CH675847A5 - - Google Patents

Description

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CH 675 847 A5

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Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer nach der Gattung des Anspruchs 1, -dessen Schläger mittels eines Luftpolsters angetrieben wird, das aus zwei Teilvolumina besteht.

Ein mit zwei Teilluftpolstern arbeitendes Schlagwerk ist schon durch die DE-OS 3 304 916 (Figur 6 bis 9) bekanntgeworden. Durch diese Aufteilung will man entgegengesetzten Anforderungen an die Gasvolumina von pneumatischen Schlagwerken entsprechen. Denn einerseits wird ein möglichst kleines Volumen gewünscht, um ein Ansaugen des Schlägers im Rückhubbetrieb sicher zu gewährleisten; eine für ein gutes Anlaufverhalten wichtige kleine Luftmenge führt jedoch im Schlagbetrieb zu scharfen Druckspitzen, die sich in hoher Beanspruchung der Bauteile des Bohrhammers niederschlagen. Um die Druckspitzen abzuflachen, ist ein großes Gasvolumen im Schlagbetrieb wünschenswert.

Ziel der Erfindung ist es, das in der vorbekannten Lösung offengelegte Grundprinzip dahingehend weiter zu optimieren, daß eine kompaktere, einfachere Lösung gefunden wird, die gleichzeitig das Prinzip der Volumenteilung weiterverbessert. Die Variante der vorbekannten Lösung, die sich eines hohlen Balls aus elastischem Werkstoff bedient, ist zwar einfach im Aufbau, konnte jedoch nicht voll befriedigen, da bisher kein elastischer Werkstoff besonders den thermischen Belastung auf Dauer gewachsen war.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Bohrhammer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, durch die druckspeichernde Wirkung einer Luftkammer die Rückstoßdämpfung im Schlagbetrieb weiter zu optimieren, ohne dabei die Baulänge zu erhöhen.

Weiterhin zeichnet sich das beschriebene Schlagwerk gegenüber konventionellen pneumatischen Schlagwerken mit nur einem Luftpolster durch besseres Rücksaugverhalten und eine geringere Stoßbelastung aus. Dadurch sind größere Schlägermassen bei kostengünstigerer Auslegung der Bauteile möglich. Außerdem ist eine geringere Schwingungsbeiastung der Bedienungsperson die Folge. Besonders vorteilhaft ist die Optimierungsmöglichkeit des Dämpfungsverhaltens durch Regelung des Druckes in der Druckluftkammer.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines asymmetrischen Druckspeicherschlagwerks in Schnittdarstellungen, ebenfalls in Schnitten sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Figuren 5 und 6 dargestellt, wobei jeweils oberhalb der Symmetrielinie der Hammerkolben als Topfkolben, im unteren Teil als konventioneller Kolben ausgeführt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schlagwerk hat ein Führungsrohr 12, in dem ein Führungskolben 1 gleitend durch einen hier nicht dargestellten, eine Hin- und Herbewegung ausführenden Antrieb (z.B. ein Kurbeltrieb oder ein Taumelfinger) über das Auge 19 bewegt wird.

Der Führungskolben 1 ist als Hohlkolben ausgeführt, dessen zylindrischer Hohlraum zum werk-zeugseitigen Ende hin offen ist; darin ist ein weiterer Kolben 14 dicht und gleitend bewegbar angeordnet. Dieser Kolben 14 setzt sich in Werkzeugrichtung in einem Stempel 15 fort, an dessen werkzeugseitigem Ende ein als Topfkolben ausgeführter Hammerkolben 2 angeformt ist. In dem zum Werkzeug hin offenen zylindrischen Hohlraum des Hammerkolbens 2 ist der Schläger 6 axial frei beweglich angeordnet. Der Hammerkolben 2 ist ebenso wie der Führungskolben 1 im Führungsrohr 12 gleitend geführt. Als Dichtelemente zwischen dem Schläger 6 und dem Hammerkolben 2 sowie zwischen dem Kolben 14 und dem Führungskolben 1 sind O-Ringe 16 bzw. 7 vorgesehen.

