DE126835C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dient, eine Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umzusetzen (z. B. bei Spindeln von Gesteinbohroder ähnlichen Maschinen, die eine sehr schnelle Hin- und Herbewegung der Spindel bezw. des Werkzeugträgers erfordern), wobei die Bewegung des Werkzeugs in der einen Richtung stofsartig (z. B. durch die Schwerkraft, durch eine Feder oder einen Hammer bezw. durch Prefsluft, Prefsgas oder gespannten Dampf) stattfindet. Die Vorrichtung dient insbesondere dazu, auf die Spindel oder den Werkzeugträger die Bewegung nach der einen Richtung zu übertragen,, entgegengesetzt der Stofskraft, welche die Vorwärtsbewegung bewirkt, und die Spindel oder den Werkzeugträger zu Ende der Rückwärtsbewegung freizugeben, damit er der Stofskraftwirkung folgen kann. Die auf die Spindel und den Werkzeugträger wirkenden beiden Kräfte für Bewegungsübertragung nach entgegengesetzten Richtungen sind von einander unabhängig.

Der Zweck der Vorrichtung ist namentlich, die Wirkung des Motors zu erleichtern, die Maschine lange in brauchbarem Zustand zu erhalten, ohne Reparaturen oder Erneuerungen von Theilen zu bedürfen, aufserdem soll die Construction im Allgemeinen vereinfacht werden und die Maschine verhältnifsmäfsig leicht sein, damit sie leicht an eine andere Stelle gebracht werden kann.

Fig. ι zeigt theilweise im mittleren Längsschnitt und theilweise in Ansicht so viel von einer Gesteinbohrmaschine mit Stofsbohrer, wie zur Erläuterung der Vorrichtung nöthig ist. Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte nach der Linie 2-2 und 3-3 von Fig. 1. Fig. 4 zeigt in gröfserem Mafsstab einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 in Ansicht die Klinkeneinrichtung zu Fig. 4, Fig. 6 eine Seitenansicht der Spindel bezw. der Hülse, auf die der Sperrzahnring einwirkt. Fig. 7 und 8 zeigen Schnitte nach der Linie 7-8 von Fig. i, wobei die Theile in Stellungen gezeichnet sind, die sie zu Anfang bezw. zu Ende des Hubs einnehmen. Fig. 9 zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform des zwischen dem hin- und hergehenden und dem sich drehenden Theile in . einer Schubnuth liegenden Kupplers oder Mitnehmers. Fig. 10 zeigt in Ansicht mit theilweisem Schnitt die Schubnuth in dem hin- und hergehenden Theile angeordnet, sowie eine zur Auslösung des Kupplers dienende Uebertrittsnuth, Fig. ίο a und 10b eine Abart hiervon. Fig. 11 und iia zeigen eine Abart der Anordnung nach Fig. 10 mit dem Unterschiede, dafs die Schubnuth in dem sich drehenden Theil vorgesehen ist. Fig. 12, 13 und 14 zeigen im Längschnitt bezw. in Querschnitten eine weitere. Anordnung der Schubnuth und des Kupplers zwischen dem sich drehenden und dem hin- und hergehenden Theil, und endlich zeigen Fig. 15

und 16 noch zwei Abarten der zwischen dem sich drehenden und dem hin- und hergehenden Theil durch den Kuppler oder Mitnehmer hergestellten Verbindung.

Fig. ι zeigt die Bewegungsvorrichtung bei einer Gesteinbohrmaschine mit absetzend gedrehtem Stofsbohrer. Die bekannten Theile der Maschine können die gewöhnliche Construction haben. So kann z. B. eine an dem gewöhnlichen Tragarm sitzende Klemme α das Bett b tragen, auf welchem das die Arbeitswerkzeuge tragende Gestell c mittelst einer Schraubenspindel d verstellt werden kann, um den Bohrmeifsel weiter vorzurücken. Die Schraubenspindel d ist in dem Auge der Platte e, gegen Achsialverschiebung gesichert, drehbar gelagert. Diese Platte ist an Schienen f befestigt, die an das Bett b angeschraubt sind und mit ihren nach aufwärts gebogenen Enden einen Elektromotor g tragen.

