DE10325253A1

DE10325253A1 - Halteelement für einen Schaftmeißel einer Fräsvorrichtung

Info

Publication number: DE10325253A1
Application number: DE2003125253
Authority: DE
Inventors: Gerd Elfgen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-23
Also published as: DE502004005566D1; EP1631733A1; WO2004109059A1; EP1631733B1

Abstract

Offenbart ist ein Halteelement (18) für einen Schaftmeißel (1) einer Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Schaftmeißeln (1) aufweist, die jeweils entlang einer Meißelachse (2) einen Meißelkopf (3), einen Meißelschaft (4) und mindestens ein Halteelement (18) aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse (2) in eine Bohrung (12) in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern (13) derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund (5) an den Meißelhaltern (13) anliegen, wobei die Halteelemente (18) auf einer Mantelfläche (17) der Meißelschäfte angeordnet und die Schaftmeißel (1) mittels der Halteelemente (18) in den Bohrungen (12) halterbar sind und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen. DOLLAR A Um das Spiel zwischen Schaftmeißel (1) und Meißelhalter (13) und mittelbar den Verschleiß am Meißelhalter (13) zu minimieren, wird vorgeschlagen, dass das Halteelement (18) aus einem Elastomer gefertigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halteelement für einen Schaftmeißel einer Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Schaftmeißeln aufweist, die jeweils entlang einer Meißelachse einen Meißelkopf, einen Meißelschaft und mindestens ein Halteelement aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse in eine Bohrung in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund an den Meißelhaltern anliegen, wobei die Halteelemente auf einer Mantelfläche der Meißelschäfte angeordnet und die Schaftmeißel mittels der Halteelemente in den Bohrungen halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen.
Solche Fräsvorrichtungen werden zum Abtragen von Materialien eingesetzt, in die ein Meißelkopf mindestens zu Beginn des Fräsvorgangs eindringen kann. Der Fräsvorgang ist in diesem Moment eher als Schneiden des Materials zu beschreiben, erst gegen Ende wird der einzelne Span durch Sprödbruch von dem Material getrennt. Solche Materialien sind zum Beispiel Straßenbeläge auf Asphaltbasis oder Betonflächen, die im Rahmen von Wartungs- oder Reparaturarbeiten abgetragen werden, aber auch natürliche Gesteine, Erden und Kohle, die im Bergbau gewonnen werden.
Im Vergleich zu rein sprödem Material werden derartige Materialien als „viskoelastisch" bezeichnet, da sie sowohl elastische Dämpfungseigenschaften als auch Absorptionsverhalten zeigen. Im Unterschied zur idealen Elastizität reagiert ein viskoelastisches Material zeitlich verzögert auf eine Belastung und erreicht erst nach einer mehr oder weniger langen Zeit einen neuen Gleichgewichtszustand. Auch die meisten Kunststoffe weisen viskoelastische Eigenschaften auf.
Die bekannten Fräsvorrichtungen weisen zumeist eine rotierbare Walze auf, auf deren Mantelfläche die Schaftmeißel angebracht sind. Die Meißelachsen sind hierbei aus der radialen Richtung im Wesentlichen in Rotationsrichtung geneigt. Im Fräsbetrieb wird die rotierende Walze senkrecht zu ihrer Rotationsachse im Wesentlichen entlang einer Materialoberfläche verfahren, wobei die Rotationsrichtung der Rollrotation einer auf der Oberfläche abrollenden Walze entgegengesetzt ist.
Die Meißelköpfe greifen um den Betrag der Schichtdicke unterhalb der Materialoberfläche in das abzutragende Material ein. Der Eingriff beginnt zu einem Zeitpunkt, in dem sich der einzelne Meißelkopf bezogen auf die Oberfläche im Wesentlichen lotrecht unter der Rotationsachse der Walze befindet. Die Rotation der Walze und dies Verfahrgeschwindigkeit der Fräsvorrichtung addieren sich zu einem Vorschub des Meißelkopfes zunächst im Wesentlichen parallel zur Oberfläche in Fräsrichtung.
Im weiteren Verlauf des Fräsvorgangs vergrößert sich an dem betrachteten Meißelkopf der Winkel zwischen einer Radialrichtung durch den Meißelkopf und dem Lot durch die Rotationsachse auf die Materialoberfläche, so dass der Meißelkopf auf einer zunehmend steiler zur Oberfläche ansteigenden Bahn und schließlich aus dem Material heraus geführt wird. Durch diesen typischen Bewegungsablauf bildet sich eine charakteristische Spanform, der sogenannte „Komma-Span" aus.
