专利名称：将脉动冲击传递到连续旋转刀具上的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的将脉动冲击传递到连续旋转刀具上的装置。
在建筑业、装修和电器工业中经常需要对建筑材料如带或不带钢筋的混凝土和其它建材进行材料切除。用这种方式来生成用于安装紧固件的孔，用于导线的缺口或沟道、用于安装插座以及其它的凹坑。最好使用手动工具结合合适的刀具来加工。在矿物质基体如混凝土、岩石和墙体中用所谓的冲击钻来打孔被证明是有效的。冲击钻具有一个连续驱动的刀夹和一个可电动操作的冲击机构。运行时脉动冲击传递到一个在刀夹上夹紧的、连续旋转的刀具上，该冲击用于基体的加工。在已知的较大切除功率的冲击钻中冲击机构是一个电动气动的冲击具，它将纵向冲击传递到刀具上。
已知的冲击钻对于纯矿物质基体如墙体、岩石和混凝土具有很好的切除特性，并且在干燥的手工使用条件下亦非常有效。但是，在切除钢筋混凝土时，特别是在碰到钢筋时其性能大受影响。在钢筋上冲击钻孔时它由于刀具的纵向冲击而产生初变形并发生冷作硬化，这样就大大降低了切除能力。在这种碰到钢筋的情况下总是要求停止已开始的钻孔过程并且在该钢筋混凝土的另外一个位置重新试钻一新孔。该过程总是令人不满意并且耗时。在钢筋混凝土钻孔时碰到钢筋在冲击钻使用者毫无准备的情况下产生，因而会由于突然的转矩升高而导致一个危险的情形。
本发明的目的在于提供一种用于最好在干燥条件下手动有效地和安全地加工(拆除)各种不同的基体的装置。特别应能在碰到钢筋时保证使用者的安全并避免产生危险的转矩的升高。该装置即使在碰到钢筋的情况下亦能将紧固点置于所要求的位置，另外它也能使用现有手动工具并不用作太大的修改。
该目的可通过具有按权利要求1的特征部分特征的、并用于传递脉动冲击到一个连续旋转刀具上的装置来实现。特别可将该装置设计为一个转接器，它一端可插入一个带有冲击具的手动工具的刀夹中，另一端具有一个刀座，该转接器在壳体内部设有一个中间装置，它可用于叠加由手动工具的冲击具产生的脉动冲击分量和第二冲击分量，使得一个脉动螺旋冲击传递到刀具上，该螺旋冲击由一个纵向冲击分量和一个扭转冲击分量合成。
由于纵向冲击分量和扭转冲击分量的叠加使得与待切除基体接触的刀具切削刃上的力矢量的方向，例如相对与只有纵向冲击的刀具来说，在刀具的轴线方向转动了一个角度(即不在沿着刀具轴线方向)。
通过力矢量方向的变化可在碰到钢筋时将钢筋剪切切除，从而可避免在刀具卡住时产生一个突然升高的转矩并且可提高手动工具使用者的安全性。该旋转冲击的剪切作用亦有利于不含钢筋的矿物质基体的切除过程。该节能的切除方法可减少热量产生，因而可省去在特别硬的基体中钻较大直径孔时附加的冷却(液)带有一个产生纵向冲击的冲击具的手动工具与一个将纵向冲击分量和扭转冲击分量叠加形成脉动螺旋冲击的按本发明的转接器的结合，可使在干燥条件下对脆的和/或韧性的废弃的基体进行有效的切除。
在按本发明转接器一个有益的实施例变型中，壳体内部的用于传递冲击的中间装置含有传动杆和/或带动面，它们可将手动工具的冲击具产生的纵向冲击的一部分冲击能量转换成扭转冲击分量。在纵向冲击分量一部分冲击能量的机械转换过程中可利用已知的带纵向冲击的冲击钻的知识。最好由一个电动气动冲击具产生的纵向冲击在充分利用已知的物理原理的情况下而转换成为一个扭转冲击。通常可利用键、杠杆、压力传递、弹性剪切变形或横向压缩来产生第二冲击分量。