Die arbeitenden Theile der Maschine bestehen aus einem mit dem Meifsel oder einem sonstigen Werkzeug verbundenen, hin- und hergehenden Theil i und einem sich. drehenden Theil /, der in Antriebsverbindung mit dem Motor steht. Einer dieser Theile ist mit einer schräg liegenden Schubnuth versehen, die durch einen Kuppler, beispielsweise eine Kugel oder eine Rolle, auf den hin- und hergehenden Theil einwirkt, welche in der Schubnuth rollt und den hin- und hergehenden Theil nach der einen Richtung hin verschiebt, dann aber ausgelöst oder entkuppelt wird und die Antriebsverbindung zwischen dem sich drehenden Theil und dem hin- und hergehenden Theile aufhebt, so dafs letzterer unter der Einwirkung einer Treibkraft, z. B. der Schwerkraft, der Spannkraft einer Feder, ■der Expansionskraft von Luft, Gas oder Dampf, nach der entgegengesetzten Richtung verschoben wird.

Natürlich kann die schräg liegende Schubnuth in dem einen oder anderen der beiden Theile enthalten sein, der Kuppler kann die Form einer Kugel oder einer Rolle haben und er kann mit der Schrägnuth auf verschiedene Arten in und aufser Betrieb gebracht werden. Wie auch der Kuppler gestaltet sein mag, wesentlich ist immer, dafs er in Bezug auf den sich drehenden Theil sowohl als den hin- und hergehenden Theil frei umlaufen kann, damit er möglichst wenig Widerstand bietet und die verschiedenen Einstellungen der Theile zu einander möglichst erleichtert.

Der Meifsel oder das Werkzeug /2, Fig. 1, wird von einer Spindel i getragen, die in einer im Gestell c vorgesehenen Führung hin- und herverschoben werden kann. An einer passenden Stelle ist die Spindel mit einer Ringnuth k versehen. Eine mit Aufsenverzahnung versehene Hülse /, die im Gestell passend gelagert ist, umschliefst die Spindel i und gestattet der letzteren, sich frei in der Hülse hin und her zu verschieben, wenn die Hülse gedreht wird.

Die Hülse ist mit einer Schrägnuth bezw. Schraubengangnuth m versehen.

Im dargestellten Beispiel hat der Kuppler η die Form einer Kugel, die an der schrägen Seitenwand der Schubnuth des einen Theiles rollt und zugleich in eine Nuth des anderen Theiles eingreift, so dafs einer dieser Theile nach seiner Längsrichtung verschoben wird. Diese Kugel kann aber in der Ringnuth k des sich verschiebenden Theiles umlaufen und entkuppelt alsdann beide Theile, so dafs der längsverschiebbare Theil entgegengesetzt zur Richtung der Verschiebung, welche die Kugel veranlafste, durch eine Spannkraft, beispielsweise die Spannkraft einer Feder, verschoben wird. Die Kugel η liegt während der Bewegung des die Längsverschiebung ausführenden Theiles nach der einen Richtung zwischen der Seitenfläche der Nuth k im hin- und hergehenden Theil und der Seitenfläche der Nuth m im anderen, sich drehenden Theil und rollt, auf der Schrä'gfläche des letzteren, -theilweise in die Nuth k und theilweise in die Nuth m eingreifend.

Um die Entkupplung des sich drehenden und des hin- und hergehenden Theils' bezw. die gegenseitige Auslösung beider Theile zu veranlassen, so dafs der eine Theil der Wirkung einer Spannkraft folgen kann, ist die Einrichtung derart, dafs der Kuppler oder die Kugel η von der Schrägfläche der einen Nuth m in die Nuth k übertritt, die eine für die Auslösung beider Theile genügende Tiefe hat.

