DE3121616C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Schlagwerk für einen Bohrhammer nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einem aus der EP 14 760 A1 bekannten Bohrhammer ist ein Hohlkolben in einem Führungsrohr hin- und herbeweglich angeordnet. Der Hohlkolben und das Führungs­ rohr weisen Öffnungen zum Ausgleich der Luftverluste im Luftpolster und zur Erzielung des Leerlaufbetriebs auf. Die Öffnungen im Hohl­ kolben werden in der Ansaug- und in der Kompressionsphase teils vom Führungsrohr und teils vom Schläger überdeckt. Wenn der Schläger z. B. bei weichem Bearbeitungsmaterial vom Werkzeug nur mangelhaft zurückgestoßen wird, so kann es zu einer unbeabsichtigten Belüftung des hinteren Hohlraumes kommen.

Die CH-PS 5 67 911 zeigt ein Schlagwerk mit einem feststehenden Rohr, bei dem der Schläger zwar eine weitgehend längsgerichtete Bohrung aufweist. Diese dient jedoch lediglich dazu, eine Tasche zum Luft­ ausgleich, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, ver­ kürzen zu können. Auf die Rücksaugung des Schlägers hat diese Längs­ bohrung keinerlei Auswirkungen.

Eine Aggregation der Merkmale aus der EP 14 760 A1 und der CH-PS 5 67 911 hätte keinen Einfluß auf die Luftsteuerung in dem Luftpolsterraum nahe dem Kolbenboden, insbesondere kann eine vorzei­ tige oder zu lange Belüftung des Luftpolsterraums bei weichen Mate­ rialien nicht verhindert werden. Der Zeitpunkt, zu dem die Leer­ lauf- bzw. Ausgleichsbohrung im Hohlkolben geschlossen wird, wird durch die Längsbohrung im Schläger gemäß CH-PS 5 67 911 nicht beein­ flußt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Schlagwerk mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Rücksaugung des Schlägers derart verbessert wird, daß der Betrieb des Schlag­ werks unabhängiger vom zu bearbeitenden Material wird. Der Über­ stromkanal und der steuernde Schläger sind dazu so ausgebildet, daß ein Luftausgleich bei jeder Betriebsweise jeweils nur kurzzeitig er­ folgt und der Luftpolsterraum die übrige Zeit über gut abgedichtet ist. Die Abdichtung ist auch dann sehr gut, wenn zwischen der dich­ tenden Mantelfläche des Schlägers und der Innenwandung des Hohlkol­ bens ein relativ großer Spalt besteht, da dieser durch eine in die Mantelfläche des Schlägers eingelegte elastische Dichtung geschlos­ sen wird. Die innere Ausmündung der den Überströmkanal bildenden Bohrung läßt sich sehr gut entgraten, was bei der Verwendung ela­ stischer Dichtmittel zur Verhinderung von übermäßigem Verschleiß an denselben notwendig ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Schlagwerks möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Länge der dichtenden Mantelfläche des Schlägers mit der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens 0,7- bis 1,3mal so lang ist wie der Hub des Hohlkolbens.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Bohrhammer im Teillängsschnitt,

Fig. 2 einen parallel zum Längsschnitt der Fig. 1 verlaufenden Längsschnitt durch eine Zwischenwelle des Bohrhammers,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zwei­ tes Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks für einen Bohrhammer.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bohrhammer hat ein aus Metall bestehendes Getriebegehäuse 1, welches in einer äußeren Kunststoffschale 2 angeordnet ist. An ihrem vorde­ ren Ende geht die Kunststoffschale in einen zylindrischen Gehäusefortsatz 3 über, der etwa zum Festspannen von Zusatz­ geräten oder einen Handgriff ausgebildet ist. Am vorderen Ende des Gehäusefortsatzes 3 ist am Bohrhammer ein Werkzeug­ halter 4 angeordnet, der zur Aufnahme eines Werkzeugs - hier ein Bohrer 5 - dient. Der Schaft des Bohrers 5 weist minde­ stens eine beidseitig geschlossene Längsnut 6 auf, in die im Werkzeughalter 4 ein zugeordnetes radial verschiebliches Verriegelungselement - Kugel 7 - eingreift. Die Kugel 7 ist in einer radialen Bohrung eines Werkzeughalterrohres 8 ge­ führt und mittels einer federbelasteten Schiebehülse 9 in ihrer radialen Beweglichkeit gehindert. Wie in Fig. 1 er­ kenntlich ist, kann sich der Bohrer 5 im Werkzeughalterrohr 8 axial bewegen. Die Länge dieser axialen Bewegungsmöglich­ keit ist durch die axiale Länge der Längsnut 6 festgelegt.

