WO2017102431A1

WO2017102431A1 - Schlagende handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: WO2017102431A1
Application number: PCT/EP2016/079871
Authority: WO
Inventors: Markus Hartmann; Rory Britz
Original assignee: Hilti Aktiengesellschaft
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-06-22
Also published as: EP3389933B1; US20180361551A1; EP3181301A1; US10821590B2; EP3389933A1

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine (1) hat einen Werkzeughalter (2) zum Haltern eines schlagenden Werkzeugs (4) auf einer Arbeitsachse (3), einen Elektromotor (8), und ein Schlagwerk (5). Das Schlagwerk (5) hat einen von dem Elektromotor (8) bewegten Erreger (13), einen Schläger (14), der über eine zwischen dem Erreger (13) und dem Schläger (14) angeordnete pneumatische Kammer (16) an den Erreger (13) angekoppelt ist, und einen in Schlagrichtung (6) vor dem Schläger (14) angeordnetem Döpper (15). Der Döpper (15) liegt in einer Arbeitsstellung entgegen der Schlagrichtung (6) an einem Anschlag (22) an, in einer Startstellung ist der Döpper (15) in Schlagrichtung (6) zu der Arbeitsstellung versetzt und in einer Ruhestellung ist der Döpper (15) in Schlagrichtung (6) zu der Startstellung versetzt. Ein Schieberventil (25) ist durch eine erste radiale Öffnung (24) der pneumatischen Kammer (16) und den Schläger (14) gebildet, wobei in der Startstellung der Schläger (14) anliegend an dem Döpper (15) das Schieberventil (25) verschließt und in der Ruhestellung der Schläger (14) anliegend an dem Döpper (15) das Schieberventil (25) öffnet. Ein Sperrventil (28) ist in der Arbeitsstellung von dem Döpper (15) betätigt geschlossen und in der Startstellung selbsttätig geöffnet. Ein Rückschlagventil (29) ist eingangsseitig mit dem Sperrventil (28) verbunden ist und ausgangsseitig mit der zweiten radialen Öffnung (30) der pneumatischen Kammer (16) verbunden.

Description

Schlagende Handwerkzeugmaschine

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schlagende Werkzeugmaschine, insbesondere einen handgehaltenen pneumatischen Bohrhammer und einen handgehaltenen pneumatischen Elektromeißel. Ein handgehaltener pneumatischer Bohrhammer hat ein pneumatisches Schlagwerk, das von einem Motor angetrieben ist. Eine pneumatische Kammer bildet eine Luftfeder, die einen Schläger an einen von dem Motor bewegten Erreger ankoppelt. Das Schlagwerk wird deaktiviert, wenn der Anwender keinen Anpressdruck auf das Werkzeug ausübt, um das Schlagwerk vor übermäßiger Belastung zu schützen. Sobald der Anwender den Bohrhammer an das Werkzeug anpresst, beginnt das Schlagwerk wieder zu arbeiten. Bei leitungsstarken Maschinen erweist sich das Führen des Bohrhammers beim erneuten Anpressen als schwer beherrschbar.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat einen Werkzeughalter zum Haltern eines schlagenden Werkzeugs auf einer Arbeitsachse, einen Elektromotor, und ein Schlagwerk. Das Schlagwerk hat einen von dem Elektromotor bewegten Erreger, einen Schläger, der über eine zwischen dem Erreger und dem Schläger angeordnete pneumatische Kammer an den Erreger angekoppelt ist, und einen in Schlagrichtung vor dem Schläger angeordnetem Döpper. Der Döpper liegt in einer Arbeitsstellung entgegen der Schlagrichtung an einem Anschlag an, in einer Startstellung ist der Döpper in Schlagrichtung zu der Arbeitsstellung versetzt und in einer Ruhestellung ist der Döpper in Schlagrichtung zu der Startstellung versetzt.

Ein Schieberventil ist durch eine erste radiale Öffnung der pneumatischen Kammer und den Schläger gebildet, wobei in der Startstellung der Schläger anliegend an dem Döpper das Schieberventil verschließt und in der Ruhestellung der Schläger anliegend an dem Döpper das Schieberventil öffnet. Ein Sperrventil ist in der Arbeitsstellung von dem Döpper betätigt geschlossen und in der Startstellung selbsttätig geöffnet. Ein Rückschlagventil ist eingangsseitig mit dem Sperrventil verbunden ist und ausgangsseitig mit der zweiten radialen Öffnung der pneumatischen Kammer verbunden.

