DE2151190A1

DE2151190A1 - Rotierendes schneidwerkzeug fuer eine maschine zum einarbeiten von rillen in beton

Info

Publication number: DE2151190A1
Application number: DE19712151190
Authority: DE
Inventors: Stafford Malcolm Ellis
Original assignee: CONCUT Inc
Current assignee: CONCUT Inc
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-10-14
Publication date: 1973-04-19
Also published as: AU3344671A; US3612611A

Description

Rotierendes Schneidwerkzeug fUr eine Maschine zum Einarbeiten von Rillen in Beton.
Die Erfindung betrifft ein zum Einarbeiten von Rillen in Beton oder dgl geeignetes, rotierendes Schreidwerkzeug. Das Werkzeug wird in Verbindung mit Maschinen zum Einarbeiten von Rillen in Beton verwendet. um Sicherheitsrillen zur Erhöhung der Rutschfestigkeit entweder in Betonstraßen oder in Betonlandebahnen für Luftfahrzeuge einzuarbeiten Eine solche Maschine ist beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 3 269 775 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein verbessertes rotierendes Schneidwerkzeug zu schaffen welches sowohl zum Einarbeiten von Sicherheitsrillen konstanter Tiefe in Beton als auch zum Nivellieren des Betons dienen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine waagerecht angeordnete Tragachse. mit an entgegengesetzten Enden vo,rgesehenen Einrichtungen zur Befestigung an mit Abstand voneinander angeordneten, Teil einer Betonaufrauhmaschine bildenden Rahmenbauteilen; eine im wesentlichen zylindrische, das Schneidwerkzeug halternde und die Tragachse koaxial umgebende Antriebshülse, die auf der Tragachse abgestützt und drehbar gelagert ist; eine Reihe von in Langsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten, relativ dünnen, flachen, kreisscheibenförmigen Schneidblättern, welche die Antriebshülse in radialen Ebenen und axial verschiebbar umgeben; zwischen benachbarten Scheidblätern angeordnete und diese in ihrer Längsrichtung mit Abstand voneinander halternde Abstandsstücke; éine Reihe von am Unfang verteilt und radial außerhalb der Antriebshülse angeordneten Spannschrauben die zum Zusammenspannen und starren Befestigen der Schneidblätter durch die Schneidblätter und die Abstandsstücke geführt sind; ein Widerlager zur Verhinderung von Längsverschiebung der Schneidblätter und der Abstandsstücke auf der Antriebshülse; Einrichtungen zur Einleitung eines Drehmoments in die Antriebshülse; und durch eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebshülse und den Schneidblättern her stellende Einrichtung.
Beim erfindungsgem§ßen Schneidwerkzeug sind also der Schneidwerkzeugkörper einschließlich der Schneidblätter, die Abstandsstücke und die Spannschrauben auf einer drehbaren Antriebshülse anstatt auf einer drehbaren Mittelwelle angeordnet, wobei die Antriebshlse ihrerseits durch Innenlager auf einer mittig angeordneten, festen und nicht drehbaren Achse drehbar gelagert ist. Die Lager sind in der Nähe der Enden der }welse zwischen der Antriebshülse und der nicht drehbaren Achse angeordnet, und die Antriebshtilse wird mittels eines Paares von M2hrfach-Keilriemenscheiben an den Enden der Hülse angetrieben, Durch eine solche Ausgestaltung werden überstehende Riemenscheiben vermieden die Lager sind abgedeckt und dadurch vor Wasser und schleifenden Medien geschützt, und das Drehmoment wizd von beiden Enden auf den Schneidwerkzeugkörper übertragen.
Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs ist ein mittleres Abstandsstück vorgesehen, welches an der Antriebshülse angeschlossen ist und den Schneidwerkzeugkörper in zwei, jeweils auf einer Seite des feststehenden Abstandsstück liegende Teile unterteilt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der Zusammenbau des Schneidwerkzeugkörpers, der Schneidblätter und der scheibenartigen Abstandsstücke durch Aufschieben auf die Antriebshülse von beiden Enden aus erfolgen kann, wobei das mittig befestigte und ein Widerlager bildende Ab standsstück als mittiger, das Drehmoment übertragender Antrieb für den Schneidwerkzeugkörper zusätzlich zu den beiden Endantrieben dient.
