EP3918134B1 - Fräsradanordnung für eine schlitzwandfräse - Google Patents

Fräsradanordnung für eine schlitzwandfräse Download PDF

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EP3918134B1
EP3918134B1 EP20707375.0A EP20707375A EP3918134B1 EP 3918134 B1 EP3918134 B1 EP 3918134B1 EP 20707375 A EP20707375 A EP 20707375A EP 3918134 B1 EP3918134 B1 EP 3918134B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting wheel
cutting
accordance
wheel assembly
teeth
Prior art date
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EP20707375.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3918134A1 (de
Inventor
Roland Widmann
Johannes HALDER
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Liebherr Components Biberach GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Biberach GmbH
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Publication date
Application filed by Liebherr Components Biberach GmbH filed Critical Liebherr Components Biberach GmbH
Publication of EP3918134A1 publication Critical patent/EP3918134A1/de
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/24—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels
    • E02F3/241—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels digging wheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/188—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with the axis being horizontal and transverse to the direction of travel
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis

Definitions

  • the present invention generally relates to trench cutters for milling trench walls in special civil engineering.
  • the invention relates in particular to the cutting wheel arrangement for such a trench cutter with a cutter hub that can be driven in rotation and a cutter wheel that can be detachably fastened to the cutter hub in a rotationally fixed manner.
  • Such trench cutters show, for example, the writings EP 19 75 323 A1 , EP 0 841 467 A1 and EP 25 97 205 A1 .
  • Diaphragm wall cutters are generally used in special foundation engineering in order to mill slits in the ground, rock or subsoil, which are filled with a suspension containing, for example, concrete to form a diaphragm wall.
  • Diaphragm walls are generally wall constructions in the subsoil made of, for example, concrete, reinforced concrete and the like.
  • a trench wall cutter is used to cut a substantially vertical slot open at the top, with the cutting tool being lowered into the ground from above and being guided by a carrier device such as a crawler-type crawler crane that is supported on the ground and is preferably mobile.
  • the trench wall cutter usually includes an elongated, upright cutting frame that is suspended from the carrier device so that it can be moved vertically and usually carries a plurality of cutting wheels at its lower end, which can be driven in opposite directions about respective axes.
  • the drive for rotationally driving the cutting wheels can also be mounted on a lower section of the cutting frame and include, for example, one or more hydraulic motors that can drive the cutting wheels, for example via a chain drive and/or one or more gear stages.
  • the cutting wheels of such a trench cutter have to be changed regularly and relatively frequently.
  • the milling tools which are arranged circumferentially on the milling wheels, are subject to heavy wear. In order not to have to change the many cutting tools individually, the entire cutting wheel is usually dismantled and replaced by another cutting wheel with fresh cutting tools.
  • different milling wheels optimized in each case, are also used for different soil conditions. Since the soil condition can vary depending on the milling depth, the milling wheels are often changed when milling a single slot if the soil condition changes with increasing milling depth. Furthermore, different cutting wheels are also used for different trench widths and depths, so that overall the cutting wheels of a trench wall cutter have to be changed quite frequently.
  • the cutting wheels of a trench wall cutter are usually clamped to the cutter hub with a friction fit.
  • a large number of screws for example 48 bolts per milling wheel, are usually used, by means of which the respective milling wheel is frictionally clamped against the milling cutter hub.
  • the present invention is therefore based on the object of creating an improved trench wall cutter and an improved cutting wheel arrangement which avoid the disadvantages of the prior art and develop the latter in an advantageous manner.
  • an easy and quick to assemble and disassemble Milling wheel attachment can be created that can transmit the forces and moments occurring during operation with as little wear as possible.
  • the end faces of the milling wheel and the milling cutter hub that can be joined together are provided with end teeth that mesh with one another in a torque-proof manner.
  • the cutter hub and the cutter wheel are held in a non-rotatable form-fitting manner relative to one another by the interlocking pair of end teeth.
  • the end faces that are seated next to one another can also transmit axial forces, so that the cutting wheel is held in place so that it cannot tilt.
  • the cutting wheel can be secured to the cutting hub in a relatively simple manner, for example by a few screws, so that the time required for disassembly and assembly can be significantly reduced.
  • the intermeshing end teeth on the end faces of the milling wheel and milling cutter hub can form a form-fitting connection that is free of play, which prevents micro-movements due to its lack of play and thus drastically reduces wear.
  • the milling wheel and milling cutter hub can be assembled or disassembled by means of a one-dimensional movement, in particular by simply pushing one on top of the other from the front side, without an additional twisting or threading movement being necessary, as is the case with a bayonet lock.
  • a centering or centering device can be provided, for example attached to the hub pot to transmit additional radial forces and to relieve the spur gearing.
  • axially effective clamping means can be provided between the milling wheel and the milling hub, which pull and/or press the milling hub against the milling hub in the direction of the axis of rotation.
  • Such axial clamping means can fundamentally be designed in different ways, for example having a central lock, for example in the form of a central screw lock.
  • a few screw bolts can be distributed over the circumference in order to tension the cutting wheel against the cutting hub and/or to clamp it tightly.
  • Said screw bolts can advantageously be distributed along a pitch circle passing through the spur gearing.
