B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baggerzahn für eine Schaufel eines Schaufelradbaggers, mit einem Zahnkopf zum Eingriff in das Grabmaterial und mit einem Aufnahmeschaft zur Anordnung in oder an einer Aufnahme einer Schaufel eines Schaufelradbaggers.

STAND DER TECHNIK

Beispielsweise offenbart die CN 202450568 U einen Baggerzahn für eine Schaufel einer Erdbewegungsmaschine, beispielsweise eines Schaufelradbaggers. Der Baggerzahn weist einen Zahnkopf und einen Aufnahmeschaft auf, und der Zahnkopf dient zum Eingriff in das Grabmaterial und der Aufnahmeschaft dient zur Anordnung in oder an einer Aufnahme der Schaufel des Schaufelradbaggers. Der Zahnkopf weist dabei einen Werkstoff auf, der sich von dem Werkstoff des Aufnahmeschaftes unterscheidet, und zur Erneuerung des Zahnkopfes kann dieser vom Aufnahmeschaft gelöst werden. Zur Befestigung des Zahnkopfes am Aufnahmeschaft dient eine Bolzenverbindung. Nachteilhafterweise ist die Bolzenverbindung für Anwendungen eines Schaufelradbaggers nur bedingt geeignet, wenn sehr harte Grabmaterialien vorliegen, beispielsweise Gesteine mit einer Festigkeit von 10 MPa bis 20 MPa und darüber. Die Folge ist häufig ein Versagen des Baggerzahns, wenn der Zahnkopf vom Aufnahmeschaft abbricht.

Aus der US 5,224,282 A ist ein weiterer Baggerzahn für eine Schaufel eines Baggers bekannt, der beispielsweise auch zum Einsatz im offenen Tagebau dient. Der Zahnkopf ist mit dem Aufnahmeschaft ebenfalls über eine Bolzenverbindung verbunden, die ebenfalls versagen kann, wenn sehr hartes Grabmaterial vorliegt. Ähnliche Verbindungen zwischen einem Zahnkopf und einem Aufnahmeschaft sind weiterhin bekannt aus der DE 37 20 855 C1 , aus EP 0 681 630 B1.

Den bekannten Baggerzähnen mit einem Zahnkopf und einem Aufnahmeschaft ist gemein, dass bei mit Bolzen gesicherten Stecksystemen die Verbindung zwischen Zahnkopf und Aufnahmeschaft im Betrieb eine Lockerung erfahren kann, sodass bei fortschreitendem Verschleiß der Zahnkopf an dem Aufnahmeschaft zunehmend beweglicher wird. Dadurch beschleunigt der Verschleiß und der Zahnkopf kann vom Aufnahmeschaft abbrechen. Bei Erhöhung der Passgenauigkeit der Steckverbindung zwischen Zahnkopf und Aufnahmeschaft erhöht sich auch der Fertigungsaufwand, da das Stecksystem eng toleriert werden muss, und insbesondere bei längeren Kegelverbindungen mit einem kleineren Kegelwinkel sind aufwendige Fertigungsverfahren notwendig. Insbesondere sind einfache Passverbindungen mit geschmiedeten oder gegossenen Oberflächen häufig nicht hinreichend, um im längeren Betrieb eine Lockerung des Zahnkopfes am Aufnahmeschaft wirkungsvoll zu verhindern.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Baggerzahns für die Schaufel eines Schaufelradbaggers mit einem Zahnkopf und mit einem Aufnahmeschaft, wobei der Zahnkopf und der Aufnahmeschaft möglichst unterschiedliche Werkstoffe aufweisen und wobei die Verbindung möglichst mechanisch hoch belastbar ausgeführt sein soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Baggerzahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Zahnkopf und der Aufnahmeschaft zur Bildung des Baggerzahns stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Kern der Erfindung ist ein einfacher Aufbau eines Baggerzahns mit einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft basierend auf einer Schweißverbindung. Dabei hat sich herausgestellt, dass bei einer entsprechenden Dimensionierung der Schweißverbindung eine hinreichende Festigkeit der Verbindung zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft geschaffen werden kann, sodass auch sehr harte Grabmaterialien abgetragen werden können, ohne dass es zu einem Versagen des Baggerzahns kommt. Der wesentliche Vorteil dabei ist, dass der Zahnkopf und der Aufnahmeschaft nicht die gleichen Werkstoffe aufweisen müssen, und der Zahnkopf und der Aufnahmeschaft können mit verschiedenen Fertigungsverfahren hergestellt werden. So besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass der Zahnkopf eine höhere Härte als der Aufnahmeschaft aufweist und dass der Aufnahmeschaft eine höhere Zähigkeit als der Zahnkopf aufweist.

