Gesteinsmatarial oder gesteinsähnlichem Material

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ab- fräsen von Gesteinsmaterial oder gesteinsähnlichem Material, insbesondere zum Abfräsen einer Strassendecke aus Asphalt oder Beton, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene sowie eine Verwendung der Vorrichtung gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STANP DER TECHNIK

Insbesondere aus dem Strassenbau und dem Bergbau ist es bekannt, den Strassenbelag bzw. die abzubauenden Rohstoffe, insbesondere Steinkohle, mittels ro- tierender Fräswalzen, die an ihrem Umfang mit einer Vielzahl von Fräswerkzeugen bestückt sind, abzufräsen. Im erstgenannten Fall zwecks Korrektur oder Erneuerung der Fahrbahndecke, im letztgenannten Fall zwecks Gewinnung der Rohstoffe.

In beiden Anwendungen ist es erstrebenswert, bei möglichst geringem Energieeinsatz und Werkzeugver- schleiss ein möglichst grosses Abfräsvolumen pro Zeiteinheit zu erzielen. Dabei ergibt sich insbesondere im Strassenbau zusätzlich das Problem, dass die Grösse und das Gewicht der zum Einsatz kommenden Asphaltfräsen durch die Transportmöglichkeiten auf dem öffentlichen Strassen- netz begrenzt sind, so dass sich das Abfräsvolumen pro Zeiteinheit nicht beliebig durch Verwendung grösserer Asphaltfräsen steigern lässt und neben einer guten Wirt- schaftlichkeit auch eine maximale Fräsleistung bei gegebener Maschinengrösse anzustreben ist.

Dm diesen Zielen näherzukommen, hat es in der Vergangenheit immer wieder Versuche gegeben, die Fräsleistung durch dynamische Erregung der Fräswerkzeuge zu verbessern. Aus den Dokumenten US 6,033,031 Ά und US

6,076,289 A sind Strassenfräsen bekannt, bei denen den Fräswalzen mit Hilfe Von Unwuchterregern oder Schüttelvorrichtungen dynamische Kräfte in vertikaler Richtung aufgeprägt werden.

Aus DE 195 47 698 AI ist eine Strassenfräse bekannt, bei welcher der Fräswalze mit Hilfe eines Unwuchterregers ein dynamischen Moment um ihre Rotationsachse herum aufgeprägt wird.

Diese Strassenfräsen ermöglichen zwar eine höhere Fräsleistung als vergleichbare nicht dynamisch erregte Strassenfräsen, weisen aber den Nachteil auf, dass es auch zu einem deutlich grösseren Werkzeugver- schleiss kommt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht zudem darin, dass es bei diesen Maschinen, insbe- sondere bei grossen Abtragsleistungen, unweigerlich zu Schwingungen der Maschinenstrukturen kommt, welche, wie sich gezeigt hat, in der Praxis kaum beherrschbar sind und neben einem schlechten Fräsergebnis auch zu einer raschen Zerstörung der Maschine führen können.

Aus DE 196 34 514 Cl ist eine Fräsmaschine für Beton und Asphalt bekannt, welche einen rotierenden, Scheiben- oder trommeiförmigen Fräskopf aufweist, an dessen Umfang verteilt mehrere beweglich gelagerte Fräs- meissel angebracht sind, auf die mittels im Inneren des Fräskopfes umlaufenden Nocken eine Schlagwirkung induziert wird.

Diese Fräsmaschine vermeidet die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik, weist aber den Nachteil auf, dass der Fräskopf ein komplexes mechani- sches Gebilde mit vielen beweglichen Bauteilen ist, welches aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung und im Unterhalt ist. Auch kommt es durch die hohe Bauteilbeanspruchung infolge der Schlaginduzierung zu einem relativ schnellen Verschleiss fräskopfinterner Bauteile. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Entsprechend betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Abfräsen von Gesteinsmaterial oder gesteinsähnlichem Material, bevorzugterweise zum Abfräsen einer Strassendecke aus Asphalt oder Beton.

Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Gesteinsmaterial oder gesteinsähnliche Material abgefräst, indem Fräselemente, bevorzugterweise Fräsmeissein, welche am Umfang eines Fräswerkzeugs angeordnet sind, das um eine in seinem Zentrum verlaufende Rotationsachse herum rotiert wird, mit dem Material in Kontakt gebracht werden. Dabei wird während dem Abfräsen eine Vorschubbewegung zwischen dem Fräswerkzeug und dem abzufräsenden Material erzeugt, indem das Fräswerkzeug quer, bevorzug- terweise rechtwinklig zu seiner Rotationsachse und bevorzugterweise translatorisch entlang dem Material bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann diese Vorschubbewegung zwischen dem Fräswerkzeug und dem abzufräsenden Material auch dadurch erzeugt werden, dass das abzufräsende Material quer, bevorzugterweise rechtwinklig zu der Rotationsachse des Fräswerkzeugs und bevorzugterweise translatorisch entlang dem Fräswerkzeug bewegt wird.

Erfindungsgemäss wird dabei die Rotationsbewegung des Fräswerkzeugs und die Vorschubbewegung zwisch- en dem Fräswerkzeug und dem abzufräsenden Material durch eine Schwingbewegung des Fräswerkzeugs derart überlagert, dass es zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräseingriff stehenden Fräselementen des Fräswerkzeugs und dem abzutragenden Material kommt. Unter den gerade Im Fräseingriff stehenden

Fräselementen werden hier diejenigen Fräselemente verstanden, welche in dem Umfangsbereich des Fräswerkzeugs angeordnet sind, der gerade Fräsarbeit leistet. Die einzelnen Fräselemente verlieren also jeweils in dem Dreh- winkelbereich, in welchem sie bei jeder Umdrehung des Fräswerkzeugs Fräsarbeit verrichten, periodisch, d.h. mehrfach mit im Wesentlichen regelmässigen zeitlichen Abständen, den Kontakt zu dem abzufräsenden Material.

