CH663175A5 - Schlagbohrhammer. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlagbohrhammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Schlagbohrhammer eignet sich zum bearbeiten von Baustoffen und Gesteinen im Bauwesen, in der Bergbauindustrie und bei geologischen Erkundungsarbeiten.

Aus der DE-PS 2423 735 vom 23. Oktober 1980 (IPC: E 21 C, 3/04) ist ein Schlagbohrhammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser ist jedoch mit einer Unsicherheit beim Übergang vom schlagenden Betriebszustand zum schlaglosen Leerlauf beim Rückführen des Schlagwerkzeuges von der zu bearbeitenden Fläche behaftet, insbesondere, wenn die Schneide des Schlagwerkzeuges in lotrechter Richtung nach oben gerichtet ist. Der Leerlauf ergibt sich bei diesem bekannten Schlagbohrhammer durch Öffnen von im Zylinder angeordneten Leerlaufbohrungen, die bei schlagendem Betrieb durch den Schlagkolben verdeckt werden. Wenn der Schlagbohrhammer mit der Schneide des Schlagwerkzeuges lotrecht nach unten gerichtet ist, wird eine Aufwärtsbewegung des Gehäuses von der Bewegung des Schlagwerkzeuges bezüglich des Gehäuses und des Zylinders nach unten begleitet. Dabei bewegt sich der Schlagkolben ebenfalls nach unten. Die Bewegung des Schlagkolbens unmittelbar hinter dem Schlagwerkzeug erfolgt bei zunehmenden Öffnen der Leerlaufbohrungen, bis nach einer bestimmten Zeit die Leerlaufbohrungen soweit geöffnet sind, dass das Luftpolster mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist, so dass kein Druckgefälle bei der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Antriebskolbens erzeugt wird. Der Schlagkolben hört auf, der hin-und hergehenden Bewegung des Antriebskolbens zu folgen, so dass der Schlagbetrieb aufgehoben und der Leerlauf des Schlagbohrhammers erreicht ist.

In einer Lage des Schlagbohrhammers, wenn die Schneide des Schlagwerkzeuges in lotrechter Richtung nach oben weist, ist bei der Rückführung des Gehäuses und folglich des Schlagwerkzeuges vom Stoss die auf den Schlagkolben wirkende Schwerkraft bestrebt,

nachdem der Schlagkolben die Leerlaufbohrungen freigegeben hat, den Schlagkolben in seine Ausgangsstellung zurückzuführen. Dabei werden die Leerlaufbohrungen durch den Schlagkolben verdeckt, so dass der Schlagbetrieb wieder aufgenommen wird.

5 Eine solche Unsicherheit des Überganges, insbesondere bei einer Änderung der Betriebslage des Schlagbohrhammers, ist besonders nachteilig, weil damit die gesamte Zuverlässigkeit eines solchen Schlagbohrhammers beeinträchtigt wird.

Ein weiterer Schlagbohrhammer der eingangs genannten Art ist io aus der DE-PS 2437 023 vom 1. August 1971 (IPC: B 25 d, 11/04) bekannt, der eine Einrichtung zum Auffangen des Schlagkolbens im Leerlauf mit im Zylinder angeordneten Leerlaufbohrungen aufweist.

Um eine axiale Verschiebung des Schlagkolbens zu verhindern, nachdem die Maschine im Leerlauf zurückgezogen wird, enthält die 15 Auffangeinrichtung einen geschlitzten Federring, dessen Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Aussendurchmesser des damit gekoppelten Schlagkolbens ist. Dieser Federring ist im Gehäuse in axialer Richtung unbeweglich angeordnet. Bei Schlagbetrieb steht dieser Federring in keinem Kontakt mit dem Schlagkol-20 ben. Beim Übergang dieses Schlagbohrhammers in den Leerlauf dringt der Schaftteil des Schlagkolbens in den Federring ein und spreizt diesen um den Differenzwert zwischen den beiden Durchmessern der miteinander zu koppelnden Organe. Die zwischen dem Federring und dem Schlagkolben entstehende Reibungskraft verhin-25 dert eine Bewegung des Schlagkolbens unter dem Einfluss seines Eigengewichts sowie dessen Entfernung vom Schlagwerkzeug. Dadurch ist ein Übergang des Schlagbohrhammers in den Leerlaufbetrieb bei beliebigen Arbeitslagen möglich.

