DE112012000963T5

DE112012000963T5 - Einsatz und Abtraganordnung

Info

Publication number: DE112012000963T5
Application number: DE112012000963.0T
Authority: DE
Inventors: Bernd Heinrich Ries; Cornelis Jonker; Frank Friedrich Lachmann
Original assignee: Element Six GmbH; Element Six Abrasives SA
Current assignee: Element Six GmbH; Element Six Abrasives SA
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2014-02-20
Also published as: RU2013142994A; GB201103096D0; GB2488408B8; CN103502572A; AU2012219742A1; WO2012113707A2; EP2678526A2; CA2827914A1; WO2012113707A3; GB2488408A; GB201202650D0; GB2488408B; GB2488408A8

Abstract

Ein Einsatz (110) für eine Abtraganordnung, die eine Halterung aufweist, wobei der Einsatz (110) eine Spitze (112), einen Kopplungsmechanismus (114) zum beweglichen Koppeln des Einsatzes mit der Halterung und einen Ausrichtungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um die Spitze (112) in Richtung einer ausgerichteten Orientierung innerhalb der Halterung zu drängen; wobei die ausgerichtete Orientierung in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung (M) ist, in welche der Einsatz (110) in der Verwendung angetrieben werden soll.

Description

Diese Offenbarung betrifft allgemein Einsätze für Abtragwerkzeuge, insbesondere, aber nicht ausschließlich zum Abtragen harter oder abschleifender Körper, wie etwa zum Beispiel Stein, Asphalt, Kohle oder Beton, und Abtraganordnungen, welche diese aufweisen.
Ein Abtragwerkzeug, wie etwa eine Hacke, kann zum Brechen, Bohren in oder Abtragen von Strukturen oder Körpern, wie zum Beispiel Stein, Asphalt, Kohle oder Beton, in anderer Weise verwendet werden, und kann in Anwendungen, wie etwa dem Bergbau, Bau und der Straßenüberholung, verwendet werden. Zum Beispiel können in Straßenüberholungsarbeitsgängen mehrere Hackwerkzeuge auf einer drehbaren Trommel montiert sein und dazu gebracht werden, die Straße aufzubrechen, während die Trommel gedreht wird. Ein ähnlicher Ansatz kann verwendet werden, um Steinformationen, wie etwa im Kohle- oder Kalibergbau, aufzubrechen. Einige Hackwerkzeuge können eine Arbeitsspitze aufweisen, die synthetisches Diamantmaterial aufweist, das wahrscheinlich eine bessere Abriebbeständigkeit als Arbeitsspitzen hat, die aus gesintertem Wolframkarbidmaterial ausgebildet sind. Jedoch neigt synthetisches und natürliches Diamantmaterial dazu, spröder und weniger widerstandsfähig gegen Bruch zu sein als gesintertes Karbidmaterial, und dies neigt dazu, seine potentielle Nützlichkeit in Hackarbeitsgängen zu verringern. Es besteht ein Bedarf, ein Hackwerkzeug mit einer längeren Gebrauchsdauer bereitzustellen.
Die US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008/0035383 offenbart ein hochschlagfestes Werkzeug mit einem superharten Material, das mit einem gesinterten Metallkarbidsubstrat verbunden ist, wobei das gesinterte Metallkarbidsubstrat mit einem Vorderende eine gesinterten Metallkarbidsegments verbunden ist, welches in dem Basisende einen Stiel ausgebildet hat, wobei der Stiel in eine Bohrung einer Stahlhalterung eingepresst ist. Die Stahlhalterung ist drehbar an einer Trommel befestigt, die geeignet ist, um eine Achse zu rotieren.
Unter einem ersten Aspekt betrachtet wird ein Einsatz für eine Abtraganordnung bereitgestellt, wobei der Einsatz eine Spitze, einen Kopplungsmechanismus zum beweglichen Koppeln des Einsatzes mit einer Halterung, so dass der Einsatz sich in einem gewissen Maß in Bezug auf die Halterung bewegen kann, und einen Ausrichtungsmechanismus aufweist, der fähig ist, die Spitze in der Verwendung relativ zu der Halterung in Richtung einer ausgerichteten Orientierung zu drängen; wobei die ausgerichtete Orientierung in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung ist, in welche der Einsatz in der Verwendung angetrieben werden soll.
Der Ausrichtungsmechanismus kann fähig sein, die Spitze ansprechend auf eine Reaktionskraft, die auf den Ausrichtungsmechanismus durch einen Körper, der abgetragen wird, wirkt, in Richtung der ausgerichteten Orientierung zu bewegen, während der Einsatz mit einer Kraft gegen den Körper angetrieben wird. Zum Beispiel kann die Abtraganordnung eine Hackwerkzeuganordnung für das Abtragen eines Pflasters oder für den Bergbau sein.
Unter einem zweiten Aspekt betrachtet wird eine Abtraganordnung bereitgestellt, die eine Halterung und einen Einsatz aufweist, wobei der Einsatz eine Spitze, einen Kopplungsmechanismus zum beweglichen Koppeln des Einsatzes mit der Halterung und einen Ausrichtungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um die Spitze in Richtung einer ausgerichteten Orientierung mit der Halterung zu drängen; wobei die ausgerichtete Orientierung in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung ist, in die der Einsatz in der Verwendung angetrieben werden soll.
