DE1013595B

DE1013595B - Schlagwerk fuer Bohrmaschinen, Bohrhaemmer, Abbauhaemmer u. dgl.

Info

Publication number: DE1013595B
Application number: DEW16245A
Authority: DE
Inventors: Willi Fuchs
Original assignee: Wallram Hartmetall GmbH
Current assignee: Wallram Hartmetall GmbH
Priority date: 1955-03-16
Filing date: 1955-03-16
Publication date: 1957-08-14

Description

DEUTSCHES

Drehschlagbohrmascihinen, Bohrhämmer, Abbauhämmer u. dgl. besitzen bekanntlich eine als Schlagwerk bezeichnete Vorrichtung zur Erzeugung von Schlagimpulsen und zur Übertragung derselben auf das Arbeitswerkzeug, beispielsweise den Schlagbohrer; insbesondere ist ein Schlagwerk bekannt, bei dem mehrere frei fliegende, einen Werkzeugschlagteller mit ihren Kolbenstangen beaufschlagende Schlagkolben angeordnet sind. Die Steuerung der frei fliegenden, durch Druckmittel beaufschlagten Kolben in derartigen Schlagwerken ist schwierig, die Schlagfolgezahl und damit die Bohrleistung gering. Außerdem lassen sich wegen der Steuerungsschwierigkeiten nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Kolben in einem Schlagwerk unterbringen.

Bei anderen Bohrmaschinen, nämlich bei Einbruchkernboihrmaschinen, ist es bekannt, mit einer Anzahl von nebeneinander kreisförmig angeordneten Bohrvorrichtungen zu arbeiten. Für die Steuerung von Schlagwerken für Bohrmaschinen, bei denen mehrere frei fliegende Schlagkolben angeordnet sind, kann man von derartigen Einbruchkernbohrmaschinen nichts entnehmen, da bei letzteren die einzelnen Bofarvorrichtungen voneinander unabhängig gesteuert sind.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Vergrößerung der nach Masse mal Geschwindigkeit gemessenen Größe der auf das Arbeitswerkzeug übertragenen Schlagimpulse auch deren Anzahl pro Zeiteinheit zu erhöhen sowie beide Forderungen mit einem einfachen und Verschleiß Wirkungen nur unbeachtlich ausgesetzten Schlagwerk zu erfüllen. Insbesondere soll die Arbeitsleistung von Drehschlagbohrmaschinen verbessert und erreicht werden, daß unter Verminderung des bei derartigen Bohrmaschinen erforderlichen hohen Andrucks des Bohrwerkzeugs gegen den Bohrlochgrund mit leichten und leicht zu handhabenden Maschinen Bohrlöcher beliebigen Durchmessers und auch Großbohrlöcher in kürzerer Zeit als bisher auch in härterem Gestein hergestellt werden können.

Die Erfindung bezieht sich auf ein solches Schlagwerk für Bohrmaschinen, Bohrhämmer, Abbauhämmer u. dgl. mit mehreren frei fliegendem, einen Werkzeugschlagteller mit ihren Kolbenstangen beaufschlagenden Schlagkolben. Nach der Erfindung ist ein derartiges Schlagwerk gekennzeichnet durch eine zentrale, in ständige Drehbewegung versetzte, mit dem gleichfalls ständig umlaufenden Werkzeugschaft fest verbundene: Steuerwelle mit mittlerer Druckmittelzuführungsbohrung und durch ringförmig um die Steuerwelle angeordnete Zylinder mit Schlagkolben für den Werkzeugschlagteller, wobei von der Bohrung der Steuerwelle Preßluftzuführungskanäle zu den Druckmittelainlaßkanälen für die zu steuernden Schlagkolben der Zylinder seitlich abzweigen.

Schlagwerk für Bohrmaschinen,
Bohrhämmer, Abbauhammer u. dgl.

