DE1150147B

DE1150147B - Electric impact tool

Info

Publication number: DE1150147B
Application number: DES63228A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Rosenwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-05-30
Filing date: 1959-05-30
Publication date: 1963-06-12

Description

Elektrisches Schlagwerkzeug Zur schlagenden und stoßenden Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Abbau von Mineral, werden Schlag- und Stoßwerkzeuge benutzt, die die erforderlichen Zertrümmerungskräfte durch den Aufschlag eines frei liegenden Kolbens auf das eigentliche Werkzeug erzeugen. Stetige, längs eines bestimmten Weges wirkende Beschleunigungskräfte verleihen einem Schlagkolben das notwendige Arbeitsvermögen. Für diese Funktionskette - Beschleunigung der Schlagkolbenmasse auf eine bestimmte Geschwindigkeit, Umwandlung der Bewegungsenergie in einen Impuls von kurzer Zeitdauer und großer Krafthöhe - wird als Energieträger häufig ein Druckmittel, insbesondere Druckluft verwendet.Electric impact tool For impact and impact machining of materials, especially for the mining of minerals, are impact and impact tools uses that the necessary disintegration forces by the impact of a free Generate lying piston on the actual tool. Steady, along a certain one Acceleration forces acting on the path give a percussion piston the necessary properties Working capacity. For this functional chain - acceleration of the percussion piston mass at a certain speed, converting the kinetic energy into an impulse of a short period of time and a high level of force - often a pressure medium is used as an energy carrier, especially compressed air is used.

Die bekannten @ druckmittelbetriebenen Schlagwerkzeuge haben den Nachteil, daß ein Druckmittelkompressor erforderlich ist. Für die Zuleitung des Druckmittels werden schwere Rohr- und Schlauchleitungen benötigt, die bei fester Verlegung hohe Montagekosten verursachen. Ferner sind Druckluftverluste durch Undichtigkeiten in den zum Teil langen Leitungen zwischen Kompressor und Schlagwerkzeug nie ganz vermeidbar und führen zu einer weiteren Herabsetzung des ohnehin geringen Wirkungsgrades von Druckluftanlagen. Auch sind die bekannten Schlagwerkzeuge wegen des verhältnismäßig hohen Gewichtes der mitzubewegenden Schlauchleitungen schwer zu handhaben.The known @ pressure medium-operated impact tools have the disadvantage that a pressure medium compressor is required. For the supply of the pressure medium Heavy pipes and hoses are required, which are high when installed permanently Cause assembly costs. Furthermore, compressed air losses due to leaks in the sometimes long lines between the compressor and impact tool can never be completely avoided and lead to a further reduction in the already low efficiency of Compressed air systems. Also, the known striking tools are proportionate because of the The high weight of the hose lines to be moved is difficult to handle.

Die elektrische Energie als Energieträger wird weniger verwendet, weil die bekannten elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge bei gleicher Leistung im Vergleich zu den druckmittelbetriebenen schwer und unhandlich sind. Dieser Nachteil der elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge beruht darauf, daß im allgemeinen die elektrische Energie zunächst in mechanische Rotationsenergie und erst anschließend in Longitudinalenergie umgeformt wird. Die mehrfache Umformung erfordert zudem komplizierte mechanische Getriebe, die dem Verschleiß stark ausgesetzt sind.The electrical energy as an energy carrier is used less, because the well-known electrically operated striking tools have the same performance are heavy and unwieldy compared to the pressure-operated ones. This disadvantage the electrically operated percussion tools is based on the fact that in general the electrical energy first in mechanical rotational energy and only afterwards is transformed into longitudinal energy. The multiple forming also requires complicated ones mechanical gears that are highly exposed to wear and tear.

