专利名称：去除废弃建筑构件的手动工具及转接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去除加工易碎和/或塑性废弃材料的手动工具，特别是一种可手持的冲击钻，它具有一个可连续旋转的刀座及一个可电机控制的冲击机构，在工作时借助该冲击机构可将脉冲式冲击使递到一个夹紧于上述刀座中的刀具上。本发明还涉及一种转接器，它可以插入一个中击钻的刀座中，该冲击钻带有一个产生纵向冲击的冲击机构。
在建筑业、装修业及电气业等行业中经常需要进行去除象带有或不带有钢筋之混凝土的建筑材料构件及其他建材的操作，以这种方式来形成例如用于安装紧固件的孔、线路通孔或通道、安装插座的凹槽等等。对于这种操作来说，优选地是将手动工具与合适的刀具配合使用，而在矿物基底如混凝土、岩石和墙体中钻孔时，使用所谓的冲击钻被证明是有效的。冲击钻具有一个被连续驱动的刀座和一个电机控制的冲击机构，工作时，将一个冲击脉冲使递到一个夹紧于上述刀座中的连续旋转刀具上，由冲击脉冲来促进基底的加工。在这种较大拆除功率的公知冲击钻中，所述的冲击机构是一个电气动冲击装置，它将纵向冲击使递到刀具上。
这种公知的冲击钻在纯矿物基质如墙体、岩石和混凝土中具有非常好的拆除性能并且表明在干式手动使用中非常有效。然而在拆除钢筋加强混凝土、特别是遇到钢筋加强物时其效率会大受影响。在对加强物冲击钻孔时，钢筋会由传递到刀具上的纵向冲击产生初始变形并被冷加工硬化，从而使拆除效率大大降低。因此，在有加强物的情况下经常需要中断已开始的钻孔过程，并在加强混凝土基底的另一位置重新试钻。这种过程不能令人满意并产生较大的时间浪费。在加强混凝土的钻孔中，加强物会突然出现而使用冲击钻的人则不能预见，这样就可能因突然出现的转矩峰值而产生危险。
本发明的目的是设计一种却除含矿物基质和加强基质、特别是加强混凝土的手动工具，该工具最好可干式手持使用并能有效地加工基底。该钻具对使用者来说应具有高的安全性，特别是不能由加强物而产生危险的转矩峰值。
上述目的由一个用于去除加工易碎和/或废弃材料的手动工具来实现，该手动工具有在权利要求1的特征部分所述特征。特别是本发明设计了一种可手持的冲击钻，它设有一个可连续旋转的刀座及一个电机控制的冲击机构，在工作时借助该冲击机构可将脉冲式冲击使递到一个夹紧于上述刀座中的刀具上。根据本发明还没有这样的机构，借助它可如此产生上述脉冲式冲击，即每次可将一个纵向冲击分量和一个扭转冲击分量叠加成一个旋钻冲击，该旋钻冲击可使递到夹紧于刀座中的连续旋转刀具上。
通过上述纵向冲击分量和扭转冲击分量的叠加，使得刀具(作用于要加工基底上的)刀刃上的力矢量方向例如相对只具有纵向冲击支持的冲击钻产生偏转(即不在轴线方向)。借助力矢量方向的这种变化使所遇到的钢筋得以被剪切拆除，从而能够避免卡接时刀具上突然出现转矩峰值，并可以提高手动工具使用者的安全性。即使对没有钢筋的矿物基底，旋钻冲击的剪切作用也提高拆除过程。这种对能量较有利的拆除方法减少了热的生成，从而在特别坚硬的基底中钻较大直径的孔时也可以不用进行附加的冷却。因此，用于去除加工易碎和/或塑性废弃材料的本发明结构的手动工具也就可以干式使用。
