EP1935574B1

EP1935574B1 - Handwerkzeugmaschine mit pneumatischem Schlagwerk

Info

Publication number: EP1935574B1
Application number: EP07122599A
Authority: EP
Inventors: Eric Mascall
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: US20080164042A1; DE102006000533A1; DE502007002908D1; EP1935574A1

Description

Die Erfindung bezeichnet eine Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie einen Meisselhammer oder einen Bohrhammer. Eine solche Handwerkzeugmaschine ist aus dem Dokument EP 1 238 759 bekannt.
Ein pneumatisches Schlagwerk weist einen in einem Führungsrohr geführten sowie durch eine Luftfeder angetriebenen Flugkolben auf, welcher üblicherweise auf einen begrenzt axial beweglichen Döpper schlägt, der selbst auf das Stirnende eines begrenzt axial beweglichen Werkzeugs trifft.
Bei aussergewöhnlichen Betriebszuständen wie bei werkzeugseitig gerichteten Leerschlägen bei vom Untergrund abgehobenem Werkzeug als auch bei zurückreflektierten, entgegengesetzt gerichteten Prallschlägen bei einem hartelastischen Armierungstreffer kommt das Schlagwerk aus dem optimierten Normalbetriebszustand und erzeugt verstärkte Vibrationen, welche gedämpft werden müssen.
Nach der W003024671 weist eine Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk ein Dämpfelement auf, wobei der Flugkolben einen durch einen verjüngten Abschnitt axial abgesetzten Aussenkonus aufweist, der reibend in einen radial engeren Stahlring des Dämpfelements eindringt und dadurch beim Leerschlag über einen langen axialen Vordämpfbereich einen Grossteil der Bewegungsenergie des Flugkolbens in dem viscoelastischen Dämpfelement dissipiert.
Nach der DE3910398 sind zwei Döpper innerhalb einer axial festgelegten, dreiteiligen Führungshülse mit Elastomerdämpfring angeordnet, wobei die Führungshülse stirnseitig zwei Innenradialfasen ausbildet, an welche je eine Aussenradialfase eines Aussenradialbundes des Döppers beim Leerschlag wiederholt anschlägt und über die damit verbundene Kontaktreibung sowie über den viscoelastischen Elastomerdämpfring die Bewegungsenergie des Flugkolbens dissipiert.
Nach der EP1238759 bildet der Döpper zudem einen zweiten, axial beabstandeten Aussenradialbund aus, welcher den Elastomerdämpfring mit einem Innenradialbund beim Leerschlag passiert und dabei viscoelastisch aufweitet, wodurch zusätzlich Bewegungsenergie abgebaut wird.
Nach der DE4400779 ist ein Döpper im Axialspiel frei beweglich innerhalb einer nach radial aussen elastisch vorgespannten, axial im Führungsrohr reibend beweglichen Gleithülse aus Metall angeordnet, die zwei stirnseitige Innenradialfasen ausbildet, denen je eine Aussenradialfase eines Aussenradialbundes des Döppers zugeordnet ist. Beim Leerschlag wird die werkzeugseitige Innenradialfase der Gleithülse radial aufgeweitet, wodurch die Reibungskraft der Gleithülse ansteigt und entsprechend mehr Bewegungsenergie dissipiert wird. Die restliche Bewegungsenergie wird mit einem viscoelastischen Dämpfring dissipiert, auf den die Gleithülse zusammen mit dem Döpper auftrifft.
Viscoelastische Dämpfelemente erweichen jedoch mit der Zeit, wodurch über eine längere Nutzungsdauer die Leerschlagdämpfung nachlässt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer robusten, dauerfesten Realisierung zur Dämpfung des Leerschlags, welche insbesondere ohne viscoelastische Dämpfelemente funktioniert.
Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So weist eine Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk einen durch eine Luftfeder angetriebenen Flugkolben auf, welcher auf zumindest einen in einem Führungsrohr geführten sowie über zwei Axialanschläge begrenzt axial beweglichen Döpper schlägt, wobei durch den zumindest einen Döpper zwei axial beabstandete Aussenradialbünde ausgebildet sind, zwischen denen axial eine den zumindest einen Döpper koaxial aussen umfassende Stosshülse angeordnet und axial begrenzt frei beweglich geführt ist, deren Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Führungsrohres ist.
