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Insbesondere für Schlagwerkzeuge bestimmte Vorrichtung zum Umsetzen
einer hin- und hergehenden Bewegung in eine kreisende Bewegung Die Erfindung bezieht
sich allgemein .auf mechanische Antriebe, bei denen eine hin- und hergehende Bewegung
in eine kreisende Bewegung umgesetzt wird und betrifft im besonderen eine Vorrichtung,
um einem hin- und hergehenden Bohrer während der durch Schlagkräfte erfolgenden
Herstellung einer Bohrung eine kreisende Bewegung zu geben.
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Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei allen Arten von hin- und
hergehenden Bohrern, da sie einen außergewöhnlich billigen Aufbau für diejenigen
Antriebe schafft, die bisher ein Schaltkl.inkengetriebe oder einen Antrieb mittels
eines mit einem Rädergetriebe und einer Kupplung ausgestatteten umlaufenden Motors
erforderten. Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau muß sich der als Amboß dienende Werkzeughalter
frei hin-und herbewegen und frei drehen können, und er muß deshalb gegenüber dem
Schlagwerkzeug beweglich gelagert sein. Der Bohrer selbst kann aus dem Werkzeughalter
herausgenommen werden. Werden sich gegenüberstehende konzentrische Ringflächen vorgesehen,
von denen eine Ringfläche an dem Werkzeughalter und die andere Ringfläche an dem
Schlagwerkzeug sich befindet, so kann eine biegsame Schaltklinke zwischen diese
Flächen eingelegt werden und mit diesen Flächen zusammenarbeiten, um die eine Fläche
gegenüber der anderen Fläche in kreisende Bewegung zu setzen. Wird
eine
biegsame Schaltklinke zwischen zwei Ringflächen zusammengepreßt, so gibt die Schaltklinke
dem freien Element eine schrittweise kreisende Bewegung, da die Versschiebung nur
bei dem Zusammenpressen der Schaltklinke in ihrer biegsamen Richtung stattfindet.
Um die kreisende Bewegung zu beschleunigen, kann eine zweite biegsame Schaltklinke
zwischen gegenüberstehenden Ringflächen eingelegt werden, wobei diese zweite Schaltklinke
beim Zurückprallen öder beim Rückbewegen der hin- und hergehenden Vorrichtung zusammengedrückt
wird. Der Aufbau der durch den Rückprall gebogenen Schaltklinke muß umgekehrt oder
entgegengesetzt zu dem Aufbau der ersten biegsamen Schaltklinke verlaufen, damit
die kreisende Blewegung des Werkzeugs weiterhin in der gleichen Richtung verläuft.
Haben beide Schaltklinken in gleicher Richtung verlaufende gleiche Steigung und
werden sie durch Druckkräfte und Ge`gendruckkräfte beaufschlagt, so wird das Werkzeug
nur eine Sehwingbewegung ausführen: Der volle Hub der Hin- und Herbewegung des Werkzeugs
kann im Bereich der -Gesamtbiegungsgröße der biegsamen Schaltklinke liegen oder
kann größer sein. Der Schlag des hin- und hergehenden Hammers muß die Schaltklinke
ausbiegen, ganz gleich, ob,das Werkzeug seinen ganzen. möglichen Hub oder nur einen
Teil seines Hubes zurücklegt. Vorzugsweise werden jedoch die Schaltklinken zwischen
den Druckflächen bis zu einem bestimmten Grad vorgespannt, um .den nutzbaren Berührungsdruck
und auf diese Weise das nutzbare Drehmoment zu bestimmen, durch das,das Werkzeug
in kreisende Bewegung gesetzt werden soll.
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Die Art des die Bewegungsbahn des Kolbens nach hinten begrenzenden
Anschlages beeinflußt das zeitliche Arbeiten des Hammers. Der Anschlag kann aus
Gummi oder Federn bestehen oder kann eine Verbindung von beiden Federungsarten sein.
Der Anschlag nimmt einen Teil der Kraft auf, die durch den freien Kolben übertragen
-wird und erhöht dadurch die Ruhezeit des Kolbens am rückliegenden Ende seines Hubes.
Der Anschlag speichert also Druckkräfte und dient zur Abstimmung; um das zeitliche
Arbeiten des Kolbens zu beeinflussen. Bei richtiger Wahl des mechanischen Schwingungsbereichs
kann die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens so verändert werden, daß
sie mit dem zeitlichen Arbeiten des beispielsweise durch erregte Magnetspulen erzeugten
Magnetzuges übereinstimmt.
