EP3281748A1

EP3281748A1 - Meissel

Info

Publication number: EP3281748A1
Application number: EP16183147.4A
Authority: EP
Inventors: Steffen Geiger
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-02-14
Also published as: WO2018029022A1; EP3496902B1; US20200122310A1; CN109496177A; EP3496902A1

Abstract

Ein Meißel ( 1) hat einen Schaft (2), eine Schlagfläche (5), eine Spitze ( 3), eine durch die Schlagfläche (5) und die Spitze (3) verlaufenden Längsachse ( 7) und einen Arbeitsabschnitt (6). Der Arbeitsabschnitt (6) hat einen auf der Längsachse angeordneten Rumpf (11) und zwei längs dem Rumpf (11) verlaufende und radial gegenüber dem Rumpf (11) vorstehende Flügel (12). Die zwei Flügel (12) sind V-förmig angeordnet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meißel zum Abbau von Gestein oder mineralischen Baustoffen wie Beton und Ziegel.
Ein beispielhafter Meißel für die Bearbeitung von mineralischen Baustoffen ist aus der US 2012/0301238 bekannt. Der Meißel hat einen Schaft und einen Arbeitsbereich, welcher in eine Spitze zuläuft. Der Arbeitsbereich hat vier längsverlaufende Rippen, welche beim Eindringen des Meißels in den Baustoff diesen gleichmäßig aufspreizen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Der erfindungsgemäße Meißel hat einen Schaft, eine Schlagfläche, eine Spitze, eine durch die Schlagfläche und die Spitze verlaufenden Längsachse und einen Arbeitsabschnitt. Der Arbeitsabschnitt hat einen auf der Längsachse angeordneten Rumpf und zwei längs dem Rumpf verlaufende und radial gegenüber dem Rumpf vorstehende Flügel. Die zwei Flügel sind V-förmig angeordnet. Der Meißel spreizt mit dem Rumpf und den Flügeln das Gestein auf. Die V-förmige Anordnung der Flügel verringert ein Verklemmen in dem Untergrund im Vergleich zu einem drehsymmetrisch aufgebauten Spitzmeißel. Der Meißel erzeugt aufgrund seiner nicht-drehsymmetrischen Form neben radial wirkenden Kräften zum Sprengen des Gesteins auch nicht-radiale, längs einer Hochachse wirkende Kräfte durch die Flügel.
Ein Diederwinkel zwischen den Flügeln kann geringer als 180 Grad sein. Der Diederwinkel gibt die relative Neigung der V-förmig angeordneten Flügel zueinander an. Der Diederwinkel wird zwischen den Verbindungslinien der Spitzen der Flügel mit der Längsachse in Ebenen senkrecht zu der Längsachse gemessen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in einem Bereich die Flügel einen entlang der Längsachse variierenden Querschnitt aufweisen, wobei jeder der Querschnitte in diesem Bereich nur teilweise mit den anderen Querschnitten überlappt. Vergleicht man einen beliebigen ersten Querschnitt mit einem beliebigen zweiten Querschnitt, so hat der erste Querschnitt über den zweiten Querschnitt hinausragende Flächen und ebenso hat der zweite Querschnitt über den ersten Querschnitt hinausragende Flächen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Diederwinkel von dem Schaft zu der Spitze zunimmt. Die Flügel sind nahe dem Schaft stärker zueinander angestellt als im Bereich der Spitze. Die Flügel können an der Spitze in einer Ebene mit der Längsachse liegen, d.h. einen Diederwinkel von 180 Grad aufweisen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Arbeitsabschnitt keine zweizählige Drehsymmetrie um die Längsachse aufweist. Die Flügel können spiegelsymmetrisch zu einer die Längsachse enthaltenden Symmetrieebene angeordnet sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Flügel hauptsächlich oberhalb einer die Längsachse enthaltenden Horizontalebene angeordnet sind. Der Schwerpunkt oder die Flügelspitze liegt durchgehend auf einer Seite der Horizontalebene H.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Flügel längs der Längsachse um einen Anstellwinkel gegenüber der Längsachse geneigt sind. Die beiden Flügel liegen nur mit ihrer in die gleiche Richtung weisenden Oberseite an der Lochwand an, die Unterseite liegt nicht oder nur teilweise an. Die ungleiche Abstützung verringert das Risiko des Festmeißelns. Die Meißel erfährt eine Nettokraft versetzt zu der Längsachse und parallel zu einer Hochachse.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine radiale Abmessung der zwei Flügel von dem Schaft zu der Spitze abnimmt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Rumpf im Wesentlichen rotationsförmig ausgebildet ist. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Rumpfs koaxial zu der Längsachse angeordnet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:

