DE1150147B - Elektrisches Schlagwerkzeug - Google Patents

Description

• Elektrisches Schlagwerkzeug Zur schlagenden und stoßenden Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Abbau von Mineral, werden Schlag- und Stoßwerkzeuge benutzt, die die erforderlichen Zertrümmerungskräfte durch den Aufschlag eines frei liegenden Kolbens auf das eigentliche Werkzeug erzeugen. Stetige, längs eines bestimmten Weges wirkende Beschleunigungskräfte verleihen einem Schlagkolben das notwendige Arbeitsvermögen. Für diese Funktionskette - Beschleunigung der Schlagkolbenmasse auf eine bestimmte Geschwindigkeit, Umwandlung der Bewegungsenergie in einen Impuls von kurzer Zeitdauer und großer Krafthöhe - wird als Energieträger häufig ein Druckmittel, insbesondere Druckluft verwendet.
• Die bekannten @ druckmittelbetriebenen Schlagwerkzeuge haben den Nachteil, daß ein Druckmittelkompressor erforderlich ist. Für die Zuleitung des Druckmittels werden schwere Rohr- und Schlauchleitungen benötigt, die bei fester Verlegung hohe Montagekosten verursachen. Ferner sind Druckluftverluste durch Undichtigkeiten in den zum Teil langen Leitungen zwischen Kompressor und Schlagwerkzeug nie ganz vermeidbar und führen zu einer weiteren Herabsetzung des ohnehin geringen Wirkungsgrades von Druckluftanlagen. Auch sind die bekannten Schlagwerkzeuge wegen des verhältnismäßig hohen Gewichtes der mitzubewegenden Schlauchleitungen schwer zu handhaben.
• Die elektrische Energie als Energieträger wird weniger verwendet, weil die bekannten elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge bei gleicher Leistung im Vergleich zu den druckmittelbetriebenen schwer und unhandlich sind. Dieser Nachteil der elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge beruht darauf, daß im allgemeinen die elektrische Energie zunächst in mechanische Rotationsenergie und erst anschließend in Longitudinalenergie umgeformt wird. Die mehrfache Umformung erfordert zudem komplizierte mechanische Getriebe, die dem Verschleiß stark ausgesetzt sind.
• Die bekannten elektrischen Schlagwerkzeuge, die den Umweg über eine Drehbewegung vermeiden, verwandeln die elektrische Energie direkt in eine hin-und hergehende Bewegung eines Schlagkolbens. Es wird hierbei von der Kraftwirkung auf magnetisierbare Körper, z. B. den eisernen Schlagkolben, in einem elektromagnetischen Feld Gebrauch gemacht. Wegen der zu bewegenden Masse von Schlagkolben, Heißel usw. einerseits und der elektromagnetischen Anziehungskraft sowie von Federkräften andererseits ist die erreichbare Schlagfrequenz eines derartigen Schlagwerkzeuges begrenzt. Abgesehen von der unangenehmen Vibrationseinwirkung auf die mit dem Gerät beschäftigten Arbeitskräfte hat die mechanische Bewegung des Schlagkolbens auch einen unvermeidbaren Verschleiß und Reibungsverluste im Schlagwerkzeug zur Folge.
• Das neue elektrodynamische Schlagwerkzeug beseitigt die Nachteile der bekannten Schlagwerkzeuge. Der in einen Werkzeuggrundkörper eingesetzten und an eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse angeschlossenen Spulenanordnung steht ein in den Meißel eingesetzter Kurzschlußring in geringem Abstand gegenüber. Der bei den bekannten Schlagwerkzeugen meist vorhandene frei liegende Kolben als Zwischenglied zur Schlagerzeugung entfällt. Durch seine einfache Konstruktion ist das neue Schlagwerkzeug bedeutend leichter als die bekannten pneumatisch und elektrisch betriebenen Schlagwerkzeuge. Gegenüber den druckmittelbetriebenen Geräten hat es den Vorteil der einfacheren Verlegung sowie der geringeren Verluste elektrischer Leitungen und der besseren Handlichkeit der beweglichen Anschlußleitungen zum Schlagwerkzeug. Ferner arbeitet das neue Schlagwerkzeug weitgehend rückstoßfrei, da praktisch keine bewegten Teile vorhanden sind, so daß die Belästigung des Bedienungspersonals bedeutend geringer ist.
• Die bei dem neuen elektrodynamischen Schlagwerkzeug vorgesehene Lösung besteht darin, daß der in Längsrichtung in sich schwingungsfähige Meißel unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden Einlage in den Werkzeuggrundkörper eingesetzt ist, so daß die bei Auftreten von Stromimpulsen in der Spulenanordnung vom Kurzschlußring in den Meißel eingeleitete Schlagenergie als longitudinale Stoßwelle durch den Meißel zur Meißelspitze übertragen wird.
• Das Prinzip des elektrodynamischen Antriebes ist in der Schaltertechnik bekannt. Induziert eine vom Wechselstrom durchflossene - Spule in einem damit eng gekoppelten Spulenring, der seinerseits mit dem beweglichen Schaltglied eines Schalters verbunden ist, einen entgegengesetzt gerichteten Strom, so wird durch die abstoßende Wirkung der beiden Ströme dem Spulenring eine sehr hohe -Beschleunigung erteilt und damit das bewegliche Schaltglied betätigt (vgl. hierzu auch die ETZ, Ausgabe A, 79. Jahrgang, Heft 5, S. 137 bis l.43): Das elektrodynamische Prinzip wurde auch schon als Antrieb für Meißel vorgeschlagen, doch wurde dabei der von den elektromagnetischen Hämmern bekannte bewegliche Meißel beibehalten. Bei dieser elektrodynamischen Antriebsvorrichtung für Meißel wird bei einem Stromstoß der Meißel aus dem Schlagwerkzeug hinaus- und auf das zu bearbeitende Werkstück zubewegt, d. h., der Meißel ist nach wie vor frei beweglich.