Nicht-einschränkende Beispielanordnungen zum Darstellen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1A eine schematische Seitenansicht eines Beispieleinsatzes zeigt;
1B und 1C Draufsichten des in 1A dargestellten Einsatzes in verschiedenen Orientierungen zeigen;
2A eine schematische Seitenansicht eines Beispieleinsatzes zeigt;'
2B eine schematische Perspektivansicht des in 2A dargestellten Einsatzes zeigt;
3 eine schematische Querschnittansicht einer Beispielspitze, die mit einem Haltekörper verbunden ist, zeigt;
4A eine schematische Seitenansicht einer Beispielabtraganordnung zeigt;
4B eine schematische Vorderansicht der in 4A dargestellten Abtraganordnung aus der Richtung der Vorwärtsbewegung wie in der Verwendung gesehen, zeigt;
5A eine schematische Seitenansicht eines Beispieleinsatzes zeigt und 5B eine schematische Draufsicht einer Beispielhalterung für den Einsatz zeigt;
6 eine schematische Querschnittansicht eines Beispieleinsatzes zeigt, der in eine Beispielhalterung montiert ist;
7 eine schematische Querschnittansicht einer Beispielhalterung und Hülse zeigt;
8 eine schematische Querschnittansicht eines Beispieleinsatzes zeigt, der in einer Beispielhalterung montiert ist; und
9 eine schematische Querschnittansicht eines Beispieleinsatzes zeigt, der in eine Beispielhalterung montiert ist.
Die gleichen Bezugsnummern beziehen sich in allen Zeichnungen auf die gleichen allgemeinen Merkmale. Beispieleinsätze werden nun unter Bezug auf 1A bis 2B beschrieben.
Ein Beispieleinsatz 110 zum Abtragen eines (nicht gezeigten) Körpers weist eine Spitze 112, einen Kopplungsschaft 114 zum drehbaren Koppeln des Einsatzes 110 mit einer (nicht gezeigten) Halterung und einen Ausrichtungsmechanismus auf, der betriebsfähig ist, um die Spitze 112 zu drängen, sich um eine Längsachse Y zu drehen, die von dem Kopplungsschaft definiert wird, wenn der Einsatz in der Verwendung mit einer Kraft gegen den Körper angetrieben wird. In diesem bestimmten Beispiel liegt der Ausrichtungsmechanismus in der Anordnung der Spitze 112 in Richtung einer ausgerichteten Orientierung in Bezug auf den Kopplungsschaft 114, der betriebsfähig ist, um die Spitze 112 in Bezug auf die Vorwärtsrichtung M der Bewegung des Einsatzes 110 in der Verwendung, zu bewegen.
Wenn der Einsatz in Verwendung ist, wird er in die Richtung M gegen einen (nicht gezeigten) Körper, der abgetragen werden soll, gedreht. Wenn die Spitze 112 mit einer Kraft gegen einen Körper, der abgetragen werden soll, angetrieben wird, wird der Körper eine entsprechende entgegenwirkende Reaktionskraft F auf die Spitze 112 ausüben, was dazu führt, dass die Spitze sich ansprechend auf die Reaktionskraft F bewegt. In dieser Beispielanordnung ist die Spitze 112 mit einem Ende eines Haltekörpers 116 verbunden, und der Kopplungsschaft 114 erstreckt sich von einem entgegengesetzten Ende des Haltekörpers 116. Der Kopplungsschaft 114 ist aufgebaut, um den Einsatz 110 drehbar mit einer (nicht gezeigten) Halterung zu koppen und definiert eine Längsachse Y. Die Spitze 112 kann eine Achse X definieren, die seitlich von der Längsachse Y verschoben ist, wobei die Spitze 112 nicht konzentrisch mit der Achse Y positioniert ist und fähig ist, sich in einem gewissen Maß um die Längsachse Y zu drehen. Mit anderen Worten wird die Spitze 112 seitlich von der Achse Y versetzt und definiert eine Längsachse X, die im Allgemeinen parallel mit der Achse Y ist, aber im Wesentlichen von ihr beabstandet ist. In anderen Beispielanordnungen kann die durch die Spitze 112 definierte Achse im Wesentlichen nicht parallel zu der von dem Kopplungsschaft 114 definierten Achse Y sein. Die Spitze 112 kann seitlich um wenigstens 2 mm oder wenigstens etwa 4 mm von der Längsachse Y versetzt sein.
In 1B ist der schematisch gezeigte Einsatz im Wesentlichen nicht mit der Vorwärtsrichtung der Bewegung M ausgerichtet, und der Winkel Θ zwischen einer Linie X-Y und der Richtung der Bewegung M ist im Wesentlichen nicht null Grad. Wenn der Einsatz im Betrieb in einen (nicht gezeigten) Körper, der abgetragen werden soll, in dieser Orientierung eingreift, würde der Körper eine Reaktionskraft F auf die Spitze 112 entgegengesetzt zu der Richtung M ausüben, was bewirkt, dass die Spitze 112 sich um die Achse Y dreht, wodurch der Winkel Θ verringert wird. In der in 1C dargestellten Orientierung des Einsatzes 110 ist der Winkel Θ im Wesentlichen null Grad und der Eingriff des Einsatzes 110 mit dem Körper, der abgetragen werden soll, würde zu einer wesentlichen Änderung in der Orientierung führen. Daher kann die in 1C dargestellte Orientierung als relativ stabiler als die in 1B dargestellte Orientierung beschrieben werden. Wenn eine Abtraganordnung, die einen Einsatz aufweist, auf eine Trommel oder einen anderen Werkzeugträger in weniger stabilen Orientierungen montiert wird, in denen der Winkel Θ nicht im Wesentlichen null Grad ist, wird der Ausrichtungsmechanismus des Einsatzes den Aspekt haben, den Einsatz in der Verwendung in eine engere Ausrichtung mit der Richtung der Vorwärtsbewegung M zu bringen, die sich aus dem Eingriff mit dem Körper, der abgetragen werden soll, ergibt.
