DE2938513C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit mit einem Führungszylinder geführten Antriebs- und Schlagkolben, wobei zur Betätigung des Antriebs­ kolbens eine normal und symmetrisch zur Kolbenachse gelagerte Exzen­ terwelle vorgesehen ist.

Bekannte Bohrhämmer (beispielsweise DE-OS 25 11 083) weisen eine Exzenterwelle auf, die einen Antriebskolben in einem Führungszylinder in hin- und hergehende Bewegung versetzt. Vor dem Antriebs­ kolben ist im Führungszylinder ferner ein Schlagkolben verschieblich gelagert, der durch Bewegung des Antriebs­ kolbens, unter Zwischenschaltung eines Luftpolsters, ebenso Hubbewegung erfährt. Im Arbeitseinsatz des Bohrhammers läuft der Schlagkolben jeweils am Ende jedes Vorwärtshubes an der rückwärtigen Stirnseite eines von vorne in den Bohrhammer eingesetzten Werk­ zeuges direkt oder indirekt auf und gibt so Schlag­ energie an das Werkzeug ab.

Die Exzenterwelle erfährt ihre Drehbewegung von einem motorseitigen Antriebsritzel. Damit ist ein von den Übersetzungsverhältnissen dieser Antriebsanordnung zwangsweise festgelegter Schlagwerksrhythmus gegeben. Dies hat erfahrungsgemäß den erheblichen Nachteil, daß, unabhängig von den Einsatzbedingungen des Bohrham­ mers, an das Werkzeug immer die maximale Schlagenergie abgegeben wird, was beispielsweise beim Bohren in schlagempfindliches Bearbeitungsmaterial, wie spröde Steinzeugplatten, große Probleme mit sich bringt. Dieser Problematik wird auf verschiedenste Weise mit erheblichem konstruktivem Aufwand zu begegnen versucht.

So gibt es Bohrhämmer (DE-PS 16 52 685), die eine relativ komplexe Werk­ zeugaufnahme besitzen, welche ein Einstellen der axia­ len Arbeitslage des Werkzeuges gegenüber dem Schlagwerk erlauben. Das Werkzeug ragt demnach mehr oder weniger tief in den Wirkbereich des Schlagkolbens. Diese Lösung ist sehr aufwendig sowie störanfällig und führt zudem zu einer Vergrößerung der Baulänge und damit zwangsläufig auch zu Kopflastigkeit des Bohrhammers.

Ein weiterer maßgeblicher Nachteil von Bohrhämmern der erörterten Gattung besteht darin, daß der zwangsweise betätigte Antriebskolben auch im Leerlauf des Gerätes den Schlagkolben in Hubbewegung versetzt. Da das ge­ gebenenfalls im Bohrhammer befindliche Werkzeug die ihm vom Schlagkolben verliehene Schlagenergie diesfalls nicht an ein Bearbeitungsmaterial abgegen kann, muß die Schlagenergie geräteseitig abgefangen werden. Dies hat zumeist schwerwiegende Beschädigungen des Gerätes zur Folge. Es wurden deshalb auch Abfangvorrichtungen bekannt, die den im Leerlauf Hübe ausübenden Schlag­ kolben abfangen. Solche Vorrichtungen sind wiederum aufwendig, diffizil und zufolge der großen Beanspru­ chung nur bedingt über längere Zeit funktionstüchtig.

