EP1631733B1 - Halteelement für ein rundschaftmeissel einer fräsvorrichtung - Google Patents

Halteelement für ein rundschaftmeissel einer fräsvorrichtung Download PDF

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EP1631733B1
EP1631733B1 EP04735723A EP04735723A EP1631733B1 EP 1631733 B1 EP1631733 B1 EP 1631733B1 EP 04735723 A EP04735723 A EP 04735723A EP 04735723 A EP04735723 A EP 04735723A EP 1631733 B1 EP1631733 B1 EP 1631733B1
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EP
European Patent Office
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bit
chisel
shank
round shank
round
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04735723A
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English (en)
French (fr)
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EP1631733A1 (de
Inventor
Gerd Elfgen
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Original Assignee
Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19—Means for fixing picks or holders
    • E21C35/197—Means for fixing picks or holders using sleeves, rings or the like, as main fixing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/18—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by milling, e.g. channelling by means of milling tools
    • B28D1/186—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits
    • B28D1/188—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits with exchangeable cutter bits or cutter segments

Definitions

  • the invention relates to a round shank bit of a milling device having a plurality of round shank chisels, each mounted rotatably about a chisel axis and along the chisel axis a chisel head, a chisel shank and at least one holding element, wherein the chisel shanks each along its chisel axis in a bore in the cutter mounted chisel holders are inserted such that the chisel heads rest with a respective radially projecting collar on the chisel holders, wherein the holding elements arranged on a lateral surface of the chisel shafts and the round shank chisel by means of the holding elements in the holes are halterbar, and wherein means of the milling device a surface a material in a direction parallel to the surface extending milling direction can be milled so that the bit heads in the cutting direction next to and behind the other engage in the material.
  • Such milling devices are used for the removal of materials into which a chisel head can penetrate at least at the beginning of the milling process.
  • the milling process can be described at this moment rather than cutting the material, only towards the end of the individual chip is separated by brittle fracture of the material.
  • Such materials include, for example, asphalt-based road surfaces or concrete surfaces removed during maintenance or repair work, but also natural rocks, soils and coal mined in mining.
  • viscoelastic Compared to purely brittle material such materials are referred to as "viscoelastic" because they show both elastic damping properties and absorption behavior. In contrast to the ideal elasticity, a viscoelastic material reacts with a time delay to a load and only reaches a new equilibrium state after a more or less long time. Most plastics also have viscoelastic properties.
  • the known milling devices usually have a rotatable roller, on the lateral surface of the round shank bits are mounted.
  • the bit axles are inclined in this case from the radial direction substantially in the direction of rotation.
  • the rotating roller is perpendicular to its axis of rotation substantially along a material surface method, wherein the rotational direction of the roll rotation of a rolling on the surface roller is opposite.
  • the chisel heads engage by the amount of the layer thickness below the material surface in the material to be removed.
  • the engagement begins at a time when the individual bit head is substantially perpendicular to the surface of the roller relative to the surface.
  • the rotation of the roller and this travel speed of the milling device add up to a feed of the chisel head initially substantially parallel to the surface in the milling direction.
  • the chisel heads of such milling devices are subject to high wear due to the dynamic load during the milling process and must be renewed regularly.
  • Round shank bits have a chisel shank, which can be inserted into a bore of a chisel holder.
  • the chisel head with a carbide tip protrudes out of the hole and abuts the chisel holder with a collar projecting radially out of the chisel axis.
  • On the cylindrical lateral surface of the chisel shaft such a round shank chisel on a holding element, with which the round shank bit in the bore is halterbar.
  • the DE 36 30 444 A1 discloses a round shank bit having an elastomeric member between the collar on the bit head and the corresponding abutment surface on the bit holder to reduce material stress at that location.
  • a retaining ring (a so-called “snap ring”) is proposed at the free end of the chisel shank, which supports the round shank chisel in the axial direction on a corresponding contact surface on the chisel holder.
  • the DE 37 01 905 C1 discloses another round shank chisel, which has a steel clamping sleeve as a holding element, which encloses the chisel shank.
  • the clamping sleeve is pressed radially together by a ring as an assembly aid.
  • the clamping sleeve is relaxed, applies to the inner surface of the bore and fixed the chisel shank against displacement in the direction of the chisel axis.
  • the WO 95/27840 A discloses a round shank bit whose shank has at its rear end a groove into which in turn a holding element is inserted.
  • the groove has a rectangular shape in cross section.
  • the known round shank chisel have in principle in the mounted state both in the radial and in the axial direction with respect to the chisel axis at least a slight game.
  • This game is at the round shank chisel after the DE 37 01 905 C1 reinforced with the additionally circumferential around the gap between the clamping sleeve and drill collar. Due to this game, the bit shank of the round shank chisel in operation in the bore of the chisel holder and is supported in the end only at two defined points - on the collar of the bit head and at the end of the chisel shaft - on the bit holder.
  • the invention has for its object to provide a holding element that minimizes the game between pick and chisel holder and indirectly the wear on the bit holder while allowing easy assembly and disassembly of the round shank chisel.
