EP0646056A1 - Verfahren und vorrichtung zum betätigen eines schlagwerkzeuges mittels pressluft. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betätigen eines schlagwerkzeuges mittels pressluft.

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EP0646056A1
EP0646056A1 EP93909977A EP93909977A EP0646056A1 EP 0646056 A1 EP0646056 A1 EP 0646056A1 EP 93909977 A EP93909977 A EP 93909977A EP 93909977 A EP93909977 A EP 93909977A EP 0646056 A1 EP0646056 A1 EP 0646056A1
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EP
European Patent Office
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rotor
inner rotor
piston
firing pin
compression
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EP93909977A
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EP0646056B1 (de
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Rolf Briem
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Publication of EP0646056B1 publication Critical patent/EP0646056B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/06—Means for driving the impulse member
    • B25D9/08—Means for driving the impulse member comprising a built-in air compressor, i.e. the tool being driven by air pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for actuating a Schlagwer tool, in particular a percussion drilling tool or chisel of a rotary or chisel hammer by means of a reciprocating piston moved by compressed air in a cavity and to a rotary hammer and a Sc lag chisel device, according to this Process or work with this device.
  • An SC lag drilling machine in which a cylinder chamber guiding the percussion piston on different sides of the
  • the invention has for its object to provide a method and a device for a simple drive of a reciprocating flying piston, the drive is largely vibration-free and relatively little effort.
  • the method is therefore based on the principle that the compressed air is generated by means of a rotating external rotor and an internal rotor rotating at a relative speed, the two parallel axes of rotation being arranged eccentrically to one another and alternately during the rotation to produce the reciprocating movement radially offset portions of the outer circumference of the inner rotor, a compression and a suction space is formed by the compression space being created on one partial surface, while the suction space is generated on the other partial surface the cavity for the flying piston extends axially in the interior of the inner rotor and that the air from the compression space is pressed in by one or more first control channels into the cavity by on the facing partial surface of the outer circumference of the inner rotor near its one axial end on the radially offset part of the outer circumference of the inner rotor near its other axial end, one or more further control channels air is sucked out of the cavity into the suction chamber.
  • a device for performing the method has in particular the features that in the rotating outer rotor an axially extending interior is formed with a constant elliptical cross-section, the central axis of which is offset parallel to the axis of rotation of the outer cylinder and in which the inner rotor is halfway there Speed as the outer rotor rotates, the two parallel axes of rotation of the outer and inner rotor are offset eccentrically, that the inner rotor has a small and a large outer diameter such that the large outer diameter almost corresponds to the smaller inner diameter of the elliptical interior of the outer rotor, while the small one Outside diameter is chosen so that one of the two, facing or assigned Tei lvid of the outer circumference of the inner rotor is close to the wall of the interior when the direction of the small outer diameter with the direction of the exc entic offset of the two axes of rotation and that of the first and further.
  • Control channels are essentially diametrically opposed to one another with respect to the small diameter and are axially offset.
  • a firing pin which can be rotated by means of a drive is provided, with which a drilling tool can be coupled and which is guided axially displaceably in a firing pin guide provided on the front end face of the inner rotor, and that the firing pin is axially aligned with the flying piston and can be actuated by it.
  • a Sc lag chisel device on the basis of this device or the method is characterized in that a firing pin is provided, into which a chisel can be inserted and which is guided axially displaceably in a firing pin guide provided on the front end face of the inner rotor, and in that the firing pin is axially open aligned the piston and actuated by this st.
  • the rotary piston compressor principle on which this is based is known in particular from the extensive work of Wankel, who has proposed various types of rotary piston compressors. According to the invention, this principle is now modified so that it is suitable for generating the lifting movement of the flying piston, whereby not only a simple construction and drive, but also a largely vibration-damped suspension of the drive motor is possible, a bevel gear set or a self-aligning ball bearing being unnecessary compared to conventional rotary hammers .
  • the construction made possible with a few components and a favorable arrangement of the same also results in simple assembly with small dimensions and low weight. Di e ⁇ flight length the flying piston is not tied to the stroke length of a crank mechanism. The impact energy is high due to the special design.
  • the speed ratio between the inner and outer rotor is 1: 2
  • the compression and the suction space are formed on diametrically opposite partial surfaces of the outer circumference of the inner rotor.
  • the flying piston when the flying piston assumes its front end position facing the tool to be actuated, the cavity between the first and the second control channels is flowed through freely by the compressed air, thereby avoiding a Lee r current. and that * the movement of the flying piston is started by pushing the tool to be actuated into the cavity between the first and the further control channels.
  • Another advantage is that on the return flight of the flying piston behind the other, i.e. rear
  • Control channels an air cushion is formed by which the impact is damped.
