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Elektrisch angetriebenes Schlagwerkzeug. Für diese Anmeldung ist gemäß
dem Unionsvertrage vom 2. Juni igi i die Priorität auf Grund der Anmeldung in den
Vereinigten Staaten von Amerika vom i&. Juni igi5 beansprucht. Die Erfindung
betrifft ein elektrisch angetriebenes Schlagwerkzeug mit elektromagnetischer Antriebsvorrichtung
zur Erzeugung des Hin- und Herganges des Schlagankers und besteht zunächst darin,
daß der niedergespannte elektrische Gleichstrom zum Betrieb der elektromagnetischen
Kupplung für das Schlagzeug gleichzeitig durch die elektrische Antriebsmaschine
für den Kurbeltrieb des Schlagzeuges mit erzeugt wird. Als Motor wird ein Wechselstrommotor
verwendet, der Generator führt den Magneten Gleichstrom zu, und der Schlaganker
ist ein schwebender Kern, dessen von dem magnetischen Feld durchsetzte Steuerhülse
zwischen einem Magneten und dem Kern angeordnet ist und durch einen Kurbeltriebmotor
hin und her bewegt wird. Gegenstand der Erfindung bildet ferner die besondere Ausbildung
von Steuerhülse, Kern und elektrischem Antrieb, die im Anschluß an die Erklärung
der Zeichnungen weiter unten erläutert ist. In diesen Zeichnungen, welche einige
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben, bedeutet: Abb. i einen Längsschnitt
durch ein Werkzeug.gemäß der Erfindung, Abb. 2 ein Schaubild der hin und her gehen-(ien
Hülse, . .
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Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i, Abb. 4. ein Schaubild
der Ankerwelle und der darauf sitzenden Motor- und Generatoranker, Abb. 5 einen
Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb. i, Abb. 6 ein elektrisches Schaltdiagramm, Abb.
7 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform mit Synchronmotor, Abb.8, g und
io Schnitte durch eine bevorzugte Konstruktion von Stößel und Hülse, durch welche
letztere am Wegbrechen von oder Außer-Schrittkommen mit ersterem verhindert wird;
die drei Abbildungen veranschaulichen verschiedene Relativstedungen der Teile der
gleichen Maschine an verschiedenen Stellen des Arbeitshubes.
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Die arbeitenden Teile der Vorrichtung sind in einem Gehäuse eingeschlossen.
Dieses besteht aus einem Gußstück io, einem zylindrischen Teil i i, einer das Ende
des letzteren abschließenden Kappe 12 und einem Kopf 13, welcher in einen zylindrischen
Ansatz 14 des Gußstückes io eingeschraubt ist. Die Teile ii und 12 sind mit dem
Hauptteil io durch Zugstangen 15 verbunden, welche in Augen 16 des Teiles io eingeschraubt
sind und außen Muttern 17 tragen. Der Kopf 13 besitzt ein Auge 18 mit Büchse t9
zur Aufnahme des Endes des Werkzeugschaftes 2o. An dem Gehäuse befestigt ist ein
Griffstück und Getriebegehäuse 21, welches einen hohlen Griff 22 bildet. In diesem
sitzt der Druckknopfschalter 23, durch welchen die Stromzufuhr zu den Antriebsmechanismen
des Werkzeuges geregelt wird.
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24 ist ein Elektromagnet, dessen Spule 25 zwischen einer Hülse des
Gehäuseteiles io und
einer Hülse 27 des Kopfes 13 gehalten wird.
In dem Magnet befindet sich ein nicht magnetisches Lager 28. In diesem gleitet eine
Hülse 29 aus Eisen oder Stahl, deren mittlerer Teil 3o ausgespart und verhältnismäßig
dünn ist. Die Hülse besteht deshalb aus zwei Polstücken und einem diese verbindenden
zylindrischen Teile, der eine so kleine Metallmenge enthält, daß , die Polstücke,
für die Zwecke der Erfindung als voneinander magnetisch isoliert angesprochen werden
können. In der Hülse befindet sich ein fester Kern 31 aus Eisen oder Stahl, dessen
gehärteter Ansatz 32 auf das innere Ende des Werkzeugschaftes 2o zu schlagen vermag.
