EP3107693B1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

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EP3107693B1
EP3107693B1 EP15703606.2A EP15703606A EP3107693B1 EP 3107693 B1 EP3107693 B1 EP 3107693B1 EP 15703606 A EP15703606 A EP 15703606A EP 3107693 B1 EP3107693 B1 EP 3107693B1
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hand
rings
power tool
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piston
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Ferdinand Kristen
Stefan Schmid
Benjamin Lederle
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/345—Use of o-rings

Definitions

  • the present invention relates to a hand tool with a pneumatic hammer mechanism, in particular a hammer drill, according to the preamble of claim 1.
  • a generic hand tool is in the GB 2063141 A described.
  • the striking mechanism has an excitation piston, which is moved back and forth periodically along an axis by an eccentric drive.
  • the excitation piston is inserted into a guide tube coaxial with the axis.
  • An inserted also in the guide tube racket is coupled by a trained between the exciter piston and the bat air spring to the movement of the exciter piston.
  • the excitation piston and the guide tube are made of a plastic to improve the thermal efficiency of the impact mechanism.
  • the use of the same material for the guide tube and the excitation piston ensures that they have the same coefficient of thermal expansion, which in turn allows the exciter piston to be manufactured with a small gap.
  • the hand tool of the invention has a tool holder for receiving a tool on a working axis.
  • a pneumatic percussion mechanism has an excitation piston which is forcedly moved by a motor periodically along the working axis and a racket which is coupled to the exciter piston via a pneumatic chamber.
  • the excitation piston has a cylindrical body made of a polymer.
  • One or more copper-containing rings span the body. The rings protrude in the radial direction with respect to the base body.
  • the main body made of plastic is held by the rings at a distance from a guide tube.
  • the copper-containing rings can reduce the coefficient of friction so much that an increased thermal loss and due to different thermal expansion coefficients over-compensated voltage.
  • the excitation piston is preferably guided in a guide tube made of a polymer which thermally insulates the pneumatic chamber in the radial direction.
  • Fig. 1 schematically shows a hammer drill 1 as an example of a chiseling hand tool .
  • the hammer drill 1 has a tool holder 2, in which a shank end 3 of a tool, for example one of the drill 4, can be used.
  • a primary drive of the hammer drill 1 is a motor 5, which drives a striking mechanism 6 and an output shaft 7 .
  • a battery pack 8 or a power line supplies the motor 5 with power.
  • a user can guide the hammer drill 1 by means of a handle 9 and be by means of a system switch 10 to the hammer drill 1 is in operation.
  • the hammer drill 1 rotates the drill 4 continuously about a working axis 11 and can beat the drill 4 in the direction of impact 12 along the working axis 11 in a substrate.
  • the percussion 6 is a pneumatic percussion 6.
  • An exciter piston 13 and a racket 14 are movably guided in a guide tube 15 in the striking mechanism 6 along the working axis 11 .
  • the excitation piston 13 is coupled via an eccentric 16 to the motor 5 and forced to a periodic, linear movement.
  • a connecting rod 17 connects the eccentric 16 with the excitation piston 13.
  • An air spring formed by a pneumatic chamber 18 between the excitation piston 13 and the racket 14 couples a movement of the racket 14 to the movement of the exciter piston 13 .
  • the racket 14 can strike directly on a rear end of the drill 4 or indirectly transmit a portion of its pulse to the drill 4 via a substantially resting intermediate racket 19 .
  • the striking mechanism 6 and preferably the further drive components are arranged within a machine housing 20 .
  • the excitation piston 13 has a cup-shaped main body 21, which is oriented coaxially to the working axis 11 ( Fig. 2 ).
  • the hollow body 21 has a substantially cylindrical shell 22 and is closed in the direction of impact 12 by a circular end face 23 .
  • the main body 13 is made entirely of a polymer.
  • One end of the connecting rod 17 is rotatably or pivotably mounted within the exciter piston 13 .
  • the excitation piston 13 has one or more copper-containing rings 24, which surround the casing 22 of the main body 21 .
  • the exciter piston 13 shown by way of example is provided with three identical rings 24 , which are arranged offset along the working axis 11 .
  • the jacket 22 may be provided with annular grooves 25 , in which the rings 24 are embedded.
  • the outer diameter 26 of the rings 24 is larger than the outer diameter 27 of the base body 21.
  • the difference in outer diameter is between 0.2 mm to 1.0 mm.
  • the rings 24 cover between 25% and 70% of the shell 22.
  • its radial outer surface 28 is cylindrical, ie parallel to the working axis 11.
  • the sliding surface formed by the rings 24 is large enough to the exciter piston 13 in the radial direction on the guide tube 15 support.
  • the rings 24 do not form a continuous thermal bridge over the length of the excitation piston 13.
  • a plurality of rings 24 are provided and these are separated from each other along the working axis 11 by a gap 29 .
  • the copper-containing rings 24 are preferably made of bronze or brass.
  • the exciter piston 13 is further provided with a sealing ring 30 made of an elastic material, for example rubber.
  • the sealing ring 30 is inserted into a corresponding annular groove 31 near the end face 23 .
  • the sealing ring 30 has the largest outer diameter 32 of the components of the excitation piston thirteenth
  • the guide tube 15 is preferably made entirely of a polymer, or at least the inner surface 33 of the guide tube 15 is made of a polymer.
  • the guide tube 15 made of polymer has a low thermal conductance and thus reduces thermal losses of the pneumatic chamber 18th