Der Stempel 15 und der Kolben 14 sind von einer in axialer Richtung verlaufenden Durchgangsbohrung 17 durchsetzt, die die vom Schläger 6 und vom Hammerkolben 2 gebildete Luftkammer 4 mit der vom Führungskolben 1 und vom Kolben 14 gebildeten Druckluftkammer 5 verbindet. Das in letztere mündende Ende der Durchgangsbohrung 17 ist von einer Ventilmembran 3 verschlossen, die über das vom Werkzeug abgewandte Ende des Kolbens 14 gestülpt ist. Die Ventilmembran 3 trägt Löcher 18 und ist so angeordnet, daß sie die Durchgangsbohrung 17 öffnet, wenn und solange der Gasdruck in der Luftkammer 4 höher als derjenige in der Druckluftkammer 5 ist.

Die axiale Beweglichkeit des Kolbens 14 in Werkzeugrichtung ist durch einen elastischen Anschlag 9 begrenzt, der von einer auf das werkzeugseitige Ende des Kolbens 14 gestülpten Kappe 13 gebildet wird, die eine Öffnung zur Durchführung des Stempels 15 hat Belüftungsbohrungen 10,21 sind im Führungsrohr 12 bzw. im Hammerkolben 2 derart angebracht, daß sie miteinander fluchten, wenn sich der Hammerkolben 2 im vorderen (das ist der zum Werkzeug hin gewandte) Totpunkt befindet.

Aus den Figuren 1 bis 4 ist die nachfolgend erläuterte Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Aufbaus ersichtlich. In Figur 1 ist der Rücksaugtakt dargestellt: Der Führungskolben 1 hat vom nicht abgebildeten Antrieb über das Auge 19 in die vom Werkzeug abgewandte Richtung gezogen. Ein am Auge 19 eingezeichneter Pfeil deutet dies an. Nach dem Anlegen des Kolbens 14 an den Anschlag 9 der Kappe 13 wird über den Stempel 15 der Hammerkolben 2 ebenfalls in diese Richtung gezogen. Durch den in Kammer 4 entstehenden Unterdruck wird auch der Schläger 6 mit zurückgesaugt.

In Figur 2 verlangsamt der Führungskolben 1 sei-

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ne Bewegung, auch die aus Kolben 14, Stempel 15 und Hammerkolben 2 gebildete Einheit wird infolge der Reibkraft des O-Ringes 7 mit abgebremst. Der Schläger 6 gleitet zunächst wegen der Trägheit seiner Masse in Pfeilrichtung weiter und drückt dabei die in Kammer 4 befindliche Luft durch die Durchgangsbohrung 17 in die Druckluftkammer 5. Das Ventil 20 ist in dieser Strömungsrichtung offen, wie an der vom Boden des Kolbens 14 teilweise abgehobenen Ventilmembran teilweise zu erkennen ist.

In Figur 3 ist die Kompressionsphase dargestellt: Der Schläger 6 trifft auf den Boden 22 des Hammerkolbens 2 auf und schiebt über den Stempel 15 den Kolben 14 in den Führungskolben 1 hinein. Dabei schließt sich das Ventil 20. Die vorverdichtete Luft in der Druckluftkammer 5 wird weiter komprimiert. Führungskolben 1, Hammerkolbeneinheit 14, 15, 2 und Schläger 6 werden durch den Antrieb nach vorne bewegt. Ein Festsaugen des Schlägers 6 in der abgebildeten Stellung findet wegen seiner Masse und der insbesondere in der Durchgangsbohrung 17 befindlichen Totraumluft nicht statt.