Fig. 1: einen Meißel
Fig. 2: einen Querschnitt durch den Meißel
Fig. 3: eine Seitenansicht des Meißels
Fig. 4: einen Querschnitt in der Ebene IV-IV
Fig. 5: einen Querschnitt in der Ebene V-V
Fig. 6: einen Querschnitt in der Ebene VI-VI
Fig. 7: einen Querschnitt in der Ebene VII-VII
Fig. 8: einen Querschnitt in der Ebene VIII-VIII
Fig. 9: einen Querschnitt in der Ebene IX-IX
Fig. 10: einen Querschnitt in der Ebene X-X
Fig. 11: einen Querschnitt in der Ebene XI-XI
Fig. 12: einen Querschnitt in der Ebene XII-XII

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Spitzmeißel 1. Der Anwender kann den Spitzmeißel 1 mit einem Schaft 2 in einem Elektromeißel einsetzen. Eine Spitze 3 des Spitzmeißels 1 wird gegen den Untergrund gedrückt. Das Schlagwerk des Elektromeißels übt Schläge in einer Schlagrichtung 4 auf eine Schlagfläche 5 an dem Schaft 2 aus. Die Stoßwelle des Schlags durchläuft den Schaft 2 und einen Arbeitsabschnitt 6 des Spitzmeißels 1 und treibt die Spitze 3 in den Untergrund.
Der Spitzmeißel 1 hat einen länglichen Korpus. Die schmalen Enden des Spitzmeißels 1 sind die Schlagfläche 5 und die Spitze 3. Eine Längsachse 7 des Spitzmeißels 1 verläuft durch die Schlagfläche 5 und die Spitze 3. Der längliche Korpus ist entlang der Längsachse 7 in zwei Abschnitte unterteilt: den Schaft 2 und den Arbeitsabschnitt 6. Der Schaft 2 beginnt an der Schlagfläche 5; der Arbeitsabschnitt 6 endet an der Spitze 3. Der Schaft 2 kann unmittelbar an den Arbeitsabschnitt 6 angrenzen oder mittels eines kurzen Übergangsbereichs 8 mit dem Arbeitsabschnitt 6 verbunden sein.
Der Schaft 2 und der Arbeitsabschnitt 6 unterscheiden sich in ihrer Funktion und einer damit einhergehenden geometrischen Gestalt. Der Schaft 2 dient primär der Halterung des Spitzmeißels 1 in einer Handwerkzeugmaschine. Die geometrische Gestalt ist sehr einfach gehalten und im Wesentlichen uniform entlang der Längsachse, beispielsweise zylindrisch oder prismatisch mit einem quadratischen oder hexagonalen Querschnitt. Die Schlagfläche 5 bildet die freiliegende und von der Spitze 3 abgewandte Stirnfläche des Schafts 2. Die Schlagfläche 5 kann kalottenförmig ausgebildet sein. Der beispielhafte Schaft 2 hat eine Nut 9, welche längs der Längsachse 7 geschlossen ist. Der Schaft 2 kann in einen Werkzeughalter des Elektromeißels eingesetzt werden. Ein Verriegelungskörper, z.B. eine Klinke oder eine Kugel, greifen in die Nut 9 ein und sichern den Spitzmeißel 1 in dem Werkzeughalter. Der beispielhafte Schaft 2 hat einen ringförmigen Kragen 10, der radial über den Schaft 2 vorsteht. Andere Werkzeughalter verriegeln den Spitzmeißel 1 mittels eines verschwenkbaren Bügels, welcher den Kragen 10 auf der Seite der Spitze 3 hintergreift. Der Schaft 2 kann sowohl die Nut 9 als auch den Kragen 10 oder nur eines der beiden Verriegelungsmittel aufweisen.
Der Arbeitsabschnitt 6 dringt beim Abbau von mineralischen Materialien oder Gestein in diese ein. Der Arbeitsabschnitt 6 ist für ein effizientes Aufbrechen eines Untergrunds und in Hinblick auf eine verringerte Tendenz zum Verklemmen in dem Untergrund ausgebildet. Die geometrische Gestalt des Arbeitsabschnitts 6 ist entsprechend deutlich verschieden zu der Grundform des Schafts 2. Der Arbeitsabschnitt 6 weist insbesondere keine Drehsymmetrie um die Längsachse 7 auf. Der Arbeitsabschnitt 6 hat einen Rumpf 11 und genau zwei von dem Rumpf 11 radial abstehende Flügel 12. Der Rumpf 11 liegt auf der Längsachse 7. Die Flügel 12 sind V-förmig angeordnet. Die beiden Flügel 12 haben vorzugsweise eine identische Gestalt und sind vorzugsweise zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet.