上述纵向冲击波和扭转冲击波在刀具中以不同的速度扩展(散)。对于较短结构长度，例如小于300mm的刀具来说，上述不同的扩散速度几乎不产生什么影响，两个冲击波基本同时到达刀具的尖端。对于较长的刀具则能够有目的地利用这种不同的扩散速度。在这种情况下，刀具的尖端首先由纵向冲击而进入基底，而后则通过后续的扭转冲击波进行剪切拆除。刀具刀刃上的力矢量方向取决于刀具的半径。在刀刃的中间，力不依赖于扭转冲击部分而始终作用于刀具的轴线方向，而随着半径的增加，刀刃上的力矢量方向则依据扭转冲击分量部分而发生倾斜。本发明的手动工具也可以这样变化，即产生旋钻冲击的机构如此针对性地产生上述两种冲击分量，使这两种冲击分量对较短的刀具长度来说在时间上也交替到达，或者对具有较大的结构长度的刀具来说也基本上同时到达刀具的尖端。
旋钻冲击所具有的总冲击能量由一个把旋转冲击分量的回转冲击能量和一个纵向冲击分量的纵向冲击能量所构成，且最好适合关系式0.02＜Et/El.D＜0.5，其中Et为回转冲击能量，El为纵向冲击能量，D(单位mm)为夹紧于刀座中的刀具(9)的直径。在上述两冲击分量之冲击能量比的最佳范围内，可保证刀具的尖端很好地纵向插入基底内并确保一种充分的剪切拆除效果。
在本发明手动工具的一个优选结构中，电机控制的冲击机构用于产生两冲击分量之一，并借助产生旋钻冲击的机构由转换(最好为机械转换)一部分上述冲击分量之一的冲击能量而产生第二个冲击分量，用这种方法，例如就可以利用具有纵向冲击支持的公知冲击钻的经验。上述主要由一个电气动冲击装置产生的纵向冲击利用公知的物理原理就得以转换为一种旋钻冲击，尤其可以利用键、杠杆、压力传递、弹性滑移变形成横向压缩的作用来产生第二个冲击分量。
在此，有利的是当冲击钻带有一个产生纵向冲击的冲击机构时，上述产生旋钻冲击的机构包括相互作用的卡合机构(Kulissen)和/或传动面(Mitnahmeflaechen)，借助该卡合机构和/或传动面可将纵向冲击脉冲的一部分转变为转矩，该转矩可作为扭转冲击分量叠加到纵向冲击上。如前所述，刀具尖端上力矢量的回转方向依赖于上述两冲击分量的相关部分。
产生旋钻冲击的机构最好设置于工具的外壳之内，为此，该机构在工具带有产生纵向冲击的电气动冲击装置时可设置在悬浮活塞与冲击杆(Doepper)之间或冲击杆与刀具的插入端之间。
在本发明的另一个结构变型中，产生旋钻冲击的机构作为一个转接器，其一端可插入刀夹中，另一端则用于容纳刀具。该转接器最好具有一个外壳，其一端设有一个刀具座，另一端则用于插入手持冲击钻的一个可连续驱动的刀夹中，该手持冲击钻具有一个用于产生纵向冲击的可电机控制的冲击机构。在上述外壳之内设有相互作用的卡合机构和/或传动面，借助该卡合机构和/或传动面可将纵向冲击脉冲的一部分转换为转矩，该转矩为作为扭转冲击分量叠加到纵向冲击上。这样一种转接器可以方便地装夹进具有纵向冲击设置的现有冲击钻的刀夹中，从而可用这种方式产生旋钻冲击来更新这种冲击钻。
在本发明一个特别有利的结构变型中，冲击钻设有一个产生纵向冲击的冲击机构，并且在该冲击机构和刀夹之间设有产生旋钻冲击的机构，该机构包括一个在一定子内可以可调转速旋转的转子，该转子取代了公知冲击钻中的常用冲击杆。上述转子由冲击机构的悬浮活塞施加纵向冲击。在悬浮活塞冲击时，转子以较大的力压住刀具的插入端并在此由合适结构的高摩擦接触面冲击式锁定。用这种方式就在刀具的插入端上同时产生了使递到刀具上的纵向冲击波和扭转冲击波。通过转子的转数可以调节旋钻冲击上的扭转冲击分量部分，并且可以这种方式控制刀具尖端上力矢量的方向。
带有纵向冲击装置的本发明中击钻的另一个优选变型是直接在刀夹的驱动电机中产生旋钻冲击。为此，用于产生旋钻冲击的机构包括一个调节机构，借助该调节机构可将转矩峰值叠加到刀夹的连续旋转上。在一个优选的结构变型中还设有传感器，借助它可监控纵向冲击向刀具的传递，并可如此控制上述调节机构，即在向刀具传递纵向冲击时，每次总是将转矩峰值相叠加。
