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Das Zirkelfrässystem bezieht sich im Wesentlichen auf einen Führungsträger, anbaubar an ein Tragwerk, insbesondere Gabelstapler, Baumaschinen oder dgl. mit längenverstellbarem Tragarm, der nach Grundhöheneinstellung Hn vom Drehschemel aus, zirkelartig um den Punkt „A” mit dem Radius „R” hin und her bewegbar ist.
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Im Tunnel – und innergebäudlichen Sanierungsbereich werden marode Gewölbe stabilisiert, indem Aussparungen herausgearbeitet werden, die dann mit Armierungen versehen mit Beton verfüllt werden. Die fehlende Technikgrundlogistik erlaubt z. Zt. nur die Führung der Fräse oder die der Hochdruckwasserstrahllanze (das Hochdruckwasserstrahlabtragen von Hartmaterialien kommt dann hauptsächlich als inzwischen traditionelles Arbeitsverfahren in Betracht, wenn das abzutragende Material mit einer Eisenarmierung durchsetzt ist, die wiederverwendet werden soll) mittels des Hydraulikbaggerarms oder ähnlichen Führungstechniken, die nicht wirtschaftlich sind, als sie den hier geforderten Grundbewegungen nicht entsprechen. Ebenfalls sind aufgrund des schwer arbeitenden Arbeitswerkzeuges (Walze mit Fräsmeißeln) Vibrationen der Fall, die hauptsächlich während des Einführens der Fräswalze ins Hartmaterial auftreten und die mit negativen Folgen von der Walze aus über den Tragarm zum Trägergerät hin, übertragen werden. Denn vielfach handelt es sich bei dem auszuarbeitenden Material um solches der Bodenklasse 7 als felsartiges, gewachsenes Hartmaterial.
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Ebenfalls problematisch ist die zu erreichende Gesamttiefe der auszuarbeitenden Stabilisierungsnut in Gewölben von zum Beispiel 700 Millimetern und ca. 600 mm Breite in einem Arbeitsgang. Bei diesen Querschnittanforderungen steigen die Dimensionen der angemessen stabilen Gestaltung der Maschinerie ins Unwirtschaftliche; vor allem basierend auf dem physikalischen Grundgesetz, als je tiefer in einem Arbeitsgang gefräst wird, desto überproportional größer ist der zu leistende Aufwand. Diese geforderten Frästiefen in einem Arbeitsgang in Bodenklasse 7 bzw. im Beton freitragend zu erreichen ist unwirtschaftlich, ist es ja schon auf ebenem Boden nicht einfach diese Frästiefen in einem Zug zu erreichen. Im Tunnelsanierungsbereich sind verschiedentlich 700 mm Tiefe und mehr erforderlich.
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Um jetzt die angemessene Wirtschaftlichkeit der freitragenden Arbeitsweise zu erreichen und um die extremen Vibrationen während des Walzeneinführens und während des Arbeitens zu beseitigen und um die Fräsgeschwindigkeit zu optimieren wird das nachfolgend beschrieben Frässystem vorgeschlagen.
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Das erfundene Zirkelführungssystem dient der Weiterentwicklung und Vervollständigung der Anbaufräsmaschine nach Patent Nr.:
DE 3620120 C2 -
Die Erfindung besteht darin, die Nachteile der im Markt üblichen Bagger- und baggerähnlichen Trägersysteme für Anbaufräsen im vorgenannten Einsatzbereich zu beseitigen, indem das zirkelartige Bewegungsprinzip mittels des Führungsträgers wesentlich zur erhöhten Wirtschaftlichkeit während des Abtragens und Nutfräsens im Tunnel und Gewölbebereich beiträgt, indem jetzt einerseits die Anbaufräse (beschrieben in der v. g. Patentschrift) im Untertunnelsanierungsbereich exakt und vibrationsarm führbar ist, und sie andererseits fräs – und bewegungsoptimiert beeinflusst wird.
