CH646899A5 - Bohrhammer. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit Antriebs-und Schlagkolben, wobei zur Betätigung des Antriebskolbens eine normal zur Kolbenachse gelagerte Exzenterwelle vorgesehen ist.

Bekannte Bohrhämmer weisen eine Exzenterwelle auf, die einen Antriebskolben in einem Führungszylinder in hin-und hergehende Bewegung versetzt. Vor dem Antriebskolben ist im Führungszylinder ferner ein Schlagkolben verschieblich gelagert, der durch Bewegen des Antriebskolbens, unter Zwischenschaltung eines Luftpolsters, ebenso Hubbewegung erfahrt. Im Arbeitseinsatz des Bohrhammers läuft der Schlagkolben jeweils am Ende jedes Vorwärtshubes an der rückwärtigen Stirnseite eines von vorne in den Bohrhammer eingesetzten Werkzeuges direkt oder indirekt auf und gibt so Schlagenergie an das Werkzeug ab.

Die Exzenterwelle erfährt ihre Drehbewegung von einem motorseitigen Antriebsritzel. Damit ist ein von den Übersetzungsverhältnissen dieser Antriebsanordnung zwangsweise festgelegter Schlagwerksrhythmus gegeben. Dies hat erfah-rungsgemäss den erheblichen Nachteil, dass, unabhängig von den Einsatzbedingungen des Bohrhammers, an das Werkzeug immer die maximale Schlagenergie abgegeben wird, was beispielsweise beim Bohren in schlagempfindliches Bearbeitungsmaterial, wie spröde Steinzeugplatten, grosse Probleme mit sich bringt. Dieser Problematik wird auf verschiedenste Weise mit erheblichem konstruktivem Aufwand zu begegnen versucht.

So gibt es Bohrhämmer, die eine relativ komplexe Werkzeugaufnahme besitzen, welche ein Einstellen der axialen Arbeitslage des Werkzeuges gegenüber dem Schlagwerk erlauben. Das Werkzeug ragt demnach mehr oder weniger tief in den Wirkbereich des Schlagkolbens. Diese Lösung ist sehr aufwendig sowie störungsanfällig und führt zudem zu einer Vergrösserung der Baulänge und damit zwangsläufig auch 5 zu Kopflastigkeit des Bohrhammers.

Ein weiterer massgeblicher Nachteil von Bohrhämmern der erörterten Gattung besteht darin, dass der zwangsweise betätigte Antriebskolben auch im Leerlauf des Gerätes den Schlagkolben in Hubbewegung versetzt. Da das gegebenen-10 falls im Bohrhammer befindliche Werkzeug die ihm vom Schlagkolben verliehene Schlagenergie diesfalls nicht an ein Bearbeitungsmaterial abgeben kann, muss die Schlagenergie geräteseitig abgefangen werden. Dies hat zumeist schwerwiegende Beschädigungen des Gerätes zur Folge. Es wurden deshalb auch Abfangvorrichtungen bekannt, die den im Leerlauf Hübe ausübenden Schlagkolben abfangen. Solche Vorrichtungen sind wiederum aufwendig, diffizil und zufolge der grossen Beanspruchung nur bedingt über längere Zeit funktionstüchtig.

m Das motorseitige Antriebsritzel, welches, wie voran erläutert, den Antrieb der Exzenterwelle ausübt, verleiht separat zudem auch dem Werkzeug Drehung. Hierzu ist ein Drehantrieb vorgesehen, welcher ein vom Schlagwerksantrieb praktisch unabhängiges zweites Getriebe bildet. Diese 2s Bohrhämmer verfügen demnach über aufwendige, komplexe, räumlich voluminöse Antriebe, so dass die Geräte auch durch den Nachteil hohen Gewichtes charakterisiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrhammer zu schaffen, der sich durch kompakten und einfa-30 chen Aufbau auszeichnet und ein automatisches Anpassen der Schlagleistung an die Einsatzbedingungen sowie auf einfache Weise das Unterbrechen des Schlagwerkbetriebes im Leerlauf des Gerätes ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass 35 das Lager der Exzenterwelle um die Kolbenachse drehbar ist, und der Antrieb der Exzenterwelle durch Abwälzen an einem Wälzkranz erfolgt, wobei das Lager gegenüber dem Wälzkranz eine Relativbewegung ausführt.

