EP1174225B1 - Percussion tool - Google Patents
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- EP1174225B1 EP1174225B1 EP01810684A EP01810684A EP1174225B1 EP 1174225 B1 EP1174225 B1 EP 1174225B1 EP 01810684 A EP01810684 A EP 01810684A EP 01810684 A EP01810684 A EP 01810684A EP 1174225 B1 EP1174225 B1 EP 1174225B1
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Definitions
- the invention refers to a tool, such as a drill bit or chisel, which is associated with an impact tool, such as a drill bit or chisel, which is at least partially hammering, such as a drill or chisel, preferably for working stone such as concrete and masonry.
- a used as a tool drill bit is claimed by an at least partially hammering hammer, for example.
- the striker and / or the flying piston of an electro-pneumatic striking mechanism With the striker and / or the flying piston of an electro-pneumatic striking mechanism, axially to the tool axis with mechanical shocks on the end face of the insertion, wherein the impact energy substantially via longitudinal pulses in shape propagates from shock pulses to the opposite end face and allows the output of the material to be machined energy editing.
- This opposite end face is usually designed as a carbide-tipped tool head.
- US4165790 is a tool in a plurality of non-rotatable and limited axially movable parts, eg. In a short tool head, a much longer tool shank and a spigot, divided, each one secured with a cross pin hexagon connection forms the form-fitting rotationally fixed and limited axially movable connection.
- US4605079 has a very short such tool head on a hexagon socket for a form-locking rotationally fixed and limited axially movable connection.
- Such tool heads are not optimized with respect to the momentum transfer.
- WO97 / 08421 there is a drill bit at the end of a drill pipe or a drill rod, wherein the form-locking rotationally fixed and limited axially movable tool head itself forms a head part and a shaft part with respect to an arranged within its axial length face.
- the non-rotatable fixation via polygonal shaped cross-sectional areas or via engaging in recesses noses.
- About a light metal pin or a ring of the tool head is limited axially movable axially fixed to the drill pipe or the drill rod.
- the ratio of the lengths of the shank part with respect to the head part is as large as possible, in particular greater than five, so that the maximum pulse energy can be transferred to the tool head for machining the material.
- a certain impedance ratio of the shaft part to that of the head part is to be observed, wherein constructive, slight axial variations of the absolute values are permitted.
- the US1744141 discloses a tool adapted for processing rock by an associated percussion impact tool, wherein the shank of the tool abuts with a convex and the percussion means with a concave crowned face.
- the object of the invention is to optimize the transmission of the pulse energy applied by the impact tool in the tool head of a structurally simple to manufacture tool. Another aspect is a suitable attachment of the tool head of such a tool.
- a tool with an acoustically long tool shaft rotatably connected and axially limited movable tool head with respect to its impedance acoustically matched to the flying piston and / or the striker of the striking tool device, each abutting faces respectively at least partially flat in contact with each other.
- the signed curvatures r 1 , r 2 of the abutting end faces are the same orientation, whereby even with a slight angular misalignment of the Stosspartner an almost central shock is present with surface contact.
- an end face is advantageously crowned concave and the associated end face convexly convex.
- an infinitely large effective contact radius would be ideal, with approximately 25% of the increase in processing power being lost in the case of a practically realizable effective contact radius of more than 1 m, compared to an ideal areal contact.
- the material of the flying mass of usually steel for example, can be advantageously substituted into a light ceramic or carbon fiber composite material.
- Necessary constructive embodiments of tool head, flying piston and / or striker must be based at least substantially on such a geometry without being strictly prismatic. In the case of real deviations of approx. 10% each, approx. 25% of the increase in processing capacity is lost.
- the tool itself consists of a tool shank and a rotatably limited axially movable tool head with cutting edges of hard material, the tool shank acoustically long and the tool head is acoustically tuned to the flying piston and / or striker.
- striker tool shank and tool head whose cross sections are the same.
- the coupling region of the tool shank adjacent to the tool head is advantageously of prismatic design, the cross section advantageously having the shape of a regular polygon, for example a hexagon.
- the edges are advantageously broken over a chamfer.
- the tool head which forms the matching prismatic counterpart, is fastened in a rotationally form-fitting manner via the connection that forms as a result.
- a guided transversely to the tool axis both through the tool head and through the tool shaft pin provides a fixation means in conjunction with an axial slot in at least one of the parts a smooth, limited axial mobility safely.
- the tool shank is made hollow, wherein a fluid medium such as rinsing liquid can be passed through the channel formed.
- the channel has inlet and outlet openings at the insertion end and in the tool head, wherein a limited axially movable, advantageously annular, sealing element is advantageously arranged between the tool shank and the axially movable tool head limited.
- the tool head which is acoustically matched with respect to its length and its cross section, is provided with a sleeve-like region assigned to the tool shank, in which the tool shank engages in a rotationally fixed and limited axially movable manner.
- the necessary, at least in part essentially planar design of the end face between the tool shank and the tool head is realized via an inner annulus area with a very large effective radius of curvature.
- An optional sealing element is advantageously designed as a radially smaller, centrally offset part of the tool shank, which ends in a central bore in the cutting edge region of the tool head, of which at least one opening leads to the end face of the tool head, which advantageously offset eccentrically to the tool axis outside the head groove arranged to clear the abraded material adjacent to the cutting edge.
- a fixing means is a transversely through an axial slot of the sleeve-like portion of the tool head and through a hole in the tool shaft guided pin.
- the tool head which is acoustically matched with respect to its length and cross section, is provided with a radially smaller, centrally offset region associated with the tool shank with a driving nose arranged in the radially outer, which engages in the tool shank in a rotationally fixed and limited axially movable manner.
