Vorrichtung und Verfahren zum Abfrasen von harten Ober¬ flächen, insbesondere von StraßenbelägenDevice and method for milling hard surfaces, in particular road surfaces
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfrasen von harten Oberflächen, insbesondere von Straßenbelägen mit einem Fahrgestell und einer in dem Fahrgestell angeord¬ neten Fräswalze, mit auf der Oberfläche der Fraswalze verteilt angeordneten Abarbeitungswerkzeugen, die mit Hilfe eines Schwingungserregers mit einer Schwingung be¬ aufschlagt sind, sowie ein Verfahren zum Abfrasen von harten Oberflächen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 33.The invention relates to a device for milling hard surfaces, in particular road surfaces, with a chassis and a milling drum arranged in the chassis, with processing tools arranged on the surface of the milling drum, which are subjected to vibration by means of a vibration exciter. and a method for milling hard surfaces according to the preamble of claim 33.
Eine Straßenfräsmaschine ist aus der DE 29 48 540 A be¬ kannt. Bei dieser Straßenfräsmaschine soll dem Fräsvorgang eine von Verdichtungseinrichtungen bekannte Rüttelbewegung in Form einer linearen Schwingung überlagert werden. Dabei ist vorgesehen, daß der Schwingungserreger auf dem Fahr¬ gestell angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, daß die gesamte Straßenfräsmaschine in Schwingung versetzt wird. Alternativ ist auch vorgesehen, den Schwingungserreger in der Fräswalze vorzusehen. Bei einer solchen linearen Rüt-A road milling machine is known from DE 29 48 540 A. In this road milling machine, the milling process is to be overlaid with a vibration movement known from compaction devices in the form of a linear vibration. It is provided that the vibration exciter is arranged on the chassis. This has the disadvantage that the entire road milling machine is set in vibration. Alternatively, provision is also made for the vibration exciter to be provided in the milling drum. With such a linear vibration
ORIGINAL UNTERLAGEN
telbewegung wird allerdings die Schwingung vertikal in Radialrichtung der Fräswalzen ausgeführt.ORIGINAL DOCUMENTS However, the vibration is carried out vertically in the radial direction of the milling drums.
Dies hat den Nachteil, daß die Schwingungserregung nicht in Schnittrichtung erfolgt, so daß die Schwingungen nicht effizient genutzt werden können. Des weiteren führt die lineare Schwingung in Vertikalrichtung zu hohen Belastun¬ gen der Lager.This has the disadvantage that the vibration is not excited in the cutting direction, so that the vibrations cannot be used efficiently. Furthermore, the linear vibration in the vertical direction leads to high loads on the bearings.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Abfrasen von harten Oberflächen zu schaffen, mit denen die Werkzeugbelastung reduziert und die Abtragleistung bei verringertem Energiebedarf erhöht werden kann.The invention has for its object to provide a device and a method for milling hard surfaces, with which the tool load can be reduced and the removal rate can be increased with reduced energy consumption.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemaß die Merk¬ male der Ansprüche 1, 12, 13, 33 bzw. 41, 42, 46, 49 und 62.According to the invention, the features of claims 1, 12, 13, 33 and 41, 42, 46, 49 and 62 serve to achieve this object.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der Schwingungserreger die Fräswalze mit einer Drehschwingung beaufschlagt. Dies hat den Vor¬ teil, daß die Schwingung in Richtung der beim Fräsen ent¬ stehenden Schnittkräfte erfolgt, so daß bei reduzierter Werkzeugbelastung eine Leistungssteigerung bei geringerem Energiebedarf ermöglicht wird. Die verbesserte Abtraglei- stung ermöglicht es letztlich auch, das Gewicht der Fräs¬ maschine zu verringern, wodurch sich eine weitere Energie¬ ersparnis ergibt. Aufgrund der verbesserten Effizienz können sehr harte Werkstoffe, wie z.B. Beton, wirtschaft¬ lich bearbeitet werden.In the solution according to the invention it is advantageously provided that the vibration exciter applies a torsional vibration to the milling drum. This has the advantage that the oscillation takes place in the direction of the cutting forces arising during milling, so that an increase in output with a lower energy requirement is made possible with reduced tool loading. Ultimately, the improved removal rate also makes it possible to reduce the weight of the milling machine, which results in further energy savings. Due to the improved efficiency, very hard materials such as Concrete, can be processed economically.
Das mit Drehschwingungen beaufschlagte Fräsen erlaubt auch den Einsatz stehender Abarbeitungswerkzeuge, die beim
herkömmlichen Fräsen wegen der hohen Verschleißrate nicht benutzt werden. Dadurch, daß nunmehr doch stehende Werk¬ zeuge benutzt werden können, sind andere Werkzeuge, z.B. mit linienförmiger Schneidkante einsetzbar, die bei der Abarbeitung der Straßenoberfläche Vorteile aufweisen.The milling, which is subjected to torsional vibrations, also allows the use of standing processing tools conventional milling machines cannot be used due to the high wear rate. Because standing tools can now be used, other tools can be used, for example with a linear cutting edge, which have advantages when processing the road surface.
Bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Fraswalze gegenphasig schwingende Massen aufweist, die die Reaktionskräfte der Drehschwingungen der Fräswalze kompensieren. Durch die Kompensation der Reaktionskräfte der Drehschwingungen der Fräswalze läßt sich eine Schwin- gungεübertragung auf das Fahrgestell weitestgehend ver¬ meiden. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Straßen¬ fräsmaschinen, die von einem Fahrer bedient werden. Deε weiteren ist die Belastung der Lagerung der Fräswalze verringert. Eine weitere Reduzierung der Schwingungsüber- tragung auf das Fahrgestell läßt sich durch Entkopplung des Fräswalzenantriebs von der Fräswalze erreichen.In a preferred exemplary embodiment it is provided that the milling drum has masses oscillating in opposite phase, which compensate for the reaction forces of the torsional vibrations of the milling drum. By compensating the reaction forces of the torsional vibrations of the milling drum, vibration transmission to the chassis can be largely avoided. This is particularly important for road milling machines that are operated by a driver. Furthermore, the load on the bearing of the milling drum is reduced. A further reduction in the transmission of vibrations to the chassis can be achieved by decoupling the milling drum drive from the milling drum.
Die Fräswalze kann auch in Richtung ihrer Längsachse un¬ terteilt sein, wobei Abschnitte der Fräswalze zur Kompen¬ sation der Drehschwingungen gegenphasig schwingen.The milling drum can also be subdivided in the direction of its longitudinal axis, sections of the milling drum vibrating in phase opposition to compensate for the torsional vibrations.
Beispielsweise kann die Fräswalze in Richtung der Dreh¬ achse geteilt aus zwei Hälften mit gleichen Trägheitsmo¬ ment gebildet sein.For example, the milling drum can be formed in the direction of the axis of rotation divided from two halves with the same moment of inertia.
Die gegenphasig schwingenden Massen können bei einer ein¬ teiligen Fraswalze auch innerhalb der Fräswalze gelagert sein.In the case of a one-piece milling drum, the masses vibrating in opposite phases can also be stored within the milling drum.
Der zu Schwingungen angeregte Abschnitt der Fräswalze kann über eine Torsionsfeder mit den gegenphasig schwingenden Massen gekoppelt sein.
Dabei iεt bei einem Ausfuhrungsbeispiel vorgesehen, daß die gegenphasig schwingende Masse aus einer zu der Fräε- walze koaxialen Innentrommel besteht, die über die Tor- sionsfeder mit der Fräswalze verbunden ist. Dieses Aus¬ führungsbeispiel hat den Vorteil, daß keine zweigeteilte Fräswalze benötigt wird.The section of the milling drum which is excited to vibrate can be coupled to the masses vibrating in opposite phases via a torsion spring. In one exemplary embodiment it is provided that the mass oscillating in opposite phase consists of an inner drum which is coaxial with the milling drum and which is connected to the milling drum via the torsion spring. This embodiment has the advantage that no two-part milling drum is required.