In Figur 4 ist die Vorwärtsbewegung beendet. Das Luftpolster in der Druckluftkammer 5 schiebt den Kolben 14 wieder aus dem Führungskolben 1 heraus, bis die Schulter 8 auf den elastischen Anschlag 9 auftrifft. (Unterstützend auf die Vorwärtsbewegung wirkt noch die Massenträgheit der Hammerkolbeneinheit 14, 15, 2.) Dabei bleibt das Ventil 20 geschlossen, da der Druck in der Druckluftkammer 5 weiterhin höher als der in Kammer 4 ist. Der Schläger 6 bewegt sich weiter nach vorn und trifft auf den Schlagbolzen 23 auf. Dieser Schlagbolzen 23, an den der Schläger 6 seine Energie abgibt, kann das hintere Ende eines Bohrwerkzeuges oder eines Zwischendöppers sein. In der Schlagstellung wird die Kammer 4 über die nun fluchtenden Belüftungsbohrungen 10, 21 neu belüftet. Mit dem folgenden Arbeitstakt wird wieder Gasvolumen der Kammer 4 in die Druckluftkammer 5 hineingepumpt, wodurch in letzterer der Gasdruck weiter ansteigt. Nach einigen, wenigen Zyklen ist der festgelegte Arbeitsdruck in der Druckluftkammer 5 erreicht. Durch den von dieser Kammer 5 anstehenden Druck wird die Ventilmembran 3 zunehmend in Schließstellung gehalten, so daß immer weniger Luft aus der Kammer 4 hereingedrückt werden kann. Die pumpende Funktion dieser Kammer 4 in der Anlaufphase wird also nach Erreichen des Arbeitsdrucks in der Druckluftkammer 5 von der Funktion als zusätzliche Luftfeder abgelöst, soweit nicht Leckverluste auszugleichen sind. Überschreitet der Gasdruck in der Druckluftkammer 5 einen durch die Elastizität der Kappe 13 definierten Maximalwert, schiebt sich die Schulter 8 des Kolbens 14 soweit gegen den nach vorne ausweichenden elastischen Anschlag 9 der Kappe 13, daß sich der O-Ring 7 in den Bereich der Entlüftungsnut 11 schiebt. Das daraufhin einsetzende Abblasen reduziert den Druck in der Kammer 5 soweit, bis durch die kleiner werdende elastische Verformung der Kappe 13 im Bereich des Anschlags 9 die durch die Entlüftungsnut 11 gebildete Abblasöffnung wieder geschlossen wird. Auf diese Weise wird der Gasdruck in der Druckluftkammer 5 geregelt.

Eine Ausführungsvariante des Erfindungsgegenstandes ist aus Figur 5 unterhalb der Symmetrielinie ersichtlich. Diese Konstruktion unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen lediglich dadurch, daß der im oberen Bildteil dargestellte, als Topfkolben ausgeführte Hammerkolben 2 als konventioneller Kolben 32 ausgeführt ist, der eine am Umfang verlaufende Nut 29 zur Aufnahme eines 0-Ringes 28 trägt. Der Schläger 36 unterscheidet sich vom Schläger 6 infolgedessen dadurch, daß er-sterer einen größeren Durchmesser aufweist, da er ja direkt im Führungsrohr 12 gleitend geführt ist.

Besonders für einen - hier nicht eingezeichneten - Taumelantrieb ist die in Figur 6 dargestellte Ausführung konzipiert. Einzelteile mit gleicher Funktion wie im eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel sind mit um 50 erhöhten Bezugszahlen versehen.