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Die Hülse 29 wird durch einen Elektromotor hin und her bewegt, vorzugsweise
einen Motor mit Universalwicklung, der mit Gleich-oder mit Wechselstrom angetrieben
werden kann. 33 bezeichnet das, Motorfeld, 34 den-Anker, der auf einer Welle 35
sitzt. Die Welle ruht auf Kugellagern 36' in der Kappe 12 und am anderen Ende in
Kugellagern 37 einer Hülse 38, die in einer Querrippe 39 des mittleren hehäuseteiles
io vorgesehen ist. Auf dem einen Ende der Welle 35 sitzt ein Zahnrad 40, welches
mit dein Zahnrad 41 einer Gegenwelle 42 kämmt. Diese dreht sich im Kugellager 43
einer in der Querrippe 39 vorgesehenen hülse 44. Die Hülse 29 ist durch eine N7erbindungssLange45
mit einem Gelenkzapfen 46 des /-ahnrades 41 verbunden. Die Gerenkstange greift andererseits
an das obere Ende der tiiirse an, mit der sie durch einen durch die Hülsenaugen
47 hindurchgehenden Verbindungsstift 48 verbunden ist. "Zwischen der Verbindungsstange
und dem Gelenkzapfen 46 sitzt zweckmäßig ein Kugellager 49.
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Der Anker 5o des Generators sitzt vorzugsweise auf der Ankerwelle
35 des Motors. 51 bezeichnet die Feldspulen des Generators, 52 die Polstücke. Der
Generator ist ein Niederspannungsgenerator. 53 sind die Bürsten für den Motorkommutator
54, 55 die Bürsten für den Generatorkommutator 56. Der Motor besitzt Serienwicklung,
wobei in dem Schaltbild (Abb. 6) 57 den Stromkreis und 58 die Quelle der Stromzufuhr
bedeutet. Das Feld 51 des Generators ist im Nebenschluß mit dem Kommutator des Generators,
dessen Stromkreis in Abb.6 mit 59 bezeichnet ist. Der Nlagnet 24 wird aus dem Generator
durch eine Leitung 6o mit Gleichstrom, gespeist, und die Ankerwicklungen auf der
Welle 35 sind durch eine, Scheibe 61 isoliert.
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Bei .der in Abb. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform ist das
Ende der Hülse 29 geschlossen. und diese selbst mit äußeren Längsschlitzen 63 versehen,
welche ,durch Bohrungen 64 mit dem Hülseninneren in Verbindung Astehen. Am Ende
des Auswärtshubes cler Hülse 29 und des Kernes 31 wird dieser in die Hülse hineingetrieben,
wodurch die Luftkanäle 64 geschlossen werden. Hierdurch wird ein Luftkissen zwischen
dem Kern und dem inneren Hülsenende gebildet. Das äußere Ende der Hülse ist durch
einen Ring 65 geschlossen, dessen öffnung etwas größer ist als der Durchmesser des
Ansatzes 32 des Kernes 3i. Beim Rückhub sucht die Verzögerung des Kernes ihn aus
seiner richtigen Lage in der Hülse herauszubringen. Dies wird durch das Luftkissen
zwischen dem Kern und dem Ring 65 verhindert.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: Der Arbeiter faßt
das Werkzeug beim Handgriff 22 an, drückt auf den Durckknopf des Schalters 23 und
setzt dadurch den Motor 33, 34 in Bewegung, wodurch das Zahnrad 41 gedreht und die
Hülse 29 hin und her bewegt wird. Hierbei wird durch den Generator 5o, 51 niedrig
gespannter Gleichstrom erzeugt und durch diesen der Magnet 24 erregt. In den Po'.stücken
des Generatorfeldes ist immer genügend Rückstandsmagnetismus vorhanden, um das Generatorfeld
und den Generator zu erregen. Die Hin- und Herbewegung der Hülse 29 verschiebt oder
verlagert das durch den Magneten 24 erzeugte Magnetfeld und versetzt den Kern 31
in hin und her gehende Bewegung. Das Verhältnis zwischen Kern und Hülse ist natürlich
infolge der zwischen beiden bestehenden magnetischen Anziehung ein elastisches.