In Zusammenspiel mit dem Rückschlagventil kann der Erreger die Luftmenge in der pneumatischen Kammer erhöhen. Die größere Luftmenge reduziert die Schlagleistung und erhöht die Steifigkeit der Luftfeder, was das Ansetzen des Werkzeugs an den Untergrund erleichtert. Während des meißelnden Betriebs deaktiviert der Döpper über das dem Rückschlagventil vorgeschaltetem Sperrventil das Erhöhen der Luftmenge. Die erhöhte Luftmenge wird im meißelnden Betrieb gezielt reduziert oder reduziert sich über Verlustkanäle, wodurch sich die Schlagleistung auf den Sollwert erhöht. Das Schlagwerk kann vollständig über das Schieberventil abgeschaltet werden. Das Sperrventil und das Schieberventil werden durch den Döpper kontrolliert, und damit mittelbar durch den Anwender und das Anpressen des Werkzeugs an den Untergrund. Eine Ausgestaltung beinhaltet ein Schieberventil, das durch eine radiale Öffnung der pneumatischen Kammer und den Schläger gebildet ist. Das Schieberventil ist durch den Schläger anliegend an dem in der Arbeitsstellung liegendem Döpper das Schieberventil für die pneumatischen Kammer verschlossen ist; und das Schieberventil durch den Schläger anliegend an dem in Schlagrichtung vor der Arbeitsstellung liegenden Döpper für die pneumatischen Kammer geöffnet ist. Das Schieberventil ist während eines meißelnden Betriebes vollständig geschlossen und ist nur in einer Ruhestellung der Handwerkzeugmaschine geöffnet.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Sperrventil einen elastischen Sperrkörper, aufweist, der in einer unverspannten Grundform von einem Ventilsitz des Sperrventils beabstandet ist und der durch den in der Arbeitsstellung liegenden Döpper elastisch verspannt, an dem Ventilsitz, anliegend verformt ist. Das Sperrventil wird unmittelbar durch den Döpper betätigt. Der Döpper bringt eine den Sperrkörper verformende Kraft auf bzw. der Anwender bringt die Kraft durch Andrücken des Döppers auf das Werkzeug auf.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kanalöffnung an einem schlägerseitigen Umkehrpunkt des Erregers angeordnet ist. Der Erreger kann die erste Kanalöffnung vorzugsweise nicht verschließen. Der Erreger kann mittels seines gesamten Hubs Luft über das Rückschlagventil ansaugen. Das Erhöhen der Luftmenge über das im meißelnden Betrieb normale Niveau kann somit sehr rasch erfolgen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die pneumatische Kammer eine Drosselöffnung zum Austauschen von Luft zwischen der pneumatischen Kammer und der Umgebung der Handwerkzeugmaschine aufweist. Die Drosselöffnung kann an einem schlägerseitigen Umkehrpunkt des Erregers angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Verhältnis der Querschnittsfläche der Drosselöffnung zu der Querschnittsfläche der Kanalöffnung geringer als eins zu zwölf. Über die Drosselöffnung kann gezielt das Abströmen der erhöhten Luftmenge eingestellt werden. Die Drosselöffnung ist sehr klein, wodurch das Abströmen vorzugsweise bis zu einer Sekunde dauert. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Rückschlagventil stationär an der ersten Kanalöffnung angeordnet ist. Das Rückschlagventil ist vorzugsweise sehr nahe der Kanalöffnung, um das Totvolumen in dem Kanalabschnitt zwischen der Kanalöffnung und dem Rückschlagventil sehr klein gegenüber dem mittleren Volumen der pneumatischen Kammer zu halten.

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 in einer meißelnder Phase Fig. 3 das Schlagwerk in einer Ruhephase Fig. 4 das Schlagwerk in einer Startphase Fig. 5 ein Sperrventil des Schlagwerks

Fig. 6 ein Rückschlagventil des Schlagwerks Fig. 7 ein Schlagwerk in einer Startphase Fig. 8 ein Sperrventil des Schlagwerks in geschlossener Stellung

Fig. 9 das Sperrventil in geöffneter Stellung Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen Bohrhammer 1 als Beispiel für eine schlagende handgehaltene Werkzeugmaschine. Der Bohrhammer 1 hat einen Werkzeughalter 2, in welchen koaxial zu einer Arbeitsachse 3 ein Bohrer, Meißel oder anderes schlagendes Werkzeug 4 eingesetzt und verriegelt werden kann. Der Bohrhammer 1 hat ein pneumatisches Schlagwerk 5, welches periodisch Schläge in einer Schlagrichtung 6 auf das Werkzeug 4 ausüben kann. Ein Drehantrieb 7 kann den Werkzeughalter 2 kontinuierlich um die Arbeitsachse 3 drehen. Das pneumatische Schlagwerk 5 und der Drehantrieb sind von einem Elektromotor 8 angetrieben, welcher aus einer Batterie 9 oder einer Netzleitung mit elektrischem Strom gespeist wird.

Das Schlagwerk 5 und der Drehantrieb 7 sind in einem Maschinengehäuse 10 angeordnet. Ein Handgriff 11 ist typischerweise an einer dem Werkzeughalter 2 abgewandten Seite des Maschinengehäuses 10 angeordnet. Der Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels des Handgriffs 11 im Betrieb halten und führen. Ein zusätzlicher Hilfsgriff kann nahe dem Werkzeughalter 2 befestigt werden. An oder in der Nähe des Handgriffs 11 ist ein Betriebstaster 12 angeordnet, welchen der Anwender vorzugsweise mit der haltenden Hand betätigen kann. Der Elektromotor 8 wird durch Betätigen des Betriebstasters 12 eingeschaltet. Typischerweise dreht sich der Elektromotor 8 solange, wie der Betriebstaster 12 gedrückt gehalten ist.

Das Werkzeug 4 ist in dem Werkzeughalter 2 längs der Arbeitsachse 3 beweglich. Beispielsweise hat das Werkzeug 4 eine längliche Nut, in welche eine Kugel oder ein anderer Sperrkörper des Werkzeughalters 2 eingreift. Der Anwender hält das Werkzeug 4 in einer Arbeitsstellung, indem der Anwender das Werkzeug 4 mittelbar durch den Bohrhammer 1 an einen Untergrund anpresst (Fig. 2). Das Anpressen ist mit einer meißelnden Phase assoziiert. Das Werkzeug 4 wird durch den Schlag des Schlagwerks 5 in die Schlagrichtung 6 aus der Arbeitsstellung verschoben. Das Werkzeug 4 kann in der vorgerückten Stellung liegen bleiben, wenn der Anwender den Bohrhammer 1 nicht weiter anpresst (Fig. 3). Das fehlende Anpressen ist mit einer Ruhephase assoziiert und führt zu einem selbsttätigen Abschalten des Schlagwerks 5. Der Anwender kann das Schlagwerk 5 durch erneutes Anpressen starten, d.h. aus der Ruhephase in die meißelnde Phase überführen (Startphase; Fig. 4). Das pneumatische Schlagwerk 5 hat längs der Schlagrichtung 6 einen Erreger 13, einen Schläger 14 und einen Döpper 15. Der Erreger 13 wird mittels des Elektromotors 8 zu einer periodischen Bewegung längs der Arbeitsachse 3 gezwungen. Der Schläger 14 koppelt über eine Luftfeder an die Bewegung des Erregers 13 an. Die Luftfeder ist durch eine zwischen dem Erreger 13 und dem Schläger 14 abgeschlossene pneumatische Kammer 16 gebildet. Der Schläger 14 bewegt sich in die Schlagrichtung 6 bis der Schläger 14 auf den Döpper 15 aufschlägt. Der Döpper 15 liegt in der Schlagrichtung 6 an dem Werkzeug 4 an und überträgt den Schlag auf das Werkzeug 4.

