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Handwerkz eugmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine H&ndwerkzeug.naschille, insbesondere
einen Eohr- oder Schlaghammer, mit einem insbesondere elektrischen Antriebsmotor,
mittels dessen über ein Getriebe eine Drehhülse mit von dieser beaufschlagter Werkzeugaufnahme,
in der ein Werkzeug führbar ist, rotatorisch antreibbar ist, und mittels dessen
ferner ein Schlaga7erk antreibbar ist, das einen axial hin und her beweglichen Antriebskolben,
einen vom Antriebskolben ueber ein Luftpolster beaufschlagbaren Schläger, der seine
Schlagenergie an das Werkzeug abgibt, und einen auf den Antriebskolben arbeitenden
Translationsantrieb aufweist, welcher ein vorzugsweise umlaufend antreibbares Antriebsglied
mit einer Kurvenführung und mindestens einen die Kurvenführung abtastenden und am
Antriebskolben zu dessen Axialverschiebung angreifenden Mitnehmer aufweist.
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Eine solche Handwerkzeugmaschine ist aus der DE-OS 2449 191 bekannt.
Der Antriebsmotor treibt hier über ein Motorritzel und damit in Eingriff stehendes
Zahnrad eine Taumelscheibe als Bestandteil des Schlagwerkes an, die drehfest auf
einer Zwischenwelle sitzt, die ihrerseits ein weiteres Zahnrad trägt, das mit einen
Zahnrad kämmt, welches auf der Drehhülse sitzt. Die Drehhülse ihrerseits weist ebenfalls
eine Verzahnung auf, die in eine Verzahnung des Döppers des Werkzeughalters zu dessen
Drehantrieb eingreift. Es sind somit getriebeseitig vier Zahnräder notwendig und
ferner an der Drehhülse und am zugeordneten Döpper die beiden weiteren Verzahnungen.
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Diese vielen Zahnräder sind teuer, benötigen sehr viel Platz in der
Maschine und gestalten diese damit insgesamt teuer, relativ groß sowie schwer und
damit unhandlich.
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Von Nachteil ist getriebeseitig ferner, daß der Aufwand an Lagern
für alle beschriebenen Getriebeteile beträchtlich ist, was sich ebenfalls auf Preis,
Abmessung und Gewicht der Maschine nachteilig auswirkt. Auch der Tranalationsantrieb
und dessen Schlagwerk haben vielfältige Nachteile.
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Das Antriebsglied wird durch die Taumelscheibe repräsentiert, die
als Kurvenführung eine zwar quer, jedoch schräg zur Antriebsachse der Taumelscheibe
verlaufende Ringnut enthält. In dieser Ringnut ist als iiitnelxser ein Ring relativ
zur Taumelacheibe drehbar gehalten, der einen überstehenden Mitnehmerbolzen aufweist,
welcher an einem Kolbenbolzen des Antriebskolbens angreift. Der Antriebskolben ist
undrehbar geführt. Diese Gestaltung des Schlagwerkes mit Translationsantrieb ist
sehr aufwendig und führt zu relativ hohen Gestehungskosten. Sie benötigt im übrigen
innerhalb der Maschine sehr viel Platz. Sie hat ferner den Nachteil, daß die Kraft,
die am Antriebskolben zu dessen axialer Hin- und Herbewegung wirkt, exzentrisch
am Antriebskolben angreift, so daß die Längsführung des Kolbens dadurch zusätzlich
belastet und zusätzlichem Verschleiß unterworfen ist. Eine Umlaufdrehung der Taumelscneibe
als
Antriebsglied hat einen Axialschlag auf das Werkzeug zur Folge.
Um eine hohe Schlagzahl zu erreichen, muß die Taumelscheibe mit relativ hoher Drehzahl
angetrieben werden. Da andererseits die Taumel scheibe kräftemäßig stark beansprucht
ist, muß sie so gestaltet sein, daß sie den Beanspruchungen auch auf längere Dauer
hinreichend gewachsen ist. Dies führt zu einer kräftigen und schweren Gestaltung
der Taumelscheibe mit darauf geführtem Mitnehmer. Es ergeben sich in diesem Bereich
demnach relativ große umlaufende Massen. Im übrigen ist diese Gestaltung teuer und
bedingt ebenfalls ein hohes Gewicht der Naschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene
Handwerkzeugmaschine zu schaffen, die im Vergleich zu bekannten einfacher, billiger,
kompakt, leichter und kleiner gestaltet und zugleich schwingungsärmer ist mit wesentlich
vereinfachtem Antrieb für die und des werkzeu@es.
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Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens # Insbesondere soll die Anzahl
der notwendigen Zahnräder des Getriebes und der insgesamt notwendigen Lager reduziert
werden.
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Zugleich sollen die hin- und herschlingenden Massen und damit die
Schwingungsbelastung der die Maschine handhabeenden Bedienungsperson reduziert werden.
ei alle sollen die durch das Luftfederschlagerk gegebenen Vorteile und die Nöglichkeit
beibehalten werden, das Werkzeug nicht nur axial schlagend, sondern zugleich oder
auch unabhangig davon rotatorisch anzutreiben.
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Die Aufgabe ist bei einer Handwerkzeugmaschine der einganges genannten
Art gem der Erfindung dadurch gelöst, daß das Antriebsglied aus einer zun Antriebskolben
und Schläger koaxialen und beide konzentrisch umgebenden Antriebshülse
besteht,
daß die Antriebshülse eine in Umfangsrichtung in sich geschlossene und dabei eine
im wesentlichen stetig zu- und abnehmende Steigung aufweisende Führungsfläche mit
in Axialrichtung gerichteten Kurvenmaxima und Kurvenminima aufweist, daß der Mitnehmer
als Roll- oder Gleitkörper ausgebildet ist und an der Führungsfläche benachbarter
Stelle unmittelbar am Antriebskolben angreift und daß der Roll- bzw.
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Gleitkörper mittels einer diesen in Umlaufrichtung vorzugsweise etwa
käfigartig lagernden Zwangshalterung gegen freies, ungesteuertes Auswandern längs
der Führungsfläche gesichert, in Axialrichtung hingegen mit Freiheitsgrad für die
Abtastung dieser Führungafläche gehalten ist.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Führungsfläche einen in Umfangsrichtung
etwa bandförmig an die Antriebshülse gelegten Sinusverlauf oder auch einen von einer
Sinuslinie abweichenden, asymmetrischen Verlauf aufweist.
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Durch diese Ausbildung sind die Voraussetzungen dafür reschaffen,
das gesamte Getriebe und Schlagwerk so einfach wie möglich zu machen, und zwar infolge
der Antriebshülse, die den Antriebskolben und Schläger konzentrisch umgibt.
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Ein besonderer, in radialem Abstand von der Anordnung des Antriebskolbens
und Schlägers anzuordnender Translationsantrieb für den Antriebskolben entfällt,
so daß der sonst dafür z, B. unterhalb der Längsmittelachse des Antriebskolbens
notwendige Raum nicht mehr benötigt wird. Die It.aschine kann dadurch wesentlich
kompakter und kleiner gestaltet werden. Darüber hinaus läßt sie sich wesentlich
einfacher und billiger und vom Gewicht her auch leichter ausbilden. Getriebeseitig
ist es lediglich notwendig, die Antriebshülse mit einem Zahnrad zu versehen, das
mit einem Antriebsritzel des Antriebsmotors in Eingriff steht.
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Es werden also lediglich zwei Zahnräder benötigt. Dies und die konzentrische
Anordnun, der Antriebshülse erlauben es, die Anzahl der Lagerstellen und notwendigen
Lager zu minimieren. Auch dies wirkt sich auf eine Reduzierung von Baugröße, Gewicht
und Preis der Maschine günstig aus, ohne dabei auf die Vorteile des Luftfederschlagwerkes
und der möglichen rotatorischen und schlagenden Beaufschlagung des Werkzeughalters
für das erkzeug zu verzichten. Von Vorteil ist ferner, daß die umlaufenden Massen
reduziert werden und ferner die hin-und herschwingenden Nassen so klein wie möglich
gehalten werden können, so daß sich dadurch eine geringe Schzingungsbelastung für
die die Maschine handhabende BedienunE sperson erreichen läßt. Die Zwangshalterung
für die Roll-oder Gleitkörper stellt sicher, daß letztere bei Umlaufdrehung der
Antriebshülse imjner in fest vorgegebenem Abstand Umfangsrichtung voneinander verbleiben,
so daß sich ganz bestimmte, vorgegebene und beim Betrieb nicht ändernde Antriebsverhältnisse
und Schlagzahlen für das Werkzeug ergeben. Bei drehfest gehaltener Zwangshalterung
und umlauf ender Antriebshülse ist das Schlagwerk eingeschaltet. Mit einfachen Mitteln
kann eine Ausschaltung des Schlaysserkes durch Lösen der drehfesten Fixierung der
Zwangshalterung erfolgen. Dann läuft die Zwangshalterung zusammen mit der Antriebshülse
um, ohne daß dabei jedoch der Antriebskolben axial hin- und hergehend angetrieben
wird. Das Schlagwerk steht still. Je nach baulichen Gegebenheiten können die Antriebsverhältnisse
vertauscht werden, d.h. die Antriebshtilse drehfest gehalten und statt dessc-n die
Zwangahalterung umlaufend angetrieben werden. Die Erfindung erschließt ferner auch
die Möglichkeit, sowohl die Antriebshülse als auch die Zwangahalterung umlaufend,
vorzugsweise jedoch gegensinnig zueinander, anzutreiben, wodurch der Vorteil erreicht
wird, daß das Verhältnis Schlagzahl zu Drehzahl des Werkzeuges derar-t gewählt werden
kann, daß sich z.B. bei Einsatz als Bohrhammer hinsichtlich des li;ohrfortschritts
und der Laufruhe der Maschine ein optimales Bohrbild ergibt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Anzahl der sich
abwechselnden Kurveiirnaxima und Kurvenminima der Führungsfläche derart gewählt
ist, daß auf den Schläger und damit auf das Werkzeug, je voller Umdrehung der insbesondere
umlaufenden Antriebshülse oder Zwangshalterung # drei Axialschläge aufbringbar sind.