下面参照附图并根据实施例对本发明作进一步说明。这些附图在此仅包括为理解发明所需要的基本内容。
图1是部分分解表示的本发明第一实施例的一部分；图2是部分分解表示的一个本发明的转接器；
图3是本发明第三个实施例的一部分；图4是本发明的又一个实施例。
在图1-3所示本发明冲击钻的实施例中均具有一个电机控制的用于产生脉动纵向冲击的冲击机构1。该冲击机构1由一个电气动冲击装置构成并且(例如)是本发明人冲击钻系列的一部分，该冲击钻系列例如已描述于申请人的产品目录“建筑物拆除装置”1994/95第56-57页之中。根据图1，上述冲击机构1包括一个电机驱动的偏心盘2，偏心盘2与一个激励活塞3(Erregerkolben)的连杆相连，活塞3可在一个圆筒形的活塞导缸中于刀具9的轴向周期性地前后移动。通过激励活塞3周期性的轴向运动，使安装于活塞导筒内的悬浮活塞4得到加速并在轴向冲击到一个冲击杆6的后端上。这样，悬浮活塞4的运动能量就以纵向脉冲的形式被传递到冲击杆6上。在激励活塞3和悬浮活塞4间有一个气垫，其防止向后飞移的悬浮活塞4撞击激励活塞3。激励活塞3的驱动电机同时用于驱动一个刀夹8(图2)。一个夹紧于刀夹8中的刀具9，例如一个带有螺旋的岩石钻借助上述驱动电机而连续地绕其纵轴转动。冲击杆6将纵向冲击传递到夹紧于刀夹8中的刀具9上。
在冲击机构1的轴向延伸部分装有机构5，借助它使得从悬浮活塞4传递到冲击杆6上的纵向冲击转换成一种旋转冲击。这种旋转冲击由一个纵向冲击分量和一个扭转冲击分量构成，该扭转冲击分量由上述纵向冲击分量产生，其中纵向冲击能量的一部分被转换为回转冲击。上述过程最好以机械方式实现，其中，在冲击杆6的前端和与刀具9相连之构件7的后端上设有共同作用的卡合机构(Kulissen)10，11和/或传动面(Mitnahmeflachen)。卡合机构10、11按键原理相互滑移并将纵向冲击能量的一部分转换为回转冲击。所转换的纵向冲击能量的多少取决于上述相互作用之表面的坡度。
一种与上述卡合机构等效的使力产生偏转的结构变型是也可以设置一对杠杆，这对杠杆与冲头的轴向运动共同作用将纵向冲击能量的一部分转变为回转冲击，该回转冲击作为扭转冲击连同剩余的纵向冲击一起被传递到刀具9上。在这种情况下，刀具9在每次由叠加的回转运动进行冲击之后返回到一个确定的触发冲击的原始位置，为此，除上述杠杆之外，还设有一个用于轴向限制复位运动的轴环。在另一个等效的冲击转换方案中，力的偏转是通过一对设置于冲击杆和刀具之间的球体而实现的，纵向冲击能量的一部分通过球体的相对滚压而转换为回转冲击，在这种情况下也设有一个轴向限位机构，用于限制刀具进入触发冲击之原始位置的复位运动。
与冲击杆6一起作用的构件7可作为第二个冲击杆并且具有一个容纳刀具9之插入端的刀座8。构件7也可以和刀具9连成一个整体并形成刀具9的一个特别的插入端7。
图2中所示本发明冲击钻的实施例在功能上与图1所示的实施例相同。在图2的实施例中，产生旋转冲击的机构5为转接器，它可以夹紧到一个具有纵向冲击装置之冲击钻的刀夹8中。上述转接器具有一个外壳12，其一端设有一个刀座13，另一端则用于插入手持冲击钻之连续旋转的刀夹8中。特别是与冲击钻的接合段(Schnittstelle)为一个插入端并具有同步回转槽及将转接器5安全地轴向固定于刀座8中的长槽。相互作用的卡合机构10、11和/或传动面设置于外壳12之内，借助它们可使纵向冲击能量的一部分转换为回转冲击。按照所示的实施例，上述相互作用的卡合机构10、11设置在与冲击钻相接合的杆件14上以及刀具9的插入端上。
