DE2712863A1

DE2712863A1 - Schlagwerkzeug zum abtragen von oberflaechen

Info

Publication number: DE2712863A1
Application number: DE19772712863
Authority: DE
Inventors: Fritz Lenzin; Joachim Schubert
Original assignee: Von Arx AG
Current assignee: Von Arx AG
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-03-21
Publication date: 1978-01-12
Also published as: AT351472B; ATA452877A; NL7707207A; NL168149B; CH600993A5; DK287777A; BR7704059A; SE429827B; FR2356482B1; BE856276A; GB1542590A; DE2712863B2; AU2648677A; JPS5328966A; JPS565591B2; FI60513B; IT1080972B; AU507297B2; FI772011A; NO141397B

Description

PATENTANWÄLTE

D-I BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE Θ8 D-8 MÜNCHEN 23 ■ WIDENMAYERSTRASSE 4Θ

Von Arx AG Maschinenfabrik

BERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BORN ER

MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-INO. EKKEHARD KÖRNER

Berlin, den 21. März 1977

Schlagwerkzeug zum Abtragen von überflächen (Schweiz, Nr. 8341/76 vom 30. Juni 1976)

9 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung

Em - 2 7 092

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BERLIN: TELEFON (03O) 8313088 KABEL: PROPINDUS ■ TELEX 01 84OS7 MÜNCHEN: TELEFON (08Θ) 22 58 83
KABEL: PROPINDUS · TELEX O5 24244

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schlagwerkzeug zum Abtragen von Oberflächen mit einem länglichen behause, an dessen einem Ende ein Bündel metallischer Abtragnadeln hervorragt, einem längsseits gleitend im Inneren dieses Gehäuses an geordneten Nadelträger in Form einer zylindrischen Küvette, deren Rand federnd gegen einen von einem Anschlag gehaltenen Amboß gedrückt wird, dessen Boden von Öffnungen durchlöchert ist, wobei die Nadeln entsprechend durch diese öffnungen hin durchragend angebracht sind und ihre unteren Enden jeweils in einem Kopf enden, der als axialer Anschlag dient, einem Schlagorgan, das in Längsrichtung gleitend in dem Genäuse in Richtung auf den Amboß hin gegenüber dem Nadelträger angebracht ist und eine Antriebseinrichtung zum Einleiten und Aufrechterhalten einer Folge von Hammerschlägen gegen den Amboß mit einer vorgegebenen Frequenz.

Das schweizerische Patent 290 394 entsprechend dem US-Patent 2 672 677 betrifft ein tragbares Schlagwerkzeug, das mit einem Bündel dünner Stangen oder Nadeln versehen ist, die durch ein mit Druckluft betriebenes Schlagorgan angeschlagen werden. Die aus dem Gehäuse des Werkzeugs hervorragenden Enden der Nadeln werden in Kontakt mit der abzutragenden Oberfläche gebracht, und die wiederholte Schlagwirkung der Nadeln Lei einer bestimmten, von den beteiligten Massen abhängigen Frequenz greift diese Ober fläche an. Dieses Werkzeug hat die Form einer Pistole, die mit einem Kompressor verbunden ist.

Um einen bestimmten Abstand zwischen den Nadeln aufrechtzuerhalten, sind diese durch entsprechende Öffnungen eines Nadelträ^ers ge nannten Halters hindurchragend angebracht und werden mit Hilfe von an ihren Enden ausgebildeten, im Inneren des Gehäuses liegenden Köpfen gehalten. Nach etwa zehn Betriebsstunden brechen die Nadeln

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in Höhe der Köpfe ab, und die Löcher des Nadelträgers werden nach und nach infolge der Schlagwirkung auf die Nadelköpfe vergrößert, so daß der Nadelträger ausgewechselt werden muß.

Bisher wurde dies als normal und für diese Art Werkzeug naturgegeben angesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Abnutzung zu verringern und dadurch die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Nadelträger aus einem Kunststoff besteht, dessen Gestaltänderungsenergie mindestens gleich 10 kpm/cm ist, dessen Fließtemperatur mindestens gleich 100° C ist und dessen Schlagwiderstand

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mindestens 50 kpcm/cm beträgt.

Die einzige Figur der Zeichnung gibt schematisch und in beispielhafter Weise eine Ausführungsform des erf indungscjemäßen Werkzeugs im Längsschnitt wieder.

Dieses Werkzeug hat die Form einer Pistole mit einem zylindrischen Gehäuse 1 und einem Handgriff 2. Ein Bündel Nadeln oder gehärtete Stahlstäbe 3 ragt aus dem Ende des Gehäuses 1 hervor. Diese Nadeln 3 ragen durch einen gleitend in dem Gehäuse 1 angebrachten Nadelträger 4 genannten Halter hindurch, der federnd durch eine Feder 6 gegen einen Amboß 5 gedrückt wird.

