Spezialwerkzeuge aufwendiger
Konstruktion erfordern, die außerdem
schnell verschleißbar
und äußerst störanfällig sind.
Ebenso ist ihr Einbau in den entsprechenden Fräs- oder Schneidkopf kompliziert und kostenintensiv.
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Insgesamt
besitzen die bisher bekannten hydraulischen Baggeranbaufräsen mit
einem oder zwei Schneid – oder
Fräsköpfen mit
bestückten
Schneid – oder
Fräswerkzeugen,
vorzugsweise Hartmetall – Rundschaftmeißeln, die
gleichzeitig mit ihrer Schneid – oder
Fräsfunktion
eine Schlagwirkung auf das zu bearbeitende Material ausüben, aufgrund
der genannten konstruktiven Mängel
wesentliche Nachteile.
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Diese
bestehen darin, daß entweder
ein gemeinsamer Antrieb im Schneidkopf für die rotierende Schneidbewegung
und für
die Schlagbewegungen des Schneid – oder Fräskopfes diese kontinuierlich und
mit störenden
Resonanzen auf das Trägergerät aktiviert
oder ein unabhängiger
Antrieb nur für
die Schlagbewegungen der Schneid – oder Fräswerkzeuge des Schneid- oder
Fräskopfes
aufwendige Spezialwerkzeuge mit kompliziertem Auf – und Einbau
erfordert.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbesserung
der Fräsleistung herkömmlicher
Schneid- oder Frässysteme
an hydraulischen Trägergeräten bereitzustellen.
Dabei soll es möglich
sein, die Schneidköpfe
zusätzlich
zur Rotation bei der schrämenden
Gewinnung für
gezielte Schlagbewegungen auch mit unterschiedlicher Schlagkraft,
-richtung und -frequenz zu aktivieren. Die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile auftretender Resonanzen sollen dabei vermieden werden.
Vorzugsweise soll die Aktivierung der Schlagbewegungen beliebig
zu- und abschaltbar sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
1 und 14 gelöst.
Ein Aktivierungssystem für
Schneidköpfe
hydraulischer Trägergeräte ist als
separat angetriebenes Zusatz-Aktivierungsgerät ausgebildet und an dem Getriebegehäuse des
Schneidkopfes zwischen dem Schneidkopf und dem Trägergerät fest oder
verstellbar angeordnet.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbesserung
der Fräsleistung herkömmlicher
Schneid- oder Frässysteme
an hydraulischen Trägergeräten bereitzustellen.
Dabei soll es möglich
sein, die Schneidköpfe
zusätzlich
zur Rotation bei der schrämenden
Gewinnung für
gezielte Schlagbewegungen auch mit unterschiedlicher Schlagkraft,
-richtung und -frequenz zu aktivieren. Die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile auftretender Resonanzen sollen dabei vermieden werden.
Vorzugsweise soll die Aktivierung der Schlagbewegungen beliebig
zu- und abschaltbar sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
1 und 14 gelöst.
Ein Aktivierungssystem für
Schneidköpfe
hydraulischer Trägergeräte ist als
separat angetriebenes Zusatz-Aktivierungsgerät ausgebildet und an dem Getriebegehäuse des
Schneidkopfes zwischen dem Schneidkopf und dem Trägergerät fest oder
verstellbar angeordnet.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbesserung
der Fräsleistung herkömmlicher
Schneid- oder Frässysteme
an hydraulischen Trägergeräten bereitzustellen.
Dabei soll es möglich
sein, die Schneidköpfe
zusätzlich
zur Rotation bei der schrämenden
Gewinnung für
gezielte Schlagbewegungen auch mit unterschiedlicher Schlagkraft,
-richtung und -frequenz zu aktivieren. Die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile auftretender Resonanzen sollen dabei vermieden werden.
Vorzugsweise soll die Aktivierung der Schlagbewegungen beliebig
zu- und abschaltbar sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
1 und 14 gelöst.
Ein Aktivierungssystem für
Schneidköpfe
hydraulischer Trägergeräte ist als
separat angetriebenes Zusatz-Aktivierungsgerät ausgebildet und an dem Getriebegehäuse des
Schneidkopfes zwischen dem Schneidkopf und dem Trägergerät fest oder
verstellbar angeordnet.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbesserung
der Fräsleistung herkömmlicher
Schneid- oder Frässysteme
an hydraulischen Trägergeräten bereitzustellen.
