[0001] Die Erfindung betrifft eine Schlitzwandfräse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 13.
[0002] Eine solche Schlitzwandfräse umfasst einen Fräsrahmen und mindestens ein um eine
Drehachse drehbar an dem Fräsrahmen gelagertes Fräsrad, welches an seinem Außenumfang
eine Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen zum Abtragen von Bodenmaterial aufweist,
welche entlang einer Ringbahn um die Drehachse angeordnet sind.
[0003] Bei dem bekannten Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden durch Abtragen
von Bodenmaterial wird mindestens ein an einem Fräsrahmen drehbar gelagertes Fräsrad
drehend angetrieben und mit einer Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen, welche
an einem Außenumfang des Fräsrades angeordnet sind, Bodenmaterial abgetragen, wobei
die Bodenbearbeitungswerkzeuge auf einer Ringbahn um die Drehachse angeordnet sind.
[0004] Eine Schlitzwandfräse der genannten Art ist beispielsweise in der
DE 10 2007 035 591 B3 beschrieben.
[0005] Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Schlitzwandfräse und ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im
Boden bereitzustellen, welche eine besonders wirtschaftliche Schlitzwanderstellung
ermöglichen.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schlitzwandfräse mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden mit den
Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0007] Die Schlitzwandfräse ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbahn
asymmetrisch zur Drehachse des Fräsrades verläuft, wobei die Ringbahn mindestens einen
ersten Umfangsabschnitt mit einem größeren Abstand von der Drehachse und mindestens
einen zweiten Umfangsabschnitt mit einem kleineren Abstand von der Drehachse aufweist.
[0008] Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbahn asymmetrisch
zur Drehachse des Fräsrades verläuft, wobei die Ringbahn mindestens einen ersten Umfangsabschnitt
mit einem größeren Abstand von der Drehachse und mindestens einen zweiten Umfangsabschnitt
mit einem kleineren Abstand von der Drehachse aufweist und wobei die Schlitzwandfräse
bei Betrieb in eine definierte Schwingung versetzt wird.
[0009] Unter einer asymmetrisch zur Drehachse des Fräsrades verlaufenden Ringbahn wird vorliegend
insbesondere eine Ringbahn verstanden, die von einer Kreisbahn, dessen Mittelpunkt
die Drehachse des Fräsrades darstellt, abweicht.
[0010] Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, durch die asymmetrische
Anordnung der Bodenbearbeitungswerkzeuge einen definiert unrunden Lauf des Fräsrades
zu erzeugen. Der unrunde Lauf wird dadurch erzielt, dass die Ringbahn, auf der die
Bodenbearbeitungswerkzeuge in Umfangsrichtung angeordnet sind, keine Kreisbahn um
die Drehachse des Fräsrades als Kreismittelpunkt darstellt. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge
sind also abweichend von einer zur Drehachse des Fräsrades punktsymmetrischen Kreisbahn
angeordnet. In zumindest einem ersten Abschnitt des Umfangs befinden sich die Bodenbearbeitungswerkzeuge
weiter entfernt von der Drehachse und in zumindest einem zweiten Abschnitt näher and
der Drehachse.
[0011] Durch den unrunden Lauf wirken Impulskräfte auf die Bodenbearbeitungswerkzeuge beziehungsweise
den abzutragenden Boden. Dies bewirkt eine verbesserte Energieumsetzung beim Eindringen
der Bodenbearbeitungswerkzeuge in den Boden. Insbesondere bei einem harten Boden,
beispielsweise Fels oder Beton, lässt sich daher ein verbesserter Bodenabtrag und
ein höherer Fräsfortschritt erzielen.
[0012] Bei den Bodenbearbeitungswerkzeugen kann es sich insbesondere um Fräszähne, Meißel,
Rollen oder Walzen handeln. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge dienen dem Lösen beziehungsweise
Abtragen von Bodenmaterial zum Erstellen eines Schlitzes im Boden und sind hierzu
an einem Außenumfang des Fräsrades angeordnet.
[0013] Der Abstand der Bodenbearbeitungswerkzeuge von der Drehachse des Fräsrades ändert
sich definiert, insbesondere stufenweise, in Umfangsrichtung entlang der Ringbahn.
