DE102009049496A1

DE102009049496A1 - Attachment for transmission and redirection of striking movement of driving element of hammer drill, has driven elements whose striking directions run parallel or angled to each other and/or angled to striking direction of driving element

Info

Publication number: DE102009049496A1
Application number: DE200910049496
Authority: DE
Inventors: Tilmann Dr.Rer.Nat. Haug; Detlef Dipl.-Ing. Nowotni (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2010-05-20

Abstract

The attachment (1) has two driven elements (4, 4') i.e. striking pins, excited to a striking movement by a driving element (2) of a machine tool (3). Striking directions (A, B) of the respective driven elements run parallel to each other or are angled to each other and/or run angled to a striking direction (C) of the driving element. A hollow chamber (5) is formed between the driving element and driven elements, is outwardly sealed and is filled with a medium e.g. gas or liquid, so that the striking movement of the driving element is transmitted to the driven elements over the medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorsatz zur Übertragung und Umlenkung einer Schlagbewegung eines Antriebsorgans einer schlagenden Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a header for transmission and deflection of a striking movement of a drive member of a beating machine tool according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 34 39 475 C2 ist ein gattungsgemäßer Vorsatz zur Übertragung und Umlenkung einer Schlagbewegung eines Antriebsorgans einer schlagenden Werkzeugmaschine bekannt, der insbesondere in der Lage ist, eine von der Werkzeugmaschine erzeugte Schlagbewegung hinsichtlich ihrer Richtung zu ändern. Mit dem bekannten Vorsatz lassen sich dabei sowohl rotatorische als auch translatorische Antriebsbewegungen auf das gegenüber einer Achse der Werkzeugmaschine winkelmäßig versetzte Werkzeug übertragen, wobei die Schlagleistung dabei von einem Schlagübertragungsglied entweder unmittelbar oder über ein an der Werkzeugmaschine oder im Winkelvorsatz enthaltenes Koppelelement aufgenommen und entweder unmittelbar oder über ein winkelvorsatzseitiges Koppelelement wieder an das Werkzeug abgegeben werden. Die Werkzeugmaschine kann dabei beispielsweise als Bohrhammer ausgebildet sein.From the DE 34 39 475 C2 a generic attachment for transferring and deflecting a striking movement of a drive member of a beating machine tool is known, which is in particular capable of changing a generated by the machine tool striking movement with respect to their direction. With the known intent, both rotary and translatory drive movements can be transmitted to the tool angularly offset relative to an axis of the machine tool, the impact power being absorbed by a percussion transmission element either directly or via a coupling element contained on the machine tool or in the angle attachment and either directly or be returned to the tool via an angle attachment side coupling element. The machine tool can be designed, for example, as a hammer drill.

Zur Oberflächenbehandlung, insbesondere zur Oberflächenverfestigung, sind seit langem Verfahren, wie beispielsweise das Kugelstrahlen oder Hämmern, bekannt, bei welchen neben einer Verfestigung der Oberfläche zusätzlich ein Spannungsprofil geändert, das heißt insbesondere Druckeigenspannungen im oberflächennahen Bereich induziert werden, wodurch sich auch die Schwingfestigkeit steigern lässt. Mittels der genannten Verfahren lassen sich darüber hinaus Imperfektionen, wie beispielsweise Kerben oder Bohrungen, insbesondere im Bereich von Schweißungen, die üblicherweise ein Betriebsfestigkeitsverhalten unter zyklischer Belastung reduzieren, entschärfen. Bei dem Einbringen von Druckeigenspannungen in das Werkstück bzw. in einen Nahtübergang bei einer Schweißnaht, wird die Oberfläche bzw. der Nahtübergang plastisch verformt, so dass sich die Druckeigenspannungen in der Oberfläche ausbilden.to Surface treatment, in particular for surface hardening, have long been procedures, such as shot peening or hammering, known in which besides solidification the surface additionally changed a tension profile, that means in particular compressive stresses in the near-surface Range can be induced, which also increases the fatigue strength increase. By means of the mentioned methods can be In addition, imperfections, such as notches or drilling, in particular in the area of welds, which usually has a durability behavior below reduce cyclical load, defuse it. In the introduction of internal compressive stresses in the workpiece or in a Seam transition at a weld, the surface becomes or the seam transition plastically deformed, so that form the residual compressive stresses in the surface.

