DE1628056C3 - Drehschlaghammer mit als Freikolben arbeitendem Schlagkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlaghammer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem solchen, durch die US-PS 19 01779 bekannten Schlaghammer liegen die Luftöffnungen, die zum Luftnachschub in den pneumatischen Puffer zwecks Ausgleichs des Luftverlustes beim vorangegangenen Kompressionshub dienen, im Bereich des vorderen Totpunktes des Schlagkolbens und sind jeweils nur über einen ganz kurzen, an diesen Totpunkt anschließenden Teil des Schlagkolben-Hubes geöffnet und im übrigen vom Schlagkolben überdeckt. Wegen des relativ kurzen Öffnungshubes der Luftöffnungen, deren Gesamtquerschnitt wegen der sonst drohenden Gefahr einer Schlagkraftminderung klein gewählt sein muß, kann nur ein relativ geringer Anteil des Luftpuffer-Unterdrucks in dieser Phase durch nachströmende Luft von Atmosphärendruck ausgeglichen werden, so daß bei beginnendem Vorhub des Antriebskolbens zunächst einmal der noch erhebliche Unterdruck-Rest ausgeglichen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Schlaghammer dahingehend zu verbessern, daß die Antriebsenergie mit besserem Wirkungsgrad in Schlagenergie umgesetzt wird ohne zusätzlichen Aufwand und mit einfachen baulichen Mitteln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße gelöst mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patent-Anspruches.

Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß Luft von Atmosphärendruck während des gesamten Antriebskolben- Rückhubes und während des größten Teiles des Schlagkolben-Rückhubes in den Luft-Puffer einströmen kann; nachdem der Antriebskolben mit seinem nächsten Vor-(Antriebs-)Hub begonnen hat, ist die Luftöffnung noch von dem Schlagkolben geschlossen, und der Antriebskolben, der jetzt im Bereich der größten Kolbengeschwindigkeit sich bewegt, komprimiert den Luftpuffer schnell und auf einen hohen Druck, auf diese Weise dem Schlagkolben mit bestem Wirkungsgrad seine kinetische Energie übermittelnd. Ausschlaggebend für diese vorteilhafte Wirkung ist die ein verbindliches Merkmal der Erfindung darstellende Lage der Luftöffnung unmittelbar vor dem vorderen Totpunkt des Antriebskolbens und daß die Luftöffnung nach Beginn des Arbeitshubes des Antriebskolbens durch den Schlagkolben, wenn dieser in seiner rückwärtigsten Lage liegt, geschlossen ist.

Es ist durch die US-PS 14 61460 bei einem Schlaghammer bekannt, die Schlagkraft durch einen handbetätigten Drücker wahlweise bis auf Null zu verringern, indem über Luftöffnungen im Pufferbereich und über nachgeschaltete vom Drücker steuerbare

•ο Ventile der Luftdurchlaßquerschnitt von Null, wobei die größtmögliche Schlagkraft erzielt wird, bis zu einem Wert vergrößert werden kann, bei dem bei laufendem Antriebskolben der Schlagkolben in Ruhe bleibt. Ein regelmäßiger Luftnachschub in den Luftpuffer zwecks Ausgleichs des Luftverlustes beim Kompressionshub durch diese oder andere Luftöffnungen ist dort nicht vorgesehen. Angaben über die Lage der Luftöffnungen werden dort nicht gemacht; nur der Zeichnung ist eine Überdeckung der Luftöffnungen im Bereich des vorderen Totpunktes des Antriebskolbens zu entnehmen.

Weiterhin ist durch die DE-PS 3 72 837 ein Drehschlaghammer mit rotierendem Werkzeug bekannt, bei dem ein Luftnachschub in den Luftpuffer durch Luftöffnungen erfolgt, die dicht vor dem hinteren Totpunkt des Antriebskolbens angeordnet sind und daher nur in eben dieser Totpunktlage offenliegen für einen ganz kurzen Zeitabschnitt. Der Schlagkolben ist, im Gegensatz zur Erfindung, dort durch einen konischen Anschlag in seinem hinteren Totpunkt begrenzt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehschlag-

^J5 hammer gemäß der Erfindung,

Fig.2 bis 5 Teillängsschnitte, die Antriebs- und Schlagkolben in einzelnen Hubstellungen darstellen.

