[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trenn- und Stützelement zu einem Werkzeughalter
zu einer Bodenfräsmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Bodenfräsmaschinen werden für die Entfernung von Gummi auf Flugpisten, Strassenmarkierungen
und das Entfernen von Bodenbelägen eingesetzt. Das Patent Nr. CH 687 445 zeigt beispielhaft
eine Bodenfräsmaschine kleinerer Art. Der eigentliche Werkzeughalter ist meist wie
eine Fadenspule aufgebaut, an deren Flanschen peripher und parallel zum Kern verlaufend
im allgemeinen zwei bis acht Wellen angebracht sind, auf denen Werkzeuge z.B. Fräsrädchen
lose drehbar montiert werden können. Wenn sich der Werkzeughalter dreht, werden die
Werkzeuge auf den Wellen durch die Zentrifugalkraft aussen gehalten. Wird dieser Werkzeughalter
während der Drehbewegung einer Oberfläche, deren Ebene zur Achse des Werkzeughalters
parallel angeordnet ist angenähert, schlagen diese Werkzeuge auf dem zu bearbeitenden
Boden resp. zuerst auf eventuell vorhandenen Erhöhungen auf. Dieser Aufschlag versetzt
sie in eine Rotationsbewegung. Mit der Kraft die aufzubringen ist um die Trägheit
der stillstehenden Werkzeuge zu überwinden, wird die Fläche bearbeitet. Unebenheiten
werden egalisiert und/oder eine dünne Schicht der Fläche wird abgetragen.
[0003] Diese schlagartige Belastung wirkt auf Werkzeuge, Wellen, Werkzeughalter und Antriebseinheit
der Bodenfräsmaschine ein. Je besser diese Belastung durch geeignete Mittel von Werkzeugen,
Wellen und Flanschen des Werkzeughalters aufgenommen werden, desto kleiner ist der
Verschleiss an den Lagern der Antriebselemente der Fräsmaschine.
[0004] Um den Verschleiss der Wellen zusätzlich abzufedern, werden die Wellen in den beiden
Flanschen lose drehbar gelagert. Stirnseitige Abdeckungen oder andere Befestigungsmittel
halten die Wellen innerhalb der Flansche, in denen sie gelagert sind. Das Patent Nr.
CH 1998 0067/98 stellt einen Werkzeughalter dieser Art vor. Verschleiss tritt sowohl
an Werkzeugen und Wellen, als auch an den Bohrungen in den Flanschen, in denen die
Wellen gehalten werden, auf.
[0005] Um für sehr harte Einsätze die Wellen an der Peripherie der Flanschen auf denen die
Werkzeuge gehalten sind zu stützen, bringt man auf dem zentralen Rohr z.B. weitere
Zwischenflansche als Trenn- und Stützelemente an. Damit verstärkt man die Wellen und
verlängert deren Lebensdauer. Man handelt sich allerdings den Nachteil ein, dass die
Positionen der Werkzeuge auf den Wellen durch die als Trenn- und Stützelemente wirkenden
Flanschen vorbestimmt sind. Wenn ein solches Bodenfräsgerät während des Fräsens einer
Fläche gerade geführt wird, hinterlässt es unbearbeitete Rippen dort, wo sich die
Zwischenflansche befinden. Diese Zwischenflanschen, mit denen bessere Verschleisseigenschaften
erreicht werden, haben den Nachteil, dass sie wie Trenn- und Stützelemente wirken
und die Fläche nicht mehr über die ganze Breite des Werkzeughalters gleichmässig bearbeiten.
Solche Zwischenflansche sind z.B. im Patent Nr. CH 687 445 dargestellt.
