WO2007014688A1 - Bohr- und/oder schlaghammer mit linearantrieb und luftkühlung - Google Patents

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drilling
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piston
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Rudolf Berger
Wolfgang Schmid
Michael Steffen
Otto W. Stenzel
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Wacker Construction Equipment AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
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    • B25D2216/0007—Details of percussion or rotation modes
    • B25D2216/0015—Tools having a percussion-only mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
    • B25D2217/0023—Pistons

Definitions

  • the invention relates according to the preamble of claim 1 a drilling and / or percussion hammer with an electrodynamic linear drive.
  • Drilling and / or impact hammers are usually driven by electric motors in which a rotor rotates a drive shaft.
  • the rotor is usually coupled to a fan wheel of a fan, which generates a cooling air flow. The rotational movement of the rotor is thus used in a simple manner for driving a radial or Axialltypicalerrades.
  • an air spring impact mechanism in which a drive piston can be driven by an electrodynamic linear drive.
  • the drive piston is coupled to a rotor of the linear drive, so that the linear reciprocating motion of the rotor is transmitted to the drive piston.
  • the movement of the drive piston is transmitted via an air spring to a percussion piston, as is usual with air spring impact devices, which strikes against a tool end or an interposed anvil in a known manner.
  • the invention has for its object to provide a drilling and / or percussion hammer with an electrodynamic linear drive, in which a sufficient air cooling of the heat-generating components is ensured.
  • An inventive hammer drill and / or percussion hammer (hereinafter referred to as hammer) has an air-conveying device with a linearly reciprocable pumping element for generating a cooling air flow.
  • the pumping element is coupled to the drive element and / or the striking element of the percussion mechanism in such a way that the movement of the drive element and / or of the striking element can be transferred to the pumping element.
  • the drive element can, for. B. are formed by a drive piston in an air spring impact mechanism. It is reciprocated by the linear drive in a known manner.
  • the pump element is coupled to the drive element in an advantageous manner, so that it also has to reciprocate linearly. With the help of this oscillating linear movement, a cooling air flow can be generated, which is guided past the components to be cooled.
  • the linearly driven air conveying device makes it possible to generate a cooling air flow without having to provide a rotary ventilator.
  • the drive element is connected to a rotor of the linear drive s.
  • the drive element carries the rotor or is substantially completely formed by the rotor, so that the rotor simultaneously assumes the function of the drive element.
  • the linear motor may be a switched reluctance motor (SR motor) and has several drive coils (stator) in the range of movement of the rotor, which are switched according to the desired movement of the drive element.
  • SR motor switched reluctance motor
  • an electro-dynamic drive z. B. is considered in the form of a single electromagnetic coil, which serves as a drive coil for the drive element.
  • the return movement of the drive element can then z. B. via a coil spring o. ⁇ . respectively.
  • Decisive is that the drive element is closely connected to the rotor.
  • the coupling device has at least one between the drive element and the impact accordingly effective stop.
  • the stop ensures a positive transmission of the movement of the drive element to the striking element, which must then necessarily follow the movement of the drive element.
  • the coupling device has an elastic element acting between the drive element and the striking element in at least one direction.
  • the stop described above elastic, z. B. by a stopper held on the elastic element or an elastic coating.
  • the elastic element may also be formed by a later explained air spring, when the percussion is realized as Luftfedertschwerk.
  • the drive element, the rotor and the pumping element form a structural unit.
  • these components can be integrally connected to each other, so that the movement of the rotor can be transferred lossless to the drive element and the pumping element.
  • the drive element and the pumping element must then necessarily follow the movement of the rotor.
  • the movement of the drive element via a mechanical, hydraulic or pneumatic coupling to the pumping element is transferable.
  • a Bowden cable or a hydraulic line can run between the drive element and the pumping element in order to transmit the movement of the drive element to the pumping element with as little loss as possible.
  • the pumping element can then also be arranged at a different location in the hammer.
  • the pumping element is arranged in a region of the hammer which is decoupled from the impact mechanism in terms of vibration.
  • the impact mechanism and the linear drive generate considerable vibrations due to the oscillating motion of the moving elements and the impact of the striking element.
