DE3910598A1

DE3910598A1 - Hammer with air spring percussion mechanism

Info

Publication number: DE3910598A1
Application number: DE19893910598
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Ing Wanner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-04-01
Filing date: 1989-04-01
Publication date: 1990-10-04
Also published as: CH680346A5

Abstract

In the case of a motor-driven hammer with air spring percussion mechanism, the performance, especially when working soft materials, is to be improved. In this case, an excessively weak recoil of the percussion member led to undesired ventilation processes through the air equalisation hole and thus to a reduction in efficiency. According to the invention, the air equalisation control is effected solely by the drive piston 11, whose seal 14 coincides with an annular groove 15 when at the dead centre close to the tool. Through the annular groove 15 and the longitudinal grooves 17, a defined equalisation of the air-cushion space 18 with the environment takes place exclusively at this point in time. The percussion member 4 is not involved in the control. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem motorisch betriebenen Hammer nach der Gattung des Anspruchs 1. Die DE-OS 28 20 125 (US-PS 44 31 062) zeigt in Fig. 9 bereits einen solchen Hammer. Dieser hat eine klei ne, schwierig herzustellende Luftausgleichsöffnung im Führungsrohr, die beim Zurückgehen des Schlägers zu einem von seinem Rückstoß ab hängigen Zeitpunkt von diesem verschlossen wird. Solange die Aus gleichsbohrung geöffnet ist, tritt in dem Luftpolster ein Druckaus gleich mit dem Umgebungsdruck und häufig ein unerwünschter Luftein tritt in der Saugphase sowie ein Luftverlust in der Kompressions phase ein. Da der Antriebskolben sich beim vom Schläger gesteuerten Schließen der Ausgleichsöffnung in unterschiedlichen Axialpositionen befinden kann, variiert die im Luftpolster enthaltene Luftmenge be trächtlich. Der Wirkungsgrad des Luftpolsterschlagwerks hängt jedoch stark von der darin enthaltenen Luftmenge ab. Die Arbeitsleistung des Hammers ist also bei unterschiedlich schweren Werkzeugen und bei verschiedenen zu bearbeitenden Materialien mit unterschiedlich großer Elastizität sehr unterschiedlich. Harte Materialien wie Beton führen zu einem starken Rückstoß und einem kleinen Luftpolster, wei che Materialien wie Poroton oder Erde bewirken einen schwachen Rück stoß und können zu einem zu großen Luftpolster führen bzw. sogar nicht einmal zum Verschließen der Ausgleichsöffnung. Außerdem be steht bei Schlagwerken dieser Art bei Kälte eine Tendenz zu Anlauf schwierigkeiten.The invention is based on a motor-operated hammer according to the preamble of claim 1. DE-OS 28 20 125 (US-PS 44 31 062) already shows such a hammer in FIG. 9. This has a small, difficult to manufacture air compensation opening in the guide tube, which is closed by the recoil from a recoil depending on the time of return of the racket. As long as the equalization hole is open, a pressure equalization occurs in the air cushion with the ambient pressure and often an undesirable air inlet occurs in the suction phase and an air loss in the compression phase. Since the drive piston can be in different axial positions when the compensating opening is controlled by the racket, the amount of air contained in the air cushion varies considerably. However, the efficiency of the air cushion percussion depends heavily on the amount of air it contains. The work performance of the hammer is therefore very different for tools of different weights and for different materials to be machined with different degrees of elasticity. Hard materials such as concrete lead to a strong recoil and a small air cushion, soft materials such as Poroton or earth cause a weak recoil and can lead to a large air cushion or even not even close the compensating opening. In addition, there is a tendency to start-up difficulties in the cold in this type of hammer mechanism.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße Hammer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Leistung des Ham mers auch bei schwachem Rückstoß des Schlägers durch das bearbeitete Material gut ist und durch maschinenabhängige Parameter optimiert werden kann. Der Luftausgleich findet stets nur bei einer definier ten Position von Kolben und Schläger und damit immer bei gleicher Lustpolsterraumgröße statt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Luftausgleich allein vom Antriebskolben gesteuert wird, der sich zu jedem Zeitpunkt in einer vom Kurbelscheibenantrieb definierten Posi tion befindet. Die Ringnut im Führungsrohr läßt sich leicht herstel len und entgraten.The hammer according to the invention with the characteristic features of Claim 1 has the advantage that the performance of Ham mers even with weak recoil of the club by the processed Material is good and optimized by machine-dependent parameters can be. The air balance is always only at one definier position of piston and racket and therefore always at the same position Pleasure cushion size instead. This is achieved in that the Air balancing is controlled solely by the drive piston, which is too at any time in a position defined by the crankshaft drive tion. The ring groove in the guide tube is easy to manufacture len and deburr.