Diese magnetische Federung wird ergänzt durch die Luftdämpfung zwischen dem Kern
und den inneren und äußeren Enden der Hülse. Der Hauptzweck der Anordnung einer
Luftdämpfung an beiden Kernenden besteht in der Aufrechterhaltung der mittleren
Kernstellung, so daß die Stöße des Kernes gegen den Werkzeugschaft 2o gleichmäßig
werden, d. h. mit anderen Worten, die Luftdämpfung verstärkt die magnetische Federung.
Bei kleinen Werkzeugen würde man den Magneten weglassen und sich vollständig auf
die Luftpolster verlassen können, um den Stößel auf der hin und her gehenden Hülse
zu zentrieren. Es wird jedoch vorgezogen, den Magneten in erster Linie zu diesem
Zweck zu verwenden. Die Maßnahme, daß man den mittleren Teil der Hülse 29 abdreht,
ergibt Polstücke, welche wesentlich voneinander magnetisch isoliert sind, und erspart
die bisher vorgeschlagenen Öffnungen in der Hülse. Dies erleichtert und verbilligt
die Herstellurg und ergibt ein g'attes Lager von größtem Flächenquerschnitt auf
.der- Innenseite der Hülse für den Kern 31.
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In Abb. 7 ist eine geänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher der Arttrieb durch einen Svnchroni'notor eifolgt:
Der
Motor besitzt die Gestalt eines Synchronumformers mit Kommutatör und liefert Gleichstrom
zur Erregung des Feldes der Spule :249.
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Der .Motor besitzt einen umlaufenden Anker, dessen Wicklungen in der
üblichen Weise, am einen Ende mit den Kollektorringen 68, 69, am anderen Ende mit
den KommutatQrsegmenten 67.-verbunden -sind. Die Polstücke 71 sind mit- kurzgeschlossenen-.
Schienen 72 versehen.. Die Verbindungen zwischen der Ankerwelle und der hin und
her gehenden Hülse z9 sind die gleichen wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform.
Der Motor wird durch:. Strom -angelassen, welcher. durch den. Kommutator
67 in -die Ankerwicklungen eingeführt wird. .7q. bezeichnet die. Stromzuleitung,
in welcher. ein zweipoliger, doppelpoliger Schalter 75 angeordnet ist. In der einen
in Abb. 7 -veranschaulichten Schalterstellung sind die Stromzuleitungsdrähte 74
mit Leitungen 76, 77 versehen, welche. zu den Bürsten 78 des-Kommutators. führen.
- -Wenn der Motor in Frequenz mit dem Zuleitungastromkreis umläuft, wird der Schalter
75 umgelegt, wodurch die Leitungen 76, 77 . abgeschaltet und die Hauptleitungen
mit den Leitungen 79, 8o :verbunden werden,. die zu den Bürsten 8i#, 82 der Schleifringe
68, 69 führen. Der Magnet 24.d ist durch Drähte 83, 8q. mit den Kommutatorbürsten
verbunden.- Der durch diesen Stromkreis entnonnmene Strom wird deshalb von Wechselstrom
in Gleichstrom umgewandelt. Die Feldspule .73 des Motors ist gleichfalls durch Drähte-
85, 86 mit den Kommutatorbürsten in. Nebenschluß geschaltet. Die Kurzschlußschienen
erleichtern das Anlaufen- des Motors. Wenn sie verwendet werden, ist es nicht so
wichtig, daß der Motor auf synchrone Geschwindigkeit gebracht wird, bevor der Schalter
75 umgelegt wird. . .
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In den Abb. B. bis io ist eine Abänderung der. Konstruktion der magnetisierbaren
Hülse zur Hin- und Herbewegung des Schlagelernentes oder Kernes dargestellt. Hierdurch
soll die richtige Beziehung von Kern und Hülse wirksam aufrechterhalten werden,
insbesondere; wenn die Hülse--mit sehr großer Geschwindigkeit angetrieben wird.