Drei Schläge pro Umdrehung haben sich als günstigste Lösung erwiesen, da dies beim
Schlagbohren drei Durchgangskerben mit einem Segmentwinkel von 600 zur Folge hat.
Dies reicht vollkommen aus, um einen guten Bohrfortschritt und einen relativ ruhigen
Lauf zu erzielen.
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Wählt man für die Führungsflä.che einen vom Sinuaverlauf abweichenden,
z.B. asymmetrischen, Verlauf, so ergibt sich dadurch der Vorteil, daß man die Hin-
und Ilerbewegung des Antriebskolbens, Geschwindigkeit und Beschleunigung besser
an die notwendigen Gegebenheiten anpassen kann, z.B. so, daß der Rückhub mit Ansaugbewegung
langsamer und der Vorwärtshub mit Kompression und anschließender Beschleunigungsphase
des Schlägers gegen das Werkzeug schneller erfolgen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß zwei oder
vorzugsweise drei oder mehr in UmfangsrichtunÖ in gleichen Winkelabständen voneinander
angeordnete Roll-bzw. Gleitkörper vorgesehen sind. Zei derartige Körper sind ausreichend.
Sie gewährleisten, daß die den Antriebskolben axial antreibenden Kräfte zentrisch
am Antriebskolben angreifen, was sehr geringe BelastunÕen der Führung des Kolbens
und sonstigen Führungsflächen und hohe Standfestigkeit auch auf lange Betriebsdauer
möglich macht.
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Von Vorteil kann es sein, wenn die Roll- bzw. Gleitkörper als Rollen,
Kugeln, Gleitsteine od. dgl. und vorzugsweise im Inneren hohl ausgebildet sind.
Dadurch werden die hin-und herschwingenden Massen so klein wie möglich gehalten.
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Die Zwangshalterung kann im Gehäuse relativ zur Antriebshülse drehfest
oder aber drehantreibbar und/oder über eine Kupplung wahlweise aus der drehfesten
Lage zur Drehung freigebbar sein. Eei drehfester Anordnung erfolgt der Schlagantrieb
über die umlaufende Antriebshülse. Ist die Zçangshalterung zur Drehung freigegeben,
ist das Schlagwerk ausgeschaltet, wie eingangs schon erläutert ist. Ist die Zwangshalterung
ihrerseits umlaufend angetrieben, so kann statt dessen die Antriebsliülse drehfest
gehalten sein. Dies stellt die Umkehrung der erstgenannten Antriebsverhältnisse
dar. Statt dessen ist es aber auch möglich, zugleich auch die Antriebshülse mit
anzutreiben,und zwar in vorteilhafter Weise gegensinnig zur Zwangshalterung.
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Dies hat den Vorteil, daß das Verhältnis Schlagzahl zu Drehzahl des
Werkzeuges nicht ein ganzzahliges Vielfaches ist oder sein muß, sondern auch eine
gebrochene Zahl sein kann. Bei dieser Gestaltung lassen sich außerordentlich hohe
Schlagzahlen bei relativ- niedriger Antriebsdrehzahl erreichen.
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Eine weitere vorteilhafte Auslullrunoszorm sieht vor, daß die Antriebshülse
und/oder die Drehhülse und/oder die Werkzeugaufnahme einstückig miteinander sind
oder zumindest in drehfester Antriebsverbindung miteinander stehen und daß alle
zusammen koaxial zueinander angeordnet sind. Der Schläger arbeitet hier unmittelbar
auf das Werkzeug, so daß eine dazwischengeschaltete Bohrspindel z.B. mit Döpper
entbehrlich ist. Die beschriebene Anordnung ist konstruktiv einfach und billig und
reduziert Gewicht, Abmessungen und Kosten.
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Statt der vorbeschriebenen Ausbildung kann die Anordnung auch so getroffen
sein, daß bei drehangetriebener Zwangshalterung letztere und/oder die Drehhülse
und/oder die Werkzeugaufnahme einstückig miteinander sind oder zumindest in drehfester
Antriebsverbindung stehen.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn die Antriebshilse am dem Schläger
abgewandten Ende eine kogriale innere oder äußere Umfangsverzahnung oder ein koaxiales
Zahnrad, insbesondere Stirn- oder Kegelrad, aufweist, die unmittelbar drehfest oder
über eine Sicherheitskupplung mit der Antriebshülse gekoppelt ist , und wenn der
Antriebsmotor auf der Motorwelle ein Antriebsritzel trägt, das in Eingriff mit der
Urnfangsverzalmung bzw. dem Zahnrad steht.
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Es sind also lediglich zwei Zahnräder des Getriebes notwendig mit
entsprechender Reduzierung der Anzahl der Lager stellen und Lager.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Führungsfläche
an einer axialen Stirnfläche der Antriebshülse angeordnet und als axiale Nockenfläche
gestaltet.
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Letztere ist auf einer radial überstehenden Ringschulter an einem
dem Schläger abgewandten Umfangsteil der Antriebshülse angeordnet. Sowohl der Schläger
als auch der Antriebskolben sind dicht und gleitend und hintereinander innerhalb
der Antriebshülse und der damit drehfesten, insbesondere einstückigen, Drehhülse
angeordnet. Bei dieser Gestaltung sitzen also Antriebskolben und Schläger beide
innerhalb der Antriebshülse und axial hintereinander.
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Von Vorteil ist es dabei, wenn die Zwangshalterung aus mindestens
einem radialen Lagerbolzen gebildet ist, der am Ende einen Gleitkörper oder eine
um die Bolzenachse drehbare Rolle trägt, die auf der axialen Nockenfläche läuft,
und wenn der Lagerbolzen dreh fest gegenüber dem Gehäuse gehalten und vorzugsweise
mittels einer axialen Druckfeder mit seinem Gleitkörper bzw. der Rolle gegen die
axiale Nocken fläche andrückbar ist. Von Vorteil kann es ferner sein, wenn der Lagerbolzen
als den Antriebskolben
diametral durchsetzender, in diesem gehaltener
Kolbenbolzen mit an jedem Ende angeordneten Gleitkorpern bzw. Rollen ausgebildet
ist. Der Lagerbolzen und der Antriebskolben können dabei mittels der axialen Druckfeder
undrehbar und vorzugsweise wahlweise zur Drehung freigebbar am Gehäuse abgostützt
sein. Ferner kann die Anordnung bei dieser Gestaltung so getroffen sein, daß die
Antriebshülse mit einstückiger Drehhülse und einstückiger Werkzeugaufnahme im Axialbereich
der Werkzeugaufnahme einerseits und der Ringschulter mit axialer Nockenfläche andererseits
jeweils mittels eines Lagers, insbesondere Wälz- und/oder Rollenlagers, im Gehäuse
gelagert ist. Es sind also lelediglich zwei Lager notwendig, die das einstückige
Teil, bestehend aus Antriebshülse, Drehhülse und Werkzeugaufnahme, im Gehäuse lagern.
Der Innenraum der Antriebshülse mit Drehhülse ist optimal ausgenutzt durch den darin
geführten Schläger sowie Antriebskolben. Durch den Kolbenbolzen sind die beiden
Gleitkörper oder Rollen in Umfangsrichtung in einem Abstand von 1800 gehalten. Da
der Kolbenbolzen in Umfangsrichtung fest mit dem Antriebskolben verbunden ist, bilden
beide eine Einheit. Uber geeignete mittel, Stifte, Vorsprünge od. dgl. oder auch
mittels der axialen Druckfeder ist der Antriebskolben mit Kolbenbolzen und darauf
gehaltenen Glei-tkörpern oder Rollen dreh fest im Gehäuse gehalten. Zugleich sind
die Gleitkörper oder Rollen über die axiale Druckfeder gegen die axiale Nockenfläche
angepreßt. Sie folgen also dieser Nockenfläche.
