DE19847687C2 - Hohlkolben-Schlagwerk mit Hülsensteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Luftfederschlagwerke werden üblicherweise in Bohr- oder Schlaghämmern dazu verwendet, auf ein Werkzeug regelmäßige Schläge auszuüben. Dabei hat sich im wesentlichen ein Bauprinzip bewährt, bei dem ein Antriebskolben über einen entsprechenden Antrieb in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt wird, die über eine Luftfeder auf einen Schlagkolben übertragen wird, der schließlich das Werkzeug oder einen zwischengeschalteten Döpper beaufschlagt.

Derartige Luftfederschlagwerke gibt es in drei verschiedenen Bauarten, nämlich mit einem Antriebskolben und einem Schlagkolben gleichen Durchmessers, die in einem Schlagwerkrohr gemeinsam geführt werden (wie z. B. aus US-PS- 4,349,074 bekannt); mit einem hohlen Schlagkolben, in dem der Antriebskolben geführt wird (z. B. bei dem Bohrhammer EHB10 der Firma Wacker-Werke); und mit einem hohlen Antriebskolben, in dem der Schlagkolben geführt wird (wie z. B. aus DE 80 27 989 U1 bekannt).

Insbesondere bei letzterer Bauart ist es dabei vorteilhaft, dass aufgrund der niedrigen Masse des Antriebskolbens nur geringe Leerlaufschwingungen auf­ treten und keine Dichtung zwischen den Kolben erforderlich ist.

Nachteilig jedoch ist bei derartigen Hohlkolben-Schlagwerken, daß der Übergang zwischen Leerlauf und Schlagstellung unbefriedigend erfolgt, was zu einer er­ höhten Gefahr von Leerschlägen führt, wenn der Bediener eigentlich den Über­ gang in den Leerlauf wünscht, bzw. zu Schlägen mit geringer Intensität oder gar Leerlauf, wenn der Bediener den Hammer nicht voll auf das zu bearbeitende Material andrückt. In beiden Fällen kommt es zu einer Beeinträchtigung der Bedienbarkeit bzw. des Arbeitsergebnisses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk mit verbessertem Leerlauf- und Anlaufverhalten anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse axial hin- und herbewegba­ ren, an einer Stirnseite hohl ausgebildeten Antriebskolben, der in einer Führungswand wenigstens eine radiale Leer­ lauföffnung aufweist, und mit einem in der Höhlung des An­ triebskolbens axial hin- und herbewegbaren und mit dem Antriebskolben einen Hohlraum umschließenden Schlag­ kolben ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben in dem Bereich der Leerlauföffnung von einer in dem Ge­ häuse geführten, axial verschieblichen Steuerhülse umgeben ist, die Steuerhülse wenigstens eine radiale Belüftungsöff­ nung aufweist, und daß in einer Leerlaufstellung des Schlag­ werks der Hohlraum über die wenigstens eine Leerlauföff­ nung und die Belüftungsöffnung mit der Umgebungsatmo­ sphäre in Verbindung bringbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerk ist es möglich, daß in Leerlaufstellung eine in dem Hohlraum zwi­ schen Antriebskolben und Schlagkolben ausgebildete Luft­ feder über die Belüftungsöffnung der axial verschieblichen Steuerhülse entlüftet werden kann, wodurch das Schlagwerk in Leerlauf gelangt und keinen weiteren Schlag durch den Schlagkolben erzeugt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn in dem Gehäuse eine Führungsfläche zum Führen der Steuerhülse vorgese­ hen ist, die eine mit der Umgebungsatmosphäre in Verbin­ dung stehende Ausnehmung aufweist, wobei die Steuer­ hülse derart verschieblich ist, daß die Belüftungsöffnung in der Leerlaufstellung über der Ausnehmung steht, während sie in einer Schlagstellung nicht über der Ausnehmung steht, sondern. z. B. durch die Führungsfläche, abgedichtet wird. Das bedeutet, daß die Belüftungsöffnung in Leerlaufstel­ lung eine Verbindung der Luftfeder zur Umgebung herstellt, während sie in Schlagstellung die Verbindung unterbricht.