  • the screw bolts can be provided in the area of intermeshing face toothing sections in order to ensure that the toothings mesh with one another with an exact fit, even under operating forces.
  • the intermeshing spur gearing stage can fundamentally be designed differently, for example, have spur gearing running around in the form of a closed ring on each end face.
  • the spur gears on the faces of the cutting hub and the cutting wheel can advantageously each have a plurality of spaced groups of teeth, which can be distributed over the circumference and spaced from each other.
  • groups of teeth and tooth-free surfaces can alternate when viewed in the circumferential direction.
  • At least three such groups of teeth and at most ten such groups of teeth can be provided, with four to eight or in particular six groups of teeth being distributed over the circumference in a further development of the invention.
  • only one group of teeth can be provided, which can be distributed completely over the circumference.
  • the teeth of the toothing can be contoured and/or profiled differently. In order to be able to equally transmit torques and also radial and axial forces, it can be advantageous if the teeth within each group of teeth are arranged or aligned parallel to one another, but the different groups of teeth are arranged rotated relative to one another with regard to the orientation of their teeth.
  • the teeth each have a straight tooth flank profile and the teeth of each tooth group are arranged parallel to one another.
  • the ridge forming the tip may have a straight course.
  • the teeth can each have a straight course when considering their peaks or ridges and the valleys lying between the teeth.
  • the respective groups of teeth can have a tooth that extends in the radial direction, while the other teeth can extend parallel thereto and thus offset transversely to the radial direction.
  • a middle tooth of a respective group of teeth can run in the radial direction and be flanked on the right and left by teeth aligned parallel thereto.
  • the groups of teeth mentioned can have a different number of teeth, for example between three and ten teeth, in particular about six to eight teeth, it being possible for all groups of teeth to have the same number of teeth.
  • the groups of teeth can also be arranged or configured asymmetrically overall, for example by having one group of teeth have a smaller number of teeth than the other groups of teeth. In this way it can be ensured that the cutting wheel opens in only one predetermined rotational position the milling hub fits.
  • a predetermined rotary mounting position of the cutting wheel can also be achieved by a corresponding arrangement of the bolts, for example by an uneven distribution in the circumferential direction, for example by an additional bolt with an otherwise uniform pitch pattern.
  • Such a clear definition of the rotational mounting position of the cutting wheel on the associated cutting hub can ensure the desired rotational position relative to one another, especially when there are several cutting wheels, in order to ensure synchronous rotation or meshing of the cutting tools.
  • the cutting wheels can be aligned with one another in such a way that cutting tools projecting on the peripheral side do not collide with one another, even if the cutting wheels are arranged very close to one another.
  • the teeth of the spur gearing step can fundamentally be profiled differently, wherein the teeth can advantageously be formed symmetrically to a sectional plane parallel to the axis of rotation through a respective tooth profile, viewed in cross section, in order to be able to transmit forces equally in both directions of rotation.
  • the teeth can each be contoured in the shape of a truncated wedge and/or have straight or even tooth flanks.
  • Such wedge-shaped teeth can be contoured, for example, at a wedge angle of 2 times 10° to 2 times 40° or 2 times 15° to 2 times 30° or in particular about 2 times 20°. With a wedge angle in the range of 2 times 15° to 2 times 25°, on the one hand play-free meshing can be ensured and on the other hand excessive jamming during tightening can be prevented.
  • the teeth can be flattened at their pointed levels.
  • the valleys between two teeth or the respective tooth bases can advantageously be contoured in cross-section in order to avoid stress peaks in the tooth base.
  • the trench wall cutter 1 can have an elongate, upright arranged cutter frame 2, which can be designed as a frame girder and/or can comprise two laterally arranged longitudinal guide profiles.
  • the milling frame 2 can have at least two milling wheels 3, which are arranged next to one another and can be driven in rotation about respective axes of rotation, in which case the axes of rotation of the milling wheels 3 can extend parallel to one another, in particular perpendicularly to the flat side of the milling frame 2.
  • a milling drive 4 can be arranged on a lower end section of the milling frame 2 above the milling wheels 3 and can comprise, for example, one or more hydraulic motors which can drive the milling wheels 3 via one or more gear stages.
  • the milling frame 2 with the milling wheels 3 can be held by a carrier device 5 such that it can be raised and lowered or suspended therefrom.
  • Said carrier device 5 stands on the ground in which the respective slot is to be milled and can advantageously be designed to be movable.
  • a cable excavator with a chassis for example a tracked chassis 6 , can be provided as the carrier device 5 , with the milling frame 2 being able to be raised and lowered by a boom 7 of the carrier device 5 .
  • each cutting wheel 3 is attached to a cutter hub 8 which is rotatably mounted on the cutter frame 2 and can be driven by the cutter drive 4 .
  • the cutter hub 8 can be formed by the driven element of the cutter drive 4 or by an intermediate gear stage.
  • said gear stage can be designed as a planetary gear, wherein the cutter hub 8 can be formed, for example, by a planet carrier of the planetary gear.
  • the milling cutter hub 8 can have a rotatably mounted hub pot 9 which can have, for example, a planar end face 10 against which the milling wheel 3 can be clamped.
