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Schlägbohrgerät mit Umsetzwerk Die Erfindung bezieht sich auf Schlagbohrgeräte,
insbesondere elektrische Schlaghämmer, die mit einem Umsetzwerk für den Schlagbohrer
versehen sind. Bei solchen Sclilagbohrgeräten ist das Umsetzwerk vielfach so eingerichtet,
daß es aus einem vom Antriebsmotor angetriebenen Zahnradgetriebe besteht, das den
Schlagbohrer mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit in Drehung versetzt. Bei
dieser Umsetzmethode wird der Schlagbohrer außer bei weichem Gestein und sehr kleinem
Vorschub stark beansprucht, da er auch während des Aufschlages in Drehung bleibt.
Auch das Umsetzwerk ist bei einer solchen Ausführung starken Beanspruchungen ausgesetzt.
Bei anderen Schlaghämmern hat man die Drehbewegung des Umsetzwerkes von der hin
und her gehenden Bewegung des Schlagkolbens oder des den Schlagkolben antreibenden
Antriebsgliedes abgeleitet, wobei die Bewegung von dem antreibenden Teil auf das
Umsetzwerk durch Drallmutter und Drallspindel unter Zwischenschaltung eines Freilaufes
bewirkt wird. Infolgedessen wird bei einem solchen Umsetzwerk der Schlagbohrer nur
während des einen Hubes des Schlagkolbens, und zwar gewöhnlich während des Rückhubes,
in Drehung versetzt. In der Fig. i ist über der den Zeitverlauf darstellenden Abszisse
t in einer Kurve der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit dargestellt, die der Schlagbohrer
bei
dem Betriebe des Gerätes hat. a bedeutet hierbei die Zeitdauer des Rückhubes und;
b die des Schlaghubes des Schlagkolbens, bzw. des Antriebsgliedes. Wie man hieraus
ersieht, wird, der Schlagbohrer nur während des Rückhubes a weitergedreht. Während
des Schlaghubes b ist dagegen die Winkelgeschwindigkeit dies Schlagbohrers gleich
Null, d. h. der Bohrer steht während dieser ganzen Zeit, also bis zum Auf schlagszeitpunkt
A, still. Mit dieser absatzweisen und ruckartigen Bewegung des Umsetzwerkes ist
nun der Nachteil verbunden, daß das Umsetzwerk sehr stark beansprucht wird und sich
daher ziemlich schnell abnutzt. Außerdem werden hierdurch unerwünschte Rück- und
Drehstoßkräfte auf das Schlaggerät ausgeübt, die die Bedienung des Schlaggerätes
erschweren. Ferner tritt auch eine ungleichmäßige Beanspruchung des, Antriebsmotors
ein. Im folgenden wird nun ein Umsetzwerk gezeigt, hei dem diese Nachteile beseitigt
sind.
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Gemäß der Erfindung ist das Umnsetzwerk so ausgebildet, daß die Winkelgeschwindigkeit
des Schlagbohrers während eines aus Schlag- und Rückhub bestehenden Arbeitsspieles
des Schlagkolbens in der Weise ungleichförmig verläuft, daß sie im Aufschlagszeitpunkt
oder in dessen unmittelbarer Nähe ihr Minimum erreicht. Vorteilhaft ist dabei die
Einrichtung so getroffen, daß die Winkelgeschwindigkeit im Auf schlagszeitpunkt
oder in dessen unmittelbarer Nähe zu Null wird; wobei die Stillstandsdauer des Schlagbohrers
klein, jedenfalls wesentlich kleiner als die Hälfte der gesamten Dauer eines Arbeitsspieles
ist. In manchen Fällen kann es auch
zweckmäßig sein, das Umsetzwerk so einzurichten,
daß die Winkelgeschwindigkeit des Schlagbohrers im Aufschdagszeitpunktoder indessen
unmittelbarer Nähe negativ ist.
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In der Fig. 2 ist der sich bei einem in solcher Weise eingerichteten
Umsetzwerk ergebende Verlauf der Winkelgeschwindigkeit des Schlagbohrers graphisch
dargestellt. Auf der Abszisse t bedeutet a' wieder den Rückhub und b' den Schlaghub
des Schlagkolbens, an dessen Ende A der Aufschlag des Schlagkolbens auf den Schlagbohrer
stattfindet. Wie man aus der Fig. 2 ersieht, ist bei einem in solcher Weise ausgebildeten
Umsetzwerk der Schlagbohrer nicht nur während des Rückhubes, sondern auch während
des Schlaghubes in Bewegung, und zwar verläuft die Kurve der Winkelgeschwindigkeit
des Schlagbohrers bei dem dargestellten Beispiel etwa sinus,förmig, in der Weise,
daß sie im Aufschlagszeitpunkt A oder in dessen unmittelbarer Nähe ihren tiefsten
Wert, gegebenenfalls sogar einen negativen Wert, erreicht und an einem zwischen
je zwei Aufschlagen etwa in der Mitte liegenden Zeitpunkt auf ihren Höchstwert gelangt.
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Durch eine solche Ausbildung des, Umsetzwerkes wird gegenüber den
bisherigen, mit Pausen arbeitenden Umsetzwerken insbesondere der Vorteil erreicht,
daß der gleiche Winkelweg des Schlagbohrers sich auf das gesamte Arbeitsspiel des
Gerätes, d. h. auf die zwischen je zwei Aufschlägen des Schlagkolbens liegendie
Zeit verteilt, womit also eine gleichmäßigere Beanspruchung des Antriebsmotors verbunden
ist. Außerdem hat ein solches Umsei.zwerk den Vorteil, diaß es infolge der kontinuierlich
verlaufenden Bewegung praktisch stoßfrei läuft. Da sich die Umsetzbewegung des Schlagbohrers
über das gesamte Arbeitsspiel verteilt, so ist ferner auch das Maximum der Winkelgeschwindigkeit
des Schlagbohrers erheblich geringer als bei einem absatzweise arbeitenden Umsetzwerk,
was eine wesentliche Verminderung des Meißel- und Getriebeverschleißes- bedeutet,
ohne daß hiermit eine Herabsetzung der Leistung des Schlaggerätes verbunden ist.
Infolge der herabgesetzten Winkelbeschleunigung des Schlagbohrers treten geringere
Kräfte im Bohrgestänge und Umsetzgetriebe auf, so daß diese Teile schwächer und
leichter ausgebildet werden können. Gegenüber solchen Umsetzwerken, die den Schlagbohrer
gleichförmig drehen, also als ein gewöhnliches Zahnradgetriebe ausgebildet sind,
ist andererseits der große Vorteil vorhanden., daß die bei solchen Umsatzwerken
auftretenden Brüche der Bohrschneide und des Umnsetzgetriebes vermieden werden und
der Bohrschneideverschleiß erheblich geringer ist. Außerdem braucht bei einem erfindungsgemäß
ausgebildeten Umsetzwerk nur eine geringere Antriebsleistung aufgewendet zu werden.
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Zur Erzeugung der gewünschten Umsetzbewegung dies Schlagbohrers kann
gemäß der Erfindung ein Schubgetriebe dienen, das die kontinuierliche Drehbewegung
des Antriebes in eine etwa wie in der in Fig.2 angegebenen Weise verlaufende Drehbewegung
umwandelt. Insbesondere istes vorteilhaft, als Schubgetriebe ein Triebstockgetriebe
zu verwenden, bei dem z. B. ein Triebstock mit einem Nutenrad zusammen arbeitet.
Ein solches Triebstockgetriebe läßt sich in besonders einflacher Weise an dem Schlaggerät
anbringen und hat ferner den Vorteil, daß es selbst einen sehr einsfachen Aufbau
hat und völlig betriebssicher arbeitet.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Schlaggerätes
dargestellt, dessen Umsetzwerk als Triebstockgetriebe ausgebildet ist. i ist das
Gehäuse eines Schlaggerätes, auf dessen oberem Ende ein der Einfachheit halber auf
der Zeichnung fortgelassener Elektromotor sitzt, der ein ebenfalls nicht besonders
dargestelltes Kurbelgetriebe antreibt, von dem der Schlagkolben 2 über die 'Schraubenfeder
3 in hin und her gehende Bewegung versetzt wird. Das Gehäuse i ist am unteren. Ende
durch ein Querstück 4 verschlossen, auf das eine Kappe 5 aufgesetzt ist, die das
Gehäuse für das Umsetzwerk bildet. In dem Querstück 4 ist eine Hülse 6 drehbar gelagert,
die zur Aufnahme des, Schlagbohrers 7 dient. Die Hülse 6 ist außerdem noch mit dem
unteren Ende in der Kappe 5 drehbar gelagert. Auf der Hülse 6 ist nun ein Rad 8
gelagert, das am Rande mit beispielsweise radialen Nuten 9 versehen ist. Mit diesem
Nutenrad arbeiten die beiden Stifte io zusammen, die an der Scheibe i i sitzen,
die am unteren Ende des, Triebstockes 12 angebracht ist. Der Triebstock besteht
aus einer Welle, die in dem Querstück 4 gelagert ist und von dem Antriebsmotor dies
Schlaggerätes in gleichmäßige Drehbewegung versetzt wird. Wenn neun das Nutenrad
8 mit der dien Schlagbohrer
haltenden Hülse 6 fest verbunden ist,
so wird bei einem solchen Triebstockgetriebe der Schlagbohrer 7 in der Weise umgesetzt,
daß die Winkelgeschwindigkeit des Schlagbohrers etwa dien in Fig.2 dargestellten
sinusartigen Verlauf nimmt.
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Zu bemerken ist hierbei noch, daß die Nuten in dem Nutenrad auch gegebenenfalls
so ausgebildet sein können, daß sie nicht radial verlaufen, sondern auch einen anderen
Versauf, z. B. einen geneigten oder gekrümmten Verlauf, erhalten können; was zur
Erzeugung bestimmter Bewegungsgesetze, nämlich gemilderter Beschleunigung, geringerenVerschleißes
und evtl. bestimmter Stillstan.dedauer des Werkzeuges, vorteilhaft sein kann.
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Ferner kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Stifte bzw.
Triebbolzen, des Triebstockes zur Verringerung der Reibung mit Rollen zu versehen.
Die Stifte bzw. Bolzen können ferner auch abgeflacht ausgebildet sein, was den Vorteil
hat, daß man dickere Bolzen verwenden kann und daß die schalende Wirkung in den
Führungsnutengemildert wird.
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In einem solchen Umsetzwerk ist nun erfindungsgemäß eine vorteilhaft
als Reibungskupplung (Rutschkupplung) ausgebildete Überlastungskupplung vorgesehen.
Bei Anwendung eines Triebstockgetriebes kann das \'utenrad selbst als Kupplungsscheibe
einer solchen Reibungskupplung dienen. Die Einrichtung kann dabei etwa so getroffen
sein, daß auf der (las Arbeitswerkzeug, z. B. einen Schlagbohner, tragenden, drehbar
gelagerten Hülse eine Scheibe befestigt ist, an die eine auf der Hülse drehbar gelagerte,
vom Umsetzwerk angetriebene Gegenscheibe durch eine vorteilhaft sich ebenfalls auf
der Umsetzhiilse abstutzende Federung angepreßt wird. Bei dem in den Fig. 3 und
.4 diargestellten Ausführungsl)eispiel ist die auf der Hülse 6 sitzende und mit
ihr fest verbundene Scheibe mit 13 bezeichnet, während die drehbar gelagerte
Gegenscheibe von dem Nutenrad 8 gebildet wird. Das N utenrad 8 wird bei diesem :Ausführungsbeispiel
an die Scheibe 13
durch die Schraubenfeder 14 airgepreßt, die sich mit ihren
anderem Ende gegen die auf die Hülse 6 aufgeschraubte und in dem Querstück 4 drehbar
gelagerte Spannmutter 1 5 abstützt. Eine solche Rutschkupplung sorgt dafür, daß,
wenn der Schlagbohrer 7 aus irgendeinem Grunde an seiner Drehung gehindert ist eine
Überbeanspruchung des, Umsetzwerkes keinesfalls eintreten kann.
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Als Schubgetriebe kann gemäß der Erfindung für das Umsetzwerk auch
ein solches Getriebe verwendet werden, bei dem mindestens zwei von versetzten Kurbeln
oder Exzentern angetriebene Schubklinken mit einem Klinkenrad (Sperrklinkenrad')
im Eingriff stehen.
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In den Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Schubgetriebes
im Auf- und Grundriß dargestellt. 21 ist ein dem in Fig.3 dargestellten Nutenrad
8 entsprechendes Klinkenrad, das am Außenumfang mit einer sägezahnähnlichen Verzahnung
versehen ist. In die Zähne des Klinkenrades greifen die beiden Klinken 23 und 24
ein, die auf den beiden Kurl)elzapfen 25 und 26 gelagert sind, die am unteren Ende
der Triebstockwel.le 27 um 18o° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die beiden
Klinken 23 und 24 werden durch die Federn 28 und 29 an den verzahnten Außenumfang
des Kliniken rades 21 angedrückt. Wenn nun bei einem solchen Utnsetzwerk die Triebs.tockwelle
27 angetrieben wird, so wird sie von den hierdurch in Bewegung versetzten Klinken
23 und 24 in der Weise gedreht, daß das Klinkenrad und der mit ihm verbundene Schlagbohrer
sich mit einer Winkelgeschwindigkeit bewegen, die ebenfalls etwa dien in Fig. 2
dargestellten sinusartigen Verlauf nimmt.
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Ferner kann gemäß der Erfindung da.s Umsetzwerk auch in der Weise
ausgebildet sein, daß mindestens ein Glied des Getriebes, z. B. eine Schnecke, ein
Stirnrad, ein Planetenrad, ein Differentialrad od. dgl., eine zusätzliche hin und,
her gehende, vorzugsweise geradlinige oder pendelnde Schwingung ausführt.
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In Fig.7 ist ein Ausführungsbeispiel eines in solcher Weise ausgebildeten
Umsetzwerkes im Grundriß dargestellt. 31 ist eine indem Schlaggerät in Kugellagern
32 gelagerte Kurbelwelle, die von einem nicht besonders dargestellten. Elektromotor
angetrieben wird und den ebenfalls nicht besonders dargestellten Schlagkolben in
hin und her gehende Bewegung versetzt. Auf dem über das Kugellager herausragenden
Ende 33 der Kurbelwelle 31 ist nun eine Schnecke 34 gleitbar, aber nicht
drehbar gelagert, die an ihrem rechten Ende einen exzentrisch angeordneten kugelförmigen
Vorsprung 35 besitzt. Diese Kugel 35 ist in einer entsprechenden Vertiefung 36 einer
Scheibe 37 gelagert, die ihrerseits mittels des Kugellagers 38 in dem Gehäuseteil
39 des Schlaggerätes drehbar gelagert ist, und zwar so, daß die Drehachse der Scheiben
37 mit der Achse der Schnecke 34 einen spitzen Winkel bildet. Die Schnecke 34 steht
unter dem Druck der Schraubenfeder 40, so daß bei einer Drehung der Schnecke 34
um ihre Achse die Kugel 35 ständig in dem Lager 36 geführt ist. Die Scheibe 37 wirkt
infolge ihrer,schrägen Lage zu der Schnecke 34 wie eine Taumelscheibe und versetzt
die Schnecke 34 bei ihrer Drehung zusätzlich in eine hin und her gehende Bewegung.
Die Schnecke 34 steht nun mit einem Schneckenrad 41 im Eingriff, durch das dem nicht
besonders dargestellten Schlagbohrer die Umisetzbewegung erteilt wird. Durch dien
Umstand, daß die Schnecke 34 bei ihrer Drehung gleichzeitig in eine in axialer Richtung
hin und her gehende Bewegung versetzt wird, wird also der Schlagbohrer mit einer
Winkelgeschwindigkeit bewegt, die den: in der Fig. 2 dargestellten Verlauf oder
einen ähnlichen Verlauf hat.
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Gegebenenfalls können zur Erzeugung der gewünschten Umsetzbewegung
auch solche Getriebe verwendet werden, die mindestens ein Ellipsenrad aufweisen
und infolgedessen den Schlagbohrer so umsetzen, daß er die in Fig.2 dargestellte
etwa sinusartige WinkeI,geschw indigkeit hat.