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk, insbesondere einen Bohrhammer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine gattungsgemäße Handwerkzeugmaschine ist in der GB 2063141 A beschrieben. Das Schlagwerk hat einen Erregerkolben, der durch einen Exzenterantrieb periodisch längs einer Achse vor- und zurückbewegt wird. Der Erregerkolben ist in ein zu der Achse koaxiales Führungsrohr eingesetzt. Ein ebenfalls in dem Führungsrohr eingelegter Schläger wird durch eine zwischen dem Erregerkolben und dem Schläger ausgebildete Luftfeder an die Bewegung des Erregerkolbens angekoppelt. Der Erregerkolben und das Führungsrohr sind aus einem Kunststoff gefertigt, um den thermischen Wirkungsgrad des Schlagwerks zu verbessern. Die Verwendung des gleichen Materials für das Führungsrohr und den Erregerkolben stellt sicher, dass diese den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, dies wiederum erlaubet den Erregerkolben mit einem geringen Spaltmaß zu fertigen.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat eine Werkzeugaufnahme zum Aufnehmen eines Werkzeugs auf einer Arbeitsachse. Ein pneumatisches Schlagwerk hat einen durch einen Motor periodisch längs der Arbeitsachse zwangsbewegten Erregerkolben und einen über eine pneumatische Kammer an den Erregerkolben angekoppelten Schläger. Der Erregerkolben hat einen zylindrischen Grundkörper aus einem Polymer. Ein oder mehrere kupferhaltige Ringe umspannen den Grundkörper. Die Ringe stehen gegenüber dem Grundkörper in radialer Richtung vor. Der Grundkörper aus Kunststoff wird durch die Ringe auf Abstand zu einem Führungsrohr gehalten. Die kupferhaltigen Ringe können den Reibwert soweit verringern, dass ein erhöhter thermischer Verlust und durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten bedingte Spannung überkompensiert werden. Der Erregerkolben ist vorzugsweise in einem Führungsrohr aus einen Polymer geführt, welches die pneumatische Kammer in radialer Richtung thermisch isoliert.
    • 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
    ein Schlagwerk
  • 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 Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrers 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 17 verbindet den Exzenter 16 mit dem Erregerkolben 13. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 18 zwischen dem Erregerkolben 13 und dem Schläger 14 koppelt eine Bewegung des Schlägers 14 an die Bewegung des Erregerkolbens 13 an. Der Schläger 14 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrers 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 19 einen Teil seines Impuls auf den Bohrer 4 übertragen. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 20 angeordnet.
  • Der Erregerkolben 13 hat einen topfförmigen Grundkörper 21, welcher koaxial zu der Arbeitsachse 11 orientiert ist (Fig. 2). Der hohle Grundkörper 21 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Mantel 22 und ist in Schlagrichtung 12 durch eine kreisförmige Stirnfläche 23 abgeschlossen. Der Grundkörper 13 besteht vollständig aus einem Polymer.
  • Ein Ende des Pleuels 17 ist innerhalb des Erregerkolbens 13 drehbar oder schwenkbar gelagert.
  • Der Erregerkolben 13 hat ein oder mehrere kupferhaltige Ringe 24, welche den Mantel 22 des Grundkörpers 21 umspannen. Der beispielhaft dargestellte Erregerkolben 13 ist mit drei gleichen Ringen 24 versehen, welche längs der Arbeitsachse 11 versetzt angeordnet sind. Der Mantel 22 kann mit ringförmigen Nuten 25 versehen sein, in welche die Ringe 24 eingelassen sind. Der Außendurchmesser 26 der Ringe 24 ist größer als der Außendurchmesser 27 des Grundkörpers 21. Vorzugsweise liegt die Differenz der Außendurchmesser zwischen 0,2 mm bis 1,0 mm.
  • Die Ringe 24 bedecken zwischen 25 % und 70 % des Mantels 22. Vorzugsweise ist deren radiale Außenfläche 28 zylindrisch, d.h. parallel zu der Arbeitsachse 11. Die von den Ringen 24 gebildete Gleitfläche ist groß genug, um den Erregerkolben 13 in radialer Richtung an dem Führungsrohr 15 abzustützen. Andererseits bilden die Ringe 24 noch keine durchgehende Wärmebrücke über die Länge des Erregerkolbens 13. Vorzugsweise sind mehrere Ringe 24 vorgesehen und diese voneinander längs der Arbeitsachse 11 durch einen Spalt 29 getrennt sind.
  • Die kupferhaltigen Ringe 24 sind vorzugsweise aus Bronze oder Messing.
  • Der Erregerkolben 13 ist ferner mit einem Dichtring 30 aus einem elastischen Material, z.B. Kautschuk, versehen. Der Dichtring 30 ist in eine entsprechend ringförmige Nut 31 nahe der Stirnfläche 23 eingelegt. Der Dichtring 30 hat den größten Außendurchmesser 32 der Komponenten des Erregerkolbens 13.
  • Das Führungsrohr 15 ist vorzugsweise vollständig aus einem Polymer, oder zumindest die Innenfläche 33 des Führungsrohrs 15 ist aus einem Polymer. Das Führungsrohr 15 aus Polymer hat einen geringen thermischen Leitwert und verringert somit thermische Verluste der pneumatischen Kammer 18.

