Von Hand geführte Werkzeugmaschine zur Steinbearbeitung Die Erfindung bezieht sich auf eine von Hand geführte, elektrisch angetriebene Werkzeugmaschine zur Steinbearbeitung mit rotierendem und zugleich axial vibrierendem Bohrwerkzeug, dessen Vibrations- bewegung vom Hub eines mittels Kurbelgetriebe angetriebenen, in einem Zylinder gelagerten Kolbens erzeugt wird, der über ein periodisch mit der Atmo sphäre in Verbindung gesetztes Luftpolster und über ein von diesem Luftpolster im Zylinder hin und her bewegtes Masseelement auf das Bohrwerkzeug wirkt.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zu grunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs ge nannten Gattung so auszubilden, dass der anfallende Gesteinstaub ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Handlichkeit und Bewegungsfreiheit der Ma schine mit einem Minimum an technischem Aufwand beseitigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an das von einem Kanal durchzogene Bohrwerkzeug eine Saugleitung angeschlossen ist, die im Sogbereich eines vom Antriebsmotor der Werk zeugmaschine angetriebenen Ventilators mündet, der zusammen mit diesem Antriebsmotor eine bauliche Einheit bildet.
Für die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Werkzeugmaschine ist es vorteilhaft, wenn eine achs- parallel zum Zylinder gelagerte Steuerwelle vorgese hen ist, die wenigstens eine Steuerwalze aufweist, deren in gleichmässigen Abständen mit Aussparun gen versehener Mantel die Bohrung im Zylinder tan giert, welche die Verbindung zwischen Luftpolster und Atmosphäre herstellt.
Vorteilhafterweise ist dabei die Steuerwelle zu gleich Antriebswelle für das rotierende Bohrwerk zeug und weist eine Sicherheitskupplung auf. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert: Es zeigen: Fig. 1 die Werkzeugmaschine im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1, Fig.3 eine Variante der Anordnung gemäss Fig. 2, Fig. 4 eine Kupplungshülse der Kupplung der Werkzeugmaschine in Stirnansicht, Fig. 4a die Abwicklung der Kupplungshülse ge- mäss Fig. 4, Fig. 5 eine Variante der Kupplungshülse der Kupplung gemäss Fig. 4 in vergrösserter Darstellung, Fig.
5a eine Abwicklung der Kupplungshülse ge- mäss Fig. 5, Fig. 6 einen Ausschnitt aus der in Seitenansicht dargestellten Kupplung gemäss den Fig. 5 und 5a bei einer Stellung der Kupplungshülsen, die bei Überla stung selbsttätige Entkupplung herbeiführt und Fig. 7 den Ausschnitt der Kupplung gemäss Fig. 6 bei einer Stellung der Kupplungshülsen, die keine selbsttätige Entkupplung zulässt.
Als Antriebsmotor dient ein luftgekühlter Uni versal-Motor 1. Eine Kurbelwelle 35 wird von einem Ritzel 37 der Ankerwelle la des Antriebsmotors über das Gegenrad 36 angetrieben. Am freien Ende der am Kurbelzapfen 32 der Kurbelwelle 35 angelenkten Pleuelstange 31 sitzt ein im stationären Zylinder 24 gelagerter Kolben 27. Zwischen einem ebenfalls im Zylinder 24 axial verschieblich gelagerten Masseele ment 23 und der Stirnseite des Kolbens 27 befindet sich ein Luftpolster 26.
Dieses Luftpolster befindet sich bei einer Stellung der Steuerwelle 41 gemäss Fig. 1 über Bohrungen 25 in offener Verbindung mit der Atmosphäre. Im Falle des Ausführungsbeispieles befindet sich das Luftpolster in offener Verbindung mit der den Zylinder umgebenden, vom Maschinen gehäuse umschlossenen Luft, die mehr oder weniger mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die er wähnte Steuerwelle 41 ist parallel zum Zylinder 24 im Getriebsgehäuse 22 gelagert.
Sie ist als Hohlwelle ausgebildet und erhält ihren Antrieb von einem auf der Kurbelwelle 35 sitzenden Ritzel 34, das mit einem auf einer Vorlegewelle 30 sitzenden Zahnrad 33 kämmt. Die Rotation der Vorlegewelle 30 wird über ein Kegelritzel 29 auf das Tellerrad 28 einer weiteren Vorlegewelle 38 übertragen, deren Ritzel 40 mit einem Zahnrad 39 der Steuerwelle 41 kämmt. In Höhe der Bohrungen 25 im Zylinder 24 sitzen auf der Steuerwelle 41 zwei Hohlwalzen 42. Der Mantel 42a jeder Hohlwalze weist auf einer Kreislinie ange ordnete Aussparungen 42b auf.