Durch die zwischen beiden Aussenradialbünden axial begrenzt frei bewegliche Stosshülse, die kontaktfrei zum Führungsrohr auf dem Döpper geführt ist, bildet (beim Leerschlag) der Döpper mit der Stosshülse ein Stosssystem aus, welches über gegenseitige Kraftstösse im Ergebnis dem Döpper einen Teil seiner Bewegungsenergie entzieht und diesen auf die Stosshülse überträgt. Dies erfolgt, indem beim realen (nicht ideal elastischen) Kraftstoss über Kontakt- und innere Materialreibung stets ein Teil der Bewegungsenergie dissipiert wird, selbst wenn in der Stosspaarung Stahl/Stahl mit einem Stossparameter von ca. 0.95 dieser Teil nur 10% je Kraftstoss ist. Im Einzelnen stösst beim Leerschlag der Döppers mit einer Döppergeschwindigkeit durch den Kraftstoss über den maschinenseitigen Aussenradialbund auf die zuvor ruhende (bezüglich der Handwerkzeugmaschine) Stosshülse, wodurch der Döpper abgebremst und die Stosshülse beschleunigt wird, bis diese selbst wieder auf den anderen Aussenradialbund stösst und wieder Bewegungsenergie an den Döpper (bzw. den werkzeugseitigen zweiten Döpper) abgibt. Dieses Wechselspiel setzt sich über eine Vielzahl von Kraftstössen fort (bei zwei Döppern vermittelt über die Reflektion der Döpper an den Axialanschlägen im Führungsrohr), bis im (zeitlichen) Grenzübergang die Stosshülse die gleiche Endgeschwindigkeit wie der/die Döpper aufweist und dabei durch die Energieverluste weitgehend zur Ruhe gekommen ist. Da für eine erfolgreiche Leerschlagdämpfung essentiell ist, dass der Döpper hinreichend viel Energie verliert, bevor er den in seiner Leerschlagposition verharrenden Flugkolben erreicht, ist eine hinreichende Abbremsung des Döppers bzw. eine zeitliche Verzögerung seines Wiedereintritts in den Wirkbereich des Schlagkolbens hinreichend.
Vorteilhaft weist das Führungsrohr in einer Leerschlagposition ein Fangelement für den Flugkolben auf, weiter vorteilhaft einen federnden O-Ring, der in eine umlaufende Radialrille am Flugkolben einrastet, wodurch ein (zumeist durch Entlüftung der Luftfeder) in der Leerschlagposition verharrender Flugkolben auch bei Orientierung der Handwerkzeugmaschine nach oben, der Flugkolben nicht aufgrund der Schwerkraft aus dieser Leerschlagposition heraus bewegt wird. Zudem erhöht ein derartiges Fangelement die Energieschwelle, unter welcher der beim Leerschlag zurückreflektierte Döpper den Flugkolben anstossen kann, ohne dass dieser aus der Leerschlagposition heraus gestossen wird.
Vorteilhaft ist die Stosshülse tangential zweiteilig ausgebildet, weiter vorteilhaft als zwei Halbschalen, die nach der Montage miteinander fest verbunden (bspw. verschweisst) werden, wodurch diese um einen einteilig ausgebildeten Döpper herum zwischen den beiden Aussenradialbünden zusammensetzbar ist.
Alternativ sind zwei, mit je einem Aussenradialbund ausgebildete, Döpper vorhanden, wodurch diese beidseitig von aussen in eine einteilig ausgebildete Stosshülse koaxial einführbar sind. Eine Verbindung zwischen beiden Döppern bedarf es nicht, da beide Teil einer nur begrenzt axial beweglichen Stosskette sind.
Vorteilhaft liegt die Masse der Stosshülse im Bereich von 80% bis 120% der Masse eines (einzelnen) Döppers, wodurch beim Leerschlag des Döppers mit einer Döppergeschwindigkeit durch den Kraftstoss über den maschinenseitigen Aussenradialbund auf die zuvor ruhende Stosshülse der Döpper nahezu zum Stillstand kommt und statt diesem die Stosshülse nahezu auf die Döppergeschwindigkeit beschleunigt wird.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

