EP1787761A1

EP1787761A1 - Motorisch angetriebener Bohrhammer

Info

Publication number: EP1787761A1
Application number: EP05024979A
Authority: EP
Inventors: Michael Keller
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: US20070107920A1; EP1787761B1; DE502005008837D1; CN101181784B; CN101181784A; ATE454248T1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen motorisch angetriebenen Bohrhammer mit Schlag- und Drehantrieb und mit einer in einem Gehäuse gelagerten Bohrhülse (14), die mit einem Werkzeug oder einem Futter zur Aufnahme des Werkzeugs in Antriebsverbindung steht; um die Schwingungsdämpfung zu verbessern ist der Bohrhammer so ausgebildet, dass die Bohrhülse (14) an ihrem Außenumfang (30) mit einem Federmittel (32) aus einem elastomeren Material (34) verbunden ist, das eine Wandstärke von 1 - 10 mm aufweist, und dass das Federmittel (32) eine Tilgermasse (36) hält, die in Folge der Elastizität des Federmittels (32) in Umfangsrichtung und in Längsrichtung (20) der Bohrhülse (14) gegenüber dieser auslenkbar ist und so eine Dämpfung zur Vibrationsminderung bewirken kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen motorisch angetriebenen Bohrhammer mit Schlag- und Drehantrieb und mit einer in einem Gehäuse gelagerten Bohrhülse.
Bei Bohrhämmern besteht aufgrund des Schlagantriebs stets das Problem, dass heftige Vibrationen ausgehend vom Schlagwerk auf Gehäuse- und Griffkomponenten übertragen werden. Es wurde bereits der Vorschlag unterbreitet, ein Feder/Masse-System bei einem Abbruchhammer vorzusehen, wobei durch den axial wirkenden Schlagantrieb entstehende Schwingungen durch eine beidseits federvorgespannte Masse gedämpft werden sollen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive Vibrationsminderung bei Bohrhämmern zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Bohrhammer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bohrhülse an ihrem Außenumfang mit einem Federmittel aus einem elastomeren Material verbunden ist, das eine Wandstärke von 1 - 10 mm aufweist, und dass das Federmittel eine Tilgermasse hat, die in Folge der Elastizität des Federmittels in Umfangsrichtung und in Längsrichtung der Bohrhülse gegenüber dieser auslenkbar ist und so eine Dämpfung zur Vibrationsminderung bewirken kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Bohrhammer kann die Tilgermasse sowohl in translatorischer als auch in rotatorischer Richtung schwingen. Das Feder/Masse-System wird dabei so ausgelegt, dass die Schwingung der Tilgermasse in translatorischer und rotatorischer Richtung jeweils gegenphasig zu den Schwingungen der Bohrhülse erfolgt, so dass diese Schwingfrequenzen getilgt bzw. wirksam gedämpft werden. Auf diese Weise wird die Gesamtschwingungserregung des Bohrhammers um diese zwei Hauptkomponenten reduziert. Es wurde gerade bei kleinen und mittleren Bohrhämmern nämlich erfindungsgemäß festgestellt, dass die Griffvibrationen primär durch die auf das Werkzeug ausgeübten Schlag- und Drehkräfte erzeugt werden. Da die Schlag- und Drehzahl bei Bohrhämmern im Betrieb jedoch weitgehend konstant bleibt, kann in vorteilhafter Weise eine Schwingungstilgung zur Vibrationsminderung angewandt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist eine sehr wirksame Vibrationsminderung erreichbar, da sowohl translatorische als auch rotatorische Schwingungen gedämpft werden können.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Tilgermasse können durch eine einzige Masse wenigstens zwei dominierende Erregerfrequenzen getilgt werden. Die Auslegung des Feder/Masse-Systems ist abhängig von der Geometrie und dem Betrag der Tilgermasse und der Geometrie und Ausbildung des Federmittels aus elastomerem Material. Wenn beispielsweise die Tilgerfrequenz vermindert werden soll, so ist es denkbar, die elastomere Masse dicker auszubilden oder den Betrag der Tilgermasse zu erhöhen. Dies muss jeweils durch geeignete Auslegung des Feder/Masse-Systems entsprechend der zu tilgenden Frequenzen, die im Betrieb des Bohrhammers auftreten, ausgelegt werden.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das elastomere Material die Bohrhülse in Umfangsrichtung durchgehend umgibt und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Solchenfalls lässt sich eine sehr beanspruchbare Anbindung der Tilgermasse an die Bohrhülse erreichen, die auch weitgehend unempfindlich im Hinblick auf Scherbeanspruchung ist. Es kann sich aber für bestimmte Fälle auch als vorteilhaft erweisen, wenn das elastomere Material segmentiert ist, wenn also beispielsweise mehrere aneinander angrenzende oder voneinander beabstandete Segmente aus elastomerem Material am Außenumfang der Bohrhülse vorgesehen sind oder wenn das elastomere Material in radialer, tangentialer oder axialer Richtung erstreckte Durchbrechungen, Ausnehmungen oder Öffnungen aufweist.
Für Anwendungen bei kleinen und mittleren Bohrhämmern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das elastomere Material eine Wandstärke von 4 bis 8 mm aufweist. Weiter wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das elastomere Material eine axiale Erstreckung in Längsrichtung der Bohrhülse von 5 bis 20 mm aufweist.
Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tilgermasse im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Hierdurch kann eine symmetrische und in Umfangsrichtung gleichmäßig durchgehende Massenverteilung um die Bohrhülse herum erreicht werden, die sich im Hinblick auf die Schwingungstilgung als zweckmäßig erweist. Die axiale Erstreckung der Tilgermasse kann in vorteilhafter Weise ebenfalls 5 bis 20 mm betragen. Sie beträgt vorteilhafterweise das 3- bis 8-Fache ihrer Wandstärke.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Tilgermasse/Feder-System so ausgelegt ist, dass Schwingungen zwischen 30 und 100 Hz gedämpft werden. Bei kleineren Bohrhämmern liegen die zu tilgenden Schwingungen vornehmlich zwischen 70 und 80 Hz.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrhammers. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1: eine Schnittansicht eines hier interessierenden Bereichs eines Bohrhammers; und
Figur 2: eine perspektivische Ansicht des Bohrhammers nach Figur 1, jedoch mit dargestelltem Drehantrieb der Bohrhülse.

