DE4400779A1 - Elektropneumatischer Schlag- oder Drehschlaghammer - Google Patents
Elektropneumatischer Schlag- oder DrehschlaghammerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen oder elektrisch
angetriebenen Schlag- oder Drehschlaghammer nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Derartige Geräte werden üblicherweise in der Bauindustrie und im
Handwerkerbereich als tragbare Hämmer eingesetzt.
Bei einem aus der CH-PS 590 716 bekannten elektropneumatischen Schlag- oder
Drehschlaghammer werden Druckschwankungen eines Luftkissens mit
Hilfe eines in einem Führungszylinder hin und her gesteuerten, von
einem Kurbeltrieb angetriebenen Antriebskolben erzeugt. Die
Druckschwankungen setzen ihrerseits einen als Schlagelement
ausgebildeten Schlagkolben eines Schlagwerks in Bewegung, der die
Schläge an ein Werkzeug oder einen Werkzeughalter weitergibt. Das
Werkzeug wird durch den von der Bedienungsperson aufgebrachten
Anpreßdruck in Arbeitsposition gehalten. In dieser Arbeitsposition
ragt das hintere Ende des Werkzeugs in die Bewegungsbahn des hin- und
hergehenden Schlagkolbens. Wird das Gerät zurückgezogen oder findet
das Werkzeug beim Meißel- oder Bohrvorgang infolge wechselnder
Festigkeit des Untergrunds oder bei Durchtritt des Bohrloches keinen
Widerstand mehr vor, so gelangt das Werkzeug aus dem Bereich des
Schlagkolbens heraus. Da der Schlagkolben auch weiterhin vom
Luftkissen beaufschlagt wird, entstehen nun sogenannte Leerschläge,
die zu erheblichen Geräteschäden führen können. Zu diesem Zweck wird
in dieser Schrift vorgeschlagen, den Schlagkolben in der
Leerschlagposition durch einen Fangring stillzusetzen. Dieser
längsgeschlitzte Fangring ist dabei in einem Bereich vor dem
Schlagkolben angeordnet, der üblicherweise in Arbeitsposition nicht
erreicht wird. Kommt es nun zu Leerschlägen, so gelangt der
Schlagkolben in den Bereich des Fangrings und spreizt diesen Fangring
radial nach außen. Aufgrund der in axialer Richtung festgelegten An
ordnung des Fangrings ist jedoch nur ein kurzer Bremsweg möglich, so
daß es aufgrund des Aufschlagens des Schlagkolbens zu Rückprallkräften
kommt und der Schlagkolben wieder zurückgeworfen wird, so daß sich
mehrere Leerschläge wiederholen, bevor es zur Stillsetzung des
Schlagkolbens kommt.
Bei einem weiteren aus der DE-PS 25 40 838 bekannten Hammer dieser Art
ist als Abfangeinrichtung eine Klemmeinrichtung vorgesehen. Die
Klemmeinrichtung umfaßt dabei eine axial feststehende innere Klemm
hülse sowie ein Mantelrohr, in das der Schaft des Schlagkolbens ein
taucht. Kommt es hier zu Leerschlägen, so ergibt sich eine begrenzte
axiale Verschiebung des Mantelrohres, die mit zunehmender Entfernung
von der Arbeitsposition aufgrund von Schrägflächen zwischen Mantelrohr
und Klemmhülse zu einem Verklemmen des Schlagkolbens führt. Um jedoch
das eigentliche Abfangen des Schlagkolbens zu bewirken, muß dieser
zunächst in eine Position gelangen, die ein Auflaufen des
Schlagkolbens an der Klemmhülse ermöglicht. Da erst zu diesem Zeit
punkt ein vollständiges Abbremsen stattfindet, kommt es zu Rückprall
effekten und somit zu wiederholten Leerschlägen.