  • An inventive round shank chisel is preferably designed such that the chisel shank thickened conically to its end facing away from the chisel head.
  • a conical bearing surface for the retaining element is provided, which in the case of an axial displacement of the round shank chisel in the chisel holder a radial expansion, i. Normal force, and therefore causes an axial frictional force on the adjacent holding element.
  • this is an inventive retaining element made of an elastomer, the holding element is radially expanded.
  • the retaining element is reinforcedly supported on the corresponding surface of the bore, which in turn improves the holding action of the retaining element.
  • the cone angle ⁇ is preferably between 10 ° and 30 °.
  • a chisel holder for the round shank chisel according to the invention preferably has in the region of the holding element a purely cylindrical bore, which can be manufactured very simply accurately and inexpensively.
  • the need to provide any grooves or recesses in the holder bore eliminated due to the frictional adhesion principle between the outer surface of the preferably slightly biased holding member and the lateral surface of the holder bore.
  • no passport problems In a wear of the stop collar of the round shank chisel or the corresponding stop surface of the chisel holder arise due to the mere cylindrical shape of the holder bore no passport problems.
  • the round shank chisel 1 shown in FIG. 1 has a chisel head 3 and a chisel shank 4 along a chisel axis 2.
  • the chisel head 3 has a radially projecting collar 5 and a soldered concave carbide tip 6.
  • the round shank chisel 1 is thus extended over the usual length in this size by about 20% to 30%.
  • the drill collar 4 has a diameter 10 and the collar 5 has a diameter 11.
  • FIG. 1 shows a manually pre-assembled state.
  • the drill collar 4 is partially inserted in a through hole 12 of a merely indicated chisel holder 13 in the direction of the chisel axis 2.
  • the bore 12 of the bit holder 13 has a diameter 14 of about 20 to 80 mm and a length 15 of about 40 to 200 mm. In the assembled state of the drill collar 4 is thus with a slight radial clearance in the bore 12th
  • the assembly is carried out starting from the preassembled state by the round shank chisel 1 is driven by impacts with a copper hammer, not shown, on the hard metal tip 6 in the direction of the chisel axis 2 in the bore 12.
  • the collar 5 of the round shank chisel 1 rests against the chisel holder 13 on a contact surface 16 formed perpendicular to the chisel axis 2.
  • a plurality of bit holders 13 with round shank bits 1 is mounted on a rotatable milling drum of a milling device.
  • the milling device is designed for milling a surface of a concrete structure or of road surfaces in a milling direction running parallel to the surface.
  • the chisel axis 2 of the round shank chisel 1 is inclined with respect to a radial direction of the milling drum in the direction of rotation thereof.
  • the milling drum and its radial and rotational directions, the milling device and the concrete structure or the road surface and the milling direction are not shown.
  • the chisel heads engage in the direction of milling next to and behind each other in the concrete or asphalt and carry its surface in the typical for this process "comma chips" from.
  • a - shown in Figure 2 individually illustrated holding member 18 made of a glass fiber reinforced polyurethane rubber.
  • the holding element 18 is tubular in the direction of the chisel axis 2 and has a length 19 of approximately 5 to 50 mm.
  • the drill collar 4 is reduced in a polished contact surface 22 for the holding element 18 over a length 23 to a diameter 24. At its end facing away from the bit head 3 25, the contact surface 22 is conically thickened.
  • the drill collar 4 has at its free end 8 a radially projecting collar 26 (with the diameter 10 of the drill collar 4).
  • the holding element 18 has a parting line 27 extending in the direction of the chisel axis 2. After widening of this parting line 27 in the circumferential direction 28 of the retaining element 18 of the chisel shank 4 of the round shank chisel 1 in the groove 29 in the retaining element 18 can be clipped. In mounted on the drill collar 4 state, the holding member 18 relative to the bore 12 so that a slight radial excess.
  • the holding element 18 For mounting the provided with the holding element 18 round shank chisel 1 this is driven by hand or with the copper hammer to the system of the Federal 5 on the contact surface 16 in the bore 12 of the chisel holder 13. Due to the slight excess, the holding element 18 is radially compressed during assembly and thus clamped between the contact surface 22 on the chisel shank 4 and the bore 12.
  • the radial tolerances of the contact surface 22, the bore 12 and the retaining element 18 are dimensioned such that the rotation of the round shank chisel 1 around the chisel axis 2 during the milling process is not hindered.
  • a sudden relaxation of the round shank chisel 1 from a load in the direction of the chisel axis 2 causes - as described above - an acceleration of the round shank chisel 1 in the direction of the chisel axis 2 out of the bore 12 due to the elastic properties of the chisel holder 13 and the round shank chisel 1. Due to the displacement of the chisel shank 4 in the holding element 18, the conically thickened end 25 of the abutment surface 22 initially engages the holding element 18 and reinforces its clamping against the bore 12.
  • the collar 26 engages the retaining element 18 at the end 8 of the chisel shank 4.