Beispielsweise kann der Zahnkopf mittels eines Gießverfahrens hergestellt sein, und der Aufnahmeschaft kann mittels eines Schmiedeverfahrens hergestellt sein. Auch kann der Zahnkopf eingelassene Hartmetallplättchen aufweisen, und der Zahnkopf kann mit einem Wärmebehandlungsverfahren gehärtet werden, insbesondere kann ein Durchhärten des Zahnkopfes vorgesehen sein, ohne dass diese Wärmebehandlung auch für den Aufnahmeschaft Anwendung finden muss. Wird der Aufnahmeschaft schmiedend hergestellt, kann dieser mit einer hohen Güte zu geringen Kosten bei hoher Stückzahl hergestellt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die geometrischen Toleranzen des Aufnahmeschaftes deutlich enger auszulegen als die geometrischen Toleranzen des Zahnkopfes.

Mit weiterem Vorteil weist der Zahnkopf eine Aufnahmefläche auf, die zur Verbindung des Zahnkopfes mit dem Aufnahmeschaft an einer Stirnfläche des Aufnahmeschaftes anliegt. Beispielsweise können sich zwei Planflächen gegenüberliegen, die durch die Aufnahmefläche und die Stirnfläche gebildet sind, und die beiden Flächen können wenigstens teilweise außenumfänglich mit einer Schweißnaht versehen werden. Der besondere Vorteil der Aufnahmefläche und der Stirnfläche liegt darin, dass diese Flächen nicht zwingend spanend bearbeitet werden müssen, und eine Oberfläche, die durch ein Gießverfahren oder ein Schmiedeverfahren hergestellt wird, kann bereits eine hinreichend genaue Plananlage ermöglichen, insbesondere, wenn beim Schmieden beispielsweise des Aufnahmeschaftes ein Kalibrierschritt mit umfasst ist. Dadurch werden die Herstellungskosten zur Herstellung des Baggerzahns weiter verringert. Selbstverständlich können jedoch für die Bildung der Schweißverbindung notwendige Schweißnahtflächen, Schweißnahtschrägen und dergleichen bearbeitet werden, beispielsweise durch ein Schleifen oder ein Überfräsen. Hohe Genauigkeitsanforderungen müssen dabei jedoch nicht erfüllt werden. Wichtig dabei ist nur, dass eine Verzunderung von der Oberfläche gelöst wird, bevor die Schweißverbindung hergestellt werden soll.

