DE3802018A1 - Druckgasbetriebenes bearbeitungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckgasbetriebenes Bearbeitungsgerät mit einem Spannfutter für ein Werkzeug, einem Patronenmagazin für mindestens eine Patrone mit festem Treibstoff sowie einer Einrichtung zum Umwandeln der Explosionsenergie der Patrone in Bewegungsenergie des Werkzeuges.

Bekannte Bearbeitungsgeräte der eingangs genannten Art, wie sie z.B. in der DE-PS 9 19 940 beschrieben sind, bestehen im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange gleiten kann. Am Arbeitszylinder ist ein Schneidwerkzeug befestigt, während ein Gegenwerkzeug an dem Querhaupt, das an der Kolbenstange angeordnet ist, befestigt ist. Seitlich am Arbeitszylinder unterhalb des Kolbens ist eine die Treibladung enthaltene Patrone eingeführt. Nach Betätigung des Abzugshebels und Explosion der Patrone wird unter der Einwirkung der Treibgase der Kolben in Richtung seiner Achse schlagartig beschleunigt und nimmt hierbei die Kolbenstange sowie das Querhaupt mit. Am Ende des Arbeitshubes überdecken sich die Schneiden der Werkzeugbacken und führen den beabsichtigten Schnitt durch. Der besondere Vorteil solcher Bearbeitungsgeräte besteht darin, daß sie von anderen Energiequellen, z.B. elektrischer Strom, unabhängig sind, so daß sie auch in freier Natur oder in Hochhäusern ohne elektrischen Anschluß verwendet werden können. In vielen Fällen hat sich jedoch herausgestellt, daß solche Geräte nicht zum Bohren, Lösen von Schrauben usw. verwendet werden können, obwohl ein Bedürfnis besteht, Bearbeitungsgeräte verwenden zu können, die von ortsgebundenen Energiequellen unabhängig sind.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungsgerät zu schaffen, das auch als Bohrer, Schraubenzieher usw. verwendbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bohrer, Rohrschlüssel, Schraubenzieher und dgl. aufnehmende Spannfutter drehbar gelagert ist und daß durch die mit dem Spannfutter zusammenarbeitende Einrichtung die Explosionsenergie in Rotationsenergie des Spannfutters umwandelbar ist.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn das an sich bekannte Bearbeitungsgerät eine Einrichtung aufweist, die die während der Explosion entstehende Energie nicht mehr in lineare Hin- und Herbewegungen, sondern in Drehbewegungen umwandeln kann. Im Rahmen der Erfindung besteht daher eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen, bei denen die Explosionsenergie unmittelbar bzw. mittelbar in Drehbewegungen umgewandelt werden kann.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Einrichtung aus einer mit dem Spannfutter lösbar verbindbaren Turbine besteht, auf deren Laufrad bzw. Laufräder mindestens eine Explosionsgase zuführende Düse ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung beaufschlagen die Explosionsgase die Schaufeln der Turbine unmittelbar, so daß das Spannfutter unmittelbar nach der Explosion Drehbewegungen ausüben kann.

Um die Drehzahl sowie die Dauer der Drehbewegungen des Spannfutters beeinflussen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Düse an einen Gasspeicher angeschlossen ist, in den die Explosionsgase zuführbar sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn in der die explodierende Patrone mit dem Gasspeicher verbindenden Gasleitung ein Einlaßventil, insbesondere Einwegeventil, geschaltet ist. Dadurch wird erreicht, daß die dem Gasspeicher zugeführten Explosionsgase nicht in Richtung der Patrone entweichen können. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn die Durchflußmenge der aus der Düse ausströmenden Explosionsgase mittels mindestens eines Auslaßventils regulierbar ist. Bei einem Bearbeitungsgerät mit zwei Auslaßventilen ist es zweckmäßig, wenn die beiden Auslaßventile in Serie geschaltet und zwischen dem Gasspeicher und den Düsen angeordnet sind.

Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des ersten Ventils als ein federbelasteter Kolben ausgebildet ist und wenn an die vom ersten zum zweiten Ventil führende Leitung eine Abzweigleitung angeschlossen ist, durch die der Kolben mit dem Explosionsgas beaufschlagbar ist und bei Überdruck das erste Ventil schließt.

Der Druck des Ventilkörpers auf seinen Ventilsitz kann durch einen Stellhebel veränderbar sein, wobei der Stellhebel einen Exzenter trägt, zwischen dem und dem Ventilkörper eine Druckfeder angeordnet ist.

Bei einem Bearbeitungsgerät mit mehreren Arbeitspositionen einnehmenden Abzugshebel für einen Schußbolzen sieht eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Abzugshebel über eine Stange mit einem schwenkbar gelagerten und gekröpften Hebel gelenkig verbunden ist, und daß der Hebel über eine weitere Stange und einen weiteren Hebel mit dem Ventilstößel des zweiten Auslaßventiles zusammenarbeitet, den er beim Versetzen des Abzugshebels aus einer seiner Arbeitspositionen in eine andere freigibt, so daß das Explosionsgas aus dem Gasspeicher entweicht, das erste Auslaßventil, das zweite Auslaßventil sowie die Düsen durchströmen und das Laufrad der Turbine beaufschlagen kann. Durch diese Maßnahmen wird zum einen erreicht, daß die Durchflußmenge des Explosionsgases vom Gasspeicher zu den Düsen kontinuierlich gesteuert werden kann. Dadurch ist nicht nur die Drehzahl, sondern auch die Dauer der Umdrehungen des Spannfutters regulierbar. In manchen Fällen kann es nämlich erforderlich sein, daß die Turbine ein großes Drehmoment, z.B. beim Lösen von stark angezogenen Schrauben, besitzt, während in anderen Fällen kein hohes Drehmoment notwendig ist. Vielmehr kommt es in solchen Fällen darauf an, daß die Drehzahl des Spannfutters über längere Zeit etwa konstant ist. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn eine Schraubenmutter mit einer ein langes Gewinde aufweisenden Schraube verbunden werden soll.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß beim Verstellen des Abzugshebels aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung das Patronenmagazin vorgeschoben und mittels eines Exzenters gespannt und angelegt wird und daß hierbei der Schußbolzen vorgespannt und von einer Klinke gehalten wird. Beim Versetzen des Abzugshebels aus seiner zweiten in seine dritte Arbeitsstellung gibt die Klinke den Schußbolzen frei, wobei beim Loslassen des Abzugshebels der Schußbolzen mittels eines Schlepphebels zurückgezogen und somit vorgespannt wird.

Um das Spannfutter in beide Drehrichtungen verdrehen zu können, sieht eine zweckmäßige Maßnahme der Erfindung vor, daß ein Stellhebel für die Bestimmung der Drehrichtung der Turbine, Rotationskolben oder dgl. vorgesehen ist, der am Griff angeordnet und über ein Hebel- und Stangensystem mit den Düsen verbunden ist, so daß in einer Arbeitsstellung des Stellhebels die Welle der Turbine im Uhrzeigersinn rotiert, während in der anderen Arbeitsstellung des Stellhebels die Welle der Turbine in entgegengesetzter Richtung rotiert.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Einrichtung aus einem Arbeitszylinder mit einem Kolben und einer Kolbenstange besteht, der lineare Hin- und Herbewegungen in Kreisbewegungen umwandeln kann.

Bei einer Bearbeitungsmaschine mit einem Griff ist es vorteilhaft, wenn die Längsmittelachse des Bearbeitungsgerätes und die Längsmittelachse des Griffes sich unter einem Winkel α schneiden, der geringer als 40°, vorzugsweise 30°, ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Bearbeitungsgerät in Seitenansicht und teilweise geschnitten,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Bearbeitungsgerät, wobei der vertikale Schnitt teilweise versetzt ist,