Die Bodenbearbeitungswerkzeuge sind insbesondere derart angeordnet, dass sich der
Abstand von der Drehachse entlang der Ringbahn periodisch entlang jeweils mehrerer
Bodenbearbeitungswerkzeuge vergrößert und verkleinert. Vorzugsweise nimmt der Abstand
der Bodenbearbeitungswerkzeuge von der Drehachse in Umfangsrichtung des Fräsrades
sukzessive entlang eines ersten Abschnitts über eine Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen
zu und anschließend sukzessive entlang eines zweiten Abschnitts über eine Mehrzahl
von Bodenbearbeitungswerkzeugen wieder ab. Die erfindungsgemäß angeordneten Bodenbearbeitungswerkzeuge
bewirken bei einer Drehung des Fräsrades um dessen Drehachse einen periodisch sich
ändernden Abstand der Drehachse zum entstehenden abzufräsenden Boden.
[0014] Die Ringbahn, auf welcher die Bodenbearbeitungswerkzeuge um das Fräsrad herum angeordnet
sind, kann gegenüber einer zur Drehachse des Fräsrades punktsymmetrischen Kreisbahn
insbesondere versetzt und/oder verzerrt sein. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge sind
auf einer zur Fräsraddrehachse rotationsunsymmetrischen Ringbahn angeordnet, das heißt,
eine Drehung des Fräsrades um einen beliebigen Winkel bildet die Ringbahn nicht auf
sich selbst ab, sondern bildet gegenüber der ursprünglichen Ringbahn eine versetzte
und/oder verdrehte Ringbahn.
[0015] Die Ringbahn, entlang welcher die Bodenbearbeitungswerkzeuge angeordnet sind, kann
auch als Schnittbahn bezeichnet werden. Durch eine Drehung des Fräsrades ändert sich
die Lage und/oder Ausrichtung der Schnittbahn bezüglich der Drehachse des Fräsrades.
[0016] Vorzugsweise ist, insbesondere durch eine Kontaktierung der Bodenbearbeitungswerkzeuge
mit dem abzutragenden Boden, aufgrund der zur Drehachse des Fräsrades asymmetrischen
Ringbahn eine definierte Schwingung der Schlitzwandfräse erzeugbar.
[0017] Ein weiterer Vorteil besteht demnach darin, die Schlitzwandfräse in eine definierte
Schwingung zu versetzen. Aufgrund des Gewichtes der Schlitzwandfräse und/oder einer
erzeugten Andruckkraft liegt ein unterer Umfangsabschnitt des Fräsrades bei Betrieb
auf dem Grund des Schlitzes auf. Durch den sich in Umfangsrichtung des Fräsrades ändernden
Abstand der Bodenbearbeitungswerkzeuge von der Drehachse wird die Drehachse des Fräsrades
bei einer Kontaktierung der jeweils untenliegenden Bodenbearbeitungswerkzeuge mit
dem Grund des Schlitzes periodisch auf- und abbewegt. Dies bewirkt eine Schwingung
des Fräsrahmens beziehungsweise der Schlitzwandfräse.
[0018] Durch die Schwingung der Schlitzwandfräse wird die dynamische Kraft an den Bodenbearbeitungswerkzeugen
weiter erhöht und ein schlagender Bodenabtrag ermöglicht. Der Boden kann also zusätzlich
zu einem Zermahlen durch Abschlagen gelöst werden, so dass ein Reibungsverschleiß
an den Bodenbearbeitungswerkzeugen verringert und ein noch effektiverer Bodenabtrag
realisiert werden kann.
[0019] Es hat sich gezeigt, dass ein effektiver Bodenabtrag dadurch erzielt wird, dass der
Abstand der Bodenbearbeitungswerkzeuge von der Drehachse bei einem Umlauf entlang
der Ringbahn zwischen einem und fünf, vorzugsweise ein bis drei, weiter bevorzugt
ein oder zwei Maxima - und entsprechend Minima - aufweist. Die pro Umdrehung des Fräsrades
bewirkbaren Schläge oder Schwingungen entsprechen der Anzahl der Maxima beziehungsweise
Minima. Die erfindungsgemäße Anzahl der Maxima und Minima gewährleistet eine wirkungsvolle
Schwingung, insbesondere mit einer ausreichenden Amplitude.
[0020] Eine Möglichkeit der Bereitstellung der asymmetrischen Ringbahn besteht darin, dass
die Ringbahn, entlang welcher die Bodenbearbeitungswerkzeuge angeordnet sind, eine
von einer Kreisbahn abweichende, insbesondere elliptische Form aufweist. Die Drehachse
des Fräsrades kann sich hierbei im geometrischen Mittelpunkt des Fräsrades beziehungsweise
im Ringmittelpunkt der Ringbahn befinden.
