DE1221170B - Hammerkolben fuer druckmittelbetriebene Bohrhaemmer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

E21c

DeutscheKl.: 5b-1/20·

1221170
W 35951VI a/5 b
11. Januar 1964
21. Juli 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hammerkolben für druckmittelbetriebene Bohrhämmer. Dieses Druckmittel kann beispielsweise Preßluft sein. Solche Hammerkolben weisen im allgemeinen a) einen Kolbenkopf auf, der sich unter Einwirkung einer der Druckübertragung dienenden Flüssigkeit in einem Zylinder des Bohrhammers in axialer Richtung hin und her bewegt und b) einen mit dem Kolbenkopf verbundenen Kolbenhals, der aus dem Zylinder herausragen kann und der dazu bestimmt ist, die Schläge auf ein Werkzeug zu übertragen. Hierfür erstreckt sich der Kolbenhals in einen Werkzeughalter, über welchen das Werkzeug in Drehungen versetzt wird. Um dabei jede relative Drehbewegung zwischen Kolbenhals und Werkzeughalter zu verhindern, ist der Kolbenhals mit länglichen Rillen versehen, in welche Zähne eingreifen, die im Werkzeughalter oder in einem Übertragungsglied vorgesehen sind. Die Drehbewegung des Hammerkolbens wird hingegen durch schraubenlinienförmige Rillen, die entweder ebenfalls auf dem Kolbenhals oder im Kolbenkopf vorgesehen sind und die mit einem Schaltrad zusammenwirken, hervorgerufen.

Ein wesentliches Problem stellt hierbei die Übertragung der Drehbewegung des Hammerkolbens auf den Werkzeughalter dar. Bei den bekannten Hammerkolben sind für diese Übertragung am zylindrischen Kolbenhals Längsnuten eingearbeitet, die sich mindestens über eine der Einstecktiefe des Kolbenhalses in den Werkzeughalter entsprechenden Länge erstrecken. Der auf diesen als Mitnehmer ausgebildeten Teil des Kolbenhalses drehstarr aufgesteckte Teil des Werkzeughalters umgibt hierbei den Kolbenhals formschlüssig. Solche mit Längsnuten versehene Hammerkolben weisen aber erhebliche Nachteile auf. So gestattet die durch die Längsnuten zwangläufig hervorgerufene Querschnittsschwächung des Kolbenhalses nur eine relativ geringe Ausbohrung des Kolbens, so daß die mit der Ausbohrung angestrebte Gewichtsverminderung des Hammerkolbens zwecks Erhöhung der Schlagkadenz nur in begrenztem Maße erreichbar ist. Besonders nachteilig ist aber, daß die durch die Längsnuten bedingten einspringenden Ecken an der Mantelfläche des Hammerkolbens bei Belastung bekanntermaßen eine scharfe Umlenkung des Kraftflusses und damit eine große Spannungserhöhung zur Folge haben, was unter Umständen Risse oder gar Bruch hervorrufen kann. Ferner verhindern die einspringenden Ecken eine gleichmäßige Härtetiefe bei der Oberflächenhärtung des Kolbens, was ebenfalls leicht zu Rißbildungen führt, welche bei nachfolgender Belastung die Bruchgefahr des Hammerkolben für druckmittelbetriebene
Bohrhämmer

Anmelder:

Dr. Heinz Friedrich Wyss, Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Stoepel

und Dipl.-Ing. W. Gollwitzer, Patentanwälte,

Landau (Pfalz), Am Schützenhof

Als Erfinder benannt:

Ataulfo Menendez Castiello, Madrid

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 15. Oktober 1963 (12 661)