Im Auge 69 eines Kolbens 49 ist ein Zwischenstück 48 drehbar gelagert, in das ein Taumelfinger eingreift und den Kolben 49 hin- und herbewegt. Ein Stempel 65 verbindet den Kolben 49 mit dem Kolben 64. Letzterer ist im zylindrischen Hohlraum eines Führungskolbens 51, der in dieser Ausführung nach hinten geöffnet ist, gleitend und mit einem O-Ring 57 abgedichtet geführt. Direkt angeformt an den Führungskolben 51 ist der Hammerkolben 52, der als Topfkolben ausgeführt sein kann, wie in Figur 6 oberhalb der Symmetrielinie dargestellt. Es ist aber auch möglich und aus Figur 5 bereits bekannt, ihn als konventionellen Kolben auszuführen, wie dies in Figur 6 unterhalb der Symmetrielinie dargestellt ist. Im letzteren Fall ist ein O-Ring 78 als Dichtelement zum Führungsrohr 62 vorgesehen. In aus den Figuren 1 bis 4 bekannter Weise wird durch den Führungskolben 51 und in Kolben 64 eine Druckluftkammer 55 gebildet, die über Bohrungen 67 mit der Luftkammer 54 verbunden ist, welche durch den Boden des Schlagkolbens 56 und dem Hammerkolben 52 bzw. dessen Boden und dem Führungsrohr 62 gebildet wird. Eine mit einem Loch 68 versehene kreisscheibenförmige Ventilmembran 53 sitzt in einer Hinterdrehung 50 am werkzeugseitigem Ende der Druckluftkammer 55 und bildet zusammen in vorstehend beschriebener Weise ein Ventil, das zum Aufpumpen der Druckluftkammer 55 während der ersten Arbeitstakte dient. Überschreitet der Gasdruck in dieser Kammer 55 den vorgesehenen Maximalwert, schiebt sich der Kolben 64 - wie auch vorstehend beschrieben - soweit gegen den Anschlag 59 der elastischen Kappe 63, bis der O-Ring 57 die Entlüftungsbohrung 61 überschneidet.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Bohrhammer mit einem motorisch angetriebenen Schlagwerk, in dem ein über ein Luftpolster mit einem eine axiale Hin- und Herbewegung ausführenden Antriebsglied verbundener Schläger seine Energie an ein in den Bohrhammer geführtes Werkzeug abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftpolster aus zwei Teilluftpolstern besteht, von denen eines unter Überdruck steht, wobei während der vom Werkzeug weggewandten Bewegung des Antriebsglieds nur das nicht unter Überdruck stehen-

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   de Luftpolster auf den Schläger (6, 36, 56) einwirkt und bei der Bewegung in Werkzeugrichtung beide Luftpolster auf den Schläger (6,36,56) einwirken.

   2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in den Luftkammern (4, 5, 54, 55) befindlichen Luftpolster durch mindestens einen Uberströmkanal -miteinander verbunden sind.

   3. Bohrhammer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein mit dem Überströmkanal zusammenwirkendes Ventil (20), das abhängig von der Richtung der Überströmung öffnet oder schließt.

   4. Bohrhammer nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventil (20) in Strömungsrichtung auf das unter Überdruck stehende, in der Luftkammer (5,55) befindliche Luftpolster hin öffnet.

   5. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem hohlen Führungskolben (1,51) in dem ein weiterer Kolben (14, 64) dicht und gleitend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung des Kolbens (14, 64) durch einen elastischen Anschlag (9,59) begrenzt ist.

   6. Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Anschlag (59, 9) so ausgebildet ist, daß sich der Kolben (14, 64) bei Überschreiten eines bestimmten Gasdrucks in der Luftkammer (5, 55) bis in eine Stellung bewegen kann, in der er eine Entlüftungsöffnung (11, 61) für die Luftkammer (5, 55) freigibt.

   7. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) durch eine Membran (3) aus elastischem Material gebildet wird, die mit der Durchgangsbohrung (17) zusammenwirkt.

   8. Bohrhammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) mindestens ein Loch (18) aufweist und über den Boden des Kolbens (14) gestülpt ist.

   9. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckluftkammer (5, 55) durch einen Hohlraum im Hammerkolben (52) gebildet wird, in dem ein von einem Antriebsglied hin-und herbewegter Kolben gleitet.

   10. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (4, 54) zeitweise geschlossen und zeitweise mit der Umgebungsluft verbunden ist.

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