Die Meißelköpfe derartiger Fräsvorrichtungen unterliegen aufgrund der dynamischen Belastung beim Fräsvorgang einem hohen Verschleiß und müssen regelmäßig erneuert werden. Schaftmeißel weisen einen Meißelschaft auf, der in eine Bohrung eines Meißelhalters einschiebbar ist. Der Meißelkopf mit einer Hartmetallspitze ragt aus der Bohrung heraus und liegt mit einem radial aus der Meißelachse vorstehenden Bund an dem Meißelhalter an. Auf der zylindrischen Mantelfläche des Meißelschafts weist ein solcher Schaftmeißel ein Halteelement auf, mit dem der Schaftmeißel in der Bohrung halterbar ist.
Die DE 36 30 444 A1 offenbart einen Schaftmeißel, der zwischen dem Bund am Meißelkopf und der korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter ein Elastomerelement aufweist um die Materialbelastung an dieser Stelle zu verringern. Als Halteelement wird in dieser Schrift einerseits ein Sicherungsring (ein sogenannter „Sprengring") am freien Ende des Meißelschafts vorgeschlagen, der den Schaftmeißel in axialer Richtung an einer korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter abstützt. Alternativ wird vorgeschlagen, auf der äußeren Mantelfläche des Meißelschafts eine Nut vorzusehen, in die tangential ein in den Meißelhalter eingesetzter Stift eingreift.
Die DE 37 01 905 C1 offenbart einen weiteren Schaftmeißel, der als Halteelement eine stählerne Spannhülse aufweist, die den Meißelschaft umschließt. Die Spannhülse wird von einem Ring als Montagehilfe radial zusammen gepresst. Bei der Montage des Meißelschafts in der Bohrung wird der Ring in Richtung der Meißelachse an den Bund verschoben, die Spannhülse wird entspannt, legt sich an die innere Mantelfläche der Bohrung an und fixiert den Meißelschaft gegen eine Verschiebung in Richtung der Meißelachse.
Die bekannten Schaftmeißel weisen prinzipbedingt im montierten Zustand sowohl in radialer als auch in axialer Richtung bezogen auf die Meißelachse mindestens ein leichtes Spiel auf. Dieses Spiel wird bei dem Schaftmeißel nach der DE 37 01 905 C1 mit der zusätzlich am Umfang umlaufenden Fuge zwischen Spannhülse und Meißelschaft noch verstärkt. Bedingt durch dieses Spiel verkantet der Meißelschaft des Schaftmeißels im Betrieb in der Bohrung des Meißelhalters und stützt sich im Endeffekt nur an zwei definierten Punkten – an dem Bund des Meißelkopfes und am Ende des Meißelschafts – an dem Meißelhalter ab.
Die extreme Punktbelastung führt zu Fließvorgängen an beiden Stellen, und schließlich zu einem keulenförmigen Verschleiß der Bohrung. Mit fortschreitendem Verschleiß und somit vergrößertem Spiel wird das Verkanten des Meißelschafts und hiermit die Asymmetrie der Belastung noch vergrößert, so dass sich der Verschleißprozess zusätzlich selbst verstärkt. Durch den Verschleiß der Bohrung vergrößert sich auch das Spiel zwischen dem Bund am Meißelkopf und der korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter, so dass auch hier ein progressiver Verschleißprozess zu beobachten ist.
Die extreme statische und dynamische Belastung der Schaftmeißel und der Meißelhalter wird im Betrieb der bekannten Fräsvorrichtungen noch verstärkt durch das Bestreben des Bedienpersonals, einerseits die Vorschubgeschwindigkeit und andererseits die in einem Fräsvorgang abzutragende Schichtdicke zu maximieren und so die Maschinen- und Bedienerzeiten zu minimieren.