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Der aus Gummi bestehende Anschlag wird zusammengedrückt und speichert
Kraft, die später an den Kolben wieder abgegeben wird. Eine derartige Kraftaufnahme
verzögert die Bewegung des Kolbens, wobei die Ruhezeit des Kolbens durch die Kraftaufnahme
des Anschlags bestimmt wird. Das. Federungsvermögen des Anschlags und die Kolbenmasse
müssen im Gleichgewicht mit dem Magnetzug sein, wodurch die Frequenz der Treibimpulse
ein gleichmäßiges Arbeiten sichert und den Kolben so beaufschlagt und beschleunigt,
daß ein einwandfreier Schlag erfolgt. Das Arbeiten der Schaltklinke und das Arbeiten
des Kolben: zwischen dem Werkzeughalter und seinem Anschlag müssen dabei so abgestimmt
sein, daß dez Kolben nicht außer Synchronismus mit der Schwingungsfrequenz der Treibkräfte
kommt.
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Vorzugsweise wird ein hin- und hergehender Schlagkolben mit Doppelnocken
verwendet, die zwischen zwei Paaren von gegenüberstehenden Ringflächen. arbeiten.
Die von dem -als Amboß dienenden Werkzeughalter oder dem Spannfutter getragenen
Ringflächen sind die gegenüberstehenden- Seiten eines radialen Ringflansches, der
mit dem Werkzeughalter aus einem Stück besteht. Die auf dem Gehäuse vorgesehenen
Flächen: können .die Form von becherförmigen Scheiben haben, die gleich groß mit
den Flächen des Ringflansches sowie fest miteinander verbunden sind und den radialen
Ringflansch umgeben. Die Becher stehen. im Abstand voneinander, um die-Nocken unter
Vorspannung stellen zu können. Der Grad, der Vorspannung wird durch die Dicke von
Abstandsschesben bestimmt, die zwischen den becherförmigen Teilen liegen. Je dicker
die Abstandsscheiben sind, desto kleiner ist die Vorspannung auf die Nocken. Sobald
die federnden Schaltklinken alt und hart geworden sind, ist auch ihre Vorspannung
auf die Nocken kleiner. Die Abstandsscheiben werden dann herausgenommen, so daß
die Becher enger zusammengeschoben werden können und, auf diese Weise die erforderliche
Vorspannung auf die Nocken wieder hergestellt ist. Die Becher sind mit dem handgriffseitigen
Teil des Gehäuses durch Spannstangen verbunden. Die Stangen erstrecken sich längs
gegenüberliegender Seiten des Schlagwerkzeugs und sind: mit den gegenüberstehenden
Enden einer Querplatte verbunden, die einen federnden Anschlag trägt, der in der
Bahn des zurückprallenden oder zurückkehrenden Schlagkolbens liegt. Der Schlagkolben
bewegt sich also zwischen dem an dem einen Ende liegenden Werkzeughalter und dem
an dem anderen Ende dies Werkzeugs liegenden Anschlag.
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Der Werkzeughalter, der von dem von -den Bechern eingeschlossenen
Nocken getragen wird und der durch die Zugstangen mit .dem handgriffsei,tigen Teil
der Vorrichtung an dem federnden Rückanschlag befestigt ist, bildet also einen Rahmen,
der sich gegenüber dem Schlagwerkzeug ungehindert bewegen kann. Eine Feder ist zwischen
den Rahmen. und das Schlagwerkzeug eingeschaltet, um `auf den Werkzeughalter einen
Druck in Richtung auf -den Schlagkolben auszuüben. Diese Feder ist - zum Arbeiten
der Vorrichtung nicht unbedingt- notwendig, verhindert aber, @daß der Rahmen locker
wird und klappert. Die biegsamen Schaltklinken bestehen aus Ringen aus gummiartigem
Stoff, beispielsweise Naturgummi, Kunststoff oder Kunstkautschuk. Sie können. aber
auch aus biegsamen flachen Metallfedern bestehen, die von einem Ring ausgehen und
in der einen Richtung schräg verlaufen. Die Ringe können aber auch aus gummiartigem
Stoff mit Metalleinlagen bestehen. Eine aus Federstahl bestehende Schaltklinke
arbeitet
am besten gegen eine geriefte oder etwas gezahnte Fläche. Die bevorzugte Form ist
jedoch ein aus einem Stück bestehender Ring, der vollständig aus gummiartigem biegsamem
Stoff besteht und eine Reihe von winklig gestellten Hebeln aufweist, die von einem
Steg ausgehen, durch den der Ring geschlossen wird. Da der Aufbau ein Ring ist,
enden die winklig gestellten Hebel in dreieckigen Radialabschnitten, die in diesem
Falle als die Fußflächen oder Antriebsflächen der Schaltklinkenringe gewählt worden
sind. Die einzelnen Hebel haben über ihre ganze radiale Ausdehnung ungefähr den
gleichen Querschnitt, obwohl der Fuß nach der Mitte des Ringes zu in eine Spitze
sich verjüngt. Die Winkellage der Hebel der Schaltklinke widersetzt sich dem Zusammendrücken,
wodurch die kreisende Bewegung hervorgerufen wird. Der Winkel, unter dem die Hebel
an dem Steg der Schaltklinke sitzen, beträgt etwa 30°. Blei 45° ist die Abbiegung
zu groß, und bei 2o° tritt eine zu langsame Gegendruckkraft auf. Der Winkel mußdeshalb
zwischen 2o und 45° liegen, beträgt aber vorzugsweise 3a°, da dies die beste Winkelstellung
für aus Gummi und Aluminium oder Stahl bestehende Kombination ist. Der Winkel hängt
aber auch von der Federungskraft des verwendeten Stoffes und von dem Reibungskoeffizienten
ab, mit dem der Winkel die Ringfläche berührt. Innerhalb des obenerwähnten Bereichs
werden bei günstigem Winkel. die gewünschten Eigenschaften also eine bestimmte Geschwindigkeit
und ein bestimmtes Drehmoment erhalten.
