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Dokumentenidentifikation DE10247214A1 13.05.2004
Titel Fräsvorrichtung und Verfahren zur Fahrbahnoberflächenbearbeitung
Anmelder Neher, Friedrich, 88356 Ostrach, DE
Erfinder Neher, Friedrich, 88356 Ostrach, DE;
Neher, Gerd, 88356 Ostrach, DE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Anmeldedatum 10.10.2002
DE-Aktenzeichen 10247214
Offenlegungstag 13.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.05.2004
IPC-Hauptklasse E01C 23/088
Zusammenfassung Fräsvorrichtung zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen, mit einem Werkzeugträger und wenigstens einem an dem Werkzeugträger angebrachten Fräseinsatz, der wenigstens eine Schlichtschneide aufweist, um eine vorgegebene Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche zu erreichen.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Bearbeitung von Asphalt-, Beton-, Stein-, und Ziegeloberflächen und Oberflächen ähnlicher Materialien, die beispielsweise Fahrbahn-, Straßen- und Gehwegoberflächen bilden.

Bei vielen Oberflächen ist eine bestimmte Rauheit erforderlich, um gewünschte Wechselwirkungen einer solchen Oberfläche mit anderen Flächen zu erreichen. Beispielsweise sollen Oberflächen von Straßen, Fahrbahnen, Gehwegen und dergleichen (im Folgenden zusammenfassend als Straßen- oder Fahrbahnoberflächen bezeichnet) eine minimale Rauheit aufweisen, damit sie nicht zu glatt sind, um ein sicheres Fahren oder Gehen zu ermöglichen. Andererseits sollen solche Straßenoberflächen eine maximale Rauheit aufweisen, um beispielsweise Geräuschentwicklung beim Fahren darauf zu reduzieren oder den Kraftstoffverbrauch eines sich darauf bewegenen Fahrzeugs nicht nachteilig zu beeinflussen. Im Folgenden wird, ohne andere Oberflächen damit ausschließen zu wollen, beispielhaft auf Oberflächen von Straßen, Fahrbahnen, Gehwegen und dergleichen (kurz Straßenoberflächen) Bezug genommen.

Um der Oberfläche einer neuen Straße eine erhöhte Rauheit zu verleihen, ist es bisher üblich, den neuen Oberflächenbelag mit körnigem Material, beispielsweise Quarzsand, zu bestreuen. Danach wird die Straße zur Benutzung freigegeben, wobei auf der Straße fahrende Autos mittels ihrer Reifen Kräfte auf das körnige Material ausüben, die die Straßenoberfläche aufrauen.

Dieser Vorgehensweise hat mehrere Nachteile. Solange körniges Material (z.B. Quarzsand) auf der Straßenoberfläche vorhanden ist, kann die Straße nicht mit normaler Geschwindigkeit befahren werden, da aufgrund des körnigen Materials keine ausreichende zum sicheren Fahren erforderliche Straßenhaftung gewährleistet werden kann. Des weiteren kann es aufgrund des körnigen Materials zu Beschädigungen der Fahrzeugreifen kommen. Des weiteren ist nicht gewährleistet, dass die gesamte Oberfläche eine gleichmäßige Rauheit aufweist. Vielmehr werden die Bereiche der Straßenoberfläche, auf denen sich viele Fahrzeuge bewegt haben, früher eine erhöhte Rauheit aufweisen, als seltener befahrene Oberflächenbereiche, wie z.B. an den Rändern und in der Mitte der Straße.

Die Dauer einer solchen Straßenoberflächenbearbeitung wird üblicherweise anhand von empirischen Informationen festgelegt, die Angaben darüber bereitstellen, welche Rauheit einer Straßenoberfläche in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (z.B. Straßenmaterial, Verkehrsaufkommen, Fahrzeuggewicht, Geschwindigkeit etc.) nach welcher Zeitdauer zu Erwarten ist. Diese Vorgehensweise erlaubt es allerdings nur näherungsweise, eine gewünschte Oberflächenrauheit zu erreichen. Außerdem erfordert die Entfernung des körnigen Materials einen hohen personellen und maschinellen Aufwand, wenn dieses nach der Bearbeitungsdauer entfernt wird, um eine zu hohe Rauheit der Straßenoberfläche zu vermeiden.

Grundsätzlich wäre es möglich, die Oberflächenrauheit im Bearbeitungszeitraum zu überprüfen und die Bearbeitung dementsprechend fortzusetzen oder zu beenden. Auch hier kann nicht auf zuverlässige Weise eine bestimmte Oberflächenrauheit erreicht werden, da normalerweise nicht die gesamte Straßenoberfläche überprüft wird. Außerdem ist diese Vorgehensweise mit hohem personellen und maschinellen Aufwand verbunden. Daher wurden hierfür geeignete Messverfahren, wie zum Beispiel das SCRIM-Verfahren (Sideway-Force Coefficient Routine Investigation Machine) bisher nur für wissenschaftliche Untersuchungen verwendet. Erst im Rahmen im Folgenden diskutierter neuer gesetzlicher Regelungen ist es vorgesehen, solche Messverfahren auch zur regelmäßigen Beurteilung und Überprüfung von Straßenoberflächen einzusetzen.