Der Bohrhammer weist zweckmässig, wie bei bekannten 40 Geräten, einen Führungszylinder auf, in dem von der Exzenterwelle ein Antriebskolben in Bewegung versetzt wird, der seinerseits über ein Luftpolster einem Schlagkolben Hubbewegung verleiht. Der Antriebskolben kann dabei sowohl als herkömmlicher Vollkolben gestaltet sein oder beispielsweise 45 die Form eines sogenannten Tauchkolbens aufweisen, in dessen Bohrung der Schlagkolben verschieblich gelagert ist.

Das Lager für die Exzenterwelle ist vorzugsweise als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet, dessen Rotationsachse mit der Kolbenachse korrespondiert. Am Umfang so trägt das Lager einen Zahnkranz, in den ein motorisch angetriebenes Ritzel eingreift, wodurch das Lager um dessen Rotationsachse gedreht wird. Mit dem Lager ist zweckmässig vorderseitig der Führungszylinder verbunden, so dass mit dem Antrieb des Lagers gleichzeitig auch der Führungszylin-55 der Drehbewegung erfahrt. Diese Antriebsanordnung, die sowohl die Betätigung des Schlagwerkes ausübt als auch das Drehen des Führungszylinders und damit des Werkzeuges, -das mit dem Führungszylinder vorderseitig direkt oder indirekt verbunden ist, bewerkstelligt, zeichnet sich durch kon-60 struktive Einfachheit, wenig Bauteile und demzufolge kompakte Gestaltung aus.

Zum Antrieb der Exzenterwelle wälzt diese unter Drehung des Lagers an dem Wälzkranz ab. Der Wälzkranz ist einfachheitshalber als dem Gerätegehäuse zugeordnete 65 Ringschulter ausgebildet. Zum Abwälzen der Exzenterwelle am Wälzkranz werden diese im Arbeitseinsatz des Bohrhammers gegenseitig in reibschlüssigem Kontakt gehalten. Hierzu sind das Lager und der das Werkzeug tragende Führungs

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zylinder gegenüber dem Gerätegehäuse axial verschieblich angeordnet.

Vorzugsweise weisen jedoch zur Erzielung eines formschlüssigen Antriebs der Exzenterwelle diese und der Wälzkranz gegenseitig kämmende Verzahnungen auf. Diese Ausbildung zeichnet sich durch schlupffreie Kraftübertragung und geringen Verschleiss aus.

Mit Vorteil ist der Wälzkranz um die Kolbenachse drehbar und zum Antrieb der Exzenterwelle am Gerätegehäuse festlegbar. Der zweckmässig ringförmige Wälzkranz steht mit der Exzenterwelle in Eingriff und umfasst dabei das Lager drehbar und axial unverschieblich.

Um eine Relativbewegung des sich drehenden Lagers gegenüber dem Wälzkranz zu erreichen, ist dieser vorzugsweise zum Gerätegehäuse festlegbar. Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist der Wälzkranz hierzu gegen ein gehäuseseitiges Bremsglied, beispielsweise in Form eines Einsatzringes, verschiebbar. Der Wälzkranz stellt so ein Kupplungsorgan dar, d.h. ein Antrieb der Exzenterwelle findet nur statt, wenn der Wälzkranz vom Bremsglied am freien Drehen gehemmt wird. Dies wiederum hängt von den Einsatzbedingungen des Bohrhammers ab, indem bei gegen das Bearbeitungsmaterial gedrücktem Werkzeug dieses über den Führungszylinder das Lager nach hinten verschiebt und der Wälzkranz folglich das Bremsglied entsprechend dem Arbeitsdruck des Werkzeuges kontaktiert. Wird der Bohrhammer mit dem Werkzeug hingegen vom Bearbeitungsmaterial abgehoben, so löst sich der Wälzkranz vom Bremsglied, wodurch die Exzenterwelle nicht mehr angetrieben wird, d.h. das Schlagwerk ist abgeschaltet. Durch das Abschalten des Schlagwerkantriebs wird sichergestellt, dass das Schlagwerk im Leerlaufbetrieb des Bohrhammers keinerlei Geräteschäden verursacht. Da der Antriebskolben keine Hubbewegung erfährt, bedarf es zudem auch keiner Mittel zum Stoppen des Schlagkolbens.