Der aus den Gehäuseteilen 12, 13 und 14 bestehende Drehschlaghammer 10 weist einen Handgriff 15 mit einem Schalter 76 für die Zuführleitung 75 auf; in dem Gehäuse 13 ist der in Lagern 72, 73 gelagerte Motor 70 mit einem Flügelrad 74 auf der Welle 71 angebracht. Über ein Ritzel 78 auf der Welle 71 wird ein einen Zahnkranz 79 aufweisender, in den Lagern 81, 84 gelagerter Exzenter 80 angetrieben, der an der entgegengesetzten Seite des Zahnkranzes 79 ein Ritzel 86 aufweist, das über ein Zahnrad 87 eine in einem Kegelrad 92 endende und in den Lagern 90,89 gelagerte Welle 88 antreibt, die ihrerseits den auf der Zylinderbüchse 26 befestigten Kegelradkranz 24 in Umdrehung versetzt.

Die Zylinderbüchse 26 ist einerseits mit dem Kegelradkranz 24 in einem in einer Ringnut 21 auf der Innenseite des Gehäuseteils 12 angeordneten Lager 22 und andererseits über einen in sie eingeschobenen Lagerring 27 in in einer Ringnut 18 sitzenden Kugellager 19 gelagert.

Der Lagerring 27 weist eine Durchgangsbohrung 30 und einen Umfangsflansch 36 auf, an welchem eine Gummidichtung 35 liegt, welche durch das in den Lagerring 27 in einem Gewinde 37 einschraubbare Einsatzstück 32 festgeklemmt ist. Das Einsatzstück 32 weist eine Bohrung 33 mit achteckigem Querschnitt auf. Ein im Gehäuseteil 12 befestigter Ring 38 nimmt in seiner Durchgangsbohrung 39 einen Einsatzring 41 auf, der einen sich radial nach außen erstreckenden Umfangsflansch 42 und einen sich radial nach innen erstreckenden Umfangsflansch 43 aufweist. Der Ein-

satzring 41 ist auf seiner Innenseite durch Paßsitz mit einem Führungsring 44 verbunden, dessen Innenquerschnitt 45 eine Achteckform aufweist. Eine den Einsatzschaft 48 aufnehmende Abschlußbüchse 52 ist mit ihrem Ende 53 mit der Innenseite des Einsatzringes 41 verschraubt und drückt zugleich den Führungsring 44 gegen den radial nach innen vorstehenden Umfangsflansch 43 an. Der radial nach innen verlaufende Umfangsflansch 54 der Abschlußbüchse 52 weist eine Durchgangsöffnung 55 auf, die von der Innenseite zur Außenseite der Schlagbohrmaschine entsprechend der Schulter 49 des Einsatzschaftes 48 konisch verläuft.

Die am Zapfen 82 der Exzenterscheibe 77 mittels einer Büchse 83 befestigte Pleuelstange 65 ist mittels zweier Pleuellager 67 und eines Pleuelzapfens 66 mit dem in der Zylinderbüchse 26 hin- und herlaufenden Antriebskolben 64 verbunden. Der Kolben 64 ist mittels zweier Dichtungsringe 68 gegen die Zylinderbüchse abgedichtet. Zwischen dem Antriebskolben 64 und dem die Zylinderbüchse auf der dem Antrieb abgekehrten Seite abschließenden Lagerring 27 ist ein freifliegender Schlagkolben 58 in der Zylinderbüchse 26 angeordnet, der mittels eines Dichtungsringes 61 gegen die Zylinderbüchse abgedichtet ist. Der Schlagkolben 58 weist eine Vertiefung 59 auf, die einen Schlageinsatz aufnimmt.