Anmelder:

Wallram Hartmetall G.m.b.H.,
Essen, Kaninenberghöhe 50

Willi Fuchs, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

Derartige Steueirwellen sind in anderen Steuervorrichtungen, z. B. in Form von Steuerschiebern bei Drehischiebersteuerungen, bekannt. Die Steuerwelle kann am Werkzeugende Druckmittelzuführungskanäle für die Rückbewegung der Schlagkolben und an der Bedienungsseite Druckmittelzuführungskanäle für die Vorbewegung der Schlagkolben, aufweisen, wobei die Druckmittelzylinder über Kanäle in den Zylinderwandungen bei der Rotation der Steuerwelle mit deren Druckmittelkanälen abwechselnd in Verbindung kommen. Die Steuerwelle besitzt fernerhin zweckmäßig, außer dem zentralen Druckmittelkanal, mit der Außenluft in Verbindung stehende Auspuffkanäle, die ebenfalls axial, d. h. parallel zu dem zentralen Druckmittelkanal, verlaufen und die seitlich abzweigende Anschlußkanäle für den Anschluß an die Druckmittel-AuspufföfFnungem der Zylinder bei der Rotation der Steuerwelle aufweisen. Da auf das Arbeitswerkzeug erhebliche Sahlagenergien übertragen werden, empfiehlt es sich. Arbeitswerkzeuge, z. B. die Bohrstange im Schlagkolbengehäuse, zur Rückstoßaufnahme spielend, zweckmäßig federnd zu lagern.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß durch die Rotation der Steuerwelle und die darin angeordneten Bohrungen in einfacher Weise die Steuerung der Kolben so erreicht wird, daß die in ihren Zylindern frei fliegend gelagerten Schlagkolben abwechselnd von dem Druckmittel in verschiedene Richtung beaufschlagt und dadurch in ihrem Zylinder hin- und hergetrieben werden. Die Anordnung der Auspuff kanäle in der Steuerwelle ermöglicht eis in vorteilhafter Weise, die aus den Zylinderräumen abzuführenden Druckmittelmengen, die sich beim .Vortrieb des Zylinders entspannt haben, in das Freie abzulassen. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß auf die Anordnung von Ventilen verzichtet werden kann.

709 657/1

Das erfindungsgemäße Schlagwerk eignet sich insbesondere für drehend-schlagende Bohrwerkzeuge. Zweckmäßigerwedse besteht ein solches Schlagwerk aus einem SchlagkoTbengehäuse mit zentraler Bohrung und darin gelagerter, zugleich als Antriebswelle für das Bohrwerkzeug dienender S teuer well a mit zentraler Bohrung für die Druckmittelzuführung und axialen, um den Zuführungskanal angeordneten Auspuffkamälen. Seitlich zweigen von den Kanälen der

auf die jeweilige Gesteinsart abgestimmt. Durch Versuche können die jeweils optimalen Werte leicht ermittelt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich einAusführungsbeiispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Schlagwerkes bei einer Bohrmaschine,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt in Richtnug C-D durch den

und damit auch dem Verschleiß nicht mehr in dem bisher üblichen Maße ausgesetzt sind, sowie außerdem auch an den Schneiden Biegebeanspruchungen nicht mehr auftreten, wodurch die Verwendung von Hart-5 metall hoher Härte zulässig geworden ist. Diese Hartmetallschmoiden können als Keilschneiden mit spitzem Keilwinkel ausgebildet sein, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie bei der Drehbewegung ausbrechen. Auch ertragen diese Bohrwerkzeuge mit

Steuerwelle Anschlußkanäle ab, an die sich die An- io Hartmetallbestückung hober Härte eine wesentlich Schlußkanäle bzw. Auspuffkanäle der Druckmittel- größere Schlagzahl als üblicher Werkzeugstahl, zylinder bei der Rotation der Steuerwelle anschließen. Schlagzahl und Umdrehungszahl sowie außerdem Art Hinter dem Schlagkolbengehäuse befindet sich dabei des Werkstoffes, z. B. des Hartmetalls, der Arbeitsein z. B. an der Bohrspindel befestigter Schlagteller, werkzeuge und Größe der Schlagimpulse werden je der von aus dem Schlagkolbengehäuse herausgeführten 15 nach der Gesteinsart ausgewählt und ähnlich wie bei Kolbenstangen oder Kolbenverlängerungen der Schlag- der spanabhebenden Formung in der Stahlbearbeitung kolben beaufschlagt wird. Es kann auch eine als Hohlwelle ausgebildete Steuerwelle, durch deren axiale
Bohrung die Bohrwerksantriebwelle hindurchgeführt
ist, angeordnet sein.

