WO2008025555A1 - Verfahren und vorrichtung fur die fräsende bearbeitung von materialen - Google Patents

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WO2008025555A1
WO2008025555A1 PCT/EP2007/007600 EP2007007600W WO2008025555A1 WO 2008025555 A1 WO2008025555 A1 WO 2008025555A1 EP 2007007600 W EP2007007600 W EP 2007007600W WO 2008025555 A1 WO2008025555 A1 WO 2008025555A1
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tool
drum
drive
gear
shaft
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PCT/EP2007/007600
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Inventor
Ulrich Bechem
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Bucyrus Dbt Europe Gmbh
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Priority to EP07802018A priority patent/EP2057348B1/de
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Priority to ES07802018T priority patent/ES2399766T3/es
Priority to AU2007291529A priority patent/AU2007291529B2/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20—Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/22—Mineral freed by means not involving slitting by rotary drills with breaking-down means, e.g. wedge-shaped drills, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially perpendicular to the working face, e.g. MARIETTA-type

Definitions

  • the invention relates to a device for the milling and / or drilling of materials, in particular for the removal of rocks, minerals or coal, with a rotatably mounted on a drum carrier about a drum axis tool drum, in the plurality of tool shafts which projecting from their projecting from the tool drum Carrying ends machining tools are mounted rotatably driven, wherein at least two of the tool shafts are drivable by a common gear drive having rotatably mounted on the tool shafts driven gears and a common drive element which cooperates with the drive gears, wherein the drive element and the tool drum are rotatable relative to each other ,
  • the invention further relates to a method for milling or removal of materials such as rock, coal or the like. and use of such a device as well as the use of the method.
  • the working principle of the device known from WO2006 / 079536 Al is based on arranging a plurality of tool spindles in a spindle or tool drum so eccentrically around a drum axis, that the spindle axes of the tool spindles are parallel or at most slightly inclined to the axis of rotation of the tool drum. All tool spindles are mounted in the tool drum such that the processing tools are distributed over the circumference in front of the end face of the tool drum.
  • a rotation of the tool drum is superimposed with a rotation of each tool spindle.
  • the known processing device is transverse to the axis of rotation of the tool drum and thus also moves transversely to the axis of rotation of each tool shaft. With the known device outstanding service life of the tools are achieved even with hard materials and high removal rate. When removing materials on closed surfaces, but also when drilling boreholes or the like.
  • the retraction is partly problematic due to a feed movement of the device in the material to be removed, partly not possible.
  • the degradation of materials over a large area requires a substantial diameter of the tool drum, resulting in a comparatively high overall weight of the device.
  • the object of the invention is to provide a device which is able to economically remove rocks or other materials with high strengths at high removal rate and large Abtrags St.
  • the device is intended to ensure a high level of operational reliability, be used in a wide variety of applications and avoid the disadvantages of the known device.
  • the shaft axes of the tool shafts are transverse to the drum axis.
  • an arrangement of the tool shafts rotating with the tool drum is selected, in which the shaft axes of the individual tool shafts are no longer substantially parallel, but transverse to the drum axis of the tool drum. Due to the significantly changed orientation of the shaft axes of the tool shafts, the machining tools no longer lie on the end face of the tool drum, but the milling or removal takes place radially outside the circumference of the tool drum.
  • the shaft axes of the tool shafts can be perpendicular to the drum axis.
  • the shaft axes of the tool shafts may also be angled to the drum axis, wherein the angle of the angling is at least 45 ° and preferably greater than about 80 °.
  • the shaft axes of one or more tool shafts it would also be possible for the shaft axes of one or more tool shafts to be perpendicular and, at the same time, for the shaft shafts of other tool shafts to be the same or different from the axis of the drum.
  • the device according to the invention is of particular advantage that, in contrast to the prior art, a working movement of the device takes place parallel to the drum axis and / or that a feed movement of the device to the depth of cut for the next Abtragvorgang is perpendicular to the drum - axis.
  • all machining tools are preferably located radially outside the tool drum, in particular radially outside the circumference of the tool drum, and during operation the material, outside the circumference of the tool drum, is crescent-shaped. Due to the rotational movement of the drum and the arrangement of the shaft axes of the tool shafts rotate in the operation insert, the processing tools transverse to the drum axis and the material is removed outside a circumference of the drum.
  • the tool drum and at least a part of the tool shafts can have a common rotation have drive.
  • the tool shafts acted upon by the common rotary drive can also be automatically set in rotation.
  • the rotary drive could have a rotatably connected to the tool drum, mounted in the drum carrier, driven by a drive device drive shaft and one or at least one rotatably mounted on the drum carrier drive gear as a drive element, which meshes with the output gears on the respective tool shafts.
  • a corresponding device can be constructed particularly compact, with very high forces and torques are transmitted and at the same time there is a fixed ratio of the rotational speeds between the tool drum and the drive shaft and the driven tool shafts.
  • the drive gear and the associated output gears may be formed of bevel gears, built in the manner of a planetary gear bevel gear in which the or the drive gears each form the sun gear and the mitbewegten with the tool drum output gears planetary gears.
  • the drive gear may consist of a toothed crown wheel, with which cylindrical gears mesh as associated output gears.
  • the transmission preferably has a transmission ratio between about 3: 1 and 9: 1, in particular about 6: 1 and 8: 1 between the drive shaft and the tool shafts.
  • the gear ratio can also be eg 12: 1 and greater.
  • the tool drum on both sides of the tool shafts on a drum carrier be supported, preferably on the opposite side of the drive drum of the tool drum Pin or a bearing for two-sided mounting of the tool drum is formed. For smaller tool drums or softer materials to be degraded, however, one-sided mounting of the tool drum could be sufficient.
  • the tool drum may have a drum drive which is decoupled from a gear drive for the drive element.
  • the speed ratio between the rotational speed of the tool drum, with which rotate the tool shafts transverse to their shaft axes, and the rotational speed of the respective tool shafts can be set almost arbitrarily.
  • the drum drive and / or the gear drive consist of adjustable drives.
  • the drum drive and the gear drive can be arranged or coupled on the same side of the tool drum.
  • the tool drum may in particular be provided with an axially protruding shaft receptacle in which a rotationally fixed connected to the drive gear, both sides of a receiving bore of the shaft receiving outstanding gear drive shaft is rotatably supported or supported.
  • the gear drive shaft can then be supported in particular by means of a bearing in the receiving bore and by means of a second bearing in a bolted to the tool drum bearing cap.
  • a corresponding embodiment is particularly advantageous when the shaft axes are angled to the drum axis and the drive gear and the output gears are formed as bevel gears of an angular gear with planetary gears.
  • the shaft axes could also be perpendicular to each other.
  • the shaft receiving the drum drive and the transmission input shaft to the transmission drive can be coupled.
  • the drum drive on one side of the tool drum and the gear drive axially offset on the opposite side of the tool drum can be arranged or coupled.
  • the tool drum can be provided on the opposite side with an axially projecting annular extension with a shaft receiving a rotatably connected to the drive gear, both sides of a receiving bore of the shaft receiving outstanding gear drive shaft is rotatably supported, the tool drum on the other side has a bearing extension to which the drum drive can be arranged or coupled.
  • the gear drive shaft may conveniently be rotatably supported by a first bearing in the shaft receiving the ring extension and by means of a second bearing in the bearing extension, wherein preferably the bearing extension can consist of a bolted to the tool drum bearing flange.
  • the bearing extension can in particular be provided with a toothing or a toothed wheel in order to connect the drum drive and tool drum in a simple manner via gears or toothed belt.
  • the tool drum can be non-rotatably connected to the output side of a first hub gear and the drive gear rotatably connected to the output side of a second hub transmission, both hub gears are arranged in a central receptacle.
  • the hub gears can be designed, in particular, as a slide-in transmission with transmission stages preferably encapsulated in gearbox housings, wherein the mounting flanges of both hub gears can be fastened or fastened to the drum carrier.
  • the drive of the hub gear could be done in particular via timing belt.
  • the drive gear and the driven gears can be formed in turn particularly advantageous as bevel gears of an angular gear with planetary gears or alternatively, a crown gear could form the drive - gear, while the driven gears are formed as with this meshing cylindrical gears.
  • the output gears of all the tool shafts with a single, common drive gear in Meshing can then be arranged uniformly distributed over the circumference in the tool drum.
  • the tool shafts could also be arranged unevenly and / or in groups distributed in the tool drum and / or it could be provided for each group a separate drive gear.
  • each machining tool arranged on a tool shaft is arranged offset by an angular amount and / or at a distance from the drive shaft or drum axis relative to the arrangement of a machining tool of a tool shaft in front of or behind the drum circumferential direction.
  • the machining tools are in this case preferably formed or fastened to tool carriers which are detachably connected to the tool shafts. Alternatively, however, they could also be anchored directly to the ends of the tool shafts.
  • the tool shafts can be rotatably received in bearing bushes by means of bearings and sealed by shaft seals, which is achieved in a relatively simple manner that the tool shafts can be used cartridge-like interchangeable provided by the bearing bushes provided in the drum tool drum and locked.
  • the processing tools preferably all tool shafts from chisels or round shank chisels arranged for multi-layer undercutting removal of the material to outwardly tapering tool carriers or ends of the tool shafts are.
  • the tool carriers or ends of the tool shafts may taper conically, arcuately or in steps. It is particularly advantageous if the processing tools are arranged on each tool shaft in cutting rows on pitch circles with different diameters, wherein preferably the distance between two rows of cutting is selected such that all rows of cutting approximately the same size Remove sickle-shaped cutting surfaces.
  • the service life of each individual machining tool on the tool head of a tool shaft is approximately the same, so that an exchange of the machining tools can take place with fixed maintenance intervals.
  • undercutting tools and milling drums can be used.
  • a working with milling rollers as a machining tool device can be used in particular for road construction for removing deposits, in building construction for the renovation of floors and walls or civil engineering for pulling eg trenches and the like or on the boom of an excavator. to be assembled.
  • the milling drums can be cylindrical or taper conically towards the machined material.
  • a plurality of processing tools are preferably formed. It is particularly advantageous if the machining tools are arranged offset in phase from one another in the circumferential direction of the tool drum tool shafts, so that a machining tool of a subsequent tool shaft at another location in the material to be machined or ablated material as the machining tool of the leading tool shaft. In most embodiments, it is sufficient to store the tool shafts within the tool drum. In the case of particularly hard material, however, it may be advantageous if the tool shafts are rotatably supported at their radially outer end by means of a bracket with pins, which in turn is fastened to the tool drum, so that additional support or support of the tool shafts respectively at or near the Processing tools bearing ends of the tool shafts takes place.
  • the tool drum is provided between adjacent tool shafts with radially extending scratches or blades, with which preferably dissolved by means of undercutting processing tools on the mining front material in a Conveyor or the like. the extraction device is loaded.
  • the device according to the invention is particularly suitable for use in a method for milling or removing rock, in which the rotational speed of the tool shafts, the rotational speed of the tool drum, the feed rate of the device parallel to the drum axis and / or the angular position of the arranged on the individual tool shafts processing tools relative is set to the angular position of the processing tools in the circumferential direction before or behind lying tool shafts so that a machining tool a subsequent tool shaft not at the same point of impact in the rock or the like. strikes like a machining tool of a previous tool shaft.
  • the trajectory of each tool cutting edges of the processing tools can be determined and thus reliably the grain size and surface structure of the machined or abraded material influence. It is particularly advantageous if the rotary drive is carried out by means of controllable drives, so that different rotational speeds can be adjusted continuously without interrupting the cutting work.
  • a corresponding design of the device makes it possible to adapt the respective drive-specific requirements to the geometry of the surface to be machined as well as the properties of the material to be processed or ablated.
  • Figure 1 shows in section a device according to the invention according to a first embodiment
  • Figure 2 is a sectional view of a second embodiment with tool shafts whose shaft axes are inclined.
  • FIG. 3 is a sectional view of a device according to the invention according to a third embodiment with undercut tools for the removal of mineral rock;
  • FIG. 4 shows the device from FIG. 3 in a plan view of the end face of the tool drum
  • FIG. 5 is a sectional view of a fourth embodiment of a device according to the invention with inclined standing and end-supported tool shafts.
  • FIG. 7 in plan view similar to Fig. 6B another
  • FIG. 8 shows in section a device according to the invention according to a sixth embodiment with decoupled rotary drives.
  • FIG 9 shows in section a device according to the invention according to a seventh embodiment with decoupled and arranged on different sides of the tool drum rotary actuators.
  • FIG. 10 shows a section of a device according to the invention according to an eighth embodiment with centrally located hub gears; and Fig. 11 shows a use of an inventive device on a pivotable arm.
  • a device according to the invention by reference numeral 10 for example, for the removal of pavement in road construction, for the rehabilitation of soil or walls in building construction or for use in mining according to a first embodiment variant shown.