可将转接器中部分冲击能量的转换原理理解为是以扭转冲击具为基础的。因此像纵向冲击的冲击能量局部转化为一个扭转分量一样，扭转冲击的冲击能量亦能局部转化为纵向冲击分量。可用完全相似的方式来理解在转接器壳体内部设置的用于产生扭转冲击的中间装置在这种情况下也最好包含相互共同作用的传动杆和/或带动面。用这种方法形成的冲击分量又叠加成螺旋冲击，对基体进行挖凿和剪切加工。
可以得到转接器的一种特别紧凑的结构，如果传动杆和/或带动面设置在位于壳体中的中间冲击杆端部，其另一端为手动工具刀夹的接合部，并与位于刀具插接端(刀夹)的相应的对应传动杆和/或带动面配合作用，该刀具可插进转接器的刀座中。中间冲击杆的接合部以已知方式设计为已知的刀具的插接端，并基本上不用对手动工具的刀夹进行修改即能插入并锁住。通过中间冲击杆可将连续旋转的和通常是为纵向的冲击分量传递到转接器上。
在壳体朝向手动工具刀夹端设置一个装置，使转接器的壳体完全不承受运行中形成的脉动冲击载荷，这对于该插上转接器的手动工具以产生螺旋冲击的功能是有益的。
本发明的一个变型中所述装置包含一个用于装接从刀夹突出的圆柱形凸台的设置于转接器朝向手动工具刀夹端的圆柱形刀座。运行时装入的转接器的刀座支承着圆柱形凸台，使得在中间冲击杆上配合作用的传动杆和对应件或带动面不承受使用者所施加的压力。用这种方式该带配合作用的传动杆和/或带动面的旋转冲击具不必承受所加的压力，并使得转接器的壳体与脉动冲击完全脱开。在该实施例变型中手动工具刀夹只要求很小的修改，此修改基本上局限于相应于中间冲击杆的长度的合适尺寸的圆柱形凸台。
当该装置包含一个固定在转接器向着手动工具的刀夹一端的、预紧的弹簧件，一个设置在中间冲击杆上的轴环支承在弹簧上时是有利的，它甚至可以不要求细微的修改。一个以这种方式形成的转接器可以相对与已知的带纵向冲击具的手动工具不作进一步改变地被使用。与已知系统的区别在于必须在与插上的转接器相连时使用插接端带有特殊传动杆和/或带动面的独特的刀具。由转接器壳体上预紧的弹簧件支承的中间冲击杆上的轴环可确保一次冲击之后由于叠加的转动使得刀具容易回转到原始位置准备进行下一次冲击。另外还产生刀具轻微克服压力的复位运动，这样可保证下一次冲击时传动杆和/或带动面之间良好的接触。
当预紧的弹簧件为碟形弹簧(Tellerfeder)，并且其弹力可使得转接器壳体很大程度上不承受脉动冲击载荷时则得到一种转接器的特别简单的结构。该弹簧弹力在300～1000N之间时是有利的，最好在500N左右。所选择的弹力可确保在通常运行时抵消使用者所施加的压力。从而使得冲击性能最大程度地与压力无关并保持稳定。壳体不承受冲击载荷，因为碟形弹簧的刚性比配合作用的传动杆和/或带动面的刚性小得多。
按本发明的转接器一个有益的实施例变型中使用者所施加的压力通过中间冲击杆和刀具的插接端传递。对此设置一个中间装置，它可在运行时使配合作用的中间冲击杆或插接端的传动杆和对应传动杆机构或带动面对使用者的压力进行周期性的卸载。
将中间装置置于相互配合作用的传动杆和与其对应的传动杆或带动面的轴向支承区域中是有益的，它包含一个由一弹簧加载的支承件。该支承件可设置在中间冲击杆的端部区域或刀具插接端的端部区，它可为制造非常简单的球形件。
对支承件加载的弹簧最简单的实施方案可为一个螺旋弹簧。其弹簧力为300～1000N，最好为500N左右。在该弹力区可保证尽管有使用者施加的压力仍能导致共同作用的传动杆和与其对应的传动杆或带动面的一个周期性的卸载，这样可确保刀具在两次冲击之间又返回其原始位置准备下一次脉动冲击。
中间冲击杆上与壳体共同作用区最好设有一个轴环，中间冲击杆用该轴环支承在弹簧件上，而弹簧件则设在壳体向着手动工具刀夹的一端。弹簧件的弹力应与壳体质量相协调，使得在手动工具运行时壳体不会由于其脉动冲击而产生自激振动，亦即不承受脉动冲击载荷。
