DE3520583A1 - Kupplungsvorrichtung fuer das bohrereinsteckende einer schlagbohrmaschine - Google Patents

Kupplungsvorrichtung fuer das bohrereinsteckende einer schlagbohrmaschine

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DE3520583A1
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Description

VON KREISLER SCHONWAID E'SHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
OY TAMPELLA AB Lapintie 1
SF-33100 Tampere 10 Finnland
PATENTANWÄLTE
Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981 Dr.-Ing. K. Schönwald Dr. J. F. Fues
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selting Dr. H.-K. Werner
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÜLN 1
7. Juni 1985 Sg-fz
Kupplungsvorrichtung für das Bohrereinsteekende einer Schlagbohrmaschine
Kupplungsvorrichtung dür das Bohrereinsteckende einer Schlagbohrmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für eine Schlagbohrmaschine zum Kuppeln eines Bohrereinsteckendes undrehbar mit einer von einer Drehvorrichtung angetriebenen, an einem Rahmen drehbar gelagerten Rahmenhülse, wobei die Vorrichtung auf der Rahmenhülse befindliche, dem Bohrereinsteckende zugewandte, axiale Mitnehmernuten, auf dem Bohrereinsteckende befindliche, der Rahmenhülse zugewandte, axiale Gegennuten und stangenförmige Keilstücken, die sich in den von den Mitnehmer- und Gegennuten ausgeformten Nutenpaaren befinden und Gegenflächen der Nuten berühren, umfasst.
In einer Schlagbohrmaschine wird die für das Bohren notwendige Drehbewegung von dem Drehmotor der Bohrmaschine zuerst in eine an dem Rahmen gelagerte Rahmenhülse und dann weiter in das sich in die Rahmenhülse erstreckende Bohrexsinsteckende übertragen. Zur Uebertragung des Drehmoments aus der Rahmenhülse in das Bohrereinsteckende ist es vorbekannt, dazwischen befindliche separate Keilstücke zu benutzen, die sich, jedes für sich, teilweise in auf der Rahmenhülse befindliche Nute und teilweise in auf dem Bohrereinsteckende befindliche Nute ausrichten, so dass die Keilstücke das Bohrereinsteckende zusammen mit der Rahmenhülse zum Rotieren bringen.
Solche Vorrichtungen zum Verbinden des Bohrereinsteckendes und der Rahmenhülse sind in der FI-Patentanmeldung 821725, in der SE-Patentschrift 346827, in der DE-Offenlegungsschrift 2348850 und in der US-Patentschrift 3866746 angeführt worden.
In der FI-Patentanmeldung 821725 wird vorgeschlagen, Stangenstücke mit rundem Kopf als Keilstücke zum Befestigen eines Werkzeugschafts an einer Befestigungshülse zu benutzen, für welche Stangenstücke
die Befestigungshülse längliche, sich durch die Hülse erstreckende öffnungen aufweist. In einer solchen Vorrichtung entsteht zwischen den Stangenstücken und den Kanten der öffnungen der Befestigungshülse ein Linienkontakt, der beim Gebrauch der Bohrmaschine u.a. grosse Oberflächendrücke veranlasst und dadurch eine effiziente Schmierung verlangt.
In der SE-Patentschrift 346827 wird vorgeschlagen, stangenförmige Stäbe aus flexiblem Material als Keilstücke zusammen mit auf das Bohrereinsteckende und die Rahmenhülse ausgeformten Nuten in besonderer Form zu benutzen. In einer solchen Vorrichtung sind die Stäbe zwar imstande, sich in ihren Nuten auszurichten, aber die Fertigung nutenbildender, wellenförmiger Schnitte macht die Ausführung doch umständlich und teuer.
In der DE-Offenlegungsschrift 2348850 wird vorgeschlagen, einzelne Stäbe als Keilstücke zu benutzen, welche Stäbe einerseits auf dem Bohrereinsteckende befindlichen Gegennuten füllen und andererseits das Aussenform des Bohrereinsteckendes so verändern, dass das Bohrereinsteckende mit der Bohrmaschine gekuppelt werden kann. Der Querschnitt der Stäbe ist jedoch so, dass die Stäbe nicht fähig sind, sich auszurichten, weil die Stäbe sich in einer Weise fest an ihre Nuten legen. Die Oberflächendrücke gleichen sich erst nach der Abnutzung der Nuten aus.