Beim Einsatz von Kugelstrahlverfahren besteht dabei jedoch üblicherweise der Nachteil, dass das behandelte Bauteil anschließend komplett von dem noch verbleibenden Strahlgut gereinigt werden muss, da verbleibende Strahlgutpartikel insbesondere an oder in Motorbauteilen ein Versagenskriterium darstellen. Wird anstelle des Kugelstrahlverfahrens ein Hämmern verwendet, birgt dies wiederum den Nachteil, dass insbesondere schwer zugängliche Bereiche, wie beispielsweise Hinterschnitte, nicht oder nur schwierig erreicht und dadurch nicht oder nur unzureichend verfestigt werden können.At the However, the use of shot peening processes usually exists the disadvantage that the treated component subsequently must be completely cleaned of the remaining blasting material, the remaining blasting material particles in particular on or in engine components represent a failure criterion. Is used instead of the shot peening process Hammering used, this in turn has the disadvantage that particularly hard to reach areas, such as Undercuts, not or only with difficulty achieved and therefore not or only insufficiently solidified.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Vorsatz eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere die Schwingfestigkeit eines metallischen Werkstoffs auf einfache Weise erhöht und zugleich bisher nicht erreichbare Bereiche zugänglich bzw. bearbeitbar gemacht werden können.The The present invention addresses the problem of for a generic intent one improved or at least one alternative embodiment specify with which in particular the fatigue strength of a metallic material increased in a simple manner and at the same time so far unreachable areas accessible or editable can be made.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs.This Problem is inventively by the subject of the independent claim 1 solved. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claim.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Vorsatz zur Übertragung und Umlenkung einer Schlagbewegung eines Antriebsorgans einer schlagende Werkzeugmaschine mit zumindest zwei Abtriebsorganen, beispielsweise Schlagbolzen, auszustatten, die von dem Antriebsorgan der Werkzeugmaschine zu einer schlagenden Bewegung angeregt werden. Die Schlagrichtung kann dabei je nach Orientierung der zumindest zwei Abtriebsorgane entweder parallel zueinander und zur Schlagrichtung des Antriebsorgans oder aber abgewinkelt zueinander und/oder abgewinkelt zur Schlagrichtung des Antriebsorgans verlaufen. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Vorsatz auch ein Abwinkeln der Schlagbewegung von über 90°, beispielsweise bis zu 175° relativ zur Antriebsschlagbewegung erreicht werden, wodurch bisher nicht erreichbare Schweißnähte, beispielsweise im Bereich von Hinterschnitten, nunmehr problemlos erreichbar und dadurch an ihrer Oberfläche bearbeitbar sind. Durch die deutlich vereinfachte Bearbeitung auch schwierig zugänglicher Schweißnähte, beispielsweise in Hinterschnittbereichen, kann durch die dort erfolgende Oberflächeverfestigung die Schwingfestigkeit des gesamten Bauteils erhöht und dadurch die Qualität desselben gesteigert werden. Dabei ist es auch denkbar, dass speziell auf individuelle Hohlräume bzw. Hinterschnitte abgestimmte Vorsätze verwendet werden, mittels denen die oberflächenverfestigende Bearbeitung besonders einfach möglich ist. Gleichzeitig kann durch den erfindungsgemäßen Vorsatz das Anwenden eines Kugelstrahlverfahrens damit verbunden das nachträgliche, aufwändige Entfernen des Strahlguts, vermieden werden, wodurch die Erhöhung der Schwingfestigkeit vergleichsweise kostengünstig erreicht werden kann.The The present invention is based on the general idea, a Intent for the transmission and deflection of a flapping motion a drive member of a beating machine tool with at least two output devices, such as striker, equip, that of the drive member of the machine tool to a beating Movement be stimulated. The direction of impact can vary depending on Orientation of the at least two output members either parallel to each other and the direction of impact of the drive member or angled to each other and / or angled to the direction of impact of the drive member run. In particular, in the intent of the invention also an angling of the impact movement