Diesem im Akkord- und Kostendruck begründeten Bestreben tragen die Hersteller mit ständig neuen Rekorden bezüglich der Leistungsdaten der angebotenen Fräsvorrichtungen Rechnung. Da nun auch diese neu entwickelten Fräsvorrichtungen im Betrieb wieder bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit – und darüber hinaus – gefahren werden, wird die Materialbelastung zwischen Schaftmeißel und Meißelhalter allgemein als extrem kritisch angesehen. Aus diesem Grund kommen hier – insbesondere am Meißelschaft und in der Bohrung des Meißelhalters – tendenziell hochwertige, harte Stahlwerkstoffe zum Einsatz.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement vorzuschlagen, das das Spiel zwischen Schaftmeißel und Meißelhalter und mittelbar den Verschleiß am Meißelhalter minimiert.
Lösung
Der Erfindung liegt die einfache Erkenntnis zugrunde, dass die typische Punktbelastung zwischen Meißelschaft und Bohrung des Meißelhalters durch die traditionelle Verwendung möglichst harter Werkstoffe zwar in ihrer Verschleißwirkung gemindert, aber nicht tatsächlich vermieden wird. Solange die Verwendung eines Halteelements zwischen Bohrung und Meißelschaft ein Spiel bedingt, wird sich der Meißelschaft in der Bohrung verkanten. Die Punktbelastung selbst bleibt dann prinzipbedingt immer erhalten.
Ausgehend von den bekannten Halteelementen wird zur Lösung der Aufgabe nach der Erfindung daher vorgeschlagen, dass das Halteelement aus einem Elastomer gefertigt ist. Das erfindungsgemäße Halteelement kann passgenau zwischen die korrespondierenden Oberflächen von Meißelschaft und Bohrung eingebracht werden, so dass zwischen diesen im Betrieb kein Spiel auftritt. Allein durch die Wahl eines Elastomermaterials wird gegenüber den bekannten Halteelementen die Hauptursache des Verschleißes zwischen den bekannten Schaftmeißeln und Meißelhaltern vermieden.
Darüber hinaus ist die Haftreibung zwischen dem Elastomermaterial des erfindungsgemäßen Halteelements und den korrespondierenden Oberflächen von Meißelschaft und Bohrung gegenüber den bekannten Halteelementen aus Stahlwerkstoffen signifikant erhöht. Eine Verschiebung des erfindungsgemäßen Halteelements gegenüber den korrespondierenden Oberflächen von Meißelschaft und Bohrung wird dadurch erschwert. Wiederum allein durch die Wahl eines Elastomers anstelle – wie bei den bekannten Halteelementen – eines Stahlwerkstoffs wird so die Halterung des Schaftmeißels in dem Meißelhalter als primärer Zweck des Halteelements signifikant verbessert.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Halteelement gegenüber einer Bohrung eines Meißelhalters ein radiales Übermaß auf. Bei der Montage in die Bohrung wird das Halteelement dann radial elastisch gestaucht und übt auf die korrespondierende Oberfläche der Bohrung eine Flächenpressung aus. So wird die Haftreibung weiter erhöht und die Halterung des Schaftmeißels in dem Meißelhalter weiter verbessert.
Ein erfindungsgemäßes Halteelement kann vorteilhafter Weise eine Außenverzahnung mit bezogen auf die Meißelachse in Umfangsrichtung verlaufenden Zähnen aufweisen, die mit einer Innenverzahnung in einer Bohrung eines Meißelhalters in Eingriff bringbar sind. Die Verzahnung wirkt dann insbesondere einer Verschiebung des erfindungsgemäßen Halteelements in Richtung der Meißelachse gegenüber der korrespondierenden Oberfläche der Bohrung entgegen.
Ein solches erfindungsgemäßes Halteelement kann auch mit lediglich geringem (oder sogar ohne) Übermaß gegenüber der Bohrung eingesetzt werden. So wird die Beweglichkeit des Halteelements in Umfangsrichtung gegenüber der Oberfläche der Bohrung erleichtert. Insbesondere wird die Rotation eines Rundschaftmeißel in der Bohrung um die Meißelachse nicht behindert.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass das Halteelement hülsenförmig und in Umfangsrichtung geschlossen ist. Hierdurch wird verhindert, dass Abrieb des zu zerspanenden Materials, insbesondere vermischt mit Wasser zu einem abrasiv wirksamen Brei, in dem Bereich hinter das Halteelement eindringen kann, wie dies bei axial geschlitzten Spannhülsen aus Metall der Fall ist.