In der US-Patentschrift 3866746 wird vorgeschlagen, Stäbe mit rechteckigen Segmenten als Keilstücke zu benutzen, welche Stäbe etwas unsymmetrisch in auf das Bohrereinsteckende ausgeformten, rechteckförmigen Gegennuten angebracht sind, so dass in den Stäben ein sie gegen den Mittelpunkt drückendes Moment entsteht, wenn der Bohrer sich in eine bestimmte Richtung dreht. Solche Stäbe sind jedoch nicht imstande, sich in ihren Nuten auszurichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die die obengenannten Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemässe Kupplungsvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jedes Keilstück wenigstens einen gebogenen Flächenteil und wenigstens einen wesentlich planaren Flächenteil in seinem Querschnitt aufweist und dass die mit dem Keilstück in Berührung stehenden Gegenflächen der Mitnehmer- und Gegennuten mit den erwähnten Flächenteilen des Keilstückes im Berührungsgebiet gleichförmig sind.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass das Keilstück eine Möglichkeit erhält, seine Stellung in der einen Nute so zu ändern, dass es sich in der anderen Nute in Flächenberührung legen kann. Durch die erfindungsgemässe Konstruktion ist es möglich, das Keilstück sogar als neu in die richtige Stellung im Nutenpaar zu bringen, wenn die Rahmenhülse respektive das Bohrereinsteckende Nuten in geeigneter Form für das Keilstück aufweisen, und zwar in dem einen Teil eine Nute, die eine im Querschnitt gebogene Fläche ausbildet, und in dem anderen Teil eine Nute, die eine Planfläche ausbildet. Dabei legen sich die Planflächen des Keilstückes und der entsprechenden Nute einander gegenüber und die gebogenen Flächen der Keilfläche und der entsprechenden Nute konzentrisch gegen einander, weil die Planflächen sich hinsichtlich einander auf gleicher Ebene mit diesen Flächen bewegen können. Weil das Keilstück sich in der einen Nute gelenkig um seine Achse drehen kann, kann die Planfläche des Keilstückes ihre Stellung etwas korrigieren, so dass sie sich genau an die Planfläche der Nute presst, wenn diese Planflächen im Kupplungsaugenblick nicht ganz parallel sind.
Solche Keilstücke und entsprechende Nuten sind auch mittels konventioneller Bearbeitungsverfahren mit erforderlicher Genauigkeit leicht herzustellen.
Infolge der erfindungsgemässen Form der Keilstücke wollen die bei der Uebertragung des Drehmoments entstehenden Radialkräfte anlässlich des von den Planflächen der Keilstücke verursachten Keileffekts das Bohrereinsteckende zentrieren und die Rahmenhülse ausdehnen. Die Kupplung fungiert somit als eine flexible Kupplung, wobei die von Torsionsschwingungen veranlassten Schläge gedämpft werden.
Es ist vorteilfhaft, dass das Keilstück zwei Planflächenteile aufweist, weil das Keilstück sich selbst dabei in den beiden Drehrichtungen des Bohrereinsteckendes ausrichtet. Mittels zwei Planflächen können die Keilstücke in ihre richtigen Stellungen gebracht werden, sowohl während der Bohrung als auch während der Losmachung der Gewindeanschlüsse der Bohrstangen durch Drehen des Bohrers in entgegengesetzte Richtung während einer Bohrung mittels Verlängerungsstangen.
Die Erfindung wird näher unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im folgenden beschrieben, wobei
Figur 1 ein Axialschnitt einer Schlagbohrmaschine ist, die mit einer erfindungsgemässen Kupplungsvorrichtung versehen ist,
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1 zeigt,
Figur 3 die Kupplungsstelle im grösseren Massstab im Axialschnitt darstellt,
Figur 4 das Keilstück vom Ende gesehen zeigt,
Figur 5 die Kupplungsstelle im vergrösserten Querschnitt darstellt,
Figuren 6-8 alternative Profilformen des Keilstückes zeigen und
Figuren 9 und 10 die Kupplungsstelle im Querschnitt und entsprechend im Schnitt entlang der Linie IX-IX in Figur 9.darstellen, wenn eine alternative Ausführungsform des Keilstückes verwendet wird.
Die in Figur 1 der Zeichnungen dargestellte Schlagbohrmaschine weist einen Rahmen 1 auf, auf dem eine Rahmenhülse 2 drehbar gelagert ist, welche Hülse sich über ihren Zahnkranz 3 und ein Zwischenzahnrad 4 im Drehgriff mit einem von einem hydraulischen Motor 5 angetriebenen Drehzahnrad 6 befindet.
Ferner umfasst die Bohrmaschine ein Bohrereinsteckende 7, der an seinem Vorderende auf dem Rahmen durch eine Lagerhülse 8 und an seinem hinteren Ende auf der Rahmenhülse durch eine Lagerhülse 9 drehbar gelagert ist. Der Hubkolben der Bohrmaschine, der axiale Schläge auf das Ende des Bohrereinsteckendes richtet, wird mit der Referenz 10 bezeichnet.
