DE2438490A1

DE2438490A1 - Getriebe fuer einen elektromotorisch angetriebenen tragbaren bohrhammer

Info

Publication number: DE2438490A1
Application number: DE19742438490
Authority: DE
Inventors: Gert Ing Grad Flachenecker; Guenter Kloss; Reinhard Dr Ing Koch; Benno Dipl Ing Schweizer
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 1974-08-10
Filing date: 1974-08-10
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2438490C2; FR2281188B1; CH579208A5; FR2281188A1

Description

Getriebe für einen elektromotorisch, angetriebenen tragbaren Bohrhammer

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen elektromotorisch angetriebenen tragbaren Bohrhammer mit einer axial beweglichen Bohrspindel, in v/elcher eine Antriebswelle verdrelxfest gelagert ist und mit einem federbelasteten Schlagkörper, welcher drehbar und axial beweglich, auf der Antriebswelle gehalten ist und mit einem achsparallel zur Bohrspindel angeordneten drehbaren aber axial fixierten Steuernocken, welcher über den Schlagkörper eine Druckfeder periodisch zu spannen und den Schlagkörper für seine vorlaufende Schlagbewegung wieder freizugeben hat.

Bei derartigen Bohrhämmern ist eine möglichst kurze Bauweise und eine schnelle und selbsttätige Schlagabschaltung beim Abheben des Bohrwerkzeuges von der Bohrstelle erforderlich. Es ist besonders wichtig, dai3 die Schlagabschaltung möglichst umgehend erfolgt, damit die entstehenden Leerschläge nicht zu einer Beschädigung des Bohrhammers führen.

Es sind Bohrhämmer bekannt, bei welchen alle die Schlagerzeugung direkt beeinflussenden Elemente, wie Schlagkörper, Steuernocken und Kupplungsnocken koaxial zum Bohrwerkzeug bzw. zur Bohrspindel ange-

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ordnet bzw. hintereinander aufgereiht sind. Ein Ausfiihiungsbeispiel dieser Bauart ist z.B. in der US-PS 3 395 765 beschrieben. Ein analoges Gerät zeigt auch die I)T-PS 2 029 614. Derartige Bohrhämmer bauen relativ lang. Die Schlagerzeugung mittels einer ratschen- oder klauenf öriaigen Kupplung ist aufwendig und verschleißanfällig. Ein weiteres Merkmal derartiger Hammersysteme ist der verdrehfeste, aber axial bewegliche Schlagkörper.

Die Ve !'drehsicherung dieses Schlagkörpers erfordert zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand. Ein weiterer Nachteil dieses Systems ist der dem Schlagkörper auferlegte Zwang, die eingeleitete Rotation in eine reine Translation umzuformen, wodurch die Elemente der Verdrehsicherung einem zusätzlichen Verschleiß ausgesetzt sind.

Weiter sind Bohrhammer bekannt, bei denen zur Erzielung einer kurzen Baulänge Schlagkörper und Steuernocken achsparallel zueinander angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel dieses Systems mit abschaltbarem Schlagwerk ist in der DT-OS 2 165 066 beschrieben« Wird das Bohrwerkzeug dieses Bohrhammers von der Bohrstelle abgehoben, so fliegt der Schlagkörper nach vorne über seine übliche Aufprallebene hinaus und schaltet damit die mechanische Kupplung des Steuernockens

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mit seiner achsparallel zur Bohrspindel angeordneten Antriebswelle und damit das Schlagwerk ab. Die Auskupplung erfolgt somit durch eine axiale Verschiebung, von Steuernocken und Schlagkörper. Beim Vorlauf des Schlagkörpers wird dieser in einer vorderen Fangvorrichtung aufgenommen und gehalten. Auch der Steuernocken wird in seiner vorderen Stellung' arretiert. Erst durch eine Einrückbewegung des Bohrwerkzeuges v/ird der Schlagkörper wieder freigegeben, der Steuernocken in seine ursprüngliche Position verschoben und die mechanische Kupplung für den Antrieb des Steuernockens und damit des Schlagwerkes eingeschaltet.