Dabei soll es möglich
sein, die Schneidköpfe
zusätzlich
zur Rotation bei der schrämenden
Gewinnung für
gezielte Schlagbewegungen auch mit unterschiedlicher Schlagkraft,
-richtung und -frequenz zu aktivieren. Die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile auftretender Resonanzen sollen dabei vermieden werden.
Vorzugsweise soll die Aktivierung der Schlagbewegungen beliebig
zu- und abschaltbar sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
1 und 14 gelöst.
Ein Aktivierungssystem für
Schneidköpfe
hydraulischer Trägergeräte ist als
separat angetriebenes Zusatz-Aktivierungsgerät ausgebildet und an dem Getriebegehäuse des
Schneidkopfes zwischen dem Schneidkopf und dem Trägergerät fest oder
verstellbar angeordnet.
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Das
Aktivierungsgerät
besteht erfindungsgemäß aus einem
in seinem Gehäuse
eingebauten Schlagimpulsgeber und einem selbständigen Antriebsmotor.
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Das
erfindungsgemäße Aktivierungsgerät ist vorzugsweise
fest und mittig am Kopf des Getriebegehäuses des Schneid – oder Fräskopfes
zwischen diesem und einem Dämpfungssystem
zur Baggeranbaukonsole des Trägegerätes angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist je
nach Anwendung und Einsatzbedingungen des Trägergerätes das Aktivierungsgerät jedoch
auch seitlich fest oder in Schlagrichtung verstellbar am Getriebegehäuse angeordnet.
Außerdem
sind sie auch unterschiedlich zueinander einstellbar.
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Mehrere,
vorzugsweise zwei Aktivierungsgeräte sind mehr- oder doppelseitig,
fest oder verstellbar am Getriebegehäuse eines Längs – oder Querschneidkopfes anbaubar
und einsetzbar, wenn mehrere unterschiedliche Schlagrichtungen,
Schlagkräfte oder – frequenzen
zur Unterstützung
des Schneidvorganges erforderlich sind. Mehrere Aktivierungsgeräte können wahlweise
im Bedarfsfall gleichzeitig oder unterschiedlich zu- oder abgeschaltet
werden. Erfindungsgemäß ist das
Aktivierungssystem mit einer Kombination von zwei Aktivierungsgeräten, wobei
jeweils ein Aktivierungsgerät
mittig und ein Aktivierungsgerät
seitlich am Getriebegehäuse
angeordnet ist, für
verschiedene von der Schneidrichtung des Schneidkopfes abweichende
Schlagrichtungen ausgestattet.
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Die
seitlich am Getriebgehäuse
angeordneten Aktivierungsgeräte
sind um einen Winkel α im
Bereich 0°<α<90° gegenüber dem
Getriebegehäuse verstellbar,
so daß jedes
Aktivierungsgerät
mit seiner Schlagrichtung und Schlagkraft vorzugsweise in Schneidrichtung
der Schneidwerkzeuge des Schneid – oder Fräskopfes wirkt.
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Das
Aktivierungsgerät
des Aktivierungssystems ist außerdem
dadurch gekennzeichnet, daß sein
im Gehäuse
eingebauter Schlagimpulsgeber vorzugsweise als rotierendes Schlagsystem
mit einer rotierenden Unwuchtwelle aufgebaut ist. Durch ihre veränderliche
steuerbare Drehzahl, vorzugsweise einer Drehzahl > 2000 U/min, sind Schlagkräfte und – frequenzen
während
des Schneidvorganges des Schneidkopfes kontinuierlich einstellbar.
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Ebenso
kann erfindungsgemäß der Schlagimpulsgeber
als vertikales Schlagsystem mit einem sich vertikal bewegenden Schlagkolben
aufgebaut sein.
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Durch
seine veränderliche
steuerbare Hublänge
sind ebenfalls Schlagkräfte
und – frequenzen während des
Schneidvorganges kontinuierlich einstellbar.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Aktivierungssystems
besteht darin, daß das
Aktivierungsgerät
als selbständiges
separates Zusatzgerät
an Gewinnungsmaschinen oder Baggeranbaufräsen zweckentsprechend nachträglich anzubauen
ist und unabhängig
vom Schneidvorgang erforderlichenfalls zu – oder abschaltbar ist. Anwendungsspezifisch können Schneidköpfe auch
ein speziell eingebautes Aktivierungsgerät besitzen.
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Der
Einsatz mehrerer Aktivierungsgeräten an
einem Schneidkopf in unterschiedlichen Stellungen ermöglicht es,
für verschiedene
Anwendungszwecke die Schlagrichtung, Schlagkräfte und – frequenzen des Schneidkopfes
zu verändern
und zu steuern.
