DE2338072A1

DE2338072A1 - Meisseleinsatz zur vibrationsabschwaechung

Info

Publication number: DE2338072A1
Application number: DE19732338072
Authority: DE
Inventors: James Alexander Swisher
Original assignee: INTERNAT TOOL SALES Inc
Current assignee: INTERNAT TOOL SALES Inc
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1974-04-18
Also published as: IL42788A0; NL7312025A; FR2201952B3; US3848931A; FR2201952A1; AU5962573A; JPS4986973A; IT994632B; ZA735103B; BE804545A; RO65541A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma International Tool Sales, Bridgepost, Connecticut,

V.St.A.

betreffend

"Meißeleinsatz zur Vibrationsabschwächung"

Priorität: 10. Oktober 1972

V.St.A.

Die Erfindung betrifft die Dämpfung von Vibrationen bei Schlagwerkzeugeinsätzen, insbesondere in dem Fall, wenn die V/crkzeugeinsätze zum Eindringen in Stoffe verwendet werden. 3isher wurden verschiedene Versuche unternommen, um das Freouenzansprechvermögen von Heißeleinsätzen abzuschwächen und entweder eine gesteigerte Standzeit oder die Erzeugung von geringerem Lärm zu erzielen. Die bisher neistbekannte Lösung verwendete eine Änderung der Bregekennwerte des Meißeleins--tzes, so daß dieser lediglich biegemäßig auf Vibrationen von sehr geringer Frequenz anspricht. Ein bekanntes Verfahren zur Erniedrigung des Biegeansprechvermögens eines Keißelein-

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Satzes besteht darin, einen Dämpf ungsflarisch an irgendeinem Punkt desselben vorzusehen, jedoch treten in Verbindung hiermit zahlreiche Schwierigkeiten auf.

Die meisten Dämpfungsflansche weisen, einen größeren Außendurchmesser als der Meißeleinsatz auf; wo Eindringvorgänge bewirkt werden, begrenzen sie die erzielbare Eindringtiei'e. Derartige-Flansche sind auch einer wesentlichen physikalischen Abnützung ausgesetzt, wenn bei der Eindringgrenze gearbeitet wird. Um cias Auftreten der Eindringgrenze zu vermindern, sind einige riar.ccho unmittelbar neben demjenigen Teil des I-leißeleinsatzes angeordnet, welcher in der Antriebseinheit festsitzt. Jedoch ist ein Keißeleinsatz mit einem solchen Plansch nicht vertauschbar kompatibel mit den Halteeinrichtungen aller Antriebseinheiten. In dieser Hinsicht entsprechen die am meisten verwendeten Halteinrichtungen zur Erzielung einer solchen Kompatibilität der üblichen Anordnung, bei .v/elcher eine Klinke an der Antriebseinheit mit einem Ringflansch an dem Heißeleinsatz in Eingriff steht. Jedoch ist dieser Eingriff lediglich über einen kleinen I¹OiI des Ringflansches wirksam, da der vorangehend erwähnte Flansch, in der Anordnung vorliegt; hieraus entstehen ein ungleichriäBig verteilter Verschleiß und eine begrenzte Verkzeugstandzeit.

Einige Dämpfungsflansche sind lediglich mit dem Keißeleinsatz haftend verbunden und. hiervon trennbar, wenn die Verbindung unter extremen mißbräuchlichen Bedingungen reißt. Dieses Problem wird bei den erhöhten Temperaturen weiter verschärft, welche unter gewissen Betriebsbedingungen oder beim Nacharbeiten der Spitze eines aus einem Stück bestehenden Werkzeugs auftreten. F-rnc-r umfassen viele Dämpfungsflansche zus&mmendrückbare Stoffe, weiche bei erhöhten Temperaturen nachteilige Effekte hinsichtlich ihrer elastischen Eigenschaften zeigen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem 3-cand der 'Technik verbesserten Keißeleinsatzes mit einem Dämpfungs-