Die Schlagabschaltung erfolgt bei dieser Ausführung somit beim Abheben des Bohrwerkzeuges, d.h. beim Ausrücken des Bohrwerkzeuges bzw. der Bohrspindel aus der Arbeitsstellung und zwar nicht direkt durch Bohrwerkzeug oder Bohrspindel, sondern erst beim nächsten noch mit voller Schlagenergie geführten Arbeitsschlag des Schlagkörpers, dessen Schlagenergie besonders bei abgenutztem oder beschädigtem Dämpfer vom Getriebegehäuse und den Versehraubungen des Bohrhammers aufgenommen v/erden muß, Weben der indirekten Abschaltung des Schlagwerkes mit jeweils voller Schlagenergie entstehen weitere Nachteile dieser Ausführung dadurch, daß ein bestimmter Aufwand für die Dämpfung des Schlagkörpers und für die Arretierung von Schlagkörper und

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Steuernocken in der vordersten lage betrieben werden muß.

Der Srfincmng liegt die Aiifgabe zugrunde, einen kurzbauenden Bohrhammer so zu gestalten, daß beim Einbzw, '.usrücken des Bohrwerkzeuges die Kupplung für das Ein- bzw. Ausschalten des Schlagwerkes direkt und ohne Umwege über andere Bauteile betätigt wird und daß damit Beschädigungen des Bohrhammers durch seine eigenen Ieerschlage bei abgehobenem Bohrwerkzeug weitestgehend vermieden v/erden, ohne daß zusätzliche Dämpfungsglieder notwendig sind. Dies ist besonders wichtig, da erfahrungsgemäß die lebensdauer der Dämpfungsgiieder begrenzt ist. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Bohrhammer so auszuführen, daß zusätzliche Elemente zur Arretierung von Schlagwerksteilen in Endlagen nicht erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die axiale Verschiebung der Bohrspindel eine Bewegung der Kupplungselemente und/oder der Steuernocken-Antriebselemente bewirkt und je nach lage dieser Elemente eine kraftSchlussige Verbindung zwischen der Bohrspindel und dem mit dem Steuernocken dauernd im Eingriff befindlichen Steuernocken-Antriebselement hergestellt oder unterbrochen v/ird und hierdurch die Steuerung des Schlagkörpers erfolgt.

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Besonders günstig läßt sich das vorgenannte Prinzip anwenden, wenn beim Einrücken ansich bekannte Kupplungselemente radial nach außen in Ausnehmungen des Steuernocken-Antriebselementes drücken und somit den Steuernocken mit der Bohrspindel kraftschlüssig verbinden.

Eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den bekannten Ausführungen ist dann gegeben, wenn zur Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf die Bohrspindel ein Stift verwendet wird, welcher gleichzeitig zum Kuppeln des Steuernocken-Antriebselementes mit der Bohrspindel herangezogen werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher erläutert. Die obere Hälfte über der Bohrspindel-Achse zeigt jeweils den eingerückten, die untere Hälfte den ausgerückten Zustand.

Es zeigen

Pigur 1 einen teilweisen Längsschnitt durch das Bohrhammer-G-etriebe sowie einen v/eiteren Schnitt,

Figur 2 eine Abwandlung der in Figur 1 gezeigten Darstellung

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Figur 3 eine weitere Variante in zwei Schnitten

3?igur 4 eine Abwandlung eier in Pigur 3 gezeigten Darstellung.

Das in Pigur 1 dargestellte Bohrhannergetriebe ist in einem Gehäuse 23 untergebracht, in dessen rückwärtigem, hier nicht weiter aufgezeichneten Teil ein Elektromotor angeordnet ist, dessen Ankerritzel 19 mit einem mit einer Vorgelegewelle 16 drehfest verbundenen Zahnrad 18 in Eingriff steht. Eine in die Vorgelegewelle 16 eingearbeitete Verzahnung 17 kämmt mit einem auf einer Antriebswelle 11 festsitzenden Zahnrad 10. Eine im vorderen Teil des Gehäuses 23 axial verschiebbar gelagerte Bohrspindel 1 ist an ihrem rückwärtigen Ende so geschlitzt, daß ein in der Antriebswelle 11 fixierter Stift 7 eingreifen kann und während der Axialbewegung der Bohrspindel 1 im Eingriff bleibt. Das Drehmoment wird somit vom Ankerritsel 19 über die Verzahnungen 18, 17» 10 und den Stift 7 auf die Bohrspindel 1 übertragen.