Die Art des Kuppeins von Wälzkranz und Bremsglied ist massgeblich für die Dosierbarkeit der an das Werkzeug abzugebenden Schlagleistung. Um ein automatisches Anpassen der Schlagleistung an die Einsatzbedingungen bzw. Anpresskraft des Werkzeuges zu erzielen, weisen der Wälzkranz und das Bremsglied zu deren gegenseitigen Eingriff vorzugsweise Reibflächen auf. Diese sind zweckmässig korrespondierend kegelig ausgebildet, wodurch einerseits grössere Kupplungsflächen und damit kleinerer Verschleiss erzielt werden und andererseits das Gleiten des Kupplungsvorganges begünstigt wird.

Einer weiteren Ausführungsart der Erfindung entsprechend ist der Wälzkranz entgegen der Kraft einer Feder gegen das Bremsglied verschiebbar. Die Feder ist zweckmässig rückseitig am Gerätegehäuse abgestützt und schultert sich vorderseitig am Führungszylinder ab. Auf diese Weise wird über den Führungszylinder und das Lager der Wälzkranz in jeder Einsatzrichtung des Bohrhammers bei nicht gegen das Bearbeitungsmaterial gedrücktem Werkzeug vom Bremsglied ferngehalten, so dass das Schlagwerk im Leerlauf des Gerätes ausser Betrieb bleibt.

Das Lager oder der mit dem Lager verbundene Führungszylinder kann aber auch durch Stellglieder zwangsweise in vorderer Position gehalten werden, so dass zwischen Wälzkranz und Bremsglied kein Kupplungskontakt besteht. So lässt sich auf einfache Weise ein zuverlässiges Abschalten des Schlagwerkbetriebs des Bohrhammers und damit reiner Drehantrieb des Werkzeuges erreichen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigen:

Fig. 1 den vorderseitigen Bereich eines Bohrhammers im Längsschnitt, in Arbeitsstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schlagwerksantrieb gemäss dem Schnittverlauf II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den vorderseitigen Bereich des Bohrhammers nach Fig. 1 im Längsschnitt, in Ruhe- bzw. in Leerlaufstellung,

Fig. 4 das Detail IV gemäss Fig. 3 in vergrösserter Darstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrhammer weist ein Motorgehäuse 1 auf, das über einen Zwischenflansch 2 vorderseitig mit einem Getriebegehäuse 3 verbunden ist. Aus Vereinfachungsgründen wird auf die Darstellung der hinteren Partie des Bohrhammers, welche in üblicher Anordnung einen Motor, einen Handgriff und das Einschaltorgan aufweist, verzichtet.

Im Motorgehäuse 1 ist eine Motorwelle 4, in einem Kugellager 5 geführt, drehbar angeordnet. Vorderseitig ragt die Motorwelle 4 mit einem Antriebsritzel 6 aus dem Motorgehäuse 1 und treibt ein Zahnrad 7 an. Dieses steht drehfest mit einer Übertragungswelle 8 in Verbindung, die wiederum über Kugellager 9 und 11 einerseits im Motorgehäuse 1 und andererseits im Getriebegehäuse 3 drehgelagert ist. Auf der Übertragungswelle 8 sitzt im vorderen Abschnitt ein mit diesem drehfest verbundenes Ritzel 12. Dieses steht mit einem Zahnkranz 13 in Eingriff, der seinerseits auf einem als rotationssymmetrischer Körper ausgebildeten, gesamthaft mit 14 bezeichneten Lager fixiert ist. Das Lager 14 wiederum ist mittels andeutungsweise erkennbaren Schrauben 15 mit einem gesamthaft mit 16 bezeichneten Führungszylinder zu einer Baueinheit verbunden.

