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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine drehbare Planierpicke, die ausgebreitete bzw. abstehende Flügel hat, um eine Rotation und das Eindringen zu fördern. Genauer gesagt bezieht die vorliegende Offenbarung sich auf eine drehbare Planierpicke für das Straßenfräsen oder Bauanwendungen, wobei die Picke einen Kopfabschnitt mit schmalerem Durchmesser als der Kopfabschnitt einer Standardpicke für das Straßenfräsen oder den Baubereich hat, welcher von Flügeln (im Folgenden als „Finnen” bezeichnet) flankiert wird, die den Kopfabschnitt verstärken bzw. versteifen und einen Hebel für Abraum bilden, um die Picke innerhalb eines Halters zu drehen.
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HINTERGRUND
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In der folgenden Diskussion des Standes der Technik wird auf gewisse Strukturen und/oder Verfahren Bezug genommen. Die folgenden Bezugnahmen sollten jedoch nicht als ein Zugeständnis ausgelegt werden, dass diese Strukturen und/oder Verfahren Stand der Technik bilden. Der Anmelder behält sich ausdrücklich das Recht vor, nachzuweisen, dass derartige Strukturen und/oder Verfahren keinen Stand der Technik bilden.
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Straßenplaniermaschinen weisen einen Befestigungsblock auf, welcher eine oder mehrere drehbare Werkzeugpicken zum Planieren hält, die sich während des Betriebs drehen. Die Planierpicken haben jeweils einen Spitzenabschnitt, der mit der Oberfläche einer Straße oder des zu fräsenden Bodens in Kontakt tritt. Um die Lebensdauer des Spitzenabschnittes und damit der Picke maximal zu machen, ist eine kontinuierliche Drehbewegung der Picke von wesentlicher Bedeutung. Das Drehen ermöglicht es, dass der Spitzenbereich von allen Winkeln her der Straßenoberfläche ausgesetzt wird und damit entlang seines Umfanges im Wesentlichen gleichförmig verschleißt.
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1 zeigt eine Bergbaupicke nach dem Stand der Technik, welche Flügel bzw. Finnen hat, die einen Kopfabschnitt der Picke umgeben. Bergbaupicken sind im Vergleich zu Planierpicken sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Insbesondere ist das Material (Erdboden) mit welchem Bergbaupicken in Kontakt treten, beträchtlich weicher und weniger abrasiv als das Material (Asphalt, Beton, etc.), mit welchem Planierpicken in Kontakt treten, so dass die auf den Spitzenabschnitt einer Bergbaupicke aufgebrachten Kräfte wesentlich geringer sind als diejenigen, die auf eine Planierpicke aufgebracht werden. Im Ergebnis haben der Kopfabschnitt und der Spitzenabschnitt einer Bergbaupicke kleinere Durchmesser und der Spitzenabschnitt hat weniger Material als die entsprechenden Teile bei einer Planierpicke. Zusätzlich verklemmen die weicheren Bergbaumaterialien sich weniger wahrscheinlich zwischen der Werkzeugpicke und dem Befestigungsblock, so dass sie eine Drehung der Picke während des Betriebes verhindern würden. Bei der dargestellten Bergbau- bzw. Abbaupicke trägt das vordere Ende des Kopfabschnittes einen Lippenabschnitt. Eine äußere Kante jedes Flügels bzw. jeder Finne erstreckt sich nach vorn und radial innerhalb einer Schulter, die an einem hinteren Ende des Kopfabschnittes liegt, wobei die Finnen in der Nähe des vorderen Endes des Kopfabschnittes enden bzw. auslaufen. Der maximale Durchmesser der Finnen ist geringer als der Durchmesser der Schulter oder gleich diesem Durchmesser.