Das beispielhafte Schlagwerk 5 hat einen kolbenförmigen Erreger 13 und einen kolbenförmigen Schläger 14, die durch ein Führungsrohr 17 längs der Arbeitsachse 3 geführt sind. Der Erreger 13 und der Schläger 14 liegen mit ihren Mantelflächen an der Innenfläche des Führungsrohrs 17 an. Die pneumatische Kammer 16 ist durch den Erreger 13 und den Schläger 14 längs der Arbeitsachse 3 und durch das Führungsrohr 17 in radialer Richtung abgeschlossen. Dichtungsringe in den Mantelflächen von Erreger 13 und Schläger 14 können den luftdichten Abschluss der pneumatischen Kammer 16 verbessern.

Der Erreger 13 ist über eine Getriebekomponente mit dem Elektromotor 8 verbunden. Die Getriebekomponente überträgt die Drehbewegung des Elektromotors 8 in eine periodische Translationsbewegung längs der Arbeitsachse 3. Eine beispielhafte Getriebekomponente basiert auf einem Exzenterrad 18, das mit dem Elektromotor 8 verbunden ist. Ein Pleuel 19 verbindet einen Zapfen 20 des Exzenterrads 18 mit einem Zapfen in dem Erreger 13. Der Erreger 13 bewegt sich synchron zu dem Elektromotor 8. Der Elektromotor 8 dreht sich typischerweise ansprechend auf ein Betätigen des Betriebstasters 12 und dreht sich solange, wie der Anwender den Betriebstasters 12 betätigt hält. Die periodische Vor- und Rückbewegung des Erregers 13 beginnt und endet ebenfalls mit dem Betätigen bzw. Lösen des Betriebstasters 12. Ein weiteres Beispiel für eine solche Getriebekomponente ist ein Taumelantrieb.

Der Schläger 14 ist über die Luftfeder an den Erreger 13 angekoppelt. Die Luftfeder basiert auf einem Druckunterschied zwischen dem Druck in der pneumatischen Kammer 16 und dem Druck in der Umgebung. Der zwangsbewegte Erreger 13 erhöht bzw. verringert den Druck in der pneumatischen Kammer 16 mittels seiner periodischen axialen Bewegung. Der Schläger 14 wird durch den Druckunterschied in bzw. entgegen der Schlagrichtung 6 beschleunigt. Fig. 2 zeigt in einer geteilten Darstellung des Erregers 13 und Schlägers 14 deren Stellung im Kompressionspunkt (obere Bildhälfte) und im Schlagpunkt (untere Bildhälfte). Im Kompressionspunkt ist die pneumatische Kammer 16 maximal komprimiert, der Druckunterschied daher am größten. Der Schläger 14 hat den geringsten Abstand zu dem Erreger 13. Der Kompressionspunkt fällt näherungsweise mit dem Umkehrpunkt der oszillatorischen Bewegung des Schlägers 14 zusammen. Im Schlagpunkt schlägt der Schläger 14 auf den Döpper 15 auf, wenn dabei das Werkzeug 4 in der Arbeitsstellung ist. Der Schläger 14 induziert eine Stoßwelle in dem Döpper 15, welche diesen durchläuft und in das an dem Döpper 15 anliegende Werkzeug 4 übertragen wird.

Der Döpper 15 ist in einem Schlagrohr 21 längs der Arbeitsachse 3 beweglich geführt. Das Schlagrohr 21 kann durch das den Erreger 13 und Schläger 14 führende Führungsrohr 17 oder ein separates Rohr gebildet sein. Der Döpper 15 ist in dem Schlagrohr 21 zwischen einer Arbeitsstellung (Fig. 2), Ruhestellungen (Fig. 3) und einer Startstellung (Fig. 4) beweglich. Der Döpper 15 liegt in der Arbeitsstellung entgegen der Schlagrichtung 6 an dem Anschlag 22 an. Der Anwender drückt in der meißelnden Phase den Bohrhammer 1 mit dem Schlagwerk 5 in die Schlagrichtung 6 gegen das Werkzeug 4, bis der Anschlag 22 an dem Döpper 15 aufliegt. Die Arbeitsstellung des Werkzeugs 4 zeichnet sich dadurch aus, dass der Döpper 15 in seiner Arbeitsstellung liegt und das Werkzeug 4 an dem Döpper 15 anliegt. Die von dem Schläger 14 induzierte Stoßwelle kann von dem Döpper 15 auf das Werkzeug 4 übergehen.