Diese Probleme treten auch auf, wenn eine Straße aufgrund ihrer Benutzung eine unerwünschte Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Beispiele hierfür sind Spurrillen aufgrund höher Beanspruchung, beispielsweise durch Lastkraftwagen, und abgefahrene Straßenoberflächen. Bei Straßen, deren Oberflächen Kopfsteinpflaster, Bodenplatten, Randsteine und dergleichen aufweisen, also keine im Wesentlichen ununterbrochene Fahrbahnoberflächen sind, kann eine hohe und lange Belastung auch dazuführen, dass einzelne Straßenoberflächenelemente nicht nur glatt sondern auch gerundet werden.

Zu Instandsetzung von Straßen mit unerwünschter Oberflächeneigenschaft ist es üblich, zumindest die obere Schicht der Straßenoberfläche (Deckbelag) abzutragen und vollständig neu aufzubringen. Danach wird, wie beim Neubau einer Straße, körniges Material auf die neue Straßenoberfläche aufgebracht, um eine gewünschte Rauheit zu erzeugen.

Eine weitere Möglichkeit Straßen mit unerwünschten Oberflächeneigenschaften Instandzusetzen, besteht darin, den Straßenbelag in Richtung der Straße abzufräsen, bis beispielsweise Spurrillen, glatte und abgerundete Oberflächenbereiche entfernt sind. Diese Vorgehensweise ist nur dort möglich, wo das zum Aufbau der Straße verwendete Material in deren Oberflächenbereich ausreichend als Fahrbahnoberfläche verwendbares Material aufweist. Ferner entstehen bei diesem Verfahren in der resultierenden Straßenoberfläche Längsrillen (Rillen in Fahrtrichtung), die zu hohen Fahrgeräuschen führen, und auf die Fahreigenschaften von sich darüber bewegenden Fahrzeugen, insbesondere Motorrädern, negativ beeinflussen.

Eine weitere Problematik ergibt sich aus neuen gesetzlichen Regelungen, die für Straßenoberflächen bestimmte Eigenschaften fordern. Demnach ist es erforderlich, dass eine Straßenoberfläche eine vorgegeben Griffigkeit aufweist, die u.a. in Abhängigkeit der Art der Straße (z.B. Autobahn, Landstraße, etc.), der vorgesehenen auf der Straße zulässigen Höchstgeschwindigkeit und der gleichen definiert wird. Hierbei kennzeichnet die Griffigkeit die Wirkung der Rauheit auf den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen einem Fahrzeugreifen und der (nassen?) Straßenoberfläche. Lösungen, diese neuen gesetzlichen Richtlinien einzuhalten, sind aber noch nicht bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme bekannte Ansätze zur Oberflächenbearbeitung von Straßen zu beseitigen. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung Lösungen bereitstellen, die eine schnelle, verschleißarme und günstige Oberflächenbearbeitung von Straßen ermöglichen, um auch gesetzliche, die Griffigkeit betreffende Regelungen erfüllen zu können.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Fräsvorrichtung nach Anspruch 1 bereit. Diese Fräsvorrichtung dient zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen, wobei der Begriff "Fahrbahnoberfläche" Straßenbeläge beispielsweise aus Asphalt oder Beton, Start- und Landefläche für Flugzeuge beispielsweise aus Asphalt oder Beton, Gehwege, Hofbeläge, Hallenböden und Bodenbeläge beispielsweise aus Asphalt, Beton, Pflaster, Betonplatten, gepflasterte Straßen und Wege, Randsteine und dergleichen umfasst. Neben den genannten Materialien ist die Fräsvorrichtung zur Bearbeitung von Bims, Lavagegestein, Gasbeton, Ziegel, Granit, Steinzeug, steinähnlichen Materialien und dergleichen vorgesehen.

Die Fräsvorrichtung weist einen Werkzeugträger mit wenigstens einem daran angebrachten Fräseinsatz auf. Die Anzahl an dem Werkzeugträger vorgesehener Fräseinsätze wird unter anderem davon beeinflusst, wie Fräseinsätze dimensioniert sind und welche Oberfläche im speziellen zu bearbeiten ist.

Erfindungsgemäß weist der wenigstens eine Fräseinsatz wenigstens eine Schlichtschneide auf, deren Fräs/Schneideigenschaft der zu bearbeitenden Oberfläche eine zuvor definierte Rauheit verleihen.

Dadurch ist es möglich, einer Fahrbahnoberfläche schon bei deren Bearbeitung eine vorgegebene Rauheit kontrolliert zu verleihen, ohne das zusätzliche, der eigentlichen Fahrbahnbearbeitung nachgelagerte Schritte, z.B. das Aufbringen körnigen Materials, erforderlich sind. Des weiteren können auf diese Weise die gesetzlichen, die Griffigkeit von Fahrbahnoberflächen betreffenden Regelungen erfüllt werden. Die Griffigkeit kennzeichnet die Wirkung der Rauheit auf den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen einem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche. Somit kann eine geforderte Griffigkeit eingehalten werden, wenn eine entsprechend vorgegebene Rauheit mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht wird.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgelegt, das eine Rauheit erreicht wird, die für eine Griffigkeit im Bereich von 0,40 &mgr;scrim und 0,7 &mgr;scrim sorgt.

Neben dem wenigstens einen derartigen Fräseinsatz ist es möglich, dass der Werkzeugträger weitere Fräseinsätze aufweist, die beispielsweise zur herkömmlichen Oberflächenbearbeitung dienen. Beispiel hierfür umfassen Fräseinsätze, um die zu bearbeitende Oberfläche plan oder in einer gewünschten Krümmung abzufräsen, die zu bearbeitende Oberfläche zu einer Bearbeitung mittels der wenigstens einen Schlichtschneide vorzubereiten und dergleichen.