Mit anderen Worten betrifft der erste Aspekt der Erfindung also ein Verfahren zum Abfräsen von Ge- steinsmaterial oder gesteinsähnlichem Material, bevorzugterweise zum Abfräsen einer Strassendecke aus Asphalt oder Beton, bei welchem ein rotierendes Fräswerkzeug, welches an seinem Umfang mit einer Vielzahl von Fräsele- menten bestückt ist, in Fräseingriff mit dem abzufräsenden Material gebracht wird und dabei relativ gegenüber demselben bewegt wird, so dass entlang dem Bewegungsweg Material abgefräst wird. Erfindungsgemäss wird dabei die Rotationsbewegung des Fräswerkzeugs und die Relativbewe- gung entlang dem Material durch eine kraft- oder weggesteuerte Schwingbewegung des Fräswerkzeugs überlagert, derart, dass es während dem Abfräsen des Materials zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräseingriff stehenden Fräselementen des Fräswerkzeugs und dem abzutragenden Material kommt.

Es hat sich gezeigt, dass sich mit dem erfin- dungsgemässen Verfahren hervorragende Abtragsleistungen erzielen lassen, bei geringem Werkzeugverschleiss und unter Verwendung relativ einfacher und robuster Fräsvor- richtungen.

Bevorzugterweise ist der Weg, den die Fräselemente jeweils während dem Kontaktverlust zurücklegen, grösser als der Weg, den sie unter Verrichtung von Fräsarbeit bis zum nächsten Kontaktverlust im Material zu- rücklegen, und zwar bevorzugterweise mindestens fünfmal so gross ist wie der Weg, den sie unter Verrichtung von Fräsarbeit bis zum nächsten Kontaktverlust im Material zurücklegen. Hierdurch kann die Abtragsleistung weiter gesteigert werden und es können auch relativ leichte erfindungsgemässe Vorrichtungen zum Einsatz kommen. Auch wird es hierdurch möglich, kostengünstige Vorrichtungen ohne aufwendige Steuerungseinrichtungen einzusetzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Fräswerkzeug rotierbar um seine Rotationsachse an einer Tragstruktur gelagert und die Vorschubbewegung wird durch eine Relativbewegung der Trag- struktur gegenüber dem abzutragenden Material und/oder durch eine Relativbewegung des abzutragenden Materials gegenüber der Tragstruktur erzeugt. Je nach Abmessung des zu bearbeitenden Materials ist die eine oder die andere Variante bevorzugter bzw. praktikabel. Beim Abfräsen von Strassenbelägen oder beim Abbau von Gesteinsmaterial im Bergbau wird die Vorschubbewegung typischerweise durch eine Relativbewegung der Tragstruktur gegenüber dem abzutragenden Material erzeugt.

In einer ersten bevorzugten Variante des Ver- fahrens ist das Fräswerkzeugs schwingfähig quer zu seiner Rotationsachse an der Tragstruktur gelagert und wird mittels einer sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft zu einer seine Rotation und die Vorschubbewegung überlagernden Schwingbewegung angeregt, derart, dass es eine sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung des Fräswerkzeugs quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur vollführt.

In einer zweiten bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Schwingbewegung des Fräswerkzeugs, welche seine Rotation und die Vorschubbewegung überlagert, dadurch erzeugt, dass das Fräswerkzeug mittels einer sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft zu Drehschwingungen um seine Rotationsachse herum angeregt wird, derart, dass sich eine fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende rotatorische Relativbewegung des Fräswerkzeugs um seine Rotationsachse herum gegenüber der Tragstruktur ergibt.

Bei der ersten und zweiten bevorzugten Variante des Verfahrens erfolgt also eine kraftgesteuerte dynamische Anregung des Fräswerkzeugs, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die Dynamik des abgesehen vom Fräseingriff freischwingenden Fräswerkzeugs genutzt werden kann, um die Fräsleistung zu maximieren und aufgrund der fehlenden mechanischen Zwangskopplung zwischen dem die Anregungskraft bereitstellenden Antrieb und dem Fräswerkzeug eine besonders robuste und wartungsarme Ausgestaltung der zur Ausführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtung möglich wird.

Bevorzugterweise wird dabei die sich perio- disch in der Richtung umkehrende Anregungskraft mit einem Unwuchterreger erzeugt, welcher insbesondere bei walzenförmigen Fräswerkzeugen mit Vorteil innerhalb des Fräswerkzeugs angeordnet wird. Die Anregungskraft kann jedoch auch mit anderen Einrichtungen erzeugt werden, z.B. mit- tels Vibratoren mit translatorisch bewegten Gewichten.

In einer dritten bevorzugten Variante des Verfahrens ist das Fräswerkzeug relativbeweglich quer zu seiner Rotationsachse an der Tragstruktur gelagert und wird mechanisch zwangsgesteuert, z.B. mittels eines Ex- zenter- oder Kurbeltriebs, derartig gegenüber der Tragstruktur bewegt, dass es eine sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung (anspruchs- gemässe Schwingbewegung) quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur vollführt. Diese Schwingbewe- gung überlagert seine Rotationsbewegung und die Vorschubbewegung.

Bei dieser bevorzugten dritten Variante des Verfahrens erfolgt also eine weggesteuerte dynamische Anregung des Fräswerkzeugs, wodurch sich der Vorteil er- gibt, dass infolge der mechanischen Zwangskopplung auf einfache Weise eine genau definierte Schwingbewegung des Fräswerkzeugs sichergestellt werden kann.

Bei der ersten Variante und der dritten Variante des Verfahrens ist es weiter bevorzugt, dass die Schwingbewegung des Fräswerkzeugs in Form einer transla- torischen oder ellipsenförmigen sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung des Fräswerkzeugs gegenüber der Tragstruktur erzeugt wird, und zwar bevorzugterweise derartig, dass die Bewegungsrichtung dieser Relativbewegung bzw. bei einer ellipsenförmi- gen Relativbewegung die Hauptbewegungsrichtung derselben, d.h. die Richtung entlang der längsten Symmetrieachse derselben, im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelwert der Fräsrichtungsvektoren aller gerade in Fräseingriff stehenden Fräselemente ver- läuft. Je nach Art des abzufräsenden Materials und Geometrie der Fräselemente kann die eine oder die andere Variante bevorzugter sein.

Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Richtung der translatorischen bzw. die Hauptrichtung der el- lipsenförmigen sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung des Fräswerkzeugs gegenüber der Tragstruktur in Abhängigkeit von bestimmten Prozessparametern verändert wird, insbesondere in Abhängigkeit von der Frästiefe.