Der Anwender hebt in einer Ruhephase den Bohrhammer 1 vom Untergrund ab. Das Werkzeug 4 und der Döpper 15 können aufgrund eines Schlags oder der Schwerkraft die Arbeitsstellung in Schlagrichtung 6 in die Ruhestellung verlassen (Fig. 3). Das Schlagwerk 5 wird vorzugsweise deaktiviert, wenn der Döpper 15 in der Ruhestellung ist. Das Schlagwerk 5 kann genau eine definierte Ruhestellung aufweisen, beispielsweise wenn der Döpper 15 in Schlagrichtung 6 an einem Anschlag 23 anliegt. Das beispielhafte Schlagwerk 5 hat mehrere Ruhestellung, die alle innerhalb einem zusammenhängenden, an den Anschlag 23 angrenzenden Bereich sind. Das Schlagwerk 5 kann durch Reduzieren der Drehzahl des Elektromotors 8 deaktiviert werden. Das Schlagwerk 5 ist für eine optimale Schlagzahl, d.h. Schläge pro Sekunde, ausgelegt, bei welcher sich eine synchrone Bewegung des Schlägers 14 und des Erregers 13 einstellt. Die optimale Schlagzahl ist unter anderem durch die Masse des Schlägers 14, die Stirnfläche des Schlägers 14 und die Wegstrecke von dem Kompressionspunkt zu dem Schlagpunkt vorgeben. Falls sich die Periodizität des zwangsbewegten Erregers 13 signifikant von der optimalen Schlagzahl unterscheidet, kann der Schläger 14 der Anregung durch den Erreger 13 nicht mehr folgen und bleibt stehen. Die Drehzahl kann dazu beispielsweise um 20 % oder mehr gegenüber der Drehzahl für die optimale Schlagzahl abgesenkt werden. Ein Sensor kann beispielsweise Beschleunigungen des Maschinengehäuses 10, Schlaggeräusche oder eine Stellung des Schlägers 14 oder des Döppers 15 erfassen, um die Ruhestellung zu erkennen. Die Drehzahl wird ansprechend auf den Sensor verringert.

Das Schlagwerk 5 kann durch ein Entkoppeln des Schlägers 14 von dem Erreger 13 deaktiviert werden. Die pneumatische Kammer 16 wird belüftet, um einen Druckausgleich zwischen der pneumatischen Kammer 16 und der Umgebung zu erwirken. Der Luftaustausch unterbindet, dass der sich bewegende Erreger 13 einen ausreichenden Druckunterschied zum Bewegen des Schlägers 14 aufbauen kann. Das Belüften erfolgt durch eine oder vorzugsweise mehrere radiale Belüftungsöffnungen 24 der pneumatischen Kammer 16, welche den Hohlraum der pneumatischen Kammer 16 mit der Umgebung verbindet. Die radialen Belüftungsöffnungen 24 sind beispielsweise Bohrungen oder gestanzte Löcher in dem Führungsrohr 17. Die Umgebung ist typischerweise das Innere des Maschinengehäuses 10, welches selbst wiederum durch Öffnungen mit einer Umgebung außerhalb des Maschinengehäuse 10 in dauerndem Luftaustausch stehen kann. Das Volumen der Umgebung ist so groß, dass die von dem Erreger 13 bewegte Luftmenge keine nennenswerte Druckschwankung verursacht. Beispielsweise ist das Volumen der Umgebung wenigstens zehnmal so groß, wie das maximale Volumen der pneumatischen Kammer 16.

Die radialen Belüftungsöffnungen 24 können durch ein Schieberventil 25 verschlossen und geöffnet werden. Das Schieberventil 25 setzt sich aus den radialen Belüftungsöffnungen 24 und dem Schläger 14 zusammen. Das Schieberventil 25 ist gegenüber der pneumatischen Kammer 16 geschlossen, wenn die Mantelfläche des Schlägers 14 die Belüftungsöffnungen 24 abdeckt oder der Schläger 14 in Schlagrichtung 6 vor den Belüftungsöffnungen 24 liegt (Fig. 2). Das Schieberventil 25 ist gegenüber der pneumatischen Kammer 16 geöffnet, wenn der Schläger 14 in Schlagrichtung 6 hinter den Belüftungsöffnungen 24 liegt (Fig. 3). Die pneumatische Kammer 16 reicht dann längs der Arbeitsachse 3 bis zu den Belüftungsöffnungen 24. Die Stellung des Schlägers 14, in welchem das Schieberventil 25 von geöffnet auf geschlossen und vice versa wechselt, wird nachfolgend als Schaltpunkt des Schieberventils 25 bezeichnet (Fig. 4, untere Bildhälfte).

Das Schieberventil 25, d.h. die Belüftungsöffnungen 24, ist längs der Arbeitsachse 3 so angeordnet, dass das Schieberventil 25 während der meißelnden Phase (Fig. 2), ergo in der Arbeitsstellung, durchgehend verschlossen ist und nur während der Ruhephase (Fig. 3), ergo in der Ruhestellung, geöffnet sein kann. Die Belüftungsöffnungen 24 sind längs der Arbeitsachse 3 in Schlagrichtung 6 hinter dem Schlagpunkt angeordnet. Der Schläger 14 befindet sich in Schlagrichtung 6 betrachtet im Schlagpunkt vor dem Schaltpunkt. Der Schläger 14 verdeckt während seiner Bewegung zwischen dem Kompressionspunkt und dem Schlagpunkt durchgehend die Belüftungsöffnung 24 gegenüber der pneumatischen Kammer 16. In der Ruhephase kann der Schläger 14 in Schlagrichtung 6 über den Schlagpunkt hinausgleiten, wenn der Döpper 15 in Schlagrichtung 6 ausreichend gegenüber der Arbeitsstellung verschoben ist. Der Schläger 14 deckt die Belüftungsöffnung 24 nicht mehr ab, d.h. die pneumatische Kammer 16 überlappt mit der Belüftungsöffnung 24. Ein Querschnitt der Belüftungsöffnungen ist derart gewählt, dass ein Luftstrom zwischen der pneumatischen Kammer 16 und der Umgebung die Änderungsrate des Volumens der pneumatischen Kammer 16 aufgrund des bewegten Erregers 13 ausgleicht. Der Druck in der pneumatischen Kammer 16 unterscheidet sich nur wenig von der Umgebung, weshalb keine nennenswerte Kraft auf den Schläger 14 ausgeübt wird. Das Schlagwerk 5 ist deaktiviert trotz des sich weiterhin bewegenden Erregers 13. Eine aufsummierte Querschnittsfläche der Belüftungsöffnungen 24 liegt im Bereich zwischen 2 % und 6 % der Querschnittsfläche des pneumatischen Kammer 16, d.h. der Stirnfläche des Erregers 13.