Die Zuverlässigkeit dieses bekannten Schlagbohrhammers ist 30 jedoch in Frage gestellt wegen der Unstabilität der Parameter beim Auffangen des Schlagkolbens und insbesondere als Folge der Herstellungstechnologie des Federringes, bei der das Mass des Ringinnendurchmessers nach dem Schlitzen dieses Ringes in der Querrichtung erzielt wird. Diese Art der Herstellung führt zu erheblichen 35 Streuungen des Ring-Innendurchmessers, wodurch entweder eine grosse Verspannung zwischen dem Schlagkolben und dem Federring auftritt und als Folge davon der Federring rasch abgenutzt wird oder die Auffangkraft zwischen dem Federring und dem Schlagkolben ungenügend ist, so dass der Übergang in den Lehrlaufbetrieb 40 ungenau erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schlagbohrhammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das zuverlässige Auffangen des Schlagkolbens im Zylinder ohne zusätzlich Elemente gewährleistet ist, so dass sich eine hohe Stabilität der Be-45 triebsparameter ergibt und die Zuverlässigkeit eines solchen Schlagbohrhammers gesteigert wird.

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

Durch eine bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 2 lässt so sich die Zuverlässigkeit durch solche Bohrungen noch weiter steigern, die die Konzentration der an der Stelle der Schlitzenden entstehenden Spannungen aufheben.

Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 3 wird eine Steigerung der Zuverlässigkeit dadurch erreicht, dass die Zone der Span-55 nungskonzentration auf Bohrungen beschränkt ist, die an den Schlitzenden vorhanden sind und an solchen Stellen fehlen, wo bisher die Bohrungen für den Leerlauf angeordnet waren.

Eine Anordnung der Schlitze nach Anspruch 4 bewirkt neben ihrer Hauptbestimmung auch, dass die Schlitze als Kompensator der 60 Luftverluste aus dem Luftpolster wirken.

Der erfindungsgemässe Schlagbohrhammer erreicht eine hohe Zuverlässigkeit beim Auffangen des Schlagkolbens während des Überganges zum schlagfreien Leerlauf in einer beliebigen Betriebsstellung und erreicht eine höhere Lebensdauer.

65 Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schlagbohrhammer im Längsschnitt in der Stellung der Schlageinwirkung,

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Fig. 2 ein Detail aus der Figur 1 mit einer Einrichtung zum Auffangen des Schlagkolbens im Augenblick des Auffangens zur Einleitung des Leerlaufes,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinder nach der Schnittlinie III-III gemäss Figur 2 an der Anordnungsstelle von Schlitzen in der Zylinderwand,

Fig. 4 eine Ausführung ähnlich derjenigen nach der Fig. 2, bei der jedoch die Schlitze mit Leerlaufbohrungen verbunden sind und

Fig. 5 eine Ausführung ähnlich derjenigen nach der Fig. 1, bei der jedoch die Schlitze im Zylinder gleichzeitig als Kompensatoren für Luftverluste aus dem Luftpolster dienen.

Der in der Fig. 1 dargestellte Schlagbohrhammer weist ein Gehäuse 1 auf, in welchen ein als Antrieb dienender Kurbeltrieb 2, ein Schlagwerkzeug 3 und ein Zylinder 4 angeordnet sind, in welchem ein mit dem Antrieb 2 verbundener Antriebskolben 5 und ein auf das Schlagwerkzeug 3 einwirkender Schlagkolben 6 geführt sind. Der Schlagkolben 6 ist mit dem Antriebskolben 5 wirkungs-mässig über ein Luftpolster 7 verbunden, um im Takt mit den Bewegungen des Antriebskolbens 5 auf das Schlagwerkzeug 3 zu schlagen.

In der Zone des Luftpolsters 7 ist im Zylinder 4 eine Bohrung 8 unterhalb der unteren Totpunktlage des Antriebskolbens 5 angeordnet, um eine Kompensation der Luftverluste aus dem Luftpolster 7 zu ermöglichen. Für den Leerlaufbetrieb bestimmte weitere Bohrungen 9 sind im Zylinder 4 unterhalb der oberen Stirnseite des mit dem Luftpolster 7 in Kontakt stehenden Schlagkolbens 6 angeordnet, wobei der Schlagkolben 6 in der betreffenden Stellung das Schlagwerkzeug 3 berührt.