Die Zylinderbüchse 26 weist eine öffnung 100, öffnungen 124 und Öffnungen 95 auf.

Der Sammelraum 96 zwischen Zylinderbüchse 26 und Gehäuse 12 mündet über eine Öffnung 98 in einen gegen die Atmosphäre geöffneten Kanal 97.

Auf der dem Antrieb entgegengesetzten Vorderseite der Zylinderbüchse 26 sind in unmittelbarer Nähe des Lagerringes 27 eine Anzahl von Öffnungen 95 und in Abstand von diesen nach rückwärts eine Anzahl von öffnungen 124 am Umfang der Zylinderbüchse 26 angeordnet. Die Öffnungen 95 und 124 verbinden den Raum zwischen Schlagkolben 58 und Lagerring 27 mit dem Sammelraum 96.

Eine enge Entlüftungsöffnung 100 ist in der Zylinderbüchse 26 unmittelbar vor dem Kolbenboden des Antriebskolbens 64 in dessen mit χ—χ bezeichneten vorderen Totpunkt angeordnet.

Es wird nunmehr die Arbeitsweise der über ein pneumatisches Kissen betriebenen Schlagbohrmaschine näher erläutert.

In Fig. 1 ist der Antriebskolben 64 am Endpunkt seines Rückhubes dargestellt. Der vordere Totpunkt des Antriebskolbens 64 ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie x-x angegeben und in Fig.2 dargestellt. Der Schlagkolben 58 ist in F i g. 1 und 2 in Schlageingriff mit dem Ende des Schlagwerkzeuges 46 gezeigt. Im Augenblick des Schlageingriffs des Schlagkolbens 58 befindet sich der Antriebskolben 64 jedoch gemäß Fig.2, entgegen der in Fig. 1 gezeigten Stellung, am vorderen Totpunkt. Durch den Rückhub des Antriebskolbens 64 entsteht zwischen dem Antriebskolben 64 und dem Schlagkolben 58 ein Vakuum. Der zwischen der Schlagseite des Schlagkolbens und dem Lagerring 27 herrschende atmosphärische Druck beschleunigt den Schlagkolben 58 und läßt ihn der Rückhubbewegung des Antriebskolbens 64 verzögert folgen. Beginnt der Antriebskolben 64 mit seinem Vorhub, setzt der Schlagkolben 58 seine Bewegung in Richtung zum Antriebskolben 64 zunächst noch fort, so daß die zwischen den beiden Kolben 58,64 eingeschlossene Luft zusammengedrückt und hoch komprimiert wird. Dieser Druck dient sowohl als Puffer als zur Übertragung der Antriebskraft. Der Kompressionsdruck der Luft kehrt die Bewegungsrichtung des Schlagkolbens 58 um. Der Schlagkolben 58 bewegt sich nun in Richtung zur Werkzeugseite des Hammers 10 mit einer sehr hohen Beschleunigung und über einen starken Schlag gegen das Schlagwerkzeug 46 aus, infolge des hohen Druckes, der zwischen dem Schlagkolben 58 und dem Antriebskolben 64 während des Vorhubes des Antriebskolbens bei gleichzeitigem Rückhub bzw. Stillstand des Schlagkolbens aufgebaut wird. Während des Rückhubes des Antriebskolbens 64 wird durch die Entlüftungsöfinung 100 infolge der Verzögerung der Bewegung des Schlagkolbens 58 zusätzliche Luft in die Zylinderbüchse 26 eingesaugt, um einen Luftverlust während des Arbeitshubes des Antriebskolbens 64 auszugleichen und bei der Hubumkehr in die Vorwärtsbewegung einen sehr hohen Druckanstieg zu erzielen. Während des Schlaghubes des Schlagkolbens 58 wird die zwischen der Schlagseite des Schlagkolbens und dem Lagerring 27 vorhandene Luft durch die Öffnungen 95 und 124, den Sammelraum 96, die Öffnung 98 und den Kanal 97 in die Atmosphäre ausgestoßen, so daß auf der Schlagseite kein den Schlag hemmender Gegendruck entsteht.