Bei einem besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Frequenz der Drehschwingungen auf die Resonanzfrequenz der Fraswalze eingestellt ist. Der Be¬ trieb der Fräswalze in der Eigenfrequenz führt zur Redu¬ zierung des Energieaufwandes .In a particularly preferred exemplary embodiment it is provided that the frequency of the torsional vibrations is set to the resonance frequency of the milling drum. The operation of the milling drum at the natural frequency leads to a reduction in the energy expenditure.
Vorzugsweise iεt zwischen den gegenphasig schwingenden Massen ein Dämpfungselement angeordnet, das daε schwin¬ gende System im Resonanzfall vor Überbeanspruchung schützt und deεweiteren erlaubt, den Effekt der Eigenfrequenz in einem breiteren Frequenzband zu nutzen.A damping element is preferably arranged between the masses vibrating in opposite phase, which protects the vibrating system from overstressing in the event of resonance and further allows the effect of the natural frequency to be used in a wider frequency band.
Der Schwingungserreger kann aus zwei gleichsinnig um 180° phasenversetzt rotierenden Unwuchten bestehen, die Dreh¬ schwingungen auf die Fräswalze übertragen. Mit Hilfe der Drehzahl der Unwuchten kann Frequenz und Amplitude der Schwingungen eingeεtellt werden. Dabei kann auch über die Bemessung des Unwuchtgewichtes die Amplitude beeinflußt werden.The vibration exciter can consist of two imbalances rotating in the same direction, 180 ° out of phase, which transmit torsional vibrations to the milling drum. The frequency and amplitude of the vibrations can be set with the aid of the rotational speed of the unbalances. The amplitude can also be influenced by measuring the unbalance weight.
Vorzugsweise sind die Unwuchten im Inneren der Fraswalze gelagert .The imbalances are preferably stored in the interior of the milling drum.
Bei einer alternativen Lösung ist vorgesehen, daß der Schwingungserreger die Fräswalze mit einer linearen Schwingung beaufschlagt, die eine Richtung aufweist, die im wesentlichen parallel zu der ein Gegendrehmoment erzeu-
genden resultierenden Reaktionskraft aller im Eingriff be¬ findlichen Abarbeitungswerkzeuge ist. Bei einem solchen Schwingungserreger verläuft der Schwingungsvektor in Rich¬ tung der gemittelten Schnittkräfte der im Eingriff befind¬ lichen Abarbeitungswerkzeuge. Die Schwingungsrichtung iεt demzufolge im wesentlichen übereinstimmend mit der Arbeitsrichtung der Abarbeitungswerkzeuge.In an alternative solution it is provided that the vibration exciter applies a linear vibration to the milling drum which has a direction which produces a counter torque essentially parallel to that. resulting reaction force of all processing tools that are in engagement. In the case of such a vibration exciter, the vibration vector runs in the direction of the average cutting forces of the processing tools in engagement. The direction of oscillation is therefore essentially the same as the working direction of the processing tools.
Bei einer weiteren alternativen Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die einzelnen Abarbeitungswerkzeuge oder Gruppen der Abarbeitungswerkzeuge in der in Arbeitsrich¬ tung verlaufenden Längsachse schwingen. Die Werkzeuge führen demzufolge in ihren Halterungen auf der Fräswalze eine Linearschwingung auε. Es kann vorgesehen sein, daß nur die im Eingriff befindlichen Abarbeitungswerkzeuge zu Linearschwingungen angeregt werden. Die Abarbeitungswerk¬ zeuge können gleichphasig schwingen, wobei die Fräswalze dann ebenfalls zu Drehschwingungen angeregt wird. Werden die Linearεchwingungen der einzelnen Abarbeitungεwerkzeuge ungleichphaεig erzeugt, kann eine Kompenεation der Schwin¬ gungen bereitε in dem im Eingriff befindlichen Bereich der Fräεwalze erfolgen.In a further alternative solution to the problem, it is provided that the individual processing tools or groups of processing tools oscillate in the longitudinal axis running in the working direction. The tools consequently perform a linear oscillation in their holders on the milling drum. It can be provided that only the processing tools which are in engagement are excited to linear vibrations. The processing tools can oscillate in phase, the milling drum then also being excited to produce torsional vibrations. If the linear vibrations of the individual processing tools are generated out of phase, the vibrations can be compensated for in the engaged area of the milling drum.
Die Drehachse der Fräswalze verläuft normalerweise par¬ allel zum Sollprofil der Oberfläche.The axis of rotation of the milling drum normally runs parallel to the desired profile of the surface.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, daß die Dreh¬ achse der Fräswalze orthogonal zur Oberfläche verläuft. Die Schwingung der Fräswalze bzw. der Abarbeitungswerkzeu¬ ge kann hinsichtlich Frequenz und/oder Amplitude einεtell¬ bar sein. Die Vortriebsrichtung der Fraswalze ist vorzugs¬ weise oberflächenparallel .Alternatively, however, it can also be provided that the axis of rotation of the milling drum is orthogonal to the surface. The oscillation of the milling drum or the processing tool can be adjustable in terms of frequency and / or amplitude. The direction of advance of the milling drum is preferably parallel to the surface.
Dabei kann die Umfangsgeεchwindigkeit der Abarbeitungs-
Werkzeuge mit der Vortriebsrichtung gleichgerichtet sein (Gleichlauf) oder entgegengesetzt zu der Vortriebsrichtung verlaufen (Gegenlauf) .The peripheral speed of the processing Tools must be aligned with the direction of advance (synchronization) or run opposite to the direction of advance (counter-rotation).
Das drehεchwingungεbeaufschlagte Fräsen ermöglicht es in vorteilhafter Weise, harte Oberflächen auch im Gegenlauf- betrieb zu fräsen, wobei eine KorngrößenbeStimmung möglich ist. Die Einstellung der mittleren Größe der von der Fräs¬ walze abgearbeiteten Bruchstücke des Straßenbelages er¬ folgt durch die Betriebsparameter des Fräsvorgangs, wie z.B. Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Frequenz und Amplitude der Schwingung und Gewichtεbeauf- schlagung der Fräswalze. Die Einstellung geeigneter Be¬ triebsparameter ermöglicht die Optimierung der Korngrößen¬ verteilung der Bruchstücke . Dabei ist die Korngrößenver¬ teilung für die Wiederverwertbarkeit der Bruchstücke und deren Einbau in einen neuen Straßenbelag von wesentlicher Bedeutung.The milling which is subjected to torsional vibrations advantageously makes it possible to mill hard surfaces even in counter-rotating operation, it being possible to determine the grain size. The average size of the fragments of the road surface processed by the milling drum is determined by the operating parameters of the milling process, e.g. Cutting speed, feed speed, frequency and amplitude of the vibration and weight loading of the milling drum. The setting of suitable operating parameters enables the grain size distribution of the fragments to be optimized. The grain size distribution is of essential importance for the recyclability of the fragments and their installation in a new road surface.
Die Abarbeitungswerkzeuge stehen von der Walzenoberfläche unter einem Winkel ab, der sich auε den während deε Frä- sens entstehenden Kräften bestimmt. Wesentliche Einflu߬ faktoren sind dabei das Maschinengewicht und die aufgrund des Drehmomentes entstehenden Kräfte.The processing tools protrude from the roller surface at an angle that is determined by the forces that arise during milling. The main factors influencing this are the machine weight and the forces arising due to the torque.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt der Schwingungserreger die Schwingungen mit einer dynamischen Erregung.In a preferred embodiment, the vibration exciter generates the vibrations with dynamic excitation.
