DE1652514A1 - Drehschlaggeraet - Google Patents

Description

P ATE NT ANWAtT

Dr. Anirsiewski Essen, den 13. Juli 1967

*3 Es -in, Kettlet Str. 36

iAmHwptbihabof-uaubunu (2ö 947/Got/th)

Patentanmeldung der Firma
SIDDOMS INDUSTRIES LIMITED
10-14 Leicester Street,
Carlton, State of Victoria
Commonwealth of Australia

Drehschlaggerät.

Die Erfindung betrifft ein Drehschlaggerät, mit welchem insbesondere jedoch nicht ausschließlich Steinbohrer oder Meißel mit schnellen Hammerschlägen in Gestein oder Mauerwerk sowie in abgewandelter Form Haken, Schraubbolzen oder dergl. in Beton oder anderes relativ hartes Material hineingetrieben werden können»

Für die vorgenannten Zwecke will die Erfindung ein einfaches und robustes Gerät schaffen, durch welches die Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine sich ständig wiederholende Schlagbewegung umgesetzt werden kann, wobei den Abmessungen

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und der Leistung eines derartigen Gerätes im Prinzip keine Grenze gesetzt werden soll.

Gemäß der Grundkonzeption der Erfindung ist innerhalb des Rotors des Drehschlaggerätes eine von dessen Drehachse in entgegengesetzten Richtungen verlaufende Laufrinne ausgebildet und in dieser ein Schlagorgan derart bewegbar angeordnet, daß es gegen das eine Ende eines Trieblings schlagend diesen In einer gewünschten Richtung vortreibt. .

Nach einer Besonderheit der Erfindung besteht der Rotor aus zwei scheibenartigen Teilen, welche in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß das eine Ende des Trieblings zwischen sie hineinragt, während die Lauf rinne im Rotor aus zwei In den Innenflächen dieser scheibenartigen Teile ausgebildeten S-förmigen komplementären Nuten besteht und jede dieser Nuten durch die Rotordrehachse hindurchgeht. Zweckmäßigerweise besteht das Schlagorgan aus einer Kugel mit einem derart hohen Rückprallkoeffizienten, daß beim Zusammentreffen mit dem Triebling die Kugel vom einen Ende der Laufrinne zum entgegengesetzten Ende derselben bei einer halben Umdrehung des Rotors zurückgetrieben wird, wenn dieser Rotor mit normaler Betriebsgeschwindigkeit in Drehung versetzt wird.

Bei Verwendung als Steinbohrer oder Meißel öder auch als Pfahlramme oder als anderes Gerät, welches eine hohe Schlagzahl erfordert, wird der Schlagtrieb als Ganzes derart in einem Gehäuse mit einer Werkzeugaüfnähme angeordnet, daß dieses Werkzeug mit hoher Schlagzahl als

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Schlagbohrer, Hammer^ Meißel oder dergl. antreibbar ist* Für besondere Zwecke kann im.Gehäuse auch, ein Drehtrieb für das Werkzeug vorgesehen sein. Außerdem kann es zweckmäßig-sein, zwischen dem Schlagtrieb und der VJerkzeugaufnahme einen Sehlagübertrager anzuordnen»

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Besehreibung, eines, bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand- der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Figur,.!, einen Längsschnitt durch ein als Steinbohrer oder dergl. ausgebildetes Handgerät;

Figur·⁵;? ' "einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie 2-2 "^:rin Pfeilrichtung;

Figur 3 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie 3-3-mit Blick in Pfeilrichtung;. \

Figur h einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie k-k mit Blick in Pfeilrichtung;

Figur 5 einen Schnitt durch Fig. 4 längs der Linie 5-5 mit Blick in Pfeilrichtung als Schnitt durch einen Teil des Rotors und des'KoIfens oder Schlagorgänes; ■

Figur 6 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie 6-6;

Figur 7 die eine Hälfte des zweiteiligen Rotors in perspektivischer Darstellung;

Figur 8—-12 schematische Darstellungen des Weges des Schiagorgänes oder Kolbens, während der Rotor eine halbe Drehung vollführt;

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Figur13 den berechneten absoluten Weg des Sohlagorganes · öder Kolbens; und . -

Figur l4 eine abgewandelte Ausbildung dieses Schlagorganes oder Kolbens.