Zum Wechsel zwischen Schlag- und Leerlaufstellung überfährt die Belüftungsöffnung vorteilhafterweise eine am hinteren Ende, d. h. vom Werkzeug abgewandten Ende der Ausnehmung vorgesehene gehäusefeste Steuerkante.

Vorteilhafterweise wird die Steuerhülse durch eine Feder in Leerlaufstellung gehalten und kann durch Verschieben des Werkzeugs in das Innere des Hammers entgegen der Fe­ derwirkung in Schlagstellung verschoben werden. Die Ver­ schiebung des Werkzeugs kann dabei auch von einem Döp­ per auf die Steuerhülse übertragen werden.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Bohrhammers, bei dem das erfindungsgemäße Luftfederschlagwerk zum Einsatz kommt, wobei die Leerlaufstellung dargestellt ist; und

Fig. 2 den Bohrhammer aus Fig. 1 mit dem erfindungsge­ mäßen Luftfederschlagwerk in Schlagstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teilschnitt des gleichen Bohrhammers, bei dem das erfindungsgemäße Luftfeder­ schlagwerk zum Einsatz kommt, jedoch in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich in Leerlauf- und in Schlagstel­ lung.

In einem Hammergehäuse 1 ist eine als Schlagwerkrohr dienende Steuerhülse 2 axial verschieblich gehalten. Im In­ neren der hohlzylindrischen Steuerhülse 2 wird ein ebenfalls axial hin- und herbewegbarer Antriebskolben 3 geführt, der über ein nur teilweise dargestelltes Pleuel 4 und einen mit dem Pleuel 4 gekoppelten, nicht dargestellten Kurbeltrieb in an sich bekannter Weise axial hin- und herbewegt wird. Im Inneren des Antriebskolbens 3 wird ein zylindrischer Schlagkolben 5 geführt, der im Betrieb des Schlagwerks Schläge gegen einen Döpper 6 ausübt, die wiederum auf ein nicht dargestelltes Werkzeug, z. B. auf einen Meißel, in ebenfalls bekannter Weise übertragen werden.

Der Antriebskolben 3 weist in einer den Antriebskolben 3 in der Steuerhülse 2 sowie den Schlagkolben 5 im Antriebs­ kolben 3 führenden Führungswand 7 wenigstens eine, vor­ teilhafterweise aber mehrere, am Umfang verteilte Luftaus­ gleichsschlitze 8 sowie eine Reihe von Leerlauföffnungen 9 auf. Die Leerlauföffnungen 9 können - wie in den Figuren dargestellt - in einer sich axial erstreckenden Reihe, aber auch zick-zackförmig in zwei zueinander parallelen und et­ was versetzten axialen Reihen angeordnet werden. Die axiale Länge der Luftausgleichsschlitze 8 Ist größer als die axiale Höhe des Schlagkolbens 5, so daß bei einer bestimm­ ten Stellung des Schlagkolbens 5 - auch als theoretische Schlagstellung bezeichnet - der vordere und der hintere Teil der Höhlung des Antriebskolbens 3 über die Luftausgleichs­ schlitze 8 in Verbindung bringbar sind.

Die Steuerhülse 2 weist wenigstens eine, vorteilhafter­ weise aber mehrere, sich radial erstreckende Belüftungsöff­ nungen 10 auf. Sie wird durch eine sich gegen das Hammer­ gehäuse 1 abstützende Feder 11 in Leerlaufstellung gehal­ tene wie insbesondere in Fig. 1 erkennbar ist. Wie jedoch aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Steuerhülse 2 gegen die Wir­ kung der Feder 11 axial verschieblich.

Im Hammergehäuse 1 ist in einer die Steuerhülse 2 füh­ renden Führungsfläche 12 eine ringförmige Ausnehmung 13 vorgesehen, die über einen Kanal 14 mit dem nur teilweise dargestellten Kurbelgehäuse in Verbindung steht, in dem im wesentlichen Umgebungsatmosphäre herrscht.