Vorzugsweise weist die wenigstens eine Schlichtschneide einen negativen Spanwinkel in einem Bereich von -5° bis 20° bezüglich zu der Richtung auf, in der sich die wenigstens eine Schlichtschneide relativ zu der bearbeiteten Oberfläche bewegt. Wenn beispielsweise der Werkzeughalter gedreht wird, wird der Spanwinkel der wenigstens einen Schichtschneide relativ zu der tangential zu dem Werkzeugträger auftretenden Bewegungskomponente des Fräseinsatzes festgelegt. Bei Drehung des Fräseinsatzes selbst kann der Spannwinkel der wenigstens einen Schlichtschneide relativ zu der Drehrichtung des Fräseinsatzes festgelegt werden.

Des weiteren es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine Schlichtschneide aus polykristallinen Diamant (PKW) oder kubischem Bohrnitrit (CBN) aufgebaut ist oder aus diesen Materialien hergestellte Segmente umfasst. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Oberflächenbearbeitung trocken, d.h. ohne Verwendung eines Fräsfluids, vorgenommen werden kann. Dies ermöglicht es ferner, anfallendes Fräsgut einfach abzusaugen. Darüber hinaus ist hier, im Vergleich zum Fräsen mit herkömmlichen Fräsköpfen, ein geringerer Schneiddruck erforderlich, um mit der wenigstens einen Schlichtschneide die Oberfläche in gewünschter Weise zu bearbeiten. Diese führt unter anderem zu einer kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Oberflächenbearbeitung.

Der Fräseinsatz kann auch wenigstens einen Vorschneider umfassen, der vor einer Oberflächenbearbeitung mittels der wenigstens einen Schlichtschneide eine Oberflächenbearbeitung erlaubt.

Vergleichbar zu der wenigstens einen Schlichtschneide, kann der wenigstens eine Vorschneider aus polykristallinen Diamant oder kubischem Bohrnitrit aufgebaut sein oder aus diesen Materialien hergestellte Segmente umfassen.

Es ist vorgesehen, den Fräseinsatz in Abhängigkeit davon auszuführen, in welche Richtung der Fräseinsatz bei der Bearbeitung bewegt werden soll. So ist es möglich, den Fräseinsatz als "rechten" Fräseinsatz auszuführen, wenn er bezüglich der zu bearbeitenden Oberfläche beim Bearbeiten z.B. eine nach rechts gerichtete Bewegungskomopnente aufweist oder im Uhrzeigersinn bewegt wird. Dementsprechend wäre ein "linker" Fräseinsatz für Bearbeitungen mit nach einer links gerichteten Bewegungskomopnente oder einer Bewegung im Uhrzeigersinn geeignet. Hierbei sollen die Bezeichnungen "rechts" und "links" aber nicht auf diese Bewegungen beschränkt verstanden werden. Vielmehr bezeichnen "rechts" und "links" Fräseinsätze, die für unterschiedliche (z.B. entgegengesetzte) Bearbeitungsbewegungen vorgesehen sind.

Als Werkzeugträger sind Werkzeugträger in Form einer Walze, eines Planmesserkopfs, einer umlaufenden Fräskette und eines Zirkularfräsers vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung kann auch zwei und mehr Werkzeugträger umfassen.

Ferner ist es vorgesehen, den Werkzeugträger mit einem oder mehreren Fräseinsätzen auszustatten. Diese können in Abhängigkeit davon ausgeführt sein, in welche Richtung der oder die Fräseinsätze bei der Bearbeitung bewegt werden sollen. Wenn beispielsweise zwei als Planmesserköpfe ausgeführte Werkzeugträger verwendet werden, die in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, können Fräseinsätze in entsprechender "rechter" und "linker" Ausführung verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass anfallendes Fräsgut optimiert entfernt (z.B. abgesaugt) werden kann.

Vorzugsweise ist der Werkzeugträger drehantreibbar, um den im wenigstens einen Fräseinsatz relativ zu der zu bearbeitenden Oberfläche zu bewegen. Alternativ oder ergänzend kann der wenigstens eine Fräseinsatz drehantreibbar sein, um die gewünschte zur Bearbeitung der Oberfläche erforderliche Relativbewegung zu erzeugen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Werkzeugträger so verstellbar ausgeführt, dass er an die Größe und/oder die Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche angepasst werden kann.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Straßenbearbeitungsvorrichtung, die eine erfindungsgemäße Fräsvorrichtung umfasst, und Verfahren zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen bereit.

Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, von denen zeigen:

1A, 1B und 1C schematische Darstellungen von Fräseinsätzen mit zwei Schlichtschneiden und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,

1C eine Aufsicht auf die in 1A, 1B und 1C dargestellten Fräseinsätze,

2A, 2B und 2B schematische Darstellungen von Fräseinsätzen mit jeweils einer Schlichtschneide und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,

2D eine Aufsicht auf die in 2A, 2B und 2C dargestellten Fräseinsätze,

3A, 3B und 3C schematische Darstellungen von Fräseinsätzen mit jeweils einer Schlichtschneiden und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen für eine Oberflächenbearbeitung in einer der Oberflächenbearbeitung mittels der Fräseinsätze von 2A, 2B und 2C entgegengesetzten Richtung,

3D eine Aufsicht auf die in 3A, 3B und 3C dargestellten Fräseinsätze,

4A, 4B schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Fräseinsätzen mit jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,

4C eine Aufsicht auf die in 4A und 4B dargestellten Fräseinsätze,

5A, 5B und 5C schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsformen von Fräseinsätzen mit jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,

