DE2207962A1 - Luftfederhammer - Google Patents

Description

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10.2.1972 Bü/Hö

Anlage zur

Patentini t Gebrauchsmusterhilfs-Anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH. Stuttgart Luftfederhammer

Die Erfindung bezieht sich auf einen von Hand geführten Luftfederhammer mit einem in einem Schlagwerkraum motorisch hin und her bewegbqr geführten Kolben oder Zylinder, der über mindestens ein
Luftpolster mit einem Schläger verbunden ist und mit einer Einrichtung zur Bereitstellung von Luft erhöhten Druckes zum Nachfüllen
des in Schlagrichtung durchausübenden Luftpolsters. Die Verwendung von Luft erhöhten Druckes in Luftfederhämmern ist erwünscht, um
am Anfang der 5chlagbewegung, wenn den Schläger die größte Beschleunigung zu erteilen wäre, durch den Kolben oder Zylinder eine größere Kraft auf den Schläger ausüben zu können.

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Bei einem bekannten Luftfederhammer dieser Art (DT-P5 1.133.680) handelt es sich um einen motorisch angetriebenen 5chlaghamrner mit einem Schiagbären, der als Kolben in einem zum Beispiel an einen Kurbelantrieb angelenkten Zylinder oder als Zylinder auf einem gleichartig angelenkten Kolben axial frei zwischen als Energiespeicher wirkenden Luftpolstern hin und her beweglich ist, die sich in den Zylinderraurcien zu beiden Seiten des Kolbens bilden und in den Umkehrstellungen des Schlagbären über selbsttätig durch die Relativbewegung von Kolben und Zylinder steuerbare Öffnungen nachfüllbar sind. Die Luft erhöhten Anfangsdruckes wird dadurch zugeführt, daß die steuerbare Öffnung zum Nachfüllen des in Rückhubrichtung druckausübenden Luftpolsters ein bei Überdruck des Polsters schließendes Lufteinlaßventil zum Nachsaugen von Außenluft, und daß die steuerbare Öffnung zum Nachfüllen des in Schlagrichtung druckausübenden Luftpolsters ein die Zylinderräune zu beiden Seiten des Kolbens in der Umkehrstellung auf Rückhub verbindender Ausgleichskanal in der Zylinderwand ist.

Diese bekannte und an sich bewährte Ausführung ist jedoch auf die Anwendung bei Luftfederhämnern beschränkt, die mit zwei Luftpolstern arbeiten. Für Luftfederhämmer mit einem einzigen Luftpolster ist sie nicht anwendbar. Außerdem stört als Nachteil der bekannten Ausführung der Umstand, daß das in dem schnell hin und her eilenden Kolben oder Zylinder angeordnete Rückschlagventil wegen der zu berücksichtiaenden Massenkräfte sehr sorgfältig ausgebildet sein muß, um zuverlässig arbeiten zu können.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, einen Luftfederhanmer der bezeichneten Art zu schaffen, der für die Ausführung mit einem Luftpolster Ansaugluft erhöhten Anfangsdruckes unter Vermeidung von Ventilen in bewegten Hammerteilen aus dem Hammer selbst heraus bereitstellt.

Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die den

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erhöhten Anfangsdruck bereitstellende Einrichtung als Luftpumpe ausgebildet ist, deren Saugseite über eine Steuereinrichtung mit der Außenluft und deren Druckseite über eine andere Steuereinrichtung mit dem Schlagwerkraum absperrbar verbunden ist. Dabei kann der von einer Stirnfläche des Kolbens oder Zylinders und dem Hammergehäuse umschlossene Raum als Luftpumpe ausgebildet sein.

Besonders zweckmäßig und einfach ist der Hammer, wenn für die Bewegung des Kolbens oder Zylinders ein Kurbeltrieb vorgesehen und wenn der Kurbelraun als Luftpumpe ausgebildet ist, wobei in einer Gehäusewand mindestens ein Rückschlagventil angeordnet und in dem Schlagwerkgehäuse von dem Kolben oder Zylinder gesteuerte Kanäle vorgesehen sind.