Der gegenseitige Ab stand der Aussparungen 42 ist so bemessen, dass die zwischen den Aussparungen 42b verbleibenden Mantelflächen 42a gross genug sind, um bei Rotation der Steuerwelle die Bohrungen 25 periodisch abzu decken. Die Untersetzung des die Steuerwelle antrei benden Untersetzungsgetriebes ist so gewählt, dass die periodische Abdeckung der Bohrungen 25 im Takt des Hubes des Kolbens 27 erfolgt.
Bei der Variante gemäss Fig. 3 ist die Steuerwalze als massive Walze 55 ausgebildet. Der Mantel dieser Walze 55 ist durch Aussparungen <I>55b</I> in gleichmäs- sigen Abständen unterbrochen, die auf einer Kreisli nie liegen. Bei Rotation der Steuerwelle werden die Bohrungen 25 durch die Mantelflächen 55a ebenfalls periodisch im Takt des Kolbenhubes abgedeckt.
Die Rotation der Steuerwelle 41, die zugleich An triebswelle für die Rotation des Bohrwerkzeuges ist, wird auf den Bohrwerkzeughalter 17 übertragen. Das hierzu dienende Getriebe umfasst Kupplungshülsen 56, 57, die mittels Keilwellenverzahnung auf der Steuerwelle 41 axial verschieblich gelagert sind. Aus Fig. 4 und 4a ist ersichtlich, dass die Seitenkanten der Mitnahmenocken 56a bzw. 57a der Kupplungshülsen 56, 57 eine Neigung von etwa 35 aufweisen. Die eine Kupplungshülse 57 ist rückseitig mittels Federn 43 abgefedert. Vorderseitig ist sie durch einen in einer Nut der Steuerwelle gelagerten Ring 44 gesi chert.
Die Kupplungshülse 56 kann mittels einer Verstelleinrichtung mehr oder weniger stark an die Kupplungshülse 57 angepresst oder bei Bedarf mit dieser ausser Eingriff gebracht werden (Vergl. Stel lung in Fig. 1). Eine Verstellmutter 54 der Verstell einrichtung steht mit ihrem Aussengewinde 54a im Gewindeeingriff mit einem Gewinde 22a des Gehäu ses 22. Sie wird mit Hilfe des Handhebels 51 betätigt. Die bei Drehung der Verstellmutter 54 entstehende axiale Bewegungskomponente wird über ein Rillen kugellager 49, dessen Aussenring mit der Verstell mutter 54 fest verbunden ist, auf die Kupplungshülse übertragen. Die Verstelleinrichtung umfasst ferner einen axial gefederten Bolzen 52 am Handhebel 51, der in eine entsprechende bogenförmige Ausnehmung des Gehäuses 22 hineinragt.
Dort greift er in eine entsprechende Rasterung des Maschinengehäuses ein, so dass sich eine stufenweise Verriegelung der Ver stellmutter 54 ergibt. Nach dem Druck, mit welchem die Kupplungshülsen 56, 57 mit Hilfe der Verstell einrichtung aufeinander gepresst werden, bemisst sich der Grenzwert desjenigen Bohrwiderstandes, bei dem das Bohrwerkzeug 9 infolge übereinander schleifens der Mitnahmenocken der Kupplungshülsen 56, 57 aufhört zu rotieren. Insoweit liegt eine hin sichtlich ihres Widerstandsgrenzwertes einstellbare Sicherheitskupplung zur Unfallverhütung vor, die verhindert, dass bei Blockierung des Bohrwerkzeuges dem Bedienenden die Werkzeugmaschine aus der Hand gerissen wird.
Bei der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Variante einer Kupplung sind die Mitnahmenocken 45a, 46a der Kupplungshülsen 45, 46 je mit unterschiedlich geneigten Mitnahmeflächen 45b, 45c, bzw. 46b, 46c versehen. Hierbei weisen die Mitnahmenocken 45a der antreibenden Kupplungshülse 45 an ihrer Basis je eine in Rotationsrichtung geneigte Mitnahmefläche 45c und im Anschluss daran eine entgegen der Rota tionsrichtung geneigte Mitnahmefläche 45b auf. Die Mitnahmenocken 46a der angetriebenen Kupplungs hülse 46 weisen hingegen Mitnahmeflächen 46b und 46c auf, die gegensinnig zu den Mitnahmeflächen 45b und 45c der antreibenden Kupplungshülse 45 geneigt sind (Fig. 6 und 7).