[0006] Dieser Tatsache wird bei andern Ausführungen Rechnung getragen, indem man Trenn-
und Stützelemente, als sogenannte Flanschsegmente auf das zentrale Rohr schweisst,
die jeweils eine oder mehrere Wellen jedoch nicht alle Wellen stützen. Diese werden
auf der Länge des Werkzeughalters versetzt angeordnet. Zwar hebt man mit diesen Flanschsegmenten
den Nachteil der Rippenbildung auf, und die bearbeitete Fläche kann über die ganze
Länge des Werkzeughalters gleichmässig bearbeitet werden, aber man handelt sich dafür
dynamische Nachteile ein. Solchermassen mit Flanschsegmenten als Trenn- und Stützelement
versehene Werkzeughalter müssen ausgewuchtet werden, sonst wirken dynamische Unwuchten
verschleissfördernd auf die Lager.
[0007] Ein weiterer Nachteil dieser fest auf das zentrale Rohr geschweissten Trenn- und
Stützelemente (Flanschsegmente) ist die vorgegebene feste Anordnung in der die Werkzeuge
auf den Wellen montiert werden müssen. Es wäre nämlich für den Anwender wünschenswert,
wenn für einzelne Einsätze je nachdem nebeneinander ein Paar, drei oder mehr Werkzeuge
montiert werden könnten.
[0008] Für Einsätze mit speziellen Werkzeugen lohnt es sich wenig Werkzeuge einzusetzen.
Dies ist auch auf oben beschriebenen Werkzeughaltern mit Trenn- und Stützelementen
mittels Zwischenscheiben zwischen den Werkzeugen und zwischen Werkzeugen und Flanschen
möglich. Allerdings sind die Möglichkeiten geometrisch gegeben. Wenn weder Zwischenflansche
noch Flanschsegmente vorhanden sind können trotzdem mittels Zwischenscheiben nur einige
wenige Werkzeuge montiert werden. Dann wirken - bedingt durch die grossen Freilängen
die auf den Wellen entstehen und durch immer auftretende Unwuchten - sehr grosse punktuell
wirkende Kräftespitzen an einzelnen Stellen der Wellen und der Verschleiss wird enorm.
Auch wenn Trenn- und Stützelemente in Form von Zwischenflanschen und/oder Flanschsegmenten
vorhanden sind, wirken sich die Kräfte der dynamischen Unwucht auf die Wellen und
Lager verheerend aus.
[0009] Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, Trenn- und Stützelemente
zu einem Werkzeughalter der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, dass auch
dann, wenn nur einzelne Werkzeuge im Einsatz sind die dynamische Unwucht des Werkzeughalters
im vertretbaren Rahmen bleibt und die Anordnung der Werkzeuge auf der Baustelle je
nach den Bedürfnissen der jeweiligen Anwendung frei bestimmt werden kann.
[0010] Diese Aufgabe lösen Trenn- und Stützelemente zu einem Werkzeughalter mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1. Weitere erfindungsgemässe Merkmale gehen aus den abhängigen
Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
[0011] Die Zeichnungen auf den folgenden Seiten zeigen:
- Fig 1
- Werkzeughalter
- Fig 2
- Werkzeughalter mit Trenn- und Stützelementen in Form von Zwischenflanschen
- Fig 3
- Werkzeughalter mit Trenn- und Stützelementen in Form von Flanschsegmenten
- Fig 4
- Schnitt einer Frästrommel mit Zwischenflanschen
- Fig 5
- Schnitt A-A einer mit Werkzeugen bestückten Frästrommel
- Fig 6
- Werkzeughalter mit einfachem Trenn- und Stützelement
- Fig 7
- Werkzeughalter mit drei einfachen Trenn- und Stützelementen
- Fig 8
- Werkzeughalter mit doppeltem Trenn- und Stützelement
- Fig 9
- Werkzeughalter mit drei doppelten Trenn- und Stützelementen
- Fig 10
- Werkzeughalter mit verstärktem doppelten Trenn- und Stützelement
- Fig 11
- Ansicht eines doppelten Trenn- und Stützelement
- Fig 12
- Schnitt eines doppelten Trenn- und Stützelementes
[0012] Die Figuren stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele dar, welche mit der nachfolgenden
Beschreibung erläutert werden.
