DE19754371C1

DE19754371C1 - Fräsmaschine mit rotierendem Fräswerkzeug für gesteinsartige Materialien

Info

Publication number: DE19754371C1
Application number: DE1997154371
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Wendel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2017-12-10

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende Fräsmaschine zur Gesteinsbearbeitung, insbesondere für Beton, Asphalt, Mauerwerk.

Derartige Maschinen dienen unter anderem dazu, Wände, Böden oder Fahrbahnen abzufräsen oder Nuten einzufräsen.

Ein akzeptabler Fräsfortschritt insbesondere in härterem Material wie Beton wird dabei nur unter Einsatz großer Maschinengewichte, hoher Antriebs- und Vorschub- Leistung sowie mit starkem Rütteln der Maschinen und hohem Verschleiß der Fräsmeißel erkauft.

Es wurde daher seit Längerem versucht, eine Schlagwirkung in die Meißel zu bringen ähnlich wie es beim Bohren mit dem Schlagbohrer oder dem Bohrhammer verwirklicht wurde.

Nach dem Hauptpatent 196 34 514 wird in alle oder einige Meißelspitzen eine Schlagwirkung induziert mit im Inneren des Fräsers umlaufenden Nocken. Hierbei ist der Relativweg zwischen Nocken und Meißel durch die radiale Überlappung der beiden fest vorgegeben. Der Meißel muß also bei jedem Nockenvorbeilauf entweder entsprechend tief ins Material eintauchen oder die gesamte Maschine bewegt sich zurück, weg vom Meißel, mit unangenehmen Auswirkungen auf die gesamte Maschine einschließlich Bediener. Passiert beides nicht, bleibt der Nocken stehen oder ein Teil der Übertragungskette bricht. Die radiale Überlappung zwischen Meißel und Nocken kann daher nur sehr klein gewählt werden. Damit ist die Schlagleistung gering und stark abhängig vom zu fräsenden Material. Außerdem reibt der Nocken über den Meißel mit entsprechenden Leistungsverlusten und Erhitzung und Verschleiß der Reibflächen. Ähnlich einer Schlagbohrmaschine ist die Schlagwirkung hier stark begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des direkten Schlages auch bei Fräsmaschinen mit rotierendem Werkzeug mit auf dem Umfang verteilten Fräsmeißeln zu verwirklichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einige oder alle Meißelspitzen eine Schlagwirkung induziert wird mit im Inneren der Fräswalze umlaufenden Pendeln.

Erfindungsgemäß wird eine Fräswalze mit außen liegenden Meißeln gedreht, während sich im Inneren der Fräswalze eine außen mit Pendeln besetzte Welle mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder Drehrichtung dreht.

Aus der Relativdrehzahl von Fräswalze und Pendelwelle sowie der Anzahl der Pendel ergibt sich die Schlagfrequenz.

Außerhalb des Materialeingriffes sollte kein Schlag in den Meißel induziert werden, um die Maschinenteile möglichst wenig zu belasten. Liegt die Fliehbeschleunigung der Meißel nach Anspruch 14 deutlich oberhalb der Erdbeschleunigung von etwa 9,81 m/s², so liegen die Meißel an ihrem äußeren Anschlag an und können dort von den Pendeln nicht erreicht werden.

Nur wenn die Meißel in das Fräsgut eintauchen, werden sie gegen ihren inneren Anschlag gedrückt und die Pendel schlagen auf die Meißel.

Gemäß Anspruch 7 liegt der Aufschlagpunkt des Pendels auf die Drehrichtung bezogen hinter der Verbindungslinie Wellendrehpunkt-Pendeldrehpunkt. Dadurch bedingt dreht das Pendel bei gleichem Pendelwinkel weiter vom Meißel weg nach Innen, hin zu kleineren Radien. Dies hat den Vorteil, daß nur kleinere Pendelwinkel zugelassen werden müssen, die Pendel damit nach dem Schlag schneller und sicherer am Meißel vorbeidrehen können und auch schneller ihre äußere Ausgangsposition wieder erreichen und damit auch bei kleinerer Geschwindigkeit und damit weniger Belastung für den äußeren Anschlag des Pendels auf den äußeren Anschlag auftreffen.

Zu Anspruch 12 hilft die Vorstellung des Billardspiels. Je nach Aufschlagwinkel wird die angeschlagene Kugel in eine andere Richtung geschlagen als die Richtung der anfliegenden Kugel.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen radialen Schnitt durch den Fräser mit drehbar gelagerten Meißeln und nach Anspruch 8 gestalteten Pendeln.

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch den Fräser mit drehbar gelagerten Meißeln und nach Anspruch 9 gestalteten Pendeln.

Fig. 3 einen radialen Schnitt durch den Fräser mit linear gelagerten Meißeln entsprechend Anspruch 3. Meißel-Begrenzungsanschläge sind nicht gezeigt.