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2 und 3 zeigen eine Planierpicke 10 nach dem Stand der Technik. Die Picke 10 hat ein vorderes Ende 12 und ein hinteres Ende 14. Die Picke 10 weist einen sich verjüngenden Kopfabschnitt 16, eine Schneidspitze 18, die sich von dem Kopfabschnitt 16 aus nach vorne streckt, und eine Schulter 20 auf, die sich neben dem Kopfabschnitt 16 nach hinten erstreckt und an einem Übergang 141 an den Kopfabschnitt 16 anschließt. Eine Auszugsnut 22 mit vermindertem Durchmesser liegt neben und rückwärtig von der Schulter 20 und ist so bemessen, dass sie die Klauen eines Standardauszugswerkzeugs aufnehmen kann, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Von der Auszugsnut 22 aus nach hinten steht ein Schaft 26 vor, der einen Durchmesser hat, welcher so bemessen ist, dass er in einer Bohrung in einem Befestigungsblock (nicht dargestellt) aufgenommen wird. Ein verjüngter Abschnitt des Schaftes 26 unmittelbar neben der Auszugsnut 22 kann einen Durchmesser haben, der geringfügig größer als der des Schaftes 26 im Übrigen ist, um als Sitz für eine Unterlegscheibe 24 zu wirken.
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Während des Betriebes wird Abraum bzw. gelöstes Material, wie zum Beispiel Feinteile, Staub, Splitt, Geröll, Schmutz und dergleichen erzeugt und kann sich zwischen der Planierpicke und deren Befestigungsblock verklemmen. Der Schmutz kann kompaktiert werden und eine Drehung er Picke behindern und kann schließlich eine Drehung der Picke vollständig verhindern, was zu einem vorzeitigen Ausfall der Picke führt. Konventionelle Picken verlassen sich auf nicht ausgeglichene Kräfte zwischen der Straßenoberfläche und dem Spitzenabschnitt, welche eine Drehung der Picke innerhalb ihres Befestigungsblockes bewirken, jedoch sind diese nicht ausgeglichenen Kräfte auf den Spitzenbereich häufig nicht ausreichend, um die durch den Schmutz bzw. Abraum verursachte Reibung zu überwinden. In derartigen Fällen muss, falls festgestellt wird, dass die Picke sich nicht dreht, ein Arbeiter die Planierpicke manuell lösen, was extrem zeitaufwändig ist. In vielen Fällen wird jedoch entweder die fehlende Drehung überhaupt nicht bemerkt, bevor es zu spät ist, oder der Benutzer bzw. Bediener der Vorrichtung verzichtet auf die Drehung der Picke, so dass die Maschine schneller wieder in Betrieb genommen werden kann, was die erwartete Lebensdauer der Picke dramatisch verkürzt.
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Der Spitzenabschnitt einer Planierpicke ist während des Betriebes beträchtlichen Belastungen ausgesetzt und daher haben Planierpicken übelicherweise einen Kopfabschnitt mit großem Durchmesser, welcher den Spitzenabschnitt stützt. Ein Kopfabschnitt mit größerem Durchmesser erfordert jedoch größere Kräfte als ein Kopfabschnitt mit kleinerem Durchmesser, um dieselbe Eindringtiefe in die Straßenoberfläche zu erreichen.
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Dementsprechend besteht im Stand der Technik Bedarf an einer Planierpicke, die in der Lage ist, eine fortgesetzte Drehung trotz der Reibungskräfte auszuführen, die durch Abraum bzw. Schmutz ausgeübt werden, der während des Betriebes entsteht, und an einer Planierpicke, die einen Kopfabschnitt mit kleinerem Durchmesser hat, um eine größere Eindringtiefe in die Straßenoberfläche zu erreichen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die offenbarte Werkzeugpicke zum Planieren mit abstehenden Flügeln vergrößert sowohl eine Drehung der Werkzeugpicke während des Betriebs und verbessert auch das Eindringen der Werkzeugpicke in eine Arbeitsoberfläche. Die Werkzeugpicke weist Finnen auf, die sich bezüglich eines Kopfabschnittes der Werkzeugpicke nach hinten und radial nach außen erstrecken, wobei die Finnen Seitenflächen bieten, mit denen der Schmutz bzw. Abraum in Kontakt treten kann, welcher bewirkt, dass die Picke sich dreht.
