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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf für eine Sanierfräsmaschine sowie eine entsprechende Sanierfräsmaschine.
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Ein solcher Werkzeugkopf umfasst einen Grundkörper, der um eine Drehachse drehbar ist, sowie eine Anzahl von Frässternen, die drehbar an dem Grundkörper lagerbar sind, wobei die Frässterne sich relativ zu dem Grundkörper um eine Achse drehen können, die bezüglich der Drehachse des Grundkörpers geneigt ist. Ein solcher Werkzeugkopf kann beispielsweise verwendet werden, um die Oberfläche von z. B. aus Beton bestehenden Wänden oder die Oberfläche von beliebigen anderen Gegenständen von Verunreinigungen zu säubern, diese zu glätten oder dergleichen.
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Sanierfräsmaschinen werden insbesondere zum Entfernen von auf der zu säubernden Oberfläche aufgebrachten Farben oder Epoxidharzen verwendet. Den Materialabtrag führen die drehbar gelagerten Frässterne aus, deren Ausgestaltung dem jeweiligen Anwendungszweck angepasst sein kann. Die Frässterne tragen dabei ihren Namen aufgrund ihrer charakteristischen Ausgestaltung, deren Querschnitt in der Art eines Sterns bzw. Zahnrads mit nach außen weisenden, am Umfang ausgebildeten Zähnen oder Spitzen ausgebildet ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits derartige Werkzeugköpfe für Sanierfräsmaschinen bekannt. So beschreibt beispielsweise die
DE 10 2011 078 660 B4 einen Sanierfräsmaschinen-Werkzeugkopf mit fünf Fräsarmen, an denen die jeweiligen Frässterne drehbar gelagert sind. Insgesamt ist die Form des Grundkörpers bei aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugköpfen durch die Anzahl der gewählten Fräsarme bestimmt. Jeder der Fräsarme erstreckt sich bezüglich der Drehachse des Werkzeugkopfes radial nach außen und weist an seinem freien Ende jeweils eine Aufnahmeöffnung auf, in der ein Achsbolzen aufgenommen werden kann. Der Achsbolzen wiederum dient dabei insbesondere der Lagerung der Frässterne an dem jeweiligen Fräsarm und weist einen Befestigungsabschnitt mit einem Außengewinde auf, das in ein korrespondierendes Innengewinde in der jeweiligen Aufnahmeöffnung an dem Fräsarm zur lösbaren Verbindung mit dem Werkzeugkopf eingreifen kann. Ferner ist ein Lagerabschnitt an dem Achsbolzen vorgesehen, an dem die Frässterne drehbar lagerbar sind.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zeichnen sich durch hochspezifische Einzelteile aus, die optimal an die in der Praxis auftretenden Bedürfnisse angepasst sind. So sind an den Achsbolzen jeweils Innenausnehmungen vorgesehen, die sich wenigstens teilweise entlang der Längsachse des jeweiligen Achsbolzens erstrecken und zusätzlich in Verbindung stehen mit Bohrungen, die quer zu der Längsachse des Achsbolzens von der Mantelfläche in die Innenausnehmung hinein erstreckt sind.
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Das Vorsehen von derartig spezifischen und aufwendig herzustellenden Einzelteilen führt jedoch auch zu einem vergleichsweise kosten- und arbeitsintensiven Herstellungsprozess.
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Demgegenüber besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Material- sowie Produktionskosten zu reduzieren, ohne die Produktivität des Werkzeugkopfes oder dessen Produktsicherheit sowie dessen Standzeit zu mindern.
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Diese Aufgabe wird vorliegend durch einen Werkzeugkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist der Grundkörper im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist an seiner Mantelfläche wenigstens eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines stiftförmigen Halteelements auf, das im montierten Zustand mit einem ersten Abschnitt in die Aufnahmeöffnung eingepresst ist und an einem zweiten Abschnitt zur drehbaren Lagerung der Frässterne ausgebildet ist. Das stiftförmige Halteelement weist dabei an seinem im eingepressten Zustand freien Ende eine Ausnehmung mit Innengewinde auf, die zur lösbaren Verbindung mit einer Sicherungsschraube zur Sicherung der Frässterne an dem stiftförmigen Halteelement ausgebildet ist.