Alternativ weist ein erfindungsgemäßes Halteelement eine bezogen auf die Meißelachse axial verlaufende Nut auf, in die ein Schaft eines Schaftmeißels clipsbar ist. Eine solche Nut kann beispielsweise – ähnlich der Form der bekannten stählernen Spannelemente nach der DE 37 01 905 C1 – durch einen axialen Schnitt durch ein rohrförmiges Halteelement ausgeführt sein. Ein solches erfindungsgemäßes Halteelement kann insbesondere als Ersatz für ein beschädigtes Halteelement manuell auf den Meißelschaft geklippt werden.
Generell ist die Montage eines solchen erfindungsgemäßen Halteelements gegenüber einem Halteelement mit einem geschlossen ringförmigen Querschnitt signifikant erleichtert. Insbesondere ist so die Montage eines vergleichsweise dünnwandigen und langgestreckt rohrförmigen Halteelements auf dem Meißelschaft auch dann ermöglicht, wenn das freie Ende des Meißelschafts gegenüber der Anlagefläche des Halteelements radial verdickt ist.
Vorteilhafter Weise kann ein O-Ring als erfindungsgemäßes Halteelement verwendet werden. O-Ringe sind in einer Vielzahl von Größen, Querschnittsformen und Elastomermaterialien mit einer Vielzahl an Eigenschaften als Massenartikel preiswert am Markt verfügbar. Die erfindungsgemäße Verwendung eines O-Rings stellt damit eine besonders preiswerte und ohne aufwändige Vorarbeiten zu realisierende Ausführung der Erfindung dar.
Die Erfindung wird auch ausgeführt durch einen Schaftmeißel für eine Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Schaftmeißeln aufweist, die jeweils entlang einer Meißelachse einen Meißelkopf, einen Meißelschaft und mindestens ein Halteelement aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse in eine Bohrung in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund an den Meißelhaltern anliegen, wobei die Halteelemente auf einer Mantelfläche der Meißelschäfte angeordnet und die Schaftmeißel mittels der Halteelemente in den Bohrungen halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen, wobei der Schaftmeißel ein erfindungsgemäßes Halteelement aufweist.
Insbesondere kann ein erfindungsgemäßer Schaftmeißel eine Mehrzahl von Halteelementen aufweisen. Hierbei können mit einem erfindungsgemäßen Halteelement gleichartige und verschiedenartige erfindungsgemäße und nicht erfindungsgemäße Halteelemente kombiniert werden. So werden die Vorteile der verschiedenen Varianten von Halteelementen in einem Schaftmeißel kombiniert.
Bevorzugt weist ein solcher erfindungsgemäßer Schaftmeißel ein (nicht erfindungsgemäßes) Halteelement auf, das eine metallische Spannhülse ist. Durch die Kombination mit einem erfindungsgemäßen Halteelement aus einem Elastomermaterial werden die zwischen einer metallischen Spannhülse und den korrespondierenden Oberflächen an Meißelschaft und Bohrung prinzipbedingt auftretenden Spalte gefüllt und das Spiel im Betrieb des erfindungsgemäßen Schaftmeißels reduziert ohne die Haltewirkung zu beeinträchtigen.
An einem erfindungsgemäßen Schaftmeißel kann der Meißelschaft an seinem dem Meißelkopf abgewandten hinteren Ende einen radial vorstehenden Bund aufweisen. Ein solcher Bund dient an einem solchen Schaftmeißel zur axialen Abstützung eines anliegenden Halteelements. Das Halteelement – beispielsweise ein metallisches Spannelement oder ein erfindungsgemäßes Halteelement aus einem Elastomer – ist an der inneren Mantelfläche in der Bohrung derart abgestützt, dass eine Verschiebung in axialer Richtung behindert ist.
Im Betriebsfall ist der Schaftmeißel dynamisch stark schwankenden Lasten ausgesetzt. Insbesondere entfällt im Moment des Sprödbruchs des „Kommaspans" schlagartig die axiale Last. Der Schaftmeißel und der Meißelhalter werden entspannt und stellen sich elastisch – wenn auch nur über Bruchteile von Millimetern – in ihre Ausgangslage zurück. Durch diese Rückstellung wird der Schaftmeißel in axialer Richtung aus der Bohrung des Meißelhalters heraus beschleunigt. Diese axiale Bewegung des Schaftmeißels wird durch die Abstützung mittels des beschriebenen Bundes an dem Spannelement abgefangen.