Fig. 3 eine vertikale Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Bearbeitungsgerät in Richtung des Pfeiles Z,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-C nach Fig. 1 und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein druckgasbetriebenes Bearbeitungsgerät mit einem Spannfutter 4 für ein Werkzeug 3, einem Patronenmagazin 12 für mindestens eine Patrone 16 mit festem Treibstoff sowie einer Einrichtung zum Umwandeln der Explosionsenergie der Patrone 16 in Bewegungsenergie des Werkzeuges 3 dargestellt. Das das Werkzeug 3, hier ein Schraubenzieher, aufnehmende Spannfutter 4 ist um eine Längsachse 6 des Gehäuses 2 des Bearbeitungsgerätes drehbar gelagert. Durch die mit dem Spannfutter 4 zusammenarbeitende Einrichtung 31 wird die Explosionsenergie in Drehbewegungen des Spannfutters 4 umgewandelt. Die Einrichtung 31 besteht aus einer mit dem Spannfutter 4 lösbar verbindbaren Turbine, auf deren nicht dargestelltes Laufrad mindestens eine die Explosionsgase zuführende Düse ausgerichtet ist. Die Düse ist an einen Gasspeicher 18 angeschlossen, in den die Explosionsgase mittels einer Gasleitung 34 sowie eines Ventils 17 zuführbar sind. Das Ventil 17 ist als Einlaß- und Einwegeventil ausgebildet.

Die Durchflußmenge der aus dem Gasspeicher 18 der Einrichtung 31 zugeführten Explosionsgase ist mittels zweier Auslaßventile 11 und 61 (vgl. Fig. 2) regulierbar. Die beiden Auslaßventile 11 und 61 sind in Serie geschaltet und zwischen dem Gasspeicher 18 und den nicht näher dargestellten Düsen angeordnet.

Der Ventilkörper 55 des ersten Ventiles 11 ist als ein federbelasteter Kolben ausgebildet. An die vom ersten zum zweiten Ventil 11 bzw 61 führende Leitung 65 ist eine Abzweigleitung 63 angeschlossen, durch die der Ventilkörper 55 mit Explosionsgas beaufschlagbar ist und bei Überdruck das erste Ventil 11 schließt. Der Druck des Ventilkörpers 55 auf seinen Ventilsitz ist durch einen Stellhebel 29 veränderbar (vgl. auch Fig. 5), wobei der Stellhebel 29 einen Exzenter 25 trägt, zwischen dem und dem Ventilkörper 55 eine Druckfeder 53 angeordnet ist. Der Stellhebel 29 ist mit dem Exzenter 25 mittels einer Welle 24 drehfest verbunden, so daß die in Richtung des Doppelpfeiles 70 (Fig. 5) ausgeübten Schwenkbewegungen des Stellhebels 29 auf den Exzenter 25 übertragen werden, wodurch die Feder 53 mehr oder weniger zusammengedrückt wird.

Fig. 1 läßt erkennen, daß der Abzugshebel für den Schußbolzen 14 mehrere Positionen, nämlich die Positionen 0, a, b, und c einnehmen kann. Der Abzugshebel 19 ist über eine Stange 43 mit einem schwenkbar gelagerten und gekröpften Hebel 45 (Fig. 1, 2 und 3) gelenkig verbunden. Der Hebel 43 arbeitet über eine weitere Stange 46 und einen weiteren Hebel 47 mit dem Ventilstößel 10 des zweiten Auslaßventils 61 zusammen, den er beim Versetzen des Abzugshebels aus seiner Arbeitsposition b in die Arbeitsposition c freigibt, so daß das Explosionsgas aus dem Gasspeicher 18 entweichen und das erste Auslaßventil 11, das zweite Auslaßventil 61 sowie die nicht näher dargestellten Düsen durchströmen und das Laufrad der Turbine beaufschlagen kann.

Beim Verstellen des Abzugshebels 19 aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung wird das Patronenmagazin vorgeschoben und mittels eines Exzenters 13 gespannt und angelegt. Hierbei ist der Schußbolzen 14 vorgespannt und von einer Klinke 15 gehalten. Beim Versetzen des Abzugshebels 19 aus seiner zweiten in seine dritte Arbeitsstellung gibt die Klinke 15 den Schußbolzen 14 frei, und beim Loslassen des Abzugshebels 19 wird der Schußbolzen 14 mittels eines Schlepphebels 20 zurückgezogen und somit vorgespannt.