Am hinteren, dem Werkzeughalter 4 abgewandten Ende ist an die Gehäuseschale 2 ein Pistolenhandgriff 10 angeformt. In den Pistolenhandgriff ist ein mit einem Drücker 11 versehener Schalter eingebaut, über den der Bohrhammer in Betrieb ge­ setzt werden kann. Am unteren Ende des Pistolenhandgriffs 10 ist durch eine elastische Tülle ein Stromzuleitungskabel 12 eingeführt.

In einer Querwand 13 des Getriebegehäuses 1 ist etwa mittig ein Lagersitz für ein vorderes, als Kugellager 14 ausgebil­ detes Lager einer Ankerwelle 15 eines Elektromotors angeord­ net. Auf der dem Elektromotor abgewandten Seite trägt die Eckquerwand 13 einen Rohrfortsatz 16, in dem sich ein Schlag­ werk 18 bewegt. An ihrem vorderen, dem Werkzeughalter 4 zu­ gewandten Ende trägt der Rohrfortsatz 16 einen Flansch 19, der in einem zugeordneten Einpaß 20 im Innern der Kunst­ stoffschale 2 eingreifend das Getriebegehäuse abstützt.

Der Rohrfortsatz 16 und die Ankerwelle 15 sind in der Längs­ mittelebene des Hammers (Schnittebene von Fig. 1) angeord­ net. Die Ankerwelle 15 trägt an ihrem vorderen freien Ende ein Motorritzel 21, welches mit einem Zahnrad 22 kämmt, das drehfest auf einer Zwischenwelle 23 sitzt. Die Zwischen­ welle 23 ist in einer zur Längsmittelebene (Fig. 1) seit­ lich versetzten Ebene (Fig. 2) angeordnet. Sie trägt über fast ihre ganze Länge eine Außenkeilwellenverzahnung 24 und stützt sich einerseits in einem Rillenkugellager 25 und an­ dererseits in einem Nadellager 26 ab.

Neben dem Zahnrad 22 ist ebenfalls drehfest mit der Zwischen­ welle verbunden ein Nabenkörper 27 eines Taumelscheibenan­ triebs für das Schlagwerk 18 angeordnet. An seiner Außenseite weist der Nabenkörper 27 eine ringförmig in sich geschlos­ sene, zur Achse des Nabenkörpers 27 in einer schiefen Ebene liegende Laufrille 28 für Kugeln 29 auf.

Der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 weisen jeweils an ih­ rer Bohrung Innenkeilwellenverzahnungen 30, 31 auf, die in die Außenkeilwellenverzahnung 24 der Zwischenwelle 23 ein­ greifen. In axialer Richtung stützen sich der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 einerseits an einem in eine zugeord­ nete Nut der Außenkeilwellenverzahnung 24 eingelegten Spann­ ring 32 und andererseits am Innenring des Rillenkugellagers 25 ab.

Der vordere, dem Nadellager 26 zugewandte Teil der Keilwel­ lenverzahnung 24 bildet das Abtriebsritzel 33 der Zwischen­ welle 22, welches mit einem Zahnrad 34 kämmt. Das Zahnrad 34 ist am hinteren Ende des Werkzeughalterrohres 8 ange­ formt.

Der Laufrille 28 am Nabenkörper 27 ist eine an der Innen­ seite eines Rings 35 eingeschnittene Außenlaufrille 36 zu­ geordnet, zwischen denen die Kugeln 29 geführt sind. Um die Kugeln in einem definierten Abstand zu halten, sind sie in einem von Kugellagern her bekannten Käfig 37 ge­ führt. Einstückig ist am Ring 35 ein Taumelfinger 38 ange­ formt, der das Luftpolsterschlagwerk 18 des Bohrhammers hin- und hergehend antreibt.