5D eine Aufsicht auf die in 5A, 5B und 5C dargestellten Fräseinsätze,

6A, 6B schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Fräseinsätzen mit jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneiden und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen für eine Oberflächenbearbeitung in einer der Oberflächenbearbeitung mittels der Fräseinsätze von 4A und 4B entgegengesetzten Richtung,

6C eine Aufsicht auf die in 6A und 6B dargestellten Fräseinsätze,

7A, 7B schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsformen von Fräseinsätzen mit jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen für eine Oberflächenbearbeitung in einer der Oberflächenbearbeitung mittels der Fräseinsätze von 5A, 5B und 5D entgegengesetzten Richtung,

7C eine Aufsicht auf die in 7A, 7B und 7C dargestellten Fräseinsätze,

8 eine schematische Darstellung eines als Walze ausgeführten Werkzeugträgers,

9A eine schematische Seitenansicht eines als Planmesserkopf ausgeführten Werkzeugträgers,

9B eine schematische Darstellung einer Ansicht des Planmesserkopfes von 9A von unten,

10 eine schematische Darstellung eines mehrere Fräsköpfe umfassenden Werkzeugträgers,

11A eine schematische Darstellung eines als Fräskette ausgeführten Werkzeugträgers von unten,

11B eine schematische Darstellung der Fräskette von 11A von der Seite,

12A eine schematische Darstellung eines als Zirkularfräsers ausgeführten Werkzeugträgers von der Seite, und

12B eine schematische Darstellung des Zirkularfräsers von 12A von unten.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die in 1A, 1B und 1C dargestellten Fräseinsätze 2 unterscheiden sich durch als beispielhaft zu verstehende Möglichkeiten, an einem Werkzeugträger befestigt zu werden. Die in 1A und 1C gezeigten Befestigungseinrichtungen 4A und 4B, die hier als in einem Fräseinsatzkörper 6 ausgeformte Bohrungen mit Innengewinde dargestellt sind, hängen u.a. davon ab, in Verbindung mit welchem Werkzeughaltertyp der Fräseinsatz 2 verwendet wird. Der in 1B gezeigte Fräseinsatz 2 kann mittels einer Klemmverbindung oder dergleichen befestigt werden.

An ihrer bei Verwendung einer zu bearbeitenden Oberfläche gegenüberliegenden Stirnfläche 8 weisen die Fräseinsätze 2 jeweils zwei Schlichtschneiden 10 auf. Der Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 eines Fräseinsatzes 2 hängt u.a. von der Materialeigenschaft einer zu bearbeitenden Oberfläche, der beim Fräsvorgang auftretenden Relativbewegung zwischen den Schlichtschneiden und der zu bearbeitenden Oberfläche, der zu erreichenden Rauheit oder Griffigkeit der zu bearbeitenden Oberfläche und dergleichen ab. Bei einer zu bearbeitenden Oberfläche, die als Fahrbahn einer Straße dient, kann der Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 beispielsweise so gewählt werden, dass eine Griffigkeit von 0,46 – 0,60 &mgr;scrim (für Fahrgeschwindigkeiten zwischen 80 und 40 km/h) bei der Herstellung der Fahrbahnoberfläche erreicht wird.

Um erzeugtes Fräsgut zu entfernen ist zwischen den Schlichtschneidern 10 eine quer zur vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2 kanalartige Struktur vorgesehen, die teilweise durch eine Ausnehmung des Körpers 6 gebildet werden kann.

Bei Verwendung wird der Fräseinsatz 2 in einer der durch die in 1A, 1B und 1C dargestellten Doppelpfeile angegebenen Richtung relativ zu einer zu bearbeitenden Oberfläche bewegt. Relativ zu dieser Bewegungsrichtung, die aufgrund einer translatorischen Bewegung und/oder einer Drehung des Fräseinsatzes 2 erreicht werden kann, weisen die Schlichtschneiden 10 einen negativen Spanwinkel &agr; in einem Bereich von -5° bis 20° auf.

Die Schlichtschneiden 10, deren für eine Bearbeitung einer Oberfläche vorgesehenen Stirnflächen in 1C dargestellt sind, sind im Wesentlichen aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bohrnitrit (CBN) aufgebaut. Hierbei ist es vorgesehen, die Schlichtschneiden 10 aus derartigen Materialien einstückig und/oder aus Segmenten derartiger Materialien aufzubauen.

Vergleichbar zu den in 1A, 1B und 1C gezeigten Fräseinsätzen 2 unterscheiden sich die in 2A, 2B und 2C dargestellten Fräseinsätze 2' ist der Art ihrer Befestigung an einem Werkzeugträger. Für eine seitliche Befestigung oder eine Befestigung von der Seite, die der Stirnfläche 8' gegenüberliegt, sind die in 2A und 2C dargestellten Befestigungseinrichtungen 4A' und 4B' vorgesehen. Die in 2B dargestellte Ausführungsform kann mittels einer Klemmverbindung oder dergleichen befestigt werden.

Die hier dargestellten Fräseinsätze 2' weisen jeweils eine Schlichtschneide 10' auf, die an dem Fräseinsatzkörper 6' an der Seite angeordnet sind, in der die Fräseinsätze 2' bewegt werden sollen. Diese vorgesehene Bewegungsrichtung beim Bearbeiten von Oberflächen ist in 2 durch die nach links weisenden Pfeile angedeutet.

In den in Bewegungsrichtung hinter den Schlichtschneiden 10' liegenden Bereichen des Fräseinsatzkörpers 6' ist dessen Stirnfläche 8' schrägverlaufend, abfallend gestaltet. Dies ermöglicht es, erzeugtes Fräsgut zu entfernen.

