DE3246548A1 - Arbeitsgeraet, insbesondere bohrwerkzeug - Google Patents

Arbeitsgeraet, insbesondere bohrwerkzeug

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DE3246548A1 DE19823246548 DE3246548A DE3246548A1 DE 3246548 A1 DE3246548 A1 DE 3246548A1 DE 19823246548 DE19823246548 DE 19823246548 DE 3246548 A DE3246548 A DE 3246548A DE 3246548 A1 DE3246548 A1 DE 3246548A1
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Description

Arbeitsgerät, insbesondere Bohrwerkzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsgerät, insbesondere Bohrwerkzeug, mit einem Gehäuse und einer Ausgangswelle, die in Abhängigkeit von der Betätigung einer Ventilanordnung mittels eines Rotor und Stator aufweisenden druckmittelbetätigten Rotationsmotors drehbar und mittels eines druckmittelbetätigten Axialmotors, der einen in einem Zylinder angeordneten, zwei Betätigungsdruckräume voneinander trennenden Kolben aufweist, über einen vorgegebenen Hub axial verschiebbar ist.
Bei einem bekannten Arbeitsgerät dieser Art (US-PS 28 87 920) ist der Zylinder des Axialmotors an einem Ständer befestigt. Die Kolbenstange des zugehörigen Kolbens trägt das Gehäuse des Rotationsmotors, der zusätzlich über einen fest damit verbundenen Arm, der Endschalter betätigen kann, am Ständer geführt ist. Die Ausgangswelle ist fest mit dem Rotor des Rotationsmotors verbunden. Wenn den beiden Motoren über eine Ventilanordnung Druckluft zugeführt wird, wird die Ausgangswelle gleichzeitig gedreht und axial bewegt.
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Dieses Arbeitsgerät ist verhältnismäßig Kroß. Es läßt sich nicht als Handgerät verwenden. Außerdem müssen verhältnismäßig große Massen axial hin- und herbewegt werden, was nachteiligen Einfluß auf die Arbeitsgeschwindigkeit und auf die Größe des Axialmotors hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das eine wesentlich geringere Größe erhalten und auch als Handgerät verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben fest an der Ausgangswelle angebracht und diese über eine eine axiale Verschiebung zulassende Kupplung drehfest mit dem Rotor verbunden ist.
Bei dieser Konstruktion wird nur noch die Ausgangswelle axial hin- und herbewegt. Hierfür genügen verhältnismäßig kleine Kolbenabmessungen. Außerdem lassen sich alle Teile in einem gemeinsamen Gehäuse unterbringen. Die Gesamtabmessungen sind klein. Das Gerät ist auch als Handgerät anwendbar. Für die axiale Hin- und Herbewegung lassen sich verhältnismäßig große Geschwindigkeiten erzielen. Es ist sogar ein Betrieb nach Art eines Schlagbohrers möglich.
Mit Vorteil weist die Ausgangswelle eine zum Rotor hin offene Bohrung mit einer sich wenigstens über die Länge des Hubes erstreckenden Innenverzahnung auf, in die eine mit dem Rotor drehfest verbundene Kupplungswelle mit einer zumindest an ihrem Ende vorgesehenen Außenverzahnung eingreift. Auf diese Weise erhält man eine Kupplung,
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• · ♦
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die trotz der Möglichkeit der Axialverschiebung verhältnismäßig große Drehmomente übertragen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Rotor ein Zahnrad ist, das relativ zu einem Zahnring dreht und kreist und mit diesem Verdrängerkammern bildet, welche über ein Verteilerventil funktionsrichtig mit Zu- und Abflußanschlüssen verbindbar sind, und daß die Kupplungswelle eine die Kreisbewegung des Zahnrades kompensierende Gelenkwelle ist. Bei diesem Aufbau kann weitgehend auf eine bekannte Konstruktion eines Rotationsmotors zurückgegriffen werden.
Hierbei empfiehlt es sich, daß das Verteilerventil durch Steueröffnungen in einer gehäusefesten Bohrung und in einem damit zusammenwirkenden zylindrischen Drehschieber gebildet ist und daß der Drehschieber eine Hülse ist, die axial festgehalten, aber drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist und deren Innenumfang den Zylinder für den Kolben bildet. Da der Drehschieber ohnehin drehbar in der gehäusefesten Bohrung gelagert ist, kann der Kolben relativ zu dem von der Drehschieberhülse gebildeten Zylinder axial verschoben werden, so daß sich an den beidenLagerflächen lediglich die üblichen Beanspruchungen in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung, nicht aber kombinatorische Beanspruchungen ergeben.