  • a favorable form of the inner rotor is such that the outer contour of the inner rotor cross section is symmetrical with its small and large outer diameter and consists of two There are circular sections whose radius of curvature corresponds approximately to the larger radius of curvature of the elliptical interior, which is based on the DKM 53 type from Wankel.
  • the cavity of the inner rotor and the flying piston are zylindför ig, that the outer periphery of the outer rotor is circular, and that the electric motor used to generate the rotational movement is arranged parallel to the inner and outer rotor and that the drive via pulleys and belts , in particular toothed belts or Kei lri ppenri e s, or done via gears.
  • the firing pin is held in a rotating driven drilling shaft.
  • the drilling shaft can also be driven via a pulley and a belt or via gears by means of the electric motor.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a
  • Fig. 2 shows a cross section of a
  • Compressed air-piston actuation unit 3A and B position pictures of interior
  • Fig. 4 is a hammer drill in longitudinal section with a
  • Fig. 5 shows a cross section of the
  • FIGS. The basic structure of a device and the operation for generating the compressed air eans of a rotary compressing unit 12 and operating a free piston 4 rect a Schlagvor ⁇ ', such as a percussion drill or a percussion bit 1 is illustrated to 3 in FIGS..
  • Fig. 1 shows the rotary piston compression unit 1 as a compressed air flue actuator actuation unit with an external rotor 3, which has an eccentrically arranged interior 3.4 with the same elliptical cross section over its entire longitudinal extent, in which an internal rotor 2 is accommodated is.
  • the inner rotor 2 has, for example, a cylindrical cavity 2.8, in which the flying piston 4 is displaceably guided to and fro.
  • Compressed air-FlugkoIbenbet2011 supply unit located first control bore 2.1 is so far from the front end that the cavity 2.8 between the front and rear control bore 2.1 or 2.2 is free when the piston 4 is fully advanced, whereby an idle position is defined and an idle vision was is avoided.
  • the outer cross-sectional contour of the inner rotor 2 has a large and a small outer diameter and is symmetrical to both, whereby it is composed of two identical circular sections, the radius of curvature of which is approximately adapted to the radius of curvature of the interior 3.4 of the outer rotor 3.
  • the large diameter almost corresponds to the small diameter of the interior 3.4.
  • the control bores 2.1 and 2.2 are diametrically opposite in the area of the small diameter, but axially offset in the front and rear area of the inner rotor 2. If control channels other than the control bores mentioned are provided, their openings are correspondingly arranged on the discharge or suction chamber.
  • the outer rotor 3 and the inner rotor 2 have eccentric axes of rotation 3.5 and 2.9, respectively, about which they rotate in the same direction during operation at a speed ratio of 2: 1.
  • the compressed air is alternately pressed into the compression chamber just facing Steuerboh tion and drives the piston 4 in the direction of the other control bore through which air is sucked in, whereby the desired reciprocation of the piston is achieved.
  • the protected mode of action can be understood on the basis of the position pictures a to p shown in FIG. 3.
  • the compressed air Flugko Ibenbetantriebei unit or Drehko Iben compaction unit 12 can be made of aluminum. With a so-called HART-COAT coating, it can be made wear-resistant and with a surface impregnation made of Teflon (PTFE), optimal dry lubrication can be achieved if excessive heating is prevented.
  • PTFE Teflon
  • the preferred rotary piston compression unit described above is based on the rotary piston system DKM 53 ("MondJungfer") proposed by Wankel.
  • DKM 53 MondJungfer
  • any other rotary piston compression system can also be used, as long as it alternately achieves a compression and suction effect on the radially and axially offset control bores.
  • the cross-sectional shape of the cavity 2.8 in the inner rotor 2 need not be circular, but can have other geometric shapes, such as elliptical or polygonal.
  • a fixed sleeve concentric with the axis of rotation 2.9 of the inner rotor, fitted into the cavity 2.8, can be provided in the rotating inner rotor 2, into which the front and rear control bores 2.1 and 2.2 coordinated bores are incorporated, which always coincide with the control bores when the strongest compression or suction state is reached.
  • a moving sleeve can also be provided in the cavity 2.8, in which there are corresponding bores or openings which are connected to the suction space or the compression space.
  • the described device in the form of the compressed air fl ight actuation unit with rotary piston compressor 12 is particularly suitable for
  • FIGS. 4 and 5 An embodiment of a striking device 1 in the form of an electropneu atical hammer drill is shown in FIGS. 4 and 5.
  • Rotary piston compression unit housed in a guide bush 5.1 a receiving device 5.