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Eine beispielhafte Ausführungsform einer Werkzeugpicke weist einen Kopfabschnitt auf, der einen Durchmesser hat, eine Schulter, die hinter und neben dem Kopfabschnitt liegt und an einem Übergang an den Kopfabschnitt anschließt, wobei die Schulter einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Kopfabschnittes ist, sowie einen Schaft, der sich bezüglich der Schulter nach hinten erstreckt. Zwei oder mehr Flügel bzw. Finnen erstrecken sich von dem Kopfabschnitt und der Schulter im Wesentlichen radial nach außen. Jede Finne hat eine äußere Oberfläche, die von dem Kopfabschnitt aus nach außen und hinten unter einem Winkel bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke geneigt ist, sowie ein Paar von Seitenflächen, welche die äußere Oberfläche der Finne mit dem Kopfabschnitt verbinden. Ein hinteres Ende jeder Finne liegt hinter dem Übergang zwischen dem Kopfabschnitt und der Schulter. Die Finnen definieren einen maximalen Durchmesser von zumindest etwa 105% des Durchmessers der Schulter, so dass die äußere Oberfläche der Finne an einer axialen Position, die mit dem Übergang ausgerichtet ist, radial außerhalb des Überganges liegt.
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Eine andere beispielhafte Werkzeugpicke weist einen Kopfabschnitt, einen neben und rückwärtig von dem Kopfabschnitt angeordnete Schulter, wobei der Kopfabschnitt einen Durchmesser hat, der weniger als etwa 75% des Durchmessers der Schulter beträgt, eine Auszugsnut, die neben und rückwärtig von der Schulter liegt, wobei die Auszugsnut einen Durchmesser hat, der geringer ist als der Durchmesser der Schulter, und einen Schaft auf, der sich rückwärtig von der Auszugsnut erstreckt. Zwei oder mehr Finnen erstrecken sich von dem Kopfabschnitt und der Schulter im Wesentlichen radial nach außen. Jede Finne hat eine äußere Oberfläche, die von dem Kopfabschnitt unter einem Winkel zwischen etwa 23° und etwa 40° bezüglich der Achse der Werkzeugpicke nach außen und hinten abfällt, sowie ein Paar von Seitenflächen, welche die Außenfläche der Finne mit dem Kopfabschnitt verbindet, wobei jede Finne an einem hinteren Ende der Schulter endet. Die Finnen definieren einen maximalen Durchmesser von zumindest etwa 105% des Durchmessers der Schulter. Ein erster Längenabschnitt ist definiert von einem vorderen Ende des Kopfabschnittes zum hinteren Ende der Schulter und ein zweiter Längenabschnitt ist definiert von dem vorderen Ende des Kopfabschnittes zu einem hinteren Ende der Auszugsnut, wobei der zweite Längenabschnitt weniger als etwa 125% oder gleich etwa 125% des ersten Längenabschnitts beträgt.
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Eine beispielhafte Bergbau- bzw. Aushubmaschine weist ein drehbares Teil und ein oder mehrere Werkzeugpicken auf, die an dem drehbaren Teil montiert sind. Die Werkzeugpicke weist einen Kopfabschnitt auf, der einen Durchmesser hat, eine Schulter, die neben und hinter dem Kopfabschnitt angeordnet ist und an einem Übergang mit dem Kopfabschnitt verbunden ist, wobei die Schulter einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Kopfabschnitts ist, und einen Schaft auf, der sich bezüglich der Schulter nach hinten erstreckt. Zwei oder mehr Finnen erstrecken sich von dem Kopfabschnitt und der Schulter etwa radial nach außen. Jede Finne hat eine Außenfläche, die von dem Kopfabschnitt unter einem Winkel bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke nach außen und hinten geneigt verläuft, und ein Paar von Seitenflächen, welche die Außenfläche der Finne mit dem Kopfabschnitt verbinden, wobei jede Finne ein hinteres Ende hat, welches hinter dem Übergang zwischen dem Kopfabschnitt und der Schulter liegt. Die Finnen definieren einen maximalen Durchmesser von zumindest etwa 105% des Durchmessers der Schulter, so dass die Außenfläche der Finne an einer mit dem Übergang ausgerichteten axialen Position bezüglich des Überganges radial außerhalb liegt.
