DE2424391B2 - Elektrohydraulisch angetriebene handwerkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine,

ίο wie Schlag- oder Bohrhammer, mit einem Hydraulikmotor, der einem Werkzeug, vorzugsweise Meißel oder Bohrer, eine Arbeitsbewegung erteilt.

Hydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine, wie z. B. Hämmer, bei denen der Schlager 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 zudem schlecht Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs Geschriebenen Art zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und durch optimalen Wirkungsgrad auszeichnet. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daG im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine zu derer Antrieb eine vollständige Hydraulikanlage angeordnet ist, die eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe enthält, welche Druckmittel aus einem Vorratsbehälter ansaugt und über eine Ventileinrichtung 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 de« Gehäuses der Handwerkzeugmaschine sehr klein unc bringt eine optimale Laufruhe. Die Belästigung des mi der Handwerkzeugmaschine erweiterten Bedienungs bandes kann deshalb sehr gering gehalten werden. Die dem hydraulischen Kreislauf zugeführte Energie kam dem dem Werkzeug eine Arbeitsbewegung erteilender Hydraulikmotor wegen der Kürze der notwendigei Leitungen fast verlustlos übermittelt werden.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Hydraulikmotoi einen Arbeitskolben hat, welcher dem Werkzeuj Axialschläge erteilt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zudem ein Hydraulikmotor angeordne ist, der dem Werkzeug zusätzlich eine Drehbewegun) erteilt. Eine besonders wirksame Ausbildung de hydraulischen Kreislaufes ergibt sich, wenn die Ventil einrichtung als Umsteuereinrichtung für den Arbeitskol ben ausgebildet ist, wobei die Umsteuereinriichtunj einen motorisch angetriebenen Drehschieber enthält

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Besonders zweckmäßig ist auch, wenn ds^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 Erfmdungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt Diese zeigt in

F i g. 1 einen Hammer mit elektrohydraulischem Antrieb,

F i g. 2 den hydraulischen Antriebsteil als Schaltschema,

Fig.3 einen Schnitt durch den Hammer gemäß Fig. 1,

F i g. 4 eine Ventileinrichtung des Hammers,

F i g. 5, 6 Schnitte längs V-V bzw. V5-V1 der F i g. 4 und

F i g. 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 Gehäuses 1 sind senkrecht zur Achse des Meißels 3 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 5 befindlichen Schalter für die Stromzuleitung angeordnet

In dem dem Bedienungsmann zugewandten Teil des Gehäuses 1 — in F i g. 2 der rechte Teil — befindet sich ein Elektromotor 9, dessen Welle 10 parallel zur Achse des Meißels 3 angeordnet ist Die WeBe 10 treibt eine unterhalb des Elektromotors 9 angeordnete Hydraulikpumpe U an. Die Hydraulikpumpe 11, bei der es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Zahnradpumpe handelt, erstreckt sich zum großen Teil in einen sie umgebenden Vorratsbei älter 12, der eine Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel enthält Ober einen am Unterteil der Hydraulikpumpe U angeordneten Saugstutzen 13 saugt die Pumpe Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 12 aa Ober nicht näher dargestellte Druckmittelleitungen wird das Druckmittel zu einer Ventileinrichtung 14 und von dort zu einem Hydraulikmotor 15 geleitet, welcher von einem Arbeitskolben gebildet wird, der dem Meißel 3 Axialschläge erteilt Der Arbeitskolben des Hydraulikinotors 15 karji vom Druckmittel in zwei Richtungen beaufschlagt werden: Wird das Druckmittel in den oberen Ringraum 16 geleitet, so wird der Arbeitskolben zum Meißel 3 hin beschleunigt, bis er auf diesen aufschlägt Bei Beaufschlagung des unteren Ringraumes 17 führt der Arbeitskolben eine Rückbewegung aus, bis er schließlich 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 17.

Die in F i g. 2 nicht näher dargestellte Umsteuereinrichtung 14 ist in F i g. 4 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt Sie enthält einen zylindrischen Drehschieber 19, der in einer Bohrung 20 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 20 sind axial versetzt zwei Ausnehmungen 22, 23 angcnordnet, von denen die Ausnehmung 22 fiber einen Kanal 24 mit dem oberen Ringraum 16 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 20 eine zwischen den Ausnehmungen 22, 23 gelegene Ausnehmung 26 angeordnet welche mit der Druckseite der Hydraulikpumpe 11 verbunden ist

ίο Oberhalb und unterhalb der Ausnehmungen 22, 23 befinden sich 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, 30, 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 30 und 31 sind zum Vorratsbehälter 12 entlastet Zwischen den Ringnuten 29 und 30 bzw. 29 und 31 sind an der Mantelfläche des Drehschiebers 19 zwei Ringnuten angeordnet die jeweils in zwei etwa 170 Grad lange Teilkanäie 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 achsparalllel verlaufende Kanäle 34 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 30 und 31 verbunden.

Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist noch zusätzlich in den hydraulischen Kreislauf ein an sich bekannter hydraulischer 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 Elektromotors 9, der durch ein auf der Welle 10 des Elektromotors angeordnetes Lüfterrad 39 erzeugt wird, durchströmt Zum Einströmen der Kühlluft sind an der Oberseite des Gehäuses 1 des Hammers Kühllufteintrittschlitze 40 angeordnet.

so Die Funktion des Hammers ist folgendermaßen Nach dem Einschalten des Elektromotors 9 über den am Handgriff 4 angeordneten Betätigungshebel 8 beginnt die Hydraulikpumpe U, die als verhältnismäßig robuste Zahnradpumpe ausgebildet ist. Druckmittel aus derr Vorratsbehälter anzusaugen und dies über die Ventilein richtung 14 dem Hydraulikmotor 15 zuzuführen. Da dei Drehschieber 19 über die Abtriebswelle 21 des nich näher dargestellten Hydraulikmotors 21' sofort ir Drehung versetzt wird, wird der von der Druckseite dei Hydraulikpumpe 11 kommende Druckmittelstrom ab wechselnd immer jeweils einem der beiden Ringräumi 16, 17 des Hydraulikmotors 15 zugeführt, so daß de Arbeitskolben desselben die erwünschte Hin- un< Herbewegung macht Auf diese Weise erfährt de Arbeitskolben eine gleichförmige Beschleunigung übe etwa 30 bis 40 % der Zeit einer Schlagperiode. Am Endi der Vorbewegung trifft der Arbeitskolben auf das in de Werkzeugaufnahme 2 gehaltene Werkzeug 3 und erteil

diesem die gewünschte axial gerichtete Arbeitsbewegung. Am Ende der darauf erfolgenden Rückbewegung trifft der Arbeitskolben des Hydraulikmotors 15 auf die Feder 18 auf. Diese bremst die Bewegung ab und erteilt dem Arbeitskolben schließlich eine entgegengesetzt gerichtete Anfangsbeschleunigung, weiche 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 vorne, daß die Kanäle 24, 25 miteinander verbunden sind. In dieser sogenannten Leerlaufstellung fließt das von der Hydraulikpumpe 11 geförderte Druckmittel drucklos in den Vorratsbehälter 12 zurück und der Elektromotor 9 und die Hydraulik- ij pumpe 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 κ> Gestein satt anliegende Werkzeug 3 — 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 43 — hierein Bohrer — noch zusätzlich von e:inem 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 Drehkolbenpumpe als Hydraulikpumpe 11 verwendet werden. Für den Antrieb 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 43 eine Drehbewegung erteilt. Auch kann die Umsteuerung des von der Hydraulikpumpe 11 geförderten Druckmittelstroms über einen an sich bekannten, insbesondere vorn Arbeitskolben selbst betätigten Längsschieber erfolgen. Genauso ist es denkbar, daß 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 Hydraulikpumpe in den Arbeitspausen im Leerlauf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Handwerkzeugmaschine, wie Schlag- oder Bohrhammer, mit einem Hydraulikmotor, der einem Werkzeug, vorzugsweise Meißel oder Bohrer, eine Arbeitsbewegung erteilt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) der Handwerkzeugmaschine zu deren Antrieb eine vollständige Hydraulikanlage angeordnet ist, die eine von einem Elektromotor (9) angetriebene Pumpe (11) enthält, welche Druckmittel aus einem Vorratsbehälter (12) ansaugt, und über eine Ventileinrichtung (14) dem Hydraulikmotor (15,42) zuführt

   2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor IS einen Arbeitskolben hat, welcher dem Werkzeug (3,43) Axialschläge erteilt

   3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beidseitig druckbeaufschlagte Arbeitskolben bei seiner Rückbewegung von einem elastischen Anschlag (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

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

   6. Handwerkzeugmaschins 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 da3 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 (19) enthält

   10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß in der Wandung einer den zylindrischen Drehschieber (19) aufnehmenden Bohrung (20) axial versetzt zwei Ausnehmungen (22, 23) angeordnet sind, von denen jede mit einem vor jeder Seite des Arbeitekolbens des Hydraulikmotors (15) gelegenen Raum (16,17) verbunden ist, und daß an der Mantelfläche des Drehschiebers (19) zwei den Ausnehmungen (22,23) zugeordnete Ringnuten (32, 32', 33, 33') angeordnet sind, die in jeweils zwei höchstens 180 Grad lange Teilkanäle (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.

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

   Längsschieber enthält

   IZ Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikmotor (21' 42) ein Zahnradmotor 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.

   14. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (12) als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei seine Wandung mit vom Kühlluftstrom bestrichenen Kühlrippen (38) versehen ist