Für die Beschreibung des Arbeitsabschnitts 6 wird ein Koordinatensystem eingeführt. Das Koordinatensystem orientiert sich an einem den Arbeitsabschnitt 6 umschreibenden Quader mit einer Längsachse 7, einer Querachse 13 und einer Hochachse 14. Die drei Achsen sind zueinander orthogonal und schneiden sich in einem Punkt. Die Längsachse 7 ist durch die Verbindungslinie von der Spitze 3 zu der Mitte der Schlagfläche 5 festgelegt. Axial und radial beziehen sich auf die Längsachse 7. Die Querachse 13 und die Hochachse 14 entsprechen den Richtungen ausgehend von der Längsachse 7, unter welchen die Abmessung des Arbeitsabschnitts 6 parallel zu der Querachse 13 (Breite 15) maximal ist und die Abmessung des Arbeitsabschnitts 6 parallel zu der Hochachse 14 (Höhe 16) minimal ist. Die Querachse 13 ist parallel zu einer Verbindungslinie der gegenüberliegenden Flügelspitzen 17. Die Länge 25 des Arbeitsabschnitts 6 ist vorzugsweise deutlich größer als die Breite 15 des Arbeitsabschnitts 6, z.B. wenigstens fünffach so groß. Die Breite 15 des Arbeitsabschnitts 6 ist vorzugsweise größer als die Höhe 16, z.B. eineinhalbfach so groß. Die von der Längsachse 7 und der Querachse 13 aufgespannte Ebene wird nachfolgend als Horizontalebene H und die von der Längsachse 7 und der Querachse 13 aufgespannte Ebene als Vertikalebene V bezeichnet. Der Arbeitsabschnitt 6 ist bezüglich der Horizontalebene H asymetrisch. Der Arbeitsabschnitt 6 ist vorzugsweise bezüglich der Vertikalebene V spiegelsymmetrisch ausgebildet.
Der beispielhafte Arbeitsabschnitt 6 hat einen Führungsbereich 18 mit einer längs der Längsachse 7 konstanten Breite 15 (Fig. 6 bis Fig. 10) und einen Spitzenbereich 19 mit einer längs der Längsachse 7 sich zu der Spitze 3 hin verringernden Breite 15 (Fig. 4 bis Fig. 6).
Der Rumpf 11 ist ein im Wesentlichen stabförmiger Körper mit einem kreisförmigen Querschnitt, der im Bereich der Spitze 3 kegelförmig zuläuft. Die Spitze des Rumpfs 11 bildet die Spitze 3 des Spitzmeißels 1. Der Querschnitt des Rumpfs 11 kann auch elliptisch mit einem Aspektverhältnis von höchstens 1:1,2 sein. Der Rumpf 11 definiert die Längsachse 7 des Meißels 1. Der Rumpf 11 und die Längsachse 7 sind koaxial.
Die beispielhaften Flügel 12 sind im Wesentlichen plattenförmige Körper mit jeweils einer Oberseite 20, einer Unterseite 21 und einer Flügelspitze 17. Die Flügelspitze 17 bezeichnet die äußere radiale Kante der Flügel 12.
Eine Stärke 22, d.h. der lokale Abstand der Oberseite 20 zu der Unterseite 21, der Flügel 12 ist deutlich geringer als die Höhe 16 des Rumpfes 11 bzw. des Arbeitsabschnitts 6. Die Stärke 22 kann in radialer Richtung weitgehend konstant sein. Die Oberseite 20 und die Unterseite 21 können als näherungsweise parallel bezeichnet werden. Die Oberseite 20 und die Unterseite 21 können eben sein oder eine näherungsweise gleiche Krümmung entlang der radialen Richtung aufweisen. Die Flügel 12 grenzen unmittelbar an den Rumpf 11 an. Die Flügel 12 unterteilen die freiliegende Oberfläche des Rumpfes 11 in einen Rücken 23 und einen Bauch 24. Der Rücken 23 liegt oberhalb einer Horizontalebene H, der Bauch 24 liegt unterhalb der Horizontalebene H. Die Horizontalebene H ist senkrecht zu der Hochachse 14 und wird von der Längsachse 7 und der Querachse 13 aufgespannt.
Vorzugsweise sind die Flügel 12 über die gesamte Länge 25 oder einen Großteil des Arbeitsabschnitts 6 ausgedehnt. Die axiale Abmessung der Flügel 12 ist deutlich größer als ihre radiale Abmessung, z.B. ist die axiale Abmessung wenigstens fünffach größer als die radiale Abmessung. Die radiale Abmessung 26 der Flügel 12 und der Radius des Rumpfes 11 sind etwa gleich, z.B. haben einen relativen Unterschied von weniger als 25%. Die radiale Abmessung 26 der Flügel 12 nimmt von der Spitze 3 zu dem Schaft 2 vorzugsweise in der gleichen Weise wie der Radius des kegelförmigen Rumpfes 11 ab. Ein Verhältnis der Abmessungen kann konstant sein.
