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Die
Erfindung betrifft einen Fräszahn gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Fräszahn ist
ausgebildet mit einem zungenförmigen Zahnfuß zur
Aufnahme in einem Fräsrad, wobei der zungenförmige
Zahnfuß eine umfangseitig umlaufende Haltenut aufweist,
und zumindest einer Schneide, welche kopfseitig am Zahnfuß angeordnet
ist.
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Die
bekannten Fräszähne werden mit ihren Zahnfüßen
in Fräszahnhalter eingesteckt, die umfangsseitig am Fräsrad
vorgesehen sind. Um den jeweiligen Fräszahn quer zur Fräsrichtung
im Fräszahnhalter zu sichern, ist umfangsseitig am Zahnfuß eine
umlaufende Haltenut vorgesehen, in welche ein entsprechendes Profil
am Fräszahnhalter eingreift. Zum Abarbeiten von Bodenmaterial
weisen die Fräszähne Schneiden auf, die am Kopfende
des Zahnfußes angeordnet sind.
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Die
DE 1 749 015 U ,
die
DE 39 20 011 C3 , die
DE 195 47 170 C2 ,
die
GB 714,251 , die
GB 2 053 315 A ,
die
US 2,690,904 , die
US 4,120,106 , die
US 5,810,449 und die
EP 1 452 686 A1 beschreiben Zahnanordnungen
für Schneideräder, wobei die Schneideräder
für wechselnde Drehrichtungen vorgesehen sind. Die Zahnanordnungen
weisen bewegliche Elemente auf, deren Position relativ zum Schneiderad
bei einem Wechsel der Drehrichtung geändert wird.
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Die
US 3,629,964 und die
US 3,755,933 beschreiben
Meißeleinsätze für die Bodenbearbeitung, welche
in unterschiedlichen Positionen montiert werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Fräszahn
so weiterzubilden, dass bei hoher Zuverlässigkeit, hoher
Wirtschaftlichkeit und langen Standzeiten besonders vielfältige
Einsatzmöglichkeiten gegeben sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fräszahn
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Fräszahn ist vorgesehen,
dass der Fräszahn mit dem Zahnfuß und der Schneide
spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene ausgebildet ist, so dass
am Zahnfuß zumindest zwei gegenüberliegend angeordnete Schneiden
gegeben sind.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Fräszahn spiegelsymmetrisch
zu gestalten, so dass sowohl der zungenförmige Zahnfuß als
auch die Schneiden zur selben Spiegelebene symmetrisch angeordnet
sind. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist
ein Fräszahn mit zumindest zwei gegenüberliegenden
Schneiden gegeben, welche in entgegengesetzten Richtungen schneiden.
Damit kann der erfindungsgemäße Fräszahn
auch bei reversierender Drehrichtung des Fräsrades stets
schneidend mit dem anstehenden Boden in Eingriff gebracht werden. Diese
Arbeitsweise ist vor allem beim sogenannten „cutter soil
mixing" Verfahren interessant, bei dem das abgefräste Bodenmaterial
zur Herstellung ausgehärteter Schlitzwandpaneele im Schlitz
durch Fräsradwirkung mit einem Bindemittel durchmischt wird.
Die reversierende Drehrichtung der Fräsräder erlaubt
dabei eine besonders gute Mischung der abbindbaren Suspension. Das
abgefräste Bodenmaterial kann dabei durch die wechselnde
Drehrichtung der Fräsräder weiter aufgeschlossen
und zerkleinert werden.
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Darüber
hinaus ist es mit einem erfindungsgemäßen Fräszahn
möglich, bei einseitigem Zahnverschleiß aufgrund
gleichbleibender Drehrichtung des Fräsrades den Zahn am
Fräsrad umzudrehen, so dass dann die zweite Schneide für
den weiteren Betrieb zur Verfügung steht. Hierdurch können
die Standzeiten erheblich gesteigert werden. Durch die Verwendung
der zweiten Schneide können die Zähne sehr viel
länger benutzt werden, was zu einer erheblichen Kosten-
und Zeitersparnis führen kann.
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Unter
einem zungenförmigen Zahnfuß kann insbesondere
ein in Seitenansicht U-förmiger Zahnfuß und/oder
ein Zahnfuß verstanden werden, der in Seitenansicht ein
rechteckiges Mittelteil und ein halbkreisförmiges Fußteil
aufweist. Die Schneiden sind erfindungsgemäß an
der Kopfseite des Zahnfußes angeordnet, welche dem halbkreisförmigen
Fußteil abgewandt ist. Bei den erfindungsgemäßen
Schneiden handelt es sich zweckmäßigerweise um
Hartmetallschneiden.