Wie Fig. 8 zeigt, verläuft das eine Ende der Nuth m in dem Theile / in die Nuth k, so dafs die Kugel n, wenn sie dieses Nuthende erreicht, in die Nuth k entgegen dem Druck einer gewundenen Flachfeder 0 hineingedrängt wird, die dazu dient, die Kugeln wieder in Eingriff mit dem sich drehenden Theil / (Fig. 7) zu bringen, sobald der hin- und hergehende Theil i seine Vorwärtsbewegung bezw. Stofswirkung vollendet hat und bereit ist, wieder zurückzugehen. Diese Feder 0 drückt auch die Kugel η gegen den sich drehenden Theil Z, so dafs das Rollen der Kugel auf der Seitenfläche der Schrägnuth gesichert und ein Schleifen an dieser Fläche verhindert ist.

Zur Drehung des Theils / ist derselbe aufsen mit einem Zahnkranze versehen, in welchen der Trieb ρ eingreift (Fig. 3), der im Gestell c passend gelagert ist. Dieser Trieb ist mit dem Motor g zweckmäfsig durch eine Reibungskupplung verbunden, damit der Motor weiterlaufen kann, wenn, wie es so oft eintritt, der Meifsel oder ein sonstiges Werkzeug sich festsetzt. Fig. ι zeigt als Beispiel eine Reibung?-

kupplung mit einer Hülse q, die. auf der Welle des Triebes ρ festsitzt und mit einem Längsschlitz versehen ist. Um den geschlitzten Theil dieser Hülse ist eine kräftige Feder r gelegt. Das Ende der Motorwelle ist etwas abgeflacht und pafst zu der Bohrung der Hülse q derart, dafs dieses Ende einer durch die Feder übertragenen starken Pressung ausgesetzt ist, die genügt, um unter gewöhnlichen Verhältnissen die arbeitenden Theile der Maschine unter der Spannkraft der Feder zu treiben. Der Druck auf die nachgiebigen Hülsentheile kann dadurch verändert werden, dafs man die gewundene Feder r mehr oder weniger vom Hülsenende, an welchem die Prefswirkung fast Null ist, hinweg nach der Mitte hin verlegt, woselbst die Hülse am nachgiebigsten ist.

Die Motorwelle ist mit dem rotirenden Theil des Motors, dem Anker bezw. dem Kolben, je nachdem ein Elektromotor oder sonstiger Motor benutzt wird, durch Nuth- und Federeingriff in Antriebsverbindung, derart, dafs die Welle sich nach Längsrichtung durch den Motor verschieben kann, wenn die Bohrmaschine an das Gestein angesetzt wird.

Zur Verschiebung des hin- und hergehenden Theiles i nach einer Richtung, entgegengesetzt derjenigen, die durch die Wirkung der schrägen Schubnuth auftritt, kann die Schwerkraft oder eine passende Spannkraft verwendet werden. Im Beispiele Fig. ι ist zu diesem Zwecke eine gewundene Feder s zwischen dem einen Ende des Gestells c, und einem Absatz der den Meifsel h tragenden Spindel i angeordnet. Auf dem Gestellende kann eine Pufferplatte u befestigt werden, um den die Spindel in ihrer Führung haltenden Ring am Platze zu halten und eine Pufferwirkung auf die Spindel i auszuüben, wenn der Meifsel das Gestein oder sonstiges Material nicht trifft.

Der mit stofsartiger Wirkung arbeitende Meifsel mufs absetzend in Drehung versetzt werden. Die Spindel i oder eine darauf sitzende Hülse z'¹ (Fig. 4), die mit der Spindel fest verbunden ist, ist, wie es Fig. 6 zeigt, mit steilen Schraubengangnuthen versehen, und Federn an der Innenseite eines mit Sperrzähnen versehenen Ringes ν greifen in diese Nuthen ein. Der Ring ν sitzt lose auf der Hülse z¹ und ist durch passende Mittel gegen Axialverschiebung gesichert, beispielsweise durch einen Absatz am Gestell c und einen Absatz an der Lagerstelle für die aufsen verzahnte Hülse /, und in diesen . Sperrzahnring ν greifen eine oder mehrere Sperrklinken χ ein, die am Gestell drehbar gelagert sind (Fig. 4). Wird die Spindel i in der einen Richtung verschoben, so findet eine Vorwärtsdrehung derselben durch das Zusammenwirken der Schraubengangnuthen mit den Federn an der Innenseite des Sperrzahnringes ν statt, welch' letzterer durch die Klinken χ an der Rückwärtsdrehung verhindert wird; aber bei Verschiebung der Spindel i nach der entgegengesetzten Richtung wird eine Drehung auf dieselbe nicht übertragen, weil der Sperrzahnring ν alsdann an den Klinken vorbeischleift, wenn er unter der Wirkung der Schraubengangnuthen sich dreht.