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Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen einer Werkzeugpicke umfasst das Ausbilden einer Schulter, die einen Durchmesser hat, das Ausbilden eines Kopfabschnittes neben und vor der Schulter, wobei der Kopfabschnitt einen Durchmesser hat, der weniger als etwa 75% des Durchmessers der Schulter beträgt, und das Ausbilden eines Schaftes, der sich bezüglich der Schulter nach hinten erstreckt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausbilden zweier oder mehrerer Finnen, die sich von dem Kopfabschnitt und der Schulter in etwa radial nach außen erstrecken, wobei jede Finne eine Außenfläche hat, die von dem Kopfabschnitt bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke nach außen und hinten geneigt verläuft, und ein Paar von Seitenflächen, welche die Außenfläche der Finne mit dem Kopfabschnitt verbinden, wobei jede Finne ein hinteres Ende hat, das hinter dem Übergang zwischen Kopfabschnitt und Schulter liegt, und wobei die Finnen einen maximalen Durchmesser von zumindest etwa 105% des Durchmessers der Schulter definieren, so dass die Außenfläche der Finne an einer mit dem Übergang ausgerichteten axialen Position radial außerhalb des Überganges liegt.
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Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dafür vorgesehen sind, eine weitere Erklärung der beanspruchten Erfindung zu bieten.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die folgende genaue Beschreibung kann in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Bergbaupicke nach dem Stand der Technik ist, die Finnen hat, welche in Länge und Durchmesser durch eine Schulter der Picke begrenzt sind.
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2 ist eine Seitenansicht einer Straßenfräspicke ohne Finnen nach dem Stand der Technik.
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3 ist eine Draufsicht von oben auf die Straßenfräspicke nach dem Stand der Technik gemäß 2.
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4 ist eine Seitenansicht einer Picke, welche ausgebreitete Finnen hat.
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5 ist eine Draufsicht von oben auf die Picke nach 4, welche ausgebreitete Finnen hat.
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6 ist eine seitliche, perspektivische Ansicht der Picke nach 4, welche ausgebreitete Finnen hat, dargestellt mit einem Hülsenhalteteil und einer Unterlegscheibe.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die 4–6 veranschaulichen eine Ausführungsform einer Werkzeugpicke 110, die abstehende Finnen 30 hat, um eine Drehung und das Eindringen der Picke 110 zu fördern. Die Picke 110 hat eine vorderes Ende 112 und ein rückwärtiges Ende 114. Die Picke 110 weist einen sich verjüngenden Kopfabschnitt 116, eine Schneidspitze 118, welche von dem Kopfabschnitt 116 nach vorn vorsteht, und eine Schulter 120 auf, die neben und hinter dem Kopfabschnitt 116 angeordnet ist. Der Kopfabschnitt 116 und der Schulterabschnitt 120 sind an einen Übergang 141 miteinander verbunden. Eine Auszugsnut 122 mit vermindertem Durchmesser ist neben und hinter der Schulter 120 angeordnet und derart bemessen, dass sie die Klauen eines standardmäßigen Auszugswerkzeugs aufnimmt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Von der Auszugsnut 120 nach hinten hervorstehend ist ein Schaft 126, der einen Durchmesser hat, welcher so bemessen ist, dass er in einer Bohrung in einem Befestigungsblock (nicht dargestellt), aufgenommen werden kann. Ein verjüngter Abschnitt des Schaftes 126 unmittelbar neben der Auszugsnut 122 kann einen Durchmesser haben, der geringfügig größer ist als der des Schaftes 126, um als Sitz 124 für eine Unterlegscheibe zu dienen. Wie in 6 dargestellt, ist die Picke 110 in einem Halter 200 montiert, der eine kreisförmige Bohrung (nicht dargestellt) hat, welche für das Aufnehmen des Schaftes 126 ausgelegt ist, so dass der Schaft 126 sich während des Gebrauchs der Picke 110 innerhalb der Bohrung des Halters 200 drehen kann.