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Eine Drehung der Antriebshülse mit Nocken fläche führt dazu, daß sich
die Nocken fläche an den räumlich festgehaltenen Gleitkörpern oder Rollen vorbeibewegt
und dadurch der Antriebskolben axial hin und hergehend besufschlagt wird. Diese
Beaufschlagung entfällt dann, wenn die undrohbare Halterung des Antriebskolbens
mit Kolbenbolzen und Gleitkörpern bzw. Rollen aufgehoben wird. Dann dreht sich der
Antriebskolben zusammen mit der Antriebshülse, ohne daß eine Relativbewegung zwischen
axialer
Nockenfläche einerseits und Gleitkörpern bzw. Rollen andererseits
erfolgt. Das Schlagwerk ist dann abgeschaltet. Gleichwohl wird das Werkzeug nach
wie vor rotatorisch angetrieben. Die axiale Druckfeder hat den Vorteil, daß diese
so ausgelegt werden kann, daß sie bei maximaler Kompression der Luftfeder des Luftfederschlagwerkes
anspricht und so den maximalen Druck abfängt und die maschine weicher und angenehmer
in der Handhabung macht.
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Es versteht sich, daß im Kraftfluß z.B. zwischen Werkzeugaufnahme
und Antriebshülse eine Sicherheitskupplung üblicher Art zum Schutz der Bedienungsperson
beim Festfahren des Werkzeuges, insbesondere Bohrers, angeordnet sein kann.
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Der Antrieb der Antriebshülse kann über eine Innenverzahnung oder
Außenverzahnung an deren der Werkzeugaufnahme abgewandten Ende erfolgen, welche
mit einem Antriebsritzel unmittelbar auf der Motorwelle des Antriebsmotors kämmt.
Es sind also nur zwei Getriebeverzahnungen notwendig. Durch eine Innenverzahnung
ist der Achsabstand so klein wie möglich gehalten. Ferner ist eine bessere Oberdeckung
erzielt.
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Stattdessen kann die Führungsfläche auch auf der inneren Umfangsfläche
der Antriebshülse angeordnet sein. Sie kann als Führungsrinne ausgebildet sein mit
etwa kreisbogenförmigem Rinnenquerschnitt. Als mitnehmer kann mindestens eine, vorzugsweise
zwei oder drei, in die Führungsrinne eingreifende Kugel vorgesehen sein. Bei dieser
Gestaltung ist somit die Führungsfläche in Form der Führungsrinne in die innere
Umfangsfläche der Antr.ebshülse hineingelegt. Sie hat also hier auf der inneren
Umfangsfläche der Antriebshülse einen in Umfangsrichtung etwa bandförmig gelegten
Sinusverlauf oder davon abweichenden asymmetrischen Verlauf.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn der Antriebskolben als Hohlkolben,
insbesondere als solcher mit am zur Werkzeugaufnahme weisenden einen Ende offener
axialer Kolbenhülse, innerhalb der der Schläger dicht und gleitend geführt ist,
ausgebildet ist. Dies führt zu außerordentlich kurzen Bauabmessungen in Achsrichtung
des Antriebskolbens.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Kolbenhülse
auf der äußeren Umfangsfläche eine Mitnahmefläche, insbesondere eine Ringnut, aufweist,
an der bzw. in die als mitnehmer die mindestens eine Kugel eingreift. Die Zwangshalterung
kann bei dieser Gestaltung aus einer Führungshülse gebildet sein, die je Kugel einen
zumindest im wesentlichen axial verlaufenden Führungsschlitz enthält, innerhalb
dem die Kugel etwa käfigartig gehalten, in Erstreckungsrichtung des Führungsschlitzes
jedoch beweglich ist. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, wenn der je Kugel vorgesehene
Führungsschlitz gegenüber einer gedachten. axialen Eoaer urvefor£aleanusZc4i1eem,antellinie
KurveWformlc schräg gestellt>tit. Auch dadurch ergibt sich hinsichtlich des Steuerverlaufes
ein von der Sinusform abweichender, asymmetrischer Verlauf, mit dem Vorteil, daß
man dadurch die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens, Geschwindigkeit und Beschleunigung
besser an die notwendigen Gegebenheiten anpassen kann, und zwar in ähnlicher Weise,
wie durch einen von der Sinusform abweichenden Verlauf der Führungsfläche.
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Von Vorteil ist es, wenn die Führungshülse zum Hohlkolben mit Kolbenhülse
koaxial verläuft und letzteren konzentrisch umgibt und in ihrem Inneren führt. Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Antriebshülse die Führungshülse
mit radialem Abstand und zumindest auf der Axiallänge umgibt, über die sich der
mindestens eine Führungsschlitz erstreckt, und daß jede in einem Führungsschlitz
zwangsgeführte Kugel in Radialrichtung
durch den Führungsschlitz'und
einerseits in die Führungsrinne und andererseits in die Ringnut greift.
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Bei diesem Prinzip der in die innere Umfangsfläche der Antriebshülse
gelegten Führungsrinne mit Kugeln führt eine Umlaufdrehung der Antriebshülse bei
festgehaltener Führungshülse dazu, daß die Kugeln dam Verlauf der Führungsrinne
folgen müssen, somit in Axialrichtung hin und her verschoben werden. Die Verschiebebewegung
der Kugeln erfolgt innerhalb der Führungsschlitze der Führungshülse.
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Da letztere feststeht, werden somit die Kugeln gegen eine Umfangsbewegung
abgestützt und dadurch gezwungen, dem Verlauf der Führungsrinne zu folgen. Da die
Kugeln bleibend in die Ringnut der Kolbenhülse eingreifen, übertragen die Kugeln
die axial hin-und hergehende Bewegung auf die Kolbenhülse, wodurch der Antriebskolben
oszillierend hin und her angetrieben wird. Auch bei dieser Gestaltung sind lediglich
zwei Lager zur Lagerung der Antriebshülse und der übrigen gesamten Einrichtung notwendig,
ebenso wie das Getriebe lediglich zwei Zahnräder aufweist, nämlich eines an der
Antriebshülse und ferner ein Antriebsritzel auf der motorwelle. Getrieblich ist
die Anordnung somit so einfach wie möglich gestaltet.
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Es versteht sich, daß diese Anordnung kinematisch umgekehrt werden
kann, also z.B. die Führungshülse nicht drehfest angeordnet, sondern stattdessen
umlaufend angetrieben werden kann. Wird dann die Antriebshülse drehfest gehalten,
wird in gleicher Weise der Antriebskolben hin- und hergehend angetrieben. Hierbei
wäre dann die Führungshülse drehfest mit der Drehhülse und Werkzeugaufnahme zu verbinden,
so daß der rotatorische Drehantrieb auf das Werkzeug dann über die umlaufende Führungshülss
erzeugt wird. Diese Gestaltung eröffnet ferner die öglichkeit, die Antriebshülse
wahlweise drehfest zu halten oder zu einer Drehung freizugeben. Im letztgenannten
Fall würde dann die Antriebshülse zusammen mit
der umlaufenden
Führungshülse umlaufen und keine Zwangsbewegung der Kugeln entlang der Führungsrinne
erzeugt.
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Die hin- und hergehende Antriebsbewegung für den Antriebskolben wäre
also abgeschaltet, und somit das Schlaguerk.
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Nach wie vor wäre aber das Werkzeug über die umlaufende Führungshülse
rotatorisch angetrieben. Zugleich eröffnet diese Gestaltung die Möglichkeit, nicht
nur die Führungshülse sondern auch die Antriebshülse umlaufend, vorzugsweise jedoch
gegensinnig zueinander, anzutreiben. Dies ermöglicht außerordentlich hohe Schlagzahlen,
die über das Übersetzungsverhältnis im Getriebe bestimmbar sind.
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Vorteilhaft ist die Drehhülse drehfest mit der Werkzeugaufnahme gekoppelt
und im Kopplungsbereich im Gehäuse gelagert.
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Die Drehhülse kann einstückig mit der Antriebshülse sein und die Antriebshülse
am der Werkzeugaufnahme abgewandten vorzu@sweise Ende # auf der Führungshülse drehbar
gelagert sein und mit ihrem Zahnrad in Getriebeeingriff mit einem Antriebsritzel
der motorwelle stehen.
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Die Führungshülse kann drshfest im Gehäuse gehalten sein.
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Stattdessen kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die Drehhülse
drehfest mit der Führungshülse verbunden und die Führungshülse drehbar im Gehäuse
gelagert ist und ein Antriebszahnrad trägt, das mit einem Antriebsritzel der rotorwelle
in Eingriff steht. Dann erfolgt also der Antrieb durch die Führungshülse bei dreh
fest gehaltener Drehhülse.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn die Antriebshülse über eine
schaltbare, kraft- oder formschlüssig wirkende Kupplung drehfest, jedoch zur Drehung
freigebbar im Gehäuse gehalten ist. Dies eröffnet die möglichkeit, das
Schlagwerk
durch Schalten der Kupplung und Dreh freigabe der Antriabshülse abzuschalten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die mittels
der Kupplung drehfest angeordnete, bei Auslösen der Kupplung jedoch drehbare Antriebshülse
mit einem Getrieberad gekoppelt ist, das zusammen mit dem Antriebszahnrad der angetriebenen
Führungshülse in Eingriff mit dem Antriebsritzel der Motorwelle steht, jedoch vorzugsweise
gegensinnig zum Antriebszahnrad der angetriebenen Führungshülse angetrieben wird.