Die Baueinheit Lager 14/Führungszylinder 16 ist im Getriebegehäuse 3 drehbar gelagert, wozu ein den Führungszylinder 16 fassendes Rollenlager 17 sowie ein vorderseitiges Kugellager 18 dient. Der Führungszylinder 16 ist zusammen mit dem Lager 14 gegenüber dem Getriebegehäuse 3 zudem begrenzt axial verschiebbar, was dadurch gewährleistet wird, dass die dem Führungszylinder zugeordnete Büchse 19, auf der die Rollen des Rollenlagers 17 innenseitig ablaufen, gegenüber dem aussenseitigen Teil des Rollenlagers 17 verschiebbar ist und ferner auch das Kugellager 18 im Getriebegehäuse 3 nicht festsitzt.

Das Lager 14 ist von einer Exzenterwelle 21 durchsetzt, die normal zur Rotationsachse des Lagers gerichtet und in Gleitlagern 22 drehbar ist. Der axialen Lagesicherung dient ein Sicherungsring 23. An das eine Ende der Exzenterwelle 21 ist ein Kegelzahnrad 24 angeformt, das mit einem Kegelzahnkranz 26 eines Wälzkranzes 25 kämmt. Der Wälzkranz 25 sitzt konzentrisch auf dem hinteren Endbereich des Lagers 14, wobei Kugeln 27 dessen Drehbarkeit und axiale Lagesicherung gewährleisten. Dem Sichern der Kugeln selbst gegen Entweichen nach hinten dient eine Deckscheibe 28, die von den Schrauben 15 an das Lager 14 gehalten wird. In Arbeitsstellung des Bohrhammers steht eine äussere kegelige Reibfläche 29 des Wälzkranzes 25 in kraftschlüssigem Kontakt mit einem im Getriebegehäuse 3 drehfest angeordneten ringförmigen Bremsglied 31, respektive mit dessen innenseitiger kegeliger Reibfläche 32.

Wie insbesondere die Fig. 2 verdeutlicht, trägt die Exzenterwelle 21, durch eine Passfeder 33 verdrehsicher festgelegt, einen Exzenter 34. Der Exzenter 34 weist eine kreisförmige Umfangskontur auf, die unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern 35 von einem Lagerring 36 umfasst ist. Ein vom Lagerring 36 abstehender Pleuel 37 fasst einen als Tauchkolben ausgebildeten Antriebskolben 38, der seinerseits im Führungszylinder 16 verschiebbar ist. Der Verbindung des Pleuels 37 mit dem Antriebskolben 38 dient ein Querstift 39.

Der Antriebskolben 38 trägt in seiner Bohrung 41 einen axial verschieblichen Schlagkolben 42, der einen an der Wand der Bohrung 41 anliegenden Dichtungsring 43 aufweist. Wird dem Antriebskolben 38 vom Exzenterantrieb

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Hubbewegung verliehen, so überträgt sich diese auf den Schlagkolben 42, wobei als Übertragungsmittel ein hinter dem Schlagkolben 42 in der Bohrung 41 befindliches Luftpolster dient. Zur Regenerierung des Luftpolsters sind ein Ausgleichskanal 44 und eine Ausgleichsbohrung 45 vorgesehen, deren Funktion hier nicht näher erläutert wird.