Das motorseitige Antriebsritzel, welches, wie voran erläutert, den Antrieb der Exzenterwelle ausübt, ver­ leiht separat zudem auch dem Werkzeug Drehung. Hierzu ist ein Drehantrieb vorgesehen, welcher ein vom Schlag­ werksantrieb praktisch unabhängiges zweites Getriebe bildet. Diese Bohrhämmer verfügen demnach über auf­ wendige, komplexe, räumlich voluminöse Antriebe, so daß die Geräte auch durch den Nachteil hohen Gewichtes charakterisiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr­ hammer zu schaffen, der sich durch kompakten und ein­ fachen Aufbau auszeichnet und ein automatisches Anpassen der Schlagleistung an die Einsatzbedingungen sowie auf einfache Weise das Unterbrechen des Schlagwerkbetriebes im Leerlauf des Gerätes ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Bohrhammer weist zweckmäßig, wie bei bekannten Geräten, einen Führungszylinder auf, in dem von der Exzenterwelle ein Antriebskolben in Bewegung versetzt wird, der seinerseits über ein Luftpolster einem Schlag­ kolben Hubbewegung verleiht. Der Antriebskolben kann dabei sowohl als herkömmlicher Vollkolben gestaltet sein oder beispielsweise die Form eines sogenannten Tauchkolbens aufweisen, in dessen Bohrung der Schlag­ kolben verschieblich gelagert ist.

Das Lager für die Exzenterwelle ist vorzugsweise als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet, dessen Rotationsachse mit der Kolbenachse korrespondiert. Am Umfang trägt das Lager einen Zahnkranz, in den ein motorisch angetriebenes Ritzel eingreift, wodurch das Lager um dessen Rotationsachse gedreht wird. Mit dem Lager ist zweckmäßig vorderseitig der Führungszylinder verbunden, so daß mit dem Antrieb des Lagers gleich­ zeitig auch der Führungszylinder Drehbewegung erfährt. Diese Antriebsanordnung, die sowohl die Betätigung des Schlagwerkes ausübt als auch das Drehen des Führungs­ zylinders und damit des Werkzeuges, das mit dem Füh­ rungszylinder vorderseitig direkt oder indirekt ver­ bunden ist, bewerkstelligt, zeichnet sich durch kon­ struktive Einfachheit, wenig Bauteile und demzufolge kompakte Gestaltung aus.

Zum Antrieb der Exzenterwelle wälzt diese unter Drehung des Lagers an dem Wälzkranz ab. Der einfachheitshalber als dem Gerätegehäuse zugeordnete, als Ringschulter ausgebildete Wälzkranz wird hierzu entgegen der Kraft einer Feder gegen ein gehäusefestes Bremsglied verschoben und dadurch festgelegt. Zum Abwälzen der Exzenter­ welle am Wälzkranz werden diese im Arbeitseinsatz des Bohrhammers gegenseitig in reibschlüssigem Kontakt gehalten. Hierzu sind das Lager und der das Werkzeug tragende Führungszylinder gegenüber dem Gerätegehäuse axial verschieblich angeordnet.

Vorzugsweise weisen jedoch zur Erzielung eines form­ schlüssigen Antriebs der Exzenterwelle diese und der Wälzkranz gegenseitig kämmende Verzahnungen auf. Diese Ausbildung zeichnet sich durch schlupffreie Kraftüber­ tragung und geringen Verschleiß aus.

Der zweckmäßig ringförmige Wälzkranz steht mit der Exzenterwelle in Eingriff und umfaßt dabei das Lager drehbar und axial unverschieblich.

Der Wälzkranz stellt ein Kupplungsorgan dar, d. h. ein Antrieb der Exzenter­ welle findet nur statt, wenn der Wälzkranz vom Brems­ glied am freien Drehen gehemmt wird. Dies wiederum hängt von den Einsatzbedingungen des Bohrhammers ab, in­ dem bei gegen das Bearbeitungsmaterial gedrückten Werkzeug dieses über den Führungszylinder das Lager nach hinten verschiebt und der Wälzkranz folglich das Bremsglied entsprechend dem Arbeitsdruck des Werkzeuges kontaktiert. Wird der Bohrhammer mit dem Werkzeug hingegen vom Bearbeitungsmaterial abgehoben, so löst sich der Wälzkranz zufolge der Kraft der Feder selbsttätig vom Bremsglied, wodurch die Exzen­ terwelle nicht mehr angetrieben wird, d. h. das Schlagwerk ist abgeschaltet. Durch das Abschalten des Schlagwerk­ antriebs wird sichergestellt, daß das Schlagwerk im Leerlaufbetrieb des Bohrhammers keinerlei Geräteschä­ den verursacht. Da der Antriebskolben keine Hubbewegung erfährt, bedarf es zudem auch keiner Mittel zum Stoppen des Schlagkolbens.