Wenn der Hammer mit dem nicht dargestellten Werkzeug gegen das zu bearbeitende Gestein gehalten wird, verschiebt sich der Werkzeugschaft in das Innere des Hammers, so daß auch der Döpper 6 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verschoben wird. Über eine koni­ sche Ringfläche 15 nimmt er einen mit der Steuerhülse 2 verbundenen Deckel 16 mit, wodurch auch die Steuerhülse 2 aus der in Fig. 1 gezeigten Leerlaufstellung in die in Fig. 2 gezeigte Schlagstellung verschoben wird.

Nachfolgend wird die Funktion des Luftfederschlagwerks im Schlagbetrieb (Fig. 2) erläutert.

Der Antriebskolben 3 wird durch das Pleuel 4 in axiale Hin- und Herbewegung versetzt. Aufgrund der Massenträg­ heit des Schlagkolbens 5 bildet sich in einem Hohlraum 17 zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Schlagkolben 5 eine Luftfeder aus, die schließlich den Schlagkolben 5 auf den Döpper 6 treibt.

Bei Auftreffen des Schlagkolbens 5 auf den Döpper 6 wird der Luftausgleichsschlitz 8 geöffnet, d. h., es besteht eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 17 und dem vor­ deren, in nicht dargestellter Weise mit Umgebungsatmo­ sphäre in Verbindung stehenden Bereich des Antriebskol­ bens 3. Dadurch können Luftverluste der Luftfeder ausge­ glichen werden, indem frische Luft in den Hohlraum 17 ein­ strömt. Wenn der Schlagkolben 5 durch Rückprall von dem Döpper 6 mit seiner hinteren Kante den Luftausgleichs­ schlitz 8 überfahren hat, wird die Verbindung zur Umge­ bung unterbrochen und der Schlagbetrieb beginnt von neuem.

Nachfolgend wird der Leerlaufbetrieb unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Zum Übergang in den Leerlauf hebt der Bediener den Hammer vom zu bearbeitenden Gestein ab, wodurch das nicht dargestellte Werkzeug relativ zu dem Hammergehäuse 1 um den Leerlaufweg in Richtung Gestein verschoben wird. Der Döpper 6 folgt der Bewegung des Werkzeugs und gleitet ebenfalls um den Leerlaufweg in Richtung Gestein. Dies ermöglicht es zum einen, daß der Schlagkolben 5 wei­ ter nach vorne, d. h. in Schlagrichtung gelangen kann. Zum anderen bewegt sich auch die Steuerhülse 2 - unterstützt durch die Feder 11 - in Schlagrichtung und gelangt somit in Leerlaufstellung.

Durch die Bewegung der Steuerhülse 2 überfährt die Be­ lüftungsöffnung 10 eine am hinteren Ende der Ausnehmung 13 vorgesehene gehäusefeste Steuerkante 18, bis die Belüf­ tungsöffnung 10 schließlich über der Ausnehmung 13 steht.

Durch die weitere Hin- und Herbewegung des Antriebs­ kolbens 3 werden außerdem die in der Führungswand 7 des Antriebskolbens 3 vorgesehenen Leerlauföffnungen 9 der Reihe nach an der Belüftungsöffnung 10 vorbeigefahren, so daß der Hohlraum 17 über die Leerlauföffnungen 9, die Be­ lüftungsöffnungen 10, die Ausnehmung 13 und den Kanal 14 mit der Umgebungsluftatmosphäre im Gehäuse 1 in Ver­ bindung steht. Dadurch kann sich in dem Hohlraum 17 keine Luftfeder mehr ausbilden, und das Schlagwerk ge­ langt in Leerlauf.

Zur Wiederaufnahme des Schlagbetriebs verschiebt das Werkzeug den Döpper 6 und damit die Steuerhülse 2 entge­ gen der Wirkung der Feder 11 und entgegen der Schlagrich­ tung nach hinten, wodurch die Belüftungsöffnung 10 die Steuerkante 18 überfährt und durch die Führungsfläche 12 abgedichtet wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Hohlraum 17 und der Umgebung unterbrochen, so daß sich erneut eine Luftfeder im Hohlraum 17 ausbilden kann. Der Schlagbetrieb beginnt von neuem.