在图3所示的本发明的实施例中，冲击杆为一个转子16，它在被悬浮活塞4纵向冲击时在一个定子15内旋转。附图中，悬浮活塞4的纵向运动由箭头L表示，冲击杆16的旋转运动由箭头R表示。在悬浮活塞4纵向冲击L时，旋转的冲击杆16以较大的力压住夹紧于刀座中的刀具9的插入端，其接触面形状相配合啮合或者具有高的摩擦系数。这样，旋转的冲击杆在与刀具的插入端接触时就会被冲击式地锁定，从而在刀具9的插入端导入纵向冲击波的同时还产生一个扭转波。上述由产生旋转冲击的电机15、16形式的机构5所附加导入的回转能量由旋转冲击杆16转换成回转冲击。对于每次冲击约3WS的旋钻冲击能量来说，所需的电机功率例如大致为130瓦。在一个替换的结构中，代替上述冲击杆，悬浮活塞既可以纵向加速也可以旋转加速。在一个背离电气动冲击装置产生纵向冲击之基本概念的方案中，悬浮活塞的纵向与回转加速可以借助同一个定子绕组实现，在这种情况下，悬浮活塞本身就是纵向与扭转冲击的发生器，该纵向冲击和扭转冲击被叠加成一个旋钻冲击，由冲击杆或无冲击杆而传递到刀具9上。
在图4所示本发明冲击钻的实施例中，在冲击钻外壳内具有一个电机驱动、产生纵向冲击的冲击机构1。一个电机M驱动一个与激励活塞3相连的偏心盘2，活塞3可在一个圆筒形的活塞导缸中周期性地轴向移动。激励活塞3加速一个悬浮活塞4，活塞4在轴向冲击冲击杆6的后端。这样，就将纵向冲击传递到了一个夹紧于连续旋转刀座8中的刀具9上。总的来说，该冲击钻与带有电气动冲击装置的公知冲击钻相同。根据本发明，该冲击钻还设有产生旋钻冲击的机构5。机构5包括一个调节机构17，借助它转矩峰值可叠加到刀座8的连续回转上。在悬浮活塞4与冲击杆6之间的接触区域设有传感器18，借助它可监控纵向冲击向刀具的传递。在另一个结构变型中，冲击时刻由趋近传感器(Naherungssensor)通过监控偏心盘2的运动来探测。冲击时刻的信息被进一步传输给包括一个电子处理器的调节机构17，调节机构17则向驱动电机M的控制电器给出一个控制脉冲。这样，当向刀具9传递纵向冲击时，驱动电机M的控制电器就发出一个电流脉冲，然后该电流脉冲则每次通过电机M的场磁铁产生一个附加的脉动转矩。用这种方式就将一个转矩叠加到了冲击机构1所产生的纵向冲击之上，从而在与基底相接合的刀具9的尖端上产生一种旋钻中击。
在前面对本发明(用于去除加工易碎和/或塑性废弃材料的)手持工具结构的描述中，所依据实施例是，冲击钻具有一个产生纵向冲击的冲击机构，特别是具有一个电气动的纵向冲击装置。但是应当明白，冲击能量部分转换的原理也可基于一种扭转冲击装置，即象纵向冲击能量可部分地转换为扭转冲击分量那样，也可以将扭转冲击能量部分地转化为纵向冲击分量。在这种情况下，用于产生旋转冲击的机构也最好以完全同样的方式包括相互作用的卡合机构和/或传动面。以这种方式产生的冲击分量也叠加成一个旋钻冲击，该旋钻冲击对基底既产生一种凿削加工，也产生一种剪切加工。
借助旋钻冲击可以非常有效地拆除较高硬度的矿基及加固混凝土。在遇到加固物(钢筋)时，不必再中断钻孔过程及在构件的其它位置重新开始。部分或全部为加固物时也不会再产生突然的转矩峰值，因为钢筋可被剪切拆除。
权利要求
