CH638865A5

CH638865A5 - Percussion mechanism for a hammer drill

Info

Publication number: CH638865A5
Application number: CH794779A
Authority: CH
Inventors: Peter Bartel; Gert Flachenecker
Original assignee: Fein C & E
Priority date: 1978-09-14
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1983-10-14
Also published as: FR2453970B1; DE2839906C2; FR2453970A1; DE2839906A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlagmechanismus für einen Bohrhammer gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In der DE-PS 21 65 066 ist eine Drehschlagbohrmaschine beschrieben, die eine axial fixierte, mit einer Verzahnung versehene Antriebshülse aufweist, in deren vorderem Teil verdrehfest und in Grenzen axial beweglich ein Bohrwerkzeug gehalten ist und in deren rückwärtigem Teil ein mit einem Ansatz versehener federbelasteter Schläger beweglich geführt ist, wobei die Schlagenergie innerhalb der Antriebshülse zentrisch übergeben wird.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Schlagübertragung vom Schläger auf das Werkzeug direkt und ohne dämpfende Zwischenmasse erfolgt; sie weist jedoch den Nachteil auf, dass bei nicht eingesetztem Werkzeug die Werkzeugaufnahme verschmutzen kann und die Führung des Schlägers in der Antriebshülse entsprechend abgedichtet werden muss, wobei diese Abdichtung ihrerseits den zur optimalen Schlagübertragung erforderlichen freien Vorlauf des Schlägers ungünstig beeinflusst.

Vorteilhafterweise besitzt die bekannte Drehschlagbohrmaschine eine selbsttätige Schlagabschaltung, die durch das Abheben des Bohrwerkzeuges von der Bohrstelle eingeleitet wird. Zu diesem Zweck muss der auf einer Vorgelegewelle drehbar angeordnete und mit Kupplungsklauen versehene Aufzugsnocken axial aus dem Eingriff der mit der Vorgelegewelle fest verbundenen Gegenkupplungsklauen entgegen der Kraft einer Feder verschoben und über federnde Rastmittel in dieser Lage arretiert werden. Die Verschiebung des Aufzugsnockens erfolgt jedoch erst dann , wenn der Schläger über seine die Schlagenergie übergebende vordere Stellung hinausbewegt wird, was beim Abheben des Bohrwerkzeuges von der Bohrstelle der Fall ist.

Die Abschaltung erfolgt somit verzögert, das heisst, vor Stillegung des Aufzugsnockens wird der Schläger noch einmal mit voller Wucht in Richtung auf das bereits abgehobene Werkzeug beschleunigt. Dieser letzte Schlag muss vom Getriebegehäuse über dämpfende Mittel aufgefangen werden. Weiterhin muss der Schläger in der vordersten Stellung arretiert werden, um den Aufzugsnocken in der ausgerückten Lage zu halten.

Den Vorteilen der bekannten Drehschlagbohrmaschine -zentrische Schlagübertragung, selbsttätige Schlagabschaltung und die durch die achsparallele Anordnung von Schläger und Aufzugsnocken erreichte kurze B auweise - stehen somit die Nachteile einer verzögerten indirekten Abschaltung, einer relativ aufwendigen Arretierung von Schläger und Aufzugsnocken sowie der möglichen Verschmutzungsgefahr der Antriebshülse gegenüber.

Aus der DE-PS 2029614 ist ein Schlagmechanismus für einen Bohrhammer bekannt, der eine wesentlich einfachere Schlagabschaltung aufweist. Ein auf dem Werkzeughalter drehbar gelagertes federbelastetes Kupplungszahnrad gerät beim Abheben des Werkzeuges sofort und unmittelbar aus dem Wirkungsbereich der Kupplungsklauen eines Ratschenzwischenstückes, welches den Schläger periodisch zu spannen und für seine vorlaufende Schlagbewegung wieder freizugeben hat, so dass nach dem Abheben kein weiterer Spannvorgang eingeleitet wird.