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Der nach vorwärts erfolgende Arbeitsschlag und der Rückhub drücken
beide nur eine -der Schaltklinken zusammen. Für leichtere Schlagwerkzeuge kann der
Steg dieser biegsamen Schaltklinke stärker gehalten werden als der Steg der anderen
biegsamen Schaltklinke, die die Aufgabe hat, das Werkzeugdurch die von der atärkeren
Schaltklinke herrührenden Gegendruckkraft in kreisende Bewegung zu setzen. Bei kräftigen
Schlagwerkzeugen können die Stege jedoch auch von gleicher Stärke sein. Die Dicke
des Steges beeinflußt unmittelbar das für den Werkzeugumlauf zur Verfügung stehende
Drehmoment. Hat. die Schaltklinke einen kräftigen Steg, so nimmt sie den Schlagstoß
gut auf und nimmt auch genügend Kraft auf, um das Werkzeug zu drehen, dessen Halter
zur Zeit der Drehung ziemlich frei ist. Steht der Werkzeughalter unter ständigem
Achsdruck, so wird vorteilhaft ein Wälzdrucklager eingebaut. Im vorliegenden Falle
tritt der Achsdruck nur mit Unterbrechungen auf, und die eigentliche Kreisbewegung
erfolgt nur dann, wenn wenig oder gar kein Druck auf dem Werkzeug liegt. Ineinanderliegende
Stirnflächen müssen stoßfest sein.
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Ein Hauptziel der Erfindung ist ein nicht kostspielig-er Aufbau, durch
den einem hin- und hergehenden Schlagbohrer eine kreisende Bewegung gegeben, wird.
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Zusammen mit .der nachstehenden Beschreibung zeigen die Zeichnungen
zur Erläuterung bestimmte, praktisch durchführbare Ausführungsformen der Erfindung,
ohne daß dadurch von den Hauptmerkmalen der Erfindung abgewichen werden muß. In
den Zeichnungen ist Fig. i ein Schnitt durch ein Schlagwerkzeug gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. i dargestellten Werkzeugs, Fig.3 eine Draufsicht
auf den einen Schaltklinkenring, Fig. 4 ein Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig.
3, Fig.5 eine Seitenansicht des in Fig.3 und dargestellten Schaltklinkenringes,
Fig.6 eine Draufsicht auf den zweiten Schaltklinkenring, Fig. 7 ein Schnitt nach
Linie 7-7 der Fig. 6, Fig.8 eine Seitenansicht des in Fi.g.6 und 7 dargestellten
Schaltklinkenringes, Fig. 9,ein Schnitt durch die untere Hälfte eines mit einem
einzigen Schaltklinkenring ausgestatteten Schlagwerkzeuges, Fig.io eine vergrößerte
Teilansicht, die die Verformung einer Klinke zeigt, Fig. i i eine Seitenansicht
eines abgeänderten Schlagwerkzeuges gemäß der Erfindung und Fig. 12 ein Schnitt
durch die in Fig. il dargestellte Bauart.
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In den Fig. i, 2 und g ist ein elektromagnetisches Schlagwerkzeug
als diejenige Vorrichtung dargestellt, die die hin und hergehende Bewegung erzeugt.
Es könnte auch eine andere Art von Schlagwerkzeug verwendet werden, beispielsweise
ein Drucklufthammer oder ein Schlagwerkzeug mit Antrieb durch einen Elektromotor
oder eine Verbrennungskraftmaschine. Der dargestellte elektromagnetische Bohrhammer
ist mit einem zylindrischen Gehäuse i versehen, das einen mehrteiligen Kern 2 enthält,
dessen Pole auf Abstand voneinander stehen und in dessen Nuten die Spulen 3 und
4 liegen. Der Kern :2 sitzt auf einer unmagnetischen Hülse 5, in der sich der frei
schwingende Kolben 6 hin- und herbewegt, sobald der Kolben bei wechselweiser Erregung
der elektromagneiischen Spulen 3 und 4 magnetisch angezogen wird. Die Spulen werden
von einer Isolierschicht 7 getragen, die in Nuten 8 des Kernes 2 verankert liegt.