  • many approaches are known to reduce these vibrations z. B. to isolate from a handle of the hammer and to protect the operator from harmful vibrations. Accordingly, it is known in almost all hammers to decouple at least a portion vibrationally from the percussion.
  • the arrangement of the pumping element in this vibration-decoupled region has the advantage that the pumping element and the remaining components of the air-conveying device are mechanically stressed less, so that a more reliable mode of operation can be achieved.
  • the rotor is designed essentially cylindrical or hollow cylindrical. Alternatively, it may also have at least one axially extending plate-shaped or sword-like element.
  • This plate-shaped element, the z. B. is formed as an extension of the drive element, extends into the stator to achieve the desired drive effect.
  • the air conveying device has a pumping space and an air duct, wherein the pumping element can be moved back and forth in the pumping space and the pumping space can be brought into contact with the environment at least temporarily via the air duct.
  • a type of air pump is formed, which functions similar to a bicycle pump (piston pump). Due to the coupling of the pump chamber with the environment via the air duct, there is the possibility that fresh cooling air can be supplied from the environment into the pump chamber or heated air can be released to the environment.
  • the air duct is arranged such that it runs along heat-generating components of the hammer, in particular along a part of a stator of the linear drive.
  • the stator is flowed through by an electric current and accordingly contributes significantly to the heat generation. This heat can be removed from the stator via the cooling air flowing through the air duct.
  • the air duct has an intake passage for the flow of air from the environment in the pump room. Accordingly, the air duct can also have an outlet channel for the outflow of air from the pump chamber into the environment. While in a first variant, the ambient air is conveyed back and forth in the air duct, when the air duct is divided into an intake duct and an exhaust duct, a directional air flow can be achieved, which always flows in one direction only. Accordingly, cold air from the environment is supplied via the intake passage while the heated air is discharged to the environment via the exhaust passage.
  • a check valve is arranged in the intake duct and / or in the outlet duct, which permits an air flow only in one direction.
  • a storage device which is in communicating connection with the outlet channel and serves for temporarily storing at least part of the air flowing out via the outlet channel.
  • the storage device ensures a compensation of the air pressure fluctuations that inevitably arise due to the movement of the pumping element. Pressure peaks can be reduced by the fact that the storage device briefly absorbs air. If, on the other hand, no air is supplied by the pumping element, the storage device releases the air again and thus ensures a substantially uniform flow of cooling air.
  • an elastic or spring-loaded element is provided in the storage device, which changes the size of a storage space as a function of the pressure of the air flow supplied by the pumping element.
  • a cross section of the outlet channel downstream of the storage device is smaller than a cross section of the outlet channel upstream of the storage device. It is thus possible that the air flow conveyed by the pumping element can reach the storage device unhindered in order to fill the storage device with as little loss as possible. The actual cooling air flow is then discharged via the outlet channel of smaller cross-section, this outlet channel extending along the heat-generating components.
  • a check valve can be arranged in the outlet channel between the pump chamber and the storage device.
  • the pumping element is arranged in the direction of impact behind the drive element and the rotor.
  • the pumping element can also be arranged next to the striking mechanism. It is desirable that the air pumping device must be arranged as space-saving as possible in the housing of the hammer in order not to increase the overall volume, especially the overall length.
  • the striking mechanism is formed by an air spring impact mechanism.
  • the drive element is designed as a drive piston and the impact element as a percussion piston, wherein the coupling device has a formed in a cavity between the drive piston and the percussion piston air spring.
  • the air spring thus transmits in a known manner, the drive movement of the drive piston on the percussion piston.
  • the coupling of a linear drive according to the invention with an air pumping device can be applied to all types of percussion.
  • the coupling according to the invention is suitable for percussion devices which are designed as pneumatic spring impact devices, and thus for per se known tube impact devices (drive pistons and percussion pistons with identical diameters), hollow piston impact devices (drive pistons with cavities in which the percussion piston moves) or percussion devices hollow percussion piston, in which the drive piston moves.
