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Motorisch angetriebener Hammer
Die Erfindung betrifft einen motorisch angetriebenen Hammer mit einem Gehäusevorderteil, in dem ein einseitig geschlossener Hohlzylinder und in letzterem ein Kolben axial verschiebbar geführt sind, wo- bei einer der verschiebbaren Teile als Schlagkörper ausgebildet, der andere hingegen vom Motor über ein
Kurbelgetriebe hin- und hergehend angetrieben ist und wobei zwischen der Stirnwand des Hohlzylinders und der des Kolbens ein luftgefüllte Zwischenraum besteht, dessen Luft zusammen mit festen Federglie- dern zum Übertragen der Antriebsleistung auf den Schlagkörper verwendet wird.
Es sind derartige Hämmer bekannt, bei denen eine Schraubenfeder parallel zu der Luftfeder geschal- tet ist. Dabei ist der Federweg der Schraubenfeder gleich dem Federweg der Luftfeder und die feste Feder liegt mindestens beim Schlag am Schlagkörper an.
Beim Stoss dieser Hämmer pflanzt sich eine Stosswellenfront im Schläger und in der an letzterem an- liegenden festen Feder mit der Geschwindigkeit des Schalls fort und erzeugt Stossschwingungen, deren
Grösse (maximale Spannung) proportional der Auftreffgeschwindigkeit des Schlägers auf das Werkzeug ist.
Diese Schwingungen überlagern sich der nachfolgenden sonstigen Beanspruchung der festen Feder und fuh- ren dazu, - falls eine hohe Auftreffgeschwindigkeit bzw. Schlagleistung gefordert wird-dass die feste Feder bald ermüdet und bricht.
Das bei einem dieser Hämmerbekannte Dämpfen dieser Schwingungen durch Reibung der Schraubenfeder an einer sie führenden Hülse wirkt nur kurze Zeit, weil die starken Schwingungen Abrieb verursachen, so dass die Reibung bald aufhört ; ausserdem schwächt der Abrieb die Feder, begünstigt daher ihre Zerstörung.
Diese bekannten Hämmer haben daher - insbesondere wenn die Schlagarbeit hauptsächlich von der festen Feder übertragen wird-denselben Nachteil wie reine"Federhämmer" : Die kurze Lebensdauer der festen Feder. Ausserdem sind ihre Schlagwerke verhältnismässig lang und folglich auch die Hämmer entsprechend lang und schwer.
Weiter sind motorisch angetriebene Hämmer bekannt, bei denen zum Übertragen der Antriebs- stung auf den Schlagkörper nur eine Luftfeder benutzt wird.
Um bei derartigen"Luftfederhämmem"mit noch brauchbarer Grösse eine grosse Auftreffgeschwindig- keit und damit Schlagarbeit zu erzielen, sind hohe Kompressionsenddrücke notwendig. Diese verlangen aber eine gute Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder, um die Luftverluste klein zu halten, gute und oftmalige Schmierung, um die Reibung klein zu halten, und gute Kühlung, um die Kompressionswärme abzuführen, und sie verursachen-weil bei hohen Verdichtungsgraden der Druck Im polyuopischen Verdichtungsdiagramm sehr steil ansteigt-hohe Spitzenbelastungen im Kurbeltrieb.
Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass die festen Federglieder und die Luftfeder des Zwischenraums hintereinander geschaltet und die festen Federglieder zwischen dem angetriebenen Teil und dem diesen antreibenden Ende des Pleuels, insbesondere mit Vorspannung, angeordnet sind.
Bei der vorgeschlagenen Hintereinanderschaltung liegt die feste Feder nicht am Schlagkörper an : die beim Stoss vom Schlagkörper ausgehenden schädlichen Stosswellen können wegen der zwischengeschalte- ten Luftfeder nicht auf die feste Feder übertragen werden. Die feste Feder wird somit-genau berechen- bar-nur"statisch"belastet, d. h. wesentlich geringer, als bei reinen Federhämmem oder bei den bekannten Hämmern, bei denen die feste Feder parallel zur Luftfeder geschaltet ist. Die feste Feder kann
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daher so ausgeführt werden, dass sie nicht überlastet wird, d. h. eine ausreichende Lebensdauer hat.