Der Schwingungserreger ist vorzugsweise hydraulisch ange¬ trieben.The vibration exciter is preferably driven hydraulically.
Der Schwingungserreger kann auch über ein Getriebe mit dem Antrieb der Fräswalze gekoppelt sein.
Die dynamische Erregung der Schwingungen kann alternativ hydraulisch, pneumatisch, elektrisch und/oder elektroma¬ gnetisch erfolgen.The vibration exciter can also be coupled to the drive of the milling drum via a gear. The dynamic excitation of the vibrations can alternatively take place hydraulically, pneumatically, electrically and / or electromagnetically.
Bei allen alternativen Löεungsmöglichkeiten kann vorgese¬ hen sein, daß das Abfrasen mit stillstehender, sich inter¬ mittierend drehender oder vorzugsweiεe mit εich kontinu¬ ierlich drehender Fräswalze erfolgt.In the case of all alternative possible solutions, it can be provided that the milling is carried out with the milling drum stationary, rotating intermittently or preferably with the milling drum rotating continuously.
Eε ist somit auch möglich, die Fräswalze im Stillstand oder im intermittierenden Betrieb mit Drehschwingungen oder mit einer gerichteten linearen Schwingung zu betrei¬ ben. Deε weiteren iεt möglich, die Fräswalze im Stillstand oder im intermittierenden Betrieb mit schwingenden Abar¬ beitungswerkzeugen zu verwenden. Dabei kann auch vorgese¬ hen sein, daß nur die im Eingriff befindlichen Abarbei¬ tungswerkzeuge mit linearen Schwingungen beaufschlagt werden.It is thus also possible to operate the milling drum at standstill or in intermittent operation with torsional vibrations or with a directed linear vibration. It is furthermore possible to use the milling drum at a standstill or in intermittent operation with vibrating processing tools. It can also be provided that only the machining tools in engagement are subjected to linear vibrations.
Die bevorzugte Schwingungεfrequenz liegt im Bereich zwi¬ schen 60 und 100 Hertz.The preferred oscillation frequency is in the range between 60 and 100 Hertz.
Der Fräswalzenantrieb kann mittels einer Kupplung mit der Fräswalzenantriebswelle verbunden sein, die den Fräswal¬ zenantrieb von Drehschwingungen der Antriebswelle entkop¬ pelt. Auf diese Weise wird zuverlässig vermieden, daß Drehεchwingungen der Fräεwalze sich auf den Fräεwalzen- antrieb negativ auswirken können.The milling drum drive can be connected to the milling drum drive shaft by means of a coupling, which decouples the milling drum drive from torsional vibrations of the drive shaft. In this way it is reliably avoided that torsional vibrations of the milling drum can have a negative effect on the milling drum drive.
Die Abarbeitungswerkzeuge sind vorzugεweiεe auf dem Umfang der Fraswalze in Wechselhalterungen gelagert. Dies ermög¬ licht nicht nur einen schnellen Austauεch der Abarbei¬ tungswerkzeuge im Falle der Beschädigung, sondern auch den Austauεch durch anderεartige Werkzeuge. So iεt eε bei-
spielsweiεe möglich, die Fräswalze in herkömmlicher Weise, d.h. ohne überlagerte Drehschwingungen zu betreiben und die hierfür vorteilhafteren, sich drehenden Werkzeuge ein¬ zusetzen.The processing tools are preferably mounted on the circumference of the milling drum in interchangeable holders. This enables not only a quick replacement of the processing tools in the event of damage, but also replacement by other types of tools. So it is For example, it is possible to operate the milling drum in a conventional manner, ie without superimposed torsional vibrations, and to use the rotating tools which are more advantageous for this purpose.
Die in dem Gehäuse gelagerte Fräswalze kann Bestandteil eineε an ein Fahrzeug ankoppelbaren Anbaugerätes sein.The milling drum mounted in the housing can be part of an attachment that can be coupled to a vehicle.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeiεpiel der Erfindung ist daε Gehäuεe der Fräεwalze in einem εelbεtfahrenden Fahrgeεtell angeordnet .In a preferred exemplary embodiment of the invention, the housing of the milling drum is arranged in a self-propelled chassis.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeiεpiel ist vorgesehen, daß die Abarbeitungseinrichtung an einem frei¬ en Ende eines Torsionsstabes befestigt ist, der von dem auf das andere Ende des Torsionεstabes einwirkenden Schwingungserreger zu TorsionsSchwingungen anregbar ist. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel schwingt die Abarbeitungs- einrichtung in einer zu dem Torsionεεtab orthogonal ver¬ laufenden Ebene, wobei die Abarbeitungseinrichtung fest¬ stehende Abarbeitungswerkzeuge oder rotatoriεch bewegte Abarbeitungswerkzeuge in Form einer Fräswalze aufweisen kann.In a further alternative embodiment it is provided that the processing device is attached to a free end of a torsion bar which can be excited to torsion vibrations by the vibration exciter acting on the other end of the torsion bar. In this exemplary embodiment, the processing device vibrates in a plane running orthogonally to the torsion bar, the processing device being able to have fixed processing tools or rotating moving processing tools in the form of a milling drum.
Beispielsweise kann die Fräswalze um eine orthogonal zu dem Torsionsεtab verlaufenden Achse drehbar gelagert sein.For example, the milling drum can be rotatably mounted about an axis running orthogonally to the torsion bar.
Der Schwingungserreger iεt exzentriεch zu dem Torsionεεtab über einen Hebelarm mit diesem verbunden und schwingt gegenphasig zu der Abarbeitungεeinrichtung.The vibration exciter is connected eccentrically to the torsion bar via a lever arm and vibrates in phase opposition to the processing device.
Der Schwingungεerreger beεteht auε zwei gegenεinnig um 180° phaεenverεetzt rotierenden Unwuchten. Bei einem der¬ artigen Schwingungserreger werden hin- und hergehende,
orthogonal zu dem mit dem Torsionεεtab verbundenen Hebel¬ arm verlaufende Kräfte erzeugt, die ein welchεelndes Tor- εionεmoment auf den Torεionεstab ausüben und diesen zu Torsionεεchwingungen anregen.The vibration exciter consists of two imbalances rotating in opposite directions with a phase shift of 180 °. In the case of such a vibration exciter, reciprocating, Forces running orthogonal to the lever arm connected to the torsion bar, which exert a changing torsion moment on the torsion bar and excite it to torsion vibrations.
Der Torεionsstab kann in der Mitte zwischen seinen Enden in einem verschwenkbaren Arm, gegen Verdrehen und gegen eine lineare Verschiebung gesichert, gelagert sein.The torsion bar can be mounted in the middle between its ends in a pivotable arm, secured against twisting and against linear displacement.
Dabei kann der Torsionεεtab in der Lagerung mit einem begrenzten Spiel gehalten εein, so daß die Torεionεεchwin- gungen nicht gedämpft werden.The torsion bar can be held in the bearing with a limited play so that the torsional vibrations are not damped.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können Arbeitseinrichtungen an einem Ende deε Torεionsstabes mit einer Schwingung überlagert werden, die in einer orthogonal zu dem Tor¬ εionεstab verlaufenden Ebene liegt. Insbeεondere kann die Drehbewegung einer Fräswalze mit einer schwingenden Schwenkbewegung der Fräswalzenachεe überlagert werden.In this exemplary embodiment, work devices can be overlaid at one end of the torsion bar with a vibration that lies in a plane that is orthogonal to the torsion bar. In particular, the rotary movement of a milling drum can be overlaid with an oscillating pivoting movement of the milling drum axis.