Ist das dem Bund benachbarte Halteelement an einem solchen Schaftmeißel ein erfindungsgemäßes Halteelement aus einem Elastomer, so bewirkt die axiale Abstützung zugleich eine axiale Stauchung des Halteelements. Die führt zu einer radialen Aufweitung des Halteelements, hieraus resultierend zu einer verstärkten Anpresskraft an die korrespondieren Oberflächen der Bohrung und des Meißelschafts und verstärkt damit die Haltewirkung des Halteelements.
Der Bund an einem solchen erfindungsgemäßen Schaftmeißel kann derart gestaltet sein, dass er einen größten Durchmesser aufweist, der nahezu einem kleinsten Durchmesser einer Bohrung eines Meißelhalters entspricht. Ein solcher Bund kann zur radialen Abstützung des Meißelschafts an der inneren Mantelfläche der Bohrung dienen. Der Bund weist hierzu einen gegenüber dem benachbarten, an der inneren Oberfläche der Bohrung anliegenden Halteelement verringerten Radius auf, so dass im Regelfall das Halteelement die radiale Abstützung leistet. Der Bund verhindert dann bei extremer Belastung eine übermäßige Verkantung des Schaftmeißels in dem Meißelhalter.
Ein erfindungsgemäßer Schaftmeißel ist bevorzugt derart gestaltet, dass sich der Meißelschaft zu seinem dem Meißelkopf abgewandten Ende konisch verdickt. So wird an dem freien Ende des Meißelschafts eine konische Anlagefläche geschaffen, die im Falle einer axialen Verschiebung des Schaftmeißels in dem Meißelhalter eine axiale Kraft auf das benachbarte Halteelement bewirkt. Insbesondere wenn dieses ein erfindungsgemäßes Halteelement aus einem Elastomer ist, wird das Halteelement radial aufgeweitet. Das Halteelement stützt sich dadurch verstärkt an der korrespondierenden Oberfläche der Bohrung ab wodurch wiederum die Haltewirkung des Halteelements verbessert wird.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
1 einen ersten erfindungsgemäßen Schaftmeißel,
2 das Halteelement des ersten Schaftmeißels,
3 einen zweiten erfindungsgemäßen Schaftmeißel,
4 einen dritten erfindungsgemäßen Schaftmeißel,
5 einen vierten erfindungsgemäßen Schaftmeißel.
Der in 1 dargestellte Schaftmeißel 1 weist entlang einer Meißelachse 2 einen Meißelkopf 3 und einen Meißelschaft 4 auf. Der Meißelkopf 3 weist einen radial vorstehenden Bund 5 und eine eingelötete konkave Hartmetallspitze 6 auf. Der Schaftmeißel 1 ist damit gegenüber der in dieser Baugröße üblichen Länge um ca. 20 % bis 30 % verlängert. Der Meißelschaft 4 weist einen Durchmesser 10 und der Bund 5 einen Durchmesser 11 auf.
1 zeigt einen manuell vormontierten Zustand. Der Meißelschaft 4 ist in eine durchgehende Bohrung 12 eines lediglich angedeuteten Meißelhalters 13 in Richtung der Meißelachse 2 teilweise eingeschoben. Die Bohrung 12 des Meißelhalters 13 weist einen Durchmesser 14 von ca. 20 bis 80 mm und eine Länge 15 von ca. 40 bis 200 mm auf. Im montierten Zustand liegt der Meißelschaft 4 also mit einem leichten radialen Spiel in der Bohrung 12.
Die Montage wird ausgehend von dem vormontierten Zustand ausgeführt, indem der Schaftmeißel 1 durch Schläge mit einem nicht dargestellten Kupferhammer auf die Hartmetallspitze 6 in Richtung der Meißelachse 2 in die Bohrung 12 getrieben wird. Im (nicht dargestellten) fertig montierten Zustand liegt der Bund 5 des Schaftmeißels 1 an einer senkrecht zur Meißelachse 2 ausgebildeten Anlagefläche 16 an dem Meißelhalter 13 an.
