DE4430960C1 - Fräskopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräskopf, wie er beispielsweise zum Ausräumen von alten Fugen, zum Entfernen von Mörtel und/oder Gestein (Gesteinsresten) an Bauwerken beziehungs­ weise zum Reinigen von Fugenflanken alter Mörtelreste Anwendung finden kann.

Es ist bekannt, daß Bauwerke durch Umwelteinflüsse wie den sogenannten "sauren Regen" erheblichen physikalischen und chemischen Angriffen unterliegen und zum Teil schon nach Jahren stark korrodieren.

Dies gilt insbesondere für Bauwerke, die aus Steinen (Ziegeln) gemauert sind und dort vornehmlich für den Fugen­ bereich. Die Fuge wird üblicherweise mit Mörtel gefüllt und besitzt gegenüber den Steinen eine geringere Dichte, also eine höhere Porosität und ist damit gegenüber äußeren Ein­ flüssen besonders empfindlich. Es kommt hinzu, daß die Fugenoberfläche meist gegenüber der Steinoberfläche etwas zurückgesetzt verläuft, so daß Kanten entstehen, auf denen sich zum Beispiel Feuchtigkeit ansammeln kann, wodurch die Korrosion zusätzlich erhöht wird.

Im Rahmen von Renovierungs- und Restaurierungsarbeiten be­ steht eine wesentliche Aufgabe heutzutage demnach darin, die Fugenbereiche auszubessern oder zu erneuern. Da üblicher­ weise Zementmörtel Verwendung finden, in denen Quarzite und andere harte Zuschlagstoffe enthalten sind, ist dies mit üb­ lichen Werkzeugen nicht ohne weiteres möglich. Auch übliche Fräsköpfe, wie sie zum Beispiel im Werkzeugbau Anwendung finden, lassen sich nicht ohne weiteres auf den genannten Anwendungsbereich übertragen beziehungsweise verschleißen schon nach kurzer Benutzungsdauer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein auf die vorstehend genannten Bedürfnisse zugeschnittenes Gerät zur Verfügung zu stellen, mit dem Mörtel und/oder Gesteine (Gesteinsreste) an Bauwerken, insbesondere Mauerwerksfugen behandelt und entfernt werden können. Ein weiteres Ziel be­ steht darin, das Werkzeug so zu gestalten, daß es einem mög­ lichst geringen Eigenverschleiß unterliegt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein solches Werkzeug als Fräswerkzeug gestaltet werden kann, wobei es für den genannten Anwendungszweck die nachstehend aufge­ führten geometrischen Vorgaben erfüllen muß:

Erfindungsgemäß besitzt der Fräskopf eine Stabform. Dabei ist ein erster Endabschnitt zur Aufnahme und Festlegung in einem Rotationskopf eines Werkzeuges ausgebildet. Der nicht vom Rotationskopf aufzunehmende zweite Endabschnitt weist demgegenüber in Axialrichtung Zonen unterschiedlicher Quer­ schnittsform mit jeweils mindestens zwei äußeren Kanten auf.

Ähnlich einem Bohrer dient der erste Endabschnitt also dazu, in einem Rotationskopf eines Werkzeuges aufgenommen und arretiert zu werden. Für die genannten Anwendungsbereiche sind hohe Drehzahlen notwendig, die 20.000 Umdrehungen/Minute und darüber hinaus betragen können.

Der zweite Endabschnitt, der eigentliche Frästeil, zeichnet sich dadurch aus, daß er in Axialrichtung unterschiedliche Querschnittsformen aufweist, wodurch sich eine Oberfläche ergibt, die sich durch eine Vielzahl unterschiedlichster geometrischer Formen und insbesondere verschiedenartige Vor- und Rücksprünge auszeichnet. Diese differenzierte Oberfläche hat zusammen mit der hohen Rotationsbewegung des Fräskopfes den Zweck, auch ausgehärtete Fugenpartien sowie Zuschlag­ stoffe im Fugenmörtel herauszubrechen und gleichzeitig "Freiräume", zu schaffen, um das so ausgebrochene Material abtransportieren zu können.