- the necessary, at least partially substantially planar design of the end face between the tool shank and the tool head is realized via an outer annulus area with a very large effective radius of curvature.
- An optional sealing element is advantageously arranged on this centrally offset region, which has a central bore which terminates in an area of the tool head assigned to the cutting edge, from which at least one opening leads to the end face of the tool head, which is advantageously offset eccentrically from the tool axis outside the head groove Spacing the removed material is arranged adjacent to the cutting edge.
- a fixing means is either a transversely through a chord-like running hole in the tool shaft and a arranged in the driving lug of the tool head axial slot guided pin or in a third advantageous variant in a circumferential groove in the tool shank fixed spring ring, which in a radially outer recess arranged Engaging nose of the tool head engages.
- the fixing means also advantageously allow a modular replacement of the tool head, which easily replaces this wear part as well as a machining task optimally adapted tool head can be mounted from a selection set out.
- a percussion tool device 1 which is shown only partially schematically, is associated with a tool 2 which has an acoustically long tool shank 3 and an axially limited movable tool head 4.
- the tool head 4 is acoustically adjusted with respect to its impedance to a reciprocating flying piston 5 and an anvil 6 of the impact tool device 1.
- the tool head 4 is adjusted with respect to a shock pulse 7 whose pulse length is equal to twice the acoustic length of the tool head 4, whereby this shock pulse 7 is almost completely transmitted from the flying piston 5 on the striker 6 and the tool shaft 3 in the tool head 4, which in a later time essentially rammed with the full pulse energy in a rock to be machined 8, without causing a significant back reflection 9 and thus to a pulse energy loss during the transfer to the tool head 4.
- the abutting each end faces 10 are each in planar contact with each other, whereby the shock pulse 7 is transmitted substantially as a rectangular pulse.
- the cut along the tool axis not fully illustrated tool 2 itself consists of a tool shank 3 and a rotatably limited axially movable tool head 4 with cutting edges 11 made of hard material, in the illustrated case the same material of the tool shank 3 and 4 tool head whose cross-sectional areas substantially are the same.
- the tool head 4 adjacent coupling portion 12 of the tool shank 3 is formed prismatic.
- the tool head 4 forms for this purpose the appropriate prismatic counterpart.
- a guided transversely to the tool axis both by the tool head 4 and by the tool shank 3 pin provides as a fixing means 13 in conjunction with an axial slot as Fix istsfact 14 in the tool head 4 a smooth, limited axial mobility .DELTA.x safe.
- the mutually associated in the transmission of the shock pulse at least partially in surface contact associated end faces (10) are arranged perpendicular to the tool axis (not shown) executed with an effective crowning greater 1 m.
- the tool shank is hollow.
- a channel 15 forming inside, which opens into a central bore in the cutting edge 11 associated region of the tool head 4 ends, has (partially not shown) inlet and outlet ports 16 at the insertion or in the tool head 4, wherein in an axial sealing region 17 between the tool shaft 3 and the limited axially movable tool head 4 a limited axially movable annular sealing element 18 is arranged.
- the acoustically tuned with respect to its length and its cross-section tool head 4 is designed sleeve-like, the hexagonal prismatic coupling portion 12 of the tool shank 3 rotatably and limited axially movable engages in a matching counterpart forming tool head 4.
- the at least partially substantially planar design of the end face 10 between the tool shank 3 and the tool head 4 is realized via an inner annulus area with a very large effective radius of curvature.
- An annular sealing element 18 is arranged circumferentially around a radially small, centrally offset sealing region 17 of the tool shank 3, which engages in a central bore of the tool head 4, from which two outlet openings 16 each lead to an end face of the tool head 4, which offset eccentrically to the tool axis outside a head groove 19 for clearing the removed material and adjacent to the cutting edge 11 is arranged.
- fixing means 13 is a pin which is guided transversely to the tool axis by a designed as an axial slot fixation receptacle 14 of the coupling portion 12 of the sleeve-like tool head 4 and through a hole in the tool shank 3.
- the tool head 4 which is acoustically matched with respect to its length and cross section is provided with a radially smaller, centrally offset coupling region 12 associated with the tool shank 3 with a driving lug 20 arranged in the radial outer, which rotates and limits in the tool shank 3 designed as a counterpart axially movable engages.
- the at least partially substantially planar design of the end face 10 between the tool shank 3 and the tool head 4 is realized via an outer annular region with a very large effective radius of curvature.
- An annular sealing element 18 is arranged on the centrally offset sealing region 17 which adjoins the coupling region 12 and which has a central bore which ends in a bore of the tool head assigned to the cutting edge 11, from which two outlet openings 16 lead to one end face of the tool head 4 which is advantageously arranged eccentrically offset from the tool axis outside the head groove 19 for clearing the removed material and adjacent to the cutting edge 11.
- a fixing means 13 is a pin which transversely through a chord-like running hole in the tool shank 3 and by a in the driving lug 20 of the tool head 4 arranged axial slot is performed as fixing receptacle 14.
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Description
Die Erfindung bezeichnet ein, einem zumindest teilweise schlagenden Schlagwerkzeuggerät wie einen Bohr- oder Meisselhammer zugeordnetes, Werkzeug wie einen Bohrmeissel oder Meissel, vorzugsweise zur Bearbeitung von Gestein wie Beton und Mauerwerk.The invention refers to a tool, such as a drill bit or chisel, which is associated with an impact tool, such as a drill bit or chisel, which is at least partially hammering, such as a drill or chisel, preferably for working stone such as concrete and masonry.
