DE2456654A1 - Vorrichtung zur durchfuehrung von bearbeitungsvorgaengen an einem werkstueck durch die explosion von sprengkoerpern - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an einem Werkstück durch die Explosion von Sprengkörpern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Werkzeug zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an einem Werkzeug durch die Explosion von Sprengkörpern oder -ladungen.

Es wurden bereits Werkzeuge für einige Spezialzwecke, z.B. als Bolzen-, Nagel- oder Stiftsetzgeräte, entwickelt, die mit explodierenden Sprengladungen arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug oder eine Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere für eine Verwendung in solchen Fällen geeignet ist, wobei es erwünscht ist, eine konzentrierte und kraftvolle, aus einer detonierenden Ladung herrührende Druckwirkung über einen eng begrenzten Ober-

5 0 9 8 2 3/0315

BORO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMlW ^	BERLIN	' «·* I BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
B MÖNCHEN 22	1-85644	INVENTION	030/885 60 37	BERLINER BANK AG.	W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11	INVEN d	BERLIN	030/888 23 «2	BERLIN 31	12282-109
TEL.: 089/223544			3695716000

flächenbereich eines Gegenstandes, an dem ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden soll, zu erhalten. Das Werkzeug gemäß der Erfindung ist vorzugsweise - jedoch nicht ausschließlich - für' eine Punktverbindung oder ein Punktschweissen eines Materials mit einer Unterlage oder einem Grundmaterial gedacht, und zwar für Materialien, die mit herkömmlichen Schweißverfanren schwierig zu verbinden sind.

Es ist bekannt, daß für die Herstellung von Reaktionsgefäßen, Lagerbehältern usw. für bestimmte, sehr korrosive Flüssigkeiten nur gewisse ausgewählte Werkstoffe, wie Titan, Tantal usw., verwendet werden können. Diese Werkstoffe sind sehr teuer; aus diesem Grund wurde vorgeschlagen, ein Eeaktionsgefäß oder dergl. aus einem starken Stahlblech mit einer inneren Auskleidung oder einer relativ dünnen Schicht oder Lage des ausgewählten Werkstoffs, der sehr korrosionsbestandxg ist, zu versehen. Da es sich bisher als praktisch unmöglich erwiesen hat, Titan mit einer Stahlunterlage zu verschweißen, wurde vorgeschlagen, Titanstifte oder -bolzen in die Unterlage einzuschrauben und diese Stifte oder Bolzen mit der Titanauskleidungslage beispielsweise durch Schweißen zu verbinden. Diese Arbeitsweise ist nicht nur sehr zeitaufwendig sondern auch teuer.

Es ist auch bekannt, mittels sog. Explosionsschweißens eine sehr haltbare, starke Verbindung zwischen zwei Materialien, die nicht leicht miteinander nach bekannten, einfachen Methoden zu verbinden sind, zu bilden.

Mit einem Werkzeug bzw. einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ein Explosiöns-Punktschweißen eines Materials auf eine tragende Unterlage in einfacher Weise durchgefünrt werden. Das Werkzeug ist relativ leicht und es ist mit Einrichtungen versehen, die verschiedene Gefahren für die Sicherheit des Personals im Zusammenhang mit seinem Gebrauch und mit der Sprengladung ausschalten.

- 3 509823/0315

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an einem Werkstück mittels Explosion einer Sprengladung enthält ein (erstes) Frontteil, in einem Abschnitt dessen eine vorfabrizierte Sprengpatrone aufgenommen werden und das an dem Werkstück zur Anlage ge.bracht werden kann. Ferner enthält die Vorrichtung ein (zweites) Rückteil, das mit Einrichtungen zum Zünden der Sprengpatrone ausgestattet ist. Das erste und zweite Teil - also Front- und Rückteil - sind verschiebbar miteinander verbunden in der Weise, daß eines dieser Teile, relativ zum anderen Teil zwischen einer ersten Stellung, in der die Sprengkapsel mittels der Zündeinrichtungen gezündet werden kann, und einer zweiten Stellung, in der eine gebrauchte Hülse oder Patrone leicht aus dem Frontteil zu entfernen und durch eine neue Sprengkapsei zu ersetzen ist, bewegt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in geeigneter Weise in Form eines tragbaren, handbetätigten Werkzeugs gefertigt werden, wobei das Rückteil in ähnlicher Weise wie das Hauptteil eines Bolzensetz- oder -schießgeräts öd", dgl. ausgebildet werden kann. Das heißt, das. Rückteil kann ein länglicher Körper oder Kolben mit einem Handgriff oder einem Mechanismus zur Zündung der Sprengpatrone, die in dem ersten, am frontseitigen Ende des länglichen Körpers befestigten Teil aufgenommen ist, sein. ■

Das Frontteil der Vorrichtung kann ein äußeres becher- oder schalenförmiges Schutzteil aufweisen, das ein Wegschleudern von schädlichen Restteilen einer Explosion in verschiedene Richtungen aus der Explosionszone verhindert.

Ferner kann das Frontteil einen ersten Abschnitt mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Sprengpatrone und einen zweiten Abschnitt, der eine Explosionskammer bildet, aufweisen, wobei

509823/0315.

deir zweite Abschnitt beträchtlich weiter oder größer ist als die der Aufnahme der Patrone dienende Bohrung.