  • the cutting wheel 3 can be constructed in the manner of a rim and, independently of this, have a peripheral wall 11 on the outside of which one or more rows of cutting tools 12 can be arranged, for example in the form of cutting tools.
  • Said peripheral wall 11 is rigidly connected to a fastening flange 13 which can be designed as a disc or ring and, independently of this, has an end face 14 which can be placed against the end face 10 of the cutter hub 8 is.
  • Said fastening flange 13 can extend approximately in a plane perpendicular to the axis of rotation and have a flat end face 14 which faces the cutter hub 8 .
  • said fastening flange 13 is detachably fastened to the rest of the body of the cutter wheel 3 in order to be able to be replaced when worn.
  • the fastening flange 13 can be fastened to the body of the cutting wheel 3 by means of several screws 15 .
  • the end faces 10 and 14 of the milling cutter hub 8 and the milling wheel 3 that can be joined together are each provided with end teeth 16, 17, which are designed and arranged to fit one another in a form-fitting manner, so that the two end teeth 16 and 17 mesh with one another when the end faces 10 and 14 of the cutter hub 8 and the cutter wheel 3 are placed one on top of the other.
  • the spur gears 16 and 17 are designed in such a way that they come into engagement with one another parallel to the axis of rotation by simply pushing the milling wheel 3 and milling cutter hub 8 onto one another axially.
  • the two face gears 16 and 17 sit on top of each other so that they mesh, like this figure 5 shows, the cutting wheel 3 is positively and non-rotatably fixed to the cutter hub 8 .
  • the cutting wheel 3 can be clamped axially against the cutter hub 8 by axial clamping means 18, which can advantageously include a plurality of bolts 19, in order to secure the cutting wheel 3 on the cutter hub 8 and to keep the face gears 16 and 17 positively engaged.
  • axial clamping means 18 can advantageously include a plurality of bolts 19, in order to secure the cutting wheel 3 on the cutter hub 8 and to keep the face gears 16 and 17 positively engaged.
  • several bolts 19 can be arranged distributed in the circumferential direction, in particular in the region of the spur gears 16 and 17, in order to fix the spur gears 16 and 17 uniformly in the engaged position.
  • the spur gears 16 and 17 can each have several--6 in the illustrated embodiment--tooth groups 20, which are spaced apart from one another in the circumferential direction and distributed evenly, optionally also unevenly can be distributed.
  • the groups of teeth 20 can be arranged on a common pitch circle and each be separated from one another by tooth-free surfaces 21 .
  • each tooth group 20 can have a plurality of teeth 22, each of which can have straight tooth flanks, wherein all tooth flanks of a tooth group can be arranged parallel to one another, while the tooth groups 20 can be twisted relative to one another or aligned in different directions.
  • a respective middle tooth of a respective group of teeth 20 can extend in the radial direction with respect to the axis of rotation and be flanked on the right and left by teeth arranged parallel thereto.
  • the teeth 22 of the spur gears 16 and 17 viewed in cross-section can each be contoured in the shape of a truncated wedge, the tooth flanks of the teeth 22 in the shape of a truncated wedge being able to extend at a wedge angle of, for example, 2 times 20°.
  • the teeth 22 can be flat or truncated. Irrespective of this, the valleys between the teeth 22 or the tooth root areas can be rounded off, cf. figure 5 .

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schlitzwandfräsen zum Fräsen von Schlitzwänden im Spezialtiefbau. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere die Fräsradanordnung für eine solche Schlitzwandfräse mit einer drehend antreibbaren Fräsernabe sowie einem Fräsrad, das an der Fräsernabe drehfest lösbar befestigbar ist.
  • Solche Schlitzwandfräsen zeigen beispielsweise die Schriften EP 19 75 323 A1 , EP 0 841 467 A1 und EP 25 97 205 A1 .
  • Schlitzwandfräsen werden in der Regel im Spezialtiefbau eingesetzt, um im Boden, Gestein oder Untergrund Schlitze zu fräsen, die mit einer Suspension enthaltend beispielsweise Beton zum Bilden einer Schlitzwand verfüllt werden. Schlitzwände sind generell Wandkonstruktionen im Untergrund aus z.B. Beton, Stahlbeton und dergleichen. Um eine solche Schlitzwand herzustellen, wird mit einer Schlitzwandfräse ein im Wesentlichen senkrechter, nach oben offener Schlitz gefräst, wobei das Fräswerkzeug von oben her in den Boden abgelassen und von einem auf dem Boden abgestützten, vorzugsweise verfahrbaren Trägergerät wie beispielsweise einem Raupenseilbagger geführt wird. Die Schlitzwandfräse umfasst dabei üblicherweise einen länglichen, aufrechten Fräsrahmen, der am Trägergerät vertikal verfahrbar aufgehängt ist und an seinem unteren Ende zumeist mehrere Fräsräder trägt, die um jeweils liegende Achsen gegenläufig antreibbar sein können. Der Antrieb zum rotatorischen Antreiben der Fräsräder kann ebenfalls an einem unteren Abschnitt des Fräsrahmen gelagert sein und beispielsweise einen oder mehrere Hydromotoren umfassen, die die Fräsräder beispielsweise über einen Kettentrieb und/oder eine oder mehrere Getriebestufen antreiben können.