Das' in den Zeichnungen dargestellte Handgerät besitzt ein Gehäuse, welches aus mehreren Teilen 21, 22, 23 und 24 ^zusammengesetzt 1st. Das Hauptteil 21 dieses Gehäuses besitzt -Aufnahmen für zwei- Lager 25 einer·-Hauptantriebswelle. 26 eines Elektromotors 27, der im Gehäuseteil 23 ™ angeordnet ist, wobei dieses Gehäuseteil einen Handgriff 28 mit einem üblichen Druckschalter-29 trägt. Das Gehäuseteil 24 bildet einen Deckel für die eine Seite des Hauptgehäuses 21, wobei in diesen beiden Teilen Lager für die Drehzapfen des Rotors sowie für eine querliegende Welle . und eine einen Teil der Antriebsritzel tragenden Zwischenwelle vorgesehen sind. .- - ._:

Am Gehäuseteil 22 ist abnehmbar ein Kopfteil .31 zur Aufnahme eines Werkzeuges A wie beispielsweise eines Steinbohrers,, eines Meißels oder dergl. befestigt. Das Hauptgehäuse 21 besitzt eine Aufnahme 32 für ein.mit diesem ^ Kopfteil 31 axial fluchtendes Lager 33.

Der Rotor besteht aus zivei Teilen 34 und 35, welche durch Schraubbolzen 36 miteinander verbunden sind, welche außerdem eine erste Platte37 mit angesetztem Drehzapfen 38 und eine -zweite Platte 39 mit angesetztem Drehzapfen 40 und einem Stirnrad-4l an den beiden Außenseiten der Rotorteile befestigen. Die beiden Drehzapfen 38 und 40 sitzen in miteinander fluchtenden Kugellagern 42, während ein zweites Paar miteinander fluchtender Kugellagern 43.eine"Welle 44

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tragt, deren Achse parallel zur Drehachse der Drehzapfen 38 und 40 verläuft. Auf dieser Welle 44 sitzt ein mit dem Stirnrad 41 kämmendes Stirnrad 45 sowie ein Schneckenrad 46.

Die Hauptantriebswelle 26 trägt neben dem Motor 27 einen Lüfter 48, während auf ihrem anderen Ende ein Kegelrad 49 verkeilt oder sonstwie befestigt ist, welches mit einem Kegelrad 50 kämmt, das auf einer Zwischenwelle 5I sitzt. Diese Zwischenwelle trägt außerdem ein mit dem Stirnrad 45 kämmendes Stirnrad 52, sodaß das Stirnrad 4l und infolgedessen die Rotorenteile j4 und 35 ^vom Motor 27 aus mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben werden.

Im Kugellager 33 ist eine Hülse $k mit einem einen Reibbelag56 tragenden Hingbund 55 gelagert, welche fest gegen diesen Reibbelag gepreßt ein mit dem Schneckenrad 46 kämmendes Zahnrad 57-trägt. Dieses Zahnrad 57 wird gegen den Reibbelag durch eine Feder 58 gepreßt, die sich an einem auf die Hülse- 54 aufgeschraubten Ringbund 59 abstützt, der gleichzeitig das Widerlager für ein am inneren Ende des Vordergehäuses oder Kopfteiles 31 sitzendes Kugellager 60 bildet. In das' innere Ende der Hülse 54 ist eine Buchse mit einer unrunden Äxialbohrung zur Aufnahme des Schaftendes 6^ des Werkzeuges A eingesetzt, sodaß sich das Werkzeug nicht in der Buchse 62 und damit auch in der Hülse drehen kann. Der Schaft des Werkzeuges besitzt eine Umfangsnut 64, in welche ein insbesondere in Pig. 6 gut erkennbares Halteorgan 65 eingreift. Dieses Halteorgan läßt sich im Kopfteil 31 seitlich verschieben und gibt beim Einschieben in Richtung des Pfeiles B in Fig. 6 den Werkzeugschaft frei, sodaß das Werkzeug A aus der Buchse 62