Ein als Werkzeug benutzter Bohrmeissel wird von einem zumindest teilweise schlagenden Bohrhammer, bspw. mit dem Döpper und/oder dem Flugkolben eines elektropneumatischen Schlagwerkes, axial zur Werkzeugachse mit mechanischen Stössen auf die Stirnfläche des Einsteckendes beansprucht, wobei sich die Stossenergie im wesentlichen über Longitudinalimpulse in Form von Stossimpulsen bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche ausbreitet und mit der in das zu bearbeitende Material abgegebenen Energie eine Bearbeitung ermöglicht. Diese gegenüberliegende Stirnfläche ist üblicherweise als hartmetallbesetzter Werkzeugkopf ausgebildet.A used as a tool drill bit is claimed by an at least partially hammering hammer, for example. With the striker and / or the flying piston of an electro-pneumatic striking mechanism, axially to the tool axis with mechanical shocks on the end face of the insertion, wherein the impact energy substantially via longitudinal pulses in shape propagates from shock pulses to the opposite end face and allows the output of the material to be machined energy editing. This opposite end face is usually designed as a carbide-tipped tool head.
Aus der Physik der Impulsübertragung ist bekannt, wie sich ein Impuls beim Übergang zweier aneinander stossender Körper bezüglich dieser aufteilt, also übertragen oder reflektiert wird. Der Anteil der über das Werkzeug in das zu bearbeitende Material eingekoppelten Energie ist nach der das Impulsverhalten von stabförmigen Festkörpern beschreibenden Stabtheorie von den akustischen Eigenschaften der in der Impulsübertragungskette befindlichen Körper abhängig. Im Werkzeug bewirkt die eingekoppelte Energie somit einerseits eine translatorische Schwerpunktsbewegung und andererseits eine Schwingung um den Schwerpunkt, wobei im wesentlichen nur die translatorische Schwerpunktsbewegung zur Bearbeitung nutzbar ist.From the physics of momentum transfer, it is known how an impulse splits with respect to the transition of two abutting bodies with respect to it, ie is transmitted or reflected. The proportion of energy coupled via the tool into the material to be processed depends on the acoustic properties of the bodies located in the pulse transmission chain, according to the bar theory describing the impulse response of rod-shaped solids. In the tool, the injected energy thus causes on the one hand a translational center of gravity movement and on the other hand a vibration about the center of gravity, wherein essentially only the translatory center of gravity movement is usable for processing.
Nach der
Nach der
Nach der Lehre obiger Schrift ist das Verhältnis der Längen des Schaftteils bezüglich des Kopfteiles möglichst gross, insbesondere grösser als fünf, damit die maximale Impulsenergie in den Werkzeugkopf zur Bearbeitung des Materials übertragen werden kann. Im allgemeinen ist ein bestimmtes Impedanzverhältnis des Schaftteiles zu dem des Kopfteiles zu beachten, wobei konstruktiv bedingte, geringfügige axiale Variationen der absoluten Werte zulässig sind. Ein auf die im Übergang vom Schaftteil zum Kopfteil kopfteilseitig angeordnete Stirnfläche vom Bohrrohr bzw. der Bohrstange übertragener Stossimpuls mit der bezüglich des Werkzeugkopfes doppelten Länge wird zu einem Teil über das kurze Kopfteil direkt in das zu bearbeitende Material übertragen und zum anderen Teil als Zugimpuls in den axial beweglichen Schaftteil übertragen, welcher diese Impulsenergie speichert. Somit wird bei dieser Lösung ein Zugstoss auf den Werkzeugkopf übertragen. Nach Reflektion an der vom Kopfteil abgewandten freien Stirnseite wird dieser als Stossimpuls transformiert über das Kopfteil in das zu bearbeitende Material übertragen. Im Ergebnis der Lehre wird bei der Übertragung der Impulsenergie eines Stossimpulses mit der bezüglich des Werkzeugkopfes doppelten Impulslänge in den Werkzeugkopf im wesentlichen kein Rücklaufimpuls im Bohrrohr bzw. in der Bohrstange angeregt und somit die Impulsenergie nahezu vollständig in den Werkzeugkopf und somit in das zu bearbeitende Material übertragen. Bei einer derartigen Lösung wird die Impulsübertragung eines Zugstosses in einen notwendig mit einem Schaftteil ausgestatteten Werkzeugkopf optimiert, welches als eigentliches selbstständiges Werkzeug mit fest verbundenem Schaftteil und Kopfteil das Material bearbeitetAccording to the teaching of the above document, the ratio of the lengths of the shank part with respect to the head part is as large as possible, in particular greater than five, so that the maximum pulse energy can be transferred to the tool head for machining the material. In general, a certain impedance ratio of the shaft part to that of the head part is to be observed, wherein constructive, slight axial variations of the absolute values are permitted. An on the headboard part arranged in the headboard side end face of the drill pipe or the drill rod transmitted shock pulse with respect to the tool head double length is transmitted to a part of the short head directly into the material to be processed and the other part as a train pulse in the transmitted axially movable shaft part, which stores this pulse energy. Thus, in this solution, a tensile impact is transmitted to the tool head. After reflection at the side facing away from the headboard free end face of this is transformed as a shock pulse transmitted through the head in the material to be processed. As a result of the teaching of the transmission of the pulse energy of a shock pulse with respect to the tool head double pulse length in the tool head essentially no return pulse in the drill pipe or in the drill rod excited and thus the pulse energy almost completely in the tool head and thus in the material to be processed transfer. In such a solution, the momentum transfer of a pushrod is optimized in a tool head necessarily equipped with a shaft part, which works as a proper self-contained tool with firmly connected shaft part and head part of the material
Die
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Optimierung der Übertragung der vom Schlagwerkzeuggerät aufgebrachten Impulsenergie in den Werkzeugkopf eines konstruktiv einfach herstellbaren Werkzeuges. Ein weiterer Aspekt besteht in einer geeigneten Befestigung des Werkzeugkopfes eines derartigen Werkzeuges.The object of the invention is to optimize the transmission of the pulse energy applied by the impact tool in the tool head of a structurally simple to manufacture tool. Another aspect is a suitable attachment of the tool head of such a tool.
Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is essentially achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments emerge from the subclaims.
Im wesentlichen ist bei einem, einem Schlagwerkzeuggerät zugeordneten, Werkzeug ein mit einem akustisch langen Werkzeugschaft drehfest verbundener und axial begrenzt beweglicher Werkzeugkopf bezüglich seiner Impedanz akustisch an den Flugkolben und/oder den Döpper des Schlagwerkzeuggerätes angepasst, wobei die jeweils aneinander stossenden Stirnflächen jeweils zumindest teilweise flächig in Kontakt zueinander stehen.Essentially, in a, associated with a percussion tool, a tool with an acoustically long tool shaft rotatably connected and axially limited movable tool head with respect to its impedance acoustically matched to the flying piston and / or the striker of the striking tool device, each abutting faces respectively at least partially flat in contact with each other.
Durch eine derartige akustische Anpassung wird bei einem, bezüglich des vom Flugkolben und/oder Döpper erregten Stossimpulses, akustisch angepassten Werkzeugkopf, bei welchem die Impulslänge gleich der doppelten akustischen Länge des Werkzeugkopfes ist, dieser Stossimpuls nahezu vollständig vom Flugkolben und/oder Döpper in den Werkzeugkopf übertragen, ohne dass es zu einer wesentlichen Rückreflektion und damit zu einem Impulsenergieverlust kommt.By such an acoustic adaptation is at a, with respect to the excited by the flying piston and / or striker shock pulse, acoustically adapted tool head, wherein the pulse length is equal to twice the acoustic length of the tool head, this shock pulse almost completely from the flying envelope and / or striker in the tool head transferred, without there being a significant back reflection and thus to a pulse energy loss.
Durch einen zumindest teilweisen, im wesentlichen flächigen Kontakt zwischen den jeweiligen Stosspartnern wird ein vom Flugkolben aufgebrachter, im wesentlichen rechteckiger, Stossimpuls beim Transport bis zum Werkzeugkopf nicht wesentlich verbreitert, wodurch dieser Stossimpuls unter weitgehender Beibehaltung seiner Form durch den Werkzeugschaft wandert und durch die akustische Anpassung nahezu vollständig in den Werkzeugkopf übertragen wird.By an at least partial, substantially planar contact between the respective Stosspartnern a piston applied, substantially rectangular, shock pulse during transport to the tool head is not significantly widened, causing this shock pulse while largely retaining its shape through the tool shaft wanders and the acoustic adjustment is transferred almost completely into the tool head.
Diese nahezu vollständige Energieübertragung der Impulsenergie des Flugkolbens und/oder Döppers auf den Werkzeugkopf, welcher diese Impulsenergie zumindest teilweise zur Bearbeitung des Materials verbraucht, führt bei relativ zum Flugkolben grossen, schweren Werkzeugen im Vergleich zu einem starren Standardsystem zu einer Steigerung der Bearbeitungsleistung um 25 bis 80%.This almost complete energy transfer of the pulse energy of the flying piston and / or anvil onto the tool head, which at least partially consumes this pulse energy for processing the material, leads to an increase in the processing power by 25 to, compared to a rigid standard system in relation to large-scale heavy tools 80%.
Es muss hervorgehoben werden, dass ein begrenzt axial beweglicher Werkzeugkopf, selbst einer mit akustisch angepasster Geometrie, zur Kenntnis und Realisierung der Lehre dieser Erfindung gerade nicht hinreichend ist, da diese Lehre erst durch den zusätzlich, nur bei einem hinreichenden Flächenkontakt möglichen, im wesentlichen unverformt übertragenen rechteckigen Stossimpuls definierter Länge den wesentlichen Effekt der vollständigen Impulsübertragung erzielt. In Folge dieser Lehre rammt der Werkzeugkopf mit der maximal übertragbaren Energie in den zu bearbeitenden Werkstoff.It must be emphasized that a limited axially movable tool head, even one with acoustically adapted geometry, for the knowledge and realization of the teaching of this invention just is not sufficient, since this doctrine only by the addition, only at a sufficient surface contact possible, substantially undeformed transmitted rectangular shock pulse of defined length achieved the essential effect of complete impulse transmission. As a result of this teaching rammed the tool head with the maximum transferable energy in the material to be processed.