Ein Schwerpunkt der Flügel 12 liegt oberhalb der Horizontalebene H. Die Flügel 12 sind hauptsächlich oberhalb der Horizontalebene H angeordnet, d.h. ein Anteil des Flügels 12 oberhalb der Horizontalebene H ist größer als der Anteil des Flügels 12 unterhalb der Horizontalebene H. Eine Linie durch die Flächenschwerpunkte der Flügel 12 in den aufeinanderfolgenden Querschnitten kann abschnittsweise, insbesondere nahe der Spitze 3, auf der Horizontalebene H liegen und ist ansonsten oberhalb der Horizontalebene H. Die Flügelspitzen 17 liegen von dem Schaft 2 bis zu der Spitze 3 auf und oberhalb der Horizontalebene H jedoch nicht unterhalb der Horizontalebene H.
Die beiden Flügel 12 sind V-förmig angeordnet, insbesondere in dem Führungsbereich 18. Ein Diederwinkel 27 zwischen den beiden Flügeln 12 ist geringer als 180 Grad. Der Diederwinkel 27 liegt zwischen 120 Grad und 170 Grad. Der Diederwinkel 27 wird in Umfangsrichtung um die Längsachse 7 bestimmt. Der Arbeitsabschnitt 6 weist aufgrund der V-förmig angeordneten Flügel 12 keine Drehsymmetrie auf. Der Arbeitsabschnitt 6 hat keine zweizählige Drehsymmetrie um die Längsachse 7, welche eine Drehung des Arbeitsabschnitts 6 um 180 Grad mit sich selbst zur Deckung bringen würde. Der Arbeitsabschnitt 6 hat ferner aufgrund der V-förmig angeordneten Flügel 12 keine Spiegelsymmetrie bezüglich der Horizontalebene H.
Die relative V-förmige Anstellung der beiden Flügel 12 zueinander kann in der Richtung von der Spitze 3 zu dem Schaft 2 hin zunehmen. Der Diederwinkel 27 ist in dem Spitzenbereich 19 vorzugsweise konstant. Der Diederwinkel 27 bleibt konstant während sich die Breite 15 ändert. Die Flügel 12 können in einer Ebene, z.B. der Horizontalebene H, liegen. Der Diederwinkel 27 ist beispielsweise zwischen 170 Grad und 180 Grad, vorzugsweise 180 Grad. In dem Führungsbereich 18 verringert sich der Diederwinkel 27 kontinuierlich. Angrenzend an den Schaft 2 ist der Diederwinkel 27 minimal und liegt in einem Bereich zwischen 120 Grad und 150 Grad. Die Breite 15 des Arbeitsabschnitts 6 ist vorzugsweise konstant, wenn sich der Diederwinkel 27 ändert.
Die Flügel 12 sind gegenüber der Längsachse 7 um einen Anstellwinkel 29 gekippt. Der Anstellwinkel 29 ist in der Seitenansicht zu erkennen. Die Flügelspitzen 17 liegen in einer zu der Längsachse 7 um den Anstellwinkel 29 geneigten Ebene. Ein vertikaler Abstand 30, d.h. entlang der Hochachse 14, der Flügelspitzen 17 zu der Horizontalebene H nimmt von dem der Spitze 3 zu dem Schaft 2 vorzugsweise, insbesondere innerhalb des Führungsbereichs, kontinuierlich zu.
Der Arbeitsabschnitt 6 liegt in dem Untergrund mit den Oberseiten 20 der Flügel 12 und dem Bauch 24 des Rumpfes 11 an der Lochwand an. Die Unterseiten 21 der Flügel 12 sind von der Lochwand beabstandet. Soweit die Unterseiten 21 an der Lochwand anliegen, üben sie eine verglichen zu den Oberseiten 20 geringere Kraft auf die Lochwand aus.
Der Rücken 23 kann in einem an den Schaft 2 angrenzenden Bereich mit einer Mulde 31 versehen sein. Die Mulde 31 ist vorzugsweise symmetrisch zu der Vertikalebene V. Die Mulde 31 bildet eine konkave Oberfläche an dem Rücken 23 aus. Der radiale Abstand der Oberfläche der Mulde 31 zu der Längsachse 7 liegt im Bereich 18 zwischen 66 % und 85 % des Radius des Rumpfes 11.
Der Bauch 24 kann in einem an den Schaft 2 angrenzenden Bereich mit einer Mulde 32 versehen sein. Die Mulde 32 ist vorzugsweise symmetrisch zu der Vertikalebene V. Die Mulde 32 bildet eine konkave Oberfläche an dem Bauch 24 aus. Der radiale Abstand der Oberfläche der Mulde 32 zu der Längsachse 7 liegt im Bereich 18 zwischen 66 % und 85 % des Radius des Rumpfes 11.