Kolbenhalses erhöht. Die Notwendigkeit, Werkzeughalter und Hammerkolben mit geringstem Spiel zusammenstecken, um eine optimale Dichtheit zwisehen diesen zu erhalten und ein Eindringen von Schmutz zwischen diesen zu verhindern, da sonst Werkzeughalter und Hammerkolben verklemmen können, verlangt bei den bekannten Hammerkolben ferner eine unwirtschaftliche Präzision bei der Herstellung der formschlüssig zusammenwirkenden Teile, ganz abgesehen vom an sich schon großen Aufwand, den das Einarbeiten der Nuten in den Hammerkolben, was üblicherweise durch Fräsen erfolgt, erfordert.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die Nachteile der bekannten Ausführungsformen zu vermeiden und einen Hammerkolben zu schaffen, bei welchem unter Vermeidung von Kerbwirkungen eine gleichmäßige, bruchsichere Härtetiefe möglich ist, welcher zwecks Gewichtsverminderung eine optimale Ausbohrung des Kolbenhalses gestattet und welcher bei relativ geringem Herstellungsaufwand eine praktisch spaltfreie formschlüssige Verbindung mit dem Werkzeughalter erlaubt. Dies wird vom erfindungsgemäßen Hammerkolben dadurch erreicht, daß der Querschnitt des profilierten Teiles des Kolbenhalses eine von einem Kreis abweichende Form aufweist, an deren in der Querschnittsebene am Umfang angelegte Geraden sich stets außerhalb der Querschnittsfläche erstrecken.

Durch diese Ausführungsform des Hammerkolbens ist es nunmehr möglich, an dem für eine einwand-

609 590/17

freie Mitnahme des aufgesteppten Werkzeughalters geeignet ausgebildeten Kolbenhals Kerbwirkungen infolge Vermeidung einspringender Ecken zu verhindern und bei der Oberflächenvergütung eine gleichmäßige Eindringtiefe der Härtung zu erlauben, was zur Ermöglichung einer Optimalen Ausbohrung des Kolbenhalses führt.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen druckmittelbetriebenen Bohrhammer zur Veranschaulichung der Verwendung des Hammerkolbens,

Fig. 2 einen Hammerkolben zur Veranschaulichung einer bekannten Ausführungsform,

F i g. 3 einen Querschnitt des Hammerkolbens gemäß Fig. 2 entlang der SchnittlinieIII-III,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Hammerkolbens für den druckmittelbetriebenen Bohrhammer gemäß F i g. 1 und

Fig. 5a bis 5e verschiedene Querschnittsformen des Hammerkolbens gemäß Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V.

Gemäß Fig. 1 weist der druckmittelbetriebene Bohrhammer einen angenähert zylindrischen Antriebsteil 10 auf, an welchem die Druckmittel führende Zuleitung 11 angeschlossen ist und welcher zur Handhabung bei der Durchführung von Bohrarbeiten einen Haltegriff 12 aufweist, In diesen Antriebsteil 10 erstreckt sieh ein Hamjnerkolben 13, der sich unter Einwirkung des Druckmittels wie beispielsweise Druclduft im Druckzylinder des Antriebsteiles in axialer Richtung hin und her bewegt. Eine zusätzliche Drehbewegung des Hammerkolbens 13 wird auf bekannte Weise meist durch mit Drallzügen 61/62 am Kolben oder an einer mit letzterem verbundenen Übertragungsstange 63 zusammenwirkenden Klinken bewirkt, was hier nicht weiter besphrieben zu werden braucht, da für das Verständnis des Nachfolgenden der Hinweis auf die Drehbewegung des Hammerkolbens genügt. Das untere Ende des Hammerkolbens. 13 dringt in einen Werkzeughalter 14 ein, welcher zur Aufnahme eines Bohrwerkzeuges 15 bestimmt ist. Über den Werkzeughalter 14 wird die Drehbewegung des Hammerkolbens 13 auf das Werkzeug 15 übertragen, wie dies nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Gemäß F i g. 2, welche eine bekannte Ausfuhr rungsform des Hammerkolbens 13 mehr dm einzel_r nen zeigt, schließt sich an einen zylindrischen Hammerkopf 20 ein zylindrischer Kolbenhals 21 an. Der Hammerkopf 20 wird auf seiner Oberseite und seiner Unterseite von einer den Druck übertragenden Flüssigkeit im Druckzylinder des Antriebsteiles 10 (Fig, 1) beaufschlagt, während auf das freie Ende des Kolbenhalses 21 der Werkzeughalter 14 aufsteckbar ist. Wie der F i g. 2 entnommen werden kann, weist der Kolbenhals 21 eine geringere Abmessung auf als der Kolbenkopf 20, wobei der Übergang 22 zwischen Kolbenkopf 20 und Kolbenhals 21 bei diesem Beispiel konisch verläuft. Zwecks Übertragung der Drehbewegung des Hammerkolbens 13 auf den Werkzeughalter 14 (Fig. I) sind in den Kolbenhals 21 Längsnuten 23 eingearbeitet, was zu einem zur Mitnahme des Werkzeughalters geeigneten Quer^ schnitt führt, wie F i g. 3 näher zeigt. Selbstverständlich weist der Werkzeughalter dann eine formentspreehende Ausnehmung auf, welche ein formschlüssiges Aufstecken des Werkzeughalters auf den Hammerkolben gestattet. Die Längsnuten 23 erstrekken sich aiuf dem Kolbenhals mindestens über eine der Ejnstecktiefe des Kolbenhalses in den Werkzeughalter entsprechenden Länge. Um den Harnmerkolbenl3 für eine hohe Scblagkadenz möglichst leicht zu machen, ist dieser mit einer Ausbohrung 24 versehen, welche sieh im Kolbenkopf 20 erweitert und sich bei dieser Ausführungsform gegen das freie