  • Die Fräsräder einer solchen Schlitzwandfräse sind dabei regelmäßig und relativ häufig zu wechseln. Einerseits unterliegen die Fräswerkzeuge, die umfangsseitig an den Fräsrädern angeordnet sind, einem starken Verschleiß. Um nicht die vielen Fräsmeißel einzeln wechseln zu müssen, wird zumeist das gesamte Fräsrad abgebaut und durch ein anderes Fräsrad mit frischen Fräsmeißeln ersetzt. Zum anderen werden aber auch für verschiedene Bodenbeschaffenheiten verschiedene, jeweils optimierte Fräsräder verwendet. Da die Bodenbeschaffenheit je nach Frästiefe variieren kann, werden die Fräsräder oft auch beim Fräsen eines einzelnen Schlitzes gewechselt, wenn sich mit zunehmender Frästiefe die Bodenbeschaffenheit ändert. Ferner werden auch für verschiedene Schlitzbreiten und -tiefen verschiedene Fräsräder eingesetzt, sodass insgesamt die Fräsräder einer Schlitzwandfräse recht häufig zu wechseln sind.
  • Um auf einer Baustelle für das Wechseln der Fräsräder möglichst wenig Zeit zu verlieren und möglichst geringe Stillstandszeiten der Maschine zu haben, ist es wünschenswert, den Wechselvorgang möglichst einfach zu gestalten. Üblicherweise werden die Fräsräder einer Schlitzwandfräse reibschlüssig an der Fräsernabe festgespannt. Um die im Fräsbetrieb sehr hohen Kräfte und Drehmomente zwischen Fräsrad und Fräsernabe übertragen zu können, werden üblicherweise sehr viele Schrauben, beispielsweise 48 Schrauben pro Fräsrad verwendet, mittels derer das jeweilige Fräsrad reibschlüssig gegen die Fräsernabe gespannt wird. Um ein gleichmäßiges Festspannen zu erreichen, müssen alle Schraubbolzen mit dem gleichen Drehmoment beispielsweise mittels eines Drehmomentschlüssels angezogen werden, sodass die Summe der Vorspannkräfte der Schrauben das Fräsrad an der Fräsernabe festklemmt und reibschlüssig festhält. Von Nachteil ist dabei jedoch, dass bei einem Fräsradwechsel sämtliche Schrauben gelöst und anschließend wieder mit gleichmäßigem Drehmomentanzug montiert werden müssen, was sehr aufwändig und zeitintensiv ist.
  • Um diesen Zeitaufwand für den Fräsradwechsel zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen, zwischen Fräsernabe und Fräsrad eine Art Bajonettverschluss vorzusehen, vgl. EP 25 97 205 B1 . Dabei sind an der Fräsernabe am Umfang verteilt schlitzförmige Ausnehmungen vorgesehen, die zu einer Seite hin offen sind, sodass am Fräsrad vorgesehene, passend ausgebildete Vorsprünge in die taschenförmigen Ausnehmungen einschiebbar und durch Drehen verriegelbar sind. Dabei sind die Vorsprünge und die taschenförmigen Ausnehmungen jeweils keilförmig ausgebildet, sodass sie sich gegeneinander verklemmen, wenn das Fräsrad gegenüber der Nabe verdreht wird. Allerdings kann mit dieser bajonettverschlussartigen Verbindung das genannte Festklemmen und eine Kraftübertragung nur in einer Drehrichtung erzielt werden. Werden die Fräsräder rückwärts gedreht, kommt es zu einem ungewollten Lösen der bajonettartigen Klemmverbindung.
  • Um diese Drehrichtungsproblematik zu vermeiden, wurde auch bereits angedacht, die Fräsernabe nach Art eines Sechskants auszubilden und am Fräsrad eine komplementäre, ebenfalls sechskantartige Ausnehmung vorzusehen, die auf die Sechskantkontur der Nabe aufschiebbar ist. Eine solche Polygonschlussverbindung muss jedoch üblicherweise spielbehaftet ausgebildet werden, um eine einfache Montage und Demontage zu ermöglichen, was jedoch dann zu entsprechendem Verschleiß im Betrieb führt. Zudem können Kräfte an sich nur in radialer Richtung, nicht jedoch in axialer Richtung übertragen werden, sodass zusätzliche Klemm- oder Spannmittel vorgesehen werden müssen, um die im Betrieb auch auftretenden Axialkräfte abtragen zu können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schlitzwandfräse sowie eine verbesserte Fräsradanordnung zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll eine einfach und schnell zu montierende und zu demontierende Fräsradbefestigung geschaffen werden, die die im Betrieb auftretenden Kräfte und Momente möglichst verschleißfrei übertragen kann.
  • Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Fräsradanordnung gemäß Anspruch 1 sowie eine Schlitzwandfräse gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Es wird also vorgeschlagen, das Fräsrad und die Fräsernabe stirnseitig gegeneinander zu spannen und formschlüssig gegeneinander zu fixieren, um die hohen Betriebskräfte nicht oder zumindest nicht nur reibschlüssig zu übertragen. Erfindungsgemäß sind die aneinandersetzbaren Stirnseiten von Fräsrad und Fräsernabe mit Stirnverzahnungen versehen, die drehfest ineinandergreifen. Durch das Ineinandergreifende Stirnverzahnungspaar werden die Fräsernabe und das Fräsrad relativ zueinander drehfest formschlüssig gehalten. Gleichzeitig können die aneinandersitzenden Stirnseiten auch Axialkräfte übertragen, sodass das Fräsrad kippfest gehalten ist. Da die Betriebskräfte und -momente durch den Verzahnungseingriff formschlüssig übertragen wird, kann das Fräsrad in relativ einfacher Weise beispielsweise durch einige wenige Schrauben an der Fräsnabe gesichert werden, sodass für die Demontage bzw. Montage der Zeitaufwand beträchtlich reduziert werden kann.
  • Insbesondere können die ineinandergreifenden Stirnverzahnungen an den Stirnseiten von Fräsrad und Fräsernabe eine spielfreie formschlüssige Verbindung bilden, die durch ihre Spielfreiheit Mikrobewegungen verhindert und somit den Verschleiß drastisch reduziert. Gleichzeitig können Fräsrad und Fräsernabe durch eine eindimensionale Bewegung, insbesondere durch einfaches stirnseitiges Aufeinanderschieben montiert bzw. demontiert werden, ohne dass wie bei einem Bajonettverschluss eine zusätzliche Verdrehung oder Einfädelbewegung erforderlich wäre.
  • Grundsätzlich käme es aber auch in Betracht, die Stirnverzahnungsstufe mit ein wenig Spiel auszubilden. In Weiterbildung der Erfindung kann eine Zentrierung bzw. Zentrierungsvorrichtung vorgesehen, beispielsweise am Nabentopf angebracht sein, um zusätzliche radiale Kräfte zu übertragen und die Stirnverzahnung zu entlasten.
  • Um die Fräsnabe und das Fräsrad in axialer Richtung bzw. stirnseitig aneinander zu sichern bzw. gegeneinander zu verspannen, können zwischen Fräsrad und Fräsnabe axial wirksame Spannmittel vorgesehen sein, die die Fräsnabe in Richtung der Drehachse gegen die Fräsnabe ziehen und/oder drücken. Solche axialen Spannmittel können grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise einen Zentralverschluss beispielsweise in Form eines zentralen Schraubverschlusses aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können einige wenige Schraubbolzen über den Umfang verteilt vorgesehen sein, um das Fräsrad gegen die Fräsnabe zu spannen und/oder daran festzuspannen. Die genannten Schraubbolzen können vorteilhafterweise entlang eines durch die Stirnverzahnung gehenden Teilkreises verteilt angeordnet sein. Insbesondere können die Schraubbolzen im Bereich ineinandergreifender Stirnverzahnungsabschnitte vorgesehen sein, um das passgenaue Ineinandergreifen der Verzahnungen auch unter Betriebskräften sicherzustellen.
  • Die ineinandergreifende Stirnverzahnungsstufe kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise eine ringförmig geschlossen umlaufende Stirnverzahnung an jeder Stirnseite aufweisen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jedoch können die Stirnverzahnungen an den Stirnseiten der Fräsnabe und des Fräsrads vorteilhafterweise jeweils mehrere voneinander beabstandete Zahngruppen aufweisen, die über den Umfang verteilt und voneinander beabstandet angeordnet sein können. Beispielsweise können sich Zahngruppen und verzahnungsfreie Flächen in Umfangsrichtung betrachtet abwechseln.
  • Vorteilhafterweise können mindestens drei solche Zahngruppen und höchstens zehn solche Zahngruppen vorgesehen sein, wobei in Weiterbildung der Erfindung vier bis acht oder insbesondere sechs Zahngruppen über den Umfang verteilt angeordnet sein können. Alternativ kann aber auch nur eine Zahngruppe vorgesehen sein, die vollständig über den Umfang verteilt werden kann.
  • Die Zähne der Verzahnungen können dabei unterschiedlich konturiert und/oder profiliert sein. Um gleichermaßen Drehmomente und auch Radial- und Axialkräfte übertragen zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn die Zähne innerhalb einer jeden Zahngruppe zueinander parallel angeordnet bzw. ausgerichtet sind, die verschiedenen Zahngruppen jedoch hinsichtlich der Orientierung ihrer Zähne zueinander verdreht angeordnet sind.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zähne jeweils einen geraden Zahnflankenverlauf besitzen und die Zähne einer jeden Zahngruppe parallel zueinander angeordnet sind. Betrachtet man die Spitze eines jeweiligen Zahns, kann der die Spitze bildende Grat einen geraden Verlauf besitzen. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Zähne einen gebogenen Verlauf besitzen. Vorteilhafterweise jedoch können die Zähne bei Betrachtung ihrer Spitzen bzw. Grate und die zwischen den Zähnen liegenden Täler jeweils einen geraden Verlauf aufweisen.
  • Insbesondere können die jeweiligen Zahngruppen einen Zahn aufweisen, der sich in radialer Richtung erstreckt, während sich die übrigen Zähne hierzu parallel und damit quer zur Radialrichtung versetzt erstrecken können. Insbesondere kann ein mittlerer Zahn einer jeweiligen Zahngruppe in radialer Richtung verlaufen und rechts und links von dazu parallel ausgerichteten Zähnen flankiert sein.