1.用于拆除易碎和/或塑性废弃材料的手动工具，特别是手持冲击钻，它具有一个可绕其纵轴连续旋转的刀夹(8)和一个电机控制的冲击机构(1)，在工作中借助该冲击机构可将脉动冲击传递到一个夹紧于刀夹(8)中的刀具(9)上，其特征在于，设有机构(5)，借助它可以如此产生上述脉动冲击，即每次可以将一个纵向冲击分量和一个扭转冲击分量叠加成一个旋钻冲击，该旋钻冲击可传递到夹紧于刀夹(8)中并连续旋转的刀具(9)上。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，所述的旋钻冲击具有中击能量，该能量由扭转冲击分量的回转冲击能量和纵向冲击分量的纵向冲击能量组成，并满足0.02＜Et/El.D＜0.5，其中Et为回转冲击能量，El为纵向冲击能量，单位为mm的D为夹紧于刀夹中的刀具(9)的直径。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述的电机控制的冲击机构(1)用于产生所述的两种冲击分量之一，并且可借助产生旋钻冲击的机构(5)及通过机械转换一个冲击分量之冲击能量的一部分而产生第二个冲击分量。
4.按照权利要求3的装置，其特征在于，该工具设有一个产生纵向冲击的冲击机构(1)，并且产生旋钻冲击的机构(5)具有相互作用的卡合机构(10，11)和/或传动面，纵向冲击能量的一部分可借助该卡合机构转换为回转冲击，该回转冲击可作为扭转冲击分量叠加到纵向冲击分量上。
5.按照权利要求4的装置，其特征在于，产生旋钻冲击的机构(5)安装在工具外壳之内。
6.按照权利要求4的装置，其特征在于，产生旋钻冲击的机构(5)构成一个转接器，其一端可插入刀夹(8)中，另一端则作为刀具(9)的刀座。
7.按照权利要求1的装置，其特征在于，所述的手动工具设有一个产生纵向冲击的机构(1)，并且产生旋钻冲击的机构(5)设置在冲击机构(1)和刀座(8)之间，并包括一个在一定子(15)之内可旋转的转速可调的转子(16)，转子(16)受冲击机构(1)之悬浮活塞(4)的纵向冲击，并且该纵向冲击连同一个由于转子自身旋转而产生的转矩一起被传递给刀具(9)。
8.按照权利要求1的装置，其特征在于，该手动工具设有一个产生纵向冲击的冲击机构(1)，并且产生旋钻冲击的机构(5)包括一个调节机构(7)，借助该机构可将转矩峰值叠加到连续旋转的刀夹(8)上。
9.按照权利要求8的装置，其特征在于，设有传感器(18)，借助它可监测向刀具(9)传递纵向冲击并可如此控制调节机构(17)，即在向刀具(9)传递纵向冲击时，每次总是将转矩峰值相叠加。
10.具有一个外壳(12)的转接器，其一端具有一个容纳刀具(9)的刀座(13)，另一端则用于手入插持冲击钻的一个可连续旋转的刀夹(8)中，所述的冲击钻具有一个产生纵向冲击的可电机控制的冲击机构(1)，该转接器在外壳(12)内设有相互作用的卡合机构(10，11)和/或传动面，借助该卡合机构和/或传动面，纵向冲击能量的一部分可转换为转矩，该转矩可作扭转冲击分量叠加到纵向冲击上。
全文摘要
本发明涉及一种去除加工易碎和/或塑性废弃材料的手动工具，特别是一种可手持的冲击钻，它包括一个电机控制的冲击机构和一个可连续旋转的刀夹(8)，工作时可借助上述冲击机构将脉动冲击传递到一个夹紧于刀夹(8)中的刀具(9)上。该手动工具设有机构(5)，借助它可如此产生上述脉动冲击，即每次可将一个纵向冲击分量和一个扭转冲击分量叠加成一个旋钻冲击，该旋钻冲击可传递到夹紧于刀夹(8)中的连续旋转刀具(9)上。本发明还涉及一种转接器，它包括用于产生旋钻冲击的机构。
文档编号B28D1/14GK1138128SQ96103159
公开日1996年12月18日 申请日期1996年3月21日 优先权日1995年3月24日
发明者马克斯米利安·斯托克, 沃纳·卡伯奇, 雷哈德·舒尔茨, 汉斯·W·B·安布罗修斯, 罗尔夫·路德维格, 汉斯彼特·谢德, 埃德温·施韦策 申请人:希尔蒂股份公司