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Die Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme von stiftförmigen Halteelementen sind erfindungsgemäß an der umlaufenden Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Grundkörpers angebracht. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die im wesentlichen zylindrische Form des Grundkörpers nicht auf Zylinder mit einer kreiszylindrischen Grundfläche beschränkt ist, sondern auch Zylinderformen mit beispielsweise sternförmiger, kreuzförmiger, ellipsenförmiger und/oder polygonförmiger Grundflächen umfasst.
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Die Aufnahme der stiftförmigen Halteelemente in den korrespondierenden Aufnahmeöffnungen ist dadurch gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht, dass die Halteelemente einfach in die Aufnahmeöffnungen eingepresst werden. Dies erleichtert zum einen die Montage und spart Prozesszeit bei der Herstellung des Werkzeugkopfes. Andererseits sind auch die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit in Hinblick auf die Aufnahmeöffnungen deutlich geringer, als dies bei dem Vorsehen von Innengewinden, wie im Stand der Technik bekannt, der Fall ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Ausnehmung unter Zuhilfenahme eines einzigen Standardwerkzeugs in einem Prozesszyklus hergestellt werden kann. Das zusätzliche Vorsehen eines Innengewindes am Grundkörper, wie im Stand der Technik bekannt, kann entfallen, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht wird.
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Das stiftförmige Halteelement wird in die Ausnehmung eingepresst und somit wird ein im wesentlichen zylindrischer Pressverbund geschaffen. Dieser sorgt sowohl für die Zentrierung als auch die axiale Fixierung des stiftförmigen Halteelements an dem Grundkörper.
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Dadurch, dass das stiftförmige Halteelement an seinem freien Ende eine Ausnehmung mit Innengewinde aufweist, kann zur Sicherung der Frässterne eine handelsübliche Schraube als Sicherungsschraube verwendet werden. Somit kann ein übliches Normteil zur Sicherung und Befestigung der Frässterne an dem stiftförmigen Halteelement verwendet werden, was wiederum die Herstellungskosten senkt.
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Weiterhin kann der Grundkörper im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein, d. h. eine Erstreckung in axialer Richtung aufweisen, die geringer ist als seine radiale Erstreckung (bezogen auf seine Mittellängsachse). Dabei kann der Grundkörper wie bereits vorstehend ausgeführt beispielsweise einen kreiszylindrischen Querschnitt umfassen. Andere Ausgestaltungsvarianten sind ebenfalls denkbar. Insbesondere kann die Querschnittsform des Grundkörpers gegenüber dem Stand der Technik stark vereinfacht sein, indem auf das Vorsehen von angeformten Fräsarmen verzichtet wird.
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Je nach Anzahl der gewünschten Fräsabschnitte (d. h. Lagerabschnitte zur drehbaren Lagerung der Frässterne) können über den Umfang des Grundkörpers mehrere, insbesondere drei, vier, fünf oder sechs Aufnahmeöffnungen in vorzugsweise gleichmäßigen Winkelabständen zueinander an der Mantelfläche ausgebildet sein.
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Das stiftförmige Halteelement kann ferner insbesondere einen Zylinderstift umfassen. Auch hier ergibt sich der Vorteil, dass durch die Verwendung eines Normbauteils die Kosten für dieses Bauteil gegenüber dem Stand der Technik signifikant verringert werden können. Dabei können insbesondere Zylinderstifte Verwendung finden, die nach DIN EN ISO 8735 aus nicht-rostendem Stahl und optional mit einer Toleranz von IT6 gefertigt sind. Ferner können die Zylinderstifte weiter gehärtet sein, was die Standzeit des Werkzeugkopfes weiter erhöht. Aufgrund der konstanten Zylindrizität der Stifte werden Spannungsspitzen durch eine mögliche Kerbwirkung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt war, konstruktiv ausgeschlossen, und die Sicherheit sowie Zuverlässigkeit des Werkzeugkopfes wird erhöht, ohne dessen Produktivität zu verringern.
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Weiterhin kann die Sicherungsschraube als Linsenflanschkopfschraube ausgebildet sein. Eine solche Linsenflanschkopfschraube stellt jedoch nur ein Beispiel für eine gängige und geeignete Schraube als Sicherungsschraube dar.
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Zudem kann der Grundkörper aus einem aluminiumhaltigen Werkstoff hergestellt sein. Hierdurch kann die Zerspanungszeit bei der Herstellung des Grundkörpers weiter reduziert werden, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt.
