WO1988003589A1 - Trowel for the application and working of building materials - Google Patents

Description

Kelle für das Auftragen und Verarbeiten von Baumaterialien

Die Erfindung betrifft eine Kelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zu deren Herstellung.

Solche Kellen wurden ursprünglich gesenkgeschmiedet, wobei die Angel mit einem in Richtung der Kellenspitze konisch zu laufenden Fuss auf dem Kellenblatt aufsitzt und mit diesem einstückig geformt ist. Auch das Kellenblatt selbst wird da¬ bei oft in seiner Dicke verjüngt, was solchen Kellen eine ausgezeichnete Elastizität verleiht, die sie für viele Fach¬ leute noch heute unentbehrlich macht. Allerdings ist der Preis solcher Kellen verständlicherweise sehr hoch.

Man erzeugt daher schon lange auch Kellen, bei denen eine in grossen Stückzahlen sehr rationell, z.B. durch Pressen, oder aus Rundmaterial durch Biegen hergestellte Angel auf dem zu¬ geschnittenen Blatt befestigt wird. Die Befestigung erfolgt zwischen dem Angelfuss und dem Kellenblatt durch Verschweis- sen der beiden ungehärteten Teile, anschliessendes Schleifen Härten und nochmaliges Schleifen, also insgesamt einen sehr teuren Vorgang. Alle bisher für die Herstellung von Kellen verwendeten Schweissverfahren entwickeln aber ausserdem zu grosse Hitze für eine zu lange Zeitdauer, wodurch es eben zu einem Verziehen des Kellenblattes kommt.

Auch das inzwischen vorgeschlagene Buckelschweissen, dessen eigentlicher Schweissvorgang nur etwa 1/100 sec. dauert, ist noch verhältnismässig material- und zeitaufwendig, führt durch die meist nur klein dimensionierten Schweissstellen zu einer Verbindung nicht ausreichender Festigkeit lässt trotz¬ dem die Unterseite des Kellenblattes nicht völlig unberührt, und beschränkt die flexible Zone des Kellenblatts auf seinen vor dem Angelfuss liegenden Teil. Punktschweissen verzieht das Kellenblatt, weil der Vorgang meist 2-3 sec. dauern muss; Nieten oder Schrauben scheiden meistens aus, weil dabei die Unterseite des Kellenblattes in Mitleidenschaft gezogen wird.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Kelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die billig herzustel¬ len ist, eine bessere Festigkeit zwischen Angel und Kellen¬ blatt bietet, die Unterseite des Kellenblattes unberührt lässt und die Elastizität des Kellenblattes verbessert.

Dies gelingt durch eine stumpfe Verbindung wenigstens einer Angel mit dem Kellenblatt unter Verzicht auf einen Fuss, ins¬ besondere wenn die Verbindung reib- oder bolzengeschweisst ist. Dies kann direkt auf ein bereits gehärtetes Kellenblatt erfolgen und dauert in der Regel höchstens etwa 1/500 sec. Dabei ergibt sich grössenordnungsmässig die doppelte Schweissfestigkeit wie beim Buckelschweissen. Die Notwendig¬ keit zur Herstellung des Angelfusses entfällt. Dabei werden auch 40 % der Werkzeugkosten für die Herstellung der Angel gespar .

Einzelne der Aufgaben der Erfindung können auch gelöst wer¬ den, wenn die - vorzugsweise vollflächige - Verbindung eines stumpfen Angelendes mit der Oberseite des Kellenblattes durch Hartlöten oder Kleben (ist aber verhältnismässig teuer und ergibt meist zu geringe Festigkeiten), bzw. durch Punkt- oder Buckelschweissen (schlägt aber auf die Unterseite durch und gibt nur eine beschränkte Festigkeit) erfolgt. Bevorzugt ist daher wie erwähnt das Bolzen- oder Reibschweissverfahren.

Das Bolzenschweissverfahren ist unter bestimmten Bedingungen kompliziert durchzuführen. Die Angel kann auf dem Kellenblatt durch Reibschweissung stumpf befestigt sein. Dabei wird durch entgegengesetztes Drehen beider Werkstücke, vorzugsweise .sw. computergesteuert, eine homogene Schweissung erzielt, welche keine nachzubearbeitenden Rückstände hinterlässt und dennoc mindestens gleiche Festigkeitswerte wie das Bolzenschweiss- verfahren erzielt.