Der Schlagkolben 42 gibt seine kinetische Energie in Form von Schlägen an einen im vordersten Abschnitt des Führungszylinders 16 verschieblich gelagerten Übertragungsschaft 46 ab. Dieser leitet die Schlagenergie direkt an eine an sich bekannte Werkzeugaufnahme 47 weiter, in der über eine Konusverbindung 48 das andeutungsweise erkennbare Werkzeug 49, in der Regel ein Bohrer, gefasst ist. Um den Vorlauf des Schlagkolbens 42 durch die davorliegende Luft nicht zu hemmen, sind im Führungszylinder 16 vor dem vorderen Ende des Antriebskolbens 38 Entlüftungskanäle 51 vorhanden.

Zur axial verschieblichen Halterung des Übertragungsschaftes 46 weist dieser längsgerichtete Auskehlungen 52 auf, in die im wesentlichen zylindrische Verriegelungskörper 53 mit gegenüber den Auskehlungen 52 kleinerer Länge einra-gen. Die Verriegelungskörper 53 sind zudem in fensterförmi-gen Aussparungen 54 des Führungszylinders 16 gefasst, womit eine Drehverbindung des Führungszylinders 16 mit dem Übertragungsschaft 46 hergestellt ist. Um einerseits ein Eindringen von Schmutz in das Geräteinnere und andererseits das Austreten von Schmierstoff nach aussen zu unterbinden, trägt das Getriebegehäuse 3 einen vorderen Verschlussdeckel 55 mit einem Simmerring 56, der den Übertragungsschaft 46 dichtend umschliesst.

Am Getriebegehäuse 3 stützt sich innenseitig über einen Zentrierring 57 eine Feder 58 ab, die nach vorne gegen einen Schulterring 59 drückt. Dieser liegt am Kugellager 18 an, das seinerseits an einem in den Führungszylinder 16 eingelassenen Haltering 61 aufliegt.

In funktioneller Hinsicht sei zu der in der Fig. 1 gezeigten Arbeitsstellung folgendes gesagt: Der Bohrhammer wird bei eingeschaltetem Motor mit dem Werkzeug 49 gegen ein Bearbeitungsmaterial (nicht gezeigt) gehalten. Dadurch wird über das Werkzeug 49 und die Werkzeugaufnahme 47 der Übertragungsschaft 46 und von diesem über dessen Schulter 46a der Führungszylinder 16 mit anschliessendem Lager 14 samt Wälzkranz 25 gegen die Kraft der Feder 58 im Getriebegehäuse 3 nach hinten geschoben. Demzufolge tritt der Wälzkranz 25 über dessen Reibfläche 29 mit der Reibfläche 32 des Bremsgliedes 31 in kraftschlüssigen Kontakt. Das drehende Antriebsritzel 6 treibt über das Zahnrad 7 und die Übertragungswelle 8 das Ritzel 12 an, das seinerseits dem Zahnkranz 13 und damit dem Lager 14 Drehbewegung verleiht.

Durch das Drehen des Lagers 14 um dessen der Kolbenachse entsprechende Rotationsachse wird auch der Exzenterwelle 21 derselbe Drehsinn verliehen. Das Kegelzahnrad 24 der Exzenterwelle 21 wälzt so am Kegelzahnkranz 26 des

Wälzkranzes 25 ab, da der Wälzkranz 25 zufolge des durch den Anpressdruck des Werkzeuges 49 bestimmten kraftschlüssigen Kontaktes mit dem Bremsglied 31 gebremst wird oder stillsteht.