Die senkrecht zur Schlagachse jeweils aneinander stossenden Stirnflächen von Flugkolben und/oder Döpper, Werkzeugschaft und Werkzeugkopf sind zur Gewährleistung eines nahezu zentralen Stosses bei einem geringen zulässigen Winkelversatz der Stosspartner vorteilhaft mit einer effektiven Balligkeit eines derart grossen effektiven Kontaktradius versehen, dass bei den Stössen nicht ein Punktkontakt entsprechend der Hertz'schen Pressung sondern ein Flächenkontakt überwiegt, wobei sich der effektive Kontaktradius reff aus den vorzeichenbehafteten Krümmungen r1, r2 der stossenden Stirnflächen bestimmt nach:
Weiter vorteilhaft sind die vorzeichenbehafteten Krümmungen r1, r2 der stossenden Stirnflächen gleich orientiert, wodurch auch bei einem geringförmigen Winkelversatz der Stosspartner ein nahezu zentraler Stoss mit Flächenkontakt vorliegt. Dazu ist vorteilhaft eine Stirnfläche ballig konkav und die zugeordnete Stirnfläche ballig konvex ausgebildet.Further advantageously, the signed curvatures r 1 , r 2 of the abutting end faces are the same orientation, whereby even with a slight angular misalignment of the Stosspartner an almost central shock is present with surface contact. For this purpose, an end face is advantageously crowned concave and the associated end face convexly convex.
Für die Lehre dieser Erfindung wäre ein unendlich grosser effektiver Kontaktradius ideal, wobei bei einem praktisch realisierbaren effektiven Kontaktradius grösser 1 m im Vergleich zu einem idealen flächigen Kontakt etwa 25% der Steigerung der Bearbeitungsleistung verloren gehen.For the teaching of this invention, an infinitely large effective contact radius would be ideal, with approximately 25% of the increase in processing power being lost in the case of a practically realizable effective contact radius of more than 1 m, compared to an ideal areal contact.
Vorteilhaft erfolgt die akustische Anpassung des Werkzeugkopfes zum Flugkolben und/oder Döpper bezüglich der Impedanz nach:
wobei
wobei (L1, L2) die Längen-, (A1, A2) die Querschnittsflächenverhältnisse, E der jeweilige Elastizitätsmodul und p die jeweilige Dichte bezeichnen, wobei der Index 2 den angestossenen Körper kennzeichnet.Advantageously, the acoustic adaptation of the tool head to the flying piston and / or striker takes place with respect to the impedance according to:
in which
where (L 1 , L 2 ) denote the length, (A 1 , A 2 ) the cross-sectional area ratios, E the respective modulus of elasticity and p denote the respective density, wherein the
Bei einer Verwendung gleicher Materialien muss somit im wesentlichen derselbe Querschnitt vom Flugkolben und/oder Döpper, Werkzeugschaft und Werkzeugkopf eingehalten werden. Sind aus konstruktiven Zwängen andere Dimensionen notwendig, kann neben der Körpergeometrie vorteilhaft bspw. das Material des Flugkolbens von üblicherweise Stahl, bspw. in einen leichten Keramik- oder Kohlefaserverbundwerkstoff substituiert werden.When using the same materials thus essentially the same cross section of the flying piston and / or striker, tool shank and tool head must be complied with. If other dimensions are necessary for constructive constraints, in addition to the body geometry, for example, the material of the flying mass of usually steel, for example, can be advantageously substituted into a light ceramic or carbon fiber composite material.
Notwendige konstruktive Ausgestaltungen von Werkzeugkopf, Flugkolben und/oder Döpper müssen zumindest im wesentlichen auf einer derartigen Geometrie basieren ohne streng prismatisch ausgeführt zu sein. Bei realen Abweichungen um jeweils ca. 10% gehen etwa 25% der Steigerung der Bearbeitungsleistung verloren.Necessary constructive embodiments of tool head, flying piston and / or striker must be based at least substantially on such a geometry without being strictly prismatic. In the case of real deviations of approx. 10% each, approx. 25% of the increase in processing capacity is lost.
Das Werkzeug selbst besteht aus einem Werkzeugschaft und einem drehfest begrenzt axial beweglichen Werkzeugkopf mit Schneiden aus Hartstoff, wobei der Werkzeugschaft akustisch lang und der Werkzeugkopf akustisch auf den Flugkolben und/oder Döpper abgestimmt ist. Im vorteilhaften Fall gleichen Materials von Döpper, Werkzeugschaft und Werkzeugkopf sind deren Querschnitte gleich.The tool itself consists of a tool shank and a rotatably limited axially movable tool head with cutting edges of hard material, the tool shank acoustically long and the tool head is acoustically tuned to the flying piston and / or striker. In the advantageous case of the same material of striker, tool shank and tool head whose cross sections are the same.
Vorteilhaft ist der dem Werkzeugkopf benachbarte Kupplungsbereich des Werkzeugschaftes prismatisch ausgebildet, wobei der Querschnitt vorteilhaft die Form eines regelmässigen Vielecks aufweist, bspw. eines Sechsecks. Die Kanten sind vorteilhaft über eine Fase gebrochen. Der Werkzeugkopf, welcher das dazu passende prismatische Gegenstück ausbildet, ist über die sich dadurch ausbildende Verbindung drehformschlüssig befestigt. Ein quer zur Werkzeugachse sowohl durch den Werkzeugkopf als auch durch den Werkzeugschaft geführter Stift stellt als Fixierungsmittel in Verbindung mit einem axialen Langloch in zumindest einem der Teile eine leichtgängige, begrenzt axiale Beweglichkeit sicher.The coupling region of the tool shank adjacent to the tool head is advantageously of prismatic design, the cross section advantageously having the shape of a regular polygon, for example a hexagon. The edges are advantageously broken over a chamfer. The tool head, which forms the matching prismatic counterpart, is fastened in a rotationally form-fitting manner via the connection that forms as a result. A guided transversely to the tool axis both through the tool head and through the tool shaft pin provides a fixation means in conjunction with an axial slot in at least one of the parts a smooth, limited axial mobility safely.