Ganz wesentlich ist dabei, daß eine kantige Oberfläche ein­ gestellt wird, da insbesondere über die Kanten ein optimier­ ter Fräseffekt erzielt werden kann.

Um den Eigenverschleiß des Fräskopfes zu verbessern, sieht eine Ausführungsform vor, einzelne Zonen des Fräskopfes auf ihren in Drehrichtung des Fräskopfes angeordneten äußeren Abschnitten ihrer Stirnflächen mit einer Beschichtung aus einem hochverschleißfesten Material auszubilden. Mit anderen Worten: unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Fräs­ kopfes sollen die in Drehrichtung vorderen Stirnflächen zumindest abschnittweise die genannte Beschichtung aufweisen, da diese Bereiche einem besonderen Verschleiß unterliegen.

Die Beschichtung kann auf einem Trägerplättchen angeordnet werden. Bereits durch diese Trägerplättchen werden unter­ schiedliche Querschnittsformen des Fräskopfes in Axialrich­ tung erreicht.

Die Beschichtung kann beispielsweise mittels galvanischer oder keramischer Verfahren aufgebracht werden und aus einem keramischen Material oder einer Kohlenstoffmodifikation bestehen. Beispielhaft werden dazu Zirkoniumdioxid, Titan­ dioxid, Diamant oder Siliciumcarbid sowie dessen Modifika­ tionen genannt. Alle diese Werkstoffe zeichnen sich durch eine extrem hohe Festigkeit aus. Ihre Wirksamkeit kann da­ durch optimiert werden, daß das Material in körniger, kanti­ ger Form eingesetzt wird, so daß auch die Beschichtung selbst eine sehr große Oberfläche mit einer Vielzahl von Kanten zur Verfügung stellt und damit den Fräseffekt charakteristisch verbessert.

Das Trägerplättchen kann aus einem der vorgenannten Materialien bestehen, aber auch aus Metall und auf den Fräs­ kopfkörper aufgeklebt, aufgelötet oder aufgeschweißt werden. Werden die genannten galvanischen oder keramischen Verfahren angewendet, so ist es möglich, auf das Trägerplättchen zu verzichten und die Beschichtung unmittelbar auf dem Fräs­ kopfkörper aufzubringen.

Bezüglich der eingangs genannten unterschiedlichen Quer­ schnittsformen des zweiten Endabschnittes des Fräskopfes stehen eine Vielzahl konkreter Ausführungsformen zur Ver­ fügung, wobei die nachstehend erwähnten Formen sich in Vor­ versuchen als günstig herausgestellt haben.

Danach sind in erster Linie 4-, 6-, 8- oder mehreckige Querschnitte zu nennen. Auch Zonen mit einem zahnradähn­ lichen Außenprofil, also einer Vielzahl von radial abstehen­ den "Zähnen" (Kanten) sind vorteilhaft.

Ebenso können die einzelnen Zonen zum Beispiel aus zwei, jeweils etwa halbkreisförmig ausgebildeten Abschnitten be­ stehen, die entlang ihrer ebenen Flächenabschnitte versetzt gegeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt eine Querschnittsform, bei der zwei diametral gegenüberliegende Kanten vorhanden sind, an die sich in Drehrichtung vorne angeordnete flächige Abschnitte an­ schließen, die beispielsweise wiederum mit der genannten Beschichtung ausgebildet sein können.

Die Zonen unterschiedlichen Querschnitts und damit auch unterschiedlicher Außenkontur schließen sich vorzugsweise wechselseitig aneinander an, so daß zum Beispiel beim Ein­ führen des Fräskopfes in eine Mörtelfuge einzelne Abschnitte der Mörtelfuge mit unterschiedlichen Abschnitten des Fräs­ kopfes in Berührung kommen können. Ist die Geometrie einer Zone beispielsweise weniger geeignet, einen bestimmten Fugenabschnitt auszubrechen, so kann dies über eine benach­ barte Zone mit unterschiedlichem Querschnitt bei weiterer Bewegung des Fräskopfes ohne weiteres möglich sein.