Hier sind also sowohl die Antriebshülse als auch die Führungshülse angetrieben,
wobei letztere über die damit drehfeste Drehhülse und Werkzeugaufnahme zugleich
den rotatorischen Antrieb auf das Werkzeug leitet. Diese Anordnung hat den Vorteil,
daß das Verhältnis Schlagzahl zu Drehzahl des Werkzeuges nicht mehr ein ganzzahliges
Vielfaches ist oder sein muß, sondern eine gebrochene Zahl sein kann.
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Damit kann je nach den gewählten Zähnezahlen des Getrieberades der
Antriebshülse, des Antriebszahnrades der Führungshülse und des Antriebsritzels ein
für den Bohrfortschritt und für die Laufruhe der als Bohrhammer ausgestalteten maschine
optimales Bohrbild gewählt und festgelegt werden. Bei Auslösen der Kupplung kann
die Antriebshülse vom Zwangsdrehantrieb abgekoppelt werden, so daß sie dann nicht
über das Getrieberad umlaufend angetrieben ist, sondern zusammen mit der angetriebenen
Führungshülse umlaufen kann. Dann ist das Schlagwerk abgeschaltet, das Werkzeug
aber nach wie vor rotatorisch angetrieben.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Kolbenhülse
auf ihrer äußeren Umfangsfläche als Mitnahmefläche je Kugel eine radial eingetiefte
Kugeltasche aufweist, innerhalb der jede Kugel als Zwangshalterung in Axialrichtung
und in Umfangsrichtung unverschiebbar
mit dem Antriebskolben gekoppelt
ist1 und daß der Antriebskolben seinerseits mittels einer schaltbaren Kupplung gegenüber
dem Gehäuse drehFest gehalten bzw. bei gelöster Kupplung mitsamt der Antriebshülse
relativ zum Gehäuse drehbar ist. Die Kupplung ist also eo schaltbar, daß einmal
das Schlagwerk eingeschaltet bzw. im anderen Fall ausgeschaltet ist. Nach wie vor
bleibt dabei die über die umlaufende Antriebshülse erzeugte rotatorische Antriebsbewegung
für das Werkzeug erhalten.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann die Kupplung einen mittleren Kuaelkäfis
darin gehaltenen KuDplungskugeln, am Antriebsko nan uge rinnen zum Eingriff jeweils
einer Kupplungskugel und einen äußeren Schaltring aufweisen, der auf seiner Innenfläche
Aufnahmetaschen für jede Kupplungskugel aufweist, in denen bei gelöster Kupplung
die radial aus den Kugelrinnen austretenden Kupplungskugeln aufnehmbar sind, so
daß dann in dieser Stellung der Kupplung das Schlagwerk ausgeschaltet ist. Der äußere,
zum Schalten der Kupplung drehbare Schaltring kann über herkömmliche getriebliche
mittel mit Zugang vom Äußeren der maschine her betätigt werden.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn der mittlere Kugelkäfig der
Kupplung dreh fest im Gehäuse gehalten ist und den Antriebskolben lagert. Auch bei
dieser Gestaltung sind also zur Lagerung des gesamten Systems lediglich zwei in
Axialrichtung in Abstand voneinander angeordnete Lager notwendig, und ferner getrieblich
lediglich das Antriebsritzel und ein Zahnrad auf der Antriebshülse.
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Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann die motorwelle mit
Antriebsritzel entweder achsparallel oder auch winklig zur Längsachse dos Antriebskolbens
ausgerichtet sein. Die achsparallele Anordnung wird durch die beschriebene Gestaltung
ermöglicht und läßt es zu, den Antriebsmotor
etwa in axialer Verlängsrung
des Antriebskolbens und nahe des Griffbereiches der maschine unterzubringen.
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Somit kann die maschine im Durchmesser nahe des Griffes äußerst klein
gehalten werden. Bei winkligem Verlauf der nlotorwelle kann der Antriebsmotor in
einem angepaßten Gehäuseteil sitzen, der zugleich Griffcharakter hat und von außen
als zusätzlicher Griff angePaßt werden kann.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn die Werkzeugaufnahme am dem
Schläger zugewandten Ende im Inneren eine Fangvorrichtung für den Schläger in seiner
ausgestoßenen Leerlaufstellung aufweist. Die Fangvorrichtung kann einen Klemmring,
insbesondere 0-Ring, innerhalb der Werkzeugaufnahme und am Schläger eine Ringschulter
mit in Achsrichtung zu beiden Seiten radial abfallenden Schultern aufweisen, oder
auch umgekehrt.
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Die Erfindung ist nachfolgend. anhand von in den Zeichnungen gezeigten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen, teilweisen axialen Längsschnitt
eines Bohrhammers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine schematische
Ansicht der abgewickelten inneren Umfangsfläche der Antriebshülse mit darin enthaltener
Führungsrinne des Bohrhammers gemäß Fig. 1, Figv 3 einen schematischen axialen Längsschnitt
eines Teiles eines Bohrhammers unterhalb der Längsmittelachse gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel und oberhalb der Längsmittelachse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 und 5 jeweils einen schematischen axialen Längsschnitt eines Teiles eines
Bohrhammers gemäß einem vierten bzw. fünften Ausführungsbeispiel, Fig. 6 eine schematische
Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt eines Bohrhammers gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel, Fig. 7a, 7b und 7c einen Halbschnitt entlang der Linie A -
A in Fig. 6 bzw. einen Viertelschnitt entlang
der Linie B - B
bzw. C-C inFig.6 einmal bei eingeschaltetem Schlagwerk bzw. im anderen Fall bei
ausgeschaltetem Schlagwerk, Fig. 8 eine schematische Seitenansicht mit teilweisem
axialem Längs schnitt einer Schlagbohr-Vorsatzeinrichtung, Fig. 9 eine schematische
Seitenansicht mit teilweisem axialem Längsschnitt eines siebten Ausführungsbeispieles
eines Bohrhammers.
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Der in Fig. 1 gezeigte Bohrhammer hat ein Gehäuse 10, in dem ein elektrischer
Antriebsmotor 11, der als Universalmotor gestaltet ist, ferner ein Getriebe 12 und
ein Schla gwerk 13.angeordnet sind. Am hinteren Ende geht das Gehäuse 10 in einen
Handgriff 14 über, in den ein mit einem Drücker 15 versehener Schalter eingebaut
ist, über den der Antriebsmotor 11 in Betrieb gesetzt werden kann. Am unteren Ende
des Handgriffes 14 ist durch eine elastische Tülle 16 ein Stromzuleitungskabel 17
eingeführt. Am vorderen, dem Handgriff 14 abgewandten Ende ist im Gehäuse 10 ein
Werkzeughalter 18 angeordnet, der zur Aufnahme eines angedeuteten Werkzeuges 19,
z.B.
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Bohrers oder Messers, dient. Der Werkzeughalter 18 ist über eine Drehhülse
20 im Inneren des Gehäuses 10 über das Getriebe 12 rotatorisch antreibbar. Das Schlagwerk
13 wird ebenfalls vom Getriebe 12 angetrieben. Es weist einen axial hin- und herbeweglichen
Antriebskolben 21 auf, der über ein -Luftpolster 22 einen Schläger 23 beaufschlagt.
Letzterer gibt seine Schlagenergie direkt an das Werkzeug 19 ab. Bestandteil des
Schlagwerkes 13 ist ferner ein auf den Antriebskolben 21 arbeitender Translationsantrieb
24, der nachfolgend noch näher erläutert ist und ein umlaufend antreibbares Antriebsglied
mit einer Kurvenführung und zwei die Kurvenführung
abtastende und
am Antriebskolben 21 zu dessen Axialverschiebung angreifende Mitnehmer aufweist.
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Bestandteil des Getriebes 12 ist einmal ein kegelförmiges Antriebsritzel
25, das drehfest auf der Motorwelle 26 sitzt. Das Antriebsritzel 25- kämsat mit
einem Tellerrad 27 des Getriebes 12. Die Motorwelle 26 ist stumpfwinklig zur Längsachse
des Antriebskolbens 21 ausgerichtet.
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Das Antriebsglied des Translationsantriebes 24 besteht aus einer Antriebshülse
28, die einstückig mit der Drehhülse 20 ist. Letztere ist drehfest mit dem Werkzeughalter
18 verbunden, z.B. auf letzteren fest aufgeschrui-npft. Der Werkzeughalter 18, die
Drehhülse 20 und die Antriebshülse 28 schließen sich somit in Axialrichtung aneinander
an und sind koaxial zueinander ausgerichtet. Dabei ist die Antriebshülse 28 koaxial
zum Antriebskolben 21 und Schläger 23 angeordnet und umgibt beide konzentrisch.
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Der Antriebskolben 21 ist als Hohlkolben gestaltet und weist eine
zum Werkzeughalter 18 hinweisende, nach dorthin offene axiale Kolbenhülse 29 auf,
innerhalb der der Schläger 23 dicht und gleitend geführt ist.
-
Auf ihrer inneren Umfangsfläche trägt die Antriebshülse 28 eine als
Führungsrinne 30 ausgebildete Führungsfläche mit kreisbogenförmigem Rinnenquerschnitt.
