BR112016030130B1

BR112016030130B1 - Dispositivo para receber e segurar uma ferramenta

Info

Publication number: BR112016030130B1
Application number: BR112016030130-7A
Authority: BR
Inventors: Thomas Reichenberger; Xaver Ried
Original assignee: Hilti Aktiengesellschaft
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2022-11-16
Also published as: RU2017105758A; RU2017105758A3; EP2977132A1; BR112016030130A2; EP3172002B1; JP6592075B2; CA2954815A1; WO2016012483A1; CA2954815C; US10207338B2; JP2017529249A; RU2694863C2; EP3172002A1; US20170209943A1

Abstract

RECEPTÁCULO DE FERRAMENTA PARA CONEXÃO DE UMA FURADEIRA DE DIAMANTE COM UMA COROA DE PERFURAÇÃO. A presente invenção refere-se a um dispositivo (20) para receber e segurar uma ferramenta (2; figura 1), especialmente uma coroa de perfuração, em uma máquina-ferramenta (1; figura 1), como, por exemplo, uma furadeira de núcleo, contendo um eixo de saída de acionamento (6) para a transmissão de um momento de rotação, gerado na máquina-ferramenta (1), para a ferramenta (2); e uma porca de capa (22) posicionada em torno do eixo de saída de acionamento (6) para a conexão separável do eixo de saída de acionamento (6) com uma extremidade de conexão (9) da ferramenta (2). O eixo de saída de acionamento (6) contém um anel de retenção (25) e porca de capa (22) contém um disco de batente (26), bem como um elemento de amortecimento (27), sendo que o disco de batente (26) está posicionado entre o anel de retenção (25) e o elemento de amortecimento (27).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para receber e segurar uma ferramenta, especialmente uma coroa de perfuração, em uma máquina-ferramenta, como, por exemplo, uma caroteadora, contendo um eixo de saída para a transmissão de um torque, gerado na máquina-ferramenta, para a ferramenta e uma porca de capa posicionada em torno do eixo de saída para a conexão separável do eixo de saída com uma extremidade de conexão da ferramenta.

[002] Para a execução de uma perfuração de núcleo, respectivamente uma perfuração de núcleo oco, são necessárias, no essencial, uma caroteadora e uma ferramenta de perfurar, a assim chamada coroa de perfuração. A caroteadora contém, basicamente, um motor elétrico como unidade de acionamento e para a geração de um torque, bem como um eixo de saída para a transmissão desse torque. A coroa de perfuração consiste, no essencial, em um corpo oco cilíndrico (revestimento de aço) com uma segmentação de diamante em uma extremidade de corte e com uma parte de conexão em uma extremidade de fixação. A coroa de perfuração é fixada, por meio da parte de conexão, ao eixo de saída da caroteadora de tal modo que o torque gerado na caroteadora seja transmitido à coroa de perfuração. O torque transmitido à coroa de perfuração coloca esta em rotação, e isso faz com que a extremidade de corte com a segmentação de diamante possa ser girada em um material e, consequentemente, possa ser perfurado um furo no material. No caso do material, geralmente se trata de uma rocha mineral ou de concreto.

[003] Geralmente, o eixo de saída das furadeiras de núcleo dispõe de uma rosca simples, por meio da qual o eixo de saída, respectivamente a caroteadora, é conectado com a parte de conexão da coroa de perfuração. Tal conexão por rosca é chamada, por exemplo, de interface BS. Usualmente, para a montagem e para desmontagem da coroa de perfuração no eixo de saída, respectivamente do eixo de saída, da caroteadora é necessária uma ferramenta especial na forma de uma chave (de parafuso). Tanto o aperto correto da rosca, como a soltura da rosca sem essa ferramenta especial e apenas manualmente é extremamente difícil ou mesmo impossível. Devido ao torque frequentemente extremamente alto, que é transmitido pela caroteadora à coroa de perfuração, pode vir a ocorrer um travamento mecânico muito grande na rosca entre o eixo de saída e a coroa de perfuração.