Abgesehen von der koaxialen Anordnung, die eine relativ lange Bauweise der Schlageinrichtung ergibt, weist dieses Gerät eine ungünstige Weitergabe der kinetischen Energie vom Schläger auf das Werkzeug auf, da einerseits die Masse des Antriebszahnrads, welches mit dem Werkzeughalter fest verbunden ist, mitbeschleunigt werden muss und andererseits das auf dem Werkzeughalter lose gelagerte Kupplungszahnrad bei jedem Schlagimpuls eine Eigenbewegung vollführt. Beide Eigenschaften wirken auf die Schlagintensität ungünstig ein.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde in der DE-OS 2423 332 eine Massenverringerung des beaufschlagten Werkzeugschaftes vorgeschlagen, welche durch axiale Verschiebbarkeit zwischen dem mit dem Werkzeugschaft fest verbundenen Kupplungsstück und dem das Kupplungsstück antreibenden Zahnrad gekennzeichnet ist. Auch hierbei handelt es sich um eine koaxiale Aufreihung von Kupplung, Aufzugsnocken und Schläger.

Diese Anordnung erfordert, wie auch beim vorgenannten Gerät, eine Verdrehsicherung des Schlägers, welche einerseits einen aufwendigeren Aufbau bedingt und andererseits auf den freien Vorlauf des Schlägers ungünstig einwirkt. Die Verdrehsicherung hat ausserdem den Nachteil, dass der dem Schläger auferlegte Zwang, die über die Kupplungsklauen eingeleitete Rotation in eine Translation umzulenken, die Elemente der Verdrehsicherung einem zusätzlichen Verschleiss aussetzt.

Allen vorgenannten bekannten Schlagmechanismen haftet der Nachteil an, dass ein einmal eingeleiteter Schlag unter gleichzeitigem Abheben des Werkzeuges von der Bearbeitungsstelle ungebremst und schlagartig von mehr oder weniger aufwendigen, auf Gehäuseteile abgestützten Dämpfungselementen aufgefangen werden muss.

Die abrupt erfolgende Abdämpfung überträgt sich unmittelbar auf das Gehäuse, wodurch unangenehme Vibrationen und Geräusche entstehen. Ausserdem ist dabei eine erhöhte Wärmeentwicklung zu beobachten.

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Zusätzlich wird bei den bekannten Geräten die Bohrspindel direkt über Lager gegen das Gehäuse abgestützt. Beim Arbeiten werden dadurch die Schwingungen und Vibrationen, die vom Werkzeug über die Bohrwelle auf das Gehäuse und somit auf alle mechanischen Teile einwirken, auch auf den das Gerät Bedienenden übertragen.

Insgesamt gesehen entstehen für die Bedienungsperson relativ unangenehme Nebenwirkungen.

In der DE-OS 26 55 899 ist eine Dämpfung der Bohrspindel für einen Bohrhammer mit Luftpolsterschlagwerk dargestellt. Die Bohrspindel wird hierbei jedoch nur in der jeweils beschleunigten Richtung elastisch abgefangen, wobei das Auftreffen auf die Dämpfungselemente mit mehr oder weniger grosser Wucht erfolgt und dadurch diese Elemente eine entsprechend grosse Verformungsarbeit vollbringen müssen, die zu einer frühzeitigen Ermüdung führen kann. Die axiale Fixierung der Dämpfungselemente erfordert ausserdem zusätzliche Ringkörper, die die Axialschläge an die Dämpfungselemente weiterleiten müssen. Desweiteren stützen sich die Dämpfungselemente, wie bei den vorgenannten Geräten, auf Gehäuseteilen ab und übertragen die dabei entstehenden Vibratoren auf das Gehäuse.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Abdämpfung über ein Luftpolster vorzunehmen (DE-OS 23 64344). Die hierzu erforderliche Kompressionskammer erfordert jedoch ein gewisses Volumen, welches die axiale Baulänge des Schlagsystems ungünstig beeinflusst. Ausserdem sind zusätzliche Dichtelemente und ein Drosselkanal erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kurzbauenden verschmutzungssicheren Schlagmechanismus zu schaffen, der eine zentrische Schlagübertragung von einem frei beweglichen Schläger auf die Bohrspindel erlaubt, deren geringe Masse keine wesentliche Abschwächung der Schlagintensität verursacht, wobei die Schlagerzeugung unmittelbar direkt durch Abheben der Bohrspindel von Bohrgut ohne zusätzliche Arretierelemente unterbrochen werden kann.

Ausserdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine abrupte Abdämpfung über Gehäuseteile mit all ihren Nebenerscheinungen zu vermeiden und die unangenehmen Rückwirkungen von der Bohrspindel auf den Bedienenden mit Hilfe von einfachen, handelsüblichen Mitteln verschleissschonend zu mindern.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Schlagmechanismus für einen Bohrhammer entlang der Schnittlinie I-I nach der Fig. 2 und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schlagmechanismus entlang der Schnittlinie II-II nach der Fig. 1.

