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Frässchneidmaschine, insbesondere für Natur- und unst st einbearbeitung
Die Erfindung betrifft eine Frässchneidmaschine für das Einschneiden von Ausnehmungen
mit etwa rechteckigem Querschnitt, insbesondere in gewachsenem Gestein oder Eunststein.
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In den Förderschächten in Bergbaubetrieben sind die Förderkörbe oder
Gefäße durch sog. Spurlatten geführt. Zur Halterung der über die gesamte Länge eines
Förderschachtes verlaufenden Spurlatten dienen querverlaufende Träger, sog. Einstriche,
die an ihren Enden an der Schachtauskleidung verankert sind. Im allgemeinen werden
die Enden der Querträger in geeignete Ausnehmungen in der Schachtauskleidung eingesetzt
und eingemauert oder eingegossen.
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Es sind aber auch sog. Einstrichkonsolen bekannt, die in Ausnehmungen
im Schachtausbau befestigt werden, so daß später die Enden der Einstriche aufgelegt
und mittels Schrauben befestigt werden können. In beiden Fällen sind für das Einsetzen
in der Schachtauskleidung, die in der Regel aus Ziegelmauerwerk oder Beton besteht,
Ausnehmung gen mit etwa rechteckigem Querschnitt erforderlich, weil bei runden Ausnehmungen
die Gefahr einer nachträglichen Lockerung besteht.
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Da Ausnehmungen mit rechteckigem Querschnitt nicht gebohrt, sondern
von Hand mit Hammer und Meißel gespitzt werden müssen, stellt das Erstellen der
erforderlichen
verhältnismäßig großen Anzahl von Ausnehmungen bei
der Neuerrichtung eines Förderschachtes oder bei einem späteren Umbau der Schachtförderung
eine der schwierigsten und langwierigsten Arbeiten dar. Bei einem Umbau kommt noch
hinzu, daß die vorhandene Fördereinrichtung im allgemeinen während der Umbauzeit
in Betrieb bleiben muß, so daß für den Einbau der neuen Einstriche nur die freien
Nacht- oder Wochenendschichten belegt werden können. In solchen Fällen werden für
das Herstellen der Ausnehmungen wegen der langwierigen Stemmarbeiten häufig mehrere
Monate benötigt. Wenn die Ausnehmungen schneller hergestellt werden könnten, ließe
sich die Umbauzeit wesentlich verkürzen, da für die anderen Arbeiten in der Regel
wesentlich weniger Zeit als für das Herstellen der Ausnehmungen benötigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Frässchneidmaschine
zu schaffen, mittels der Ausnehmungen mit etwa rechteckigem Querschnitt, insbesondere
in gewachsenem Gestein oder Eunstgestein wie Mauerwerk, Beton oder dergleichen auf
einfache Weise und in relativ kurzer Zeit hergestellt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine Frässchneidmaschine
vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß sie ein rotierendes walzenförmiges Fräswerkzeug
aufweist, dessen Drehachse quer zur Vorschubrichtung verläuft, wobei das Fräswerkzeug
an einem Ausleger eines Tragelementes drehbar gelagert ist, welches auf einem in
der Vorschubrichtung längs verschiebbar geführten Schlitten angeordnet und gegenüber
dem Schlitten um eine senkrecht zu seiner Bewegungsebene stehenden Achse begrenzt
schwenkbar ist, wobei ferner eine von einem Motor angetriebene Vorrichtung für die
Erzeugung einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung des Tragelementes am Schlitten
oder
am Tragelement befestigt ist und an dem Tragelement ein Motor für den Antrieb des
Fräswerkzeuges angeordnet ist und ferner der Schlitten mit einer Vorschubeinrichtung,
z.B. einem druckmittelbetriebenen Hubzylinder, in Verbindung steht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das Fräswerkzeug aus axial nebeneinanderliegenden und drehfest auf einer Welle angeordneten
Scheiben mit am Umfang der Scheiben befestigten Schneidzähnen besteht, wobei das
Fräswerkzeug an zwei parallelen Auslegerarmen derart gelagert ist, daß sowohl zwischen
den Armen als auch außerhalb derselben Scheiben mit Schneidzähnenliegen. Die Schneidzähne
bestehen vorzugsweise aus lösbar befestigten Rartmetallstiften.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist in der axialen
Mitte des Bräswerkzeuges ein Antriebsrad, z.B.
