MEISSELHALTER MIT SCHWEISSUNG ALS VERSCHLEISSSCHUTZELEMENT
Die Erfindung betrifft Meißelhalter für eine Schrämmaschine, Straßenfräse, Surface Miner oder dergleichen mit einer Meißelaufnahme, die eine Einführöffnung aufweist und mit einer Meißelstützfläche, wobei in einem der Meißelstützfläche zugeordneten Bereich wenigstens ein Verschleißschutzelement angeordnet ist.
Ein derartiger Meißelhalter ist aus der US 6,585,327 B2 bekannt. Dabei weist der Meißelhalter als Meißelaufnahme eine Bohrung auf. In diese kann der Meißel auswechselbar eingesetzt werden. Im Bereich des Bohrungseintritts ist jeweils eine Bohrungserweiterung vorgesehen, in die Hartmetallringe eingelötet sind. Die Meißelauf- nähme fluchtet dabei mit den die Hartmetallringe durchsetzenden Bohrungen. Der in die Meißelaufnahme eingesetzte Meißel stützt sich mit seinem Meißelkopf auf einer Meißelstützfläche des zugewandten Hartmetallringes ab.
Gleichzeitig stützen beide Hartmetallringe auch den Meißel im Bereich seines Meißelschaftes und wirken so während des Betriebseinsatzes als Verschleißschutz. Die Verwendung von Hartmetallwerkstoff für den vorbeschriebenen Einsatzzweck ver- teuert den Fertigungsaufwand erheblich.
Zusätzlich zu dem hohen Materialpreis ist eine passgenaue Dimensionierung der Aufnahmen und die absolut fluchtende Fixierung der Hartmetallringe in Bezug auf die als Bohrung ausgeführter Meißelaufnahme erforderlich. Die Fixierung erfolgt mittels Löten. Damit ist ein hoher Energieeinsatz bedingt und es werden im Lötofen thermische Spannungen in den Meißelhalter eingebracht. Aber auch ohne diese Spannungen neigen großflächige Hartmetallteile aufgrund ihrer extremen Sprödigkeit sehr leicht zu brechen. Vereinzelt wurden daher im Stand der Technik mehrere kleiner dimensionierte Hartmetalleinsätze an Meißelhaltern verbaut, wie dies die US 5,251 ,964 zeigt. Hierdurch wird der Fertigungsaufwand, der für die präzise Anordnung und Ausrichtung der Hartmetallelemente zueinander bedingt wird, noch weiter erhöht.
Weiterhin ist aus der DE 39 29 609 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die von Ver- schleiß betroffene Meißelstützfläche des Meißelhalters mittels einer Aufpanzerung, bestehend aus verschleißfestem Material geschützt ist. Dabei wird ein aus Hartmetallteilchen und Lotteilchen gemischtes Pulver auf die zu schützende Oberfläche aufgeschmolzen. Nachteilig ist dabei, dass sich eine nicht ebene Oberfläche ergibt, die auch zur Mittellängsachse der Meißelaufnahme nicht exakt orthogonal steht. Durch einen solchen Oberflächenschutz wird dann aber das Drehverhalten des Meißels negativ beeinträchtigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Meißelhalter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der wirkungsvoll und mit geringem Teile- und Fertigungsaufwand vor der Verschleißeinwirkung des Meißels geschützt ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das mindestens eine Verschleißschutzelement als Schweißung ausgebildet und zumindest bereichsweise in mindestens einer Ausnehmung angeordnet ist.
Die Schweißung wird von einem Schweißzusatzwerkstoff gebildet, der mittels eines üblichen. Schweißverfahrens mit geringem Fertigungsaufwand in die Ausnehmung eingebracht werden kann. Die Schweißung zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit gegen Abrieb auf und setzt damit dem Meißel bzw. der Verschleißschutzscheibe einen hohen Verschleißwiderstand entgegen. Die Verschleißeigenschaften des Meißelhalters können durch die Wahl des geeigneten Schweißzusatzwerkstoffes in wei- tem Umfang eingestellt werden. So kann für unterschiedliche zu bearbeitende Fahrbahnbeläge (Beton, Asphalt) oder Rohstoffe (Kohle, Sandstein, Salz, etc.) verschleißoptimierte Meißelhalter bereitgestellt werden.