Durch die weit hinten angeordneten Leerlauföffnungen 9 und der präzisen Einstellbarkeit des Zeitpunkts, zu dem die Belüftungsöffnung 10 die Steuerkante 18 überfährt, ist ein sehr präziser Übergang zwischen Schlagbetrieb und Leer­ lauf möglich. Bereits bei minimalen Leerlaufwegen wird ein hervorragender Leerlauf gewährleistet. Der Wechsel zwi­ schen Schlagbetrieb und Leerlauf erfolgt verschleißfrei und sehr weich, was die Belastung für den Bediener reduziert. Leerschläge, d. h., durch das Luftfederschlagwerk ausge­ übte Schläge auf das Werkzeug, ohne daß dieses gegen Ge­ stein gedrückt wird, werden zuverlässig vermieden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß das Schlagwerk auch bei niedrigen Temperaturen zuverlässig funktioniert.

Claims (9)

1. Luftfederschlagwerk, mit

• - einem Gehäuse (1);
• - einem in dem Gehäuse (1) axial hin- und herbe­ wegbaren, an einer Stirnseite hohl ausgebildeten Antriebskolben (3), der in einer Führungswand (7) wenigstens eine radiale Leerlauföffnung (9) aufweist; und mit
• - einem in der Höhlung des Antriebskolbens (3) axial hin- und herbewegbaren und mit dem An­ triebskolben (3) einen Hohlraum (17) umschlie­ ßenden Schlagkolben (5);

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Antriebskolben (3) in dem Bereich der Leerlauföffnung (9) von einer in dem Gehäuse (1) geführten axial verschieblichen Steuerhülse (2) umgeben ist;
• - die Steuerhülse (2) wenigstens eine radiale Be­ lüftungsöffnung (10) aufweist; und daß
• - in einer Leerlaufstellung des Schlagwerks der Hohlraum (17) über die wenigstens eine Leerlauf­ öffnung (9) und die Belüftungsöffnung (10) mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung bring­ bar ist.

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Gehäuse (1) eine Führungsfläche (12) zum Führen der Steuerhülse (2) vorgesehen ist und die Führungsfläche (12) eine mit der Umgebungsatmo­ sphäre in Verbindung stehende Ausnehmung (13) auf­ weist, wobei die Steuerhülse (2) derart verschieblich ist, daß die Belüftungsöffnung (10) in der Leerlaufstel­ lung über der Ausnehmung (13) steht.

3. Schlagwerk nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmung (13) eine von der Belüf­ tungsöffnung (10) überfahrbare, an einem, bezüglich einer Schlagrichtung gesehen, hinteren Ende der Aus­ nehmung (13) vorgesehene Steuerkante (18) aufweist.

4. Schlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Belüftungsöffnung (10) in einer Schlagstellung nicht über der Ausnehmung (13) steht und die Belüftungsöffnung (10) bei einem Wechsel zwischen Schlagstellung und Leerlaufstellung die Steuerkante (18) überfährt.

5. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (2) durch eine Feder (11) in Leerlaufstellung gehalten wird.

6. Schlagwerk nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerhülse (2) gegen die Wirkung der Feder (11) durch Axialverlagerung eines von dem Schlagwerk beaufschlagbaren Werkzeugs gegen die Schlagrichtung in Schlagstellung verschiebbar ist.

7. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungs­ wand (7) des Antriebskolbens (3) mehrere Leerlauföff­ nungen (9) in Axialrichtung des Antriebskolbens (3) angeordnet sind.

8. Schlagwerk nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leerlauföffnungen (9) in zwei zuein­ ander versetzten axialen Reihen angeordnet sind.

9. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungs­ wand (7) des Antriebskolbens (3) wenigstens ein sich axial erstreckender Luftausgleichsschlitz (8) vorgese­ hen ist, dessen Axiallänge größer ist als die axiale Höhe des Schlagkolbens (5).