DE3523100A1 - Bohrhammermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrhammermaschine der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Eine Bohrhammermaschine der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-PS 24 49 191 bekannt. Dort greift der Stößel des Taumel­ getriebes in einen rückwärtig am Erregerkolben gelagerten Drehbolzen längsverschieblich ein, durch den der Erregerkolben über das Bewegungsgelenk verdrehsicher mit dem Antriebsstößel gekuppelt ist.

Ferner ist bei der bekannten Maschine der Führungszylinder für den Erreger- und den Schlagkolben drehfest angeordnet, weswegen eine Relativbewegung zwischen dem Führungszylinder und dem Erregerkolben in Umfangsrichtung unterbunden ist. Nicht zuletzt durch die bei Bohrhammermaschinen im Betrieb auftretenden Vibrationen treten bei der bekannten Ausführung schon nach kurzer Betriebsdauer Verschleißmarken an der Mantelfläche des Erregerkolbens und der Gegenfläche des Fühungszylinders infolge der ständig gleichen Anlageflächen zwischen Kolben und Zylinder auf, die nach längerer Betriebsdauer zu Kompressionsverlusten führen.

Eine ähnliche Bohrhammermaschine ist in der deutschen Patent­ schrift 33 35 305 beschrieben. Dort besitzt der pendelnde Stößel des Taumelgetriebes nahe seinem Oberende einen gerundeten Kopf, der in eine fest mit dem Erregerkolben verbundene Lagerhülse eingreift, die im Führungsbereich für den gerundeten Kopf des Stößels hohlzylindrisch ausgebildet ist. Daher kann sich der Stößel in seiner Längsrichtung in der Lagerhülse und damit gegenüber dem Erregerkoleben verschieben, was bei der Umsetzung der Pendelbewegung des Stößels in eine geradlinige Hin- und Herbewegung des Erregerkolbens unumgänglich ist. Damit der gerundete Stößelkopf sich in der Lagerhülse am Erregerkolben nicht verklemmt, ist es erforderlich, die Zylinderachse der Lagerhülse in der von der Längsachse des Stößels aufgespannten Pendelebene festzuhalten. Deshalb muß bei dieser Bohrhammermaschine der Erreger­ kolben mit der daran festen Lagerhülse verdrehsicher geführt sein.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bohrhammermaschine der gattungsgemäßen Art zu verbessern, indem die korrespondierenden Anlageflächen zwischen dem Erregerkolben und dem Zylinder sich in Umfangsrichtung relativ zueinander verschieben können.

Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Bohrhammer­ maschine liegt darin, daß partielle Verschleißerscheinungen an den Kontaktflächen zwischen dem Erregerkolben und dem Zylinder unterbleiben, weil der Erregerkolben während des Betriebes eine Drehbewegung ausführen kann, womit sich ein gleichmäßigeres Tragbild an den Kontaktflächen zwischen dem Erregerkolben und dem Zylinder ergibt. Vor allem wirkt sich ein Kippen des Erregerkolbens infolge Mitnahme durch den längsverschieblichen Stößel des Taumelgetriebes weit weniger nachteilig als bei drehfester Anordnung aus. Insgesamt werden auch bei längerer Betriebs­ dauer Druckverluste bei der Kompression des Luftpolsters zwischen dem Erregerkolben und dem Schlagkolben weitgehend vermieden.

In vorteilhafter Ausbildung kann das Bewegungsgelenk nach der Erfindung in Gestalt eines Kalottenlagers ausgebildet werden, das den Stößel und den Erregerkolben kardanisch miteinander verbindet, wobei das Zentrum dieses Lagers in der Achse des Erregerkolbens liegen muß. Ferner kann die Schwenk- oder Drehbewegung des Erregerkolbens durch eine entsprechende Führung im Bewegungsgelenk erzwungen werden, oder es kann dem Erregerkolben lediglich ein begrenzter Drehbereich durch Anschläge zugeordnet sein, damit er während des Betriebes selbsttätig und unkontrolliert seine Drehwinkellage verändert.

Im einzelnen ergeben sich die vorteilhaften Ausgestaltungs­ merkmale der Erfindung aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilgeschnittene Seit­ ansicht eines Schlagwerks einer Bohrhammer­ maschine,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bewegungs­ gelenkes zwischen dem Taumelgetriebe und dem Erregerkolben des Schlagwerks nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungs­ form der Lagerbüchse am Erregerkolben zur Aufnahme des den Taumelstößel führenden Kugelkörpers,

Fig. 4 eine Unteransicht des Bewegungsgelenkes am Erregerkolben des Schlagwerks mit einer langlochförmig gestalteten Durchtrittsöffnung im Boden der Führungsbüche für den Stößel, und

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung mit einer rhombenartig erweiterten Durchtritts­ öffnung im Boden der Führungsbüche für den Taumelstößel.