Eine Vielzahl von Meißelhaltern 13 mit Schaftmeißeln 1 ist auf einer rotierbaren Fräswalze einer Fräsvorrichtung angebracht. Die Fräsvorrichtung ist zum Fräsen einer Oberfläche eines Betonbauwerks oder von Straßenbelägen in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung eingerichtet. Die Meißelachse 2 des Schaftmeißels 1 ist gegenüber einer Radialrichtung der Fräswalze in deren Rotationsrichtung geneigt. Die Fräswalze und deren Radial- und Rotationsrichtungen, die Fräsvorrichtung und das Betonbauwerk bzw. der Straßenbelag sowie die Fräsrichtung sind nicht dargestellt. Beim Fräsen greifen die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in den Beton bzw. Asphalt ein und tragen dessen Oberfläche in den für dieses Verfahren typischen „Komma-Spänen" ab.
Auf der Mantelfläche 17 des Meißelschafts 4 ist ein – in 2 einzeln dargestelltes Halteelement 18 aus einem glasfaserverstärkten Polyurethan-Kautschuk angeordnet. Das Halteelement 18 ist in Richtung der Meißelachse 2 rohrförmig ausgebildet und weist eine Länge 19 von ca. 5 bis 50 mm auf.
Der Meißelschaft 4 ist in einer polierten Anlagefläche 22 für das Halteelement 18 über eine Länge 23 auf einen Durchmesser 24 reduziert. An ihrem dem Meißelkopf 3 abgewandten Ende 25 ist die Anlagefläche 22 konisch verdickt. Der Meißelschaft 4 weist an seinem freien Ende 8 einen radial vorstehenden Bund 26 (mit dem Durchmesser 10 des Meißelschafts 4) auf.
Das Halteelement 18 weist eine in Richtung der Meißelachse 2 verlaufende Trennfuge 27 auf. Nach Aufweiten dieser Trennfuge 27 in Umfangsrichtung 28 des Halteelements 18 ist der Meißelschaft 4 des Schaftmeißels 1 in die Nut 29 in dem Halteelement 18 clipsbar. Im auf den Meißelschaft 4 montierten Zustand weist das Halteelement 18 gegenüber der Bohrung 12 damit ein leichtes radiales Übermaß auf.
Zur Montage des mit dem Halteelement 18 versehenen Schaftmeißels 1 wird dieser von Hand oder mit dem Kupferhammer bis zur Anlage des Bundes 5 an der Anlagefläche 16 in die Bohrung 12 des Meißelhalters 13 eingetrieben. Durch das leichte Übermaß wird das Halteelement 18 bei der Montage radial gestaucht und so zwischen der Anlagefläche 22 an dem Meißelschaft 4 und der Bohrung 12 verspannt. Die radialen Toleranzen der Anlagefläche 22, der Bohrung 12 und des Halteelements 18 sind so bemessen, dass die Rotation des Schaftmeißels 1 um die Meißelachse 2 beim Fräsvorgang nicht behindert ist.
Durch das großflächig an dem Meißelschaft 4 und in der Bohrung 12 anliegende Halteelement 18 werden radial auf den Schaftmeißel 1 wirkende Kräfte und Momente großflächig auf den Meißelhalter 13 übertragen. Lokale Kraft- und Spannungsspitzen zwischen Schaftmeißel 1 und Meißelhalter 13 werden wirksam vermieden. Darüber hinaus verhindert das Halteelement 18 durch seine elastischen Eigenschaften auch ein dauerhaftes Verkanten und dämpft radiale Schläge des Meißelschafts 4 in der Bohrung 12 bei wechselnden radialen Lasten.
Die Verlängerung des Meißelschafts 4 gegenüber den sonst üblichen Maßen bewirkt bei Verkantung des Schaftmeißels 1 unter einem radialen Moment gleichfalls eine Verringerung der radialen Stützlasten an der Bohrung 12. Ein Länge 9 des Meißelschafts 4 bis zu etwa zwei Drittel der Länge 7 des Schaftmeißels 1 stellt in der Praxis einen noch tragbaren Kompromiss bezüglich Minimierung der Baugröße einerseits und Minimierung der Stützlasten andererseits dar.
Eine schlagartiger Entspannung des Schaftmeißels 1 von einer Last in Richtung der Meißelachse 2 bewirkt – wie oben beschrieben – durch die elastischen Eigenschaften des Meißelhalters 13 und des Schaftmeißels 1 eine Beschleunigung des Schaftmeißels 1 in Richtung der Meißelachse 2 aus der Bohrung 12 heraus. Durch die Verschiebung des Meißelschafts 4 in dem Halteelement 18 greift zunächst das konisch verdickte Ende 25 der Anlagefläche 22 an dem Halteelement 18 an und verstärkt dessen Verspannung gegen die Bohrung 12.