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ORIGINAL INSPECTED

flansch, welcher die vorangehend erläuterten ungünstigen Eigenschaften nicht aufweist. Die Erfindung schafft einen Meißeleinsatz mit einem in einer starren Büchse eingeschlossenen Dämpfungsflansch, welcher in Eingriff mit dem Meißeleinsatz verriegelt gehalten ist. Die Erfindung schafft ferner einen derartigen Keißeleinsatz, bei welchem der Dämpfungsflansch gegenüber einer Zerstörung infolge Eindringens von Stoffen abgeschirmt ist und nicht die durch den Meißeleinsatz erzielbare Eindringtiefe begrenzt:!. Die Erfindung schafft ferner einen Meißeleinsatz mit dem üämpfungsflansch sowie einer abnehmbaren Spitze, die kompatibel gestaltet ist, um das Herausziehen des Meißeleinsatzes aus durchstoßenen Stoffen zu erleichtern und eine unbeabsichtigte Lösung der Werkzeugspitze während des Eindringens zu vermeiden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der Dämpfungsflansch zusammendrückbare Stoffe von hoher Temperaturbeständigkeit.

Erfindungsgemäß wird der Dämpfungsflansch aus einer zusammendrückbaren Büchse hergestellt, die rund um einen Teil des Meißeleinsatzes angeordnet ist, wobei die zusammendrückbare Büchse in einer starren Büchse eingeschlossen ist, die gegen eine Ringnut an dem Meißeleinsatz anliegt. Die zusammendrückbare Büchse besteht aus Bestandteilen auf der Grundlage von Silikongummi, um die Standzeit des Flansches zu steigern, wenn erhöhte Temperaturen auftreten. Bei Anwendung in Verbindung mit einem zum Eindringen bestimmten Zweistück-Meißeleinsatz mit einem Schaft und einer abnehmbaren Spitze wird, der Flansch durch die Spitze abgeschirmt. Diese Abschirmung wird erreicht, indem die Spitze mit einem Bohrungsdurchmesser von größerem Wert als die starre Büchse gestaltet wird, so daß der Meißeleinsatz eine ein Spiel bedingende Kammer für den Flansch erzeugt, nachdem ein Eindringvorgang in Stoffe stattgefunden hat. Ein Festhängen des Meißeleinsatzes in durchstoßenen Stoffen wird verhindert, indem eine konische Fläche an der abnehmbaren Spitze zwischen deren Bohrungsdurchmesser und dem Flansch vorgesehen wird.

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Erfindungsgemäß werden also die Vibrationskennwerte eines Schlagwerkzeugeinsatzes verändert, indem ein Halteflansch gemäß dem Grad der gewünschten Dämpfung angebracht wird. Dieser Flansch ist dauernd an dem Meißeleinsatz durch eine dazwischen vorgesehene starre Verriegelung befestigt; ein besonderes zusammendrückbares Material wird hierbei verwendet, um hohen Betriebstemperaturen zu Xtfiderstehen. Wenn der Meißeleinsatz eine lösbare Werkzeugspitze umfaßt, dient diese vermöge entsprechender Gestaltung als Schutzabschirmung für den Plansch beim Eindringen in Stoffe. Ein Teil dieser Ausbildung wird durch eine konische Fläche geschaffen, um der Herausziehen des Meißeleinsatzes aus durchstoßenen Stoffen zu erleichtern und eine unbeabsichtigte Ablösung der Spitze während des Eindringens zu vermeiden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines aus einem einzigen Stück bestehenden Meißeleinsatzes nach der Erfindung mit einem Dämpfungsflansch, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. Λ zur Darstellung zusammendrückbarer und starrer Büchsen des Dämpfungsflansches längs einer Nut, durch welche der Dämpfungsflansch mit der Werkzeugspitze verriegelt ist,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines aus zwei Stücken bestehenden Meißeleinsatzes, an welchem der Dämpfungsflansch angebracht ist, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3 ' zur Darstellung der zusammendrückbaren und starren Büchsen des Dämpfungsflansches, der Nut, durch welche der Dämpfungsflansch mit dem Schaft verriegelt ist, und der Ausbildung der Werkzeugspitze.