  • the device 10 comprises a drum carrier 1, the odige on a suitable holding means or moving means for the device 10, for example, the boom of an excavator, the machine boom of a tunneling machine. can be attached.
  • the rohrformige, here hollow drum carrier 1 has a central, centrally formed to the drum axis or main axis H bearing receptacle 11, in which a rotatably connected to a tool drum 4 drive shaft 3 is mounted freely rotatably by means of two arranged in O arrangement tapered roller bearing 2.
  • One end of the drive shaft 3 is rotatably connected to the tool drum 4 and the other, protruding from the drum support 1 end of the drive shaft 3 is used for rotationally fixed receiving a gear 3b, with which a suitable rotary drive for the device 10 can be coupled.
  • the motorized rotary drive can or the like of an engine with downstream transmission and possibly overload clutch. be formed.
  • the drive shaft 3 and the tool drum 4 are rotatably connected to each other or consist of a piece.
  • the end face 4 'of the tool drum 4 is completely closed and the tool drum 4 has distributed over its circumference a plurality of radial bores or radial passages 12, in which tool shafts 5 are mounted such that the shaft axes W of the tool shafts 5 are transverse to the drum axis H, thus the free ends 9 of the tool shafts 5 are completely radially outside the drum peripheral edge 4 ' 1 of the tool drum 4, distributed over the circumference of the tool drum 4, depending on the size and diameter of the tool drum 4, about three to twelve tool shafts 5 are arranged.
  • a milling drum existing tool carrier 15 is attached thereto with individual processing tools 16, wherein on each tool carrier 15 a plurality of here only by means of their chisel tips represented processing tools are arranged and the arrangement of the processing tools 16th such that they are distributed in a spiral over the carrier circumference of the tool carrier 15 so that on a radial line of each tool carrier 15 as possible only a chisel tip of a machining tool 16 is located.
  • a machining tool 15 embodied as a milling drum, in each case a uniform angular offset and axial offset can exist between all the machining tools 16.
  • Trained as a planetary gear bevel gear 20 has a non-rotatably mounted on a peripheral flange 47 of the drum support 1, therefore stationary in use drive gear 8, with which in each case a driven gear 7 meshes, which is non-rotatably connected to the protruding into the gear receptacle 14 shaft end of the tool shafts 5.
  • Trained as a bevel gear drive gear 8 is preferably bolted to the peripheral flange 47 by means of the connecting screws 18. Since the drum carrier 1 or the like with a machine boom. is connected, the drive gear 8 is stationary relative to the tool drum 4 and the circulation of the tool drum 4, the output gears 7 run as planet wheels to the drive gear 8 to.
  • the tool drum 4 forms the planet carrier in this regard.
  • the transmission ratio between the drive gear 8 and the output gears 7, depending According to size and design of the device 10, 3: 1 to 12: 1 and more, with a gear ratio of about 6: 1 to 8: 1 offers particularly great advantages.
  • the shaft axes W and the drum axis H are perpendicular to each other and the angle gear 20 is designed accordingly.
  • the individual tool holder 15 By rotating the individual tool holder 15 with the spirally offset machining tools 16 and the additional rotation of the tool drum 4 is when editing material outside the circumference 4 '' of the tool drum 4 each only an extremely short contact time of the individual processing tools 16 and chisel tips with the be removed or removed material such as Reached rock. Because of this short contact time of the wear of the individual processing tools 16 is very low.
  • the tool drum 4 revolve at 60 rpm and the speed of each tool shaft 5 is e.g. 400 rpm.
  • each shaft seals 17 are arranged and the transmission receiving space 14 by means of an annular disc 19 with shaft seal 13 at the inner opening of the annular disc 19 closed.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a device 60 according to the invention, wherein in comparison to the embodiment of FIG. 1 construction or functionally identical components are provided with increased by 50 reference numerals.
  • a drive shaft 53 is rotatably mounted within a drum carrier 51, which is rotatably connected to a tool drum 54.
  • the tool drum 54 is, distributed over its circumference, provided with a plurality of radial passages 62 for receiving a corresponding number of tool shafts 55, wherein the bearing of the tool shafts 55 in the radial passages 62 again takes place by means of a pair of tapered roller bearings 56.
  • tool carriers 65 with a plurality of, preferably spirally distributed, bearer teeth 65 are provided on the free shaft ends 59 of each tool shaft 55.
  • processing tools 66 arranged.
  • the shaft axes of the tool shafts are not perpendicular to the drum axis H of the tool drum 54, but the shaft axes W of the tool shafts 55 are inclined by the angle 74.
  • the individual processing tools 66 on the circumference of the tool carrier 65 therefore do not rotate perpendicular to the holder axis H, but about an axis of rotation, which is at an angle of about 85 ° to the drum axis H here.
  • the tool carrier 66 is in turn formed as a milling drum as in the previous embodiment.
  • the rotation of the tool shafts 55 is derived from the rotation of the drive shaft 53 by means of an angular gear 70, which is arranged as in the previous embodiment in the gear receiving space 64 of the tool drum 54 and a non-rotatably connected to the tool carrier 51 drive gear 58 and each with this includes meshing and planetary gears rotating output gears 57 which are rotatably connected to the individual tool shafts 55. Due to the bending between the shaft axes W, H of the tool shafts or the tool drum 54, the angle gear 70 has a correspondingly inclined toothing on the bevel gears 58, 57.
  • the angling 74 avoids or reduces the grinding of the outer tool rows of the machining tools 66 on the tool carriers 65, and all the tool shafts 55 can be angled over the circumference with the same angled portion 74.
  • individual tool shafts can also be executed in groups with different bends, in which case, in particular if different rotational speeds of the tool shafts are to be achieved, two or more drive gears could also be arranged in the gear receiving space.
  • FIG. 3 a device 110 for a main field of application of a device according to the invention, namely the undercut removal of rocks, coal or other minerals in underground or surface mining is shown.
  • a drive shaft 103 is in a similar with a machine boom or the like.
  • the entire apparatus 110 in turn has only one rotary drive which can be coupled to the gearwheel 103B fastened to the drive shaft 103 and the rotation of the individual tool shafts 105 is effected by means of an angular gear 120, which has a central, concentric with the drum axis H and the drum carrier 101 has locked common drive gear 108 for all planetary gears and attached to the free ends of the tool shafts 105 driven gears 107 has.
  • the machining tools consist of undercutting working tools 116 with here conically outward or with increasing distance from the drum axis H to be tapered tool carriers 115.
  • the tool carrier 115 has four tool lines 121, 122, 123 in the illustrated embodiment , 124, wherein on each tool line 121-124 one or more, in turn, only indicated about their chisel tips machining tools 116 are arranged here the material to be removed step 130 and split undercutting.
  • the processing tools 116 on the different tool lines 121-124 break through their conical placement on the tool carrier 115, the material to be removed evenly, wherein the individual tool lines 121-124 are preferably arranged such that processing tools 116 on different tool lines 121-124 each have the same size Remove volume. Due to the conical arrangement of the processing tools 116 on the conical tool carrier 115, each tool on the radially outer cutting lines has sufficient clearance for the undercut releasing material. In Fig.
  • the working direction of the device 110 according to the invention is shown with the arrow A and it is easy to see that the working direction A of the device 110 according to the invention is parallel to the drum axis H.
  • the feed movement of the device 110 into the material 130 to be ablated is correspondingly perpendicular to the working direction A, and therefore perpendicular to the drum From FIG. 3, it can also be clearly seen that the individual machining tools 116 rotate transversely or here perpendicular to the drum axis H.
  • FIG. 4 The structure and operation of the device 160 according to the invention of FIG. 3 can also be seen from FIG. 4, in which a view is shown on the front side 104 'of the tool drum 104.
  • Distributed over the circumference of the tool drum 104 are a total of six tool shafts with associated, conical or rounded tool carriers 115 arranged at their ends, each tool carrier 115 is provided with distributed on three tool lines arranged round shank chisels as a processing tool 116. Due to the superimposed rotation of the tool drum 104 and the tool shafts 115 rotating with the tool shafts, each individual machining tool 116 executes a short cut in the material 130 to be abraded, with the cut surfaces for the different tool rows being sickle-shaped.
  • the machining tools of the same cutting rows on different tool carriers are in this case arranged such that a machining tool 116 of a trailing tool carrier 115 carries out the removal of the material or the knocking out of the material at a location other than the machining tool 116 of the previous tool shaft.
  • a machining tool 116 of a trailing tool carrier 115 carries out the removal of the material or the knocking out of the material at a location other than the machining tool 116 of the previous tool shaft.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a device 160 according to the invention.
  • the tool drum 154 and the intermediate gear 170 interposed between the individual tool shafts 155 and the common drive wheel 157 have, in principle, the same structure as in the exemplary embodiment according to FIG. 2 and the statements there are made directed.
  • the device 160 has a special configuration for tool shafts 155 whose shaft axes W are inclined to the drum axis H of the tool drum 154.
  • all circumferentially distributed tool shafts 155 are rotatably supported at their free ends 155 '' by means of a bracket 180.
  • the bracket 180 extends approximately U-shaped across the drum side, on which the drive gear 153B for coupling with the rotary drive is arranged, so that the angled standing processing tools 166 outside the circumference of the tool drum
  • brackets 180 are guided around the outside of the tool carrier 165 and with a parallel to the shaft axis W of the tool shafts
  • a corresponding embodiment is particularly advantageous if the processing tools 166 of long milling drums or the like. consist.
  • FIGS. 6A and 6B show a further embodiment of a device 210 according to the invention with a common rotary drive for the tool drum 204 and the here perpendicular, but also angled to the drum axis H standing tool shafts 205.
  • the rotation, via the gear 203 B in the drive shaft 203 is introduced, as in the previous embodiments via the bevel gear 220 in the tool shafts 205 are transferred with appropriate U-translation.
  • the gear 203B and the gear holder 214 On the drum side opposite the toothed wheel 203B and the gear holder 214, in the case of the device 210 shown in FIGS.
  • FIG. 6A and 6B a solid pin 233 projecting beyond the end face 204 'is formed, which lies centrically to the drum axis H, around the device 210 on both sides Tool drum 204 on the one hand via the pin 233 and other- on the other hand to support the drum carrier 201.
  • the working movement of the device 210 is shown in FIG. 6A with the arrow A parallel to the drum axis H and FIG. 6B shows the direction of rotation R of the tool drum 204 for the device 210 with the total of six tool shafts 205 uniformly distributed over the circumference.
  • FIG. 6B also clearly shows how the device 210 material in the working direction, ie in Fig. 6B into the plane, is removed.
  • FIG. 7 shows a further device 260 according to the invention with a tool drum 254 mounted on both sides, similar to the exemplary embodiment in FIG. 6B.
  • a tool drum 254 mounted on both sides, similar to the exemplary embodiment in FIG. 6B.
  • tool shafts 255 with suitable, e.g. provided as milling rollers tool carriers 265 provided.
  • a blade 276 which projects radially beyond the circumference 254 '' of the tool drum 254 is fastened, with which the material dissolved by means of the rotating machining tools on the tool carriers 265 on the excavation front in the rock 280 in particular, how coal can be loaded into a conveyor (not shown).
  • the device 260 is e.g.
  • the machining tools on the tool carriers 265 release material in the direction of rotation R due to the superimposed rotational movement of the tool shafts 255 and the tool drum 254, and the apparatus 260 conveys the dissolved material into a conveyor by means of the scrapers or blades 276 via a suitable ramp.
  • the feed movement of the device 260, as indicated by the arrow Z, perpendicular to the axis of rotation H of the tool drum 254 and the tool drum 254 can be held on both sides as in the previous embodiment by means of the schematically indicated pin 283.
  • FIG. 8 shows a device 310 in which the drive for the tool drum 304 is decoupled from the rotational drive for the tool shafts 305.
  • the device 310 can in turn be held by a drum carrier 301, for example, on a machine boom or support arm 340 is attached.
  • the tool drum 304 is provided with a hollow drum extension 335 protruding axially on one side, which is rotatably supported in the shaft receptacle 311 of the drum support 301 by means of two tapered roller bearings 310, such that the tool drum 304 is mounted over the shaft or drum extension 335 is rotatably supported on the drum carrier 301.
  • a toothing 337 is formed or fixed a gear, via which the shaft extension 335 and thus the tool drum 304 can be connected or coupled to a drum drive, not shown.
  • the drum extension 335 forms, with its hollow shaft bore 336, a shaft receptacle for a gear drive shaft 325 mounted inside the shaft bore 336 by means of a tapered roller bearing 338 arranged in an X arrangement.
  • the gear drive shaft 325 is provided with a toothing 326 at its end protruding from the shaft bore 336.