Die bekannten elektrischen Schlagwerkzeuge, die den Umweg über eine Drehbewegung vermeiden, verwandeln die elektrische Energie direkt in eine hin-und hergehende Bewegung eines Schlagkolbens. Es wird hierbei von der Kraftwirkung auf magnetisierbare Körper, z. B. den eisernen Schlagkolben, in einem elektromagnetischen Feld Gebrauch gemacht. Wegen der zu bewegenden Masse von Schlagkolben, Heißel usw. einerseits und der elektromagnetischen Anziehungskraft sowie von Federkräften andererseits ist die erreichbare Schlagfrequenz eines derartigen Schlagwerkzeuges begrenzt. Abgesehen von der unangenehmen Vibrationseinwirkung auf die mit dem Gerät beschäftigten Arbeitskräfte hat die mechanische Bewegung des Schlagkolbens auch einen unvermeidbaren Verschleiß und Reibungsverluste im Schlagwerkzeug zur Folge.The well-known electric impact tools that use a Avoid rotary motion, convert the electrical energy directly into a back and forth forward movement of a percussion piston. It is based on the force magnetizable body, e.g. B. the iron percussion piston, in an electromagnetic one Field made use of. Because of the moving mass of the percussion piston, hot rod, etc. on the one hand and the electromagnetic force of attraction and spring forces on the other the achievable impact frequency of such an impact tool is limited. Apart from that from the unpleasant effects of vibrations on the workers who work with the device the mechanical movement of the percussion piston also has inevitable wear and friction losses in the impact tool result.

Das neue elektrodynamische Schlagwerkzeug beseitigt die Nachteile der bekannten Schlagwerkzeuge. Der in einen Werkzeuggrundkörper eingesetzten und an eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse angeschlossenen Spulenanordnung steht ein in den Meißel eingesetzter Kurzschlußring in geringem Abstand gegenüber. Der bei den bekannten Schlagwerkzeugen meist vorhandene frei liegende Kolben als Zwischenglied zur Schlagerzeugung entfällt. Durch seine einfache Konstruktion ist das neue Schlagwerkzeug bedeutend leichter als die bekannten pneumatisch und elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge. Gegenüber den druckmittelbetriebenen Geräten hat es den Vorteil der einfacheren Verlegung sowie der geringeren Verluste elektrischer Leitungen und der besseren Handlichkeit der beweglichen Anschlußleitungen zum Schlagwerkzeug. Ferner arbeitet das neue Schlagwerkzeug weitgehend rückstoßfrei, da praktisch keine bewegten Teile vorhanden sind, so daß die Belästigung des Bedienungspersonals bedeutend geringer ist.The new electrodynamic impact tool eliminates the disadvantages the well-known striking tools. The inserted into a tool body and a coil arrangement connected to a device for generating electrical current pulses there is a short-circuit ring inserted into the chisel opposite at a small distance. The exposed piston usually present in the known impact tools as Intermediate link for impact generation is omitted. Due to its simple construction it is the new impact tool is significantly lighter than the familiar pneumatic and electric ones operated striking tools. Compared to the pressure medium operated devices it has the advantage of easier installation and lower electrical losses Lines and the better handiness of the movable connection lines to the striking tool. Furthermore, the new impact tool works largely without recoil, since there are practically none moving parts are present, so that the nuisance of the operating personnel is significant is less.

Die bei dem neuen elektrodynamischen Schlagwerkzeug vorgesehene Lösung besteht darin, daß der in Längsrichtung in sich schwingungsfähige Meißel unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden Einlage in den Werkzeuggrundkörper eingesetzt ist, so daß die bei Auftreten von Stromimpulsen in der Spulenanordnung vom Kurzschlußring in den Meißel eingeleitete Schlagenergie als longitudinale Stoßwelle durch den Meißel zur Meißelspitze übertragen wird.The solution envisaged for the new electrodynamic impact tool consists in the fact that the chisel, which can vibrate in the longitudinal direction, is interposed a vibration-damping insert is inserted into the tool body, so that the occurrence of current pulses in the coil arrangement from the short-circuit ring impact energy introduced into the chisel as longitudinal Shock wave is transmitted through the chisel to the chisel tip.

Das Prinzip des elektrodynamischen Antriebes ist in der Schaltertechnik bekannt. Induziert eine vom Wechselstrom durchflossene - Spule in einem damit eng gekoppelten Spulenring, der seinerseits mit dem beweglichen Schaltglied eines Schalters verbunden ist, einen entgegengesetzt gerichteten Strom, so wird durch die abstoßende Wirkung der beiden Ströme dem Spulenring eine sehr hohe -Beschleunigung erteilt und damit das bewegliche Schaltglied betätigt (vgl. hierzu auch die ETZ, Ausgabe A, 79. Jahrgang, Heft 5, S. 137 bis l.43): Das elektrodynamische Prinzip wurde auch schon als Antrieb für Meißel vorgeschlagen, doch wurde dabei der von den elektromagnetischen Hämmern bekannte bewegliche Meißel beibehalten. Bei dieser elektrodynamischen Antriebsvorrichtung für Meißel wird bei einem Stromstoß der Meißel aus dem Schlagwerkzeug hinaus- und auf das zu bearbeitende Werkstück zubewegt, d. h., der Meißel ist nach wie vor frei beweglich.The principle of the electrodynamic drive is in switch technology known. Induces a coil through which the alternating current flows in one with it coupled coil ring, which in turn with the movable switching element of a switch is connected to an oppositely directed current, it is through the repulsive The effect of the two currents gives the coil ring a very high acceleration and thus the movable switching element is actuated (see also the ETZ, edition A, Volume 79, Issue 5, pp. 137 to 1.43): The electrodynamic principle was also already proposed as a drive for chisels, but that of the electromagnetic Keep hammering known movable chisels. In this electrodynamic drive device for chisels, the chisel is removed from the impact tool in the event of a current surge moved towards the workpiece to be machined, d. i.e. the chisel is still free movable.

