EP2871030A1

EP2871030A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: EP2871030A1
Application number: EP20130191708
Authority: EP
Inventors: Olaf Koch; Theo Kiesel; Helene KAPS; Matthias Keith
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-13
Also published as: EP3065914B1; US10286537B2; WO2015067517A1; EP3065914A1; CN105705300A; US20160279778A1

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine hat einen Werkzeughalter 2, in welchen ein Werkzeug 4 auf einer Arbeitsachse 11 in einer Schlagrichtung 12 beweglich einsetzbar ist. Ein Schlagwerk 6 hat einen über eine pneumatische Kammer 17 an einen längs der Arbeitsachse 11 periodisch bewegten Erreger 13 gekoppelten Schläger 14 und einen in Schlagrichtung 12 nach dem Schläger 14 angeordneten Zwischenschläger 18. Der Zwischenschläger 18 ist in einem Gleitlager 21, 22 mit einer Toleranz 23 koaxial zu der Arbeitsachse 11 geführt Der Zwischenschläger 18 hat einen ringförmigen Wulst 24. Ein hohlzylindrischer Fänger 25 ist in Schlagrichtung 12 vor dem Wulst 24 angeordnet. Der Fänger 25 ist an einer Gleitfläche 33bzmit einem radialen Spiel 34 längs der Arbeitsachse 11 beweglich geführt. Das radiale Spiel 34 ist wenigstens dreifach so groß wie eine Toleranz der Führung des Zwischenschlägers 18 in dem Gleitlager 21, 22.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk, insbesondere zu Verwendung mit meißelnden Werkzeugen.
Ein Schlagwerk hat mehrere bewegte Komponenten, die sich wiederholt längs einer Arbeitsachse bewegen und aufeinander schlagen. Dies führt zu einer erheblichen Geräuschentwicklung. Eine präzise Führung der schlagenden Komponenten parallel zu der Arbeitsachse verhindern einen Schräglauf der schlagenden Komponenten und ein Klappern aufgrund einer teilweise radialen Bewegung.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat einen Werkzeughalter, in welchen ein Werkzeug auf einer Arbeitsachse in einer Schlagrichtung beweglich einsetzbar ist. Ein Schlagwerk hat einen über eine pneumatische Kammer an einen längs der Arbeitsachse periodisch bewegten Erreger gekoppelten Schläger und einen in Schlagrichtung nach dem Schläger angeordneten Zwischenschläger. Der Zwischenschläger ist in einem Gleitlager, mit einer Toleranz koaxial zu der Arbeitsachse geführt Der Zwischenschläger hat einen ringförmigen Wulst. Ein hohlzylindrischer Fänger ist in Schlagrichtung vor dem Wulst angeordnet. Der Fänger ist an einer Gleitfläche mit einem radialen Spiel längs der Arbeitsachse beweglich geführt. Das radiale Spiel ist wenigstens dreifach so groß wie eine Toleranz der Führung des Zwischenschlägers in dem Gleitlager,. Die schlagenden Komponenten werden wie üblich streng geführt. Im Gegensatz dazu kann es sich als vorteilhaft erweisen, einen Fänger für den Zwischenschläger nicht streng zu führen. Obwohl dieser sich nun radial bewegen und dadurch klappern kann, ist die gesamte Geräuschentwicklung geringer. Der Aufprall des Zwischenschlägers regt eine radiale Schwingung in dem Fänger an, welche auch von der Führung abhängt. Die strenge Führung erweist sich hierbei als ungünstiger, da die sich ergebenden höheren Frequenzen das Gehäuse resonant anregen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Masse des Fängers zwischen 20 % und 40 % der Masse des Zwischenschlägers beträgt. Der Fänger kann entgegen der Schlagrichtung an einem Dämpfelement abgestützt sein. Insbesondere kann der Fänger zwischen dem Dämpfelement und einem in Schlagrichtung angeordnetem weiteren Dämpfelement unter Vorspannung eingesetzt sein.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Federelement eine radiale Außenfläche des Fängers umspannt. Das Federelement zentriert den Fänger zu der Arbeitsachse nachdem ein Aufprall des Zwischenschlägers erfolgt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Bohrhammer
Fig. 2 einen Teilausschnitt aus dem Bohrhammer