Mit besonderem Vorteil sind die Aufnahmefläche und die Stirnfläche komplementär zueinander ausgebildet und bei einer Verbindung des Zahnkopfes mit dem Aufnahmeschaft können die komplementär zueinander ausgebildeten Flächen plan aneinander anliegen. Beispielsweise sind die Aufnahmefläche und die Stirnfläche plan ausgebildet, es ist jedoch auch denkbar, dass die Aufnahmefläche und die Stirnfläche ballig bzw. konkav oder in sonstiger Weise mit einer Topografie versehen sind.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmefläche am Zahnkopf einen Vorsprung aufweist und dass die Stirnfläche des Aufnahmeschaftes eine Vertiefung aufweist, sodass bei einer Verbindung des Zahnkopfes mit dem Aufnahmeschaft der Vorsprung in die Vertiefung eingreift. Dadurch wird die Anordnung des Zahnkopfes an dem Aufnahmeschaft erleichtert und eine korrekte Orientierung des Zahnkopfes am Aufnahmeschaft ist grundsätzlich bereits sicherstellt, sodass anschließend die Herstellung der Schweißverbindung erfolgen kann. Alternativ kann an der Aufnahmefläche die Vertiefung vorgesehen sein und an der Stirnfläche kann der Vorsprung vorgesehen sein.

Der Vorsprung weist mit besonderem Vorteil eine Dachfläche auf, und die Dachfläche ist mit Seitenflächen begrenzt, die an Seitenflächen der Vertiefung anliegen können, in dem die Seitenflächen am Vorsprung und die Seitenflächen an der Vertiefung zueinander komplementär ausgebildet sind. Die komplementäre Ausbildung im Sinne der Erfindung betrifft dabei ein Schlüssel-Schloss-Prinzip oder ein Feder-Nut-Prinzip, insbesondere derart, dass die komplementär zueinander ausgebildeten Flächen im Wesentlichen plan aneinander anliegen können.

Die Seitenflächen des Vorsprunges und die Seitenflächen der Vertiefung bilden jeweils drei sich am Vorsprung und an der Vertiefung gegenüberliegende Kontaktflächen, die so ausgebildet sind, dass diese zueinander einen Pyramidenstumpf bilden und alle Kontaktflächen des Vorsprunges komplementär ausgebildet auf den Kontaktflächen der Vertiefung spaltlos anliegen, um eine richtungswechselnde Kraftübertragung zu ermöglichen. Werden die Seitenflächen des Vorsprungs und die Seitenflächen der Vertiefung aneinander zur Anlage gebracht, können die Seitenflächen am Vorsprung abschnittsweise einen Schweißflächenbereich bilden, mit dem die Seitenflächen am Vorsprung aus der Vertiefung hervorstehen, und zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft entsteht dadurch ein umlaufender Schweißspalt. Der Schweißspalt weist beispielsweise eine dreieckige Querschnittsfläche auf, sodass die Schweißnaht auf einfache Weise von der Außenseite insbesondere vollumfänglich erzeugt werden kann, und sodass zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft hohe Querkräfte übertragen werden können. Ein weiterer Vorteil der umlaufenden Schweißnaht liegt darin, dass diese mit einem entsprechenden Werkzeug aufgetrennt werden kann, um den Zahnkopf vom Aufnahmeschaft wieder zu lösen, insbesondere um den Baggerzahn mit einem neuen oder erneuerten Zahnkopf zu versehen. Anschließend kann erneut die Schweißnaht wieder hergestellt werden.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Verfahren zur Erneuerung eines Baggerzahns an einer Schaufel eines Schaufelradbaggers, wobei der Zahnkopf und der Aufnahmeschaft des Baggerzahns stoffschlüssig miteinander verbunden sind, nämlich verschweißt sind. Das Verfahren sieht dabei vor, dass der Baggerzahn zunächst von der Schaufel des Schaufelradbaggers entnommen wird, anschließend erfolgt ein Auftrennen der mittels einer Schweißverbindung gebildeten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft entlang der Stirnfläche des Aufnahmeschaftes, darauf folgt die spaltlose Positionierung eines neuen oder erneuerten Zahnkopfes an der Stirnfläche des Aufnahmeschaftes und schließlich erfolgt ein erneutes stoffschlüssiges Fügen des neuen oder erneuerten Zahnkopfes mit dem bestehenden, d.h. bereits vorhandenen und vormals verwendeten Aufnahmeschaft, wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels einer Schweißverbindung gebildet wird.