• Demgegenüber ist bei dem neuen Schlagwerkzeug der Meißel über dämpfende Zwischenlagen in den Werkzeuggrundkörper praktisch fest eingesetzt. Die mit dem neuen Schlagwerkzeug erreichbare Schlagfrequenz ist dadurch nicht mehr durch die Masse des Meißels begrenzt. Unter der Wirkung der elektrisch eingeführten Schlagimpulse bewegt sich der Meißel nicht mehr in seiner Gesamtheit, sondern es läuft lediglich eine longitudinale Stoßwelle vom Kurzschlußring durch den Meißel hindurch zur Meißelspitze. Der Meißel des neuen Schlagwerkzeuges führt Längsschwingungen in sich selbst aus, die dann von der Meißelspitze auf ein an dieser anliegendes und zu bearbeitendes Werkstück übertragen werden.
• Auf Grund seiner Arbeitsweise ist das neue Schlagwerkzeug besonders zum Betrieb mit sehr hoher Schlagfrequenz geeignet. Der Meißel schlägt nicht mehr mit harten Einzelschlägen auf das zu bearbeitende Werkstück, sondern schneidet sich förmlich in dieses hinein. Die zur Bearbeitung eines Werkstückes erforderliche Arbeit wird nicht wie bei den bekannten Schlagwerkzeugen durch relativ geringe Schlagzahl und hohe Schlagkraft, sondern durch hohe Schlagzahl und geringe Schlagkraft aufgebracht.
• Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel des neuen elektrischen Schlagwerkzeuges schematisch dargestellt ist.
• Die Werkzeughalterung 1 besteht aus dem zweiteiligen Grundkörper 2 und einem damit lösbar verbundenen Klemmraumdeckel 3. Am Grundkörper 2 sind zwei Handgriffe 4 und 5 befestigt. Der an seinem oberen Ende zylindrisch ausgeführte Grundkörper 2 trägt an seiner Innenwand eine Spulenanordnung 6 mit den Anschlußbolzen 7 und B. Die Spulenanordnung 6 ist über eine Isolation mechanisch fest mit dem Grundkörper 2 (Halterung) verbunden. Die Anschlußbolzen 7 und 8 sind über die Zuleitung 9, die durch einen Stutzen 10 aus dem Klemmdeckel 3 herausgeführt ist, an eine nicht dargestellte Erregungsanordnung zur Erzeugung von Primärstromimpulsen angeschlossen. Die Spulenanordnung 6 enthält mehrere Windungen.
• Im unteren konisch verlaufenden Teil des Grundkörpers 2 ist das eigentliche Werkzeug 16 - hier ein Spitzmeißel - im Lager 11 geführt. Der Spitzmeißel 16, der zur Verkleinerung seiner Masse eine oder mehrere Bohrungen oder auch andere Ausnehmun gen aufweisen kann, ist kurz vor seinem oberen Ende mit einem Ringbund 15 versehen, der sich auf einen Gummiring 12 in der Ausnehmung 13 des zweiteiligen Grundkörpers 2 abstützt. Oberhalb des Ringbundes 15 ist am Endstück des Spitzmeißels 16 ein isolierter Kurzschlußring 14 aus stromleitendem Material, z. B. Kupfer, befestigt. Der Kurzschlußring 14 bildet also mit dem Werkzeug 16 eine mechanisch feste Einheit. Der Kurzschlußring 14 und die Spulenanordnung 6 liegen mit nur geringem Luftspalt - gegeben durch die Isolation - aufeinander.
• Wird von der nicht dargestellten Erregungsanordnung ein kurzzeitiger Strom (Primärstromimpuls) durch die Spulenanordnung 6 geschickt, so baut dieser ein magnetisches Feld auf und ruft im Kurzschlußring 14 einen Sekundärstromimpuls entgegengesetzter Richtung hervor. Dieser bewirkt auf Grund der abstoßenden Wirkung zwischen Primär- und Sekundärstrom im Werkzeug 16 eine longitudinale Dehnungsstoßwelle, die sich zur Werkzeugspitze fortbewegt und von dort auf das Material, z. B. das Mineral, übertragen wird.
• Zur Kühlung des elektrischen Schlagwerkzeuges können im Grundkörper und im Werkzeug besondere Kanäle zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels vorgesehen werden. Wird z. B. Wasser als Kühlmittel verwendet, so kann dies zugleich zur Staubbekämpfung und Benetzung des Materials bzw. des Minerals verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektrodynamisches Schlagwerkzeug mit einer an eine Einrichtung zur Erzeugung von Stromimpulsen angeschlossenen, im Werkzeuggrundkörper eingesetzten Spulenanordnung und einem mit der Spulenanordnung magnetisch gekoppelten, in einen Meißel eingesetzten Kurzschlußring, dadurch gekennzeichnet, daß der in Längsrichtung in sich schwingungsfähige Meißel unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden Einlage in den Werkzeuggrundkörper eingesetzt ist, so daß die bei Auftreten von Stromimpulsen in der Spulenanordnung vom Kurzschlußring in den Meißel eingeleitete Schlagenergie als longitudinale Stoßwelle durch den Meißel zur Meißelspitze übertragen wird. In Betracht gezogene DrucKseririften: Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1776 800, 1787 675; deutsche Patentschriften Nr. 208 307, 470140, 468 292, 826130; deutsche Auslegeschrift Nr. 1122153; schweizerische Patentschrift Nr. 294 486; französische Patentschrift Nr. 721451; österreichische Patentschrift Nr. 183 383.