Vorteilhaft ist der Werkzeugschaft hohl ausgeführt, wobei durch den ausgebildeten Kanal ein fluides Medium wie Spülflüssigkeit geleitet werden kann. Der Kanal weist Ein- und Auslassöffnungen am Einsteckende und im Werkzeugkopf auf, wobei vorteilhaft zwischen dem Werkzeugschaft und dem begrenzt axial beweglichen Werkzeugkopf ein begrenzt axial bewegliches, vorteilhaft ringförmiges, Dichtelement angeordnet ist.Advantageously, the tool shank is made hollow, wherein a fluid medium such as rinsing liquid can be passed through the channel formed. The channel has inlet and outlet openings at the insertion end and in the tool head, wherein a limited axially movable, advantageously annular, sealing element is advantageously arranged between the tool shank and the axially movable tool head limited.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante ist der bezüglich seiner Länge und seines Querschnitts akustisch abgestimmte Werkzeugkopf mit einem dem Werkzeugschaft zugeordneten hülsenartigen Bereich versehen, in welchen der Werkzeugschaft drehfest und begrenzt axial beweglich eingreift. Die notwendige, zumindest teilweise im wesentlichen flächenhafte Ausführung der Stirnfläche zwischen dem Werkzeugschaft und dem Werkzeugkopf wird über einen inneren Kreisringbereich mit einem sehr grossen effektiven Krümmungsradius realisiert. Ein optionales Dichtelement ist vorteilhaft als radial kleinerer, zentral abgesetzter Teil des Werkzeugschaftes ausgeführt, welcher in eine zentrale Bohrung im der Schneide zugeordneten Bereich des Werkzeugkopfes endet, von welchem zumindest eine Öffnung zur Stirnseite des Werkzeugkopfes führt, welche vorteilhaft exzentrisch versetzt zur Werkzeugachse ausserhalb der Kopfnut zur Ausräumung des abgetragenen Materials benachbart zur Schneide angeordnet ist. Als Fixierungsmittel dient ein quer durch ein axiales Langloch des hülsenartigen Bereiches des Werkzeugkopfes sowie durch ein Loch im Werkzeugschaft geführter Stift.In a first advantageous embodiment variant, the tool head, which is acoustically matched with respect to its length and its cross section, is provided with a sleeve-like region assigned to the tool shank, in which the tool shank engages in a rotationally fixed and limited axially movable manner. The necessary, at least in part essentially planar design of the end face between the tool shank and the tool head is realized via an inner annulus area with a very large effective radius of curvature. An optional sealing element is advantageously designed as a radially smaller, centrally offset part of the tool shank, which ends in a central bore in the cutting edge region of the tool head, of which at least one opening leads to the end face of the tool head, which advantageously offset eccentrically to the tool axis outside the head groove arranged to clear the abraded material adjacent to the cutting edge. As a fixing means is a transversely through an axial slot of the sleeve-like portion of the tool head and through a hole in the tool shaft guided pin.
In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante ist der bezüglich seiner Länge und seines Querschnitts akustisch abgestimmte Werkzeugkopf mit einem dem Werkzeugschaft zugeordneten radial kleineren, zentral abgesetzten Bereich mit einer im radialen äusseren angeordneten Mitnehmernase versehen, welcher in den Werkzeugschaft drehfest und begrenzt axial beweglich eingreift. Die notwendige, zumindest teilweise im wesentlichen flächenhafte Ausführung der Stirnfläche zwischen dem Werkzeugschaft und dem Werkzeugkopf wird über einen äusseren Kreisringbereich mit einem sehr grossen effektiven Krümmungsradius realisiert. Ein optionales Dichtelement ist vorteilhaft an diesem zentral abgesetzten Bereich angeordnet, welcher eine zentrale Bohrung aufweist, die in einem der Schneide zugeordneten Bereich des Werkzeugkopfes endet, von welchem zumindest eine Öffnung zur Stirnseite des Werkzeugkopfes führt, welche vorteilhaft exzentrisch versetzt zur Werkzeugachse ausserhalb der Kopfnut zur Ausräumung des abgetragenen Materials benachbart zur Schneide angeordnet ist. Als Fixierungsmittel dient entweder ein quer durch ein sehnenartig verlaufendes Loch im Werkzeugschaft sowie durch ein in der Mitnehmernase des Werkzeugkopfes angeordnetes axiales Langloch geführter Stift oder in einer dritten vorteilhaften Variante ein in einer umlaufenden Nut im Werkzeugschaft fixierter Federring, welcher in eine radial aussen angeordnete Ausnehmung der Mitnehmernase des Werkzeugkopfes eingreift.In a second advantageous embodiment variant, the tool head, which is acoustically matched with respect to its length and cross section, is provided with a radially smaller, centrally offset region associated with the tool shank with a driving nose arranged in the radially outer, which engages in the tool shank in a rotationally fixed and limited axially movable manner. The necessary, at least partially substantially planar design of the end face between the tool shank and the tool head is realized via an outer annulus area with a very large effective radius of curvature. An optional sealing element is advantageously arranged on this centrally offset region, which has a central bore which terminates in an area of the tool head assigned to the cutting edge, from which at least one opening leads to the end face of the tool head, which is advantageously offset eccentrically from the tool axis outside the head groove Spacing the removed material is arranged adjacent to the cutting edge. As a fixing means is either a transversely through a chord-like running hole in the tool shaft and a arranged in the driving lug of the tool head axial slot guided pin or in a third advantageous variant in a circumferential groove in the tool shank fixed spring ring, which in a radially outer recess arranged Engaging nose of the tool head engages.