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ein Kettenrad, auf der Welle des Fräswerkzeuges in drehfester Verbindung
angeordnet, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Scheiben des
Fräswerkzeuges.
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Mit Rücksicht auf die Pendelbewegung des Fräswerkzeuges haben die
UmriB- bzw. Drehflächen des Fräswerkzeuges in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
die Form eines Fasses, wobei die Umrißlinie der Seitenwandung der Faßform auf einer
Kreislinie liegt, die auf die Schwenkachse des Tragelementes zentriert ist.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneidzähne
entlang einer Schraubenlinie am Umfang der einzelnen Scheiben an diesen befestigt.
Anstelle einer einzigen Schraubenlinie können die Schneidzähne ebenso gut auf zwei
oder mehr Schraubenlinien nach Art eines mehrgängigen Gewindes an den einzelnen
Scheiben befestigt
sein.
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Um an den Stirnflächen des walzenförmigen Fräswerkzeuges Berührungen
mit den Wandungen der eingeschnittenen Ausnehmung zu vermeiden, sind in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung an den Stirnseiten des Fräswerkzeuges zusätzliche Schneidzähne
angebracht, die gegenüber den Endscheiben in axialer Richtung überstehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nach einer anderen Weiterbildung
der Erfindung auf dem Schlitten ein Motor mit einem Exzentergetriebe für die Ausführung
der Schwenkbewegung des Tragelementes angeordnet. Die Bogenlänge der Schwenkbewegung
des Tragelementes in der Schnittebene wird so gewählt, daß sie größer ist als die
Hälfte des größten axialen Zwischenraumes zwischen den Drehebenen benachbarter Schneidzshne,
beispielsweise der Schneidzähne, die dem in der Mitte liegenden Antriebsrad am nächsten
kommen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß es mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Fräsmaschine möglich ist, Ausnehmungen
mit etwa rechteckigem Querschnitt maschinell in außerordentlich kurzer Zeit herzustellen,
und zwar mittels einer Maschine, die verhältnismäßig kleine Abmessungen hat und
leicht zu handhaben ist. Die Arbeitsleistung der Frässchneidmaschine hängt sowohl
von der Art des Gesteins, d.h. von seiner Härte, als auch von der Schnittgeschwindigkeit
und somit von der Auslegung der Maschine selbst ab. Bezogen auf die Ausnehmungen
für das Befestigen der Einstriche in einem Förderschacht, die im allgemeinen einen
Querschnitt von ca. 320 x 260 mm bei einer Tiefe von 600 mm haben, steht der Zeitgewinn
gegenüber dem herkömmlichen Ausstemmen in einem Verhältnis von etwa 1 : 5.
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Die neue Frässchneidmaschine ist aber nicht nur für das Herstellen
von Ausnehmungen in einem Förderschacht geeignet, sondern läßt sich in all den Fällen
mit Erfolg verwenden, in denen es darauf ankommt, in Mauerwerk, Beton oder gewachsenem
Gestein Ausnehmungen mit etwa rechteckigem Querschnitt in Sackform herzustellen,
wofür bisher geeignete Maschinen nicht bekanntgeworden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Frässchneidmaschine nach der Erfindung
ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht der Frässchneidmaschine, Figur 2 eine Seitenansicht
der Frässchneidmaschine in einem Schnitt in der Ebene der Linie I-I der Figur 1,
Figur 3 eine Ansicht auf das Fräswerkzeug in der Vorschubrichtung in einem größeren
Maßstab, wobei die Auslegerarme in der Ebene der Linie II-II geschnitten sind und
Figur 4 eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel enthält
die Frässchneidmaschine einen Rechteckrahmen 1 als Grundkörper, der aus zwei Längsträgern
2 und Querverbindungen 3 besteht. An den Längsträgern 2 sind Führungsschienen 4
zur Lagerung eines Schlittens 5 angebracht.