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Eine Mehrzahl von Finnen 130 ist in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang des Umfanges des Kopfabschnittes 116 angeordnet. Jede Finne 130 hat ein vorderes Ende 132 und ein rückwärtiges Ende 138 und sie erstreckt sich von einer äußeren Oberfläche 140 des Kopfabschnittes 116 radial nach außen. Die charakteristischen Eigenschaften jeder Finne 130 werden unter Bezug auf „die Finne 130” erläutert, wobei es sich versteht, dass die Picke 110 irgendeine Anzahl von Finnen haben kann, die größer oder gleich zwei ist. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Picke 110, wie in den Figuren dargestellt, fünf Finnen 130, die entlang des Umfanges des Kopfabschnittes im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind. Unter gewissen Umständen kann jedoch eine Picke 110, die beispielsweise drei Finnen 130, vier Finnen 130 oder sechs Finnen 130 hat, ebenso gut oder besser funktionieren als eine Picke 110, die fünf Finnen 130 hat.
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Das Vorderende 132 der Finne 130 schließt an einem oder in der Nähe eines vorderen Endes 117 des Kopfabschnittes 116 an, und der rückwärtige Abschnitt 138 der Finne 130 liegt rückwärtig von dem Übergang 141 zwischen dem Kopfabschnitt 116 und der Schulter 120. In der dargestellten Ausführungsform ist das rückwärtige Ende 138 der Finne 130 im Wesentlichen mit einem hinteren Ende 121 der Schulter 120 ausgerichtet. Die Finne 130 weist eine geneigte, radial äußere Fläche 134 auf, die von in etwa parallelen Seitenflächen 136 flankiert wird, welche von der Außenfläche 140 des Kopfabschnittes 116 radial nach außen vorstehen. Die geneigte Außenfläche 134 erstreckt sich von dem Kopfabschnitt 116 unter einem Winkel α bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke 110 nach hinten und radial nach außen. Der Winkel α wird so gewählt, dass er ausreichend klein ist, um zu ermöglichen, dass Mahlgut (Abraum) von der Außenfläche 134 abgeschirmt wird, ohne übermäßigen Verschleiß an der Außenfläche 134 der Finne 130 hervorzurufen, jedoch auch ausreichend groß, um zu ermöglichen, dass die Finne 130 sich weit genug von dem Kopfabschnitt 116 erstreckt, um an den Seitenflächen 136 eine ausreichende Fläche bereitzustellen, um zu bewirken, dass die Picke 110 sich dreht, während das Mahlgut bzw. der Schmutz mit den Seitenflächen 136 in Kontakt tritt. Der Winkel α kann von etwa 20 Grad bis etwa 35 Grad reichen und liegt vorzugsweise bei 23 Grad bis etwa 30 Grad. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel α etwa 27 Grad. Der Winkel α muss groß genug sein, so dass die Außenfläche 134 der Finne 130 an einer axialen Position, die mit dem Übergang 141 zwischen dem Kopfabschnitt 116 und der Schulter 120 ausgerichtet ist, radial außerhalb eines Übergangs 141 liegt. Ein gerundetes Ende 139 in Richtung des rückwärtigen Endes 138 der Finne 130 bildet ein Übergang bzw. ein Eintauchen der Außenfläche 134 in die Schulter 120.
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Die Seitenflächen 136 der Picke verlaufen in etwa parallel zueinander, können jedoch auch geringfügig verjüngt sein, so dass die Finne 130 an der Außenfläche 140 des Kopfabschnittes 116 etwas dicker und an der Außenfläche 134 der Finne 130 etwas dünner ist. Eine leichte Verjüngung an den Seitenflächen 136 ermöglicht es, dass Mahlgut bzw. gelöstes Material leichter durch die Finne 130 abgeschirmt wird, während der Schmutz bzw. das Mahlgut entlang des Kopfabschnittes 116 der Finne 130 während eines Fräs- bzw. Wahlvorganges nach hinten gedrückt wird, ohne einen übermäßigen Verschleiß der Finne 130 hervorzurufen. Die Seitenflächen 136 können an im Wesentlichen scharfen Ecken an die Außenfläche 134 der Finne 130 anschließen. Alternativ können abgerundete oder abgeschrägte Ecken bzw. Kanten 136 eine gleichmäßige Übergangsfläche zwischen jeder der Seitenflächen 136 und der Außenfläche 134 bilden. In ähnlicher Weise können die Seitenflächen 136 an die Außenfläche 140 der Kopfabschnittes 116 und der scharfen Ecken anschließen oder es können gerundete Innenecken 137 vorgesehen sein, um den Übergang zu glätten und das Abschirmen von Mahlgut zu verbessern und den Verschleiß an der Finne 130 und dem Kopfabschnitt 116 zu vermindern.