Die Fixierungsmittel ermöglichen zudem vorteilhaft eine modulare Auswechslung des Werkzeugkopfes, wodurch in einfacher Art und Weise dieses Verschleissteil ersetzt sowie ein der Bearbeitungsaufgabe optimal angepasster Werkzeugkopf aus einer Auswahlmenge heraus montiert werden kann.The fixing means also advantageously allow a modular replacement of the tool head, which easily replaces this wear part as well as a machining task optimally adapted tool head can be mounted from a selection set out.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
- Fig. 1 als Prinzip eines stossimpulsoptimierten Werkzeugs für ein zugeordnetes Schlagwerkzeuggerät
- Fig. 2 als Werkzeug in Schnittdarstellung
- Fig. 3 als eine erste Ausführungsvariante des Werkzeugs in Explosionsdarstellung
- Fig. 4 als zweite Ausführungsvariante des Werkzeugs in Explosionsdarstellung
- Fig. 5 als eine dritte Ausführungsvariante des Werkzeugs in Explosionsdarstellung
- Fig. 1 as a principle of a shock pulse-optimized tool for an associated impact tool device
- Fig. 2 as a tool in a sectional view
- Fig. 3 as a first embodiment of the tool in an exploded view
- Fig. 4 as a second embodiment of the tool in exploded view
- Fig. 5 as a third embodiment of the tool in an exploded view
Nach Fig. 1 ist in einer Abbildung mit je einer akustischen Längen- und Breitendimension ein nur teilweise schematisch dargestellten Schlagwerkzeuggerät 1 einem Werkzeug 2 zugeordnet, welches einen akustisch langen Werkzeugschaft 3 und einen axial begrenzt beweglichen Werkzeugkopf 4 aufweist. Der Werkzeugkopf 4 ist bezüglich seiner Impedanz akustisch an einen hin- und herbewegten Flugkolben 5 und einen Döpper 6 des Schlagwerkzeuggerätes 1 angepasst. Der Werkzeugkopf 4 ist bezüglich eines Stossimpulses 7, dessen Impulslänge gleich der doppelten akustischen Länge des Werkzeugkopfes 4 ist, angepasst, wodurch dieser Stossimpuls 7 nahezu vollständig vom Flugkolben 5 über den Döpper 6 und den Werkzeugschaft 3 in den Werkzeugkopf 4 übertragen wird, welcher in einem späteren Zeitpunkt im wesentlichen mit der vollen Impulsenergie in ein zu bearbeitendes Gestein 8 rammt, ohne dass es dabei zu einer wesentlichen Rückreflektion 9 und damit zu einem Impulsenergieverlust bei der Übertragung in den Werkzeugkopf 4 kommt. Bei der Übertragung des Stossimpulses 7 stehen die jeweils aneinander stossenden Stirnflächen 10 jeweils flächig in Kontakt zueinander, wodurch der Stossimpuls 7 im wesentlichen als Rechteckimpuls übertragen wird.According to FIG. 1, in an illustration with an acoustic length and width dimension, a
Nach Fig. 2 besteht das längs der Werkzeugachse geschnittene nicht vollständig dargestellte Werkzeug 2 selbst aus einem Werkzeugschaft 3 und einem drehfest begrenzt axial beweglichen Werkzeugkopf 4 mit Schneiden 11 aus Hartstoff, wobei im dargestellten Fall gleichen Materials von Werkzeugschaft 3 und Werkzeugkopf 4 deren Querschnittsflächen im wesentlichen gleich sind. Der dem Werkzeugkopf 4 benachbarte Kupplungsbereich 12 des Werkzeugschaftes 3 ist prismatisch ausgebildet. Der Werkzeugkopf 4 bildet dazu das passende prismatische Gegenstück aus. Ein quer zur Werkzeugachse sowohl durch den Werkzeugkopf 4 als auch durch den Werkzeugschaft 3 geführter Stift stellt als Fixierungsmittel 13 in Verbindung mit einem axialen Langloch als Fixierungsaufnahme 14 im Werkzeugkopf 4 eine leichtgängige, begrenzt axiale Beweglichkeit Δx sicher. Die bei der Übertragung des Stossimpulses zumindest teilweise in Flächenkontakt befindlichen einander zugeordneten Stirnflächen (10) sind senkrecht zur Werkzeugachse angeordnet (nicht darstellbar) mit einer effektiven Balligkeit grösser 1 m ausgeführt. Der Werkzeugschaft ist hohl ausgeführt. Ein sich innerhalb ausbildender Kanal 15, welcher in eine zentrale Bohrung im der Schneide 11 zugeordneten Bereich des Werkzeugkopfes 4 endet, weist (teilweise nicht dargestellte) Ein- und Auslassöffnungen 16 am Einsteckende bzw. im Werkzeugkopf 4 auf, wobei in einem axialen Dichtbereich 17 zwischen dem Werkzeugschaft 3 und dem begrenzt axial beweglichen Werkzeugkopf 4 ein begrenzt axial bewegliches ringförmiges Dichtelement 18 angeordnet ist.According to Fig. 2, the cut along the tool axis not fully illustrated
Nach Fig. 3 ist der bezüglich seiner Länge und seines Querschnitts akustisch abgestimmte Werkzeugkopf 4 hülsenartig ausgeführt, wobei der sechskantig prismatische Kupplungsbereich 12 des Werkzeugschafts 3 drehfest und begrenzt axial beweglich in den ein passendes Gegenstück ausbildenden Werkzeugkopf 4 eingreift. Die zumindest teilweise im wesentlichen flächenhafte Ausführung der Stirnfläche 10 zwischen dem Werkzeugschaft 3 und dem Werkzeugkopf 4 wird über einen inneren Kreisringbereich mit einem sehr grossen effektiven Krümmungsradius realisiert. Ein ringförmiges Dichtelement 18 ist umfänglich um einen radial kleinen, zentral abgesetzten Dichtbereich 17 des Werkzeugschaftes 3 angeordnet, welcher in eine zentrale Bohrung des Werkzeugkopfes 4 eingreift, von welcher zwei Auslassöffnungen 16 zu je einer Stirnseite des Werkzeugkopfes 4 führen, welche exzentrisch versetzt zur Werkzeugachse ausserhalb einer Kopfnut 19 zur Ausräumung des abgetragenen Materials und benachbart zur Schneide 11 angeordnet ist. Als Fixierungsmittel 13 dient ein Stift, welcher quer zur Werkzeugachse durch eine als axiales Langloch ausgeführte Fixierungsaufnahme 14 des Kupplungsbereiches 12 des hülsenartigen Werkzeugkopfes 4 sowie durch ein Loch im Werkzeugschaft 3 geführt ist.According to Fig. 3 the acoustically tuned with respect to its length and its