  • the holding element 18 is compressed in the direction of the chisel axis 2 and at the same time radially expanded.
  • the tension in the bore 12 of the bit holder 13 is reinforced again and prevents the axial displacement of the round shank chisel 1 in the bit holder 13.
  • the round shank bit 30 according to the invention shown in FIG. 3 differs from the round shank bit 1 according to FIG. 1 only by the missing collar at the free end 31 of the drill shank 32.
  • the length 33 of the drill shank 32 is approximately 1.5 times the length of the bit head (without tip ).
  • the round shank bit 30 is advantageously used in operating cases, when the radial loads are expected to be rather low during operation.
  • the round shank bit 34 according to the invention shown in FIG. 4 has two holding elements 35, 36.
  • the length 37 and the diameter 38 of the chisel shank 39 correspond to the round shank bit 30 according to FIG. 3.
  • a contact surface 41 with a diameter 42 and a length 43 is formed on the surface 40 of the chisel shank 39.
  • the drill collar 39 has a collar 45.
  • the first holding element 35 is a metallic clamping sleeve 46 with retaining ring 47, as is known from the prior art.
  • the clamping sleeve 46 has an unrestrained diameter, which is greater than the diameter of the bore in the bit holder.
  • a commercial O-ring is inserted in the contact surface 41 of the round shank chisel 34 adjacent to the collar 45.
  • the holding element 36 runs on the conically thickened end 48 of the contact surface 41 and is clamped between this and the bore 12.
  • the conical surface causes the implementation of an axially forward movement of the round shank chisel 34 in a radial elastic expansion of the holding member 36, whereby the axial displacement is effectively prevented.
  • the round shank bit 34 has a significantly reduced tendency to tilt in the bore 12 of the bit holder 13, not shown here, and a significantly lower wear in the contact surfaces.
  • Fig. 5 shows a detail of a further round shank chisel 51, which is mounted in the bore 12 of the chisel holder 13.
  • the sleeve-shaped holding member 55 made of a rubber-elastic material has on its outer circumferential surface a circumferentially extending toothing 52, which is shown enlarged for the sake of clarity.
  • the toothing 52 engages in a corresponding toothing in the inner circumferential surface 53 of the chisel holder 13 a.
  • the holding member 55 may be annular closed or - for ease of installation half - be provided with a slot extending in the axial direction. Furthermore, it is possible that the end of the holding element 55 facing away from the chisel head likewise has a conical shape in the area of the inner circumferential surface and, to this extent, can be adapted to the conical surface 42 of the round shank chisel 51.
  • the round shank chisel 50 shown in FIG. 6 has a collar 51 whose diameter is increased to approximately 50 mm in order to enable simple hand assembly.
  • the chisel shaft 52 has a groove 53 in the direction of the chisel axis 2 only a small length for receiving a dashed line indicated O-ring, which is slotted obliquely, as a holding element 54.
  • the diameter of the O-ring in the state in which this on the drill collar 52 is about 4% larger than the inner diameter of the bore of the bit holder, not shown, into which the round shank bit 50 can be inserted.
  • the chisel shaft 52 has in the region of the groove 53 a conical rear portion 55, the cone angle ⁇ is approximately 20 ° and therefore causes a spreading of the support member 54 and thus a secure fixation of the round shank chisel 50 in the chisel holder.

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Description

    Einleitung
  • Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel einer Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Rundschaftmeißeln aufweist, die jeweils um eine Meißelachse rotierbar gelagert sind und entlang der Meißelachse einen Meißelkopf, einen Meißelschaft und mindestens ein Halteelement aufweisen, wobei die Meißelschäfte jeweils entlang ihrer Meißelachse in eine Bohrung in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern derart einschiebbar sind, dass die Meißelköpfe mit einem jeweils radial vorstehenden Bund an den Meißelhaltern anliegen, wobei die Halteelemente auf einer Mantelfläche der Meißelschäfte angeordnet und die Rundschaftmeißel mittels der Halteelemente in den Bohrungen halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen.
  • Solche Fräsvorrichtungen werden zum Abtragen von Materialien eingesetzt, in die ein Meißelkopf mindestens zu Beginn des Fräsvorgangs eindringen kann. Der Fräsvorgang ist in diesem Moment eher als Schneiden des Materials zu beschreiben, erst gegen Ende wird der einzelne Span durch Sprödbruch von dem Material getrennt. Solche Materialien sind zum Beispiel Straßenbeläge auf Asphaltbasis oder Betonflächen, die im Rahmen von Wartungs- oder Reparaturarbeiten abgetragen werden, aber auch natürliche Gesteine, Erden und Kohle, die im Bergbau gewonnen werden.
  • Im Vergleich zu rein sprödem Material werden derartige Materialien als "viskoelastisch" bezeichnet, da sie sowohl elastische Dämpfungseigenschaften als auch Absorptionsverhalten zeigen. Im Unterschied zur idealen Elastizität reagiert ein viskoelastisches Material zeitlich verzögert auf eine Belastung und erreicht erst nach einer mehr oder weniger langen Zeit einen neuen Gleichgewichtszustand. Auch die meisten Kunststoffe weisen viskoelastische Eigenschaften auf.