Die einzelnen Teile des Kernes werden in Abstand voneinander durch .die- Brücken
io gehalten, die aus unmagnetischem Metall bestehen und lediglich die Aufgabe haben,
die Spulen zwischen den benachbarten Polen des Kernes zu tragen.
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Das obere Ende des Gehäuses i ist konisch ausgebildet, damit es in
die Glocke i i des Werkzeugkopfes 12 reingesetzt werden kann. Dieser Köpf weist
eignen Handgriff 13 und einen Schalter 14 auf, der durch die Schaltklinke 15 betätigt
wird. Der vom Bedienungsmann aus rückliegende Teil des Kopfes besitzt eine Kammer
16, deren Mitte eine Öffnung. zur Aufnahme des Bolzens 17 aufweist, der an der Deckplatte
18 befestigt ist und den Gleichrichter 2o trägt. Die Wand der Kammer 16 enthält
eine Gruppe von Lüftungsöffnungen.
Die Deckplatte 18 nimmt ferner
den Gummiansdhluß 21 auf, dei# die Zugentlastung für das zu dem elektromagnetischen
Schlagwerkzeug führende Anschlußkäbel und seine Leitungen enthäk.
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Der Gleichrichter 2o ist ein aus Metallscheiben bestehender Trockengleichrichter,
wobei die Scheiben parallel nebeneinander auf dem Bolzen 17 gestapelt sind. Die
eine Klemme 28 der Wechselstromquelle ist über den Schalter 14 mit .der Mitte 23
des Gleichrichters 2o verbunden, während die sich gegenüberliegenden Enden -dies
Gleichrichters mit den Klemmen z4 und a5 verbunden sind, die ihrerseits mit den
Enden der Spulen 3 bzw. 4 in Verbindung stehen. Das andere Ende jeder Spule 3 und
4 ist gemeinsam durch die Leitung 26 mit der anderen Seite des Schalters 14 verbunden
und führt von dort zu der andren Klemme 2.7 der Wechselstromquelle.
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Der den magnetischenWechselimpulsen folgende, in der Hülse 5 frei
schwingende Ankerkolben 6 trifft an einem Ende auf den aus Gummi bestehenden Anschlag
30, der von dem durch diie Scheibe 32 hindurchgeheiid:en Röhrchen 31 getragen wird.
Die Feder 33. hält den Anschlag 30 in seiner oberen Stellung, da die Feder
unter Druck zwischen die Platte 32 und dien Kopf 12 eingesetzt ist. Der Ansatz des
Anschlags 30 ist mit einer Bohrung versehen, die dien Ein- und Austritt von
Luft aus dem Innern des Werkzeuges zuläßt. Um ein Verklemmen des Anschlags,
30 zu verhüten, verschiebt ;sich dieser in der in den Kopf 12 eingesetzten
Muffe 34 mit genügend Spiel :z9 hin und her. Würde sich der Anschlag während des
Betriebes verklemmen, so würde sich die Vorspannung auf die biegsamen; Schaltklinken
ändern. Der bereits erwähnte Rahmen muß frei schwingen und sich frei. bewegen können,
damit die Schaltklinken in ihren natürlichen Ruhestand zurückkehren können. Unter
der Einwirkung der Vorspannung nehmen sie dann ihre Gleichgewichtslage von -selbst
wieder ein. Das untere Ende des Werkzeuggehäuses i trägt einen Abschlußdeckel 35
mit einer Werkzeughältemuffe 36; die .das obere Ende des als Amboß wirkenden Werkzeughalters
oder Werkzeugfutters 37 aufnimmt, dessen obere Stirnfläche hier mit 38 bezeichnet
ist. Der Werkzeughalter 37 besitzt eine nabenartige Verbreiterung 4o mit einem daran
sitzenden radialen Ringflansch .,41. Das untere Ende des Futters 37 hat die Form
einer Steckhülse zur Aufnahme des Werkzeugs 42. Im Futter befindet sich die Querbohrung
43, .durch: die- das zugespitzte Ende eines- Stiftes eingeschoben oder getrieben
werden kann, um das Werkzeug 42 herauszunehmen.