Die Art des Kuppelns von Wälzkranz und Bremsglied ist maßgeblich für die Dosierbarkeit der an das Werkzeug abzugebenden Schlagleistung. Um ein automatisches Anpassen der Schlagleistung an die Einsatzbedingungen bzw. Anpreßkraft des Werkzeuges zu erzielen, weisen der Wälzkranz und das Bremsglied zu deren gegenseitigen Eingriff vorzugsweise Reibflächen auf. Diese sind zweckmäßig korrespondierend kegelig ausgebildet, wo­ durch einerseits größere Kupplungsflächen und damit kleinerer Verschleiß erzielt werden und andererseits das Gleiten des Kupplungsvorganges begünstigt wird.

Die den Wälzkranz vom Bremsglied lösende Feder ist zweckmäßig rückseitig am Gerätegehäuse abgestützt und schultert sich vorderseitig am Führungszylinder ab. Auf diese Weise wird über den Führungszylinder und das Lager der Wälzkranz in jeder Einsatzrichtung des Bohrhammers bei nicht gegen das Bearbeitungsmaterial gedrücktem Werk­ zeug vom Bremsglied ferngehalten, so daß das Schlag­ werk im Leerlauf des Gerätes außer Betrieb bleibt.

Das Lager oder der mit dem Lager verbundene Führungs­ zylinder kann aber auch durch Stellglieder zwangsweise in vorderer Position gehalten werden, so daß zwischen Wälzkranz und Bremsglied kein Kupplungskontakt besteht. So läßt sich auf einfache Weise ein zuverlässiges Abschalten des Schlagwerkbetriebs des Bohrhammers und damit reiner Drehantrieb des Werkzeuges erreichen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispiels­ weise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert wer­ den, und zwar zeigt

Fig. 1 den vorderseitigen Bereich eines Bohr­ hammers im Längsschnitt, in Arbeits­ stellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schlagwerksan­ trieb gemäß dem Schnittverlauf II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den vorderseitigen Bereich des Bohr­ hammers nach Fig. 1 im Längsschnitt, in Ruhe- bzw. in Leerlaufstellung,

Fig. 4 das Detail IV gemäß Fig. 3 in vergrößer­ ter Darstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrhammer weist ein Motorge­ häuse 1 auf, das über einen Zwischenflansch 2 vorder­ seitig mit einem Getriebegehäuse 3 verbunden ist. Aus Vereinfachungsgründen wird auf die Darstellung der hinteren Partie des Bohrhammers, welche in üblicher Anordnung einen Motor, einen Handgriff und das Einschalt­ organ aufweist, verzichtet.

Im Motorgehäuse 1 ist eine Motorwelle 4, in einem Kugellager 5 geführt, drehbar angeordnet. Vorderseitig ragt die Motorwelle 4 mit einem Antriebsritzel 6 aus dem Motorgehäuse 1 und treibt ein Zahnrad 7 an. Dieses steht drehfest mit einer Übertragungswelle 8 in Ver­ bindung, die wiederum über Kugellager 9 und 11 einerseits im Motorgehäuse 1 und andererseits im Ge­ triebegehäuse 3 drehgelagert ist. Auf der Übertra­ gungswelle 8 sitzt im vorderen Abschnitt ein mit diesem drehfest verbundenes Ritzel 12. Dieses steht mit einem Zahnkranz 13 in Eingriff, der seinerseits auf einem als rotationssymmetrischer Körper ausgebildeten, gesamthaft mit 14 bezeichneten Lager fixiert ist. Das Lager 14 wiederum ist mittels andeutungsweise erkennbaren Schrau­ ben 15 mit einem gesamthaft mit 16 bezeichneten Führungs­ zylinder zu einer Baueinheit verbunden.