V/eitere Einzelheiten sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten mit einem Luftpolster ausgebildeten Luftfederhammers näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Luftfederhammer im Aufriß, stark verkleinert, Fig. 2 einen Schnitt durch das Schlagwerk des Luftfederhammers

nach Fig. 1 in der 5chlagstellung, Fig. 3 einen Schnitt durch das Schlagwerk des Luftfederhammers

nach Fig. 1 in der Rückhubstellung, Fig. 4 einen Schnitt durch das Schlagwerk des Luftfederhammers nach Fig. 1 in der Leerlaufstellung.

Im Folgenden ist unter "arbeitseitig" die Richtung zu dem zu bearbeitenden V/erkstück hin, unter "handseitig" die entgegengesetzte Richtung zu verstehen.

Der dargestellte Hammer hat einen Handgriff 1, in den ein Kabel 2 eingeführt und in dem ein Drückerschalter 3 angeordnet ist. '"-.' ~

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Mit dem Handgriff verbunden ist ein Motorgehäuse 4, in dem ein elektrischer Antriebsmotor angeordnet ist, der über ein nicht dargestelltes Übersetzungsgetriebe eine Kurbelwelle 6 antreibt. Das Übersetzungsgetriebe ist in einem Getriebegehäuse 7 angeordnet, in dem die Kurbelwelle in einem Nagellager B gelagert ist. Die Kurbelwelle 6 ragt in einen von dem Getriebegehäuse umschlossenen Kurbelraum 9 und trägt dort eine Kurbelscheibe 10, an der ein Kurbelzapfen 11 achsparallel angeordnet ist. Arbeitseitig ist an den Teil des Getriebegehäuses, der das Kurbelgehäuse umschließt, ein rohrförmig ausgebildetes 5chlagwerkgehäuse 12 angesetzt, das von einem Luftführungsmantel 13 umgeben ist. Der Mantel 13 dient zur Führung der Kühlluft von dem nicht dargestellten, auf der Motorwelle sitzenden Lüfter entlang dem 5chlagwerkgehäuse 12 zu dessen arbeitseitigem Ende. Dort ist ein Werkzeughalter 14 mit seinen Flansch 15 mittels Schrauben 16 befestigt. Durch Aussparungen 17 in dem arbeitseitigen Ende des 5chlagwerkgehäuses 12 und Offnungen des Werkzeughalters 14 strömt die an dem Schlagwerkgehäuse 12 erwärmte Kühlluft arbeitseitig ins Freie.

Der Werkzeughalter 14 hat einen im wesentlichen zylindrischen, mit dem Schlagwerkgehäuse 12 achsgleich angeordneten Grundkörper 19 mit einer achsgleichen zylindrischen Bohrung 20. In der Bohrung 20 ist ein Döpper 21 mit einem Abschnitt 22 größten Durchmessers gleitend geführt. In den Abschnitt 22 sind Dichtrillen 23 eingeformt, in die Dichtringe eingesetzt sein können. Arbeitseitig endet der Abschnitt 22 des Döppers 21 mit einer ballig ausgebildeten Fläche 24, die sich gegen den Schaft 25 eines Werkzeugs 26 stützt, das durch eine Öffnung 27 in die Bohrung 20 des Werkzeughalters 14 ragt und in dieser Öffnung verschiebbar geführt ist.

Handseitig vor dem Abschnitt 22 des Döppers ist an diesen Abschnitt eine Kegelfläche 28 angeformt, auf die ein Abschnitt 29 kleineren Durchmessers folgt. Dieser Abschnitt ist arbeitseitig durch eine breite und handseitig durch eine schmale Rille 30 be-

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ziehungsweise 31 unterbrochen. Handseitig endet der Döpper mit einer ebenfalls ballig ausgebildeten Stirnfläche 32.

Der werkzeughalter 14 ist mit einer zylindrischen Fläche 33 in einer zylindrischen Bohrung 34 des Schlagwerkgshäuses 12 aufgenommen. Die zylindrische Bohrung 34 des ^chlagwerkgehäuses ist tiefer, als die Fläche 33 des Werkzeughalters lang ist. Handseitig vor dem Werkzeughalter ist in der Bohrung 34 des Schlagwerkgehäuses ein metallischer Ring 35 verschiebbar eingesetzt, der in seiner Bohrung arbeitseitig als Hohlkegel 36 ausgebildet ist. Der Döpper 21 kann sich in seiner handseitigen Endstellung mit seiner Kegelfläche 28 gegen diesen Innenkegel 36 anlegen.