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Der auf dem Werkzeughalter vorgeselhene Ringflansch 41 wird von zwei
becherförmigen Scheiben 44 und 45. umfaßt, deren einander gegenüberliegende Ringflächen
46 und 47 mit den zugehörigen Seiten des Flansches 41 mittelbar in kraftschlüssige
Wechselwirkung treten. Biegsame Schaltklinkenringe 5o und 51 liegen zwischen den
Flächen 4;6. und 47 und. den zugehörigen Flächen de: Flansches 41.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besitzen die Becherscheiben 44 und 45
Lappen 53 und 54, die sich gegenüberstehen und an den Muffen 55 und 56 gehaltert
sind, die ihrerseits auf die unteren Enden der Spannstangen 57 und 58 aufgeschoben
sind. Die Spannstangen 57 und 58 erstrecken sich bis zu dem gegenüberliegenden oberen
Ende des Schlagwerkzeugs und sind an der Platte 32 mittels Muttern befestigt. Zwischen
die Lappen der Becherscheiben 44 und 45 werden Unterlegscheiben 59 eingesetzt, um
die Relativstellung dieser Becherscheiben und damit die Größe der auf den biegsamen
Schaltklinkenringen 5o und 51 liegenden Vorspannung festzulegen. Sind die Schaltklinkenringe
abgearbeitet, so daß sie die eingestellte Vorspannung nicht oder nur teilweise aufnehmen
können, so werden die Unterlegscheiben 59 herausgenommen oder es werden schwächere
Scheiben eingesetzt. Wenn der die Schaltklinkeneinrichtung tragende Rahmen und der
Anschlag 30 sich verklemmen, würde eine andere Vorspannung auf die Schaltklinkenringe
übertragen werden. Infolge des um den Anschlag 3o herum befindlichen Zwischenraumes
29 nehmen die, Schaltklinken ringe aber von selbst wieder ihre Gleichgewichtsstellung
ein.
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Die Schraubenbolzen 6o und 61 verbinden den Deckel 35 und den Kopf
12 auf dem Zylindergehäuse i (Fig. 2) miteinander. Sobald der als Schlagkolben wirkende
Anker 6 sich nach abwärts bewegt und auf die Stirnfläche 38 des Werkzeughalters
37 trifft, wird der federnde Schaltklinkenring 51 durchgebogen, und zwar gerade
bevor das Werkzeug auf das zu bearbeitende Werkstück auftrifft. Diese Bewegung hebt
den Vorspannungsdruck auf den Schaltklinkenring 5o auf, der seine Normalform wieder
annimmt. Durch die Rückschlagkraft prallt das Werkzeug zurück, so daß der Werkzeughalter
angehoben wird und die obere Fläche des Flanschringes 41 gegen den Schaltklinkenring
5o drückt, der zwischen der oberen Fläche des Flanschringes 41 und der Ringfläche
46 der Becherscheibe 44 liegt, während der Schaltklinkenring 5, von den auf
ihm lastenden Druckkräften und Vorspannungskräften entlastet wird. Sobald -der Schlagkolben
6 bei dem Rückhub auf den Anschlag 3o auftrifft, drückt die Becherscheibe 45 über
.den Rahmen den Schaltklinkenring 51 zusammen und entspannt den Schaltklinkenring
50. Die kreisende Bewegung -Wird also durch eine ununterbrochene Gruppe von Impulsen
verursacht.
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Da die Schaltklinkenringe ihre eigene Schwingungsfrequenz haben und
unter einem Vorspannungsdruck stehen, der ihre teilweise Verbiegung verursacht,
wird der eine Schaltklinkenring ent-;pannt, während der andere Schaltklinkenring
ge-:)ogen wird, wobei sich diese Verformungen über-3chneiden. Der gebogene Schaltklinkenring
überträgt seine Kraft auf den urigebogenen Schaltdinkenring, der gebogen wird, während
der seine ,raft abgebende Schaltklinkenring sich entspannt )der seine Normalgestalt
wieder annimmt. Läßt die
Zeit es zu, so läuft das zwischen den beiden
Schaltklinkenringen erfolgende gegenseitige Biegen und Freigeben so lange, bis die
Schwingungen abklingen. Das Einstellen sowie die Wahl der Schaltklinkenringe wie
auch des Anschlags erfolgt so, daß eine den Teilen eigene Schwingungsfrequenz geschaffen
wird, .die mit dem Arbeiten der Antriebsvorrichtung oder im vorliegenden Falle mit
den elektrischen Impulsen übereinstimmt.
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Bei jedem unter der Einwirkung der Druckkräfte erfolgenden Biegen
der Schaltklinkenringe (und zwar bei einem Biegen unmittelbar durch die Antriebselemente
als auch auf Grund der Übertragung von Kräften von einem Schaltklinkenring auf den
anderen Schaltklinkenring) versuchen die Schaltklinkenringe, dem Werkzeughalter
eine kreisende Bewegung zu geben. Die in dieser Weise abgegebene Kraft bringt die
Schaltklinkenringe zwischen den Druck- und den Gegendruckhüben schnell zum Abklingen.