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Das umsetzbare, während des Fräsvorgangs jedoch stationäre Fahrgestell trägt das gabelstaplerähnliche Gerüst, an welchem der Drehschemel befestigt ist, der zunächst durch seine vertikale Höheneinstellbarkeit den Drehpunkt des Systems bestimmt, um erfindungsgemäß die zirkelartige Bewegung des Führungsträgers um den Punkt A mit dem Radius Rn abzuwickeln, um somit die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
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Erfindungsgemäß wird jetzt vorgeschlagen, der genannten Anbaufräsmaschine das zirkelartige Führungssystem in Form des Führungsträgers hinzuzufügen
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Der Grundträger ist hier vorzugsweise ein Gabelstapler, der auf Schienen beziehungsweise schienenunabhängig sowohl umsetzfähig ist, als auch während des Arbeitens stationär steht. Auf der Vorderseite des Gabelstaplers befindet sich das Staplergerüst, welches den Drehschemel zur Aufnahme des Führungsträgers aufgesetzt erhält. Mittels dieser – zum Tunnelboden senkrecht beweglichen – Einrichtung wird jetzt die Grundhöhe Hn fixiert, die den geometrischen Punkt zur zirkelartigen Bewegung des Führungsträgers mit dem Radius Rn um den Punkt A, bestimmt. Der Radius wird sowohl an den unterschiedlichen Befestigungsorten grundeingestellt, ebenso wird der Hydraulikzylinder den restlichen Entferungsausgleich durch Ausfahren des Zylinders unter Anbindung an den Innenholm, entlang des Führungsträgers, endjustieren.
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Am Innenholm befestigt ist der Drehschemel mit der Anbaukaltfräse. Der Hydraulikzylinder presst nun – über den Innenholm – die Anbaufräse mit Stützfuß mit Rolle und Drehschemel teleskopartig auf die abzutragende Fläche, während dann wieder, wie im Patent
DE 3620 120 C2 beschrieben, während statischer Ruhe die drehende Fräswalze schneckengetrieben ins Hartmaterial geführt wird und der Fräsvorgang mittels des Zirkelsystems pro Arbeitsgang in einem Zug entlang des Gewölbes beginnt. Zudem ermöglicht der Führungsträger eine hydraulische Vorspannung mittels eines im Hydrauliksystem befindlichen Hydrospeichers. Diese auf dem Stützfuß mit Rolle befindliche Vorspannung ermöglicht nun auch die spielfreie Überwindung geringfügiger Radiusänderungen durch Unebenheiten der abzutragenden Gewölbeflächen, während das Gesamtsystem vibrationsfrei arbeiten kann und deshalb die Fräsgeschwindigkeit optimiert werden kann, indem die statische Aufpresskraft nie aufgehoben wird, während immer am Arbeitsende jeweils der Führungsträger mittels des Hydraulikzylinders entlastet wird und die Anbaufräse mittels des Drehschemels um 180° verdreht neu eingesetzt wird. Nachdem die Anbaufräse auf die gewünschte Tiefe gesetzt wurde, beginnt der jeweils nächste Arbeitsgang.
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Durch dieses zirkelartig arbeitende Gesamtsystem ist es jetzt wirtschaftlich möglich relativ tiefe und breite Nuten im Gewölbe bzw. Tunnelbereich zu gestalten, während die Investitionskosten der Bearbeitungsmaschinerie nur 1/5 gegenüber der herkömmlichen Technik betragen.
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Hierzu beiträgt auch die Möglichkeit kein Spezialgerät investieren zu müssen, sondern die Sanierungsfirma kann zunächst einen serienmäßigen Gabelstapler mit am Gerüst befindlichen Drehschemel und die o. g. Anbaufräse mit Drehschemel anmieten und muss lediglich den erfundenen Führungsträger mit Zusammenstellungskosten investieren. Dies ist auch deshalb besonders interessant, als sich teure Spezialmaschinerie wegen der selten anfallenden Tunnelsanierungsarbeiten nicht rechnen würde. Zur Unterstützung der Antriebsleistung des Hydraulikmotors der Anbaufräse ist es ratsam am hinteren Ende des Trägergerätes ( Gabelstapler, Baumaschine oder Ähnliches) ein separates Hydraulikaggregat aufzuhängen, welches eine hohe hydraulische Leistung für den Antriebsmotor der Anbaufräse anbietet.
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Eine untergeordnete Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen zu schaffen, welche die am langen Hebel auf das Tragwerk wirkenden Kräfte aufnehmen. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung die Kippstützen vor, die zwischen dem Gabelstaplergerüst und der senkrechten Tunnel- bzw. Gewölbewand gesetzt werden.