Das Auftrennen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zahnkopf und dem Aufnahmeschaft kann beispielsweise mit einem Trennschleifgerät vorgenommen werden, zumal die stoffschlüssige Verbindung als Schweißverbindung ausgeführt ist. Nach dem Auftrennen der Schweißverbindung können die als Planfläche ausgebildete Aufnahmefläche des erneuerten oder neuen Zahnkopfes und die Stirnfläche des bestehenden Aufnahmeschaftes wieder aneinander gefügt werden, um eine neue Schweißverbindung herzustellen. Insbesondere dann, wenn die Aufnahmefläche und der Zahnkopf mit einem Vorsprung und einer Vertiefung ausgestattet sind, besteht auf einfache Weise die Möglichkeit, eine neue Schweißnaht herzustellen, ohne dass die Aufnahmefläche und/oder die Stirnfläche eine aufwendige Nachbereitung erfordern.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Baggerzahnes mit einem

Zahnkopf und mit einem Aufnahmeschaft in einer jeweils einzelnen Anordnung,

Fig. 2 eine Ansicht des Baggerzahns mit einem Zahnkopf, der an dem

Aufnahmeschaft gefügt ist,

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Baggerzahnes mit einem Zahnkopf und einem Aufnahmeschaft, wobei die Aufnahmefläche des Zahnkopfes einen Vorsprung und die Stirnfläche des Aufnahmeschaftes eine Vertiefung aufweisen und Fig. 4 einen Baggerzahn in einer quer geschnittenen Ansicht gemäß dem

Ausführungsbeispiel aus Fig. 3.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Baggerzahn 1 mit einem Zahnkopf 10 und mit einem vereinzelten Aufnahmeschaft 11. Der Zahnkopf 10 weist eine Aufnahmefläche 12 auf und erstreckt sich über der Aufnahmefläche 12 etwa pyramidenstumpfförmig. Der Aufnahmeschaft 11 weist eine Stirnfläche 13 auf, und die Aufnahmefläche 12 dient zur Anlage an die Stirnfläche 13, um den Zahnkopf 10 mit dem Aufnahmeschaft 11 zu verbinden.

Zur Verbindung der Aufnahmefläche 12 mit der Stirnfläche 13 sind die beiden Flächen komplementär zueinander ausgebildet, und die zueinander komplementäre, d.h. einander passend gestaltete Ausbildung ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel derart vorgesehen, dass die Aufnahmefläche 12 und die Stirnfläche 13 plan aneinander zur Anlage gebracht werden können.

Die Aufnahmefläche 12 ist berandet mit einer Schweißnahtschräge 14, sodass die Planfläche 12 kleiner ausfällt als die Planfläche der Stirnfläche 13. Werden die Aufnahmefläche 12 und die Stirnfläche 13 plan aufeinander gebracht, entsteht durch die Schweißnahtschräge 14 eine umlaufende, dreieckförmige Kehle, die zum Verschweißen des Zahnkopfes 10 mit dem Aufnahmeschaft 11 mit Schweißgut gefüllt werden kann.

Hierzu zeigt Fig. 2 den Brechzahn 1 mit dem Zahnkopf 10, der mit dem Aufnahmeschaft 1 1 mit einer Schweißnaht 21 verbunden ist. Die Schweißnaht 21 umsäumt dabei die Aufnahmefläche 12 bzw. die Stirnfläche 13, sodass auch sehr große Kräfte vom Zahnkopf 10 auf den Aufnahmeschaft 1 1 übertragen werden können.