Der Schläger 14 und der Döpper 15 können eine (Zwischen-) Kammer 26 längs der Arbeitsachse 3 abschließen. Das Führungsrohr 17 und das Schlagrohr 21 umschließen die Zwischenkammer 26.

Ein Kanal 27 verbindet die pneumatische Kammer 16 und die Zwischenkammer 26. Der Kanal 27 ermöglicht einen gesteuerten Luftaustausch zwischen der pneumatischen Kammer 16 und der Zwischenkammer 26. Der Kanal 27 ist mit einem Sperrventil 28 und einem Rückschlagventil 29 versehen. Das Sperrventil 28 und das Rückschlagventil 29 ermöglichen nur ein Einströmen von Luft in die pneumatische Kammer 16 und das Einströmen nur, wenn der Döpper 15 aus der Arbeitsstellung verschoben ist. Ansonsten sperrt wenigstens eines der beiden Ventile. Der Kanal 27 hat eine vorzugsweise mehrere in die pneumatische Kammer 16 reichende Kanalöffnungen 30. Die Kanalöffnungen 30 sind vorzugsweise radiale Öffnungen in der pneumatischen Kammer 16, z.B. eine Bohrung oder ein gestanztes Loch in dem Führungsrohr 17. Die (erste) Kanalöffnung 30 liegt vorzugsweise an oder nahe dem schlägerseitigen Umkehrpunkt des Erregers 13. Die Kanalöffnung 30 wird weder von dem Erreger 13 oder für längere Zeit von dem Schläger 14 abgedeckt. Alternativ kann die Kanalöffnung 30 an einer anderen Stelle längs des Führungsrohrs 17 angeordnet werden, solange die pneumatische Kammer 16 in der meißelnden Phase wenigstens zeitweise mit der Kanalöffnung 30 überlappt. Die andere (zweite) Kanalöffnung 31 reicht beispielsweise in die Zwischenkammer 26. Der Kanal 27 bzw. die Kanalöffnungen 30 haben eine durchströmbare Querschnittsfläche von 0,5 % bis 4 % der Querschnittsfläche der pneumatischen Kammer 16, d.h. der Stirnfläche des Erregers 13.

Das Sperrventil 28 ist durch den Döpper 15 betätigt. Das Sperrventil 28 ist geschlossen, wenn der Döpper 15 in der Arbeitsstellung ist (Fig. 2). Das Sperrventil 28 ist geöffnet, wenn der Döpper 15 aus der Arbeitsstellung verschoben ist (Fig. 3). Die Stellung des Döppers 15, in welcher das Sperrventil 28 von geöffnet auf geschlossen und vice versa wechselt, wird nachfolgend als Schaltpunkt des Sperrventils 28 bezeichnet (Fig. 4, obere Bildhälfte). Der Döpper 15 liegt in Schlagrichtung 6 betrachtet im Schaltpunkt hinter der Arbeitsstellung.

Der Schaltpunkt des Schieberventils 25 und der Schaltpunkt des Sperrventils 28 sind vorzugsweise aufeinander abgestimmt. Der Döpper 15 gibt durch seine Stellung vor, ob der Schläger 14 das Schieberventil 25 öffnen kann. Liegt der Döpper 15 im Schaltpunkt des Sperrventils 28, ist das Schieberventil 25 geschlossen (Fig. 4, obere Bildhälfte). Der Döpper 15 ragt im Schaltpunkt des Sperrventils 28 liegend soweit entgegen der Schlagrichtung 6 vor, dass der Schläger 14 an dem Döpper 15 anliegend in Schlagrichtung 6 vor dem Schaltpunkt des Schieberventils 25 ist, d.h. die Belüftungsöffnung 24 abdeckt. Das Schlagwerk 5 hat eine Startstellung (Fig. 4, untere Bildhälfte), in welcher der Schläger 14 in dem Schaltpunkt des Schieberventils 25 liegt und der Döpper 15 den Schläger 14 berührt. Der Döpper 15 ist in der Startstellung gegenüber dem Schaltpunkt des Sperrventils 28 um eine Distanz 32 in die Schlagrichtung 6 versetzt. Das Rückschlagventil 29 ist eingangsseitig mit der Zwischenkammer 26 und ausgangsseitig mit der pneumatischen Kammer 16 verbunden. Entsprechend ermöglicht das Rückschlagventil 29 einen Luftstrom von der Zwischenkammer 26 in die pneumatische Kammer 16 und sperrt gegen einen Luftstrom von der pneumatischen Kammer 16 in die Zwischenkammer 26.

