DE2424391A1

DE2424391A1 - Elektrohydraulisch angetriebene handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2424391A1
Application number: DE2424391A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Dr Wanner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-05-20
Publication date: 1975-12-04
Also published as: US3995703A; CH584591A5; FR2271906A1; FR2271906B1; GB1478790A; DE2424391B2; SE7505604L; SE405694B

Description

R. 2 082

25. 4. 197²* Vo/Do

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Elektrohydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, wie Schlag- oder Bohrhammer, mit einem Hydraulikmotor, der einem Werkzeug, vorzugsweise Meißel oder Bohrer, eine Arbeitsbewegung erteilt.

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Hydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine , wie z. B. Hämmer, bei denen der Schläger hydraulisch hin- und herbewegt wird, sind bekannt. Die hydraulische Energie wird in einem elektromotorisch oder durch Brennkraftmotor angetriebenen Hydraulikaggregat erzeugt und über zwei Schläuche dem Hydraulikhammer zu- bzw. abgeführt. Zum Betrieb einer solchen Handwerkzeugmaschine ist ein verhältnismäßig großer apparativer Aufwand erforderlich. Durch unvermeidbare Leckverluste und lange, in unerwünschtem Maße elastisch nachgiebige Schlauchleitungen ist der Wirkungsgrad der Gesamtanlage 2udem schlecht. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und durah optimalen Wirkungsgrad auszeichnet.

Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine zu deren Antrieb eine vollständige Hydraulikanlage angeordnet ist, die eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe enthält, welche Druckmittel aus einem Vorratsbehälter ansaugt und über eine Ventil<3inrichtung dem Hydraulikmotor zuführt. Diese elektrohydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine vereinigt alle Vorteile des elektrischen und des hydraulischen Antriebes: Durch den hydraulischen Antrieb wird dem Werkzeug eine gleichförmige und damit optimale Axialbeschleunigung erteilt. Dadurch ist die Schwingungsamplitude des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine sehr klein und bringt eine optimale Laufruhe. Die Belästigung des mit der Handwerkzeugmaschine erweiterten Bedienungsbands kann deshalb sehr gering gehalten werden. Die dem hydraulischen Kreislauf zugeführte Energie kann dem dem Werkzeug eine Arbeitsbewegung erteilenden Hydraulikmotor wegen der Kürze der notwendigen Leitungen fast verlustlos übermittelt werden.

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haft

Sehr vorteilfist es, wenn der Hydraulikmotor einen Arbeitskolben hat, welcher dem Werkzeug Axialschläge erteilt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zudem ein Hydraulikmotor angeordnet ist, der dem Werkzeug zusätzlich eine Drehbewegung erteilt. Eine besonders wirksame Ausbildung des hydraulischen Kreislaufes ergibt sich, wenn die Ventileinrichtung als Umsteuereinrichtung für den Arbeitskolben.ausgebildet ist, wobei die Umsteuereinrichtung einen motorisch angetriebenen Drehschieber enthält. Besonders zweckmäßig ist auch, wenn das im hydraulischen Kreislauf enthaltene Druckmittel in einem von einem Kühlluftstrom, vorzugsweise des Elektromotors, durchströmten Wärmetauscher durchkühlt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen der Beschreibung und der Zeichnung.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung.dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Hammer mit elektrohydraulischen Antrieb, Fig. 2 den hydraulischen Antriebsteil als Schaltschema, Fig. 5 einen Schnitt durch den Hammer gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine Ventileinrichtung des Hammers, Fig. 3, 6 Schnitte längs V-V bzw. VI-VI der Fig. 4 und Fig. 7 einen Schnitt durch einen Bohrhammer.

Der in der Zeichnung dargestellte Hammer hat ein im wesentlichen zylindrisch aufgebautes Gehäuse 1, dessen Querschnitt eine ovale Form aufweist. Am unteren Teil des Hammers ist in eine Werkzeugaufnahme 2 ein Werkzeug- - hier ein Meißel 3 - gehalten. Am oberen Ende des Ge-

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häuses 1 sind senkrecht zur Achse des Meißels ~5 zwei Handgriffe 4, 5 angeordnet. Unterhalb des Handgriffes 4 befindet sich ein Anschlußstutzen 6 für ein elektrisches Anschlußkabel 7. In die Oberseite des Handgriffs 4 ist ein Betätigungshebel 8 für einen sich im Handgriff 4 befindlichen Schalter für die Stromzuleitung angeordnet.

