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Die Erfindung betrifft eine Anbaufräseinheit mit zwei zueinander winklig stehenden Querschneidköpfen. Die Anbaufräseinheit umfasst ein Gehäuse mit einer Anbaukonsole am hinteren Ende der Anbaufräseinheit zum Anbau an einen beweglichen Trägerarm eines Trägergerätes, vorzugsweise eines Baggers oder einer ähnlichen Baumaschine. Weiterhin umfasst die Anbaufräseinheit mindestens einen Motor sowie eine Getriebeeinheit, die im Gehäuse angeordnet und antriebsseitig an mindestens einen Motor gekoppelt ist. Schließlich sind zwei über die Getriebeeinheit rotierend angetriebene Querschneidköpfe beidseitig der Längsachse des Gehäuses angebracht, wobei jeder Querschneidkopf zahlreiche Fräsmeißel trägt und wobei jeder der Querschneidköpfe eine angetriebene Abtriebswelle aufweist, um welche der Querschneidkopf rotiert.
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Der Einsatzbereich für ein solches Anbaufrässystem ist insbesondere der Kanalbau, Straßenbau, Spezialtiefbau, Tunnel- oder Wasserbau. Dabei wird die Anbaufräse z.B. zum Aufbrechen versiegelter Oberflächen aber auch zum Betonabbruch und zum Abbau bestimmter Erd- und Gesteinsschichten eingesetzt.
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Bekannt sind bereits Baggeranbaufräsen, die als Querschneidkopffräsen ausgebildet sind und mit hartmetallbestückten Rundschaftmeißeln als Schneidwerkzeug ausgerüstet werden. Beim Einsatz dieses Fräsentyps muss in der Regel die Fräse seitlich hin und her geschwenkt werden, um dadurch das Material zwischen den Schneidköpfen zu brechen. Der Nachteil dieser Fräsen ist, dass die Schneidbreite größer ausfällt als die eigentliche Breite des Fräskopfes, was sich im Kanalbau besonders unvorteilhaft erweist. Ein weiterer Nachteil besteht bei diesen Fräsen in der Belastung des Schwenkwerkes des Baggers, welches beim Fräsen ständig großen Torsions- und Scherkräften ausgesetzt wird.
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Baggeranbaufräsen werden auch oft zum Abbau von weichen und mittelharten Gesteinen wie beispielsweise Kalksteine oder Gips eingesetzt. Dabei ist es besonders beim Gipsabbau wichtig, dass der Feinanteil im Fräsgut so gering wie möglich gehalten wird. Durch den Einsatz von Baggeranbaufräsen mit seitlichen Schneidköpfen, die an der Abbauwand verschwenkt werden, wird das vom vorderen Schneidkopf abgebrochene Material durch den nachfolgenden Schneidkopf unerwünscht weiter zerkleinert.
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Aus der
DE 100 41 275 B4 ist ein Frässystem zum Anbau an hydraulische Trägergeräte bekannt, welches aus zwei oder mehreren über je einen Hydraulikmotor gleichzeitig separat angetriebenen Anbaufräsen gleichen oder unterschiedlichen Aufbaus mit gleichen oder unterschiedlichen Werkzeugträgern besteht. Die einzelnen Anbaufräsen sind über Verbindungskonsolen auswechselbar nebeneinander, hintereinander oder winklig zueinander, auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe angeordnet. Damit soll der Materialabbau frontal zum Trägergerät effizienter möglich sein. Allerdings ist dieses Frässystem aufwendig und beispielsweise für den Grabenbau wenig geeignet.