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und. dem Kopfteil 31 herausgezogen werden kann. Wenn nach Einsetzen eines Werkzeuges das Halteorgan in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil B wieder herausgezogen wird, greift es wieder in die entsprechende Ringnut 64, welche allerdings so breit ist, daß das Werkzeug sich um ein kurzes Stück in Längsrichtung bewegen kann. Im Kopfteil 31 ist eine federbelastete Kugel 66 eingesetzt, welche das Halteorgan 65 in der jeweiligen Endlage festhält.

In der Hülse 54 sitzt außerdem verschiebbar ein Zwischenstößel 67, der etwa in der Mitte einen nachgiebigen Ring 68 trägt. Dieser Zwischenstoßel übermittelt die auf sein inneres Ende in schneller Folge einwirkenden Stöße des Kolbenteiles oder Schlagorganes des Rotors an das innere Schaftende des Werkzeuges A, wobei das innere Ende des Zivischenstößels zwei parallele Abflachungen 69 (Pig. I, 4 und 5) aufweist, mit denen er zwischen die beiden Rotorhälften 34, 35 hineinragt.

Der Motor 27 vermag nun nicht nur den Rotor 34, 35 anzutreiben, sondern über das Zahnrad 57 und den Reibbelag 56 auch die Hülse 54 und damit das Werkzeug A in Drehung zu versetzen. Falls das Werkzeug hierbei einmal klemmen oder sich im Gestein festfressen sollte, rutscht das Zahnrad 57 ^am Reibbelag 56 entlang und dreht sich auf der Hülse 54, sodaß der Antrieb nicht beschädigt werden kann. Der Reibbelag bildet also eine regelrechte Rutschkupplung.

Die beiden Rotorhälften 34 und 35 weisen in ihren Innenflächen jeweils eine etwa s-förmige Laufrinne 70 (Fig. 5 und 7) ^auf und tragen zwei Distanzstücke 71. Zwei Schraub-

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bolzen 36 gehen durch die Distanzstücke 71 hindurch und
pressen die beiden Rotorhälften zusammen, wobei diese
Distanzstücke so lang sind, daß das die beiden Abflaehungen 69 aufweisende'innere Ende des Zwischenstößels 67
verdrehungsfrei,, jedoch in Längsrichtung frei versehieb*-
lich zwischen die beiden Rotorhälften paßt.

Die in jedem- der beiden Rotorenteile J4 und 35 ausgebildete Laufrinne 70 weist zwei im oberen Teil sich bogenförmig
erweiternde Seitenwandungen 73 auf, welche im Querschnitt an jeder Stelle der Laufrinne auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen, während der Boden 7^ dieser Laufrinne außerhalb dieser Kreislinie liegt, sodaß ein sphärisches Karbenteil oder eine Schlagkugel 75 ungehindert auf diesen Bogenflachen 73 in der Laufrinne 70 entlanglaufen kann, v/ie
insbesondere aus Figur 5 zu sehen ist, geht die S-förmige Laufrinne 70 in einem jeden Rotorteil yh bezw. 35 durch
das Mittelstück dieser Rotorhälfte, wobei die'" Mittellinie der Laufrinne durch die Drehachse dieser Rotorhalfte hindurchläuft, die einander' gegenüberliegenden Endabschnitte der Laufrinne 70 verlaufen in einem Kreibogen, dessen Mittelpunkt die Drehachse des Rotors 1st, Die zwischen diesen
beiden einander gegenüberliegenden 'Endabschnitten" und der Drehachse des Rotors verlaufenden Abschnitte der Laufrinne sind etwa halbkreisförmig ausgebildet, sodaß eine gegenläufige Biegung entsteht. ' · ' '

Die Kugel 75 kann infolgedessen von einem Ende der Lauf- ■-rinne durch die Drehachse des Rotors hindurch zum anderen Ende der Lauf rinne rollen. "'"-■■"

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Der Schlagtrieb ist derart im Werkzeug angeordnet, daß die Längsachse des Zwischenstössels 67 in Richtung seines linearen V/eges praktisch tangential zur kreisbogenförmigen Mittellinie der Endabschnitte der Laufrinne.verläuft, sodaß sie mit der Mitte der Sehlagkugel 75 am einen Ende ihres Weges zusammenfällt..