Dadurch, dass die Schweißung in einer eigens dafür vorgesehen Ausnehmung auf- genommen ist, bleiben Flächen, die für eine fehlerfreie Werkzeugfunktion und eine lange Standzeit benötigt werden, von dem Verschleißelement unbeeinflusst.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmung als Nut ausgebildet ist. Die Nut kann beispielsweise durch mechani- sehe Bearbeitung auf einfache Weise in den Meißelhalter eingebracht werden. Abhängig von den gewünschten Verschleißeigenschaften können nahezu beliebige Nutgeometrien gefertigt werden. Durch die Wahl eines für den Anwendungszweck geeigneten Nutquerschnitts lässt sich der Verschleiß steuern.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Meißelstützfläche ringförmig um die Einführöffnung umläuft und orthogonal zu der Mittellängsachse der Meißelaufnahme angeordnet ist, und dass die Ausnehmung in die Meißelstützfläche eingetieft ist. Die Meißelstützfläche, die als geometrisches Element des Meißelhalters die ex- akte Abstützung des Meißels garantiert, wird von der Nut funktionell nicht beeinträchtigt. Das Maß der Eintiefung der Nut kann dabei materialoptimiert so gewählt werden, dass mit der Abarbeitung der gesamten Schweißung die Verschleißgrenze für den Meißelhalter erreicht ist.
Wenn vorgesehen ist, dass die Schweißung bündig mit der Meißelstützfläche abschließt, dann beeinflusst die Schweißung die exakte Meißelabstützung nicht und steht aber unmittelbar zur Betriebsaufnahme zur Verfügung. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Schweißung gegenüber der Meißelstützfläche in Richtung der Mittellängsachse der Meißelaufnahme zumindest bereichsweise zurückversetzt angeordnet ist.
Auf diese Weise wird über eine begrenzte Dauer beginnend ab der Betriebsaufnahme eine Abarbeitung des Meißels an dem Meißelhalter zugelassen. Damit können diese Bauteile ihre Arbeitslage finden. Danach oder zunehmend setzt dann die Verschleißschutzwirkung der Schweißung ein. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Fer- tigbarkeit der Schweißung.
Um die freie Drehbarkeit des Meißels gegenüber dem Meißelhalter zuverlässig zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmung um die Einführöffnung umläuft.
Eine mögliche Erfindungsausgestaltung kann derart sein, dass die Nut eine Bodenwand und zwei seitlich daran im Winkel anschließende Nutwände aufweist, und dass die Nutseitenwände zueinander parallel stehen. Dann wird über die gesamte Wirkdauer der Schweißung ein konstanter Verschleißwiderstand entgegengesetzt.
Denkbar ist es aber auch, dass die Nut eine Bodenwand und zwei seitlich daran jeweils in einem Winkel anschließende Nutseitenwände aufweist, und dass zumindest einer der Winkel größer als 90° ist, so dass sich eine V-förmige Nutgeometrie ergibt, oder dass die Nut im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Dabei lässt sich berücksichtigen, dass mit zunehmendem Verschleiß der Meißelhalter abgearbeitet wird. Dadurch entstehen veränderte Kraftverhältnisse am Meißelhalter, die mit den Nutgeometrien berücksichtigt werden können.
10. Darübeπhinaus hat die sich erweiternde Nutgeometrie Fertigungsvorteile hinsichtlich einer zuverlässigen Einbringung der Schweißung.
Ein erfindungsgemäßer Meißelhalter kann insbesondere auch dergestalt sein, dass in die Meißelstützfläche zwei oder mehrere Nuten eingearbeitet sind, die zur Mittel-
15 längsachse der Meißelaufnahme konzentrisch umlaufen oder, dass die Schweißung oder die Schweißungen bezogen auf die Mittellängsachse der Meißelaufnahme Bereiche mit unterschiedlicher Radialerstreckung aufweist(-en). Mit dieser Maßnahme kann einem anwendungsbedingten ungleichmäßigen Verschleiß entgegengewirkt werden. Diese Wirkung kann beispielsweise auch mit einem Meißelhalter erreicht 0 werden, der dergestalt ist, dass die Schweißung oder die Schweißungen Bereiche aufweist(en), die zu der Mittellängsachse der Meißelaufnahme unterschiedliche radiale Abstände einnehmen.
Eine mögliche Erfindungsalternative kann derart sein, dass eine oder mehre Nuten 5 als Radialnuten ausgebildet und gegenüber der Meißelstützfläche zurückversetzt angeordnet sind.