Die nicht unmittelbar bei der Hin- und Herbewegung der Werkzeugspindelf betheiligten Theile sind nur als Beispiele dargestellt und beschrieben und könnten auch leicht durch andere gleichwerthige ersetzt werden, wiewohl sie sich für den vorliegenden Zweck ganz gut eignen. Aber auch die Theile, welche unmittelbar diese Bewegung übertragen, sind mannigfacher Aenderungen fähig, ohne dafs sich das Wesen der Sache änderte.

So zeigt Fig. 9 eine cylindrisch gestaltete Rolle, welche die Kugel κ (Fig. 7 und 8) als Kuppelglied ersetzen soll. Im Uebrigen ist die Anordnung des sich drehenden und des hin- und hergehenden Theiles die gleiche wie in Fig. i.

Ferner kann auch die Schubnuth m im hin- und hergehenden Theil ζ der Ringnuth k im sich drehenden Theil / angebracht werden, wie im Beispiel Fig. 10:, Die Kugel κ rollt in Berührung mit der Seitenfläche der ringförmigen Nuth k in der Hülse I in der Schraubengangnuth des Theiles i und vermittelt dabei die Rückwärtsbewegung des letzteren. Ein Uebertrittskanal vom einen Ende der Schraubengangnuth nach dem anderen Ende ermöglicht das Zurückgehen der Kugel und die Auslösung des hin- und hergehenden Theiles, dessen Vorwärtsbewegung unter der Wirkung der Spannkraft stattfindet, wenn die Kugel η ihren Weg durch den Uebertrittskanal macht.

Wenn die wagerecht aufgestellte Maschine langsam läuft oder angelassen wird, so kann es vorkommen, dafs der Kuppler (die Kugel oder Rolle) im untersten Punkt der umlaufenden Nuth bleibt und die Kugel (Rolle) um ihre eigene Achse sich dreht, wenn sie lose in der Nuth liegt.

Um die Bewegung der Kugel um die Spindel i zu sichern, ist eine Feder 0 in der Nuth angeordnet, welche die Kugel gegen die entgegengesetzte Seite der Nuth drückt, so dafs die Kugel aus dem untersten Punkt herausgehoben wird und in Berührung mit der Schrägnuth in den hin- und hergehenden Theil gelangt.

Statt der Feder 0 kann auch in der Ringnuth k des sich drehenden Theiles I mit wenig Reibung ein Ringstück w angeordnet werden, dessen eines Ende an der Kugel η angreift und dieselbe über den untersten todten Punkt des sich drehenden Theiles in Berührung mit einer

Seitenfläche der Schubnuth im hin- und hergehenden Theile ζ hinausführt.

Bei der Ausführung nach Fig. ii und iia ist die Schrägnuth bezw. die Schraubengangnuth m wesentlich, wie diejenige in Fig. io, mit einem Uebertrittskanal von dem einen nach dem anderen Nuthende in Verbindung; die Schrägnuth befindet sich hier aber in dem sich drehenden Theile / und die Ringnuth k in der hin- und hergehenden Spindel i. Die Wirkungsweise ist nach dem Vorausgegangenen ohne Weiteres verständlich. Bei den verschiedenen beschriebenen Ausführungen ist als Kuppler nur eine Kugel bezw. Rolle angenommen, es kann aber auch eine Anzahl von Kugeln benutzt werden, von welchen jedesmal immer nur eine einzige thatsächlich als Kuppler wirkt.