s Durch das besagte Abwälzen erfährt die Exzenterwelle 21 auch um deren eigene Achse Drehbewegung. Diese wird über die Passfeder 33 auch dem Exzenter 34 vermittelt, demzufolge dem Lagerring 36 Kurbelbewegung verliehen wird. Über den Pleuel 37 und den Querstift 39 erfährt der An-10 triebskolben 38 sohin Hubbewegung. Die Hübe des Antriebskolbens 38 setzen auch den Schlagkolben 42 in der geschilderten Weise in Bewegung, der seine kinetische Energie in Form von Folgeschlägen dem Übertragungsschaft 46 und damit letztlich dem Werkzeug 49 vermittelt 15 Wird der Bohrhammer vom Bearbeitungsmaterial abgehoben, so nimmt er die der Fig. 3 entnehmbare Funktionsstellung, das heisst Ruhe- bzw. Leerlaufstellung, ein. Da über das Werkzeug 49 nunmehr keine Kraft die Werkzeugaufnahme 47 mit den daran anschliessenden Geräteteilen 20 nach innen drückt, vermag die Feder 58 den Führungszylinder 16 sowie das Lager 14 samt Wälzkranz 25 über den Schulterring 59, das Kugellager 18 und den Haltering 61 in die gezeigte vordere Position zu verschieben. Dabei gelangt der Wälzkranz 25, wie insbesondere in Fig. 4 verdeutlicht, 25 ausser Kontakt mit dem Bremsglied 31. Treibt der Motor nach wie vor über das Antriebsritzel 6 das Zahnrad 7, die Übertragungswelle 8 und das Ritzel 12 den Zahnkranz 13 samt Lager 14 an, so dreht sich ebenso die Exzenterwelle 21 mit dem Lager 14 um dessen Achse. Da der Wälzkranz 25 30 jedoch nicht mehr in Eingriff mit dem Bremsglied 31 steht, dreht sich dieser ebenso mit dem Lager 14 mit. Es kommt demnach nicht zu einem Abwälzen des Kegelzahnrades 24 und damit bleibt auch der Antrieb des Exzenters 34 aus. Der Antriebskolben 38 erfährt damit keinen Antrieb, so dass der 35 Schlagwerksbetrieb des Bohrhammers kausal unterbunden ist.

Der Angriff des Wälzkranzes 25 am Bremsglied 31 kann aber auch beispielsweise zur gewollten Benützung des Bohrhammers ohne Schlagausübung an das Werkzeug 49 auf ein-40 fache Weise durch entsprechende Schaltmittel erfolgen. Hierzu zeigen die Fig. 1 und 3 einen Steuernocken 62, der hinter dem Schulterring 59 in das Innere des Getriebegehäuses 3 ragt. Mittels eines Stellringes 63 kann der Steuernocken 62 aus der in Fig. 1 gezeigten Position beispielsweise über ei-45 nen nicht dargestellten Kulissenschlitz im Getriebegehäuse 3 in eine in Arbeitsrichtung des Bohrhammers weiter vorne liegende Position gebracht werden, wobei der Steuernocken 62 den Schulterring 59 nach vorne mitnimmt, etwa in eine Stellung, wie sie der Fig. 3 entnehmbar ist. Durch das Vorschie-50 ben des Schulterringes 59 erfolgt aber auch das bereits geschilderte Vorziehen des Führungszylinders 16 und des Lagers 14 samt Wälzkranz 25, wodurch dieser ausser Eingriff mit dem Bremsglied 31 gelangt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Bohrhammer mit Antriebs- und Schlagkolben, wobei zur Betätigung des Antriebskolbens eine normal zur Kolbenachse gelagerte Exzenterwelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (14) der Exzenterwelle (21) um die Kolbenachse drehbar ist, und der Antrieb der Exzenterwelle durch Abwälzen an einem Wälzkranz (25) erfolgt, wobei das Lager gegenüber dem Wälzkranz eine Relativbewegung ausführt.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Exzenterwelle (21) diese und der Wälzkranz (25) gegenseitig kämmende Verzahnungen (24, 26) aufweisen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkranz (25) um die Kolbenachse drehbar und zum Antrieb der Exzenterwelle (21) am Gerätegehäuse festlegbar ist.

4. Bohrhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkranz (25) zum Festlegen am Gerätegehäuse gegen ein gehäuseseitiges Bremsglied (31) verschiebbar ist.

5. Bohrhammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkranz (25) und das Bremsglied (31) zu deren gegenseitigen Eingriff Reibflächen (29, 32) aufweisen.

6. Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (29, 32) korrespondierend kegelig ausgebildet sind.

7. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkranz (25) entgegen der Kraft einer Feder (58) gegen das Bremsglied (31) verschiebbar ist.