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeughalter 2, in welchen ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines Meißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Batteriepaket 8 oder eine Netzleitung versorgt den Motor 5 mit Strom. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 9 führen und mittels eines Systemschalters 10 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrer 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 11 und kann dabei den Bohrer 4 in Schlagrichtung 12 längs der Arbeitsachse 11 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erregerkolben 13 und ein Schläger 14 sind in einem Führungsrohr 15 in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 11 beweglich geführt. Der Erregerkolben 13 ist über einen Exzenter 16 an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Ein Pleuel verbindet den Exzenter 16 mit dem Erregerkolben 13. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 17 zwischen dem Erregerkolben 13 und dem Schläger 14 koppelt eine Bewegung des Schlägers 14 an die Bewegung des Erregerkolbens 13 an. Der Schläger 14 überträgt mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 18 einen Teil seines Impuls auf den Meißel 4. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 19 angeordnet.
Der Zwischenschläger 18 hat einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 20. Der Zwischenschläger 18 ist in einem Gleitlager 21, 22 koaxial zu der Arbeitsachse 11 geführt. Das beispielhafte zweiteiligen Gleitlager 21, 22 umschließt mit einer vorderen Hülse 21 ein maschinenseitiges Ende des Grundkörpers 20 und mit einer hinteren Hülse 22 das werkzeugseitige Ende des Grundkörpers 20. Der Durchmesser des Grundkörpers 20 weicht um eine Distanz 23 von weniger als 50 µm von dem Innendurchmesser der Hülsen 21, 22 ab. Dies entspricht der für Gleitlager 21, 22 typischen Toleranz H7 für die Hülsen 21, 22 und g7 für den Zwischenschläger 18, jeweils nach der ISO-Norm. Die enge Toleranz gewährleistet eine koaxiale Führung, auch bei während des Schlages auftretenden Kräften im Bereich von 10 kN.
Der Zwischenschläger 18 ist zwischen einer Arbeitsstellung (obere Bildhälfte Fig. 2) und einer in Schlagrichtung 12 vorgerückten Stellung (untere Bildhälfte Fig. 2) beweglich. Der Zwischenschläger 18 hat einen gegenüber dem Grundkörper 20 radial vorstehenden Wulst 24, welcher vorzugsweise in einem mittleren Abschnitt des Zwischenschlägers 18 vorgesehen ist. Der Wulst 24 liegt entgegen der Schlagrichtung 12 an einem Fänger 25 an, wenn der Zwischenschläger 18 in Arbeitsstellung ist. Der Fänger 25 hat eine hohlzylindrische Form mit einer radialen Außenfläche 26. Der beispielhafte Fänger 25 hat einen radial nach Innen vorstehenden Kragen 27, an welchem der Wulst 24 entgegen der Schlagrichtung 12 anliegt. Eine Länge 28 des Fängers 25, insbesondere der radialen Außenfläche 26 liegt im Bereich von 10 % und 25 % der Länge 29 des Zwischenschlägers 18. Die Bewegung des Zwischenschlägers 18 in Schlagrichtung 12 wird durch einen gedämpften Anschlag 30 gestoppt, wenn an diesem der Wulst 24 in Schlagrichtung 12 zum Anliegen kommt. Der freie Weg des Zwischenschlägers 18 von der Arbeitsstellung bis zu dem Anschlag 30 liegt bei kleinen Bohrhämmern im Bereich von 1 cm und 3 cm und bei großen Meißelhammern im Bereich von 3 cm bis 5 cm.
Der Fänger 25 ist entgegen der Schlagrichtung 12 durch ein Dämpfelement 31 an dem Maschinengehäuse 19 abgestützt. Der Fänger 25 verschiebt sich etwas gegenüber dem
Gehäuse, wenn der Zwischenschläger 18 gegen den Fänger 25 prallt. Der Fänger 25 hat zudem eine gegenüber dem Zwischenschläger 18 nicht vernachlässige Masse, um den Prellschlag zu mindern. Die Masse des Fängers 25 liegt vorzugsweise im Bereich von 20 % bis 40 % der Masse des Zwischenschlägers 18. Die große Masse des Fängers 25 ergibt sich durch dessen axiale Abmessung 28. Der Fänger 25 ist vorzugsweise zwischen dem Dämpfelement 31 und einem weiteren in Schlagrichtung 12 angeordneten Dämpfelement 32 eingespannt. Die beiden Dämpfelemente 31, 32 sind längs der Arbeitsachse 11 vorgespannt. Der Fänger 25 wird längs der Arbeitsachse 11 durch die beiden Dämpf- oder Federelemente 31, 32 in einer Ruhestellung gehalten.
Der Fänger 25 ist koaxial zu der Arbeitsachse 11, d.h. koaxial zu dem Zwischenschläger 18, geführt. Die axiale Führung des Fängers 25 erfolgt durch dessen zylindrische Außenfläche 26. Die axiale Abmessung der Außenfläche 26 ist näherungsweise gleich der Länge des Fängers 25. Das Gegenstück der Führung kann beispielsweise durch eine zylindrische radiale Innenfläche 33 des Maschinengehäuses 19 erfolgen. Die Führung ist mit einem deutlichen radialen Spiel 34 versehen. Das Spiel 34 sollte wenigstens 0,15 mm betragen, also mehr als dem Dreifachen der Führungstoleranz 23 des Gleitlagers 21, 22 für den Zwischenschläger 18. Das Spiel 34 ist in radialer Richtung zwischen der metallischen Außenfläche 26 des Fängers 25 und der führenden metallischen Innenfläche 33, hier des Maschinengehäuses 19, zu bestimmen. Die hohe Toleranz erweist sich als günstig, um eine Geräuschentwicklung des beim Aufprall des Zwischenschlägers 18 auf den Fänger 25 zu verringern.
Der Fänger 25 kann mit radialen Federelementen 35 aus einem Elastomer versehen sein, welche dessen Außenfläche 26 umspannen und an der Innenfläche 33 der Führung 36 anliegen.
Das vordere Gleitlager 21 kann einen eingesetzten Dichtring 37 aufweisen, welcher die Toleranz 23 ausgleichend an der Innenseite der Hülse 21 angeordnet ist. Der Dichtring 37 streift feinen Staub von dem Zwischenschläger 18 ab, und verhindert ein Eindringen des Staubes in das Schlagwerk 6.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Führungsrohr 15bz ein zu dem Maschinengehäuse 19bz separates Bauteil, welches vollständig innerhalb des Maschinengehäuses 19 angeordnet ist. Das Führungsrohr 15 kann auch abschnittsweise freiliegend sein, ergo einen Teil des äußeren Maschinengehäuses 19 bilden.