  • the drive piston surrounds the percussion piston in the direction of impact before and behind the percussion piston such that the air spring is disposed behind the percussion piston and that before the percussion piston, a second air spring between the drive piston and the percussion piston can be formed ,
  • This striking mechanism thus creates a double air spring which, on the one hand, generates the movement of the percussion piston to the front and, on the other hand, a return movement of the percussion piston. supports.
  • an effective for generating the air flow cross-sectional area of the pumping element is greater than acting on the air spring cross-sectional area of the drive piston.
  • a significant heat output which must be dissipated.
  • a correspondingly large cooling air flow is required.
  • a correspondingly large cross-sectional area of the pumping element must be present.
  • the pumping element can also be replaced by a plurality of individual pumping elements which, taken in themselves, are smaller in size, but together achieve a sufficiently large effective cross-sectional area through their coupling with the rotor and thus their interaction. Accordingly, the term “pumping element” refers only to the function, not to the specific embodiment.
  • Figure 1 is a schematic representation of a section through a hammer according to the invention in a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the
  • Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of
  • Fig. 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of
  • Fig. 5 is a schematic representation of a fifth embodiment of
  • FIG. 6 is a schematic representation of a sixth embodiment of the invention.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a seventh embodiment of the invention.
  • Fig. 8 is a section through a schematic representation of a
  • Fig. 1 to 8 show different embodiments of the hammer according to the invention in a greatly simplified sectional view.
  • known per se components such.
  • handles and electrical connections omitted, since they do not affect the invention.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention with a driven by an electrodynamic linear drive air spring impact mechanism.
  • the air spring impact mechanism has as drive element a drive piston 1 which encloses a piston head 2 of a percussion piston 3 acting as a striking element.
  • the percussion piston 3 extends with a shaft 4 in a percussion piston guide 5 and can strike in its foremost position against a tool end 6.
  • an intermediate header can also be provided in a known manner.
  • first air spring 7 acts between the drive piston 1 and the percussion piston 3, a cavity is formed, in which acts as a coupling device first air spring 7 acts.
  • a negative pressure which sucks the percussion piston 3.
  • the return movement of the percussion piston 3 is also supported by the impact reaction at the tool end 6.
  • a second air spring also serving as a coupling device is provided 9 formed, which comes into effect during the return movement of the drive piston 1. It also supports the return movement of the percussion piston 2.
  • the oscillating, linear reciprocating movement of the drive piston 1 is effected by an electrodynamic linear drive.
  • the drive piston 1 is coupled to a rotor 1 1 of the linear drive.
  • the rotor 1 1 can be formed by a plurality of stacked electrical sheets and is reciprocated by alternating magnetic fields generated by a stator 12 of the linear drive.
  • the operation of such a linear drive is known and z. B. in DE 102 04 861 Al described.
  • the linear motor it may, for. B. may be a reluctance motor with external stator.
  • the rotor 11 and the drive piston 1 form an integral unit in the example shown in FIG.
  • a pumping element in the form of a pump piston 13 is formed, which is in a pumping chamber 14 back and forth. Since the pump piston 13 is integrally connected to the rotor 1 1 and the drive piston 1, the pump piston 13 must follow the movement of the rotor 1 1 inevitably. As a result of the reciprocating movement, the pump piston 13 generates an overpressure or underpressure in the pumping chamber 14.
  • the pumping chamber 14 communicates with the environment via an air channel 15.
  • the air duct 15 is arranged in the hammer in such a way that it is guided past at least part of the heat-generating components (in this case in particular the stator 12), as shown in FIG.
  • the pump piston 13, the pumping chamber 14 and the air channel 15 form an air conveying device according to the invention.
  • the pumping element according to the invention is shown cylindrically with reference to the pumping piston 13.
  • the pumping element can also take any other forms and z. B. be formed as a prismatic disc.
  • FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a second embodiment of the invention. Identical components are identified by the same reference numerals. To avoid repetition, therefore, only the differences between the second and the first embodiment will be explained below.
  • the air duct 15 is divided into an intake passage 15a and an exhaust passage 15b. Air from the environment can flow into the pumping chamber 14 via the intake duct 15a when the pump piston 13 moves downwards. In a return movement of the pump piston 13, the air is discharged from the pumping chamber 14 via the outlet channel 15b to the environment.