  • Die bekannten Fräsvorrichtungen weisen zumeist eine rotierbare Walze auf, auf deren Mantelfläche die Rundschaftmeißel angebracht sind. Die Meißelachsen sind hierbei aus der radialen Richtung im wesentlichen in Rotationsrichtung geneigt. Im Fräsbetrieb wird die rotierende Walze senkrecht zu ihrer Rotationsachse im wesentlichen entlang einer Materialoberfläche verfahren, wobei die Rotationsrichtung der Rollrotation einer auf der Oberfläche abrollenden Walze entgegengesetzt ist.
  • Die Meißelköpfe greifen um den Betrag der Schichtdicke unterhalb der Materialoberfläche in das abzutragende Material ein. Der Eingriff beginnt zu einem Zeitpunkt, in dem sich der einzelne Meißelkopf bezogen auf die Oberfläche im wesentlichen lotrecht unter der Rotationsachse der Walze befindet. Die Rotation der Walze und dies Verfahrgeschwindigkeit der Fräsvorrichtung addieren sich zu einem Vorschub des Meißelkopfes zunächst im wesentlichen parallel zur Oberfläche in Fräsrichtung.
  • Im weiteren Verlauf des Fräsvorgangs vergrößert sich an dem betrachteten Meißelkopf der Winkel zwischen einer Radialrichtung durch den Meißelkopf und dem Lot durch die Rotationsachse auf die Materialoberfläche, so dass der Meißelkopf auf einer zunehmend steiler zur Oberfläche ansteigenden Bahn und schließlich aus dem Material heraus geführt wird. Durch diesen typischen Bewegungsablauf bildet sich eine charakteristische Spanform, der sogenannte "Komma-Span" aus.
  • Die Meißelköpfe derartiger Fräsvorrichtungen unterliegen aufgrund der dynamischen Belastung beim Fräsvorgang einem hohen Verschleiß und müssen regelmäßig erneuert werden. Rundschaftmeißel weisen einen Meißelschaft auf, der in eine Bohrung eines Meißelhalters einschiebbar ist. Der Meißelkopf mit einer Hartmetallspitze ragt aus der Bohrung heraus und liegt mit einem radial aus der Meißelachse vorstehenden Bund an dem Meißelhalter an. Auf der zylindrischen Mantelfläche des Meißelschafts weist ein solcher Rundschaftmeißel ein Halteelement auf, mit dem der Rundschaftmeißel in der Bohrung halterbar ist.
  • Die DE 36 30 444 A1 offenbart einen Rundschaftmeißel, der zwischen dem Bund am Meißelkopf und der korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter ein Elastomerelement aufweist um die Materialbelastung an dieser Stelle zu verringern. Als Halteelement wird in dieser Schrift einerseits ein Sicherungsring (ein sogenannter "Sprengring") am freien Ende des Meißelschafts vorgeschlagen, der den Rundschaftmeißel in axialer Richtung an einer korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter abstützt. Alternativ wird vorgeschlagen, auf der äußeren Mantelfläche des Meißelschafts eine Nut vorzusehen, in die tangential ein in den Meißelhalter eingesetzter Stift eingreift.
  • Die DE 37 01 905 C1 offenbart einen weiteren Rundschaftmeißel, der als Halteelement eine stählerne Spannhülse aufweist, die den Meißelschaft umschließt. Die Spannhülse wird von einem Ring als Montagehilfe radial zusammen gepresst. Bei der Montage des Meißelschafts in der Bohrung wird der Ring in Richtung der Meißelachse an den Bund verschoben, die Spannhülse wird entspannt, legt sich an die innere Mantelfläche der Bohrung an und fixiert den Meißelschaft gegen eine Verschiebung in Richtung der Meißelachse.
  • Die WO 95/27840 A offenbart einen Rundschaftmeißel dessen Schaft an seinem rückwärtigen Ende eine Nut aufweist, in die wiederum ein Halteelement eingesetzt ist. Die Nut besitzt im Querschnitt eine Rechteckform.
  • Die bekannten Rundschaftmeißel weisen prinzipbedingt im montierten Zustand sowohl in radialer als auch in axialer Richtung bezogen auf die Meißelachse mindestens ein leichtes Spiel auf. Dieses Spiel wird bei dem Rundschaftmeißel nach der DE 37 01 905 C1 mit der zusätzlich am Umfang umlaufenden Fuge zwischen Spannhülse und Meißelschaft noch verstärkt. Bedingt durch dieses Spiel verkantet der Meißelschaft des Rundschaftmeißels im Betrieb in der Bohrung des Meißelhalters und stützt sich im Endeffekt nur an zwei definierten Punkten - an dem Bund des Meißelkopfes und am Ende des Meißelschafts - an dem Meißelhalter ab.