Fig. 1 als Handwerkzeugmaschine
Fig. 2 als Einzelheit im Längsschnitt
Fig. 3 als Variante der Einzelheit im Längsschnitt

Nach Fig. 1 weist eine drehend und schlagend ein Werkzeug 13 antreibende Handwerkzeugmaschine 1 ein pneumatisches Schlagwerk 2 mit einem durch eine Luftfeder 3 mit einem Erregerkolben 4 gekoppelten Flugkolben 5 auf, welcher in der dargestellten Schlagposition auf zumindest einen in einem Führungsrohr 6 geführten Döpper 8 schlägt.
Nach Fig. 2 bildet der innerhalb zweier Axialanschläge 7a, 7b des Führungsrohrs 6 begrenzt axial bewegliche Döpper 8 zwei axial beabstandete Aussenradialbünde 9a, 9b aus, zwischen denen axial eine den Döpper 8 koaxial aussen umfassende Stosshülse 10 angeordnet und axial begrenzt frei beweglich geführt ist. Die aus zwei miteinander verschraubten Halbschalen (nur die hinter der Schnittebene liegende ist dargestellt) zusammengesetzte Stosshülse 10 hat einen geringfügig kleineren Aussendurchmesser A bezüglich des Innendurchmessers I des Führungsrohres 6. Das Führungsrohr 6 weist ein Fangelement 11 in Form eines federnden O-Ringes für den Flugkolben 5 auf, der in der dargestellten Leerschlagposition in eine umlaufende Radialrille 12 am Flugkolben 5 eingerastet ist. Die Masse der aus Stahl bestehenden Stosshülse 10 beträgt 80% der Masse des ebenfalls aus Stahl bestehenden Döppers 8.
Nach Fig. 3 sind zwei, innerhalb zweier Axialanschläge 7a, 7b des Führungsrohrs 6 begrenzt axial bewegliche Döpper 8'a, 8'b vorhanden, die beidseitig von aussen koaxial in eine einteilig ausgebildete Stosshülse 10' eingeführt sind und sich an ihren eingeführten Stirnseiten kontaktieren. Jeder Döpper 8'a, 8'b weist einen Aussenradialbund 9' auf. Die einteilige Stosshülse 10 hat einen geringfügig kleineren Aussendurchmesser A bezüglich des Innendurchmessers I des Führungsrohres 6. Das Führungsrohr 6 weist ein Fangelement 11 in Form eines federnden O-Ringes für den Flugkolben 5 auf, der in der dargestellten Leerschlagposition in eine umlaufende Radialrille 12 am Flugkolben 5 eingerastet ist. Die Masse der aus Stahl bestehenden Stosshülse 10' beträgt 120% der Masse jedes ebenfalls aus Stahl bestehenden Döppers 8'a, 8'b.

Claims

Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk (2) mit einem durch eine Luftfeder (3) angetriebenen Flugkolben (5), welcher auf zumindest einen in einem Führungsrohr (6) geführten sowie über zwei Axialanschläge (7a, 7b) begrenzt axial beweglichen Döpper (8, 8'a, 8'b) schlägt, wobei durch den zumindest einen Döpper (8, 8'a, 8'b) zwei axial beabstandete Aussenradialbünde (9a, 9b, 9') ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Aussenradialbünden axial eine den zumindest einen Döpper (8, 8'a, 8'b) koaxial aussen umfassende Stosshülse (10, 10') angeordnet und axial begrenzt frei beweglich geführt ist, deren Aussendurchmesser (A) kleiner als der Innendurchmesser (I) des Führungsrohres (6) ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (6) in einer Leerschlagposition ein Fangelement (11) für den Flugkolben (5) auf weist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stosshülse (10) tangential zweiteilig ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, mit je einem Aussenradialbund (9') ausgebildete, Döpper (8'a, 8'b) vorhanden und jeweils stirnseitig koaxial in die Stosshülse (10') eingeführt sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der Stosshülse (10, 10') im Bereich von 80% bis 120% der Masse eines Döppers (8, 8'a, 8'b) liegt.