以下借助图中所示实施例对本发明的细节进行详述，图中
图1为按本发明装置第一实施例的分解图，它带一个手动工具的刀夹。
图2为机械式冲击转换器原理3为按本发明装置第二实施例的局部轴向剖视图。
图4为按本发明装置又一实施例的局部轴向剖视图。
图1为按本发明转接器1第一实施例的透视分解图转接器带有一个未详细表示的冲击钻，例如所申请对象的刀夹10。该转接器主要含有一个壳体2和一个可卡锁在壳体2中的中间冲击杆(Zwis-chen doepper)3，中间冲击杆3上具有一个插接端4，该插接端与刀具、例如所申请对象上已知的插接端相应并开有卡锁槽和同步旋转传动(花键)槽，它与冲击钻刀夹上相应形成的对应件(花键孔)配合作用。转接器1背向冲击钻刀夹10的一侧设有一个刀具6插接端7的刀座5，下面将对其进行详述。
在中间冲击杆3上与其插接端4相对的那端设计为传动杆和/或带动面8，它与在刀具6的插接端上相应的传动杆和/或带动面9配合作用，通过其配合作用可将冲击钻冲击具所产生的一部分纵向冲击L以机械的方式转变成转矩，如图2所示，转矩作为扭转冲击分量T与纵向冲击L叠加。这样就产生了一个螺旋冲击，并将其传递到夹紧在刀座5内的，运行时连续旋转的刀具6上。
通过对纵向冲击分量L和扭转冲击分量T的叠加使得在与待加工基体接触的刀具6的切削刃上的力矢量的方向与带纯纵向冲击和传统刀具的传统冲击钻系统相比从刀具的轴线方向偏转了一个角度。由于力矢量方向的变化可使在碰到钢筋时将钢筋剪断而切除，从而可以避免在刀具卡住时突然出现的转矩升高并也能保障手动钻具使用者的安全。在没有钢筋的矿物质基体中该螺旋冲击的剪切作用亦有助于切除过程。
纵向冲击波和旋转冲击波以不同的速度在刀具中扩展。在例如300mm以下的较短的钻具中，不同的扩展速度没什么效果，它们几乎同时到达刀尖。在钻具较长时，则可有目的地利用这种不同的扩展速度。此时钻具首先由于纵向冲击而钻进基体中并通过随后的扭转波进行剪切切除。钻具切削刃上力矢量方向与钻具半径有关，在切削刃的中心该作用力与扭转冲击部分无关一直在钻具轴线方向上。力矢量的方向与扭转分量有关并随切削刃半径的增大而逐渐倾斜。
所产生的旋转冲击具有一个总的冲击能量，它由扭转冲击分量T的旋转冲击能和纵向冲击分量L的纵向冲击能合成，对此优先适用0.02＜EtEL.D＜0.5其中Et为旋转冲击能而EL为纵向冲击能，以mm为单位的D则表示在转接器1的刀座5中夹紧的钻具6的直径。两冲击分量的冲击能量比值在该优先范围内可保证钻具头部良好地进入基体和得到一个对基体的充分的剪切切除(作用)。
为了进一步加强转接器1的壳体2与运转中产生的冲击波的隔离效果，可在壳体1朝冲击钻刀夹10的一侧设置一圆柱形支座13，用于在安装状态装接从刀夹10上凸出的圆柱形凸肩14，运转时可使得中间冲击杆3不承受被使用者所施加的压力。从刀夹10突出的圆柱形凸肩14，其内侧设有带动花键11，同时可用于将转矩更好地传递到刀具上，该带动花键与中间冲击杆3上相应的花键12啮合。
图3为按本发明转接器又一实施例的局部轴向剖视图。图上画出了转接器1和一个插在刀座5内的钻具6的装配状态。为了简略起见省去了对冲击钻刀夹的表示。从图中可看出，刀具6的插接端7夹持刀座5中，对此壳体2具有一个可克服弹簧18的力轴向移动的套筒17，该套筒与锁紧滚子19配合作用。锁紧滚子19嵌入刀具末端7上的锁紧槽中使刀具保持固定。通过克服弹簧18弹力轴向回拉套筒17则可松开滚子并可将刀具6从刀座5中取出。
