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Die
vorliegende Erfindung hat ein Fräswerkzeug
zum Schneiden von harten Böden
und klebrigen Böden
zum Gegenstand.
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Für die Herstellung
von wandartigen Gräben im
Boden sind Fräswerkzeuge
bekannt, die meistens Fräser
genannt werden. Sie umfassen einen Körper, der am Ende von Hebemitteln
hängt,
wobei dieser Körper
an seinem unteren Ende mit zwei Rädern ausgestattet ist, die
durch hydraulische Motoren angetrieben werden und mit Zähnen ausgestattet
sind, die auf zwei mit horizontaler Achse versehenen Trommeln verteilt
sind. Diese Zähne
haben die Aufgabe, den Boden aufzulösen oder zu zerschneiden, um
ihn in Stücke
kleiner Abmessung zu zerlegen, die durch das Ansaugen durch eine
Leitung, mit der der Fräser
ausgestattet ist und die mit einer Ansaugpumpe verbunden ist, transportiert
werden können.
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Ein
solches Werkzeug zum Fräsen
oder Ausheben ist insbesondere in der
europäischen Patentschrift
262 050 im Namen der Anmelderin beschrieben. Der Fräser ist
mit zwei Rädern
ausgestattet, die sich in entgegengesetzter Richtung drehen, wobei
jedes Rad zwei Trommeln umfasst. Die Räder, werden, wie dargelegt,
durch einen hydraulischen Motor oder durch zwei hydraulische Motoren,
die in der mittigen Nabe jedes Rads positioniert und am unteren
Ende des Werkzeugkörpers
angeordnet sind, in Rotation gebracht.
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Bei
den bekannten Lösungen
sind die Trommeln normalerweise durch einen Ring gebildet, der mechanisch
mit dem Drehteil des Motors verbunden ist, wie im Patent
DE-A1-19539249 beschrieben.
Die Zähne
sind auf diesen Ring geschweißt.
Um das Abführen
der aus dem Boden kommenden Materialien zu erleichtern, wird der
Zahn häufig
erhöht,
indem das aktive Teil auf ein Blech geschweißt wird, das seine Höhe vergrößern soll.
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Je
nach Art des aufzugrabenden Bodens, kann die Anordnung der Zähne des
Fräsers
variieren.
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In
den beiliegenden 1A und 1B ist vereinfacht
eine erste Ausführungsform
des bekannten Fräswerkzeugs
dargestellt. In diesen Figuren ist das untere Teil 10 des
Körpers
des Fräswerkzeugs gezeigt,
auf dem der hydraulische Motor 12 befestigt ist, wobei
dieser Motor wiederum ringförmige
Trommeln 16, 18 antreibt, auf denen die mit 20 bezeichneten
Fräselemente
oder Hacken befestigt sind. In der Figur tritt ebenfalls, vereinfacht,
die Leitung zum Absaugen 22 des Abtrags auf, der von der
Einwirkung der Fräselemente
herrührt.
Bei dieser Ausführungsform
sind die Fräselemente 20 auf
jeder Trommel entlang einer Schraubenlinie E1 angeordnet. Diese Konfiguration
ist in dem Falle günstig,
in dem der Boden hart ist, da bei einer Rotation, die Fräselemente 20 dann
die gesamte Breite des herzustellenden Grabens bearbeiten.
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In
den beiliegenden 2A und 2B ist eine
andere bekannte Ausführungsform
des Fräswerkzeug
dargestellt, die sich von der vorangehend beschriebenen nur durch
die Anordnung der Fräselemente 20 unterscheidet.
Die Fräselemente
sind auf den Trommeln 16 und 18 entlang von Kreisen
C1, C2 und C3 auf jeder der Trommeln befestigt. Diese Anordnung
der Fräselemente
oder Hacken 20 ist günstig
im Falle von lockeren und klebrigen Böden, da es möglich ist,
wie in den Figuren dargestellt, zwischen den Fräselementen 20 Bleche,
wie die mit 21 bezeichneten, vorzusehen, die zwischen den
Kronen der Fräselemente 20 angeordnet
sind und eine Abschabfunktion erfüllen, um das klebrige Material,
das dazu neigt, am Rand der Trommeln und zwischen den Fräselementen 20 festzusetzen,
zu extrahieren. Das von den Schabelementen 21 gesammelte,
klebrige Material wird durch die Ansaugleitung 22 aufgenommen.