Wenn der zusammengesetzte Rotor in schnelle Drehung ver-" setzt wird, wird die Kugel 75 sum einen Ende eines der beiden Außenabschnitte der Laufrinne 70 hingeschleudert. Die Drehrichtung des Rotors ist in Figur 5 durch den Pfeil C dargestellt, sodaß die Kugel 75 zum inneren Ende 77 Jes Stossels 67 hinlauft und gegen diesen anschlägt, wodurch der Stössel in Richtung des Pfeiles D schlagartig fortbewegt wird,..während die Kugel 75 in Richtung des Pfeiles E (Fig. 8) zurückprallt.-

Wahrend der Rotor sich weiter dreht, läuft die Kugel 75 in der Laufrinne 70 zurück zur Drehachse des Rotors, wie in Figur 9 dargestellt, und zwar entgegen dem Einfluß der Zentrifugalkraft. Die Kraft, mit welcher die Kugel in Richtung des Pfeiles E-fortgetrieben wird, ist so groß, daß sie über die Drehachse hinausläuft, woraufhin ihr Moment infolge der nunmehr einwirkenden Zentrifugalkraft erhöht wird, sodaß sie zum gegenüberliegenden Ende der Laufrinne' hinrcllt, wie dies in Figur 10 angedeutet ist. Bei normalem Betrieb erfolgt der Lauf der Kugel 75 vom einen Ende der Laufrinne zum anderen während einer halben Drehung des Rotors, sodaß die Kugel 75 sich diesem gegenüberliegenden Ende der Laufrinne nähert, wenn dieses Ende sich dem Ende 77 des Stössels 67 nähert". In der Zwischenzeit ist dieser Stössel, wie dies in Figur Tl"durch den

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Pfeil F angedeutet ist, wieder zurückgeschnellt, sodaß sein inneres Ende erneut von der. Kugel 75 getroffen wird und, wenn der Rotor eine halbe Drehung .vollendet hat, erneut angeschlagen wird (Fig. 12).

Während der Rotor sich um seine Achse dreht und das Schlagorgan, d.h. die Kugel 75, in dessen Laufrinne entlangrollt, durchläuft sie höchstwahrscheinlich die in Figur 13 angedeutete absolute Bahn. Diese Laufbahn kann sich entsprechend der Lage des inneren Endes des StÖssels 67 in dem Moment, in dem die Kugel 75 auf ihn trifft, und entsprechend dem Rückprallkoeffizienten der Kugel ändern.

Für den Rotor ergeben sich bei dem bevorzugten Ausführungs beispiel nachstehende Abmessungen und Drehzahlen:

Rotor-0 : . 95 nun " ■

Kugel : 25,4 mm 0, aus Stahl Drehzahl: 1625 t/min.

Es darf angenommen werden, daß die Wirkung der Schlagkugel im Rotor von der Drehzahl und/oder der Masse der Kugel unabhängig ist.

Für die Lebensdauer des Stössels 67 hat es ,sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das innere Ende 77 desselben konkav auszubilden.

Bei der schematisch in Figur 15 dargestellten Abwandlung besteht das Schlagorgan aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Halbkugeln 79, welche in der Laufrinne 70 entlanggleiten statt entlangzurollen.

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Der Rotor lässt sich in jedem gewünschten Durchmesser und aus jedem geeigneten Material herstellen, wobei sich ein zäher Kuststoff, beispielsweise ein PoIycarbonat oder Nylon als besonders geeignet erwiesen hat. Selbstverständlich kann der Verlauf der Laufrinne abgewandelt werden, doch hat sich als besonders geeignet die S-förmige Ausbildung der Laufrinne erwiesen.