Diese Festigkeitswerte sind insbesondere deswegen nötig, we sehr häufig mit dem Griff auf Backstein geschlagen wird, um den letzteren in das Mörtelbett zu positionieren, wobei ein beträchtliche Beanspruchung der Verbindung zwischen Angel un Kellenblatt erfolgt.

Bei gleicher Gelegenheit erfolgt jedoch auch eine enorme Be¬ anspruchung des meist aus Holz bestehenden Handgriffes, der dabei weiter über die Angel getrieben wird und zum Spalten neigt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher vor geschlagen, am freien Ende der Angel ein Innengewinde vorzu¬ sehen, in das eine den Handgriff axial durchsetzende Siche¬ rungsschraube eingreift, die in der Lage ist, die Energie beim oberwähnten Aufschlagen aufzufangen und die Lebensdauer des Hangriffes und damit der ganzen Kelle zu verlängern.

Die Fachwelt war bisher davon ausgegangen, dass die Angel - in Anlehnung an die optische Erscheinungsform der gesenkge¬ schmiedeten Kellen - einen Fuss haben müsse, um eine ausrei¬ chende Festigkeit ihrer Verbindung mit dem Kellenblatt zu er zielen. Dem Erfinder blieb es vorbehalten, diese Meinung als Vorurteil abzutun und erstmals die erfindungsgemässe Lösung vorzuschlagen. In überraschender Weise hat sich gezeigt, das bei der erfindungsgemässen Kelle auch die Elastizität des Kellenblattes gegenüber derzeitigen Kellen verbessert wird und nahezu an diejenige einer gesenkgeschmiedeten Kelle he¬ rankommt, deren Elastizität durch den Verzicht auf den Angel fuss simuliert wird. Der Erfinder hat weiters festgestellt, was bisher nicht be¬ achtet worden war, dass von buckelgeschweissten Angelfüssen nur jeweils die vorderste Spitze für die Erzielung der gefor¬ derten Trennfestigkeit massgeblich ist; daher reisst bei ei¬ nem Trenntest immer nur diese Spitze; die Hinterseite des An¬ gelfusses trägt zur Trennfestigkeit praktisch nicht bei.

Des weiteren wurde aber festgestellt, dass für die Elastizi¬ tät des Kellenblattes immer nur der Teil vom vorderen Ende des Angelfusses bis zur Blattspitze zur Verfügung steht. Bei gleichgrossem Kellenblatt lässt daher eine mit dem stumpfen Ende (ohne Fuss) auf dem Kellenblatt befestigte Angel eine bessere Elastizität insbesondere dann erzielen, wenn das Merkmal des Anspruches 3 verwirklicht ist.

Sollte - insbesondere bei sehr grossen Kellen - die mit einer stumpf aufgesetzten Angel erzielbare Festigkeit nicht ausrei¬ chen, ist es möglich, zwei kurze Angelbolzen unmittelbar hin¬ ter- oder nebeneinander aufzusetzen und die eigentliche Angel mit Griff auf den beiden Stummeln zu befestigen, wie dies später noch mit Hilfe eines Verlängerungsrohres beschrieben wird.

Die erfindungsgemässe Kelle hat eine absolut saubere Unter¬ seite, da zum Beispiel bei einer Dicke des Kellenblattes von 1 mm die Schweissung auf max. 0.9 mm Tiefe eingestellt werden kann. Weitere Vorteile sind in den Kennzeichen der weiteren Unteransprüche enthalten und ergeben sich auch aus der Be¬ schreibung der Zeichnungen, anhand deren die Erfindung bei¬ spielhaft näher erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1A bis D das Blatt mit aufgesetzter Angel herkömmlicher buckelgeschweisster Kellen in Draufsicht;

Fig. 2 die Variante nach Fig. IC in Seitenansicht vor dem Verschweissen; Fig. 3A bis C verschiedene stumpf auf das Kellenblatt gesetz¬ te Angeln vor dem Abbiegen, im Längsschnitt;

Fig. 4A bis D verschiedene stumpf auf das Kellenblatt zu setzende, abgebogene Angeln;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Längs¬ schnitt und explodierter Darstellung;

Fig. 6A und B zwei andere Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Ansichten;

Fig. 7 eine Elektrode für das Bolzenschweissen einer bereits gebogenen Angel auf dem Kellenblatt, im Querschnitt;

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Kellenblatt kurz vor dem Bol- zenschweissvorgang;

Fig. 9 einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Vor¬ richtung;

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsge ässen Angel mit Handgriff.