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Eine
Anwendung für
unterschiedliche Trägergeräte ist möglich.
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Schädliche Schwingungen
oder Resonanzen durch den Schlagimpulsgeber werden durch den selbstständigen Antriebsmotor
des Antriebsgerätes, die
Steuerbarkeit der Schlagkräfte
sowie durch das eingebaute Dämpfungssystem
gegenüber
dem Trägergerät weitgehend
ausgeschaltet und abgefangen. Die Schwingungsbelastung auf das Trägergerät ist minimiert.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben.
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In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen
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1 Aktivierungssystem
mittig für
Querschneidkopf, schemat. Darstellung;
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2 Aktivierungssystem
mittig für
Querschneidkopf, Schnitt – Darstellung;
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3 Aktivierungssystem
seitlich für
Querschneidkopf, schemat. Darstellung;
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4 Aktivierungssystem
seitlich für
Längsschneidkopf;
schemat. Darstellung;
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5 Aktivierungssystem
doppelseitig für Querschneidkopf,
schemat. Darstellung;
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6 Aktivierungssystem
kombiniert für Querschneidkopf,
schemat. Darstellung.
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Das
in 1 dargestellte Aktivierungssystem für Schneidköpfe hydraulischer
Trägergeräte, vorzugsweise
Baggeranbaufräsen,
ist als Aktivierungsgerät 3 an
dem Getriebesgehäuse 2 des Schneidkopfes 1 mit
den Schneidwerkzeugen 6, die vorzugsweise als Hartmetall – Meißel ausgebildet sind,
angeordnet.
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Dabei
ist der Quer – oder
Längsschneidkopf 1 durch
Befestigungselemente 7 an dem Getriebegehäuse 2 nach 1,2 angebracht.
Der Antrieb für
die Schneidbewegungen des Querschneidkopfes 1 erfolgt durch
einen selbständigen
Antriebsmotor 11 über
ein entsprechendes Getriebe im Getriebegehäuse 2. 1 und 2 zeigen,
daß das
Aktivierungsgerät 3 mittig
auf dem Getriebegehäuse 2 angeordnet
ist, d.h. zwischen dem Getriebegehäuse 2 und dem Trägergerät der Baggeranbaufräse. Um schädliche Resonanzschwingungen
auf das Trägergerät durch
das Aktivierungsgerät 3 zu
vermeiden, ist zwischen der Baggeranbaukonsole 5 der Baggeranbaufräse und dem
Aktivierungsgerät 3 ein
Dämpfungssystem 4 mit
Dämfungselementen
eingebaut.
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Erfindungsgemäß ist das
Aktivierungsgerät 3 so
aufgebaut, daß sich
in seinem Gehäuse 10 ein selbständiger Antriebsmotor 8 und
ein Schlagimpulsgeber 9 befinden, so daß der Quer – oder Längsschneidkopf 1 (3 oder 4)
in seiner Schneidrichtung eine zusätzliche Schlagwirkung von bestimmter
Schlagkraft und Schlagfrequenz erhält.
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Da
das Aktivierungsgerät 3 als
separat angetriebenes Zusatzgerät
ausgebildet ist, ist es auch an bereits vorhandene, bereits arbeitende
Schneidköpfe 1 nachträglich anbaubar.
Das Aktivierungsgerät 3 kann
an verschiedenen Stellen des Getriebegehäuses 2 des Schneidkopfes 1 vorzugsweise
mittig nach 1,2, aber
auch seitlich nach 3,4,5 am
Getriebegehäuse 2 fest
oder in Schneid- und Schlagrichtung des Schneidkopfes 1 oder
zueinander verstellbar angeordnet sein.
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5 zeigt
einen Längsschneidkopf 1 mit zwei
seitlich am Getriebegehäuse 2 angeordneten Aktivierungsgeräten 3,
die mit unterschiedlicher Schlagkraft für unterschiedliche Schlagrichtungen
eines Schneidkopfes 1 verstellbar und bezüglich Schlagkraft
und -frequenzen während
des Schneidervorganges steuerbar sind. Die Anordnung des Aktivierungsgerätes 3 ist
stets so gewählt,
daß seine Schlagwirkung
in Schneidrichtung des Schneidkopfes 1 erfolgt. Damit ist
es in seiner Einstellung um einen Winkel α schwenkbar, der zwischen 0°<α>90°, vorzugsweise α = 45° betragen
kann.