Das Schlagwerk 18 des Bohrhammers ist im Innern des dre­ henden Werkzeughalterrohres 8, das gewissermaßen dafür ein Führungsrohr bildet, angeordnet. Das Schlagwerk 18 hat einen im zylindrischen Innenraum 40 des Werkzeughalterroh­ res 8 dicht und gleitend geführten Hohlkolben 39. Der Hohl­ kolben besteht aus einer Aluminiumlegierung, einem Werk­ stoff mit relativ großem Wärmeausdehnungskoeffizienten. In der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 ist ein aus Stahl bestehender, als frei fliegender Kolben ausge­ bildeter Schläger 42 geführt. An seiner dem Boden 43 des Hohlkolbens 39 abgewandten Stirnseite hat der Schläger einen dem Werkzeug 5 zugewandten Fortsatz 44, der über seine ganze Länge einen gleich großen kreiszylindrischen Querschnitt aufweist. An seinem vorderen freien Ende ist er mit einem kurzen Übergangskegel versehen.

An seinem vorderen, dem Fortsatz 44 zugewandten Ende ist in einer zugeordneten, als Ringnut ausgebildeten Ausspa­ rung 45 der Mantelfläche des Schlägers 42 ein als O-Ring 46 ausgebildetes elastisches Dichtmittel eingelegt. Dieser O-Ring 46 dichtet den zwischen dem Boden 43 des Hohlkol­ bens 39 und dem Schläger 42 eingeschlossenen Raum 48, in dem sich ein Luftpolster ausbildet, nach außen hin ab. Dieser Raum 48 ist über eine achsparallel im Schläger 42 verlaufende Längsbohrung 47 mit der Aussparung 45 verbun­ den.

In der zylindrischen Wandung des Hohlkolbens 39 ist ein als Bohrung 49 ausgestalteter Überströmkanal angeordnet, über den das Luftpolster zur Umgebungsluft des Schlagwerks (Atmosphäre) entlastbar ist. Dazu befindet sich die Boh­ rung 49 in Achsrichtung gesehen, so weit vor dem Boden 43 des Hohlkolbens 39, daß sie während des in Fig. 1 dargestellten Schlagbetriebs - das Werkzeug 5 ist bis zu seinem inneren Anschlag in das Werkzeughalterrohr 8 eingeschoben - in der vorderen Totpunktlage der Ausspa­ rung 45 gegenüberliegt, wodurch der Raum 48 mit der Boh­ rung 49 verbunden ist. Die Mündung der Bohrung 49 an der Außenseite des Hohlkolbens 39 wirkt mit einer in die Wan­ dung im Innenraum 40 des Werkzeughalterrohres 8 angeord­ neten Steuernut 50 zusammen, die über einen Durchgang 51 mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist. Die axiale Erstreckung S der als Ringnut ausgebildeten Steu­ ernut 50 ist kürzer als die axiale Länge L der (dichten­ den) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 42. Zweck­ mäßigerweise beträgt die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 42 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 70 bis 130% des Hubweges H des Hohlkolbens 39. Der Hub­ weg ist dabei als der Weg definiert, den der Hohlkolben 39 von seinem hinteren bis zu seinem vorderen Totpunkt zurücklegt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiel, bei dem der von der Bohrung 49 gebildeten Über­ strömkanal einerseits vom Schläger 42 und andererseits durch die axiale Begrenztheit der Steuernut 50 gesteuert wird, kann die axiale Länge L der dichtenden Berühr­ fläche wenn die Schlagenergieverhältnisse dies zu­ lassen sich näher zu den kürzeren Längen des ange­ gebenen Längenbereichs hin bewegen.

Das hintere, des Werkzeughalter 4 abgewandte Ende des Hohlkolbens 39 ist gabelartig ausgebildet und trägt einen Drehbolzen 55. Mittig ist im Drehbolzen 55 eine Querbohrung angeordnet, in die der Taumelfinger 38 mit geringem Bewegungsspiel eingreift. Dadurch kann sich der Taumelfinger 38 leicht in axialer Richtung in der Querbohrung bewegen. In Fig. 1 ist strichpunk­ tiert die Lage des Taumelfingers 38 im hinteren Tot­ punkt des Hohlkolbens 39 dargestellt. Das Maß H zeigt den Hubweg desselben an.

In den vorderen, dem Taumelfinger 38 abgewandten Endbe­ reich der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 erstreckt sich das innere Ende einer feststehenden Trä­ gerhülse 56. In der Axialbohrung der Trägerhülse 56 ist ein Zwischenkörper 57 dicht und gleitend geführt. Der Zwischendöpper 57 ist kolbenförmig ausgebildet und weist einen zylindrischen, sich zum Schläger 42 hin erstrec­ kenden Kolbenfortsatz auf. Der Durchmesser des Kolben­ fortsatzes ist wesentlich geringer als der Fortsatz 44 des Schlägers 42.