Die Baueinheit Lager 14/Führungszylinder 16 ist im Getriebegehäuse 3 drehbar gelagert, wozu ein den Füh­ rungszylinder 16 fassendes Rollenlager 17 sowie ein vorderseitiges Kugellager 18 dient. Der Führungszylin­ der 16 ist zusammen mit dem Lager 14 gegenüber dem Getriebegehäuse 3 zudem begrenzt axial verschiebbar, was dadurch gewährleistet wird, daß die dem Führungs­ zylinder zugeordnete Büchse 19, auf der die Rollen des Rollenlagers 17 innenseitig ablaufen, gegenüber dem außenseitigen Teil des Rollenlagers 17 verschiebbar ist und ferner auch das Kugellager 18 im Getriebege­ häuse 3 nicht festsitzt.

Das Lager 14 ist von einer Exzenterwelle 21 durchsetzt, die normal zur Rotationsachse des Lagers gerichtet und in Gleitlagern 22 drehbar ist. Der axialen Lagesiche­ rung dient ein Sicherungsring 23. An das eine Ende der Exzenterwelle 21 ist ein Kegelzahnrad 24 angeformt, das mit einem Kegelzahnkranz 26 eines Wälzkranzes 25 kämmt. Der Wälzkranz 25 sitzt konzentrisch auf dem hinteren Endbereich des Lagers 14, wobei Kugeln 27 dessen Dreh­ barkeit und axiale Lagesicherung gewährleisten. Dem Sichern der Kugeln selbst gegen Entweichen nach hinten dient eine Deckscheibe 28, die von den Schrauben 15 an das Lager 14 gehalten wird. In Arbeitsstellung des Bohrhammers steht eine äußere kegelige Reibfläche 29 des Wälzkranzes 25 in kraftschlüssigem Kontakt mit einem im Getriebegehäuse 3 drehfest angeordneten ring­ förmigen Bremsglied 31, respektive mit dessen innensei­ tiger kegeliger Reibfläche 32.

Wie insbesondere die Fig. 2 verdeutlicht, trägt die Exzenterwelle 21, durch eine Paßfeder 33 verdrehsicher festgelegt, einen Exzenter 34. Der Exzenter 34 weist eine kreisförmige Umfangskontur auf, die unter Zwi­ schenschaltung von Wälzkörpern 35 von einem Lagerring 36 umfaßt ist. Ein vom Lagerring 36 abstehender Pleuel 17 faßt einen als Tauchkolben ausgebildeten Antriebs­ kolben 38, der seinerseits im Führungszylinder 16 verschiebbar ist. Der Verbindung des Pleuel 37 mit dem Antriebskolben 38 dient ein Querstift 39.

Der Antriebskolben 38 trägt in seiner Bohrung 41 einen axial verschieblichen Schlagkolben 42, der einen an der Wand der Bohrung 41 anliegenden Dichtungsring 43 auf­ weist. Wird dem Antriebskolben 38 vom Exzenterantrieb Hubbewegung verliehen, so überträgt sich diese auf den Schlagkolben 42, wobei als Übertragungsmittel ein hinter dem Schlagkolben 42 in der Bohrung 41 befind­ liches Luftpolster dient. Zur Regenerierung des Luft­ polsters sind ein Ausgleichskanal 44 und eine Ausgleichs­ bohrung 45 vorgesehen, deren Funktion hier nicht näher erläutert wird.

Der Schlagkolben 42 gibt seine kinetische Energie in Form von Schlägen an einen im vordersten Abschnitt des Führungszylinders 16 verschieblich gelagerten Über­ tragungsschaft 46 ab. Dieser leitet die Schlagenergie direkt an eine an sich bekannte Werkzeugaufnahme 47 weiter, in der über eine Konusverbindung 48 das andeu­ tungsweise erkennbare Werkzeug 49, in der Regel ein Bohrer gefaßt ist. Um den Vorlauf des Schlagkolbens 42 durch die davorliegende Luft nicht zu hemmen, sind im Führungszylinder 16 vor dem vorderen Ende des An­ triebskolbens 38 Entlüftungskanäle 51 vorhanden.