Das erfindungsgernäß ausgebildete, rotierende Schneidwerkzeug ist durch hohe Wirksamkeit und niedrige Herstellungskosten gekennzeichnet und stellt eine Verbesserung gegenüber den bekannten rotierenden Schneidwerkzeugen dar, 1 dem eine Vielzahl von Nachteilen dieser bekannten Werkzeuge vermieden sind.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in -Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. l eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten, rotierenden Schneidwerkzeugs, wobei das Werkzeug in betriebsmäßiger Halterung in endständigen Rahmenteilen gezeigt ist, die einen Teil der Betonaufrauhmaschine darstellen in welcher das Schneidwerkzeug eingesetzt werden soll; Fig. 2 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. l; Fig. 3 eine vergrößerte TeillAngsschnittansicht des Schneidwerkzeugs; Fig. 4 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; und Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht durch ein Schneidblatt des Schneidwerkzeugs.
Im folgenden wird im einzelnen auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das erfindungsgemaße, rotierende Schneidwerkzeug ist in seiner Gesamtheit mit 1O bezeichnet und in der Darstellung betriebsmänig am Rahmen einer Maschine zum Einarbeiten von Nuten in Beton angeschlossen gezeigt, wobei der Rahmen durch zwei mit seitlichem Abstand voneinander angeordnete Rahmenbauteile 12 dargestellt ist, die die einzige Halterung des Werkzeugs bilden.
Das Schneidwerkzeug 10 umfaßt in seinem allgemeinen Aufbau eine feste mittlere Tragachse 14 (siehe Fig. 3), die zwischen den beiden Rahmenteilen 12 verläuft und an ihren Enden in der im folgenden beschriebenen Weise befestigt ist.
Die Tragachse 14 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt, wobei ihre gegenüberliegenden Endbereiche eine im Durchmesser gestufte Ausbildung haben. Die Stufung an jedem Ende der Achse ist gleich, so daß es genügt einen Endbereich der Achse zu beschreiben. Bei Betrachtung der rechts liegenden stufig im Durchmesser verringerten Endausgestaltung der Tragachse 12, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine erste, zweite und dritte Durchmesserverringerung zu erkennen, wobei diese Durchmesserverringerungen eine erste Achsumfangsfläche 16, eine zweite Achsumfangsfläche 18 und eine dritte oder Sußere Achsumfangsfläche 20 bilden. Die äußere Achsumfangsfläche 20 erstreckt sich in eine kreisförmige Bohrung 22 im zugeordneten Rahmenbauteil 12 und ist in ihm mittels eines in eine Gewindebohrung 26 im Ende der Achse eingeschraubten Stehbolzens 24 befestigt. Auf dem Stehbolzen ist eine Mutter 25 aufgeschraubt. die an einem Federring 28 anliegt der seinerseits auf einer flachen Unterlegscheibe 30 sitzt.
Die feste Tragachse 14 wird konzentrisch von einer das drehbare Schneidwerkzeug halternden Antriebshülse 32 umgeben, deren axiale Länge geringfügig kürzer als die der Tragachse 14 ist. Zwischen der Antriebshülse 32 und der Tragachse 14 ist an jedem Ende des Schneidwerkzeugs 10 eine Wälzlagerung und eine Abdichtung vorgesehen, die an beiden Enden wiederum im wesentlichen identisch sind, so daß die Beschreibung des einen Endes für beide genügt. Die Wälzlagerung und die Abdichtung wird von Wälzlagern 40 mit auf der zweiten Achsumfangsfläche 18 sitzenden Innenringen 42 und zusätzlich von Sußeren in einem aufgebohrten Abschnitt 46 des zugehörigen Endes der Antriebshülse 32 sitzenden Außenring 44 gebildet. Die WSlzlageranordnUng 40 wird von einem Paar von als Labyrinthdichtungen ausgebildeten Dichtringen eingeschlossen, wobei der innere Dichtring 48 mit der ersten Achsumfangsfläche i6 und der äußere Dichtring 50 mit der zweiten Achsumfangsfläche 18 zusammenwirkt. Der innere Dichtring 48 liegt zwischen einer Ringschulter 52 am inneren Ende des aufgebohrten Abschnitts 46 und dem Außenring 44 der Wälzlageranordnung 40. Der äußere Dichtring 50 wird durch Spannschrauben 54 in Anlage am benachbarten Ende der AntriebsDllse 32 gehalten, wobei die Gewlndeschäfte der Spannschrauben 54 in Gewindebohrungen im zugehörigen Ende der Antriebshülse 32 eingeschraubt sind.