Beim Ansetzen eines Bohrhammers 1 und des Werkzeugs 4 an einen Untergrund wird der Döpper 15 entgegen der Schlagrichtung 6 aus einer Ruhestellung, in die Startstellung und schließlich in die Arbeitsstellung geschoben. In der Ruhestellung sind das Schieberventil 25 und das Sperrventil 28 geöffnet. In der Startstellung schließt das Schieberventil 25 und das Sperrventil 28 ist geöffnet. In der Arbeitsstellung ist das Schieberventil 25 geschlossen und ist das Sperrventil 28 geschlossen. Zwischen der Startstellung und das Arbeitsstellung ist das Schieberventil 25 geschlossen und das Sperrventil 28 geöffnet. Der Bereich zwischen der Startstellung und der Arbeitsstellung wird nachfolgend als Startbereich bezeichnet.

Die Luftmenge (Luftmasse) in der pneumatischen Kammer 16 erhöht sich, wenn der Döpper 15 in dem Startbereich ist. Die erhöhte Luftmenge führt zu einem höherem mittleren Druck in der pneumatischen Kammer 16. Die Luftmenge reduziert sich sowohl wenn der Döpper 15 in die Ruhestellung oder in die Arbeitsstellung wechselt.

Das Schlagwerk 5 geht während einer Startphase kontinuierlich von der Ruhephase in die meißelnde Phase mit voller Schlagleistung über. Der Anwender spürt beim Anpressen des Bohrhammers 1 , wenn sich der Druck in der pneumatischen Kammer 16 erhöht sobald der Döpper 15 den Startbereich erreicht. Der Anwender muss eine Mindestkraft aufbringen, um den Druck zu überwinden. Andernfalls verschiebt der Schläger 14 den Döpper 15 bis über die Startstellung und schaltet das Schlagwerk 5 durch das Schieberventil 25 ab.

Der Kanal 27 mit dem Sperrventil 28 und dem Rückschlagventil 29 führt zu einem Überdruck in der pneumatischen Kammer 16, wenn der Döpper 15 in dem Startbereich ist. Das Rückschlagventil 29 erlaubt nur ein Einströmen von Luft in die pneumatische Kammer 16. Der Erreger 13 saugt bei seiner Bewegung entgegen der Schlagrichtung 6 durch das sich öffnende Rückschlagventil 29 Luft an. Die Luftmenge in der pneumatischen Kammer 16 erhöht sich, da keine Luft ausströmen kann. Leckagen begrenzen ein Anwachsen der Luftmenge. Der Druck in der pneumatischen Kammer 16 ist größer als in der Zwischenkammer 26, entsprechend ergibt sich eine in die Schlagrichtung 6 resultierende Kraft auf den Schläger 14 und mittelbar auf den an dem Schläger 14 anliegenden Döpper 15. Der Anwender spürt die entgegen der Schlagrichtung 6 wirkende Gegenkraft auf den Erreger 13 und den Handgriff 11.

Wenn der Döpper 15 in der Arbeitsstellung liegt, wird das Ansaugen von Luft durch das Schließen des Sperrventils 28 beendet. Die erhöhte Luftmenge in der pneumatischen Kammer 16 fließt über eine Drosselöffnung 33 der pneumatischen Kammer 16 langsam ab. Die Drosselöffnung 33 ist vorzugsweise an oder nahe dem schlägerseitigen Umkehrpunkt des Erregers 13 angeordnet. Eine Querschnittsfläche der Drosselöffnung 33 ist sehr gering. Vorzugsweise begrenzt der Querschnitt einen Luftaustausch mit der Umgebung auf weniger als 1/10 der Luftmenge der pneumatischen Kammer 16 innerhalb einer Periode des Erregers 13. Die Querschnittsfläche der Drosselöffnung 33 liegt im Bereich von 0,05 % bis 0,20 % der Stirnfläche des Erregers 13. Die Luftmenge in der pneumatischen Kammer 16 gleicht sich innerhalb von zehn bis fünfzig Zyklen des Erregers 13 an die Umgebung an. Je nach Größe des Schlagwerks 5 vergehen dabei beispielsweise 500 Millisekunden (ms) bis 800 ms. Die vorzugsweise einzige Drosselöffnung 33 ist insbesondere deutlich kleiner als die Belüftungsöffnungen 24 und die Kanalöffnung 30. Die Querschnittsfläche der Drosselöffnung 33 ist vorzugsweise geringer als 6 % der Querschnittsfläche der Belüftungsöffnung 24 und vorzugsweise geringer als 8 % der Querschnittsfläche der Kanalöffnung 30. Beispielsweise hat der Kanal 27 vier erste Kanalöffnungen 30 mit einer Querschnittsfläche von jeweils 2 mm² und die Querschnittsfläche der Drosselöffnung 33 ist 0,5 mm².

Der Schläger 14 kann nach dem Abschalten unbeabsichtigt, z.B. durch Erschütterungen, das Schieberventil 25 schließen. Sofern der Döpper 15 nicht zufällig in der Arbeitsstellung ist, bewirkt der Pumpeffekt eine mittlere Kraft in Schlagrichtung 6 auf den Schläger 14. Der Schläger 14 wird in die Ruhestellung verschoben, das Schieberventil 25 geöffnet und das Schlagwerk 5 abgeschaltet. Das beispielhafte Sperrventil 28 hat einen stationären Ventilsitz 34 und einen elastischen Sperrkörper 35 in einem Ventilkanal 36 (Fig. 5). Der Ventilkanal 36 mündet in die zweite Kanalöffnung 31. Das Sperrventil 28 ist geschlossen, wenn der Sperrkörper 35 vollständig an dem Ventilsitz 34 anliegt und dadurch den Ventilkanal 36 abschnürt. Der Sperrkörper 35 ist elastisch verspannt, wenn der Sperrkörper 35 vollständig an dem Ventilsitz 34 anliegt. Das Sperrventil 28 ist selbsttätig öffnend. Ohne äußere Kraft relaxiert der Sperrkörper 35 aus der verspannten Form in eine Grundform, welche nicht oder nur teilweise an dem Ventilsitz 34 anliegt. Das Sperrventil 28 wird mittels des Döppers 15 geschaltet. Der Döpper 15 hat eine Wirkfläche 37, welche den Sperrkörper 35 betätigt. Die Wirkfläche 37 zwingt den Sperrkörper 35 gegen den Ventilsitz 34, wenn der Döpper 15 in der Arbeitsstellung ist. Liegt der Döpper 15 in Schlagrichtung 6 hinter dem Schaltpunkt, ist die Wirkfläche 37 kraftfrei oder kontaktlos zu dem Sperrkörper 35.