[004] Um receptáculo de ferramenta para uma coroa de perfuração, para a fixação em uma caroteadora na forma de uma rosca segundo o estado da técnica é evidenciada, por exemplo, no pedido de patente europeu EP 1 424 152 A1. Nesse caso, uma extremidade de inserção da coroa de perfuração apresenta um flange de rosca externa e um eixo de engrenagem da caroteadora apresenta um flange de rosca interna. O flange de rosca externa e o flange de rosca interna são apertados axialmente um com o outro, para fixar a coroa de perfuração no eixo de engrenagem.

[005] Nos receptáculos de ferramenta segundo o estado da técnica encontrados no mercado, podem surgir efeitos indesejados no caso de uma solicitação extrema. Nesse sentido, por exemplo, pode se soltar o enroscamento entre o eixo de saída e a coroa de perfuração, devido a vibrações e trepidações durante a perfuração de núcleo. No entanto, vibrações e trepidações durante a perfuração de núcleo podem levar a um travamento mecânico ainda maior na rosca entre o eixo de saída e a coroa de perfuração, de tal modo que a rosca só possa ser solta novamente através de um dispêndio de força muito grande. Sujeiras devidas à poeira da perfuração que cai ou deformações devidas a uma ação de forças externas podem provocar avarias nos componentes individuais do receptáculo de ferramenta, que, também nesse caso, podem levar a um funcionamento defeituoso ou a uma pane completa do receptáculo de ferramenta.

[006] Por isso, é objetivo da presente invenção solucionar os problemas acima descritos e, especialmente, disponibilizar um dispositivo para receber e segurar uma ferramenta, especialmente uma coroa de perfuração, em uma máquina-ferramenta, como, por exemplo, uma caroteadora, por meio do qual seja garantida uma melhor montagem e desmontagem de uma coroa de perfuração em uma caroteadora, bem como a retenção segura da coroa de perfuração na caroteadora durante a perfuração de núcleo propriamente.

[007] Esse objetivo é alcançado através do objeto da presente invenção. Outras formas de execução do objeto de acordo com a invenção se encontram nas concretizações.

[008] Para isso, disponibiliza-se um dispositivo para receber e segurar uma ferramenta, especialmente uma coroa de perfuração, em uma máquina-ferramenta, como, por exemplo, uma caroteadora, contendo um eixo de saída para a transmissão de um torque, gerado na máquina-ferramenta, para a ferramenta e uma porca de capa posicionada em torno do eixo de saída para a conexão separável do eixo de saída com uma extremidade de conexão da ferramenta.

[009] De acordo com a invenção, nesse caso é previsto que o eixo de saída contenha um anel de retenção e que a porca de capa contenha um disco de batente e um elemento de amortecimento.

[0010] Desse modo é possível garantir uma melhor montagem e desmontagem da ferramenta na máquina-ferramenta, bem como a retenção segura da ferramenta na máquina-ferramenta durante a perfuração de núcleo propriamente, sem ajuda de uma ferramenta.

[0011] Segundo uma forma vantajosa de execução da presente invenção, pode ser previsto que, em um estado conectado da porca de capa com a extremidade de recepção da ferramenta, uma superfície interna da porca de capa pressiona contra o elemento de amortecimento, fazendo com que o disco de batente pressione, por travamento mecânico, contra o anel de retenção. Nesse caso, a superfície interna pode ser posicionada, no essencial, perpendicularmente à superfície externa da porca de capa, de tal modo que essa superfície interna se estenda paralelamente ao elemento de amortecimento, ao disco de batente e ao anel de retenção. Com ajuda do elemento de amortecimento pode ser evitado que a porca de capa se solte no caso de vibrações durante a operação da máquina- ferramenta e, consequentemente, o eixo de saída e a ferramenta não fiquem mais conectados firmemente entre si.