Bei einem weiteren Schlag- oder Drehschlaghammer dieser Art nach der
EP-B 0 218 547 wird ein Schlagwerk vorgesehen, bei dem der Schlag
kolben das Werkzeug über einen Döpper betätigt. Der Döpper wird über
Gummiringe abgefangen, was eine ausreichende Fixierung durch
Reibkräfte insbesondere bei Leerschlägen ermöglichen soll. In der
Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß bei praxisgerechtem Einsatz die
Gummiringe dazu neigen, so weich zu werden, daß sie keine ausreichen
den Rückhaltekräfte mehr aufbringen können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, einen Schlag- oder Drehschlaghammer der
eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß auf einfache
Weise ein Nachschlagen zuverlässig vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird davon abgegangen, ein
Fangelement axial feststehend im Gehäuse vorzusehen. Statt dessen ist
das Fangelement nun axial verschieblich. Um jedoch eine entsprechende
Bremswirkung durch den Verschiebeweg aufzubauen, ist das Fangelement
unter grundsätzlich während der Montage erfolgender elastischer
Vorverformung in seinem Führungsbereich eingespannt. Kommt es nun zu
Leerschlägen, so erlaubt das verschiebliche Fangelement zunächst eine
gebremste Verschiebung allmählich bis auf Null abfallend bis in einen
Bereich, in dem eine Abkopplung zwischen Schlagkolben und Werkzeug
bzw. Döpper und Werkzeug erreicht ist. Die Bremswirkung ist dabei so
groß, daß sie durchaus auch für große Leerschlagkräfte geeignet ist.
Die Bremskraft kann durch Veränderung des Übermaßes des Fangelements
gegenüber seiner Führung sowie durch die Größe des Querschnittes des
Fangelements beeinflußt werden. Vorzugsweise wird die Bremskraft so
eingestellt, daß sie etwa dem Maschinengewicht entspricht, so daß beim
Zurückschieben des Fangelements in Arbeitsposition keine zusätzliche
Kraft aufgewendet werden muß. Dies trifft insbesondere bei größeren
Maschinen zu, die üblicherweise vertikal eingesetzt werden.
Bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 3 und 4 kann sich der Döpper
innerhalb des Fangrings in axialer Richtung mehrere Millimeter frei
und ungebremst bewegen, so daß am Fangring kein Verschleiß auftritt
und die Schlagleistung erhalten bleibt. Beim Auftreten eines Leer
schlages wird der Fangring durch den Döpper und den Schläger nach
vorne gezogen. Während nun zunächst unter Überwindung der durch die
Vorverformung hervorgerufenen Reibkräfte eine Bremswirkung eintritt,
kommt es beim Auflaufen an den Anlagekanten auf kürzestem Weg zu einer
Abbremsung. Dieser kurze Bremsweg trägt aber auch zu einer kürzeren
Baulänge der gesamten Maschine bei, was den Bedienungskomfort erhöht,
da zwischen Leerschlag- und Arbeitsstellung nur ein kurzer Weg
überwunden werden muß.
Wird der vordere Anschlag des Fangelements dabei gemäß Anspruch 4 mit
einem Konus versehen, so wird die Axialkraft zum größten Teil in eine
die Bremskraft erhöhende Radialkraft umgewandelt. Sollte dennoch Rest
energie vorhanden sein, so kann diese durch bekannte elastische End
dämpfer absorbiert werden. Wird ein Konuswinkel von mehr als 5° vor
gesehen, so genügt bereits ein geringer Anpreßdruck, um das
Fangelement wieder in Arbeitsposition zu bringen.
Bei einer Ausgestaltung des Fangringes nach Anspruch 5 ergibt sich
eine billigere und einfachere Fertigung, da nur im Gleitbereich die
Mantelfläche endbearbeitet werden muß. Gleichzeitig trägt die Frei
sparung zu einer Verringerung der Masse bei und sie kann zudem auf
grund der dadurch in diesem Bereich erleichterten Radialverformung zu
einem Energieabbau beitragen.
Die Verschiebung des Fangrings kann auch gegen die Kraft einer Feder
erfolgen, die die Bremswirkung erhöht und die Rückstellung des
Schlagelements in die Arbeitsposition unterstützt.
Gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 kann als Schlagelement auch unmittelbar
ein Schlagkolben vorgesehen werden, jedoch muß in diesem Fall als
Abfangeinrichtung nicht nur der Fangring, sondern auch die Führung
verschoben werden, die bei erneutem Anlegen des Werkzeugs rückgestellt
wird.
Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Seitenansicht des Schlag- oder Drehschlaghammers in
einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich
des Döppers.
Fig. 3 den Ausschnitt gemäß Fig. 2 in einer weiteren Aus
führungsform,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 von Fig. 1,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Fangelements,
Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 3 in einer dritten
Ausführungsform, bei der kein Döpper vorhanden ist.