Infolge der zurückversetzten Anordnung bleibt die Meißelstützfläche bei der Fertigung der Schweißung unbeeinflusst. Die Radialnut kann dabei bevorzugt so ange-
ordnet sein, dass sie von außen einsehbar ist und so als Verschleißmarkierung den Verschleißzustand erkennen lässt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus- führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in Seitendarstellung ein Meißelhalter-Wechselsystem mit einem Basisteil, einem Meißelhalter und einem Meißel;
Figur 2 in Seitendarstellung und im Vertikalschnitt das Meißelhalter-Wechselsystem gemäß Figur 1 ;
Figur 3 den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Meißelhalter in perspektivischer Frontansicht;
Figur 4 eine vergrößerte Detaildarstellung des Meißelhalters gemäß Figur 3 in Seitenansicht und im Schnitt;
Figuren 5 bis 13 weitere Ausgestaltungsvarianten von Meißelhaltern gemäß Figur 3 in Seitenansicht und im Schnitt;
Figuren 14 und 15 jeweils eine Draufsicht auf eine Meißelstützfläche eines erfindungsgemäßen Meißelhalters.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Meißelhalterwechselsystem mit einem Basisteil 10 einem Meißelhalter 20 und einem Meißel 30.
Wie die Figur 2 erkennen lässt, weist das Baisteil 10 eine Schaftaufnahme 15 auf, die ausgehend von einem Absatz 12 bzw. einer Bodenfläche 14 als Durchbruch in das Basisteil 10 eingearbeitet ist.
An den Absatz 12 schließt sich im Winkel eine Anschlagfläche 13 an. Mit der Bodenfläche 14 kann das Basisteil 10 auf den Außenumfang eines Fräswalzenrohrs (nicht dargestellt) einer Straßenfräsmaschine aufgesetzt werden. Das Basisteil 10 wird mit dem Fräswalzenrohr verschweißt. In die Schaftaufnahme 15 mündet entgegen der Werkzeug-Vorschubrichtung eine Gewindeaufnahme 16, in die eine Druckschraube 17 einschraubbar ist.
Die Druckschraube 17 dient zur Befestigung des Meißelhalters 20. Der Meißelhalter 20 weist eine Schürze 21 auf, die an einem Verbindungsabschnitt 23 einteilig angekoppelt ist. Der Verbindungsabschnitt 23 trägt einen Ansatz 22, der einen über die Schürze 23 vorstehenden zylinderförmigen Abschnitt 24 aufweist. Der Ansatz 22 und der zylinderförmige Abschnitt 24 sind von einer Meißelaufnahme 29 in Form einer Durchgangsbohrung durchdrungen.
Der zylinderförmige Abschnitt 24 bildet an seinem freien Ende eine Meißelstützfläche 26, die ringförmig und konzentrisch um die Mittellängsachse der Meißelaufnahme 29 umläuft. Wie die Figur 2 weiter erkennen lässt, geht die Meißelaufnahme 29 über eine Einführfase 29.2 sowie eine Zentrierfase 29.1 in die Meißelstützfläche 26 über. Dabei erweitert die Zentrierfase 29.1 die Meißelaufnahme 29 V-förmig. Der zylinderförmige Ansatz 24 trägt zwei Verschleißmarkierungen 25. Diese sind als ringförmig umlaufende Nuten in die Außenkontur des zylinderförmigen Abschnitts 24 eingestochen und parallel beabstandet zu der Meißelstützfläche 26 gehalten.
In die Meißelstützfläche 26 ist eine im Querschnitt im Wesentlichen quadratische o- der rechteckförmige Ausnehmung 41 eingearbeitet. Diese Ausnehmung 41 kann
durch mechanische Bearbeitung (Bohren, Drehen, Fräsen) als ringförmig und konzentrisch um die Mittellängsachse der Meißelaufnahme 29 umlaufende Nut erzeugt werden. Diese Nut bildet eine Bodenfläche 44, die parallel zu der Meißelstützfläche 26 steht. An die Bodenfläche 44 schließen sich im rechten Winkel Nutseitenwände 43.1 und 43.2 an. Dabei sind die Nutseitenwände 43.1 und 43.2 so gestellt, dass sie im Abstand von der Meißelaufnahme 29 (und der Einführfase 29.2 sowie der Zentrierfase 29.1 ) und der Verschleißmarkierungen 25 gehalten sind.
Damit bleiben diese Flächen mechanisch unbeeinflusst. In die Ausnehmung 41 ist eine Schweißung 40 eingebracht. Diese füllt die Ausnehmung 41 komplett aus, wobei gegenüberliegend der Bodenfläche 44 eine Freifläche 42 der Schweißung 40 gebildet ist, die bündig mit der Meißelstützfläche 26 abschließt.
Die Ausnehmung 41 und ihre Anordnung sind so gewählt, dass die für eine einwand- freie initiale Funktion des Gesamtsystems aus Meißel 30 und Meißelhalter 20 besonders wichtigen Flächen, wie die Meißelaufnahme 29, die Einführfase 29.2, die Zentrierfase 29.1 und die Meißelstützfläche 26 nicht aus der Schweißung gebildet werden bzw. von dieser funktionsmäßig beeinflusst werden.