Ferner ist ein Stellhebel 30 für die Bestimmung der Drehrichtung der Turbine, Rotationskolben oder dgl. vorgesehen, der am Griff 5 angeordnet und über ein Hebel- und Stangensystem 51 mit den Düsen verbunden ist, so daß in einer Arbeitsstellung des Stellhebels 30 die Welle der Turbine im Uhrzeigersinn rotiert, während in der anderen Arbeitsstellung des Stellhebels 30 die Welle der Turbine in entgegengesetzter Richtung rotiert. Der Stellhebel 30 besitzt eine Ausnehmung 48, in der eine Kugel 50 des kürzeren Armes des Hebels 51 gelenkig angeordnet ist. Die Drehachse 71 des Hebels 51 ist unterhalb des Stellhebels 30 angeordnet. Der Hebel 51 ist über einen Schenkel 72 mit dem Gehäuse 2 verbunden.

Ferner läßt Fig. 1 erkennen, daß die Längsmittelachse 6 des Bearbeitungsgerätes und die Längsmittelachse 7 des Griffes 2 sich unter einem Winkel α schneiden, der geringer als 40°, vorzugsweise 30° ist.

Das Gehäuse 2 besteht aus zwei spiegelbildlich ausgebildeten Schalen, die miteinander mittels einer Schraube 41 verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Einrichtung ist mittels einer Schraube 40 hergestellt.

Wird das Bearbeitungsgerät für Schlagschrauben verwendet, dann wird so vorgegangen:
Der Abzugshebel 19 befindet sich in seiner Ausgangsposition. In der Stellung a wird der Ventilstößel 10 überdrückt und es strömt über das Ventil 11 Druckgas vom Gasbehälter 18 in die Turbine 31. Soll bei Bedarf der Behälter nachgefüllt werden, so folgen die Stellungen b und c. Das Patronenmagazin 12 wird vorgeschoben und mittels Exzenter 13 gespannt und angelegt. Der Schußbolzen 14 wird dadurch vorgespannt, daß er durch die Klinke 15 gehalten wird. Durch Überdrückung der Klinke 15 wird der Schußbolzen 14 ausgelöst, die Patrone 16 entlädt sich und gibt den dadurch entstehenden hohen Druck über das Ventil 17 in den Gasspeicher 18 ab. Beim Loslassen des Abzugshebels 19 wird der Schußbolzen 14 vom Schlepphebel 20 zurückgezogen und somit vorgespannt. Die Magazinspannung löst sich und wird mittels einer Feder 21 zurückgeschoben. Das Patronenmagazin wird über eine Rastklinke 22 um 30° weiter gedreht und neu über eine Rastkugel 23 fixiert. Die Klinke 15 rastet im Schußbolzen 14 wieder ein und hält diesen somit fest.

Fig. 3 läßt ferner erkennen, daß der Hebel 45 nicht nur in vertikaler, sondern auch in horizontaler Ebene gekröpft ist.

Fig. 4 läßt erkennen, daß für die Momentaufnahme eine Gelenkverzahnung 32 vorgesehen ist.

Schließlich geht aus der Fig. 6 hervor, daß das Patronenmagazin 12 von einer aus zwei Armen 26 bestehenen Magazinschale umgeben ist, wobei die Arme 26 mittels Federn 38 vorgespannt sind.

Claims (14)

1. Druckgasbetriebenes Bearbeitungsgerät mit einem Spannfutter für ein Werkzeug, einem Patronenmagazin für mindestens eine Patrone mit festem Treibstoff sowie einer Einrichtung zum Umwandeln der Explosionsenergie der Patrone in Bewegungsenergie des Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrer, Rohrschlüssel, Schraubenzieher (3) und dgl. aufnehmende Spannfutter (4) drehbar gelagert ist und daß durch die mit dem Spannfutter (4) zusammenarbeitende Einrichtung (31) die Explosionsenergie in Rotationsenergie des Spannfutters (4) umwandelbar ist.

2. Bearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31) aus einer mit dem Spannfutter (4) lösbar verbindbaren Turbine besteht, auf deren Laufrad bzw. Laufräder mindestens eine Explosionsgase zuführende Düse ausgerichtet ist.

3. Bearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse an einen Gasspeicher (18) angeschlossen ist, in den die Explosionsgase zuführbar sind.

4. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der die explodierende Patrone (16) mit dem Gasspeicher (18) verbindenden Gasleitung ein Einlaßventil (17), insbesondere Einwegeventil, geschaltet ist.

5. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der aus der Düse ausströmenden Explosionsgase mittels mindestens eines Auslaßventiles (11, 61) regulierbar ist.

6. Bearbeitungsgerät nach Anspruch 5 mit zwei Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Auslaßventile (11, 61) in Serie geschaltet und zwischen dem Gasspeicher (18) und den Düsen angeordnet sind.

7. Bearbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (55) des ersten Ventiles (11) als ein federbelasteter Kolben ausgebildet ist und daß an die vom ersten zum zweiten Ventil (11, 61) führende Leitung (65) eine Abzweigleitung (63) angeschlossen ist, durch die der Kolben (55) mit Explosionsgas beaufschlagbar ist und bei Überdruck das erste Ventil (11) schließt.

8. Bearbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Ventilkörpers (55) auf seinen Ventilsitz durch einen Stellhebel (29) veränderbar ist, wobei der Stellhebel (29) einen Exzenter (25) trägt, zwischen dem und dem Ventilkörper (55) eine Druckfeder (53) angeordnet ist.

9. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit mehreren Arbeitspositionen einnehmenden Abzugshebel für einen Schußbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugshebel (19) über eine Stange (43) mit einem schwenkbar gelagerten und gekröpften Hebel (45) gelenkig verbunden ist und daß der Hebel (43) über eine weitere Stange (46) und einen weiteren Hebel (47) mit einem Ventilstößel (10) des zweiten Auslaßventiles (61) zusammenarbeitet, den er beim Versetzen des Abzugshebels (19) aus einer seiner Arbeitspositionen in eine andere freigibt, so daß das Explosionsgas aus dem Gasspeicher (18) entweicht, das erste Auslaßventil (11), das zweite Auslaßventil (61) sowie die Düsen durchströmen und das Laufrad der Turbine beaufschlagen kann.

10. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Patronenmagazin (12) beim Verstellen des Abzugshebels (19) aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung vorgeschoben und mittels eines Exzenters (13) gespannt und angelegt wird und daß hierbei der Schußbolzen (14) vorgespannt und von einer Klinke (15) gehalten ist.

11. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (15) beim Versetzen des Abzugshebels (19) aus seiner zweiten in seine dritte Arbeitsstellung den Schußbolzen (14) freigibt und daß der Schußbolzen (14) beim Loslassen des Abzugshebels (19) mittels eines Schlepphebels (20) zurückgezogen und somit vorgespannt wird.

12. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellhebel (30) für die Bestimmung der Drehrichtung der Turbine, Rotationskolben oder dgl. vorgesehen ist, der am Griff (5) angeordnet und über ein Hebel- und Stangensystem mit den Düsen verbunden ist, so daß die Welle der Turbine in einer Arbeitsstellung des Stellhebels im Uhrzeigersinn rotiert, während in der anderen Arbeitsstellung des Stellhebels (30) die Welle der Turbine in entgegengesetzter Richtung rotiert.

13. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Arbeitszylinder mit einem Kolben und einer Kolbenstange besteht, der lineare Hin- und Herbewegungen in Kreisbewegungen umwandeln kann.

14. Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Griff, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachse (6) des Bearbeitungsgerätes und die Längsmittelachse (7) des Griffes (2) sich unter einem Winkel (α) schneiden, der geringer als 40°, vorzugsweise 30°, ist.