Claims

Handwerkzeugmaschine mit
einem Werkzeughalter (2), in welchen ein Werkzeug (4) auf einer Arbeitsachse (11) in einer Schlagrichtung (12) beweglich einsetzbar ist,
einem Schlagwerk (6), das einen über eine pneumatische Kammer (17) an einen längs der Arbeitsachse (11) periodisch bewegten Erreger (13) gekoppelten Schläger (14) und einen in Schlagrichtung (12) nach dem Schläger (14) angeordneten Zwischenschläger (18) aufweist,
wobei der Zwischenschläger (18) in einem Gleitlager (21, 22) mit einer Toleranz (23) koaxial zu der Arbeitsachse (11) geführt ist, und wobei der Zwischenschläger (18) einen ringförmigen Wulst (24) aufweist,
einem hohlzylindrischen Fänger (25), der in Schlagrichtung (12) vor dem Wulst (24) angeordnet ist,
einer Gleitfläche (33), in welcher der Fänger (25) mit einem radialen Spiel (34) längs der Arbeitsachse (11) beweglich geführt ist,
wobei das radiale Spiel (34) wenigstens dreifach so groß wie eine Toleranz der Führung des Zwischenschlägers (18) in dem Gleitlager (21, 22) ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Fängers (25) zwischen 20 % und 40 % der Masse des Zwischenschlägers (18) beträgt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fänger (25) entgegen der Schlagrichtung (12) an einem Dämpfelement (31) abgestützt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fänger (25) zwischen dem Dämpfelement (31) und einem in Schlagrichtung (12) angeordnetem weiteren Dämpfelement (32) unter Vorspannung eingesetzt ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (35) eine radiale Außenfläche (26) des Fängers (25) umspannt.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fänger (25) aus Stahl ist.