[0013] Werkzeughalter 2 wie in Fig 1 dargestellt sind eine feste aus einem zentralen Rohr
6 und zwei an dessen Enden fest verschweissten Flanschen 5 bestehende Schweisskonstruktion.
Das zentrale Rohr 6 kann ein rundes, ein sechseckiges oder ein anderes vieleckiges
Rohrprofil aufweisen. In den Flanschen 5 sind zur Aufnahme der Wellen 4 auf einem
Kreis mit Radius x Bohrungen 10 zu deren Aufnahme vorgesehen. Auf diesen Wellen 4
sind wie in Fig 4 gezeigt, die Werkzeuge 3 montiert und bilden so eine Frästrommel
1. Solche Frästrommeln 1 werden für die Egalisierung von Beton-und Asphaltoberflächen
verwendet. Oft werden diese Maschinen auch für die Entfernung von Strassenzeichnungen
und Gummiresten von Reifen auf Flugzeugpisten eingesetzt.
[0014] Auf herkömmlichen Frästrommeln 1 werden z.B. sechs Wellen 4 eingesetzt. Um die Lebensdauer
des Werkzeughalters 2 zu verlängern verwendet man dann zuerst gleichmässig verteilt
über den Umfang drei Wellen 4. Die Bohrungen 10 an den Flanschen werden im Laufe des
Einsatzes so ausgeschlagen, dass sie die Wellen 4 nach einiger Zeit nicht mehr führen
können. Deshalb arbeitet man bei sechs möglichen Wellen 4 nur mit dreien, so dass
für einen zweiten Einsatz die drei nicht beschädigten Bohrungen 10 Verwendung finden.
Sinngemäss wird beim Einsatz einer Vielzahl von Wellen 4 für die Frästrommel 1 eine
gerade Anzahl Wellen 4 verwendet. Man hat dann die Möglichkeit nur die Hälfte der
Wellen 4 einzusetzen und erhält für den Werkzeughalter 2 eine längere Standzeit.
[0015] Um die Fräswerkzeuge 3 (Fig 4,5) frei anordnen zu können und dabei die Wellen 4 sauber
zu stützen werden zum Beispiel Zwischenflanschen 7 mit eingeschweisst. Solche Konstruktionen
haben den Nachteil, dass die Oberfläche in einem Durchgang über die Breite der Frästrommel
1 nicht eben gemacht werden kann. An der Stelle von jedem Zwischenflansch werden Rippen
entstehen, weil an diesen Stellen kein Fräswerkzeug 3 den Boden bearbeitet.
[0016] Um das Entstehen solcher Rippen zu vermeiden gibt es Konstruktionen, welche auf dem
Zentralen Rohr 6 Flanschsegmente 8 (Fig 3) vorsehen. Man erreicht damit, dass gewisse
Wellen 4 dort mit Fräswerkzeugen 3 bestückt werden können, wo andere Wellen 4 von
Flanschsegmenten 8 gehalten sind und keine Fräswerkzeuge 3 aufnehmen können.
[0017] Die Fräswerkzeuge 3 sind auf den Wellen 4 mit grossem Spiel (Differenz zwischen D4
und D3, Fig 5) montiert, damit sie sich frei bewegen können. Durch die Drehung der
Frästrommel 1 in Richtung "R" werden die Fräswerkzeuge 3 durch Berührung mit dem Boden
"B" in eine entgegengesetzte Drehrichtung "r" versetzt. Da sie sich vor dieser Berührung
relativ zur Welle 4 nicht bewegen, verursacht dieser "Anstoss" die Bearbeitung der
Oberfläche "B" ausgelöst durch die in den Fräswerkzeugen 3 gespeicherte Trägheitsenergie.