Unter Bezug auf 1A kann die Spitze 112 eine PCD-Struktur 1121 aufweisen, die mit einem gesinterten Karbidsubstrat 1122 verbunden ist, und eine im Allgemeinen abgerundete Kegelform mit einem abgerundeten Scheitel haben, der durch die PCD-Struktur 1121 definiert ist. Der Haltekörper 116 kann eine verschleißhemmende Struktur 1161 auf der Vorwärtsseite haben, die durch den Pfeil 130 angezeigt ist, welche die Abnutzungsrate der Halterung 116 in der Verwendung verringern kann. In einigen Versionen kann das abnutzungshemmende Element gesintertes Wolframkarbidmaterial, SiC-gebundenes Diamantmaterial, diamantverstärktes gesintertes Karbidmaterial oder sogar PCD-Material aufweisen.
Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Hackwerkzeug wie offenbart eine Spitze, wie in den US-Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern 2009/0051211; 2010/0065338; 2010/0065339 oder 2010/0071964 beschrieben, aufweisen. Unter Bezug auf 3 weist ein Beispiel für einen Einsatz für eine Ausführungsform für ein Hackwerkzeug wie hier offenbart eine Spitze 112 auf, die eine superharte Struktur 111 in der allgemeinen Form einer Kappe aufweist, welche mit einem gesinterten Karbidsubstrat 113 verbunden ist. Die Spitze 112 ist mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 116 eines Haltekörpers 114 verbunden. Der Hauptteil der superharten Struktur 111 hat eine sphärisch abgestumpfte kegelförmige Außenform mit einem abgerundeten Scheitel 1111 mit einem Krümmungsradius in einer Längsebene und einem Kegelwinkel κ zwischen einer Achse parallel zu der Längsachse AL und dem kegelförmigen Abschnitt 1112 der Außenoberfläche der superharten Struktur 111. Die superharte Struktur 111 weist einen Nasenbereich 1113 und einen Schürzenbereich 1114 auf, der sich längs und seitlich von dem Nasenbereich 1113 weg anschließt. In einigen Versionen des Beispiels kann die minimale Dicke in der Längsrichtung des Schürzenbereichs 1114 auf wenigstens etwa 1,3 mm oder wenigstens etwa 1,5 mm festgelegt sein. In einigen Versionen des Beispiels beträgt die Dicke in Längsrichtung der superharten Kappe 111 an dem Scheitel 1111 wenigstens etwa 4 mm oder wenigstens etwa 5 mm und höchstens etwa 7 mm oder höchstens etwa 6 mm. In einer Version des Beispiels ist die Dicke in Längsrichtung der superharten Struktur 111 an dem Scheitel 1111 in dem Bereich von etwa 5,5 mm bis 6 mm. In einigen Versionen des Beispiels ist der Krümmungsradius des abgerundeten Scheitels 1111 wenigstens etwa 2 mm und höchstens etwa 3 mm. In einigen Ausführungsformen ist der Kegelwinkel κ höchstens 80 Grad oder höchstens 70 Grad. In einigen Versionen des Beispiels ist der Kegelwinkel κ wenigstens 40 Grad, wenigstens 45 Grad oder wenigstens 50 Grad.
Eine Halterung für ein Hackwerkzeug wie offenbart kann mittels eines Verriegelungsbefestigungsmechanismus, in dem ein Schaft der Halterung innerhalb einer Bohrung, die in dem Trägerkörper ausgebildet ist, verriegelt ist, an einem Basisblock (Trägerblock) befestigt werden. Der Schaft kann lösbar mit dem Basisblock verbindbar sein, der an die Trommel geschweißt oder in anderer Weise mit ihr verbunden ist. Der Basisblock und die Halterung, insbesondere der Schaft und die Halterung, können aufgebaut sein, um das lösbare Ineinandergreifen der Stahlhalterung und des Basisblocks zuzulassen. Der Schaft kann aufgebaut sein, um nicht drehbar mit einem Basisblock ineinander zu greifen und kann für die Verwendung mit Werkzeugträgern geeignet sein, die zum Beispiel in den deutschen Patentnummern DE 101 61 713 B und DE 10 2004 057 302 A1 offenbart sind. Der Werkzeugträger, wie etwa ein Basisblock, kann auf eine Komponente der Antriebsvorrichtung, wie etwa eine Trommel, zum Antreiben des superharten Hackwerkzeugs geschweißt sein. Andere Arten und Konstruktionen von Werkzeugträgern können auch verwendet werden, wobei die Halterung entsprechend für die Kopplung aufgebaut ist.