Durch die in den Ansprüchen 2ff aufgeführten Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Hammers möglich. Besonders vorteilhaft ist es, nachträgliche Ände rungen der Luftmenge, die auftreten können, wenn der Schläger die Ringnut überfährt, durch geeignete Wahl der Dichtungen an dem Schlä ger zu vermeiden. Je nach Ausführung des Schlagwerks kann ein zu sätzlicher Vorteil damit erzielt werden, einen zweiten definierten Luftausgleich vorzunehmen, wenn sich der Kolben in seinem werkzeug fernen Totpunkt befindet.The measures listed in claims 2ff are advantageous Adherent further developments and improvements of that specified in claim 1 Hammers possible. It is particularly advantageous to make subsequent changes of the amount of air that can occur when the club hits the Ring groove runs over, by suitable choice of seals on the Schlä to avoid ger. Depending on the version of the striking mechanism, one can added benefit can be achieved with a second defined Air balance when the piston is in his tool distant dead center.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Two embodiments of the invention are shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel mit dem Kolben im werkzeugnahen Totpunkt. Fig. 1 shows in longitudinal section a first embodiment with the piston in the dead center near the tool.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit dem Kolben im werkzeugfernen Totpunkt. Fig. 2 shows a second embodiment with the piston in the dead center away from the tool.

Fig. 3 zeigt in einem Kurbelscheibenwinkel-Weg-Diagramm die Posi tionen von Kolben und Schläger während eines Arbeitszyklusses. Fig. 3 shows in a crank angle-displacement diagram, the posi tion of pistons and clubs during a work cycle.

Description of the embodiments

Die Bauweise und Funktion eines motorisch betriebenen Hammers ist in der DE-OS 28 20 125 (US PS 44 31 062) bereits ausführlich beschrie ben. In Fig. 1 ist daher nur das Schlagwerk 2 gezeigt. In einem Führungsrohr 3 ist ein hin- und herbeweglicher Schläger 4 geführt, der in zwei mit Abstand nebeneinanderliegenden Aussparungen 5, 6 zwei als O-Ring ausgebildete Dichtungen 7, 8 aufweist. Der Schläger gibt seine Energie an ein Werkzeug 9, mit dem beispielsweise Mauerwerk bearbeitet werden kann, ab.The design and function of a motor-driven hammer is already described in detail in DE-OS 28 20 125 (US PS 44 31 062). In Fig. 1, therefore, only the striking mechanism 2 is shown. A reciprocating racket 4 is guided in a guide tube 3 and has two seals 7 , 8 designed as O-rings in two spaced-apart recesses 5 , 6 . The racket releases its energy to a tool 9 , with which masonry can be processed, for example.

Ebenfalls in dem Führungsrohr 3 geführt ist ein Antriebskolben 11, der nahe dem Kolbenboden 12 eine Ausnehmung 13 zur Aufnahme einer als O-Ring ausgebildeten Dichtung 14 aufweist. Das Führungsrohr hat genau an der Stelle, an der die Dichtung 14 im werkzeugnahen Tot punkt des Kolbens 11 zu liegen kommt, eine Ringnut 15, die zum Luft durchtritt einen Spalt zwischen der Dichtung 14 und dem Führungsrohr freiläßt. Die Mantelfläche 16 des Kolbens 11 weist ein oder mehrere Längsnuten 17 auf, die sich von der Ringnut 15 bis zum werkzeugfer nen Ende des Kolbens 11 erstrecken. In dem Raum 18 zwischen dem Schläger 4 und dem Kolben 11 entsteht ein zeitlich in seiner Größe veränderliches Luftpolster.Also guided in the guide tube 3 is a drive piston 11 , which has a recess 13 near the piston head 12 for receiving a seal 14 designed as an O-ring. The guide tube has exactly at the point where the seal 14 comes to rest in the tool-near dead point of the piston 11 , an annular groove 15 , which passes through the air to leave a gap between the seal 14 and the guide tube. The lateral surface 16 of the piston 11 has one or more longitudinal grooves 17 which extend from the annular groove 15 to the end of the piston 11 remote from the tool. In the space 18 between the racket 4 and the piston 11 , an air cushion whose size changes over time is created.