  • Die extreme Punktbelastung führt zu Fließvorgängen an beiden Stellen, und schließlich zu einem keulenförmigen Verschleiß der Bohrung. Mit fortschreitendem Verschleiß und somit vergrößertem Spiel wird das Verkanten des Meißelschafts und hiermit die Asymmetrie der Belastung noch vergrößert, so dass sich der Verschleißprozess zusätzlich selbst verstärkt. Durch den Verschleiß der Bohrung vergrößert sich auch das Spiel zwischen dem Bund am Meißelkopf und der korrespondierenden Anlagefläche am Meißelhalter, so dass auch hier ein progressiver Verschleißprozess zu beobachten ist.
  • Die extreme statische und dynamische Belastung der Rundschaftmeißel und der Meißelhalter wird im Betrieb der bekannten Fräsvorrichtungen noch verstärkt durch das Bestreben des Bedienpersonals, einerseits die Vorschubgeschwindigkeit und andererseits die in einem Fräsvorgang abzutragende Schichtdicke zu maximieren und so die Maschinen- und Bedienerzeiten zu minimieren.
  • Diesem im Akkord- und Kostendruck begründeten Bestreben tragen die Hersteller mit ständig neuen Rekorden bezüglich der Leistungsdaten der angebotenen Fräsvorrichtungen Rechnung. Da nun auch diese neu entwickelten Fräsvorrichtungen im Betrieb wieder bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit - und darüber hinaus - gefahren werden, wird die Materialbelastung zwischen Rundschaftmeißel und Meißelhalter allgemein als extrem kritisch angesehen. Aus diesem Grund kommen hier - insbesondere am Meißelschaft und in der Bohrung des Meißelhalters - tendenziell hochwertige, harte Stahlwerkstoffe zum Einsatz.
    • Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement vorzuschlagen, das das Spiel zwischen Rundschaftmeißel und Meißelhalter und mittelbar den Verschleiß am Meißelhalter minimiert und dabei eine leichte Montage und Demontage des Rundschaftmeißels ermöglicht.
    • Lösung
  • Ein erfindungsgemäßer Rundschaftmeißel ist bevorzugt-derart gestaltet, dass sich der Meißelschaft zu seinem dem Meißelkopf abgewandten Ende konisch verdickt. So wird an dem freien Ende des Meißelschafts eine konische Anlagefläche für das Haltelement geschaffen, die im Falle einer axialen Verschiebung des Rundschaftmeißels in dem Meißelhalter eine radiale Aufweitung, d.h. Normalkraft, und daher eine axiale Reibkraft auf das benachbarte Halteelement bewirkt. Insbesondere wenn dieses ein erfindungsgemäßes Halteelement aus einem Elastomer ist, wird das Halteelement radial aufgeweitet. Das Halteelement stützt sich dadurch verstärkt an der korrespondierenden Oberfläche der Bohrung ab, wodurch wiederum die Haltewirkung des Halteelements verbessert wird. Der Konuswinkel α beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 30°.
  • Ein Meißelhalter für den erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel weist vorzugsweise im Bereich des Haltelements eine rein zylindrische Bohrung auf, die sich sehr einfach passgenau und günstig fertigen lässt. Die Notwendigkeit, irgendwelche Nuten oder Einstiche in der Halterbohrung vorzusehen, entfällt aufgrund des Reibschluss-Haftprinzips zwischen der äußeren Mantelfläche des vorzugsweise leicht vorgespannten Halteelements und der Mantelfläche der Halterbohrung. Bei einem Verschleiß des Anschlagbundes des Rundschaftmeißels bzw. der damit korrespondierenden Anschlagfläche des Meißelhalters ergeben sich aufgrund der bloßen Zylinderform der Halterbohrung keine Passprobleme.
    • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen ersten erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel,
    Fig. 2
    das Halteelement des ersten Rundschaftmeißels,
    Fig. 3
    einen zweiten erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel,
    Fig. 4
    einen dritten erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel,
    Fig. 5
    einen vierten erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel
    Fig. 6
    einen fünften erfindungsgemäßen Rundschaftmeißel.
  • Der in Figur 1 dargestellte Rundschaftmeißel 1 weist entlang einer Meißelachse 2 einen Meißelkopf 3 und einen Meißelschaft 4 auf. Der Meißelkopf 3 weist einen radial vorstehenden Bund 5 und eine eingelötete konkave Hartmetallspitze 6 auf. Der Rundschaftmeißel 1 ist damit gegenüber der in dieser Baugröße üblichen Länge um ca. 20 % bis 30 % verlängert. Der Meißelschaft 4 weist einen Durchmesser 10 und der Bund 5 einen Durchmesser 11 auf.
  • Figur 1 zeigt einen manuell vormontierten Zustand. Der Meißelschaft 4 ist in eine durchgehende Bohrung 12 eines lediglich angedeuteten Meißelhalters 13 in Richtung der Meißelachse 2 teilweise eingeschoben. Die Bohrung 12 des Meißelhalters 13 weist einen Durchmesser 14 von ca. 20 bis 80 mm und eine Länge 15 von ca. 40 bis 200 mm auf. Im montierten Zustand liegt der Meißelschaft 4 also mit einem leichten radialen Spiel in der Bohrung 12.