Auch das freie Ende des zweiten Endabschnittes (die Stirn­ fläche des Fräskopfes) kann profiliert ausgebildet sein, wodurch sich insbesondere das Einführen des Fräskopfes in eine Fuge leichter durchführen läßt.

Diese Profilierung kann ebenfalls aus einer Beschichtung der genannten Art bestehen. Eine Pyramidenform wirkt wie eine "Spitze" und ist ebenfalls in diesem Sinne von Vorteil.

Insbesondere bei einer Ausführungsform des Fräskopfes mit abgewinkelten, abgekanteten Bereichen unterschiedlicher Geometrie über die Höhe des Fräskopfes in Kombination mit der beschriebenen Beschichtung aus einem hochabriebfesten Material auf den in Drehrichtung vorderen Stirnflächen des Fräskopfes wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die auch unter schwierigsten Rahmenbedingungen ein sicheres, effektives und leichtes Ausfräsen an Gestein, Mörtel oder dergleichen erlaubt. Eine solche Ausführungsform unterliegt zwar selbstverständlich einem Eigenverschleiß, der gegenüber bekannten Ausführungsformen jedoch deutlich verringert ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand verschie­ dener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -

Fig. 1: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fräs­ kopfes,

Fig. 2 bis 4: Aufsichten auf den Fräskopf nach Fig. 1 (von oben) entlang der jeweils angegebenen Schnittlinien,

Fig. 5 bis 11: Aufsichten auf alternative Querschnitts­ formen einzelner Zonen des Fräskopfes nach Fig. 1,

Fig. 12: eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fräskopfes,

Fig. 13: einen vertikalen Längsschnitt durch das freie Ende eines Fräskopfes.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Fräskopf mit einem stabförmigen Körper 10, der einen ersten Endabschnitt 12 mit rundem Querschnitt und einen zweiten Endabschnitt 14 auf­ weist, dessen Querschnittsformen sich in Axialrichtung (Mittenlängsachse M) des Fräskopfes über die Länge betrach­ tet aus den Fig. 2 bis 4 ergeben.

Die beiden Endabschnitte 12, 14 werden durch eine flansch­ artige umlaufende Verdickung 16 voneinander getrennt. Während der Endabschnitt 12 bei der Anwendung in einem (nicht dargestellten) Drehkopf eines entsprechenden Werk­ zeuges befestigt wird, dient der Endabschnitt 14 dem eigent­ lichen Fräsvorgang.

Dabei werden die Fräseigenschaften wesentlich durch die in Axialrichtung (M) unterschiedlichen Querschnittsformen ein­ zelner Zonen (A, B, C) des Endabschnittes 14 geprägt.

Während die theoretische Grundfläche des Endabschnittes 14 - wie sich aus den Fig. 2 bis 4 ergibt - quadratisch ist, sind die konkreten Querschnittsformen wie folgt:

Zone C: Wie Fig. 2 zeigt, weist diese Zone zwar eine quadratische Grundfläche auf, jedoch winkelmäßig um 90° zur Grundform versetzt. Auf diese Weise werden vier Kantenbe­ reiche K1 bis K4 gebildet.

Die benachbarte Zone A (Fig. 3) zeichnet sich dadurch aus, daß zwei diametral gegenüberliegende Eckbereiche der quadra­ tischen Grundform weggeschnitten sind, so daß sich nunmehr eine sechseckige Grundfläche mit zwei rechtwinkligen Kanten­ bereichen K1, K2 und vier stumpfwinkligen Kantenbereichen K5 bis K8 ergibt.