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Es
versteht sich, dass es je nach Beschaffenheit des Bodens interessant
sein kann, ein Fräswerkzeug
gemäß den 1A, 1B oder
gemäß den 2A, 2B anzuordnen.
Es versteht sich nun auch, dass man beim Fräsen eines Grabens, sukzessive
auf harte Böden
und klebrige Böden
treffen kann, was die Wahl der Art der Montage der Fräselemente
auf den Trommeln selbstverständlich noch
erschwert.
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Selbst
die Form der Fräselemente
oder Hacken muss auch in Betracht gezogen werden. Die gängigerweise
verwendeten Fräshacken
sind in 4 dargestellt. Die Hacke 30 umfasst
einen Sockel 32 zur Montage auf der Trommel und ein aktives Teil 34,
das mit einer Karbidscheibe 36 versehen ist. Eine solche
Fräshacke
eignet sich gut für
das Ausgraben in relativ klebrigen Böden, in dem Maße, indem
es eine schlanke Form aufweist, wobei die klebrigen Böden weniger
dazu neigen, an der Fräshacke festzukleben.
Im Gegensatz dazu, sind diese Hacken, aufgrund ihrer Form und ihrer
Montageart für das
Ausgraben in hartem Boden, aufgrund ihres relativ begrenzten mechanischen
Widerstands, wenig geeignet.
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Daher
werden Fräshacken,
wie die in 3 gezeigte Hacke, verwendet.
Diese Hacken umfassen einen Sockel 42 mit im Wesentlichen
zylindrischem Aufbau und ein aktives Teil 44, das deutlich
konisch ist. Das Ende des aktiven Teils 44 endet auch mit
einer Karbidscheibe 46.
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Aufgrund
ihrer gedrungeneren Form weisen die in 3 dargestellten
Hacken eine höhere
mechanische Belastbarkeit auf und ermöglichen es somit in härteren Böden zu arbeiten.
Außerdem
ist aufgrund der Tatsache, dass deren Sockel 42 zur Montage
auf der Trommel zylindrisch ist, die Wirkung der Fräshacken
von einer Rotationsbewegung um ihre Längsachse Y, Y' begleitet, wodurch
ein Selbstschärfungseffekt
erzielt wird. Im Gegenzug neigen sie aufgrund ihrer relativ gedrungenen
Form dazu, die klebrigen Böden
zu blockieren und sind somit für
diese Art von Böden
wenig geeignet. Das „Blockieren" des klebrigen Bodens
resultiert insbesondere aus der Tatsache, dass die Fräshacken,
wie die in 3 dargestellten Hacken, auf
Trommeln montiert sind, die aus einem Ring aus Vollmaterial bestehen,
der die hydraulischen Motoren umgibt und daher das Ansammeln von
klebrigem Material um die ringförmigen Trommeln
zwischen den Fräshacken
begünstigt,
wodurch die Effizienz von letzteren wesentlich verringert wird.
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Angesichts
der vorigen Erläuterungen
versteht sich, dass ein dringender Bedarf besteht, über ein
Fräswerkzeug
zu verfügen,
das die Verwendung von in der 3 dargestellten
Fräshacken
ermöglicht,
um die Arbeit des Werkzeugs in sehr harten Böden zu ermöglichen, jedoch unter Vermeidung
der Ansammlung von klebrigen Materialien an den Hacken und den mit
dem hydraulischen Motor verbundenen Trommeln, im Falle, dass das
Werkzeug in einem solchen, klebrigen Boden arbeitet.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Fräswerkzeug
der oben genannten Art bereitzustellen, das gleichzeitig für die Arbeit
in einem harten Boden und die Arbeit in einem klebrigen Boden geeignet
ist.