Handseitig vor dem metallischen Ring 35 ist in die Bohrung 34 des Schlagwerkgehäuses ein aus elastischem Gummi oder aus gummiartigem Kunststoff bestehender Ring 37 eingesetzt, der einen kreisflächenähnlichen, jedoch nach dem Hittelpunkt des Ringes hin spitz ausgezogenen Querschnitt hat, mit dem er in die Rille 30 oder 31, je nach der axialen Stellung des Döppers, eingreift und den Grund der Rille nahezu berührt. Handseitig vor dem elastischen Ring 37 ist in die Bohrung 34 eine Büchse 38 eingeschoben, die arbeitseitig einen radial nach außen vorstehenden Bund 39 hat. Die Büchse 38 besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Mit ihrem Bund 39 stützt sie sich gegen 'einen radial nach innen vorstehenden Bund 40 des Schlagwerkgehäuses, der die Bahrung 34 des Schlagwerkgehäuses handseitig begrenzt. Durch die Bohrung des Bundes 40 ragt die Büchse 38 ein 5tück in den von dem Schlagwerkgehäuse umschlossenen Raum 41 hinein.

In die zylindrische Innenfläche 42 des 5chlagwerkgehäuses 12, die den Raum 41 umgibt, ist an ihrem arbeitseitigen Ende eine Ringnut 43 eingeformt. Außerdem ist in die zylindrische Fläche 42 eine Längsnut 44 eingeformt, die von der Ringnut 43 ausgehend in handseitiger Richtung verläuft und ein Stück vor dem handseitigen

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Ende des Schlagwerkgehäuses mit einer Kante 44' endet.

In der innenzylindrischen Fläche 42 des Schlagwerkgehäuses 12 ist ein Hohlzylinder 45 verschiebbar geführt, der an seinem arbeitseitigen Ende offen, an seinem handseitigen Ende durch einen Boden 46 verschlossen ist. Seine außenzylindrische Fläche, die an dem Teil 12 anliegt, ist arbeitseitig von einer Kante 45', handseitig von einer Kante 45'' begrenzt. An den Boden 46 sind handseitig zwei Augen 47 angeformt, die von einer gemeinsamen, senkrecht zur Achse des 5chlagwerkgehäuses 12 und des Hohlzylinders 45 angeordneten Bohrung 48 durchbrochen sind. In die Bohrung 48 ist ein Bolzen 49 eingeschoben,.der zwischen den Augen des Hohlzylinders 45 von dem arbeitseitigen Auge 50 einer Pleuelstange 51 umfaßt ist, deren handseitiges Auge 52 den Kurbelzapfen 11 der Kurbelscheibe 10 umfaßt.

Der Hohlzylinder 45 weist innen eine zylindrische Hohlfläche 53 auf·, in der, achsgleich mit dem Schlagwerkgehäuse und dem Döpper, ein zylindrisch ausgebildeter Schläger 54 verschiebbar geführt ist. In dem über die Länge gesehen mittleren Bereich des Hohlzylinders 45 ist in dessen Innenwand 53 eine Längsnut 55 eingeformt, die etwas langer als der Schläger ist und bei geeigneter Stellung des 5chlägers in dem Hohlzylinder den arbeitseitig vor dem Schläger befindlichen Luftraum 56 mit dem handseitig hinter dem Schläger befindlichen Luftraum 57 verbindet. Außerdem ist die Wand des Hohlzylindsrs 45 von einer Querbohrung 5B durchbrochen, die unter einem solchen Winkel zu der Längsnut 55 des Hohlzylinders angeordnet ist, daß sie mit der Längsnut 44 des Schlagwerkgehäuses dauernd in Verbindung steht. 5obald der Schläger die Querbohrung 58 freigibt, steht daher der Raum innerhalb des Hohlzylinders mit dem Kurbelraum in Verbindung.

