DE10304407A1

DE10304407A1 - Schlagkolben

Info

Publication number: DE10304407A1
Application number: DE2003104407
Authority: DE
Inventors: Stefan Hammerstingl; Orestis Voulkidis
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-02-01
Filing date: 2003-02-01
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Schlagkolben (1) eines pneumatischen Schlagwerks (2) einer zumindest teilweise schlagenden Werkzeugmaschine (3) mit einem Hohlraum (7), welcher mit vielen einzelnen Masseteilchen (8, 8') gefüllt ist, wobei im Hohlraum (7) die Masseteilchen (8, 8') lose angeordnet und direkt mechanisch kontaktierbar sind.

Description

Die Erfindung bezeichnet einen Schlagkolben für ein pneumatisches Schlagwerk einer Schlagwerkzeugmaschine, wie einen Bohrhammer oder Meisselhammer.
Bei pneumatischen Schlagwerken trifft ein über eine Gasfeder angetriebener Schlagkolben auf das hintere Stirnende eines Werkzeugs oder eines dazwischen angeordneten Döppers auf, wodurch es zu einem Kraftstoss zwischen beiden kommt und ein Schlagimpuls übertragen wird. Für den zeitlichen Verlauf des Schlagimpulses sind die konstruktiven Einzelheiten beider Stosspartner entscheidend.
Üblicherweise bestehen die Schlagkolben aus einem massiven Metallkörper aus Stahl. Ein als Festkörper ausgeführter Schlagkolben erzeugt einen kurzen, energiereichen Schlagimpuls mit steilen Flanken. Ein nicht vollständig übertragener Schlagimpuls wird an den Stirnflächen des Schlagkolbens hin- und her reflektiert, wodurch in dämpfungsarmen Materialien wie Stahl starke Longitudinalschwingungen angeregt werden, welche zu Schädigungen bis hin zur Zerstörung führen können.

Nach der DE922038 ist ein Schlagkolben für eine Schlagwerkzeugmaschine mit einem Hohlraum versehen und dieser mit Blei ausgegossen, dessen hohe innere Dämpfung die Amplitude der Longitudinalschwingungen vermindert. Beide Flanken des Schlagimpulses sind bezüglich eines massiven Metallkörpers aus Stahl abgeflacht, wobei insbesondere die flache steigende Flanke mit der halben Schlagenergie nur einen geringen Beitrag zur Abbauarbeit durch das Werkzeug beizutragen vermag.

Nach der EP357752 ist ein Schlagkolben mit einem Hohlraum versehen und dieser mit einem Verbundmaterial ausgefüllt, bei welchem einzelne schwere Masseteilchen aus Blei in eine elastische Masse eingebettet sind. Die jeweils durch die elastische Masse voneinander getrennten Masseteilchen können nicht direkt aneinander stossen, wodurch die Dämpfung weiter erhöht und insbesondere Lärmemissionen vermindert werden. Da beide Flanken des Schlagimpulses symmetrisch flach ausgebildet sind, wird ein Grossteil der Energie in der steigenden Flanke des Schlagimpulses übertragen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines Schlagkolbens mit gesteigerter Abbauleistung.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Wesentlichen weist der Schlagkolben eines pneumatischen Schlagwerks einer zumindest teilweise schlagenden Werkzeugmaschine einen Hohlraum auf, welcher mit vielen einzelnen Masseteilchen gefüllt ist, wobei im Hohlraum die Masseteilchen lose angeordnet und direkt mechanisch kontaktierbar sind.

Zur Erzielung einer optimalen Abbauarbeit durch das Werkzeug ist eine hinreichend lange Verweilzeit des Schlagkolbens am Stosspartner notwendig, die fallende Flanke des Schlagimpulses sollte demnach nicht zu steil fallen. Eine flache steigende Flanke liefert hingegen kaum einen Beitrag und bindet nur unnötigerweise einen Grossteil der Schlagenergie. Durch die einzeln lose angeordneten und direkt mechanisch kontaktierbaren Masseteilchen kommt es nach dem Hauptstoss des hohlen Schlagkolbens mit einer steil steigenden Flanke zu zumindest einem nachfolgenden Nebenstoss der zuvor im Hohlraum statistisch verteilten Masseteilchen, wodurch die fallende Flanke des Schlagimpulses verbreitert wird. Der somit durch die Summe der Einzelimpulse gebildete unsymmetrische Schlagimpuls weist eine steile steigende und eine flach fallende Flanke auf.