[0012] Segundo outra forma vantajosa de execução da presente invenção, pode ser previsto que a porca de capa contenha uma rosca interna e a extremidade de recepção da ferramenta contenha uma rosca externa correspondente à rosca interna da porca de capa, rosca externa esta que serve para a conexão separável do eixo de saída com a extremidade de recepção da ferramenta. Desse modo, o eixo de saída pode ser facilmente conectado com a extremidade de recepção da ferramenta, podendo ser novamente separados, sem ferramenta.

[0013] De acordo com outra forma vantajosa de execução da presente invenção, pode ser previsto que a porca de capa seja constituída de material sintético. Desse modo, a porca de capa pode ser enroscada mais facilmente sobre a extremidade de recepção da ferramenta, e, igualmente, também pode ser desenroscada mais facilmente da extremidade de recepção da ferramenta.

[0014] Segundo outra forma vantajosa de execução da presente invenção, pode ser previsto que o anel de retenção e o disco de batente sejam constituídos de metal. Desse modo, pode ser obtida uma conexão por travamento mecânico a mais alta possível entre o anel de retenção e o disco de batente.

[0015] Outras vantagens podem ser deduzidas da descrição seguinte sobre as figuras. Nas figuras são mostrados diferentes exemplos de execução da presente invenção. As figuras, a descrição e as concretizações contêm inúmeras características em combinação. Um especialista também irá considerar as características separadamente de modo adequado e as irá reunir em outras combinações apropriadas.

[0016] Mostra-se:

[0017] Fig. 1: uma vista esquemática sobre uma máquina- ferramenta configurada como caroteadora com um eixo de saída conectada com uma ferramenta configurada como coroa de perfuração, e um dispositivo de acordo com a invenção para receber e segurar uma ferramenta em uma máquina-ferramenta;

[0018] Fig. 2: uma vista esquemática sobre uma extremidade de conexão da coroa de perfuração e uma extremidade de conexão do eixo de saída;

[0019] Fig. 3: uma vista em perspectiva do dispositivo de acordo com a invenção para receber e segurar a ferramenta na máquina- ferramenta, com uma porca de capa sobre o eixo de saída da caroteadora, juntamente com a extremidade de conexão da coroa de perfuração;

[0020] Fig. 4: uma vista em perspectiva do dispositivo de acordo com a invenção para receber e segurar a ferramenta na máquina- ferramenta com a porca de capa;

[0021] Fig. 5: uma vista em perspectiva do eixo de saída com um anel de retenção e um disco de batente;

[0022] Fig. 6: uma vista de frente sobre o dispositivo de acordo com a invenção, para receber e segurar a ferramenta na máquina- ferramenta;

[0023] Fig. 7: uma vista de trás sobre o dispositivo de acordo com a invenção para receber e segurar a ferramenta na máquina-ferramenta;

[0024] Fig. 8: uma vista em corte transversal do dispositivo de acordo com a invenção para receber e segurar a ferramenta na máquina-ferramenta, ao longo da linha de corte A-A na figura 6 e

[0025] Fig. 9: outra vista em corte transversal do dispositivo de acordo com a invenção, para receber e segurar a ferramenta na máquina-ferramenta, ao longo da linha de corte A-A na figura 6.

Exemplo de Execução

[0026] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva sobre uma máquina-ferramenta 1, que está conectada com uma ferramenta 2. Nesse caso, a máquina-ferramenta 1 está configurada como caroteadora. A ferramenta 2 está configurada como uma coroa de perfuração.

[0027] A caroteadora 1 contém, no essencial, uma caixa 3, uma unidade de acionamento 4, uma engrenagem 5 e um eixo de saída 6. A unidade de acionamento 4 está concretizada através de um motor elétrico. A unidade de acionamento 4, configurada como motor elétrico, e a engrenagem 5 estão totalmente posicionadas na caixa 3. O eixo de saída 6 contém uma primeira extremidade 6a e uma segunda extremidade 6b. A primeira extremidade 6a está conectada com a engrenagem 5. A engrenagem 5, também por sua vez, está conectada com o motor elétrico 4. A segunda extremidade 6b do eixo de saída 6 se projeta para fora da caixa 3.