Durch die zuvor genannten Massnahmen wird eine optimale Umsetzung der Schwingbewegung in Abtragsarbeit möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird oder werden währ- end dem Abfräsen von Material eine oder mehrere der folgenden Grössen ermittelt:

• der zeitliche Verlauf der Beschleunigung des Fräswerkzeugs in der Richtung, in welcher dieses die sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkeh- rende Relativbewegung gegenüber der Tragstruktur ausführt; · der zeitliche Verlauf einer aus der zuvor genannten Beschleunigung des Fräswerkzeugs abgeleiteten oder mit dieser Beschleunigung gebildeten Grosse; • der zeitliche Verlauf der Fräskraft des Fräswerkzeugs;

· das FrequenzSpektrum des zeitlichen Verlaufs der

Beschleunigung des Fräswerkzeugs in der Richtung, in welcher dieses die sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung gegenüber der Tragstruktur ausführt;

· das Frequenzspektrum des zeitlichen Verlaufs einer aus der zuvor genannten Beschleunigung des Fräswerkzeugs abgeleiteten oder mit dieser Beschleunigung gebildeten Grösse;

■ das Frequenzspektrums des zeitlichen Verlaufs der

Fräskraft des Fräswerkzeugs.

Sodann wird geprüft, ob der jeweilige ermittelte zeitliche Verlauf die Periodizität der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungekraft bzw. die Periodizität der sich periodisch in der Bewegungsrichtung umkehrenden mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung aufweist.

Alternativ oder ergänzend wird geprüft, ob das jeweilige ermittelte FrequenzSpektrum eine Spitze bei der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehr- enden Anregungskraft bzw. bei der Frequenz der sich periodisch in der Bewegungsrichtung umkehrenden mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung aufweist.

Für den Fall, dass die Prüfung ergibt, dass der jeweilige ermittelte zeitliche Verlauf keine solche Periodizität aufweist und/oder die Prüfung ergibt, dass das jeweilige ermittelte Frequenzspektrum keine solche Spitze aufweist, wird oder werden sodann eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert, zur Veränderung des jeweiligen zeitlichen Verlaufs und/oder des jeweiligen Frequenzspektrums: die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft;

die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird.

Bevorzugterweise wird das Ermitteln der zuvor genannten Grössen, das Prüfen auf das Vorhandensein der Periodizität im zeitlichen Verlauf und/oder auf das Vorhandensein der Spitze im Frequenzspektrum und das Andern der zuvor genannten Parameter so lange wiederholt, bis der ermittelte zeitliche Verlauf die Periodizität aufweist und/oder bis das ermittelte Frequenzspektrum die Spitze aufweist.

Zweckmässigerweise wird dabei das Ermitteln der zuvor genannten Grössen und das Prüfen auf das Vorhandensein der Periodizität im zeitlichen Verlauf und/- oder auf das Vorhandensein der Spitze im Frequenzspektrum in regelmässigen Intervallen ausgeführt und jeweils für den Fall, dass das Prüfen ergibt, dass der ermittelte zeitliche Verlauf die Periodizität nicht aufweist und/- oder das ermittelte Frequenzspektrum die Spitze nicht aufweist, das Andern der zuvor genannten Parameter vorgenommen. Ergibt das Prüfen hingegen, dass der ermittelte zeitliche Verlauf die Periodizität aufweist und/oder das ermittelte Frequenzspektrum die Spitze aufweist, erfolgt in diesem Intervall keine Änderung der zuvor genannten Parameter.

Durch diese Massnahmen kann für das aktivier te Fräsen ganz allgemein sichergestellt werden, dass das Fräsen in einem technisch sinnvollen Betriebsbereich stattfindet, d.h. dass zumindest ein Teil der Anregungsenergie in Fräsarbeit umgesetzt wird-und dass kontrollierbare Betriebszustände vorliegen, welche nicht zu einer Zerstörung der verwendeten Fräsvorrichtung führen.

Wird als zu prüfende Grösse der zeitliche Verlauf der Fräskraft ermittelt, was bevorzugt ist, wird dieser bei Verfahrensvarianten mit kraftgesteuerter dynamischer Anregung des Fräswerkzeugs mit Vorteil unter Verwendung bzw. unter Einbeziehung der folgenden Formel ermittelt:

Darin ist Fs(t) die Fräskraft, m die schwingende Masse (Masse des Fräswerkzeugs und allfälliger darin bzw. daran angeordneter mitschwingender Massen, z.B. darin angeordnete Unwuchterreger) , ii(t) die Beschleunigung der schwingenden Masse, c die Dämpfungskonstante der schwingfähigen Ankopplung der schwingenden Masse, Jfc(t) die Geschwindigkeit der schwingenden Masse, k die Federkonstante der schwingfähigen Ankopplung der schwingenden Masse, x(t) der Schwingweg der schwingenden Masse und Fa(t) die Anregungskraft .

Zur weiteren Optimierung des Fräsprozesses, insbesondere bezüglich der energetischen Effizienz und/- oder Abtragsleistung, sind verschiedene Varianten der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Verfahrens vorgesehen:

In einer ersten und einer zweiten bevorzugten Verfahrensvariante wird der zeitliche Verlauf der Fräs- kraft als Grösse ermittelt und wird oder werden einer oder mehrere der folgenden Parameter verändert bzw.

variiert :

• die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft; · die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten- Relativbewegung; -

• die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung; · die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

• die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird,

Dabei wird dieser oder werden diese Parameter bei der ersten bevorzugten Verfahrensvariante solange verändert bzw. variiert, bis der ermittelte zeitliche Verlauf der Fräskraft die Periodizität der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Periodizität der mechanisch zwangsgesteu- ert erzeugten Relativbewegung aufweist und zudem ein maximaler Unterschied zwischen minimaler und maximaler Fräskraft vorliegt.

Bei der zweiten bevorzugten Verfahrensvariante wird dieser oder werden diese Parameter solange verän- dert bzw. variiert, bis der ermittelte zeitliche Verlauf der Fräskraft die Periodizität der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Periodizität der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung aufweist und zudem das Verhältnis zwi- sehen maximaler und durchschnittlicher Fräskraft maximal ist.