Vorteilhaft sind die Masseteilchen aus einem hochdichten Material wie Stahl ausgebildet, wodurch bei gegebenen Bewegungsparametern höhere Schlagleistungen möglich sind.

Vorteilhaft sind die Masseteilchen aus einem harten Material mit einer Härte nach Mohs >= 6, wie gehärtetem Stahl ausgebildet, wodurch zu Verklumpungen führende plastische Deformationen der Oberfläche verhindert werden.

Vorteilhaft sind die Masseteilchen scheibenförmig ausgebildet, die lose längs der Schlagachse gestapelt im Hohlraum des Schlagkolbens angeordnet sind, wodurch jeweils ein im Wesentlichen flächiger Kontakt zur Impulsübertragung besteht, welcher bei der Anpassung an die Flanke des Hauptstosses zur gezielten Verkürzung der Flanken der Nebenstösse nutzbar ist.

Alternativ vorteilhaft sind die Masseteilchen kugelförmig ausgebildet, wodurch jeweils ein im Wesentlichen punktförmiger Kontakt zur Impulsübertragung besteht, welcher bei der Anpassung an die Flanke des Hauptstosses zur gezielten Verbreiterung der Flanken der Nebenstösse nutzbar ist.

Vorteilhaft sind die kugelförmig ausgebildeten Masseteilchen von unterschiedlicher Grösse, weiter vorteilhaft nach einer Siebkurve verteilt, wodurch der Hohlraum dichter mit Masseteilchen ausgefüllt werden kann.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
1 als Werkzeugmaschine
2 als Variante des Schlagkolbens
2 als Variante des Schlagkolbens
Nach 1 weist eine längs einer Schlagachse A drehende und schlagende Werkzeugmaschine 3 ein pneumatisches Schlagwerk 2 mit einem Erregerkolben 4, einer Gasfeder 5, einem Döpper 6 und einem Schlagkolben 1 auf. Im Inneren des Schlagkolbens 1 ist ein axial orientierter, allseitig geschlossener Hohlraum 7 angeordnet, welcher mit vielen einzelnen Masseteilchen 8 aus gehärtetem Stahl gefüllt ist, die im Hohlraum 7 lose angeordnet und direkt mechanisch kontaktierbar sind. Die Masseteilchen 8 sind scheibenförmig ausgebildet und lose längs der Schlagachse A gestapelt.
Nach 2 sind bei einem aus zwei aufgeschrumpften Teilen 9a, 9b aufgebauten Schlagkolben 1 die kugelförmig ausgebildeten Masseteilchen 8' gleicher Grösse lose im Hohlraum 7 angeordnet.
Nach 3 füllen bei einem aus zwei miteinander verlöteten Teilen 9a, 9b aufgebauten Schlagkolben 1 die kugelförmig ausgebildeten Masseteilchen 8' von unterschiedlicher Grösse den Hohlraum 7 fast dicht aus.

Claims

Schlagkolben eines pneumatischen Schlagwerks (2) einer zumindest teilweise schlagenden Werkzeugmaschine (3) mit einem Hohlraum (7), welcher mit vielen einzelnen Masseteilchen (8 ,8') gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (7) die Masseteilchen (8 ,8') lose angeordnet und direkt mechanisch kontaktierbar sind.
Schlagkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseteilchen (8 ,8') aus einem hochdichten Material ausgebildet sind.
Schlagkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseteilchen (8 ,8') aus einem harten Material ausgebildet sind, optional mit einer Härte nach Mohs >= 6.
Schlagkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseteilchen (8) scheibenförmig ausgebildet sowie lose längs einer Schlagachse (A) gestapelt im Hohlraum (7) angeordnet sind.
Schlagkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseteilchen (8') kugelförmig ausgebildet sind.
Schlagkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmig ausgebildeten Masseteilchen (8') eine unterschiedliche Grösse aufweisen, optional entsprechend einer Siebkurve verteilt.