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Unter
einer Schlitzwandfräse kann insbesondere eine Fräse
mit einem Rahmen verstanden werden, an dessen Unterseite Fräsräder
angeordnet sind, welche beim vertikalen Absenken des Rahmens in
den Boden unterhalb des Rahmens Bodenmaterial abfräsen
und dabei einen Schlitz erzeugen können. Zweckmäßigerweise
weisen die Fräsräder der Schlitzwandfräse
zusammen einen rechteckigen Fräsquerschnitt auf. Insbesondere
können zumindest vier Fräsräder vorgesehen
sein. Diese vier Fräsräder sind zweckmäßigerweise
in Form zweier Fräsradpaare angeordnet, wobei die beiden
Fräsräder jedes Fräsradpaares eine gemeinsame
Drehachse aufweisen. Die beiden gemeinsamen Drehachsen sind dabei
zweckmäßigerweise parallel angeordnet, und vorzugsweise
fluchtet jedes der Fräsräder eines Fräsradpaares
mit einem Fräsrad des benachbarten Fräsradpaares.
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Besonders
bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Symmetrieebene senkrecht
zu einer U-förmigen Seitenfläche des Zahnfußes
verläuft. Hierdurch kann eine besonders kompakte und zugleich
robuste Zahnanordnung erhalten werden. Zweckmäßigerweise
verläuft die Symmetrieebene zumindest annähernd
senkrecht zu der Fräsrichtung der Schneiden und/oder durch
eine Längsachse des Zahnfußes.
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Zusätzlich
oder alternativ kann aber auch eine Symmetrieebene parallel zur
U-förmigen Seitenfläche des Zahnfußes
vorgesehen sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es somit, dass der Fräszahn spiegelsymmetrisch
zu einer weiteren Symmetrieebene ausgebildet ist, welche senkrecht zur
zuvor genannten Symmetrieebene verläuft. Hierdurch wird
eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung und
somit eine besonders gute Schneidewirkung ermöglicht.
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Im
Hinblick auf die Schneidleistung ist es weiter besonders vorteilhaft,
dass die Schneiden zumindest bereichsweise polyederförmig
ausgebildet sind. Insbesondere kann ein freiliegender Bereich der
Schneiden polyederförmig ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise
weisen die Schneiden jeweils zumindest eine Schneidkante auf. An
dieser Schneidkante kann die jeweilige Schneide keilförmig ausgebildet
sein. Jede Schneide kann auch mehrere Schneidkanten aufweisen. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass mehrere Schneidkanten der Schneiden an
einer Schneidenspitze zusammenlaufen. Für einen besonders
guten Schneidfortschritt ist es vorteilhaft, dass zumindest eine
Schneidkante vorgesehen ist, welche zumindest annähernd
parallel zur Symmetriefläche verläuft, das heißt
die mit der Symmetriefläche einen Winkel < 20° einschließt.
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Besonders
bevorzugt ist es, dass der Fräszahn zumindest ein kopfseitiges
W-Profil aufweist, welches sich vorzugsweise über beide
gegenüberliegend angeordnete Schneiden erstreckt. Gemäß dieser
Ausführungsform weist der Fräszahn kopfseitig, insbesondere
in Seitenansicht und/oder mit Blickrichtung parallel zur Symmetrieebene,
zumindest eine W-förmige Kante auf, welche bereichsweise
durch die beiden gegenüberliegenden Schneiden, insbesondere
durch Schneidkanten der Schneiden, gebildet wird. Ein solches W-Profil
erlaubt eine zuverlässige Befestigung der Schneiden am
Zahnfuß. Gleichzeitig kann diese Anordnung einen reversierenden Drehbetrieb
des Fräsrads ermöglichen, ohne dass es erforderlich
wäre, den Fräszahn beweglich am Fräsrad
vorzusehen.
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Eine
besonders kompakte und robuste Anordnung ist dadurch gegeben, dass
die Symmetrieebene des Fräszahns durch einen mittleren
Scheitel des kopfseitigen W-Profils verläuft, und/oder
dass die äußeren Schenkel des kopfseitigen W-Profils
zumindest bereichsweise durch die Schneiden gebildet werden. Insbesondere
können die äußeren Schenkel durch keilförmige
Schneidkanten der Schneiden gebildet sein. Die inneren Schenkel
des kopfseitigen W-Profils werden zweckmäßigerweise
vom Zahnfuß gebildet, insbesondere von keilförmigen
Kanten des Zahnfußes.