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Jede Finne 130 hat eine Breite w, die zwischen etwa 10 Prozent und 40 Prozent des Durchmessers des Kopfabschnittes 116 liegt. In einer Ausführungsform beträgt die Breite w der Finne 130 etwa 15 Prozent des Durchmessers des Kopfabschnittes 116.
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Wenn die Picke 110 für das Mahlen bzw. Abtragen oder Fräsen verwendet wird, tritt der Spitzenabschnitt 118 mit einer zu bearbeitenden Oberfläche oder eine zu mahlende oder zu fräsenden Materialien in Kontakt und erzeugt Schmutz bzw. Abraum, wie zum Beispiel Staub, Schmutz und loses Mahlgut. Wenn der Spitzenabschnitt 118 in die zu bearbeitende Oberfläche eindringt, wird der Schmutz bezüglich der Picke 110 nach hinten gedrückt, wobei sich dieser Schmutz bzw. das Mahlklein in einer zufälligen oder turbulenten Weise mit unterschiedlichen Komponenten seiner Seitenbewegung bewegt, während es nach hinten gedrückt wird. Dementsprechend übt das Mahlgut beim Kontakt mit den Seitenflächen 136 der mehreren Finnen 130 Kräfte auf die Seitenflächen 136 aus, die in gewisser Weise zufällig sind und sich in Größe und Richtung kontinuierlich verändern. Eine Komponente dieser Kräfte verläuft im Allgemeinen senkrecht zu den Seitenflächen 136 der Finne 130 (d. h. tangential bezüglich eines Umfangs um die Achse der Werkzeugpicke 110), und drückt damit die Werkzeugpicke 110 in der Weise, dass sie sich innerhalb der Bohrung ihres Halters 200 um ihre Achse dreht.
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Es ist bekannt, dass das Drehmoment das Produkt des radialen Abstandes von einer Drehachse und der senkrecht auf einen Radius, welcher sich von der Drehachse aus erstreckt, aufgebrachten Kraft ist. Daher kann das Drehmoment, welches bereitgestellt wird, um die Picke 110 zu drehen, durch Vergrößern des radialen Abstandes, um welchen die Seitenflächen 136 der Finnen 130 bezüglich der Achse der Picke 110 hervorstehen, gesteigert werden. Wie in 4 dargestellt, hat der Kopfabschnitt der Picke 110 einen Radius von R0, die Schulter 120 hat einen Radius R1 und jede Finne 130 hat einen maximalen Radius R2. (Der Radius wird hier anstelle des Durchmessers verwendet, da jede Finne 130 sich in nur einer Richtung von dem Kopfabschnitt 116 aus erstreckt, wobei es sich versteht, dass der Durchmesser axial symmetrischer Teile, wie zum Beispiel des Kopfabschnittes 116, einfach das Zweifache des Radius beträgt.) Indem der maximale Radius R2 der Finnen 130 radial nach außen über die Schulter 120 hinaus ausgedehnt wird, kann man für das Drehen der Picke 110 ein größeres Drehmoment erhalten und das Mahlgut (bzw. den Widerstand des Mahlgutes) zwischen der Picke 110 und dem Werkzeughalter 200 überwinden. Der maximale Radius R2 der Finne 130 ist daher 105% des Radius R1 der Schulter 120 oder größer. Vorzugsweise ist der maximale Finnenradius R2 größer oder gleich 115% des Schulterradius R1. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der maximale Radius der Finne etwa 122% des Schulterradius R1. Im Gegensatz hierzu haben selbst konventionelle Bergbaupicken mit Finnen, wie sie in 1 dargestellt sind, den maximalen Radius der Finnen so begrenzt, dass er auch nicht größer als der Radius der Schulter ist.