In dem den Kurbelraum 9 umschließenden Teil des Getriebegehäuees 7 ist auf der Seite, die der Kurbelwelle 6 gegenüber liegt,

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eine Ventilplatte 59 eingesetzt. An dieser Ventilplatte ißt innerhalb des Kurbelraums ein Rückschlagventil 60 bekannter Konstruktion angeordnet, das bei Unterdruck in dem Kurbelraum durch Bohrungen 61 der Ventilplatte Außenluft in den Kurbelraum eintreten läßt, bei Überdruck in dem Kurbelraum jedoch diesen gegen die Außenluft abdichtet. Außen ist auf die Filterplatte, die Bohrungen 61 überdeckend, ein geeignetes Luftfilter 62 aufgesetzt.

Die Kurbelwelle 6 ist im Bereich des Nadellagers B durch einen Dichtring .63 gegen Druckverlust aus dem Kurbelraum abgedichtet.

Der beschriebene Luftfederhammer arbeitet folgendermaßen:

Wird durch Einschalten des Schalters 3 der Antriebsmotor an Spannung gelegt, so läuft dieser an und bewegt über das Getriebe die Kurbelwelle 6. Die umlaufende Kurbelscheibe 10 nimmt über den Kurbelzapfen 11 die Pleuelstange 51 mit, die den Hohlzylinder 45 in dem Schlagwerkgehäuse 12 schnell vor und zurückbewegt. Bei der Verschiebung des Hohlzylinders in arbeitseitiger Richtung entsteht in dem Kurbelraum 9 ein Unterdruck, das Ventil 60 öffnet und läßt Außenluft einströmen. Gleichzeitig verdichtet der sich arbeitseitig bewegende Hohlzylinder die Luft in dem Luftraum 57 und beginnt den Schläger arbeitseitig zu beschleunigen. Durch den sich arbeitseitig bewegenden Hohlzylinder und den sich ebenfalls arbeitseitig bewegenden Schläger wird die Luft in dem Luftraum 56 verdichtet. Sobald die Kante 45'' des Hohlzylinders die Kante 44' der Lsngsnut 44 überstrichen hat, beginnt Luft aus dem Luftraum 56 in den Kurbelraum 9 überzuströmen, bis der im Kurbelraum herrschende Unterdruck ausgeglichen ist und das Ventil 60 schließt. Hat der Schläger sich soweit arbeitseitig bewegt, daß er sich innerhalb der Längsnut 55 des Hohlzylinders befindet, so gleicht sich auch der Luftdruck in den Räumen 56 vor und 57 hinter dem Schläger aus. Der Schläger trifft auf die Stirnfläche 32 des Döppers 21 und gibt über den Döpper seine 5chlagenergie an das Werkzeug 26 ab.

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Bei der anschließenden handseitigen Bewegung des Hohlzylinders wird zunächst die Luft in dem Raum 57 verdünnt und der Schläger handseitig beschleunigt. Zugleich wird die Luft im Kurbelraum verdichtet und kann zunächst noch in den Raum 56 überströmen, wodurch die handseitige Beschleunigung des Schlägers unterstützt wird.

Der Schläger eilt also, durch den Hohlzylinder über die Luftkissen in den Räumen 56 und 57 vor und zurück bewegt, mit zeitlicher Phasenverschiebung hinter·dem Hohlzylinder her. Der Unterschied zu der Arbeitsweise bekannter einseitiger Luftfederhämmer besteht darin, daß der Ausgangsdruck, auf dem sich die positiven und negativen Drücke im Hammer aufbauen, um ein vorbestimmbares Maß, bei einem ausgeführten Beispiel 0,5 bis 1 at über dem Atmosphärendruck liegt.