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Der
erfindungsgemäße Fräszahn kann für
einen reversierenden Fräsradbetrieb eingesetzt werden,
ohne dass er hierzu beweglich am Fräsrad gelagert werden
müsste. Es ist somit besonders vorteilhaft, dass die Schneiden
unbeweglich am Zahnfuß angeordnet sind, und/oder dass der
Zahnfuß unbeweglich am Fräsrad angeordnet ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt
darin, dass die beiden Schneiden jeweils als Doppelschneiden, insbesondere
mit parallelen Schneidkanten, ausgebildet sind. Gemäß dieser
Ausführungsform weisen die beiden gegenüberlie genden
Schneiden jeweils zwei einzelne Schneidelemente auf, welche vorzugsweise
verbunden sind. Die Einzelschneiden sind zweckmäßigerweise
zumindest bereichsweise polygonartig ausgebildet. Für eine
besonders gleichmäßige Krafteinleitung weisen die
Doppelschneiden parallele Schneidkanten auf, das heißt
zumindest eine der Schneidkanten einer der Einzelschneiden ist parallel
zu einer Schneidkante der anderen Einzelschneide der jeweiligen
Doppelschneide ausgebildet. Zweckmäßigerweise
weisen die Doppelschneiden mehrere parallele Schneidkanten auf.
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Eine
besonders robuste Anordnung ist dadurch gegeben, dass die beiden
Einzelschneiden einer Doppelschneide benachbart angeordnet sind, vorzugsweise
aneinander anliegen. Zweckmäßigerweise sind die
Doppelschneiden jeweils einstückig ausgebildet. Die Einzelschneiden
können insbesondere keilförmig ausgeführt
sein.
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Sofern
Doppelschneiden vorgesehen sind, ist es besonders vorteilhaft, dass
die Doppelschneiden, vorzugsweise zumindest bei Betrachtung senkrecht
zur Symmetrieebene, ein W-förmiges Profil aufweisen. Zweckmäßigerweise
können die linken Schenkel des W-förmigen Profils
dabei von einer ersten Einzelschneide und die rechten Schenkel des W-förmigen
Profils von einer zweiten Einzelschneide derselben Doppelschneide
gebildet sein. Hierdurch ist eine besonders robuste Anordnung gegeben.
Vorzugsweise sind an den außermittigen Scheiteln des W-förmigen
Profils Schneidkanten ausgebildet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass das W-förmige Profil der Doppelschneiden
im Zahnfuß fortgesetzt ist und bevorzugt die Symmetrieebene
durchläuft. Gemäß dieser Ausführungsform
ist ein W-Profil sowohl im Schnitt der Doppelschneiden als auch
im Schnitt des kopfseitigen Zahnfußabschnittes gegeben,
welcher die Doppelschneiden verbindet.
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Alternativ
oder zusätzlich ist es vorteilhaft, dass die Doppelschneiden
bei Betrachtung von oben auf den Zahnkopf und/oder bei Betrachtung
parallel zur Symmetrieebene ein W-förmiges Profil aufweisen.
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Die
mechanische Belastbarkeit des Fräszahns kann weiter dadurch
erhöht werden, dass am Zahnfuß im Bereich der
Schneiden zumindest eine pyramidenförmige Schneidenstützstruktur
vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise weist jede Einzelschneide
eine pyramidenförmige Schneidenstützstruktur auf.
Geeigneterweise liegt die gestützte Schneide an einer Pyramidenmantelfläche
an der Schneidenstützstruktur an. Die Schneidenstützstruktur
kann insbesondere die Form einer schiefen Pyramide aufweisen. Insbesondere
kann eine Rechteckpyramide, vorzugsweise eine quadratische Pyramide,
vorgesehen sein.
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Für
eine besonders einfach ausführbare und zugleich zuverlässige
Sicherung des Fräszahns an einem Fräszahnhalter
ist es besonders vorteilhaft, dass die umfangseitig umlaufende Haltenut
einen Dreiecksquerschnitt aufweist. Das korrespondierende Befestigungselement
am Fräszahnhalter kann dann ein korrespondierendes Dreiecksprofil
aufweisen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass der Zahnfuß zwei spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene
angeordnete Haltebohrungen für eine Befestigung des Fräszahns
am Fräsrad aufweist. Durch diese Haltebohrungen können
Haltebolzen geschoben werden, welche den Zahnfuß am Fräszahnhalter
sichern. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Fräszahn
nur mit einem einzigen Bolzen am Fräszahnhalter zu sichern,
welcher durch eine der Haltebohrungen gesteckt wird. Die spiegelsymmetrische
Anordnung der beiden Haltebohrungen erlaubt es dabei, den Zahn am
Fräszahnhalter umzudrehen und auch bei umgedrehtem Fräszahn
dieselbe Bolzenanordnung zu verwenden. Für eine besonders
einfache Befestigung können die Haltebohrungen die Haltenut
zumindest teilweise durchstoßen. In diesem Fall können
die Bolzen im Befestigungselement des Fräsrades, welches mit
der Haltenut korrespondiert, gesichert werden.