Wie aus dem Längsschnitt nach der Fig. 1 ersichtlich ist, zeigt die obere Hälfte über der Bohrspindelachse den eingerückten, die untere Hälfte den ausgerückten Zustand. Die unter der Bohrspindel parallel angeordnete Vorgelegewelle stellt hingegen in ihrer oberen Hälfte den ausgerückten, in ihrer unteren Hälfte den eingerückten Zustand dar.

Der Schlagmechanismus ist in einem Getriebegehäuse 25 untergebracht, in dessen rückwärtigem, hier nicht weiter aufgezeichneten Teil ein Elektromotor angeordnet ist, dessen Ankerritzel 28 (Fig. 2) mit einem mit einer Vorgelegewelle 23 drehfest verbundenen Zahnrad 26 in Eingriff steht. Im vorderen Teil des Getriebegehäuses 25 ist eine mit einer Verzahnung 3 versehene Antriebshülse 2 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Eine in die Vorgelegewelle 23 eingearbeitete Verzahnung 16 steht mit der Verzahnung 3 der Antriebshülse 2 im dauernden Eingriff. Im vorderen Teil der Antriebshülse 2 ist eine das Werkzeug aufnehmende Bohrspindel 11 über ein Mitnahmeprofil 12 verdrehfest

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und über dämpfende Elemente 1 in engen Grenzen axial beweglich gelagert.

Das Drehmoment wird somit vom Ankerritzel 28 über die Verzahnungen 26,16,3 und das Mitnahmeprofil 12 auf die Bohrspindel 11 übertragen.

Ein achsparallel zu der Vorgelegewelle 23 angeordneter Schläger 24 ist mit seinem vorderen Ansatz 14 in der Antriebshülse 2 und mit seinem hinteren Ansatz 27 in einer Führungshülse 10 beweglich gelagert. Der Schläger 24 ist mit einem Bund 5 versehen, auf dem sich eine Druckfeder 8 abstützt. Im Bereich um diesen Bund 5 ist ein mit einem vorderen 4 und einem hinteren Bund 9 versehener Bremskörper 7 axial verschiebbar im Getriebegehäuse 25 gelagert. An der Lagerstelle ist der Bremskörper 7 mit einem seine axiale Bewegung bremsenden Belag 6 versehen.

Auf der Vorgelegewelle 23 ist ein mit Kupplungsklauen 21 versehener Aufzugsnocken 22 drehbar, aber axial fixiert angeordnet. Über ein in der Vorgelegewelle 23 starr befestigtes Mitnahmeelement 19 ist ein mit Gegenkupplungsklauen 20 versehenes Kupplungsteil 17 drehfest mit der Vorgelegewelle 23 verbunden. Dieses Kupplungsteil 17 ist gegen die Kraft einer Feder 18 axial verschiebbar.

Der Schlagmechanismus arbeitet wie folgt:

Nach Einschalten des nicht weiter dargestellten Elektromotors wird die Bohrspindel 11 über die Zahnräder 28,26,16,3sowie das Mitnahmeprofil 12 in Drehung versetzt.

Beim Andrücken des Bohrers an das Bohrgut wird die Antriebshülse 2 von der Bohrspindel 11 über die Dämpfungselemente 1 nach hinten geschoben. Über die rückwärtige Stirnfläche 15 wird die axiale Verschiebung auf das Kupplungsteil 17 übertragen. Die rotierenden Klauen 20 des Kupplungsteils 17 greifen dadurch in die bisher stillstehenden Klauen 21 des Aufzugsnokkens 22 ein und versetzen diesen in Drehung. Durch den umlaufenden Aufzugsnocken 22, auf dessen wendeiförmiger Gleitfläche der Schläger 24 abzugleiten vermag, wird die Feder 8 über den Schläger 24 periodisch gespannt und der Schläger 24 für die vorlaufende Schlagbewegung wieder freigegeben. Die Schlagenergie wird hierbei innerhalb der Antriebshülse 2 von der Stirnfläche 13 des vorderen Ansatzes 14 des Schlägers 24 auf die Bohrspindel 11 zentrisch übergeben. Die während des Häm-merns auftretenden Rückschwingungen werden über die Dämpfungselemente 1 abgeschwächt.