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Gemäß Fig. 1 ist an einem aus einem Stück bestehenden Schlagmeißeleinsatz 10 ein Dämpfungsflansch 12 nach der Erfindung vorgesehen. Ein Ende des Meißeleinsatzes 10 umfaßt einen sechseckigen Teil 14· zum Einsetzen in eine Werkzeughalterung einer (nicht veranschaulichten) Antriebseinheit. Diese Halterung umfaßt eine Klinke oder eine Feder zur Verriegelung mit einem ringförmigen Flansch 16 an dem Meißeleinsatz 10. Eine Werkzeugspitze 18 ist am anderen Ende des Meißeleinsatzes 10 vorgesehen und entsprechend dem durchzuführenden Arbeitsvorgang gestaltet. Der sechseckige Teil 14 und die Werkzeugspitze 18 sind durch einen Schaft 20 verbunden, durch welchen Schlagkräfte von irgendeiner geeigneten Antriebseinheit, beispielsweise einem Schlaghammer, übertragen werden. Obgleich die Werkzeugspitze 18 in der gezeigten Form zur Durchführung eines Eindringvorganges dient, beispielsweise beim Aufbrechen eines Pflasters oder beim Durchbohren von Fels, könnte die Spitze auch vermöge entsprechender Ausbildung zur Durchführung anderer Vorgänge dienen, beispielsweise zum Nieten oder zum Feststampfen. '■

Die Ausbildung des Dämpfungsflansches 12 ergibt sich aus Fig. 2, der zufolge eine zusammendrückbare Büchse 22 sich in inniger Anlage um einen Teil des Schaftes 20 befindet. Eine starre Büchse 24 ummantelt unter Druckvorspannung die zusammendrückbare Büchse 22. Eine Ringnut 26 ist rund um den Schaft 20 angeordnet; ein Ende der starren Büchse 24- wird vermöge entsprechender Formgebung dort aufgenommen. Irgendwelche Stoffe von geeigneten elastischen Eigenschaften können zur Herstellung der zusammendrückbaren Büchse 22 verwendet werden, jedoch erwiesen sich Stoffe auf der Grundlage von Eisenoxid-Silikon als besonders geeignet, wenn hohe Temperaturen auftreten. Die starre Büchse 24 kann beispielsweise aus Metall bestehen; die Einfirmung der starren Büchse 24 in die Ringnut 26 kann durch irgendein geeignetes Verfahren bev/irkt werden, beispielsweise durch Einbördeln.

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Im Betrieb vibriert der Meißeleinsatz 10 über seine Längsochse, wenn Schlagkräfte von einer Antriebseinheit darauf ausgeübt werden. Die Frequenz dieser Vibration steht in direkter Zuordnung zu den Bdegekennwerten des Meißeleinsatzes 10 und konnte daher durch Erniedrigung des Biegeansprechvermögens des Meißeleinsatzes 10 abgeschwächt werden. Durch den begrenzenden biegemäßigen Freiheitsgrad rund um ein Segnent des Ileißeleinsatzes 10 dient der Dämpfungsflansch 12 zur Erniedrigung des Biegeansprechvermögens. Der Grund hierfür liegt darin, daß die'zusammendrückbare Büchse 22 zur Anlage gegen den Meißeleinsatz 10 durch die starre Büchse 24- gebracht wird und daher mit der gleichen Frequenz wie der Heißeleinsatz 10 vibrieren muß, sofern nicht eine Dämpfung auftritt. Da die zusammendrückbare Büchse 22 ein sehr niedriges biegeirüßiges iincprechvermögen auf v/eist, folgt diese Büchse keinen Vibrationen mit hoher Frequenz, Vielehe sich durch den Meißeleinsatz 10 fortpflanzen, so daß solche Vibrationen auf diese Weise gedämpft werden. Daher hat der Dämpfungsflansch 12 die Wirkung einer Erniedrigung des biegemäßigen Ansprechvemögens des Meißeleinsatzes 10.

Die durch den Dämpfungsflansch 12 erzielte Dänpfungswirkung hängt von zahlreichen Faktoren ab, wobei viele Eombinaticnsn dieser Faktoren angewendet werden können, um den besonderen gewünschten Dämpfungseffekt zu erzielen. Daher wurden die Erläuterungen durch Diskussion irgendeiner besonderen Kombination lediglich kompliziert. Wenn jedoch einmal eine Kombination bestimmt ist, weist der Dämpfungsflansch 12 lediglich so lange eine maximale Wirksamkeit auf, als er an dem Iieißeleinsatz 10 an einer genauen Stelle befestigt bleibt, wobei die elastischen Eigenschaften der zusammendrückbaren Büchse sich nicht verschlechtern. Eine dauernde Befestigung des Dämpfungsflansciies an dem Meißeleinsatz 10 wird durch Eingriff der starren Büchse 24 in die Ringnut 26 sichergestellt, welche dazwischen einen Eingriff herbeiführen. Der Hauptgrund für die elastische Verschlechterung in dem Dämpfungsflansch 12 liegt in