Das Bohrereinsteckende ist mittels einer Kupplungsvorrichtung undrehbar, aber axial gleitend mit der Rahmenhülse verbunden, welche Vorrichtung eine Anzahl zwischen dem Bohrereinsteckende und der Rahmenhülse in gleichen Abständen befindliche, stabförmige Keilstücke 11 aufweist. Für diese Keilstücke sind auf der zylindrischen Innenfläche der Rahmenhülse eine entsprechende Anzahl axiale Mitnehmernuten 12 vorgesehen und auf der zylindrischen Aussenfläche des Bohrereinsteckendes eine entsprechende Anzahl Gegennuten 13, die sich radial an den Mitnehmernuten befinden.
In dieser Ausführungsform umfasst das Keilstück 11 einen im Querschnitt wesentlich halbkreisförmigen Teil 11A und einen anschliessenden, im Querschnitt wesentlich triangulären Teil 11B. Der erstere Teil bildet eine zirkelbogenförmige Fläche 11a und der letztere zwei Planflächen 11b,die im Verhältnis zu einander einen Winkel bilden.
Jede Gegennute 13 des Bohrereinsteckendes hat einen V-förmigen Querschnitt, der dem triangulären Teil des Keilstückes entspricht, und bildet zwei Planflächen 13b. Jede Mitbringernute 12 des Rahmenstückes hat einen halbkreisförmigen Querschnitt, der dem halbkreisförmigen
Teil des Keilstückes entspricht, und bildet eine zirkelbogenförmige Fläche 12a. Die Dimensionierung ist so, dass die Keilstücke mit einem kleinen Spielraum A, Figur 5, in ihre Nuten hineinpassen und eine axiale Bewegung des Bohrereinsteckendes hinsichtlich der Keilstücke unter Einfluss der von dem Hubkolben gerichteten Schläge erlauben.
Die beschriebene Kupplungsvorrichtung verbindet das Bohrereinsteckende undrehbar mit der Rahmenhülse, so dass das Bohrereinsteckende sich in beide Richtungen zusammen mit der Rahmenhülse dreht. Besonders aus Figur 5 ist es ersichtlich, dass der halbkreisförmige Teil 11A des Keilstückes sich in der Mitbringernute der Rahmenhülse etwas um seine Achse drehen kann, so dass die Planfläche 11b des Keilstückes ihre Stellung so korrigieren kann, dass die Planfläche sich über ihre ganze Breite an die entsprechende Planfläche 13b der Gegennute des Bohrereinsteckendes presst, wenn die Rahmenhülse das Bohrereinsteckende dreht. Ein entsprechendes Aneinanderpressen von Planflächen geschieht auch, wenn die Rahmenhülse sich in entgegengesetzter Richtung dreht. Aus Figur 5 geht auch hervor, dass, wenn die Rahmenhülse das Bohrereinsteckende dreht, das Drehmoment Radialkräfte an den Keilstücken veranlasst, welche Kräfte infolge des Keileffektes der Planflächen 11b, 12b einerseits das Bohrereinsteckende zentrieren und andererseits die Rahmenhülse ausdehnen wollen, so dass die Kupplung als eine flexible Kupplung zwischen der Rahmenhülse und dem Bohrereinsteckende fungiert.
Die Enden der Keilstücke weisen Verriegelungskrallen 14 auf, die, nachdem das Keilstück auf seinen Platz in die Mitbringernute der Rahmenhülse montiert worden ist, in eine Vertiefung 15 der Rahmenhülse und entsprechend unter ein Halterand 16a einer in die Rahmenhülse eingebauten Verriegelungshülse 16 hineindrängen, welches Rand jedes Keilstück an seinem Platz hält. Die
ν*
Kielstücke sind doch imstande, sich in der obenbeschriebenen Weise in ihren Nuten zu drehen.
Die Figuren 6 und 7 stellen einige alternative Profilformen der Keilstücke dar. Die in diesen Figuren gezeigten Keilstücke 21 und 31 weisen einen halbkreisförmigen Teil 21A respektive 31A auf, der eine Bogenflache 21a respektive 31a bildet, und einen Teil 21B respektive 31B auf, der zwei Planflächen 21b respektive 31b bildet.