Während des Betriebseinsatzes können verschleißbedingt dann Teile des Meißelhalters 20 abgearbeitet und die Schweißung 40 dadurch bereichsweise freigelegt werden. Dies geschieht dann aber in einer Weise, dass die Schweißung 40 so abge- schliffen wird, dass sie die Aufgabe der vorgenannten Funktionsflächen übernehmen kann, ohne dass eine Werkzeugbeeinträchtigung eintritt. Der der Schweißung 40 gegenüberliegende Bohrungsaustritt der Meißelaufnahme 29 mündet in eine Gegenfläche 27. Im Übergangsbereich der Gegenfläche 27 zu der Schürze 21 ist ein Steckansatz 28.2 an dem Meißelhalter 20 angeformt. Mit diesem Steckansatz 28.2 kann der Meißelhalter 20 in die Steckaufnahme 15 des Basisteils 10 eingesetzt wer-
den. Die Einführbewegung wird mit der Anschlagfläche 13 begrenzt, an der die Gegenfläche 27 anschlägt.
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Zur Fixierung des Meißelhalters 20 im Basisteil 10 wird die Druckschraube 17 in die Gewindeaufnahme 16 eingeschraubt, bis sie sich an einer Druckfläche 28.1 des Steckansatzes 28.2 verspannt. Im montierten Zustand ist zwischen einer Unterseite 28 des Meißelhalters 20 und dem Absatz 12 des Basisteils 10 ein Nachsetzraum 11 gebildet.
In . die Meißelaufnahme 29 kann ein Meißel 30, vorliegend ein Ründschaftmeißel eingebaut werden. Der Ründschaftmeißel weist einen Meißelkopf 31 und einen daran angeformten Meißelschaft 36 auf. Auf dem Meißelschaft 36 ist eine längs geschlitzte Spannhülse 37 axial unverlierbar, jedoch radial frei drehbar gehalten.
Der Meißelkopf 31 ist mit einer topfförmigen Aufnahme versehen, in der eine Meißelspitze 32 aus Hartwerkstoff befestigt ist. In den rotationssymmetrischen Meißelkopf 31 ist eine umlaufende Ausziehnut 33 eingearbeitet, die schaftseitig von einem Bund 34 begrenzt ist.
Der Meißelschaft 36 trägt im Übergangsbereich zum Meißelkopf 31 eine Verschleißscheibe 35, die rotationssymmetrisch ausgebildet und an ihrer dem Meißelkopf 31 abgewandten Seite mit einem konisch zulaufenden Zentrierbund 35.1 versehen ist. Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser der Verschleißscheibe 35 und des zylinderförmigen Abschnitts 24 entsprechen sich in etwa. Ebenso korrespondie- ren der Zentrierbund 35.1 der Verschleißscheibe 35 und die Zentrierfase 29.1 der Meißelaufnahme 29 miteinander, um eine einwandfreie Funktion, z. B. die ungehinderte Meißeldrehung, des Gesamtsystems im Einsatz zu gewährleisten.
Der Meißel 30 ist derart in die Meißelaufnahme 29 eingesetzt, dass er mittels der Klemmwirkung der Spannhülse 37 darin gehalten ist. Dabei liegt die Verschleißscheibe 35 auf der Meißelstützfläche 26 und der Freifläche 42 der Schweißung 40 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite der Verschleißscheibe 35 ist der Meißelkopf 31 abgestützt.
Auf Grund der unverzichtbaren Meißeldrehung während des Betriebseinsatzes schleift die Verschleißscheibe 35 über die Freifläche 42 und die Meißelstützfläche 26 und arbeitet diese ab. Dabei sei angemerkt, dass pro Lebenszyklus eines Meißels 30 nur minimale Abnutzungserscheinurigen entstehen.
Insbesondere die Schweißung 40 wirkt einem schnellen Verschleiß entgegen. Wobei durch die Wahl des Schweißzusatzwerkstoffes auf die besonderen Verschleißbedingungen jeder einzelnen Anwendung reagiert werden kann.
Im Laufe der Zeit wird dennoch der zylindrische Abschnitt 24 abgearbeitet, wobei der Verschleißzustand optisch durch die Lage der Meißelstützfläche 26 in Bezug auf die Verschleißmarkierung 25 ermittelt werden kann. Nach Erreichen der zweiten Verschleißmarkierung 25 ist der Meißelhalter 20 auszutauschen.
Die Figur 9 lässt erkennen, dass die Schweißung 40 konzentrisch um die Mittellängsachse der Meißelaufnahme 29 umläuft.