[0021] Eine weitere Möglichkeit der Bereitstellung der asymmetrischen Ringbahn besteht darin,
dass Drehachse des Fräsrades bezüglich eines geometrischen Ringmittelpunktes der Ringbahn
versetzt ist. Die Drehachse ist in diesem Fall bezüglich der entlang der Ringbahn
angeordneten Bodenbearbeitungswerkzeuge exzentrisch angeordnet.
[0022] Besonders bevorzugt ist es, dass die Ringbahn eine Kreisbahn ist, deren geometrischer
Mittelpunkt exzentrisch beziehungsweise versetzt zur Drehachse angeordnet ist. Eine
solche, exzentrisch zur Kreisbahn der Bodenbearbeitungswerkzeuge angeordnete Drehachse
lässt sich herstellungstechnisch besonders einfach erzielen, indem eine zum Kreismittelpunkt
exzentrische Nabe vorgesehen wird.
[0023] Die Exzentrizität der, insbesondere elliptischen, Ringbahn beziehungsweise der Versatz
der Drehachse bezüglich des Ring- beziehungsweise Kreismittelpunktes beträgt vorzugsweise
zwischen einigen Millimetern oder Zentimetern und etwa einem oder zwei Dezimetern.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Differenz zwischen einem maximalen
Abstand und einem minimalen Abstand der Bodenbearbeitungswerkzeuge von der Drehachse
etwa einige Millimeter oder Zentimeter und einem oder zwei Dezimeter.
[0024] Für eine Anpassung der Schlitzwandfräse an unterschiedliche Bodengeologien ist es
bevorzugt, dass die Lage der Ringbahn beziehungsweise der Drehachse des Fräsrades
verstellbar ist. Beispielsweise kann bei härteren Bodenformationen eine größere Exzentrizität
des Fräsrades eingestellt werden als bei weicheren Böden.
[0025] Besonders bevorzugt ist es, dass eine Fräsradnabe vorgesehen ist, welche konzentrisch
zur Drehachse angeordnet und um diese drehbar angetrieben ist, dass die Bodenbearbeitungswerkzeuge
lösbar in einem Ringkranz befestigt sind und dass der Ringkranz an der Fräsradnabe
lösbar und/oder verstellbar befestigt ist. Der Ringkranz kann insbesondere eine Mehrzahl
von Aufnahmen für die Bodenbearbeitungswerkzeuge aufweisen, wobei die Aufnahmen für
die Bodenbearbeitungswerkzeuge entlang der Ringbahn angeordnet sind. Grundsätzlich
kann der Ringkranz fest an der Fräsradnabe angeordnet, insbesondere angeschweißt sein.
Durch eine lösbare Anordnung des Ringkranzes an der Fräsradnabe kann der Ringkranz,
beispielsweise bei Verschleiß der Bodenbearbeitungswerkzeuge, besonders einfach ausgetauscht
werden. Zudem ist es möglich, unterschiedlich gestaltete Ringkränze alternativ an
einer vormontierten Fräsradnabe zu befestigen, beispielsweise um unterschiedlichen
Bodengestaltungen Rechnung zu tragen. Unter einem verstellbar an der Fräsradnabe befestigten
Ringkranz ist insbesondere zu verstehen, dass die Exzentrizität des Ringkranzes bezüglich
der Fräsradnabe variiert werden kann. Dies kann beispielsweise durch die Bereitstellung
von Langlöchern am Ringkranz und/oder an der Fräsradnabe für Befestigungselemente,
wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen, gewährleistet werden. Der Ringkranz kann
kreisringförmig oder eine von der Kreisform abweichende Gestaltung, etwa eine elliptische
Form, aufweisen.
[0026] Alternativ oder ergänzend kann zwischen einer Antriebswelle und dem Fräsrad eine
Verstelleinrichtung, etwa verstellbare Verbindungsplatten, angeordnet sein, so dass
das Fräsrad als Baugruppe gegenüber der Antriebswelle und deren Drehachse radial verstellbar
ist.