Schreitet die Verschiebung des Schaftmeißels 1 weiter fort, so greift der Bund 26 am Ende 8 des Meißelschafts 4 an dem Halteelement 18 an. Hierdurch wird das Halteelement 18 in Richtung der Meißelachse 2 gestaucht und zugleich radial aufgeweitet. So wird erneut die Ver spannung in der Bohrung 12 des Meißelhalters 13 verstärkt und die axiale Verschiebung des Schaftmeißels 1 in dem Meißelhalter 13 verhindert.
Insgesamt ist so an dem Schaftmeißel 1 mit dem Halteelement 18 gegenüber den bekannten Konfigurationen die Belastung und der Verschleiß zwischen Schaftmeißel 1 und Meißelhalter 13 signifikant reduziert.
Der in 3 dargestellte erfindungsgemäße Schaftmeißel 30 unterscheidet sich von dem Schaftmeißel 1 gemäß 1 lediglich durch den fehlenden Bund am freien Ende 31 des Meißelschafts 32. Die Länge 33 des Meißelschafts 32 beträgt ca. das 1,5 fache der Länge des Meißelkopfes (ohne Spitze). Der Schaftmeißel 30 ist vorteilhaft einsetzbar in Betriebsfällen, wenn die radialen Lasten im Betrieb voraussichtlich eher gering sind.
Der in 4 dargestellte erfindungsgemäße Schaftmeißel 34 weist zwei Halteelemente 35, 36 auf. Die Länge 37 und der Durchmesser 38 des Meißelschafts 39 entsprechen dem Schaftmeißel 30 gemäß 3. Auf der Mantelfläche 40 des Meißelschafts 39 ist eine Anlagefläche 41 mit einem Durchmesser 42 und einer Länge 43 ausgebildet. An seinem freien Ende 44 weist der Meißelschaft 39 wie der Schaftmeißel 1 gemäß 1 einen Bund 45 auf.
Das erste Halteelement 35 ist eine metallische Spannhülse 46 mit Haltering 47, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Spannhülse 46 weist ungespannt einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Bohrung in dem Meißelhalter ist.
Als zweites Halteelement 36 ist in der Anlagefläche 41 des Schaftmeißels 34 angrenzend an den Bund 45 ein handelsüblicher O-Ring eingelegt. Bei einer axialen Verschiebung des Schaftmeißels 34 läuft das Halteelement 36 auf das konisch verdickte Ende 48 der Anlagefläche 41 auf und wird zwischen dieser und der Bohrung 12 verspannt. Die konische Fläche bewirkt die Umsetzung einer axial nach vorne gerichteten Bewegung des Schaftmeißels 34 in eine radiale elastische Aufweitung des Halteelements 36, wodurch die Axialverschiebung wirkungsvoll verhindert wird. Wie mit dem erfindungsgemäßen Halteelement 18 gemäß 1 weist auch der Schaftmeißel 34 eine deutlich verringerte Neigung zum Verkanten in der Bohrung 12 des hier nicht dargestellten Meißelhalters 13 und einen signifikant geringeren Verschleiß in den Kontaktflächen auf.
5 zeigt ausschnittsweise einen weiteren Schaftmeißel 51, der in der Bohrung 12 des Meißelhalters 13 gelagert ist. Das hülsenförmige Halteelement 55 aus einem gummielastischen Material besitzt an seiner äußeren Mantelfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Verzahnung 52, die der Anschaulichkeit halber vergrößert dargestellt ist. Die Verzahnung 52 greift in eine entsprechende Verzahnung in der inneren Mantelfläche 53 des Meißelhalters 13 ein. Bei einer axialen nach rechts gerichteten Bewegung des Schaftmeißels 51, weitet dessen konische Fläche 49 das Halteelement 55 radial nach außen auf, wodurch eine besonders intensive Verkrallung im Meißelhalter 13 erreicht wird. Das Halteelement 55 kann ringförmig geschlossen oder – der einfacheren Montage halber – mit einem in axiale Richtung verlaufenden Schlitz versehen sein. Des Weiteren ist es möglich, dass dem Meißelkopf abgewandte Ende des Halteelements 55 im Bereich der inneren Mantelfläche ebenfalls konisch zu gestalten und insofern an die konische Fläche 42 des Schaftmeißels 51 anzupassen.