  • the toothing 326 of the gear drive shaft 325 can be coupled to a separate from the drum drive, not shown gear drive to adjust the speed ratio between the speed of the tool drum 304 and the speed of the tool shafts 305 arbitrarily.
  • the relatively long gear drive shaft 325 is supported with its second, from the receiving bore 336 of the drum extension 335 projecting and the transmission receiving space 314 through end by means of a second tapered roller bearing 326 in a bearing cap 319, screwed from the opposite side of the two drives 304 of the drum 304 here is.
  • the gear receptacle 314 is thus open in the device 310 on the facing in the direction of A end face 304 and closed there by means of the bearing cap 319.
  • the device 310 has tool shafts 305 whose tool shafts W angled at an angle of approximately 80 ° to the drum axis H run.
  • the rotation which is introduced via the gear 326 in the gear drive shaft 325, is transmitted by means of a drive gear 308 rotatably connected to the gear drive shaft 325 and each one rotatably connected to each tool shaft 305 output gear 307 by means of a sun gear, wherein in the apparatus 310 shown in FIG 8, the entire angular gear 320 has protects in the transmission receptacle 314 is arranged.
  • undercutting tool carrier 305 are in turn releasably secured via the fastening screws shown.
  • the 8 is provided with individual processing tools 316 for three tool lines 321, 322, 323 in order to remove material from the removal front undercut and possibly with the same cutting performance.
  • An exchange of the tool shafts 305 can be carried out in the device 310 in that the bearing shell 319 is released and in each case the output gear 307 is removed after removal of the drive gearwheel 308 lying adjacent to the bearing cap 319.
  • the output gears 307 and the tool shafts 305 are then freely accessible via the transmission receptacle 314 and when the driven gear 307 and dissolved bearing ring 326 for the tapered roller bearings 306, the tool shafts 305 could be pulled outward from the radial passages 312.
  • a drum drive for the tool drum 354 on one side of the tool drum 354 and the gear drive for the bevel gear 370 can be arranged axially offset on the other side of the tool drum 354.
  • the distributed over the circumference with a plurality of radial passages 362 for receiving the tool shafts 355 provided tool drum 354 has a relatively short annular extension 385, which is mounted on a first bearing 352 in a connectable to a drum carrier or part of a drum carrier forming bearing shell 351A.
  • the ring or drum extension 385 forms with its interior in turn a shaft receiving 386 for a gear drive shaft 375, which protrudes with one end of the shaft receiving 386 and is provided at the corresponding exposed end with a toothing 376 for coupling with a gear drive.
  • a second pivot bearing 352 for supporting the device 360 is located on the opposite side of the tool drum 354 and is held with a second bearing shell 351B, which in turn or the like with a tool carrier or the arm of a cantilever. can be connected.
  • a here multiply stepped bearing extension 390 is attached to the tool drum 354. screwed, which is provided at its free end with a toothing 387, to which a drum drive can be coupled.
  • the bearing extension 390 is supported on one of its steps and the further bearing 352 on the second bearing shell 351B.
  • the inside of the bearing extension 390 forming here a screwed-on bearing flange is provided with a recess 391, in which the second, free end of the gear drive shaft 375 is supported by means of a second tapered roller bearing 388.
  • the trajectory of the individual cutting edges can be determined and thus the grain size of the dissolved material can be reliably adjusted to the desired size. If the material properties change, the speed ratio can be infinitely adjusted and adapted to the respective requirements without interrupting the cutting work.
  • the apparatus 410 shown in FIG. 10 again has a plurality of tool shafts 405 distributed over the circumference of a tool drum 404 for realizing the cutting movement according to the invention, whose shaft axes W are angled here to the drum axis H of the tool drum 404.
  • the individual tool shafts 405, which are equipped with conical, undercutting working tool carriers 415, are respectively arranged in bearing bushes 445, which are screwed on the front side on the circumference of the tool drum 404 by means of a plurality of fastening screws 446.
  • Each bearing bush 445 is replaceable in the manner of a cartridge and inserted into a drum chamber 412 via the screw connection 446 from the peripheral side.
  • the device 410 could be easily converted to a configuration with standing perpendicular to the drum axis H tool shafts by bearing bushes are used, in which the tool shafts are arranged vertically.
  • the tool Shafts 405 in turn received with two tapered roller bearings 406, a bearing ring 426 and a shaft seal 417 and on the free, inner shaft end of each tool shaft 405, a driven gear 407 is arranged as a bevel gear of an angle gear 420.
  • the drive of the tool drum 404 takes place in the device 410 by means of a toothed belt via a pulley 426 on the right side of the device 410, while the drive of the tool shafts 405 via a pulley 437 on the left side of the device 410.
  • the pulley 426 for drum drive is connected to the drive side of a first, enclosed with a housing and shown only on its housing hub gear 497 and the pulley 437 is connected to the drive side of a second hub transmission 498.
  • the hub gear 497 for driving the tool drum 404 is mounted on a first mounting flange 340A and the hub gear 498 for the drive gear 408 on a second mounting flange 440B, via which the entire device 410 can be attached to a drum carrier, not shown, such as a forked cantilever.
  • the output side 498 'of the second hub gear 498 is bolted to the drive gear 408 via the screws 418 and the output side 497' of the first hub gear 497 is bolted to the tool drum 404 via the screws 499.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment for a swinging use of a device 510 according to the invention with four tool shafts 505 distributed over the periphery of a tool drum 504.
  • the tool drum 504 is held on both sides by two extension arms 590A, 590B of a boom 590, which pivots about the pivot point D. can be.
  • the machining tools 516 on the tool carriers 515 carry the material 530 in the pivoting direction S. In this case, both the tool carriers 515 rotate about the shaft axes W and the tool drum 504 about the drum axis H.
  • the preferred fields of application are, in particular, mining for the production of ores or coal, road construction for the removal of deposits, open-pit mining, tunneling for the advancement of tunnels, shaft construction, civil engineering when pulling eg trenches or building construction for the renovation of floors and walls.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die fräsende und/oder bohrende Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Abtragen von Gestein, Mineralien oder Kohle, mit einer an einem Trommelträger (101) um eine Trommelachse H drehbar gelagerten Werkzeugtrommel (104), in der mehrere Werkzeugwellen (105), die an ihren Enden Bearbeitungswerkzeuge (116) tragen, drehend antreibbar gelagert sind, wobei mindestens zwei der Werkzeugwellen (105) von einem gemeinsamen Getriebeantrieb antreibbar sind, der an den Werkzeugwellen (105) drehfest angeordnete Abtriebszahnräder (107) und ein gemeinsames Antriebselement (108) aufweist, das mit den Abtriebszahnrädern (107) zusammenwirkt, wobei das Antriebselement (108) und die Werkzeugtrommel (104) relativ zueinander verdrehbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wellenachsen W der Werkzeugwellen (105) quer zur Trommelachse H stehen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung (110) kann ein sehr kurzer, kompakter, impulsartiger Eingriff der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge (116) im abzubauenden Gestein erzielt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG FUR DIE FRÄSENDE BEARBEITUNG VON MATERIALEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die fräsende und/oder bohrende Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Abtragen von Gestein, Mineralien oder Kohle, mit einer an einem Trommelträger um eine Trommelachse drehbar gelagerten Werkzeugtrommel, in der mehrere Werkzeugwellen, die an ihren von der Werkzeugtrommel vorragenden Enden Bearbeitungswerkzeuge tragen, drehend antreibbar gelagert sind, wobei mindestens zwei der Werkzeugwellen von einem gemeinsamen Getriebeantrieb antreibbar sind, der an den Werkzeugwellen drehfest angeordnete Abtriebszahnräder und ein gemeinsames Antriebselement aufweist, das mit den Antriebszahnrädern zusammenwirkt, wobei das Antriebselement und die Werkzeugtrommel relativ zueinander verdrehbar sind. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Fräsen oder Abtragen von Materialien wie insbesondere Gestein, Kohle od.dgl. und Verwendung einer solchen Vorrichtung sowie die Verwendung des Verfahrens .
Für das Abtragen von harten Materialien wie Gestein, Erz und anderen Gewinnungsprodukten im untertägigen oder obertägigen Bergbau, aber auch für die fräsende Bearbeitung von Asphalt- oder Betonbauteilen im Straßen- oder Hochbau u.dgl. sind eine Vielzahl von Frässystemen bekannt, die mit rotierend angetriebenen Trommeln oder Scheiben versehen sind, an denen Fräswerkzeuge wie z.B. Rundschaftmeißel gleichmäßig verteilt angebracht sind. Bei im untertägigen Bergbau eingesetzten Walzenschrämladern wird Gestein oder Kohle mittels Schrämwalzen abgebaut, die das zu gewinnende Material im Vollschnitt schneiden, so dass etwa die Hälfte aller am Umfang der Trommel angeordneten Bearbeitungswerkzeuge gleichzeitig mit der Abbaufront im Eingriff sind. Wegen der relativ langen Kontaktzeiten zwischen den Bearbeitungswerkzeugen und dem abzubauenden Material ist der Ver- schleiß selbst von mit Hartmetallspitzen versehenen Bearbeitungswerkzeugen insbesondere bei harten, abzubauenden Materialien hoch. Außerdem ist wegen der Vielzahl der zeitgleich mit dem abzubauenden Material in Eingriff stehenden einzelnen Bearbeitungswerkzeugen die für jedes Werkzeug verbleibende Andruckkraft relativ gering, weswegen eine relativ hohe Vorschubkraft in Vorschubrichtung bzw. Arbeitsrichtung auf die Vorrichtung ausgeübt werden muss, um harte Materialien abzubauen.
Um die Gewinnungsleistung von Vorrichtungen insbesondere zum Abtragen von Hartgestein zu erhöhen, haben die Erfinder Vorrichtungen entwickelt, die mit Schlagüberlagerung arbeiten, um einen hohen Löseimpuls zum Abtragen der Mineralien, des Hartgesteins oder des Betons zu erzielen. Bei mit Schlagüberlagerung arbeitenden Vorrichtungen bereiten die Lagerung der einzelnen Elemente der Vorrichtung sowie die Geräuschbelastung teils erhebliche Probleme.