Die Wälzlageranordnung 40 wird vom äußeren Dichtring 50 und einer Ring Schulter 55 eingeschlossen die zwischen den Achsumfangsflächen 16 und 18 liegt.
Zur Übertragung des Drehmoments auf beide Endbereiche der das Schneidwerkzeug halternden Antriebshülse 32 sind Einrichtungen in Form von zwei Mehrfach-Keilriemenscheiben 56 vorgesehen. die an den gegenüberliegenden Endabschnitten der Hülse angeordnet rund über eine Antriebsverbindung mit der Hülse verbunden sind, wie im folgenden noch beschrieben wird.
Scheibenartige Schneidblätter 60 und ringförmige Abstandsstücke 62 sind in abwechselnder Anordnung teleskopartig auf die Antriebshülse 32 aufgeschoben. Wie in Fig. l gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Schneidblättern und Abstandsstücken vorgesehen. Jedes Schneidblatt hat die Form einer kreisförmigen Stahischeibe 63 (siehe Fig. 2. 4 und 5), die mit einer mittleren Befestigungsöffnung 64 (siehe Fig.3) und einer Reihe von radial verlaufenden Nuten 66 in ihrem unfang versehen ist. Die Nuten sind in gleichmäßigem Winkelabstand am Umfang der Scheibe verteilt und dienen zur Unterteilung des Umfangsgebiets der Scheibe 63 in dazwischenliegende Abschnitte 68. An jedem Abschnitt 68 ist durch eine Hartlötverbfndung (Silberlötung) oder dgl. ein Schleif- oder Schneidsegment 70 befestigt, welches vorzugsweise als gebogenes Sintermetallstück ausgebildet fest, in dem in im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung eine bestimmte Menge von Diamantsplittern oder anderem Schleifmaterial verteilt ist. Jedes Schneidsegment 70 hat im wesentlichen dieselbe Bogenlänge wie der zugehörige Abschnitt 68 und seine seitlichen Abschnitte stehen über die Seitenkanten der Scheibe vor, wie auf dem Gebiet der Herstellung von Diamant-tnfangssgeblättern bekannt und in Fig. 5 deutlich gezeigt ist. Die verschiedenen Nuten 66 dienen zur fsolierung gegen die auf den Umfang der Scheibe 63 während des Hartlötvorgangs einwirkenden Wärme und verhindern so ein Ausbeulen der Scheibe bei der dadurch entstehenden W§rmeausdehnung.
Jedes scheibenartige Schneidblatt 60 weist eine kreisringfSrmig angeordnete Reihe von Bohrungen 72 (siehe Fig. 2,3 und 5) auf, von denen vorzugsweise vier Stück vorgesehen sind. Diese Bohrungen fluchten mit ähnlichen Bohrungen 74 (siehe Fig. 3 und 4) in den Abstandsstücken 62. Durch die fluchtenden Bohrungen 72 und 74 und zusätzlich durch fluchtende Bohrungen 78 in einem Paar von relativ breiten Abstandsstücken 80 sowie durch ebenfalls fluchtende Bohrungen 82 in den beiden Riemenscheiben 56 sind Spannschrauben 76 hindurchgeführt. Die Spannschrauben 76 sind an ihren entgegengesetzten Enden mit Muttern 84 versehen, die an den äußeren Endflächen der Riemenscheiben 56 anliegen. Die Abstandsstücke 80 sind mittels der Keile 86 (siehe Fig. 2) drehfest mit der Antriebshülse 32 verbunden. Die Keile 86 sind mittels sie radial durchsetzender Schrauben 88 an der Antriebshülse befestigt. Die Abstandsstücke 80 übertragen.auf diese Weise das auf die Antriebshülse 32 ausgcübte Drehmoment auf die Spannschrauben 76 und infolgedessen auf sämtliche Schneidblätter 60 und die Abstandsstücke 62.