[0027] Zur weiteren Verbesserung des Bodenabtrags beziehungsweise Verstärkung der Schwingungsanregung
sind vorzugsweise mehrere paarweise angeordnete Fräsräder an dem Fräsrahmen gelagert,
die gesteuert synchron zueinander antreibbar sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen,
dass die einzelnen Fräsräder mit gleichen Drehgeschwindigkeiten und vorzugsweise zusätzlich
gleichen Drehwinkeln angetrieben werden, so dass die Fräsräder gleiche Auf- und Abbewegungen
der Schlitzwandfräse bewirken, die die Schwingung der Schlitzwandfräse verstärken.
Vorzugsweise weisen die Fräsräder zueinander synchronisierte Fräsgetriebe auf.
[0028] Je nach Bodenbeschaffenheit kann es auch vorteilhaft sein, dass mehrere Fräsräder
an dem Fräsrahmen gelagert sind, die gesteuert asynchron zueinander antreibbar sind.
Hierunter kann zum einen verstanden werden, dass die einzelnen Fräsräder mit unterschiedlichen
Drehgeschwindigkeiten angetrieben werden. Es ist auch möglich und bevorzugt, dass
unterschiedlich gestaltete Fräsräder, das heißt Fräsräder mit unterschiedlichen Ringbahnen,
verwendet werden. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass die einzelnen
Fräsräder mit gleichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, wobei aber die Drehwinkel,
bezogen auf die Ausrichtung der Ringbahn zur Drehachse, zueinander versetzt sind.
[0029] Zwischen den einzelnen Fräsrädern kann hinsichtlich der Exzentrität eine definierte
Phasenverschiebung eingestellt sein. So können bei den einzelnen Fräsrädern eines
koaxialen Fräsradpaars mit einer elliptischen Ringbahn das jeweilige Bahnmaximum der
Fräsräder zueinander um 90° verdreht, also phasenverschoben sein. Hierdurch ergibt
sich eine Überlagerung der Schwingungen der beiden Fräsräder.
[0030] Eine weitere Schwingungsüberlagerung bei einer Schlitzwandfräse mit zwei Fräsradpaaren
wird dadurch erreicht, dass das erste und zweite Fräsradpaar gleich ausgebildet, aber
um einen 45°-Winkelversatz zueinander angeordnet und angetrieben sind. Es ergibt sich
eine Überlagerung von vier zueinander um 45° phasenverschobenen Schwingungen.
[0031] Die Fräsräder können koaxial zueinander angeordnet sein und/oder parallel zueinander
versetzt. Grundsätzlich ist sowohl ein gleichgerichteter als auch ein gegengerichteter
Antrieb möglich.
[0032] Zum Erstellen einer Schlitzwand im Boden ist es bevorzugt, dass eine Zuführeinrichtung
zum Zuführen eines aushärtbaren Mediums an dem Fräsrahmen angeordnet ist. Die Zuführeinrichtung
kann insbesondere eine Zuführöffnung umfassen, über welche das aushärtbare Medium,
beispielsweise Beton, in den erstellten Schlitz eingeleitet werden kann. Das in den
Schlitz eingeleitete Medium härtet nach Bergung der Schlitzwandfräse zu einem Schlitzwandelement
aus.
[0033] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das mindestens eine Fräsrad der
Schlitzwandfräse mindestens einen Klappzahn als Bodenbearbeitungswerkzeug auf. Ein
solcher Klappzahn stellt ein schwenkbar gelagertes Bodenbearbeitungswerkzeug dar,
welches beim Passieren des Fräsrahmens, insbesondere eines Frässchildes, an welchem
das Fräsrad gelagert ist, einschwenkt und unterhalb des Fräsrahmens ausschwenkt, um
Bodenmaterial unterhalb des Fräsrahmens abzutragen. Sofern mehrere Fräsräder einander
gegenüberliegend angeordnet sind, sind die Klappzähne vorzugsweise in Umfangsrichtung
zueinander versetzt, um sich gegenseitig nicht zu beeinflussen.
[0034] Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Fräsvorrichtung mit einem Trägergerät,
an welchem eine Schlitzwandfräse im Wesentlichen vertikal verstellbar angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist an einer solchen Fräsvorrichtung eine Schlitzwandfräse, wie vorstehend
beschrieben, angeordnet. Das Trägergerät kann insbesondere ein Trägerfahrzeug mit
einem Unterwagen und einem daran drehbar gelagerten Oberwagen sein. Vorzugsweise ist
an dem Oberwagen ein Mast angelenkt, an welchem die Schlitzwandfräse aufgehängt ist.