Zur axial verschieblichen Halterung des Übertragungs­ schaftes 46 weist dieser längsgerichtete Auskehlungen 52 auf, in die im wesentlichen zylindrische Verriege­ lungskörper 53 mit gegenüber den Auskehlungen 52 klei­ nerer Länge einragen. Die Verriegelungskörper 53 sind zudem in fensterförmigen Aussparungen 54 des Führungs­ zylinders 16 gefaßt, womit eine Drehverbindung des Füh­ rungszylinders 16 mit dem Übertragungsschaft 46 herge­ stellt ist. Um einerseits ein Eindringen von Schmutz in das Geräteinnere und andererseits das Austreten von Schmierstoff nach außen zu unterbinden, trägt das Ge­ triebegehäuse 3 einen vorderen Verschlußdeckel 55 mit einem Simmerring 56, der den Übertragungsschaft 46 dich­ tend umschließt.

Am Getriebegehäuse 3 stützt sich innenseitig über einen Zentrierring 57 eine Feder 58 ab, die nach vorn gegen einen Schulterring 59 drückt. Dieser liegt am Kugel­ lager 18 an, das seinerseits an einem in den Führungs­ zylinder 16 eingelassenen Haltering 61 aufliegt.

In funktioneller Hinsicht sei zu der in der Fig. 1 ge­ zeigten Arbeitsstellung folgendes gesagt: Der Bohr­ hammer wird bei eingeschaltetem Motor mit dem Werkzeug 49 gegen ein Bearbeitungsmaterial (nicht gezeigt) gehalten. Dadurch wird über das Werkzeug 49 und die Werkzeugaufnahme 47 der Übertragungsschaft 46 und von diesem über dessen Schulter 46 a der Führungszylinder 16 mit anschließendem Lager 14 samt Wälzkranz 25 gegen die Kraft der Feder 58 im Getriebegehäuse 3 nach hinten geschoben. Demzufolge tritt der Wälzkranz 25 über dessen Reibfläche 29 mit der Reibfläche 32 des Bremsgliedes 31 in kraftschlüssigen Kontakt. Das drehende Antriebs­ ritzel 6 treibt über das Zahnrad 7 und die Übertra­ gungswelle 8 das Ritzel 12 an, das seinerseits dem Zahn­ kranz 13 und damit dem Lager 14 Drehbewegung verleiht.

Durch das Drehen des Lager 14 um dessen der Kolben­ achse entsprechende Rotationsachse wird auch der Exzenterwelle 21 derselbe Drehsinn verliehen. Das Kegelzahnrad 24 der Exzenterwelle 21 wälzt so am Kegel­ zahnkranz 26 des Wälzkranzes 25 ab, da der Wälzkranz 25 zufolge des durch den Anpreßdruck des Werkzeuges 49 bestimmten kraftschlüssigen Kontaktes mit dem Brems­ glied 31 gebremst wird oder stillsteht.

Durch das besagte Abwälzen erfährt die Exzenterwelle 21 auch um deren eigene Achse Drehbewegung. Diese wird über die Paßfeder 33 auch dem Exzenter 34 vermittelt, demzu­ folge dem Lagerring 36 Kurbelbewegung verliehen wird. Über den Pleuel 37 und den Querstift 39 erfährt der Antriebskolben 38 sohin Hubbewegung. Die Hübe des Antriebskolbens 38 setzen auch den Schlagkolben 42 in der geschilderten Weise in Bewegung, der seine kine­ matische Energie in Form von Folgeschäden dem Über­ tragungsschaft 46 und damit letztlich dem Werkzeug 49 vermittelt.