of over 90 °, for example, up to 175 ° relative to the drive stroke movement be reached, which previously unattainable welds, For example, in the area of undercuts, now easily achievable and thereby workable on their surface are. Due to the significantly simplified processing also difficult accessible welds, for example in undercut areas, may be due to the surface solidification occurring there increases the fatigue strength of the entire component and thereby the quality of the same be increased. That's it also conceivable that specific to individual cavities or undercuts tuned attachments are used by means of which surface hardening processing is particularly easy. At the same time can through the intention of the invention to apply a Shot blasting process associated with the subsequent, elaborate removal of the blasting material, be avoided whereby the increase in the vibration resistance comparatively can be achieved inexpensively.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Vorsatz einen zwischen dem Antriebsorgan und den Abtriebsorganen ausgebildeten und dicht nach außen abgeschlossen und mit einem Medium, beispielsweise mit Gas oder Flüssigkeit, befüllten Hohlraum auf, so dass eine Schlagbewegung des Antriebsorgans über das im Hohlraum befindliche Medium, beispielsweise Hydrauliköl, an die Abtriebsorgane übertragen wird. Durch die Ausbildung des Hohlraums, in welchem auf der einen Seite die Abtriebsorgane geführt sind, kann somit direkt auf die Winkelstellung der einzelnen Abtriebsorgane Einfluss genommen werden. Die Abtriebsorgane sind dabei vorzugsweise in der Art von Bolzen ausgeführt, die wie ein Kolben in dem in diesem Bereich zylinderförmig ausgebildeten Hohlraum geführt sind. Die Orientierung der zumindest zwei Abtriebsorgane kann dabei beliebig gewählt werden, wobei durch einen ebenfalls frei wählbaren Querschnitt des Hohlraums im Bereich der Abtriebsorgane zusätzlich Einfluss auf die Schlagbewegung, insbesondere den Hub derselben, genommen werden kann. Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Vorsatz ist es somit möglich, insbesondere individuell an einzelne zu bearbeitende Werkzeuge angepasste Werkzeuge zu schaffen. Die Werkzeugmaschine selbst, das heißt das Antriebsorgan derselben, kann beispielsweise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, magnetisch, mittels Ultraschall und/oder mittels piezoerregter Schwingungen angeregt werden. Als Werkstoff für die Abtriebsorgane kann insbesondere gehärteter Stahl, Hartmetall, Keramik, kubisches Bornitrid jeweils mit oder ohne Beschichtung oder polykristalliner Diamant verwendet werden.In an advantageous development of the solution according to the invention, the attachment has a formed between the drive member and the driven members and sealed to the outside and filled with a medium, such as gas or liquid, cavity, so that a striking movement of the drive member on the located in the cavity Medium, such as hydraulic oil, is transmitted to the output organs. Due to the formation of the cavity, in which on one side the driven members are guided, can thus be directly influenced on the angular position of the individual output members. The output members are preferably designed in the manner of bolts, which are guided like a piston in the cylinder-shaped in this area cavity. The orientation of the at least two output members can be chosen arbitrarily, with an additional freely selectable cross-section of the cavity in the region of the output members additional influence on the impact movement, in particular the stroke thereof can be taken. With the intent designed according to the invention, it is thus possible, in particular to create individual tools adapted to individual tools to be machined. The machine tool itself, that is to say the drive member of the same, can be excited, for example, mechanically, pneumatically, hydraulically, electrically, magnetically, by means of ultrasound and / or by means of piezo-excited vibrations. Hardened steel, cemented carbide, ceramic, cubic boron nitride, in each case with or without coating or polycrystalline diamond, can be used in particular as the material for the output members.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Vorsatz, 1 a sectional view through a header according to the invention,