Eine Einrichtung zum Auffangen des Schlagkolbens 6 stellt einen Teil des Zylinders 4 dar, der auf der Seite des Schlagwerkzeuges 3 innerhalb des Gehäuses 1 mit einem Radialspiel 11 und einem Axialspiel 12 unter Bildung eines freien Endes angeordnet ist. Das freie Ende des Zylinders 4 weist einen Abschnitt 13 auf, dessen Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser des Schlagkolbens 6 ist. Ferner weist der Zylinder 4 an seinem freien Ende Längsschlitze 14 auf, die sich von einer Aussenkante 15 des freien Endes in Längsrichtung erstrecken, wobei deren Länge grösser ist als die Länge des Abschnittes 13. Die Längsschlitze 14 unterteilen die Wand des freien Endes des Zylinders 4 in federelastische Längsabschnitte 16.

Der Hub des Schlagkolbens 6 wird bei seinem Auffangen durch ein aus Gummi und Metall bestehendes Dämpfungselement 17 begrenzt. Im Leerlauf nimmt der Schlagkolben 6 die in der Fig. 2 gezeigte Stellung ein, wobei er sich auf dem Dämpfungselement 17 abstützt. In dieser Stellung wirkt der Schlagkolben 6 mit dem Abschnitt 13 des freien Endes des Zylinders 4 zusammen. Die Längsschlitze 14 enden mit im Zylinder 4 angeordneten Bohrungen 18.

Die Anzahl der federelastischen Längsabschnitte 16 richtet sich nach deren Nachgiebigkeit und kann gemäss Fig. 3 beispielsweise vier Stück umfassen. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der federelastischen Abschnitte 16 erstrecken sich die Schütze 14 gemäss Fig. 4 im Zylinder 4 durch die Bohrungen 9. Um die Luftverluste aus dem Luftpolster 7 (Fig. 5) auszugleichen, nehem die Schlitze 14 des Zylinders 4 eine solche Stellung ein, in der sie über die Grenzen der Stirnseite 10 des Schlagkolbens 6 auf der Seite des Luftpolsters 7 in der Berührungslage des Schlagkolbens 6 mit dem Schlagwerkzeug 3 im Augenblick des Schlages vorstehen. Die Ausgleichsbohrung 8 im Zylinder 4 kann sich dabei erübrigen.

Der Schlagbohrhammer funktioniert wie folgt. Der Schlagkolben 6 (Fig. 1) führt bei Schlageinwirkung eine hin- und hergehende Bewegung im Zylinder 4 unter der Wirkung ähnlicher Bewegungen des Kolbens 5 aus, mit welchem die Verbindung über das Luftpolster 7 zustande kommt. Der Schlagkolben 6 schlägt dabei periodisch auf das Schlagwerkzeug 3. Die Öffnungen 9 des Leerlaufes liegen dabei ausser dem Bereich des Luftpolsters 7. Bei Überführung des Hammers auf den schlaglosen Leerlauf wird das Gehäuse 1 nach oben abgeführt. Das Schlagwerkzeug 3 bewegt sich unter der Wirkung der Schwerkraft bezüglich des Gehäuses 1 nach unten. Der