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Der Schaltklinkenring 5o ist in den Fig. 6, 7 und 8 und der Schaltklinkenring
5 i ist in den Fig.3, 4 und 5 dargestellt. Grundsätzlich sind diese Schaltklinkenringe
in gleicher Weise ausgebildet, jedoch hat der Schaltklinkenring 51, der die Antriebsdruckkraft
der Arbeitshübe und der Gegendruckhübe aufnimmt, einen etwas kräftigeren Ringflansch
als der Schaltklinkenring 5o, der im Grunde nur die reflektierende Gegendruckkraft
des Schaltklinkenringes 5 i aufnimmt. Bei dem Hin- und Hergang trifft der Schlagkolben
6 auf die Stirnfläche 38 des Werkzeughalters 37 und schiebt diesen nach abwärts,
der den Schaltklinkenring 51 zusammendrückt, um diesen Schaltklinkenring
50 zu biegen und die auf dem Ring liegende Vorspannung aufzuheben. Die Kraft
wird auch gegen die Becherscheibe 45 und durch die Verbindungsstangen 57 und 58
auf die Platte 32 ausgeübt, die die Feder 33 zusammendrückt und den. Anschlag 3o
nach der Mitte des Schlagwerkzeugs zu in eine Stellung zieht, in der der Anschlag
bei dem Rückhub des Kolbens getroffen werden kann.
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Bei der Aufwärtsbewegung trifft der Kolben 6 auf den Anschlag 3o,
drückt den. Anschlag zusammen und schiebt den Rahmen zurück, wodurch nun. wieder
der Schaltklinkenring 51 durch diejenigen Druckkräfte gebogen wird, die durch die
gegen das Trägheitsmomen.t des Werkzeughalters sich hebende Scheibe erzeugt werden.
Diese Druckkraft, die auf Grund des Rückhubes oder des Gegendruckhubes entsteht,
bringt wieder die auf den Schaltklinkenringen liegenden Vorspannungskräfte aus dem
Gleichgewicht, so daß die Schaltklinkenringe gebogen und entlastet werden und dadurch
den Werkzeughalter in Drehung setzen, bis die Kräfte abklingen und die Schaltklinkenringe
wieder ihrer von Anfang an. vorhandenen Vorspannung unterworfen werden, ehe der
Schlagkolben wieder umkehrt und auf die Stirnfläche des Werkzeughalters auftrifft.
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Sobald der Schlagkolben 6 nicht mehr auf dem Anschlag 30 liegt, wird
der untere Schaltklinkenring 51 entspannt, überträgt seine Druckkräfte auf den oberen
Schaltklinkenring und nimmt schließlich seine Normalgestalt wieder an. Nach Freigabe
durch den Schlagkolben nimmt der Rahmen wieder seine Normallage ein.
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Jeder Schaltklinkenring 5o bzw. 5 i besteht, wie in den Fig. 3 bis
8 dargestellt, aus einem gummiartigen Material, z. B. Natur- oder Kunstgummi, oder
aus einem anderen federnden Material, das gebogen werden und eine Kraft übertragen
kann. Jeder Schaltklinkenring weist eine Reihe von radial liegenden biegsamen Hebeln
62 auf, von denen bei der dargestellten Ausführung acht Hebel auf dem Umfang des
Schaltklinkenringes gewählt sind. Die Oberfläche und die Unterfläche jedes Hebels,
die sogenannten Standflächen, haben dreieckige Form, wie bei 63 ersichtlich. Die
nach der Mitte zu immer kleiner werdende Standfläche zusammen mit der kleinen Abschrägung
im Flansch 41 sichert eine richtige radiale Verteilung der Drehkräfte ohne übermäßigen
Verschleiß.
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Der Hebel 62, verläuft von der Spitze in einer abwärts gerichteten
Schräge 64 zu einem ringförmigen Steg 65, wobei diese Schräge vorzugsweise 3o° beträgt.
Die Unterseite des Hebels 62 verläuft in .einer Schräge 66 und endet in der unteren
Standfläche 67 (Fig. 4 und 7). Abgesehen von der Dicke des Steges und des Richtungsverlaufes
der Schrägflächen der Hebel sind die Scheiben 5o und 51 in ihrem Aufbau gleich.
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Die in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellten Hebel 72 haben obere Flächen
73 von dreieckiger Form, und ihre Schrägflächen 74 enden in dem Ringsteg 75, der
vorzugsweise in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Hebels liegt.
Die untere Fläche des Hebels verläuft bei 76 schräg und endet in dem dreieckigen
Abschnitt 77.
