DE102012206451A1

DE102012206451A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102012206451A1
Application number: DE102012206451A
Authority: DE
Inventors: Markus Hartmann; Eduard Pfeiffer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-20
Also published as: CN103372850A; EP2653267A1; DE102012206451B4; EP2653267B1; JP2013223917A; US20130277080A1

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine hat ein pneumatisches Schlagwerk (6). Das Schlagwerk (6) hat einen motorgetriebenen Erreger (12), einen Schläger (13) und eine längs einer Arbeitsachse (10) zwischen dem Erreger (12) und dem Schläger (13) angeordnete pneumatische Kammer (15). Die pneumatische Kammer (15) ist zu wenigstens 20 Vol.-% mit einem monoatomaren Gas gefüllt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine meißelnde Handwerkzeugmaschine, z.B. einen Bohrhammer, mit einem pneumatischen Schlagwerk, welches insbesondere von einem Elektromotor angetrieben ist.
Den periodischen Schlägen eines Bohrhammers auf einen Bohrmeißel muss der Anwender mit einer Haltkraft entgegenwirken. Den periodische Lastwechsel nimmt der Anwender als Vibrationen war. Eine Amplitude der Vibrationen soll möglichst gering sein. Gedämpft aufgehängte Handgriffe und Tilger verringern die in den Arm des Anwenders eingeleitete Amplitude. Den dämpfenden Systemen sind jedoch Grenzen gesetzt, nicht zuletzt weil der Handgriff zum Führen des Bohrhammers ausreichend steif befestigt sein muss.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk verringert die Amplitude der Vibrationen bereits beim Entstehen in dem Schlagwerk. Das Schlagwerk hat einen motorgetriebenen Erreger, einen Schläger und eine längs einer Arbeitsachse zwischen dem Erreger und dem Schläger angeordnete pneumatische Kammer. Die pneumatische Kammer ist zu wenigstens 20 Vol.-% mit einem monoatomaren Gas, z.B. Argon, gefüllt. Es wurde erkannt, dass das erfindungsgemäße Schlagwerk die gleiche Schlagenergie auf ein Werkzeug übertragen kann, wie ein vollständig mit Luft gefülltes Schlagwerk. Der dafür notwendige Druck während der Kompression der pneumatischen Kammer ist jedoch geringer, der Lastwechsel nimmt ab.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schlagwerk innerhalb eines Innengehäuses angeordnet ist, welches eine gasdichte Zwischenkammer mit dem Schlagwerk abschließt. Die pneumatische Kammer und die Zwischenkammer können durch Belüftungsöffnungen des Schlagwerks verbunden sein. Das monoatomare Gas ist innerhalb der pneumatischen Kammer und der Zwischenkammer eingeschlossen. Ein Austausch zwischen den beiden Kammern ist unter Anderem zum Abschalten des pneumatischen Schlagwerks von Vorteil.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Innengehäuse einen Blasebalg aufweist. Das Innengehäuse hat kein festes Volumen, sondern passt sein Volumen derart an, dass ein Innendruck gleich dem Außendruck ist. Ein Austausch von Gas mit der Umgebung über Leckagen wird somit vorteilhaft reduziert.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
1 einen Bohrhammer
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrmeißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Bohrmeißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erreger 12 und ein Schläger 13 sind in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erreger 12 ist über einen Exzenter 14 oder einen Taumelfinger an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 15 zwischen Erreger 12 und Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregers 12 an. Der Schläger 13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 16 einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel 4 übertragen. In der beispielhaften Darstellung sind der Erreger 12 und der Schläger 13 kolbenförmig ausgebildet und innerhalb eines zylindrischen Führungsrohrs 17 längs der Arbeitsachse 10 geführt. Das Führungsrohr 17 schließt die pneumatische Kammer 15 in radialer Richtung ab. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 18 angeordnet.
Die pneumatische Kammer 15 ist vollständig, d.h. zu 100 Vol.-%, mit Argon gefüllt. Das monoatomare Gas kann bei der Kompression der pneumatischen Kammer 15 bei gleichem Druck eine größere Energiemenge aufnehmen, als bei einer Befüllung mit Luft. Der Lastwechsel während der Kompression ist geringer, was für den Anwender als geringere Vibrationen spürbar ist.