Gemäß einer Ausführungsform mit gewehrähnlicher Ausgestaltung können der erste, der Aufnahme der Patrone dienende Abschnitt und der zweite, die Explsionskammer bildende Abschnitt derart .angeordnet sein, daß sie auf einer geraden Bahn in der Längsrichtung der Vorrichtung gegen die Wirkung eines unter Federdruck stehenden Bauteils bewegbar sind. Dieses Bauteil kann bei' Bewegung des ersten und zweiten Abschnitts die Zündvorrichtung des Werkzeugs so voreinstellen, daß dieser Mechanismus für den Zündvorgang bereit ist. Es ist vorteilhaft, wenn das Voreinstellen des Zündmechanismus nur auf diese Weise geschehen kann, da dann sichergestellt ist, daß ein Zünden lediglich erfolgen kann, wenn das Werkzeug so hart und kräftig gegen das: Werkstück gepreßt worden ist, daß das Irontteil mit dem schalenförmigen Schutzteil, wenn ein solches vorhanden ist, in richtiger Lage mit dem Werkstück beim Zünden der Patrone in Berührung ist.

Durch das schalen- oder becherförmige Schutzteil soll eine zeitweise Aufnahme von Explosionsgasen und kleinen, aus der Explosionszone durch Öffnungen in der Wand der Explosionskammer entweichenden Teilchen erreicht werden. Das schalenförmige Schutzteil kann mit weiteren Durchgängen versehen sein, die zur umgebenden Atmosphäre hin offen sind, und es kann innen mit Dämpfungswerkstoff zur Verminderung der bei der Detonation erzeugten und austretenden Schallenergie ausgestattet sein.

Unter einem weiteren Aspekt gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung als Hand-Werkzeug mit einem Werkzeugkörper sowie mit einem ersten und einem zweiten Handgriff ausgebildet. Beide Handgriffe liegen in Abstand zueinander und in unterschiedli-

509823/0315

chen Eichtungen derart, daß das Werkzeug während des Arbeitsvorganges gut und bequem mit zwei Händen gehalten werden kann. Der zweite Handgriff kann mit einem Sicherungsmechanismus versehen sein, der zwischen einer Arbeits- und einer Ruhestellung verschiebbar, ist und in der Arbeitsstellung ein Tätigwerden des Zündmechanismus verhindert. Für einen solchen Fall kann der zweite Handgriff mit einem Hebel od. dgl. ausgestattet sein, durch den die Sicherung in ihre Ruhestellung gebracht werden kann. Der Sicherungsmechanismus ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß er nach Betätigung des Hebels selbsttätig in seine Arbeitsstellung zurückkehrt, wodurch verhindert wird, daß die Sicherung dauernd in Ruhe oder außer Funktion ist; dies kann beispielsweise durch Festlegen des Hebels in einer voraussichtlichen Nichtbetriebsstellung geschehen.

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung werden vorzugsweise Explosivpatronen vom Hohlladungstyp verwendet.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Werkzeugs gemäß der Erfindung in seiner Ruhestellung.

Fig. 2 zeigt das Werkzeug von Fig. 1 in der zum Zünden für die Herstellung einer Explosionsverschweißung fertigen Stellung.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf das tragbare Werkzeug mit einem ersten und zweiten Handgriff, wobei der zweite Griff mit einem eingebauten Sicherungsmechanismus gegen unbeabsichtigtes Zündön versehen ist.

Fig. 4· zeigt in einem Längsschnitt und in gegenüber Fig. 3 vergrößertem Maßstab den zweiten Handgriff.

509823/0315

Fig. 5 zeigt im gleichen Schnitt wie. Fig. 4- eine abgeänderte Äusführungsform. für den Sicherungsmechanismus.

Fig. 6 zeigt wie Fig. 5 eine weitere abgewandelte Ausbildung für den Sicherungsmechanismus.

Fig. 7 stellt eine Sprengpatrone vom Hohlladungstyp, die bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug verwendet werden kann, teils im Schnitt, teils in einer Ansicht dar.

Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch das Frontteil eines Werkzeugs gemäß der Erfindung in einer gegenüber den Fig. 1 und 2 abgewandelten Ausführungsform.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Fig. 8 bzw. den Schnitt nach der^: Linie JX - IX in dieser Figur.

Fig. 10 ist ein Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Werkzeugs in einer weiteren Ausbildungsform mit dem ersten, die Patrone aufnehmenden Abschnitt und mit dem zweiten, die Explosionskammer bildenden Abschnitt.

Das tragbare, handbetriebene Werkzeug hat einen länglichen Werkzeugkörper 1, einen mit dem Werkzeugkörper verbundenen Handgriff 2, ein für eine Explosions-Punktverbindung oder verschweißung bestimmtes Frontteil 3 und ein die Zündeinrichtung enthaltendes Rückteil 4-,

Das Werkzeug besteht aus einem Mantel, der u.a. ein längliches Rohr 10 aufweist, das von einem Kolben 11 mit einem Durchbruch 12, in den ein Auslöser I3 ragt, getragen ist. Das Rohr 10 hat ein erweitertes Vorderteil I5 mit einem zylindrischen Hohlraum 16, indem ein Element 17 mit einer Druckfläche beweglich angeordnet ist. ^ieses Element I7 ist mit einer rückwärtigen Verlängerung 18 versehen, in der ein zylindrischer Hohlraum 19

509823/0315

ausgebildet ist, in welchem der frontseitige Endabschnitt eines länglichen Schlagbolzens 23 beweglich, geführt ist. ^ie Spitze 24 des. Schlagbolzens kann durch ein kleines mittiges Loch im Druckelement 17 j das dem Zylinder 20 einer Sprengpatrone 21 gegenüberliegt, treten.