In einer dritten bevorzugten Verfahrensvariante wird oder werden eine oder mehrere der folgenden Grössen während dem Abfräsen ermittelt:

· das Frequenzspektrum des zeitlichen Verlaufs der

Beschleunigung des Fräswerkzeugs in der Richtung, in welcher dieses die sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung gegenüber der Tragstruktur ausführt; · das Frequenzspektrum des zeitlichen Verlaufs einer aus der zuvor erwähnten Beschleunigung abgeleiteten oder mit dieser Beschleunigung gebildeten Grösse;

• das Frequenzspektrum des zeitlichen Verlaufs einer

Fräskraft des Fräswerkzeugs

Sodann wird geprüft, ob das jeweilige ermittelte Frequenzspektrum Spitzen bei einer oder mehreren bestimmten ganzzahligen Vielfachen und/oder ganzzahligen Bruchteilen der Frequenz der sich periodisch in der Riehtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung aufweist.

Für den Fall, dass die Prüfung ergibt, dass das jeweilige Frequenzspektrum eine oder mehrere dieser Spitzen nicht aufweist, wird oder werden sodann eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert, zur Veränderung des jeweiligen Frequenzspektrums:

• die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbe- wegung;

• die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

· die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird.

Dies erfolgt mit dem Ziel, das jeweilige Frequenzspektrum dahingehend zu verändern, dass Spitzen bei einer oder mehreren der bestimmten ganzzahligen Vielfachen und/oder ganzzahligen Bruchteilen der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung auftreten.

Bevorzugterweise wird das Ermitteln des jeweiligen Frequenzspektrums, das Prüfen des jeweiligen ermittelten Frequenzspektrums auf das Vorhandensein vonSpitzen- bei- den bestimmten ·Frequenzen-und- das- Verändern- der zuvor genannten Parameter so lange wiederholt, bis das jeweilige ermittelte Frequenzspektrum Spitzen bei den bestimmten Frequenzen aufweist.

Bei der zuvor dargelegten dritten bevorzugten

Verfahrensvariante ist es weiter von Vorteil, dass zusätzlich die Spitze bei der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung ins Verhältnis gesetzt wird zu einer oder mehreren Spitzen bei bestimmten ganzzahligen Vielfachen und/oder ganzzahligen Bruchteilen dieser Frequenz und dass das Verhältnis oder die Verhältnisse jeweils mit einem Sollwert oder Schwellenwert verglichen wird oder werden.

Wird dabei eine ungewünschte Abweichung eines oder mehrerer der Verhältnisse von dem Sollwert oder Schwellenwert festgestellt, wird das Ermitteln des jeweiligen Frequenzspektrums _/ das Prüfen des jeweiligen ermittelten Frequenzspektrums auf das Vorhandensein von Spit- zen bei bestimmten Frequenzen und das Verändern der zuvor genannten Parameter wiederholt, bis das oder die ermittelten Verhältnisse keine ungewünschte Abweichung von dem Sollwert oder dem Schwellenwert mehr aufweisen.

Ebenfalls bevorzugt ist es dabei, dass eine Spitze bei einer zur Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung subharmonischen Frequenz ins Verhältnis gesetzt wird zur Spitze bei der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung und das Ermitteln des jeweiligen Frequenzspektrums, das Prüfen des jeweiligen ermittelten Frequenzspektrums auf das Vorhandensein von Spitzen bei bestimmten Frequenzen und das Verändern der zuvor genann- ten Parameter wiederholt wird, bis das ermittelte Ver- ha-ltnis- elri--gan«iaiiliges-Verhäl1mrs-±st>-"bevorzagterwetse ein Verhältnis von 1:1, 1:2 oder 3:5 ist.

Da das Auftreten und die Grösse, die Verteilung und das Verhältnis von Spitzen bei ganzzahligen Vielfachen und/oder ganzzahligen Bruchteilen der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung Rückschlüsse auf die aktuellen Betriebsbedingungen zulässt, lassen sich durch diese Massnahmen, insbesondere beim kraftgesteuerten dynamisch aktivierten Fräsen, in Kenntnis des Maschinenverhaltens gezielt bestimmte gewünschte Betriebszustände einstellen und stabil halten bzw. ungewünschte Betriebszustände gezielt vermeiden.

In einer vierten bevorzugten Verfahrensvariante wird der zeitliche Verlauf der Fräskraft und die Schwingungeamplitude des Fräswerkzeugs ermittelt und wird oder werden eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert bzw. variiert:

· die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

■ die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird.

Dabei wird dieser oder werden diese Parameter bei der vierten bevorzugten Verfahrensvariante solange verändert bzw. variiert, bis der ermittelte zeitliche Verlauf der Fräskraft die Periodizität der Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungs- kraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Rela- ti-vbewegtmg- aufweist-und-dabei ttes-Verhaitiris-der Schwin= gungsamplitude des Fräswerkzeugs zu einer theoretischen Schwingungsamplitude des Fräswerkzeugs grösser 0.5 ist, insbesondere grösser 1.0 ist. Die „theoretische Schwin- gungsamplitude" des Fräswerkzeugs ist hier diejenige Amplitude, die das Fräswerkzeug frei schwingend ohne Materialeingriff aufweisen würde. Sie lässt sich für den Fachmann ohne Weiteres aus den Maschinen- und Betriebsparametern errechnen oder durch einen Betrieb der ver- wendeten Vorrichtung ohne Materialeingriff ermitteln und muss deshalb hier nicht weiter erläutert werden.

Auf diese Weise lassen sich ebenfalls, insbesondere beim kraftgesteuerten dynamisch aktivierten Fräsen, gezielt bestimmte gewünschte Betriebszustände ein- stellen und stabil halten bzw. ungewünschte Betriebszustände gezielt vermeiden.

Des Weiteren sind auch Ausfuhrungsformen des erfindungsgemässe Verfahrens vorgesehen, bei denen die energetische Effizienz und/oder die Abtragsleistung über die statischen und dynamischen Anteile der Fräskraft optimiert wird.

In einer ersten solchen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der dynamische Anteil der über die Zeit gemittelten Fräskraft er- mittelt und wird oder werden eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert bzw. variiert:

■ die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativ- bewegung;

• die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs; · die Geschwindigkeit, mit der das FräsWerkzeug in einer-R-teh-tung quer--zu seine«-Rotetionsachse"an dem Material entlang bewegt wird.

Dabei wird dieser oder werden diese Parameter bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform solange verändert bzw. variiert, bis der dynamische Anteil der Fräskraft maximal ist.

In einer zweiten solchen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der statische Anteil der über die Zeit gemittelten Fräskraft er- mittelt und wird oder werden eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert bzw. variiert:

• die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbe- wegung;

• die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

· die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird.