  • a front or rear receptacle 5.2 and 5.3 for the outer rotor 3 are arranged at the front and rear of the guide bush 5.1, in which the outer rotor 3 is rotatably mounted by means of ball bearings 9, thermal expansion being taken into account.
  • Front and rear pulley mounts 3.1 and 3.2 are provided for driving by means of belts and pulleys 3.3. Gears can also be used for the drive.
  • a pulley, in particular toothed belt pulley 2.4, is also coupled to the inner rotor 2 via a shaft 2.3, so that this too can be driven from the outside.
  • an electric motor 8 is provided, which is arranged in parallel next to the rotary piston compaction unit 12.
  • the firing pin 11 provided with a tool holder into which a tool 7 can be inserted.
  • the firing pin 11 is held in a rotationally driven drilling shaft 6, which can also be driven by the electric motor 8 via a pulley 6.1 and a belt 6.2.
  • the firing pin 11 In the idle position, the firing pin 11 is pushed all the way forward. If the tool 7 is placed on a base, the firing pin 11 moves back and with it the flying piston 4 enters the cavity between the front and rear control bores 2.1 or 2.2, so that it is by means of the rotary piston compressor
  • the firing pin 11 has an O-ring 10.
  • Lock nuts 2.5 are screwed on behind the pulley 2.4 and on the firing pin guide.
  • the device shown in Fig. 4 is accommodated in a housing, not shown, which is advantageously formed from two half-shells. Another, not shown, use of the compressed air flugko Ibenbet decisivi unit with
  • Rotary piston compressors exist for a chisel device, in which there is also a firing pin in the front area, which receives the chisel. Except for the rotating drive of the drilling shaft, the structure corresponds essentially to the hammer drill described above. In both devices, firing pin 11 and flying piston 4 are axially aligned with one another.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betätigen eines Se Laguerkzeuges mittels Preßluft
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betätigen eines Schlagwer zeuges, insbesondere eines Schlagbohrwerkzeuges oder Meißels eines Bohr- oder Meißelhammers mittels eines durch Preßluft in einem Hohlraum hin und her bewegten Flugkolbens und auf einen Bohrhammer sowie ein Sc lagmeißelgerät, die nach diesem Verfahren bzw. mit dieser Vorrichtung arbeiten.
Herkömmliche Verfahren bzw. Vorrichtungen dieser Art basieren auf dem Prinzip, daß mittels eines in einem Hohlraum hin und her bewegten, als Hubkolben ausgebildeten Druckkolbens ein Schlag- oder Flugkolben zum Vortreiben eines Bohrwerkzeuges oder Meißels in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird. Solche Schlaghämmer sinö insbesondere als elektropneumatische Schlaghämmer bekann . Der Elektromotor betätigt den Druckkolben über einen Kegelradsatz oder ein Pendelkugellager, wodurch erhebliche Schwingungen in dem Se Laghammer entstehen.
Eine Sc lagbohrmaschine, bei der ein den Schlagkolben führender Zylinderraum auf verschiedenen Seiten des
Sc lagkolbens abwechselnd durch ein Druckmedium beaufschlagt wird, um die Hin- und Herbewegung zu erzeugen, ist in der DE 34 39 268 A1 beschrieben. Hierzu werden von einer Druck itteIquel Le abgehende Kanäle mittels Ventilen auf und zu gesteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen einfachen Antrieb eines hin und her bewegten Flugkolbens zu schaffen, wobei der Antrieb weitgehend schwingungsfrei und mit reLativ wenig Aufwand erfolgt.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 6, 12 und 15 angegebenen Merkmalen gelöst..