Demgegenüber ist bei dem neuen Schlagwerkzeug der Meißel über dämpfende Zwischenlagen in den Werkzeuggrundkörper praktisch fest eingesetzt. Die mit dem neuen Schlagwerkzeug erreichbare Schlagfrequenz ist dadurch nicht mehr durch die Masse des Meißels begrenzt. Unter der Wirkung der elektrisch eingeführten Schlagimpulse bewegt sich der Meißel nicht mehr in seiner Gesamtheit, sondern es läuft lediglich eine longitudinale Stoßwelle vom Kurzschlußring durch den Meißel hindurch zur Meißelspitze. Der Meißel des neuen Schlagwerkzeuges führt Längsschwingungen in sich selbst aus, die dann von der Meißelspitze auf ein an dieser anliegendes und zu bearbeitendes Werkstück übertragen werden.In contrast, with the new impact tool, the chisel has a damping effect Intermediate layers are practically firmly inserted into the tool body. The one with the New impact tool achievable impact frequency is no longer through the Mass of the chisel limited. Under the effect of the electrically introduced impulses the chisel no longer moves in its entirety, it just runs a longitudinal shock wave from the shorting ring through the bit to the bit tip. The chisel of the new impact tool carries out longitudinal vibrations in itself, which then from the chisel tip to an adjacent to this and to be processed Workpiece are transferred.

Auf Grund seiner Arbeitsweise ist das neue Schlagwerkzeug besonders zum Betrieb mit sehr hoher Schlagfrequenz geeignet. Der Meißel schlägt nicht mehr mit harten Einzelschlägen auf das zu bearbeitende Werkstück, sondern schneidet sich förmlich in dieses hinein. Die zur Bearbeitung eines Werkstückes erforderliche Arbeit wird nicht wie bei den bekannten Schlagwerkzeugen durch relativ geringe Schlagzahl und hohe Schlagkraft, sondern durch hohe Schlagzahl und geringe Schlagkraft aufgebracht.Because of the way it works, the new striking tool is special suitable for operation with a very high impact frequency. The chisel no longer strikes with hard single blows on the workpiece to be machined, but cuts itself literally into this. The work required to machine a workpiece is not due to the relatively low number of blows, as is the case with the known impact tools and high impact force, but applied by high impact rate and low impact force.

Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel des neuen elektrischen Schlagwerkzeuges schematisch dargestellt ist.For a more detailed explanation, reference is made to the drawing in which a Embodiment of the new electric impact tool shown schematically is.

Die Werkzeughalterung 1 besteht aus dem zweiteiligen Grundkörper 2 und einem damit lösbar verbundenen Klemmraumdeckel 3. Am Grundkörper 2 sind zwei Handgriffe 4 und 5 befestigt. Der an seinem oberen Ende zylindrisch ausgeführte Grundkörper 2 trägt an seiner Innenwand eine Spulenanordnung 6 mit den Anschlußbolzen 7 und B. Die Spulenanordnung 6 ist über eine Isolation mechanisch fest mit dem Grundkörper 2 (Halterung) verbunden. Die Anschlußbolzen 7 und 8 sind über die Zuleitung 9, die durch einen Stutzen 10 aus dem Klemmdeckel 3 herausgeführt ist, an eine nicht dargestellte Erregungsanordnung zur Erzeugung von Primärstromimpulsen angeschlossen. Die Spulenanordnung 6 enthält mehrere Windungen.The tool holder 1 consists of the two-part base body 2 and a terminal compartment cover 3 releasably connected therewith. There are two on the base body 2 Handles 4 and 5 attached. The one that is cylindrical at its upper end The base body 2 carries a coil arrangement 6 with the connecting bolts on its inner wall 7 and B. The coil arrangement 6 is mechanically fixed to the base body via insulation 2 (bracket) connected. The connecting bolts 7 and 8 are on the lead 9, the is led out through a nozzle 10 from the terminal cover 3, to a not shown Excitation arrangement connected to generate primary current pulses. The coil arrangement 6 contains several turns.