Dieser Nadelträger 4 besteht aus Kunststoff, in diesem Beispiel aus Polyamid 6, und wird entweder durch Bearbeitung oder durch Spritzguß aus einem Pulver hergestellt, das einer weitgehenden Konditionierung unterworfen wird, um ihm soviel von der Feuchtigkeit wie möglich zu entziehen, die die mechanischen

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Eigenschaften der Gußmasse beeinträchtigen könnte. Dieser Nadelträger hat die Form einer zylindrischen Küvette, deren Rand gegen den Amboß 5 anliegt, während der Boden mit gleichmäßig verteilten Öffnungen durchbohrt ist, die die entsprechenden Nadeln 3 des Bündels aufnehmen. Das innere Ende jeder Nadel 3 endet in einem in diesem Fall kegelstumpfförmi>jen Kopf 3a, der in einem Freiraum von entsprechender Form liegt, welcher sich am Ende jeder den Boden des Nadelträgers durchlaufenden Öffnung befindet und zum Inneren der diesen Nadelträger bildenden Küvette hin liegt.

Der Amboß 5 besteht aus einem frei in dem Gehäuse angebrachten Stahlzylinder und wird in seiner Bewecungsfänigkeit durch einen in diesem Gehäuse festen Anschlag behindert, der aus einer Kante eines im Inneren des Gehäuses 1 lieg enden rohrförmigen Organs 7 besteht. Dieser Amboß weist mindestens eine Längsnut 5a auf, damit Luft entweichen kann, wie im folgenden beschrieben wird.

Ein als eine Art Kolben ausgebildetes Hammer genanntes Schlagorgan 8 ist gleitend in dem ronrförmic,en Element 7 angeordnet. Dieses rohrförraige Element ist in zwei Kammern 7a und 7b aufgeteilt mit Hilfe eines um den Körper 8a des Hammers 8 aufgepaßten ringförmigen Ansatzes 7c, während der Kopf 8b dieses Hammers gleitend in der hinter dem ringförmigen Ansatz 7c liegenden Kammer 7a angeordnet ist. Eine Leitung 9 in T-Form dient zur Herstellung einer Verbindung der Kammern 7a und 7b entsprechend der Axialstellung des Hammers 8. Die Kammer 7a ist mit einer Druckluftquelle verbunden über eine Leitung lo, die vor dem Kopf 8b des Hammers in die Seitenwand der Kammer 7a einmündet, wenn dieser Hammer am Amboß 5 anliegt.

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Diese Pistole wird von einem nicht dargestellten Kompressor gespeist, der in den Teil vor der Kammer 7a Luft unter Druck einleitet, so da3 der Hammer 0 nach hinten gestoßen wird, bis der Querarm der Leitung 9 in T-F^rm in die Kammer 7a eindringt , und damit den Teil vor dieser Kammer 7a mit ihrem hinter dem Kopf 3b des Hammers liegenden Teil in Verbindung bringt. Da die Kammer 7a unter einem größeren Druck als die Kammer 7b steht und der in der Kammer 7a herrschende und auf das hintere Ende des Hammers 0 einwirkende Druck an der Oberfläche des „wischen dem Kopf 8b und dem Korper 8a des Hammers gebildeten Bereichs größer ist, wird der Hammer nach vorn gegen den Amboß b gedruckt. Wenn er in die Kammer 7b eindringt, ermöglicht der Querteil der Leitung 9 in T-Form, daß die komprimierte Luft aus dem hinteren Teil der Kammer 7a entweicht, wobei die Längsnut 5a dfizu dient, diese Luft in den Vorderteil der Pistole durch den Nadelträger 4 hindurch gelangen zu lassen. Dieses Celangen der Luft nach vorn ist cleichzeitig ein wirksames Mittel zum Kühlen der Werkzeugelemente.

Wenn die pistole eine Oberfläche abträgt, liegen die Nadeln normalerweise in dem Moment, wo der Hammer 8 gegen die Hinterseice dieses Ambosses schlägt, am Amboß 5 an. Infolge des Schlags des Hammers 8 cjegen den Amboß 5 überträgt dieser letztere seine Energie auf die Nadeln 3 sowie auf den Nadelträger und die Feder 6. Der beschriebene Zyklus beginnt von neuem, da die komprimierte Luft ständig durch die Leitung lo in die Kammer 7a geleitet wird. Die Schlagfrequenz wird im wesentlichen durch die Ausmaße und das Verhältnis der verschiedenen vorhandenen Massen bestimmt.