Die unter Bezugnahme auf die Schlichtschneiden 10 von 1 gemachten Ausführungen gelten ansonsten für die Schlichtschneiden 10' von 2.

Die in 3A, 3B und 3C dargestellten Fräseinsätze 2'' entsprechen den in 2A, 2B und 2C dargestellten Fräseinsätzen 2' abgesehen davon, dass ihre vorgesehene Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung der Fräseinsätze 2' von 2A, 2B und 2C entgegengesetzt ist. Dies ist in 3 durch die nach rechts gerichteten Pfeile angegeben. Die Fräseinsätze 2'' können als spiegelbildliche Ausführungen der Fräseinsätze 2' von 2 betrachtet werden. Dementsprechend gelten die unter Bezugnahme auf 2 gemachten Ausführungen entsprechend für die in 3 dargestellten Fräseinsätze 2''.

Im Folgenden wird auf derart unterschiedlich ausgeführte Fräseinsätze 2' und 2'' als "linke" und "rechte" Fräseinsätze Bezug genommen, wobei die Bezeichnungen "links" und "rechts" auf unterschiedliche (z.B. entgegengesetzte) Fräseinsatzbewegungsrichtungen verweisen.

Es ist möglich, dass die bei "linken" und "rechten" Fräseinsätzen 2' und 2'' verwendeten Schlichtschneiden 10' und 10'' und/oder Vorschneider 12' und 12'' baugleich sind und die richtungsabhängigen Eigenschaften der Fräseinsätze durch die Verwendung entsprechender "rechter" und "linker" Fräskörper 6' und 6'' erreicht werden. Ferner ist es möglich, für die Fräseinsätze 2' und 2'' baugleiche Fräseinsätze zu verwenden, wobei die richtungsabhängigen Eigenschaften durch Einbau in entsprechender Orientierung (z.B. in entgegengesetzter Ausrichtung) erreicht werden.

Vergleichbar zu den in 1A und 1B gezeigten Fräseinsätzen 2 unterscheiden sich die in 4A und 4B dargestellten Fräseinsätze 2' durch ihre Befestigungseinrichtungen 4A' und 4B'. Die Fräseinsätze 2' weisen ebenfalls jeweils zwei Schlichtschneiden 10' auf, für die die unter Bezugnahme auf 1 gemachten Ausführungen entsprechend gelten.

Im Gegensatz zu dem Körper 6 der Fräseinsätze 2 von 1 ist der Fräskörper 6' der Fräseinsätze 2' vergrößert, um einen Vorschneider 12' anzuordnen. Der Vorschneider 12' ist relativ zu den Schlichtschneiden 10' so angeordnet, dass er in der in 4 durch die Pfeile angegebenen Bewegungsrichtung vor den Schlichtschneiden 10' in Wechselwirkung in einer zu bearbeitenden Oberfläche tritt.

Der Vorschneider 12' kann, vergleichbar zu den Schlichtschneiden 10 und 10' aus GKD oder CDN bzw. entsprechenden Segmenten ausgebaut sein. Zur Befestigung des Vorschneiders 12' ist es vorgesehen, einen Hartmetalleinsatz 14 zu verwenden, der als Schutz des Körpers 6' im Bereich des Vorschneiders 12' dient.

Wie n 4A und 4B durch den Abstand A angegeben, erstreckt sich der Vorschneiden 12' in geringerem Maß von dem Körper 6' als die Schlichtschneiden 10'. Der "Höhenabstand" A hängt, vergleichbar zu dem Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 und 10', von dem in diesem Zusammenhang genannten Parametern ab. So kann beispielsweise bei einer zu bearbeitenden Oberfläche, die als Fahrbahn einer Strafe dient, der Höhenabstand A zwischen dem Vorschneider 12'' und den Schlichtschneiden 10 " beispielsweise so gewählt werden, dass eine Griffigkeit von 0,46 – 0,60 &mgr;scrim (für Fahrgeschwindigkeiten zwischen 80 und 40 km/h) bei der Herstellung der Fahrbahnoberfläche erreicht wird.

In dem Bereich zwischen dem Vorschneider 12' und der diesem benachbarten Schlichtschneide 10' ist der Körper 6' mit einer von dem Vorschneider 12' in Richtung zu der benachbarten Schlichtschneide 10' schrägverlaufenden Fläche ausgestaltet. Dies ermöglicht es, dass von dem Vorschneider 12' erzeugtes Fräsgut entfernt werden kann. Zu diesem Zweck ist auch zwischen den Schlichtschneidern 10' eine quer zur vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2' kanalartige Struktur vorgesehen, die teilweise durch eine Ausnehmung des Körpers 6' gebildet werden kann.

Wie sich aus 4C ergibt, sind der Vorschneider 12' und die Schlichtschneiden 10' in der durch die Pfeile angegebenen vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2' im Wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet. Des weiteren weisen der Vorschneider 12' und die Schlichtschneiden 10' darstellungsgemäß in etwa gleich große Stirnflächen auf. Abweichend von der Darstellung in 2C ist es vorgesehen, unterschiedlich große Vorschneider 12' und Schlichtschneiden 10' zu verwenden. So kann beispielsweise ein Vorschneider 12' verwendet werden, der in seiner Abmessung quer zur vorgesehener Bewegungsrichtung (Pfeil) breiter als die Schlichtschneiden 10' ist.