Dabei wird dieser oder werden diese Parameter bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform solange verändert bzw. variiert, bis der statische Anteil der Fräskraft minimal ist.

In einer dritten solchen bevorzugten AusfUhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden der statische Anteil und der dynamische Anteil der über die Zeit gemittelten Fräskraft ermittelt und wird oder werden eine oder mehrere der folgenden Parameter verändert bzw. variiert:

• die Grösse der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. die Amplitude der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung; · die Frequenz der sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bzw. der mechanisch zwangsgesteuert erzeugten Relativbewegung;

• die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs;

• die Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug in einer Richtung quer zu seiner Rotationsachse an dem Material entlang bewegt wird.

Dabei wird dieser oder werden diese Parameter bei dieser dritten bevorzugten Ausführungsform solange verändert bzw. variiert _/ bis das Verhältnis zwischen dem dynamischen und dem statischen Anteil der Fräskraft maximal ist bzw. bis das Verhältnis zwischen dem statischen und dem dynamischen Anteil der Fräskraft minimal ist.

Für den Fall, dass der dynamische Anteil der Ober die Zeit gemittelten Fräskraft ermittelt wird, ist es bevorzugt, dass dieser unter Verwendung bzw. unter Einbeziehung der folgenden Formel aus der Fräskraft Fs ermittelt wird:

mit

Für den Fall, dass der statische Anteil der über die Zeit gemittelten Fräskraft ermittelt wird, ist es bevorzugt, dass dieser unter Verwendung bzw. unter Einbeziehung der folgenden Formel aus der Fräskraft Fe ermittelt wird:

mit In noch einer weiteren bevorzugten Ausfuhr- ungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Schwingbewegung des Fräswerkzeugs mittels einer durch einen Unwuchterreger erzeugten sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft bewirkt. Dabei wird die Frequenz dieser Anregungskraft derartig eingestellt bzw. geregelt, dass im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb der Phasenwinkel zwischen der Anregung des Unwuchterregers und der Schwingungsantwort des Fräswerkzeugs zwisehen 90° und 180° liegt, bevorzugterweise zwischen 120° und 170° liegt. Auf diese Weise lassen sich ebenfalls, insbesondere beim kraftgesteuerten dynamisch aktivierten Fräsen, gezielt bestimmte gewünschte Betriebszustände einstellen und stabil halten bzw. ungewünschte Betriebs- zustände gezielt vermeiden.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Richtung der Vorschubbewegung und die Drehrichtung der Rotationsbewegung des Fräswerkzeugs derartig gewählt, dass entweder im Gleichlauf oder im Gegenlauf gefräst wird. Insbesondere beim Abfräsen von Strassendecken aus Beton oder Asphalt ist es bevorzugt, im Gegenlauf zu fräsen, da hierdurch ein ungewünschtes Abheben des Fräswerkzeugs bzw. der Fräsvorrichtung auch bei grossen Abtragsleistungen verhindert werden kann.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird als Fräswerkzeug eine Fräswalze verwendet, welche an ihrem Umfang mit einer Vielzahl von starr mit ihr verbundenen Fräselementen, bevorzugterweise Fräsmeissein, bestückt ist. Der- artige Fräswerkzeuge kommen bevorzugterweise beim Abfräsen von Strassendecken zum Einsatz.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur insbesondere automatisierten Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Er- findung. Die Vorrichtung umfasst ein Fräswerkzeug, be- vorzugterweiee in Form einer Fräswalze, welches an seinem Umfang mit einer Vielzahl von Fräselementen bestückt ist, die mit Vorteil als Fräsmeissel ausgebildet sind.

Das Fräswerkzeug ist an einer von der Vor- richtung gebildeten Tragstruktur rotierbar um eine zentrale Rotationsachse des Fräswerkzeugs herum gelagert.

Zudem weist die Vorrichtung einen Antrieb auf, z.B. in Form eines Elektro- oder Hydraulikmotors, mittels welchem im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb das Fräswerkzeug um seine zentrale Rotationsachse herum rotierbar ist, zum Abfräsen des Gesteinsmaterials oder gesteinsähnlichen Materials unter einem Inkontaktbringen der Fräselemente des Fräswerkzeugs mit dem abzufräsenden Material.

Die Tragstruktur ist verfahrbar, so dass das

Fräswerkzeug mit ihr im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb bevorzugterweise translatorisch in einer Richtung quer, bevorzugterweise senkrecht, zu seiner Rotationsachse entlang dem abzufräsenden Material bewegt werden kann (an- spruchsgemässe Vorschubbewegung} .

Weiter umfasst die Vorrichtung Einrichtungen zur Erzeugung einer Schwingbewegung des Fräswerkzeugs, welche im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb dessen Rotationsbewegung und die Vorschubbewegung überlagert.

Erfindungsgemäss weist die Vorrichtung eine

Steuerung auf, mit welcher diese bezüglich der Rotations- , Vorschub- und Schwingbewegung des Fräswerkzeugs im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb automatisch derartig steuerbar ist, dass es während dem Abfräsen von Material mit der Vorrichtung zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den im Fräseingriff stehenden Fräselementen des Fräswerkzeugs und dem abzutragenden Material kommt.