Bei dem Schlag- oder Drehschlaghammer handelt es sich um ein tragbares
Gerät, das üblicherweise in der Bauindustrie und im Handwerkerbereich
eingesetzt wird.
Der Schlag- oder Drehschlaghammer 10 wird elektrisch angetrieben. Im
hinteren Gehäuse 24 ist ein Führungszylinder 14 angeordnet. Ein
weiteres Gehäuseteil 22 umschließt die sogenannte Werkzeugaufnahme 21.
Im Führungszylinder ist ein frei fliegendes Schlagelement angeordnet,
das durch Druckschwankungen eines Luftkissens rhythmisch axial hin und
her bewegt wird. Die Druckschwankungen des Luftkissens werden im
Ausführungsbeispiel durch eine Antriebseinrichtung 23 erzeugt, die
einen Erregerkolben 28 im Führungszylinder hin und her schwingen läßt.
In den ersten beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 über
trägt der Schlagkolben seine Schwingungen auf einen Döpper 12, der
seinerseits das Werkzeug 11 betätigt. Im dritten Ausführungsbeispiel
hingegen besitzt der Schlagkolben 13′ einen Schaft 13c′, der bis zum
Werkzeug 11 reicht, so daß hier die Schlage unmittelbar vom Schlag
kolben 13 auf das Werkzeug übertragen werden.
In allen Ausführungsbeispielen ist eine Abfangeinrichtung vorgesehen,
die vom Schlagelement, gleichgültig ob Schlagkolben 13 selbst oder
Döpper 12 durchgriffen ist. Die Abfangeinrichtung weist ein
Fangelement auf, das bei leerschlagendem Werkzeug das Schlagelement
abfängt. Das Fangelement ist in einem Führungsbereich 14a unter
elastischer Vorverformung eingespannt. Dennoch ist es bei leerschla
gendem Werkzeug 11 im Führungsbereich 14a axial verschieblich
gelagert. In den Ausführungsbeispielen ist das Fangelement ein mit
Längsschlitz 15g versehener Fangring 15, 15′, jedoch können als
Fangelement auch in der Wandung des Führungszylinders eingespannte
Einzelelemente vorgesehen sein, um die gleiche Wirkung zu erzielen.
Die Ausbildung eines Fangrings hat jedoch den Vorteil, daß sich eine
äußerst einfache Montage ergibt. Der Fangring 15 besitzt gegenüber
seinem Führungsbereich 14a ein Übermaß. Dies hat zur Folge, daß der
Spannring beim Einbau vorverformt werden muß und insofern aufgrund
seiner elastischen Verformung im Führungsbereich 14a eingespannt ist.
Durch diese Spannkraft ergibt sich eine erhöhte Reibkraft zwischen dem
Führungsbereich 14a und dem Fangring 15, 15′, die trotz der axialen
Verschiebung den Aufbau einer Bremskraft ermöglicht.
In den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist ein Kopf 12a des
Döppers 12 innerhalb des Fangrings beweglich gelagert. In Arbeits
position ist er an einem zylindrischen Abschnitt 15b des Fangrings so
geführt, daß eine freie Bewegung ohne Verschleiß des Fangrings 15
möglich ist. Gleichzeitig ist der Döpper mit einem Schaft 12d an einer
Führung 20 geführt. Das Kopfteil 12a des Döppers 12 weist Abkantungen
12b, 12c auf, die mit entsprechend geformten Anschlägen 15c sowie einem
Konus 15a des Fangrings zur Begrenzung des Maximalweges des Döppers
innerhalb des Fangring zusammenwirken. Der werkzeugseitige Anschlag
wird durch den Konus 15a gebildet. Dieser Anschlag besitzt im
konkreten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 15°. Es können auch
beliebige andere Winkel gewählt werden. Die Auswahl des Konuswinkels
beeinflußt die Umwandlung der Axialkraft in eine die Bremswirkung ver
stärkende Radialkraft. Je größer der Winkel, desto kleiner die Brems
kraftverstärkung. Je kleiner der Winkel, desto größer die Bremskraftver
stärkung. Bei einem Winkel kleiner 5° besteht die Gefahr des Verkei
lens, wodurch die Rückstellung des Fangrings aus der Leerschlagposi
tion in die Arbeitsposition erschwert wird.