[0018] Um ein möglichst gleichmässiges Bearbeiten der Oberflächen B zu erreichen, möchte
man die Fräswerkzeuge 3 Fig 5 auf dem Umfang und in achsialer Richtung gleichmässig
anordnen. Durch den Einbau von Zwischenflanschen 7 Fig 2,4 wird dies aus erklärten
Gründen nicht erreicht. Der Einsatz von Flanschsegmenten 8 birgt anderseits die Gefahr
und das Problem, dass die Frästrommel dynamisch nicht gleichmässig belastet wird und
zur Unwucht neigt.
[0019] Ein Trenn- und Stützelemente 20 und 21 der vorgestellten Art werden immer für einen
Werkzeughalter 2, der aus zwei Flanschen 5 und einem zentralen Rohr 6 besteht (Fig
1) verwendet. Der Einsatz eines einfachen Trenn- und Stützelementes 20 wie in Fig
6 dargestellt, bietet den Vorteil, dass man die Abstände a, b und c (Fig 2) für die
Fräswerkzeuge 3 den jeweiligen Erfordernissen anpassen kann. Das einfache Trenn- und
Stützelement 20 wird auf eine der Wellen 4 aufgeschoben. Es ist in achsialer Richtung
zwischen den beiden Flanschen 5 frei hin und her zu bewegen. Dadurch können sich auf
jeder der Wellen 4 in einem grossen Bereich beliebiger Reihenfolge Fräswerkzeuge 3
und Trenn- und Stützelemente 20 und 21 abwechseln.
[0020] Um auch den dynamischen Unwuchten Rechnung zu tragen, wird man jeweils ein aus drei
einfachen Trenn- und Stützelementen bestehender Satz montieren, wie dies z.B. in Fig
7 dargestellt ist. Das beste Resultat dynamischer Art bringt der Einsatz von zwei
solchen Sätzen aus Trenn- und Stützelementen, die zur Mitte M zwischen den Flanschen
5 (Fig 1) des Werkzeughalters symmetrisch angeordnet werden.
[0021] Diese einfachen Trenn- und Stützelemente bieten die Möglichkeit der Abtrennung von
Sektionen zwischen den Fräswerkzeugen 3 auf den Wellen 4 und stützen die Wellen 4
gleichzeitig gegen die während des Einsatzes in Richtung des zentralen Rohres 6 wirkenden
Schläge. Die Anordnung der Fräswerkzeuge 3 kann dem Einsatz ideal angepasst werden.
[0022] Um die dynamischen Eigenschaften, aber auch die Stützwirkung eines solchen Elementes
sowohl gegen die Schläge als auch gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Wellen
4 zu verbessern, kann ein doppeltes Trenn- und Stützelement 21 eingesetzt werden.
Mit diesem doppelten Trenn- und Stützelement werden zwei sich gegenüber liegende Wellen
4 verbunden. Zwei Wellen 4 werden durch die Bohrungen 9 und 9' geführt. Gleichzeitig
stützt sich das doppelte Trenn- und Stützelement 21 mit der Aussparung 12 auf dem
zentralen Rohr 6 ab.
[0023] Es ist denkbar und vorteilhaft, dass zwei doppelte Trenn- und Stützelemente 21 wie
in Fig 10 dargestellt eingesetzt werden. Diese umfassen im montierten Zustand das
zentrale Rohr 6 um 360°. Verbindet man diese zwei doppelten Trenn- und Stützelemente
dann noch, indem man sie miteinander z.B. mittels Schrauben zu einem tragenden Teil
macht, hat man eine gute Verstärkung der Wellen 4 erreicht.
[0024] Durch die symmetrisch um das Zentrale Rohr 6 angeordneten doppelten Trenn- und Stützelemente
wird erreicht, dass keine Unwucht entsteht. Einfache und doppelte Trenn- und Stützelemente
können auf einer Frästrommel 1 zusammen mit den Fräswerkzeugen 3 in freier Abfolge
auf den Wellen 4 eingesetzt werden.