Das Verfahren basiert also auf dem Prinzip, daß die Preßluft mittels eines rotierenden Außenläufers und eines in diesem mit einer Relati geschwindigkeit rotierenden Innenläufers erzeugt wird, wobei die beiden parallelen Rotationsachsen exzentrisch zueinander angeordnet sind und während der Rotation zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung abwechselnd an radial versetzten Teilflächen des Außenumfanges des Innenläufers ein Verdi chtungs- und ein Ansaugraum gebildet wird, indem der Verdi chtungsräum an der einen Teilfläche erzeugt wird, während der Ansaugraum an der anderen Teilfläche erzeugt wird, daß sich der Hohlraum für den Flugkolben axial im Inneren des Innenläufers erstreckt und daß die Luft aus dem Verdi chtungs räum durch an der zugekehrten Tei lfläche des Außenumfanges des Innenläufers nahe seinem einen axialen Ende befindliche eine oder mehrere erste Steuerkanäle in den Hohlraum eingepreßt wird, während durch an der radial versetzten Tei lfläche des Außenumfangs des Innenläufers nahe seinem anderen axialen Ende befindliche eine oder mehrere weitere Steuerkanäle Luft aus dem Hohlraum in den Ansaugraum angesaugt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist im einzelnen die Merkmale auf, daß in dem rotierenden Außenläufer ein sich axial erstreckender Innenraum mit gleichbleibendem elliptischem Querschnitt ausgebi ldet ist, dessen zentrale Achse gegenüber der Rotationsachse des Außenzylinders parallel versetzt ist und in dem sich der Innenläufer mit halber Drehzahl wie der Außenläufer dreht, wobei die beiden parallelen Rotationsachsen von Außen- und Innenläufer exzentrisch versetzt sind, daß der Innenläufer einen kleinen und einen großen Außendurchmesser derart hat, daß der große Außendurchmesser dem kleineren Innendurchmesser des elliptischen Innenraumes des Außenläufers nahezu entspricht, während der kleine Außendurchmesser so gewählt ist, daß eine der beiden, ihm zugekehrten bzw. zugeordneten Tei lflächen des Außenumfanges des Innenläufers nahe der Wandung des Innenraumes liegt, wenn sich die Richtung des kleinen Außendurchmessers mit der Richtung der exzentrischen Versetzung der beiden Rotationsachsen deckt und daß d e ersten und weiteren . Steuerkanäle sich im wesentlichen diametral bezüglich des kleinen Durchmessers gegenüberliegen und axial versetzt sind. Bei einem Bohrhammer, der die Vorrichtung bzw. das Verfahren anwendet, ist vorgesehen, daß ein mittels eines Antriebes drehbarer Schlagbolzen vorgesehen ist, mit dem ein Bohrwerkzeug kuppelbar ist und der in einer an der vorderen Stirnseite des Innenläufers vorgesehenen Schlagbolzenführung axial verschiebbar geführt ist, und daß der Schlagbolzen axial auf den Flugkolben ausgerichtet und von diesem betätigbar ist.
Ein Sc lagmeißelgerät auf der Grundlage dieser Vorrichtung bzw. des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlagbolzen vorgesehen ist, in den ein Meißel einsetzbar und der in einer an der vorderen Stirnseite des Innenläufers vorgesehenen Schlagbolzenführung axial verschiebbar geführt ist, und daß der Schlagbolzen axial auf den Flugkolben ausgerichtet und von diesem betätigbar st.
Das hierbei zugrundeliegende DrehkoIben-Verdi chterprinzi p ist insbesondere aus der umfangreichen Arbeit von Wankel bekannt, der verschiedene Arten von Drehkolbenverdichtern vorgeschlagen hat. Erfindungsgemäß ist nun dieses Prinzip abgewandelt, so daß es zur Erzeugung der Hubbewegung des Flugkolbens geeignet ist, wodurch nicht nur ein einfacher Aufbau und Antrieb, sondern auch eine weitgehend schwingungsgedämpfte Aufhängung des Antriebsmotors möglich ist, wobei sich gegenüber herkömmlichen Bohrhämmern ein Kegelradsatz oder ein Pendelkugellager erübrigt. Der ermöglichte Aufbau mit wenigen Bauteilen und günstiger Anordnung derselben ergibt weiterhin eine einfache Montage bei kleinen Abmessungen und geringem Gewicht. Di e ~ Flug länge des Flugkolbens ist nicht an die Hublänge eines Kurbeltriebes gebunden. Dabei ist infolge der besonderen Bauart die Schlagenergie hoch.
Besonders günstig ist die Wahl eines elektrischen Antriebs für Innen- und Außenläufer.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist das Drehzah lverh ltni s zwischen Innen- und Außenläufer 1 :2, und der Verdichtungs- und der Ansaugraum werden auf sich diametral gegenüberliegenden Teilflächen des Außenumfangs des Innenläufers gebi ldet.
Bei den verschiedenen Ausgestaltungen ist vortei lhafterweise vorgesehen, daß dann, wenn der Flugkolben seine dem zu betätigenden Werkzeug zugekehrte vordere Endstellung einnimmt, der Hohlraum zwischen den ersten und den zweiten Steuerkanälen frei von der Preßluft durchströmt wird, wodurch ein Lee r laufseh lag vermieden wird, und daß* die Bewegung des Flugkolbens in Gang gesetzt wird, indem er durch Einschieben des zu betätigenden Werkzeugs in den Hohlraum zwischen den ersten und den weiteren Steuerkanä len geschoben wi rd.
Ein weiterer Vortei l besteht darin, daß beim Rückflug des Flugkolbens hinter den weiteren, d.h. hinteren
Steuerkanälen ein Luftpolster gebi ldet wird, durch das der Aufschlag gedämpft wird.