Wird der Hammer von dem Werkstück, zum Beispiel von dem Gestein abgehoben, so treibt der Schläger den Döpper und das Werkzeug in deren arbeitseitige Endlage, wie in Figur 4 gezeigt. Der elastische Ring 37 schnappt in die Ringnut 31 des Döppers und hält diesen in der arbeitseitigen Endlage fest. Der Schläger gibt die Bohrung 58 in der Wand des Hohlzylinders frei. Wenn der Hohlzylinder nun durch den Kurbeltrieb weiter hin und herbewegt wird, so gleichen sich die Drücke in den Räumen 56 und 57 über die Ringnut 43, die Längsnut 44 •und die Bohrung 58 ständig aus; der Schläger bleibt in seiner arbeitseitigen Endlage, der Hammer befindet sich im Leerlauf, bis durch erneuten Andruck des Hammerwerkzeugs gegen ein Werkstück der Döpper den Widerstand des elastischen Rings überwindet, sich handseitig verschiebt und dabei den Schläger soweit in den Hohlzylinder hineinschiebt, daß er die Bohrung 58 dauernd überdeckt. Dann beginnt das Arbeitsspiel des Schlägers von Neuem.

Der auch bei den bekannten mit zwei Luftpolstern arbeitenden Häm mern vorhandene erhöhte Anfangsdruck wird also entsprechend der gestellten Aufgabe unter Verwendung eines im Gehäuse angebrachten

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picht den Beschleunigungskräften das Kurbeltriebes unterwarfenen Ventils erzeugt. Außer dem bekannten Vorteil des verbesserten Arbeitsvermögens der verdichteten Luft hat der Hammer nach der Erfindung noch folgende Vorteile:

Erstens bewirkt der im Kurbelraum und am Döpper, herrschende erhöhte Luftdruck, daß der insbesondere bei der Steinbearbeitung in großen Mengen anfallende Staub nicht in den hammer eindringen kann, Zweitens wirkt bei arbeitendem Hammer der erhöhte Luftdruck nicht nur auf den Schläger, sondern auch auf den Döpper und schiebt diesen imrr.er so weit arbeitseitig vor, daß er am Werkzeug und dieses am Werkstück anliegt. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß die Wucht des auf den Döpper treffenden Schlägers nicht erst den Döpper und dann des werkzeug beschleunigen muß, wobei zusätzlich Energie verzehrende Längsschwingungen dieser Teile auftreten können, sondern daß das Arbeitsvermögen des Schlägsrs unvermindert über die Werkzeugspitze auf das Werkstück, zum Beispiel auf das Gestein wirkt.

Die Längsnut in der Innenfläche des 5chlaguerkgehäuses kann auch bis zum handseitigen Ende des Schlagwerkgehäusss durchlaufend ausgebildet sein; dann muß allerdings ihr Querschnitt so eng bemessen sein, daß der Druckausgleich zwischen dem.Kurbelraum und dem Raum 56 durch den Strömungswiderstand in der Längsnut in dem er— forderlichen HaQ verzögert wird. Der Überdruck begrenzt sich dadurch selbst, daß beim arbeitseitigen Hub des Hohlzylinders nur dann Außenluft angesaugt wird, wenn der Innendruck im Kurbelraum unter den Atmosphärendruck sinkt. Ein Überdruckventil ist daher nicht erforderlich.

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Claims (3)

π. «a Ansprüche

1. Luftfederhammer mit einem in einem Schlagwerkraum motorisch hin und her bewegbar geführten Kolben oder Zylinder, der über mindestens ein Luftpolster mit einem Schläger verbunden ist und mit einer Einrichtung zur Bereitstellung von Luft erhöhten Druckes zum Nachfüllen des in Schlagrichtung druckausübenden Luftpolsters, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Luftpumpe ausgebildet ist, deren Saugseite (9) über eine Steuereinrichtung (59, 60) mit der Mußenluft und deren Druckseite über eine andere Steuereinrichtung (43, 44, 44', 55) mit dem Schlagwerkraum (41, 56, 57) absperrbar verbunden ist.

2. Luftfederhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Stirnfläche des Kolbens oder Zylinders (45) und dem HammergehMuse (7, 12) umschlossene Raum (9) als Luftpumpe ausgebildet ist.

3. Luftfederharnmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewegung des Kolbens oder Zylinders (45) ein Kurbeltrieb (6, 10, 11, 52, 51, 50, 49) vorgesehen und daß der Kurbelraum (9) als Luftpumpe ausgebildet ist, wobei in einer Gehäusewand (7) mindestens ein Rückschlagventil (59, 60) angeordnet und in dem 5chlagwerkgehäuse (12) von dem Kolben oder ander (45) gesteuerte Kanäle (43, 44) vorgesehen sind.

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