In der Figur 4 ist die Schweißung 40 im vergrößerten Maßstab deutlicher zu erken- nen. Die Ausnehmung 41 ist soweit in den Meißelhalter 20 eingetieft, dass die Bodenwand 44 in etwa bis auf die Höhe der unteren Verschleißmarkierung 25 reicht. Damit ist ein Verschleißschutz nahezu über die gesamte Lebensdauer des Meißelhalters 20 gewährleistet.
Die Figuren 5 bis 13 zeigen Meißelhalter 20, die den Meißelhaltern 20 gemäß Figuren 1 bis 4 entsprechen. Sie unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Gestaltung der Ausnehmung 41 beziehungsweise der Schweißung 40.
Gemäß Figur 5 sind die Nutseitenwände 43.1 , 43.2 der Ausnehmung 41 zueinander V-förmig angestellt, wobei die Nutseitenwand 43.2 achsparallel zu der Mittellängsachse der Meißelaufnahme 29 steht.
In der Figur 6 ist eine symmetrische V-förmige Nutgestaltung gezeigt, wobei zur be- sonders einfachen Erzeugung der Schweißung der Öffnungswinkel (Anstellung einer Nutseitenwand 43.1 , 43.2 zu der Bodenwand) bevorzugt größer als 90° gewählt ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in der Figur 7 werden zwei ringförmige und konzentrisch um die Mittellängsachse umlaufende Schweißungen 40 verwendet. Die Schweißungen 40 sind im Wesentlichen analog zu der Schweißung 40 gemäß Figur 4 ausgebildet.
Figur 8 veranschaulicht eine ringförmig umlaufende Nut als Ausnehmung 41 , die im Querschnitt halbkreisförmig oder teilkreisförmig ist. Diese Ausnehmung 41 lässt sich besonders einfach mit der Schweißung 40 füllen.
Während bei den Ausführungsbeispielen nach Figuren 1 bis 8 die Freifläche 42 der Schweißung 40 stets bündig mit der Meißelstützfläche 26 abschließt, veranschaulicht die Figur 9, dass alle Schweißungen 40 auch eine gegenüber der Meißelstützfläche 26 zurückversetzte Freifläche 42 aufweisen können.
Figur 10 zeigt eine Schweißung 40, die wieder in Form eines umlaufenden Rings ausgeführt ist. Allerdings ist die in Radialrichtung verlaufende Ringbreite variiert, um
ein auf unterschiedliche Belastungsintensitäten abgestimmtes Verschleißschutzelement zu bilden.
Die Figuren 11 und 12 zeigen die Verwendung von Ausnehmungen 41 in Form von Radialnuten. Diese sind in die zylindrische Außenfläche des zylinderförmigen Abschnitts 24 radial eingeschnitten.
Bei der Ausführung nach Figur 11 ist die obere Nutseitenwand 43.1 im Abstand zu der Meißelstützfläche 26 parallel beabstandet gehalten, während die andere Nutsei- tenwand 43.2 winklig angestellt ist.
Im Übergangsbereich der Freifläche 42 der Schweißung 40 zum zylinderförmigen Abschnitt 24 entstehen Verschleißmarkierungen 25. Wenn die Freifläche 42 analog Figur 9 gestaltet ist, dann sind die Verschleißmarkierungen 25 als Übergänge des gemuldeten Bereiches optisch gut erkennbar.
In der Figur 12 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwei übereinander angeordnete Ausnehmungen 41 mit darin eingebrachten Schweißungen 40 verwendet sind. Wie die Darstellung veranschaulicht, können hier die Schweißungen 40 nach außen überstehende Freiflächen 42 zur Kenntlichmachung von Verschleißmarkierungen 25 bilden.
In der Figur 13 ist eine Ausführungsform gezeigt, die veranschaulicht, dass die Ausnehmung 41 nicht nur in Form einer Nut, sondern auch als Aussparung ausgebildet sein kann.
Anstelle von umlaufenden Schweißungen 40 können auch punktuelle, bogen- oder linienförmige Ausnehmungen 41 mit Schweißungen 40 vorgesehen sein, wie sie beispielhaft in den Figuren 14 und 15 dargestellt sind. Einzige Beschränkung für die
Form und Anordnung der Ausnehmung(en) ist, dass sie zu fertigen und mit der Schweißung wieder zu füllen sind.
Die beschriebene Erfindung lässt sich nicht nur bei den in den Zeichnungen gezeig- ten Meißelhaltern 20, sondern an in sonstiger Weise beliebig gestalteten Meißelhaltern 20 einsetzen und einfach verwirklichen.