Eine günstige Form des Innenläufers ist derart, daß die Außenkontur des Innenläuferquerschnitts zu seinem kleinen und großen Außendurchmesser symmetrisch ist und aus zwei Kreisabschnitten besteht, deren Krümmungsradius in etwa dem größeren Krümmungsradius des elliptischen Innenraumes entspricht, der auf der Bauart DKM 53 von Wankel basiert. Verschiedene Ausführungen sehen vor, daß der Hohlraum des Innenläufers und des Flugkolbens zylinderför ig sind, daß der Außenumfang des Außenläufers kreisförmig ist, und daß der zum Erzeugen der Rotationsbewegung verwendete Elektromotor parallel zum Innen- und Außenläufer angeordnet ist und daß der Antrieb über Riemenscheiben und Riemen, insbesondere Zahnriemen oder Kei lri ppenri e en, oder über Zahnräder erfolgt.
Bei dem das Prinzip der beschriebenen Drehkolben-Verdichtungseinheit anwendenden Bohrhammer ist z.B. der Schlagbolzen in einer rotierend angetriebenen Bohrwelle gehalten. Die Bohrwelle kann hierbei ebenfalls über eine Riemenscheibe und einen Riemen oder über Zahnräder mittels des Elektromotors angetrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer
Drehkolben-Verdichtungseinheit als
Preßluft-Flugkolbenbetätigungseinheit,
Fig. 2 einen Querschnitt einer
Drehkolben-Verdichtungseinheit als
Preßluft-Flugkolbenbetätigungseinheit, Fig. 3A und B Stellungsbilder von Innen- und
Außenläufer der
Preßluft-F lugko Ibenbetäti gungsei nhe t gemäß den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 ein Schlagbohrgerät im Längsschnitt mit einer
Preßluft-FlugkoIbenbetätigungsei nhei t nach den Fig. 1 bis 3 und
Fig. 5 einen Querschnitt der
Preßluft-F lugko Ibenbetätigungseinheit i n dem Schlagbohrgerät nach Fig. 4.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung bzw. die Arbeitsweise zum Erzeugen der Preßluft ittels einer Drehkolben-Verdichtungseinheit 12 und Betätigen eines Flugkolbens 4 einer Schlagvorπ'chtung, wie z.B. eines Schlagbohrgeräts oder eines Schlagmeißels, ist in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt die Drehkolben-Verdichtungseinheit 1 als Preßluft-F lugko Ibenbetät i gungsei nhei t mit einem Außenläufer 3, der einen exzentrisch angeordneten Innenraum 3.4 mit über seine gesamte Längsausdehnung gleich lei endem, vorliegend elliptischem Querschnitt aufweist, in dem ein Innenläufer 2 aufgenommen ist. Der Innenläufer 2 weist beispielsweise einen zylindrischen Hohlraum 2.8 auf, in dem der Flugkolben 4 hin und her verschiebbar geführt ist.
Nahe den beiden Stirnseiten des InnenLäufers Z Definα - sich auf radial gegenüberliegenden Se ** i e• ** e.%'ε i ■- : oder mehrere erste (vordere) und weitere Chintere) Steuerkanäle in Form von Steuerbohrungen 2.1 und 2.2. Die am vorderen Ende der
Preßluft-FlugkoIbenbetät gungseinheit befindliche erste Steuerbohrung 2.1 ist dabei soweit von der vorderen Stirnseite entfernt angeordnet, daß bei völlig vorgeschobenem Flugkolben 4 der Hohlraum 2.8 zwischen der vorderen und der hinteren Steuerbohrung 2.1 bzw. 2.2 frei ist, wodurch eine LeerlaufsteLlung definiert ist und ein Leerlaufseh lag vermieden wird.
Die Außenquerschnittkontur des Innenläufers 2 hat einen großen und einen kleinen Außendurchmesser und ist zu beiden symmetrisch ausgebildet, wobei sie sich aus zwei gleichen Kreisabschnitten zusammensetzt, deren Krümmungsradius in etwa an den Krümmungsradius des Innenraumes 3.4 des Außenläufers 3 angepaßt ist. Der große Durchmesser entspricht nahezu dem kleinen Durchmesser des Innenraumes 3.4. Die Steuerbohrungen 2.1 und 2.2 sind im Bereich des kleinen Durchmessers sich diametral gegenüberl egend, aber axial in den vorderen und hinteren Bereich des Innerläufers 2 versetzt angeordnet. Sind andere Steuerkanäle als die genannten Steuerbohrungen vorgesehen, so sind deren Öffnungen entsprechend am Verd chtungs- bzw. Ansaugraum angeordnet.