In F i g. 2 ist der Schlagkolben 58 in Schlageingriff mit dem Schlagwerkzeug gezeigt. Der vom Motor 70 angetriebene Antriebskolben 64 befindet sich in F i g. 2 am vorderen Totpunkt seines Vorhubes. Wie in F i g. 3 dargestellt, wird der Schlagkolben 58 nach Beginn des Rückhubes des Antriebskolbens 64 durch den auf der Schlagseite des Schlagkolbens herrschenden atmosphärischen Druck auf Grund des zwischen den beiden Kolben 58, 64 herrschenden Unterdruckes dem Antriebskolben 64 nachgeschoben und dabei zusätzliche

Luft durch die Öffnung 100 angesaugt. Auch nach Beginn des Vorhubes des Antriebskolbens 64 setzt der Schlagkolben 58 seine Bewegung in Richtung auf den Antriebskolben 64 infolge der Massenkräfte fort (Fig.5). Die auf diese Weise komprimierte Luft

•ίο verhindert eine Berührung der beiden Kolben, dreht die Bewegungsrichtung des Schlagkolbens um und läßt ihn infolge des durch die Öffnung 100 zusätzlich aufgeladenen Puffers mit sehr hoher Geschwindigkeit gegen das Schlagwerkzeug aufschlagen (F i g. 2). Es ist festgestellt worden, daß der Schlag- bzw. Arbeitshub des Schlagkolbens 58 erst in dem Augenblick eingeleitet wird, in welchem der Antriebskolben 64 ungefähr zwei Drittel seines Vorhubes durchlaufen hat (F i g. 5).

Die im Verhältnis zum Durchmesser der Zylinder-

büchse kleine öffnung 100 befindet sich in der Zylinderbüchse 26 unmittelbar vor der dem Antrieb abgekehrten Stirnseite des Antriebskolbens 64 am vorderen Totpunkt des Vorhubes (Fig.2). Somit kann während des Rückhubes des Antriebskolbens 64 zusätzliche Luft in die Zylinderbüchse 26 durch die Öffnung 100 eingesaugt werden. Während der Verdichtung in dem Raum zwischen dem Schlagkolben 58 und dem Antriebskolben 64 ist, wie in F i g. 5 dargestellt, die Öffnung 100 durch den Schlagkolben 58 verdeckt, so

daß keine Luft durch die öffnung 100 entweichen kann. Die Größe der Öffnung 100 ist für die genaue pneumatische Arbeitsweise der Schlagvorrichtung von Bedeutung, da die Menge der angesaugten Luft für den Wirkungsgrad ausschlaggebend ist. Beispielsweise be-

trägt bei einem Innendurchmesser der Zylinderbüchse 26 von 63,5 mm der Durchmesser der Öffnung 100 1,6 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schlaghammer mit einem unter Zwischenschaltung eines pneumatischen Puffers von einem Motor über einen Antriebskolben in eine Hin- und Herbewegung antreibbaren, als Freikolben arbeitenden Schlagkolben und mit einer in Verbindung mit der Atmosphäre stehenden Luftöffnung im Zylinder im Bereich des pneumatischen Puffers, welche während der Rückwärtsbewegung des Antriebskolbens geöffnet ist und durch den Schlagkolben geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder drehbar ist, daß die Luftöffnung (100) unmittelbar vor dem vorderen Totpunkt (x-x)d^T vorderen Stirnseite des Antriebskolbens angeordnet ist und daß sie nach Beginn des Arbeitshubes des Antriebskolbens (64) durch den Schlagkolben (58), wenn dieser in seiner rückwärtigsten Lage liegt, geschlossen ist.