Der Mittelabschnitt der Antriebshtllse 32 ist mit einer äußeren vorstehenden Rippe 90 (siehe Fig. 3) verstehen, auf welcher ein mittleres, ringförmiges Abstandsstück 92 aufgeschweißt ist, welches als radiales, flanschförmiges Widerlager wirkt und mit Bohrungen 94 versehen ist, die von den mittleren Abschnitten der Spannschrauben 76 durchsetzt werden. Das Abstandsstück 92 ist relativ zur Antriebshülse 32 fest und dient zur Unterteilung der Schneidblätter 60 und der zugehörigen Abstandsstücke 62 in zwei Werkzeugkörper, von denen jeder zwischen dem Abstandsstück 92 und einer der Muttern 84 auf den Spannschrauben eingespannt ist.
Zwischen dem Abstandsstück 92 und jedem benachbarten Schneidblatt 60 liegt ein relativ dünner Futterring 96.
Das mittlere Abstandsstück 90 sichert nicht nur die zentrische Ausrichtung der verschiedenen Schneidblätter und Abstandsstücke auf der Tragachse 14 in Längsrichtung, sondern erleichtert die Aufbringung der Schneidblätter auf die Antriebshülse von beiden Enden aus.
Für die Verwendung des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs 10 wird dies, wie es auch bei ähnlichen Schneidwerkzeugen für denselben Zweck der Fall ist, in der Nähe des Hinterendes der Betonaufrauhmaschine, zu welcher es gehört, befestigt und es ist ersichtlich, daß die abwärts gerichtete Schneidkraft während jedes Betonaufrauhvorgangs von den beiden Rahmenbauteilen 12 erzeugt wird, so daß das Schneidwerkzeug durch das Gewicht von im wesentlichen der Hälfte des Gesamtgewichts der mit den Rahmenbauteilen verbundenen Betonausrauhmaschine belastet ist.
Dabei kann der Führerstand der Maschine direkt über dem Schneidwerkzeug 10 angeordnet sein, so daß das Gewicht des Bedienungsmannes zur Belastung und Aufrechterhaltung eines hohen Andrucks der Schneidblätter 60 am Beton beiträgt. Durch die erfindungsgemäßeAusgestaltungwird die auf das Schneidwerkzeug ausgeübte Druckkraft von den beiden Wälzlageranordnungen 40 an Jedem Ende der mittleren feststehenden Tragachse aufgenommen, so daß diese Achse im wesentlichen frei von Biegekräften ist. Durch die Anordnung der Schneidblätter 60 auf der Antriebshülse 32 anstatt auf der üblichen als Vollwelle ausgebildeten mittleren Antriebswelle, wird das sehr hohe Torsionsmoment, welches häufig zu Brüchen der Welle führt, vermieden und das in die Antriebshülse 32 eingeleitete Torsionsmoment ist relativ gering, insbesondere deshalb, weil die Hülse von beiden Seiten aus angetrieben wird. Schließlich ist noch festzuhalten daß die Einleitung des Drehmoments in das Schneidwerkzeug als Ganzes praktisch einen Umfangsantrieb darstellt, in dem das Drehmoment über die beiden Riemenscheiben 56 auf die Spannschrauben 76 übertragen wird, die in merklichem radialem Abstand außerhalb der Mittelachse des Schneidwerkzeugs sitzen. Diese Spannschrauben führen zu einem starren Aufbau des Schneidwerkzeugs und zu genauem Lauf der Schneidblätter, so daß diese nicht von der vorgesehenen gradlinigen Ausbildung der in den Beton einzuschneidenden Nuten abweichen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die von den Spannschrauben ausgeübte Klemmwirkung an Punkten einwirkte die radial außerhalb der Antriebshülse 32 und in der Nähe der mit Diamantsplittern versetzten Schneidsegmente 70 liegen Dadurch erfolgt eine bessere Abstützung der schneidenden Umfangsflächen der Segmente, wodurch deren Flattern bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit in den Nuten oder Rillen verhindert wird0

