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Sehlagapparat.
Man benutzt bereits die Fliehkräfte exzentrisch umlaufender Massen, um eine abwechselnd vor- und rückwärts gerichtete Kraft zu gewinnen-im besonderen für den Betrieb von Schlagapparaten (Hämmern, Bohrapparaten, Nietapparaten)-, namentlich indem man die Massen derart umlaufen lässt, dass ihre Fliehkräfte zwei gleichgrosse Endkräfte entstehen lassen, die beide in der gleichen Ebene mit der Schlagachse gelegen sind und in jedem Zeitpunkt mit Bezug auf diese Achse eine genau symmetrische Stellung einnehmen.
Indes weisen die bisher in Vorschlag gebrachten Ausführungsformen keine befriedigenden Ergebnisse auf : ein beträchtlicher Teil der dem Apparat zugeführten Energie wird dabei für Dämpfungsoder dynamische Arbeit verbraucht, die ohne Nutzen oder nur teilweise von Nutzen ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schlagapparat dieser Gattung, bei dem jedoch die Energieverluste auf das geringstmögliche Mass herabgesetzt sind.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die miteinander mechanisch verbundenen umlaufenden Massen sich mit einer periodisch wechselnden Geschwindigkeit drehen, die beim Rück- gang des Schlagorgans verkleinert wird (und beim wirksamen Hingang entsprechend erhöht wird), derart, dass veränderliche Fliehkräfte entwickelt werden, die eine resultierende Kraft klopfender Art erzeugen, mit einem wenig oder gar keine Energie entwickelnden Rückgang des Schlagorgans.
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Kreise, n ihre Umlaufgeschwindigkeit in Umdrehungen per Sekunde und kein Proportionalitätskoeffizient. Je kleiner M gehalten wird, desto mehr tritt der Einfluss der Geschwindigkeit r2 der umlaufenden Massen hervor.
Und da deren Grösse selbst ebenfalls niedrig gehalten wird, ist man-nach der Erfindung-in der Lage, im gleichen Masse die Geschwindigkeit n zu erhöhen.
Die Zweckmässigkeit, zur Erreichung des gesetzten Zieles die Umlaufgeschwindigkeit der Massen im Verhältnis zu der in einem gegebenen Zeitpunkt benötigten kinetischen Energie zu wechseln, ergibt sich, wenn man bedenkt, dass der Stösser, wenn die Umlaufgeschwindigkeit gleichbleibt, während des Rüoklaufes die gleiche kinetische Energie entwickelt wie während rjes Vorlaufes (Arbeitsgang) und dass beim Hubende diese Energie wenigstens zum Teil an das Gehäuse des Apparates (Rückschlag) verlorengeht, auch wenn man ein elastisches Dämpfungsmittel einbaut. Wenn dagegen der Rücklauf weniger oder gar nicht mit Energiezufuhr verbunden ist, findet dieser Energieverlust nicht statt.
Die Begrenzung in der Bemessung der Masse M und der Massen m hängt mit diesem Wesen der Erfindung durch die Tatsache zusammen, dass die Regelung der Geschwindigkeit in jedem Augenblick umso leichter und wirksamer sich vollzieht, je geringer die Trägheit der in Bewegung befindlichen Massen ist.
Der Erfindungsgedanke wird an Hand einiger Ausführunsbeispiele besser verständlich sein, die im folgenden beschrieben und auf den Zeichnungen zur Darstellung gebracht sind. U. zw. zeigen : Fig. 1 ein Diagramm der kinematischen und dynamischen Wirkungen des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 ein Schema, das den Grundgedanken der Bewegungsart der Massen in den Beispielen veran-
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schaulicht, Fig. 3 und 4 ein erstes schematisches Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens, Fig. 5 und 6, 7 und 8 zwei weitere Ausführungsbeispiele für tragbare Hämmer nach der Erfindung, Fig. 9 ein anderes schematisches Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.