Das Führungsrohr 17 ist mit mehreren radialen Belüftungsöffnungen 19, 20 versehen. Erste Belüftungsöffnungen 19 dienen zum Ausgleich von Gasverlusten aus der pneumatischen Kammer 15, welche insbesondere während der Kompression der pneumatischen Kammer 15 auftreten können. Zweite Belüftungsöffnungen 20 unterstützen ein Abschalten des Schlagwerks 6, wenn ein Leerschlag auftritt. Der Schläger 13 dichtet die zweiten Belüftungsöffnungen 20 während des meißelnden Betriebs gegenüber der pneumatischen Kammer 15 ab. Die axiale Position der zweiten Belüftungsöffnungen 20 ist derart ausgelegt, dass bei einem Leerschlag der Schläger 13 in Schlagrichtung 11 über die zweiten Belüftungsöffnungen 20 hinaus verschoben die zweiten Belüftungsöffnungen 20 gegenüber pneumatischen Kammer 15 nicht mehr abdichtend ist.
Ein gasdichtes Innengehäuse 21 ist innerhalb des Maschinengehäuses 17 angeordnet. Das Innengehäuse 21 umschließt in radialer Richtung das Schlagwerk 6. Wände des Innengehäuses 21 sind ohne Öffnungen. An einer in Schlagrichtung 11 hinteren Seite ist das Innengehäuse 21 mittels eines Dichtrings 22 an einer Außenwand des Schlagwerks 6 abgeschlossen. Ein vordere Seite des Innengehäuses 21 ist beispielsweise durch eine Wand geschlossen oder durch einen Dichtring an der Außenwand des Schlagwerks 6 abgedichtet. Der Exzenter 14 und andere Getriebekomponenten können beispielsweise innerhalb des Innengehäuses 21 angeordnet sein. Eine in das Innengehäuse 21 führende Welle ist entsprechend gasdicht mittels eines Dichtring abgeschlossen. Die von Innengehäuse 21 abgeschlossene Zwischenkammer 23 ist gleich der pneumatischen Kammer 15 mit dem monoatomaren Gas gefüllt. Alle Belüftungsöffnungen 19, 20 des Schlagwerks 6 enden innerhalb des Innengehäuses 21. Ein Gasaustausch ist zwischen der pneumatischen Kammer 15 und dem Innengehäuse 21 möglich, ein Gasaustausch mit anderen Räumen ist unterbunden. Der Schläger 13 und der Zwischenschläger 16 sind mit Dichtelementen versehen und/oder gleiten in Dichtelementen, welche einen Gasaustausch durch die Werkzeugaufnahme 2 unterbinden.
Das Innengehäuse 21 kann einen Blasebalg 24 enthalten, welcher sich in das Maschinengehäuse 18 ausdehnen kann. Eine Ausdehnung des monoatomaren Gases aufgrund von thermischen Änderungen kann durch den Blasebalg 24 aufgefangen werden. Der Blasebalg 24 enthält beispielsweise einen Faltenbalg 24 aus einer Kunststofffolie. Der Faltenbalg 24 ermöglicht eine Volumenänderung ohne Kraftaufwand, weshalb innerhalb des Blasebalgs 24 ein Druck etwa gleich dem Umgebungsdruck in dem Maschinengehäuse (typischerweise Normaldruck) herrscht. Andere Ausgestaltungen sehen eine Hülle aus einem weichen Kunststoff vor. In einer weiteren Ausführungsform sind die Wände des Innengehäuses 21 aus einem weichen Kunststoff gebildet. Ein Volumen des Blasebalgs 24 kann im aufgeblasenen Zustand auf bis zu 20 % bis 40 % des Gesamtvolumens von Innengehäuse 21 und pneumatischer Kammer 15 anwachsen.
Die im Detail beschriebene Ausführungsform kann in mehreren Weisen abgewandelt werden. Insbesondere kann der Erreger 12 topfförmig ausgebildet sein, indem das Führungsrohr 17 und der Erreger 12 starr miteinander verbunden sind. Das Führungsrohr 17 wird von dem Motor 5 periodisch mitbewegt. Alternativ kann das Führungsrohr 17 mit dem Schläger 13 zu einem topfförmigen Schläger verbunden sein.
Die pneumatische Kammer 15 und das Innengehäuse 21 können mit einem Gasgemisch gefüllt sein. Das Gasgemisch enthält wenigstens 20 Vol.-% Argon, vorzugsweise wenigstens 50 Vol.-%. Die anderen Anteile sind vorzugsweise Luft in ihrer üblichen Zusammensetzung aus vorwiegend Stickstoff und Sauerstoff. Die dämpfende Wirkung ist zwar geringer als bei einem Gasgemisch aus reinem Argon, jedoch ist ein Gasverlust des Argons über Leckagen geringer. Die Handwerkzeugmaschine hat über ihre Lebenszeit bzw. zwischen Wartungsintervallen ein gleichmäßigeres Verhalten.

Claims

Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk (6), wobei das Schlagwerk (6) einen motorgetriebenen Erreger (12), einen Schläger (13) und eine längs einer Arbeitsachse (10) zwischen dem Erreger (12) und dem Schläger (13) angeordnete pneumatische Kammer (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (15) zu wenigstens 20 Vol.-% mit einem monoatomaren Gas gefüllt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das monoatomare Gas Argon ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (15) vollständig mit Argon gefüllt ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (6) innerhalb eines Innengehäuses (21) angeordnet ist, welches eine gasdichte Zwischenkammer (23) mit dem Schlagwerk (6) abschließt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (15) und die Zwischenkammer (23) durch Belüftungsöffnungen (19, 20) des Schlagwerks (6) verbunden sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (21) einen Blasebalg (24) aufweist.