ίο Ende des Kolbenhalses 21 hin verjüngt.

Wie der F i g. 3 entnommen werden kann, bilden sich beim Einarbeiten der Längsnuten 23 am Umfang des Querschnittes einspringende Ecken 30. Durch diese Querschnittsänderungen entstehen aber bei Belastung an diesen Stellen Kerbwirkungen, d. h. Spannungsanhäufungen, welche unter Umständen Risse mit nachfolgendem Bruch zur Folge haben können, Ferner ist es bei Hammerkolben mit einem solchen Querschnitt unmöglich, eine entlang dem ge-

ao samten Umfang gleiche Tiefe der Härtung zu erzielen. Bekanntlich wird beim Härten in Nachbarschaft der einspringenden Ecken ein tieferes Eindringen des Kohlenstoffes erfolgen als an den übrigen gleichmäßig verlaufenden Mantelflächen des Kolbenhalses, Hierdurch aber sind erfahrungsgemäß leicht Rißbildungen möglich, die das Brechen des Kolbenhalses fördern.

F i g, 4 zeigt nun eine Ausführungsform des Hammerkolbens 13, dessen Kolbenhals 41 eine von einem Kreis abweichende Querschnittsfprm aufweist, durch welche die Nachteile der Querschnittsform gemäß Fig. 3 vermieden werden. Im übrigen ist der Hammerkolben gemäß Fig, 4 ähnlich dem Hammerkolben gemäß F i g. 2 ausgebildet. Der Kolbenhals 41

ist wiederum mit einer Ausborinmg 42 versehen, welche sich zwecks Hindurchführung einer Wassereinspritznadel 10« (Fig. 1) bei dieser Ausführungsform gegen das freie Ende hin zu einer Bohrung 43 verengt. Am Kolbenhals 41 schließt der Kolbenkopf 45 an. Vorzugsweise weist der Kolbenhais 41 einen über seine ganze Länge gleichbleibenden Querschnitt auf, zumindest aber über eine Länge, welche zum Zusammenwirken mit dem Werkzeughalter notwendig ist.