2 eine Darstellung wie in 1 jedoch bei einer anderen Ausführungsform. 2 a representation like in 1 however, in another embodiment.

Entsprechend den 1 und 2, weist ein erfindungsgemäßer Vorsatz 1 zur Übertragung und Umlenkung einer Schlagbewegung eines Antriebsorgans 2 einer schlagenden Werkzeugmaschine 3, beispielsweise eines Bohrhammers, zumindest zwei Abtriebsorgane 4 und 4' auf, die beispielsweise als Schlagbolzen ausgebildet sein können und die vom Antriebsorgan 2 der Werkzeugmaschine 3 zu einer schlagenden Bewegung angeregt werden. Gemäß der 1 sind dabei die zumindest zwei Abtriebsorgane hintereinander parallel zur Bildebene angeordnet, so dass diese in der 1 wie lediglich ein einziges Abtriebsorgan 4, 4' erscheinen. Erfindungsgemäß kann nun eine Schlagrichtung A, B der zumindest zwei Abtriebsorgane 4, 4' parallel zueinander und zur Schlagrichtung C des Antriebsorgans 2 oder aber auch abgewinkelt zueinander und/oder zur Schlagrichtung C des Antriebsorgans 2 verlaufen. Gemäß der 1 verläuft dabei die Schlagrichtung A, B der beiden Abtriebsorgane 4, 4' orthogonal zur Schlagrichtung C des Antriebsorgans 2, wobei zusätzlich die beiden Schlagrichtungen A, B der beiden Abtriebsorgane 4, 4' parallel zueinander verlaufen. Gemäß der 2 verlaufen die beiden Schlagrichtungen A, B der beiden Abtriebsorgane 4, 4' ebenfalls orthogonal zur Schlagrichtung C des Antriebsorgans 2 und zusätzlich achsengleich zueinander, wobei die Schlagbewegungen der beiden Abtriebsorgane 4 und 4' gegenläufig zueinander sind.According to the 1 and 2 , Has an inventive intent 1 for transmitting and deflecting a striking movement of a drive member 2 a beating machine tool 3 , For example, a hammer drill, at least two output members 4 and 4 ' on, which may be formed, for example, as a firing pin and the drive from the organ 2 the machine tool 3 be stimulated to a beating movement. According to the 1 In this case, the at least two output members are arranged one behind the other parallel to the image plane, so that these in the 1 like only a single output device 4 . 4 ' appear. According to the invention, a direction of impact A, B of the at least two output devices can now be used 4 . 4 ' parallel to each other and to the direction of impact C of the drive member 2 or else angled to each other and / or to the direction of impact C of the drive member 2 run. According to the 1 In this case, the direction of impact A, B of the two output members runs 4 . 4 ' orthogonal to the direction of impact C of the drive member 2 , In addition, the two directions of impact A, B of the two output members 4 . 4 ' parallel to each other. According to the 2 run the two directions of impact A, B of the two output members 4 . 4 ' also orthogonal to the direction of impact C of the drive member 2 and in addition to the same axis, the impact movements of the two output members 4 and 4 ' are in opposite directions to each other.

Generell kann dabei die Schlagrichtung A, B einen beliebigen Winkel zwischen 0 und 175° bezogen auf die Schlagrichtung C des Antriebsorgans 2 einnehmen.In general, while the direction of impact A, B any angle between 0 and 175 ° relative to the direction of impact C of the drive member 2 taking.

Betrachtet man die 1 und 2, so kann man erkennen, dass der Vorsatz 1 einen zwischen dem Antriebsorgan 2 und den beiden Abtriebsorganen 4 und 4' ausgebildeten, dicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Medium, beispielsweise mit Gas oder Hydraulikflüssigkeit, befüllten Hohlraum 5 aufweist, so dass eine Schlagbewegung des Antriebsorgans 2 über das Medium an die Abtriebsorgane 4 und 4' übertragen wird. Die Anzahl der Abtriebsorgane 4, 4' sowie deren Orientierung, das heißt deren Schlagrichtung A, B, ist dabei nahezu frei wählbar. Generell bildet der Hohlraum 5 im Bereich des Antriebsorgans 2 sowie der beiden gezeichneten Abtriebsorgane 4 und 4' einen zylinderförmigen Bereich, in welchem das Antriebsorgan 2 und die beiden Abtriebsorgane 4, 4' jeweils kolbenartig geführt sind. Durch eine Veränderung des Querschnitts der Abtriebsorgane 4, 4' im Vergleich zum Antriebsorgan 2 kann zudem auf einen Hub der Schlagbewegung Einfluss genommen werden.Looking at the 1 and 2 , so you can see that the intent 1 one between the drive member 2 and the two output organs 4 and 4 ' formed, sealed to the outside and filled with a medium, such as gas or hydraulic fluid cavity 5 has, so that a striking movement of the drive member 2 via the medium to the output organs 4 and 4 ' is transmitted. The number of output devices 4 . 4 ' as well as their orientation, that is, the direction of impact A, B, is almost freely selectable. Generally, the cavity forms 5 in the area of the drive element 2 as well as the two drawn output organs 4 and 4 ' a cylindrical region in which the drive member 2 and the two output organs 4 . 4 ' each guided in a piston-like manner. By changing the cross section of the output organs 4 . 4 ' in comparison to the drive mechanism 2 In addition, a stroke of the impact movement can be influenced.

Die Vibration des Antriebsorgans 2 kann beispielsweise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, magnetisch, mittels Ultraschall und/oder mittels piezoerregter Schwingungen erzeugt werden. Werkstoff für das Antriebsorgan 2 und/oder für die Abtriebsorgane 4, 4' kann beispielsweise Stahl, Hartmetall, Keramik, kubisches Bornitrid, alle jeweils mit oder ohne Beschichtungen, oder polykristalliner Diamant verwendet werden. Selbstverständlich können die aufgezählten Materialien auch lediglich im Bereich einer Beschichtung des Antriebsorgans 2 bzw. der Abtriebsorgane 4 und 4' eingesetzt werden.The vibration of the drive element 2 For example, it can be generated mechanically, pneumatically, hydraulically, electrically, magnetically, by means of ultrasound and / or by means of piezo-excited vibrations. Material for the drive element 2 and / or for the output members 4 . 4 ' For example, steel, cemented carbide, ceramic, cubic boron nitride, all with or without coatings, or polycrystalline diamond may be used. Of course, the enumerated materials can also be used only in Be rich a coating of the drive element 2 or the output members 4 and 4 ' be used.