Der Außenläufer 3 und der Innenläufer 2 haben zueinander exzentrische Rotationsachsen 3.5 bzw. 2.9, um die sie sich während des Betriebes mit einem Drehzah lverhältnis von 2:1 gleichsinnig drehen. Hierbei bildet sich abwechselnd auf der Seite der ersten CvorderefT) und der weiteren (hinteren) Steuerbohrungen 2.1 αrfd 2.2, c . . . im Bereich der entsprechenden Tei lflächen A und B des Außenumfanges des Innenläufers 2 und der zugekehrten Innenwandung des elliptischen Innenraumes 3.4, ein Ve rdi chtungs räum und ein Ansaugraum. Die Preßluft wird abwechselnd in die dem Verdichtungsraum gerade zugekehrte Steuerboh rung gedrückt und treibt den Flugkolben 4 in Richtung der anderen Steuerbohrung, durch die Luft angesaugt wird, wodurch die gewünschte Hin- und Herbewegung des Flugkolbens erzielt wird. Die geschi lderte Wirkungsweise ist anhand der in Fig. 3 gezeigten Stellungsbi lder a bis p nachvollziehbar.
Beim Rückhub des Flugkolbens 4 wird der Aufschlag durch ein Luftpolster an der hinteren Stirnseite gedämpft. Der Leer laufseh lag wird dadurch vermieden, daß der Flugkolben 4 die vordere(n) Steuerboh rung (en ) 2.1 überläuft, und nun die Luft über die Steuerbohrungen 2.1 und 2.2 durch den z lindrischen Hohlraum 2.8 frei zirkulieren kann. Sind mehrere vordere und/oder hintere Steuerbohrungen vorgesehen, so können diese, soweit die Zuordnung zu den jeweiligen Teilflächen am Außenumfang des Innenläufers erhalten bleibt, radial oder axial vertei lt sein.
Selbst wenn der große Außendurchmesser des Innenläufers 2 geringfügig kürzer ist als der kleinere Durchmesser des Innenraums 3.4, kann eine zum Treiben des Flugkolbens 4 noch ausreichende Verdichtung erreicht werden. Ist jedoch eine höhere Verdichtung erwünscht, so können Dichtmittel an den aneinander vorbei g Le i tenden Mantelflächen vom Innenraum 3.4 und Innenläufer 2 vorgesehen werden, wie sie beispielsweise von herkömmlichen Drehkolbenmaschinen her bekannt sind. Die Preßluft-Flugko Ibenbetätigungsei nheit bzw. Drehko Iben-Verd chtungseinheit 12 kann aus Aluminium hergestellt werden. Mit einer sogenannten HART-COAT-Beschi chtung kann sie verschleißfest gemacht werden und mit einer Oberflächen prägnierung aus Teflon (PTFE) läßt sich eine optimale Trockenschmierung erreichbar, wenn eine starke Erhitzung unterbunden wird. Weitere Vorte le sind: geringes Gewicht, einfache Montage, wenige Bauteile, kleine Abmessungen und infolge der besonderen Bauart eine hohe Schlagenergie. Die Drehteile können ausgewuchtet werden und der Aπtriebsmotor ist schwingungsgedämpft anbπ'ngbar, so daß in der ganzen Vorrichtung Schwingungen unterdrückt werden.
Die vorstehend beschriebene bevorzugte Drehko Iben-Verd chtungseinheit geht von dem von Wankel vorgesc lagenen Rotationskolbensystem DKM 53 ("MondJungfer") aus. Jedoch lassen sich beliebige andere Drehkolben-Verdichtungssysteme ebenfalls verwenden, soweit damit an den radial und axial versetzten Steuerbohrungen abwechselnd eine Verdi chtungs- und Saugwirkung erzielt wird.
Die Querschnittsform des Hohlraumes 2.8 im Innenläufer 2 braucht nicht kreisförmig zu sein, sondern kann andere geometrische Formen haben, wie z.B. elliptisch oder mehreckig.
Um eine impulsähnliche Preß- und Ansaug irkung zu erzielen, kann in dem rotierenden Innenläufer 2 eine feststehende, zur Rotationsachse 2.9 des Innenläufers konzentrische, in den Hohlraum 2.8 eingepaßte Hülse vorgesehen sein, in die auf die vorderen und hinteren Steuerbohrungen 2.1 und 2.2 abgestimmte Bohrungen eingearbeitet sind, die immer dann mit den Steuerbohrungen zur Deckung kommen, wenn der stärkste Verdichtungs- bzw. Saugzustand erreicht ist.
Auch kann in dem Hohlraum 2.8 eine mitlaufende Hülse vorgesehen sein, in der entsprechende Bohrungen bzw. Öffnungen vorhanden sind, die mit dem Ansaugraum bzw. dem Verdichtungsraum in Verbindung stehen.