Dabei kreuzt die orthogonal zur Drehachεe der Fräεwalze verlaufende Schwenkachse deε Torεionsstabes die Fräswal¬ zenachεe außerhalb des Eingriffsbereichs der Abarbeitungε- werkzeuge.The pivot axis of the torsion bar orthogonal to the axis of rotation of the milling drum crosses the milling drum axis outside the area of engagement of the processing tools.
Dieses Ausführungbeispiel iεt insbesondere geeignet als Anbaugerät, z.B. an einem Baggerarm.This embodiment is particularly suitable as an attachment, e.g. on an excavator arm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of the device can be found in the further subclaims.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Auεführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen -Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it -
Fig. 1 eine erfindungsgemaße Straßenfräsmaschine,1 a road milling machine according to the invention,
Fign. 2a einen dynamischen Schwingungserreger zum Erzeu- bis 2d gen von Drehschwingungen in vier Phasenlagen,Fig. 2a a dynamic vibration exciter for generating up to 2d against torsional vibrations in four phase positions,
Fig. 3 eine Periode der Drehschwingung,3 shows a period of the torsional vibration,
Fig 4 ein alternatives Ausfuhrungsbeispiel eines dyna¬ mischen Schwingungserregers,4 shows an alternative exemplary embodiment of a dynamic vibration exciter,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine geteilte Fraswalze.Fig. 5 shows a section through a divided milling roller.
Fig. 6 unterschiedliche Ausgestaltungen der Frasmeißel,6 different configurations of the milling cutter,
Fig. 9 Schnitte durch em Ausfuhrungεbeiεpiel einer und 10 ungeteilten Fraεwalze,9 shows sections through an embodiment of one and 10 undivided milling rollers,
Fig. 11 Schnitte durch ein weitereε Ausfuhrungsbeispiel und 12 einer geteilten Fraswalze,11 shows sections through a further exemplary embodiment and 12 of a divided milling roller,
Fig. 13 ein alternatives Ausführungεbeiεpiel mit einem Torεionsstab,13 shows an alternative embodiment with a torsion bar,
Fig 14 ein weiteres Auεfuhrungεbeiεpiel mit einem Tor- εionsstab, und14 shows a further embodiment with a torsion bar, and
Fig 15 ein Querschnitt durch die Lagerung des Torsionε- stabeε15 shows a cross section through the bearing of the torsion bar
Daε in Fig 1 dargestellte Auεfuhrungsbeiεpiel zeigt eine Straßenfräsmaschine 1 mit einem Fahrgeεtell 12, m dem
eine separat gezeichnete Fräswalze 4 in einem Gehäuse 2 gelagert iεt, die zum Abfräεen einer Oberfläche 3, z.B. einer Straßenoberfläche, dient. Ein Fahrzeugführer kann auf einem Fahrerεitz die Straßenfräεmaεchine bedienen und lenken. Am hinteren Ende weiεt die Straßenfräsmaschine eine Fördereinrichtung 6 auf, mit der daε abgetragene Material z.B. auf die Ladefläche eines Laεtkraftwagenε tranεportiert werden kann.The embodiment shown in FIG. 1 shows a road milling machine 1 with a chassis 12, m dem a separately drawn milling drum 4 is mounted in a housing 2 and is used to mill a surface 3, for example a street surface. A vehicle driver can operate and steer the road milling machine in a driver's seat. At the rear end, the road milling machine has a conveyor device 6 with which the removed material can be transported, for example, onto the loading area of a truck.
Die Abarbeitungεwerkzeuge 8 beεtehen aus Fräsmeißeln, die in gleichem gegenseitigen Abstand auf dem Umfang der Fräs- walze 4 verteilt angeordnet εind. In Richtung der Längs¬ achse der Fraswalze 4 sind die Fräsmeißel 8 versetzt zu¬ einander nebeneinander angeordnet . Daε Drehmoment der Fräεwalze 4 wird auf die Fräεmeißel 8 übertragen, die auswechselbar und feststehend oder drehend in Meißelhalte- rungen 9 gelagert sind. Das von der Fräswalze 4 ausgeübte Drehmoment erzeugt in Richtung der Schnittbewegung ver¬ laufende Schnittkräfte.The processing tools 8 consist of milling chisels which are arranged at the same mutual distance on the circumference of the milling drum 4. In the direction of the longitudinal axis of the milling drum 4, the milling bits 8 are arranged next to one another offset. The torque of the milling drum 4 is transmitted to the milling chisels 8, which are interchangeably and fixedly or rotatably mounted in chisel holders 9. The torque exerted by the milling drum 4 generates cutting forces running in the direction of the cutting movement.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen unterschiedliche Gestaltungsformen der Fräsmeißel 8. Fig. 6 zeigt einen Rundschaftmeißel mit kegeliger Schneidengeometrie, der drehbar in der Meißel- halterung 9 gelagert ist. Die Drehbarkeit des Fräsmeißelε 8 führt zu einer Selbstεchärfung deε Werkzeuges. Sich drehende Fräsmeißel sind beim herkömmlichen Fräsen ohne Schwingungsbeaufschlagung verwendet worden, um eine Ver¬ schleißreduzierung herbeizuführen. Solche Abarbeitungs- werkzeuge haben allerdingε den Nachteil, daß in der Mei- ßelhalterung 9 zwangεläufig ein Spiel verbleibt, daε die Kraftübertragung beeinflußt.6 to 8 show different designs of the milling chisel 8. FIG. 6 shows a round shank chisel with a conical cutting edge geometry, which is rotatably mounted in the chisel holder 9. The rotatability of the milling cutter 8 leads to a self-sharpening of the tool. Rotating milling chisels have been used in conventional milling without applying vibrations in order to reduce wear. Such processing tools have the disadvantage, however, that there is inevitably a play in the chisel holder 9 that influences the power transmission.
Beim Fräsen mit schwingungsbeaufschlagter Fräswalze iεt es nunmehr möglich, doch stehende Abarbeitungswerkzeuge mit
punkt- oder linienförmiger Angriffsfläche zu verwenden.When milling with a milling drum exposed to vibrations, it is now possible to use stationary processing tools point or line-shaped attack surface to use.
Fig. 7 und 8 zeigen ein feststehend in der Meißelhalterung 9 gehaltenes Abarbeitungswerkzeug 8 in Form eines Rund¬ schaftmeißels mit kegliger Schneidengeometrie bzw. in Form eines Flachmeißelε . Der Vorteil eines solchen feststehen¬ den Abarbeitungswerkzeuges 8 besteht darin, daß eine bes¬ sere Kraft- und Impulsübertragung erfolgen kann, da zwi¬ schen dem Abarbeitungswerkzeug 8 und der Meißelhalterung 9 kein Spiel besteht und damit keine Relativbewegung mög¬ lich ist.7 and 8 show a processing tool 8 held in the chisel holder 9 in the form of a round shank chisel with a conical cutting edge geometry or in the form of a flat chisel. The advantage of such a fixed processing tool 8 is that better power and momentum transmission can take place since there is no play between the processing tool 8 and the chisel holder 9 and therefore no relative movement is possible.
Die Verwendung eines Flachmeißels als Abarbeitungswerkzeug 8 hat den Vorteil, eine bessere Bearbeitungsoberfläche zu erzeugen, wobei das Werkzeug anεtelle einer rillenförmigen Fuge eine εtreifenförmige Fuge erzeugt.The use of a flat chisel as a processing tool 8 has the advantage of producing a better processing surface, the tool producing a strip-shaped joint instead of a groove-shaped joint.