Schlagkolben 6 geht, indem er Schläge auf das Schlagwerkzeug 3 ausübt, ebenfalls nach unten hinter ihm, bis die in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht wird. In dieser Stellung des Schlagkolbens 6 verbinden die Bohrungen 9 das Luftpolster 7 mit der Umgebungsatmosphäre auf solche Weise, dass kein Druckgefalle im Luftpolster 7 bei der Bewegung des Kolbens 5 gebildet wird. Dabei wirkt keine Kraft im Luftpolster 7, die den Schlagkolben 6 nach oben hebt, und dieser bleibt in seiner unteren Stellung im Kontakt mit dem Dämpfungsglied 17. In dieser Stellung wirkt der Schlagkolben 6 mit dem Abschnitt 13 des Zylinders 4 zusammen. Da der Innendurchmesser des Abschnitts 13 kleiner als der damit gekoppelte Durchmesser des Schlagkolbens 6 ist, drückt der Schlagkolben 6 die elastischen Abschnitte 16 ab, die durch die Wände des freien Endes des Zylinders 4 und die Schlitze 14 im Zylinder 4 gebildet werden. Dabei sind die Abschnitte derart nachgiebig, dass deren Verschiebung in der radialen Richtung beim Zusammenwirken des Schlagkolbens 6 mit dem Abschnitt 13 des Zylinders 4 der Differenz der Durchmesser des Schlagkolbens 6 und dieses Abschnitts 13 entspricht. Zu dieser Verschiebung trägt das Vorhandensein des Radialspieles 11 und des Axialspieles 12 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zylinder 4 auf der Seite der Anordnung des Schlagwerkzeuges 3 bei sowie die Tatsache, dass die Länge der längs des Zylinders 4 ausgeführten Schlitze 14 die Länge des Abschnitts 13 des Zylinders 4 übersteigt, wobei eine höhere Nachgiebigkeit der Abschnitte 16 bewirkt wird. Um die Zuverlässigkeit zu steigern und die Spannungsspitzen, zu beseitigen, enden die Schlitze 14 mit den im Zylinder 4 ausgeführten Bohrungen 18. Die auf diese Weise zwischen den elastischen Abschnitten 16 und dem Schlagkolben 6 im Augenblick ihrer Zusammenwirkung entstehende Reibungskraft verhindert ihre Verschiebung in bezug auf einander und hält den Schlagkolben 6 zuverlässig in der Stellung fest, wenn die Bohrungen 9 des Leerlaufs geöffnet sind und dabei den schlaglosen Leerlauf sichern. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Überführung des Hammers von der Schlagwirkung auf den schlaglosen Leerlauf in beliebiger Lage des Hammers vorgenommen, darunter auch in der Stellung, wenn die Schneide des Schlagwerkzeuges 3 nach oben gerichtet ist.

Die Überführung des Hammers vom Leerlauf auf die Schlagwirkung wird in der umgekehrten Reihenfolge vorgenommen. Das Gehäuse 1 wird zusammen mit dem Schlagwerkzeug 3 in der Richtung zum Stoss vorgeschoben.

Beim Abstützen gegen den Stoss beginnt das Schlagwerkzeug 3 eine Bewegung relativ zum Gehäuse 1 auszuführen und durch Überwinden der Reibungskraft zwischen dem Abschnitt 13 und dem Schlagkolben 6 schiebt es den letzteren in Richtung des Kolbens 5, der dabei eine hin- und hergehende Bewegung vollführt. Nach beendeter Zusammenwirkung des Abschnitts 13 und des Schlagkolbens 6 bei dessen Bewegung zum Kolben 5 überdeckt er die Bohrungen 9. Das Luftpolster 7 bleibt dabei geschlossen, und zwischen dem Antriebskolben 5 und dem Schlagkolben 6 entsteht eine vom Druckgefalle herrührende Kraft, die den Schlagkolben 6 zwingt, unmittelbar nach dem Kolben 5 die hin- und hergehende Bewegung auszuführen und dabei mit dem Schlagwerkzeug 3 zusammenzuwirken. Auf solche Weise wird die Schlagwirkung sichergestellt.

Der Hammer kann zuverlässiger sein, wenn die Schlitze 14 (Fig. 4) im Zylinder 4 durch die Bohrungen 9 verlaufen. Die Bohrungen 9 vermindern dabei die Spannungskonzentration bei der elastischen Verformung der Abschnitte 16 und steigern die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung zum Auffangen des Schlagkolbens 6 bei schlaglosem Leerlauf.