中间冲击杆3以类似方式由止动滚子21保持在壳体中。标号9和8表示在刀具6的插接端7和中间冲击杆3上的共同作用的传动杆和/或同步面。与图1中所述的实施例一样，此实施例中亦设有一个将转接器的壳体2与运行时产生的脉动冲击隔开的装置。对此在转接器1朝向冲击钻(未画出)的刀夹端配设有一个预紧的弹簧件15，中间冲击杆3上的轴环16即支承在该弹簧件上。弹簧件弹力最好为300～1000N，优先为500N左右的碟形弹簧。所选的弹力用于确保抵消运行时使用者施加的一般压力，从而使得冲击性能完全与使用者压力无关并且保持稳定。转接器1的壳体2不受冲击影响，因为碟形弹簧15的刚性比共同作用的传动杆和/或带动面8、9的刚性小得多。
图4中描述了按本发明的转接器1的又一实施例。其结构与图3所述实施例相应，因而用相同的标号来表示其相同的构件。该实施例中可看出，刀具6插接端7的锁紧件19和中间冲击杆3的锁紧件21可为例如球形。与图3所示实施例的不同，按图1的转接器1上，使用者所施加的压力直接通过中间冲击杆3和刀具6的插接端7传递。为了使插接端7能返回其原始位置并用于传递和转换下一脉动冲击，可在共同作用的传动杆和对应件或带动面8、9区域设置一个由弹簧25加载的、最好是球形的支承件26。将弹簧25和支承件26固定在插接端，或者如所示的那样，将其设置在中间冲击杆3的带动面8区域。弹簧25最好是一个螺旋弹簧并且其弹力在300～1000N之间，最好为500N左右。尽管使用者施加了一个通常的压力，这些弹簧力仍能导致所要求的刀具的周期性复位。
为了保证按图4的转接器1的变型中其壳体2与运行时产生的脉动冲击隔离，在壳体2上朝着手动工具刀夹(未示出)端部区域设置一个弹簧件22，中间冲击杆3上设有的轴环23支承在该弹簧件上。对此弹簧件22的弹力应与壳体2的质量相一致，使得壳体2不会由于运行时产生的脉动冲击而产生自激振动。
按本发明的转接器可以用带一个用于纵向冲击的最好是电动风动的冲击的冲击具的冲击钻为例子加以说明。它可理解为一个带能产生扭转冲击具的手动工具，这种情况下在该转接器中共同作用的传动杆和/或带动面的设计应使得能从扭转冲击分量的一部分产生出纵向冲击。通过两个冲击分量的叠加能又得到一个钻头螺旋冲击。
由于纵向冲击分量和扭转冲击分量的叠加，使得楔入待处理基体中刀具刀片上的力矢量方向与仅有纵向冲击的刀具相比从刀具轴方向转过一个角度，由于力矢量方向的改变使得在碰到钢筋时可将其剪断切除，从而可以避免在刀具卡住时突然产生一个大的转矩值并且可以提高对于这种手动工具使用者的安全性。该旋转冲击的剪切作用亦能有效用于无钢筋的矿物质基体中的切除。这种节能的切除方法可减少热量产生，因而在特别硬的基体中钻较大直径的孔时可省去附加的冷却(液)。将例如带一个纵向冲击具的手动工具和一个将纵向冲击分量和一个扭转分量叠加从而形成一个脉动旋转冲击的按本发明的转接器结合，则可在干燥条件下对易碎的和/或韧性的已废弃的基体进行有效的切除。
权利要求
1.传递脉动冲击到连续转动的刀具上的装置，它具有一个刀具(6)的刀座(5)，一个接合部位(4)可用于传递脉动冲击和一个连续的旋转运动，其特征在于将所述装置设计为一转接器(1)，一方面它可插进一个带冲击具的手动工具的刀夹(10)中，另一方面它设有一个刀具(6)的刀座(5)，并且在壳体(2)中设有中介装置(8、9)，它将从手动工具冲击具中产生的脉动冲击分量与一个第二冲击分量叠加，可将一脉动螺旋冲击传递到刀具(6)上，所述的螺旋冲击为一个纵向冲击分量(L)和一个扭转分量(T)的合成。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于中介装置包括传动杆和/或其带动面(8，9)，通过所述的中介装置可将由手动工具冲击具产生的纵向冲击(L)的一部分冲击能量转换成扭转冲击分量(T)。