In dem dem Bedienungsmann zugewandten Teil des Gehäuses 1 - in Fig. 2 der rechte Teil - befindet sich ein Elektromotor 9, dessen Welle Io parallel zur Achse des Meißels angeordnet 1st. Die Welle Io treibt eine unterhalb des Elektromotors 9 angeordnete Hydraulikpumpe 11 an. Die Hydraulikpumps 11, bei der es sich im dargestellten Ausführungsbeispial um eine Zahnradpumpe handelt, erstreckt sich zum großen Teil in einen sie umgebenden "Vorratsbehälter 12, der eine Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel enthält. Über einen am Unterteil der Hydraulikpumpe 11 angeordneten Saugstutzen 15 saugt die Pumpe Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 12 an. Über nicht näher dargestellte Druckmittelleitungen wird das Druckmittel zu einer Ventileinrichtung l4 und von dort zu einem Hydraulikmotor 15 geleitet, welcher von einem Arbeitskolben gebildet wird,der dem Meißel J5 Axialschläge erteilt. Der Arbeitskolben des Hydraulikmotors 15 kann vom Druckmittel in zwei Richtungen beaufschlagt werden: Wird das Druckmittel in den oberen Ringraum 16 geleitet, so wird der Arbeitskolben zum Meißel 5 hin beschleunigt, bis er auf diesen aufschlägt. Bei Beaufschlagung des unteren Ringraumes VJ führt der Arbeitskolben eine Rückbewegung aus, bis er schließlieh an einem elastischen Anschlag 18, welcher hier als Schraubenfeder ausgebildet ist, auftrifft.

Die Ventileinrichtung 14, die als Umsteuereinrichtung für den Druckmittelstrom ausgebildet ist, leitet den Druckmittelstrom abwechselnd in den oberen Ringraum 16 und in den unteren Ringraum YJ.

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Die in Pig. 2 nicht näher dargestellte Umsteuereinrichtung l4 ist in Fig. 4 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Sie enthält einen zylindrischen Drehschieber 19* der in einer Bohrung 2o drehbeweglich angeordnet ist. Der Drehschieber 19 wird von der Abtriebswelle 21 eines nicht näher dargestellten Hydraulikmotors - etwa eines Zahnradmotors in Rotation versetzt. In der Wandung der Bohrung 2ο sind axial versetzt zwei Ausnehmungen 22, 23 angeordnet, von denen die Ausnehmung 22 über einen Kanal 24 mit dem oberen Ringraum Ic und die Ausnehmung 23 über einen Kanal 25 mit dem unteren Ringraum 17 des Hydraulikmotors 15 verbunden ist. Weiterhin ist in der Wandung der Bohrung 2o eine zwischen den Ausnehmungen 22, 23 gelegene Ausnehmung 26 angeordnet, welche mit der Druckseite der Hydraulikpumpe 11 verbunden ist. Oberhalb und unterhalb der Ausnehmungen 22, 23 befinden sirjh noch zwei Ausnehmungen 27, 28, die über nicht näher dargestellte Kanäle mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden sind. An der Mantelfläche des Drehschiebers 19 sind drei Ringnuten 29, 3o,· 31 die jeweils mit den Ausnehmungen -26, 27, 28 zusammenarbeiten: Die Ringnut 29 steht mit der Druckseite der Pumpe 11 in Verbindung und die Ringnuten 3o und 31 sind zum Vorratbehälter 12 entlastet. Zwischen den Ringnuten.29 und 3o bzw. 29 und 31 sind an der Mantelfläche des Drehschiebers 19 zwei Ringnuten angeordnet, die jeweils in zwei etwa 17o Grad lange Teilkanäle 32, 32' und 33* 33' unterteilt sind. Dabei ist die aus den Teilkanälen 33* 33' gebildete Ringnut der Ausnehmung 22 und die aus den Kanälen 32, 32' gebildete Ringnut der Ausnehmung 23 zugeordnet. Über achsparallel verlaufende Kanäle 3^ sind die Teilkanäle •32 und 33 mit der Ringnut 29 verbunden. Über ebenfalls achsparallel verlaufende Kanäle 35 und 36 sind die Teilkanäle 32' und 33' mit den zum Vorratsbehälter 12 entlasteten Ringnuten 3° und 31 verbunden.

■Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist noch zusätzlich in den hydraulischen Kreislauf ein an sich bekannter hydraulischer

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Blasenspeicher 37 eingebaut. Auf diese Weise kann der Elektromotor 9 und die Hydraulikpumpe 11 auch bei dem an sich sehr ungleichförmigen Energiebedarf des Hammers gleichförmig belastet werden und im Bereich ihres höchsten Wirkungsgrades arbeiten.

Zur Kühlung des im Hydraulikkreislauf verwendeten Druckmittels ist der Vorratsbehälter 12 an seiner- äußeren Wandung mit Kühlrippen 38 versehen. Auf diese Weise ist der Vorratsbehälter 12 zugleich Wärmetauscher. Dieser Wärmetauscher wird von dem Kühlluftstrom des F.lektromotors 9, der durch ein auf der Welle Io des Elektromotors angeordnetes Lüfterrad 39 erzeugt wird, durchströmt . Zum Einströmen der Kühlluft sind an der Oberseite des Gehäuses 1 des Hammers Kühllufteintrittschlitze 4o angeordnet;. .

Die Punktion des Hammers ist folgende]maßen: Nach dem Einschalten des Elektromotors 9 über den am Handgriff 4 angeordneten Betätigungshebel 8 beginnt d:.e Hydraulikpumpe 11, die als verhältnismäßig robuste Zahnradpumpe ausgebildet ist, Druckmittel aus dem Vorratsbehälter anzusaugen und dies über die Ventileinrichtung 14, dem Hydraulikmotor 15 zuzuführen. Da der Drehschieber 19 über die Abtriebswelle 21 des nicht näher dargestellten Hydraulikmotors 21' sofort in Drehung versetzt wird, wird der von der Druckseite der Hydraulikpumpe 11 kommende Druckmittelstrom abwechselnd immer jeweils einem der beiden Ringräume 16, 17 des Hydraulikmotors 15 zugeführt, so daß der Arbeitskolben desselben die erwünschte Hin- und Herbewegung macht. Auf diese Weise erfährt der Arbeitskolben eine gleichförmige Beschleunigung über etwa 3o bis 4o % der Zeit einer Schlagperiode. Am Ende der Vorbewegung trifft der Arbeitskolben auf das in der Werkzeugaufnahme 2 gehaltene Werkzeug 3 und®£eilt diesem die gewünschte axial gerichtete Arbeitsbewegüng . Am Ende der darauf erfolgenden Rückbewegung trifft der Arbeitskolben des Hydraulik-

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motors 15 auf die Feder 18 auf. Diese bremse die Bewegung ab und erteilt dem Arbeitskolben schließlich eine entgegengesetzt gerichtete Anfangsbeschleunigung, welche wiederum am Anfang einer neuen, genauso wie die vorherigen ablaufenden, Schlagperiode steht.

Zieht der Bedienungsmann den Hammer von dem zu bearbeitenden Gestein zurück, dann läuft der Arbeitskolben 15 so weit nach vcrne, daß die Kanäle 24, 25 miteinander verbunden sind. In dieser sogenannten L'ierlaufstellung fließt das von der Hydraulikpumpe 11 geförderte Druckmittel drucklos in den vorratsbehälter 12 zurück und der Elektromotor 9 und die Hydraulikpumpe 11 laufen im Leerlauf.

Der Wirkungsgrad der Energieübertragung ist bei diesem Hammer sehr viel größer als bei anderen bekannten Hämmern, da die Schlagenergie des Arbeitskolbens des Hydraulikmotors 15 über das am Gestein satt anliegende Werkzeug J5 - Meißel oder Bohrer -, ähnlich einem Setzschlag, voll an das Gestein weitergeleitet wird. Deshalb klingelt das Werkzeug auch nicht, so daß die Geräuschabstrahlung sehr gering gehalten werden kann.

In Fig. 7 ist als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Bohrhammer dargestellt. Dieser Bohrhammer unterscheidet sich von dem zuerst beschriebenen Hammer dadurch, daß dem Werkzeug kj> - hier ein Bohrer *- noch zusätzlich von einem Hydraulikmotor 42 eine Drehbewegung erteilt wird. Auch hier kann beispielsweise wegen seines robusten Aufbaus ein Zahnradmotor verwendet werden. Natürlich kann dieser Motor durch ein besonderes, im einzelnen nicht dargestelltes Einschaltventil unabhängig vom Hammerteil ein- bzw. ausgeschaltet werden.