Im Betrieb kann das Hackwerkzeug von einer Antriebsvorrichtung, auf die es montiert ist, gegen eine Struktur, die abgetragen werden soll, und mit der Spitze an dem führenden Ende vorwärts angetrieben werden. Zum Beispiel können mehrere Hackwerkzeuge für die Asphaltabtragung auf einer Trommel montiert werden, während sie verwendet werden, um eine Straße für einen Neubelag aufzubrechen. Die Trommel ist mit einem Fahrzeug verbunden und wird dazu gebracht, zu rotieren. Wenn die Trommel in die Nähe der Straßenoberfläche gebracht wird, werden die Hackwerkzeuge wiederholt in die Straße geschlagen, während sich die Trommel dreht, und die führenden Spitzen brechen auf diese Weise den Asphalt auf. Ein ähnlicher Ansatz kann verwendet werden, um Kohleformationen im Kohlebergbau aufzubrechen.
Beispielanordnungen von Abtraganordnungen werden unter Bezug auf 4A bis 9 beschrieben.
Unter Bezug auf 4A und 4B weist eine Beispielabtraganordnung 100 einen Einsatz 110 auf, der beweglich mit einer Halterung 120 gekoppelt ist, wobei die Halterung im Wesentlichen nicht beweglich auf einen Werkzeugträger (oder Basisblock) 200 montiert ist, der an einer Hackvorrichtung, wie etwa einer Trommel, befestigt sein kann. Der Einsatz 110 weist eine Spitze 112 auf, die mit einem Haltekörper 116 verbunden ist, wobei ein Hauptabschnitt des Haltekörpers 116 Stahl aufweisen kann und ein „nach vorn” gewandter Teil (wie durch den Pfeil 130 angezeigt) eine verschleißfeste Struktur 1161 aufweisen kann, die ein Material mit einer höheren Verschleißfestigkeit als der Stahl aufweist. Der Haltekörper 116 kann aufgebaut sein, um einen kleinsten möglichen Vorsprung in der Vorwärtsrichtung darzustellen, der wie in 4B offensichtlich ist, was den Aspekt haben kann, das Volumen an Stahl, das in der Verwendung abgenutzt wird, zu verringern.
Eine Abtraganordnung 100, die eine Halterung 120 und einen Einsatz 110 aufweist, kann zum Abtragen eines (nicht gezeigten) Körpers, wie etwa eines Pflasters oder einer Steinformation, bereitgestellt sein. Die Halterung 120 und der Einsatz 110 können zusammenwirkend betriebsfähig aufgebaut sein, um den Einsatz 110 mit der Halterung 120 beweglich zu koppeln, und der Einsatz 110 kann für diesen Zweck mit einer Kopplungseinrichtung versehen sein. Der Einsatz 110 weist eine Spitze 112 zum Abtragen des Körpers und einen Ausrichtungsmechanismus auf, der betriebsfähig ist, den Einsatz 110 zu drängen, sich in Bezug auf die Halterung 120 zu bewegen, wenn der Einsatz ansprechend darauf, dass der Körper eine Reaktionskraft auf den Ausrichtungsmechanismus ausübt, in der Verwendung mit einer Kraft gegen den Körper angetrieben wird.
Eine Beispielabtraganordnung kann einen Einsatz und eine Halterung, wie in 5A und 5B dargestellt, aufweisen. In dieser Beispielanordnung kann die Kopplungseinrichtung einen Schaft 114 aufweisen, und die Halterung 120 kann mit einer Bohrung 122 zum Aufnehmen des Schafts 114 versehen sein. Der Schaft 114 und die Halterung 122 können zusammenwirkend aufgebaut sein, so dass der Einsatz 110 drehbar auf die Halterung 120 montiert werden kann. Die Halterung 120 und der Einsatz 110 können jeweilige entgegengesetzte Lageroberflächen 1202 und 1162 haben (wenn der Einsatz 110 in die Halterung 120 montiert ist). In dem in 5A und 5B dargestellten bestimmten Beispiel kann die Abtraganordnung einen Begrenzungsmechanismus aufweisen, der betriebsfähig ist, um die bewegliche Kopplungseinrichtung innerhalb eines Bereichs an Positionen zu begrenzen. Die Halterung 120 kann mit einem Vorsprung 1101 versehen sein, der sich von der Lageroberfläche 1162 erstreckt, und die Halterung 120 kann mit einem Schlitz 1201 versehen sein, der aufgebaut ist, um den Vorsprung 1101 aufzunehmen und zuzulassen, dass er sich in einem begrenzten Weg bewegt, der in diesem bestimmten Beispiel im Allgemeinen gebogen ist. Wenn der Einsatz 110 auf die Halterung 120 montiert ist, wobei der Schaft 114 in die Bohrung 122 eingesetzt ist, wird der Vorsprung 1101 in den Schlitz 1201 eingesetzt. Wenn bewirkt wird, dass der Einsatz 110 sich innerhalb der Bohrung 122 der Halterung 120 dreht, erlaubt der Schlitz 1201, dass der Vorsprung 1101 sich zwischen Drehgrenzen bewegt, was zu der begrenzten Drehung des Einsatzes 110 relativ zu der Halterung 120 führt. Einige Anordnungen können den Aspekt haben, dass der Einsatz 110 ausreichend rotieren kann, um einen gewünschten stabilen Aufbau zu finden, aber nicht so sehr, dass er in die falsche Richtung gewandt ist.