Am Kolben 11 ist ein becher- oder schalenförmiges Schutzteil 33 beweglich angebracht, und zwar dient hierzu ein Bolzen 31» der sich durch einen abwärts verlaufenden Ansatz 30 am Kolben 11 und durch Ansätze 32 am Schutzteil 33 zieht. Das Schutzteil selbst hat ein zylindrisches Vorderteil 3^- und ein gewölbtes Hinterteil 35. Ferner ist mit dem Schutzteil 33 ein nach rückwärts gerichteter Vorsprung 36 verbunden, der sich zwischen zwei Erhebungen 3?a» 37b ara erweiterten Vorderteil 15 des Rohres 10 erstreckt. Die Erhebung 37 und der Vorsprung 36 sind von einem Stift 38 durchsetzt, der in seiner Längsrichtung beweglich ist und mit einem von Hand betätigbaren Knopf oder dgl. versehen sowie unter dem Einfluß einer Feder stellen kann, so daß er zum Lösen.der Verbindung zwischen dem Vorsprung 36 und den Erhebungen 37 herausgezogen werden kann, wobei die Federkraft nach einwärts auf den Stift 38 wirken soll, um die Verbindung zwischen den Teilen 37 und 38 zu sichern·

Das Hinterteil 35 das Schutzteil 33 ist mit einem Hing 39 versehen, in dem ein Patronenaufnehmer 42 in der Längsrichtung des Werkzeugs beweglich ist. Der Patronenaufnehmer 42 hat einen rückwärtigen Bund 43 mit gleichem Außendurchmesser wie das Druckelement 17 und ist an seiner Vorderseite über ein Gewinde mit einem eine Explosionskammer bildenden Gehäuse 40 verbunden. Zwischen dieses Gehäuse-40 und das Hinterteil 35 des schalenförmigen Schutzteils 33 ist eine Schraubendruckfeder 44 eingesetzt.

Das Gehäuse 40 ist mit einem Außenrand 48 versehen, der mit

5 09823/0315

Schiebesitz in das zylindrische Vorderteil 34 des Schutzteils eingepaßt ist. Die im Gehäuse 40 gebildete Explosionskammer steht über Durchgänge 45 mit dem Innenraum 49 des Schutzteils 33 in Verbindung» Im Außenrand 48 angeordnete Bohrungen 46 stellen eine Verbindung zwischen dem Innenraum 49 und der Umgebung außerhalb der Explosionskammer her. Der Innenr_aum 49 des Schutzteils nimmt ein Dämpfungsmaterial, das korrosionsbeständig gegen die Explosionsgase ist, z.B. nichtrostende Stahlwolle, auf. Die Explosionskammer hat eine Frontfläche 50, die ebenfalls wie die Stirnfläche des Schutzteils 33, wie Fig. 2 zeigt, in Anlage an einer Platte oder Lage 151 aus beispielsweise Titan ist, die mittels Explosions-Punktschweissung mit einer Unterlage I50» z.B. aus Stahl, verbunden werden soll ο

In den Kolben 11 ist von unten ein Bolzen 60 eingesetzt, der in eine Vertiefung 61 im Schlagbolzen 23 greift. Die Erstreckung der Vertiefung 61 ist in Längsrichtung des Schlagbolzens nur wenig größer als die des Bolzens 60, der mit einem Knopf 62 versehen und von einem Druckring 63 beaufschlagt ist, um den Bolzen 60 im Eingriff mit der Vertiefung 61 zu halten. Anstelle des Bolzen 60 könnte auch eine Schraube in eine entsprechende Bohrung im Kolben 11 eingesetzt sein, die in die Vertiefung greift, da der Bolzen 60 bzw. diese Schraube nur dann aus der Vertiefung 61 entfernt werden muß, wenn das Werkzeug auseinandergenommen werden soll. Um eine Bewegung der Röhre 22, die noch näher beschrieben werden wird und die im Bohr 10 verschiebbar gelagert sowies mit dem Druckelement 17 verbunden ist, relativ zum Bolzen 60 zuzulassen, ist diese Röhre mit einer länglichen Ausnehmung 64 versehen.

Am rückwärtigen Ende des Werkzeugs ist das Rohr 10 in eine Abschlußhülse 70 eingeschraubt, welche von einem Überzug 7I aus Gummi oder Kunststoff umgeben ist. Ein solcher Überzug

- 9 — 509823/0315

kann auch, an anderen Teilen des· Werkzeugs, z.B. am Handgriff 2, am Kolben 11 usw. angebracht sein.

Die Röhre 22 ist am rückwärtigen Ende mit einem Bauteil 72 in Anlage, das im Rohr 10 verschiebbar und dem Druck einer Feder 73 ausgesetzt ist, welche zwischen das Bauteil 72 und einen Teller 74· eingesetzt ist. Der Teller 74- ist in.der Abschlußhülse 70 befestigt und liegt gegen einen Rückstoßdämpfer 75 an. Dieser und der Teller 74- haben einen mittigen axialen Durchlaß 77 > in dem eine Hülse 76 verschiebbar ist. Eine Druckfeder 78 ist zwischen das frontseitige Ende der Hülse und die Abschlußhülse 70 eingesetzt. Ein Bolzen 79» der mit dem Schlagbolzen 23 zusammenwirkt, ist am frontseitigen Ende der Hülse 76 angebracht. Eine Verschiebung dieser Hülse 76 in der Vorwärtsrichtung unter dem Einfluß der Feder 78 wird durch einen Bund am. rückwärtigen Ende der Hülse begrenzt, wenn dieser Bund gegen eine Schulter am Teller 7^· trifft.

In eine von unten ausgehende Querbohrung 80 im Bauteil 72 ist ein Sperrglied 81 eingesetzt, das durch eine zwischen dieses und den Boden der Bohrung eingefügte Druckfeder 82 nach abwärts gedrückt, wird. Das Sperrglied 81 hat einen Sperrabsatz 83, der so angeordnet ist, daß er mit dem frontseitigen Ende der Hülse 76 zur verblockenden Anlage kommt.