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Zusätzlich zum Bereitstellen einer verbesserten Drehung der Picke 110 während des Mahlens oder Fräsens, wirken die Finnen 130 als Verstärkungslaschen oder Streben, welche es ermöglichen, dass man den Durchmesser des Kopfabschnittes 116 der Picke 110 verkleinert, ohne einen Verlust an Festigkeit. Insbesondere dienen die Finnen 130 dazu, eine Verformung des Kopfabschnittes 116 in hohen Mahl- bzw. Fräsbelastungen zu verhindern. Dieselbe Mahlkraft kann unter Verwendung eines Kopfabschnittes 116 aufgebracht werden, der einen kleineren Durchmesser hat, was Materialkosten und Gewicht erspart. Noch wichtiger ist, dass ein Kopfabschnitt 116 mit kleinerem Durchmesser es ermöglicht, dass die Picke 110 leichter in eine zu bearbeitende Oberfläche (Zieloberfläche) eindringen kann, weil die gleiche Mahl- bzw. Fräs- oder Eindringkraft auf eine kleinere Fläche konzentriert werden kann. Darüber hinaus bietet eine Reduzierung des Durchmessers des Kopfabschnittes 116 mehr von den Seitenflächen 136 der Finnen 130, um zu ermöglichen, dass das Mahlgut auf eine größere Fläche wirkt und damit die verbesserte Rotation der Picke 110 erzeugt.
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Bei einer konventionellen Straßenfräspicke 10, wie in den 2–3, hat der Kopfabschnitt 16 einen Radius, der etwa 75% bis etwa 85% des Radius der Schulter 20 beträgt. Im Gegensatz hierzu kann der Durchmesser des Kopfabschnittes bei der Werkzeugpicke 110 nach den 4–6 auf weniger als 75% des Radius der Schulter 120 reduziert werden und vorzugsweise auf weniger als oder gleich etwa 65% des Radius der Schulter 120. In einer Ausführungsform beträgt der Radius des Kopfabschnittes 116 etwa 63% des Radius der Schulter 120. Ein Kopfabschnitt 116 mit einem Radius von nur etwa 63% des Radius der Schulter 120 hat eine Querschnittsfläche, die nur etwa 55 bis etwa 75% derjenigen einer konventionellen Straßenfräspicke 10 beträgt, was bedeutet, dass das Eindringen in einer Picke 110 mit einem Kopfabschnitt 116 im Vergleich zu einer konventionellen Picke 10 zwischen etwa 40% und etwa 80% verbessert werden kann, wenn dieselbe Fräskraft aufgebracht wird.
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Darüber hinaus können, um die Kontaktfläche des Mahlgutes an den Seitenflächen 136 der Finnen 130 zu vergrößern, die Finnen 130 im Vergleich zur Länge des Kopfabschnittes 16 einer konventionellen Picke 10 verlängert werden. Wie in 4 dargestellt, ist der Abstand von dem vorderen Ende 117 des Kopfabschnittes 116 zum hinteren Ende 121 der Schulter 120 mit L1 bezeichnet, während der Abstand von dem vorderen Ende 117 des Kopfabschnittes 116 zu dem Übergang zwischen der Auszugsnut 122 und dem Sitz 124 für die Unterlegscheibe als L2 bezeichnet ist. In der offenbarten Ausführungsform bezeichnet L1 auch die Länge der Finnen 130. Um den Kontaktflächenbereich des Mahlkleins an den Seitenflächen 136 der Finnen 130 maximal zu machen, kann der Abstand L1 im Vergleich zu einer konventionellen Werkzeugpicke 10 ausgedehnt werden, ohne den Längenabschnitt L2 zu stören, so dass eine Auszugsnut beibehalten werden kann und der Abstand der Schneidspitze 118 von dem Halter 200 aufrechterhalten werden kann, während die Drehung und das Eindringen der Picke 110 verbessert wird.