Der beispielhafte Sperrkörper 35 ist ein elastischer Ring, z.B. aus Gummi. Der Sperrkörper 35 ist innerhalb des Schlagrohrs 21 koaxial zu der Arbeitsachse 3 angeordnet. Der beispielhafte Ventilsitz 34 weist in radialer Richtung zu der Arbeitsachse 3 und liegt mit dem Sperrkörper 35 in einer Ebene. Der Abstand des Ventilsitzes 34 zu der Arbeitsachse 3 ist etwas größer als der Außenradius des elastischen Rings. In der Grundform ist ein Spalt zwischen dem Ring und dem Ventilsitz 34. Die Wirkfläche 37 des Döppers 15 ist ein Abschnitt der zylindrischen Mantelfläche. Der Radius der Mantelfläche ist um wenigstens den Spalt größer als ein Innenradius des Rings. Die Wirkfläche 37 liegt innerhalb der Ebene, wenn der Döpper 15 in der Arbeitsstellung ist. Die Wirkfläche 37 spreizt den Ring soweit auf, dass der Ring den Ventilsitz 34 vollständig berührt. Liegt der Döpper 15 außerhalb der Arbeitsstellung, zieht sich der Ring in radialer Richtung in seine Grundform zusammen und löst sich von dem Ventilsitz 34.

Das Rückschlagventil 29 ist stationär an oder nahe der ersten Kanalöffnung 30 angeordnet. Der Kanalabschnitt von der ersten Kanalöffnung 30 bis zu dem Rückschlagventil 29 ist möglichst kurz. Vorzugsweise ist ein Totvolumen gebildet durch den Kanalabschnitt konstant und geringer als 5 % des mittleren Volumens der pneumatischen Kammer 16.

Das beispielhafte Rückschlagventil 29 basiert auf einem beweglichen Sperrkörper 38 und einer geneigten Führungsfläche 39 (Fig. 6). Das Rückschlagventil 29 hat eine Durchlassrichtung 40, in welcher ein Luftstrom das Rückschlagventil 29 durchströmen kann. Das Rückschlagventil 29 sperrt selbsttätig bei einem Luftstrom entgegen der Durchlassrichtung 40. Eingangsseitig, d.h. in Durchlassrichtung 40 vor dem Rückschlagventil 29, ist das Sperrventil 28 angeordnet, ausgangsseitig, d.h. in Durchlassrichtung 40 nach dem Rückschlagventil 29, ist die pneumatische Kammer 16 angeordnet. Der bewegliche Sperrkörper 35 liegt in einer Ausbuchtung 41 des Kanals 27. Die Ausbuchtung 41 hat eine Abmessung längs der Durchlassrichtung 40, die einer Bewegung des Sperrkörpers 38 längs der Durchlassrichtung 40 ermöglicht. Die geneigte Führungsfläche 39 ist eingangsseitig an der Ausbuchtung 41 vorgesehen. Die Führungsfläche 39 nähert sich entgegen der Durchlassrichtung 40 dem Kanal 27 an, wodurch der von einem entgegen der Durchlassrichtung 40 fließenden Luftstrom an die Führungsfläche 39 gedrückte Sperrkörper 35 in den Kanal 27 gedrückt wird. Der bewegliche Sperrkörper 35 kann eine Kugel oder ein das Führungsrohr 17 umspannender elastischer Ring sein. Eine Ausgestaltung des Sperrventils 42 ist in Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt. Das Sperrventil 28 ist durch den Döpper 15 betätigt. Der Döpper 15 schließt das Sperrventil 28, wenn der Döpper 15 in der Arbeitsstellung ist (Fig. 7 obere Bildhälfte; Fig. 8). Das Sperrventil 28 ist geöffnet, wenn der Döpper 15 aus der Arbeitsstellung verschoben ist (Fig. 8 untere Bildhälfte; Fig. 9).

Das Sperrventil 42 hat einen Ventilsitz 43 und einen elastischen Sperrkörper 44. Der Ventilsitz 45 und der Sperrkörper 46 sind aus einem monolithischen, elastischen Ring 46 gebildet. Der Ring 46 ist koaxial zu dem Döpper 15 angeordnet. Beispielsweise ist der Ring 46 auf das Führungsrohr 17 aufgesetzt. Alternativ kann der Ring 46 innerhalb des Führungsrohrs 17 zwischen dem Schläger 14 und dem Döpper 15 angeordnet sein. Der Ring 46 ist längs der Arbeitsachse 3 zwischen dem Döpper 15 und einem Sitz 45 eingespannt. Der Döpper 15 drückt in der Arbeitsstellung liegend entgegen der Schlagrichtung 6 auf den Ring 46. In der beispielhaften Ausführung übermittelt eine Betätigungsscheibe 47 die Kraft von dem Döpper 15 auf den Ring 46. Der Sitz 45 ist unbeweglich gegenüber Führungsrohr 17, wodurch die Anpresskraft des Döppers 15 den Ring 46 axial komprimieren kann. Der Sitz

45 bildet mit dem Ring 46 den Anschlag, an welchen der Döpper 15 entgegen der Schlagrichtung 6 für die Arbeitsstellung angedrückt ist.