Der Auslöser 1J steht unter dem Einfluß einer Druckfeder 90 und ist über eine Gelenkverbindung 91 an ein Druckglied 92 angeschlossen, das durch eine Öffnung in der Wand des Rohres 10 das Sperrglied 81 nach aufwärts bewegen kann, so daß der Sperrabsatz 83 aus seiner Anlage am frontseitigen Ende der Hülse 76 bewegt wird.

Am Werkzeugkörper 1 ist ein weiterer Griff 100 in einem bestimmten Abstand vor dem Handgriff 2 angebracht. Der Griff

509823/0315

¹⁰ " 2456854

100 liegt im wesentlichen rechtwinklig zum Handgriff 2 und enthält einen Sicherungsmechanismus zum Festlegen der Röhre 22 gegen eine unerwünschte Längsbewegung. Der Sicherungsme chanismus. weist einen Führungskörper 109 mit einem Sperrzapfen 110 auf, der in eine entsprechende Ausnehmung in der Röhre 22 ragt. Der Führungskörper 109 wird durch eine zwischen ihn und die Innenwand des Griffs eingesetzte Druckfeder 113 in einer Sperrstellung gehalten. In dem Hohlraum des Griffs 100 befindet sich eine mittige Stange 102, die durch eine zwischen diese und einen Anschlag 104, der in bezug zum Griff fest ist, geschaltete Druckfeder 103 in Richtung auf den Führungskörper 109 gepreßt werden kann· Das obere Ende der Stange 102 ist in einer Aussparung 105 einer in den Griff eingeschraubten Abschlußkappe 106 geführt.

Am unteren -^nde hat die Stange 102 einen erweiterten Abschnitt 107, der im Innenraum 108 des Führungskörpers 109 beweglich ist und eine Querbohrung aufweist, in die eine Druckfeder 111 zusammen mit zwei Kugeln 112 eingesetzt ist. Je eine Kugel 112 liegt zwischen einem Ende der Feder 111 und einem gegenüberliegenden, in der Innenwand des Führungskörpers 109 ausgebildeten Kugelsitz.

Am Griff 100 ist durch einen Bolzen 121 ein Schwenkgriff 120 zur Lösung des Sperr- oder Sicherungsmechanismus angebracht. Ein Ansatz 122 des Schwenkgriffs ragt in den Griff 100 hinein und hat ein längliches Durchgangsloch, das zusammen mit einem Zapfen 123 zum Anschluß des Ansatzes 122 an die Stange 102 dient.· Bei Bewegung des Schwenkgriffs 120 gegen den Griff 100 hin (Pfeil in Fig. 5) kann damit die Stange 102 aufwärts geführt werden. Bei einer solchen Aufwärtsbewegung der Stange 102 werden auch der Führungskörper 109 und der Sperrzapfen 110 aufwärts bewegt, so daß der Sperrzapfen 110 von der Röhre 22 gelöst wird. Die Aufwärtsbewegung des Führungskörpers

- 11 -

509823/031 S

109 dauert so- lange, bis dessen Oberseite gegen eine Schulter 114 an der innenwand des Griffs trifft, woraufhin bei weiterer Aufwärtsbewegung der Stange 102 die Kugeln 112 aus ihren zugehörigen Sitzen treten und an der glatten Innenwand des FührungskÖrpers "109 weiter nach oben geführt werden. Der Griff 100 kann in geeigneter Weise mit einem Gummi- oder Kunststoffüberzug 101' versehen sein.

Die -¹¹Xg. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform für den Sicherungsmechanismus. Anstelle der Kugeln 112 mit der zwischengeschalteten Feder 111 (Ausführungsform nach Fig. 4) kommt hier eine Schleife 150 aus starkem Stahidraht oder -band zur Anwendung, die in der Sperrstellung der Führungshülse 109¹ in deren Innenraum 108' liegt, wobei sie einen beträchtlichen Durck auf die Innenwand des FührungskÖrpers 109' ausübt. Bei Aufwärtsbewegung der Stange 102 wird auch der Führungskörper 109J aufwärts bewegt, bis er gegen die Schulter 114^f trifft, woraufhin die Schleife I30 aus dem Führungskörper gezogen wird, so daß die Druckfeder 113 den Führungskörper 1Ö9¹ wieder in seine untere Lage zurückführen kann.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform für den Sicherungsmechanismus kommt ein zwischen die Stange 102 und den Boden der Führungshülse 109" eingesetzter Permanentmagnet 14-0 zur Anwendung, der ausreichend stark ist, um bei der Aufwärtsbewegung der Stange 102 den Führungskörper 109" zum Entriegeln an dieser zu halten. Wenn der Führungskörper 109" die Schulter 114" erreicht hat, wird der Permanentmagnet" von der Stange 102 und/oder dem Führungskörper 109" gelöst, so daß dieser sofort in seine Sperrstellung abwärts gepreßt wird.