  • Die Montage wird ausgehend von dem vormontierten Zustand ausgeführt, indem der Rundschaftmeißel 1 durch Schläge mit einem nicht dargestellten Kupferhammer auf die Hartmetallspitze 6 in Richtung der Meißelachse 2 in die Bohrung 12 getrieben wird. Im (nicht dargestellten) fertig montierten Zustand liegt der Bund 5 des Rundschaftmeißels 1 an einer senkrecht zur Meißelachse 2 ausgebildeten Anlagefläche 16 an dem Meißelhalter 13 an.
  • Eine Vielzahl von Meißelhaltern 13 mit Rundschaftmeißeln 1 ist auf einer rotierbaren Fräswalze einer Fräsvorrichtung angebracht. Die Fräsvorrichtung ist zum Fräsen einer Oberfläche eines Betonbauwerks oder von Straßenbelägen in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung eingerichtet. Die Meißelachse 2 des Rundschaftmeißels 1 ist gegenüber einer Radialrichtung der Fräswalze in deren Rotationsrichtung geneigt. Die Fräswalze und deren Radial- und Rotationsrichtungen, die Fräsvorrichtung und das Betonbauwerk bzw. der Straßenbelag sowie die Fräsrichtung sind nicht dargestellt. Beim Fräsen greifen die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in den Beton bzw. Asphalt ein und tragen dessen Oberfläche in den für dieses Verfahren typischen "Komma-Spänen" ab.
  • Auf der Mantelfläche 17 des Meißelschafts 4 ist ein - in Figur 2 einzeln dargestelltes Halteelement 18 aus einem glasfaserverstärkten Polyurethan-Kautschuk angeordnet. Das Halteelement 18 ist in Richtung der Meißelachse 2 rohrförmig ausgebildet und weist eine Länge 19 von ca. 5 bis 50 mm auf.
  • Der Meißelschaft 4 ist in einer polierten Anlagefläche 22 für das Halteelement 18 über eine Länge 23 auf einen Durchmesser 24 reduziert. An ihrem dem Meißelkopf 3 abgewandten Ende 25 ist die Anlagefläche 22 konisch verdickt. Der Meißelschaft 4 weist an seinem freien Ende 8 einen radial vorstehenden Bund 26 (mit dem Durchmesser 10 des Meißelschafts 4) auf.
  • Das Halteelement 18 weist eine in Richtung der Meißelachse 2 verlaufende Trennfuge 27 auf. Nach Aufweiten dieser Trennfuge 27 in Umfangsrichtung 28 des Halteelements 18 ist der Meißelschaft 4 des Rundschaftmeißels 1 in die Nut 29 in dem Halteelement 18 clipsbar. Im auf den Meißelschaft 4 montierten Zustand weist das Halteelement 18 gegenüber der Bohrung 12 damit ein leichtes radiales Übermaß auf.
  • Zur Montage des mit dem Halteelement 18 versehenen Rundschaftmeißels 1 wird dieser von Hand oder mit dem Kupferhammer bis zur Anlage des Bundes 5 an der Anlagefläche 16 in die Bohrung 12 des Meißelhalters 13 eingetrieben. Durch das leichte Übermaß wird das Halteelement 18 bei der Montage radial gestaucht und so zwischen der Anlagefläche 22 an dem Meißelschaft 4 und der Bohrung 12 verspannt. Die radialen Toleranzen der Anlagefläche 22, der Bohrung 12 und des Halteelements 18 sind so bemessen, dass die Rotation des Rundschaftmeißels 1 um die Meißelachse 2 beim Fräsvorgang nicht behindert ist.
  • Durch das großflächig an dem Meißelschaft 4 und in der Bohrung 12 anliegende Halteelement 18 werden radial auf den Rundschaftmeißel 1 wirkende Kräfte und Momente großflächig auf den Meißelhalter 13 übertragen. Lokale Kraft- und Spannungsspitzen zwischen Rundschaftmeißel 1 und Meißelhalter 13 werden wirksam vermieden. Darüber hinaus verhindert das Halteelement 18 durch seine elastischen Eigenschaften auch ein dauerhaftes Verkanten und dämpft radiale Schläge des Meißelschafts 4 in der Bohrung 12 bei wechselnden radialen Lasten.
  • Die Verlängerung des Meißelschafts 4 gegenüber den sonst üblichen Maßen bewirkt bei Verkantung des Rundschaftmeißels 1 unter einem radialen Moment gleichfalls eine Verringerung der radialen Stützlasten an der Bohrung 12. Eine Länge 9 des Meißelschafts 4 bis zu etwa zwei Drittel der Länge 7 des Rundschaftmeißels 1 stellt in der Praxis einen noch tragbaren Kompromiss bezüglich Minimierung der Baugröße einerseits und Minimierung der Stützlasten andererseits dar.