[0025] Um zwei doppelte Trenn- und Stützelemente 22, 23 zu einem tragenden Teil mit möglichst
wenig Ausdehnung in achsialer Richtung der Wellen 4 zu brauchen, können diese wie
in Fig 12 gezeigt durch entsprechende Konturen zusammengebaut werden. Mit Schrauben
gehalten bildet ein solches Element eine sehr stabile Verbindung zwischen den Wellen
4 und kann trotzdem in achsialer Richtung in der Art verschoben werden, dass Fräswerkzeuge
3 wunschgemäss angeordnet werden können. Solche Vorrichtungen verlängern die Lebensdauer
einer Frästrommel massgeblich und bieten deshalb nebst dem Vorteil Fräswerkzeuge 3
an beliebiger Stelle einsetzen zu können auch den Vorteil grosser Wirtschaftlichkeit.
[0026] Zusammenbau und Montagemöglichkeiten sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Solche Vorrichtungen sind im Test bereits sehr erfolgreich eingesetzt worden.
1. Trenn- und Stützelement (20,21) zu Frästrommeln (1) an Fräsmaschinen für rohe unebene
Flächen aus Beton, Asphalt oder für die Entfernung von Strassenzeichnungen, wobei
die Frästrommeln (1) einen Werkzeughalter (2) aufweisen zwischen dessen Flanschen
(5) auf einem Radius x Wellen (4) angeordnet sind, auf die lose drehbar montiert Fräswerkzeuge
(3) geschoben werden, wobei die Anzahl der eingesetzten Fräswerkzeuge (3) nach Einsatz
und Grösse der Fräswerkzeuge (3) frei bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Wellen (4) und zwischen den Flanschen (5), in frei bestimmbarer Abfolge wechselnd,
Fräswerkzeuge (3) und Trenn- und Stützelemente (20,21) in achsialer Richtung an beliebiger
Stelle montiert werden, wobei die Trenn-und Stützelemente (20,21) eine um max. 180°
umfassende, halbrunde Aussparung (11,12) den die äussersten Konturen des Profiles
bestimmenden Durchmesser des zentralen Rohres (6) aufweisen, wobei die Distanz zwischen
dem Zentrum a des zentralen Rohres (6) und dem Zentrum a' der Bohrung (9) dem Radius
x entspricht, wobei die Bohrungen (9) der Aufnahme der Wellen (4) dienen.
2. Trenn- und Stützelement gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einfaches Trenn- und Stützelement (20) das zentrale Rohr (6) mit einer Öffnung
(11) einseitig mit max. 180° umschlingt.
3. Trenn- und Stützelement gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein doppeltes Trenn- und Stützelement (21) auf zwei Wellen (4,4') aufgeschoben wird
und seitlich im Winkel von 90° zur Verbindungslinie zwischen den Zentren der Wellen
(4) und (4') eine Aussparung (11) aufweist, welche das zentrale Rohr (6) seitlich
mit max. 180° umschlingt.
4. Trenn- und Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (11,12) ein zentrales Rohr (6) an dessen radial angeordneten äussersten
Profilkonturen umschlingt, unabhängig davon ob dieses ein rundes, ein sechskantiges
oder ein vieleckiges Rohrprofil aufweist.
5. Trenn- und Stützelement gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das doppelte Trenn- und Stützelement (21) aus einem linken Teil (22) und einem rechten
Teil (23) besteht, wobei die für das zentrale Rohr (6) vorgesehenen Aussparungen (12,12')
gegengleich angeordnet sind.
6. Trenn- und Stützelement nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (12,12') eines doppelten Trenn- und Stützelementpaares (22,23) gemeinsam
eine 360° umfassende Aussparung (12,12') aufweisen.
7. Trenn- und Stützelement nach den Ansprüchen 3,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der linke Teil (22) und der rechte Teil (23) eines doppelten Stützelementpaares (22,23)
Konturen (24,25) aufweisen, mit welchen sie im zusammengebauten Zustand in Richtung
der Verbindungslinie der beiden Bohrungen (9,9')eine form- und kraftschlüssige Verbindung
bilden.