Claims (5)

  1. Handwerkzeugmaschine mit
    einer Werkzeugaufnahme (2) zum Aufnehmen eines Werkzeugs auf einer Arbeitsachse (11),
    einem Motor (5),
    einem pneumatischen Schlagwerk (6), das einen durch den Motor (5) periodisch längs der Arbeitsachse (11) zwangsbewegten Erregerkolben (13) und einen über eine pneumatische Kammer (18) an den Erregerkolben (13) angekoppelten Schläger (14) aufweist, wobei der Erregerkolben (13) einen zylindrischen Grundkörper (21) aus einem Polymer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
    ein oder mehrere kupferhaltige Ringe (24) den Grundkörper (21) umspannen und die Ringe (24) gegenüber dem Grundkörper (21) in radialer Richtung vorstehen.
  2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (26) der kupferhaltigen Ringe (24) zwischen 0,2 mm und 1,0 mm größer als ein Außendurchmesser (27) des Grundkörpers (21) ist.
  3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (24) zwischen 25 % und 70 % eines Mantels (22) des Grundkörpers (21) bedecken.
  4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ringen (24) längs der Arbeitsachse (11) ein Spalt (29) vorgesehen ist.
  5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerkolben (13) in einem Führungsrohr (15) aus einen Polymer geführt ist.
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