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Wie bereits erwähnt, verläuft die Schräge der Hebel 72 in entgegengesetzter
Richtung zu der Schräge der Hebel 62, so daß bei dem Auftreffen des Schlagkolbens
6 auf die Stirnfläche 38 die Unterfläche des Ringflansches 41 die Schaltklinkenscheibe
51 zusammenpreßt. Die Hebel 62 biegen sich, wodurch eine kleine Drehbewegung der
Hebel um ihre eigenen Achsen erfolgt und ein Druck gegen den Flansch 41 ausgeübt
wird, der den Flansch in kreisende Bewegung setzt. Der Werkzeughalter 37 wird, wie
in den Fig. i und 2 dargestellt, im Gegenzeigersinne, gesehen von der Unterseite
des Schlagwerkzeugs, gedreht.
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Man kann sagen, daß sich im Betrieb das Schlagwerkzeug oder der elektrische
Hammer relativ mit Bezug auf den Werkzeughalter hin- und herbewegt und daß der Werkzeughalter
in Umlauf gesetzt wird, sobald er frei von Schlagbelastungen ist oder sobald das
Werkzeug das Werkstück nicht fest berührt. Es wird also nur ein kleiner Teil der
Kraft zum Drehen des Werkzeugs benötigt.
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Die Federung der Schaltklinkenringe und des Anschlags 30 sind
wichtige Faktoren bei der Festlegung der Schwingungsfrequenz des Werkzeugs. Diese
biegsamen gummiartigen Teile sollten eine Härte von 5o bis 7o Durometergraden haben.
Sind
diese Teile zu weich, so wird die Verformung ungünstig groß.
Nach einer gewissen Zeit erhärtet der gummiartige Stoff und verliert also seine
ursprüngliche Zusammenpreßbarkeit. Die Unterlegscheibe 59 muß dann herausgenommen
werden, um das Zusammendrücken zu vergrößern. Einem Satz von Schaltklinkenringen
werden also während seiner Verwendungsdauer zwei Arbeitsphasen öder Arbeitsabschnitte
gegeben. Dies kann durch den Scheitelpunkt einer Kurve dargestellt werden, die durch
Einpunkten -des zugeführten Drehmoments einerseits und der Vorbelastung andererseits
erhalten wird, wobei die Anfangsvorspannung vor dem Scheitelpunkt liegt. Die Abstandsscheiben
59 müssen herausgenommen werden, nachdem die durch die Schaltklinkenringe eingenommene
Verdichtung auf der anderen Seite des Scheitelpunktes liegt. Die Verdichtung in
den Schaltklinkenringen vermindert nur die Anfangsspannung. Obwohl nur eine Unterlegscheibe
zum Herausnehmen und zum Wiederherstellen der Vorbelastung dargestellt ist, kann
die Zahl dieser Unterlegscheiben erhöht werden, um verschiedene Arbeitsphasen zu
:erhalten, ehe eine Auswechselung der Schaltklinkenringe erfolgt.
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Der Anschlag verdichtet und verkleinert sich ebenfalls nach einer
gewissen Zeit, so daß der Ankerkolben nicht mehr im Synchronismus mit den Stromimpulsen
sich bewegt. Der Anschlag 30 muß dann ersetzt werden.
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Das beste .Arbeiten der Vorrichtung wird erhalten, wenn :die Eigenschwingungsfrequenz
des Rahmens mit -der Eigenschwingungsfrequenz des Ankers 6 übereinstimmt. Der Rahmen
kann zwar indem Zeitraum, in dem der Kolben auf den Werkzeughalter und auf den Anschlag
30 trifft, schwingen, jedoch muß der Rahmen rechtzeitig in seiner Stellung
zurück sein oder muß im richtigen Sinne bewegt werden, sobald der Schlagkolben auf
den Werkzeughalter oder auf den Anschlag 3o auftrifft.
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Der obere Schaltklinkenring 5o spricht in der Hauptsache auf die Gegendruckkräfte
des unteren Schaltklinkenringes 51 an. Ohne dieses tote "Spiel würde sich das Werkzeug
nicht-hin und her schieben, sondern würde Schwingungsbewegungen ausführen.
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Sobald der Schaltkli.nkenring 51 durch Druckkräfte :gebogen wird,
bewegt er sich schneller als der Schaltklinkenring 5o folgen oder sich entspannen
kann. Wenn also der Schaltklinkenring 51 den Werkzeughalter dreht, so wird durch
den Schaltklinkenring 5o wenig oder gar keine Reibung ausgeübt. Die Biegsamkeit
dieser beiden Teile ist also für ihre Arbeiten wichtig. Ist die Klinke 5o zu biegsam,
so kann sie sich nicht zeitig genug entspannen und arbeitet nicht mehr unter der
Einwirkung der Gegendruckkräfte. Der Werkzeughalter steht dann entweder still oder
macht Schwingungsbewegungen. Um richtig zu arbeiten, muß der Schaltklinkenring eine
bestimmte Gegendruckkraft ausüben.