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Der Schlitten 5 ist an seinem Ende mit einer Kolbenstange 6 eines
druckmittelbetriebenen Hubzylinders 7 verbunden, der an seinem hinteren Ende gelenkig
an dem äußeren Querträger 3 befestigt ist. Zweckmäßigerweise wird ein Hubzylinder
verwendet, dessen Kolben doppelseitig beauf schlagbar
ist, so daß
der Schlitten 5 durch den Hubzylinder 7 sowohl in der Vorschubrichtung als auch
in entgegengesetzter Richtung bewegbar ist.
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Auf dem Schlitten 5 ist ein Tragelement 8 um eine senkrecht zur Bewegungsebene
des Schlittens 5 stehende Achse 9 begrenzt schwenkbar gelagert. Für die Erzeugung
einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung ist eine Einrichtung vorgesehen, die
aus einem Motor 10 und einem Exzentergetriebe besteht. Der Motor 10 ist mit nach
unten ragendem Antriebswellenstumpf an einer mit dem Schlitten 5 fest verbundenen
Portallasche 11 angeordnet. Unterhalb der Portallasche 11 liegt das Exzentergetriebe
12, welches mit einem Schwenkhebel 13 an einem Zapfen 14 gelenkig am Tragelement
8 angreift. Bei laufendem Motor 10 führt das Tragelement 8 eine hin- und hergehende
Schwenkbewegung um die Achse 9 in Richtung der Pfeile 15 aus.
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Am vorderen Ende sind am Tragelement 8 parallele Auslegerarme 16 befestigt,
die zur Lagerung des rotierenden walzenförmigen Fräswerkzeuges 17 dienen. Das Fräswerkzeug
besteht aus einer Anzahl axial aufeinanderfolgender Scheiben. Bei dem Ausführungsbeispiel
sind es insgesamt zehn Scheiben, die als Träger für Fräs- bzw. Schneidzähne dienen.
Die Scheiben 18 sind auf einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Welle drehfest
gelagert, wobei zwei Spalte 19 für die Aufnahme der Lagerelemente der Auslegerarme
16 und ein weiterer mittiger Spalt 20 vorhanden ist, in dem ein zum Antrieb des
Fräswerkzeuges dienendes Kettenrad 21 angeordnet ist. Die Lager in den Auslegerarmen
können als Gleit- oder Wälzlager ausgebildet sein.
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Sie sind gegen das Eindringen von Fremdkörpern durch bekannte Dichtelemente,
z.B. Simmerringe oder dergleichen, abgedichtet.
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Für den Antrieb des rotierenden Fräswerkzeuges 17 ist auf dem Tragelement
8 ein Antriebsmotor 22 gelagert, dessen Drehbewegung über eine Kette 23 auf das
Kettenrad 21 übertragen wird. Die Kette 23 und insbesondere das Kettenrad 21 sind
von einem staubdichten Schutzgehäuse umschlossen.
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Von diesem Schutzgehäuse ist in Figur 3 die Wandung 24 im Bereich
des Kettenrades 21 angedeutet. Diese Wandung ist rotationssymmetrisch zur Drehachse
25 des Fräswerkzeuges ausgebildet und an den Seitenwandungen der benachbarten Scheiben
18 mit einer geeigneten Dichtung, beispielsweise einer Simmerring- oder Labyrinthdichtung,
ausgestattet. In die staubdichte Abschirmung der Kette 23 wird zweckmäßigerweise
der Antriebsmotor 22 einbezogen.
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Wie aus der Darstellung in Figur 3 hervorgeht, sind die Scheiben 18
in ihrer Größe so abgestuft, daß die Umrißlinie des Drehkörpers auf einer Kreislinie
liegt, die auf die Schwenkachse 9 des Tragelementes 8 zentriert ist.