Die Beschränkung der umlaufenden Massen derart, dass sie den geringsten Raum einnehmen, wird in den dargestellten Beispielen dadurch erreicht, dass die Massen auf zwei zurückgeführt werden (zwei Massen sind unentbehrlich um die Symmetrie der Umlaufskräfte zu erhalten) und dass diese auf ein und demselben Kreisumfang umlaufen, wobei die Schlagachse in Richtung eines Durchmessers dieses Umlaufkreises verläuft. Dieser Bedingung zufolge sind die beiden Massen, im Verhältnis zueinander exzentrisch umlaufend, eine im Inneren der andern angeordnet ; oder auch so, dass eine von ihnen in zwei Hälften geteilt ist, die zu beiden Seiten neben der andern Masse untergebracht sind ; oder endlich auch derart, dass die beiden Hälften der einen Masse sich, nach der Sehlagachse ausgerichtet, über und unter der andern Masse befinden.
Die in Frage stehende Regelung der Geschwindigkeit geschieht bei den dargestellten Ausführungsbeispielen in der folgenden Weise (Fig. 2) :
Wenn man zwischen zwei gleichen Scheiben a, a', die, einander berührend, sich um feste Achsen o, o'drehen können, im Berührungspunkt b, dicht anschliessend, einen Bandstreifen c hindurchführt, der eine geradlinige gleichförmige, im Sinne des Pfeiles 1 gerichtete Bewegung von der Geschwindigkeit u erhält, so setzen sich die beiden Scheiben in entgegengesetzt gerichtete Bewegung mit der Umfangsgeschwindigkeit 11) 1, die = v (der konstanten Bandgeschwindigkeit) ist. Wenn nun dagegen die Achsen o, o'infolge einer Verschiebungsbewegung parallel zu derjenigen des Bandes und
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bzw. itl, = v + vlj.
Da dies feststeht, sei weiterhin angenommen, dass die beiden Scheiben exzentrisch zwei gleiche Massen m und m' tragen, die mit Bezug auf den Bandstreifen c sieh in spiegelbildlich symmetrischen Lagen befinden, und dass die Achsen o, o' durch einen Träger d, der frei längs zwei Führungen e, p' gleiten kann, verbunden seien.
Sobald das Band in Bewegung gesetzt wird, versetzt es die Scheiben in Drehung, und da die Massen m, m'nunmehr Fliehkräfte entwickeln, die sich zu einer nach c-c gerichteten Resultante von abwechselndem Richtungssinn zusammensetzen, wird der Träger ebenfalls in eine Verschiebungsbewegung von abwechselndem Richtungssinn versetzt ; hiebei tritt jedoch gemäss der oben gegebenen Erklärung die Eigentümlichkeit auf, dass, wenn die Verschiebung im Richtungssinn III stattfindet, die Massen eine schnellere Drehung aufweisen als im entgegengesetzten Richtungssinn 11, wobei in dem einen Falle eine e-c folgende Resultante von stärkerem Ausmasse als im andern Falle entsteht.
Es kommt nur darauf an, die verschiedenen Teile des Apparates in zweckmässiger Weise zu bemessen, um einen Schläger zu schaffen, bei dem der Vorlauf oder Schlag so wirksam ist, wie man will, und der Rücklauf so unwirksam, wie man will.
Zwecks genauerer Erkenntnis der Arbeitsweise des Apparates sind in Fig. 1 in einem Diagramm die folgenden Grössen dargestellt, u. zw. als Funktion der Zeit, die als Abszisse aufgetragen ist- : die resultierende wirksame Endkraft ; v, die Geschwindigkeit des Stössers ; s, der von dem Stösser durchlaufende Raum, alle drei in dem Falle einer gleichförmigen Drehung der Massen ;
und/', v', s'
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enthält in den Hohlräumen zwei exzentrische Massen 2-2', die mit Kettenrädern 3-. 3,. 3'-3' ver- sehen sind, welche in zwei endlose, miteinander übereinstimmende Ketten 4 und 4' (entsprechend dem Bandstreifen c-c in Fig. 2) eingreifen, während die Ketten ihrerseits über am Gehäuse festsitzende Trieb-und Leiträder 5-5 laufen und dabei beide die gleiche kontinuierliche und gleichförmige Vor-
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In dem Falle des Beispiels eines Hammers nach Fig. 5 und 6 ist die Anzahl der wirksamen Massen gleich zwei, von denen die eine, mittlere, Sehwingmasse 8 in der einen Drehrichtung umläuft, während die andere Masse in zwei Hälften geteilt ist, die beiderseits der Masse 8 liegen und um ein und dieselbe Drehachse mit entgegengesetztem Drehungssinn in geometrischer Spiegellage umlaufen.