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Aus der
US 7,096,609 B2 ist ein sogenannter Trencher bekannt, welcher mit einer Fräskette ausgestattet ist. Der Trencher umfasst vertikal zur Laufrichtung der Fräskette angebrachte Schneckenwellen, welche den abgetragenen Boden von dem ausgeschachteten Graben weg drücken. Ein Nachteil ist hier die beschränkte Einsetzbarkeit dieser Maschine. Für den großflächigen Materialabbau an einer Wand ist der Trencher ungeeignet. Durch seine hoch ausgeführte Konstruktion wird der Trencher außerdem hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dabei treten die Kräfte nicht nur in der Längsrichtung der umlaufenden Fräskette auf, sondern auch senkrecht zur Fräskette, insbesondere wenn das Fräswerkzeug auf Hindernisse wie Steine oder gleichartiges auftrifft.
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Die
DE 10 2008 041 982 A1 beschreibt ein Anbaufrässystem zum Anbau an einen beweglichen Trägerarm eines Trägergerätes. Das Anbaufrässystem umfasst eine Anbaukonsole, an welcher rotierende Schneidköpfe beidseitig zu der Längsachse der Anbaukonsole angebracht sind. Weiterhin umfasst dieses Anbaufrässystem eine umlaufende Fräskette mit einer Laufrichtung, die parallel zur Längsachse der Anbaukonsole verläuft, und die sich zwischen den beiden Schneidköpfen erstreckt. An der Fräskette und den Schneidköpfen sind zahlreiche Fräsmeißel angebracht, die bei einer Drehung der Schneidköpfe eine zylindrische Fräsmantelfläche beschreiben. Die Fräsmeißel der Fräskette bilden am freiliegenden vorderen Ende der Fräskette eine halbzylindrische Manteloberfläche. Dabei liegt die vordere Umkehrlinie der Fräskette im Wesentlichen in einer die Fräsmantelflächen der beiden Schneidköpfe tangierenden Ebene. Die Berührungslinien der Fräsmeißel der Schneidköpfe mit der zu fräsenden Oberfläche liegen damit ohne nennenswerte Lücke, die bei Geräten ohne Fräskette durch die Breite der Anbaukonsole bestimmt ist, unmittelbar neben der Berührungslinie der Fräsmeißel der Fräskette. Zweckmäßigerweise liegen diese Berührungslinien auch in einer gemeinsamen Ebene. Damit kann zwar eine ununterbrochene Fräsfläche bearbeitet werden, was eine pendelnde Querbewegung des Anbaufrässystems überflüssig macht, jedoch ist der Aufbau dieses Systems vergleichsweise teuer und insbesondere die Fräskette unterliegt einem starken Verschleiß.
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In der
WO 2021/239225 A1 ist eine Trommelschneidanordnung für ein Trägerfahrzeug beschrieben. Die Trommelschneidanordnung umfasst ein Hauptelement mit einer Längserstreckung; eine erste und eine zweite drehbare Schneidtrommel, die mit dem Hauptelement verbunden und auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptelementes angeordnet sind; und ein Antriebssystem, das so angeordnet ist, dass es die erste und zweite Schneidtrommel antreibt. Die erste Schneidtrommel ist um eine erste Achse drehbar ist und die zweite Schneidtrommel ist um eine zweite Achse drehbar. Die erste Achse und die zweite Achse liegen in Bezug auf eine erste Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Hauptelements, wobei ein Winkel zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse eingeschlossen ist. Für den Antrieb der beiden Schneidtrommeln ist ein komplexes Getriebe ausgebildet. Das Hauptelement besitzt mindestens ein mittleres Stirnzahnrad mit zwei seitlich angebrachten Kegelräder, welche mit zwei weiteren Kegelrädern, die den Schneidtrommeln zugeordnet sind, zusammenwirken. Auf diese Weise sind zwei Kegelradsätze (doppelte Kegelradpaarung) aus jeweils zwei Kegelrädern symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten des zentralen Stirnrades angeordnet. Das Hauptelement ist somit aus drei Zahnrädern zusammengesetzt, nämlich ein mittiges Stirnrad und zwei seitliche Kegelräder, letztere treiben die auf den Wellen der Schneidtrommeln sitzenden weiteren Kegelräder an. Diese Konstruktion ist sehr aufwendig und reparaturanfällig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine verbesserte Anbaufräseinheit zum Anbau an einen beweglichen Trägerarm eines Trägergerätes bereitzustellen, welche einfacher und preiswerter herstellbar ist, gleichzeitig aber die Erzeugung einer im Wesentlichen ununterbrochenen Fräsfläche gestattet, ohne dafür eine ständige Pendelbewegung des Trägerarms und der daran befestigten Anbaufräseinheit erforderlich zu machen. Insbesondere soll das Antriebsgetriebe preiswert und robust ausgeführt sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anbaufräseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Anbaufräseinheit sind die beiden Abtriebswellen der Querschneidköpfe zueinander winklig angeordnet, wobei sie jeweils mit der Längsachse des Gehäuses auf der der Anbaukonsole abgewandten Seite einen spitzen Winkel einschließen. Dies führt dazu, dass auf der zum vorderen Ende der Anbaufräseinheit gewandten Seite zwischen den beiden Abtriebswellen der Querschneidköpfe ein Winkel im Bereich von 135° bis 175°, vorzugsweise im Bereich von 160° bis 170° aufgespannt ist. Die Querschneidköpfe sind somit aufeinander zu geneigt, sodass die von den rotierenden Fräsköpfen beschriebenen Fräsflächen auf der nach vorn gerichteten Seite der Querschneidköpfe einen geringeren Abstand voneinander haben als auf der nach hinten gerichteten Seite. Insbesondere ist der Abstand zwischen den beschriebenen Fräsflächen kleiner als die Breite des Gehäuses, vorzugsweise kleiner als die halbe Breite des Gehäuses der Anbaufräseinheit auf der nach hinten gerichteten Seite der Querschneidköpfe. Im bevorzugten Fall beträgt der Abstand zwischen den beschriebenen Fräsflächen somit nur wenige Zentimeter.
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Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Getriebeeinheit ein Antriebsstirnrad umfasst, dessen Rotationsachse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses verläuft. Die Kopflinien der einzelnen Zähne des Antriebsstirnrads verlaufen somit quer zur Längsachse des Gehäuses und damit vorzugsweise parallel zur Fräs-Berührungslinie, die bei Rotation der Querschneidköpfe am vorderen Ende der Anbaufräseinheit beschrieben wird. Weiterhin ist auf den beiden Abtriebswellen der Querschneidköpfe jeweils ein Abtriebszahnrad mit einer Beveloid-Verzahnung (auch konische Stirnräder genannt) angebracht, wobei die Beveloid-Verzahnung jedes Abtriebszahnrads jeweils unmittelbar in einen zugeordneten Abschnitt der Stirnverzahnung des Antriebsstirnrads eingreift.
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Die Erfindung ermöglicht es auf diese Weise, den nicht durch die Fräsköpfe der Querschneidköpfe erreichbaren Bereich zwischen diesen Schneidköpfen auf ein Minimum zu reduzieren, ohne dass dafür eine zwischen den Schneidköpfen laufende Fräskette erforderlich ist, und gleichzeitig ein mit wenigen Zahnrädern ausgerüstetes, stabiles, verschleiß- und wartungsarmes Getriebe zu nutzen.
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Die Nutzung der Beveloid-Verzahnung gestattet gegenüber dem Stand der Technik einen deutlich vereinfachten und vor allem auch kompakteren Aufbau, da keine Doppel-Kegelräder-Sätze verwendet werden und somit nur ein Stirnrad mit Geradverzahnung und zwei beveloid-verzahnte Zahnräder benötigt werden, welche direkt von der Geradverzahnung angetrieben werden.
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Vorzugsweise ist jedes der beiden Abtriebszahnräder außerdem mit einer Innenverzahnung versehen, welche auf eine Außenverzahnung einer verzahnten Verbindungswelle gesteckt wird. Die Verbindungswelle verbindet die Innenverzahnung der Abtriebswelle mit der Innenverzahnung des die Beveloid-Verzahnung tragenden Abtriebszahnrads. Die Abtriebswelle ist vorzugsweise in einem Abtriebsgehäuse mit zwei Kegelrollenlagern gelagert. Auf der Abtriebswelle wird dann jeweils der rechte bzw. der linke Querschneidkopf aufgesetzt.
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Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform umfasst die Getriebeeinheit zwei parallel zueinander stehende Teil-Antriebsstirnräder, deren gemeinsame Rotationsachse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses verläuft. Auf den beiden Abtriebswellen ist auch in diesem Fall jeweils ein Abtriebszahnrad mit einer Beveloid-Verzahnung angebracht, wobei die Beveloid-Verzahnung jedes Abtriebszahnrads jeweils in die Stirnverzahnung eines der beiden Antriebsstirnräder eingreift.
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Besonders bevorzugt beschreiben die Fräsmeißel jedes Querschneidkopfes bei dessen Drehung eine kegelstumpfförmige Fräsmantelfläche. Insbesondere tangieren die beiden kegelstumpfförmigen Fräsmantelflächen am vorderen Ende der Anbaufräseinheit eine gemeinsame Fräskontaktebene, d. h. die Fräs-Berührungslinie, welche abschnittsweise durch die beiden nebeneinander stehenden Querschneidköpfe definiert ist, erstreckt sich in einer gemeinsamen Ebene, die bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Gehäuses steht.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor ein Hydraulikmotor ist, der vorzugsweise an einer Seitenfläche des Gehäuses befestigt ist, alternativ auch in das Gehäuse eingeschlossen sein kann. Gemäße einer nochmals abgewandelten Ausführungsform kann die Anbaufräseinheit zwei Hydraulikmotoren umfassen, die bevorzugt an gegenüberliegenden Seitenflächen des Gehäuses befestigt sind. Die beiden Hydraulikmotoren können gemeinsam dem Antrieb des Antriebsstirnrads dienen oder zwei unabhängig voneinander rotierbare Antriebszahnräder antreiben. Im letztgenanten Fall werden die beiden Querschneidköpfe unabhängig voneinander angetrieben, was eine getrennte Drehzahlsteuerung ermöglicht und beispielsweise dafür nutzbar ist, unter bestimmten Bedingungen einen der beiden Querschneidköpfe langsamer als den anderen drehen zu lassen oder sogar ganz zu stoppen. Damit können beispielsweise gekurvte Gräben einfacher und mit weniger Verschleiß an den Querschneidköpfen gefräst werden.
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Bevorzugt umfasst die Getriebeeinheit mindestens ein Antriebsritzel, welches unmittelbar oder mittelbar über weitere Zahnräder mit dem Antriebsstirnrad in Antriebseingriff steht.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anbaufräseinheit;
- 2 eine Schnittzeichnung einer zweiten Ausführungsform der Anbaufräseinheit.
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1 zeigt eine Anbaufräseinheit in einer prinzipellen Ansicht, bei welcher ein Gehäuse und eine Anbaukonsole, die der Befestigung der Anbaufräseinheit am Tragarm eines Baggers oder dergleichen dient, zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Das nicht gezeichnete Gehäuse weist jedoch eine Längserstreckung auf, die durch eine Längsachse 01 beschrieben ist. Die Anbaufräseinheit besitzt in dieser Ausführungsform einen Hochdrehmoment-Motor 02, der an einer Seite des Gehäuses angebracht ist und vorzugsweise vom Hydrauliksystem des Baggers versorgt wird. Alternativ kann ein Elektromotor zum Einsatz kommen.
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Innerhalb des Gehäuses ist eine Getriebeeinheit angeordnet, die durch den Motor 02 angetrieben wird. Die Getriebeeinheit umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein Antriebsritzel 03, welches unmittelbar auf der Motorwelle angeflanscht ist. Weiterhin umfasst die Getriebeeinheit ein Antriebsstirnrad 04, dessen Rotationsachse 05 senkrecht zur Längsachse 01 des Gehäuses verläuft.