Die durchgeführten Versuche mit einer solchen Pistole, deren Nadelträger aus Polyamid 6 besteht, haben gezeigt, daß die

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Lebensdauer der Nadeln, die mit dom bekannten S^ etwa zehn Stunden betrug, praktisch unbegrenzt yroß wird. Die Lebensdauer des Nadelträgers kann entsprechend seiner Herstel lungsart (Spritzguß oder Eearbeitunc) und dem Zustand der Konditionierung des verwendeten Kunststoffs im wesentlichen gleich sein oder sogar über dem des Stahl-Nadelträyers liegen, bzw. auch bis zu zweimal länger sein, insbesondere, wenn der Nadelträger wenigstens teilweise abgenutzt wird. Eu ist außerdem festgestellt worden, daß der Wirkungsgrad der mit einem Nadel träger aus Polyamid 6 bestehenden Pistole wesentlich verbessert wird. Das Abtragen einer Oberfläche von 0,125 m dauerte mit einem Stahl-Nadelträger in Io min 50 see, mit einem Polyamid 6-Nadelträger hingegen 7 min Io see.

Tatsächlich haben die sehr weit führenden Versuche, die systematisch mit einer großen Vielzahl von Kunststoffen durengefünrc wurden, gezeigt, daß es nur sehr wenige Kunststoffe cibt, die in der Gesamtheit ihrer Eigenschaften ausreichen, um den ver schiedenen Beanspruchungen zu genügen, denen ein Nadelträger unterworfen ist. Dies ist zweifellos der Grund dafür, warum bis her kein Konstrukteur daran gedacht Ju;tte, einen Kunststoff lu verwenden, um die schnelle Abnutzung der Nadeln zu vermeiden. Da der Nadelträger das Teil ist, das mit seinen Nadeln der stärksten Abnutzung aller Organe der listole unterworfen ist, war es unerwartet, daß der Kunststoff ebenso, wenn nicht sogar besser als der Stahl Widerstand leistet und es ermöglicht, das Brechen der Nadeln zu vermeiden.

Darüberhinaus haben es die erwähnten Versuche ermöglicht, die Liste der wesentlichen Eigenschaften aufzustellen, die der Kunststoff haben muß, um für das erfindungsgemäßeSchlagwerkzeug

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geeignet zu sein. Dieses Material muß eine ausreichend hohe Gestaltänderungsenergie aufweisen, d.h. die vor dem Eruch ebsorbierte Gestaltänderungsenergie, die durch Multiplikation des Grenzwiderstandes mit der Zugkraft über die Verformung des Materials beim Bruch gefunden werden kann. Diese Cestaltänderungsenergie, die beim bisher verwendeten Stahl zur Herstellung des Nadelträgers ungefähr Io kpm/cm beträgt, liegt beim Polyamid 6 zwischen 15 und 20 kpm/cm .

Die Fließtemperatur des Materials muß ausreichend hoch sein, und hierin liegt eines der Kriterien, warum zahlreiche Kunststoffmaterialien ausgeschlossen sind. Angesichts der sehr wirksamen Kühlung des Nedelträgers durch die aus der Kammer 7b durch die Nuten 5a des Ambosses 5 und den Nadelträger 4 ausströmende Luft muß diese Fließtemperatur mindestens ICO⁰C erreichen, während die des Polyamid 6 nahe 200°C liegt. Es gibt zwei Arten der Quellen für die Erwärmung des Nadelträgers, die Reibung zwischen den Nadeln und dem Nadelträger und die Lmwandlung der kinetischen Energie der verschiedenen Organe der Pistole, insbesondere der Nadeln, bei den Schlagen in Wärme.

Schließlich muß dieses Material den Schlagen widerstehen. Es gibt verschiedene Arten, diese Eigenschaft zu bestimmen. Dabei bezieht sich die geläufigste auf ein «jegen eine gekerbte probe schlagendes Pendel bekannter Masse, wobei dann die potentielle, durch das Pendel gespeicherte Energie nach dem Schlag berechnet wird.

Dieser Versuch hängt von der Art der Einkerbung in der Probe ab, und häufig bricht dieses nicht, was ein Zeichen eines erhöhten Widerstandes gegen die Schläge ist. Messungen des Widerstandes gegen die Schläge nach der Norm DIN 53 453, ausgedrückt

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in kpcm/cm ergibt bei Nylon lOO, bei Delrin 9 bis Io und bei

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PVC 2 bis 3. Die Schmiarmittel enthaltenden, belastete.": Kunststoffe haben eine geringere Widerstandskraft gegen die Senil· e. So hat Polyamid &6+Mv>S~ einen Widers t£'.id vjn 1L> bis '.Ii), während das Material allein einen im wesentlicaera dem des Nylon gleichen Widerstand aufweist. Diese Zusätze scheinen den Wert der Verformungsenergie ebenfalls herabzusetzen.