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Hierbei ist es zweckmäßig, wenn mit der Drehschieberhülse mindestens ein Mitnehmer fest verbunden ist, der in eine sich mindestens über die Länge des Hubes erstreckende Axialnut des Kolbens eingreift. Zumeist genügt ein einziger Mitnehmer, weil das Moment zur Drehmitnahme der Drehschieberhülse verhältnismäßig klein ist.
Günstig ist es auch, wenn der eine Betätigungsdruckraum durch ein Mittelloch des Rotors hindurch mit einem Anschluß am jenseitigen Gehäuseteil verbunden ist. Dies erleichtert die Kanalführung erheblich. Am jenseitigen Gehäuseteil ist ausreichend Platz zur Anbringung eines solchen Anschlusses. Insbesondere kann die Ausgangswelle in ihrer zurückgezogenen Axiallage bis dicht an den Rotationsmotor herangefahren werden. All dies trägt dazu bei, das Arbeitsgerät klein zu halten.
Der andere Betätigungsdruckraum kann dann mit einem Anschluß an dem ihm benachbarten Gehäuseumfang verbunden sein. Dies ergibt einen sehr kurzen Anschlußweg. An dieser Stelle ist auch ausreichend Platz für einen solchen Anschluß.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß das Gehäuse eine stirnseitig Anschlüsse aufweisende Endwand, den zwischen zwei Seitenscheiben angeordneten Stator, eine sich über den Bereich des Verteilerventils erstreckende Hülse sowie ein Vorsatzstück aufweist, das am freien Ende die Ausgangswelle abgedichtet führt, einen ringförmigen Betätigungsdruckraum begrenzt, am Umfang den zugehörigen Anschluß
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trägt und mit einer inneren Stirnfläche die Axiallage des Drehschiebers sichert. Dadurch, daß dem Vorsatzstück eine Vielzahl von Funktionen zugewiesen wird, ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ventilanordnung ein Umschaltventil aufweisen, das einen mit dem Gehäuse verbundenen Teil und einen von der Ausgangswelle angetriebenen drehbaren Teil aufweist sowie die beiden Betätigungsdruckkammern wechselseitig und abwechselnd mit einer Druckquelle und einem Behälter verbindet. Da dieses Umschaltventil bei jeder Umdrehung der Ausgangswelle mindestens einmal betätigt wird, erhält man einen Schlagbohreffekt.
Besonders empfehlenswert ist es, sowohl den Rotationsmotor als auch den Axialmotor mit Druckflüssigkeit aus derselben Druckquelle zu betreiben. Die Druckflüssigkeit erlaubt es, verhältnismäßig große Kräfte und Drehmomente aufzubringen. Soweit sich innerhalb des Gehäuses Leckpfade zwischen dem System des Rotationsmotors und dem System des Arbeitsmotors ergeben, ist dies unschädlich, da die Flüssigkeit in eine gemeinsame Anlage zurückkehrt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter, in. der Zeichnung dargestellter AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät und
Fig. 2 die schematische Darstellung einer abgewandelten AusfUhrungsform.
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Ein Gehäuse 1 weist eine Endplatte 2 mit stirnseitigen Anschlüssen, von denen die Anschlüsse 3 und 4 sichtbar sind, eine Seitenscheibe 5, einen Stator 6 eines Rotationsmotors 7 eine weitere Seitenscheibe 8, eine Hülse 9 und ein Vorsatzstück 10 auf,, welche durch Schrauben miteinander verbunden sind, von denen lediglich die Schrauben 11 gezeigt sind. Zwischen diesen Gehäuseteilen befinden sich Ringdichtungen 12, 13, 14, 15 und 16.
Der Stator 6 hat die Form eines innenverzahnten Zahnringes, der zusammen mit einem außenverzahnten Zahnrad 17 Verdrängerkammern 18 bildet. Eine Ausgangswelle 19 ist im Vorsatzstück 10 des Gehäuses gelagert und mittels einer ersten Dichtung 20 und einer zweiten Abstreifdichtung 21 nach außen hin abgedichtet. Die Ausgangswelle weist eine vordere Bohrung 22 zur Aufnahme eines Werkzeuges und eine hintere Bohrung 23 auf, die mit einer Innenverzahnung 24 versehen ist. Die Zähne dieser Verzahnung erstrecken sich über die gesamte Länge der Bohrung 23. Eine Gelenkwelle 25 greift mit einem außenverzahnten Kopf 26 in eine innenverzahnte Bohrung 27 des Rotors 17, der relativ zum Stator 6 dreht und kreist. Das andere Ende der Gelenkwelle 25 besitzt einen Kopf 28 mit Außenverzahnung 29, welche in die Innenverzahnung 24 der Bohrung 23 greift. Auf diese Weise ist der Rotor 17 mit der Ausgangswelle 19 drehfest verbunden.
