DE2424391C3 - Elektrohydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine - Google Patents

Description

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

Hydraulisch angetriebene Handwerkzeugmaschine, wie z. B. Hammer, 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 zudem schlecht. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und durch 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 Druckmitte! 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 des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine sehr klein und bringt eine optimale Laufruhe. Die Belästigung des mit der Handwerkzeugmaschine erweiterten Bedienungsbandes 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.

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

der Wandung der Bohrung 20 sind axial versetzt zwei Ausnehmungen 22, 23 angenordnet, von denen die Ausnehmung 22 über einen Kanal 24 mit dem oberen Ringramn 16 und die Ausnehmung 23 über einen Kanal 5 25 mit dem unteren Ringraum 17 des Hydraulikmotor 15 verbunden ist. Weiterhin ist in der Wandung der Bohrung 20 eine zwischen den Ausnehmungen ²²· ²^ gelegene Ausnehmung 26 angeordnet, welche mit der Druckseite der Hydraulikpumpe 11 verbunden ist ίο Oberhalb und unterhalb der Ausnehmungen 22, ti befinden sich noch zwei Ausnehmungen 27,28, die über nicht näher dargestellte Kanäle mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden sind. An der Mantelflache des Drehschiebers 19 sind drei Ringnuten 29, 30, 31, die I₅ 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 Jl sind zum Vorratsbehälter 12 entlastet Zwischen den Ringnuten 29 und 30 bzw. 29 und 31 sind an der

DefinrZelcnn^gd^stdUrHammeVhäteinim 20 Mantelfläche des Drehschiebers 19 zwe, Ringnuten weinton zylindrisch aufgebautes Gehäuse 1, dessen angeordnet, die jewels m zw« etwa 170 Grad .lange Querschnitt eine ovale Form aufweist. Am unteren Teil
Λ« Hammers ist in eine Werkzeugaufnahme 2 ein

lesonders zweckmäßig ist auch, wenn das im hydrauli-•hen Kreislauf enthaltene Druckmittel in einem von ΐπεπι fcuhliuftstrom, vorzugsweise des Elektromotors, lu'rchströmten Wärmetauscher durchkühlt wird. Weite-P vorteilhafte Ausgestaltungen des kfindungsgegen- ;andes ergeben sich aus den Ansprüchen der Beschreibung und der Zeichnung.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegensianles sind in der Zeichnung dargestellt Diese zeigt in

pie 1 einen Hammer mit elektrohvdraulischem

"c i β 2 den hydraulischen Antriebsteil als Schaltsche-

"^F ig. 3 einen Schnitt durch den Hammer gemäß pig ι,

Fi β 4 eine Ventileinrichtung des Hammers,

Jig.5, 6 Schnitte längs V-V bzw. Vl-Vl der Fig.4

^U"f i R 7 einen ^Schnitt durch einen Bohrhammer, d Zihnung dargestellte Hammer hat

25

des riaiiHiicia i.»·. ■·■ -■■·- ·■ a

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 , 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, τ ·, .

In dem dem Bedienungsmann zugewandten Teil des Gehäuses 1 - in F i g. 2 der rechte Teil - befindet sich _Pin Elektromotor 9, dessen Welle 10 parallel zur Achse des Meißels 3 angeordnet ist. Die Welle 10 treibt eine unterhalb des Elektromotors 9 angeordnete HydrauliknumDe 11 an. Die Hydraulikpumpe 11, bei der es sich im darstellten Ausführungsbeispiel um eine Zahnradpumpe handelt, erstreckt sich zum großen Teil in einen sie umgebenden Vorratsbehälter 12. der eine Hydrauikflüssigkeit als Druckmittel enthält. Über einen am Unterteil der Hydraulikpumpe 11 angeordneten Saugstutzen 13 saugt die Pumpe Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 12 an. Über nicht näher dargestellte Dnickmittelleirungen wird das Druckmittel zu einer Ventileinrichtung 14 und von dort zu einem Hydraulikmotor 15 geleitet, welcher von einem Arbeitskolben Sdet wird, der dem Meißel 3 Axialschläge erteilt. Der Arbeitskolben des Hydraulikmotors 15 kann vom Druckmittel in zwei Richtungen beaufschlagt werden: Wird das Druckmittel in den oberen Ringraum 16 Beleitet so wird der Arbeitskolben zum Meißel 3 hin feSeunigt, bis er auf diesen aufschlägt Be, Beaufschlagung des unteren Ringraumes 17 fuhrt 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

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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 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.

Die Funktion des Hammers is; 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 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 ·" ' ~~Ao nrni-irmittelstrom ab-

für den urucMiiiuciouw··· "^„_e ._ . Uretiung verseui wnu, «nu ^. .„..

Druckmittelstrom abwechselnd in den oberen Ring- 60 Hydraulikpumpe 11 kommende Druckmittelstrom abraum 16 und in den unteren Ringraum 17. wechselnd immer jeweils einem der beiden Ringräume Die in Fig.2 nicht näher dargestellte Umsteuerein- 16, 17 des Hydraulikmotors 15 zugeführt, so daß dei richtung 14 ist in F i g. 4 in einem Ausführungsbeispiel Arbeitskolben desselben die erwünschte Hin- unc gezeigt. Sie enthält einen zylindrischen Drehschieber 19, Herbewegung macht. Auf diese Weise erfährt dei der in einer Bohrung 20 drehbeweglich angeordnet ist. ⁶S Arbeitskolben eine gleichförmige Beschleunigung übei Der Drehschieber 19 wird von der Abtriebswelle 21 etwa 30 bis 40% der Zeit einer Schlagperiode. Arn Endi eines nicht näher dargestellten Hydraulikmotors — der Vorbewegung trifft der Arbeitskolben auf das in de etwa eines Zahnradmotors — in Rotation versetzt. In 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, welche wiederum am Anfang einer neuen, genauso wie die vorherigen ablaufenden, Schlagperiode r.leht.

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 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 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 — 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

ίο Zahnradpumpe auch eine Kolbenpumpe oder eine andere Drehkolbenpumpe als Hydraulikpumpe 11 ver endet 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

ao sich bekannten, insbesondere vom 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 beirr Weggehen ausgeschaltet wird. Der Elektromotor wire dann beim Beginn der Arbeit separat eingeschaltet unc arbeitet zusammen mit der Hydraulikpumpe in dei Arbeitspausen im Leerlauf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Handwerkzeugmaschine, wie Schlag- oder Bohrhammer, mit einem Hydraulikmotor, dt nem Werkzeug, vorzugsweise Meißel oder Bohi./, 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 Druckmitte! 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 15 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 (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 (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 Arbeitskolbens 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.

12. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikmotor (2Γ 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.