Mit in besonders zweckmässiger Weise vorgespannten festen Federn wird bei-durch den Kurbelradius bedingtem-vorgegebenen Gesamtfederweg die Gesamtfederarbeit und damit die übertragbare Schlag- leistung grösser als mit unvorgespannter Feder.
Bei der vorgeschlagenen Hintereinanderschaltung ist es besonders zweckmässig, dass die Luftfeder den grösseren Teil der Schlagarbeit aufbringt (insbesondere 2/3), und die feste Feder den kleineren Teil (1/3).
Das bedeutet, dass bei den üblichen Kompressionsenddrücken (von zirka 12 atü) der Federweg der festen
Feder nur ein kleiner Bruchteil, höchstens 1/5 des Federweges der Luftfeder sein darf.
Bei dieser Aufteilung der Schlagarbeit werden die Kompressionsenddrücke der Luftfeder etwa halb so gross wie bei einem Luftfederhammer mit gleicher Schlagarbeit.
Trotz Hintereinanderschalten der festen Feder und der Luftfeder können Baulänge und Masse des
Hammers klein gehalten werden, wenn als feste Feder eine Tellerfeder verwendet wird, die in der zur ausreichenden Dichtung des Luftraums erforderlichen Höhe des Kolbens ohne Vergrösserung von dessen
Baulänge untergebracht werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt ei- nen Hammer in teilweise geschnittener Seitenansicht und Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. l in vergrösser- tem Massstab.
Ein als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildeter Schlagkörper 1 ist innerhalb eines Teils 2 des Hammergehäuses in einem Führungszylinder 3 verschiebbar gelagert und trägt an seinem geschlosse- nen Ende eine Schlagfläche 4, mit der er bei einer Bewegung nach links auf einen zwischen dem Schlag- körper und einem Werkzeug 5 liegenden, in einem Gehäuseteil 6 geführten Zwischendöpper 7 trifft.
Im Schlagkörper ist ein über eine Kurbel 8 und ein Pleuel 9 angetriebener Kolben 10 geführt, zwi- schen dessen Stirnseite 11 und der inneren Stirnseite 12 des Schlagkörpers eine Luftkammer 13 liegt. Eine verhältnismässig enge Bohrung 14 ist in deren Bereich im Mantel des Schlagkörpers 1 angebracht (Fig. 2).
Der Kolben 10 ist ebenfalls als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet, an dessen innerer
Mantelfläche 15 ein Kolbenbolzenhalter 16 gleitend geführt ist. In diesem ist mit einem Bolzen17 ein
Ende 18 des Pleuels 9 drehbar gelagert. Der Bolzenhalter 16 ist zur Stirnseite des Kolbens 10 hin gegen die Kraft von hintereinander geschaltetenund vorgespannten Tellerfedern 19'verschiebbar, die jeweils an- dere Federkonstanten haben und die auf einem konzentrisch an der Kolbenstirnseite 11 befestigten Bolzen
20 angebracht und am Bolzenhalter 16 abgestützt sind. Eine Verschiebung des Bolzenhalters zum offenen
Ende des Kolbens hin ist ebenfalls nur gegen die Kraft von zwei Tellerfedern 21 möglich, die sich an ei- nem ringförmigen Anschlag 22 des Kolbens 10 abstützen.
Der die Kurbel 8 antreibende Motor ist mit 23 bezeichnet.
Beim Betrieb des Hammers wird von dem Motor 23 aus über ein nicht gezeigtes Getriebe die Kurbel
8 angetrieben. Diese überträgt ihre Bewegung über das Pleuel 9 auf den Kolbenbolzenhalter 16. Von die- sem aus wird die Bewegung unter leichtem Spannen der Tellerfedern 19 auf den Kolben 10 übertragen.
Der Kolben 10 gleitet im Schlagkörper 1 nach links und verkleinert so die Luftkammer 13, aus der Luft durch die Bohrung 14 entweichen kann, bis der Kolben auf der Höhe der Bohrung angelangt ist und sie verschliesst. Die Luft wird daher beim weiteren Vorgehen des Kolbens verdichtet. Gleichzeitig werden die Federn 19 gegen den Druck der komprimierten Luft stärker zusammengedrückt, - d. h. die vom Pleuel übertragene Energie wird zunächst teilweise von der komprimierten Luft und teilweise von diesen Federn aufgenommen. Schliesslich geht diese gespeicherte Energie auf den Schlagkörper über ; dieser bewegt sich stark beschleunigt nach links und schlägt auf den Zwischendöpper 7 auf, der den Schlag seinerseits weiter auf das Werkzeug überträgt.