In Fig. 1 bis 3 sitzen die Drehgelenke 3 der Pendel 1 auf der Pendelwelle 4 und sind hier als Wälzlager angedeutet.

In Fig. 1 enthält die Pendelwelle 4 ebenfalls Anschlagpunkte 8 als Endlagenbegrenzung für die Pendel, zusätzlich sind noch mögliche Dämpfungs- oder Federelemente 7 an den Endlagen angedeutet. Außen um die Pendelwelle 4 dreht sich die Fräswalze 5. Beide werden in gleicher Drehrichtung (Uhrzeigersinn), aber unabhängig voneinander und mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben.

Die Meißel 2 werden von der Fliehkraft und/oder (nicht gezeichneten) Federn nach außen gedrückt gegen äußere Anschläge 6. Nur beim Eingriff in das Fräsgut 9 werden die Meißel 5 vom Fräsgut gegen ihre innere Anlage gedrückt. In dieser Position treffen die Pendel 1 auf die Meißel 5. In diesem Moment bewegt sich das Pendel im Aufschlagpunkt in Richtung 11, tangential zu seiner Umlaufbahn. Bedingt durch die Geometrie von Meißel und Pendel im Aufschlagbereich ergibt sich ungefähr eine resultierende Schlagkraft-Richtung 10.

Claims

1. Fräsmaschine mit rotierendem Fräswerkzeug mit auf dem Umfang verteilten Fräsmeißeln, dadurch gekennzeichnet, daß in einige oder alle Meißel (2) eine Schlagwirkung induziert wird mit im Inneren der Fräswalze (5) umlaufenden Pendeln (1).

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißel (2) drehbar gelagert sind.

3. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißel (2) linear geführt sind.

4. Fräsmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißel durch Anschlagpunkte in ihrer Pendel- oder Linearbewegung so begrenzt sind, daß der innere Anschlag die optimale Aufschlagposition für das Pendel festlegt und der äußere sicherstellt, daß der Meißel vom Pendel nicht mehr getroffen werden kann.

5. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren der Fräswalze umlaufende, mit Pendeln (1) bestückte Welle (4) schneller umläuft als die außen drehende Fräswalze (5).

6. Fräsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Welle (4) mit gleicher Drehrichtung wie die Fräswalze (5) umläuft.

7. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlagpunkt des Pendels (1) auf den Meißel auf die Drehrichtung bezogen hinter der Verbindungslinie Wellendrehpunkt-Pendeldrehpunkt hinterherläuft.

8. Fräsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des Pendels ebenfalls hinter dieser Linie verläuft und von der Fliehkraft gegen einen Anschlag (8) gedrückt wird, der somit die maximale Außenlage des Pendels bestimmt.

9. Fräsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel so gestaltet ist, daß der Schwerpunkt des Pendels auf der Verbindungslinie Wellendrehpunkt-Pendeldrehpunkt liegt.

10. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelbewegung der Pendel in beiden Richtungen durch eine oder mehrere Begrenzungsmöglichkeiten begrenzt wird, wie Anschlagpunkte (8), Federn (7) oder Dämpfungselemente.

11. Fräsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schlagfrequenz und Schlagleistung durch Wahl der Anzahl der Pendel (1), der Drehzahldifferenz zwischen Fräswalze (5) und Pendelwelle (4), sowie durch die Wahl von Pendel-Masse und -Form optimiert werden für einen bestimmten Einsatzfall und für die Bearbeitung eines bestimmten Materiales.

12. Fräsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Aufschlagpunkt und die Geometrien der Aufschlagbereiche von Pendel und Meißel so gestaltet sind, daß die resultierende Schlagkraftrichtung (10) etwa durch die Meißelspitze verläuft.

13. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlagstellen von Pendel und Meißel gehärtet oder mit einem Hartmetall- Einsatz versehen sind.

14. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräserdrehzahl so groß gewählt wird, daß die Fliehbeschleunigung auf dem Drehradius des Meißelschwerpunktes größer ist als die Erdanziehungsbeschleunigung von 9,81 m/s².

15. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelanzahl einer radialen Schnittebene so gewählt wird, daß auch bei der größten vorgesehenen Schnitt-Tiefe eines einzelnen Schnittes immer nur ein Meißel gleichzeitig ins Material gedrückt wird und damit von den Pendeln getroffen werden kann.

16. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel nur etwa die axiale Ausdehnung der von ihnen beaufschlagten Meißelrunde haben und somit in axialer Richtung benachbarte Meißel von unabhängig pendelnden, separaten Pendeln beaufschlagt werden.

17. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial benachbarte Pendel eine gemeinsame Drehachse besitzen.

18. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial benachbarte Pendel in Umfangsrichtung versetzt auf der Pendelwelle angebracht sind.