In dem Kolben 11 ist eine Pleuelstange 20 befestigt, die mit einer schematisch dargestellten Kurbelscheibe 21 verbunden ist. Die Kur belscheibe 21 wird von dem nicht gezeigten Antriebsmotor des Hammers drehend angetrieben.A connecting rod 20 is fastened in the piston 11 and is connected to a schematically illustrated crank disk 21 . The Kur belscheibe 21 is rotatably driven by the drive motor of the hammer, not shown.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist im wesentlichen die glei chen Einzelteile auf, wie das erste Ausführungsbeispiel. Lediglich Führungsrohr 3′ und Schläger 4′ sind leicht verändert. Das Führungs rohr 3′ hat eine zweite Ringnut 22, die sich da befindet, wo die Dichtung 14 des Kolbens 11 im werkzeugfernen Totpunkt zu liegen kommt. Der Schläger 4′ weist eine Dichtung 24 auf, die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel weiter entfernt vom Kolben 11 liegt. Sie ist also so angeordnet, daß sie in keiner Axialposition des Schlä gers die Ringnut 15 überfährt, also immer in dem Abschnitt des Füh rungsrohrs 3′ zwischen Werkzeug 9 und Ringnut 15 abdichtet.The embodiment of FIG. 2 has essentially the same Chen individual parts as the first embodiment. Only the guide tube 3 'and racket 4 ' are slightly changed. The guide tube 3 'has a second annular groove 22 , which is where the seal 14 of the piston 11 comes to rest in the dead center away from the tool. The racket 4 'has a seal 24 which is further away from the piston 11 compared to the first embodiment. It is so arranged that it does not run over the annular groove 15 in any axial position of the striker, that is to say always in the section of the guide tube 3 'between the tool 9 and the annular groove 15 .

Die Funktion des Schlagwerks wird anhand der Fig. 3 erläutert. Dort ist in einem Diagramm in Abhängigkeit vom Kurbelscheibenwinkel α der axiale Weg s von Kolben 11 und Schläger 4 für eine Kurbelschei benumdrehung bzw. einen Arbeitszyklus dargestellt. Für acht Posi tionen im Abstand von 45° einer Kurbelscheibenumdrehung ist das Schlagwerk zusätzlich gegenständlich gezeigt.The function of the striking mechanism is explained with reference to FIG. 3. There, the axial path s of the piston 11 and the striker 4 for a crank disc rotation or a working cycle is shown in a diagram as a function of the crank disc angle α . The striking mechanism is additionally shown for eight positions at 45 ° intervals of one crank disc rotation.

Auf der Wegachse des Diagramms liegt im oberen Bereich die Strecke zwischen werkzeugnahem Totpunkt (wn.T.) und werkzeugfernem Totpunkt (wf.T.), in der sich der Kolben 11 etwa entlang einer Sinuslinie be wegt. Auf der darunterliegenden Linie bewegt sich der Schläger 4. Kurz vor dem Kurbelscheibenwinkel α=0° erfolgt der Schlag des Schlägers 4 auf das Werkzeug im Punkt P. In dem Bereich um den Win kel α=0° innerhalb der gestrichelten senkrechten Linien erfolgt der Luftausgleich, indem Luft von außerhalb des Schlagwerks über die Längsnuten 17 und die Ringnut 15 in den Luftpolsterraum 18 zwischen Kolben 11 und Schläger 4 ein- oder ausströmt, je nachdem ob in dem Luftpolsterraum ein Unter- oder ein Überdruck herrscht. Der Schläger bleibt nachfolgend bei schwachem Rückstoß durch das Werkzeug nahezu ortsfest liegen, bis sich im Luftpolsterraum bei weiter zurückwei chendem Kolben ein ausreichender Unterdruck ausbildet, um unter Überwindung der Reibung der Dichtung 24 an dem Führungsrohr 3 den Schläger 4 zurückzusaugen.On the path axis of the diagram, the distance between the tool-near dead center (wn.T.) and the tool-free dead center (wf.T.), in which the piston 11 moves approximately along a sine line, is in the upper region. The racquet 4 moves on the line below. Shortly before the crank disc angle α = 0 °, the striker 4 strikes the tool at point P. In the area around the Win angle α = 0 ° within the dashed vertical lines, the air compensation takes place by air from outside the striking mechanism via the longitudinal grooves 17 and the annular groove 15 in or out of the air cushion space 18 between the piston 11 and the striker 4 , depending after whether there is a negative or positive pressure in the air cushion space. The racket subsequently remains almost stationary when the recoil by the tool is weak until a sufficient vacuum is formed in the air cushion space when the piston continues to recede to suck back the racket 4 while overcoming the friction of the seal 24 on the guide tube 3 .