  • an inlet check valve 16 is arranged in the intake passage 15a and an outlet check valve 17 is arranged in the outlet passage 15b.
  • the check valves 16, 17 shown in FIG. 2 are designed as spring-loaded balls. Of course, other types of check valves can be used. Thus, it will normally be sufficient to form the non-return valves by means of a rubber element fixed on one side, which is lifted from a valve opening when it flows in one direction, while it is pressed against the valve opening in the opposite direction of flow and thereby closes it.
  • 3 shows a third embodiment of the invention, which differs from the second embodiment shown in FIG. 2 in that a storage device 18 is provided in the region of the outlet channel 15b.
  • the storage device 18 serves to equalize air pressure fluctuations, which inevitably arise in particular in the outlet channel 15b due to the oscillating movement of the pump piston 13.
  • the storage device 18 is able to eliminate pressure peaks by enlarging a storage space 19 against the action of a resilient element 20. As soon as the pumping pressure is relieved by the pump piston 13, the elastic element 20 causes a reduction of the storage space 19, so that an air flow through the downstream part of the outlet channel 15b is maintained.
  • the resilient element 20 is designed as a helical spring which presses against a movable wall 21.
  • this system can also z. B. be replaced by a rubber membrane.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the invention in analogy to the second embodiment of FIG. 2.
  • the traveler is constituted by two sword-like plate projections 22 which are reciprocable in a correspondingly shaped stator 12.
  • the pump piston 13 is connected via a piston rod 23 with the drive piston 1 in connection.
  • the cross-sectional area of the pump piston 13 and the pumping chamber 14 can be increased, since these components are arranged behind the linear drive.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the invention, in which the air-conveying device is arranged in an axially space-saving manner next to the air spring impact mechanism.
  • the pump piston 13 and the pumping chamber 14 enclose for this purpose the air spring impact ring annular.
  • two or more pumping pistons 13 may be provided, which are movable in respectively associated pumping chambers 14.
  • the function of the pump piston 13 can thus be achieved by a plurality of individual pistons.
  • the outlet channel 15b is also guided past the stator 12, in which the rotor 13 is movable with plate extensions.
  • the plate extensions 22 instead of the plate extensions 22, a cylindrical rotor 13, as shown in FIGS. 1 to 3, are used.
  • a sixth embodiment of the invention is shown, Here, the air pumping device with the pump piston 13 and the pumping chamber 14 is provided separately from the drive piston 1 and the rotor 1 1 hen.
  • a hydraulic piston 24 is formed, which via a hydraulic line 25 hydraulic fluid promotes to a hydraulic shaft 26 which is connected to the pump piston 13. Accordingly, the pump piston 13 follows substantially lossless movement of the drive piston 1 and rotor 1 1.
  • the hydraulic piston 24 lowers, so that due to the negative pressure in the hydraulic line 25, the hydraulic shaft 26 is sucked up.
  • the return movement can be supported by an additional spring.
  • the mechanical transmission of the movement of the drive piston 1 on the pump piston 13 can also be done by means of a movable, guided juxtaposition of balls in a pipe or hose connection.
  • the pumping piston 13 must then be forced into its initial position by means of a spring.
  • the drive and the air spring striking mechanism make it possible for the air conveying device to be disposed in vibration-decoupled manner in the hammer.
  • the air conveying device For example, it is possible to fasten the air-conveying device to a housing cover 27, which is vibrationally decoupled with respect to the linear drive and the air spring impact mechanism.
  • Fig. 7 shows a schematic section through a seventh embodiment of the invention.
  • the seventh embodiment according to FIG. 7 relates to a striking mechanism in which the energy for the striking movement can not be transmitted by an air spring. Accordingly, this striking mechanism can not be called an air spring impact mechanism.
  • the percussion mechanism is driven by an electrodynamic linear drive in a manner similar to the above-described air spring impact devices. It has a drive unit 30, which combines the functions of a drive element and a rotor of the linear drive with each other.