Die Fign. 2a biε 2d erläutern εchematiεch eine dynamiεche Erregung der Fräswalze 4, um die Fräswalze zu einer Dreh¬ schwingung anzuregen, mit der die Fräεwalze 4 im Still¬ stand, im intermittierend drehenden Betrieb oder im kon¬ tinuierlich drehenden Betrieb beaufschlagt werden kann. Die dynamische Erregung der Fräswalze 4 wird mit Hilfe eines Schwingungserregerε 10 bewirkt, der bei dem in den Fign. 2a bis 2d gezeigten Ausführungεbeispiel aus zwei Unwuchtgewichten 14 besteht, die sich gleichsinnig drehen und zueinander um 180° phasenversetzt sind. Der synchrone Antrieb kann beispielsweise, wie in den Fign. 2a biε 2d gezeigt, durch ein zwischen den Unwuchtwellen 17 angeord¬ netes Antriebsritzel 19 erfolgen, das mit Ritzeln 27 auf den Unwuchtwellen 17 im Eingriff ist. Alternativ kann der Synchronantrieb wie in Fig. 4 gezeigt über einen beide Unwuchtwellen 17 umschlingenden Zahnriemen 20 erfolgen, wobei eine der Unwuchtwellen 17 angetrieben iεt .
Eine Periode der Drehschwingung alε zeitlicher Drehmoment- verlauf ist in Fig. 3 in einem Diagramm graphisch darge¬ stellt. Die entsprechenden Phasenlagen sind in den Fign. 2a biε 2d wiedergegeben. In Fig. 2a sind beide Unwucht¬ gewichte 14 in ihrer radial äußeren Position. Aufgrund ihrer symmetrischen Lage relativ zum Drehpunkt der Fräs- walze 4 kompensieren sich die Kräfte der Unwuchtgewichte 14, εo daß bei einem Phasenwinkel von 0° kein Drehmoment erzeugt wird.The figures 2a to 2d explain schematically a dynamic excitation of the milling drum 4 in order to excite the milling drum to a rotational oscillation with which the milling drum 4 can be acted on when it is at a standstill, in intermittently rotating operation or in continuously rotating operation. The dynamic excitation of the milling drum 4 is brought about with the aid of a vibration exciter 10, which in the case of FIGS. 2a to 2d embodiment shown consists of two imbalance weights 14 which rotate in the same direction and are 180 ° out of phase with each other. The synchronous drive can, for example, as shown in FIGS. 2a to 2d shown, take place by means of a drive pinion 19 which is arranged between the unbalanced shafts 17 and which engages with pinions 27 on the unbalanced shafts 17. Alternatively, as shown in FIG. 4, the synchronous drive can take place via a toothed belt 20 wrapping around both unbalanced shafts 17, one of the unbalanced shafts 17 being driven. A period of the torsional vibration as a torque curve over time is shown graphically in FIG. 3 in a diagram. The corresponding phase positions are shown in FIGS. 2a to 2d reproduced. 2a, both unbalance weights 14 are in their radially outer position. Due to their symmetrical position relative to the pivot point of the milling drum 4, the forces of the unbalance weights 14 compensate each other, so that no torque is generated at a phase angle of 0 °.
Fig. 2b zeigt die Lage der Unwuchtgewichte 14 bei einem Phasenwinkel von 90°. Die von den Unwuchtgewichten erzeug¬ ten Kräfte kompensieren εich in bezug auf den Drehpunkt der Fräεwalze 4 nicht, vielmehr erzeugen sie in bezug auf die Drehachse der Fräswalze 4 jeweils ein Drehmoment, das εich zu der in Fig. 3 gezeigten maximalen Amplitude des auf die Fräswalze 4 ausgeübten Drehmoments bei 90° ad¬ diert .2b shows the position of the unbalance weights 14 at a phase angle of 90 °. The forces generated by the unbalance weights do not compensate for the rotational point of the milling drum 4, rather they each generate a torque with respect to the axis of rotation of the milling drum 4 that corresponds to the maximum amplitude of the milling drum shown in FIG. 3 4 applied torque at 90 °.
In der Phasenlage 180° gemäß Fig. 2c sind die Kraftvekto¬ ren der Unwuchtgewichte 14 wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a auf die Drehachse der Fraswalze 4 gerichtet und können daher in bezug auf diese Drehachεe kein Drehmo¬ ment erzeugen. Da die Kräfte der Unwuchtgewichte sich kompensieren, hat der Verlauf der Drehmomentkurve gemäß Fig. 3 bei 180° erneut einen Nulldurchgang.In the phase position 180 ° according to FIG. 2c, the force vectors of the unbalance weights 14 are directed towards the axis of rotation of the milling drum 4, as in the embodiment of FIG. 2a, and therefore cannot generate any torque with respect to this axis of rotation. Since the forces of the unbalance weights compensate each other, the curve of the torque curve according to FIG. 3 has a zero crossing again at 180 °.
Fig. 2d zeigt die Position der Unwuchtgewichte 14 bei einer Phasenlage von 270°, in der die von den Unwuchtge¬ wichten 14 erzeugten Kräfte wiederum ein Drehmoment in bezug auf die Drehachse 7 erzeugen. Im Vergleich zu Fig. 2b iεt dieεeε Drehmoment allerdings entgegengesetzt ge¬ richtet, so daß die sinuεförmige Drehschwingung gemäß Fig. 3 in dieser Phasenlage ihren maximalen negativen Amplitu-
denwert erreicht .2d shows the position of the unbalance weights 14 at a phase position of 270 °, in which the forces generated by the unbalance weights 14 in turn generate a torque with respect to the axis of rotation 7. In comparison to FIG. 2b, however, this torque is directed in the opposite direction, so that the sinusoidal torsional vibration according to FIG. 3 has its maximum negative amplitude in this phase position. reached the value.
Über die Drehzahl der Unwuchtwellen 17 kann die gewünschte Frequenz und Amplitude der Schwingung eingestellt werden. Eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflusεung des Ampli¬ tudenwertes besteht darin, auswechselbare oder hinzufüg¬ bare Unwuchtgewichte 14 vorzusehen. Eε kann auch ein Schwingungεerreger 10 verwendet werden, bei dem je nach Drehrichtung der Unwuchtwellen zuεätzliche Gewichte zu- geεchaltet werden. Bei solchen Schwingungserregern sind auf jeder Unwuchtwelle 17 zwei Unwuchtgewichte unter¬ schiedlicher Größe vorgeεehen, die εich in der einen Dreh¬ richtung teilweise gegenseitig kompensieren und sich in der anderen Drehrichtung addieren.The desired frequency and amplitude of the vibration can be set via the speed of the unbalanced shafts 17. An additional possibility of influencing the amplitude value is to provide replaceable or addable unbalance weights 14. A vibration exciter 10 can also be used, in which additional weights are switched on depending on the direction of rotation of the unbalanced shafts. In such vibration exciters, two unbalance weights of different sizes are provided on each unbalanced shaft 17, which partially compensate each other in one direction of rotation and add up in the other direction of rotation.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausfüh¬ rungsbeispiel einer Fräswalze 4, die in dem Gehäuse 2 drehbar gelagert iεt. Ein Fräεwalzenantrieb 16 iεt über eine schwingungsgedämpfte Kupplung 22 mit der Antriebs¬ welle 24 der Fräswalze 4 gekoppelt. Die Fräswalze ist zweigeteilt und besteht auε zwei Hälften 4a, 4b mit vor¬ zugsweise gleichem Trägheitsmoment. Zwischen den Hälften 4a, 4b der Fräswalze 4 iεt ein Dichtungsstreifen 26 vor¬ gesehen, der den Spalt zwischen den Hälften abdichtet, aber eine relative Drehbewegung zwischen den Hälften 4a, 4b zuläßt. Der Dichtungsstreifen 26 aus Weichgummimaterial hat auch die Aufgabe, die Schwingungsbewegung zwischen den Fräswalzenhälften 4a, 4b im Resonanzfall zu dämpfen. Der Dichtungsstreifen 26 hat die zusätzliche Funktion der Dämpfung, um im Resonanzfall das schwingende System zu schützen und um den Effekt der Eigenfrequenz in einem breiteren Frequenzband nutzen zu können.5 shows a section through a preferred exemplary embodiment of a milling drum 4, which is rotatably mounted in the housing 2. A milling drum drive 16 is coupled to the drive shaft 24 of the milling drum 4 via a vibration-damped coupling 22. The milling drum is divided into two parts and consists of two halves 4a, 4b with preferably the same moment of inertia. A sealing strip 26 is provided between the halves 4a, 4b of the milling drum 4, which seals the gap between the halves, but allows a relative rotational movement between the halves 4a, 4b. The sealing strip 26 made of soft rubber material also has the task of damping the oscillatory movement between the milling drum halves 4a, 4b in the event of resonance. The sealing strip 26 has the additional function of damping in order to protect the oscillating system in the event of resonance and to be able to use the effect of the natural frequency in a wider frequency band.