In einer Beispielanordnung einer Abtraganordnung können die Halterung und die Kopplungseinrichtung zusammenwirkend betriebsfähig aufgebaut sein, um die Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung in der Verwendung ansprechend darauf, dass der Körper eine Reaktionskraft auf den Einsatz ausübt, zu verzögern. Unter Bezug auf die in 6 bis 9 dargestellten Beispielanordnungen kann die Kopplungseinrichtung eine Welle 114 mit einem im Allgemeinen kegelförmig zulaufenden Abschnitt aufweisen, und die Halterung 120 kann eine zusammenwirkend kegelförmig zulaufende Bohrung 122 zum Aufnehmen der Welle 114 haben, die derart aufgebaut ist, dass die Welle 114 ansprechend darauf, dass die Welle 114 in die Bohrung 122 gezwungen wird, eine seitliche Kraft auf eine Seitenoberfläche der Bohrung 122 ausübt. Die Anordnung kann zulassen, dass die Welle 114 und folglich der gesamte Einsatz 110 innerhalb der Halterung 120 mit zunehmendem Widerstand rotieren, während die Welle 114 mit zunehmender Kraft in die Bohrung 120 gedrückt wird. Mit anderen Worten wird Reibung zu einem erhöhten Widerstand gegen die Drehung der Welle 114 innerhalb der Bohrung 122 führen während die Welle 114 in die Bohrung 120 und gegen die kegelförmig zulaufende Seitenwand der Bohrung 122 gedrückt wird. In der Verwendung kann die Anordnung zulassen, dass sich der Einsatz 110 ausreichend dreht, um einen stabilen Aufbau zu finden und diesen Aufbau im Wesentlichen zu erhalten, indem der Einsatz 110 in die Bohrung 122 gezwungen wird, während der Einsatz 110 in den Körper, der abgetragen werden soll, eingreift, wodurch die Kopplungseinrichtung 114 festgezogen wird.
In einigen Beispielen kann eine Hülse 140 zwischen der Kopplungseinrichtung 114 und der Bohrung 122 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Bohrung 122 im Allgemeinen zylindrisch und im Wesentlichen nicht kegelförmig zulaufend sein, und die Hülse 140 kann eine kegelförmig zulaufende Innenoberfläche 1401 zum Aufnehmen einer kegelförmig zulaufenden Welle 114 des Einsatzes 110 haben.
Die folgenden Absätze werden als weitere Beschreibungen der offenbarten Hackwerkzeuge angeführt.

1. Einsatz für eine Abtraganordnung, die eine Halterung bzw. einen Halter aufweist, wobei der Einsatz eine Spitze, einen Kopplungsmechanismus zum beweglichen Koppeln des Einsatzes mit der Halterung und einen Ausrichtungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um die Spitze in Richtung einer ausgerichteten Orientierung innerhalb der Halterung zu drängen; wobei die ausgerichtete Orientierung in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung ist, in welche der Einsatz während der Verwendung angetrieben werden soll.
2. Einsatz nach Absatz 1, wobei der Ausrichtungsmechanismus betriebsfähig ist, um die Spitze ansprechend auf eine Reaktionskraft, die auf den Ausrichtungsmechanismus durch einen Körper, der abgetragen wird, ausgeübt wird, während der Einsatz mit einer Kraft gegen den Körper angetrieben wird, in Richtung der ausgerichteten Orientierung zu drängen.
3. Einsatz nach Absatz 1 oder 2, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft für den Einsatz in eine Bohrung innerhalb der Halterung aufweist.
4. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Ausrichtungsmechanismus die Spitze aufweist.
5. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist, der eine Längsachse definiert; wobei der Einsatz mit der seitlich von der Längsachse versetzten Spitze aufgebaut ist.
6. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus aufgebaut ist, um den Einsatz drehbar mit der Halterung zu koppeln.
7. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist, der eine Längsachse definiert, wobei der Ausrichtungsmechanismus die seitlich von der Längsachse versetzte Spitze aufweist; wobei die Spitze und der Schaft aufgebaut sind, um die Änderung in der Winkelposition (azimutale Position) der Spitze um eine Längsachse zuzulassen, die durch den Schaft definiert wird, wenn der Schaft in eine in der Halterung ausgebildete Bohrung eingesetzt ist.
8. Einsatz, der eine Spitze, einen Kopplungsschaft, einen Haltekörper mit einem naheliegenden Ende und einem distalen Ende umfasst, wobei die Spitze mit dem nahen Ende des Haltekörpers und dem Kopplungsschaft verbunden ist, der mit dem Haltekörper an dem distalen Ende verbunden ist oder sich von diesem erstreckt; wobei der Kopplungsschaft zum drehbaren Koppeln des Einsatzes mit einer Halterung und zum Definieren einer Längsachse aufgebaut ist; wobei die Spitze seitlich von der Längsachse versetzt ist.
9. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, der einen Begrenzungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um das Ausmaß der Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung, wie sie von dem Kopplungsmechanismus zugelassen wird, zu begrenzen.
10. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist, der eine Längsachse definiert, wobei der Ausrichtungsmechanismus die seitlich von der Längsachse versetzte Spitze aufweist; wobei die Spitze und der Schaft aufgebaut sind, um eine Änderung in der Winkelposition (azimutale Position) der Spitze um eine von dem Schaft definierte Längsachse zuzulassen, wenn der Schaft in eine in der Halterung ausgebildete Bohrung eingesetzt ist; wobei der Einsatz einen Begrenzungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um das Ausmaß der Drehung um die Längsachse zu begrenzen.
11. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei die Spitze ein superhartes Material, zum Beispiel synthetisches oder natürliches Diamantmaterial, wie etwa PCD, SiC-gebundenes Diamantmaterial oder diamantverstärktes Karbidmaterial, aufweist.
12. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei die Spitze eine PCD-Struktur aufweist, die mit einem gesinterten Karbidsubstrat verbunden ist und ein Arbeitsende hat, das eine im Allgemeinen abgerundete kegelförmige Form hat.
13. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Haltekörper Stahlmaterial aufweist.
14. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Haltekörper eine abnutzungsbeständige Struktur aufweist.
15. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus aufgebaut ist, um die Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung zu verzögern oder ihr zu widerstehen.
16. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei der Kopplungsmechanismus derart aufgebaut ist, dass er betriebsfähig ist, um ansprechend darauf, dass der Körper eine Reaktionskraft auf den Kopplungsmechanismus ausübt, die Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung in der Verwendung zu verzögern oder ihr zu widerstehen.
17. Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze, wobei die Abtraganordnung für die Pflasterabtragung (Straßensanierung) oder den Bergbau ist.
18. Abtraganordnung, die eine Halterung und den Einsatz nach jedem der vorhergehenden Absätze aufweist.
19. Abtraganordnung nach Absatz 18 für die Pflasterabtragung oder den Bergbau.
20. Abtraganordnung nach Absatz 18 oder 19, die einen Begrenzungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um das von dem Kopplungsmechanismus zugelassene Ausmaß der Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung zu begrenzen.
21. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 18 bis 20, wobei die Halterung und die Kopplungseinrichtung zusammenwirkend aufgebaut sind, so dass sie betriebsfähig sind, um die Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung zu verzögern oder ihr zu widerstehen.
22. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 21, wobei die Halterung mit einer Bohrung zum Aufnehmen des Kopplungsmechanismus des Einsatzes versehen ist; wobei der Kopplungsmechanismus und die Bohrung aufgebaut sind, um zuzulassen, dass der Einsatz sich um eine Längsachse dreht, die von dem Kopplungsmechanismus definiert wird, wenn der Einsatz mit der Halterung gekoppelt ist.
23. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 22, wobei der Einsatz und die Halterung derart zusammenwirkend aufgebaut sind, dass sie betriebsfähig sind, um das von dem Kopplungsmechanismus zugelassene Ausmaß der Bewegung, wie etwa der Drehung, des Einsatzes relativ zu der Halterung zu begrenzen.
24. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 23, wobei der Einsatz und die Halterung derart zusammenwirkend aufgebaut sind, dass sie betriebsfähig sind, um das Ausmaß der Drehung der Spitze um eine von dem Kopplungsmechanismus definierte Längsachse zu begrenzen; wobei die Spitze auf Positionen hinter der Längsachse begrenzt ist, wenn die Spitze wie in der Verwendung vorwärts angetrieben wird.
25. Abtraganordnung nach Absatz 24, wobei die Drehung der Spitze auf innerhalb 30 Bogengrad begrenzt ist.
26. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 25, die einen Begrenzungsmechanismus zum Begrenzen des Ausmaßes der Bewegung, wie etwa der Drehung, der Spitze um die Längsachse aufweist.
27. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 26, die derart aufgebaut ist, dass sie betriebsfähig ist, um der von dem Kopplungsmechanismus zugelassenen Bewegung des Einsatzes ansprechend auf eine Kraft oder eine Komponente einer Kraft, die längs auf den Einsatz angewendet wird, zu widerstehen oder sie zu verzögern.
28. Abtraganordnung nach Absatz 27, wobei der Kopplungsmechanismus eine Welle aufweist, von der wenigstens ein Abschnitt kegelförmig zuläuft, und die Halterung mit einer Bohrung versehen ist, die eine Oberfläche hat, von der wenigstens ein Abschnitt zusammenwirkend kegelförmig zuläuft, die betriebsfähig ist, um zu bewirken, dass die Welle ansprechend darauf, dass eine Kraft oder eine Komponente einer Kraft längs auf den Einsatz angewendet wird, eine seitliche Kraft auf eine Oberfläche der Bohrung ausübt.
29. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 28, wobei der Einsatz eine Welle aufweist, von der wenigstens ein Abschnitt mit einer Abschrägung versehen ist, die einen Kegelwinkel von wenigstens etwa 2 Grad und höchstens etwa 45 Grad hat, und die Halterung mit einer Bohrung versehen ist, die eine Oberfläche hat, die entsprechend kegelförmig zuläuft.
30. Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 29, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist und die Abtraganordnung eine Hülse aufweist, die wenigstens um einen Abschnitt eines Schafts angeordnet ist.
31. Abtragvorrichtung, welche die Abtraganordnung nach jedem der Absätze 17 bis 30 aufweist, die im Wesentlichen nicht beweglich mit einer Trägervorrichtung, wie etwa einer Trommel, gekoppelt ist.

Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Abtraganordnung wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Beispiel
Eine Beispielhackwerkzeuganordnung für das Abtragen von Asphaltpflasterungen, die einen Einsatz und eine Halterung für den Einsatz aufweist, kann wie folgt bereitgestellt werden.