Diese Massen haben das gleiche Profil, die mittlere hat jedoch die doppelte Breite wie die beiden seitlichen. Die mittlere Masse trägt eine Achse 10, an deren Ende ein Kettenrad 11 sitzt ; die beiden seitliehen Massen sind in einer zylindrischen Büchse angeordnet, die ein mit dem Rad 11 übereinstimmendes Kettenrad 13 trägt. Das ganze wird von einem Körper 14 getragen, der im Gehäuse 16 des Apparates
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gleitet und unten mit einem Stempel 1'1 versehen ist. Zwei Ketten 18, 18' greifen in die Räder 11 und 13 ein und laufen über Antriebszahnräder und Leiträder (19, 19' und 20, 20'), so wie in dem Schema, das neben den Fig. 5-6 in punktierten Linien angegeben ist ; auf diese Art erhalten die Massen die verlangten gleichen und entgegengesetzt gerichteten Umdrehungsbewegungen.
Die Antriebsräder 19, 19'der Ketten sind auf eine Triebwelle 23 aufgekeilt. Um jegliche Verlängerung oder Verkürzung der Ketten während des Hubes des Trägers der Massen zu vermeiden, kann man gezahnte Leitrollen 24-24, 25-85 benutzen, welche die Ketten in der Bewegungsrichtung des Körpers 14 strecken und von diesem Körper getragen werden. Der Stempel 17 kann mit Rillen von Schraubenform versehen werden, um in bekannter Art die Drehung einer Muffe 26 und des das Werkzeug 27 (Schlagbohrer) aufnehmenden Mundstückes 16 hervorzurufen, wenn es sich um einen Bohrhammer handelt.
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gemäss der Erfindung ohnehin sehr wenig kräftig ist.
Die Fig. 7 und 8 beziehen sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines Bohrhammers, bei welchen die wirksamen Massen koaxial, die eine 31 im Innern der andern 32, angeordnet sind, u. zw. in einem Stosskörper als Träger 33. Zwei Ketten 34,34'greifen in zwei mit den beiden Massen fest verbundene Kettenräder 35, 35'. Diese beiden Ketten laufen über Leiträder 36, 36'und über An-
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38', 39 in Bewegung gesetzt werden. Hinsichtlich der übrigen Teile unterscheidet sich der Apparat nicht wesentlich von dem vorher beschriebenen. Auch hier sind keine Dämpfungsmittel für den Rück- stoss vorgesehen worden.
In dem Beispiel nach Fig. 9 ist eine mittlere Masse 43 vorgesehen, die in der einen Drehrichtung umläuft, und zwei weitere Massen 44, 44', deren Drehsinn entgegengesetzt gerichtet ist und die zusammen eine resultierende Masse bilden, deren Moment gleich dem der Masse 43 ist. Die Umlaufachsen dieser beiden Massen befinden sich in einem Abstand voneinander, der dem Radius der mittleren Masse im wesentlichen gleich ist, ferner sind sie parallel und stehen senkrecht zur Schlagachse p-p.
Man kann in diesem Falle die Massen unter sich durch Zahngetriebe 45, 46, 46'verbinden und irgendeine der Massen antreiben, z. B. die mittlere, u. zw., wie in der schematischen Figur neben Fig. 9 angegeben, durch eine Triebkette 47, die über Antriebs-und Leiträder 48, 49 läuft, sowie über Ausrichträder 50-50, die von dem Tragkörper 51 der Schwingmassen getragen sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schlagapparat, bei welchem die Schlagkraft durch Zusammensetzung der Fliehkräfte umlaufender exzentrischer Massen hervorgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander mechanisch verbundenen umlaufenden Massen sich mit einer periodisch wechselnden Geschwindigkeit drehen, die beim Rückgang des Schlagorgans verkleinert wird (und beim wirksamen Hingang entsprechend erhöht wird), derart, dass veränderliche Fliehkräfte entwickelt werden, die eine resultierende Kraft klopfender Art erzeugen, mit einem wenig oder gar keine Energie entwickelnden Rück- gang des Schlagorgans.