Mittels des erfindungsgemäßen Vorsatzes 1 kann dabei ein Bearbeitungsaufsatz bereitgestellt werden, durch welchen insbesondere Oberflächen hämmernd bearbeitet und dadurch verfestigt werden können, die beispielsweise in bisher nicht erreichbaren Hinterschnittbereichen lagen.By means of the intent invention 1 In this case, a machining attachment can be provided, by means of which, in particular, surfaces can be hammered and thereby hardened, which lay, for example, in previously undercut regions which could not be reached.

Durch den erfindungsgemäßen Vorsatz 1 können sich die Oberfläche des zu bearbeiteten Werkstücks plastisch verformen und insbesondere Druckeigenspannungen bis zu einer Tiefe von ca. 2,5 mm, abhängig von den jeweiligen Materialeigenschaften, eingebracht werden. Hierdurch können Zugeigenspannungen reduziert und mechanischtechnologische Eigenschaften verbessert werden. Gleichzeitig kann auch eine Verbesserung der Eigenschaften der Oberfläche und unterhalb der Oberfläche erreicht werden. Die durch die schlagende Bewegung erzeugte und verfestigte Schicht kann dabei eine Tiefe von bis 50 μm erreichen und betet einen ausgezeichneten Korrosions- als auch Verschließwiderstand sowie eine glatte Oberfläche. Gleichzeitig lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Vorsatz 1 die Oberflächengüte verbessern und Oberflächenfehler ausbessern oder eliminieren. Die Lebensdauer des derart behandelten Werkstücks erreicht dabei in vielen Fällen die des Grundwerkstoffs, wobei im Vergleich zu einem Kugelstrahlverfahren das aufwändige Entfernen des Strahlguts entfallen kann.By the intent of the invention 1 For example, the surface of the workpiece to be machined can plastically deform and, in particular, residual compressive stresses can be introduced to a depth of approximately 2.5 mm, depending on the respective material properties. As a result, residual tensile stresses can be reduced and mechanical properties improved. At the same time, an improvement in the properties of the surface and below the surface can be achieved. The layer produced and solidified by the striking motion can reach a depth of up to 50 μm and primes excellent corrosion resistance as well as sealing resistance and a smooth surface. At the same time can be with the intent invention 1 improve the surface finish and repair or eliminate surface defects. The service life of the workpiece treated in this way in many cases reaches that of the base material, whereby the complex removal of the abrasive can be dispensed with compared to a shot peening process.

Durch die dargestellte Übertragung der Schlagbewegung zwischen dem Antriebsorgan 2 und den zumindest zwei Abtriebsorganen 4 und 4' kann das Antriebsorgan 2 im Vergleich zu bisherigen Antriebsorganen verkürzt und damit der gesamte Vorsatz 1 kompakter gebaut werden.By the illustrated transmission of the impact movement between the drive member 2 and the at least two output members 4 and 4 ' can the drive element 2 Compared to previous drive elements shortened and thus the entire intent 1 be built more compact.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3439475 C2 [0002]

Claims

Intent ( 1 ) for transmitting and deflecting a striking movement of a drive member ( 2 ) of a beating machine tool ( 3 ), characterized in that - the intent ( 1 ) at least two output members ( 4 . 4 ' ), in particular firing pin, which by the drive member ( 2 ) of the machine tool ( 3 ) are excited to a striking movement, - a direction of impact (A, B) of the at least two output members ( 4 . 4 ' ) parallel to each other and to the direction of impact (C) of the drive member ( 2 ) or angled relative to each other and / or to the direction of impact (C) of the drive member ( 2 ) runs.

An intent according to claim 1, characterized in that the intent ( 1 ) one between the drive member ( 2 ) and the output members ( 4 . 4 ' ) formed, sealed to the outside and filled with a medium, such as gas or liquid, cavity ( 5 ), so that a striking movement of the drive member ( 2 ) via the medium to the output organs ( 4 . 4 ' ) is transmitted.