Nach Fig. 4 ist der bezüglich seiner Länge und seines Querschnitts akustisch abgestimmte Werkzeugkopf 4 mit einem dem Werkzeugschaft 3 zugeordneten radial kleineren, zentral abgesetzten Kupplungsbereich 12 mit einer im radialen Äusseren angeordneten Mitnehmernase 20 versehen, welcher in den als Gegenstück ausgebildeten Werkzeugschaft 3 drehfest und begrenzt axial beweglich eingreift. Die zumindest teilweise im wesentlichen flächenhafte Ausführung der Stirnfläche 10 zwischen dem Werkzeugschaft 3 und dem Werkzeugkopf 4 wird über einen äusseren Kreisringbereich mit einem sehr grossen effektiven Krümmungsradius realisiert. Ein ringförmiges Dichtelement 18 ist an dem sich an den Kupplungsbereich 12 anschliessenden zentral abgesetzten Dichtbereich 17 angeordnet, welcher eine zentrale Bohrung aufweist, die in einer der Schneide 11 zugeordneten Bohrung des Werkzeugkopfes endet, von welchem zwei Auslassöffnungen 16 zu je einer Stirnseite des Werkzeugkopfes 4 führen, welche vorteilhaft exzentrisch versetzt zur Werkzeugachse ausserhalb der Kopfnut 19 zur Ausräumung des abgetragenen Materials und benachbart zur Schneide 11 angeordnet ist. Als Fixierungsmittel 13 dient ein Stift, welcher quer durch ein sehnenartig verlaufendes Loch im Werkzeugschaft 3 sowie durch ein in der Mitnehmernase 20 des Werkzeugkopfes 4 angeordnetes axiales Langloch als Fixierungsaufnahme 14 geführt ist.According to FIG. 4, the
Nach Fig. 5 dient als Fixierungsmittel 13 ein in einer umlaufenden Nut 21 im Werkzeugschaft 3 fixierter Federring, welcher in eine radial aussen angeordnete Ausnehmung der Mitnehmernase 20 des Werkzeugkopfes 4 als Fixierungsaufnahme 14 eingreift.5 serves as a fixing means 13 in a
Claims (9)
- Tool with an acoustically long tooling (3), formed for the processing of stone (8), masonry and the like by an assigned impact tool appliance (1) exhibiting an impact tool (5, 6), where the frontal surfaces (10) of the impact tool (5, 6) and of the tooling (3) impacting in each case on each other exhibit an effective amount of crown, characterised by a tool head (4) torsionally linked with the tooling (3) and with axially limited movement, which in regard to its impedance is acoustically suited to the impact tool (5, 6) of the impact tool appliance (1), with the acoustic length of the tool head (4) amounting to half the length of the knock impulse (7) reached by the impact tool.
- Tool according to claim 1, characterised by the fact that the tool head (4) is mutually linked with the tooling (3) via a prismatically shaped rotational form closing coupling range (12).
- Tool according to claim 2, characterised by the fact that inside the coupling range (12) a fixing device (13) extending transversely to the tool axis both through the tool head (4) and also through the tooling (3) is fitted within an axially longitudinal fixing holder (14) of the tool head (4) and/or of the tooling (3).
- Tool according to claim 3, characterised by the fact that the fixing device is shaped as a pin or a ring.
- Tool according to one of the foregoing claims, characterised by the fact that the tooling (3) is made hollow and exhibits in- or outlet openings at a plug-in end and in the tool head (4) and that between the tooling (3) and the tool head (4) with limited axial movability a sealing element (18) with limited axial movability is fitted.
- Impact tool appliance for at least partial striking stressing of a tool (2) according to one of the foregoing claims, characterised by the fact that the free piston (5) is made of a lighter and/or less stiff material in respect of steel.
- Tool and/or impact tool appliance according to one of the foregoing claims, characterised by the fact that the acoustic adaptation of the free piston (5) and/or of the anvil (6) and/or of the tool head (4) in respect of the acoustic impedance occurs in each case through a suitable dimensioning of the essential length and of the essential cross sectional area.
- Tool and/or impact tool appliance according to one of the foregoing claims, characterised by the fact that the frontal surfaces (10) in each case at least partly knocking against each other are made perpendicular to the axis of impact and are also provided with an effective amount of crown with an effective radius of contact of at least 1 m.
- Tool and/or impact tool appliance according to claim 8, characterised by the fact that with two frontal surfaces (10) assigned to each other in each case one is formed spherically concave and the other spherically convex.
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