Aus Fig. 5 wird deutlich, wie der Fangring ausgebildet ist. Am werk
zeugseitigen Ende ist der Konus 15a vorgesehen. Am entgegengesetzten
Ende ist der Anschlag 15c. Zwischen diesen beiden Anschlägen liegt der
zylinderförmige Abschnitt 15b. An der Außenfläche besitzt der Fangring
15 einen fein bearbeiteten Gleitbereich 15d sowie eine Freisparung
15e, die einerseits zur Massenverringerung und andererseits zur
leichteren Herstellung beiträgt. Darüber hinaus ist noch eine
Abkantung 15f vorgesehen, die in Arbeitsposition eine Anlage am
Anschlag 14b des Führungszylinders erlaubt. Der Schlagkolben 13
besitzt eine Nase 13a, deren Länge l größer ist als der maximal
mögliche Weg s des Döppers innerhalb des Fangrings. Dadurch wird
zuverlässig vermieden, daß der Schlagkolben 13 unmittelbar auf den
Fangring einschlagen kann, wenn beim Auftreten eines Leerschlages der
Döpper schlagartig nach vorne nachgibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel als auch bei den beiden anderen ergibt
sich beim Auftreten eines Leerschlags zunächst eine Bewegung des Schlagelements
nach vorn, die eine axiale Verschiebung des Fangrings bewirkt. Durch
die Bremskraft wird der Fangring gebremst axial verschoben. Je nach
Intensität des Leerschlags kann der Fangring schon vor Erreichen des
Anschlagringes 18 zum Stillstand kommen. Erreicht der Fangring jedoch
den durch elastische Elemente 19, 19′ abgefederten Anschlagring 18,
wird dort die noch vorhandene Restenergie vernichtet.
Bei der axialen Verschiebung des Fangringes gelangt der Döpper 12 im
Bereich des Konus 15a in Anlage an den Fangring und wird durch die
Konusspannung im Abstand vom Schlagkolben 13 gehalten, so daß es zu
keinem Nachschlagen kommt. Wird die Maschine erneut angesetzt, so wird
infolge der Bewegung des Werkzeuges auch der Döpper wieder zurückge
stellt wobei der gewählte Konuswinkel ein leichtes Lösen aus der
Konusspannung ermöglicht. Beim Zurückschieben kommt der Döpper dann in
Anlage am Anschlag 15c, so daß mit dem Döpper 12 auch der Fangring 15
zurückgeschoben wird, bis der Döpper im Bereich des Schlagkolbens ist.
Durch einen Vergleich der Fig. 2 und 3 wird ersichtlich, daß der
Hauptunterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen darin
besteht, daß in Fig. 3 der Fangring gegen die Kraft einer Feder axial
verschoben wird. Auch hier ist sichergestellt, daß über den ganzen
Verschiebeweg hinweg eine Reibkraft zwischen dem Gleitbereich 15d des
Fangrings und dem Führungsbereich 14a des Führungszylinders bewirkt
wird. Bei der axialen Verschiebung muß nun zusätzlich die Federkraft
überwunden werden, die zur Erhöhung der Bremskraft beiträgt.
Andererseits trägt diese Federkraft auch bei Rückstellung des
Werkzeuges und des Fangringes zu einer schnelleren Überführung in die
Arbeitsposition bei. Die Feder kann den Fangring aber nicht allein
zurückstellen.
Im dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wirkt der Schlagkolben
aber einen Schaft 13c′ unmittelbar auf das Werkzeug ein. Insofern kann
der Schlagkolben nicht innerhalb des unter Vorverformung gelagerten,
geschlitzten Fangringes geführt werden. Der Fangring 15′ besitzt daher
einen Konus 15a′, der mit einer Abkantung 13b′ des Schlagkolbens
zusammenwirkt. Beim Auftreten von Leerschlägen wird nun der Fangring
15′ in vergleichbarer Weise wie in den beiden ersten
Ausführungsbeispielen nach vorne verschoben, nimmt dabei jedoch die
Führung 26 des Schaftes 13c′ des Schlagkolben 13′ mit. Beide Elemente
gemeinsam bilden die Abfangeinrichtung. Der Maximalweg dieser
Verschiebeeinheit wird durch den Anschlag 31a der Werkzeugaufnahme 31
begrenzt. Soll nun das Gerät wieder in Arbeitsstellung überführt
werden, so erfolgt die Rückstellung dadurch, daß Abkantungen 11a des
Werkzeuges an Abkantungen 26a der Führungsbuchse 26 angreifen und die
Rückstellung sowohl von Führungsbuchse 26 als auch von Fangring 15′
bewerkstelligen. Auch hier ist der Konus 15a′ so gewählt, daß sich
eine leichte Rückstellung ergibt.