Beispiele der als Mitnehmer geeigneten Querschnittsformen des Kolbenhalses 41 gemäß F i g. 4 sind in den Fig. 5a bis 5e gezeigt, wobei an dieser Stelle vermerkt werden soll, daß noch weitere ähnliche Querschnittsformen denkbar sind. Wesentlich bei diesen Querschnittsformen ist nun, daß an deren am Umfang angelegte Geraden sich stets außerhalb der betreffenden_: Querschnittsfläche erstrecken, wie dies die Gerade in Form einer Tangente 50 am Punkt 51 des Querschnittes gemäß F i g. 5 zeigt, wogegen beispielsweise die Gerade bzw. Tangente 31 am Punkt 32 des Querschnittes gemäß Fi g. 3 die Querschnittsfläche schneidet. Mit anderen Worten, es werden Querschnittsformen gewählt, die gegenüber dem Querschnitt gemäß F i g. 3 keine Einspränge aufweisen, infolge ihrer unrunden Form aber trotzdem ein einwandfreies ' Mitnehmen eines formschlüssig aufgesteckten Werkzeughalters gewährleisten. Eine bevorzugte Querschnittsform ist die in F i g. 5 a gezeigte, welche durch vier äußere, symmetrisch zueinander angeordnete Linienabschnitte 41a begrenzt ist, von denen je zwei; benachbarte Linienabschnitte durch eine Abrundung 41 έ miteinander verbunden sind. Hierbei können die Radien der Abrundungen

41 & kleiner sein als jene der vorzugsweise eine symmetrische Krümmung aufweisenden Linienabschnitte 41a.

Neben den Vorteilen der gleichmäßigen Härtetiefe, der Vermeidung von Kerbwirkungen und der Möglichkeit optimaler Ausbohrung des als Mitnehmer ausgebildeten Kolbenhalses gestatten die neuen Querschnittsformen gemäß den Fig. 5a bis 5e gegenüber der bekannten Querschnittsform gemäß F i g. 3 zudem mit wesentlich geringerem Aufwand eine bessere formschlüssige Verbindung zwischen Kolbenhals und Werkzeughalter zu erzielen. Wie leicht eingesehen werden kann, ist das Herstellen von Einstecköffnungen mit einer Querschnittsform gemäß den Fig. 5a bis 5e wesentlich einfacher, wie beispielsweise bei Querschnittsformen gemäß Fig. 3 mit einspringenden Ecken. Ein guter Paßsitz zwischen Kolbenhals und Werkzeughalter ist aber notwendig, um ein Eindringen von Staubteilchen zwischen diesen zu verhindern, da sonst die Gefahr besteht, daß ao Hammerkolben und Werkzeughalter miteinander verklemmen. Im übrigen läßt sich die Dichtung zwischen Kolben und Werkzeughalter durch die Wahl der beschriebenen Querschnittsformen verbessern, da eine Korrektur des Kolbenhalses möglich ist. Zudem wird durch den Fortfall der Nuteneinarbeitung der Herstellungsaufwand bei den neuen Hammerkolben zusätzlich verringert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hammerkolben für druckmittelbetriebene Bohrhämmer mit automatischer Drehbewegung, mit einem im Zylinder des Bohrhammers unter Einwirkung des Druckmittels zum Hinundherbewegen bestimmten Kolbenkopf, an welchem sich ein zum Übertragen der Schläge und der Drehbewegung auf ein Werkzeug bestimmter Kolbenhals anschließt, der wenigstens über einen zur einsteckbaren Verbindung mit einem Werkzeughalter bestimmten Teil seiner Länge als Mitnehmer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des profilierten Teiles des Kolbenhalses eine von einem Kreis abweichende Form aufweist, an deren in der Querschnittsebene am Umfang angelegte Geraden sich stets außerhalb der Querschnittsfläche erstrecken.

2. Hammerkolben nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbohrung, die sich in den profilierten Teil des Kolbenhalses erstreckt.

3. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhals über seine ganze Länge als Mitnehmer ausgebildet ist.

4. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der als Mitnehmer ausgebildete Kolbenhalsteil mit vorbestimmter Härtetiefe gehärtet ist.

5. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der als Mitnehmer ausgebildete Kolbenhalsteil geschliffen ist.

6. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des profilierten Teiles des Kolbenhalses durch vier äußere, symmetrisch zueinander angeordnete gekrümmte Linienabschnitte begrenzt ist, von denen je zwei benachbarte Linienabschnitte durch eine Abrundung miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 590/17 7.66 © Bundesdruckerei Berlin