1: Schaftmeißel
2: Meißelachse
3: Meißelkopf
4: Meißelschaft
5: Bund
6: Hartmetallspitze
7: Länge
8: Ende
9: Länge
10: Durchmesser
11: Durchmesser
12: Bohrung
13: Meißelhalter
14: Durchmesser
15: Länge
16: Anlagefläche
17: Mantelfläche
18: Halteelement
19: Länge
20: Durchmesser
21: Dicke
22: Anlagefläche
23: Länge
24: Durchmesser
25: Ende
26: Bund
27: Trennfuge
28: Umfangsrichtung
29: Nut
30: Schaftmeißel
31: Ende
32: Meißelschaft
33: Länge
34: Schaftmeißel
35: Halteelement
36: Halteelement
37: Länge
38: Durchmesser
39: Meißelschaft
40: Mantelfläche
41: Anlagefläche
42: Durchmesser
43: Länge
44: Ende
45: Bund
46: Spannhülse
47: Haltering
48: Ende
49: Konische Fläche

Claims

Halteelement (18, 36) für einen Schaftmeißel (1, 30, 34) einer Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Schaftmeißeln (1, 30, 34) aufweist, die jeweils entlang einer Meißelachse (2) einen Meißelkopf (3), einen Meißelschaft (4, 32, 39) und mindestens ein Halteelement (18, 35, 36) aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse (2) in eine Bohrung (12) in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern (13) derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund (5) an den Meißelhaltern (13) anliegen, wobei die Halteelemente (18, 35, 36) auf einer Mantelfläche (17, 40) der Meißelschäfte angeordnet und die Schaftmeißel (1, 30, 34) mittels der Halteelemente (18, 35, 36) in den Bohrungen (12) halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18, 36) aus einem Elastomer gefertigt ist.
Halteelement (18, 36) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18, 36) gegenüber einer Bohrung (12) eines Meißelhalters (13) ein radiales Übermaß aufweist.
Halteelement (18, 36) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Außenverzahnung mit bezogen auf die Meißelachse in Umfangsrichtung verlaufenden Zähnen, die mit einer Innenverzahnung in einer Bohrung eines Meißelhalters in Eingriff bringbar sind.
Halteelement (18, 36) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine bezogen auf die Meißelachse (2) axial verlaufende Nut (29), in die ein Meißelschaft (4, 32) eines Schaftmeißels (1, 30) clipsbar ist.
Verwendung eines O-Ringes als Halteelement (18, 36) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
Schaftmeißel (1, 30, 34) für eine Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Schaftmeißeln (1, 30, 34) aufweist, die jeweils entlang einer Meißelachse (2) einen Meißelkopf (3), einen Meißelschaft (4, 32, 39) und mindestens ein Halteelement (18, 35, 36) aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse (2) in eine Bohrung (12) in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern (13) derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund (5) an den Meißelhaltern (13) anliegen, wobei die Halteelemente (18, 35, 36) auf einer Mantelfläche (17, 40) der Meißelschäfte angeordnet und die Schaftmeißel (1, 30, 34) mittels der Halteelemente (18, 35, 36) in den Bohrungen (12) halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen, gekennzeichnet durch ein Halteelement (18, 36) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
Schaftmeißel (34) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Halteelementen (18, 35, 36).
Schaftmeißel (34) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (35) eine metallische Spannhülse (46) ist.
Schaftmeißel (1, 34) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Meißelschaft (4, 39) an seinem, dem Meißelkopf (3) abgewandten freien Ende (8, 44) einen radial vorstehenden Bund (26, 45) aufweist.
Schaftmeißel (1, 34) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (26, 45) am freien Ende (8, 44) des Meißelschafts (4, 39) einen größten Durchmesser (10, 38) aufweist, der nahezu einem kleinsten Durchmesser (14) einer Bohrung (12) eines Meißelhalters (13) entspricht.
Schaftmeißel (1, 30, 34) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Anlagefläche (22, 41), in der das Halteelement (18, 36) auf der Mantelfläche (17, 40) des Meißelschafts (4, 32, 39) anliegt, zu ihrem dem Meißelkopf (3) abgewandten Ende (25) konisch verdickt.