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Sind die Schaltklinkenringe zu steif, so werden die Gegendruckkräfte
abgedämpft, was wiederum eine Schwingbewegung, aber keine Drehbewegung zur Folge
hat. Die Eigenschwingungsfrequenz des zusammengepreßten Schaltzahnringes ist für
ein erfolgreiches Arbeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung also sehr wichtig.
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Die in Fig. i dargestellte Doppelanordnung von Schaltklinkenringen
kann durch eine mit einem einzigen Schaltklinkenring ausgerüstete Vorrichtung gemäß
Fig. 9 ersetzt werden, bei der der Rückhub des Kolbens nicht weiter verwendet wird.
Der untere Abschlußdeckel 8o des Schlagwerkzeugs ist an der Muffe 8.i mittels eines
Stiftes 82 befestigt. Der Werkzeughalter 83 besitzt den Ringflansch 8q.. Der Schaltklinken.ring
85 liegt zwischen den nebenliegenden Ringflächen .der feststehenden Muffe 81 und
der Oberfläche des Flansches 8q.. Die andere Seite dieses Flansches drückt die Feder
86 gegen das Drucklager 87, das in dem Ende der an dem Werkzeug befestigten Kappe
88 gelagert ist. Eine Staubkappe 9o hält die Filzscheibe 9i um das Ende des Werkzeughalters
83 herum, der eine unrunde Bohrung 92 hat, in die ein Werkzeug von ergänzender Form
aufgenommen wird.
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Sobald der Schlagkolben 6 auf die Stirnfläche des Werkzeughalters
83 trifft, wird die Feder 86 zusammengedrückt, wodurch ein Entspannen des Schaltklinkenringes
erfolgt. Die Feder drückt dann den Werkzeughalter zurück, wobei er über seine normale
Vorspannungsstellung hinausgeht, also den Schaltklinke nring biegt und dem Werkzeughalter
eine kreisende Bewegung erteilt. Eine Ab-
standsmuffe 93 kann verwendet werden,
um die Ausbiegung- der Schaltklinkenringe zu begrenzen. Dieses Abstandsrohr liegt
nur zwischen der Muffe 81 und dem Flansch 8q..
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Sobald der Schaltklinkenring gebogen wird, nimmt er eine verkantete
Stellung ein, wie sie in Fig. io dargestellt ist. Die Winkellage der Hebel vergrößert
sich, und der Zwischenstegwird zu einer Kurve gebogen.
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Die Schaltklinkenringe können durch metallische Federeinsätze versteift
werden, wie sie' bei 94 in Fig. io dargestellt sind. Die Bewegungsgeschwindigkeit
einer Stahlfeder ist zu schnell und klingt auch zu schnell ab. Sie erzeugt jedoch
bei kleinerer Verformung ein größeres Drehmoment.
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Eine Abänderung der Vorrichtung zur wechselweisen Beaufschlagung des
Werkzeugspannfutters oder des Werkzeughalters 37 ist in den Fig. i i und i2 gezeigt,
in denen ein Elektromotor 95 an einer Stelle des Zylindergehäuses i neben dem Handgriff
vorgesehen ist. Der Motor 95 wird durch einen Druckerschalter betätigt. Die Motorwelle
ragt in das Gehäuse i ein und endet dort in eine Kurbel 96, an der eine Kurbelstange
99 schwingbar gelagert ist. Die Kurbelstange 99 ihrerseits .ist .an einem Treibkolben
611 schwingbar gelagert, der gleitend in einem Hohlschlagkolben 98
liegt,.
der sich innerhalb des Gehäuses i hin- und herbewegt. Eine Feder 97 liegt zwischen
dem oberen Ende des Schlagkolbens 98 und einer auf dem Treibkolben 611 befindlichen
Schulter, um eine nach-;iebig federnde Verbindung zwischen diesen Teilen herzustellen.
Diese
Ausführung arbeitet ähnlich wie die Ausführung mit dem elektromagnetisch betätigten
Schlagkolben 6, mit der Abweichung, daß der Kolben 6,1 mittels des Elektromotors
95 und der Kurbel 96 auf und ab bewegt wird. Die Arbeitsweise der Schaltklinkenanordnung
40, 44 44, 45, 50, 51 ist die gleiche wie bei der Einrichtung mit elektromagnetischem
Antrieb.
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Alle einseitig wirkenden Vorrichtungen, die von der Vorderseite des
Werkzeugs aus angetrieben werden, sollten, wie dargestellt, irgendeine Art von Drucklager
aufweisen, weil sie mit einer Federspanneinrichtung versehen sein müssen.