Ferner haben die Erfinder die aus der vorveröffentlichten WO2006/079536 Al bekannte Vorrichtung entwickelt, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 zugrunde liegt und bei der mit reduzierten An- druckkräften selbst bei der Bearbeitung harter Materialien lange Standzeiten der Werkzeuge erreicht werden können. Das Arbeitsprinzip der aus der WO2006/079536 Al bekannten Vorrichtung basiert darauf, in einer Spindel- bzw. Werkzeugtrommel mehrere Werkzeugspindeln derart exzentrisch um eine Trommelachse herum anzuordnen, dass die Spindelachsen der Werkzeugspindeln parallel oder allenfalls leicht geneigt zu der Drehachse der Werkzeugtrommel liegen. Sämtliche Werkzeugspindeln sind derart in der Werkzeugtrommel gelagert, dass die Bearbeitungswerkzeuge sich über den Umfang verteilt vor der Stirnseite der Werkzeugtrommel befinden. Im Betriebseinsatz wird eine Rotation der Werkzeugtrommel mit einer Rotation jeder Werkzeugspindel überlagert. Durch die Überlagerung der Drehbewegungen der Werkzeug- trommel sowie der Werkzeugspindeln kann erreicht werden, dass nur relativ wenige Bearbeitungswerkzeuge gleichzeitig im Wirkeingriff mit dem zu fräsenden oder abzutragenden Material stehen, woraus eine hohe Lösekraft für jedes einzelne Bearbeitungswerkzeug resultiert. Im Betriebseinsatz wird die bekannte Bearbeitungsvorrichtung quer zur Rotationsachse der Werkzeugtrommel und somit auch quer zur Rotationsachse jeder einzelnen Werkzeugwelle bewegt. Mit der bekannten Vorrichtung werden hervorragende Standzeiten der Werkzeuge selbst bei harten Materialien und hoher Abtragsleistung erreicht. Beim Abtragen von Materialien an geschlossenen Flächen, aber auch beim Aufbohren von Kernbohrungen od.dgl. ist jedoch das Einfahren aufgrund einer Zustellbewegung der Vorrichtung in das abzutragende Material hinein teils problematisch, teils nicht möglich. Ferner erfordert der Abbau von Materialien an einer großen Fläche einen beträchtlichen Durchmesser der Werkzeugtrommel, woraus ein vergleichsweise hohes Gesamtgewicht der Vorrichtung resultiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, wirtschaftlich auch Gestein oder andere Materialien mit hohen Festigkeiten bei hoher Abtragsleistung und großer Abtragsfläche abzutragen. Die Vorrichtung soll eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten, in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten einsetzbar sein und die aufgezeigten Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wellenachsen der Werkzeugwellen quer zur Trommelachse stehen. Im Gegensatz zu der aus der WO2006/079536 Al bekannten Vorrichtung wird mithin eine Anordnung der mit der Werkzeugtrommel sich mitdrehenden Werkzeugwellen gewählt, bei denen die Wellenachsen der einzelnen Werkzeugwellen nicht mehr im Wesentlichen parallel, sondern quer zur Trommelachse der Werkzeugtrommel stehen. Aufgrund der signifikant geänderten Ausrichtung der Wellenachsen der Werkzeugwellen liegen die Bearbeitungswerkzeuge nun nicht mehr an der Stirnseite der Werkzeugtrommel, sondern das Fräsen bzw. Abtragen findet radial außerhalb des Umfangs der Werkzeugtrommel statt. Aufgrund der veränderten Ausrichtung der Werkzeugwellen entsteht eine grundlegend andere Ü- berlagerung der Drehbewegung der Werkzeugtrommel und der Rotation der Werkzeugwelle. Gleichwohl kann auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sehr kurzer, kompakter, impulsartiger Eingriff der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge im abzubauenden Gestein erzielt wer- den, weswegen die Vorteile der bekannten Vorrichtung, insbesondere eine sehr hohe Lösekraft, selbst bei reduzierter, zur Verfügung stehender Andruckkraft der Werkzeugtrommel aufrechterhalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Wellenachsen der Werkzeugwellen senkrecht zur Trommelachse stehen. Alternativ hierzu können die Wellenachsen der Werkzeugwellen auch angewinkelt zur Trommelachse stehen, wobei der Winkel der Anwinklung wenigstens 45° beträgt und vorzugsweise größer ist als etwa 80°. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die Wellenachsen einer oder einiger Werkzeugwellen senkrecht und gleichzeitig die Wellenachsen anderer Werkzeugwellen gleich oder unterschiedlich angewinkelt zur Trommelachse stehen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist von besonderem Vorteil, dass, im Gegensatz zum Stand der Technik, im Betriebseinsatz eine Arbeitsbewegung der Vorrichtung parallel zur Trommelachse erfolgt und/oder dass eine Zustellbewegung der Vorrichtung um die Schnitttiefe für den nächsten Abtragvorgang senkrecht zur Trommel - achse erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung liegen hierbei vorzugsweise sämtliche Bearbeitungswerkzeuge radial außerhalb der Werkzeugtrommel, insbesondere radial außerhalb des Umfangs der Werkzeugtrommel und im Betriebseinsatz wird das Material, außerhalb des Umfangs der Werkzeugtrommel, sichelförmig abgetragen. Aufgrund der Drehbewegung der Trommel und der Anordnung der Wellenachsen der Werkzeugwellen rotieren im Betriebseinsatz die Bearbeitungswerkzeuge quer zur Trommelachse und das Material wird außerhalb eines Umfangs der Trommel abgetragen. Aufgrund der vom Stand der Technik abweichenden Überlagerung der Drehbewegungen und der bei gleicher Werkzeugtrommelgröße weiter außen liegenden Bearbeitungswerkzeuge können noch kürzere Werkzeugeingriffzeiten erreicht werden als beim vorveröffentlichten System. Der Kontakt zwischen jedem einzelnen Bearbeitungswerkzeug und dem abzutragenden Material kann vorteilhafterweise insbesondere dann stattfinden, wenn die momentane Bewegungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs mit der Bewegungsrichtung der Werkzeugtrommel zusammenfällt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Werkzeugtrommel und wenigstens ein Teil der Werkzeugwellen einen gemeinsamen Drehan- trieb aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung können durch eine Rotation der Werkzeugtrommel automatisch auch die vom gemeinsamen Drehantrieb mit beaufschlagten Werkzeugwellen in Rotation versetzt werden. Gemäß einer Ausführungsvariante könnte der Drehantrieb eine drehfest mit der Werkzeugtrommel verbundene, im Trommelträger gelagerte, mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbare Antriebswelle und ein oder wenigstens ein drehfest am Trommelträger befestigtes Antriebszahnrad als Antriebselement aufweisen, welches mit den Abtriebszahnrädern an den jeweiligen Werkzeugwellen kämmt. Eine entsprechende Vorrichtung kann besonders kompakt aufgebaut werden, wobei sehr hohe Kräfte und Drehmomente übertragen werden und gleichzeitig ein festes Verhältnis der Drehzahlen zwischen der Werkzeugtrommel bzw. der Antriebswelle und den angetriebenen Werkzeugwellen besteht. Um die Antriebskräfte sicher zu übertragen, können das Antriebszahnrad und die zugehörigen Abtriebszahnräder ein aus verzahnten Kegelrädern bestehendes, nach Art eines Planetenradgetriebes aufgebautes Winkelgetriebe bilden, bei welchem das oder die Antriebszahnräder jeweils das Sonnenrad und die mit der Werkzeugtrommel mitbewegten Abtriebszahnräder die Planetenräder bilden. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann das Antriebszahnrad aus einem verzahnten Kronenrad bestehen, mit welchem zylindrische Zahnräder als zugehörige Abtriebszahnräder kämmen. Bei Verwendung eines Kronenradgetriebes mit Planetenrädern sind die auf die jeweiligen Lagerungen ausgeübten Kräfte im Betriebseinsatz erheblich reduziert, da über das Kronenradgetriebe keine Axialkräfte übertragen werden.
Um bei einem gemeinsamen Drehantrieb für die Werkzeugtrommel und die Werkzeugwellen ein günstiges Löseverhalten zu erreichen, hat das Getriebe vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis zwischen etwa 3:1 und 9:1, insbesondere etwa 6:1 und 8:1 zwischen der Antriebswelle und den Werkzeugwellen. Bei besonders harten Bearbeitungswerkzeugen wie beispielsweise Diamantwerkzeugen oder Keramiken kann das Übersetzungsverhältnis auch z.B. 12:1 und größer betragen. Um hohe Andruck- kräfte gut abfangen zu können, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die Werkzeugtrommel beidseitig der Werkzeugwellen an einem Trommelträger abgestützt sein, wobei vorzugsweise auf der der Antriebsvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel ein Zapfen oder ein Lager zur zweiseitigen Halterung der Werkzeugtrommel ausgebildet ist. Bei kleineren Werkzeugtrommeln oder weicheren, abzubauenden Materialien könnte jedoch auch eine einseitige Halterung der Werkzeugtrommel ausreichen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die Werkzeugtrommel einen Trommelantrieb aufweisen, der von einem Getriebeantrieb für das Antriebselement entkoppelt ist. Bei dieser Ausgestaltung, bei der dann entsprechend mit zwei separaten Drehantrieben gearbeitet wird, kann das Drehzahlverhältnis zwischen der Drehzahl der Werkzeugtrommel, mit der die Werkzeugwellen quer zu ihren Wellenachsen mitrotieren, sowie der Drehzahl der jeweiligen Werkzeugwellen nahezu beliebig eingestellt werden. Zur Einstellung ist besonders vorteilhaft, wenn der Trommelantrieb und/oder der Getriebeantrieb aus regelbaren Antrieben bestehen. Für zahlreiche Anwendungszwecke können der Trommelantrieb und der Getriebeantrieb auf derselben Seite der Werkzeugtrommel angeordnet oder ankoppelbar sein. Hierzu kann die Werkzeugtrommel insbesondere mit einer axial vorkragenden Wellenaufnahme versehen sein, in der eine drehfest mit dem Antriebszahnrad verbundene, beidseitig aus einer Aufnahmebohrung der Wellenaufnahme herausragende Getriebeantriebswelle drehbar abgestützt bzw. gelagert ist. Die Getriebeantriebswelle kann dann insbesondere mittels eines Lagers in der Aufnahmebohrung und mittels eines zweiten Lagers in einem mit der Werkzeugtrommel verschraubten Lagerdeckel abgestützt sein. Eine entsprechende Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Wellenachsen angewinkelt zur Trommelachse stehen und das Antriebszahnrad und die Abtriebszahnräder als Kegelräder eines Winkelgetriebes mit Planetenrädern ausgebildet sind. Die Wellenachsen könnten allerdings auch senkrecht zueinander stehen. Zweckmäßigerweise ist dann die Wellenaufnahme mit dem Trommelantrieb und die Getriebeantriebswelle mit dem Getriebeantrieb koppelbar.
Bei einer alternativen Ausgestaltung mit zwei separaten Drehantrieben für den Trommelantrieb und den Getriebeantrieb kann der Trommel - antrieb auf der einen Seite der Werkzeugtrommel und der Getriebeantrieb axial versetzt auf der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel angeordnet oder ankoppelbar sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Werkzeugtrommel auf der gegenüberliegenden Seite mit einem axial vorkragenden Ringfortsatz mit einer Wellenaufnahme versehen sein, in der eine drehfest mit dem Antriebszahnrad verbundene, beidseitig aus einer Aufnahmebohrung der Wellenaufnahme herausragenden Getriebeantriebswelle drehbar abgestützt ist, wobei die Werkzeugtrommel auf der anderen Seite einen Lagerfortsatz aufweist, an dem der Trommelantrieb anordbar oder ankoppelbar ist. Die Getriebeantriebswelle kann zweckmäßigerweise mittels eines ersten Lagers in der Wellenaufnahme des Ringfortsatzes und mittels eines zweiten Lagers im Lagerfortsatz drehbar gelagert sein, wobei vorzugsweise der Lagerfortsatz aus einem mit der Werkzeugtrommel verschraubten Lagerflansch bestehen kann. Der Lagerfortsatz kann insbesondere mit einer Verzahnung oder einem Zahnrad versehen sein, um Trommelantrieb und Werkzeugtrommel auf einfache Weise über Zahnräder oder Zahnriemen antriebstechnisch miteinander zu verbinden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften alternativen Ausgestaltung können die Werkzeugtrommel drehfest mit der Abtriebsseite eines ersten Nabengetriebes und das Antriebszahnrad drehfest mit der Abtriebsseite eines zweiten Nabengetriebes verbunden sein, wobei beide Nabengetriebe in einer zentralen Aufnahme angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung baut besonders kompakt und lässt sich daher gut mit Schwenkarmen od.dgl. entlang einer großen Abbaufront bewegen. Die Nabengetriebe können insbesondere als Einschubgetriebe mit vorzugsweise in Getriebegehäusen gekapselt angeordneten Getriebestufen ausgebildet sein, wobei die Befestigungsflansche beider Nabengetriebe am Trommelträger befestigbar oder befestigt sind. Der Antrieb der Nabengetriebe könnte insbesondere auch über Zahnriemen erfolgen.
Bei sämtlichen Ausgestaltungen mit separaten Drehantrieben können das Antriebszahnrad und die Abtriebszahnräder besonders vorteilhaft wiederum als Kegelräder eines Winkelgetriebes mit Planetenrädern ausgebildet sein oder alternativ könnte ein Kronenrad das Antriebs - zahnrad bilden, während die Abtriebszahnräder als mit diesem kämmende zylindrische Zahnräder ausgebildet sind. Um die Vorrichtung besonders kompakt zu bauen, können die Abtriebszahnräder sämtlicher Werkzeugwellen mit einem einzigen, gemeinsamen Antriebszahnrad in Zahneingriff stehen. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung können die Werkzeugwellen dann auch gleichmäßig über den Umfang verteilt in der Werkzeugtrommel angeordnet sein. Alternativ könnten die Werkzeugwellen allerdings auch ungleichmäßig und/oder gruppenweise verteilt in der Werkzeugtrommel angeordnet sein und/oder es könnte für jede Gruppe ein separates Antriebszahnrad vorgesehen sein.
Weiter vorteilhaft ist, wenn jedes an einer Werkzeugwelle angeordnete Bearbeitungswerkzeug relativ zur Anordnung eines Bearbeitungs- werkzeugs einer in Trommelumfangsrichtung davor oder dahinter liegenden Werkzeugwelle um einen Winkelbetrag und/oder im Abstand von der Antriebswelle oder Trommelachse versetzt angeordnet ist. Die Bearbeitungswerkzeuge sind hierbei vorzugsweise an Werkzeugträgern ausgebildet oder befestigt, die lösbar mit den Werkzeugwellen verbunden sind. Alternativ könnten sie jedoch auch unmittelbar an den Enden der Werkzeugwellen verankert sein. Um den Austausch der Werkzeugwellen zu erleichtern, können diese in Lagerbüchsen mittels Lagern drehbar und mittels Wellendichtungen abgedichtet aufgenommen sein, wodurch auf relativ einfache Weise erreicht wird, dass die Werkzeugwellen mittels der Lagerbüchsen patronenartig austauschbar in an der Werkzeugtrommel vorgesehenen Trommelkammern eingesetzt und arretiert werden können.