Eine in einem Werkzeug gemäß der Erfindung verwendbare Spreng-

- 12 -

509823/031S

ORIGINAL INSPECTED

patrone ist in Fig. 7 gezeigt. Die Sprengpatrone hat eine Patronenhülse 161 mit einem Zünder 162. Im Frontteil der Patrone befinden sich eine konische Sprengladung 164 und ein äußerer Sprengkörper 163. Zwischen dem Zünder 162 und der Sprengladung 164 liegt eine Momentansprengkapsel 165· Mit einer derartigen Patrone ist es möglich, in wirksamer Weise eine Explosions-Punkschweißung von Materialien durchzuführen, die nach anderer, üblicher Art nur unter Schwierigkeiten zu verbinden sind.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte und vorstehend beschriebene Werkzeug arbeitet in folgender Weise:

Das Schutzteill 33 mit dem Patronenaufnehmer 42 wird zuerst in eine Offenstellung nach Lösen des Stiftes 38 geschwenkt. Die Offenstellung ist in Fig. 1 durch die strichpunktierten Linien 14 dargestellt. Danach wird eine Sprengpatrone in den Patronenaufnehmer eingesetzt und das Schutzteil wird in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückgeschwenkt sowie durch Einführen des Stiftes 38 verriegelt. Die Bedienungsperson hält das Werkzeug mit zwei Händen - eine Hand am Handgriff 2, die andere Hand am Griff 100 - und drückt die Explosionskammer 40 gegen die Platte 151 an derjenigen Stelle, an der die Punktschweißung ausgeführt werden soll. Danach wird der Schwenkgriff 120 am Griff 100 betätigt, so daß der Sperrzapfen 110 des Sicherungsmechanismus von der Röhre 22 freikommt. Die Explosionskammer bzw. deren Gehäuse 40 kann nun in das Schutzteil 33 gepreßt werden, wobei auch der Patronenaufnehmer 42, das Druckelement 17, die Röhre 22, das Bauteil 72 und die Hülse 76 nach rückwärts bewegt werden. Wenn das geschieht, wird die Feder 78 der Zündeinrichtung zusammengepreßt .und das Sperrglied 81 wird in eine Lage gegenüber dem Druckglied 92 des Auslösemechanismus gebracht. Der Schlagbolzen 23 unterliegt fast keiner Bewegung relativ zum Kolben 11 des Werkzeugs, je-

509823/0316

doch gelangt seine Spitze 24 nach der Bewegung der vorgenannten Teile in eine Lage unmittelbar vor dem Zünder. 20 der Patrone. Nach Prüfung der richtigen Lage des Werkzeugs in bezug zum Werkstück wird der Auslöser 13 betätigt, wodurch das DruGkglied 92 das Sperrglied 81 aufwärts bewegt, so daß der Sperrabsatz 83 die Hülse 76 freigibt, deren Bolzen 79 dann auf den Schlagbolzen 23 schlägt, wodurch die Sprengladung der Patrone zur Detonation kommt.

Die erforderliche Bewegung des Schlagbolzens ist so gering, daß diese Bewegung durch den kleinen Unterschied in den Abmessungen in axialer Richtung des Schlagbolzens 23, des Bolzen 60 und der Vertiefung 61 zustandekommt.

Bei der Detonation wird die gewünschte Explosions-Punktschweißung erzielt. Die Explsions- oder Verbrennungsgase werden sofort in den Innenraum 4-9 des Schutzteils 33 durch die Durchgänge 45 und weiter durch die Bohrungen 46 in die Umgebungsluft gedrückt. Bei diesem Vorgang erfolgt eine wirksame Dämpfung im becherförmigen Schutzteil, insbesondere wenn dieses mit einem Dämpfungsmaterial, wie oben erwähnt, ausgefüllt ist. Zur gleichen Zeit steigt der Druck im Innenraum 49 an, was zu einer Rückstoßdämpfung an der Explosionskammer führt. Eine korrekte Einstellung des Druckanstiegs kann beispielsweise durch entsprechende Bemessung der Durchgänge 45 und Bohrungen 46 erreicht werden. Letztere können, wenn es erwünscht ist, auch weggelassen werden. Ferner kann das Werkzeug nach Wunsch auch mit einer Einrichtung zum Absaugen der nitrosen Explosionsgase vom Schutzteil versehen werden.

Wenn die Röhre 22 in ihre in Fig. 1 gezeigte Ruhelage im Rohr 10 zurückgeht, wird die Druckfeder 113 sofort die Führungshülse 109 abwärts drücken, so daß der Sperrzapfen '110 in seine Arbeitsstellung zurückkehrt, in der er die Röhre 22 sperrt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 sind Ein-

509 823/031S "

richtungen vorgesehen, die die Herausnahme einer verbrauchten Patrone aus dem Patronenaufnahmer einleiten. Im weite-" ren Aufbau ist das Werkzeug so ausgebildet, wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, so daß gleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Das becherförmige Schutzteil 33 hat zwei nach rückwärts sich erstreckende Arme 10O¹ und 102'. Ein Hebelarm 104* ist um eine Achse 106' mittels einer Buchse 158 schwenkbar befestigt. Diese Buchse 158 ist einstückig mit dem Hebelarm 104' ausgebildet und liegt quer zu diesem;. Die Achse 106' ist an den Armen 10O¹ und 102' befestigt. Die Schwenkbewegung des Hebelarmes 104' relativ zu den Armen 100', 102' wird durch einen Stift 110¹ begrenzt, der mit dem Schwenkarm 104' nahe der Buchse 158 verbunden ist und in eine Vertiefung 112' an der Innenseite des Arms 100' eingreiftΌ Die Vertiefung 112' verläuft koaxial gekrümmt zur Achse 106'. Eine Schraubenfeder 154 umgibt die Buchse 158 und wirkt zwischen dem Arm 1O2'^; sowie dem Hebelarm 104' in der Weise, daß dieser Hebelarm 104' gegenüber den Armen 100', 102' abwärts gedruckt wird, wodurch der Stift 110' normalerweise gegen das untere Ende der Vertiefung 112' gehalten wird. Damit wird die Relativlage zwischen dem Hebelarm 104' und den Armen 100'., 102 erhalten, die in Fig. 8 gezeigt ist.

