Vorrichtung zur Verwandlung einer Drehbewegung in eine Schlagbewegung. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine einen Schlagkörper und einen Amboss aufweisende Vorrichtung zur Verwandlung der Drehbewegung des Schlagkörpers in eine Schlagbewegung und unterscheidet sich von schon bekannten derartigen Vorrichtungen dadurch, dass die Rücklaufbewegung des sich drehenden Schlagkörpers durch den Rück schlag beim Anschlagen gegen den Amboss, auf welchen die Schlagkraft zu übertragen ist, erreicht wird.
Gemäss der Erfindung ist der kraftange triebene, sich drehende Schlagkörper achsial verschiebbar gelagert und ist mit mindestens einer schrägen Anschlagfläche, welche in der einen Grrenzlage des Schlagkörpers mit minde stens einer am Amboss angebrachten schrä gen Anschlagfläche zusammenwirkt, ausge rüstet, wobei durch den Rückschlag beim Anschlagen des sich drehenden Schlagkörpers letzterer sich im rücklaufenden Sinne achsial verschiebt und dabei die durch den Rück- schlag auf den Schlagkörper übertragene Energie wenigstens teilweise auf einen mit ihm zusammenwirkenden und diese Energie beim nächsten Vorlauf des Schlagkörpers wieder an den Schlagkörper abgebenden Kraft aufspeicher überträgt.
In Fig. 2-6 sind einige Ausführungs formen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In Fig. 2 ist 1 eine Antriebswelle, die mit einer Führungsnut 2 von beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Form versehen ist. Auf der Antriebswelle 1 ist der Schlagkörper 3 verschiebbar gelagert. Der Schlagkörper besitzt einen in die Führungsnut 2 hinein ragenden Zapfen, so dass er gewöhnlich von der Welle mitgedreht wird und nur bei seiner achsialen Bewegung in bezug auf die An triebswelle beschränkt drehbar ist.
Im freien Ende ist die Antriebswelle mit einem in den in einem Rahmenteil 5 verschiebbar ge lagerten, aber durch den geil 12 am Drehen verhinderten Amboss 6 hineinragenden Füh rungszapfen 7 versehen oder verbunden.
Aa den gegeneinander gekehrten Flächen sind der Schlagkörper und der Amboss 6 mit geneigten Anschlageflächen 8 bezw. 9 von beispielsweise der in Fig. 1 dargestellten Form versehen. Der Schlagkörper 3 ist mit der Antriebswelle vermittelst einer Zugfeder 10 verbunden, die mit dem einen Ende im Zapfen 4 und mit dem andern in einem in der Antriebswelle eingesetzten Zapfen 11 befestigt ist und den Schlagkörper gegen den Amboss zieht.
Durch den Rückschlag beim Anschlagen der Flächen 8 gegen die Flächen 9 wird der Schlagkörper nach rechts zurückgeschlagen, wobei er Energie auf die einen Kraftauf- speicher bildende Feder 10 überträgt, welche alsbald den Schlagkörper zu einem neuen Schlage nach links bewegt.
Wenn der Steigungswinkel der Nut in dem kraftgetriebenen Teil konstant, und zwar a (vergl. Fig. 1) und der Durchmesser der Schraubennut r ist, dann ist die Steigung der Nut
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<I>H== <SEP> 2 <SEP> 7r <SEP> r <SEP> tg <SEP> a;
</I> <SEP> 1 <SEP> - <SEP> <U>2 <SEP> <I>7c <SEP> r</I></U>
<tb> <I>tg <SEP> a <SEP> H</I> Wenn ferner die schräge Anschlagfläche des Ambosses kreisförmig ist, ihr Radius B und ihr Steigungswinkel ss ist, dann ist ihre Steigung
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<I>It=27cli'-tgp</I> <SEP> also <SEP> <U>#</U><B>1</B> <SEP> = <SEP> <U>2k</U> Wenn die das Schlaggewicht antreibende axiale Kraft p veränderlich ist, so ist der Kraftstoss k=Spdt Wird dieser Stoss in eine achsiale Kom ponente k. und eine tangentiale Komponente kt aufgeteilt,
so ist <I>kg -- k</I> cos (3 kt <I>= k</I> sin ss und das Moment von kt Itt.R=k sin 13.1L Bezeichnet m die Masse des Schlag gewichtes und I dessen Trägheitsmoment um die Drehwelle und vi, <I>v2</I> die translatori- sche Geschwindigkeit vor bezw. nach dem Stoss,
und zvi und zv2 absolute Winkelge schwindigkeiten des Schlaggewichtes vor und nach dem Stoss, so wird, wenn vi negativ und<I>v2</I> positiv gerechnet wird
EMI0002.0038
Ist zvo = der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle, so wird die Bedingung eines stossfreien Laufes des Schlagkörpers in der Welle
EMI0002.0040
Aus II erhält man
EMI0002.0042
<I>w2 <SEP> - <SEP> wi <SEP> = <SEP> K <SEP> (vi <SEP> - <SEP> v2)</I> und in I eingesetzt.
EMI0002.0043
und durch Division
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aber
EMI0002.0045
Wird die Reibung des Anschlages be rücksichtigt, so lässt sich die Mittelreibung durch den Reibungswinkel p bestimmen.