  • Die genannten Zahngruppen können dabei eine verschiedene Anzahl von Zähnen aufweisen, beispielsweise zwischen drei und zehn Zähnen, insbesondere etwa sechs bis acht Zähne umfassen, wobei alle Zahngruppen die gleichen Zahnzahl aufweisen können.
  • In Weiterbildung der Erfindung können die Zahngruppen insgesamt auch asymmetrisch angeordnet oder ausgebildet sein, beispielsweise indem eine Zahngruppe eine kleinere Zähnezahl aufweist als die übrigen Zahngruppen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Fräsrad in nur einer vorbestimmten Drehstellung auf die Fräsnabe passt. Alternativ oder zusätzlich kann eine vorbestimmte rotatorische Montagestellung des Fräsrads aber auch durch eine entsprechende Anordnung der Schraubbolzen erzielt werden, beispielsweise durch eine ungleichmäßige Verteilung in Umfangsrichtung beispielsweise durch einen zusätzlichen Schraubbolzen bei ansonsten gleichmäßigem Teilungsbild.
  • Durch eine solche eindeutige Festlegung der rotatorischen Montagestellung des Fräsrads auf der zugehörigen Fräsnabe kann insbesondere bei mehreren Fräsrädern die gewünschte Drehstellung relativ zueinander sichergestellt werden, um ein synchrones Umlaufen bzw. Ineinandergreifen der Fräswerkzeuge sicherzustellen. Insbesondere können die Fräsräder derart zueinander ausgerichtet sein, dass umfangsseitig vorstehende Fräsmeißel nicht miteinander kollidieren, auch wenn die Fräsräder sehr nahe aneinander angeordnet werden.
  • Die Zähne der Stirnverzahnungsstufe können grundsätzlich unterschiedlich profiliert sein, wobei die Zähne vorteilhafterweise im Querschnitt betrachtet symmetrisch zu einer drehachsenparallelen Schnittebene durch ein jeweiliges Zahnprofil ausgebildet sein können, um in beiden Drehrichtungen gleichermaßen Kräfte übertragen zu können.
  • Insbesondere können die Zähne im Querschnitt betrachtet jeweils keilstumpfförmig konturiert sein und/oder gerade bzw. ebene Zahnflanken aufweisen. Solche keilförmig konturierten Zähne können beispielsweise unter einem Keilwinkel von 2-mal 10° bis 2 mal 40°oder 2 mal 15° bis 2-mal 30° oder insbesondere etwa 2 mal 20° konturiert sein. Bei einem Keilwinkel im Bereich von 2 mal 15° bis 2 mal 25° kann einerseits ein spielfreies Ineinandergreifen sichergestellt werden, andererseits ein übermäßiges Verklemmen beim Festziehen verhindert werden.
  • Die Zähne können dabei an ihren spitzen Eben abgeflacht sein. Die Täler zwischen zwei Zähnen bzw. die jeweiligen Zahnfüße können vorteilhafterweise im Querschnitt betrachtet abgerundet konturiert sein, um Spannungsspitzen im Zahngrund zu vermeiden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische, perspektivische Darstellung einer Schlitzwandfräse nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung,
    Fig. 2:
    eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung eines Fräsrads und einer Fräsernabe der Schlitzwandfräse aus der vorhergehenden Figur, wobei die Fräsernabe und das Fräsrad im aneinander montierten Zustand gezeigt sind,
    Fig. 3:
    eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des Fräsrads und der Fräsernabe ähnlich Figur 2, wobei das Fräsrad und die Fräsernabe im voneinander demontierten Zustand gezeigt sind,
    Fig. 4:
    eine Draufsicht auf die Stirnseiten des Fräsrads und der Fräsernabe aus den vorhergehenden Figuren, welche Stirnseiten mit jeweils einer Stirnverzahnung versehen sind, und
    Fig. 5:
    eine ausschnittsweise Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 4, die die ineinandergreifenden Stirnverzahnungen von Fräsernabe und Fräsrad zeigt.
  • Wie Figur 1 zeigt, kann die Schlitzwandfräse 1 einen länglichen, aufrecht angeordneten Fräsrahmen 2 aufweisen, der als Stabwerkträger ausgebildet sein und/oder zwei seitlich angeordnete Längsführungsprofile umfassen kann. An einem unteren Endabschnitt kann der Fräsrahmen 2 zumindest zwei Fräsräder 3 aufweisen, die nebeneinander angeordnet und um jeweils liegende Drehachsen rotatorisch antreibbar sein können, wobei sich die Drehachsen der Fräsräder 3 zueinander parallel insbesondere senkrecht zur Flachseite des Fräsrahmens 2 erstrecken können.
  • Die beiden Fräsräder 3 können dabei zueinander gegenläufig angetrieben werden. Ein Fräsantrieb 4 kann an einem unteren Endabschnitt des Fräsrahmens 2 oberhalb der Fräsräder 3 angeordnet sein und beispielsweise einen oder mehrere Hydromotoren umfassen, die über eine oder mehrere Getriebestufen die genannten Fräsräder 3 antreiben können.
