CH649932A5

CH649932A5 - Vibratory drive, in particular for roller-bit tools

Info

Publication number: CH649932A5
Application number: CH7571/80A
Authority: CH
Inventors: Rolf Boeing; Werner Janssen; Klaus Schramm
Original assignee: Salzgitter Maschinen Ag
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1985-06-28
Also published as: ATA506280A; AT370207B; DE2945228A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsantrieb, insbesondere für Rollenbohrwerkzeuge, bestehend aus einem in Drehung versetzbaren Körper, welcher eine in ihrem Abstand von der Drehachse veränderbare Unwuchtmasse führt.

In der DE-OS 2 159 351 wird ein Bohrgerät mit wenigstens einer mit einem im Inneren des Rollenkörpers angeordneten umlaufenden Unwuchtvibrator versehenen, wenigstens einseitig in einer Halterung drehbar gelagerten Rolle zum Abtragen von Gestein, insbesondere zum Bohren von Schächten, Stollen od.dgl. beschrieben, bei dem u.a. auch vorgesehen ist, die Drehzahl des Unwuchtvibrators zu verändern bzw. den Abstand der Unwuchtmasse des Unwuchtvibrators von der Achse der Rolle veränderbar zu machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, mit der es möglich ist, diese zum Stande der Technik erwähnte Verstellbarkeit in der Praxis durchzuführen.

Insbesondere soll die Möglichkeit geschaffen werden, die Grösse der auftretenden Unwucht stufenlos zu verstellen und zwar sowohl im positiven wie im negativen Sinne.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der bei der Drehung des Körpers an der Unwuchtmasse entstehenden Fliehkraft einstellbar die Wirkung eines Druckmittels entgegengesetzt ist.

Bei einem solchen Vibrationsantrieb besteht die Möglichkeit, den kritischen Drehzahlbereich, d.h. die Eigenresonanz des Systems gezielt zu erreichen oder zu vermeiden. Ausserdem ist die Möglichkeit gegeben, den kritischen Drehzahlbereich bei voller Drehzahl des Antriebes, d.h. bei höchster Leistung des Vibrationsantriebes schnell zu durchfahren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs-gemässen Vibrationsantriebes ist der Körper ein beidseitig geschlossener Zylinder, der um eine zur Zylinderachse im wesentlichen senkrechte Achse drehbar ist und in seinem Inneren als Unwuchtmasse einen frei verschiebbaren Kolben aufnimmt, der auf der von der Drehachse abgewendeten Kolbenfläche mit dem Druckmittel beaufschlagt ist, dessen Zu- und Abfluss steuerbar ist.

Es ist somit möglich, die Unwuchtmasse aus einer Ruhestellung durch entsprechendes Ablassen des Druckmittels immer weiter von der Drehachse zu entfernen und damit ihre Wirkung entsprechend zu vergrössern.

Vorzugsweise ist der Zylinder an seinem dem Druckmittel beaufschlagten Ende entgegengesetzten Ende mittels eines in seiner Eindringtiefe verstellbaren Deckels verschlossen. Mit dieser Massnahme erreicht man durch entsprechende Ausbildung des Deckels ein Gegengewicht zu dem als Unwuchtmasse dienenden Kolben, so dass bei in seiner innersten Stellung stehenden Kolben das System ausgeglichen ist. Die letzte Justierung kann dann durch entsprechend tiefes Einschrauben dieses Deckels vorgenommen werden.

Die Kanäle für die Führung des Druckmittels verlaufen zweckmässig im Zylindermantel und sind über eine Dreh-durchführung an eine verstellbare Druckmittelversorgung angeschlossen.

Man kann in Abänderung dieses Prinzips, jedoch völlig im Rahmen der Erfindung die Unwuchtmasse auch am Ende einer Kolbenstange anbringen, deren Kolben in einem Zylinder verschiebbar ist, welcher ausmittig zur Drehachse sitzt und auf der der Drehachse benachbarten Kolbenfläche mit Druckmittel beaufschlagt ist. Hier ist also der Kolben lediglich noch ein Steuerorgan, das jedoch durch seine Verbindung mit der Unwuchtmasse in der Lage ist, den gleichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.

In weiterer Ausbildung dieser Ausführungsform gemäss der Erfindung ist die am Ende der Kolbenstange sitzende Unwuchtmasse als Rollkörper ausgebildet, der bei Erreichen des grössten Abstandes von der Drehachse auf der Innenwand eines zylindrischen Gehäuses abrollt. Auch hier dient der Kolben nur als Steuerorgan.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1, einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform des Vibrationsantriebes nach der Erfindung;

Fig. 2, einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3, einen Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform;

Fig. 4, eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 3.

In den Lagern 1 ist drehbar ein Körper 2 gelagert, der beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ein Zylinder 3 ist, dessen Achse Z-Z senkrecht zur Drehachse D-D verläuft. Der Zylinder 3 ist an einem Ende durch einen Deckel 4 verschlossen, dessen Eindringtiefe durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Deckels ins Innere des Zylinders verstellt werden kann. Im Zylinder 3 ist der Kolben 5 fliegend gelagert, der bei ruhendem Zylinder, wie strichpunktiert angedeutet, auf der Innenfläche 6 des Deckels 4 aufruht. Die vom Deckel 4 abgewendete Seite des Kolbens 5 ist mit dem Druckmittel beaufschlagt, das durch die Leitung 7 zugeführt wird, wie auch der Schnitt nach Fig. 2 erkennen lässt. Durch entsprechendes Einschrauben des Deckels 4 in dem Zylinder 3 kann das System so eingestellt werden, dass es im Ruhezustand ausgewuchtet ist.