In der in Fig. 8 in ausgezogenen Linien dargestellte Normallagec ruht der Hebelarm 104' mit seiner Unterseite auf einem Anschlag 116 des Eohres 10 und zwischen zwei vorspringenden Ansätzen 118 sowie 119, die sich von den Armen 10O¹, 102' in der in Fig. 9 gezeigten Weise einwärts erstrecken. Die Ansätze 118, 119 haben Je eine rechtwinklig zum Hebelarm 104' verlaufende Bohrung, in welchen je eine Kugel 124 aufgenommen ist, die durch eine Feder gegen die zugeordneten Seitenflächen des Hebelaras 104' gedruckt werden. In^der Sperrstellung greifen die Kugeln 124 in eine Vertiefung im Hebelarm-104' ein. .

509823/0315 " ^ "

Die Ansätze 118, 119 haben weitere Bonrungen, in denen je ein Zapfen 126, 128 aufgenommen ist. Diese Bonrungen verlaufen parallel zu den die Kugeln 124- aufnehmenden Bohrungen. Die Zapfen 126, 128 werden durch einen Federbügel 130' gegeneinander gedrückt, dessen Schenkel 132, 134· ini seitliche Öffnungen der Zapfen 126, 128 greifen. Wie Fig. 9 zeigt, liegt Jeder der Zapfen 126, 128 gegen eine Seite des Hebelarms 104-' mit einem gerundeten Endabschnitt an, während die entgegengesetzten Enden der Zapfen in entsprechenden Löchern 136, 138 in den Armen 100', 102' liegen. Die Zapfen 126, 128 dienen dazu, die Arme 100', 102' relativ zu den An- sätzen 118, 119 in der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Stellung festzulegen.

Der Patronenaufnehmer 4-2 ist an seinem rückwärtigen Teil mit einem Patronenauswerfer 14-0' versehen, der sich zu der die Patronen aufnehmenden Bohrung hin erstreckt und an dieser Stelle derart ausgebildet ist, daß er mit einem umlaufenden Bund am Boden der Patrone 21 zusammenpaßt. Der Patronenauswerfer 14-0¹ ist relativ zum Patronenaufnehmer 4-2 beweglich, wobei er von einem Bolzen 14-2 geführt wird, der in einer Bohrung im Patronenaufnehmer beweglich ist.

Die Buchse 158 hat einen vorderen Ansatz 14-4-, der mit dem Patronenauswerfer 14-0' zusammenarbeitet.

Nachdem eine Detonation ausgelöst worden ist und das Werkzeug wieder geladen werden soll, wird der Hebelarm 104-, aufwärts geschwenkt. Hierbei kommt er von den Sperrkugeln 124-frei. Gleichzeitig werden die Zapfen 126, 128 freigegeben, so daß sie gegeneinander durch die Federbügelschenkel 132, 134-bewegt werden, wodurch sie von den Armen 100J 102'freikommen. Am Ende dieses ersten Bewegungsschrittes des Hebelarms 104-' erreicht der Stift 110' das obere Ende der Vertiefung 112'

- 16 -

, 509823/0315

Bei der Weiterbewegung des Hebelarms 104' werden aufgrund der Kopplung zwischen Stift 110' und Vertiefung 112' die Arme 100', 102' mitgenommen, bis die mit gestrichelten Linien 146 dargestellte Lage erreicht ist. In dieser Lage werden die Ansätze 32 mit einer Schulter am Boden der zugehörigen Ausnehmung in dem abwärts verlaufenden Ansatz 30 des Kolbens 11 festgehalten.

Bei weiterer Betätigung des Hebelarms 104' in Aufwärtsrichtung wird er um die Achse 106' gegen die Wirkung der Feder 154 geschwenkt, bis die mit gestrichelten Linien 148 gezeigte Lage erreicht ist. Während dieser Bewegung legt sich der Anstz 144 am Ende des Hebelarms 104' gegen den Patronenauswerder 140' an und bewegt diesen etwas nach rückwärts in bezug zum Patronenaufnehmer 42. Das hat zur Folge, daß der Patronenauswerfer 140' die Patrone aus ihrer Lage im Patronenaufnehmer um. eine gewisse Strecke zieht, bis diese die Lage 155 in Fig. 8 erreicht hat. In dieser Lage kann die Patrone leicht von Hand erfaßt und entfernt werden.

Die Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für eine aus einem Patronenaufnehmer, einer Explosionskammer und einem Schutzteil bestehende Einheit, die das vordere Teil eines Werkzeugs gemäß der Erfindung bildet. Die Explosionskammer 300 ist in dem Gehäuse 240, das dem Gehäuse 40 nach den Fig. 1 bis 4 entspricht, ausgebildet. Anstelle der konischen Form nach den Fig. 1 bis 4 hat die Explosionskammer 300 jedoch eine etwas kompliziertere Gestalt.

Ausgehend vom Mittelteil der Patrone erweitert sich die Explosionskammer ziemlich abrupt und steil, bis der Maximaldurchmesser D3 erreicht wird, woraufhin sich die Kammer wieder verengt, und zwar bis zum Durchmesser D2 an der Frontseite des Gehäuses 240, in dem die Explosionskammer ausgebildet

- 17 509823/0315

ist. Der Durchmesser D2 ist nur wenig größer als der Durchmesser D1 der Patrone, er ist aber beträchtlich kleiner als der Maximaldurchmesser D3 der Explosionskammer. Der Durchmesser D2 kann in geeigneter Weise geringer sein als 3 x D1 und er ist vorzugsweise geringer als etwa 2xD1.