Im einzelnen erkennt man in Fig. 1 einen Zylinder 1, in dem koaxial zueinander ein Schlagkolben 2 und ein Erreger­ kolben 3 angeordnet sind. Beide Kolben 2, 3 können zur Abdichtung eines dazwischenliegenden Zwischenraumes 5 Kolbenringe 4 haben, um im Zwischenraum 5 ein Luftpolster komprimieren zu können. Über dieses Luftpolster wird vom hin- und hergehenden Erregerkolben 3 der Schlagkolben 2 mittelbar in Hin- und Herbewegungen versetzt, wobei der Schlagkolben 2 auf der dem Erregerkolben 3 abgelegenen Seite seine Schlagenergie an ein entsprechend ausgebildetes Widerlager abgibt.

Der Erregerkolben 3 besitzt an seinem dem Schlagkolben 2 abgekehrten Ende einen axial vorspringenden Ansatz 6, der als Halterung für ein Bewegungsgelenk 7 dient, über das der Erregerkolben 3 mit einem Taumelgetriebe 8 verbunden ist.

Das Taumelgetriebe 8 umfaßt einen Taumelkörper 9, der um eine zur Zylinder- und Kolbenachse A parallele Achse B rotiert. In den Taumelkörper 9 ist eine Umfangsnut 10 eingestochen, die eine gegenüber der Taumelkörperachse B gekippte Kreisbahn darstellt. Über in die Nut 10 eingreifende Wälzkörper 11 ist auf dem Taumelkörper 9 ein Ring 12 gelagert, der einen nach außen in Radialrichtung vorstehenden Stößel 13 besitzt. Dieser Stößel 13 ist durch das Bewegungsgelenk 7 an einer Mitnahme in Umfangsrichtung des Taumelkörpers 9 gehindert und führt deshalb bei Drehung des Taumelkörpers 9 eine um das Zentrum der Kreisnut 10 gerichtete Pendelbewegung aus.

Der Stößel 13 greift in einen Kugelkörper 14 ein, in dem er in einer Diametralbohrung 15 längsverschieblich geführt ist. Der Kugelkörper 14 ist im Ansatz 6 am hin- und hergehenden Erregerkolben 3 derart aufgehängt, daß sein Zentrum stets in der Achse A des Erregerkolbens 3 liegt.

Wie in detaillierter Darstellung Fig. 2 zeigt, ist der kardanisch bewegliche Kugelkörper 14 in einer Büchse 16 aufgehängt, die eine hohlkugelförmige Innenfläche hat, an der sich der Kugelkörper 14 gleitend abstützt. Daher kann der Kugelkörper 14 mit der Achse seiner Diametral­ bohrung 15 in unterschiedlichen Winkellagen des Stößels 13 in Bezug auf die Kolbenachse A folgen, ohne daß der Kraftschluß zwischen dem Stößel 13 und dem Erregerkolben 3 verloren geht. Der theoretische Kaft­ angriffspunkt liegt jeweils exakt auf dem jeweiligen Schnittpunkt der Achse C des Stößels 13 mit der Achse A des Erregerkolbens 3. Dabei kann sich die mit dem Erregerkolben 3 fest verbundene Büchse 16 um die Kolbenachse A drehen, weil infolge der kardanischen Lagerung des Kugelkörpers 14 in der Büchse 16 jedenfalls über einen begrenzten Winkelbereich keine Abstützung des Erregerkolbens 3 an dem Stößel 13 in dessen Achsrichtung erfolgt. Daher führt der Erregerkolben 3 eine definierte oder undefinierte Schwenk- oder Drehbewegung um die Kolben- und Zylinderachse A aus und bewegt sich damit nicht nur in Längs- sondern auch in Umfangsrichtung relativ zu dem fest in der Maschine installierten Zylinder 1.

Die Büchse 16 ist in eine Bohrung 17 im rückwärtigen Ansatz 6 am Erregerkolben 3 eingepreßt, wobei sowohl die Büchse 16 einerseits, wie die Bohrung 17 im Ansatz 6 andererseits an den Stirnseiten soweit offen sind, daß eine ausreichende Kippung des Ansatzes 6 mit der Achse seiner Bohrung 17 relativ zur Achse C des Stößels 13 sichergestellt ist. Gemeint ist damit die Kippung in der Ebene, die senkrecht zu der Darstellungsebene von Fig. 2 liegt und die durch die in Fig. 2 dargestellte Achse C des Stößels 13 hindurchgeht.