Die Kupplung ermöglicht somit drei Betriebsstel lungen: Ist die Kupplungshülse 56 mittels der Ver stelleinrichtung ausser Eingriff mit der Kupplungs hülse 57 gebracht, so ist der Rotationsantrieb des Bohrwerkzeuges aufgehoben.
Bei einer Einstellung der Kupplung gemäss Fig. 6 wirkt dieselbe als Sicherheitskupplung. Der erwünsch te Widerstandsgrenzwert, bei dem die Kupplungshül sen beginnen übereinander zu schleifen, ist in dieser Stellung durch die mehr oder weniger starke Vor spannung der Feder 43 bestimmt.
Bei der Einstellung der Kupplung gemäss Fig. 7 befinden sich die Mitnahmenocken 45a und 46a der Kupplungshülsen 45, 46 in vollständigem Eingriff miteinander. Die Mitnahmeflächen 45c und 46c ar beiten zusammen. Eine selbsttätige Entkupplung er folgt auch bei starker Belastung nicht.
Das Bohrwerkzeug ist durchgehend von einem Längskanal 10 durchzogen, von dem zwei Radial bohrungen 10a abzweigen. Ein elastischer Saugring 11 umschliesst das Bohrwerkzeug 9 in Höhe der Ra dialbohrungen. An diesem Saugring, der ein U-förmi- ges Querschnittsprofil aufweist, ist eine Saugleitung 8 angeschlossen. Sie kommuniziert über die Radial bohrungen 10a mit dem Kanal 10 des Bohrwerkzeu- ges. Der Saugring ist mit seinen beiden Ringscheiben lla und 11b formschlüssig in Umfangsnuten 18, 19 des Bohrwerkzeuges gelagert. Er läuft in einen Rohr stutzen llc aus.
Dieser umschliesst eine auf dem Bohrwerkzeug 9 sitzende und mit diesem rotierende Manschette 14 mit Spiel. Die Manschette 14 um- schliesst ihrerseits die stationäre Werkzeugnabe 16. Die Manschette ist in einer Umfangsnut 20 des Bohr- werkzeuges 9 verankert und in dieser mittels eines Federringes 15 in dichter Auflage gehalten.
Der Saugring 11 ergibt in Verbindung mit der Manschette 14 eine zweifache Abschirmung des Ge triebes der Werkzeugmaschine gegen Gesteinstaub, die auch bei schwersten Einsatzbedingungen über lange Zeiträume hinweg funktionstüchtig bleibt: Ge langt Gesteinstaub infolge Lockerung oder Alterung bzw. Verschleiss der Ringscheiben 11a und 11b des Augringes 11 aus demselben heraus, so wird dieser Gesteinstaub durch die Relativbewegung zwischen dem Rohrstutzen 14 und der Manschette 16 aus dem gefährdeten Bereich der Antriebselemente der Werk zeugmaschine abgeführt.
Dabei kann sich eine zwangsläufige Abfuhr der Staubpartikelchen ergeben, wenn die einander gegenüberliegenden und sich rela tiv zueinander bewegenden Oberflächen von Rohr stutzen 11c und Manschette 14 derart profiliert sind, dass sich eine Transportschnecke ergibt, deren Trans portrichtung nach aussen gerichtet ist (nicht gezeich net).
Die über den Saugring 11 an den Kanal 10 des Bohrwerkzeuges 9 angeschlossene Saugleitung 8 führt unmittelbar zu einem Schleuderventilator 3, der auf der Ankerwelle la des Antriebsmotors sitzt. Sie mündet im Sogbereich des Ventilators, d. h. im Be reich der Ankerwelle la. Im Ventilatorgehäuse 4 be findet sich ein radial abgehender Stutzen 4a, an dem ein Staubsack 5 angeschlossen ist.
Für mancherlei Arbeitsbedingungen hat es sich als zweckmässig erwiesen, an den Anschlusstutzen 4a anstelle des Staubsackes 5 einen Förderschlauch an- zuschliessen, mit dem der Gesteinstaub an eine belie bige Stelle ausserhalb des Arbeitsbereiches gefördert werden kann.
Der Ventilator 3 kann auch gleichzeitig zur Ab führung der Verlustwärme des Antriebsmotors die nen. In diesem Falle ist eine Verbindung zwischen Motorraum 2 und Ventilatorraum 6 im Sogbereich des letzteren vorgesehen.