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Weiter
ist es vorteilhaft, dass im Zahnfuß eine Werkzeugbohrung
für ein Ausziehwerkzeug vorgesehen ist. Über diese
Bohrung, in welche beispielsweise ein Ausziehbolzen eingeschoben
werden kann, kann eine Kraft auf den Zahnfuß aufgebracht
werden, mit welcher der Zahnfuß aus dem entsprechenden
Fräszahnhalter gelöst werden kann. Zweckmäßigerweise
verläuft die Achse der Werkzeugbohrung in der Symmetrieebene.
Hierdurch wird einer unnötigen Schwächung des
Zahnfußes durch die Werkzeugbohrung vorgebeugt. Bevorzugt
ist die Werkzeugbohrung gegenüber den Haltebohrungen zum
Zahnkopf hin versetzt.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Baumaschine, insbesondere eine Schlitzwandfräse,
mit zumindest einem Fräsrad, an welchem zumindest ein Fräszahn
nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert, das schematisch in den beigefügten
Figuren dargestellt ist. In den Figuren zeigen:
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1 eine
Seitenansicht,
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2 eine
Frontansicht,
-
3 eine
oberseitige Ansicht in Richtung B aus 1,
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4 eine
Schnittansicht A-A aus 1,
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5 eine
perspektivische Ansicht von oben, und
-
6 eine
perspektivische Ansicht von unten eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Fräszahns.
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Der
in den Figuren gezeigte Fräszahn weist einen zungenförmigen
Zahnfuß 1 auf, der in Seitenansicht (1)
U-förmig ausgebildet ist. Der Zahnfuß 1 wird
dabei umfangseitig von einer ebenfalls U-förmigen Haltenut 11 umlaufen.
Wie insbesondere die 2 und 4 zeigen,
weist diese Haltenut 11 im Querschnitt ein Dreiecksprofil
auf, welches sich in den Zahnfuß 1 hinein erstreckt.
In der Frontansicht der 2 wird der Zahnfuß 1 durch
zwei parallele Seitenflächen begrenzt, die längs
des Zahnfußes von unten nach oben verlaufen.
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An
der Kopfseite des Zahnfußes 1, d. h. an der in 1 und 2 oben
dargestellten Seite, welche dem Scheitel des U-Profils des Zahnfußes 1 abgewandt
ist, ist auf gegenüberliegenden Zahnfußseiten
jeweils eine Schneide 2, 2' angeordnet. Die Schneiden 2, 2' sind
jeweils als Doppelschneiden ausgebildet und weisen als solche zwei
keilförmige Einzelschneiden auf. In den Figuren sind lediglich
die Einzelschneiden 22, 22' der Schneide 2 mit
Bezugszeichen versehen. Die zweite Schneide 2' ist analog mit
zwei Einzelschneiden ausgebildet.
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Die
Einzelschneiden 22, 22' weisen jeweils eine Doppelkeilstruktur
mit zwei etwa senkrecht zueinander verlaufenden, ineinander übergehenden Keilen
auf, wobei jeder der beiden Keile eine Schneidkante 33 bzw. 34 definiert
(1). Die seitliche Schneidkante 33 und
die obere Schneidekante 34 laufen jeweils in einer Schneidenspitze 35 der
zugehörigen Einzelschneide 22 zusammen.
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Seitlich
am Zahnfuß 1 sind im Bereich der Schneiden 2, 2' jeweils
zwei pyramidenförmige Schneidenstützstrukturen 15 ausgebildet.
Jede der Schneidenstützstrukturen 15 stützt
jeweils eine der Einzelschneiden 22. Hierbei liegt die
jeweilige Einzelschneide 22 an einer Mantelfläche
der jeweiligen Schneidenstützstruktur 15 an. Im
Bereich der rechteckpyramidenförmigen Strukturen 15 weist
der Zahnfuß eine Verjüngung auf, um unnötigem
Zahnfußverschleiß vorzubeugen.
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Im
Zahnfuß sind zwei parallel zueinander verlaufende Haltebohrungen 18, 18' vorgesehen, welche
die Haltenut 11 teilweise durchstoßen (1 und 2).