Durch einen in der Axialbohrung der Trägerhülse 56 vor­ stehenden Ringwulst 58′ ist sichergestellt, daß der Zwi­ schendöpper 57 die Axialbohrung nicht in Richtung auf den Schläger 42 zu verlassen kann. An dem dem Schläger 42 zugewandten freien Ende ist in einer in die Wandung der Axialbohrung der Trägerhülse 56 eingeschnittenen Ringrille ein Bremsring 58 eingelegt. Der Bremsring 58 bildet eine Fangvorrichtung für den Schläger 42 in des­ sen Leerlaufstellung. In der Leerlaufstellung befindet sich das Werkzeug 5 in seiner vordersten, am wenigsten weit in das Werkzeughalterrohr 8 eingeschobenen, durch die Längsnut 6 begrenzten Stellung. In dieser Stellung ist der Fortsatz 44 des Schlägers 42 in den Bremsring 58 eingedrungen, der sich radial aufgeweitet hat und so den Schläger 42 festhält. In dieser Stellung ist der zwischen Kolbenboden 43 und Schläger 42 befindliche Raum 48 ständig über den Überströmkanal 49 entlastet, so daß sich ein Luftpolster nicht aufbauen kann.

Eine Drehbewegung des Nabenkörpers 27 erzeugt eine hin- und hergehende Bewegung des Hohlkolbens 39. Über das in der Schlagstellung sich zwischen dem Boden 43 des Hohlkolbens 39 und dem Schläger 42 sich ausbildende Luftpolster, welches als Energiespeicher wirkt, wird der Schläger ebenfalls in eine axiale Hin- und Herbewe­ gung versetzt. Die bei der Vorwärtsbewegung des Hohl­ kolbens 39 unvermeidlich auftretenden Luftverluste wer­ den im vorderen Totpunkt des Topfkolbens wie auch des Schlägers 42 (Fig. 1) über den geöffneten Überström­ kanal (Durchgang 51, Bohrung 49, Aussparung 45 und Längs­ bohrung 47) ersetzt. Bei der anschließenden Rückwärtsbe­ wegung des Hohlkolbens 39 steuert zunächst der Schläger 42 die Bohrung 49 an ihrer inneren Ausmündung und dann zusätzlich der Hohlkolben 39 die Bohrung 49 an ihrer äußeren Ausmündung zu: Über das sich jetzt im abge­ schlossenen Raum 48 ausbildende Unterdruckpolster wird der Schläger 42 nach hinten mitgenommen. Schließlich erreicht der Hohlkolben 39 nach Zurücklegung des Hub­ weges H seinen hinteren Totpunkt, wodurch die im Raum 48 eingeschlossene Luft komprimiert wird, bis der Schlä­ ger 42 auch seinen hinteren Totpunkt erreicht und wie­ der nach vorne beschleunigt wird.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks weist auch wieder einen Hohlkolben 69 auf, in dem ein Schläger 72 geführt ist. Der Schläger 72 ist prinzipiell genauso aufgebaut, wie der Schläger 42 des ersten Ausführungsbeispiels, weshalb auch für übereinstimmende Teile mit dem ersten Ausführungsbei­ spiel die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Der Hohlkolben 69 ist wiederum im Innern eines Werkzeughal­ terrohres 68 geführt. In der Wandung des Topfkolbens befindet sich ein als Bohrung 79 ausgestalteter Über­ strömkanal. Allerdings ist die Mündung der Bohrung 79 an der Außenseite des Hohlkolbens 69 über eine in die Außenseite des Hohlkolbens 69 eingearbeitete Längsnut 80 ständig mit der Umgebungsluft des Schlagwerks ver­ bunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also der Überströmkanal (Bohrung 47, Aussparung 45, Bohrung 79, Längsnut 80) nur durch den Schläger 72 gesteuert. Aus diesem Grunde sollte bei diesem Ausführungsbeispiel die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantel­ fläche des Schlägers 72 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung des Hohlkolbens 69 größer als oder zumindest gleich groß sein wie der Hub H des Topfkolbens 69. Der Hub H ist bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Topfkolben über einen an sich bekannten Kurbel­ trieb in Bewegung gesetzt wird doppelt so groß wie der Exzenterradius der Kurbelscheibe 81. Das in Fig. 3 dargestellte Schlagwerk kann etwa in einem Bohrhammer verwendet werden, der aus der DE-AS 22 42 944 bekannt geworden ist.