Hand-operated machine tool for stone processing The invention relates to a hand-operated, electrically driven machine tool for stone processing with a rotating and at the same time axially vibrating drilling tool, the vibration movement of which is generated by the stroke of a piston driven by means of a crank mechanism and mounted in a cylinder an air cushion periodically connected to the atmosphere and acts on the drilling tool via a mass element moved back and forth in the cylinder by this air cushion.
The invention is based on the technical problem of designing a machine tool of the type mentioned at the outset so that the resulting rock dust is removed with a minimum of technical effort without significant impairment of the maneuverability and freedom of movement of the machine.
This object is achieved according to the invention in that a suction line is connected to the drilling tool, which is traversed by a channel, which opens into the suction area of a fan driven by the drive motor of the machine tool, which together with this drive motor forms a structural unit.
For the operational safety and service life of the machine tool, it is advantageous if a control shaft mounted axially parallel to the cylinder is vorgese, which has at least one control roller whose jacket, which is provided at regular intervals with cutouts, tan the bore in the cylinder, which connects between Creates air cushions and atmosphere.
Advantageously, the control shaft is the same drive shaft for the rotating drilling tool and has a safety clutch. The invention is explained below with reference to the drawing using an exemplary embodiment: FIG. 1 shows the machine tool in longitudinal section, FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1, FIG. 3 shows a variant of the arrangement according to FIG. 4 shows a coupling sleeve of the coupling of the machine tool in an end view, FIG. 4a shows the development of the coupling sleeve according to FIG. 4, FIG. 5 shows a variant of the coupling sleeve of the coupling according to FIG. 4 in an enlarged view, FIG.
5a shows a development of the coupling sleeve according to FIG. 5, FIG. 6 shows a detail from the coupling shown in side view according to FIGS. 5 and 5a in a position of the coupling sleeves which causes automatic decoupling in the event of overload and FIG Coupling according to FIG. 6 when the coupling sleeves are in a position that does not allow automatic decoupling.
An air-cooled universal motor 1 serves as the drive motor. A crankshaft 35 is driven by a pinion 37 of the armature shaft la of the drive motor via the mating gear 36. At the free end of the connecting rod 31, which is hinged to the crank pin 32 of the crankshaft 35, there is a piston 27 mounted in the stationary cylinder 24.
When the control shaft 41 is in a position according to FIG. 1, this air cushion is in open communication with the atmosphere via bores 25. In the case of the exemplary embodiment, the air cushion is in open communication with the air surrounding the cylinder, enclosed by the machine housing, which is more or less in contact with the atmosphere. The control shaft 41 he mentioned is mounted parallel to the cylinder 24 in the transmission housing 22.
It is designed as a hollow shaft and is driven by a pinion 34 that is seated on the crankshaft 35 and meshes with a gear 33 that is seated on a countershaft 30. The rotation of the countershaft 30 is transmitted via a bevel pinion 29 to the ring gear 28 of a further countershaft 38, the pinion 40 of which meshes with a gear 39 of the control shaft 41. At the level of the bores 25 in the cylinder 24, two hollow rollers 42 sit on the control shaft 41. The jacket 42a of each hollow roller has recesses 42b arranged on a circular line.
The mutual distance from the recesses 42 is dimensioned so that the jacket surfaces 42a remaining between the recesses 42b are large enough to periodically cover the bores 25 when the control shaft rotates. The reduction of the reduction gear driving the control shaft is selected so that the bores 25 are periodically covered in time with the stroke of the piston 27.
In the variant according to FIG. 3, the control roller is designed as a solid roller 55. The jacket of this roller 55 is interrupted by recesses <I> 55b </I> at regular intervals that never lie on a circle. When the control shaft rotates, the bores 25 are also periodically covered by the lateral surfaces 55a in time with the piston stroke.
The rotation of the control shaft 41, which is also to drive shaft for the rotation of the drilling tool, is transferred to the drilling tool holder 17. The gear used for this purpose comprises coupling sleeves 56, 57 which are mounted axially displaceably on the control shaft 41 by means of spline teeth. It can be seen from FIGS. 4 and 4a that the side edges of the driving cams 56a and 57a of the coupling sleeves 56, 57 have an incline of approximately 35. One coupling sleeve 57 is cushioned at the rear by means of springs 43. At the front it is secured by a ring 44 mounted in a groove in the control shaft.