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Um
dieses Ziel erfindungsgemäß zu erreichen,
umfasst ein Fräswerkzeug
zum Schneiden von harten Böden
und klebrigen Böden:
- – einen
Körper,
- – wenigstens
einen Motor, der mit dem unteren Ende des Körpers verbunden ist, der eine
horizontale Abtriebswelle und ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse
mit dem Durchmesser D3 aufweist,
- – eine
Vielzahl von Fräselementen,
die auf einer zylindrischen Fläche
angeordnet sind, die als Achse die Antriebswelle des Motors hat;
und
- – Mittel
zum mechanischen Verbinden zur Übertragung
der Rotationsbewegung der Motorwelle auf die Fräselemente, wobei das Werkzeug
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zum mechanischen Verbinden
beinhalten:
- – eine
Felge, die einen äußeren Rand,
der auf einem Zylinder mit dem Durchmesser D1 angeordnet ist, auf
dem die Fräselemente
befestigt sind, einen inneren Rand, der auf einem Zylinder mit dem
Durchmesser D2, der deutlich größer ist
als der Durchmesser D3 des Motors, angeordnet ist und eine Dicke
e, in Richtung der Motorwelle aufweist, die wesentlich kleiner ist
als die Länge
L des Motors,
- – ein
Verbindungselement, das auf dem Ende der Motorwelle befestigt ist,
- – wenigstens
zwei Trägerelemente
zum mechanischen Verbinden der Felge mit dem Verbindungselement,
derart, dass die Felge den Motor umgibt und dass sie bezüglich des
Verbindungselements in Richtung der Welle verschoben ist, wodurch
ein ringförmiger
Raum zwischen der Felge und dem Motor gebildet ist und Vertiefungen
zwischen der Felge, dem Verbindungselement und den Trägerelementen
ausgespart sind, um dem von den Fräselementen abgeschnittenen,
klebrigen Material einen Durchgang zu lassen.
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Es
versteht sich, dass durch die Anordnungen der Erfindung die Anhäufung von
klebrigem Boden im Falle der Arbeit in einem Boden solcher Natur verhindert
oder begrenzt wird, aufgrund der Tatsache, dass die Fräselemente
auf Felgen montiert sind, die in Richtung der Antriebsachse des
Motors eine begrenzte Länge
bezüglich
der Länge
der die Trommeln bildenden Ringe bei den bekannten Fräswerkzeugen
aufweisen, und andererseits aufgrund der Tatsache, dass diese Felgen
durch Träger-
oder Verbindungselemente mechanisch verbunden sind, die zwischen
den Felgen und sich selbst Freiraume lassen, die die Ansammlung
von klebrigem Material, wie dies bei vollen Trommeln geschah, vermeiden.
Außerdem
versteht sich, dass es möglich
ist, in dem ringförmigen
Raum, der zwischen dem inneren Rand der Felge und dem äußeren Gehäuse des
Motors freigelassen ist, Abschabsysteme zu platzieren, die die Ansammlung
von klebrigem Material noch weiter verringern werden. Außerdem ist
es möglich
Fräshacken
zylindrischer Art, wir in 3 dargestellt,
anzuordnen, da diese auf den Felgen befestigten Hacken mit reduzierter
Länge,
nicht die Ansammlung von klebrigem Material begünstigen.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich bevorzugt beim
Lesen der folgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsformen
der Erfindung, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben sind.
Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen,
in denen:
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die
bereits beschriebenen 1A und 1B, in der
Vorderansicht und in einem vertikalen Schnitt von der Seite, eine
erste Ausführungsform
eines bekanntes Fräswerkzeugs;
zeigen
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die
bereits beschriebenen 2A und 2B sind
analoge Figuren zu den 1A und 1B, um eine
zweite Ausführungsform
eines bekannten Fräswerkzeugs
zu zeigen;
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die
bereits beschriebenen 3 und 4 zeigen
bekannte Arten von Fräshacken,
wobei die 3 eine Fräshacke zeigt, die erfindungsgemäß verwendet
werden kann;
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die 5A und 5B zeigen
perspektivisch und im Teilschnitt von der Seite eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Frästrommel;
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die 6A und 6B zeigen,
in der Vorderansicht und im Teilschnitt in der Seitenansicht die vollständige Realisierung
eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs;
und
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die 7A, 7B und 7C zeigen
verschiedene mögliche
Formen von Felgen für
die Befestigung der Fräshacken.