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Um den Drehschemel des Staplergerüstes während des Fräsens zu unterstützen und um die Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen wird vorgeschlagen, den Kippstützen jeweils eine Seilwinde, hydraulisch, vorzugsweise elektrisch zuzuordnen. Sie müssen beidseits angesetzt werden und sie unterstützen somit ziehend das Drehmoment des Drehschemels während des Fräsvorgangs, der in einem Zug zirkelartig vom Fräsbeginn bis zum Ende eines jeden Arbeitsgangs abläuft. Ebenfalls sieht die Erfindung die Wechselmöglichkeit der Fräswalze mit Lagerung gegen die Hochdruckwasserstrahllanze vor.
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Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass zur Gestaltung der Abwicklung der Fräswalze das sogenannte Fischgrätenmuster zu verwenden, welches geeignet ist, eine gleichmäßige Führung während des Fräsens zu gestalten, als die Kräfte der Fräsmeißel symmetrisch, beidseits gleichmäßig von innen nach außen „abwickeln”, um auch hierüber Unwuchtheiten und seitliche Kräfteeinwirkungen zu vermeiden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, sowie anhand der Zeichnungen.
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Hierbei zeigen jeweils schematische Darstellungen:
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1 Die Vorderansicht einer Fräse mit Träger, Hubgerüst, Drehschemel und Führungsträger.
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2 Eine Draufsicht der Anbaukaltfräse mit einseitiger Lagerung.
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3 Die Draufsicht der Anbaukaltfräse um 180° verschwenkt.
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4 Eine Querschnittdarstellung der in Etappen ausgefräste Fugentiefe.
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5 Schematische Darstellung eines nach Fischgrätenmuster gestaltete Abwicklung einer Fräswalze.
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6 Das Hydraulikschema mit Hydrospeicher.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Führungsträger (1) gezeigt, der auf der einen Seite mit dem Drehschemel (4) fest verbunden ist und auf der gegenüberliegenden Seite die Anbaufräse (6) mit Drehschemel (5), die am Innenholm (17) angesetzt ist.
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Gemäß 1 ist der Drehschemel (4) am Hubgerüst (3) befestigt, indem der Hydraulikmotor (22) innerlich in den nicht gezeichneten Drehkranz des Drehschemels (4) eingreift und während des Fräsens die zirkelartige Drehbewegung des Führungsträgers (1) in Gang setzt. Das Hubgerüst (3) ist in der Vertikalen auf das Maß Hn (11) justierbar als Vorraussetzung für die Radieneinstellung Rn (22), indem der Führungsträger (1) um den Punkt A (8) mit dem Radius Rn (22) hin und her bewegt wird.
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Wie in
1 ersichtlich ist, ist das Hubgerüst (
3) mit dem Träger (
2) verbunden, der während des Arbeitens stationär steht, er wiederum anlässlich des Umsetzens auf den Rollen (
18/
19) bewegbar ist.
1 zeigt zudem die Materialausarbeitung (
7) des ersten Arbeitsgangs, während hier der Stützfuß mit Rolle (
23) noch die unbearbeitete Gewölbefläche (
24) abrollt. Die
2,
3 und
4 zeigen jetzt schematisch das Arbeiten in die Tiefe wie in
4 gezeigt von 700 mm, trotzdem in einem Arbeitsgang nur 200 mm Tiefe bewältigt werden, indem nach jedem Arbeitsgang die Fräse (
6) mittels des Drehschemels (
5) um 180° verdreht neu eingesetzt wird und der Stützfuß mit Rolle (
23) die jeweils gefräste Fläche abrollt und zu Beginn eines jeden Fräsvorganges die rotierende Walze – wie in der Patentschrift
DE 3620 120 C2 – beschrieben scheckengetrieben bei statischer Ruhe der Tragwerke ins Hartmaterial geführt wird. Schneckengetrieben deshalb, als hierdurch zum einen durch die hohe Untersetzung ins Langsame ein feinfühliges Einfahren ermöglicht wird und zum Anderen nach abgeschlossenem Einstellvorgang Zwangsruhe herrscht und sich die Tiefenwirkung somit nicht verändert.