Innerhalb der Führungsrinne 30 laufen als Mitnehmer zwei Kugeln, von denen in Fig.
1 lediglich eine Kugel 31 sichtbar ist. Die Führungsrinne 30 ist in Umfangsrichtung
in sich geschlossen und weist dabei eine in Umfangsrichtung im wesentlichen stetig
zu- und abnehmende Steigung auf mit in Axialrichtung gerichteten Kurvenmaxima 32
und Kurvenminima 33. Wie Fig. 2 zeigt, weist die
Führungsrinne
30 einen in Umfangsrichtung etwa bandförmig an die Antriebshülse 28 gelegten Sinusverlauf
auf. Der Verlauf kann jedoch auch von einer Sinuslinie abweichend, also asymmetrisch,
gestaltet sein, wodurch man die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens 21, die
Geschwindigkeit und Beschleunigung noch besser an die notwendigen Gegebenheiten
anpassen kann, z.B. so, daß der Rückhub mit Ansaugbewegung langsamer erfolgt und
der Vorwärtshub mit Kompression und anschließender Beschleunigungsphase des Schlägers
23 gegen das Werkzeug 19 schneller erfolgt. Die Anzahl der sich abwechselnden Kurvenmaxima
32 und Kurvenminima 33 der Führungsrinne 30 ist so gewählt, daß auf den Schläger
23 und damit auf das Werkzeug 19 je voller Umdrehung der umlaufenden Antriebshülse
28 drei Axialschläge- aufbringbar sind.
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Wie erkennbar, greift die Kugel 31 an der Führungsrinne 30 radial
benachbarter S-telle unmittelbar am Antriebskolben 21 an. Der Antriebskolben 21
weist zu diesem Zweck auf seiner Kolbenhülse 29, und zwar auf deren äußerer Umfangsfläche,
eine als Ringnut 34 gestaltete Mitnahmefläche auf, in die die Kugel 31 eingreift.
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Die Kugeln, von denen nur die Kugel 31 erkennbar ist, sind mittels
einer diese in Umlaufrichtung vorzugsweise etwa käfigartig lagernden Zwangshalterung
gegen freies, ungesteuertes Auswandern längs der Führungsrinne 30 gesichert, in
Axialrichtung hingegen mit Freiheitsgrad für die Abtastung der Führungsrinne 30
gehalten. Diese Zwangshalterung besteht hier aus einer Führungshülse 35, die für
jede der beiden Kugeln einen zumindest im wesentlichen axial verlaufenden Führungsschlitz
36 und 37 enthält. Im Führungsschlitz 36 ist die sichtbare Kugel 31 etwa käfigartig
gehalten, im anderen Führungsschlitz 37 die andere, dazu z.B. um 1800 in Umfangsrichtung
versetzt angeordnete und nicht sichtbare Kugel.
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Die Halterung in den Führungsschlitzen 36 und 37 erfolgt so, daß jede
Kugel 31 in Erstreckungsriohtung des Führungschlitzes 36 beweglich ist. Die Führungsschlitze
36, 37 verlaufen hier exakt axial. Sie können statt dessen aber auch gegenüber einer
gedachten, axialen Zylindermantellinie schräg, z.B. spitzwinklig, gestellt sein,
wodurch ebenfalls eine bessere Anpassung der Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens
21, der Geschwindigkeit und Beschleunigung an die notwendigen Gegebenheiten erfolgen
kann.
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Wie erkennbar, verläuft die Führungshülse 35 zum Antriebskolben 21
mit Kolbenhülse 29 koaxial, wobei die Führungshülse 35 den Antriebskolben 21 konzentrisch
umgibt und im Inneren radial und axial zugleich führt. Die Antriebshülse 28 umgibt
die Führungshülse 35 mit radialem Abstand und zumindest auf derjenigen Axiallänge,
über die sich die sinusförmige Führungsrinne 30 erstreckt. Jede im zugeordneten
Führungsschlitz 36 oder 37 zwangsgeführte Kugel 31 bzw. nicht sichtbare Kugel greift
in Radialrichtung durch den zugeordneten Führungsschlitz 36, 37 einerseits in die
Führungsrinne 30 und andererseits in die Ringnut 34 der Kolbenhülse 29.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist die Führungshülse
35 drehfest im Gehäuse 10 gehalten. Sie dient zugleich zur Lagerung der Antriebshülse
28, die im Bereich des Tellerrades 27 mittels eines Kugellagers 38 auf der feststehenden
Führungshülse 35 gelagert ist. Am in Fig. 1 linken Ende erfolgt die Lagerung im
Bereich der Drehhülse 20 gegenüber dem Gehäuse 10 ebenfalls mittels eines Kugellagers
39.
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Der Werkzeughalter 18 weist am dem Schläger 23 zugewandten Ende im
Inneren eine Fangvorrichtung in Form eines 0-Ringes 40 für den Schläger 23 in seiner
ausgestoßenen, nicht gezeigten Leerlaufstellung auf. Bestandteil
dieser
Fangvorrichtung ist ferner am Schläger 23 eine radial überstehende Ringschulter
41 mit in Achsrichtung zu beiden Seiten radial abfallenden Schultern 42 und 43.
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Das Werkzeug 19 hat am eingesteckten Schaft zwei Axialnuten, in die
ein nicht sichtbarer Keil des Werkzeughalters 18 zur Drehmitnahme eingreift. Innerhalb
des Werkzeughalters 18 sind ferner zumindest zwei Haltekugeln 44, 45 gehalten, die
in Axialaussparungen 46 bzw. 47 des Werkzeuges 19 eingreifen, und zwar so, daß das
Werkzeug 19 in Axialrichtung innerhalb des Werkzeughalters 18 gegen Herausfallen
gesichert ist und zugleich darin axial hin- und herbewegt werden kann.
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Bei eingeschaltetem Antriebsmotor 11 treibt dieser über die Motorwelle
26 mit Antriebsritzel 25 das mit der Antriebshülse 28 drehfest verbundene Tellerrad
27 an.
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über diesen Drehantrieb der Antriebshülse 28 und damit einstückigen
Drehhülse 20 wird der damit drehfest verbundene Werkzeughalter 18 und mithin das
Werkzeug 19 rotatorisch angetrieben. Bei dieser Umlaufdrehung der Antriebshülse
28 dreht sich mit dieser auch die darin eingearbeitete, etwa sinusförmige Führungsrinne
30.
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Dadurch wandern die Kugeln 31, die innerhalb der Führungsschlitze
36 der feststehenden Führungshülse 35 an einer Umlaufdrehung gehindert sind, zwangsläufig
innerhalb der sinusförmigen Führungsrinne 30 und werden somit in Axialrichtung abwechselnd
nach links undnach rechts verschoben. Da die Kugeln 31 radial nach innen in die
Ringnut 34 der Kolbenhülse 29 eingreifen, hat dies eine hin- und hergehende Verschiebebetätigung
des Antriebskolbens 21 zur Folge und - über das Luftpolster 22 - einen Schlagantrieb
bei der Axialverschiebung in Fig. 1 nach links auf den Schläger 23, der seinerseits
dabei gegen das zugewandte Ende des Werkzeuges 19 schlägt, so daß auf dieses Axialschläge
wirken.
Wird der Bohrhammer bei der Handhabung mit dem Werkzeug
19 z.B. gegen eine Wand gedrückt, so werden der rotatorischen antriebsbewegung des
Werkzeuges 19 überlagert auf dieses Axialschläge ausgeübt. Jedesmal, wenn der Schläger
23 mit seiner Ringschulter 41 in Axialrichtung den 0-Ring 40 überfahren hat, der
dabei in Radialrichtung etwas verformt wird, ist der 0-Ring 40 bestrebt, in die
hintere Schulter 43 einzugreifen und den Schläger 23 in dieser ausgestoßenen Leerlaufstellung
zu halten. Durch den in Axialrichtung über das Werkzeug 19 auf den Schläger 23 wirkenden
Axialdruck wird der Schläger 23 jeweils aus dieser Fanglage befreit und in Fig.
1 axial nach rechts verschoben, so daß der Schläger 23 über das Luftpolster 22 immer
wieder in Axialrichtung nach links wirkende Schläge und Beschleunigung erfährt.
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Nicht gezeigt ist, daß beim ersten Ausführungsbeispiel z.B. in Kraftfluß
zwischen dem Tellerrad 27 und der Antriebshülse 28 oder der Drehhülse 20 oder des
Werkzeughalters 18 eine Sicherheitskupplung zum Schutz der Bedienungsperson angeordnet
sein kann.
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Das in Fig. 3 unterhalb der Längsmittelachse gezeigte zweite Ausfuhrungsbeispiel
unterscheiaet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß hier die
Motorwelle 126 mit Antriebsritzel 125 achsparallel zum Antriebskolben 121 ausgerichtet
ist und daß ferner statt eines Tellerrades an der Antriebshülse 128 drehfest ein
Stirnrad 127 sitzt, das mit dem Antriebsritzel 125 in Eingriff steht.