Natürlich kann anstelle der beispielsweise erwähnten Zahnradpumpe auch eine Kolbenpumpe oder eine andere Drehkolben-

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pumpe als Hydraulikpumpe 11 verwendet werden. Für den An- . trieb des Drehschiebers 19 kann ebenso anstelle eines Hydraulikmotors auch ein Elektromotor verwendet werden. Über ein Getriebe kann auch der Elektromotor 9 den Drehschieber 19 antreiben. Das gleiche gilt auch für den Hydraulikmotor 42, der dem Werkzeug 4;5 eine Drehbewegung erteilt. Auch kann die Umsteuerung des von der Hydraulikpumpe 11 geförderten Druckmittelstroms über einen an sich bekannten, insbesondere vom Arbeitskolben selbst betätigten Längsschieber erfolgen. Genauso ist es denkbar, da2 das hydraulische Schlagwerk vom Bedienungsmann über einen hydraulischen Schalter im Handgriff beim Ansetzen an das Gestein ein- und beim Weggehen ausgeschaltet wird. Der Elektromotor wird dann beim Beginn der Arbeit separat eingeschaltet und arbeitet zusammen mit der Hydrauiikpumpe in den Arbeitspausen im Leerlauf.

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Claims

Ansprüche

l/ Handwerkzeugmaschine, wie Schlag- oder Bohrhammer, mit einem Hydraulikmotor, der einem Werkzeug, vorzugsweise Meißel oder Bohrer, eine Arbeitsbewegung erteilt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (I' der Handwerkzeugmascliine zu deren Antrieb eine vollständige Hydraulikanlage angeordnet ist, die eine von einem Elektromotor (9) angetriebene Pumpe (11) enthält, welche Druckmittel aus einem Vorratsbehälter (12) ansaug⁴; und über eine Ventileinrichtung (14) dem Hydraulikmotor (15, 42) zuführt.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor 3 5 einen Arbeitskolben .hat, welcher dem Werkzeug (j5, 4j5) Axialschläge erteilt.

j5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beidseitig druckbeaufschlagte Arbeitskolben bei seiner Rückbewegung von einem elastischen Ansehlag (18), insbesondere einer Feder, abgefangen wird.

4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydraulikmotor (4²) angeordnet ist, der dem Werkzeug eine Drehbewegung erteilt.

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5· Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (11) eine Kolbenpumpe ist.

6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (11) eine Drehkolbenpumpe, insbesondere Zahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hydraulikanlage, vorzugsweise nahe der Druckseite der Pumpe (11) ein Speicher (37)> insbesondere ein Blasenspeicher, angeordnet-ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (14) als Umsteuereinrichtung für den Arbeitskolben des Hydraulikmotors (15) ausgebildet ist.

9. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuereinrichtung (14) einen motorisch, insbesondere elektrisch oder hydraulisch, angetriebenen zylindrischen Drehschieber (I9) enthält.

lo. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung einerden zylindrischen Dreh-

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schieber (I9) aufnehmenden Bohrung (2o) axial versetzt zwei Ausnehmungen (22, 25) angeordnet sind, von denen jede mit einem vor jeder Seite des Arbeitskolbens des Hydraulikmotors (I5) gelegenen Raum (16, 17) verbunden ist, und daß an der Mantelfläche des Drehschiebers (19) zwei den Ausnehmungen (22, 25) zugeordnete Ringnuten (52, 32', 33, 33') angeordnet sind, die in jeweils zwei höchstens I80 Grad lange Teilkänäle (33, 33' und 32, 32') unterteilt sind, welche derart mit der Druckseite der Pumpe (11) bzw. mit dem Vorratsbehälter (12) verbunden sind, daß immer jeweils einem der Räume (16, 17) Druckmittel zufließt, während der andere mit dem Vorratsbehälter (12) verbunden ist.

Hi Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuereinrichtung (14) einen an sich bekannten, insbesondere vom Arbeitskolben des Hydraulikmotors (15) betätigten Längsschieber enthält.

12. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikmotor (21J42) ein Zahnrad motor verwendet ist.

13· Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel in einem von einem Kühlluftstrom, vorzugsweise des Elektromotors (9) durchströmten Wärmetauscher gekühlt wird.

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Handwerkzeugmaschine nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (12) als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei seine Wandung mit vom Kühlluftstrom bestrichenen Kühlrippen (J8) versehen ist. /

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