[0028] A coroa de perfuração 2 contém um corpo oco cilíndrico 7 com uma primeira extremidade 7a e uma segunda extremidade 7b. Na primeira extremidade 7a acha-se posicionada uma segmentação de diamante 8 como extremidade de corte. Com ajuda da segmentação de diamante 8 pode-se perfurar um furo em um material mineral W. Na segunda extremidade 7b é prevista uma extremidade de conexão 9. A extremidade de conexão 9 contém uma roda dentada oca 10 com uma endentação interna 11 (cf. figuras 2 e 9), bem como uma rosca externa 12 (cf. figuras 2, 4, 5, 8 e 9).

[0029] Com ajuda da engrenagem 5, um torque gerado no motor elétrico é transmitido ao eixo de saída 6, o qual, devido a isso, é girado em torno do eixo de rotação R na direção de rotação N.

[0030] Tal como mostrado especialmente nas figuras 4 e 5, na segunda extremidade 6b do eixo de saída 6 é prevista uma extremidade de conexão 13, a qual (como será descrito detalhadamente a seguir) serve para conectar o eixo de saída 6 com a coroa de perfuração 2 e, desse modo, transmitir o torque do eixo de saída 6 à coroa de perfuração 2. A extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 contém uma roda dentada 14 com endentação externa 15, a qual está conectada, de modo antirrotação, com o eixo de saída 6. A roda dentada 14 está configurada de tal modo que ela pode se ajustar na roda dentada oca 10, correspondentemente configurada, da extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2. Nesse caso, a endentação interna 11 da roda dentada oca 10 da extremidade de conexão 9 mantém correspondência com a endentação externa 15 da roda dentada 14 do eixo de saída 6. Segundo uma forma de execução, não mostrada, da presente invenção também é possível que a extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 não contenha uma roda dentada e que a extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2 não contenha uma roda dentada oca 10. Em vez disso, na extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 pode ser prevista uma seção que corresponda a um estriado, a um eixo ranhurado, a um polígono, respectivamente a algo similar. Na mesma medida, na extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2 pode ser prevista uma seção, que serve para a recepção da seção, configurada como estriado, eixo ranhurado, polígono, respectivamente algo similar, da extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6. A seção na extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 cabe, portanto, na seção da extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2 e representa, assim, uma possibilidade de conexão pelo ajuste de formas, respectivamente uma possibilidade de transmissão de torque, entre o eixo de saída 6 e a coroa de perfuração 2.

[0031] Como se mostra particularmente na figura 3, na segunda extremidade, isto é, na extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 é previsto um dispositivo 20 para receber e segurar a coroa de perfuração 2 na caroteadora 1. Por meio desse dispositivo 20 é possível garantir uma montagem e desmontagem fácil da coroa de perfuração 2 na caroteadora 1, bem como a retenção segura da coroa de perfuração 2 na caroteadora 1 durante a perfuração de núcleo propriamente. Nesse caso, o dispositivo 20 está configurado de tal modo que a montagem e a desmontagem da coroa de perfuração 2 na caroteadora 1 pode ser efetuada sem ajuda de uma ferramenta e apenas manualmente.

[0032] Tal como mostrado nas figuras 3, 4, 5, 8 e 9, para receber e segurar a coroa de perfuração 2 na caroteadora 1, o dispositivo 20 contém uma porca de capa cilíndrica 22, um anel de retenção 25, um disco de batente 26 e um elemento de amortecimento 27.

[0033] A porca de capa 22 contém uma primeira extremidade 22a, uma segunda extremidade 22b, um lado interno 22c e um lado externo 22d. Na primeira extremidade 22a, no lado interno 22c acha-se posicionada uma rosca interna 23. A rosca interna 23 da porca de capa 22 mantém correspondência com a correspondente rosca externa 12 da extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2. Na segunda extremidade 22b da porca de capa 22 é prevista uma superfície interna 24, a qual se estende perpendicularmente ao lado externo 22d da porca de capa 22 (cf. figuras 8 e 9).