Die Antriebswelle 24 treibt die Fräswalzenhälfte 4b an,
wobei des weiteren die beiden Fräswalzenhälften 4a, 4b über eine als Torsionsfeder 15 gestaltete Welle verbunden sind. Die Fräswalzenhalfte 4a enthält den Schwingungserreger 10, der im wesentlichen den Prinzipskizzen der Fign. 2a biε 2d entspricht. Die Unwuchtwellen 17 sind an ihren Enden in den seitlichen Stirnflächen der Fräswalzenhälfte 4a gela¬ gert. Sie weisen jeweils ein Ritzel 27 auf, das sich mit dem Antriebsritzel 19 für die Unwuchtwellen 17 kämmt. Das Antriebsritzel 19 ist auf einem koaxial zur Drehachse 7 der Fräswalze 4 verlaufenden Achsstumpf 21 gelagert und wird über eine Kupplung 23 und einem an dem Gehäuse 2 angeflanεchten Hydromotor 25 angetrieben.The drive shaft 24 drives the milling drum half 4b, furthermore the two milling drum halves 4a, 4b are connected via a shaft designed as a torsion spring 15. The milling drum half 4a contains the vibration exciter 10, which essentially corresponds to the schematic diagrams of FIGS. 2a corresponds to 2d. The unbalanced shafts 17 are supported at their ends in the lateral end faces of the milling drum half 4a. They each have a pinion 27 which meshes with the drive pinion 19 for the unbalanced shafts 17. The drive pinion 19 is mounted on an axle stub 21 running coaxially to the axis of rotation 7 of the milling drum 4 and is driven via a coupling 23 and a hydraulic motor 25 flanged to the housing 2.
Die Aufteilung der Fräεwalze 4 in zwei Hälften 4a, 4b hat den Vorteil, daß mit Hilfe der Torεionεfeder 15 die beiden Fräswalzenhälften 4a, 4b gegenphasig zueinander εchwingen können, wodurch keine Reaktionskräfte der Drehschwingungen auf die Antriebswelle 24 einwirken. Dies erfolgt durch die Kompensation der schwingenden Massen und durch Entkopplung des Fräswalzenantriebes 16 von der Fräswalze 4. Hinsicht¬ lich der Entkopplung des Fräswalzenantriebes von der Fräs- walzenantriebswelle 24 bestehen beispielsweiεe folgende Möglichkeiten, nämlich die Entkopplung über eine drehwei¬ che Kupplung oder die Entkopplung über eine spielbehaftete formschlüssige Kupplung. Durch diese Maßnahmen wird die Schwingungsübertragung auf das Gehäuse 2 und damit auf daε Fahrgestell 12 nahezu eliminiert und die Belastung der Lagerung der Fräεwalze 4 reduziert.The division of the milling drum 4 into two halves 4a, 4b has the advantage that, with the aid of the torsion spring 15, the two milling drum halves 4a, 4b can oscillate in phase opposition to one another, so that no reaction forces of the torsional vibrations act on the drive shaft 24. This is done by compensating the vibrating masses and by decoupling the milling drum drive 16 from the milling drum 4. With regard to the decoupling of the milling drum drive from the milling drum drive shaft 24, there are, for example, the following options, namely the decoupling via a rotary coupling or the decoupling via a positive coupling with play. Through these measures, the transmission of vibrations to the housing 2 and thus to the chassis 12 is almost eliminated and the load on the bearing of the milling drum 4 is reduced.
Eine Schwingungsfrequenz im Bereich zwischen 60 und 100 Hertz hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.An oscillation frequency in the range between 60 and 100 Hertz has proven to be particularly advantageous.
Vorzugsweise sind die Drehschwingungen auf die Eigenfre¬ quenz der Fräswalze 4 eingestellt. Die Drehschwingungen
lassen sich dann mit einem minimierten Energieaufwand bei höchster Effizienz deε Fräsvorgangε auεführen.The torsional vibrations are preferably set to the natural frequency of the milling drum 4. The torsional vibrations can then be carried out with a minimized expenditure of energy with maximum efficiency of the milling process.
Die Drehschwingungen werden mit Hilfe eineε Dämpfungεele- mentes im Resonanzbereich gedämpft, um den Reεonanzeffekt in einem breiteren Frequenzband nutzen zu können.The torsional vibrations are damped in the resonance range with the aid of a damping element in order to be able to use the resonance effect in a wider frequency band.
Durch die Dynamiεierung der Schnittkräfte der Fräsmeißel 8 ist es möglich, die Manteldicke der Fräswalze 4 zu redu¬ zieren. Damit kann die Massenträgheit der Fräswalze redu¬ ziert werden und damit auch die notwendige Aktivierungε- energie für die Schwingungserregung. Gleichzeitig wird auch die Beanspruchung des Antriebsstrangs reduziert .By dynamizing the cutting forces of the milling cutter 8, it is possible to reduce the jacket thickness of the milling drum 4. The mass inertia of the milling drum can thus be reduced and thus also the activation energy required for the excitation of vibrations. At the same time, the stress on the drive train is reduced.
Vorzugsweise sind die Unwuchtwellen möglichst weit radial außen innerhalb der Fräswalze 4 gelagert, um ein möglichst hohes Drehmoment bei relativ geringen Unwuchtgewichten 14 zu erzeugen.The unbalanced shafts are preferably mounted as far radially as possible inside the milling drum 4 in order to generate the highest possible torque with relatively low unbalanced weights 14.
Alternativ zu der Beaufschlagung der Fräswalze 4 mit einer Drehschwingung kann auch vorgesehen sein, die Fräswalze 4 mit einer linearen Schwingung zu beaufschlagen, die in einer Richtung erfolgt, die dem Mittelwert der Richtungs- vektoren aller im Eingriff befindlichen Fräsmeißel 8 ent¬ spricht. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind beispiels¬ weise abhängig von dem Fräswalzendurchmesser und der Frästiefe weniger als ein Viertel aller Fräsmeißel 8 beim Fräsen im Eingriff. Die lineare Schwingung erfolgt vor¬ zugsweise in Richtung der resultierenden Schnittkraft aller im Eingriff befindlichen Fräsmeißel 8. Ein Schwin¬ gungserreger für Linearschwingungen besteht beispielεweise aus zwei gegenläufig rotierenden Unwuchtwellen, die in ihrer Phasenlage zueinander verstellbar sind, um die Rich¬ tung der Schwingung zu verändern. Die Unwuchtwellen 17
sind bei einem solchen Schwingungserreger ortsfest gela¬ gert.As an alternative to the application of a rotary vibration to the milling drum 4, provision can also be made for the milling drum 4 to be subjected to a linear vibration which occurs in a direction which corresponds to the mean value of the direction vectors of all milling bits 8 in engagement. As can be seen from FIG. 4, depending on the milling drum diameter and the milling depth, for example, less than a quarter of all milling chisels 8 are engaged during milling. The linear oscillation is vor¬ preferably in direction of the resultant cutting force of all cutting teeth 8. A oscillations ¬ in engagement supply pathogen for linear vibrations consists beispielεweise of two contra-rotating eccentric shafts, which are adjustable to one another in their phase position, the Rich¬ processing of the vibration to change . The unbalanced shafts 17 are fixed in such a vibration exciter.