Das in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks hat wiederum einen Hohlkolben 89, dem dicht und gleitend ein Schläger 92 geführt ist. Der Schläger 92 entspricht wieder prinzipiell dem Schläger 42 des ersten Ausführungsbeispiels.

Der Topfkolben 89, der beispielsweise in einem Bohr­ hammer wie er aus der DE-AS 25 16 406 bekannt geworden ist, ist in einem feststehenden Führungsrohr 96, in dessen Bohrung eine Laufbuchse 97 angeordnet ist, ge­ führt.

In der Wandung des Hohlkolbens 89 ist wiederum ein als Bohrung 99 ausgestalteter Überströmkanal angeordnet. Die Mündung der Bohrung 99 an der Außenseite des Hohlkolbens 89 wirkt, wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einer in der Wandung des Führungsrohres angeordneten Steuernut 100 zusammen. Die Steuernut 100 ist bei diesem Ausführungs­ beispiel, da das Führungsrohr 96 feststehend angeordnet ist, natürlich als achsparallel verlaufende Nut ausge­ bildet. Die Steuernut 100 ist wiederum über einen Durch­ gang 101 in der Wandung des Führungsrohres 96 mit der das Schlagwerk umgebenden Atmosphäre verbunden.

Die Wirkungsweise dieses dritten Ausführungsbeispieles ist natürlich sinngemäß die gleiche wie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Claims (7)

1. Schlagwerk für einen Bohrhammer, bei dem ein beim Aufschlag seine Schlagenergie an ein Werkzeug abgebender Schläger im zylindrischen Innenraum eines von einem Motor in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzten Hohlkolbens geführt und im Schlagbetrieb durch ein zwi­ schen dem Boden des Hohlkolbens und dem Schläger eingeschlossenes Luftpolster mitgenommen wird, das im Leerlaufbetrieb durch minde­ stens einen vom Schläger gesteuerten Überströmkanal zur Umgebungs­ luft des Schlagwerks entlastet ist und daß der Schläger durch eine in eine zugeordnete Aussparung in seiner Mantelfläche eingelegte Dichtung, die den als Bohrung in der Wandung des Hohlkolbens ausge­ stalteten Uberströmkanal steuert, gegen die Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (45) am vorderen, dem Werkzeug (5) zugewandten Ende der dichtenden Mantelfläche des Schlägers (42, 72, 92) angebracht ist und über eine Längsbohrung (47) im Schläger (42, 72, 92) mit dem das Luftpolster bildenden Raum (48) im Hohlkolben (39, 69, 89) verbunden ist.

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlagbetrieb in der vorderen Totpunktlage des Hohlkolbens (39, 69, 89) die Bohrung (49, 79, 99) in dessen Wandung der Aussparung (45) wenigstens zum Teil gegenüberliegt.

3. Schlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (L) der dichtenden Mantelfläche des Schlägers (42, 72, 92) mit der Wandung der zylindrischen Bohrung (41) des Hohlkol­ bens (39, 69, 89) 0,7- bis 1,3mal so lang ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (39, 69, 89).

4. Schlagwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Bohrung (49, 99) an der Außenseite des Hohlkolbens (39, 89) mit einer in der Außenseite des Hohlkolbens beziehungsweise in der Wandung des Führungsrohres (8, 96) oder einer Laufbuchse (97) angeordneten Steuernut (50, 100) zusammenwirkt, die mit der Umge­ bungsluft des Schlagwerks verbunden ist.

5. Schlagwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung (S) der Steuernut (50, 100) kürzer ist als die axiale Länge (L) der dichtenden Mantelfläche des Schlägers (42, 92).

6. Schläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Bohrung (79) an der Außenseite des Hohlkolbens (69), insbesondere über eine in die Außenseite des Hohlkolbens (69) einge­ arbeitete Längsnut (80), ständig mit der Umgebungsluft des Schlag­ werks verbunden ist.

7. Schlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der dichtenden Mantelfläche des Schlägers (72) größer als oder gleich groß ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (69).