Die Figuren zeigen einen die Antriebskomponenten eines erfindungsgemäßen Bohrhammers umfassenden Bereich 2. Ein den Elektromotor aufweisender Bereich sowie einen Griffbereich des Bohrhammers ist nicht dargestellt. Eine Hauptantriebswelle erstreckt sich durch die angedeutete Drehdurchführung 4 in den Bereich 2 und treibt (in nicht dargestellter Weise) eine Welle 6 an. Die Welle 6 trägt eine Taumelscheibenanordnung 8 (am besten aus Figur 2 ersichtlich), die ein Schlagwerk 10 des Bohrhammers antreibt, und ein Zahnrad 12 (nur aus Figur 2 ersichtlich), welches einen Drehantrieb für eine Bohrhülse 14 bewirkt.
Das Schlagwerk 10 umfasst eine einen Zylinderraum 16 begrenzende Hülse 18, die von der Taumelscheibenanordnung 8 in Längsrichtung 20 der Bohrhülse 14, also axial hin- und herbewegbar ist. Die Hülse 18 ist innerhalb der Bohrhülse 14 und konzentrisch zu dieser sowie gegenüber dieser axial beweglich angeordnet. Innerhalb des Zylinderraums 1-6 ist ein Freiflugkörper als Schläger 22 vorgesehen, der zusammen mit der Hülse 18 eine Luftfeder 24 ausbildet. Wenn die Hülse 18 durch die Taumelscheibenanordnung 8 in der Figur 1 nach links beschleunigt wird, so verbleibt der Schläger 22 aufgrund seiner Massenträgheit zunächst in seiner Position. Auf diese Weise bildet sich innerhalb des Zylinderraums 16 ein Unterdruck aus, welcher den Schläger 22 verzögert beschleunigt. Wenn die Hülse 18 dann wieder in der Figur 1 nach rechts bewegt wird, so wird der Zylinderraum und die darin enthaltene Luft komprimiert, und zwar auf insbesondere 10 bis 20 bar, was dann eine starke Beschleunigung des Schlägers 22 nach rechts in Richtung auf einen Zwischenkolben 26 zur Folge hat. Der Schläger 22 trifft mit einer dem Zwischenkolben 26 zugewandten Schlagfläche 28 auf den Zwischenkolben 26 und wird dadurch schlagartig zum Stillstand gebracht, wobei der Impuls auf den Zwischenkolben 26 übertragen wird, der dann auf ein Werkzeug, einen Bohrer oder Meißel, auftrifft und dort eine weitere Impulsübergabe ausführt (Schlag- oder Hammerbetrieb). Wenn der Zwischenkolben 26 in der Figur 1 nach links zurückschnellt, so trifft er unter Vermittlung eines Elastomerrings 30 auf die Bohrhülse 14 und erzeugt so Vibrationen, die sich auf das Gehäuse des Geräts übertragen und vom Benutzer als unangenehm empfunden werden.
Am Außenumfang 31 der Bohrhülse 14 ist ein Federmittel 32 aus einem elastomeren Material 34 vorgesehen. Das Federmittel 32 bzw. das elastomere Material 34 umgibt den Außenumfang 30 der Bohrhülse 15 im dargestellten beispielhaften Fall in Umfangsrichtung durchgehend; es ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist eine Wandstärke von 1 bis 10, insbesondere von 4 bis 8 mm auf. Das elastomere Material 34 trägt radial außen und im dargestellten Fall konzentrisch zur Bohrhülse 14 eine Tilgermasse 36 ebenfalls zylindrischer Grundgeometrie. Die Tilgermasse 36 ist über das Federmittel 32 aus elastomerem Material nicht nur in axialer Längsrichtung 20, sondern auch in Umfangsrichtung nachgiebig bezüglich der Bohrhülse 14 auslenkbar. Grundsätzlich stehen durch die Anbindung der Tilgermasse 36 an die Bohrhülse 14 durch das elastomere Material 34 sechs Freiheitsgrade zur Verfügung. Das Tilgermasse/Feder-System ist so ausgelegt, dass durch die nachgiebig auslenkbare Anordnung der Tilgermasse 36 diese Tilgermasse in translatorischer und rotatorischer Richtung jeweils gegenphasig zu den Erregerschwingungen, die auf die Bohrhülse wirken, schwingen kann, so dass hierdurch Schwingungen gedämpft bzw. getilgt werden können, was eine effektive Vibrationsminderung darstellt. Die Gesamtschwingungserregung des Bohrhammers kann so um zwei Hauptkomponenten reduziert werden.