Im unteren konisch verlaufenden Teil des Grundkörpers 2 ist das eigentliche Werkzeug 16 - hier ein Spitzmeißel - im Lager 11 geführt. Der Spitzmeißel 16, der zur Verkleinerung seiner Masse eine oder mehrere Bohrungen oder auch andere Ausnehmun gen aufweisen kann, ist kurz vor seinem oberen Ende mit einem Ringbund 15 versehen, der sich auf einen Gummiring 12 in der Ausnehmung 13 des zweiteiligen Grundkörpers 2 abstützt. Oberhalb des Ringbundes 15 ist am Endstück des Spitzmeißels 16 ein isolierter Kurzschlußring 14 aus stromleitendem Material, z. B. Kupfer, befestigt. Der Kurzschlußring 14 bildet also mit dem Werkzeug 16 eine mechanisch feste Einheit. Der Kurzschlußring 14 und die Spulenanordnung 6 liegen mit nur geringem Luftspalt - gegeben durch die Isolation - aufeinander.In the lower conical part of the base body 2 is the actual Tool 16 - here a pointed chisel - guided in camp 11. The pointed chisel 16, the to reduce its mass one or more bores or other recesses gene is provided with an annular collar 15 just before its upper end, which is on a rubber ring 12 in the recess 13 of the two-part base body 2 supports. Above the annular collar 15, an insulated chisel is located on the end piece of the pointed chisel 16 Short-circuit ring 14 made of electrically conductive material, e.g. B. copper attached. The short-circuit ring 14 thus forms a mechanically solid unit with the tool 16. The short-circuit ring 14 and the coil arrangement 6 lie with only a small air gap - given by the Isolation - one another.

Wird von der nicht dargestellten Erregungsanordnung ein kurzzeitiger Strom (Primärstromimpuls) durch die Spulenanordnung 6 geschickt, so baut dieser ein magnetisches Feld auf und ruft im Kurzschlußring 14 einen Sekundärstromimpuls entgegengesetzter Richtung hervor. Dieser bewirkt auf Grund der abstoßenden Wirkung zwischen Primär- und Sekundärstrom im Werkzeug 16 eine longitudinale Dehnungsstoßwelle, die sich zur Werkzeugspitze fortbewegt und von dort auf das Material, z. B. das Mineral, übertragen wird.Is a short-term from the excitation arrangement, not shown Current (primary current pulse) sent through the coil arrangement 6, so this builds a magnetic field and calls in the short-circuit ring 14 a secondary current pulse opposite direction. This causes due to the repulsive effect a longitudinal shock wave between the primary and secondary currents in the tool 16, which moves to the tool tip and from there onto the material, e.g. B. that Mineral, is transferred.

Zur Kühlung des elektrischen Schlagwerkzeuges können im Grundkörper und im Werkzeug besondere Kanäle zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels vorgesehen werden. Wird z. B. Wasser als Kühlmittel verwendet, so kann dies zugleich zur Staubbekämpfung und Benetzung des Materials bzw. des Minerals verwendet werden.To cool the electric impact tool, in the base body and special channels for receiving a liquid coolant are provided in the tool will. Is z. B. If water is used as a coolant, this can also be used to combat dust and wetting of the material or the mineral can be used.

Claims

PATENT CLAIM: Electrodynamic impact tool with one to one Device for generating current pulses connected in the tool body used coil arrangement and a magnetically coupled to the coil arrangement, Short-circuit ring inserted in a chisel, characterized in that the in In the longitudinal direction self-oscillating chisel with the interposition of a vibration-damping chisel Insert is inserted into the tool body, so that the occurrence of Current pulses in the coil arrangement from the short-circuit ring introduced into the chisel Transferring impact energy as a longitudinal shock wave through the chisel to the chisel tip will. Printers considered: German utility model No. 1776 800, 1,787,675; German Patent Nos. 208 307, 470140, 468 292, 826130; German Auslegeschrift No. 1122153; Swiss Patent No. 294 486; french U.S. Patent No. 721451; Austrian patent specification No. 183 383.