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An den Scheiben 18 sind an sich bekannte Rartmetallstifte 26 als Schneidzähne
lösbar befestigt. Diese Hartmetallstifte können in verschiedener Weise über den
Umfang des Fräswerkzeuges verteilt werden. Zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der
die Hartmetallstifte 26 entlang einer Schraubenlinie angeordnet sind. Ebensogut
können die Eartmetallstifte entlang von zwei oder mehr Schraubenlinien wie bei einem
Gewinde einer mehrgängigen Schraube angeordnet sein. Für das Ausführungsbeispiel
wurde eine Anordnung auf einer einzigen Schraubenlinie zugrundegelegt, und zwar
derart, daß an å jeder Scheibe 18 ein einziger Hartmetallstift 26 befestigt ist,
so daß der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Hartmetallstiften 360 beträgt.
Die Stellen, an denen die Hartmetallstifte sitzen, sind in den Figuren 3 und 4 mit
1 bis 10 bezeichnet.
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An den äußeren Scheiben sind zusätzliche Hartmetallstifte
27
befestigt, die eine Schrägstellung nach außen haben und damit gegenüber der Stirnfläche
der Endscheibe um einen bestimmten Betrag überstehen. Durch diese zusätzlichen Hartmetallstifte
27 ist sichergestellt, daß die Stirnflächen der Endscheiben 18 mit der Wandung der
herzustellenden Ausnehmung nicht in Berührung kommen.
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Die Ausnehmungen, die mit Hilfe der beschriebenen Frässchneidmaschine
in einer Wand aus Stein oder dergleichen eingeschnitten werden können, haben die
aus Figur 3 ersichtliche Querschnittsform, die zwei parallele und zwei nach außen
leicht gewölbte Seitenwandungen aufweist.
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Die Arbeitsweise der Frässchneidmaschine ist folgende: Vor dem Einschneiden
einer Ausnehmung wird der Rahmen 1 in bezug auf die gewünschte Vorschubrichtung
in Position gebracht und in geeigneter Weise verankert. Der Schlitten 5 befindet
sich zu diesem Zeitpunkt in seiner hinteren Endstellung. Danach werden die Antriebsmotoren
10 und 22 eingeschaltet und das Druckmittel für den Hubzylinder 7 freigegeben. Durch
die Kraft des Hubzylinders 7 wird der Schlitten 5 und damit das Fräswerkzeug 17
kontinuierlich vorgeschoben, wobei es gleichzeitig eine hin- und hergehende Schwenkbewegung
ausführt. Die Vorschubgeschwindigkeit hängt von der Art des Materials ab, in das
die Ausnehmung eingeschnitten werden soll. Es braucht nicht besonders betont zu
werden, daß Vorschubgeschwindigkeit, Leistung der Antriebsmotoren und Anzahl der
verwendeten Schneidzshne als die wichtigsten Kenngrößen der Maschine in geeigneter
Weise aufeinander abgestimmt sein müssen.
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Die Größe der Schwenkbewegung des Schneidwerkzeuges hängt von der
axialen Breite des größten Spaltes zwischen benachbarten Schneidebenen ab. Im allgemeinen
wird dies der
Spalt zwischen den Schneidzähnen sein, die zu beiden
Seiten des Kettenrades 21 liegen. Um zu verhindern, daß an der Schnittfläche Material
stehen bleibt, muß die Schwenkbewegung im Bereich der Schnittfläche größer sein
als die Hälfte des axialen Abstandes zwischen den Schneidzähnen, die auf der einen
und anderen Seite des Spaltes 20 liegen.
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Die Spalte 19 für die Aufnahme der Lagerungen des Fräswerkzeuges dürften
in der Regel kleiner sein als der Spalt 20 für das Kettenrad 21.
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Das Fräswerkzeug kann anstelle einer Schwenkbewegung auch eine gradlinige
hin- und hergehende Bewegung entlang seiner Drehachse ausführen. In diesem Fall
braucht das Fräswerkzeug nicht fassförmig, sondern kann zylindrisch ausgebildet
sein.
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Ansprüche