Die in 5 dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich von denen in 4 dargestellten durch eine in 5B gezeigte Variante zur Klemmbefestigung an einem Werkzeugträger.

Des Weiteren unterscheiden sich die in 5 dargestellten Ausführungsformen durch die Anordnung der Vorschneider 12'. Hier sind die Vorschneider 12' unmittelbar in den Fräseinsatzkörper 6' eingebracht und befestigt. Dies erlaubt einen einfacheren Aufbau. Des Weiteren verhindern die Vorschneider 12', die sich über einen Teil der Stirnfläche erstrecken, die in der vorgesehenen Bewegungsrichtung weist, eine Beschädigung der Fräseinsatzkörper 6'.

Ansonsten gelten die unter Bezugnahme auf 4 gemachten Ausführungen für die in 5 gezeigten Fräseinsätze 2' entsprechend.

Die in 6A und 6B dargestellten Fräseinsätze 2" entsprechen den in 4A und 4B dargestellten Fräseinsätzen 2' abgesehen davon, dass ihre vorgesehene Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung der Fräseinsätze 2' von 4A und 4B entgegengesetzt ist. Dementsprechend können die Fräseinsätze 2'' als spiegelbildliche Ausführung der Fräseinsätze 2' von 4A und 4B betrachtet werden. Folglich gelten die unter Bezugnahme auf 4 gemachten Ausführungen entsprechend für die in 6 dargestellten Fräseinsätze 2''.

Die in 7A, 7B und 7C dargestellten Fräseinsätze 2'' entsprechen den in 5A, 5B und 5C dargestellten Fräseinsätzen 2" abgesehen davon, dass ihre vorgesehene Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung der Fräseinsätze 2" von 5A, 5B und 5C entgegengesetzt ist. Dementsprechend können die Fräseinsätze 2'' als spiegelbildliche Ausführung der Fräseinsätze 2" von 5A, 5B und 5C betrachtet werden. Folglich gelten die unter Bezugnahme auf 5 gemachten Ausführungen entsprechend für die in 7 dargestellten Fräseinsätze 2".

Zur Anordnung von Fräseinsätzen in einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (z.B. Straßenbearbeitungsmaschine) wird eine als Werkzeughalter bezeichnete Halterung verwendet.

In 8 ist ein als Walze ausgeführter Werkzeughalter 20 veranschaulicht, an dessen äußerer Umfangsfläche 22 Fräseinsätze 2 angeordnet sind (die Bezeichnung "Fräseinsätze 2" umfasst im Folgenden alle oben beschriebenen Fräseinsätze 2, 2' und 2''). Wie in 8 durch den Doppelpfeil angegeben, kann die Walze 22 sowohl im Uhrzeiger- als auch im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Bei Verwendung von unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Fräseinsätzen 2 ist es möglich, die Walze 22 während einer Oberflächenbearbeitung in beide Richtungen zu drehen. Demgegenüber sollte die Walze 22 bei Verwendung von unter Bezugnahme auf 2 bis 7 beschriebenen Fräseinsätzen nun in einer Richtung gedreht werden, nämlich in der die Schlichtschneiden 10'/10'' in der Bearbeitungsebene weisen bzw. der Vorschneider 12'/12'' vor den Schlichtschneiden 10'/10'' in Wechselwirkung mit einer zu bearbeitenden Oberfläche tritt.

Bei der in 9A und 9B dargestellten Ausführungsform wird ein Planmesserkopf 30 als Werkzeugträger verwendet. An der Stirnfläche 32 des Planmesserkopfs 30, die bei Verwendung einer zu bearbeitenden Oberflächen gegenüberliegt, sind Fräseinsätze 2 angeordnet. Wie in 9A zu sehen, weist der Planmesserkopf 30 jeweils benachbart zu den Fräseinsätzen 2 Ausnehmungen 34 auf. Die Ausnehmungen 34 dienen zur Entfernung von durch die Fräseinsätze 2 erzeugten Fräsguts. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 34 hinsichtlich der durch den Pfeil in 9B angegebenen, vorgesehenen Drehrichtung des Planmesserkopfes 30 jeweils vor einem entsprechenden Fräseinsatz 2 angeordnet. Dadurch kann sich bei Verwendung erzeugtes Fräsgut vor den Fräseinsätzen 2 in den Ausnehmung 34 sammeln und entfernt werden. Abweichend von der dargestellten Ausführung ist es möglich, Ausnehmungen jeweils "vor" und "hinter" den Fräseinsätzen 2 anzuordnen. Dies erlaubt es, den Planmesserkopf 30 in beide Richtungen zu drehen, ohne den Planmesserkopf 30 und die Fräseinsätze 2 durch Fräsgut zu beschädigen. Vergleichbar zu der Walze 22 ist auch bei dem Planmesserkopf 30 bei Änderung der Drehrichtung zu berücksichtigen, ob die Fräseinsätze 2 Vorschneider 12'/12'' aufweisen oder nicht.

Zur Bearbeitung größerer Flächen ist es wie in 10 veranschaulich, vorgesehen, mehrere Planmesserköpfe 30 anzuordnen. Wie sich aus dieser Darstellung ergibt, sind die Planmesser 30 versetzt angeordnet, um eine gleichmäßige Oberflächenbearbeitung zu erreichen. Dabei kann es, wie dargestellt, Oberflächenbereiche geben, die von mehreren Planmesserköpfen 30 bearbeitet werden. Durch eine entsprechende Anordnung bei der Planmesserköpfe 30 relativ zueinander kann, falls erforderlich oder gewünscht, verhindert werden, das ein Oberflächenbereich einer zu bearbeitenden Oberfläche von mehreren Planmesserköpfen 30 bearbeitet wird.