Der Ring 46 hat eine umlaufende Kerbe 48, welche den Ring 46 längs der Achse in den Ventilsitz 43 und den Sperrkörper 44 unterteilt. Der Sperrkörper 44 kann in der Form einer dünnen Lippe ausgestaltet sein. Der Sperrkörper 44 ist in die Kerbe 48 soweit einschwenkbar, dass der Sperrkörper 44 den Ventilsitz 43 berührt und die Kerbe 48 verschließt (Fig. 8). Der Ring 46, insbesondere der lippenförmige Sperrkörper 44 und ein den Sperrkörper 35 mit dem Ventilsitz 43 verbindender Steg 49, sind elastisch verspannt, wenn der Sperrkörper 44 an dem Ventilsitz 43 anliegt. In der unverspannten Grundform des Rings

46 ist die Kerbe 48 geöffnet, d.h. der Sperrkörper 44 ist auf Abstand zu dem Ventilsitz 43 (Fig. 9).

Der Ring 46 hat einen oder mehrere radiale Durchstiche 50 in dem Ventilsitz 43 und einen axialen Durchstich 51 in dem Sperrkörper 44. Die Luft kann aus der Zwischenkammer 26 durch den radialen Durchstich 50 auf die Seite mit der Kerbe 48, in die Kerbe 48 und durch den axialen Durchstich 51 aus dem Sperrventil 42 in den Kanal 27 einströmen. Wenn die Kerbe 48 zusammengedrückt ist, sprich der lippenförmige Sperrkörper 44 an dem Ventilsitz 43 anliegt, ist der Luftstrom unterbrochen. Bei dem beispielhaften Sperrventil 42 liegt der Ring 46 mit seiner radialen Innenfläche luftdicht an dem Führungsrohr 17 an, die Kerbe 48 ist an der radialen Außenseite. Der Ring 46 kann alternativ mit dem lippenförmigen Sperrkörper in Schlagrichtung 6 und dem Ventilsitz an dem Sitz anliegend angeordnet sein. Der Ring 46 ist beispielsweise aus Gummi oder einem synthetischen Kautschuk gebildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 . Schlagende Handwerkzeugmaschine (1 ) mit

einem Werkzeughalter (2) zum Haltern eines schlagenden Werkzeugs (4) auf einer Arbeitsachse (3),

einem Elektromotor (8),

einem Schlagwerk (5), das einen von dem Elektromotor (8) bewegten Erreger (13), einen Schläger (14), der über eine zwischen dem Erreger (13) und dem Schläger (14) angeordnete pneumatische Kammer (16) an den Erreger (13) angekoppelt ist, und einen in Schlagrichtung (6) vor dem Schläger (14) angeordnetem Döpper (15) aufweist, wobei in einer Arbeitsstellung der Döpper (15) entgegen der Schlagrichtung (6) an einem Anschlag (22) anliegt, in einer Startstellung der Döpper (15) in Schlagrichtung (6) zu der Arbeitsstellung versetzt ist und in einer Ruhestellung der Döpper (15) in Schlagrichtung (6) zu der Startstellung versetzt ist,

einem Schieberventil (25) gebildet durch eine erste radiale Öffnung (24) der pneumatischen Kammer (16) und den Schläger (14), wobei in der Startstellung der Schläger (14) anliegend an dem Döpper (15) das Schieberventil (25) verschließt und in der Ruhestellung der Schläger (14) anliegend an dem Döpper (15) das Schieberventil (25) öffnet,

einer zweiten radialen Öffnung (30) der pneumatischen Kammer (16),

einem Sperrventil (28), das in der Arbeitsstellung von dem Döpper (15) betätigt geschlossen und das in der Startstellung selbsttätig geöffnet ist,

einem Rückschlagventil (29), das eingangsseitig mit dem Sperrventil (28) verbunden ist und das ausgangsseitig mit der zweiten radialen Öffnung (30) der pneumatischen Kammer (16) verbunden ist.

2. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch ein Schieberventil (25), das durch eine radiale Öffnung (24) der pneumatischen Kammer (16) und den Schläger (14) gebildet ist, wobei das Schieberventil (25) durch den Schläger (14) anliegend an dem in der Arbeitsstellung liegenden Döpper (15) das Schieberventil (25) für die pneumatischen Kammer (16) verschlossen ist und wobei das Schieberventil (25) durch den Schläger (14) anliegend an dem in Schlagrichtung (6) vor der Arbeitsstellung liegenden Döpper (15) für die pneumatischen Kammer (16) geöffnet ist.

3. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (28) einen elastischen Sperrkörper (44) aufweist, der in einer unverspannten Grundform von einem Ventilsitz des Sperrventils beabstandet ist und der durch den in der Arbeitsstellung liegenden Döpper (15) elastisch verspannt, an dem Ventilsitz, anliegend verformt ist.

Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (16) eine Drosselöffnung (33) zum Austauschen von Luft zwischen der pneumatischen Kammer (16) und der Umgebung der Handwerkzeugmaschine (1 ) aufweist.

Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung (33) an einem schlägerseitigen Umkehrpunkt des Erregers (13) angeordnet ist.

Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Querschnittsfläche der Drosselöffnung (33) zu der Querschnittsfläche der Kanalöffnung (30) geringer als eins zu zwölf ist.