[0034] Tal como mostrado na figura 5, o anel de retenção 25 está posicionado de modo fixo sobre o eixo de saída 6. Nesse caso, o anel de retenção 25 está posicionado antes do disco de batente 26 na direção de seta H.

[0035] Como é mostrado nas figuras 8 e 9, o elemento de amortecimento 27 está posicionado atrás do disco de batente 26 na direção de seta H. Nesse caso, o elemento de amortecimento 27 é produzido na forma de um O-Ring de um material elástico, como, por exemplo, diferentes tipos de borracha, borracha perfluorada (FFKM ou FFPM), polietileno (PE) ou politetrafluoretileno (PTFE).

[0036] Se a coroa de perfuração 2 deve ser conectada com o eixo de saída 6, para transmitir o torque gerado no motor elétrico 4 do eixo de saída 6 para a coroa de perfuração 2, então a extremidade de conexão 13 do eixo de saída 6 será inserido na extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2 (cf. figuras 8 e 9). Devido à inserção mútua, a endentação externa 15 do eixo de saída 6 engrena na endentação interna 11 da coroa de perfuração 2, fazendo com que se estabeleça uma conexão com resistência à rotação. A rosca interna da porca de capa 22 é enroscada através da rosca externa 12 da extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2, para evitar que a coroa de perfuração 2 e o eixo de saída 6 possam ser novamente separados axialmente (cf. figuras 8 e 9). Quando a porca de capa 22 for enroscada sobre a extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2, a superfície interna 24 da porca de capa 22 será pressionada contra o elemento de amortecimento 27.

[0037] Com isso, ao ocorrer o aperto da porca de capa 22 com a extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2, o travamento mecânico ocorrerá na direção axial (contra a direção de seta H) através de um batente duro entre o anel de retenção 25 da porca de capa 22 e o disco de batente 26 do eixo de saída 6, sobre um diâmetro o menor possível, com uma suficiente resistência ao desgaste. O elemento de amortecimento 27 é responsável por uma tensão prévia definida nesse sistema de aperto (isto é, no sistema formado pela porca de capa 22 e pela extremidade de conexão 9) e, desse modo, protege contra uma soltura indesejável do enroscamento da porca de capa 22 em relação à extremidade de conexão 9 da coroa de perfuração 2.

Claims

1. Dispositivo (20) para receber e segurar uma ferramenta (2), especialmente uma coroa de perfuração, em uma máquina- ferramenta (1), como, por exemplo, uma caroteadora, contendo - um eixo de saída (6) para a transmissão de um torque gerado na máquina-ferramenta (1), para a ferramenta (2); e - uma porca de capa (22) posicionada em torno do eixo de saída (6), a qual contém uma rosca interna (23), sendo que a rosca interna (23) pode cooperar com uma rosca externa (12) disposta com correspondência à rosca interna (13) em uma extremidade de conexão (9) da ferramenta (2), para a conexão separável do eixo de saída (6) com a extremidade de conexão (9) da ferramenta (2), sendo que o eixo de saída (6) contém um anel de retenção (25) e a porca de capa (22) contém um disco de batente (26), caracterizado pelo fato de que a porca de capa (22) contém ainda um elemento de amortecimento (27), e sendo que o disco de batente (26) está posicionado entre o anel de retenção (25) e o elemento de amortecimento (27).

2. Dispositivo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em um estado conectado da porca de capa (22) com a extremidade de conexão (9) da ferramenta (2), uma superfície interna (24) da porca de capa (22) pressiona contra o elemento de amortecimento (27), com o que o disco de batente (26) pressiona contra o anel de retenção (25) por travamento mecânico.

3. Dispositivo (20) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a porca de capa (22) consiste em material sintético.

4. Dispositivo (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o anel de retenção (25) e o disco de batente (26) consistem em metal.