Beim Kurbelscheibenwinkel 180° kann durch eine zweite Ringnut 22 im Führungsrohr 3 ein weiterer Luftausgleich und damit eine zweite Be messung des Luftvolumens des Luftpolsters stattfinden. Danach bewe gen sich der Kolben 11 und der Schläger 4 aufeinander zu und es kommt zur Kompression der Luft in dem Luftpolster. Im Druckpunkt D kurz nach der 270°-Position der Kurbelscheibe 21 haben Kolben 11 und Schläger 4 den geringsten Abstand voneinander. Anschließend wird der Schläger in der Expansionsphase stark nach vorne beschleunigt bis er im Schlagpunkt P kurz vor α=0° beim Abgeben seiner Energie ruck artig vom Werkzeug abgebremst wird.At the crank disc angle 180 °, a further air equalization and thus a second measurement of the air volume of the air cushion can take place through a second annular groove 22 in the guide tube 3 . Afterwards bewe the piston 11 and the club 4 gen toward each other and it comes to compression of the air in the air cushion. In the pressure point D shortly after the 270 ° position of the crank disk 21 , the piston 11 and the striker 4 have the smallest distance from one another. The club is then accelerated strongly forward in the expansion phase until it is suddenly braked by the tool at impact point P shortly before α = 0 ° when it releases its energy.

Die gerade beschriebene Bemessung des Luftvolumens im Luftpolster hängt nur von der Geometrie von Kolben und Schläger, dem durch die Lage des Werkzeugs festgelegten Bewegungsspielraum des Schlägers und dem Kurbelhub ab, also nur von maschinenabhängigen Größen, die sich leicht so abstimmen lassen, daß eine maximale Anstoßgeschwindigkeit für den Schläger und damit ein maximaler Wirkungsgrad des Schlag werks erzielt wird.The measurement of the air volume in the air cushion just described depends only on the geometry of the piston and the racket, through the Position of the tool and the club's freedom of movement from the crank stroke, i.e. only from machine-dependent sizes can easily be tuned so that a maximum bump speed for the racket and thus a maximum efficiency of the shot plant is achieved.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann die Luftausgleichssteuerung auch auf ein Taumelwellenschlagwerk angewandt werden.The invention is not limited to those specifically described Embodiments. In particular, the air balance control can also be applied to a wobble impact mechanism.

Claims

1. Hammer with air cushion hammer mechanism, in a guide tube a reciprocatingly driven cylindrical piston and a club moved by the latter via an air cushion, at least the piston having an elastic seal on its outer surface with respect to the guide tube, characterized in that the guide tube ( 3 , 3 ') approximately at the point where the seal ( 14 ) during the tool-side dead center of the piston ( 11 ) has a sealing effect of the device ( 14 ) canceling the annular groove ( 15 ).

2. Hammer according to claim 1, characterized in that between the guide tube ( 3 , 3 ') and the outer surface ( 16 ) of the piston ( 11 ) is arranged as a ventilation channel longitudinal groove ( 17 ).

3. Hammer according to claim 1 or 2, characterized in that the racket ( 4 , 4 ') on its outer surface opposite the guide tube ( 3 , 3 ') has a seal ( 5 , 6 , 24 ) which is designed so that it does not lose its effect on the annular groove ( 15 ).

4. Hammer according to one of the preceding claims, characterized in that the seal ( 5 , 6 ) is wider than the annular groove ( 15 ).

5. Hammer according to one of the preceding claims, characterized in that the seal ( 5 , 6 ) consists of two spaced-apart O-rings.

6. Hammer according to claim 3, characterized in that the seal ( 24 ) is arranged at a point of the racket ( 4 ') which does not run over the annular groove ( 15 ).

7. Hammer according to one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 3 ') at the point at which the seal ( 14 ) during the dead center of the piston ( 11 ) is a sealing effect of the seal ( 14th ) canceling second annular groove ( 22 ).