Diese erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht die automatisierte Ausführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung mit den bereits erwähnten Vorteilen. Bevorzugterweise ist die Vorrichtung derartig ausgebildet und mit der Steuerung derart steuerbar, dass der Weg, den die Fräselemente jeweils während dem Kontaktverlust zurücklegen, grösser ist als der Weg, den sie unter Verrichtung von Fräsarbeit bis zum nächsten Kontaktverlust im Material zurücklegen, und zwar bevorzugterweise mindestens fünfmal so gross ist wie der Weg, den sie unter Verrichtung von Fräsarbeit bis zum nächsten Kontaktverlust im Material zurücklegen. Hierdurch kann auch mit relativ leichten erfindungsgemässen Vorrichtungen eine sehr grosse Abtragsleistung erreicht werden. Auch wird es hierdurch möglich, kostengünstige Vorrichtungen ohne aufwendige Steuerungseinrichtungen einzusetzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Lagerung des Fräswerkzeugs an der Tragstruktur derartig ausgebildet, dass das Fräswerkzeug quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur schwingfähig ist. Die Einrichtungen zur Erzeugung der Schwingbewegung des Fräswerkzeugs umfassen dabei eine Anregungsanordnung, mittels welcher im bestim- mungsgemässen Betrieb das Fräswerkzeug mit einer sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft zu Schwingungen angeregt werden kann, so dass sich infolge der schwingfähigen Lagerung des Fräswerkzeugs an der Tragstruktur eine sich fortlaufend in der Bewegungsrich- tung umkehrende Relativbewegung (Schwingbewegung) des Fräswerkzeugs quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur ergibt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, in der die rotatorische Lagerung des Fräswerkzeugs an der Tragstruktur schwingfähig oder auch nicht-schwingfähig ausgebildet sein kann, umfassen die Einrichtungen zur Erzeugung der Schwingbewegung des Fräswerkzeugs eine Anregungsanordnung, mittels welcher im bestimmungsgemässen Betrieb das Fräswerkzeug mit einer sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungskraft zu Drehschwingungen um seine - Rotationsachse herum angeregt werden kann, so dass sich eine sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende rotatorische Relativbewegung des Fräswerkzeugs um seine Rotationsachse herum gegenüber der Tragstruktur ergibt. Hierzu ist es erforderlich, dass die Ankopplung des Fräswerkzeug an den Antrieb für die Rotationsbewegung derartig ausgebildet ist, z.B. über eine rotationselastische Kupplung, dass das Fräswerkzeug trotz angekoppeltem Drehantrieb Drehschwingungen um seine Rotationsachse herum vollführen kann.

Diese beiden zuvor genannten bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung weisen also eine kraftgesteuerte dynamische Anregung des Fräswerkzeugs auf. Wie bereits unter dem ersten Aspekt der Erfindung erwähnt wurde, ergibt sich hier der Vorteil, dass die Dynamik des (abgesehen vom Fräseingriff) freischwingenden Fräswerkzeugs genutzt werden kann, um die Fräsleistung zu maxi- mieren und aufgrund der fehlenden mechanischen Zwangskopplung zwischen dem die Anregungskraft bereitstellenden Antrieb und dem Fräswerkzeug eine besonders robuste und wartungsarme Ausgestaltung der zur Ausführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtung möglich wird.

Die Anregungsanordnung weist bei den beiden zuvor genannten bevorzugten Ausführungsformen der Vor- richtung mit Vorteil einen Unwuchterreger auf, der bevorzugterweise innerhalb des Fräswerkzeugs angeordnet ist.

Bevorzugterweise ist dieser Unwuchterreger ein Kreisschwinger oder ein Richtschwinger, wobei es weiter bevorzugt ist, dass die Richtung der Anregungskraft des Unwuchterregers veränderbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Schwingrichtung gegenüber dem abzufräsenden Material veränderbar ist, was eine Optimierung des Fräsprozesses z.B. bei unterschiedlichen Abtragstiefen ermöglicht.

Die Frequenz der von dem Unwuchterreger erzeugten Anregungskraft ist bevorzugterweise derartig einstellbar oder regelbar, dass der Phasenwinkel zwischen der Anregung des Unwuchterregers und der Schwingungsantwort des Fräswerkzeugs zwischen 90* und 180° liegt, noch bevorzugter zwischen 120° und 170°. Hierdurch wird das gezielte Einstellen und Stabilhalten bestimmter gewünsch- ter Betriebszustände möglich bzw. die gezielte Vermeidung bestimmter ungewünschter Betriebszustande.

In einer dritten bevorzugten Variante der er- findungsgemässen Vorrichtung ist die Lagerung des Fräswerkzeugs an der Tragstruktur derartig ausgebildet, dass das FräsWerkzeug zwangsgeführt relativbaweglich quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur ist.

Die Einrichtungen zur Erzeugung der Schwingbewegung des Fräswerkzeugs umfassen dabei eine Anregungsanordnung, z.B. mit einem Kurbel- oder Exzentertrieb, mittels welcher im bestimmungsgemässen Betrieb das Fräswerkzeug innerhalb seiner zwangsgeführten Beweglichkeit mechanisch zwangsgesteuert derartig bewegt werden kann, dass es eine sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung (Schwingbewegung) quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur vollführt. Diese Schwingbewegung überlagert seine Rotationsbewegung und die Vorschubbewegung.

Diese dritte bevorzugte Variante der Vorrichtung weist also eine weggesteuerte dynamische Anregung des Fräswerkzeuge auf, wodurch sich, wie bereits unter dem ersten Aspekt der Erfindung dargelegt wurde, der Vorteil ergibt, dass infolge der mechanischen Zwangskopp- lung auf einfache Weise eine genau definierte Schwingbewegung des Fräswerkzeugs sichergestellt werden kann.

Dabei ist es bei den Ausführungsformen der

Vorrichtung, bei denen das Fräswerkzeug quer zu seiner Rotationsachse gegenüber der Tragstruktur relativbeweglich ist, bevorzugt, dass die Vorrichtung derartig ausgebildet und mit ihrer Steuerung derart steuerbar ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb eine translatorische oder eine ellipsenförmige sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung des Fräswerkzeugs gegenüber der Tragstruktur erzeugt wird bzw. werden kann. Dabei ist es weiter von Vorteil, dass die Bewegungsrichtung dieser Relativbewegung bzw. bei einer ellip- senförmigen Relativbewegung die Hauptbewegungsrichtung im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelwert der Fräsrichtungsvektoren aller in Fräseingriff stehenden Fräselemente verläuft. Je nach Art des abzufräsenden Materials und Geometrie der Fräselemente kann die eine oder die andere Variante bevorzugter sein.

Bei solchen Ausführungsformen ist es weiter von Vorteil, dass die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass die Richtung der translatorischen bzw. die Hauptrichtung der ellipsenförmigen sich fortlaufend in der Bewegungsrichtung umkehrende Relativbewegung des

Fräswerkzeugs gegenüber der Tragstruktur veränderbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Frästiefe.

Durch die zuvor genannten Massnahmen wird eine optimale Umsetzung der Schwingbewegung in Abtrags- arbeit möglich.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuerung auf, mit welcher sie automatisiert unter Ausführung einer oder mehrerer der unter dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens betrieben werden kann.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung im Strasaenbau, Untertagebergbau, Tagebergbau oder Hoch-/Tiefbau, bevorzugterweise zur fräsenden Bearbeitung von Asphalt, Beton, Gestein, Mineralien oder Kohle. Bei diesen Verwendungen treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An ^¬ sprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungs- gemässen Strassenfrase ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 3 den zeitlichen Fräs kraftverlauf beim bestimmungsgemessen Fräsbetrieb;

Fig. 4 die Bewegungsbahn eines im Fräseingriff stehenden Fräsmeissels der Fräsv/alze der Strassen- frase;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemässen Verfahrens; und

Fig. 7 das Regelungsschema einer bevorzugten Variante des Verfahrens .