Darüber hinaus ist am Zahnfuß 1 mittig eine
Werkzeugbohrung 19 für ein Ausziehwerkzeug vorgesehen.
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Der
gesamte Fräszahn, einschließlich des Zahnfußes 1,
der Schneiden 2, 2', der Haltebohrungen 18, 18' und
der Werkzeugbohrung 19, ist spiegelsymmetrisch zu einer
ersten Symmetrieebene 71 (1 und 4)
ausgebildet. Diese Symmetrieebene verläuft in 1 senkrecht
zur Zeichenebene und 2 parallel zur Zeichenebene
vom Zahnkopf zum Zahnfuß. Aufgrund der Spiegelsymmetrie
zur Symmetrieebene 71 ist der Fräszahn für
einen Fräsbetrieb in entgegengesetzten Fräsrichtungen
geeignet (nach links und nach rechts in 1).
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Darüber
hinaus ist der Fräszahn auch noch spiegelsymmetrisch zu
einer zweiten Symmetrieebene 72 (2, 3 und 4)
ausgebildet. Die zweite Symmetrieebene 72 verläuft
senkrecht zur ersten Symmetrieebene 71 vom Zahnkopf zum Zahnfuß.
Im Gegensatz zur ersten Symmetrieebene 71, welche von den
Schneiden 2, 2' beabstandet ist, verläuft
die zweite Symmetrieebene 72 durch die Schneiden 2, 2' hindurch,
und zwar zwischen den beiden Einzelschneiden 22 und 22',
parallel zur Zeichenebene der 1 und senkrecht
zur Zeichenebene der 2.
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Wie
insbesondere in 1 erkennbar ist, weist der Fräszahn
ein kopfseitiges W-Profil 21 auf. Dieses W-Profil wird
außenseitig durch die beiden Schneiden 2, 2' und
innenseitig durch den Zahnfuß 1 gebildet. Der
mittlere Scheitelpunkt des W-Profils 21 liegt in der Symmetrieebene 71.
Die äußeren Schenkel des W-Profils werden durch
die oberen Schneidkanten 34 der beiden Schneiden 2 bzw. 2' gebildet.
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Wie
insbesondere 2 zeigt, bilden die beiden Einzelschneiden 22, 22' mit
ihren Keilstrukturen in Frontansicht des Fräszahns, also
mit Blick in Schneiderichtung der Schneiden 2 (2),
ein weiteres W-förmiges Profil 29. Dieses umgekehrt
W-förmige Profil 29 steht oberseitig am Zahnkopf
vor. Die außermittigen Scheitel des W-förmigen
Profils 29 werden durch die oberen Schneidkanten 34 gebildet. Wie 5 zeigt,
erstreckt sich dieses umgekehrt W-förmige Profil 29 über
die gesamte Kopfseite des Fräszahnes, das heißt
das W-förmige Profil 29 ist sowohl im Bereich
der Schneiden 2, 2' als auch im kopfseitigen Zahnfußbereich 60,
welcher zwischen den Schneiden 2, 2' liegt, gegeben.
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Ein
weiteres umgekehrt W-förmiges Profil 30 ist in
Draufsicht (3) gegeben. Dieses Profil 30, welches
vorderseitig am Zahnkopf vorsteht, ist durch die zweite Keilform
der Doppelkeilstruktur der beiden Einzelschneiden 22, 22' gebildet,
das heißt die außermittigen Scheitel des weiteren
W-förmigen Profils 30 werden durch die seitlichen
Schneidkanten 33 gebildet.
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Beim
Betrieb wird der Fräszahn in einem nicht dargestellten
Fräszahnhalter eines Fräsrades aufgenommen. Dabei
greift ein korrespondierendes Profilelement in die Haltenut 11 ein
und sichert den Fräszahn am Fräszahnhalter. Zum
Festlegen des Fräszahns kann dann ein Haltebolzen in eine
der beiden Haltebohrungen 18 oder 18' eingebracht
werden. Das Fräsrad wird sodann in Drehung versetzt, wobei
die in Fräsrichtung vorauseilende Schneide 2 bzw. 2' anstehendes
Bodenmaterial abträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1780375
A1 [0002]
- - EP 0916771 A2 [0002]
- - DE 1749015 U [0004]
- - DE 3920011 C3 [0004]
- - DE 19547170 C2 [0004]
- - GB 714251 [0004]
- - GB 2053315 A [0004]
- - US 2690904 [0004]
- - US 4120106 [0004]
- - US 5810449 [0004]
- - EP 1452686 A1 [0004]
- - US 3629964 [0005]
- - US 3755933 [0005]