Zur Aufnahme der durch die Schlagimpulse entstehenden Kräfte empfiehlt sich bei Ausbildung der
Steuerwelle als Hohlwelle die Anordnung eines am
Schlagkolbengehäuse angebrachten Drucklagers, gegen
das sich der Schlagteller des mit seinem oberen Ende 25
verschiebbar in der hohlen Steuerwelle gelagerten
Bohrwerkzeuges unter Zwischenschaltung einer Feder
anlegt. Zur Vereinfachung der Fertigung kann ein an
der Werkzeugseitel in das Schlagkolbengehäuse· ■eingesetztes, z. B. eingeschraubtes Lager- und Führungs- 30 Gegenstand nach Fig. 1 und stück für die Steuerwelle und die Schlagkolben- Fig. 5 eine Ansicht der ausgebauten Steuerwelle.

stangen angeordnet sein. In diesem Falle wird man Die in der Fig. 1 dargestellte Bohrmaschine besteht

ein Drucklager für den Schlagteller am Führungs- in üblicher Weise aus einer Vorschubvorrichtung 1 mit stück anordnen. Schlitten 2 und darauf aufgesetzter Bohrmaschine, die

- Die pro· Schlag eines Sahlagkolbens auf den Schlag- 35 aus einem Schlagwerk 3 und Bahrwerk 4 besteht, teller des Bohrwerkzeuges übertragene Kraft soll Schlagwerk 3 und Bohrwerk 4 werden durch einen möglichst den zehnten Teil der Andruckkraft be- einzigen auf den Schlitten 2 aufgesetzten Antriebstragen, z.B. 6 bis 10 kg groß sein, wenn die Andruck- motor 5 angetrieben. Der Vorschub erfolgt über die kraft etwa 100 kg beträgt. Entsprechend sind die Vorschubspindel 6 auf der die- Vorschubmutter 7 bei Schlagkolben und deren Weg und Geschwindigkeit zu 40 Spindieldrehung sich bewegt. Der Vorschub kann von bemessen. Hand oder wie in dem Zeichnungsbeispiel auch durch

einen Vorschubmotor 8 erfolgen.

In den übrigen Figuren ist das Schlagwerk in vergrößerter Darstellung dargestellt. Das Schlagwerk 45 weist als wesentlichen Teil die zentrale Steuerwelle 9 auf, die eine mittlere Druckmittelzuführungsbohrung 10 besitzt. In gleichmäßiger Anordnung sind um die zentrale Steuerwelle9 sechs Bohrungen 11a, 11 b, lic usw. für Aufnahme der Schlagkolben 12 α, 12 δ usw.

reichten Möglichkeit, unter Verzicht auf eine korn- 50 angeordnet, die deren Preßluftzylinder bilden. Wie pikiertere Mechanik die Anzahl der Schlagkolben insbesondere in der Fig. 2 erkenntlich ist, sind die und damit die Anzahl der Schlagimpulse pro· Zeit- Preßluftzylinder 11 in ihrem Unter- und Oberteil 13 einheit wesentlich zu erhöhen. Zugleich ist damit bzw. 14 durch radial verlaufende Bohrungen 15, 16 auch ein erleichterter Bau der Schlagwerkzeugsteue- an den zylindrischen Lagerraum 17 der Steuerwelle 9 rung und des Schlagwerkantriebes möglich. Es wer- 55 angeschlossen. Im Bereich dieser der Pretßluftzu- und den mit deim überraschend einfachen, und leicht ge- -abführung dienenden Anschlußkanäle 15, 16 der bauten Steuermechanismus großen Gewichtes bewegt Preßluftzylinder 11 münden seitlich von dem zen- und in ihrer Bewegung getrennt sowie große Schlag- tralen Preßluftzuführungskanal 10 der Steuerwelle 9 impulse auf die Arbeitswerkzeuge aufgebracht. Da die abzweigende Preßluftzufübrungen 18, 19 am Mantel Größe der Schlagimpulse abstimmbar ist, sind die er- ^6o der Steuerwelle 9, wodurch je nach der Stellung der findungsgemäßen Arbeitswerkzeuge jedem Verwen- Steuerwelle 9 hei der Rotation der Raum 13 vor bzw. dungszweck anpaßbar. Man erreicht durch große 14 hinter dem Schlagkolben 12 an die Preßluftzufüh-Schlagfolge eine praktisch reine Schlagarbeit mit ge- rung 10 angeschlossen ist. Außerdem weist die ringem Andruck, so daß auch Granit und fester Sand Steuerwelle 9 in Achsrichtung verlaufende Auspuff mit überraschend großer Bohrleistung gebohrt wer- ⁶5 bohrungen 20 auf, die seitliche Verzweigungen 21 beden können·. Die Drehung des Bohrwerkzeuges erfolgt sitzen und sich abwechselnd an verschiedene Zylindsrgleichsam nur noch zum Forträumen der durch die räume 11 a, 11 b usw. bzw. deren Auspuffbohrungen schlagende Bearbeitung des Bohrloehgrundes entstan- 15,16 bei der Rotation der Steuerwelle 9 anschließen, denen Gesteinstrümmer. Das bedeutet, daß die Bohr- Die Figuren lassen erkennen, daß die Preßluftzufühschneiiden auf dem Bobrlochgrund nicht mehr schaben 70 rungskanäle 18, 19, die von dem Preßmittelkanal 10