  • Eine schlagartige Entspannung des Rundschaftmeißels 1 von einer Last in Richtung der Meißelachse 2 bewirkt - wie oben beschrieben - durch die elastischen Eigenschaften des Meißelhalters 13 und des Rundschaftmeißels 1 eine Beschleunigung des Rundschaftmeißels 1 in Richtung der Meißelachse 2 aus der Bohrung 12 heraus. Durch die Verschiebung des Meißelschafts 4 in dem Halteelement 18 greift zunächst das konisch verdickte Ende 25 der Anlagefläche 22 an dem Halteelement 18 an und verstärkt dessen Verspannung gegen die Bohrung 12.
  • Schreitet die Verschiebung des Rundschaftmeißels 1 weiter fort, so greift der Bund 26 am Ende 8 des Meißelschafts 4 an dem Halteelement 18 an. Hierdurch wird das Halteelement 18 in Richtung der Meißelachse 2 gestaucht und zugleich radial aufgeweitet. So wird erneut die Verspannung in der Bohrung 12 des Meißelhalters 13 verstärkt und die axiale Verschiebung des Rundschaftmeißels 1 in dem Meißelhalter 13 verhindert.
  • Insgesamt ist so an dem Rundschaftmeißel 1 mit dem Halteelement 18 gegenüber den bekannten Konfigurationen die Belastung und der Verschleiß zwischen Rundschaftmeißel 1 und Meißelhalter 13 signifikant reduziert.
  • Der in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Rundschaftmeißel 30 unterscheidet sich von dem Rundschaftmeißel 1 gemäß Figur 1 lediglich durch den fehlenden Bund am freien Ende 31 des Meißelschafts 32. Die Länge 33 des Meißelschafts 32 beträgt ca. das 1,5fache der Länge des Meißelkopfes (ohne Spitze). Der Rundschaftmeißel 30 ist vorteilhaft einsetzbar in Betriebsfällen, wenn die radialen Lasten im Betrieb voraussichtlich eher gering sind.
  • Der in Figur 4 dargestellte erfindungsgemäße Rundschaftmeißel 34 weist zwei Halteelemente 35, 36 auf. Die Länge 37 und der Durchmesser 38 des Meißelschafts 39 entsprechen dem Rundschaftmeißel 30 gemäß Figur 3. Auf der Mantelfläche 40 des Meißelschafts 39 ist eine Anlagefläche 41 mit einem Durchmesser 42 und einer Länge 43 ausgebildet. An seinem freien Ende 44 weist der Meißelschaft 39 wie der Rundschaftmeißel 1 gemäß Figur 1 einen Bund 45 auf.
  • Das erste Halteelement 35 ist eine metallische Spannhülse 46 mit Haltering 47, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Spannhülse 46 weist ungespannt einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Bohrung in dem Meißelhalter ist.
  • Als zweites Halteelement 36 ist in der Anlagefläche 41 des Rundschaftmeißels 34 angrenzend an den Bund 45 ein handelsüblicher O-Ring eingelegt. Bei einer axialen Verschiebung des Rundschaftmeißels 34 läuft das Halteelement 36 auf das konisch verdickte Ende 48 der Anlagefläche 41 auf und wird zwischen dieser und der Bohrung 12 verspannt. Die konische Fläche bewirkt die Umsetzung einer axial nach vorne gerichteten Bewegung des Rundschaftmeißels 34 in eine radiale elastische Aufweitung des Halteelements 36, wodurch die Axialverschiebung wirkungsvoll verhindert wird. Wie mit dem erfindungsgemäßen Halteelement 18 gemäß Figur 1 weist auch der Rundschaftmeißel 34 eine deutlich verringerte Neigung zum Verkanten in der Bohrung 12 des hier nicht dargestellten Meißelhalters 13 und einen signifikant geringeren Verschleiß in den Kontaktflächen auf.
  • Fig. 5 zeigt ausschnittsweise einen weiteren Rundschaftmeißel 51, der in der Bohrung 12 des Meißelhalters 13 gelagert ist. Das hülsenförmige Halteelement 55 aus einem gummielastischen Material besitzt an seiner äußeren Mantelfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Verzahnung 52, die der Anschaulichkeit halber vergrößert dargestellt ist. Die Verzahnung 52 greift in eine entsprechende Verzahnung in der inneren Mantelfläche 53 des Meißelhalters 13 ein. Bei einer axialen nach rechts gerichteten Bewegung des Rundschaftmeißels 51, weitet dessen konische Fläche 49 das Halteelement 55 radial nach außen auf, wodurch eine besonders intensive Verkrallung im Meißelhalter 13 erreicht wird. Das Halteelement 55 kann ringförmig geschlossen oder - der einfacheren Montage halber - mit einem in axiale Richtung verlaufenden Schlitz versehen sein. Des Weiteren ist es möglich, dass dem Meißelkopf abgewandte Ende des Halteelements 55 im Bereich der inneren Mantelfläche ebenfalls konisch zu gestalten und insofern an die konische Fläche 42 des Rundschaftmeißels 51 anzupassen.