Claims (11)
1. Elektropneumatischer Schlag- oder Drehschlaghammer (10) mit einem
frei fliegenden Schlagelement, das unter dem Einfluß der Druck
schwankungen eines Luftkissens (27) in einem Führungszylinder (14)
hin und her schwingt und einem Werkzeug oder Werkzeughalter (11)
rhythmische, axiale Schläge erteilt, sowie mit einer Abfangeinrich
tung, die vom Schlagelement durchgriffen ist und ein elastisch
verformbares Fangelement aufweist, das bei leerschlagendem Werkzeug
(11) das Schlagelement abfängt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fangelement in einem Führungsbe
reich (14a) unter elastischer Vorverformung eingespannt und dennoch
bei leerschlagendem Werkzeug (11) im Führungsbereich (14a) axial
verschieblich gelagert ist.
2. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Fangelement ein längsgeschlitzter Fangring (15)
ist, der durch eine radial nach innen gerichtete Verformung im
Führungsbereich (14a) beweglich eingespannt ist.
3. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schlagelement ein von einem Schlagkolben
(13) beaufschlagter Döpper (12) ist, der in Arbeitsposition inner
halb eines zylindrischen Abschnittes (15b) des als Fangelement
ausgebildeten Fangrings (15) frei hin und her schwingend gehalten
ist, wobei der Döpper (12) an seinem Kopfteil (12a) Abkantungen
(12b, 12c) aufweist, die mit entsprechend geformten Anschlägen (15c,
Konus 15a) des Fangrings zur Begrenzung des Maximalweges des
Döppers (12) innerhalb des Fangrings (15) zusammenwirken.
4. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß der werkzeugseitige Anschlag als ein Konus (15a) ausge
bildet ist, der einen Winkel von vorzugsweise mehr als 5° aufweist.
5. Schlag- oder Drehschlaghammer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangring (15) mit einem
Gleitbereich (15d) seiner äußeren Mantelfläche am Führungsbereich
(14a) des Führungszylinders (14) teilweise anliegt und im übrigen
Bereich der äußeren Mantelfläche werkzeugseitig eine Freisparung
(15e) aufweist.
6. Schlag- oder Drehschlaghammer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (16) werkzeug
seitig vor dem Fangring (15) zu dessen Abfederung gelagert ist.
7. Schlag- oder Drehschlaghammer nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (13) eine Nase (13a)
aufweist, deren Länge (l) größer ist als der maximal mögliche Weg
(s) des Döppers (12) innerhalb des Fangrings (15).
8. Schlag- oder Drehschlaghammer nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fangring (15) innenseitig eine
Montageaussparung (zeichnerisch nicht dargestellt) aufweist, in die
der Döpper (12) beim Einbau in den Fangring (15) eintaucht.
9. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der als Schlagelement ausgebildete Schlagkolben
(13) in einer Führungsbuchse (26) geführt ist, die gemeinsam mit
dem Fangelement (Fangring 15′) die Abfangeinrichtung bildet und
ebenfalls axial zwischen einem Anschlag (31a) der Werkzeugaufnahme
(31) und dem an einem Anschlag (14b) des Führungszylinders (14)
anschlagbaren Fangring (15′) axial verschiebbar ist.
10. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fangring (15′) rückseitig einen Konus (15a′) von
vorzugsweise mehr als 5° aufweist, der mit Ankantungen (13b′) des
Schlagkolbens (13′) zusammenwirkt.
11. Schlag- oder Drehschlaghammer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (26) werkzeugseitig einen
Anschlag (26a) besitzt, der mit Abkantungen (11a) des Werkzeugs
(11) zur Rückstellung des Fangelements zusammenwirkt.
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