Figur 8 stellt eine alternative Profilform des Keilstückes das, das zwei gebogene Flächen 41a und zwei Planflächen 41b aufweist. In dieser Lösung kann die Belastung auf die Oberflächen des Keilstückes in einer erwünschten Weise verteilt werden, und zwar durch geeignetes Wählen der Stellen der Wölbungsmittelpunkte der gebogenen Flächen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine zweite alternative Profilform des Keilstückes, welche Profilform dem in Figur 5 im Querschnitt dargestellten Keilstück 11 entspricht, ausser dass eine der Oberflächen 11b1 des triangulären Teils 11B im Querschnitt in der Längsrichtung des Keilstückes etwas konvex ist, wie aus Figur 10 ersichtlich ist. Die eine Oberfläche 13b' der auf das Bohrereinsteckende ausgeformten Gegennute 13 weist dabei eine konkave Form auf.
Die Zeichnungen und die dazugehörende Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung beabsichtigt. Was Einzelheiten betrifft, kann die erfind ungsgemäs se Kupplungsvorrichtung im Rahmen der Patentansprüche variieren. So ist es auch möglich, dass die Nuten mit gebogener Oberfläche auf das Bohrereinsteckende und die Nuten mit ebener Oberfläche auf die Rahmenhülse ausgeformt werden.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Kupplungsvorrichtung für eine Schlagbohrmaschine zum Kuppeln eines Bohrereinsteckendes (7) undrehbar mit einer von einer Drehvorrichtung (5) angetriebenen, an einem Rahmen (1) drehbar gelagerten Rahmenhülse (2), wobei die Vorrichtung
- auf der Rahmenhülse befindliche, dem Bohrereinsteckende zugewandte, axiale Mitnehmernuten (12),
- auf dem Bohrereinsteckende befindliche, der Rahmenhülse zugewandte, axiale Gegennuten (13) und
- stangenförmige Keilstücken (11; 21; 31; 41), die sich in den von den Mitnehmer- und Gegennuten ausgeformten Nutenpaaren befinden und Gegenflächen (12a,
13b) der Nuten berühren, umfasst, ,"
dadurch gekennzeichnet, \
- dass jedes Keilstück (11; 21; 31; 41) wenigstens einen gebogenen Flächenteil (11a; 21a; 31a; 41a) und wenigstens einen wesentlich planaren Flächenteil (11b; 1.1b1; 21b; 31b; 41b) in seinem Querschnitt aufweist und
- dass die mit dem Keilstück in Berührung stehenden Gegenflächen (12a, 13b) der Mitnehmer- und Gegennuten (12, 13) mit den erwähnten Flächenteilen des Keilstückes im Berührungsgebiet gleichförmig sind.
2. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilstück (11; 21; 31) zwei Planflächenteile (11b; 21b; 31b), die sich hinsichtlich einander in einem Winkel befinden, und wenigstens einen gebogenen Flächenteil (11a; 21a; 31a) aufweist, wobei die eine Seite (11A, 21A, 31A) des Keilstückes wesentlich zirkelbogenförmig im Querschnitt ist.
3. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seite (11A) des Keilstückes (11) wesentlich /
halbkreisförmig und die andere Seite (11B) wesentlich triangulär im Querschnitt ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmernuten (12) der Rahmenhülse (2) zirkelbogenförmig (12a) im Querschnitt sind, wobei der Radius des Bogens dem Radius des Zirkelbogens (11a) des Keilstückes (11) entspricht.
5. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, dass die Gegennuten (13) des Bohrereinsteckendes (7) wesentlich V-förmig im Querschnitt sind, wobei der Spitzenwinkel der Nute dem Spitzenwinkel der Triangel (11B) des Keilstückes (11) entspricht.
6. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens der eine Flächenteil (11b1) der Triangel (11B) ../ des Keilstückes (11) im Querschnitt in der Längs
richtung des Keilstückes gebogen ist und dass die eine Oberfläche (13b1) der Gegennute (13) des Bohrereinsteckendes (7) eine entsprechende gebogene Form aufweist.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verriegelungskrallen (14) an den entgegengesetzten Enden der Keilstücke (11) vorgesehen sind, und dass die Rahmenhülse (2) mit einer Verriegelungshülse (16) versehen ist, die ein in die Verriegelungskrallen der Keilstücke greifendes Halterand (16a) aufweist.
8. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilstück (41) zwei gebogene Flächenteile (41a) und zwei Planflächenteile (41b) aufweist.
9. Verbindungsvorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die gebogenen Flächenteile (41a) halbkreisförmig im Querschnitt sind.
DE19853520583 1984-07-03 1985-06-08 Kupplungsvorrichtung fuer das bohrereinsteckende einer schlagbohrmaschine Withdrawn DE3520583A1 (de)

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