Claims

Motorisch angetriebener Bohrhammer mit Schlag- und Drehantrieb und mit einer in einem Gehäuse gelagerten Bohrhülse (14), die mit einem Werkzeug oder einem Futter zur Aufnahme des Werkzeugs in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrhülse (14) an ihrem Außenumfang (30) mit einem Federmittel (32) aus einem elastomeren Material (34) verbunden ist, das eine Wandstärke von 1 - 10 mm aufweist, und dass das Federmittel (32) eine Tilgermasse (36) hält, die in Folge der Elastizität des Federmittels (32) in Umfangsrichtung und in Längsrichtung (20) der Bohrhülse (14) gegenüber dieser auslenkbar ist und so eine Dämpfung zur Vibrationsminderung bewirken kann.
Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material (34) die Bohrhülse (14) in Umfangsrichtung durchgehend umgibt und im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material segmentiert ist.
Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elastomere Material in radialer, tangentialer oder axialer Richtung erstreckte Durchbrechungen, Ausnehmungen oder Öffnungen aufweist.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material (34) eine Wandstärke von 4 - 8 mm aufweist.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material (34) eine axiale Erstreckung in Längsrichtung (20) der Bohrhülse (14) von 5 - 20 mm aufweist.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Tilgermasse (36) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (36) eine axiale Erstreckung in Längsrichtung (20) der Bohrhülse (14) aufweist, die 5 - 20 mm beträgt.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (36) eine axiale Erstreckung in Längsrichtung (20) der Bohrhülse (14) aufweist, die das 3 bis 8-fache ihrer Wandstärke beträgt.
Bohrhammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tilgermasse/Feder-System so ausgelegt ist, dass Schwingungen zwischen 30 und 100 Hz gedämpft werden. 70-80 bei kleinen Bohrhämmern.