  • Wie Figur 1 zeigt, kann der Fräsrahmen 2 mit den Fräsrädern 3 von einem Trägergerät 5 anhebbar und absenkbar gehalten bzw. daran aufgehängt sein. Das genannte Trägergerät 5 steht am Boden auf, in den der jeweilige Schlitz gefräst werden soll, und kann vorteilhafterweise verfahrbar ausgebildet sein. Insbesondere kann als Trägergerät 5 ein Seilbagger mit einem Fahrwerk, beispielsweise Kettenfahrwerk 6 vorgesehen sein, wobei der Fräsrahmen 2 von einem Ausleger 7 des Trägergeräts 5 angehoben und abgesenkt werden kann.
  • Wie die Figuren 2 bis 5 zeigen, ist jedes Fräsrad 3 an einer Fräsernabe 8 befestigt, die drehbar an dem Fräsrahmen 2 gelagert und von dem Fräsantrieb 4 antreibbar ist. Die Fräsernabe 8 kann dabei vom Abtriebselement des Fräserantriebs 4 oder einer zwischengeschalteten Getriebestufe gebildet sein. Insbesondere kann die genannte Getriebestufe als Planetengetriebe ausgebildet sein, wobei die Fräsernabe 8 beispielsweise von einem Planetenträger des Planetengetriebes gebildet sein kann.
  • Insbesondere kann die Fräsernabe 8 einen drehbar gelagerten Nabentopf 9 aufweisen, der eine beispielsweise eben ausgebildete Stirnseite 10 aufweisen kann, gegen die das Fräsrad 3 spannbar ist.
  • Das Fräsrad 3 kann nach Art einer Felge aufgebaut sein und unabhängig hiervon eine Umfangswand 11 aufweisen, an deren Außenseite eine oder mehrere Reihen von Fräswerkzeugen 12 beispielsweise in Form von Fräsmeißeln angeordnet sein können. Die genannte Umfangswand 11 ist starr mit einem Befestigungsflansch 13 verbunden, der als Scheibe oder Ring ausgebildet sein und unabhängig hiervon eine Stirnseite 14 aufweist, die gegen die Stirnseite 10 der Fräsernabe 8 setzbar ist. Der genannte Befestigungsflansch 13 kann sich näherungsweise in einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstrecken und eine flache Stirnseite 14 besitzen, die der Fräsernabe 8 zugewandt ist.
  • Vorteilhafterweise ist der genannte Befestigungsflansch 13 lösbar am restlichen Korpus des Fräserrads 3 befestigt, um bei Verschleiß ausgetauscht werden zu können. Beispielsweise kann der Befestigungsflansch 13 mittels mehrerer Schrauben 15 am Korpus des Fräsrads 3 befestigt sein.
  • Wie die Figuren 3, 4 und 5 zeigen, sind die aneinandersetzbaren Stirnseiten 10 und 14 der Fräsernabe 8 und des Fräsrads 3 jeweils mit einer Stirnverzahnung 16, 17 versehen, die zueinander formschlüssig passend ausgebildet und angeordnet sind, sodass die beiden Stirnverzahnungen 16 und 17 miteinander in Zahneingriff geraten, wenn die Stirnseiten 10 und 14 der Fräsernabe 8 und des Fräsrads 3 aufeinander gesetzt werden. Dabei sind die Stirnverzahnungen 16 und 17 derart ausgebildet, dass sie durch einfaches axiales Aufeinanderschieben von Fräsrad 3 und Fräsernabe 8 parallel zur Drehachse in Eingriff miteinander geraten. Sitzen die beiden Stirnverzahnungen 16 und 17 aufeinander, sodass sie ineinandergreifen, wie dies Figur 5 zeigt, ist das Fräsrad 3 formschlüssig und drehfest an der Fräsernabe 8 fixiert.
  • Das Fräsrad 3 kann dabei durch axiale Spannmittel 18, die vorteilhafterweise mehrere Schraubbolzen 19 umfassen können, axial gegen die Fräsernabe 8 spannbar, um das Fräsrad 3 auf der Fräsnabe 8 zu sichern und die Stirnverzahnungen 16 und 17 formschlüssig in Eingriff zu halten. Wie Figur 3 zeigt, können mehrere Schraubbolzen 19 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, insbesondere im Bereich der Stirnverzahnungen 16 und 17 vorgesehen sein, um die Stirnverzahnungen 16 und 17 gleichmäßig in Eingriffsstellung zu fixieren.
  • Wie Figur 4 zeigt, können die Stirnverzahnungen 16 und 17 jeweils mehrere - in der gezeichneten Ausführung 6 - Zahngruppen 20 aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und gleichmäßig verteilt, gegebenenfalls auch ungleichmäßig verteilt angeordnet sein können. Insbesondere können die Zahngruppen 20 auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sein und jeweils durch verzahnungsfreie Flächen 21 voneinander getrennt sein.