Um zwischen den Planmesserköpfen 30 anfallendes Fräsgut zu entfernen, können die Planmesserköpfe 30 gruppenweise, abwechselnd, oder dergleichen in unterschiedliche Richtungen gedreht werden.

Ein weiterer Vorteil der in 10 veranschaulichten Ausführung besteht darin, dass durch Änderung der Position der Planmesserköpfe 30 relativ zueinander unterschiedlich große Oberflächenbereiche bearbeitet werden können. Des weiteren ist es möglich, die Planmesserköpfe 30 in vertikaler Richtung (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene von 10) unterschiedlich anzuordnen oder gesteuert zu positionieren, um beispielsweise gekrümmte oder bombierte Oberflächen optimal bearbeiten zu können. Die Einstellung der Anordnung der Planmesserköpfe 30 relativ zueinander sowohl in horizontaler Richtung (d.h. in der Zeichnungsebene von 10) als auch in vertikaler Richtung kann manuell oder elektrisch/elektronisch steuert vorgenommen werden. In beiden Fällen können Vorrichtungen, wie z.B. Abstandsmesssysteme, verwendet werden, um die zur Einstellung erforderlichen Parameter zu ermitteln.

Bei der in 11A dargestellten Ausführung wird eine Fräskette 40 als Werkzeugträger verwendet. Die Fräskette 40 ist eine um Rollen 42, Räder, Walzen, oder dergleichen umlaufende Kette, deren durch den Doppelpfeil P1 angegebene mögliche Bewegungsrichtungen in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu einer zu bearbeitenden Oberfläche verlaufen. Die bezüglich möglicher Bewegungsrichtungen und Bewegungsrichtungsänderungen unter Bezugnahme auf vorherige Figuren gemachten Ausführungen gelten hier entsprechend.

Zur Bearbeitung einer Oberfläche wird die Fräskette 6 und damit die an dieser angeordneten Fräseinsätze 2 bewegt. Dies kann beispielsweise durch eines oder mehrere der Räder 42 oder durch ein, in 11A nicht dargestelltes, Antriebsglieds (z.B. Zahnrad) erfolgen.

Durch eine Änderung der Anordnung der Räder 42 relativ zueinander in der horizontalen (d.h. Zeichnungsebene von 11A) kann die bearbeitbare Fläche variiert werden. So ist es beispielsweise möglich, Oberflächen mit einer Erstreckung in einer Richtung von bis zu mehreren Metern (z.B. 6, 10, .... Metern) zu bearbeiten.

Des weiteren ist es vorgesehen, die Räder 42 relativ zueinander in der Vertikalen (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene von 11A) unterschiedlich anzuordnen oder gesteuert zu positionieren. Dies kann beispielsweise durch hydraulische, pneumatische, und/oder elektrische Positioniereinrichtungen erfolgen. Auf diese Weise kann die in 7 dargestellte Fräsvorrichtung auf nicht plane Oberflächen angepasst werden, z.B. gekrümmte oder bombierte Oberflächen.

Im Allgemeinen ist es vorgesehen, die Fräskette 40 mit ihrer Unterseite (d.h. die Seite der Fräskette 40, die mit Fräseinsätzen 2 ausgestattet ist) im Wesentlichen parallel zu einer zu bearbeitenden Oberfläche auszurichten. Es ist aber auch möglich, wie in 11B veranschaulicht, die Fräskette 40 so auszurichten, dass lediglich in bestimmten Bereichen die Fräseinsätze 2 der Fräskette 40 mit einer zu bearbeitenden Oberfläche in Wechselwirkung treten. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Fräskette 40 bezüglich einer zur bearbeitenden Oberfläche 0 schräg verlaufend betrieben wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der in der durch den Pfeil P2 angegebenen Bewegungsrichtung der Fräskette 40 vorne liegende Bereich derselben die Oberfläche 0 in einem Bearbeitungsbereich BB kontaktiert. Demgegenüber ist der in der durch den Pfeil P2 angegebenen Bewegungsrichtung dahinterliegende Teil der Fräskette 40 von der zu bearbeitenden Oberfläche 0 beabstandet. Dies hat Vorteile, wenn zu bearbeitende Oberflächen so gekrümmt sind, dass eine parallele Ausrichtung der Unterseite der Fräskette 40 erschwert oder gar nicht möglich ist. Außerdem erlaubt eine mit der in 11B vergleichbaren Führung der Fräskette 40, anfallendes Fräsgut hinter dem Bearbeitungsbereich BB zu entfernen.

In 12A und 12B ist ein als Zirkularfräser 50 ausgebildeter Werkzeugträger dargestellt. Die einer zu bearbeitenden Oberfläche gegenüberliegende Stirnfläche 8 weist Vorschneider 12 und Schlichtschneiden 10 auf. Entgegen der dargestellten Ausführungsform ist es möglich, auf die Vorschneider 12 zu verzichten und/oder einzeln angeordnete Schlichtschneiden 10 oder Schlichtschneiden 10 zu verwenden, die in Gruppen von zwei und mehr Schlichtschneiden angeordnet sind. Des Weiteren ist es möglich, anstelle der in 12B gezeigten Fräseinsätze 2, einzelne Vorschneiden (12) und/oder einzelne Schlichschneiden (10) zu verwenden. Dies ist in 12B durch mit Klammern versehenen Bezugszeichen angedeutet.