Die hier vorhandene dritte Querschnittsform B (Fig. 4) ähnelt der nach Fig. 3 (Zone A), jedoch mit der Maßgabe, daß die weggeschnittenen Ecken sich bei dieser Zone dort befinden, wo bei der Querschnittsform nach Fig. 3 die Kantenbereiche K1 und K2 liegen.

Die Abmessung der Grundform (des Abschnitts 14) ist an den jeweiligen Anwendungsbereich angepaßt.

Die Abfolge der Zonen mit unterschiedlicher Querschnittsform (A bis C) läßt sich aus Fig. 1 entnehmen, wobei parallel zur Zeichenebene verlaufende Flächenabschnitte, wie die Fläche F2 in Fig. 3 als blanke Flächen und die wegge­ schnittenen Kantenbereiche schraffiert dargestellt sind.

Alternative Querschnittsformen für die einzelnen Zonen zeigen die Fig. 5 bis 11.

Fig. 5 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 3 mit der Maßgabe, daß auf den in Drehrichtung (D) vorderen Stirn­ flächen F3, F4 randseitig Plättchen 18 aufgebracht sind, die eine hochverschleißfeste Beschichtung aus einem grobkörnigen, kantigen Diamant-Bruch besitzen.

Der Fräskopfkörper 10 und die Plättchen 18 bestehen aus Hartmetall. Die Plättchen 18 sind entsprechend auf den Fräs­ kopfkörper 10 aufgeschweißt.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 5 lediglich dadurch, daß - ähnlich wie bei den Fig. 4, 3 - eine winkelmäßige Verschiebung der Zonen um 90° vorhanden ist.

Fig. 6 zeigt, daß durch die Plättchen 18 mit ihrer Beschichtung zusätzliche Kanten ausgebildet werden, die ebenfalls für den Fräseffekt von Vorteil sind. Insbesondere aber die Diamant-Beschichtung sorgt für eine extrem hohe Effektivität und Wirksamkeit beim Fräsen.

Die Querschnittsform nach Fig. 7 beschreibt eine achteckige Grundfläche mit vier weggeschnittenen Kantenabschnitten. Im übrigen wird bezüglich der weiteren Beschreibung auf Fig. 2 Bezug genommen.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit quadratischem Quer­ schnitt der entsprechenden Zone, wobei jedoch auf allen vier, in Drehrichtung vorderen Stirnflächen F3 bis F6 Hart­ metallplättchen 18, hier mit einer Beschichtung aus einem kantigen SiC-Staub vorgesehen sind.

Eine weitere, charakteristisch unterschiedliche Quer­ schnittsform zeigt Fig. 9. Diese kann wie folgt beschrieben werden: zwei halbkreisförmige Abschnitte 20 und 22 verlaufen versetzt zueinander, wodurch zwei ebene, flächige Zonen F3, F4 ausgebildet werden, die mit Plättchen 18 und einer Be­ schichtung analog dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bestückt sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß die theo­ retische Grundfläche des stabförmigen Körpers 10 hier rund ist, wobei umfangsseitig kreissegmentartige Vorsprünge 28, 30 abstehen, die wiederum kantige Eckbereiche K1 bis K4 besitzen. Die in Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) vorderen Stirnflächen F3, F4 können wiederum mit der beschriebenen Beschichtung ausgebildet sein. Anstelle der dargestellten beiden Vorsprünge 28, 30 können selbstverständlich auch mehr Vorsprünge, jeweils voneinander getrennt, vorgesehen werden.

Ausgehend von der theoretischen Grundform nach Fig. 10 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 eine Variante, bei der die Vorsprünge 28, 30 stabförmig nach außen radial vorkragen. Auch hier können wieder mehrere derartiger Vorsprünge 28, 30 (umfangsverteilt) vorgesehen werden, wodurch sich im Endeffekt eine ähnliche Konfiguration ergibt, wie sie vorstehend mit "sägezahnförmig" angegeben wurde.