The coupling sleeve 56 can be pressed more or less strongly against the coupling sleeve 57 by means of an adjusting device or, if necessary, can be disengaged from it (see position in FIG. 1). An adjusting nut 54 of the adjusting device has its external thread 54a in threaded engagement with a thread 22a of the housings 22. It is actuated with the aid of the hand lever 51. The axial movement component produced when the adjusting nut 54 is rotated is transmitted to the coupling sleeve via a grooved ball bearing 49, the outer ring of which is firmly connected to the adjusting nut 54. The adjusting device further comprises an axially sprung bolt 52 on the hand lever 51, which protrudes into a corresponding arcuate recess in the housing 22.
There it engages in a corresponding grid of the machine housing, so that the adjusting nut 54 is locked in stages. According to the pressure with which the coupling sleeves 56, 57 are pressed against one another with the aid of the adjustment device, the limit value of the drilling resistance at which the drilling tool 9 stops rotating as a result of the driving cams of the coupling sleeves 56, 57 grinding over one another is measured. In this respect, there is a safety clutch for accident prevention that can be adjusted in terms of its resistance limit value and which prevents the machine tool from being torn from the operator's hand when the drilling tool is blocked.
In the variant of a coupling shown in FIGS. 5 to 7, the driving cams 45a, 46a of the coupling sleeves 45, 46 are each provided with differently inclined driving surfaces 45b, 45c and 46b, 46c. Here, the driving cams 45a of the driving coupling sleeve 45 each have a driving surface 45c inclined in the direction of rotation and then a driving surface 45b inclined counter to the direction of rotation. The driving cams 46a of the driven coupling sleeve 46, however, have driving surfaces 46b and 46c which are inclined in opposite directions to the driving surfaces 45b and 45c of the driving coupling sleeve 45 (FIGS. 6 and 7).
The coupling thus enables three operating positions: If the coupling sleeve 56 is brought out of engagement with the coupling sleeve 57 by means of the adjusting device, the rotary drive of the drilling tool is canceled.
When the clutch is set according to FIG. 6, it acts as a safety clutch. The desired resistance limit value at which the coupling sleeves begin to grind on top of each other is determined in this position by the more or less strong tension of the spring 43 before.
When setting the coupling according to FIG. 7, the driving cams 45a and 46a of the coupling sleeves 45, 46 are in complete engagement with one another. The driving surfaces 45c and 46c work together. An automatic decoupling does not take place even under heavy loads.
The drilling tool is traversed continuously by a longitudinal channel 10 from which two radial bores 10 a branch off. An elastic suction ring 11 encloses the drilling tool 9 at the level of the Ra dialbohrungen. A suction line 8 is connected to this suction ring, which has a U-shaped cross-sectional profile. It communicates via the radial bores 10a with the channel 10 of the drilling tool. The suction ring with its two ring disks 11a and 11b is positively mounted in circumferential grooves 18, 19 of the drilling tool. It runs out into a pipe socket llc.
This encloses a cuff 14 seated on the drilling tool 9 and rotating with it with play. The sleeve 14 for its part encloses the stationary tool hub 16. The sleeve is anchored in a circumferential groove 20 of the drilling tool 9 and is held tightly in this by means of a spring ring 15.
The suction ring 11, in conjunction with the sleeve 14, provides a double shielding of the machine tool's transmission against rock dust, which remains functional for long periods of time even under the toughest conditions: Ge reaches rock dust as a result of loosening or aging or wear of the ring disks 11a and 11b of the eye ring 11 out of the same, this rock dust is removed by the relative movement between the pipe socket 14 and the sleeve 16 from the endangered area of the drive elements of the machine tool.
This can result in an inevitable removal of the dust particles if the opposing and rela tively moving surfaces of pipe liner 11c and sleeve 14 are profiled in such a way that a transport screw results, the transport direction of which is outward (not shown) .
The suction line 8 connected via the suction ring 11 to the channel 10 of the drilling tool 9 leads directly to a centrifugal fan 3 which is seated on the armature shaft la of the drive motor. It ends in the suction area of the fan, i. H. in the area of the armature shaft la. In the fan housing 4 there is a radially outgoing nozzle 4a to which a dust bag 5 is connected.
For some working conditions it has proven to be useful to connect a conveying hose to the connecting piece 4a instead of the dust bag 5, with which the rock dust can be conveyed to any point outside the work area.
The fan 3 can also be used to remove the heat loss from the drive motor. In this case, a connection between the engine compartment 2 and the fan compartment 6 is provided in the suction area of the latter.