Ein solches Beispiel zeigt Fig. 12; auch hier ist ein Uebertritts- bezw. Nebenkanal durch die Hülse vom einen Ende der Schraubengangnuth m zum anderen vorgesehen, der nach der Darstellung nach einem Schraubengang verläuft. Eine genügende Anzahl von Kugeln η füllt den Nebenkanal vollständig aus, so dafs, wenn eine Kugel, wie in Fig. 14, in den Nebenkanal übertritt, sie eine andere Kugel veranlafst, aus dem Nebenkanal, wie in Fig. 13, in eine Stelle zu rücken, an welcher Eingriff mit dem sich drehenden und mit dem hin- und hergehenden Theile stattfindet. Eine Feder y ist im Eingang des Nebenkanals angeordnet, die die Reihe von Kugeln in ihrem Vorwärtslauf unterstützt, und eine Feder ^ befindet sich im anderen Ende des Nebenkanals, um jedesmal eine Kugel auszulösen und ihren schnellen Uebertritt in den Nebenkanal zu vermitteln. An der Feder % befindet sich ein Stift, der durch die Hülse / und in die Nuth k des hin- und hergehenden Theiles tritt, wenn die Nuth zur Aufnahme des Stiftes am Ende der Vorwärtsbewegung des hin- und hergehenden Theiles bereit ist. Beginnt letzterer, nachdem er mit dem sich drehenden Theil durch die bereits in Eingriff mit der Schraubengangnuth m getretene Kugel gekuppelt ist, seinen Rückwärtsgang, so tritt die andere Kante der Nuth k, die abgeschrägt ist, in Berührung mit dem Stift an der Feder und drängt die Feder ^ zurück, wodurch die nächste Kugel frei wird und in Eingriff mit den beiden Nuthen, wenn die nächstfolgende Vorwärtsbewegung beendet ist, geführt werden kann.

Bei der Ausführung nach Fig. 15 ist der Uebertrittskanal wesentlich gerade und parallel zur Spindelachse, so dafs eine kleinere Zahl von Kugeln erforderlich ist. Auch hier ist eine Feder zur Beschleunigung des Vorwärtslaufens der Kugeln im Nebenkanal vorgesehen.

Natürlich kann die gegenseitige Anordnung des hin- und hergehenden Theiles und des sich drehenden Theiles entgegengesetzt der beschriebenen sein. Nach Fig. 16 sitzt an dem hin- und hergehenden Theil bezw. der Spindel i eine Hülse, welche nach der Darstellung cylindrisch. ist. Die Ringnuth ist hier im Innern der Hülse gebildet und die Schraubengangnuth aufsen an dem sich drehenden Theil, in welchem sich auch der Uebertrittskanal befindet. Die Wirkungsweise entspricht im Uebrigen derjenigen der beschriebenen Beispiele.

Zu bemerken ist noch, dafs bei den Ausführungen nach Fig. 12, 15 und 16 die Schraubengangnuth zwei oder mehr volle Gänge umfafst, und dafs natürlich die Länge der durch sie gebildeten Schrägfläche in jedem Falle abhängt entweder von der besonderen Ausführung der jedesmal zur Verwendung kommenden übrigen Theile oder von der Länge des Hubes, welchen der hin- und hergehende, das Werkzeug tragende Theil machen soll. .

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Kupplung der durch eine Spannkraft stofsartig vorzutreibenden und absetzend in Drehung zu versetzenden Arbeitsspindel von Gesteinbohrmaschinen oder dergl. mit der die Spindel umschliefsenden Hülse, dadurch gekennzeichnet, dafs in eine Ring- bezw. Schraubengangnuth^ eines der beiden Theilefi", I) ein Kuppelglied (Kugel, Rolle) (η) eingreift, zum Zwecke, den hin- und hergehenden Theil (i) bei der Drehung des anderen Theiles (I) durch den Motor zurückzuschieben, wobei das Kuppelglied am Ende der Rückwärtsbewegung aus der Schräg- bezw. Schraubengangnuth (k) heraustritt, um dem hin- und hergehenden Theile (i) die durch die Spannkraft zu übertragende stofsartige Vorwärtsbewegung zu ermöglichen, zu Ende dieser Bewegung aber in die Schrägbezw. Schraubengangnuth wieder zurücktritt, um den hin- und hergehenden Theil wieder zurückzuschieben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.