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Auf dem Deckel 4 befindet sich eine Kolbenwegbegrenzung 8. Eine Kolbenwegbegrenzung 9 ist ferner auf dem Kolben 5 auf der von der Drehachse D-D abgewandten Seite vorhanden. Schliesslich ist der Kolben 5 durch einen Kolbenring 10 im Inneren des Zylinders 3 abgedichtet.

Die Leitung 7 ist über ein elastisches Element 11 an eine Drehdurchführung 12 angeschlossen und schützt diese Drehdurchführung 12 gegen die auftretenden Schwingungen.

Bei 13 ist ein Dreiwegventil angedeutet, über das der Druckmittelzufluss zum Zylinder 3 gesteuert wird. Das Druckmittel kommt aus einem Druckmittelvorrat 14, gefördert von einer Pumpe 15 und gesteuert über einen Umschalter 16.

Beim Anlaufen des Körpers 2 beginnt sich der Zylinder 3 um die Drehachse D-D zu drehen. Der Kolben 5 kann sich aber unter der Wirkung der Zentrifugalkraft noch nicht nach aussen bewegen und zur Unwucht werden, weil auf seiner von der Drehachse D-D abgewendeten Kolbenfläche das Druckmittel voll wirksam ist. Erst wenn das Druckmittel sukzessive abgelassen wird, bewegt sich der Kolben 5 nach aussen und erhöht damit seine Wirkung als Unwucht. Dabei ist es möglich, jede Phase der durch die Unwucht erzeugten Schwingungen gezielt zu durchfahren und an der gewünschten Stelle den Kolben zum Stillstand zu bringen. Es ist auch möglich, durch starke Beaufschlagung des Kolbens mit Druckmittel den Kolben wieder in seine Ausgangsstellung in die Anlage auf dem Deckel zurückzubringen und damit die Schwingungen vom Vibrationsantrieb wegzunehmen.

Erkennbar ist das System stufenlos regelbar.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Zylinder 23 exzentrisch zur Drehachse D gelagert und nimmt in seinem Inneren einen Kolben 25 auf, der auf der der Drehachse D benachbarten Seite eine Kolbenstange 26 trägt, die mit einer Unwuchtmasse 27 verbunden ist. Die der Unwuchtmasse zugewandte Kolbenoberfläche ist mit dem Druckmittel beaufschlagt, so dass die Unwuchtmasse 27 gegen die Wirkung des Druckmittels ausgefahren oder eingefahren werden kann. Der eingefahrene Zustand ist strichpunktiert angedeutet.

Die ganze Anordnung ist in einem Gehäuse 28 untergebracht, das beispielsweise auch ein Rollenmeisselkörper sein kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 lediglich dadurch, dass am Ende der Kolbenstange 36 des Kolbens 35, der im Zylinder 33 hin-und herbewegbar ist, eine Rolle 37 sitzt, die in voll ausgefahrenem Zustand auf der Innenoberfläche des Gehäuses 38 abrollt.

Bei den beiden Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 dient der Kolben lediglich als Steuerelement zum mehr oder weniger weiten Ausfahren der Unwuchtmasse 27 bzw. 37. Die Steuerung erfolgt auch bei diesen Ausführungsformen ähnlich wie bei der Ausführungsform nach'Fig. 1.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vibrationsantrieb, insbesondere für Rollenbohrwerkzeuge, bestehend aus einem in Drehung versetzbaren Körper, welcher eine in ihrem Abstand von der Drehachse veränderbare Unwuchtmasse führt, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Drehung des Körpers (2) an der Unwuchtmasse (5 bzw. 27 bzw. 37) entstehenden Fliehkraft einstellbar die Wirkung eines Druckmittels entgegengesetzt ist.

2. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) ein beidseitig geschlossener Zylinder (3) ist, der um eine zur Zylinderachse (Z-Z) im wesentlichen senkrechte Achse (D-D) drehbar ist und in seinem Inneren als Unwuchtmasse einen frei verschiebbaren Kolben (5) aufnimmt, der auf der von der Drehachse (D-D) abgewendeten Kolbenfläche mit dem Druckmittel beaufschlagt ist, dessen Zu- und Abfluss steuerbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vibrationsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (3) an seinem dem Druckmittel beaufschlagten Ende entgegengesetzten Ende mittels eines in seiner Eindringtiefe verstellbaren Deckels (4) verschlossen ist.

4. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtmasse (27, 37) am Ende einer Kolbenstange (26, 36) sitzt, deren Kolben (25, 35) in einem Zylinder (23, 33) verschiebbar ist, welcher ausmittig zur Drehachse (D) sitzt und auf der der Drehachse benachbarten Kolbenfläche mit dem Druckmittel beaufschlagt ist.

5. Vibrationsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (7) für die Führung des Druckmittels im Zylindermantel verlaufen und über eine Drehdurchführung (12) an eine verstellbare Druckmittelversorgung angeschlossen sind.

6. Vibrationsantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ende der Kolbenstange (36) sitzende Unwuchtmasse als Rollkörper (37) ausgebildet ist, der bei Erreichen des grössten Abstandes von der Drehachse (D) auf der Innenwand eines zylindrischen Gehäuses (38) abrollt.