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Unter
Bezug zunächst
auf die 5A und 5B wird
eine erste Ausführungsform
des Fräswerkzeugs
beschrieben. In 5B ist ein hydraulischer Motor 50 dargestellt,
der auf einer mit dem Körper
des Fräswerkzeugs
zusammenhaltenden Platte 52 befestigt ist. Dieser hydraulische
Motor weist eine Achse X, X' auf
und sein äußeres Gehäuse weist
einen Durchmesser D3 auf. Der Ausgang des Motors 50 ist
durch eine um die Achse X, X' rotierende
Platte gebildet.
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Gemäß der Erfindung
ist die bei den bekannten Fräswerkzeugen
verwendete Trommel, die durch einen Ring gebildet ist und der Befestigung
der Fräselemente
dient, durch die nun beschriebene Struktur ersetzt.
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Die
Fräselemente,
vorzugsweise von der in 3 dargestellten Art, sind auf
einer Felge 56 befestigt, die, bei dieser Ausführungsform,
die Form einer bezüglich
der Achse X, X' des
Motors geneigten Ellipse hat. Diese Felge weist einen äußeren Rand 56a mit
dem Durchmesser D1 und einen inneren Rand 56b mit dem Durchmesser
D2 auf. Der Unterschied zwischen dem Durchmesser D1 und D2 ist so definiert,
dass die Felge den nötigen
mechanischen Widerstand aufweist. Außerdem hat die Felge 56 eine
Dicke e in Richtung der Achse X, X', die wesentlich kleiner ist als die
Länge L
des hydraulischen Motors 50. Diese Dicke e ist höchstens
gleich ¼ der
Länge des
Motors 50. Der äußere Rand 56a ist
vorzugsweise durch eine Folge von geneigten Seiten 58 gebildet,
die der Befestigung der Bohrelemente 40 dienen, um diesen
eine günstige
Ausrichtung zu geben. Die Vorrichtung zum In-Rotation-Versetzen
der Fräselemente 40 umfasst
auch eine Befestigungsnabe 60, die auf die Ausgangsplatte 54 des
hydraulischen Motors geschraubt ist. Die Nabe 60 ist mit
der Felge 56 durch Trägerelemente,
die sich wie L-förmige Arme 62,
in radiale Richtungen bezüglich
der Achse X, X' erstrecken,
verbunden. Im beschriebenen Beispiel sind vier Arme 62 vorgesehen,
diese Zahl kann jedoch auch eine andere sein. Es versteht sich auch, dass
die Arme 62 verschiedene Abmessungen haben, um sich an
die Tatsache, dass die Felge 56 die Form einer Ellipse
E'1 hat, die bezüglich der
Achse X, X' geneigt
ist, während
die Nabe 60 orthogonal zu dieser Achse ist, anzupassen.
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Es
ist wichtig hervorzuheben, dass die Durchmesser D3 und D2 so gewählt sind,
dass ein deutlicher ringförmiger
Freiraum 64 zwischen dem Gehäuse des Motors 50 und
der Felge 56 bleibt, wobei dieser ringförmige Raum eine Abmessung e' hat.
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Durch
die Gegenwart des ringförmigen
Freiraums 64 zwischen dem Motor 50 und dem inneren Rand 56b der
Felge 56, die eine Abmessung e' aufweist, ist es möglich eine Platte 66 mit
gekrümmter Form
anzubringen, um sich an die Form des Motors anzupassen. Diese Platte 56,
die ein Abschabelement bildet, ist mit der vertikalen Platte 52 verbunden.