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Schließlich kann an dem stiftförmigen Halteelement im montierten Zustand zwischen den Frässternen und der Mantelfläche des Grundkörpers eine Sicherungsscheibe angeordnet sein. Eine solche stellt sicher, dass die Frässterne im Betrieb des Werkzeugkopfes einen ausreichend großen Abstand zu dem Grundkörper aufweisen und eine Beschädigung des Grundkörpers durch die Frässterne ausgeschlossen werden kann.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Sanierfräsmaschine umfassend einen Antrieb sowie eine angetriebene Welle, die mit einem Werkzeugkopf mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen verbindbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Der Fachmann wird die in den Zeichnungen, in der Beschreibung und in den Ansprüchen in Kombination miteinander offenbarten Merkmale zweckmäßiger Weise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen schematisch:
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1 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes;
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2 den erfindungsgemäßen Werkzeugkopf gemäß 1 in einer Draufsicht; und
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3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes gemäß der Schnittlinie A-A der 2.
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Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Werkzeugkopf, der allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, in einer isometrischen Ansicht, während die 2 diesen in einer Draufsicht darstellt. Der Werkzeugkopf 10 umfasst in der dargestellten Ausführungsform fünf Fräsabschnitte 20, wobei selbstverständlich auch eine andere Anzahl von Fräsabschnitten, z. B. drei, vier, fünf oder sechs Fräsabschnitte denkbar sind. Der 3 lassen sich insbesondere konstruktive Details des Fräsabschnitts 20 entnehmen.
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Der Werkzeugkopf 10 umfasst einen scheibenförmigen Grundkörper 12 sowie an den Fräsabschnitten 20 drehbar gelagerte Frässterne 14. In der dargestellten Ausführungsform sind an jedem Fräsabschnitt 20 je zwei Frässterne 14 angebracht. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, eine andere Anzahl von Frässternen 14, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr Frässterne an jedem der Fräsabschnitte 20 anzubringen.
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Der Grundkörper 12 ist in der dargestellten Ausführungsform scheibenförmig mit einem kreiszylindrischen Grundquerschnitt ausgebildet. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, einen anderen zylinderförmigen oder insbesondere scheibenförmigen Aufbau zu wählen. Es kann von Vorteil sein, wenn dieser vergleichbar mit der gezeigten Scheibe einen vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand mit sich bringt. Ein Vorteil des kreiszylindrischen Querschnitts ist darin zu sehen, dass unabhängig von der Anzahl der Fräsabschnitte 20 jeder Fräsabschnitt den gleichen radialen Abstand zu einer zentralen Ausnehmung 16 des Grundkörpers 12 aufweist, deren Bohrachse gleichzeitig auch die Drehachse D des Werkzeugkopfes 10 bildet (vgl. 2).
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Die Ausnehmung 16 dient zur Aufnahme einer angetriebenen Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine (nicht dargestellt). Weiterhin sind zur Erleichterung der Montage Aufnahmebohrungen 18 zur Fixierung des Werkzeugkopfes 10 an dem Grundkörper vorgesehen.
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Die Frässterne 14 werden, wie in 3 gezeigt, mit Hilfe von stiftförmigen Halteelementen 22 an den Grundkörper 12 angebracht. Hierzu weist der Grundkörper 12 eine Anzahl von Ausnehmungen 12a auf, die sich von der umlaufenden Mantelfläche 12b des Grundkörpers 12 radial in Richtung zu der Drehachse D erstrecken. In diese Ausnehmungen 12a wird jeweils ein stiftförmiges Halteelement 22 eingepresst. Dabei sind als stiftförmige Halteelemente 22 in der dargestellten Ausführungsform Zylinderstifte vorgesehen, die mit einem Ende in die zugehörige Ausnehmung 12a eingepresst werden und an ihrem anderen (im eingepressten Zustand freien) Ende eine Sacklochbohrung 24 mit einem Innengewinde 26 aufweisen.
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Grundsätzlich ist es auch denkbar, anstelle eines Zylinderstiftes beispielsweise eine zylinderförmige Hülse zu verwenden, wobei jedoch der Zylinderstift den Vorteil einer höheren Stabilität des eingepressten Abschnitts aufweist.
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Das Innengewinde 26 dient zur lösbaren Befestigung einer Sicherungsschraube 30 mit einem korrespondierenden Außengewinde (nicht bezeichnet).