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Das in Fig. 3 oberhalb der Nittelachse gezeigte dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Stirnrad 227
nicht unmittelbar an der Antriebshülse 228 angreift, sondern daß dazwischen eine
in Axialrichtung auslösende SicherheitsXupDlung 248 an sich bekannter Art
gesonaitet
ist, uze, wenn sie anspricht, die Antrlbshülse 228 von der Drehmitnahme über das
Stirnrad 227 abkoppelt, das dann frei weiter durchdreht. Wenn die Sicherheitskupplung
248 in dieser Weise anspricht, wird nicht nur das Schlagwerk sondern auch der Drehantrieb
für das Werkzeug abgeschaltet.
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Wird in Abwandlung des dritten Ausführungsbeispieles die Sicherheitskupplung
in den Kraftfluß zwischen der Antriebshülse 228 und z.B. der Drehhülse 220 oder
des Werkzeughalters 218 eingeschaltet, dann ist erreichbar, daß allein der Drehantrieb
für das Werkzeug bei Ansprechen der Sicherheitskupplung abgeschaltet wird, hingegen
das Schlagwerk nach wie vor arbeitet und Axialschläge auf das Werkzeug aufbringt.
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Das in Fig. 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von den vorherigen Ausführungsbeispielen dadurch, daß hierbei die Drekihülse 320
statt mit der Antriebshülse 328 nm drehfest mit der Führungshülse 335 verbunden
ist, die ihrerseits im Gehäuse 310 mittels des Kugellagers 338 drehbar gelagert
ist. Das Stirnrad 327, das mit dem Antriebsritzel 325 der Motor welle 326 kämmt,
ist bei diesem Ausführungsbeispiel also drehfest mit der Führungshülse 335 verbunden.
Die Antriebshülse 328 ist über eine kraftschlüssige oder formschlüssige, z.B. von
Hand schaltbare Kupplung drehfest im Gehäuse 310 gehalten, jedoch durch Betätigung
Dieser Kupplung zur Drehung rreigebbar. Die Kupplung besteht z.B. aus zwischen einen;
äußeren Schalti'ing 349 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebshülse 328 angeordneten
, etwa nadelartigen Wälzkörpern 350 und ferner einer nicht sichtbaren, inneren Klemmfläche
auf dem äußeren Schaltring 349. Durch Drehung ist der Schaltring 349 so verstellbar,
daß die Wälzkörper 350 eine radiale Klemmkraft auf die Antriebshülse 328 ausüben,
so daß dann die Antriebshülse 328 drehfest gehalten ist0 Infolge des Drehantriebes
der Führungshülse 335
werden die Kugeln 331 innerhalb der Führungsschlitze
336, 337 gezensngen, die Führungsrinne 330 in der festgehaltenen Antriebshülse 328
zu durchlaufen, so daß in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel der
Antriebskolben 321 in Axialrichtung hin- und hergehend angetrieben wird. Bei diesem
vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind also im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 die Antriebsverhältnisse lediglich umgekehrt. Bei festgehaltener Antriebshülse
328 erfolgt für das Werkzeug der Drehantrieb und zugleich der Schlagantrieb.
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Wird der Schaltring 349 so gedreht, daß seine innere Klemmfläche sich
radial von den Wälzkörpern 350 entfernt, so wird die radial auf die Antriebshülse
328 wirkende Klemmkraft aufgehoben und letztere frei zu einer Drehung zusammen mit
der angetriebenen Führungs--hülse 335 und den Kugeln 331. Es findet dann kein hin-und
hergehender Antrieb des Antriebskolbens 321 statt.
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Nach wie vor wird aber das Werkzeug über die Führungshülse 335, die
damit einstückige Drehhülse 320 und den Werkzeughalter 318 rotatorisch angetrieben.
Es steht also lediglich das-Schl2gwerk still.
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Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die beschriebene
Kupplung der Antriebshülse 328 statt kraftschlüssig formschlüssig gestaltet, z.B.
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derart, daß radial ein Verriegelungsstift in einer Aussparung der
Antriebshülse 328 zu deren Stillsetzung eingreift. Der Verriegelungsstift kann zur
Drehfreigabe der Antriebshülse 328 radial herausgezogen werden. Im Rahmen der Erindung
liegen ferner anderen kraftschlüssige und auch Îormschlüssige Kupplungen, die in
gleicher Weise wirken.
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Das in Fig. 5 gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel verquickt in etwa
die Elemente des dritten Ausführungsbeispieles
in Fig. 3 mit denjenigen
des vierten Ausführungsbeispieles in Fig. 4. Auch beim fünften Ausführungsbeispiel
in Fig. 5 ist die Drehhülse 420 drehfest mit der Führungshülse 435 verbunden. Letztere
wird über das damit drehfeste Stirnrad 427 vom Antriebsritzel 425 auf der Motorwelle
426 angetrieben. Die Antriebshülse 428 ist mittels zweier Kugellager 451, 452 auf
der Drehhülse 420 bzw. der Führungshülse 435 umlaufend drehbar gelagert. Bei der
unterhalb der Längsmittelachse gezeigten Ausführungsform sitzt drehfest an der Mntriebshülse
428 ein innenverzahntes Antriebsrad 453, dessen Zähne ebenfalls in Eingriff mit
dem Antriebsritzel 425 der Iilotorwelle 426 stehen. Hierbei wird somit die Antriebshülse
428 ebenfalls vom Antriebsritzel 425 angetrieben, jedoch gegensinnig zur Drehrichtung
der Führungshülse 435. Dieses Ausführungsbeispiel sieht keine Abschaltung über Kupplung
vor. Es hat den Vorteil, daß hierbei das Verhältnis zwischen Schlagzahl und Drehzahl
des Werkzeuges nicht ein ganzzahliges Vielfaches ist oder sein muß, sondern auch
eine gebrochene Zahl sein kann. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht es, je nach
gewählter Zähnezahl des Antriebsritzels 425, des Stirnrades 427 und des innenverzahnten
Antriebsrades 453 ein für z.B. beim Bohren für den Bohrfortschritt und die Laufruhe
des Bohrhammers optimales Bohrbild zu wählen und festzulegen. Erreichbar ist dadurch,
daß bei einer Umlaufdrehung der Führungshülse 435 eine vielfach größere Anzahl von
Schlägen auf das Werkzeug erzeugt wird. Das Werkzeug wird bei diesem Ausführungsbeispiel
rotatorisch über die Führungshülse 435 und damit einstückige Drehhülse 420 angetrieben.
Wird statt dessen die Drehhülse 420 drehfest mit .der Antriebshülse 428 verbunden,
so erfolgt der rotatorische Antrieb des Werkzeuges über die Antriebshülse 428.
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Oberhalb der Längsmittelachse ist in Fig. 5 eine Abwandlung
dargestellt,
die eine Abschaltung des Schlagwerkes ermöglicht, wobei das Werkzeug weiterhin über
die Führungshülse 435 und Drehhülse 420 rotatorisch angetrieben bleibt. Bei dieser
Gestaltung ist das innenverzahnte Antriebsrad 453 nicht drehfest mit der Antriebshülse
428 verbunden. Vielmehr ist ein Kupplung teil 454 vorgesehen, das mit mindestens
einem inneren Radialzahn 455 in eine zugeordnete Axialnut 456 der Antriebshülse
428 formschlüssig eingreift und darin in Axialrichtung verschiebbar ist. Das Antriebsrad
453 ist gegenüber der Antriebshülse 428 drehbar. Es weist z.B. eine in Fig. 5 nach
links weisende Axialverzalmung 457 auf, in die unter der Wirkung einer Feder 458
ein zugeordneter Mitnehmer am Kupplungsteil 454 axial in Fig. 5 nach rechts hin
eingreift. Diese Eingriff stellung ist in Fig. 5 oberhalb der Längsmittelachse gezeigt.
Dabei wird die Antriebshülse 428 angetrieben, und zwar über das Antriebsrad 453,
die Axialverzahnung 457, das Kupplungsteil 454 und den in die Axialnut 455 eingreifenden
Radialzaim 455. In diesen Zustand ergibt sich das Gleiche, wie bei dem in Fig. 5
unterhalb der Längsmittelachse gezeigten Ausführungsbeispiel.
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Zur Schlagabschaltung wird das z.B. als Schiebehülse ausgebildete
Kupplungsteil 454 über einen Mitnehmer 459 in Asialrichtung gemäß Fig. 5 nach links
verschoben, so daß das Kupplungsteil 454 in Axialrichtung außer Eingriff mit der
Axialverzahnung 457 des Antriebsrades 453 gelangt. Letzteres wird dabei nach wie
vor vom Antriebsritzel 425 mit angetrieben, jedoch ist dann der Drehantrieb für
die Antriebshülse 428 ausgeschaltet. Diese dreht sich bei angetriebener Führungshülse
435 mit dieser mit, so daß auf den Antriebskolben 421 keine axial hin- und'hergehende
Antriebsbewegung einwirkt. Der rotatorische Antrieb für das Werkzeug erfolgt über
die Führungshülse 435 und
Drehhülse 420 jedoch nach wie vor.