Die Antriebswelle 11 ist einerseits in einer im Gehäuse 23 befestigten Lagerbüchse 20, andererseits in der teilweise hohlen Bohrspindel 1 gelagert, wobei die axiale Abstützung einerseits über das Zahnrad 10 auf der Lagerbuchse 20, andererseits über eine Feder

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Tdsw. die Stirnflächen 12, 13 erfolgt. Die Bohrspindel 1 weist im Bereich der lagerung ^es Zahnrades 6 Querbohrungen 21 auf, die zur Aufnahme von Kugeln 5 dienen. Diese Kugeln 5 können je nach Lage der Bohrspindel 1 entweder in Kitnahmenuten 22 des auf der Bohrspindel 1 gelagerten Zahnrades 6 oder in eine kegelförmige Einschnürung 4 der Antriebswelle 11 hineinragen. Da.s Zahnrad 6 ist im letzten Fall frei auf der Bohrspindel 1 drehbar und axial beweglich, wobei die axiale Bewegung einerseits durch den rückwärtigen Bund der Bohrspindel 1, andererseits durch die im Gehäuse 23 befestigte lagerbuchse 3 begrenzt wird.

Achsparallel zur Bohrspindel 1 ist ein auf der Vorgelegewelle 16 drehbarer axial fixierter Steuernocken 15 angeordnet, dessen Steuerkurve einen auf der Antriebswelle 11 drehbaren und axial beweglichen Schlagkörper .8 gegen die Kraft einer Feder 9 abstützt. In der Verlängerung des Steuernockens 15 ist eine Verzahnung 14 eingearbeitet, die - unabhängig von der lage der. Bohrspindel 1 - dauernd im Eingriff mit dem Zahnrad 6 steht.

Der nach Figur 1 beschriebene Mechanismus arbeitet wie folgt:

Nach Einschalten des Elektromotors wird die Bohrspindel 1 über die Zahnräder 19, 18, 17, 10 und den Stift 7 in Drehung versetzt. Beim Andrücken des Bohrers an das

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Bohrgut schiebt sich die Bohrspindel 1 soweit nach, hinten, bis ihre innere Stirnfläche 12 an der äußeren Stirnfläche 13 der Antriebswelle 11 zur Anlage kommt oder die Feder 2 auf ein bestimmtes Maß zusammengedrückt wird. Dabei werden die Kugeln 5 aus der kegelförmigen Einschnürung 4 der Antriebswelle 11 nach außen gedruckt, bis sie in die Mitnahmenuten 22 des Zahnrades 6 einrasten. Die somit hergestellte kraftschlüssige Verbindung überträgt die Drehbewegung der Bohrspindel 1 auf das Zahnrad 6, welches diese Bewegung über die Verzahnung 14 an den Steuernocken 15 weitergibt. Durch den umlaufenden Steuernocken 15, auf dessen wendeiförmiger Gleitfläche der Schlagkörper 8 abzugleiten vermag, wird der Schlagkörper 3 periodisch entgegen der Wirkung der !feder 9 gespannt und für seine vorlaufende Schlagbewegung freigegeben.

Die Schlagenergie wird hierbei über den rückwärtigen Bund der Bohrspindel 1 eingeleitet und an das Bohrwerkzeug v/eitergegeben. Der beim Spannen unwillkürlich auftretende Anla.ufstoß kann durch geeignete Dämpfungsmittel gemildert v/erden. Für die Schlagwirkung ist es vorteilhaft, wenn die Schlagzahl bei gleicher Schlagenergie erhöht werden kann. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Steuerkurve des Steuernockens 15 mehrgängig ausgeführt oder zwischen Zahnrad 6 und der Verzahnung 14 des Steuernockens 16

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ein schaltbares Getriebe eingefügt wird.

Beim Abheben des Bohrers vom Bohrgut schiebt sich die Bohrspindel 1 infolge der Wirkung der Feder 2 soweit nach außen, .bis die Kugeln 5 in die kegelförmige Einschnürung 4 der Antriebswelle 11 gelangen und somit die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bohrspindel 1 und Zahnrad 6 unterbrechen, wodurch- die Rotation des Steuernockens 15 und damit auch das Spannen des Schlagkörpers 8 unterbunden ist. Der Schlagkörper 8 legt sich dabei an die Steuerkurve des Steuernockens an.