Die beschriebene Vorrichtung in Form der Preßluft-F lugko Ibenbetäti gungsei nhei t mit DrehkoIben-Verdi chter 12 ist besonders geeignet zur
Verwendung in e lekt ropneumat i sehen Bohrhämmern oder Seh lagmei ße In .
Ein Ausführungsbeispiel einer Schlagvorrichtung 1 in Form eines elektropneu atischen Bohrhammers zeigen die Fig. 4 und 5.
Gemäß Fig. 4 und 5 ist die vorstehend beschriebene Flugkolbenbetätigungseinheit 12 mit
Drehkolbenverdichtungseinheit in einer Führungsbüchse 5.1 einer Aufnah evorri chtung 5 untergebracht. Vorne und hinten an der Führungsbüchse 5.1 sind eine vordere bzw. hintere Aufnahme 5.2 und 5.3 für den Außenläufer 3 angeordnet, in denen der Außenläufer 3 mittels Kugellagern 9 drehbar gelagert ist, wobei eine Wärmedehnung berücksichtigt ist. Zum Antrieb mittels Riemen und Riemenscheiben 3.3 sind vordere und hintere Riemenscheibenaufnahmen 3.1 und 3.2 vorgesehen. Für den Antrieb können auch Zahnräder verwendet werden. An dem Innenläufer 2 ist über eine Welle 2.3 ebenfalls eine Riemenscheibe, insbesondere Zahnriemenscheibe 2.4 gekoppelt, so daß auch dieser von außen aπtreibbar ist.
Zum Antrieb des Innen- und des Außenläufers ist ein Elektromotor 8 vorgesehen, der parallel neben der Drehkolben-Verd chtungseinheit 12 angeordnet ist.
Im vorderen Bereich ist in einer Schlagbolzenführung 2.6, die mit dem Innenläufer 2 gekuppelt ist, ein Schlagbolzen
11 mit Werkzeugaufnahme vorgesehen, in die ein Werkzeug 7 einsetzbar ist. Der Schlagbolzen 11 ist in einer rotierend angetriebenen Bohrwelle 6 gehalten, die ebenfalls über eine Riemenscheibe 6.1 und einen Riemen 6.2 mit dem Elektromotor 8 antreibbar ist.
In der Leerlaufstel lung ist der Schlagbolzen 11 ganz nach vorne geschoben. Wird das Werkzeug 7 auf eine Unterlage aufgesetzt, so schiebt sich der Schlagbolzen 11 zurück und mit ihm gelangt der Flugkolben 4 in den Hohlraum zwischen den vorderen und hinteren Steuerbohrungen 2.1 bzw. 2.2, so daß er vermittels des Drehkolbenverdichters
12 hin- und hergetrieben wird. Zur weicheren Anlage in der eingeschobenen Stellung weist der Schlagbolzen 11 einen O-Ring 10 auf. Hinter der Riemenscheibe 2.4 und auf der Schlagbolzenführung sind Kontermuttern 2.5 aufgeschraubt.
Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung wird in einem nicht gezeigten Gehäuse aufgenommen, das vorteilhaft aus zwei Halbschalen gebildet ist. Eine weitere, nicht gezeigte Verwendungsmöglichkeit der Preßluft-F lugko Ibenbetäti gungsei nheit mit
Drehkolben-Verdichter besteht für ein Schlagmeißelgerät, bei dem ebenfalls im vorderen Bereich ein Schlagbolzen vorhanden ist, der den Meißel aufnimmt. Bis auf den rotierenden Antrieb der Bohrwelle entspricht der Aufbau im wesentlichen dem vorstehend beschriebenen Bohrhammer. Bei beiden Geräten sind Schlagbolzen 11 und Flugkolben 4 axial aufeinander ausgerichtet.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich überall dort, wo ein axialer Schlagbetrieb ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betätigen eines Schlagbohrwerkzeugs oder Meißels eines Bohr- oder Me ßelhammers mittels eines durch Preßluft in einem Hohlraum hin und her bewegten Flugkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßluft mittels eines langgestreckten rotierenden Außenläufers und eines in diesem um eine exzentrische Rotationsachse mit einer Relativgeschwindigkeit rotierenden langgestreckten Innenläufers erzeugt wird, wobei durch die Rotation abwechselnd zwischen radial versetzten, axial ausgedehnten Teilflächen des Außenumfanges des Innenläufers und einem zugekehrten Abschnitt der Innenwandung des Außenläufers ein Verdi chtungs- und ein Ansaugraum gebildet wird, indem der Verdi chtungsräum an der einen Teilfläche erzeugt wird, während der Ansaugraum an der anderen Teilfläche erzeugt wird, und daß die Luft aus dem Verdi chtungsräum durch mindestens einen an der zugekehrten Teilfläche des Außenumfanges des Innenläufers nahe seinem einen axialen Ende befindl chen ersten Steuerkanal in .den axia. gerichteten Hohlraum im Innern c - Innen Läufer eingepreßt wird, während durch mindestens einen an der radial versetzten Tei lfläche des Außenumfangs des Innenläufers nahe seinem anderen axialen Ende befindlichen weiteren Steuerkanal Luft aus dem HohLraum in den Ansaugraum angesaugt wi rd, wodurch der Flugkolben zwischen dem ersten und weiteren Steuerkanal hin und her bewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Innen- und Außenläufer mit einem Drehzahlverhältnis von 1 :2 drehen und daß der Verdichtungs- und der Ansaugraum auf sich diametral gegenüberliegenden Tei lflächen des Außenumfanges des Innenläufers gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und Außenläufer elektrisch angetrieben we rden .