Wenn die Patrone detoniert ist, so ist die Hülse an der Grenzlinie zwischen der Bohrung des Patronenaufnehmers und der Explosionskammer völlig abgetrennt worden, so daß der verbleibende Rest der Patrone leicht aus dem Werkzeug zum Wiederladen herausgenommen werden kann.

Die Explosionsgase können aus der Kammer 300 durch die Durchgänge 245 in den Raum 249- im Schutzteil 33 ⁱⁿ gleicher Weise, wie das zu den Fig. 1 bis 4 erläutert wurde,'entweichen.

Durch Verminderung des Durchmessers D2 der Öffnung, durch, die die Explosionskammer 300 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, und zwar durch eine derartige Verminderung, daß dieser Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Patronendurchmesser D1, kann die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs verbessert werden. Auf diese Weise werden die bei der Detonation auf das Werkzeug einwirkenden Rückstoßkräfte im Vergleich zu den entsprechenden Kräften, die bei einem Werkzeug nach den Fig. 1 bis 4 auftreten, vermindert, die Festigkeit und Qualität der Explosions-Punktschweißung wird erhöht und kleine metallische oder sonstige harte Teilchen, die bei der Detonation gebildet werden, werden in weitem Ausmaß daran gehindert, gegen das Werkstück zu prallen, da sie in der erweiterten Explosionskammer 300 gesammelt werden. Solche Teilchen werden auch an einem Austreten nach außen zwischen der Frontfläche des Werkzeugs und dem Werkstück gehindert. Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß das Explosions-Punktschweißen an solchen Stellen eines Werkstücks durchgeführt werden kann, die näher an der Werkstückkante liegen, als es mit einem Werkzeug nach den Fig. 1 bis 4 möglich ist.

509 823/0315

- 18 -

Als Material wird für alle lebens- und funktionswichtigen Teile des. Werkzeugs vorzugsweise Stahl von hoher Güte verwendet .

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können diese in verschiedener Weise abgeändert oder abgewandelt werden. Es soll hier festgestellt werden, daß die Erfindung nicht nur auf Werkzeuge zum Explosions-Punktschweißen Anwendung finden kann, sondern auch auf Werkzeuge, für andere Zwecke, z.B. zum Formen von Werkstücken durch Explosionswirkung usw.; in diesem Fall können Explosionskammern und Schutzteile verwendet werden, die wesentlich von dem abweichen, was im Zusammenhang mit den dargestellten Ausführungsbeispielen gezeigt worden ist.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Abmessungen des Werkzeugs und seiner wesentlichen Teile beschränkt. Es ist jedoch zu bemerken, daß dann, wenn das Werkzeug als Hand-Werkzeug ausgebildet ist, es eine Länge von 300 bis 500 mm, beispielsweise von 400 mm, und das becherförmige Schutzteil 33 einen Durchmesser von 50 bis I50 mm, beispielsweise 100 mm, haben kann. Das den Patronenaufnehmer und die damit verbundende Explosionskammer bildende Teil kann eine axiale Länge von etwa 40 bis 100 mm, beispielsweise 60 mm, haben. Das heißt, die Länge dieses Teils kann beträchtlich geringer sein als die Gesamtlänge des Werkzeugs; es soll nicht länger als etwa 1/3 und vorzugsweise nicht langer als 1/5 sein, beispielsweise soll es etwa 1/6 der Gesamtlänge des Werkzeugs haben.

In manschen Fällen kann das Schutzteil 33 (Fig. 1 bis 4) weggelassen werden; dann werden aber auch die Durchgänge 4-5 und Bohrungen 46 von der Explosionskammer nicht vorgesehen. Ferner

- 19 -

509823^/0315

ist zu bemerken, daß die Explosxonskammer manchmal als eine zylindrische Bohrung ausgebildet sein kann, die einen etwas größeren oder im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die die Patrone aufnehmende Bohrung ist.

- Patentansprüche -

509823/0315

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   t 1.) Vorrichtung zur Durchführung von Bearbeitsvorgängen an einem Werkstück durch Explosion von Sprengladungen, gekennzeichnet dua?ch ein Prontteil (3) mit einem Patronenaufnehmer (42) für eine vorgefertigte Patrone (21), das mit dem Werkstück (150» 15Ό zur Anlage zu bringen ist, durch ein mit einer Zündeinrichtung (23,76,78,79) für die Patrone versehenes Rückteil (4) und durch eine Verbindung (10,22), die eine Verschiebung von Frontteil (3) und Rückteil (4) relativ zueinander zwischen einer ersten Stellung, in der die Patrone gezündet werden kann, und einer zweiten Stellung, in der eine verbrauchte Patrone leicht aus dem Frontteil (3) entfernt und durch eine neue ersetzt werden kann, zuläßt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an einem Werkstück durch Explosion von Sprengladungen, gekennzeichnet durch einen Werkzeugkörper (1), durch einen ' Aufnehmer (42) zur Unterbringung einer vorgefertigten Sprengladung in Form einer Patrone (21), durch eine Zündeinrichtung (23,76,78,79) und durch Handgriffe (2, 100)

   509823/031S

   zum Halten des Werkzeugs gegen das Werkstück (I50, I51)» wobei der Patronenaufnehmer (42) in der Arbeitsstellung des Werkzeugs nahe dem Werkstück liegt und mit einem eine Explosionskammer zwischen dem Werkstück sowie dem Patronenaufnehmer bildenden Gehäuse (40,240) verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Patronenaufnehmer (42) von einem die bei der Explosion entstandenen Gase und Sprengteilchen sammelnden Schutzteil (33) umgeben ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Patronenaufnehmer (42) zusammen mit dem Explosionskammergehäuse (40,240) und dein Schutzteil (33) eine am frontseitigen Ende des Werkzeugs angebrachte Einheit bildet, die zwischen einer ersten Explosionslage und einer zweiten Lage zum Wiederladen verstellbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (33»42) verschwenkbar mit dem Werkzeugkörper (1)verbunden ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (33»42) mit dem Werkzeugkörper (1) in der Explosionslage verriegelbar (Stift 38) ist»