Bei einer Länge der Schlitze 14 (Fig. 5) im Zylinder 4, bei der sie solcherweise ausgeführt sind, dass sie über die Grenzen des Schlagkolbens 6 auf der Seite des Luftpolsters 7 vorstehen, dienen sie gleichzeitig als Kompensatoren der Luftverluste aus dem Luftpolster 7. Neben der Hauptbohrung 8 zum Ausgleich der Luftverluste aus dem Luftpolster 7 steigert das Vorhandensein der Schlitze 14 das Betriebsfähigkeitgebiet des Schlagwerkes bei Übergang vom schlaglosen Leerlauf auf die Schlageinwirkung. Dabei kann der genannte Übergang in einem weiten Bereich der Speisespannungen verwirk5

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licht werden, insbesondere, wenn die Maschine von einem Motor mit weicher mechanischer Charakteristik, z.B. von einem Stromwendermotor angetrieben wird. Im Leerlauf ohne Belastung hat dieser Motor eine wesentlich höhere Drehgeschwindigkeit als unter Belastung bei Schlageinwirkung. Dabei führt der Kolben 5 die hin- und hergehende Bewegung mit einer entsprechend höheren Frequenz als bei Schlageinwirkung. Bei Überführung vom Leerlauf auf die Schlageinwirkung kann der Luftüberschuss des Luftpolsters 7 bei erhöhter Frequenz des Kolbens 5 über die Bohrung nicht rechtzeitig entweichen und das stört den Übergang auf die Schlageinwirkung. Das Vorhandensein der Schlitze 14 (Fig. 5) vergrössert den Flächeninhalt der Bohrungen zum Ablassen des Luftüberschusses aus dem Luftpolster 7, was die Bedingungen der Ingangsetzung des Schlagbetriebes zu verbessern gestattet. Bei Schlagbetrieb, wenn sich der Schlagkolben schon bewegt, ist die Zeit zum Verbinden des Luftpolsters mit der Umbegungsatmosphäre durch die Schlitze 14 gering und übt keinen wesentlichen Einfluss auf die Arbeit des Schlagwerkes aus.

Der Schlagkolben 6 wird also aufgrund der Elastizität der Ab-5 schnitte 16 aufgefangen, die durch die Schlitze 14 im Zylinder 4 und durch die Differenz der Durchmesser des Abschnittes 13 und des Schlagkolbens 6 gewährleistet ist. Wenn man berücksichtigt, dass der Innendurchmesser des Abschnitts 13 wie auch der Innendurchmesser des ganzen Zylinders 4 durch Schleifen ausgeführt werden, io das als Abschlussoperation sehr genaue und stabile Masse sichert, ist die Verformung der elastischen Abschnitte 16 auch ein stabiler Parameter, was einerseits die Möglichkeit übermässiger Verformungen der Einrichtung zum Auffangen des Schlagkolbens 6 und als Folge die Möglichkeit dessen Bruchs vermindert und andererseits 15 das zuverlässigere Auffangen des Schlagkolbens 6 gewährleistet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Schlagbohrhammer mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten Antrieb (2), der mit einem in einem Zylinder (4) geführten Antriebskolben (5) verbunden ist, der über ein Luftpolster (7) mit einem im Zylinder (4) geführten, auf ein Schlagwerkzeug (3) einwirkenden Schlagkolben (6) zusammenwirkt, sowie mit einer zur Aufnahme des Schlagkolbens (6) im Leerlauf dienenden Haltevorrichtung, der im Zylinder (4) angeordnete Bohrungen (9) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung zudem einen Teil des im Gehäuse (1) eingebauten Zylinders (4) bildet, der an seinem dem Schlagwerkzeug (3) zugekehrten freien Ende unter Einhaltung eines axialen und eines radialen Spiels (12, 11) zum Gehäuse (1) einen Abschnitt (13) aufweist, dessen Innendurchmesser geringer als der Durchmesser des Schlagkolbens (6) ist und dass das freie Ende des Zylinders (4) einschliesslich des Abschnitts (13) durch Längsschlitze (14) in federelastische Längsabschnitte (16) unterteilt ist.

2. Schlagbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Längsschlitze (14) im freien Ende des Zylinder (4) in einer die Zylinderwand durchsetzenden Bohrung (18) endet. (Fig. 1,2)

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schlagbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Längsschlitze (14) im freien Ende des Zylinders (4) in jeweils einer der Haltevorrichtung zugeordneten Bohrung (9) endet. (Fig. 4)

4. Schlagbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder der Längsschlitze (14) über das dem Luftpolster (7) zugekehrte Ende des Schlagkolbens (6) bei dessen das Schlagwerkzeug (3) in seiner oberen Endlage berührenden Stellung hinauserstreckt. (Fig.

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