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erhöhten Temperaturen; daher werden Stoffe auf Eisenoxid-Silikon für die zusammendrückbare Büchse 22 verwendet, welche stabile elastische Eigenschaften bei sehr hohen Temperaturen gewährleistet.

Gemäß Fig. 5 kann der Dämpfungsflansch 12 auf einen aus zwei Teilen bestehenden Schlagmeißeleinsatz 30 mit einem Schaft und einer abnehmbaren Werkzeugspitze 34 angewendet werden. An einem Ende umfaßt der Schaft 32 sowohl einen sechseckigen Teil 56 zum Einsetzen in eine Werkzeughalterung der (nicht veranschaulichten) Antriebseinheit und einen Eingflansch 38 zum Eingriff hiermit. Das andere Ende des Schaftes 32 ist besonders gestaltet, um die abnehmbare Werkzeugspitze ^¹V durch Preßsitz aufzunehmen. Auch hie? wiederum ist das Äußere der abnehmbaren V/erkzeugspitze 54 vermöge entsprechender Gestaltung zur Durchführung eines Eindringvorganges ausgebildet, könnte Jedoch vermöge anderer entsprechender Ausgestaltung zur Durchführung anderer Vorgänge eingerichtet sein, beispielsweise zum feststampfen oder Nieten.

Der Aufbau des Dämpfungsflansches 20 an dem aus zwei Stücken bestehenden Meißeinsatz 30 ist im wesentlichen identisch mit demjenigen, welcher vorangehend für den aus einem Stück bestehenden Meißeleinsatz 10 beschrieben wurde. Dieser.Aufbau ist in Fig. dargestellt, wo gleiche Bezugsziffern in Bezug auf den Dämpfungsflansch 22 wie in Fig. 2 verwendet sind. Die zusammendrückbare Büchse 22 liegt innig um einen Teil des Schaftes 32 an, wobei die starre Büchse 24 die zusammendrückbare Büchse 22 unter Druckeinwirkung umgibt. Eine Eingnut 40 ist rund um den Schaft 32 vorgesehen, wobei ein Ende der starren Büchse 24 dort in Eingriff steht. Die abnehmbare V/erkzeugspitze 34 des Meißeleinsatzes 30 weist einen Bohrungsdurchmesser X von größerem Wert als der Außendurchmesser des starren Schaftes 24 auf. Eine konische Fläche 42 ist an der Werkzeugspitze 34- zwischen dem Bohrungsdurchmesser X und dem Dämpfungsflansch 12 vorgesehen, wobei der Konuswinkel der Konusfläche 42 in Richtung des

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Dämpfungsflansches 12 abnimmt.

Im Betrieb erniedrigt der Dämpfungsflansch 12 an dem Schaft 32 das Biegeansprechvermögen des aus zwei Stücken bestehenden Meißeleinsatzes 30 und halt dessen maximale Wirksamkeit in genau der gleichen Weise aufrecht, wie dies vorangehend für den aus einem Stück bestehenden Meißeleinsatz 10 erläutert war. Jedoch schafft der Bohrungsdurchmesser X der abnehmbaren Werkzeugspitze 34- einen ein Spiel gewährleistenden Kanal für die starre Büchse 24, wenn der Meißeleinsatz 30 in ein Material eindringt. Wegen dieses ein Spiel gewährleistenden Kanals kann der Dämpfungsflansch 12 der Werkzeugspitze 34- in durchstoßene Stoffe folgen, ohne die Eindringtiefe zu begrenzen. Auch ist der Dämpfungsflansch 12 gegenüber physikalischem Mißbrauch infolge des gewährleisteten Spieles abgeschirmt. Die konische Fläche 42 dient zur Reduzierung des abgestuften Überhangs der abnehmbaren Werkzeugspitze 34· gegenüber dem Dämpfungsflansch 12 und bewirkt daher eine Verminderung des Überhangs zwischen der Werkzeugspitze 34- und durchstoßenen Stoffen. Wenn der Überhang vermindert wird, ergibt sich eine Erleichterung für das Herausziehen der Werkzeugspitze 30 nach dem Eindringen in Material, wobei eine unbeabsichtigte Lösung der abnehmbaren Werkzeugspitze während des Eindrigens vermieden wird.