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Ein Verteilerventil· 30 weist Steueröffmangen 31 in einem zylindrischen Einsatz 32 des Gehäuses auf. Diese Steueröffnungen stehen über einen Kanal 59 mit den Verdrängerkammern 18 in Verbindung. Zum Verteilerventil 30 gehört ferner eine Drehschieberhülse 33 mit Steueröffnungen 34 und 35, welche über nicht näher bezeichnete Kanäle mit den Anschlüssen für den Zulauf und Ablauf verbunden sind. Die Drehschieberhülse 33 ist an einem Ende mit einem Mitnehmerring 36 versehen, der mit einem Mitnehmer 37 ausgestattet ist. Dieser greift einerseits in eine Radialnut 38 der Drehschieberhülse 33 und andererseits in eine Axialnut 39 an einem verdickten Teil der Ausgangswelle 19. Daher ist die Drehschieberhülse drehfest mit der Ausgangswelle 19 und deshalb mit dem Rotor 17 verbunden. Gegen Axialverschiebung wird die Drehschieberhülse 33 durch die Stirnfläche 60 des Vorsatzstückes 10 gesichert.
Der verdickte Teil der Ausgangswelle 19 bildet einen Kolben 40, der in einem durch den Innenumfang 41 der Drehschieberhülse 33 gebildeten Zylinder unter Abdichtung durch einen Dichtring 42 axial verschiebbar ist. Bei der Verschiebung bewegt sich der Kolben 40 in einen als Ringraum gestalteten und vom Vorsatzstück 10 begrenzten Betätigungsdruckraum 43, der mit einem Anschluß 44 am benachbarten Gehäuseumfang verbunden ist.
Der andere Betätigungsdruckraum 45 steht über ein Mittelloch 46 im Rotor 17 und einen weiteren Gehäusekanal 47 mit dem Anschluß 4 in Verbindung. Innenverzahnung 24 und Außenverzahnung 29 bilden eine erste Kupplung K-. Mitnehmer 37 und Axialnut
3'j 39 bilden eine zweite Kupplung Kp. Diese beiden Kupplungen erlauben eine Drehmitnahme und
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außerdem eine Axialverschiebung über den gesamten Hub, den der Kolben 40 und damit die Ausgangswelle 19 durchlaufen kann.
Das Arbeitsgerät wird von einer Pumpe 48 über eine Ventilanordnung 49 gespeist. Diese weist eine erste Einstellvorrichtung 50 auf, mit der Zufluß- und Abflußanschlüsse des Rotationsmotors über Leitungen 51 und 52 mit der Pumpe bzw. dem Behälter 53 verbindbar sind. Eine zweite Einstellvorrichtung 54 betätigt ein Umschaltventil, daß die Betätigungsdruckräume 43 bzw. über die Leitungen 55 und 56 mit der Pumpe bzw. dem Behälter 53 verbindet oder von beiden abtrennt.
Weitere Einzelheiten über den Aufbau des Rotationsmotors 7 können DE-OS 29 10 331 entnommen werden.
Wenn der Rotationsmotor 7 in Betrieb gesetzt wird, dreht sich die Ausgangswelle 19 in üblicher, Weise. Wenn gleichzeitig der Betätigungsdruckraum 45 unter Druck gesetzt wird, bewegt sich die Ausgangswelle 19 nach unten. Wenn der Druck auf den Betätigungsdruckraum 43 umgeschaltet wird, bewegt sich die Ausgangswelle 19 unter Beibehaltung der Drehbewegung nach oben. Die Darstellung läßt erkennen, daß das Arbeitsgerät klein und kompakt ausgebildet werden kann und daher auch als Handgerät verwendbar ist.
Bei. der Ausführungsform nach Fig. 2 sind für1 entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. In diesem Fall ist eine abgewandelte Ventilanordnung 149 für die Betätigungsdruck-
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räume vorgesehen. Ein Umschaltventil weist einen ersten Ventilteil 157 auf, der fest mit dem Gehäuse 101 verbunden ist, und einen zweiten Ventilteil 158, der drehfest mit der Ausgangswelle 119 verbunden ist. Bei jeder Umdrehung
der Ausgangswelle durchläuft das Umschaltventil einen Arbeitszyklus, bei dem zunächst der eine Betätigungsdx'-uckraum und dann der andere Betätigungsdruckraum mit Druckflüssigkeit versorgt IQ wird. Dies ergibt einen Schlagbohreffekt.