Eine weitere alternative Lösung besteht darin, die Fräε- meißel unmittelbar mit einer Schwingung zu beaufschlagen, wobei die Fräsmeißel 8 beispielεweise in der Meißelhalte¬ rung 9 linear schwingen können. Alternativ kann auch vor¬ gesehen sein, daß der Meißelhalter 9 zu Schwingungen ange¬ regt wird. Vorzugsweiεe werden nur die im Eingriff befind¬ lichen Fräsmeißel 8 zu Schwingungen angeregt.A further alternative solution is to apply a vibration directly to the milling bits, the milling bits 8 being able to vibrate linearly, for example, in the bit holder 9. Alternatively, it can also be provided that the chisel holder 9 is excited to vibrate. Preferably, only the milling bits 8 in engagement are excited to vibrate.
Die Fign. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einteiliger Fraswalze 4, bei der als gegenphasig schwin¬ gende Masse eine Innentrommel 30 vorgesehen ist, die mit der Fräswalze 4 und der Antriebswelle 24 über eine Tor- sionsfeder 15 verbunden ist. Die Innentrommel 30 ist auf einem zu der Torsionsfeder 15 koaxialen Rohr 34 drehbar gelagert, so daß die Innentrommel 30 relativ zu der Fräs- walze 4 eine Drehschwingung ausführen kann. Dabei sind daε Rohr 34 und die zu der Fräεwalze 4 koaxiale Torεionεfeder 15 drehfeεt an der mit der Antriebswelle 24 verbundenen Stirnwand der Fräswalze 4 befestigt.The figures 9 and 10 show an exemplary embodiment with a one-piece milling drum 4, in which an inner drum 30 is provided as a mass oscillating in opposite phase, which is connected to the milling drum 4 and the drive shaft 24 via a torsion spring 15. The inner drum 30 is rotatably mounted on a tube 34 which is coaxial with the torsion spring 15, so that the inner drum 30 can execute a torsional vibration relative to the milling drum 4. The tube 34 and the torsion spring 15 coaxial with the milling drum 4 are attached to the end wall of the milling drum 4 connected to the drive shaft 24 in a rotationally fixed manner.
Die Innentrommel nimmt in ihrem Inneren die Unwuchten 14 auf, die mit Unwuchtwellen 17 diametral gegenüberliegend in den Stirnwänden der Innentrommel 30 drehbar gelagert sind. Der Antrieb der Unwuchten 14 erfolgt wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 5 über Stirnräder 19,27. Jeweils ein Stirnrad 27 iεt drehfeεt auf einer Unwucht¬ welle 17 befeεtigt und kämmt ein Antriebεritzel 19, daε in der Fräswalze 4 und in dem Gehäuse 2 drehbar gelagert iεt und über eine Kupplung 23 und einen Hydromotor 25 ange¬ trieben wird. Die Schwingungserzeugung erfolgt wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 5 durch gleichsinnige Drehung
der Unwuchtwellen 17 bei um 180° phasenversetzt angeord¬ neten Unwuchtgewichten 14. Die Welle 29 des Antriebεrit- zels 19 iεt in der Nabe 32 der Fräεwalze 4 gelagert, die ihrerεeitε gegenüber dem Gehäuεe 2 gelagert iεt. Die Nabe 32 und die Kupplung 23 sind mit einem Gehäuse 36 ge¬ schützt, an dem der Hydromotor 25 angeflanscht iεt.The inside of the inner drum accommodates the unbalances 14, which are rotatably supported in the end walls of the inner drum 30 with diametrically opposite shafts 17. As in the exemplary embodiment in FIG. 5, the unbalances 14 are driven via spur gears 19, 27. In each case one spur gear 27 is rotationally fixed on an unbalance shaft 17 and meshes a drive pinion 19 which is rotatably mounted in the milling drum 4 and in the housing 2 and is driven via a clutch 23 and a hydraulic motor 25. As in the exemplary embodiment in FIG. 5, the oscillation is generated by rotating in the same direction of the unbalanced shafts 17 with unbalanced weights 14 arranged out of phase with the phase. The shaft 29 of the drive pinion 19 is mounted in the hub 32 of the milling drum 4, which is mounted on the side opposite the housing 2. The hub 32 and the clutch 23 are protected with a housing 36 to which the hydraulic motor 25 is flanged.
Die Fign. 11 und 12 zeigen ein weitereε Auεführungsbei- εpiel einer zweigeteilten Fräswalze 4a, 4b, deren Hälften über eine Torsionsfeder 15 miteinander verbunden sind und zwischen denen ein ringförmiger Dichtungεεtreifen 26 auε gummielastischen Material am Außenumfang angeordnet ist, der zugleich auch alε Dämpfungsmittel zwischen den gegen¬ phasig zueinander schwingenden Fräswalzenhälften 4a, 4b dient. In der Fräswalzenhälfte 4a iεt ein hydrauliεcher Schwingungerreger 50 angeordnet, der über einen Hydromotor 25 einen Drehεchieber 42 und eine Drehdurchführung 46 mit pulsierendem Hydraulikdruck beaufschlagt wird. Der hydrau¬ lische Schwingungserreger 50 weist zwei diametral von der Rotationsachεe der Fräswalzenhälfte 4a abstehende Arme 55,56 auf, in denen ein Hydraulikkanal 48 verläuft. Der hydraulische Schwingungserreger 50 ist fest mit der Fräs¬ walzenhälfte 4a verbunden. An den freien Enden der Arme 55,56 sind orthogonal zu der Rotationεachεe, relativ zu¬ einander in entgegengesetzte Richtung wirkende Kolbenzy¬ lindereinheiten 52 vorgesehen, deren Kolben 54 entspre¬ chend dem pulsierenden Hydraulikdruck beaufschlagt werden und auf Balken 58 einwirken, die fest mit der anderen Fräswalzenhälfte 4b verbunden sind und von dieser abste¬ hen. Dazu weist die der Torεionεfeder 15 zugewandte Stirn¬ wand der Fräεwalzenhälfte 4a zwei Aussparungen 60 auf, durch die jeweils ein Balken 58 der Fräswalze 4b hindurch¬ tritt. Die Aussparung 60 ist größer als die Querschnittε- flache des Balkens 58, so daß die Fräεwalzenhälften 4a, 4b
relativ zueinander schwingen können. Die Richtung des Kolbenschwingung und die Orientierung des Balkens 58 sind auf die Ausrichtung der Fräsmeißel 8 abgestimmt, damit die auε der Drehmomentüberhöhung resultierende Schlagkraft verluεtloε in die Fräεmeißel 8 induziert wird. Zu diesem Zweck kann die Kolbenzylindereinheit 52 in der Darstellung gemäß Fig. 11 auch einen von 90° abweichenden Neigungs¬ winkel zu einer zu dem Druckkanal 48 parallelen Achεe haben.The figures 11 and 12 show a further embodiment of a two-part milling drum 4a, 4b, the halves of which are connected to one another via a torsion spring 15 and between which an annular sealing strip 26 made of rubber-elastic material is arranged on the outer circumference, which at the same time also acts as a damping means between the opposite phases mutually vibrating milling drum halves 4a, 4b is used. A hydraulic vibration exciter 50 is arranged in the milling drum half 4a and is acted upon by a hydraulic slide valve 42 and a rotary feedthrough 46 with pulsating hydraulic pressure. The hydraulic vibration exciter 50 has two arms 55, 56 protruding diametrically from the axis of rotation of the milling drum half 4a, in which a hydraulic channel 48 runs. The hydraulic vibration exciter 50 is firmly connected to the milling drum half 4a. At the free ends of the arms 55, 56, piston cylinder units 52 are provided which act orthogonally to the axis of rotation and relatively in the opposite direction to one another, the pistons 54 of which are acted upon in accordance with the pulsating hydraulic pressure and act on bars 58 which are fixed with the other milling drum half 4b are connected and protrude from this. For this purpose, the end wall of the milling drum half 4a facing the torsion spring 15 has two recesses 60 through which a bar 58 of the milling drum 4b passes. The recess 60 is larger than the cross-sectional area of the beam 58, so that the milling drum halves 4a, 4b can swing relative to each other. The direction of the piston oscillation and the orientation of the beam 58 are matched to the orientation of the milling cutter 8, so that the impact force resulting from the excessive torque is induced in the milling cutter 8 without loss. For this purpose, the piston-cylinder unit 52 in the illustration according to FIG. 11 can also have an angle of inclination deviating from 90 ° to an axis parallel to the pressure channel 48.