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于传动杆和/或带动面(8)设置在位于体壳(2)内的中间冲击杆(3)的一端上，其另一端为与手动工具刀夹(10)的接合端(4)，所述的传动杆和/或带动面与在刀具(6)的插接端(7)的相应的对应传动杆和/或带动面(9)配合作用，刀具可插入转接器(1)的刀座(5)中。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于在壳体(2)上向着手动工具刀夹(10)的一端设有一个装置，借助于这个装置可使得转接器(1)的壳体(2)很大程度上不承受运行时产生的脉动冲击载荷。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于所述装置在转接器(1)向着手动工具的刀夹(10)的一端设有一圆柱形支座(13)，安装状态时用于支承从刀夹(10)突出的圆柱形凸肩(14)，运行时它这样支承，使在中间冲击杆(3)上或刀具(6)的插接端(7)上配合作用的传动杆和对应传动杆或带动面(8，9)不承受由使用者所施加的压力。
6.按权利要求4所述的装置，其特征在于所述装置包含一个固定在转接器(1)向着手动工具刀夹(10)的一端的、预紧的弹簧件(15)，中间冲击杆(3)上的轴环(16)即支承在此弹簧件上，以使运行时壳体(2)不承受脉动冲击载荷
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于弹簧件(15)为碟形弹簧，其弹力在300N～1000N之间，最好为500N。
8.按权利要求3所述的装置，其特征在于通过中间冲击杆(3)和刀具(6)的插接端(7)组成的系统传递由使用者施加的压力，其中设有中介装置，运行时在中间冲击杆(3)或插接端(7)上配合作用的传动杆和对应传动杆或带动面(8，9)对使用者的压力周期卸载。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于所述的中介装置设在配合作用的传动杆和对应传动杆或带动面(8，9)的轴向支承区域，包含有一由弹簧(25)加载的支承件(26)，特别是一弹簧加载的球形件。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于所述的弹簧(25)为一螺旋弹簧，其弹力在300N～1000N，最好在500N左右。
11.按权利要求8到10中任一项所述的装置，其特征在于在中间冲击杆(3)上其与壳体(2)配合作用的区域设有一轴环(23)，它支承在弹簧件(23)上，所述的弹簧件位于壳体(2)向着手动工具刀夹(10)的一端并且其弹力的选择应使该壳体(2)在手动工具运行时不承受脉动冲击载荷。
全文摘要
传递脉动冲击到连续转动刀具(6)上的装置，它为一转接器，它的一端可插进一个带冲击具的手动工具的刀夹(10)内，另一端具有一个刀具(6)的刀座(5)。在壳体(2)内部转接器(1)设有中介装置(8，9)，它能使由手动工具的冲击具产生的脉动冲击分量和第二个冲击分量叠加，使得可以将一个脉动的螺旋冲击传递到刀具(6)上，脉动的螺旋冲击由一个纵向冲击分量(L)和一个扭转冲击分量合成。
文档编号B25D16/00GK1137967SQ96103729
公开日1996年12月18日 申请日期1996年3月22日 优先权日1995年3月24日
发明者马克西米利安·施特克, 鲍里斯·科勒, 马丁·里希特, 汉斯-维尔纳·邦格尔斯-安布罗修斯 申请人:希尔蒂股份公司