Fig. 3 macht deutlich, daß durch besondere Gestaltung der Büchse 16 an der oberen und/oder der unteren Stirnseite die Drehbewegung des Erregerkolbens 3 begrenzt werden kann. Dazu besitzt die Büchse 16 einen Boden 18 mit einer Durchtrittsöffnung 19, deren Ränder zur Anlage an dem Stößel 13 kommen können und damit die gedrehten Endlagen des Erregerkolbens 3 vorgeben.

Fig. 4 zeigt eine besondere Ausgestaltung der Durch­ trittsöffnung 19 im Boden 18 der Büchse 16, die hier ein Langloch mit einander parallel gegenüberliegenden Anschlag­ flächen 20 darstellt, deren Abstand um ein Spielmaß größer als der Durchmesser des Stößels 13 ist. Die Längs­ achse des Langlochs und damit der Anschlagflächen 20 sind gegenüber der Achse A des Erregerkolbens 3 schräg gestellt, weswegen infolge der Pendelbewegung des Stößels 13, dessen Pendelebene stets durch die Kolbenachse A hindurchgeht, der Büchse 16 und damit dem Erregerkolben 3 eine Drehung um die Achse A aufgezwungen wird.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildung der Durchtritts­ öffnung 19 im Boden 18 der Büchse 16. Hier hat die Durchtrittsöffnung 19 zwar auch die Gestalt eines Langlochs, dessen längere Achse parallel zu der Achse A des Erregerkolbens 3 ist, aber auch hier wird das Langloch von jeweils zwei Anschlagflächenpaaren 20 a und 20 b in weiten Bereichen begrenzt, die zur Achse A des Erregerkolbens 3 schräg angeordnet sind. Lediglich ist hier der Abstand der zueinander parallelen Anschlag­ seiten 20 a bzw. 20 b größer als der Durchmesser des Stößels 13, aber dennoch schneiden diese Anschlag­ flächen 20 a, 20 b die Einhüllende der Bewegungsbahn des pendelnden Stößels 13, wodurch von dem Stößel 13 undefinierte Stoßimpulse auf die Anschlagflächen 20 a und 20 b ausgeübt werden. Daher wird auch hier eine ständige Änderung der Winkellage des Erregerkolbens, wenn auch unkontrolliert, erzwungen.

Claims (6)

1. Bohrhammermaschine mit einem pneumatisch erregten Schlag­ werk, das einen Zylinder (1) mit einem darin geführten Schlagkolben (2) sowie einem darin unter Einschluß eines Luftpolsters zum Schlagkolben (2) hin geführten Erregerkolben (3) umfaßt, wobei der Erregerkolben (3) an der dem Schlagkolben (2) abgewandten Seite über ein Bewegungsgelenk (7) mit einem in einer seiner Achsebenen pendelnden Stößel (13) eines Taumelgetriebes (8) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerkolben (3) um seine Achse über einen begrenzten Drehwinkel drehbeweglich durch das Bewegungsgelenk (7) mit dem Stößel (13) verbunden ist.

2. Bohrhammermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungsgelenk (7) einen Kugelkörper (14) aufweist, der mit seinem Zentrum in der Achse (A) des Erregerkolbens (3) in einer mit diesem festen Büchse (16) kardanisch beweglich gehaltert ist und eine diametrale Bohrung (15) zur Führung des Stößels (13) hat.

3. Bohrhammermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (16) zur Aufnahme des Kugelkörpers (14) eine hohlkugelige Innenwandung hat.

4. Bohrhammermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Büchse (16) an zumindest einer ihrer Stirnseiten bis auf eine Durchtrittsöffnung (19) für den Stößel (13) verengt, die wenigstens zwei einander gegenüberliegende, zueinander parallel Anschlagseiten (20) für den Stößel (13) hat, welche schräg zur Achse (A) des Erregerkolbens (13) verlaufen.

5. Bohrhammermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (19) ein Langloch ist und der Abstand der Anschlagseiten (20) im wesentlichen dem Durchmesser des Stößels (13) im Durchtrittsbereich entspricht.

6. Bohrhammermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (19) mit vier Anschlagseiten (20 a; 20 b), von denen jeweils zwei zueinander parallel und in einem stumpfen Winkel zu den jeweils beiden anderen angeordnet sind, etwa die Form eines Rhombus hat, dessen längere Achse zu der des Erregerkolbens 3 parallel ist, wobei der Abstand der zueinander parallelen Anschlagseiten (20 a; 20 b) größer als der Durchmesser des Stößels (13) im Durchtrittsbereich ist.