  • Der in Figur 6 gezeigte Rundschaftmeißel 50 besitzt einen Bund 51, dessen Durchmesser auf ca. 50 mm vergrößert ist, um eine einfache Handmontage zu ermöglichen. Der Meißelschaft 52 besitzt eine in Richtung der Meißelachse 2 lediglich eine geringe Länge aufweisende Nut 53 zur Aufnahme eines gestrichelt angedeuteten O-Rings, der schräg geschlitzt ist, als Halteelement 54. Der Durchmesser des O-Rings im Zustand, in dem dieser auf dem Meißelschaft 52 montiert ist, ist um ca. 4% größer als der Innendurchmesser der nicht gezeigten Bohrung des Meißelhalters, in den der Rundschaftmeißel 50 einschiebbar ist. Der Meißelschaft 52 weist im Bereich der Nut 53 einen konischen hinteren Bereich 55 auf, dessen Konuswinkel α ca. 20° beträgt und daher eine Aufspreizung des Halteelements 54 und somit eine sichere Fixierung des Rundschaftmeißels 50 im Meißelhalter bewirkt.
  • In den Figuren sind
    • 1
    Rundschaftmeißel
    2
    Meißelachse
    3
    Meißelkopf
    4
    Meißelschaft
    5
    Bund
    6
    Hartmetallspitze
    7
    Länge
    8
    Ende
    9
    Länge
    10
    Durchmesser
    11
    Durchmesser
    12
    Bohrung
    13
    Meißelhalter
    14
    Durchmesser
    15
    Länge
    16
    Anlagefläche
    17
    Mantelfläche
    18
    Halteelement
    19
    Länge
    20
    Durchmesser
    21
    Dicke
    22
    Anlagefläche
    23
    Länge
    24
    Durchmesser
    25
    Ende
    26
    Bund
    27
    Trennfuge
    28
    Umfangsrichtung
    29
    Nut
    30
    Rundschaftmeißel
    31
    Ende
    32
    Meißelschaft
    33
    Länge
    34
    Rundschaftmeißel
    35
    Halteelement
    36
    Halteelement
    37
    Länge
    38
    Durchmesser
    39
    Meißelschaft
    40
    Mantelfläche
    41
    Anlagefläche
    42
    Durchmesser
    43
    Länge
    44
    Ende
    45
    Bund
    46
    Spannhülse
    47
    Haltering
    48
    Ende
    49
    Konische Fläche
    50
    Rundschaftmeißel
    51
    Bund
    52
    Meißelschaft
    53
    Nut
    54
    Halteelement
    55
    hinterer Breich

Claims (6)

  1. Rundschaftmeißel (1, 30, 34, 50) für eine Fräsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Rundschaftmeißeln (1, 30, 34, 50) aufweist, die jeweils um eine Meißelachse (2) rotierbar gelagert sind und entlang der Meißelachse (2) einen Meißelkopf (3), einen Meißelschaft (4, 32, 39, 52) und mindestens ein aus einem Elastomer bestehendes Halteelement (18, 35, 36, 54) aufweisen, wobei die Meißelschäfte (4, 32, 39, 52) jeweils entlang ihrer Meißelachse (2) in eine Bohrung (12) in an der Fräsvorrichtung angebrachten Meißelhaltern (13) derart ein schiebbar sind, dass die Meißelköpfe (3) mit einem jeweils radial vorstehenden Bund (5) an den Meißelhaltern (13) anliegen, wobei die Halteelemente (18, 35, 36, 54) auf einer Mantelfläche (17, 40) der Meißelschäfte (4, 32, 39, 52) angeordnet und die Rundschaftmeißel (1, 30, 34, 50) mittels der Halteelemente (18, 35, 36, 54) in den Bohrungen (12) halterbar sind, und wobei mittels der Fräsvorrichtung eine Oberfläche eines Materials in einer parallel zu der Oberfläche verlaufenden Fräsrichtung derart fräsbar ist, dass die Meißelköpfe in Fräsrichtung neben- und hintereinander in das Material eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Anlagefläche (22, 41), in der das Halteelement (18, 36, 54) auf der Mantelfläche (17, 40) des Meißelschafts (4, 32, 39, 52) anliegt, zu ihrem dem Meißelkopf (3) abgewandten Ende (25) konisch verdickt.
  2. Rundschaftmeißel (34) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Halteelementen (18, 35, 36, 54).
  3. Rundschaftmeißel (34) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (35) eine metallische Spannhülse (46) ist.
  4. Rundschaftmeißel (1, 34, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Meißelschaft (4, 39, 52) an seinem, dem Meißelkopf (3) abgewandten freien Ende (8, 44) einen radial vorstehenden Bund (26, 45) aufweist.
  5. Rundschaftmeißel (1, 34, 50) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (26, 45) am freien Ende (8, 44) des Meißelschafts (4, 39) einen größten Durchmesser (10, 38) aufweist, der nahezu einem kleinsten Durchmesser (14) einer Bohrung (12) eines Meißelhalters (13) entspricht.
  6. Rundschaftmeißel (1, 34, 50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel α zwischen 10° und 30° beträgt.
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