Der Einsatz kann eine Spitze, einen Kopplungsschaft zum drehbaren Koppeln des Einsatzes mit der Halterung und einen Haltekörper aufweisen. Die Spitze kann eine PCD-Struktur aufweisen, die an ein gesintertes Wolframkarbidsubstrat gebunden ist, das an einem Ende des Haltekörpers mit Hilfe eines Hartlötmaterials mit dem Haltekörper verbunden sein kann. Das Substrat kann eine im Allgemeinen zylindrische Seitenoberfläche mit einem seitlichen (Zylinder-)Durchmesser von etwa 6 mm haben. Die PCD-Struktur kann die allgemeine Form einer Kappe haben, die an das Substrat gebunden ist, wobei der Hauptteil der PCD-Struktur eine sphärisch abgestumpfte kegelförmige Außenform mit einem abgerundeten Scheitel mit einem Krümmungsradius von 2,25 mm (in einer Längsebene) und einem Kegelwinkel von 42 Grad zwischen einer Achse parallel zu der Längsachse und einem kegelförmigen Abschnitt der Außenoberfläche der PCD-Struktur hat. Die PCD-Struktur kann einen Nasenbereich und einen Schürzenbereich aufweisen, der sich längs und seitlich weg von dem Nasenbereich anschließen kann. Die minimale Dicke in der Längsrichtung des Schürzenbereichs kann wenigstens etwa 1,45 mm sein. Die Dicke in der Längsrichtung der PCD-Struktur an dem Scheitel ist etwa 4,5 mm.
Der Kopplungsschaft kann sich von dem Haltekörper an dem Ende entgegengesetzt zu dem, mit dem die Spitze verbunden ist, erstrecken. Der Kopplungsschaft kann im Allgemeinen eine zylindrische Form haben und eine Längsachse definieren, die durch den Haltekörper geht, und die Spitze kann auf dem Haltekörper positioniert sein, so dass sie seitlich von der Längsachse versetzt ist (d. h. die Spitze ist von der Längsachse versetzt), so dass der Scheitel der Spitze ungefähr 4 mm von der Längsachse ist. Die Längsachse kann durch die Spitze gehen, ist aber im Wesentlichen von dem Scheitel der Spitze beabstandet.
Der Haltekörper kann Stahl aufweisen und mit einer Verschleißschutzstruktur versehen sein, die gesintertes Karbid aufweist, das auf der Vorderseite des Haltekörpers angeordnet ist, welche die Seite ist, die in der Verwendung dem Pflaster zugewandt ist. Der Haltekörper kann mit im Allgemeinen konkaven seitlichen Seiten versehen sein, so dass die vorwärts gewandte Fläche verkleinert ist. Die Halterung kann mit einer Bohrung versehen sein, die aufgebaut ist, um den Kopplungsschaft des Einsatzes aufzunehmen, so dass der Schaft sich in der Bohrung drehen kann und so dass sich folglich der Einsatz relativ zu der Halterung drehen kann. Die Halterung kann mit einem Schaft zum nicht drehbaren Befestigen des Basisblocks, der an eine Pflasterabtragungstrommel geschweißt ist, versehen sein.
Verschiedene Beispielausführungsformen von Hackwerkzeugen und Verfahren zum Montieren und Verbinden von ihnen wurden vorstehend beschrieben. Fachleute der Technik werden verstehen, dass Änderungen und Modifikationen an diesen Beispielen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzebereich der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
Gewisse Begriffe, wie sie hier verwendet werden, werden nachstehend kurz beschrieben.
Wie es hier verwendet wird, bedeutet „superhart” eine Vickershärte von wenigstens 25 GPa, und ein superhartes Werkzeug, ein superharter Einsatz oder eine superharte Komponente bedeuten ein Werkzeug, einen Einsatz oder eine Komponente, die ein superhartes Material aufweisen.
Synthetischer und natürlicher Diamant, polykristalliner Diamant (PCD), kubisches Bornitrid (cBN) und polykristallines cBN-(PCBN-)Material sind Beispiele für superharte Materialien. Synthetischer Diamant, der auch als künstlicher Diamant bezeichnet wird, ist ein Diamantmaterial, das hergestellt wurde. Polykristallines Diamant-(PCD-)Material weist eine Masse (eine Ansammlung aus einer Vielzahl) von Diamantkörnern auf, von denen ein wesentlicher Anteil direkt miteinander verbunden ist, wobei der Diamantgehalt wenigstens etwa 80 Volumenprozent des Materials ist. Zwischenräume zwischen den Diamantkörnern können wenigstens teilweise mit einem Bindermaterial gefüllt werden, das ein Katalysatormaterial für synthetischen Diamant aufweist, oder sie können im Wesentlichen leer sein. Katalysatormaterial für synthetischen Diamant ist fähig, das Wachstum von synthetischen Diamantkörnern oder das direkte Verwachsen von synthetischen oder natürlichen Diamantkörnern bei einer Temperatur und einem Druck, bei dem synthetischer oder natürlicher Diamant thermodynamisch stabiler als Graphit ist, zu fördern. Beispiele für Katalysatormaterialien für Diamant sind Fe, Ni, Co und Mn und gewisse diese Metalle aufweisende Legierungen. Körper, die PCD-Material aufweisen, können wenigstens einen Bereich aufweisen, aus dem Katalysatormaterial aus den Zwischenräumen entfernt wurde, wobei Zwischenleerräume zwischen den Diamantkörnern bleiben. Wie es hier verwendet wird, weist PCBN-Material Körner aus kubischem Bornitrid (cBN) auf, das innerhalb einer Matrix verteilt ist, die Metall oder keramisches Material aufweist.