Die in Figur 2 dargestellte Abwandlung der vorgenannten Ausführung erlaubt eine noch kürzere Bauweise. Abweichend zu Figur 1 wird die Bewegung der in der Antriebswelle 11 gehaltenen Kugeln 5 durch eine in der als Hohlwelle ausgebildeten Antriebsv/elle 11 geführten Steuerwelle 24 veranlaßt, die analog zu Figur 1 eine kegelförmige Einschnürung 4 aufweist und mit ihrer vorderen Stirnfläche 25 in der Bohrspindel 1 über eine Feder 2 abgestützt ist.

Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt hierbei vom Zahnrad 10 über die hohle, an ihrem vorderen Ende mit einem Polygon 26 versehene Antriebsv/elle 11 auf die im Inneren mit einem Polygon 26 versehene Bohrspindel 1

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Ein v/eiteres Aueführungsbeispiel ist in Figur 3 dargestellt. Abweichend zu 3?igur 1 wird der Kupplungsvorgang mit einfacheren Mitteln erreicht und zwar wird der zur Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 11 auf die Bohrspindel 1 erforderliche Stift 7 gleichzeitig als Kupplungselement zwischen Zahnrad 6 und Bohrspindel 1 herangezogen. Beirj Andrücken des Bohrers an das Bohrgut schiebt sich mit der Bohrspindel 1 über einen Mitnehmer 27 das Sahnrad 6 mit seinen Nuten 29 über den Stift 7 und stellt somit die kran, tschlüss ige Verbindung zwischen Bohrspindel 1 und der Verzahnung 14 des Steuernockens 15 her. Zur Dämpfung des Einrückstoßes kann zwischen dem Mitnehmer 27 und dem Zahnrad 6 ein federndes Element 28 vorgesehen v/erden.

Die in den !Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen erfordern zur Verwendung des Bohrhammers als Bohrmaschine eine Einrichtung, die nach Bedarf eine axiale Verschiebung der Bohrspindel verhindert. Solche Mittel sind ansich genügend bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.

Abweichend von den oben genannten Ausführungen kann die Abschaltung des Schlagwerkes auch dadurch erfolgen, daß das Zahnrad 6 aus dem Einrückbereich der Kupplungselemente 5, 7 durch geeignete Mittel verschoben wird.

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Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in 3?igur 4 dargestellt. In Anlehnung an Figur 3 erfolgt die Kupplung ebenfalls mit einem Stift 7, der jedoch nicht in der Antriebswelle 11, sondern in der Bohrspindel 1 fixiert ist. Um die Axialbewegung der Bohrspindel 1 zuzulassen, ist in der Antriebswelle 11 ein entsprechendes Langloch 30 eingearbeitet.

In Umkehrung zu Figur 3 wird beim Andrücken des Bohrers an das Bohrgut der Stift 7 in die Mitna,hme-~ nuten 29 des axial fixierten Zahnrades 6 geschoben und somit die kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Wird zum Bohren das Zahnrad 6 in die Lage 6¹ verschoben, so hat die Einrückbewegung der Bohrspindel 1 keinen SinfluS auf das Zahnrad 6 mehr.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Bohrhammer extrem kurz baut, die Ein- und Abschaltung des Schlagwerkes direkt und ohne weitere Hilfsmittel erfolgt und Dämpfungs- sowie Arretierungselemente für :?chla,gkörper und Steuernocken nicht notwendig sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Getriebe für einen elektromotorisch angetriebenen tragbaren Bohrhammer mit einer axial beweglichen Bohrspindel, in v/elcher eine Antriebswelle verdrehfest gelagert ist und mit einem federbelasteten Schlagkörper, v/elcher drehbar und axial beweglich auf der Antriebswelle gehalten ist und mit einem achsparallel zur Bohrspindel angeordneten drehbaren, axial fixierten Steuernocken, v/elcher über den Schlagkörper eine Druckfeder periodisch au spannen und den Schlagkörper für seine vorlaufende Schlagbev/egung wieder freizugeben hat, dadurch gekennzeichnet , daß die axiale Verschiebung der Bohrspindel (1) eine Bewegung der Kupplungselemente (5, 7) und/oder der Steuernocken-Antriebselemente (6) bewirkt und je nach Lage dieser Elemente eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Bohrspindel (1) und dem mit dem Steuernocken (15) dauernd im Eingriff befindlichen Steuernocken-Antriebselement (6) hergestellt oder unterbrochen wird und hierdurch die Steuerung des Schlagkörpers (8) erfolgt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (11) oder die in ihr befindliche Steuerwelle (24) eine kegelförmige Einschnürung (4) aufweist, die beim Einrücken der Bohrspin-