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgeraässe Vorrichtung in Form einer Strassenfrase in der Seitenansicht.

Wie zu erkennen ist , weist die Strassenfräse eine Tragstruktur 1 auf, welche sich über Kettenfahrwerke 2 verfahrbar auf dem Boden 3 abstützt. Innerhalb der Tragstruktur 1 ist ein dieselbetriebenes Hydraulikaggregat angeordnet (nicht gezeigt) , mittels welchem Hydrau- likantriebe in den Kettenfahrwerken 2 versorgt werden können, zur Bewirkung einer Vorschubbewegung V der Tragstruktur 1 in Fräsvorschubrichtung beim bestimmungsgemäs- sen Fräsbetrieb.

An der Tragstruktur 1 ist eine Fräswalze 4 rotierbar um eine horizontale und senkrecht zur Fräsvor- Schubbewegung V verlaufende zentrale Rotationsachse X herum gelagert, welche an Ihrem Umfang mit einer Vielzahl von starr mit Ihr verbundenen Fräsmeissein 5 bestückt ist. Die Fräswalze 4 ist mit einem Hydraulikantrieb (nicht gezeigt) versehen, welcher im bestimmungsgemäeeen Fräsbetrieb ebenfalls von dem Hydraulikaggregat versorgt wird und eine Rotationsbewegung R der Fräswalze 4 um deren Rotationsachse X herum erzeugt. Wie zu erkennen ist, sind dabei die Drehrichtung der Rotationsbewegung R der Fräswalze 4 und die Richtung der Vorschubbewegung V der- artig gewählt, dass im Gegenlauf gefräst wird.

Das abgefrässte granulatförmige Strassenbe- lagsmaterial wird von der Strassenfräse aufgenommen und Ober ein Förderband 6 auf einen vorausfahrenden LKW (nicht gezeigt) gefördert.

Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 zu erkennen ist, welche die Fräswalze 4 der Strassenfräse im bestim- mungsgemässen Betrieb beim Abfräsen eines Strassenbelags B zeigt, sind innerhalb der Fräswalze 4 zwei Unwuchtwellen 7 mit zugeordneten Hydraulikantrieben angeordnet, welche ebenfalls von dem Hydraulikaggregat versorgt werden und die Unwuchtwellen 7 synchron gegenläufig zueinander in Rotation versetzten, so dass sie zusammen eine gerichtete, sich periodisch in der Richtung umkehrende Anregungskraft Fa erzeugen, welche auf die Fräswalze 4 einwirkt. Dabei ist die Drehfrequenz der Unwuchtwellen 7 und damit die Frequenz fa der Anregungskraft Fa um ein Vielfaches grösser als die Rotationsfrequenz fd der Fräswalze 4.

Da die Fräswalze 4 mittels Gummi-Schwingele- menten 8 schwingfähig an der Tragstruktur 1 gelagert ist, wird sie durch die sich periodisch in der Richtung umkehrende Anregungskraft Fa zu einer Schwingbewegung S gegenüber der Tragstruktur 1 angeregt, welche die Rotationsbewegung R und die Vorschubbewegung V überlagert. Die Bewegungsrichtung dieser Schwingbewegung S verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelwert der Fräsrich- tungsvektoren Z aller gerade in Fräseingriff stehenden Fräsmeissel 5. Die Schwingbewegung S entspricht nicht der Grösse des dargestellten Pfeiles, sondern weist typischerweise eine Amplitude von einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern auf.

Wie in weiterer Zusammenschau mit Fig. 3 zu erkennen ist, welche den Verlauf der Fräskraft Fs Ober der Zeit t zeigt, wird die Strassenfräse hier von ihrer Steuerung derartig bezüglich der Vorschubbewegung V sowie bezüglich der Rotationsbewegung R und der Schwingbewegung S der Fräswalze 4 geregelt, dass es während dem Abfräsen des Strassenbelags B zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräseingriff stehenden Fräsmeis- seln 5 der Fräswalze 4 und dem abzutragenden Material B kommt. Dies ist in Fig. 3 daran erkennbar, dass die Fräskraft Fs mit der Periodizität der von den Unwuchtwellen 7 erzeugten, sich periodisch in der Bewegungsrichtung umkehrende Anregungskraft Fa für bestimmte Zeitintervalle null wird. Dies sind die ZeitIntervalle, in denen die Fräsraeissel 5 keinen Kontakt zum abzufräsenden Material B aufweisen und entsprechend keine Fräsarbeit verrichtet wird.

Wie in Fig. 4 erkennbar ist, welche die Bewegungsbahn eines gerade im Fräseingriff stehenden Fräs- meissels 5 der Fräswalze 4 zeigt, ist dabei der Schwingweg Sl, den die Fräsmeissel 5 jeweils während dem Kontaktverlust zurücklegen, deutlich grösser als der

Schwingweg S2, den sie unter Verrichtung von Fräsarbeit bis zum nächsten Kontaktverlust im Material B zurück- legen. Der Schwingweg S2 wird auch als Frästiefe bezeichnet. Im vorliegenden Fall ist der Weg Sl etwa viermal so gross wie der Weg S2.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung wie Fig. 2 einer Variante der Strassenfräse, bei welcher eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ver- fahrens zum Einsatz kommt. Wie schon bei der zuvor beschriebenen Strassenfräse sind die Drehrichtung der Rotationsbewegung R der Fräswalze 4 und die Richtung der Vorschubbewegung V derartig gewählt, dass im Gegenlauf gefräst wird. Auch sind hier ebenfalls innerhalb der Fräswalze 4 zwei Unwuchtwellen 7 mit zugeordneten Hydraulikantrieben angeordnet, welche im bestimmungsgemässen Fräsbetrieb von dem Hydraulikaggregat versorgt werden. Im vorliegenden Fall werden die Unwuchtwellen 7 jedoch nicht gegensinnig, sondern synchron gleichsinnig mit einer Phasenlage von 180° zueinander rotiert, so dass sie ein sich periodisch in der Richtung umkehrendes Anregungs- drehmoment Ma um die Rotationsachse X der Fräswalze 4 herum auf die Fräswalze 4 ausüben. Dabei ist die Drehfrequenz der Unwuchtwellen 7 und damit die Frequenz des sich periodisch in der Richtung umkehrenden Anregungsdrehmoments Ma um ein vielfaches grösser als die Rotationsfrequenz fd der Fräswalze 4.