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Da
das Aktivierungsgerät 3 relativ
zum Getriebegehäuse 2 verstellbar
und damit die Richtung der Schlagkraft veränderbar ist, kann eine optimale Anpassung
der Schlagkraft an die jeweiligen Einsatzbedingungen des Trägergerätes erfolgen.
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Durch
die Verstellbarkeit des Aktivierungsgerätes 3 bei seiner seitlichen
Anordnung am Getriebegehäuse 2 und
damit die Richtungswahl für
die Wirkung der Schlagkraft ist das erfindungsgemäße Aktivierungssystem
für verschiedene
mögliche
Schneid – oder
Frässysteme
einsetzbar.
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Die
in 6 dargestellte Kombination zweier Aktivierungsgeräte 3,
die mittig und seitlich am Getriebsgehäuse 2 angeordnet sind,
bietet die Möglichkeit
, den Schneidkopf 1 universell für alle Schneidrichtungen mit
Schlagwirkung ebenfalls in alle Richtungen einzusetzen. Dabei sind
das mittig angeordnete Aktivierungsgerät 3 fest und das seitlich
angeordnete Aktivierungsgerät 3 verstellbar
ein – bzw.
angebaut, d. h. die Aktivierungsgeräte 3 können gleichzeitig
mit zwei unterschiedlichen Schlagrichtungen und Schlagkräften auf
den Schneidkopf 1 wirken.
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Unterschiedliche
Schlagkräfte
und -frequenzen des Aktivierungsgerätes 3 werden durch
seinen eingebauten Schlagimpulsgeber 9 im Gehäuse 10 gesteuert.
Als Schiagimpulsgeber 9 ist vorzugsweise eine rotierende
Unwuchtwelle mit einer veränderbaren
Drehzahl von > 2000
U/min, vorzugsweise 2000 U/min bis 4000 U/min, eingebaut. Die Schlagbewegungen
des Schneidkopfes 1 werden damit durch exzentrische rotierende
Bewegungen erzeugt. Ebenso besteht durch einen sich vertikal bewegenden Schlagkolben
mit veränderbarer
Hublänge
die Möglichkeit,
unterschiedliche Schlagkräfte
und -frequenzen während
des Schneid – oder
Fräsvorganges
des Schneidkopfes 1 zu steuern.
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Es
sind je doch auch andere Methoden der Schlagenergie – Erzeugung
einsetzbar.
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Die
entstehenden Schwingungen werden über das Gehäuse 2 des Schneidkopfes
als Erregerkraft auf die Schneidwerkzeuge 6 und somit in
das zu schneidende Material übertragen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
die Schlagrichtung des Schlagkolbens gegenüber der Schneidrichtung des Schneidkopfes 1 zu
verändern.
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Durch
die Steuerung der Schlagkraft und der Schlagfrequenz des Aktivierungsgerätes 3 ist
es möglich,
den Resonanzfrequenzbereich für
die Baggeranbaufräse
so zu übersteuern,
daß der
Resonanzfall für
das Trägergerät nicht
eintritt.
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Diese
Steuerbarkeit der Schlagwirkung durch Veränderung des Kolbenshubes des
Schlagkolbens beim vertikalen System bzw. Veränderung der Drehzahl der Unwuchtwelle
beim rotierenden System auch während
des Schneidvorganges ermöglichen
den Einbau unterschiedlich starker Aktivierungsgeräte 3 für verschiedene
Anwendungen.
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Zusätzlich sind
mehrere zueinander verstellbare Aktivierungsgeräte 3 einsetzbar, d.
h. wahlweise zu – oder
abschaltbar, so daß das
erfindungsgemäße Aktivierungssystem
mit Quer – oder
Längsschneidkopf 1 für verschiedene
Gewinnungs – und
Vortriebsmaschinen als Trägergeräte für den Tunnel
-, Berg – und
Kanalbau oder Abbrucharbeiten geeignet ist.
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- 1
- Schneidkopf
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Aktivierungsgerät
- 4
- Dämfungssystem
mit Dämpfungselementen
- 5
- Baggeranbaukonsole
- 6
- Schneidwerkzeuge
- 7
- Befestigungselemente
des Schneidkopfes am Getriebegehäuse
- 8
- Antriebsmotor
Aktivierungsgerät
- 9
- Schlagimpulsgeber
Aktivierungsgerät
- 10
- Gehäuse Aktivierungsgerät
- 11
- Antriebsmotor
Schneidkopf