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Die Anbaufräseinheit besitzt zwei über die Getriebeeinheit rotierend angetriebene Querschneidköpfe 06, die beidseitig der Längsachse 01 des Gehäuses angebracht sind und zahlreiche Fräsmeißel 07 tragen, wobei die Fräsmeißel nur bei dem auf der Zeichnung rechts befindlichen Querschneidkopf dargestellt sind. Während der Rotation der Querschneidköpfe 06 beschreiben diese Fräsmeißel 07 eine kegelstumpfförmige Fräsmantelfläche 08, die durch gestrichelte Linien symbolisiert ist. Jeder Querschneidkopf 06 sitzt auf einer angetriebenen Abtriebswelle 09, um welche der Querschneidkopf rotiert. Die beiden Abtriebswellen 09 der Querschneidköpfe sind zueinander winklig angeordnet. Vorzugsweise spannen sie einen Winkel im Bereich von von 150° bis 170° auf. Der aufgespannte Winkel ist vorzugsweise so ausgewählt, dass die kegelstumpfförmigen Fräsmantelflächen 08 mit ihrer zur Fräsfläche gewandten Mantel- oder Kontaktlinie in einer gemeinsamen Ebene liegen, die vertikal zur Längsachse 01 des Gehäuses steht. Mit anderen Worten schließen die Abtriebswellen 09 jeweils mit der Längsachse 01 des Gehäuses am vorderen Ende einen spitzen Winkel ein, vorzugsweise ca. 75° bis 85°.
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Um die Querschneidköpfe in Rotation zu versetzen, ist jeweils auf der Abtriebswelle 09 ein Abtriebszahnrad 10 mit einer Beveloid-Verzahnung angebracht, wobei die Beveloid-Verzahnung jedes Abtriebszahnrads 10 jeweils in einen zugeordneten Abschnitt der Stirnverzahnung des Antriebsstirnrads 04 unmittelbar eingreift.
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2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Anbaufräseinheit in einer Schnittdarstellung. Der unmittelbare Eingriff der Belevoid-Verzahnung der Abtriebszahräder 10 in die zugeordneten, seitlichen Bereiche der Geradeverzahnung des Antriebsrades 04 ist hier gut erkennbar. Auf der am Umfang des Antriebszahnrads 04 gegenüberliegenden Seite greift im mittleren Bereich der Verzahnung das Antriebsritzel 03 ein. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass über die Verzahnungsfläche am Antriebszahnrad ein gleichmäßiger Lastangriff und damit ein gelichmäßiger Verschleiß auftritt. Während die Antriebskraft im mittleren Bereich der Verzahnung eingebracht wird, wird sie an den seitlichen Bereich der Verzahnung, die vom Antriebsritzel 03 nicht gekämmt werden, an die Abtriebszahnräder 10 abgeführt. Durch die besondere Belevoid-Verzahnung ist dennoch sichergestellt, das die Verzahnung in Achsrichtung des Antriebszahnrades, also längs der einzelnen Zahnflanken nicht ändert, womit eine einfache und preiswerte Fertigung des Antriebszahnrads möglich bleibt.
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Bezugszeichen
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- 01
- Längsachse des Gehäuses
- 02
- Motor
- 03
- Antriebsritzel
- 04
- Antriebsstirnrad
- 05
- Rotationsachse des Antriebsstirnrads
- 06
- Querschneidköpfe
- 07
- Fräsmeißel
- 08
- Fräsmantelfläche
- 09
- Abtriebswellen der Querschneidköpfe
- 10
- Abtriebszahnrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10041275 B4 [0005]
- US 7096609 B2 [0006]
- DE 102008041982 A1 [0007]
- WO 2021239225 A1 [0008]