Diese Anordnung kann entweder an Stelle oder zur Ergänzung-der in Abb. i veranschaulichten
Luftdämpfungsanordnung `verwendet werden. Sie besteht im wesentlichen darin, daß
an beiden Enden des Kernes oder Schlagelementes 3ib magnetisierbare Elemente oder
Scheiben 87, 88 angebracht sind, welche mit dem Kern in der hin und her gehenden
Hülse 29b bewegt werden können, in ihrer Bewegung aber gehemmt werden, wenn der
Kern in beiden Richtungen das Ende seines Hubes .erreicht. so daß .magnetische-
Beanspruchungen -zwischen den Elementen- und den Enden des Kernes erzeugt werden,
welche der Trägheit des Kernes entgegenarbeiten. Die Scheibe 87 in dem Hülsenende;
an welchem die Verbindungsstange angreift, besitzt eine- mittlere. Bohrung, durch
welche ein in das Hülsenende eingeschraubter. Bolzen 89- hindurchgeht. Der Bolzen
hat ,einen Kopf 9o, gegen den die Scheibe 87 durch eine Bewegung der Scheibe und.des
Kernes nach dem äußeren Hülsenende hin in Anlage gebracht wird. Die Scheibe 8S hat
Augen 9i# welche in Führungsschlitze 92 in den --äußeren--Enden der Hülse 29b ragen.
Letztere wird vorteilhaft durch- einen- Kopf 93 abgeschlossen, welcher sich ziemlich
lose um das Schlagelement 32a des Kernes legt. Die Einwärtsbewegung der Scheibe
88 wird durch die Länge -der Führungsschlitze begrenzt. .
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In Abb..$ sind die Teile- in derjenigen Stellung dargestellt, welche
sie : in der Mitte. des Hubes, z. B. -des Einwärtshubes, einnehmen. Die magnetische
Anziehung zwischen den Scheiben und dem. Kern hält die Scheiben und den -Kern zusammen.
Wenn die Hülse das Ende des Einwärtshubes erreicht bzw. kurz zuvor, .sucht .die
Kraft der Trägheit den Kern einwärts gegen- die Hülse zu bewegen. Wenn diese Bewegung
übermäßig stark ist, so daß zur Zeit des Iiülsenäuswärtshubes der Kern seine Normalstellung
noch nicht wieder eingenommen hat, wird -die wirksame Arbeit des Werkzeuges beeinträchtigt.
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Gemäß Abb. 9 wird -aber die Einwärtsbewegung der Scheibe 88, nachdem
sich der Kern um ein gewisses Maß einwärts bewegt hat, angehalten' und. jede weitere
-Relativbewegung des Kernes gegen die Hülse gehemmt durch die Magnetwirkung zwischen
der-Scheibe und dem Ende . des Kernes.. Diese Kraft vergrößert sehr erheblich den
magnetischen Zug zwischen dem äußeren Hülsenpolstück und dem Kern. Letzterer wird
natürlich erst dann wirksam, wenn das äußere Ende des Kernes an dem inneren Ende
des Polstückes vorbeigeht oder es wenigstens erreicht. Sofern- die letztgenannte,Kraft
nicht irgendwie ergänzt wird, besteht. -die Möglichkeit, daß sie- nicht ausreicht;
um zu verhindern, daß der. Kern infolge seiner ..Trägheit aus seiner mittleren oder
ausgeführten Stellung. in der- Hülse wegbricht.. Abb. i-Q veranschaulicht -die Teile
in ihrer Stellung am Ende des -Aus-wärtshubes oder zu Beginn des Einwärtshubes.
An dieser Stelle kommt die Scheibe 87 gegen den Kopf 9o des Bolzens 89, und es wird
jede Auswärtsbewegung des Kernes bzw., wenn angenommen wird, daß die Bewegung des
Kernes durch den Stoß gegen den Werkzeugschaft gehemmt wordendst; jedes Bestreben
der Hülse,
von dem Kern abzuziehen; gehemmt durch die Magnetwirkung,
welche zwischen der Scheibe 87 und dem inneren Ende des Kernes ausgeübt wird. Diese
Kraft wird unmittelbar auf das Ende des Kernes ausgeübt und ergänzt wesentlich die
durch das innere Polstück der Hülse auf den Kern ausgeübte Anziehungskraft. Durch
Anordnung der flach auf den Kernenden liegenden Scheiben 87, 88 wird die Gefahr,
daß der Kern sich in der Hülse verlagert, herabgesetzt. Bevor dies geschehen kann,
müßte der Druck auf den Kern die beträchtliche magnetische Anziehung zwischen dem
Kern und der einen oder anderen Scheibe überwinden.