In gewissen Fällen kann es erforderlich sein, Federungen vorzusehen, welche das innere Ende des iierkzeugschaftes fest nach innen drücken, und es kann sogar erwünscht wein, den Stössel 6j fortzulassen, wobei.die Kugel 75 dann direkt gegen das innere Ende des Werkzeugschaftes schlägt. Der Durchmesser des Rotors kann größer oder kleiner gewählt werden, um jede gewünschte Leistung abzugeben, wie dies ebenfalls fü-r die Kugel 75 der Fall sein kann. Andererseits lässt sich auch im Mittelteil der Laufrinne 70 ein Anschlag einsetzen, wobei zwei Schlagorgane oder Kugeln vorgesehen werden, deren jede einmal bei jeder vollen Drehung des Rotors zur Wirkung kommt. Bei einer derartigen Ausbildung werden zweckmäßigerweise Anordnungen zum Abstoppen des Laufes einer jeden Kugel am inneren Ende ihrerLaufrinnenhälfte vorgesehen, indem beispielsweise ein kurzes Stück der Laufrinne als Luftpuffer ausgebildet wird.

Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht im Prinzip der Arbeitsweise eines Schlaghammers, doch darf angenommen werden, daß sich eine derartige Anordnung auch für viele andere Geräte eignet, wobei der Anwendungsbereich in großem Maße von der Abmessung des Rotors, der Abmessung des Schlagorganes und der Drehzahl des Rotors abhängt.

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So l"sst sieh beispielsweise das erfindungsgeraüße Drehselilngfijerufc im Prinzip auch für -eine Pfahlramme oder in einem Gerät anwenden,-mit welchem Befestigungsorgane wie Haken ₃ Stehbolzen oder dergl. in Beton, Stahl oder anderes. Hartmaterial· _ eingetrieben werden. Bislier verwenden derartige Geräte gewöhnlieh als Antriebsmittel Sprengstoffe wie- beispielsweise' Schwarzpulver' oder dergl., doch lässt sich fraglos in derartigen Geräten auch der Schlagtrieb nach der vorliegenden Erfindung einsetzen. ■ ■'"--.

Ansprüche';

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Claims (7)

Patentansprüche.. ΐ 6 5 ? 5 1

1. Drehschlaggerät, dadurch gekennzeichnet', daß innerhalb seines Rotors (5²I, 35) -eine von dessen Drehachse in entgegengesetzten Richtungen verlaufende Laufrinne (70) ausgebildet und in dieser ein Schlagorgan (75 oder 79) derart bewegbar, angeordnet ist, daß es -gegen das _:: eine Ende (77) eines Triebllngs (67) schlagend diesen, in einer.gewünschten Richtung vortreibt.

2. Drehschlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' der Rotor aus zwei scheibenartigen Teilen

A (3^* 35) besteht und diese in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß das eine Ende (77) des Trieblings zwischen sie hineinragt.

3. Drehschlaggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrinne im Rotor aus zwei in den Innenflächen der scheibenartigen Teile (jH-, 35) ausgebildeten S-förmigen komplementären Nuten (70) besteht und jede dieser Nuten durch die Rotordrehachse hindurchgeht.

4. Drehschlaggerät nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagorgan aus einer

P Kugel (75) besteht. ■

5. Drehschlaggerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß es derart in einem Gehäuse (21-24) mit einer VJerkzeugaufnahme (31) angeordnet ist, daß das Werkzeug (A) mit hoher Schlagzahl als Schlagbohrer antreibbar ist.

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6. Drehsohlaggerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, 'daß im Gehäuse ein Drehtrieb (45, 46, 57) für das Werkzeug (A) vorgesehen ist.

7. Drehschlaggerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlagtrieb und der Werkzeugaufnahme ein Schlagübertrager oder Zwischenstößel (67) angeordnetist.

Patentanwalt Dr. W, Andrejewski.

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