Wird der Bohrhammer vom Bearbeitungsmaterial abgehoben, so nimmt er die der Fig. 3 entnehmbare Funktionsstel­ lung, das heißt Ruhe- bzw. Leerlaufstellung, ein. Da über das Werkzeug 49 nunmehr keine Kraft die Werkzeugaufnahme 47 mit den daran anschließenden Geräteteilen nach innen drückt, vermag die Feder 58 den Führungszylinder 16 sowie das Lager 14 samt Wälzkranz 25 über den Schulterring 59, das Kugellager 18 und den Haltering 61 in die gezeigte vordere Position zu verschieben. Dabei gelangt der Wälz­ kranz 25, wie insbesondere in Fig. 4 verdeutlicht, außer Kontakt mit dem Bremsglied 31. Treibt der Motor nach wie vor über das Antriebsritzel 6 das Zahnrad 7, die Übertra­ gungswelle 8 und das Ritzel 12 den Zahnkranz 13 samt Lager 14 an, so dreht sich ebenso die Exzenterwelle 21 mit dem Lager 14 um dessen Achse. Da der Wälzkranz 25 jedoch nicht mehr in Eingriff mit dem Bremsglied 31 steht, dreht sich dieser ebenso mit dem Lager 14 mit. Es kommt demnach nicht zu einem Abwälzen des Kegel­ zahnrades 24 und damit bleibt auch der Antrieb des Exzenters 34 aus. Der Antriebskolben 38 erfährt damit keinen Antrieb, so daß der Schlagwerksbetrieb des Bohrhammers kausal unterbunden ist.

Der Angriff des Wälzkranzes 25 am Bremsglied 31 kann aber auch beispielsweise zur gewollten Benützung des Bohrhammers ohne Schlagausübung an das Werkzeug 49 auf einfache Weise durch entsprechende Schaltmittel erfol­ gen. Hierzu zeigen die Fig. 1 und 3 einen Steuernocken 62, der hinter dem Schulterring 59 in das Innere des Getriebegehäuses 3 ragt. Mittels eines Stellringes 63 kann der Steuernocken 62 aus der in Fig. 1 gezeigten Position beispielsweise über einen nicht dargestellten Kulissenschlitz im Getriebegehäuse 3 in eine in Arbeits­ richtung des Bohrhammers weiter vorne liegende Position gebracht werden, wobei der Steuernocken 62 den Schulter­ ring 59 nach vorne mitnimmt, etwa in eine Stellung, wie sie der Fig. 3 entnehmbar ist. Durch das Vorschieben des Schulterringes 59 erfolgt aber auch das bereits geschilderte Vorziehen des Führungszylinders 16 und des Lagers 14 samt Wälzkranz 25, wodurch dieser außer Eingriff mit dem Bremsglied 31 gelangt.

Claims (4)

1. Bohrhammer mit in einem Führungszylinder geführten An­ triebs- und Schlagkolben, wobei zur Betätigung des An­ triebskolbens eine normal und symmetrisch zur Kolbenachse gelagerte Exzenterwelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (16) axial verschiebbar sowie um die Kolbenachse dreh­ bar ist, das Lager (14) der Exzenterwelle (21) fest am Führungszylinder (16) angeordnet ist und der Antrieb der Exzenterwelle (21) durch Abwälzen an einem um die Kolbenachse drehbar gelagerten Wälzkranz (25) erfolgt, wobei der Wälzkranz (25) unter Verschieben entgegen der Kraft einer Feder (58) gegen ein gehäusefestes Bremsglied (31) festlegbar ist und das Lager (14) gegenüber dem Wälzkranz (25) eine Relativbewegung aus­ führt.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Exzenterwelle (21) diese und der Wälzkranz (25) gegenseitig kämmende Verzahnungen (24, 26) aufweisen.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wälzkranz (25) und das Bremsglied (31) zu deren gegenseitigen Eingriff Reibflächen (29, 32) aufweisen.

4. Bohrhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen (29, 32) korrespondierend kegelig ausgebildet sind.