Je nach abzubauendem Material und Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unterschiedliche Arten von Werkzeugen eingesetzt werden. Beim Abtragen von Materialien wie Gestein, Kohle oder Mineralien im unter- oder obertägigen Bergbau ist besonders vorteilhaft, wenn die Bearbeitungswerkzeuge vorzugsweise aller Werkzeugwellen aus Rollenmeißeln oder Rundschaftmeißeln bestehen, die zum mehrschichtig hinterschneidenden Abtragen des Materials an sich nach außen verjüngenden Werkzeugträgern oder Enden der Werkzeugwellen angeordnet sind. Die Werkzeugträger oder Enden der Werkzeugwellen können sich konisch, bogenförmig oder stufenförmig verjüngen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Bearbeitungswerkzeuge an jeder Werkzeugwelle in Schneidreihen auf Teilkreisen mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Abstand zwischen zwei Schneidreihen derart gewählt ist, dass alle Schneidreihen etwa gleichgroße sichelförmige Schneidflächen abtragen. Bei dieser Ausgestaltung kann erreicht werden, dass die Standzeit jedes einzelnen Bearbeitungswerkzeuges am Werkzeugkopf einer Werkzeugwelle etwa gleich groß ist, so dass mit festen Wartungsintervallen ein Austausch des Bearbeitungswerkzeuge stattfinden kann. Anstelle hinterschneidender Werkzeuge können auch Fräswalzen verwendet werden. Eine mit Fräswalzen als Bearbeitungswerkzeug arbeitende Vorrichtung kann insbesondere im Straßenbau zum Abtragen von Belägen, im Hochbau zur Sanierung von Böden und Wänden oder im Tiefbau zum Ziehen von z.B. Gräben verwendet werden und z.B. am Ausleger eines Baggers od.dgl. montiert werden. Die Fräswalzen können zylindrisch ausgeführt sein oder sich zum bearbeiteten Material hin konisch verjüngen.
An jeder Werkzeugwelle sind vorzugsweise mehrere Bearbeitungswerkzeuge ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Bearbeitungswerkzeuge von in Umfangsrichtung der Werkzeugtrommel aufeinanderfolgenden Werkzeugwellen zueinander phasenversetzt angeordnet sind, so dass ein Bearbeitungswerkzeug einer nachfolgenden Werkzeugwelle an einer anderen Stelle ins zu bearbeitende oder abzutragende Material einschlägt als das Bearbeitungswerkzeug der vorlaufenden Werkzeugwelle. Bei den meisten Ausgestaltungen reicht es aus, die Werkzeugwellen innerhalb der Werkzeugtrommel zu lagern. Bei besonders hartem Material kann jedoch vorteilhaft sein, wenn die Werkzeugwellen an ihrem radial äußeren Ende mittels eines Bügels mit Zapfen drehbar abgestützt sind, der wiederum an der Werkzeugtrommel befestigt ist, so dass eine zusätzliche Lagerung bzw. Abstützung der Werkzeugwellen jeweils an oder nahe der die Bearbeitungswerkzeuge tragenden Enden der Werkzeugwellen stattfindet.
Für eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im untertägi- gen Bergbau zum Abbau von Kohle kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Werkzeugtrommel zwischen benachbarten Werkzeugwellen mit radial sich erstreckenden Kratzern oder Schaufeln versehen ist, mit denen das vorzugsweise mittels hinterschneidender Bearbeitungswerkzeuge an der Abbaufront gelöste Material in einen Förderer od.dgl. der Gewinnungseinrichtung verladen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren zum Fräsen oder Abtragen von Gestein, bei welchem die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeugwellen, die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeugtrommel, die Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung parallel zur Trommelachse und/oder die Winkellage der an den einzelnen Werkzeugwellen angeordneten Bearbeitungswerkzeuge relativ zur Winkellage der Bearbeitungswerkzeuge der in Um- fangsrichtung davor oder dahinter liegenden Werkzeugwellen so eingestellt wird, dass ein Bearbeitungswerkzeug einer nachfolgenden Werkzeugwelle nicht an derselben Einschlagstelle im Gestein od.dgl. einschlägt wie ein Bearbeitungswerkzeug einer vorangehenden Werkzeugwelle. Durch die Variation der Parameter Rotationsgeschwindigkeit der einen Planetenträger bildenden Werkzeugtrommel, Rotationsgeschwindigkeit der das Antriebszahnrad tragenden Antriebswelle als Planetenradwelle, Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung und Schneidlinienabstand der Bearbeitungswerkzeuge lässt sich die Bahnkurve der einzelnen Werkzeugschneiden der Bearbeitungswerkzeuge bestimmen und damit zuverlässig die Korngröße und Oberflächenstruktur des bearbeiteten oder abgetragenen Materials beeinflussen. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Drehantrieb mittels regelbarer Antriebe erfolgt, so dass unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten auch ohne Unterbrechung der Schneidarbeit stufenlos eingestellt werden können. Eine entsprechende Auslegung der Vorrichtung ermöglicht, dass die jeweiligen antriebsspezifischen Anforderungen an die Geometrie der zu bearbeitenden Oberfläche sowie die Eigenschaften des zu bearbeitenden oder abzutragenden Materials angepasst werden können.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beispielhaft näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 in Schnittansicht eine zweite Ausführungsform mit Werkzeugwellen, deren Wellenachsen geneigt stehen;
Fig. 3 in Schnittansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform mit hinterschneidenden Werkzeugen zum Abtragen von Mineraliengestein;
Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 3 in Draufsicht auf die Stirnseite der Werkzeugtrommel;
Fig. 5 in Schnittansicht ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit geneigt stehenden und endseitig abgestützten Werkzeugwellen;
Fig. 6A, 6B im Schnitt und in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 in Draufsicht ähnlich zu Fig. 6B ein weiteres
Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ;
Fig. 8 im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform mit entkoppelten Drehantrieben;
Fig. 9 im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel mit entkoppelten und auf unterschiedlichen Seiten der Werkzeugtrommel angeordneten Drehantrieben;
Fig. 10 im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel mit zentral angeordneten Nabengetrieben; und Fig. 11 eine Verwendung einer erfindungsgemaßen Vorrichtung an einem schwenkbaren Ausleger.
In Fig. 1 ist insgesamt mit Bezugszeichen 10 eine erfindungsgemaße Vorrichtung z.B. zum Abtragen von Belagen im Straßenbau, zur Sanierung von Boden oder Wanden im Hochbau oder zur Anwendung im Bergbau gemäß einer ersten Ausfuhrungsvariante dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Trommeltrager 1, der an einer geeigneten Halteeinrichtung oder Bewegungseinrichtung für die Vorrichtung 10, z.B. dem Ausleger eines Baggers, dem Maschinenausleger einer Vortriebsmaschine od.dgl. befestigt werden kann. Der rohrformige, hier hohle Trommeltrager 1 weist eine zentrale, zentrisch zur Trommelachse bzw. Hauptachse H ausgebildete Lageraufnahme 11 auf, in welcher eine drehfest mit einer Werkzeugtrommel 4 verbundene Antriebswelle 3 mittels zweier in O-Anordnung angeordneter Kegelrollenlager 2 frei drehend gelagert ist. Das eine Ende der Antriebswelle 3 ist drehfest mit der Werkzeugtrommel 4 verbunden und das andere, aus dem Trommeltrager 1 herausragende Ende der Antriebswelle 3 dient zur drehfesten Aufnahme eines Zahnrades 3b, mit welchem ein geeigneter Drehantrieb für die Vorrichtung 10 koppelbar ist. Der motorische Drehantrieb kann von einem Motor mit nachgeschaltetem Getriebe und ggf. Uber- lastkupplung od.dgl. gebildet werden. Die Antriebswelle 3 und die Werkzeugtrommel 4 sind drehfest miteinander verbunden oder bestehen aus einem Stuck. Die Stirnseite 4' der Werkzeugtrommel 4 ist voll- standig geschlossen und die Werkzeugtrommel 4 weist über ihren Umfang verteilt mehrere Radialbohrungen oder Radialdurchtritte 12 auf, in welchen Werkzeugwellen 5 derart gelagert sind, dass die Wellenachsen W der Werkzeugwellen 5 quer zur Trommelachse H stehen, wodurch die freien Enden 9 der Werkzeugwellen 5 sich vollständig radial außerhalb des Trommelumfangsrandes 4'1 der Werkzeugtrommel 4 befinden, über den Umfang der Werkzeugtrommel 4 verteilt können, je nach Große und Durchmesser der Werkzeugtrommel 4, etwa drei bis zwölf Werkzeugwellen 5 angeordnet werden. Die Lagerung der Werkzeugwelle 5 im Radialdurchtritt 12 erfolgt hier wiederum mittels zweier Kegelrollenlager 6 in o-Anstellung, wobei die Montage jeder Kegelradwelle 5 über die einseitig offene Getriebeaufnahme 14 der Werk- zeugtrommel 4 erfolgt. Am freien Ende 9 jeder Werkzeugwelle 5 ist ein in Fig. 1 aus einer Fräswalze bestehender Werkzeugträger 15 mit daran befindlichen einzelnen Bearbeitungswerkzeugen 16 befestigt, wobei an jedem Werkzeugträger 15 eine Mehrzahl von hier nur mittels ihrer Meißelspitzen dargestellter Bearbeitungswerkzeuge angeordnet sind und die Anordnung der Bearbeitungswerkzeuge 16 derart erfolgt, dass sie spiralförmig über den Trägerumfang des Werkzeugträgers 15 verteilt sind, damit auf einer Radiallinie jedes Werkzeugträgers 15 möglichst nur eine Meißelspitze eines Bearbeitungswerkzeugs 16 liegt. Bei einem als Fräswalze ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug 15 kann zwischen allen Bearbeitungswerkzeugen 16 jeweils ein gleichmäßiger Winkelversatz und Achsversatz bestehen.
Bei der Bearbeitungsvorrichtung 10 steht ausschließlich das Zahnrad 3B an der Antriebswelle 3 in Eingriff mit einem externen Antrieb. Bei einer Rotation der Antriebswelle 3 dreht sich die drehfest mit dieser verbundene Werkzeugtrommel 4, wodurch die in den Radialdurchtritten 12 angeordneten Werkzeugwellen 5 ebenfalls um die Trommel - achse H umlaufen. Mittels eines insgesamt mit Bezugszeichen 20 bezeichneten Winkelgetriebes wird nun aus der Drehbewegung der Werkzeugtrommel 4 eine Rotation der einzelnen Werkzeugwellen 5 abgeleitet und dieser überlagert. Das Winkelgetriebe 20 ist in der Getriebeaufnahme 14 der Werkzeugtrommel 4 gegen Verschmutzung geschützt angeordnet. Das als Planetengetriebe ausgebildete Winkelgetriebe 20 weist ein drehfest an einem Umfangsflansch 47 des Trommelträgers 1 befestigtes, mithin im Betriebseinsatz stillstehendes Antriebszahnrad 8 auf, mit welchem jeweils ein Abtriebszahnrad 7 kämmt, das drehfest mit dem in die Getriebeaufnahme 14 hineinragenden Wellenende der Werkzeugwellen 5 verbunden ist. Das als Kegelzahnrad ausgebildete Antriebszahnrad 8 ist vorzugsweise mit dem Umfangsflansch 47 mittels der Verbindungsschrauben 18 verschraubt. Da der Trommelträger 1 mit einem Maschinenausleger od.dgl. verbunden ist, steht das Antriebszahnrad 8 relativ zur Werkzeugtrommel 4 still und beim Umlauf der Werkzeugtrommel 4 laufen die Abtriebszahnräder 7 als Planetenräder um das Antriebszahnrad 8 um. Die Werkzeugtrommel 4 bildet diesbezüglich den Planetenträger. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebszahnrad 8 und den Abtriebszahnrädern 7 kann, je nach Größe und Ausgestaltung der Vorrichtung 10, 3:1 bis 12:1 und mehr betragen, wobei ein Übersetzungsverhältnis von etwa 6:1 bis 8:1 besonders große Vorteile bietet.