  • Wie Figur 4 zeigt, kann jede Zahngruppe 20 eine Mehrzahl von Zähnen 22 aufweisen, die jeweils gerade verlaufende Zahnflanken besitzen können, wobei alle Zahnflanken einer Zahngruppe zueinander parallel angeordnet sein können, während die Zahngruppen 20 relativ zueinander verdreht bzw. in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sein können. Insbesondere kann ein jeweils mittlerer Zahn einer jeweiligen Zahngruppe 20 sich in radialer Richtung bezüglich der Drehachse erstrecken und rechts und links jeweils von dazu parallel angeordneten Zähnen flankiert sein.
  • Wie Figur 5 zeigt, können die Zähne 22 der Stirnverzahnungen 16 und 17 im Querschnitt betrachtet jeweils keilstumpfförmig konturiert sein, wobei sich die Zahnflanken der keilstumpfförmigen Zähne 22 unter einem Keilwinkel von beispielsweise 2 mal 20° erstrecken können.
  • Im Bereich der Zahnspitzen können die Zähne 22 flach oder eben abgestumpft sein. Unabhängig hiervon können die Täler zwischen den Zähnen 22 bzw. die Zahnfußbereiche abgerundet sein, vgl. Figur 5.

Claims (15)

  1. Fräsradanordnung für eine Schlitzwandfräse (1), mit einer drehend antreibbaren Fräsernabe (8) sowie einem Fräsrad (3), das an der Fräsernabe (8) drehfest, lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass aneinandersetzbare Stirnseiten (10, 14) von Fräsernabe (8) und Fräsrad (3) mit formschlüssigen, stirnseitig aneinandersetzbaren Stirnverzahnungen (16, 17) versehen sind, die drehfest ineinandergreifen.
  2. Fräsradanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Stirnseiten (10, 14) verzahnungsfreie Flächen (21) zwischen den Stirnverzahnungen (16, 17) aufweisen.
  3. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei axiale Spannmittel (18) zum axialen Gegeneinanderspannen der Stirnseiten (10, 14) von Fräsrad (3) und Fräsernabe (8) vorgesehen sind.
  4. Fräsradanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die axialen Spannmittel (18) Schrauben und/oder -bolzen (19) aufweisen, die entlang eines durch die Stirnverzahnungen (16, 17) gehenden Teilkreises verteilt angeordnet sind.
  5. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnverzahnungen (16, 17) jeweils mehrere voneinander beabstandete, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Zahngruppen (20) aufweisen, wobei jede Zahngruppe (20) mehrere Zähne (22) aufweist, wobei die Zähne (22) innerhalb einer Zahngruppe (20) zueinander parallel ausgerichtet sind und die Zahngruppen (20) relativ zueinander verdreht angeordnet sind, sodass sich die Zähne (22) verschiedener Zahngruppen zueinander spitzwinklig geneigt erstrecken.
  6. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnverzahnungen (16, 17) gerade Zähne (22) aufweisen, deren Zahnspitzen einen geraden Verlauf definieren.
  7. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein mittlerer Zahn (22) zumindest einer Zahngruppe (20) radial zur Drehachse von Fräsernabe (8) und Fräsrad (3) angeordnet und alle übrigen Zähne (22) derselben Zahngruppe dazu parallel angeordnet sind.
  8. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zähne (22) der Stirnverzahnungen (16, 17) im Querschnitt betrachtet jeweils keilstumpfförmig konturiert sind.
  9. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zähne (22) der Stirnverzahnungen (16, 17) ebene Zahnflanken und/oder im Querschnitt gerade Zahnflanken besitzen, die unter einem Keilwinkel im Bereich von 2-mal 50° bis 2-mal 15° oder 2-mal 40° bis 2-mal 25° angestellt sind.
  10. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnverzahnung (16) des Fräsrads (3) an einem Befestigungsflansch (13) vorgesehen ist, der lösbar an einem Fräsradkorpus befestigt ist, welcher Fräsradkorpus Fräswerkzeuge trägt und/oder die Stirnverzahnung (17) der Fräsernabe (8) an einer Nabenplatte oder einem Nabenflansch vorgesehen ist, die/der lösbar an einem Nabentopf (9) befestigt ist.
  11. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnverzahnungen (16, 17) derart ausgebildet sind, dass das Fräsrad (3) in maximal sechs verschiedenen oder maximal zwei verschiedenen oder maximal nur einer rotatorischen Stellung relativ zur Fräsnabe (8) an der Fräsnabe (8) befestigbar ist.
  12. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnverzahnungen (16, 17) in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen gleichermaßen kraft- und/oder drehmomentübertragend ausgebildet sind.
  13. Fräsradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fräsernabe (8) vom Abtriebsteil einer Getriebestufe, insbesondere in Form eines Nabentopfs (9) gebildet wird, durch die das Fräsrad (3) drehmomentübertragend mit einem Fräsantrieb (4) verbunden ist, wobei die Getriebestufe ein Planetengetriebe umfasst und die Fräsernabe (8) durch den Planetenträger des Planetengetriebes gebildet ist.
  14. Schlitzwandfräse mit einer Fräsradanordnung, die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  15. Schlitzwandfräse nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Fräsrad (3) und die Fräsernabe (8) an einem länglichen, aufrechten Fräsrahmen (2) gelagert sind, der einen Fräsantrieb (4) trägt und an einem auf dem Boden aufstehenden, verfahrbaren Trägergerät (5) aufgehängt ist.
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