Beispielsweise kann die Schlitzwandfräse an einem Seil aufgehängt sein. Zur Steuerung
der Position der Schlitzwandfräse im Boden können Steuereinrichtungen, beispielsweise
Steuerklappen und/oder Steuerräder, vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, eine
feste Führungseinrichtung, beispielsweise eine Führungsstange vorzusehen, an welcher
die Schlitzwandfräse aufgehängt ist.
[0035] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen
weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1:
- eine erfindungsgemäße Schlitzwandfräse mit zwei Fräsrädern;
- Fig. 2:
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fräsrades;
- Fig. 3:
- eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fräsrades und
- Fig. 4:
- eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fräsrades.
[0036] Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet.
[0037] In Fig. 1 ist eine Schlitzwandfräse 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Schlitzwandfräse
10 umfasst einen Fräsrahmen 12, an welchem mehrere, beispielsweise zwei, vier oder
acht Fräsräder 20 drehbar gelagert sind. Der Fräsrahmen 12 umfasst vorzugsweise ein
oder mehrere Frässchilde 14, an welchen die Fräsräder 20 gelagert sind. Mindestens
ein Fräsrad 20 ist vorzugsweise in einem unteren Bereich des Fräsrahmens 12 zum Abtragen
von Bodenmaterial angeordnet, um einen insbesondere vertikalen Schlitz im Boden zu
erstellen.
[0038] Die Fräsräder 20 sind jeweils um eine Drehachse 22 drehbar gelagert und weisen an
ihrem Außenumfang 24 eine Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen 30 zum Abtragen
von Bodenmaterial auf. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge 30, beispielsweise Fräszähne,
Meißel oder Rollen, sind in Umfangsrichtung um das Fräsrad 20 verteilt. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 können in Axialrichtung des Fräsrades 20 entlang unterschiedlicher Bahnen beziehungsweise
auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Jedes Fräsrad kann ein schwenkbar gelagertes
Bodenbearbeitungswerkzeug, in insbesondere einen Klappzahn 31, aufweisen.
[0039] Zum Zuführen eines aushärtbaren Mediums in den erstellten Schlitz umfasst die Schlitzwandfräse
10 eine Zuführeinrichtung 16 mit einer Zuführöffnung. Die Zuführeinrichtung 16 kann
in einem unteren Bereich des Fräsrahmens 12 angeordnet sein.
[0040] Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fräsrades 20 ist in Fig. 2 dargestellt.
Bei dem Fräsrad 20 handelt es sich um ein kreisrundes Fräsrad, das heißt, die Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 sind auf einer Kreisbahn um einen Mittelpunkt 46 des Fräsrades 20, welcher auch
als Ring- oder Kreismittelpunkt bezeichnet werden kann, angeordnet. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 verlaufen somit in Umfangsrichtung des Fräsrades 20 auf einer Ringbahn 32, welche
als Kreisbahn ausgebildet ist.
[0041] Die Drehachse 22 des Fräsrades 20 ist exzentrisch zu dem geometrischen Mittelpunkt
46 des Fräsrades 20 beziehungsweise der Ringbahn 32 angeordnet, Drehachse 22 und geometrischer
Mittelpunkt 46 stimmen also nicht überein. Durch diesen Versatz wird bei einer Drehung
des Fräsrades 20 ein definiert unrunder Lauf erzeugt. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 befinden sich entlang eines ersten Umfangsabschnittes 34 des Fräsrades 20 näher
an der Drehachse 22 als entlang eines zweiten Umfangsabschnittes 36, welcher in Umfangsrichtung
zum ersten Umfangsabschnitt 34 versetzt ist.
[0042] Bei einer Drehung des Fräsrades 20 um seine Drehachse 22 oszilliert die Schnittbahn
des Fräsrades 20 periodisch. Mit anderen Worten oszillieren in einer Ebene, durch
welche die Drehachse 22 verläuft, die vorbeilaufenden Bodenbearbeitungswerkzeuge 30
periodisch in radialer Richtung. Durch die oszillierende Bewegung der Schnittbahn
kann eine Schwingung der Schlitzwandfräse erzeugt werden.