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Patronenaufnehmer (42) relativ zum Schutzteil (33) in Längsrichtung des Werkzeugkörpers (1), verschiebbar ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (76,78»79) am rückseitigen Ende des Werkzeugkörpers (T) angeordnet ist und

   - 3 509823/0315

   • ti.

   ein langgestreckter Schlagbolzen (23) die Sprengladung (21) zündet.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das-Explosionskammergehäuse (40, 240) gegen ein federbelastetes Bauteil (72) aus einer ersten Lage, in der die Frontseite des Explosionskammergehauses (40, 240) die frontseitige Stirnfläche des Schutzteils (33) überragt, in eine zweite Lage, in der die Frontseite des Explosionskammergehäuses mit der frontseitigen Stirnfläche des Schutzteils (33) annähernd fluchtet, verschiebbar ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Bauteil (72) bei der Verschiebung des Explosionskammergehäuses (40, 240) von der ersten in die zweite Lage die Zündeinrichtung (76,78) in Zündbereitschaft vorspannt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Bauteil (72) nahe der Zündeinrichtung im rückwärtigen Endteil des Werkzeugkörpers (1) liegt und mit dem Explosionskammergehäuse (40, 240) über ein längliches Element, beispielsweise eine Röhre (22), das im Werkzeugkörper verschiebbar ist, gekoppelt ist.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosionskammergehäuse (40,

   240) mit Gasdurchlässen (45) zwischen der Explosionskammer und dem Innenraum (49, 249) des Schutzteils (33) und gewünschtenfalls mit Gasdurchlässen (46) vom Innenraum (49, 249) zur Außenatmosphäre versehen ist.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch ge-

   509823/0315

   kennzeichnet, daß das Schutzteil (33) mit einem vorzugs-. weise gegen Explosions- und/oder Verbrennungsgase korrosionsbeständigen Material, z.B. rostbeständige Stahlwolle, angefüllt ist·

   14. Vorrichtung nach einem der -Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als handbetätigtes Werkzeug mit einem Werkzeugkörper (1) ausgebildet ist, an dem ein erster Handgriff (2) und ein zweiter, vorzugsweise im mittleren Bereich des Werkzeugkörpers liegenden Griff (100) angebracht sind, und daß der zweite Griff (100) mit dem ersten Handgriff (2) einen großen Winkel, z.B. von 90°, in einer Projektion in einer senkrecht zur Längsrichtung des Werkzeugs liegenden Ebene bildet.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Griff (100) mit einem Sicherungsmechanismus (102, 109, 110) ausgestattet ist, der zwischen einer Arbeitsstellung, in der er ein Auslösender Zündeinrichtung verhindert, und einer Ruhestellung verschiebbar ist, und daß am zweiten Griff (100) ein handbetätigter Schwenkgriff (120) für die Verschiebung des Sicherungsmechanismus in die Ruhestellung angebracht ist.

   16. -Vorrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Sicherungsmechanismus nach Betätigung des Schwenkgriffs (120) selbsttätig in seine Arbeitsstellung zurückkehrt (Jeder 113). ' ■

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche. 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsmechanismus in seiner Arbeitsstellung das zwischen dem Explosionskammergehäuse (40, 240) und der Zündeinrichtung (76,78) vorgesehene längliche Element (22) erfaßt und am Platz hält. '

   50982 3/0315

   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß das. Werkzeug mit Sprengladungen vom Hohlladungstyp, die eine Konzentrierte, gerichtete Druckwelle erzeugen, zu beschicken ist.

   19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug für eine im wesentlichen punktförmige Explosionsverbindung von Flachmaterial, z.B. Titan oder Tantal, das schwierig mit einer Unterlage, z.B. Stahl, zu verschweißen ist, ausgebildet ist.

   20. Vorrichtung nach einem den. Ansprüche 4· bis 19_} dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Patronenaufnehmer (42), dem Explosionskammergehäuse (40, 240) und dem Schutzteil (33) bestehende Einheit mit einem Patronenauswerfer (140^ versehen ist, der bei Verlagerung der Einheit in die Wiederladestellung eine verbrauchte Patronenhülse aus dem Aufnehmer wenigstens in einem solchen Maß zieht, daß diese Hülse von Hand leicht erfaßt und herausgenommen werden kann.

   21. Vorrichtung; nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Schutzteils (33) nicht mehr als ein Drittel, vorzugsweise nicht mehr als ein fünftel, beispielsweise ein Siebentel, der Gesamtlänge des Werkzeugs beträgt.

   22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionskammer eine in der zum Werkstück hin gerichteten Wand liegende Auslaßöffnung hat, die im wesentlichen kreisförmig ist und deren Durchmesser geringer als die dreifache, vorzugsweise geringer als die zweifache Querschnittsfläche der Patrone (21) ist.

   23· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch ge-

   509823/0315 "⁶~

   .1*

   kennzeichnet, daß die Explosionskammer eine in der zum Werkstück hin gerichteten Wand liegende Auslaßöffnung hat, deren Querschnittsfläche gleich oder nur wenig größer ist als die Querschnittsfläche der Patrone /21) in einer rechtwinklig zur Längsrichtung def Jwerkzfpgs verlaufenden Ebene.

   Dipl.-lng.

   Pat

   5 0 9823/0315