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Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel verwendet das zuvor erläuterte
Prinzip bei einem Schlagbohr-Vorsatzgerät 560, das im Futter 561 z.B. einer üblichen
Handbohrmaschine mit einem Zapfen 562 eingespannt ist.
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Drehfest mit dem Zapfen 562 ist die Führungshülse 535 verbunden, die
einstückig mit der Drehhhülse 520 ist, welche drehfest mit dem Werkzeughalter 518
verbunden ist. Die Antriebshülse 528 ist mittels zweier Kugellager 551, 552 drehbar
auf der Führungshülse 535 gelagert, jedoch in Axialrichtung unverschiebbar gehalten.
Die Verhältnisse entsprechen insoweit dem in Fig.
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5 unterhalb der Längsmittelachse gezeigten Ausführungsbeispiel. Zum
allein rotatorischen Antrieb des Werkzeuges wird nicht an der Antriebshülse 528
angegriffen, so daß diese also in Drehrichtung zusammen mit der Führungshülse 535
umlaufen kann. -Dann ist das Schlagwerk abgeschaltet. Soll letzteres eingeschaltet
sein, so wird von Hand an der Antriebshülse 528 angegriffen und diese an einer Drehung
gehindert.
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Allen vorgenannten Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 -8 ist gemeinsam,
daß die Antriebshülse auf ihrer inneren Umfangsfläche die Füllrungsrinne aufweist,
die in Abazicklung in Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Ferner ist bei allen Ausführungsbeispielen
der Hohlkolben auf der äusseren Umfangsfläche seiner Kolbenhülse mit einer eingetieften
Ringnut versehen und es ist ferner eine Führungshülse mit im wesentlichen axial
verlaufenden Führungschlitzen vorgesehen. Die Mitnehmer bestehen bei allen Ausführungsbeispielen
aus z0B. innen hohlen Kugeln. Für einen zentrischen Kraftangriff am Antriebskolben
sind zumindest zwei Kugeln vorgesehen, die in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen
voneinander angeordnet sind. Es können auch drei oder mehr Kugeln sein. Für jede
Kugel besitzt die Führungshülse
einen Führungsschlitz. Alle Kugeln
greifen einerseits in die Führungsrinne und andererseits in die Ringnut der Kolbenhülse
ein. Bei der schematischen Darstellung der Führungsrinne in Fig. 2 werden pro Umdrehung
des Werkzeuges 19 drei Axialschläge auf das Werkzeug erzeugt. Zu dieser Gestaltung
führt folgende Überlegung. Führt man die Führungsrinne so aus, daß je Umdrehung
des Werkzeuges 19 nur ein Schlag erzeugt wird, ergibt sich beim Bohren nur eine
Durchgangskerbe.
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Bei Ausgestaltung so, daß zwei Schläge je Umdrehung des Werkzeuges
19 erzeugt werden, ergibt sich ebenfalls beim Bohren nur eine Durchgangskerbe, welche
sich nach Drehung um 180 wiederholt. Bei drei Schlägen auf das Werkzeug 19 hingegen
je Umdrehung ergeben sich drei Durchgangskerben mit einem Seginentwinkel von 600.
Bei. vier Schlägen je Umdrehung des Werkzeuges 19 ergeben sich nur zwei Durchgangskerben
mit einem Segmentwinkel von 900. Dies zeigt, daß die Gestaltung der Führungsrinne
mit drei Kurvenmaxima 32 und drei Kurvenminima 33 die günstigste ist zugleich unter
Berücksichtigung, daß dadurch der Bohrhammer einfach und außerordentlich leicht
wird. Es ergeben sich je Umdrehung des Werkzeuges 19 drei Schläge. Dies ist völlig
ausreichend für Bohrer z.B. im Durchmesserbereich zwischen 5 und 12 mm, um einen
guten Bohrfortschritt und einen im wesentlichen ruhigen Lauf zu erzielen.
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Bei dem in Fig0 6 und 7a - 7c gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel
fehlt die Führungshülse der vorherigen Ausführungsbeispiele. Ferner weist die Kolbenhülse
629 auf ihrer äußeren Umfangsfläche als Mitnahmefläche je Kugel 663,'664 nicht eine
Ringnut auf, sondern statt dessen für jede Kugel eine radial eingetiefte
Kugeltasche
665 bzw. 666. Bei diesem husführungsbeispiel sind insgesamt drei Kugeln vorgesehen,
von denen nur- die zwei Kugeln 663, 664 zu sehen sind. Demgemäß befinden sich auf
der Kolbenhülse 629 auch drei zugeordnete Kugeltaschen. Jede Kugel 663, 664 ist
innerhalb der zugeordneten Kugeltasche 665 bzw. 666 in Axialrichtung und in Umfangsrichtung
unverschiebbar mit dem Antriebskolben 621 gekoppelt. Die eingangs erläuterte Zwangshalterung
für die Kugeln trird also hier einmal durch diese Kugeltaschen 665, 666 gebildet.
Zur Abstützung gegen Drehung ist darüber hinaus als weiteres Element der Zwangshalterung
der Antriebskolben 621 mittels einer schaltbaren Kupplung 667 gegenüber dem Gehäuse
610 drehfest gehalten bzw.
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bei gelöster Kupplung 667 mitsamt der Antriebshülse 628 relativ zum
Gehäuse 610 drehbar. Im letztgenannten Fall, bei gelöster Kupplung 667, bleibt die
rotatorische Antriebsbewegung für das Werkzeug 619 erhalten, während das Schlagwerk
abgeschaltet ist.
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Die Antriebshülse 628 weist wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
auf ihrer inneren Umfangsfläche die Führungsrinne 630 auf. Die Antriebshülse 628
ist auch hier einstückig mit der Drehhülse 620, die ihrerseits drehfest mit dem
Werkzeughalter 618 verbunden ist. Die Antriebshülse 628 trägt drehfest ein Antriebsrad
627. Dieses kann unmittelbar, wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
in Eingriff mit dem Antriebsritzel 625 der Motorwelle 626 stehen oder, wie hier
nur beispielshalber gezeigt ist, mit einem Zwischenrad 668 auf einer Zwischenwelle
669 kämmen, die in axialem Abstand ein mit dem Antriebsritzel 625 in Eingriff stehendes
Zahnrad 670 trägt. Die Antriebshülse 628 ist im Bereich der Drehhülse 620 über das
Kugellager 639 gegenüber dem Gehäuse 610 gelagert.
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Der Innenring des Kugellagers ist axial zwischen der Drehhülse 620
und dem. Werkzeughalter 618 unverschiebbar
festgespannt. Der Außenring
des Kugellagers 639 ist einerseits unmittelbar und andererseits über einen zwischengelegten
Pufferring 671, z.B. 0-Ring, gegenüber dem Gehäuse 610 abgestützt. Durch letzteren
werden bei der Handhabung die in Gerät erzeugten und von der Bedienungsperson aufzunehmenden
Schläge gedämpft, wodurch das Gerät sicherer und ruhiger und ermüdungsfrei gehandhabt
werden kann. Im Bereich der Kupplung 667 ist die Antriebshülse 628 mittels eines
einfachen Kadellagers 672 gelagert, das sich auf einem Teil der Kupplung 667 abstützt.
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Einzelheiten der Kupplung sind insbesondere aus Fig.
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7b und 7c ersichtlich, von denen die erstgenannte die eingekuppelte
Stellung zeigt, in der das Schlagwerk eingeschaltet ist, und die zweitgenannte die
ausgekuppelte Stellung mit ausgeschaltetem SchlagRrerk zeigt.
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Die Kupplung 667 weist einen mittleren Kugelkäfig 673 mit darin gehaltenen
Kupplungskugeln 674 auf, ferner am Antriebskolben 621 axial verlaufende Kugelrinnen
675 zwn Eingriff jeweils einer Kupplungskugel und darüber hinaus einen äußeren,
arehbetätigbaren Schaltring 676Q Letzterer trägt auf seiner Innenfläche Aufnahmetaschen
677 für jede Kupplungskugel, in denen bei gelöster Kupplung (Fig. 6 unterhalb der
Längsmittelachse und Fig. 7c) die radial aus den Kugelrinnen 675 ausgetretenen Kupplungskugeln
674 aufnehmbar sind.
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Der mittlere Kugelkäfig 573 der Kupplung 667 ist drehfest im Gehäuse
610 gehalten und lagert über das Nadellager 672 die Antriebshülse 628 und ferner
im Inneren den Antriebskolben 621.
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Befindet sich die Kupplung in der gelösten Stellung gemäß Fig. 7c,
so ist der Antriebskolben 621 nicht drehfest gehalten, sondern kann in Umlaufrichtung
zusammen mit der Antriebshülse 628 und den Kugeln 663, 664 umlaufen, so daß also
das Schlagwerk abgeschaltet
ist, nach wie vor aber das Werkzeug
619 rotatorisch zum Bohren angetrieben wird. Durch Drehung des Schaltringes 676
aus der Drehstellung gemäß 7c in diejenige gemäß Fig 7b gelangen die Kupplungskugeln
674 außer Eingriff mit den Aufnahmetaschen 677 des Schaltringes 676. Die Kupplungskugeln
674 werden radial nach innen und in die Kugelrinnen 675 des Antriebskolbens 621
hineingedrückt. Sie kuppeln damit den Antriebskolben 721 mit dem drehfest gehaltenen
Kugelkäfig 673, so daß in dieser Stellung der Antriebskolben 621 drehfest gehalten
ist und bei rotatorischer Antriebsbewegung der Antriebshülse 628 der Antriebskolben
621 oszillierend hin- und hergehend angetrieben wird. Das Schlagwerk ist somit eingeschaltet.