Claims

Meißel (1) mit
einem Schaft (2), einer Schlagfläche (5), einer Spitze (3),
einer durch die Schlagfläche (5) und die Spitze (3) verlaufenden Längsachse (7),
einen Arbeitsabschnitt (6), der einen auf der Längsachse (7) angeordneten Rumpf (11) und zwei längs dem Rumpf (11) verlaufende und radial gegenüber dem Rumpf (11) vorstehende Flügel (12) aufweist,
wobei die zwei Flügel (12) V-förmig angeordnet sind.
Meißel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diederwinkel (27) zwischen den Flügeln (12) geringer als 180 Grad ist.
Meißel (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diederwinkel (27) von dem Schaft (2) zu der Spitze (3) in einem Bereich (18) zunimmt.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (18) die Flügel (12) einen entlang der Längsachse (7) variierenden Querschnitt aufweisen, wobei jeder der Querschnitte in diesem Bereich (18) nur teilweise mit den anderen Querschnitten überlappt.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (6) keine zweizählige Drehsymmetrie um die Längsachse (7) aufweist.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (12) spiegelsymmetrisch zu einer die Längsachse (7) enthaltenden Symmetrieebene (V) angeordnet sind.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Flügel (12) hauptsächlich oberhalb einer die Längsachse (7) enthaltenden Horizontalebene (H) angeordnet sind.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (12) längs der Längsachse (7) um einen Anstellwinkel (29) gegenüber der Längsachse (7) geneigt sind.
Meißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Abmessung der zwei Flügel (12) von dem Schaft (2) zu der Spitze (3) abnimmt.
Meißel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (11) im Wesentlichen rotationsförmig zu der Längsachse (7) ausgebildet ist.