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del (1) die in der Bohrspindel (1) oder der Antriebswelle (11) gehaltenen Kupplun^selemente (5) nach, außen in koaxial angeordnete Hitnah.uien.u~ ten (22) des auf der Bohrspindel (1) oder der Antriebnvelle (11) gelagerten und mit dem Steuernocken (15) dauernd im Eingriff befindlichen Zahnrades (6) drückt und damit die kraftscL\lüssige Verbindung zwischen Bohrspindel (1) und Zahnrad (6) bewirkt und somit das Schlagwerk einschaltet, beim Ausrücken der Bohrspindel (1) den Kupplungselementen (5) soviel Spielraum läßt, daß sich die kraftschlüssige Verbindung löst vuiö. scnit das Schlagwerk ausschaltet.

T>. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Bohrspindel (1) drehbar angeordnetes, axial geführtes und mit dem Steuernocken (15) dauernd im Eingriff befindliches Zahnrad (6) beim Einrücken der Bohrspindel (1) mit seinen Hitnahraenuten (29) in einen in der Antriebswelle (11) gehaltenen, das Drehmoment von der Antriebswelle (11) auf die Bohrspindel (1) übertragenen Stift (7) eingreift und damit die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bohrspindel (1) und Zahnrad (6) herstellt und somit das Schlagwerk einschaltet, beim Ausrücken der Bohrspindel (1) den Übertragungsstift (7) wieder frei gibt, so daß sich die kraftSchlussige Verbindung löst und somit das Schlagwerk ausschaltet.

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4· Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Bohrspindel (1) gehaltener, das Drehmoment von der Antriebswelle (11) auf die Bohrspindel (1) übertragender Stift (7) bein Einrücken der Bohrspindel (1) in l-iitnahnenuten (2y) einen koaxial zu der Bohrspindel (1) drehbar angeordneten arial geführten und mit dem Steuernocken (1I?) dauernd im Eingriff befindlichen Zahnrades (6) eingreift und damit die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bohrspindel (1) und Zahnrad (6) herstellt und somit das Schlagwerk einschaltet, bein Ausrücken der Bohrspindel (1) das Zahnrad (6) wieder frei gibt, so daß sich die kraftschlüssige Verbindung lost und somit das Schlagwerk ausschaltet.

5. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkuppel-Vorgang der Bohrspindel (1) mit dem Zahnrad (6) dann abgeschlossen ist, wenn die innere Stirnfläche (12) der Bohrung in der Bohrspindel (1) an der äußeren Stirnfläche (13) der Antriebswelle (11) anliegt oder wenn die Rückstellfeder (2) auf ein bestimmtes Ma,ß zusammengedrückt wird.

6. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Bohrspindel (1) mit dem Zahnrad (6) dann aufgehoben wird, wenn die

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innere Stirnfläche (12) der Bohrung in der Bohrspindel (1) nicht mehr 8,n der äußeren Stirnfläche (13) der Antriebswelle (11) anliegt oder wenn die !Rückstellfeder {?.) um ein bestimmtes Maß entspannt ist.

7. Getriebe nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (6) durch geeignete Elemente (28) zur Dämpfung von Einrückstößen in axialer Richtung elastisch gelagert ist.

8. Getriebe nach den Ansprüchen 2 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete ansich bekannte Mittel das Einrücken der Bohrspindel (1) unter dem Einfluß äußerer Kräfte und damit das Einschalten des Schlagwerkes verhindert und somit der Bohrhammer als Bohrmaschine verwendet v/erden kann.

9. Getriebe nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß durch geeignete ansich bekannte Mittel die Mitnahmenuten (22, 29) des Zahnrades (6) unter dem Einfluß äußerer Kräfte aus dem Einrückbereich der Kupplungselemente (5, 7) gebracht und somit der Bohrhammer als Bohrmaschine verwendet v/erden kann.

10. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernocken (15) durch ge-

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eignete Elemente zur Dämpfung von Anlaufstößen entv.'eder in axialer Richtung elastisch gelagert iüt oder über eine elastische Kupplung angetrieben wird.

11. Getriebe nach den Ansprüchen 1 biß 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernocken (15) ein- oder mehrgängig ausgeführt ist.

12. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung zwischen dem Zahnrad (6) und dem Steuernocken (15) als schaltbares .Getriebe ausgeführt ist.

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