BAD ORIGINAL- :
Leerseite -

Claims (1)

  1. DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH .:. :.„: * .:_:". " "-,,' ψΖ'[
    PATENTANWALT β frankfurt/μαΪν i, den 14. Dez. 1982
    KÜHHORNSHOFWEG 10 K/RlI
    POSTSCHECKKONTO FRANKFURT/M. 34 2S-605 JV/ I\U
    DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 23ΟΟ3Ο8 TELEFON: 5Θ 10 78
    TELEGRAMM: KNOPAT TELEX: 411877 KNOPA D
    DA 649
    Patentansprüche
    Arbeitsgerät, insbesondere Bohrwerkzeug, mit einem Gehäuse und einer Ausgangswelle, die in Abhängigkeit von der Betätigung einer Ventilanordnung mittels eines Rotor und Stator aufweisenden druckmittelbetätigten Rotationsmotors drehbar und mittels eines druckmittelbetätigten Axialmotors, der einen in einem Zylinder angeordneten, zwei Betätigungsdruckräume voneinander trennenden Kolben aufweist, über einen vorgegebenen Hub axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) fest an der Ausgangswelle (19) angebracht und diese über eine eine axiale Verschiebung zulassende Kupplung (Kl) drehfest mit dem Rotor (17) verbunden ist.
    Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn-, zeichnet, daß die Ausgangswelle (19) eine zum Rotor (17) hin offene Bohrung (23) mit einer sich wenigstens über die Länge des Hubes erstreckenden Innenverzahnung (24) aufweist, in die eine mit dem Rotor drehfest verbundene Kupplungswelle (25) mit einer zumindest an ihrem Ende vorgesehenen Außenverzahnung (28) eingreift.
    BÄQ ORIGINAL .
    Ä · β
    3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (17) ein Zahnrad ist, das relativ zu einem Zahnring (6) dreht und kreist und mit diesem Verdrängerkammern
    (18) bildet, welche über ein Verteilerventil (30) funktionsrichtig mit Zu- und Abflußanschlüssen verbindbar sind, und daß die Kupplungswelle eine die Kreisbewegung des Zahnrades kompensierende Gelenkwelle (25) ist. 10
    4. Arbeitsgerät nach Anspruch 3S dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerventil (30) durch Steueröffnungen (31) in einer gehäusefesten Bohrung und in einem damit zusammenwirkenden zylindrischen Drehschieber (33) gebildet ist und daß der Drehschieber eine Hülse ist, die axial festgehalten, aber drehfest mit der Ausgangswelle (19) verbunden ist und deren Innenumfang den Zylinder (41) für den Kolben (40) bildet.
    5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drehschieberhülse (33) mindestens ein Mitnehmer (37) fest verbunden ist, der in eine sich mindestens über die Länge des Hubes erstreckende Axialnut (39) des Kolbens (40) eingreift.
    6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Betätigungsdruckraum (45) durch ein Mittelloch (47) des Rotors (17) hindurch mit einem Anschluß (4) am jenseitigen Gehäuseteil (2) verbunden ist.
    BADORIGIMAL
    — 3 —
    7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1
    bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Betätigungsdruckraum (43) mit einem Anschluß (44) an dem ihm benachbarten Gehäuseumfang verbunden ist.
    8. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1
    bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (l) eine stirnseitig Anschlüsse (3, 4) aufweisende Endwand (2) den zwischen zwei Seitenscheiben (5, 8) angeordneten Stator (6) eine sich über den Bereich des Verteilerventils (30) erstreckende Hülse (9) sowie ein Vorsatzstück (10) aufweist, das am freien Ende die Ausgangswelle (19) abgedichtet führt, einen ringförmigen Betätigungsdruckraum (43) begrenzt, am Umfang den zugehörigen Anschluß (44) trägt und mit einer inneren Stirnfläche (60) die Axiallage des Drehschiebers (33) sichert.
    9. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1
    bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (149) ein Umschaltventil aufweist, das einen mit dem Gehäuse (101) verbundenem Teil (157) und einen von der Ausgangswelle (119) angetriebenen drehbaren Teil (158) aufweist sowie die beiden Betätigungsdruckkammern wechselseitig und abwechselnd mit einer Druckquelle (148) und einem Behälter (153) verbindet.
    BAD ORIGINAL
    -A-
    10. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Rotationsmotor (7) als auch der Axialmotor (40, 41) mit Druckflüssigkeit aus derselben Druckquelle (48) betreibbar sind.
    $AD ORIGINAL
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