Des Weiteren weist der Zirkularfräser 50 in seiner im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnseite 8 verlaufenden Umfangsfläche ausgeformte Nuten, Kanäle oder dergleichen auf. In diesen sind einzelne oder, wie dargestellt, mehrere Fräseinsätze 2 angeordnet. Diese seitlichen Fräseinsätze 2 ermöglichen die Bearbeitung von Oberflächen, die im Wesentlichen senkrecht zu einer mit den Vorschneidern 12 und/oder Schlichtschneiden 10 bearbeitbaren Oberfläche liegen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, zusammen mit einer Bearbeitung einer Straßenoberfläche Randbereiche, wie z.B. Randsteine, in einem Arbeitsgang zu bearbeiten.

Entgegen der in 12 dargestellten Ausführungsform ist es vorgesehen, einen Zirkularfräser bereitzustellen, der nur die Fräseinsätze für eine Oberflächenbearbeitung gegenüber seiner Stirnfläche 8 oder nur die in den Nuten, Kanälen oder dergleichen angeordneten Fräseinsätze aufweist.


Anspruch[de]
  1. Fräsvorrichtung zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen, mit:

    – einem Werkzeugträger, und

    – wenigstens einem an dem Werkzeugträger angebrachten Fräseinsatz (2, 2', 2''), dadurch gekennzeichnet, dass

    – der wenigstens eine Fräseinsatz (2, 2', 2'') wenigsten eine Schlichtschneide (10, 10', 10'') aufweist, um eine vorgegebene Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche zu erreichen.
  2. Fräsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schlichtschneide (10, 10', 10'') einen negativen Spanwinkel in einem Bereich von -5° bis 20° zur Bewegungsrichtung der wenigstens einen Schlichtschneide (10, 10', 10'') relativ zu der bearbeitenden Oberfläche aufweist.
  3. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schlichtschneide (10, 10', 10'') aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) aufgebaut ist oder wenigstens ein Segment aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) umfasst.
  4. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräseinssatz (2, 2', 2'') wenigstens einen Vorschneider (12, 12', 12'') umfasst.
  5. Fräsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorschneider (12, 12', 12'') aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) aufgebaut ist oder wenigstens ein Segment aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) umfasst.
  6. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräseinsatz (2, 2', 2'') in Abhängigkeit davon ausgeführt ist, in welche Richtung der Fräseinsatz bei der Bearbeitung bewegt werden soll.
  7. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger eine Walze (20), ein Planmesserkopf (30), eine Fräskette (40) oder ein Zirkularfräser (50) ist.
  8. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet, durch wenigstens einen weiteren Werkzeugträger nach einem der vorherigen Ansprüche mit wenigstens einem Fräseinsatz (2, 2', 2'') nach einem der vorherigen Ansprüche.
  9. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass:

    – der Werkzeugträger (20, 30, 40, 50) drehantreibbar ist, und/oder

    – der Fräseinsatz (2, 2', 2'') drehantreibar ist.
  10. Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (30, 40) an die Größe und/oder an die Krümmung der zu bearbeitenden Fahrbahnoberfläche anpassbar ist.
  11. Straßenbearbeitungsmaschine, mit der Fräsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
  12. Verfahren zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen, mit folgenden Schritten:

    – Abfräsen einer zu bearbeitenden Fahrbahnoberfläche mittels wenigstens eines an einem Werkzeugträger angebrachten Fräseinsatzes (2, 2', 2''), gekennzeichnet durch

    – Schlichten der Fahrbahnoberfläche mittels wenigstens einer von dem Fräseinsatz (2, 2', 2'') umfassten Schlichtschneide (10, 10', 10''), um eine vorgegebene Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche zu erreichen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem beim Schlichten der Fahrbahnoberfläche ein negativer Spanwinkel für die wenigstens eine Schlichtschneide (10, 10', 10'') in einem Bereich von -5° bis 20° zur Bewegungsrichtung der wenigstens einen Schlichtschneide (10, 10', 10") relativ zu der bearbeitenden Oberfläche verwendet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem für die wenigstens eine Schlichtschneide (10, 10', 10'') eine Schlichtschneide verwendet wird, die aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) aufgebaut ist oder wenigstens ein Segment aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Fahrbahnoberfläche vor dem Schlichten mittels wenigstens eines von dem Fräseinssatz (2, 2', 2'') umfassten Vorschneiders (12, 12', 12'') bearbeitet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem für den der wenigstens einen Vorschneider (12, 12', 12'') ein Vorschneider verwendet wird, das aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) aufgebaut ist oder wenigstens ein Segment aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrit (CBN) umfasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der wenigstens eine Fräseinsatz (2, 2', 2'') mittels einer Walze (20), eines Planmesserkopfes (30), einer Fräskette (40) oder eines Zirkularfräsers (50) relativ zu der Fahrbahnoberfläche bewegt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem

    – der Werkzeugträger gedreht wird, und/oder

    – der wenigstens eine Fräseinsatz (2, 2', 2'') gedreht wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem der Werkzeugträger an die Größe und/oder an die Krümmung der zu bearbeitenden Fahrbahnoberfläche anpasst wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem die Bearbeitung der Fahrbahnoberfläche ohne Verwendung eines Fräsfluids durchgeführt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem eine Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche erreicht wird, die für eine Griffigkeit im Bereich von 0,4 &mgr;scrim und 0,7 &mgr;scrim sorgt.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, bei dem zum Bearbeiten der Fahrbahnoberfläche die Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.
Es folgen 13 Blatt Zeichnungen






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