[0043] Das Fräsrad 20 umfasst eine Fräsradnabe 40 und einen daran, insbesondere lösbar und/oder
verstellbar, befestigten Ringkranz 44. Der Ringkranz 44 kann mittels Schraub- oder
Bolzenverbindungen 42 an der Fräsradnabe 40 befestigt sein. Durch geeignete Wahl der
Befestigungsmittel kann die Position des Ringkranzes 44 bezüglich der Fräsradnabe
40 verstellt werden. Hierdurch lässt sich die Exzentrizität des Ringkranzes 44 variabel
einstellen. Zur Verstellung des Ringkranzes 44 gegenüber der Fräsradnabe 40 können
beispielsweise Langlöcher an der Fräsradnabe 40 oder dem Ringkranz 44 vorgesehen sein,
die unterschiedliche Positionierungen des Ringkranzes 44 gegenüber der Fräsradnabe
ermöglichen. Der Mittelpunkt 46 stellt insbesondere einen geometrischen Mittelpunkt
des Ringkranzes 44 dar. Der Ringkranz 44 kann alternativ fest mit der Fräsradnabe
40 verbunden sein. Das so als feste Baugruppe gebildete Fräsrad 20 ist dann über eine
Verstelleinrichtung zwischen Fräsrad 20 und einer Antriebswelle radial verstellbar,
welche etwa senkrecht aus dem Lagerschild 14 des Fräsrahmens 12 vorsteht.
[0044] Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fräsrades ist in Fig. 3 dargestellt.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der geometrische Mittelpunk
46 des Ringkranzes 44 beziehungsweise der Ringbahn 32 identisch mit der Drehachse
22, das heißt Ringkranz 44 und Fräsradnabe 40 sind koaxial zueinander angeordnet.
Zur Bereitstellung der oszillierenden Schnittbahn beziehungsweise des definiert unrunden
Laufes des Fräsrades 20 sind die Bodenbearbeitungswerkzeuge 30 auf einer elliptischen
Bahn um den Mittelpunkt 46 angeordnet. Die Ringbahn 32, auf welcher die Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 in Umfangsrichtung des Fräsrades 20 angeordnet sind, ist also als elliptische Bahn
ausgebildet. Entsprechend der elliptischen Ringbahn 32 sind zwei erste Umfangsabschnitte
34 mit einem größeren Abstand von der Drehachse 22 und zwei zweite Umfangsabschnitte
36 mit einem kleineren Abstand von der Drehachse 22 entlang eines Umfangs des Fräsrades
20 vorhanden. Mit diesem Fräsrad 20 sind somit pro Umdrehung zwei Auf- und Abbewegungen
und so eine Schwingung erzeugbar. Durch einen Phasenversatz der weiteren Fräsräder
20 zueinander können mehrere, sich überlagernde Schwingungen eingestellt werden.
[0045] Eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fräsrades 20 zeigt Fig. 4. Das
in Fig. 4 dargestellte Fräsrad 20 kombiniert Merkmale der Fräsräder 20 aus den Figuren
2 und 3. Das Fräsrad 20 weist eine elliptische Ringbahn 32 der Bodenbearbeitungswerkzeuge
30 auf. Zusätzlich ist die Drehachse 22 des Fräsrades 20 gegenüber dem geometrischen
Mittelpunk 46 der Ringbahn 32 beziehungsweise des Ringkranzes 44 versetzt. Hierdurch
lässt sich eine besonders effektive Impulsverstärkung beim Bodenabtrag erzielen. Pro
Umdrehung des Fräsrades 20 können Auf- und Abbewegungen beim Abtragen des Bodens mit
unterschiedlichen Amplituden erzeugt werden. Je nach gewünschter Kinematik beziehungsweise
Schwingung des Fräsrades 20 sind unterschiedliche Ausrichtungen des Versatzes des
Mittelpunktes 46 gegenüber der Drehachse 22 möglich. Beispielsweise kann die Schwingung
aufgrund der elliptischen Ringbahn 32 verstärkt werden, indem der Versatz entlang
der langen Achse beziehungsweise Halbachse der Ellipse ausgerichtet ist. Insbesondere
wird auf diese Weise die Schwingung pro Umdrehung einmal verstärkt und einmal abgeschwächt.
Alternativ ist es auch möglich, den Versatz in Abhängigkeit der gewünschten Schnittkurve
schräg beziehungsweise quer zu der langen Achse der Ellipse anzuordnen, wie in Fig.
4 gezeigt.