Bei der Vorrichtung 10 stehen die Wellenachsen W und die Trommelachse H senkrecht zueinander und das Winkelgetriebe 20 ist entsprechend ausgelegt. Durch das Rotieren der einzelnen Werkzeugträger 15 mit den spiralförmig versetzt angeordneten Bearbeitungswerkzeugen 16 und das zusätzliche Rotieren der Werkzeugtrommel 4 wird beim Bearbeiten von Material außerhalb des Umfangs 4' ' der Werkzeugtrommel 4 jeweils nur eine äußerst kurze Kontaktzeit der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge 16 bzw. Meißelspitzen mit dem abzutragenden bzw. herauszulösenden Material wie z.B. Gestein erreicht. Wegen dieser kurzen Kontaktzeit ist der Verschleiß der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge 16 sehr gering. In Abhängigkeit vom Getriebe sowie dem verwendeten Antrieb kann z.B. die Werkzeugtrommel 4 mit 60 U/min umlaufen und die Drehzahl jeder Werkzeugwelle 5 beträgt z.B. 400 U/min. Um das Winkelgetriebe 20 sowie die verwendeten Kegelrollenlager 2, 6 zu schützen, sind am radialen Austritt der Radialdurchtritte 12 zum Umfang 4' ' der Werkzeugtrommel 4 jeweils Wellendichtringe 17 angeordnet und der Getriebeaufnahmeraum 14 ist mittels einer Ringscheibe 19 mit Wellendichtring 13 an der Innenöffnung der Ringscheibe 19 verschlossen.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 60, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bau- oder funktionsgleiche Bauteile mit um 50 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel ist innerhalb eines Trommelträgers 51 eine Antriebswelle 53 drehbar gelagert, die drehfest mit einer Werkzeugtrommel 54 verbunden ist. Die Werkzeugtrommel 54 ist, über ihren Umfang verteilt, mit mehreren Radialdurchtritten 62 zur Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Werkzeugwellen 55 versehen, wobei die Lagerung der Werkzeugwellen 55 in den Radialdurchtritten 62 wiederum mittels eines Paares von Kegelrollenlagern 56 erfolgt. Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel sind auf den freien Wellenenden 59 jeder Werkzeugwelle 55 Werkzeugträger 65 mit mehreren, vorzugsweise spiralförmig verteilten Bear- beitungswerkzeugen 66 angeordnet. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel stehen allerdings die Wellenachsen der Werkzeugwellen nicht senkrecht zur Trommelachse H der Werkzeugtrommel 54, sondern die Wellenachsen W der Werkzeugwellen 55 verlaufen um den Winkel 74 geneigt. Die einzelnen Bearbeitungswerkzeuge 66 am Umfang des Werkzeugträgers 65 rotieren mithin nicht senkrecht zur Halterachse H, sondern um eine Rotationsachse, die hier mit einem Winkel von etwa 85° schräg zur Trommelachse H steht. Der Werkzeugträger 66 ist wiederum als Fräswalze wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Auch bei der Vorrichtung 60 wird die Rotation der Werkzeugwellen 55 von der Rotation der Antriebswelle 53 mittels eines Winkelgetriebes 70 abgeleitet, welches wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel im Getriebeaufnahmeraum 64 der Werkzeugtrommel 54 angeordnet ist und ein drehfest mit dem Werkzeugträger 51 verbundenes Antriebszahnrad 58 sowie jeweils mit diesem kämmende und als Planetenräder umlaufende Abtriebszahnräder 57 umfasst, die drehfest mit den einzelnen Werkzeugwellen 55 verbunden sind. Aufgrund der Abwink- lung zwischen den Wellenachsen W, H der Werkzeugwellen bzw. der Werkzeugtrommel 54 weist das Winkelgetriebe 70 eine entsprechend geneigte Verzahnung an den Kegelrädern 58, 57 auf. Durch die Anwink- lung 74 wird ein Schleißen der äußeren Werkzeugreihen der Bearbeitungswerkzeuge 66 an den Werkzeugträgern 65 vermieden bzw. reduziert und sämtliche Werkzeugwellen 55 können, über den Umfang verteilt, mit derselben Abwinklung 74 angewinkelt sein. Einzelne Werkzeugwellen können allerdings auch gruppenweise mit unterschiedlichen Abwinklungen ausgeführt sein, wobei dann, insbesondere wenn auch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Werkzeugwellen erreicht werden sollen, im Getriebeaufnahmeraum auch zwei oder mehr Antriebszahnräder angeordnet sein könnten.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 110 für ein Hauptanwendungsgebiet einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich das hinterschneidende Abtragen von Gestein, Kohle oder anderen Mineralien im untertägigen oder übertägigen Bergbau gezeigt. Funktionsgleiche Bauteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Eine Antriebswelle 103 ist in einem mit einem Maschinenausleger od.dgl. verbundenen Trommelträger 101 gelagert und drehfest mit einer Werkzeugtrommel 104 verbunden, die über den Umfang verteilt mehrere Radialdurchtritte 112 aufweist, in welchen jeweils Werkzeugwellen 105 derart angeordnet sind, dass die Wellenachsen W jeder Werkzeugwelle 105 hier senkrecht zur Rotationsachse bzw. Trommelachse H der Werkzeugtrommel 104 steht. Die gesamte Vorrichtung 110 weist wiederum nur einen Drehantrieb auf, der mit dem an der Antriebswelle 103 befestigten Zahnrad 103B koppelbar ist und die Rotation der einzelnen Werkzeugwellen 105 wird mittels eines Winkelgetriebes 120 bewirkt, welches ein zentrales, konzentrisch zur Trommelachse H angeordnetes und am Trommelträger 101 arretiertes gemeinsames Antriebszahnrad 108 für sämtliche als Planetenräder umlaufende und an den freien Enden der Werkzeugwellen 105 befestigte Abtriebszahnrädern 107 aufweist. Im Unterschied zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen bestehen allerdings die Bearbeitungswerkzeuge aus hinterschneidend arbeitenden Bearbeitungswerkzeugen 116 mit hier konisch sich nach außen bzw. mit zunehmendem Abstand von der Trommelachse H zu verjüngenden Werkzeugträgern 115. Der Werkzeugträger 115 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Werkzeuglinien 121, 122, 123, 124 auf, wobei an jeder Werkzeuglinie 121-124 ein oder mehrere, wiederum nur über ihre Meißelspitzen angedeutete Bearbeitungswerkzeuge 116 angeordnet sind, die hier das abzutragende Material 130 gestuft und hinterschneidend spalten. Die Bearbeitungswerkzeuge 116 auf den unterschiedlichen Werkzeuglinien 121-124 brechen durch ihre konische Platzierung auf dem Werkzeugträger 115 das abzutragende Material gleichmäßig auf, wobei die einzelnen Werkzeuglinien 121-124 vorzugsweise derart angeordnet sind, dass Bearbeitungswerkzeuge 116 auf unterschiedlichen Werkzeuglinien 121-124 jeweils ein gleich großes Volumen abtragen. Aufgrund der konischen Anordnung der Bearbeitungswerkzeuge 116 am konischen Werkzeugträger 115 hat jedes Werkzeug auf den radial weiter außen liegenden Schneidlinien einen ausreichenden Freiraum für das hinterschneidende Lösen von Material. In Fig. 3 ist die Arbeitsrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 mit dem Pfeil A dargestellt und es ist gut zu erkennen, dass die Arbeitsrichtung A der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 parallel zur Trommelachse H liegt. Die Zustellbewegung der Vorrichtung 110 in das abzutragende Material 130 hinein erfolgt entsprechend senkrecht zur Arbeitsrichtung A, mithin senkrecht zur Trommel- achse H. Aus Fig. 3 ist ferner gut ersichtlich, dass die einzelnen Bearbeitungswerkzeuge 116 quer bzw. hier senkrecht zur Trommelachse H rotieren.
Der Aufbau und die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 160 nach Fig. 3 werden auch aus Fig. 4 ersichtlich, in der eine Ansicht auf die Stirnseite 104' der Werkzeugtrommel 104 gezeigt ist. Über den Umfang der Werkzeugtrommel 104 verteilt sind hier insgesamt sechs Werkzeugwellen mit zugehörigen, konischen oder gerundeten Werkzeugträgern 115 an ihren Enden angeordnet, wobei jeder Werkzeugträger 115 mit auf drei Werkzeuglinien verteilt angeordneten Rundschaftmeißeln als Bearbeitungswerkzeug 116 versehen ist. Aufgrund der überlagerten Rotation der Werkzeugtrommel 104 und der mit den Werkzeugwellen mitdrehenden Werkzeugträger 115 führt jedes einzelne Bearbeitungswerkzeug 116 einen kurzen Schnitt im abzutragenden Material 130 aus, wobei die Schnittflächen für die unterschiedlichen Werkzeugreihen sichelförmig verlaufen. Die Bearbeitungswerkzeuge derselben Schneidreihen an unterschiedlichen Werkzeugträgern sind hierbei derart angeordnet, dass ein Bearbeitungswerkzeug 116 eines nachlaufenden Werkzeugträgers 115 das Abtragen des Materials bzw. das Herausschlagen des Materials an einer anderen Stelle vornimmt als das Bearbeitungswerkzeug 116 der vorherigen Werkzeugwelle. Mit diesen kurzen Werkzeugeingriffszeiten kann eine enorme Schneidleistung bei geringer Anstellkraft für die Vorrichtung 110 und gleichzeitig geringem Verschleiß der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge 116 erreicht werden. Die Arbeitsrichtung der Vorrichtung 110 weist parallel zur Trommelachse in die Zeichenebene hinein
Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 160. Die Werkzeugtrommel 154 sowie das zwischen den einzelnen Werkzeugwellen 155 und dem gemeinsamen Antriebsrad 157 zwischengeschaltete Winkelgetriebe 170 hat im Prinzip den identischen Aufbau wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und es wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen. Die Vorrichtung 160 weist eine besondere Ausgestaltung für Werkzeugwellen 155 auf, deren Wellenachsen W geneigt zur Trommelachse H der Werkzeugtrommel 154 stehen. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Werkzeugwellen 155 zwischen ihren Wellenenden 159, an denen die Werkzeugträger 165 vorzugsweise lösbar befestigt sind, und den radial innenliegenden Wellenenden 155', an welchen die Abtriebszahnräder 157 befestigt sind, mit einer von zwei Kegelradlagern 156 gebildeten Lagerung in den radialen, hier schräg stehenden Radialdurchtritten 162 gelagert. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen sind allerdings sämtliche über den Umfang verteilt angeordnete Werkzeugwellen 155 an ihren freien Stirnenden 155' ' mittels eines Bügels 180 drehbar abgestützt. Der Bügel 180 erstreckt sich annähernd U-förmig über die Trommelseite, an der das Antriebszahnrad 153B für die Kopplung mit dem Drehantrieb angeordnet ist, damit die angewinkelt stehenden Bearbeitungswerkzeuge 166 außerhalb des Umfangs der Werkzeugtrommel
154 jeweils an ihren am weitesten vorkragenden Enden frei und ungehindert von den Bügeln 180 in das abzutragende Material einstechen können. Die Bügel 180 sind außen um die Werkzeugträger 165 herumgeführt und mit einem parallel zur Wellenachse W der Werkzeugwellen
155 verlaufenden Zapfen 181 versehen, der unter Zwischenlage von weiteren Kegelrollenlagern 182 in den Werkzeugträger 165 bzw. das Wellenende eintaucht. Eine entsprechende Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Bearbeitungswerkzeuge 166 aus langen Fräswalzen od.dgl. bestehen.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen war die Werkzeugtrommel jeweils nur einseitig an einem Trommelträger abgestützt. Die Fig. 6A und 6B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 210 mit einem gemeinsamen Drehantrieb für die Werkzeugtrommel 204 und die hier senkrecht, ggf. aber auch angewinkelt zur Trommelachse H stehenden Werkzeugwellen 205. Die Rotation, die über das Zahnrad 203B in die Antriebswelle 203 eingeleitet wird, kann wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen über das Winkelgetriebe 220 in die Werkzeugwellen 205 mit entsprechender U- bersetzung übergeleitet werden. An der dem Zahnrad 203B und der Getriebeaufnahme 214 gegenüberliegenden Trommelseite ist bei der in den Fig. 6A und 6B dargestellten Vorrichtung 210 ein über die Stirnseite 204' vorspringender, kräftiger Zapfen 233 ausgebildet, der zentrisch zur Trommelachse H liegt, um die Vorrichtung 210 beidseitig der Werkzeugtrommel 204 einerseits über den Zapfen 233 und ande- rerseits über den Trommelträger 201 abzustützen. Die Arbeitsbewegung der Vorrichtung 210 ist in Fig. 6A mit dem Pfeil A parallel zur Trommelachse H eingezeichnet und Fig. 6B zeigt für die Vorrichtung 210 mit den insgesamt sechs gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Werkzeugwellen 205 die Rotationsrichtung R der Werkzeugtrommel 204. Fig. 6B lässt ferner gut erkennen, wie mit der Vorrichtung 210 Material in Arbeitsrichtung, d.h. in Fig. 6B in die Zeichenebene hinein, abgetragen wird.