Analog zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 gilt auch hier, daß die vorderen Stirnflächen F3 und F4 beschichtet sein können.

Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungs­ form eines Fräskopfes, wobei aus dem quadratischen Voll­ profil weggeschnittene Kanten wiederum schraffiert darge­ stellt sind und die mit einer hochfesten Verschleißschicht ausgebildeten Stirnflächen das Bezugszeichen 18 tragen.

Fig. 13 schließlich zeigt eine beispielhafte Ausführungs­ form des freien Endes 24 eines erfindungsgemäßen Fräskopfes, der zwischen gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten des Endabschnittes 14 einen vorspringenden Steg 26 mit dreieck­ förmigem Profil aufweist.

Demgegenüber ist das freie Ende 24 des Fräskopfes nach Fig. 1 pyramidenartig ausgebildet.

Claims (16)

1. Fräskopf zum Entfernen von Mörtel und/oder Gestein an Bauwerken, insbesondere im Fugenbereich von Mauerwerk, mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 der Fräskopfkörper (10) besitzt eine Stabform,
• 1.2 ein erster Endabschnitt (12) ist zur Aufnahme und Festlegung in einem Rotationskopf eines Werkzeuges ausgebildet,
• 1.3 der nicht vom Rotationskopf aufzunehmende zweite End­ abschnitt (14) weist in Axialrichtung (M) Zonen (A, B, C) unterschiedlicher Querschnittsform mit jeweils mindestens zwei äußeren Kanten (K1 bis K8) auf.

2. Fräskopf nach Anspruch 1, bei dem einzelne Zonen auf ihren in Drehrichtung des Fräskopfes angeordneten äußeren Abschnitten ihrer Stirnflächen mit einer Beschichtung aus einem hochverschleißfesten Material ausgebildet sind.

3. Fräskopf nach Anspruch 2, bei dem die Beschichtung auf einem Trägerplättchen (18) angeordnet ist.

4. Fräskopf nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Beschichtung mittels galvanischer oder keramischer Verfahren aufge­ bracht ist.

5. Fräskopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Beschichtung aus einem keramischen Material oder einer C- Modifikation besteht.

6. Fräskopf nach Anspruch 5, bei dem die Beschichtung aus ZrO₂, TiO₂, Diamant oder SiC besteht.

7. Fräskopf nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Beschichtung aus einem körnigen, kantigen Material be­ steht.

8. Fräskopf nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das Trägerplättchen (18) aus Keramik oder Metall besteht und auf dem Fräskopfkörper (10) aufgeklebt, aufgelötet oder aufgeschweißt ist.

9. Fräskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem einzelne Zonen (A, B, C) einen 4-, 6-, 8- oder mehr­ eckigen Querschnitt aufweisen.

10. Fräskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein­ zelne Zonen ein zahnradähnliches Außenprofil aufweisen.

11. Fräskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein­ zelne Zonen aus zwei, jeweils etwa halbkreisförmig aus­ gebildeten Abschnitten (20, 22) bestehen, die entlang ihrer ebenen Flächenabschnitte versetzt zueinander an­ geordnet sind.

12. Fräskopf nach Anspruch 11, bei dem die vorstehenden Bereiche der ebenen Flächenabschnitte die Beschichtung aus einem hochverschleißfesten Material aufweisen.

13. Fräskopf nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem jeweils in Axialrichtung (M) des Fräskopfkörpers (10) benachbarte Zonen eine unterschiedliche Querschnittsform aufweisen.

14. Fräskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das freie Ende (24) des zweiten Endabschnittes (14) profiliert ausgebildet ist.

15. Fräskopf nach Anspruch 14, bei dem das freie Ende (24) des zweiten Endabschnittes (14) ebenfalls eine Beschichtung aus dem hochverschleißfesten Material auf­ weist.

16. Fräskopf nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das freie Ende (24) des zweiten Endabschnittes (14) pyramidenartig gestaltet ist.