Das bei den erfindungsgemäßen Arbeitsmaschinen vorgesehene Schlagwerk kann auch mehrere durch Steuerwellen gesteuerte, im übrigen voneinander unabhängige Schlagkolbensysteime aufweisen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen neben den erwähnten insbesondere in der Einfachheit der Steuerung der in verschiedenen Zylindern gelagerten Schlagkolben und. der dadurch er-

der Steuerwelle 9 α abzweigen, im werkzeugseitigen Teil 22 und im bedienungsseitigen Teil 23 der Steuerwelle 9 so gegeneinander versetzt sind, daß jeweils in dem Preßluftzylindergehäuse 24 diametral gegenüberliegende Preßluftzylinder in gleicher Richtung beaufschlagt werden, während zugleich die nicht von dem Druckmittel beaufschlagten Zylinderräume an die Auspuffkanäle 20, 21 angeschlossen sind. Die Preßluftkolben 12 selbst weisen eine Kolbenstange 25 auf, welche den Schlagteller 26 des Bohrwerkzeuges beaufschlagen. Die Lagerung der Kolbenstangen 25 geschieht mittels eines Lagerstückes 27, das beispielsweise in das Schlagwerkgehäuse 24 eingeschraubt ist. Die Steuerwelle 9 dient zugleich als Antriebswelle des Bohrwerkzeuges Der Schlagteller 26 ist an der Steuerwelle 9 befestigt, z. B. mit dieser aus einem Stück gefertigt und unter Zwischenschaltung eines Drucklagers 28 und Druckfedern 29 gegen das Lager 28 und Führungsstück 27 abgestützt. Der Schlagteller 26 wirkt auf das Bohrwerkzeug, beispielsweise eine Bohrstange 30, die die Schlagimpulse aufnimmt. Der Antrieb- der Steuerwelle 9 und damit des Bohrwerkzeuges 30 erfolgt über das am Bedienungsen.de aufgesetzte Zahnrad 31, wobei sich an das Zahnrad noch ein Getriebe anschließen kann.

Das Schlagwerk arbeitet, wie die Figuren erkennen lassen, folgendermaßen:

Durch Rotation der Steuerwelle 9 werden jeweils zwei im Schlagkolbengehäuse 24 angeordnete und einander diametral gegenüberliegende Schlagkolben 12 in gleicher Weise mit Preßluft versorgt. Die anderen Kolben führen nacheinander mit einer durch die Roitationsgeschwindigkeit der Steuerwelle 9 vorgegebenen Phasenverschiebung die gleichen Bewegungen aus. Während durch die Kanäle 16 z. B. die Kolben 12 a und 12 d mit Preßluft beaufschlagt werden und sich in Richtung der Pfeile 32 bewegen, sind zugleich die¹ werkzeugseitigen Zylinderräume 13 a und

13 d dieser Kolben 12 a und 12 d über die Kanäle 15 an die Auspuffbohrungen 20 der Steuerwelle 9 angeschlossen, so daß die Kolben lediglich von einer Seite her beaufschlagt und dadurch bewegt werden. Bei weiterer Rotation der Steuerwelle 9 bewegen sich die Kolben 12 b und 12 e bis zum Anschlag der Kolbenstangen 25 auf den Schlagteller 26. Dabei wird die Preßluftversorgung des badienungsseitigen Zylinderraumes 14 rechtzeitig durch die Rotation der Steuerwelle unterbrochen, und außerdem werden an Stelle der Auspuffkanäle 20, 21 α die Preßluftzuführungskanäle 19 an die werkzeugseitigen Zylinderräume 13 angeschlossen, wodurch die Kolben 12 sich zurückbewegein, da inzwischen durch weitere Rotation der Steuerwelle 9 die bedienungsseitigen Zylinderräume