Fig. 7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 260 mit einer beidseitig gelagerten Werkzeugtrommel 254 ähnlich zum Ausführungs- beispiel in Fig. 6B. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel sind allerdings hier nicht sechs, sondern nur vier Werkzeugwellen 255 mit geeigneten, z.B. als Fräswalzen ausgeführten Werkzeugträgern 265 vorgesehen. Zwischen den jeweils um 90° winkelver- setzt zueinander angeordneten Werkzeugwellen 255 ist jeweils eine radial über den Umfang 254' ' der Werkzeugtrommel 254 vorspringende Schaufel 276 befestigt, mit welcher das mittels der rotierenden Bearbeitungswerkzeuge an den Werkzeugträgern 265 an der Abbaufront im Gestein 280 gelöste Material wie insbesondere Kohle in einen Förderer (nicht gezeigt) verladen werden kann. Die Vorrichtung 260 wird z.B. entlang eines Förderers verfahren und bewegt sich in Fig. 7 in die Zeichenebene hinein. Die Bearbeitungswerkzeuge an den Werkzeugträgern 265 lösen aufgrund der überlagerten Drehbewegung der Werkzeugwellen 255 und der Werkzeugtrommel 254 in Rotationsrichtung R Material und die Vorrichtung 260 befördert das gelöste Material mittels der Kratzer oder Schaufeln 276 über eine geeignete Rampe in einen Förderer. Die Zustellbewegung der Vorrichtung 260 erfolgt, wie mit dem Pfeil Z angedeutet, senkrecht zur Rotationsachse H der Werkzeugtrommel 254 und auch die Werkzeugtrommel 254 kann wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel mittels des schematisch angedeuteten Zapfens 283 beidseitig gehalten werden.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 310, bei welcher der Antrieb für die Werkzeugtrommel 304 von dem Drehantrieb für die Werkzeugwellen 305 entkoppelt ist. Die Vorrichtung 310 kann wiederum über einen Trommelträger 301 gehalten werden, der z.B. an einem Maschinenausleger oder Tragarm 340 befestigt wird. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugtrommel 304 mit einem einseitig a- xial vorkragenden, hohlen Trommelfortsatz 335 versehen, der mittels zweier Kegelrollenlager 310 in der Wellenaufnahme 311 des Trommelträgers 301 derart drehbar gelagert ist, dass die Werkzeugtrommel 304 über den Wellen- bzw. Trommelfortsatz 335 drehbar am Trommelträger 301 abgestützt ist. Am freien, aus dem Trommelträger 301 vorkragenden Ende des Trommelfortsatzes 335 ist eine Verzahnung 337 ausgebildet oder ein Zahnrad befestigt, über das der Wellenfortsatz 335 und damit auch die Werkzeugtrommel 304 mit einem nicht gezeigten Trommelantrieb verbunden oder gekoppelt werden kann. Der Trommel - fortsatz 335 bildet mit seiner hohlen Wellenbohrung 336 eine Wellenaufnahme für eine innerhalb der Wellenbohrung 336 mittels eines in X-Anordnung angeordneten Kegelrollenlagers 338 gelagerte Getriebeantriebswelle 325. Die Getriebeantriebswelle 325 ist mit einer Verzahnung 326 an ihrem aus der Wellenbohrung 336 herausragenden Ende versehen. Die Verzahnung 326 der Getriebeantriebswelle 325 kann mit einem vom Trommelantrieb separaten, nicht dargestellten Getriebeantrieb gekoppelt werden, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Drehzahl der Werkzeugtrommel 304 und der Drehzahl der Werkzeugwellen 305 beliebig einstellen zu können. Die relativ lange Getriebeantriebswelle 325 ist mit ihrem zweiten, aus der Aufnahmebohrung 336 des Trommelfortsatzes 335 herausragenden und den Getriebeaufnahmeraum 314 durchfassenden Ende mittels eines zweiten Kegelrollenlagers 326 in einem Lagerdeckel 319 abgestützt, der von der den beiden Antrieben gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel 304 her an dieser angeschraubt ist. Die Getriebeaufnahme 314 ist bei der Vorrichtung 310 mithin an der in Arbeitsrichtung A weisenden Stirnseite 304 offen und dort mittels des Lagerdeckels 319 verschlossen. Die Vorrichtung 310 weist Werkzeugwellen 305 auf, deren Werkzeugwellen W angewinkelt um einen Winkel von hier etwa 80° zur Trommelachse H verlaufen. Die Rotation, die über das Zahnrad 326 in die Getriebeantriebswelle 325 eingeleitet wird, wird mittels eines nach Art eines Sonnenrades drehfest mit der Getriebeantriebswelle 325 verbundenen Antriebszahnrades 308 und jeweils einem drehfest mit jeder Werkzeugwelle 305 verbundenen Abtriebszahnrad 307 übertragen, wobei bei der Vorrichtung 310 gemäß Fig. 8 das gesamte Winkelgetriebe 320 gut ge- schützt in der Getriebeaufnahme 314 angeordnet ist. An den freien Wellenenden 309 der Werkzeugwellen 305 sind wiederum konische, hinterschneidend arbeitende Werkzeugträger 305 lösbar über die dargestellten Befestigungsschrauben befestigt. Die Vorrichtung 310 in Fig. 8 ist mit einzelnen Bearbeitungswerkzeugen 316 für drei Werkzeuglinien 321, 322, 323 versehen, um hinterschneidend und möglichst mit gleichen Schneidleistungen Material an der Abbaufront abzutragen. Ein Austausch der Werkzeugwellen 305 kann bei der Vorrichtung 310 dadurch vorgenommen werden, dass die Lagerschale 319 gelöst und jeweils das Abtriebszahnrad 307 nach Entfernen des benachbart zum Lagerdeckel 319 liegenden Antriebszahnrades 308 abgezogen wird. Die Abtriebszahnräder 307 sowie die Werkzeugwellen 305 sind dann frei über die Getriebeaufnahme 314 zugänglich und bei abgezogenem Abtriebszahnrad 307 und gelöstem Lagerring 326 für die Kegelrollenlager 306 könne die Werkzeugwellen 305 nach außen aus den Radialdurchtritten 312 herausgezogen werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 360 in Fig. 9 ist ein Trommelantrieb für die Werkzeugtrommel 354 auf der einen Seite der Werkzeugtrommel 354 und der Getriebeantrieb für das Winkelgetriebe 370 axial versetzt auf der anderen Seite der Werkzeugtrommel 354 anord- bar. Die über den Umfang verteilt mit mehreren Radialdurchtritten 362 zur Aufnahme der Werkzeugwellen 355 versehene Werkzeugtrommel 354 weist einen relativ kurzen Ringfortsatz 385 auf, der über ein erstes Lager 352 in einer mit einem Trommelträger verbindbaren oder Teil eines Trommeltragers bildenden Lagerschale 351A gelagert ist. Der Ring- oder Trommelfortsatz 385 bildet mit seinem Innenraum wiederum eine Wellenaufnahme 386 für eine Getriebeantriebswelle 375, die mit einem Ende aus der Wellenaufnahme 386 herausragt und am entsprechend frei liegenden Ende mit einer Verzahnung 376 für die Kopplung mit einem Getriebeantrieb versehen ist . Ein zweites Drehlager 352 zur Abstützung der Vorrichtung 360 findet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel 354 und wird mit einer zweiten Lagerschale 351B gehalten, die wiederum mit einem Werkzeugträger oder dem Arm eines Auslegers od.dgl. verbunden werden kann. An der dem Ringfortsatz 385 gegenüberliegenden Seite ist an der Werkzeugtrommel 354 ein hier mehrfach gestufter Lagerfortsatz 390 ange- schraubt, der an seinem freien Ende mit einer Verzahnung 387 versehen ist, an welchem ein Trommelantrieb ankoppelbar ist. Der Lagerfortsatz 390 stützt sich über eine seiner Stufen und das weitere Lager 352 an der zweiten Lagerschale 351B ab. Die Innenseite des hier einen angeschraubten Lagerflansch bildenden Lagerfortsatzes 390 ist mit einer Ausnehmung 391 versehen, in der das zweite, freie Ende der Getriebeantriebswelle 375 mittels eines zweiten Kegelrollenlagers 388 abgestützt ist. Die Übertragung der Rotation der Getriebeantriebswelle 375 auf die Werkzeugwellen 355, deren Wellenachsen W hier senkrecht zur Trommelachse H stehen, erfolgt wiederum über ein Winkelgetriebe 370 mit einem drehfest auf der Getriebeantriebswelle 375 angeordneten Antriebszahnrad 358, mit welchem jeweils ein als Planetenrad mit der Werkzeugtrommel 354 umlaufendes und die Werkzeugwelle 355 antreibendes Abtriebszahnrad 357 kämmt. Durch die Endkopplung des Antriebs für die Werkzeugtrommel 354 und des Antriebs für die Werkzeugwellen 355 kann die Bahnkurve der einzelnen Werkzeugschneiden bestimmt und somit die Korngröße des herausgelösten Materials zuverlässig auf die gewünschte Größe eingestellt werden. Ändern sich die Materialeigenschaften, kann, ohne Unterbrechung der Schneidarbeit, das Drehzahlverhältnis stufenlos verstellt und an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Die in Fig. 10 gezeigte Vorrichtung 410 weist wiederum zur Realisierung der erfindungsgemäßen Schneidbewegung mehrere über den Umfang einer Werkzeugtrommel 404 verteilt angeordnete Werkzeugwellen 405 auf, deren Wellenachsen W hier angewinkelt zur Trommelachse H der Werkzeugtrommel 404 stehen. Die einzelnen Werkzeugwellen 405, die mit konischen, hinterschneidend arbeitenden Werkzeugträgern 415 bestückt sind, sind jeweils in Lagerbüchsen 445 angeordnet, die stirnseitig am Umfang der Werkzeugtrommel 404 mittels mehrerer Befestigungsschrauben 446 angeschraubt sind. Jede Lagerbüchse 445 ist patronenartig austauschbar und über die Verschraubung 446 von der Um- fangsseite her in eine Trommelkammer 412 eingesetzt. Die Vorrichtung 410 ließe sich problemlos auf eine Ausgestaltung mit senkrecht zur Trommelachse H stehenden Werkzeugwellen umrüsten, indem Lagerbüchsen verwendet werden, in welchen die Werkzeugwellen senkrecht stehend angeordnet sind. Innerhalb jeder Lagerbüchse 445 sind die Werkzeug- wellen 405 wiederum mit zwei Kegelrollenlagern 406, einem Lagerring 426 und einem Wellendichtring 417 aufgenommen und auf dem freien, innen liegenden Wellenende jeder Werkzeugwelle 405 ist ein Abtriebszahnrad 407 als Kegelzahnrad eines Winkelgetriebes 420 angeordnet. Der Antrieb der Werkzeugtrommel 404 erfolgt bei der Vorrichtung 410 mittels eines Zahnriemens über eine Riemenscheibe 426 auf der rechten Seite der Vorrichtung 410, während der Antrieb der Werkzeugwellen 405 über eine Riemenscheibe 437 auf der linken Seite der Vorrichtung 410 erfolgt. Die Riemenscheibe 426 für den Trommelantrieb ist mit der Antriebsseite eines ersten, mit einem Gehäuse gekapselten und ausschließlich über sein Gehäuse dargestelltes Nabengetriebe 497 und die Riemenscheibe 437 ist mit der Antriebsseite eines zweiten Nabengetriebes 498 verbunden. Das Nabengetriebe 497 für den Antrieb der Werkzeugtrommel 404 ist an einem ersten Befestigungsflansch 340A und das Nabengetriebe 498 für das Antriebszahnrad 408 an einem zweiten Befestigungsflansch 440B gelagert, über welche die gesamte Vorrichtung 410 an einem nicht dargestellten Trommelträger wie beispielsweise einem gabelförmigen Auslegerarm befestigt werden kann. Die Abtriebsseite 498' des zweiten Nabengetriebes 498 ist mit dem Antriebszahnrad 408 über die Schrauben 418 verschraubt und die Abtriebsseite 497' des ersten Nabengetriebes 497 ist mit der Werkzeugtrommel 404 über die Schrauben 499 verschraubt. Zwischen dem in Fig. 10 linken Trommelring 404A der Werkzeugtrommel 404 und dem Antriebszahnrad 408 ist ein Kugellager 495 angeordnet, welches mittels eines Lagerrings 494 und einer Wellendichtung 493 gegen Verschmutzung geschützt in Position gehalten wird. Das für sämtliche Abtriebszahnräder 407 gemeinsame, über das Nabengetriebe 498 angetriebene Antriebszahnrad 408 kann sich somit mit beliebiger Drehzahl relativ zur ebenfalls angetriebenen Werkzeugtrommel 404 drehen, wodurch das Drehzahlverhältnis zwischen Werkzeugtrommel 404 und Werkzeugwellen 405 nahezu beliebig eingestellt werden kann. Die Vorrichtung 410 baut äußerst kompakt, da beide Nabengetriebe 497, 498 als Einschubgetriebe ausgebildet sind, konzentrisch zur Trommelachse H liegen und im Wesentlichen den Innenraum innerhalb der Werkzeugtrommel 404 ausfüllen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können gradlinig in Arbeitsrichtung bewegt werden und dann in entgegengesetzter Richtung, nachdem eine Zustellbewegung in Zustellrichtung erfolgt ist, zurückbewegt werden. Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen pendelnden Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 510 mit hier vier über den Umfang einer Werkzeugtrommel 504 verteilt angeordneten Werkzeugwellen 505. Die Werkzeugtrommel 504 wird beidseitig an zwei Auslegerarmen 590A, 590B eines Auslegers 590 gehalten, welcher um den Drehpunkt D verschwenkt werden kann. Während des Schwenkens tragen die Bearbeitungswerkzeuge 516 an den Werkzeugträgern 515 das Material 530 in Schwenkrichtung S ab. Hierbei rotieren sowohl die Werkzeugträger 515 um die Wellenachsen W als auch die Werkzeugtrommel 504 um die Trommelachse H. Es ist möglich, immer nur in eine Richtung abzutragen; alternativ kann auch in beide Schwenkrichtungen abgetragen werden, so dass nach einem vollzogenen Schwenk ungefähr um eine Werkzeugbreite erneut zugestellt wird, um anschließend in die andere Schwenkrichtung Material an der Abbaufront 530 abzutragen. Weiter wäre es möglich, den Ausleger 590 in der Höhe verfahrbar zu gestalten, um noch einen größeren Querschnitt hereinzugewinnen.
Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen sollen. Es versteht sich, dass bei nahezu sämtlichen Ausführungsbeispielen anstelle senkrecht stehender Werkzeugwellen auch angewinkelt stehende Werkzeugwellen und umgekehrt eingesetzt werden könnten. Anstelle eines Winkelgetriebes könnte jeweils auch ein Kronenradgetriebe eingesetzt werden, welches den Vorteil hätte, dass beim Abbau von Gestein keine Kräfte parallel zur Achse der Werkzeugwellen in die Antriebswelle eingeleitet würden. In der Getriebeaufnahme könnte jeweils auch ein Winkelgetriebe mit mehreren Abgangswellen platziert werden oder die Werkzeugwellen könnten über Kardanwellen od.dgl. angetrieben werden. Die Vorrichtung kann in den verschiedensten Gebieten und je nach Verwendungszweck mit nahezu allen bekannten Werkzeugen eingesetzt werden. Die bevorzugten Anwendungsgebiete sind insbesondere der Bergbau zur Gewinnung von Erzen oder Kohle, der Straßenbau zum Abtragen von Belägen, der Tagebau, der Tunnelbau zum Vortrieb von Tunneln, der Schachtbau, der Tiefbau beim Ziehen von z.B. Gräben oder der Hochbau zur Sanierung von Böden und Wänden .

Claims

A n s p r ü c h e :
1. Vorrichtung für die fräsende und/oder bohrende Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Abtragen von Gestein, Mineralien oder Kohle, mit einer an einem Trommelträger (1) um eine Trommelachse (H) drehbar gelagerten Werkzeugtrommel (4) , in der mehrere Werkzeugwellen (5) , die an ihren von der Werkzeugtrommel (4) vorragenden Enden (9) Bearbeitungswerkzeuge (16) tragen, drehend antreibbar gelagert sind, wobei mindestens zwei der Werkzeugwellen (5) von einem gemeinsamen Getriebeantrieb antreibbar sind, der an den Werkzeugwellen (5) drehfest angeordnete Abtriebszahnräder (7) und ein gemeinsames Antriebselement (8) aufweist, das mit den Abtriebszahnrädern (7) zusammenwirkt, wobei das Antriebselement (8) und die Werkzeugtrommel (4) relativ zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenachsen (W) der Werkzeugwellen (5) quer zur Trommelachse (H) stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenachsen (W) der Werkzeugwellen (5; 105; 205; 355) senkrecht zur Trommelachse (H) stehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenachsen (W) der Werkzeugwellen (55; 155; 305; 405) angewinkelt zur Trommelachse (H) stehen, wobei der Winkel (74) der Anwinklung vorzugsweise größer ist als etwa 80° .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebseinsatz eine Arbeitsbewegung (A) parallel zur Trommelachse (H) und/oder eine Zustellbewegung (Z) senkrecht zur Trommelachse (H) erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Bearbeitungswerkzeuge (16; 66; 116; 166,- 216; 316) radial außerhalb der Werkzeugtrommel (4) befinden und im Betriebseinsatz sichelförmig Material abtragen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebseinsatz die Bearbeitungswerkzeuge aufgrund der Drehbewegung der Werkzeugtrommel (4) quer zur Trommelachse (H) rotieren und außerhalb eines Umfangs (41 ') der Werkzeugtrommel (4) das Material abtragen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (4; 54; 104; 154; 204) und wenigstens ein Teil der Werkzeugwellen einen gemeinsamen Drehantrieb haben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb eine drehfest mit der Werkzeugtrommel (4; 54; 104; 154; 204) verbundene, im Trommelträger (1) gelagerte, mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbare Antriebswelle (3,- 53; 103; 153,- 203) und ein oder wenigstens ein drehfest am Trommelträger befestigtes Antriebszahnrad (8; 58; 108; 158; 208) als Antriebselement aufweist, das mit den Abtriebszahnrädern (7; 57; 107; 157; 207) kämmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (8; 58; 108; 158) und die zugehörigen Abtriebszahnräder (7; 57; 107; 157) ein aus verzahnten Kegelrädern bestehendes Winkelgetriebe (20; 70; 120; 170) mit Planetenrädern bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad und die zugehörigen Abtriebszahnräder ein aus verzahntem Kronenrad und zylindrischen Zahnrädern bestehendes Kronenradgetriebe mit Planetenrädern bilden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis zwischen 3:1 und 9:1, insbesondere etwa 6:1 und 8:1 zwischen der Antriebswelle und den Werkzeugwellen ausgelegt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (204; 504) beidseitig der Werkzeugwellen (205) an einem Werkzeugträger abgestützt ist, wobei vorzugsweise auf der der Antriebsvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel (204) ein Zapfen (233) oder Lager zur zweiseitigen Halterung der Werkzeugtrommel (204) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (304; 354; 404) einen Trommelantrieb aufweist, der von einem Getriebeantrieb für das Antriebselement (308; 358,- 408) entkoppelt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb und/oder der Getriebeantrieb aus regelbaren Antrieben bestehen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb und der Getriebeantrieb auf derselben Seite der Werkzeugtrommel (304) angeordnet oder ankoppelbar sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (304) mit einer axial vorkragenden Wellenaufnahme (335) versehen ist, in der eine drehfest mit dem Antriebszahnrad (308) verbundene, beidseitig aus einer Aufnahmebohrung (336) der Wellenaufnahme herausragende Getriebeantriebswelle (325) drehbar abgestützt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeantriebswelle (325) mittels eines Lagers (338) in der Aufnahmebohrung und mittels eines zweiten Lagers (338) in einem mit der Werkzeugtrommel (304) verschraubten Lagerdeckel (319) abgestützt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenachsen (W) angewinkelt zur Trommelachse (H) ste- hen und das Antriebszahnrad (308) und die Abtriebszahnräder (307) als Kegelräder eines Winkelgetriebes (320) mit Planetenrädern ausgebildet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenaufnahme (335) mit dem Trommelantrieb und die Getriebeantriebswelle (325) mit dem Getriebeantrieb koppelbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb auf der einen Seite der Werkzeugtrommel (354; 404) und der Getriebeantrieb axial versetzt auf der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugtrommel (354; 404) angeordnet oder ankoppelbar sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Werkzeugtrommel (354) auf der gegenüberliegenden Seite mit einem axial vorkragenden Ringfortsatz (385) mit einer Wellenaufnahme (386) versehen ist, in der eine drehfest mit dem Antriebszahnrad (358) verbundene, beidseitig aus einer Aufnahmebohrung der Wellenaufnahme (386) herausragenden Getriebeantriebswelle (375) drehbar abgestützt ist, und auf der anderen Seite einen Lagerfortsatz (390) aufweist, an dem der Trommelantrieb anordbar oder ankoppelbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebenantriebswelle (375) mittels eines ersten Lagers (388) in der Wellenaufnahme des Ringfortsatzes und mittels eines zweiten Lagers (388) im Lagerfortsatz (319) drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise der Lagerfortsatz (319) aus einem mit der Werkzeugtrommel verschraubten Lagerflansch besteht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (404) drehfest mit der Abtriebsseite eines ersten Nabengetriebes (497) und das Antriebszahnrad (408) drehfest mit der Abtriebsseite eines zweiten Nabengetriebenes (498) ver- bunden ist, wobei beide Nabengetriebe in einer zentralen Aufnahme angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabengetriebe (497, 498) als Einschubgetriebe mit vorzugsweise gekapselten Getriebestufen ausgebildet sind, wobei die Befestigungsflansche beider Nabengetriebe am Trommelträger befestigbar oder befestigt sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (308, 358, 408) und die Abtriebszahnräder (307, 357; 407) als Kegelräder eines Winkelgetriebes mit Planetenrädern ausgebildet sind oder dass das Antriebszahnrad als Kronenrad und die Abtriebszahnräder als mit diesem kämmende zylindrische Zahnräder eines Kronenradgetriebes mit Planetenrädern ausgebildet sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebszahnräder sämtlicher Werkzeugwellen (5) mit einem einzigen, gemeinsamen Antriebszahnrad (8) in Zahneingriff stehen.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwellen (405) in Lagerbüchsen (445) mittels Lagern (406) drehbar und mittels Wellendichtungen (417) abgedichtet aufgenommen sind, wobei vorzugsweise die Lagerbüchsen (445) mit den darin drehbar gelagerten Werkzeugwellen patronenartig austauschbar in an der Werkzeugtrommel (405) vorgesehene Trommelkammern (412) eingesetzt und arretiert sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwellen (5) gleichmäßig über den Umfang verteilt in der Werkzeugtrommel (4) angeordnet sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass jedes an einer Werkzeugwelle (5) angeordnete Bearbeitungswerkzeug (16) relativ zur Anordnung eines Bearbei- tungswerkzeugs (16) einer in Trommelumfangsrichtung davor oder dahinter liegenden Werkzeugwelle (5) um einen Winkelbetrag oder im Abstand von der Antriebswelle versetzt angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge an Werkzeugträgern (315,- 415) ausgebildet oder befestigt sind, die lösbar mit den
Werkzeugwellen (305; 355; 405) verbunden sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (116; 316) vorzugsweise aller Werkzeugwellen aus Rollenmeißeln oder Rundschaftmeißeln bestehen, die zum mehrschichtig hinterschneidenden Abtragen von Gestein, Kohle oder Mineralien an sich nach außen verjüngenden Werkzeugträgern (115; 315; 415) oder Enden der Werkzeugwellen angeordnet sind.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Werkzeugträger (315; 415) oder Enden der Werkzeugwellen konisch, bogenförmig oder stufenförmig verjüngen.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge an jeder Werkzeugwelle in Schneidreihen
(121-124) auf Teilkreisen mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Abstand zwischen zwei Schneidreihen derart gewählt ist, dass alle Schneidreihen etwa gleich große sichelförmige Schneidflächen abtragen.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge einer oder mehrerer der Werkzeugwellen im Wesentlichen aus Fräswalzen (15; 65; 165) bestehen.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräswalzen zylindrisch sind oder sich zum bearbeiteten Gestein oder dgl . hin konisch verjüngen
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge von in Umfangsrichtung der Werkzeugtrommel aufeinander folgenden Werkzeugwellen zueinander phasenversetzt angeordnet sind.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwellen (155) an ihrem radial äußeren Ende mittels eines Bügels (180) mit Zapfen (181) drehbar abgestützt sind, der an der Werkzeugtrommel befestigt ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtrommel (254) zwischen benachbarten Werkzeugwellen mit radial sich erstreckenden Kratzern oder Schaufeln (276) versehen ist.
39. Verfahren zum Fräsen oder Abtragen von Gestein oder dgl . unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeugwellen (), die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeugtrommel (), die Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung parallel zur Trommelachse und/oder die Winkellage der an den einzelnen Werkzeugwellen () angeordneten Bearbeitungswerkzeuge () relativ zur Winkellage der Bearbeitungswerkzeuge () der in Umfangsrichtung davor oder dahinter liegenden Werkzeugwellen so eingestellt werden, dass ein Bearbeitungswerkzeug () einer nachfolgenden Werkzeugwelle
() nicht an derselben Einschlagstelle im Gestein oder dgl. einschlägt wie ein Bearbeitungswerkzeug () einer vorangehenden Werkzeugwelle .
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Betriebseinsatz nur wenige Bearbeitungswerkzeuge () gleichzeitig im Eingriff mit dem zu fräsenden oder abzutragenden Material befinden.
41. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 39 bis 40 für den Abbau von mineralischen Gewinnungsprodukten wie Kohle, Erzgestein oder dgl . oder zur Bearbeitung von betonierten oder asphaltierten Flächen oder Bauwerken.
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