Der erfindungsgemäße Baggerzahn 1 ermöglicht die Auswahl des Werkstoffes für den Zahnkopf 10 unabhängig von der Auswahl des Werkstoffes für den Aufnahmeschaft 11. Auch die Herstellungsverfahren für die Herstellung des Zahnkopfes 10 und die Herstellung des Aufnahmeschaftes 11 können unterschiedlich gewählt werden. Beispielsweise kann der Zahnkopf 10 eine wesentlich höhere Härte aufweisen als der Aufnahmeschaft 1 1 , um dem Kontakt mit beispielsweise sehr hartem Grabmaterial standzuhalten. Um große Kräfte des Zahnkopfes 10 über die Aufnahme 1 1 in die Schaufel des Schaufelradbaggers ableiten zu können, weist der Aufnahmeschaft 1 1 einen Werkstoff auf, der eine sehr hohe Zähigkeit aufweist, die höher ist als die Zähigkeit des Zahnkopfes 10. Beispielsweise kann der Zahnkopf 10 mittels eines Gießverfahrens hergestellt sein, hingegen kann der Aufnahmeschaft 11 mit einem Schmiedeverfahren hergestellt sein.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Baggerzahns 1 mit einem Zahnkopf 10 und mit einem Aufnahmeschaft 11 , wobei Zahnkopf 10 und Aufnahmeschaft 11 getrennt voneinander perspektivisch dargestellt sind. Das Ausführungsbeispiel zeigt den Zahnkopf 10 mit einer Aufnahmefläche 12, die einen Vorsprung 15 umfasst, und die Stirnfläche 13 des Aufnahmeschaftes 1 1 weist eine Vertiefung 16 auf. Werden Zahnkopf 10 und Aufnahmeschaft 1 1 miteinander gefügt, so kann der Vorsprung 15 in die Vertiefung 16 eingreifen, wie in Fig. 4 dargestellt.

Der Vorsprung 15 weist eine Dachfläche 17 auf, und die Dachfläche 17 ist begrenzt mit Seitenflächen 18, die zu Seitenflächen 19 der Vertiefung 16 komplementär ausgeführt sind.

Wird, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Schweißnaht 21 zwischen dem Zahnkopf 10 und dem Aufnahmeschaft 11 hergestellt, so kann die Schweißnaht 21 in einer dreieckförmigen, umlaufenden Kehle erzeugt werden, die gebildet wird durch die geometrische Ausgestaltung der Seitenfläche 18 des Vorsprungs 15 und der Seitenflächen 19 der Vertiefung 16. Die Seitenflächen 18 weisen eine breitere Bemaßung auf als die Seitenflächen 19 der Vertiefung 16, sodass bei einem Anordnen des Vorsprungs 15 in der Vertiefung 16 die Seitenflächen 18 über eine umlaufende, die Vertiefung 16 umrandende Planfläche überragen. Dadurch entsteht die dreieckförmige, umlaufende Nut zur Erzeugung der Schweißnaht 21. Der Vorteil der Ausbildung der Aufnahmefläche 12 mit dem Vorsprung 15 und der Stirnfläche 13 mit der Vertiefung 16 liegt darin, dass im Sinne einer Feder-Nut- Vertiefung eine passgenaue Anordnung des Zahnkopfes 10 an dem Aufnahmeschaft 1 1 erfolgen kann, sodass anschließend auf einfache Weise die Schweißnaht 21 erzeugbar ist.

Insbesondere für einen Wechsel des Zahnkopfes 10 am Aufnahmeschaft 11 , beispielsweise zur Erneuerung des Baggerzahns 1 , kann die Schweißnaht 21 aufgetrennt werden, beispielsweise mit einem Trennschleifgerät. Anschließend kann ein neuer oder ein erneuerter Zahnkopf 10 bereitgestellt werden, der an dem bestehenden Aufnahmeschaft 1 1 durch Erzeugung einer neuen Schweißnaht 21 wieder angeordnet wird.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bez u q s ze i c h e n l i s te

Baggerzahn Zahnkopf

Aufnahmeschaft

Aufnahmefläche

Stirnfläche

Schweißnahtschräge

Vorsprung

Vertiefung

Dachfläche

Seitenfläche

Seitenfläche

Schweißflächenbereich

Schweißnaht