14 der Kolben 12 an die Auspuffkanäle 21 der Steuerwelle 9 angeschlossen sind. In ähnlicher Weise arbeiten, im Beispiel mit einer Phasenverschiebung von 60°, jeweils paarweise gleichzeitig die Kolben. 12c und 12/. Die zur Erzielung dieser Bewegung bei dem dargestellten Schlagwerk erforderliche Ausführung von Anschlußkanälen in der Steuerwelle 9 ist aus dem Figuren ersichtlich. Die Anschlußkanäle¹ 18 und 19 für die Preßmittelversorgung sind von der zentralen Druckttiittelversorgungsbohrung 10 der Steuerwelle 9 aus als radiale Kanäle ausgeführt, die Anschlußkanäle 21 für die aus den Zylinderräumen abzuführenden Druckmittel verlaufen in schräger Richtung. Die Auspuffkanäle 20 der Steuerwelle 9 stehen durch radiale Bohrungen 33 mit der Außenluft in Verbindung bzw. münden an der Stirnfläche 34 der Steuerwelle 9 in die Außenluft. Bei der beschriebenen Ausführungsform verlaufen die radialen Preßmittelzuführungskanäle 19 am bedienungsseitigen Ende der Steuerwelle 9 in überkreuzter Anordnung. Die Preßmittelzuführungskanäle 18 am werkzeugseitigen Ende der Steuerwelle verlaufen in ebenfalls gekreuzter Anordnung, zu den ersteren um 45° versetzt. Die Länge des freien Weges der in den Zylindern 11 gelagerten ίο Schlagkolben 12 ist so gewählt, daß die wechselseitige Beaufschlagung der Kolben mit deren Bewegungsablauf übereinstimmt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schlagwerk für Bohrmaschinen, Bohrhammer, Abbauhämmer u. dgl. mit mehreren frei fliegenden, einen. Werkzeugschlagteller mit ihren: Kolbenstangen beaufschlagenden Schlagkolben, gekennzeichnet durch eine zentrale, in ständige Drehbewegung versetzte, mit dem gleichfalls ständig umlaufenden Werkzeugschaft (30) fest verbundene Steuerwelle (9) mit mittlerer Druckmittelzuführungsbohrung (10) und durch ringförmig um die Steuerwelle angeordnete Zylinder (11a bis 11/) mit Schlagkolben. (12) für den Werkzeugschlagteller (26), wobei von der Bohrung (10) der Steuerwelle (9) Preßluftzuführungskanäle (18, 19) zu dem Druckmitteleinlaßkanälen (15,16) für die zu steuernden Schlagkolben (25) der Zylinder (11a bis 11/) seitlich abzweigen.

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (9) an der Werkzeugseite (22) Druckmittelzuführungskanäle (18) für die Rückbewegung der Schlagkolben (12) aufweist und an der Bedienungsseite (23) Druckmittelzuführungskanäle (19) für die Vorbewegung der Schlagkolben (12) durch Druckmittelzylinder (11) über Kanäle (15,16) in den Zylinderwandungen an die Druckmittelkanäle (18,19) der Steuerwelle (9) unmittelbar angeschlossen sind.

3. Schlagwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (9) außer dem zentralen Druckmittelkanal (10) axial verlaufende, mit der Außenluft in Verbindung stehende Auspuffkanäle (20) mit seitlich abzweigenden Anscihlußkanälen (21, 21a) für den Anschluß an die Druckmittelauspufföffnungen (15, 16) der Zylinder (11) aufweist.

4. Schlagwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein an der Werkzeugseite in das Schlagkolbengehau.se (24) eingesetztes Lager und Führungsstück (27) für die Steuerwelle (9) und die Schlagkolbenstangen (25) sowie ein Drucklager (28) für den Schlagteller (26) unter Zwischenschaltung einer Feder (29) am Führungsstück (27).

5. Schlagwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mehrere durch S teuer wellen (9) betätigte, voneinander unabhängige Schlagkalbensysteme aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 166 795, 175 283, 830, 451 736, 591 262, 826 896, 830 332, 850 881, 127;
französische Patentschrift Nr. 1053 491;

Werbeblatt »Hausherr - Drehschlag - Bohrmaschine Albo Typ DKS 7« der Maschinenfabrik Rudolf Hausherr u. Söhne G. m. b. H., Sprockhövel in Westfalen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen