EP0537875A1

EP0537875A1 - Fluid powered impact tool

Info

Publication number: EP0537875A1
Application number: EP92250301A
Authority: EP
Inventors: Franz Gulczynski; Wilhelm Rode
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 1993-04-21
Anticipated expiration: 2012-10-14
Also published as: DE4134581A1; ATE111390T1; DE59200501D1; EP0537875B1

Abstract

The invention relates to a fluid-powered impact tool for a hand-guided breaking or drilling appliance, with a handle which is arranged on a head housing and is connected to a flexible element and a pin releasing the fluid supply, in which arrangement a steel leaf spring (11) lying transversely to the tool axis extends through the handle (2) and has a bore (15) lying parallel to the tool axis in the area of the head housing (1) of the handle (2), in which bore (15) a displaceable sleeve (5) is arranged into which the free end of the pin (7), having a stop collar (16), projects, and the spring (6) loading the pin (7) is supported on the one side on the end face of the pin (7) and on the other side on the inside of the base of the sleeve (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluid betriebenes Schlagwerkzeug für ein von Hand geführtes Abbau- bzw. Bohrgerät gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a fluid-operated striking tool for a hand-operated mining or drilling device according to the preamble of the main claim.

Zu den Werkzeugen, auf welche sich die Erfindung bezieht, gehören beispielsweise Abbau-, Aufreiß- sowie Bohrhämmer und Stampfer sowie alle ähnlichen Geräte, die so ausgeführt sein sollen, daß die Rückstoßkraft sowie die Schwingungen, welche durch den Aufprall des Arbeitswerkzeuges auf den Anlagebund des Kopfgehäuses hervorgerufen werden, möglichst nicht auf den Bedienungsmann übertragen werden. Diese Forderung muß sowohl beim Abbau- oder Bohrvorgang, sowie beim Ziehen des Gerätes erfüllt werden. Eine weitere Forderung besteht darin, daß teure Hauptteile keinem oder nur geringem Verschleiß unterliegen. Das Gesamtgewicht soll jedoch nicht oder nur unwesentlich höher liegen als vergleichbare leistungsgleiche Geräte. Der Antrieb des Schlagwerkzeuges kann wahlweise pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.The tools to which the invention relates include, for example, dismantling, ripping and hammer drills and rammers and all similar devices that should be designed so that the recoil force and the vibrations caused by the impact of the work tool on the system of the system Head housing are caused, if possible not transferred to the operator. This requirement must be met both when dismantling or drilling, and when pulling the device. Another requirement is that expensive main parts are subject to little or no wear. However, the total weight should not be, or should only be slightly higher than, comparable devices with the same performance. The impact tool can be driven pneumatically or hydraulically.

Im einfachsten Fall kann durch Erhöhung des Maschinengewichtes ein fast rückstoßfreies Gerät geschaffen werden. Je nach Leistung kann aber dieses Schlagwerkzeug kaum noch von Hand bewegt werden.In the simplest case, an almost recoil-free device can be created by increasing the machine weight. Depending on the performance, however this striking tool can hardly be moved by hand.

Aus der EP 0 391 856 ist ein pneumatischer Hammer bekannt, der zwei vom Kopfgehäuse abstehende Handgriffe aufweist, die über Blattfedern schwenkbar am Gehäuse angeordnet sind. Während des Betriebes werden die Griffstücke, an welchen der Bedienungsmann eingreift, auf relativ langem Wege radial bewegt. Die Rückstoßkraft kann durch diese Maßnahme zwar gemindert werden, wobei jedoch die Handgelenke periodisch einer starken Bewegung ausgesetzt sind. Drückt der Bedienungsmann mit einer größeren Kraft an als die eingebaute Federkraft, so können die Griffstücke am Gehäuse zur Anlage kommen, wobei dann die Rückstoßkraft ungedämpft übertragen wird. Von weiterem Nachteil ist, daß die Übertragung der Bewegung des Drückers auf den Ventilstift konstruktiv sehr aufwendig ist.A pneumatic hammer is known from EP 0 391 856, which has two handles which protrude from the head housing and which are pivotably arranged on the housing via leaf springs. During operation, the grips on which the operator engages are moved radially over a relatively long way. The recoil force can be reduced by this measure, but the wrists are periodically exposed to strong movement. If the operator presses with a greater force than the built-in spring force, the grips can come into contact with the housing, in which case the recoil force is transmitted undamped. Another disadvantage is that the transmission of the movement of the pusher on the valve pin is very expensive to construct.

Eine vergleichbare Konstruktion ist der EP 0 115 241 entnehmbar, bei der die zwei Griffstücke gelenkig am Gehäuse befestigt und durch Federn nach oben belastet sind. Bezüglich der Nachteile gilt das gleiche wie zuvor erwähnt.A comparable construction can be found in EP 0 115 241, in which the two handle pieces are articulated to the housing and are loaded upwards by springs. As for the disadvantages, the same applies as mentioned before.

In der DE-PS 24 03 074 wird ein Abbaugerät mit einem Zweimassenschwinger vorgeschlagen. Diese Lösung mit dem hierfür erforderlichen Massen- und Federungssystem hat sich für die Praxis als zu schwer und zu teuer herausgestellt.In DE-PS 24 03 074 a mining device with a dual mass oscillator is proposed. This solution with the required mass and suspension system has proven to be too heavy and too expensive in practice.

Bei dem Vorschlag gemäß der DE-PS 89 25 80 sind Handgriff und Werkzeugkörper verschiebbar zueinander angeordnet. Dies ergibt während des Betriebes große Relativbewegungen, wobei die entgegengerichtete Kraft, die Handgriffe und Werkstück voneinander zu trennen versucht, nur für eine mittlere ausgeübte Kraft des Bedienungsmannes auf das Werkzeug ausgelegt ist.In the proposal according to DE-PS 89 25 80 handle and tool body are slidably arranged to each other. This results in large relative movements during operation, the opposing force that tries to separate the handles and workpiece from one another only being designed for an average force exerted by the operator on the tool.

Drückt der Bedienungsmann stärker auf das Werkzeug, werden die Schwingungen ungedämpft auf die Handgelenke übertragen.If the operator presses the tool harder, the vibrations are transferred to the wrists undamped.

In der DE-PS 879 031 ist eine Anordnung zur Dämpfung der Übertragung von Schwingungen offenbart, bei dem ein elastisches bzw. nachgiebiges Übertragungsmittel, vorzugsweise ein Handgriff an einem Gerät, mit einer Feder kombiniert ist. Der vorgeschlagene Handgriff wird aus einem weichen Gummimaterial gefertigt, in dem beispielsweise eine Schraubenfeder eingebettet ist. Um den Handgriff am Gerat befestigen zu konnen, werden Bolzenelemente im Endbereich der Feder angeordnet. Der vorgeschlagene Handgriff ist für die Aufnahme von großen Rückstoßkraften nicht geeignet und hat außerdem den Nachteil, daß er über die metallische Verbindung mit dem Gerät schwingungsmäßig nicht entkoppelt ist.DE-PS 879 031 discloses an arrangement for damping the transmission of vibrations, in which an elastic or flexible transmission means, preferably a handle on a device, is combined with a spring. The proposed handle is made of a soft rubber material in which, for example, a coil spring is embedded. To be able to attach the handle to the device, bolt elements are arranged in the end area of the spring. The proposed handle is not suitable for absorbing large recoil forces and also has the disadvantage that it is not vibration-decoupled via the metallic connection to the device.

Eine andere Anordnung für eine Stoßdämpfung zwischen Griff und Hammerkopf eines Bohrhammers wird entsprechend der DE-GM 1 672 058 vorgeschlagen. Dazu wird zwischen Griff und Hammerkopf ein doppeltwirkendes Federpaket, das in einer Büchse geführt ist, angeordnet. Da die Betätigungsstange direkt mit dem Auslosegriff in kontakt ist, macht sie weiterhin jede Relativbewegung zwischem dem Hammerkörper und dem Griff mit, so daß die Führungsbohrungen für den Stößel frühzeitig verschleißen. Weiterhin wird durch die Schraubenfederanordnung keine Dämpfung erreicht und die vorgeschlagene Vorspannung der beiden Federn gegeneinander ist wegen der erforderlichen Montageschritte nicht möglich. Außerdem ist die vorgeschlagene konstruktion sehr aufwendig und hinsichtlich der vielen paßgenauen Führungen sehr störanfällig.Another arrangement for shock absorption between the handle and hammer head of a rotary hammer is proposed in accordance with DE-GM 1 672 058. For this purpose, a double-acting spring assembly, which is guided in a sleeve, is arranged between the handle and the hammer head. Since the actuating rod is in direct contact with the release handle, it continues to make every relative movement between the hammer body and the handle, so that the guide bores for the plunger wear out prematurely. Furthermore, no damping is achieved by the coil spring arrangement and the proposed prestressing of the two springs against one another is not possible because of the required assembly steps. In addition, the proposed construction is very complex and very susceptible to failure due to the many precisely fitting guides.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein Fluid betriebenes Schlagwerkzeug anzugeben, bei dem die Übertragung der Rückstoßkraft und der Schwingungen auf den Bedienungsmann vermieden wird und der Verschleiß der Hauptteile des Werkzeuges gering ist.The object of the invention is to provide, while avoiding the disadvantages described, a fluid-operated impact tool in which the transmission of the recoil force and the vibrations to the operator is avoided and the wear of the main parts of the tool is low.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteile von Unteransprüchen.This object is achieved with the features specified in the characterizing part of the main claim. Advantageous further developments are part of subclaims.

Der einstückige Handgriff wird aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Elastomer, vorzugsweise zelliger Kunststoff gefertigt. Um die Federwirkung des Handgriffes zu unterstützen, wird in diesen ein parallel zur Griffachse verlaufendes Federelement eingegossen. Dieses Federelement ist vorzugsweise eine Blattfeder aus Stahl oder ein Profil aus faserverstärkten Kunststoffen. Die Wirksamkeit dieser Blattfeder kann noch gesteigert werden, wenn im Bereich des Kopfgehäuses die Feder einen wellenförmig gebogenen Abschnitt aufweist, wobei der Wellenberg nach unten, d.h. in Richtung der nach unten drückenden Kraft des Bedienungsmannes gerichtet ist. Hinsichtlich eines optimalen Biegemomentes des Handgriffes weist dieser im Bereich der Erstreckung durch das Kopfgehäuse einen eckigen, d.h. einen nicht runden vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt auf. Um die Federwirkung des Handgriffes noch weiter zu verbessern, wird weiterbildend vorgeschlagen, im Bereich des Kopfgehäuses im Handgriff mindestens eine quer zur Handgriffachse liegende Ausnehmung anzuordnen. Durch die Verformung der verbleibenden Stege im Kopfgehäuse wird die Federung weiter verstärkt. Die dämpfende Wirkung des vorgeschlagenen Handgriffes wird außerdem dadurch unterstützt, daß der Handgriff am Kopfgehäuse, das fest mit dem den Schlagmechanismus aufnehmenden Arbeitsgehäuse verbunden ist, schwingungsmäßig entkoppelt ist.The one-piece handle is made of an elastic material, for example elastomer, preferably cellular plastic. In order to support the spring action of the handle, a spring element running parallel to the handle axis is cast into it. This spring element is preferably a leaf spring made of steel or a profile made of fiber-reinforced plastics. The effectiveness of this leaf spring can be increased if the spring has a wavy section in the area of the head housing, the wave crest being directed downwards, ie in the direction of the downward force of the operator. With regard to an optimal bending moment of the handle, it has an angular, ie a non-round, preferably a square cross-section in the area of the extension through the head housing. In order to further improve the spring action of the handle, it is further developed to arrange at least one recess lying transversely to the handle axis in the area of the head housing in the handle. The suspension is further reinforced by the deformation of the remaining webs in the head housing. The damping effect of the proposed handle is also supported by the fact that the handle on the head housing is firmly connected to the working housing receiving the impact mechanism, is decoupled in terms of vibration.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß das relativ teure Kopfgehäuse keinem oder nur geringem Verschleiß unterworfen ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die verbleibende Axial- sowie Schwenkbewegung des Handgriffes während des Betriebes nicht auf den das Fluid zuvor freigebenden Stift übertragen wird. Dazu weist der Handgriff im Bereich des Kopfgehäuses eine parallel zur Werkzeugachse liegende Bohrung auf, in der eine einseitig geschlossene Hülse verschiebbar angeordnet ist. In diese Hülse ragt das freie Ende des federbelasteten Stiftes, wobei die Feder einerseits auf der Stirnfläche des Stiftes und andererseits auf der Innenseite des Bodens der Hülse sich abstützt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß nach Öffnen des Ventils der Stift mit seinem Anschlagbund auf der Innenfläche des oberen Kopfgehäuseteiles zur Anlage kommt und die nicht vermeidbaren Schwenkbewegungen des Handgriffes durch die Hülse und die Feder kompensiert werden. Der Stift verbleibt deshalb während des Betriebes in Ruhestellung und auf diese Weise wird der Verschleiß des teuren Kopfgehäuses erheblich vermindert.Another essential aspect of the invention is the fact that the relatively expensive head housing is subjected to little or no wear. This is achieved in that the remaining axial and pivoting movement of the handle is not transmitted to the pin which previously released the fluid during operation. For this purpose, the handle in the area of the head housing has a bore lying parallel to the tool axis, in which a sleeve closed on one side is slidably arranged. The free end of the spring-loaded pin protrudes into this sleeve, the spring being supported on the one hand on the end face of the pin and on the other hand on the inside of the bottom of the sleeve. This arrangement ensures that after opening the valve, the pin comes with its stop collar on the inner surface of the upper head housing part and the unavoidable pivoting movements of the handle are compensated by the sleeve and the spring. The pin therefore remains in the rest position during operation and in this way the wear of the expensive head housing is considerably reduced.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles das erfindungsgemäße Fluid betriebene Schlagwerkzeug näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Teillängsschnitt eines erfindungsgemäßen Fluid betriebenen Schlagwerkzeuges,
Figur 2: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1.

In the drawing, the fluid-operated impact tool according to the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it:

Figure 1: a partial longitudinal section of a fluid operated impact tool according to the invention,
Figure 2: a section along the line AA in Figure 1.

In Figur 1 ist in einem Teil-Längsschnitt der obere Bereich eines erfindungsgemäßen Fluid betriebenen Schlagwerkzeuges dargestellt. Es besteht aus einem Kopfgehäuse 1, an dem der Handgriff 2 und der Drücker 4 angeordnet sind. Der Handgriff 2 ist einstückig und ist beispielsweise ein Gußteil aus Kunststoff mit einem angegossenen Bund 10.In Figure 1 is a partial longitudinal section of the upper area of a Fluid operated impact tool according to the invention shown. It consists of a head housing 1, on which the handle 2 and the handle 4 are arranged. The handle 2 is in one piece and is, for example, a cast part made of plastic with a cast collar 10.

Der Handgriff 2 wird in diesem Beispiel von links durch den oberen Teil des Kopfgehäuses 1 gesteckt und auf der rechten Seite mittels eines übergeschobenen Sicherungsringes 3 fixiert. Der im Bereich des Kopfgehäuses 1 umfaßte Teil des Handgriffes 2 weist ein Verhältnis von Länge zu Höhe in der Spanne von 2,5 bis 4,5 auf. Zur Verstärkung der Federeigenschaften des Handgriffes 2 ist in diesen parallel zur Griffachse eine Blattfeder 11 beispielsweise aus Stahl eingegossen. Um die Wirkung noch zu verstärken, weist die Blattfeder 11 im Bereich des Kopfgehäuses 1 einen wellenförmig nach unten gebogenen Abschnitt 12 auf. In gleicher Weise sind im Handgriff 2 im Bereich des Kopfgehäuses 1 quer zur Griffachse liegend zwei Ausnehmungen 13, 13.1 angeordnet. Die verbleibenden Stege wirken dann bei der Auf- und Abbewegung der Handgriffe, siehe Pfeil 14 wie ein Federelement.In this example, the handle 2 is inserted from the left through the upper part of the head housing 1 and fixed on the right side by means of a locking ring 3 which is pushed over. The part of the handle 2 encompassed in the area of the head housing 1 has a ratio of length to height in the range from 2.5 to 4.5. To reinforce the spring properties of the handle 2, a leaf spring 11, for example made of steel, is cast into the handle parallel to the handle axis. In order to intensify the effect, the leaf spring 11 has a wave-shaped downward section 12 in the area of the head housing 1. In the same way, two recesses 13, 13.1 are arranged in the handle 2 in the area of the head housing 1 lying transversely to the handle axis. The remaining webs then act as a spring element when the handles are moved up and down, see arrow 14.

Parallel zur Werkzeugachse ist im Handgriff 2 eine Bohrung 15 angeordnet, in der eine einseitig geschlossene Hülse 5 verschiebbar angeordnet ist. In diese Hülse 5 ragt ein Stift 7, der einen Anschlagbund 16 aufweist. Die den Stift 7 belastende Feder 6 stützt sich einerseits auf der Stirnfläche des freien Endes des Stiftes 7 und andererseits auf der Innenseite des Bodens der Hülse 5 ab. Der Drücker 4 zum Auslösen der Fluidzufuhr, siehe Pfeil 17, ist gelenkig 9 am Kopfgehäuse 1 angeordnet. Beim Herunterdrücken des Drückers 4 durch den Bedienungsmann wird über die Hülse 5 die Feder 6 zusammengedrückt, bis eine Federkraft erreicht wird, die größer ist als die auf das Ventil 8, hier nur schematisch dargestellt, wirkende Kraft. Diese Kraft ist das Produkt aus Nenndruck des zugeführten Fluids x Querschnittsfläche 18 am Ventilsitz. Übersteigt die Federkraft die Gegenkraft, dann öffnet das Ventil 8 und der Stift 7 bewegt sich nach unten, bis er mit dem Anschlagbund 16 zur Anlage kommt. Während des Betriebes nimmt der Stift 7 diese Ruhestellung ein und die sich ergebenden Bewegungen 14 des Handgriffes 2 werden durch geringfügige Verschiebungen von Hülse 5 und Feder 6 kompensiert. Auf diese Weise wird der verschleißanfällige Abschnitt 19 des Kopfgehäuses 1 geschont, da eine Bewegung des Stiftes 7 nur beim Ein- und Ausschalten erfolgt.Parallel to the tool axis, a bore 15 is arranged in the handle 2, in which a sleeve 5 closed on one side is slidably arranged. A pin 7, which has a stop collar 16, projects into this sleeve 5. The spring 6 loading the pin 7 is supported on the one hand on the end face of the free end of the pin 7 and on the other hand on the inside of the bottom of the sleeve 5. The pusher 4 for triggering the fluid supply, see arrow 17, is articulated 9 on the head housing 1. When the operator presses the pusher 4 down, the spring 6 is compressed via the sleeve 5 until a spring force is reached which is greater than the force acting on the valve 8, shown only schematically here. This force is the product of the nominal pressure of the supplied fluid x cross-sectional area 18 at the valve seat. If the spring force exceeds the counterforce, this opens Valve 8 and pin 7 move downward until it comes to rest with stop collar 16. During operation, the pin 7 assumes this rest position and the resulting movements 14 of the handle 2 are compensated for by slight displacements of the sleeve 5 and spring 6. In this way, the wear-prone section 19 of the head housing 1 is spared, since the pin 7 is only moved when it is switched on and off.

Claims

Fluid-operated striking tool for a hand-held mining or drilling device with a handle arranged on a head housing and lying transversely to the tool axis and extending to both sides of the head housing, which is connected to a resilient element and a fluid triggering, parallel to the tool axis spring loaded pin,
characterized,
that a transverse to the tool axis leaf spring made of steel (11) extends through the one-piece handle made of an elastic material (2) and in the area of the head housing (1) of the handle (2) an angular, preferably a square cross section and parallel to Tool axis lying bore (15), in which a one-sided closed sliding sleeve (5) is arranged, into which the free end of the pin (7) having a stop collar (16) protrudes, which in the part below the handle (2) Head housing (1) is guided (19) and the spring (6) loading the pin (7) is supported on the one hand on the end face of the pin (7) and on the other hand on the inside of the bottom of the sleeve (5).

A fluid operated impact tool according to claim 1,
characterized,
that the handle (2) in the area of the head housing (1) has at least one recess (13, 13.1) lying transversely to the handle axis.

A fluid operated impact tool according to claim 1,
characterized,
that the handle (2) has an angular, preferably a square cross-section in the region of the extent through the head housing (1).

A fluid operated impact tool according to claim 1,
characterized,
that the spring element is designed as a leaf spring (11) made of steel.

A fluid operated impact tool according to claim 4,
characterized,
that the leaf spring (11) in the area of the head housing (1) has a wave-shaped section (12), the wave crest being directed downwards.