[0046] Aufgrund der oszillierenden Schnittbahn des Fräsrades 20 bei Drehung kann eine definierte
Schwingung, die der oszillierenden Schnittbahn entspricht, auf die Schlitzwandfräse
10 beziehungsweise den Fräsrahmen 12 übertragen werden. Die Schlitzwandfräse 10 beziehungsweise
der Fräsrahmen 12 bewegt sich somit bei Betrieb periodisch entsprechend den Umfangsabschnitten
34, 36 mit größerem und kleinerem Abstand von der Drehachse 22 auf und ab. Dies bewirkt
eine Erhöhung der Impulskräfte an den Bodenbearbeitungswerkzeugen 30 und eine Verbesserung
des Bodenabtrags bei Verminderung eines Reibungsverschleißes an den Bodenbearbeitungswerkzeugen
30.
1. Schlitzwandfräse zur Erstellung eines Schlitzes im Boden mit
- einem Fräsrahmen (12) und
- mindestens einem um eine Drehachse (22) drehbar an dem Fräsrahmen (12) gelagerten
Fräsrad (20), welches an seinem Außenumfang (24) eine Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen
(30) zum Abtragen von Bodenmaterial aufweist, welche entlang einer Ringbahn (32) um
die Drehachse (22) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringbahn (32) asymmetrisch zur Drehachse (22) des Fräsrades (20) verläuft, wobei
die Ringbahn (32) mindestens einen ersten Umfangsabschnitt (34) mit einem größeren
Abstand von der Drehachse (22) und mindestens einen zweiten Umfangsabschnitt (36)
mit einem kleineren Abstand von der Drehachse (22) aufweist.
2. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der zur Drehachse (22) des Fräsrades (20) asymmetrischen Ringbahn (32) eine
definierte Schwingung der Schlitzwandfräse (10) erzeugbar ist.
3. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand der Bodenbearbeitungswerkzeuge (30) von der Drehachse (22) bei einem
Umlauf entlang der Ringbahn (32) zwischen einem und fünf Maxima aufweist.
4. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringbahn (32), entlang welcher die Bodenbearbeitungswerkzeuge (30) angeordnet
sind, eine von einer Kreisbahn abweichende, insbesondere elliptische Form aufweist.
5. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehachse (22) des Fräsrades (20) bezüglich eines geometrischen Ringmittelpunktes
(46) Ringbahn (32) versetzt ist.
6. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringbahn (32) eine Kreisbahn ist, deren Mittelpunkt (46) exzentrisch zur Drehachse
(22) angeordnet ist.
7. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lage der Ringbahn (32) bezüglich der Drehachse (22) des Fräsrades (20) verstellbar
ist.
8. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Fräsradnabe (40) vorgesehen ist, welche konzentrisch zur Drehachse (22) angeordnet
und um diese drehbar angetrieben ist,
dass die Bodenbearbeitungswerkzeuge (30) lösbar in einem Ringkranz (44) befestigt sind,
und
dass der Ringkranz (44) an der Fräsradnabe (40) lösbar und/oder verstellbar befestigt
ist.
9. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Fräsräder (20) an dem Fräsrahmen (12) gelagert sind, die gesteuert synchron
zueinander antreibbar sind.
10. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Fräsräder (20) an dem Fräsrahmen (12) gelagert sind, die gesteuert asynchron
zueinander antreibbar sind.
11. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zuführeinrichtung (16) zum Zuführen eines aushärtbaren Mediums an dem Fräsrahmen
(12) angeordnet ist.
12. Fräsvorrichtung mit
einem Trägergerät, an welchem eine Schlitzwandfräse (10) im Wesentlichen vertikal
verstellbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schlitzwandfräse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.
13. Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden durch Abtragen von Bodenmaterial,
insbesondere mittels einer Schlitzwandfräse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei welchem
- mindestens ein an einem Fräsrahmen (12) drehbar gelagertes Fräsrad (20) drehend
angetrieben wird und
- mit einer Mehrzahl von Bodenbearbeitungswerkzeugen (30), welche an einem Außenumfang
(24) des Fräsrades (20) angeordnet sind, Bodenmaterial abgetragen wird, wobei die
Bodenbearbeitungswerkzeuge (30) auf einer Ringbahn (32) um die Drehachse (22) angeordnet
sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringbahn (32) asymmetrisch zur Drehachse (22) des Fräsrades (20) verläuft, wobei
die Ringbahn (32) mindestens einen ersten Umfangsabschnitt (34) mit einem größeren
Abstand von der Drehachse (22) und mindestens einen zweiten Umfangsabschnitt (36)
mit einem kleineren Abstand von der Drehachse (22) aufweist, und wobei die Schlitzwandfräse
(10) bei Betrieb in eine definierte Schwingung versetzt wird.