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Das in Fig. 9 gezeigte siebte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
z.B, vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 einmal dadurch, daß beim siebten
Ausführungsbeispiel die Antriebshülse 728 nicht nur einstükkig mit der Dreh}iuilse
720,sondern auch einstückig mit dem Werkzeughalter 718 ist. Diese gesamte Anordnung
ist im Bereich des Werkzeughalters 718 mittels des Kugellagers 739 und in axialem
Abstand davon mittels eines Rollenlagers 778 im Gehause 710 gelagert. Ininnerhalb
der Antriebshülse 728 sind in Achsrichtung hintereinander sowohl der Schläger 723
als auch der Antriebskolben 721 dicht und gleitend gehalten und geführt. Der Antriebskolben
721 ist als Hohlkolben, jedoch ohne Kolbenhülse, ausgebildet.
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Die in Umfangsrichtung in sich geschlossene und dabei eine im wesentlichen
stetig zu - und abnehmende St eigung aufweisqnde Führungsfläche mit in Axialrichtung
gerichteten Kurvenmaxima 732 und Kurvenminira 733 ist hier an einer axialen Stirnflache
779 auf der dem Werkzeug 719 abgewandten Seite der Antriebshülse 728 angeordnet
und als axiale Nockenfläche 780 gestaltet,
die in Fig. 9 der besseren
uebersicht wegen nur gestrichelt eingezeichnet ist. Diese axiale Nockenfläche 780
befindet sich auf einer radial überstehenden Ringschulter 781 eines dem Schläger
723 abgewandten Umfangsteiles der Antriebshülse 728. Als Mitnehmer sind hier zwei
Rollen 782, 783 vorgesehen, deren Rollenachse radial verläuft und die in Umfangsrichtung
in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet sind. Die Rollen 782, 783 tasten
die axiale Nockenfläche 780 ab und liegen auf dieser auf. Die Zwangshalterung für
die Rollen 782, 783 besteht aus einem radialen Lagerbolzen in Gestalt eines Kolbenbolzens
784, der den Antriebskolben 721 diametral durchsetzt und in diesem gehalten ist.
Der Kolbenbolzen 784 trägt an beiden radial über den Antriebskolben 721 überstehenden
Enden die darauf drehbaren Rollen 782 bzw.
-
783. Der Kolbenbolzen 784 mit den Rollen 782, 783 ist somit mit dem
Antriebskolben 721 in Umfangsrichtung undrehbar verbunden. Auf der dem Schläger
723 abgewandten Axialseite drückt gegen den Antriebskolben 721 eine axiale Druckfeder
785, über die die Rollen 782, 783 gegen die axiale iTockenfläche 780 angedrückt
werden. Die Druckfeder 785 stützt sich mit ihrem anderen Ende entweder unbeeinflußoar
drehfest am Gehäuse 710 ab, wie nicht gezeigt ist, oder sie sitzt auf einem im Gehäuse
drehbaren Stützzapfen 786 mit Ringbund 787, auf dem die Druckfeder 785 ihrerseits
drehfest gehalten ist, der jedoch seinerseits wahlweise entweder im Gehäuse 710
drehbar ist oder aber diesem gegenüber undrehbar festlegbar ist. Der Stützzapfen
786 kann dazu z.B. auf der der Druckfeder 785 abgewandten Seite eine Gabel 788 aufweisen,
in die ein von Hand betätigbarer Riegelstift 789 in Radialrichtung verriegelnd eingreift.
Diese ElnGriffsstellur g ist in Fi, 9 ezeigt. Dann ist die Druckfeder 785 ura; uiel
ciiese der\ Antriebskolben 721 undrehbar im Gehäuse 710 gehalten. Ein rota-torischer
Antrieb der Antriebshülse
728 bewirkt einerseits den Drehantrieb
des Werkzeuges 719 und führt andererseits dazu, daß dabei die axiale Nockenfläche
780 relativ zu den in Umfangsrichtung fest gehaltenen Rollen 782, 783 und dem festgehaltenen
Kolben 721 umläuft. Die Rollen 782, 783 laufen auf der Nockenfläche 780 ab, wodurch
der Antriebskolben 721 oszillierend in Axialrichtung hin- und herbewegt wird.
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Wird der Riegel stift 789 in Radialrichtung aus der Gabel 7S8 herausgezogen,
dann entfällt die drehfeste Abstützung der Druckfeder 785 gegenüber dem Gehäuse
710. Die Druckfeder 785 kann umlaufen und damit auch der Antriebskolben 721. Dies
bewirkt bei rotatorischem Antrieb der Antriebshülse 728, daß zusammen mit letzterer
zugleich auch der Antriebskolben 721 umläuft und nicht hin- und hergehend angetrieben
wird. Das Schlagwerk ist ausgeschaltet, während nach wie vor das Werkzeug 719 rotatorisch
angetrieben wird.
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Das Getriebe weist hier am in Fig. 9 nach rechts hin hülsenartig verlängerten
Teil 790 der Antriebshülse 728 eine Innenverzahnung 791 Lauf, die in Eingriff mit
dem Antriebsritzel 725 auf der achsparallelen Rotorwelle 726 steht. Die Innenverzahnung
791 hat den Vorteil, daß im Getriebe eine bessere Überdeckung und zugleich ein sehr
kleiner Achsabstand zwischen dem Antriebsritzel 725 und der Verzahnung 791 erreicht
werden.
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Statt der Innenverzahnung 791 kann auch eine Außenverzahnung oder
ein separates, mit der Antriebshülse 728 drehfest verbundenes Zahnrad mit dem Antriebsritzel
725 kämmen.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist von wesentlichem Vorteil, daß
der Bohrhammer durch die beschriebene Gestaltung einfach, billig, kompakt, leicht
und zugleich klein und schwingungsarm gestaltet ist. Der
Translationsantrieb,
der die rotatorische Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Translationsbewegung
des Antriebskolbens umsetzt, ist außerordentlich einfach und benötigt nur sehr wenige,
im wesentlichen verschleißarme Teile. Der Antrieb macht es möglich, bei der Konzeption
des Bohrhammers von vornherein wahlweise zu bestimmen, wieviel Schläge je Umdrehung
des Merkzeuges erzeugt werden. Von Vorteil ist ferner getriebeseitig, daß man mit
lediglich zwei Zahnrädern auskommen kann, nämlich einmal dem Antriebsritzel auf
der Motorwelle und zum anderensein= darait gBmmenden Ver-oder Führungshülse zahnung
der Antriebshülse # Dadurch werden die Kosten und Abrnessungen sowie das Gewicht
des Bohrhammers beträchtlich reduziert. Darüberhinaus fallen zusätzliche Achsen
oder Wellen weg. Die Anzahl der Lager ist auf ein IXIinimalmaß reduziert. Auch dies
verringert Kosten, Gewicht und Baugröße. Es ergeben sich ferner sehr geringe hin-
und herschwingende Maßen und damit geringe Schwingungsbelastungen für die Bedienungsperson
des Bohrhammers. Dadur'ch, daß der Schläger unmittelbar auf das Werkzeug arbeitet,'
ist ebenfalls eine wesentliche Erleichterung und Vereinfachung des Bohrhammers geschaffen.
Die erzeugte Schlagenergie wird im übrigen noch besser ausgenutzt. Von Vorteil ist
ferner, daß bei mindestens zwei Mitnehmern, die in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen
voneinander angeordnet sind und am Antriebskolben angreifen, der Antriebskolben
nicht mit exzentrisch wirkenden Kräften, sondern vielmehr mit zentrischen Kräften
beaufschlagt wird. Die in Fig. 1 - 8 gezeigten Ausführungsbeispiele mit Hohlkolben
und Kolbenhülse gestatten es ferner, in Achsrichtung extrem kurz zu bauen. Dies
reduziert Größe und Gewicht des Bohrhammers. Die itnehcler, und zwar Kugeln bzw,
Rollen,können auch als anders gestaltete Rollelemente oder Gleitelemente ausgebildet
sein, z.B, Walzen, Gleitsteine od. dgl. Um die hin- und heroszillierenden Massen
so klein wie möglich zu halten, können diese
Mitnehmer hohl ausgebildet
werden.
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Während bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 - 8 alle bei der
Hin- und Herbewegung auftretenden Kräfte in den Führungslaufbahnen formschlüssig
aufgenommen und abgestützt werden, geschieht dies beim siebten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 9 durch die Druckfeder 785. Letztere hat den Vorteil, daß sie so ausgelegt
werden kann, daß sie bei maximaler Kompression des Luftpolsters 722 zwischen Antriebskolben
721 und Schläger 723 anspricht und so den maximalen Druck abfängt und den Bohrhammer
damit weicher und angenehmer in der Handhabung macht.
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