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. @um Einarbeiten von Rillen in Beton oder dgl. geeignetes otierendes Schneidwerkzeug gekennzeichnet durch eine waagerecht angeordnete Tragachse (14) mit an entgegengesetzten Enden vorgesehenen Einrichtungen (24-30) zur Befestigung an mit Abstand voneinander angeordneten, Teil einer Betonaufrauhmaschine bildenden Rahmenbauteilen (12); eine im wesentlichen zylindrische das Schneidwerkzeug halternde und die Tragachse koaxial umgebende Antriebshülse (32), die auf der Tragachse (14) abgestUtzt und dreh gelagert ist; eine Reihe von in Längsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten. relativ dünnen flachen kreisscheibenförmigen Schneidblättern (60), welche die Antriebs hülse (32) in radialen Ebenen und axial verschiebbar umgeben; zwischen benachbarten Schneidblättern (60) angeordnete und diese in ihrer Längsrichtung mit Abstand voneinander halternde Abstandsstücke (62'); eine Reihe von am Umfang verteilt und radial außerhalb der Antriebshülse angeordneten Spannschrauben (76) die zum Zusammenspannen und starren Befestigen der Schneidblktter (60) durch die Schneidblätter und die Abstendsstücke (62) geführt sind; ein Widerlager (92) zur Verhinderung von Längsverschie bungen der Schneidblätter (60) und der Abstandsstücke (62) auf der Antriebshülse (32); Einrichtungen (56) zur Einlei tung eines Drehmoments in die Antriebshülse (32); und durch eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebshülse (32 und den Schneidblättern (60) herstellende Einrichtungen (80 86,88),
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch al. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Einleitung eines Drehmoments itl die Antriebshülse (32) eine an jedem Ende der Antriebshülse befestigte Riemenscheibe (56) aufweisen.
3* Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die eine drehfeste Verbidung zwischen der Antriebshülse (32) und den Schneidblättern (60) herstellenden Dinrichtungen einen betriebsmäßig zwishen wenigstens einem der Abstandsstücke (80) und der Antriebshülse (32) angeordneten Keil (86) aufweisen.
4. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet. daß das Widerlager zur Verhinderung von L§ngsverschiebungen der Schneidblätter (60) und der Abstandsstücke (62+80) einen radial verlaufenden, ringförmigen Widerlagerflansch (92) auf der Antriebshülse (32) aufweisen der von den Spannschrauben (76) durchsetzt wird.
5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerlagerflansch (92) von einem der Abstandsstücke gebildet und zwischen einem Paar benachbarter Schneidblätter im Mittelabstand der Antriebshülse (32) angeordnet ist.
6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (76) sämtliche Schneidblätter (60) und Abstandsstücke (62,80,92) sowie die Riemenscheiben (56) durchsetzen.
7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6 dacurch gekennzeichnet, daß sämtliche Schneidblätter (60) und Abstandsstücke (62 80, 92) zwischen den Riemenscheiben (96) angeordnet sind, und daß die Spannschrauben (76) mit Muttern (84) an ihren gegenüberliegenden Enden versehen sind, welche an den Außenseiten der Riemenscheiben (56) anliegen.
8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet. daß zwischen der Antriebshülse (32) und der feststehenden Tragachse (14) in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Tragachse (14) liegende Wälzlager (40) angeordnet sind.
9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Wälzlager (40) im wesentlichen vollständig innerhalb der radialen Abmessungen einer benachbarten Riemenscheibe (56) liegt.
10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der AntriebshUlse 3(32) und der feststehenden Tragachse (14) ein Paar von Labyrinth-Dichtungsringen (48,50) angeordnet sind, welche die Wälzlager (40) einschließen,
11. Schneidwerkzeug nach Anspruch lO, dadurch gekennzeichnnet, daß die feststehende Tragachse (14) zu ihrem Mittelpunkt im wesentlichen symmetrisch ausgebildet und an jedem ihrer Enden abgestuft ist, so daß erste1 zweite und dritte im Durchmesser verringerte Achsumfangsflächen (16.18,20) entstehen, wobei die erste Achsumfangsflche (16)- mit einem der Labyrinth-Dichtungsringe (48) die zweite Achsumfangsfläche (18) mit dem benachbarten Wälzlager (40) unter Abstützwirkung und mit dem anderen Labyrinth- Dichtungsring (50) zusammenwirkt, während die dritte Achsumfangsfläche (20) einen FUhrungszapfen bildet, an dem das zugehörige Ende der Tragachse (14) im zugehörigen Rahmenbauteil (12) abgestützt ist L e e r s e i t e