Durch Einεtellung geeigneter Betriebεparameter für den Betrieb der Fräswalze, nämlich der Drehzahl (Schnittge¬ schwindigkeit) , Drehrichtung, Vorschubgeschwindigkeit, Schwingungεfrequenz und Schwingungεamplitude, εowie der Gewichtsbelastung der Fräswalze 4 kann die Größe der abge¬ tragenen Bruchstücke deε Straßenbelageε 3 und deren Korn¬ größenverteilung bestimmt werden. Die mittlere Korngröße und die zugehörige Korngrößenverteilung ist für die Wie- derverwertbarkeit deε abgetragenen Straßenbelageε 3 von wesentlicher Bedeutung, da beispielsweise zu große Bruch¬ stücke nicht in einen neuen Straßenbelag eingearbeitet werden können.By setting suitable operating parameters for the operation of the milling drum, namely the speed (cutting speed), direction of rotation, feed speed, oscillation frequency and oscillation amplitude, as well as the weight load of the milling drum 4, the size of the worn fragments of the road surface 3 and their grain size distribution can be determined become. The average grain size and the associated grain size distribution are of essential importance for the reusability of the removed road surface 3, since, for example, fragments that are too large cannot be incorporated into a new road surface.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Auεführungεbeiεpiel, bei dem mit Hilfe eineε Torεionεεtabs 68, der z.B. in einem Bag¬ gerarm 72 gelagert ist, Torsionεschwingungen auf ein Ab¬ arbeitungswerkzeug 66, z.B. eine Fräsleiste, wie auε Fig. 13 ersichtlich, oder eine Fräswalze 4, wie aus Fig. 14 er¬ sichtlich, übertragen werden. Die Abarbeitungswerkzeuge 66 sind an einem freien Ende des Torεionεεtabes 68 befestigt oder gelagert, während der Schwingungserreger 10 an dem anderen freien Ende des in seiner Mitte in dem Baggerarm 72 gelagerten Torεionεεtabeε 68 angeordnet ist. Der Schwingungserreger 10 ist über einen Hebelarm 70 mit dem
Torsionsstab 68 verbunden, so daß die in dem Schwingungs¬ erreger 10 erzeugten Kräfte in einer orthogonal zu der Zeichnungsebene der Fign. verlaufenden Richtung in Kom¬ bination mit dem Hebelarm 70 ein Torsionsmoment auf den Torsionsstab 68 übertragen können. Der Schwingungserreger 10 weiεt Unwuchten 14 auf, die wie aus den Fign. 16 bis 19 ersichtlich, gegenεinnig und phasenversetzt um 180° rotie¬ ren. Eine der Unwuchtwellen 17 wird von einem Hydromotor 25 angetrieben, wobei die Kraftübertragung von der ange¬ triebenen Unwuchtwelle 17 über Stirnräder 27 auf die ande¬ re Unwuchtwelle erfolgt. In den Fällen der Fig. 16 und 17 kompensieren sich die Kräfte der Unwuchten 14, während sie sich in den Fign. 18 und 19 gezeigten Fällen addieren. Die Abarbeitungswerkzeuge 4, 66 führen dann eine Torεions- εchwingung in Gegenphase aus. Dabei schwingen die Abarbei¬ tungswerkzeuge 66 in einer zu dem Torsionsstab 68 orthogo¬ nalen Ebene.13 shows a further exemplary embodiment, in which torsional vibrations on a processing tool 66, for example a milling bar, as can be seen in FIG. 13, or a milling drum 4, with the aid of a torsion bar 68, which is mounted, for example, in an excavator arm 72 14, as can be seen from FIG. The processing tools 66 are fastened or mounted on a free end of the torsion bar 68, while the vibration exciter 10 is arranged on the other free end of the torsion bar 68 which is mounted in its center in the excavator arm 72. The vibration exciter 10 is connected to the lever arm 70 with the Torsion bar 68 connected so that the forces generated in the vibration exciter 10 in an orthogonal to the drawing plane of FIGS. direction in combination with the lever arm 70 can transmit a torsional moment to the torsion bar 68. The vibration exciter 10 has imbalances 14 which, as shown in FIGS. 16 to 19 can be seen, rotate in opposite directions and out of phase by 180 °. One of the unbalanced shafts 17 is driven by a hydraulic motor 25, the force being transmitted from the driven unbalanced shaft 17 via spur gears 27 to the other unbalanced shaft. In the cases of FIGS. 16 and 17, the forces of the unbalances 14 are compensated for while they are shown in FIGS. Add 18 and 19 cases shown. The processing tools 4, 66 then execute a torsional vibration in the opposite phase. The processing tools 66 swing in a plane orthogonal to the torsion bar 68.
Die Fräswalze 4 ist in einer Halterung an dem den Schwin¬ gungserreger 10 gegenüberliegenden Ende orthogonal zu dem Torsionsstab 68 drehbar gelagert und über einen Hydromotor 76 angetrieben. Die Torsionsschwingung der Fräεwalze 4 überlagert εich somit mit der Drehbewegung der Fräswalze.The milling drum 4 is rotatably mounted in a holder at the end opposite the vibration exciter 10 orthogonal to the torsion bar 68 and driven by a hydraulic motor 76. The torsional vibration of the milling drum 4 is thus superimposed on the rotational movement of the milling drum.
Fig. 15 zeigt einen Querschnitt durch die Lagerung deε Torsionsstabes 68 in dem Baggerarm 72. Der Torsionsstab 78 iεt drehfeεt in dem Baggerarm 72 aber mit Spiel gelagert. Der alε Hohlwelle gestaltete Torsionεεtab 68 ist auch in Richtung seiner Längsachse gegen Verschieben gesichert.
15 shows a cross section through the mounting of the torsion bar 68 in the excavator arm 72. The torsion bar 78 is rotatably mounted in the excavator arm 72 but with play. The torsion bar 68 designed as a hollow shaft is also secured against displacement in the direction of its longitudinal axis.