Obgleich vorzugsweise der Dämpfungsflansch 12 unmittelbar neben der Werkzeugspitze 34 liegen soll, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird der ein Spiel gewährleistende Kanal und damit eine Reduzierung des abgestuften Überhangs auch noch in gewissem Maß dann erreicht, wenn diese Teile einen beträchtlichen Abstand aufweisen. Wenn der Dämpfungsflansch 12 unmittelbar neben der Werkzeugspitze 34 angebracht ist, kann jedoch die konische Fläche 42 auf einen Minimalumfang von nicht größerem Durchmesser als der Außendurchmesser abgeschrägt werden, um den abgestuften Überhang zu vermeiden.

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|Der erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungsflansch kann auf jeglichen Schlagwerkzeugeinsatz zur- Erniedrigung von dessen Biegeansprechvermögen mit maximalem Wirkungsgrad angewendet werden. Auch wenn abnehmbare Werkzeugspitzen verwendet werden, kann daran eine besondere Konfiguration angewendet werden, um den Dämpfungsflansch gegenüber einer Zerstörung während Eindringvorgängen abzuschirmen und eine sonst auftretende Begrenzung der Eindringtiefe zu vermeiden. Ferner kann eine konische Fläche an der lösbaren Werkzeugspitze vorgesehen sein, um deren unbeabsichtiäß Entfernung während des Eindringens zu vermeiden und deren Lösung nach dem Eindringen zu erleichtern.

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Claims

-ίο- 2338Ü72 Patentansprüche

1. Schlagwerkzeugeinsatz zur Absiiwächung von im Betrieb auftretenden Vibrationen . mit einem Schaft zur Übertragung von Kräften, einer Spitze an einem Ende des Schaftes und einem an dem Schaft vorgesehenen Dämpfungsflansch, dadurch gekennzeichnet, daß der' Dämpfungsflansch (12) aus einer zusammendrückbaren Büchse (22) in Anordnung um einen Teil des Schaftes (20; 32) in inniger Berührung hiermit sowie einer starren Büchse (24-) besteht, welche unter Druck die zusammendrückbare Büchse umgibt, und daß die starre Büchse in Eingriff mit einer Nut (26; 40) an dem Sclmkel steht, um eine Verriegelung hiermit herbeizuführen. '

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse aus einem Eisenoxid-Silikon-Basismaterial besteht.

3. Einsatz nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (30) zur Durchführung von Eindringvorgängen ausgebildet ist und einen größeren Bohrungsdurchmesser als der Außendurchmesser der starren Büchse (24) aufweist, v/obei der Bohrungsdurchmesser einen ein Spiel gewährleistenden Kanal für die starre Büchse während des Eindringvorganges schafft.

4. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (30) eine Konusfläche (42) zur Schaffung einer Verjüngung in Richtung der starren Büchse (24) aufweist, um einen Überhang der Werkzeugspitze in durchstoßenen Stoffen zu reduzieren.

5. Einsatz nach einem der Ansprüche 3> 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Büchse (24) unmittelbar neben der Werkzeugspitze (30) an dem Schaft (32) angeordnet ist und daß die konische Verjüngung (42) der Spitze einen Minimalumfang von nicht größerem Durchmesser als der Außendurchmesser der starren Büchse aufweist.

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6. Einsatz nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (18) mit dem Schaft (20) in einem Stück ausgebildet ist.

7. Einsatz nach einem der Ansprüche-,1 - 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (30) als gesondertes Element gegenüber dem Schaft (32) ausgebildet und mit diesem fest zu verbinden ist, vorzugsweise durch Preßsitz.

Für Firma International Tool Sales, Inc.

PATENTANWALTfc

DIL-WM. H. FINCKE. DlPL-ING. H. BOHt MPLrING. S. STABGHt

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