Beim Vorschnellen des Schlagkörpers vergrössert sich anfänglich die Luftkam- mer, die komprimierte Luft entspannt sich teilweise wieder. Sobald jedoch ihre Kraft die der gespannten
Federn unterschreitet, bewegt sich der Kolben ebenfalls nach links, bis der beim Erreichen des maximalen
Pleuelhubes zum Stillstand kommende Bolzenhalter 16 mit seinem der Kurbel zugewendeten Rand den vorgehenden Kolben über die Federn 21 abbremst und anschliessend in die Ausgangslage zurückholt. Die
Bohrung 14 wird freigegeben und die Luft in der Luftkammer ist kurze Zeit entspannt. Beim schnellen
Rückholen des Kolbens entsteht jedoch ein Unterdruck in der Luftkammer, wodurch auch der Schlagkörper wieder zurückgezogen wird.
Die Bohrung 14 ist so klein gehalten, dass beim Rtickhub des Kolbens nicht so viel Luft in den Raum 13 nachströmen kann, dass dieser Rückzug gefährdet würde.
Die Art der Be- und Entlüftung der Luftkammer 13 kann auch auf andere Weise erfolgen, etwa über
Ventile im Kolben oder im Schlagkörper oder über Nuten auf der Innenseite des Schlagkörpermantels.
Wesentlich für die Erfindung ist die vorteilhafte Hintereinanderschaltung einer Luft- und einer Stahlfederung und eine Aufteilung der vom Antriebsmotor aufgebrachten Energie auf diese beiden Federelemente.
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Neben der bereits hervorgehobenen Möglichkeit, auf diese Weise einen Hammer ohne Leistungsver- lust kleiner zu bauen, liegt ein anderer grosser Vorteil in dieser Anordnung. Durch Verwendung hinter- einander geschalteter Tellerfedern 19 mit verschiedener Federkonstanten und/oder verschieden starker
Vorspannung kann die Federung des Hammers den Betriebsbedingungen weitgehend und genau angepasst werden, so dass insbesondere die Rückwirkung der Hammerschläge auf den Hammer und den Bedienenden klein gehalten oder ganz vermieden wird.
Im Gegensatz zu reinen Federhämmern oder Hämmern, bei denen in der Luftkammer selbst eine zum
Luftkissen parallel wirkende Stahlfeder eingebaut ist, können sich beim Gegenstand der vorliegenden Er- findung keine Erschütterungen des Schlägers über die Stahlfedern im Kolben auf die Lager des Getriebes libertragen. Die Federn 21 hinter dem Bolzenhalter erhöhen diese dämpfende Wirkung. Auch werden die
Stahlfedern selbst durch die Erschütterungen nicht in Schwingungen versetzt, was dagegen bei reinen Federhämmern leicht auftrut und einen Bruch der Federn beschleunigt. Bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Hammer haben daher die Federn, das Getriebe und der Motor eine erhöhte Lebensdauer.
Statt des Kolbens kann auch der äussere Zylinder mit Hilfe des Pleuels angetrieben sein und der Kol- ben kann dann als Schlagkörper dienen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Motorisch angetriebener Hammer mit einem Gehäusevorderteil, in dem ein einseitig geschlossener Hohlzylinder und in letzterem ein Kolben axial verschiebbar geführt sind, wobei einer der verschiebbaren Teile als Schlagkörper ausgebildet, der andere hingegen vom Motor über ein Kurbelgetriebe hinund hergehend angetrieben ist und wobei zwischen der Stirnwand des Hohlzylinders und der des Kolbens ein luftgefüllte Zwischenraum besteht, dessen Luft zusammen mit festen Federgliedern zum Übertragen der Antriebsleistung auf den Schlagkörper verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Federglieder (19) und die Luftfeder des Zwischenraumes (13) hintereinander geschaltet und die festen Federglieder (19) zwischen dem angetriebenen Teil (10) und dem diesen antreibenden Ende (18) des Pleuels (9), insbesondere mit Vorspannung,
angeordnet sind.