Beim Abheben des Bohrers vom Bohrgut schiebt sich die Bohrspindel 11 infolge der Wirkung der Druckfeder 18 nach vorne, wodurch die Kupplungsklauen 20 und 21 ausser Eingriff gelangen und den Aufzugsnocken 22 unmittelbar stillsetzen. Je nach momentaner Stellung des Aufzugsnockens 22 wird der Schläger 24 ein letztes Mal mehr oder weniger stark nach vorne ausweichen. Da sich durch das Ausrücken die Bohrspindel 11 dabei ausserhalb des Wirkungsbereiches der schlagübertragenden Stirnfläche 13 des Schlägers 24 befindet, wird jedoch dieser letzte Schlag nicht mehr auf die Bohrspindel 11 übertragen. Es entsteht ein sogenannter Leerschlag.

Dieser Leerschlag wird folgendermassen abgefangen:

Der Schläger 24 legt sich mit seinem Bund 5 an den vorderen Bund 4 des Bremskörpers 7 an und versucht, diesen nach vorne zu beschleunigen. Dieser Beschleunigung wirken jedoch einerseits der auf dem Bremskörper 7 angeordnete bremsende Belag 6 und andererseits die sich auf dem hinteren Bund 9 des Bremskörpers 7 abstützende Druckfeder 8 entgegen.

Die Kraft des Leerschlages wird somit innerhalb der Bremsanordnung abgefangen; es wirken hierbei keine störenden Kräfte nach aussen, so dass das Gehäuse von unangenehmen Rückwirkungen verschont bleibt.

Durch erneutes Einrücken der Bohrspindel 11 und damit erneutem Spannen des Schlägers 24 wird der Bremskörper 7 über die Druckfeder 8 wieder in seine ursprüngliche hintere Lage gedrückt.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Schlagmechanismus für einen Bohrhammer mit einer axial verschiebbaren und mit einer Verzahnung versehenen Antriebshülse, in deren vorderem, werkzeugseitigemTeil eine das Werkzeug aufnehmende Bohrspindel drehfest und in engen Grenzen axial beweglich gelagert ist und in deren rückwärtigem Teil ein mit einem Ansatz versehener federbelasteter Schläger beweglich geführt ist und mit einem achsparallel zu diesem Schläger auf einer Vorgelegewelle drehbar, aber axial fixiert angeordneten, mit Kupplungsklauen versehenen Aufzugsnocken, der über ein Gegenkupplungsklauen aufweisendes, auf der Vorgelegewelle drehfest angeordnetes, axial verschiebbares federbelastetes Kupplungsteil in Drehung versetzbar ist, wobei der Aufzugsnokken eine Druckfeder über den Schläger periodisch zu spannen und den Schläger für seine vorlaufende Schlagbewegung wieder freizugeben hat und die Schlagenergie innerhalb der Antriebshülse vom Schläger auf die Bohrspindel zentrisch übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (17) durch axiales Verschieben der Antriebshülse (2) über deren rückwärtige Stirnfläche ( 15) mit den Kupplungsklauen des Aufzugsnokkens (22) in Eingriff bringbar ist und dass im Einflussbereich des Schlägers (24) ein axial verschiebbarer Bremskörper (7) angeordnet ist. der einerseits unter der Kraftwirkung der den Schläger (24) beschleunigenden Druckfeder (8) steht, andererseits von einem Bund (5) des Schlägers (24) beaufschlagbar ist, wenn dieser sich bei fehlendem Kontakt mit der Bohrspindel (11) über seine Schlagenergie übertragende vordere Stellung hinausbewegt.

2. Schlagmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass der Bremskörper (7) im Getriebegehäuse (25) verdrehfest gelagert und an seiner Lagerstelle mit einem seine axiale Bewegung bremsenden Belag (6) versehen ist.

3. Schlagmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Bremskörper (7) angeordnete Belag (6) als ein- oder mehrstückiges auswechselbares Einlegeteil ausgebildet ist.

4. Schlagmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag (6) aus einem elastischen Material besteht.

5. Schlagmechanismus nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. dass die Bohrspindel ( 11 ) in beiden axialen Richtungen über Dämpfungselemente (1) elastisch abgestützt ist.

6. Schlagmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (1) handelsübliche O-Ringe oder Rundschnurringe sind.