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Rückhub des FLugkolbens hinter den weiteren Steuerkanä Len ein Luftpolster gebi ldet wi rd, durch das der Aufschlag gedämpft wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rotierenden Außenläufer (3) ein sich axial erstreckender Innenraum (3.4) mit g Lei chb Lei bendem elliptischem Querschnitt ausgebildet ist, dessen zentrale Achse (3.6) gegenüber der Rotationsachse (3.5) des Außenzylinders (3) parallel versetzt ist und in dem sich der Innenläufer (2) mit halber Drehzahl wie der Außenläufer dreht, wobei die beiden parallelen Rotationsachsen (2.9, 3.5) von Außen- und Innenläufer exzentrisch versetzt sind, daß der Innenläufer (2) einen kleinen und einen großen Außendurchmesser derart hat, daß der große Außendurchmesser dem kleineren Innendurchmesser des elliptischen Innenraumes (3.4) des Außenläufers (3) nahezu entspricht, während der kleine Außendurchmesser so gewählt ist, daß eine der beiden ihm zugeordneten Teilflächen (A, B) des Außenumfanges des Innenläufers (2) nahe der Wandung des Innenraumes (3.4) liegt, wenn sich die Richtung des kleinen Außendurchmessers mit der Richtung der exzentrischen Versetzung der beiden Rotationsachsen (2.9, 3.5) deckt, und daß die ersten und weiteren Steuerkanäle (2.1, 2.2) sich im wesentlichen diametral bezüglich des kleinen Außendurchmessers gegenüberliegen und axial in den dem zu betätigenden Werkzeug zugekehrten vorderen und dem von diesem abgekehrten hinteren Bereich des Innenläufers (2) versetzt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennze chnet, daß die Außenkontur des Innen l uferquerschni tts zu dem kleinen und großen Außendurchmesser symmetrisch ist und aus zwei Kreisabschnitten besteht, deren Krümmungsradius in etwa dem Krümmungsradius des Innenraumes (3.4) entspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2.8) des Innenläufers (2) und der Flugkolben (4) zyLi nderförmi g sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Außenläufers (3) kreisförmig ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Rotationsbewegung des Innen- (2) und des Außenläufers (3) ein Elektromotor (8) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (8) parallel zum Innen- (2) und Außenläufer (3) angeordnet ist, und daß der Antrieb über Riemenscheiben (3.3, 2.4) und Riemen, insbesondere Zahnriemen, oder über Zahnräder, erfolgt.
11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 bei einem Bohrhammer, wobei ein mittels eines Antriebes (8) drehbarer Schlagbolzen (11) vorgesehen ist, mit dem ein Bohrwerkzeug (7) kuppelbar ist und der in einer an der vorderen Stirnseite des Innenläufers (2) vorgesehenen Sch lagbo Lzenfüh rung (2.6) axial verschiebbar geführt ist, und wobei der Schlagbolzen (11) axial auf den Flugkolben (4) ausgerichtet und von diesem betätigbar ist.
12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei der Schlagbolzen (11) in einer rotierend angetriebenen Bohrwelle (6) gehalten ist.
13. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Bohrwelle (6) über eine Riemenscheibe (6.1) und einen Riemen (6.2) oder über Zahnräder mittels eines Elektromotors (8) antreibbar ist.
14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 bei einem Schlagmeißelgerät, wobei ein Schlagbolzen vorgesehen ist, in den ein Meißel einsetzbar und der in einer an der vorderen Stirnseite des Innenläufers (2) vorgesehenen Schlagbolzenführung (2.6) axial verschiebbar geführt ist, und wobei der Schlagbolzen (5) axial auf den Flugkolben (4) ausgerichtet und von diesem betätigbar ist.
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