Andere Beispiele von superharten Materialien umfassen gewisse zusammengesetzte Materialien, die Diamant- oder cBN-Körner enthalten, die durch eine Matrix zusammengehalten werden, die keramisches Material, wie etwa Siliziumkarbid (SiC) oder gesintertes Karbidmaterial, wie etwa Co-gebundenes WC-Material (zum Beispiel wie in den US-Patentnummern 5 453 105 oder 6 919 040 beschrieben), aufweisen. Zum Beispiel können gewisse SiC-gebundene Diamantmaterialien wenigstens etwa 30 Volumenprozent Diamantkörner aufweisen, die in einer SiC-Matrix (die eine geringfügige Menge an Si in einer anderen Form als SiC enthalten kann) verteilt sind. Beispiele für SiC-gebundene Diamantmaterialien sind in den US-Patentnummern 7 008 672 ; 6 709 747 ; 6 179 886 ; 6 447 852 ; und der internationalen Anmeldung mit der Veröffentlichungnummer WO2009/013713 beschrieben.

Claims

Einsatz für eine Abtraganordnung, die eine Spitze, einen Kopplungsmechanismus zum beweglichen Koppeln des Einsatzes mit einer Halterung, so dass der Einsatz sich in einem gewissen Maß in Bezug auf die Halterung bewegen kann, und einen Ausrichtungsmechanismus aufweist, der fähig ist, die Spitze in der Verwendung relativ zu der Halterung in Richtung einer ausgerichteten Orientierung zu drängen; wobei die ausgerichtete Orientierung in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung ist, in welche der Einsatz während der Verwendung angetrieben werden soll.
Einsatz nach Anspruch 1, wobei der Ausrichtungsmechanismus fähig ist, ansprechend auf eine Reaktionskraft, die auf den Ausrichtungsmechanismus durch einen Körper, der abgetragen wird, ausgeübt wird, während der Einsatz mit einer Kraft gegen den Körper angetrieben wird, die Spitze in Richtung der ausgerichteten Orientierung zu drängen.
Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausrichtungsmechanismus die Spitze aufweist.
Einsatz nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist, der eine Längsachse definiert; wobei der Einsatz mit der seitlich von der Längsachse versetzten Spitze aufgebaut ist.
Einsatz nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kopplungsmechanismus aufgebaut ist, um den Einsatz drehbar mit der Halterung zu koppeln.
Einsatz nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist, der eine Längsachse definiert, wobei der Ausrichtungsmechanismus die seitlich von der Längsachse versetzte Spitze aufweist; wobei die Spitze und der Schaft betriebsfähig aufgebaut sind, um eine Änderung in der Winkelposition (azimutale Position) der Spitze um eine Längsachse zuzulassen, die durch den Schaft definiert wird, wenn der Schaft in eine in der Halterung ausgebildete Bohrung eingesetzt ist; wobei der Einsatz einen Begrenzungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um das Ausmaß der Drehung der Spitze um die Längsachse zu begrenzen.
Einsatz nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spitze ein superhartes Material aufweist.
Einsatz nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtraganordnung für die Pflasterabtragung oder den Bergbau ist.
Abtraganordnung, die eine Halterung und einen Einsatz nach jeder der vorhergehenden Klauseln aufweist.
Abtraganordnung nach Anspruch 9, die einen Begrenzungsmechanismus aufweist, der betriebsfähig ist, um das Ausmaß der von dem Kopplungsmechanismus zugelassenen Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung zu begrenzen.
Abtraganordnung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die Halterung und die Kopplungseinrichtung zusammenwirkend betriebsfähig aufgebaut sind, um die von dem Kopplungsmechanismus zugelassene Bewegung des Einsatzes relativ zu der Halterung zu verzögern oder ihr zu widerstehen.
Abtraganordnung nach jedem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Einsatz und die Halterung zusammenwirkend aufgebaut sind, so dass sie betriebsfähig sind, um das Ausmaß der Drehung der Spitze um die Längsachse zu begrenzen; wobei die Spitze auf Positionen hinter der Längsachse begrenzt ist, wenn die Spitze wie in der Verwendung vorwärts angetrieben wird.
Abtraganordnung nach jedem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Kopplungsmechanismus eine Welle aufweist, von der wenigstens ein Abschnitt kegelförmig zuläuft, und die Halterung mit einer Bohrung versehen ist, die eine Oberfläche hat, von der wenigstens ein Abschnitt zusammenwirkend kegelförmig zuläuft, die betriebsfähig ist, um zu bewirken, dass die Welle ansprechend darauf, dass eine Kraft oder eine Komponente einer Kraft längs auf den Einsatz angewendet wird, eine seitliche Kraft auf eine Oberfläche der Bohrung ausübt.
Abtraganordnung nach jedem der Absätze 9 bis 13, wobei der Kopplungsmechanismus einen Schaft aufweist und die Abtraganordnung eine Hülse aufweist, die wenigstens um einen Abschnitt eines Schafts angeordnet ist.