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Beispielsweise hat eine konventionelle Werkzeugpicke 10 einen Abstand von dem vorderen Ende 17 des Kopfabschnittes 16 zu dem Übergang der Auszugsnut 22 und dem Sitz 24 der Unterlegscheibe, der etwa 150% des Abstandes von dem vorderen Ende 17 des Kopfabschnittes 16 zu einem hinteren Ende 21 der Schulter beträgt (d. h., die Auszugsnut 22 ist etwa halb so lang wie der Kopfabschnitt 16 zuzüglich der Schulter 20). Im Gegensatz hierzu hat die Werkzeugpicke 110 einen Abstand L2, der gleich 125% des Abstandes L1 oder weniger beträgt und vorzugsweise gleich oder weniger als 120% des Abstandes L1 beträgt, so dass bei dem selben Abstand L2 die Finnen 130 zumindest etwa 20% länger sein können, als sie wären, wenn ein Kopfabschnitt, eine Schulter und eine Auszugsnut konventioneller Länge verwendet würden. Da die Finnen 130 einen Versteifungseffekt auf den Kopfabschnitt 116 ausüben, wird verhindert, dass der längere Kopfabschnitt 116 sich während des Fräsens bzw. Mahlen verformt, selbst bei dieser vergrößerten Länge. Zusätzlich ist die kürzere Auszugsnut 122 noch immer ausreichend, um ein standardmäßiges Auszugswerkzeug aufzunehmen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Werkzeugpicke 110 eine Schulter 120 mit einem Radius R2 von 0.83 Zoll, einen Kopfabschnitt 116 mit einem Radius R0 von etwa 0.43 Zoll und Finnen 130 jeweils innerhalb eines radialen Maßes R1 von etwa 0.68 Zoll auf, wobei jede Finne 130 eine Breite w von etwa 0.085 Zoll bis etwa 0.425 Zoll hat und vorzugsweise eine Breite w von etwa 0,125 Zoll. Die kombinierte Länge L1 des Kopfabschnittes 116 und der Schulter 120 beträgt etwa 1,0 Zoll und die kombinierte Länge L1 des Kopfabschnittes, der Schulter und der Auszugsnut 122 beträgt etwa 1,2 Zoll. Es werden fünf Finnen 130 verwendet, die um den Umfang der Picke 110 gleichmäßig beabstandet sind.
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Die Werkzeugpicke 110 kann durch verschiedene Metallformungsverfahren hergestellt werden, die im Stand der Technik bekannt sind, einschließlich der maschinellen (sparenden) Bearbeitung, Kaltstauchen und Schmieden. Vorzugsweise wird die Werkzeugpicke 110 mit Ausnahme der Spitze 118 durch Kaltstauchen oder Kaltverformung aus einem runden Stahldraht geformt, auf eine Nettoform, die für das Hartanlöten an die Spitze 118 bereit ist. Nach dem Kaltstauchen weist ein einheitlicher Gegenstand den Kopfabschnitt 116, die Finnen 130, die Schulter 120, die Auszugsnut 122 und den Schaft 126 auf, ebenso wie den Sitz 124 für eine Unterlegscheibe, falls gewünscht. Durch Kaltstauchen der Finnen 130 als integrale Teile mit dem Kopfabschnitt 116 und der Schulter 120 erhält man gegenüber einem Gegenstand, der durch maschinelle bzw. spanende Verarbeitung aus einem Stangenmaterial hergestellt ist, eine bessere Festigkeit. In einer Ausführungsform wird die Werkzeugpicke 110 ohne die Spitze 118 in fünf oder sechs aufeinanderfolgenden Schritten aus einem runden Stahldraht zu einem fertigen Teil in Nettoform durch Kaltstauchen hergestellt.
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Während die Werkzeugpicke 110 im Allgemeinen für die Verwendung als Teil eines Straßenfräswerkzeuges geeignet ist, versteht es sich, dass die Werkzeugpicke 110 auch auf Werkzeugpicken anwendbar ist, die andere sind als jene für Straßenfräswerkzeuge, d. h. wie zum Beispiel als Bergbau- und Grabenziehwerkzeuge. Bei der Verwendung als Straßenfräswerkzeug ist eine Mehrzahl von Schneidwerkzeugen entlang des Umfanges einer Trommel (nicht dargestellt) montiert und um eine Längsachse der Trommel drehbar, um dadurch eine harte Oberfläche zu schneiden.
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Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute, dass Ergänzungen, Fortlassungen, Modifikationen und Austausche, die nicht speziell beschrieben wurden, ohne Abweichung von dem Geist und Schutzumfang vorgenommen werden können, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist.