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Die Auskraglänge 36, d. h. die Länge des stiftförmigen Halteelements 22, die radial von der Mantelfläche 12b des Grundkörper 12 vorsteht, kann unterschiedlich groß gewählt sein und bestimmt maßgeblich die Zahl der daran aufnehmbaren Frässterne 14. Über die vorgesehene Auskraglänge 36 des stiftförmigen Halteelements 22 lässt sich jedoch nicht nur die Anzahl der aufnehmbaren Frässterne 14, sondern auch der relative Abstand der Frässterne 14 im aufgenommenen Zustand zueinander variieren, ohne dass dies Einfluss auf die Herstellung oder Gestaltung der übrigen Bauteile, wie des Grundkörpers 12, der Frässterne 14 oder der Sicherungsschraube 30, hat. Damit kann der Grundaufbau der Konstruktion einfach gehalten werden und zugleich flexibel und universell eingesetzt werden. Unabhängig von der spezifischen Gestaltung des Werkzeugkopfes 10 können somit die Bauteile, wie beispielsweise der Grundkörper 12, die Frässtern 14 und die Sicherungsschrauben 30, des Werkzeugkopfes 10 in einer hohen Stückzahl gefertigt werden, was den bekannten Kostenvorteil hoher Stückzahlen mit sich bringt.
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Die Ausnehmung bzw. Sacklochbohrung 24 des Zylinderstifts erstreckt sich im Wesentlichen von der Stirnfläche seines freien Endes entlang der Längsachse L. Je nach gewünschter Anwendung kann die Längserstreckung (nicht bezeichnet) der Ausnehmung 24 unterschiedlich groß gewählt sein. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, um eine möglichst hohe Stabilität zu gewährleisten, die Ausnehmungen 24 so zu gestalten, dass diese nicht in den eingepressten Abschnitt des Zylinderstifts hineinragt. Alternativ kann es jedoch auch sinnvoll sein, diese so lang zu wählen, dass unterschiedlich lange Sicherungsschrauben 30 eingeschraubt werden können, um hierüber eine variable Anzahl von Frässternen befestigen zu können. Gegebenenfalls ist es hierbei auch denkbar, mittels der Sicherungsschraube 30 ein zusätzliches Hülsenelement (nicht dargestellt) auf den Zylinderstift aufzusetzen, das eine verbesserte Lagerung der Frässterne 14 und/oder eine Verlängerung des stiftförmigen Halteelements 22 ermöglicht.
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In der gezeigten Ausführungsform der 3 ist die Sicherungsschraube 30 als Linsenflanschkopfschraube ausgebildet und weist einen Schraubenkopf 32 auf, der derart bemessen ist, dass er über den Außenumfang des Zylinderstifts hinausragt. Auf diese Weise wird eine Sicherung der an dem Zylinderstift drehbar gelagerten Frässterne 14 in axialer Richtung (bezogen auf die Längsachse L des Zylinderstifts) sichergestellt. Alternativ ist selbstverständlich auch die Verwendung einer anderen Schraube denkbar, insbesondere in Verbindung mit einer Sicherungsscheibe oder dergleichen, sofern der Schraubenkopf nicht die gewünschte Dimensionierung aufweist.
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Schließlich ist, wie in 3 dargestellt, zwischen dem unteren Frässtern 14 und der Mantelfläche 12b des Grundkörpers 12 eine Sicherungsscheibe 34 vorgesehen, die einen Mindestabstand zwischen dem benachbarten Frässtern 14 und der Mantelfläche 12b sicherstellt und dafür sorgt, dass im Betrieb des Werkzeugkopfes 10 eine Beschädigung des Grundkörpers 12 durch die Frässterne 14 vermieden wird.
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Der Grundkörper 12 des Werkzeugkopfes 10 kann aus einem aluminiumhaltigen Werkstoff hergestellt sein, wodurch die Zerspanungszeit bei der Herstellung des Grundkörpers und damit die Herstellungskosten weiter reduziert werden können. Dieses sowie der vergleichsweise einfache Aufbau des Grundkörpers 12 und die Verwendung von Normbauteilen ermöglichen es, die Material- sowie Produktionskosten auf ein Minimum zu reduzieren ohne die Produktivität des Werkzeugkopfes oder die Produktsicherheit sowie die Standzeit zu vermindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078660 B4 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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