Die Fig. 1A bis D und Fig. 2 zeigen je ein herkömmliches Kel¬ lenblatt 1 mit je einem Angelfuss 2 und Buckelschweissstellen 3, bzw. Schweissnähte 3'. Für die Elastizität des Blattes 1 steht die Länge L vom vorderen Ende des Angelfusses 2 bis zur Kellenspitze zur Verfügung.

Die Fig. 3A bis C zeigen auf ein Kellenblatt 1 stumpf gesetz¬ te, (noch) nicht abgewinkelte Angeln 4. Der Angelbolzen 4A gemäss Fig. 3A hat wie üblich eine scheibenförmige Verbreite¬ rung 7 und die Zündspitze 7' für die Durchführung des Spitzenzünd-Bolzenschweissverfahrens. Unter besonderen Vor¬ aussetzungen kann auch das Hubzündungs-Bolzenschweissverfah- ren ohne Zündspitze eingesetzt werden. Die Zeichnung zeigt die Situation vor dem Verschweissen, mit aufgesetzter Elek¬ trode 5 und Stromführung 6.

Der bereits aufgesetzte Angelbolzen 4B gemäss Fig. 3B hat ein Gewinde für das spätere Aufschrauben des Handgriffs oder eines Verlängerungsrohres 8. Das Verlängerungsrohr 8 gemäss Fig. 3C ist nur aufgesteckt; sein unteres, am Kellenblatt 1 anliegendes Ende kann dort gegebenenfalls befestigt (z.B. ge¬ klebt oder geschweisst) sein, was allerdings die eingangs er¬ wähnten Nachteile (teuer, Beschädigung der Kellenblattunter- seite, etc.) bedeutet. Bevorzugt ist daher eine (z.B. Punkt-) Schweiss erbindung zwischen dem Verlängerungsrohr 8 und dem Angelbolzen 4C nahe dessen oberen Ende, wobei der Angelbolzen 4C zu diesem Zwecke eine Einschnürung 9 aufweist, an der sich die Punktschweissteilen befinden.

Das Verlängerungsrohr 8 kann mehrere Funktionen erfüllen. So deckt es z.B. die Schweisstelle ab und verbessert deren opti¬ sches Erscheinungsbild. Es verbilligt die Konstruktion durch Reduktion des für die Angel benötigten Materials; es ermög¬ licht den Einsatz des Kernes eines (in Fig. 4C strichliert angedeuteten) Griffes, insbesondere wenn es ein Innengewinde aufweist, und den Einsatz eines gewöhnlichen Stahlbolzens, so dass nur das Verlängerungsrohr 8 - wenn überhaupt gewünscht - aus rostfreiem Stahl zu sein braucht.

In Fig. 4 sind verschiedene erfindungsgemässe Angelbolzen 4 in abgewinkelter Form gezeigt: Dabei entsprechen die Fig. 4A bis C den Fig. 3A bis 3C; Fig. 4D zeigt, wie auch ein S-för¬ mig gebogener Angelbolzen 4D stumpf auf das Kellenblatt ge¬ setzt werden kann.

Fig. 5 zeigt einen kurzen, geraden Angelbolzen 4E, der auf das Kellenblatt 1 ' gesetzt wird. Er besitzt an seinem oberen Ende eine zylindrische, konzentrische Ausnehmung 10, in die ein oberer, abgewinkelter Angelteil 4F mit seinem verjüngten unteren Ende 10* eingesetzt wird, das wiederum ein Hartlot 11 zur Verbindung der beiden Angelteile 4E,F miteinander trägt. Auch eine Klebeverbindung wäre unter Umständen möglich.

Fig. 6 zeigt, dass die Erfindung auch bei konvex oder konkav abgewinkelten Kellenblättern 1 ' oder 1" angewendet werden kann, wie sie für das Bearbeiten von Mauerecken in Bauwerken erforderlich sind. Der jeweilige Angelbolzen 4' bzw. 4" hat eine entsprechend modifizierte, d.h. abgewinkelte, scheiben¬ förmige Verbreiterung 17' bzw.17"; er kann analog zu den Fig 3 und 4 mit einem Gewinde und/oder einem Verlängerungsrohr (hier nicht dargestellt) versehen sein.