Da die Fräswalze 4 von dem ihr zugeordneten Hydraulikantrieb (nicht gezeigt) über eine rotatorisch schwingfähige Kupplung 9 angetrieben wird, wird sie durch das sich periodisch in der Richtung umkehrende Anregungsdrehmoment Ma zu einer Dreh-Schwingbewegung DS gegenüber der Tragstruktur 1 um ihre Rotationsachse X herum angeregt, welche die Rotationsbewegung R und die Vorschubbewegung V überlagert. Auch hier entspricht die Schwingbewegung DS nicht der Grösse des dargestellten Pfeiles, sondern weist typischerweise eine Amplitude von einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern auf.

Auch hier wird die Strassenfräse von ihrer Steuerung derartig bezüglich der Vorschubbewegung V sowie der Rotationsbewegung R und der Dreh-Schwingbewegung DS der Fräswalze 4 geregelt, dass es während dem Abfräsen des Strassenbelags B zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräseingriff stehenden Fräsmeissein 5 der Fräswalze 4 und dem abzutragenden Material B kommt, bei Fräskraftverläufen der im Fräseingriff stehenden Fräsmeissel, welche ähnlich sind wie der in Fig. 3 gezeigte.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung wie Fig. 2 einer weiteren Variante der Strassenfräse, bei welcher eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge- mässen Verfahrens zum Einsatz kommt. Wie schon bei den zuvor beschriebenen Strassenfräsen sind die Drehrichtung der Rotationsbewegung R der Fräswalze 4 und die Richtung der Vorschubbewegung V auch hier derartig gewählt, dass im Gegenlauf gefräst wird. Diese Variante unterscheidet sich von den beiden zuvor beschriebenen Varianten darin, dass hier die Schwingbewegung SM der Fräswalze 4 nicht kraftgesteuert durch eine schwingfähige Lagerung bzw. eine schwingfähige rotatorische Ankopplung und eine ent- sprechende Anregung durch eine sich periodisch in der

Richtung umkehrende Anregungskraft erzeugt wird, sondern mechanisch zwangsgesteuert (weggesteuert), indem die im Wesentlichen starre Lagerung 10 der Fräswalze 4 an der Tragstruktur 1 mittels eines Kurbel- oder Exzentertriebs (nicht gezeigt) in Führungen 11 translatorisch hin und her bewegt wird, mit einer Frequenz fa die auch hier einem Mehrfachen der Rotationsfrequenz fd der Fräswalze 4 entspricht .

Auch hier wird die Strassenfräse von ihrer Steuerung derartig bezüglich der Vorschubbewegung V sowie der Rotationsbewegung R und der bewegungsgesteuerten Schwingbewegung SM der Fräswalze 4 geregelt, dass es während dem Abfräsen des Strassenbelags B zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräsein- griff stehenden Fräsmeissein 5 der Fräswalze 4 und dem abzutragenden Material B kommt, wiederum bei Fräskraftverläufen und Bewegungsbahnen der im Fräseingriff stehenden Fräsmeissel, welche im Wesentlichen den in den Figuren 3 und 4 gezeigten entsprechen. Fig. 7 zeigt das Regelungeschema einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens mit kraftgesteuerter dynamischer Anregung des Fräswerkzeugs über einen als Richtschwinger ausgebildeten ünwuchterreger.

Für die Durchführung des Verfahrens wird, z.B. wie in Fig. 2 dargestellt, ein Fräswerkzeug bereitgestellt, in Rotation versetzt und beim Abfräsen von Material an dem Material entlangbewegt, wobei der Rotationsbewegung und der Vorschubbewegung eine Schwingbewegung des Fräswerkzeugs überlagert wird, derart, dass es während dem Abfräsen von Material zu einem periodischen Kontaktverlust zwischen den gerade im Fräseingriff stehenden Fräselementen des Fräswerkzeugs und dem abzutragenden Material kommt. Diese Grundsituation wurde in Analogie zu den entsprechenden Schritten in Patentan- spruch 1 mit „a) - c)" in der oberen Blase des Schemas bezeichnet.

Gemäss dieser Variante wird in regelmässigen Intervallen die Beschleunigung des Fräswerkzeugs ermittelt, daraus der zeitliche Verlauf der Fräskraft des Fräswerkzeugs berechnet und sodann mittels Fast-Fourier- Transformation in den Frequenzbereich transformiert.

Dieser Schritt ist im Schema durch das mit „d) ^ft bezeichnete Kästchen dargestellt.

Sodann wird geprüft, ob das so ermittelte Frequenzspektrum eine Spitze bei der Frequenz der periodisch sich in der Richtung umkehrenden Anregungskraft des Unwuchterregers aufweist, was durch im Schema durch das mit „e)" bezeichnete Kästchen dargestellt ist.

Führt diese Prüfung zu dem Ergebnis „F" (False) , dass das Frequenzspektrura keine Spitze bei der Frequenz der Anregungskraft des Unwuchterregers aufweist, so wird die Grösse und/oder Frequenz der Anregungskraft des Unwuchterregers, die Drehfrequenz des Fräswerkzeugs und/oder der Geschwindigkeit, mit der das Fräswerkzeug an dem abzufräsenden Material entlang bewegt wird, verän- dert, zur Veränderung des zeitlichen Verlaufs der Fräskraft bzw. des daraus abgeleiteten Frequenzspektrums. Dieser Schritt ist im Schema durch das mit „e)" bezeichnete Kästchen dargestellt.

Führt diese Prüfung zu dem Ergebnis „T" (True) , dass das Frequenzspektrum eine Spitze bei der

Frequenz der Anregungskraft des Unwuchterregers aufweist, so erfolgt in diesem Intervall keine Veränderung der zuvor genannten Parameter.

Anschliessend folgt das nächste Mess- und Auswertungsintervall „d)" und „e)", gegebenenfalls unter Veränderung „f) ⁿ einer oder mehrerer der zuvor erwähnten Parameter. Dies ist im Schema durch die mit „R" bezeichneten Pfeile dargestellt.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevor- zugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.