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Die 2 und 3 zeigen die einseitige Lagerkonzeption der Fräsmaschine (6), wodurch das Abfahren durch Stützfuß mit Rolle (23) nach verdrehen um 180° möglich ist und dies bis zur gewünschten Tiefe, wie in 4 dargestellt.
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1. Die Verschiebbarkeit des Innenholms (17) gegenüber dem Grundträgerholm (25) ermöglicht zunächst das mittels des Hydraulikzylinders (9) das Heranfahren der Fräse (6) mit Stützfuß (23) auf die Abrollfläche (24), nachdem die bolzenangelenkte Grundeinstellung (10) des Radiusmaßes (22) – entsprechend der Gewölbegröße – voreingestellt wurde. Wie aus dem Hydraulikschema gemäß 6 ersichtlich, wird jetzt zu Beginn des Fräsvorgangs auf vorgespanntes Frässystem umgeschaltet, als die Kolbenstange des Hydraulikzylinders (9) mittels des Hydrospeichers (20) druckbeaufschlagt wird und somit das spielfreie Arbeiten die Vibrationen während der Arbeit minimiert. Zudem werden jetzt sogar Gewölbeunebenheiten spielfrei abgefahren.
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1 stellt Merkmale und ein Ausführungsbeispiel des Führungsträgers (1) dar, indem der längenverstellbare Führungsträger (1), der nach Grundhöheneinstellung Hn (11) vom Mittelpunkt A (8) des Drehschemels (4) aus, zirkelartig um den Punkt A (8) mit dem Radius Rn (22) hin und her bewegbar ist, indem der Hydraulikmotor (26) zur nicht gezeichneten Innenverzahnung des Drehschemels (4) eingreift und den Drehschemel (4) mit dem fest verbundenen Führungsträger (1) mit Fräse und Drehschemel (6/5) bewegt und somit die in 1 in Schnittdarstellung aufgezeigte Ausfräsung (7) beginnt. Das jetzt während des Arbeitsvorganges aufgebrachte Drehmoment des Drehschemels (4) wird ziehend unterstützt, als, wie in 1 gezeigt, die Seilwinde (28) a/b jeweils die Fräsgeschwindigkeit optimiert. Dieses jetzt zirkelartig arbeitende Frässystem ermöglicht die durchgängige Wegbeschreitung, als der Führungsträger (1) mit Fräse und Drehschemel (6/5) vom Arbeitsbeginn (14) a bis zum Ende (14) b durchgehend geführt wird, während immer am Arbeitsende jeweils der Führungsträger (1) mittels des Hydraulikzylinders (9) entlastet wird und die Anbaufräse (6) mittels des Drehschemels (5) um 180° verdreht neu eingesetzt wird. Nachdem die Anbaufräse (6) auf die gewünschte Tiefe gesetzt wurde, beginnt der jeweils nächste Arbeitsgang.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsträger
- 2
- Träger für Schiene, Rad und Kette
- 3
- Hubgerüst
- 4
- Drehschemel 1
- 5
- Drehschemel 2
- 6
- Anbaukaltfräse nach Patent DE 36 20 120 C2
- 7
- Auszufräsende Nut zur Stabilisierung des Tunnels
- 8
- Mittelpunkt Drehschemel Punkt. A
- 9
- Hydraulikzylinder
- 10
- Bolzenanlenkung des Hydraulikzylinders zur Radiusvorwahl
- 11
- Höhenvoreinstellung zum Punkt A Hn
- 12a/b
- Kippstützen zum Aufnehmen der Seitenkräfte und zur Aufnahme der Seilwinden
- 13
- einseitige Lagerung
- 14a/b
- Fräsbeginn a, Frasbeginn b
- 15a/b
- Fräsvorgang 1–8
- 16
- Walzenaufbau nach Fischgrätenmuster
- 17
- Innenholm
- 18
- Rollen
- 19
- Rollen
- 20
- Hydrospeicher
- 21
- Bolzenanlenkung Innenholm
- 22
- Radius Rn
- 23
- Stützfuß mit Rolle
- 24
- Unbearbeitete Gewölbefläche
- 25
- Grundträger
- 26
- Hydraulikmotor Drehschemel
- 27
- Senkrechte Wand
- 28a/b
- Seilwinde
- 29
- Seilanbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3620120 C2 [0005, 0010, 0026, 0029]