Außerdem
ist es wichtig anzumerken, dass durch die Tatsache, dass die Nabe 60 mit
der Felge 56 nur durch Arme 62 mit reduzierter
Breite h verbunden ist, Öffnungen
von bedeutendem Ausmaß existieren,
wie die mit 68 bezeichneten Öffnungen, zwischen der Nabe,
der Felge und den Verbindungsarmen. Diese verschiedenen Vertiefungen 68 ermöglichen
den Abtrag des ausgegrabenen Materials, insbesondere wenn dieses
relativ klebrig ist. Es ist auch wichtig hervorzuheben, dass die
Fräselemente
oder Hacken 40 auf einer Felge 56 mit reduzierter
Dicke e befestigt sind, wobei diese Dicke selbstverständlich an
die mechanische Belastbarkeit, die diese Felge ertragen muss, angepasst
ist. Folglich ist diese Dicke e wesentlich kleiner als die Länge L des
hydraulischen Motors und somit wesentlich kleiner als die Länge, die
die Trommel hatte, die die Fräselemente bei
den bisherigen Lösungen
trug. Somit wird deutlich, dass selbst wenn das aus dem Boden gegrabene
Material klebrig ist, es nicht vom äußeren Rand 56a der
Felge zurückgehalten
wird und Richtung Motor abfließen
kann, wo es von dem Schaber 66 aufgenommen und in Richtung
der Absaugleitung 22 gelenkt wird.
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Es
versteht sich, dass man dennoch Fräselemente 40 verwenden
kann, die besonders gut für
die Arbeit in einem harten Boden geeignet sind. Daraus folgt, dass
das erfindungsgemäße Fräswerkzeug
somit gleichzeitig gut für
die Arbeit in einem klebrigen Boden geeignet ist, da die Ansammlung
des auf der Fräse
klebenden Materials vermieden wird, und für die Arbeit in einem harten
Boden, da es die Verwendung von Fräselementen 40 ermöglicht,
die für
einen solchen Boden geeignet sind. Außerdem ermöglicht es auch die Befestigung
der Fräselemente
auf der Felge entlang einer Ellipse, die es somit ermöglicht, durch
die Fräselemente
die gesamte Breite des herzustellenden Grabens abzudecken, wobei
jedoch noch ein Abschabelement zwischen dem Motor und der Felge
platziert werden kann.
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In
den 6A und 6B ist
der gesamte untere Teil des Fräswerkzeugs
dargestellt. Es umfasst vier Fräsen
der in den 5A und 5B dargestellten
Art. Auf jeder Seite der Platte 52 findet man zwei Fräsen F1,
F2 und F3, F4, wobei jede Fräse
mit einem auf der Platte 52 befestigten Abschabelement ausgestattet
ist.
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Die 7A bis 7C zeigen
drei andere mögliche
Formen von Felgen und somit drei andere mögliche Konfigurationen der
Fräselemente
oder -hacken. In diesen Figuren sind durch eine einfache Linie die
Verbindungsstellen zur Befestigung der Fräselemente auf der Felge schematisiert
dargestellt.
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Gemäß der Ausführungsform
der 7A ist die Felge durch zwei Teile 70 und 72 gebildet,
wobei jedes Felgenteil die Form einer Ellipse aufweist. Die Ellipsenebenen
sind parallel zueinander und bezüglich
der Achse X, X' des
Motors, der diese in Rotation versetzt, geneigt. Das Teil der Felge 70 ist
mit der Nabe 60 durch die Arme 62 verbunden, wobei
das Felgenteil 72 mit dem Felgenteil 70 durch
in der Figur nicht dargestellte Verlängerungen der Arme 62 parallel
zur Achse XX' verbunden
ist.
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Die
Ausführungsform
der 7B unterscheidet sich von derjenigen der 7A durch
die Tatsache, dass die Felgenteile 70' und 72', die Ellipsen sind, geneigt und
symmetrisch bezüglich
einer Ebene orthogonal zur Achse XX' des Motors sind. Wie bei der Ausführungsform
der 7A sind die beiden Felgenteile 70' und 72' untereinander
durch Verlängerungen
der Arme 62 verbunden.
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Bei
der Ausführungsform
der 7C besteht die Felge 74 aus einem einzigen
Teil, das die Form eines schraubenlinienförmigen Abschnitts mit einer Achse
XX' hat. Die Felge 74 ist
mechanisch mit der Nabe 60 durch die Arme 62 verbunden,
wobei die Abmessungen genau an die Schraubenlinie 74 angepasst
sind, mit der sie verbunden sind.