Fig. 7 zeigt eine für die Herstellung einer erfindungsgemäs- sen Kelle nach dem Bolzenschweissverfahren besonders zweck- mässige Vorrichtung. Für das Aufsetzen eines bereits abgewin kelten Angelbolzens 4A ist eine Elektrodenhälfte 5' darge¬ stellt, die eine für die Aufnahme des Angelbolzens 4A geeig¬ nete Ausnehmung 5" und eine Stromzuführung 6 aufweist.

In Fig. 8 sind zwei klappbare Halbschalen 12 gezeigt, die da untere Ende des Angelbolzens umfassen und hermetisch nach aussen abriegeln, während die Bolzenschweissung erfolgt. Sie verhindern eine Verunstaltung des Kellenblattes in der unmit telbaren Umgebung der Schweisstelle durch während des Schweissvorganges allenfalls gebildete Schweissschlacke oder Verbrennungsrückstände und werden von einer Pneumatik 13 be¬ tätigt.

In Fig. 9 sind die beiden Halbschalen 12 um den Fuss des An¬ gelbolzens 4B geschlossen. Dieser ist in eine Bolzenhalterun 14 eingesetzt, die bis 1 mm über die Schweisstelle herunter¬ reicht. Die beiden Halbschalen 12 - oder: bei geradem Angel¬ bolzen genügt es gegebenenfalls auch, ein Schutzrohr über di Bolzenhalterung bis auf die Schweisstelle herunterzustülpen verhindern das Wegspritzen von Material während des Schweiss¬ vorganges. Die Stromzuführung (induktiv) erfolgt über eine axiale Gewindestange 6, die auch den Druck auf den Angelbol¬ zen 4B und damit auf das (nicht dargestellte) Kellenblatt während des Schweissvorganges ausübt. Gemäss Fig. 10 ist am freien Ende 18 einer abgewinkelten An¬ gel 4G ein Innengewinde 19 vorgesehen, in das eine den Hand¬ griff 20 axial durchsetzende Schraube 21 eingreift. Mit die¬ ser Ausführungsform der Erfindung sind auch allenfalls durch Wassereinwirkung geplatzte Holzgriffe mühelos auswechselbar.

Claims

P A T E N T A N S P R U E C H E

1. Kelle für das Auftragen und Verarbeiten von Baumaterialien, mit einem Kellenblatt und einer an dessen hinterem Ende be¬ festigten Angel, dadurch gekennzeichnet, dass die Angel (4G) auf dem Kellenblatt stumpf befestigt ist, während am freien Angelende ein Handgriff (20) befestigt ist.

2. Kelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ange auf dem Kellenblatt durch Reibschweissung befesigt ist.

3. Kelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am freie Ende der Angel (4G) ein Innengewinde (9) vorgesehen ist, in das eine den Handgriff (20) axial durchsetzende Schraube (21 eingreift.

4. Kelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Angel (4,8) tragender Angelbolzen (4B,C) - oder vorzugsweise die Angel (4A,D) selbst - auf dem Kellenblatt bolzenge¬ schweisst ist.

5. Kelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Abstand (L1 ) der Angel (4) vom Rand des Kellenblattes (1) geringer ist als der Durchmesser der Angel (4), vorzugsweise weniger als die Hälfte dieses Durch¬ messers beträgt.

6. Kelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Aussenmantel des Angelbolzens (4B) ei Gewinde trägt.

7. Kelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass über den Angelbolzen (4B,C) ein Verlänge¬ rungsrohr (8) gestülpt oder geschraubt ist, das mit ihm ge¬ gebenenfalls durch Punktschweissung verbunden ist.

8. Kelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Kellenblatt (1',1") an der Schweiss- stelle abgewinkelt ist.

9. Vorrichtung zur Herstellung einer Kelle nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, durch Bolzenschweissung, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass zwei Elektrodenhälften (5') im geschlos¬ senen Zustand eine dem Verlauf der Angel (4) entsprechende, in ihrem Verlauf abgewinkelte Ausnehmung (5") und eine Strom¬ zuführung (6) aufweisen.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Kelle nach einem der An¬ sprüche 4 bis 6, durch Bolzenschweissung, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass zwei im Querschnitt halbkreisförmige Abdeck¬ schalen (12) für die Abdeckung des Fusses der Angel (4A,D) während des Bolzenschweissvorganges vorgesehen und vorzugs¬ weise pneumatisch (13) betätigbar sind.