Wird dieselbe Herleitung wie oben durchgeführt, so erhält man
EMI0002.0046
Hieraus ergibt sich, dass wenn die Grösse des Schlaggewichtes, d. h. z und<I>I</I> gegeben ist, für einen gewissen Wert der Steigung der Anschlageflächedes Ambosses die Steigung H der Nut in der Antriebswelle eindeutig bestimmt und dieses unabhängig von der Anschlaggeschwindigkeit v1, d. h. unabhängig von der Schlagleistung des Schlagkörpers und unabhängig vom Verhältnis zwischen v2 und ?j1, d. h. unabhängig von der Nachgiebigkeit der Unterlage.
Wenn also die Steigungen<I>h</I> und<I>H</I> richtig bestimmt sind, läuft der Schlagkörper unter allen Verhältnissen stossfrei in seiner Füh rungsnut, unabhängig von der Schlagleistung, der Drehzahl des Motors und der Nachgiebig keit der Unterlage, welche Nachgiebigkeit sich verändert, wenn man beispielsweise nietet, meisselt oder im Stein bohrt usw.
Aus den vorstehenden Formeln ergibt sich auch, dass die Stärke und Spannung der Feder oder dergleichen, womit das Schlaggewicht mit der Antriebswelle verbunden ist, keine Einwirkung auf den stossfreien Lauf ausübt. Für eine gewisse Drehzahl der Antriebswelle führt eine Veränderung in der Federspannung nur eine Veränderung in der Schlagzahl des Schlagkörpers herbei, indem eine kräftigere Feder die Schlagzahl erhöht.
Die Schlagzahl lässt sich somit durch .einen einfachen Umtausch der Feder ver ändern und durch zweckmässige Anpassung der Drehzahl der Antriebswelle und der Federspannung lässt sich die Schlagzahl und damit die Schlagleistung nach den für jeden besonderen Verwendungszweck aufgestellten Forderungen anpassen.
Aus der Formel
EMI0003.0005
ergibt sich, dass wenn das Trägheitsmoment des Schlagkörpers sehr gross gemacht wird, der Steigungswinkel der Nut in der Antriebs welle sich 90 o nähern muss, dass also auch w1 N wo "' 102 In diesem Falle wird somit die Dreh- @bewegung des Schlagkörpers im Verhältnis zur Antriebswelle sehr klein.
Es ist nicht notwendig, dass die Führung des Schlagbolzens mittelst Nut, Zapfen oder Keil erfolgt, sondern es lässt sich diese Füh rung auf viele andere Weise herbeiführen. 5o kann zum Beispiel das Schlaggewicht wie eine Mutter und die Welle wie ein entspre chender Gewindebolzen oder vice versa aus gebildet sein.
Ferner lässt sich denken, dass die Drehung des Motors an das Schlaggewicht nicht zwangsweise, wie vorstehend angedeutet, übertragen wird, sondern nachgiebig durch die federnde Vorrichtung, wenn diese mit dem Schlaggewicht und der Antriebswelle derart verbunden wird, dass die Feder bei der Rücklaufbewegung des Schlaggewichtes nicht nur durch achsiales Zusammenziehen oder Ausziehen, sondern auch durch Drehung Kraft aufspeichert.
Als Kraftaufspeicher für die translatorische Kraft des Schlaggewichtes während der Rück laufbewegung können selbstredend viele an dere Anordnungen als Federn Verwendung finden. Beispielsweise kann das Schlaggewieht einen beweglichen Teil in einem Luftver dichter bilden.
Wird, wie anhand der Fig. 1 erläutert, eine derartige kombinierte achsiale und peri- pherielle Führung des Schlagkörpers benutzt; dass dieser während der Rücklaufbewegung eine kleinere Drehgeschwindigkeit und wäh rend der Bewegung in entgegengesetzter Rieh- tung eine grössere Drehgeschwindigkeit als die Antriebswelle erhält, so wird nebst dem stossfreien Lauf auch der Vorteil erreicht, dass der Kraftaufspeicher die ganze für den Schlag erforderliche Kraft nicht aufzunehmen braucht, weil diese ja bei einer derartigen Anordnung zum grossen Teil von der Kraft herrührt,
die aus dem Schlagkörper durch die Winkelgeschwindigkeitsherabsetzung her ausgeholt wird, welcher der Schlagkörper beim Übergang von Schlagbewegung zu Rück laufbewegung ausgesetzt wird. Bei zweck mässiger Abmessung kann dieser letzterwähnte Kraftteil etwa 75 % von der ganzen, für den Schlag in Anspruch genommenen Kraft betragen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfüh rungsform erfolgt die Kraftaufspeicherung während der Rücklaufbewegung des Schlag körpers 3 durch Luftverdichtung in dem hinter dem Schlagkörper 3 vorhandenen Raum 14 in dem hohlen Ende der Antriebswelle 1. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2. darge stellten nur dadurch, dass die Nuten 2 aus Gewindenuten in dem mit einem Gewinde von zweckmässiger Steigung versehenen Ende der Antriebswelle 1 bestehen.
In Fig. 5 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Welle voll ist und der Schlagkörper 3 auf der Antriebswelle mittelst eines in einen Querschlitz 2 der Antriebswelle 1 einragenden Zapfens 4 ge führt wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 schliesslich ist der Amboss 6 mit einem Füh rungszapfen 15 versehen, auf welchem der Schlagkörper zwecks Zentrierung verschieb bar gelagert ist.