Alle diese Versuche wurden mit Nadeln aus gehärtetem Stahl durchgeführt.

Die festgestellten Verbesserungen sowohl hinaichtlic tor Abnutzung der Organe als auch des Leistungsvermögens ergeben sica ebenfalls aus der geringen Masse des ..adelträ^ürs auj Kunsts^OL'f da das spezifische Gewicht des Kunststoffmaterials sehr viel niedriger als das des Stahls liegt. Wenn die Masse des Nadelträger 3 sich derjenigen der Nadeln annähert, hat die be^e-u.i^ des Nadelträgers daher die Neigung, m dem Moment des Schlages zwischen den Nadelköpfen und dem Nadel träger derjenigen der Nadeln zu folgen, wodurch die aus diesen Schlägen resultierenden Kräfte verringert werden, was die Beendigung des m ilo.ie des Kopfes auftretenden Bruchs der Nadeln erklärt. Die wichtige Verformung des Kunststoffmaterials bei jedem Schlag dämpft die bei einem Nadelträger aus Stahl festzustellenden zufälligen Vibrationen wesentlich. Auch dies erklärt zweifellos, warum der Nadelträger aus Kunststoff in der Lage ist, mindestens ebenso lange, wenn nicht sogar bis zu zweimal langer als ein Nadelträger aus Stahl Widerstand zu leisten, wobei jener geringeren Belastungen als letzterer unterworfen ist.

Der Nadelträger verschiebt sich gegen den durch die Feder 6 ausgeübten Druck, so daß die zum Zusammendrücken dieser Feder erforderliche Energie verschwindet. Die starke Verringerung

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der Masse des Nadelträgers aufgrund der Verwendung von Kunststoff ermöglicht infolgedessen, den Energieverlust durch eine geringere Belastung der Feder zu verringern, wodurch die Erhöhung des Wirkungsgrades der mit dein Kunststoff-Nadelträger versehenen Pistole erklärt wird. Dieser erhöhte Wirkungsgrad bringt im übrigen eine Verringerung des Verbrauchs an Druckluft mit sich, was schwer zu berechnen ist, weil es kompliziert zu messen ist. Infolgedessen führen die verstärkte Leistung der Pistole und der geringere Luftverbrauch zu einer wesentlichen Verringerung des Energieverbrauchs und zu einer erhöhten Produktivität. Außerdem soll betont werden, daß der Nadelträger aus gegossenem, teilweise gegossenem oder bearbeitetem Kunststoff einen geringeren Gestehungspreis als der Nadelträger aus gehärtetem Stahl hat.

Es ist offensichtlich möglich, auch ein anderes Antriebsmittel als die komprimierte Luft zur Mitnahme des Hammers 8 zu verwenden, beispielsweise elektrische Mittel der Art, wie sie für Schlagbohrer verwendet werden.

<J3e/Em - 27 092 Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

ι 1.J Schlagwerkzeug zum Abtragen von Oberflächen mit einem länglichen Gehäuse, an dessen einem Ende ein Bündel metallischer Abtragnadeln hervorragt, einem längsseits gleitend im Inneren dieses Gehäuses angeordneten Nadelträger in Form einer zylindrischen Küvette, deren Rand federnd gegen einen von einem Anschlag gehaltenen Amboß gedruckt wird, dessen Boden veη öffnungen durchlöchert ist, wobei die Nadeln entsprechend durch diese Öffnungen hindurchragend angebracht sind und ihre unteren Enden jeweils in einem Kopf enden, der als axialer Ansc.il:.-_; dient, einem Schlagorgan, das in l ingsrichtung gleitend in dem Gehäuse in Richtung auf den AmLoß hin gegenüber dem Nadelträger angebracht ist und eine Antriebseinrichtung ::um Einleiten und Aufrechterhalten einer ϊ\>υ_νβ v^n , .::x,;ner- schlägen gegen den Amboß mit einer vorgegebenen I-'re :uen^₍ dadurch gekennzeichnet, di; der Nadelträger (4) aus einem Kunststoffmacerial besteht, dessen Gestaltänderungsenergie mindestens gleich Io kcm/cm ist, dessen Fließtemperatur mindestens gleich lOO°c ist

2 und dessen Schlagwiderstand mindestens 50 kpcm/cm beträgt.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kunststof f mat er ial Polyamid ist.

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