  • the drive unit 30 is shown only schematically in FIG. So z. B. the structure of the rotor is not shown in detail. With regard to the rotor, however, the details described above for the rotor 1 1 (eg Fig. 1) apply.
  • the drive unit 30 can be moved back and forth analogously to the manner described above in a tubular striking mechanism housing 8, the movement being effected by the stator 12.
  • the drive unit 30 is of sleeve-shaped construction and has in its interior a hollow region in which the percussion piston 3 forming a striking element can be moved back and forth. The percussion piston 3 then hits in a known manner against the tool, not shown in Fig. 7.
  • the coupling device has a driver 31 carried by the percussion piston 3, in particular by the piston head 2 of the percussion piston 3, which can be moved back and forth in recesses of the drive unit 30 in the working direction of the percussion mechanism.
  • the driver 31 may, for. B. by a piston head 2 of the percussion piston 3 penetrating transverse pin are formed, as shown in Fig. 7.
  • the recesses in the drive unit 30 are formed by two axially extending longitudinal grooves 32, which penetrate the wall of the hollow cylindrical drive unit 30.
  • the percussion piston 3 is forcibly guided over the respective stops 33, 34 and the driver 31.
  • the upper stops 34 push the driver 31 with the percussion piston 3 down, the percussion piston just before hitting the tool or the interposed
  • the lifter should fly freely to avoid harmful repercussions on the drive unit 30 and the driver 31.
  • the lower stops 33 come into contact with the driver 31 and pull the rest of the rebounding piston of the rest of the tool 3 against the working direction. Thereafter, the duty cycle is repeated by the drive unit 30 with the upper stops 34 accelerates the percussion piston 3 again against the tool.
  • the coupling device is thus not formed by an air spring, but by the longitudinal grooves 32, the stops 33, 34 and the driver 31 in this embodiment.
  • the structure described is merely illustrative. There are numerous other possibilities for the skilled artisan, as the movement of the drive unit 30 can be transferred to the percussion piston 3.
  • the piston head 2 of the percussion piston 3 is positively coupled via a piston rod 35 with a pump piston 13.
  • the pump piston 13 is reciprocable in a pumping chamber 14.
  • the air from the environment can flow into the pumping chamber 14 in the manner described above, when the pump piston 13 moves down.
  • the air is discharged from the pumping chamber 14 via the outlet channel 15b to the environment.
  • Fig. 8 shows a section through a schematic representation of a percussion mechanism according to an eighth embodiment of the invention, in which the percussion mechanism is also not realized as Luftfedertschwerk as in the embodiment of Fig. 7.
  • the pump piston 13 is positively coupled to the drive unit 30, as z. B. in Figs. 1 to 6 is shown.
  • perforations 36 are provided in the drive unit 30.
  • the openings 36 are shown in Fig. 8 only schematically. They should have the largest possible cross-sections, so that they can be flowed through unhindered by the air and form no noticeable air resistance.
  • the drive unit 30 can be connected to the pump piston 13. If an arrangement similar to FIGS. 1 to 6 is selected for this purpose, care should be taken in the eighth embodiment of the invention that actually no air spring is formed between the drive unit 30 and the percussion piston 3.

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Abstract

Ein Bohr- und /oder Schlaghammer weist einen elektrodynamischen Linearantrieb und ein als Luftfederschlagwerk ausgebildetes Schlagwerk auf, in dem ein von dem Linearantrieb hin- und herbewegbarer Antriebskolben (1), ein Schlagkolben (3) und eine zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ausgebildete Luftfeder (7) vorgesehen ist. Es ist eine Luftförderungseinrichtung vorgesehen, die ein linear hin- und herbewegbares Pumpelement (13) zum Erzeugen einer Luftströmung aufweist. Das Pumpelement (13) ist mit dem Antriebskolben (1) derart gekoppelt, dass die Bewegung des Antriebskolben (1) auf das Pumpelement (13) übertragbar ist. Dadurch kann Kühlluft über einen Luftkanal (15) zur Kühlung der wärmeerzeugenden Bauelemente (12) gefördert werden.

Description

Bohr- und /oder Schlaghammer mit Linearantrieb und Luftkühlung
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 einen Bohr- und/oder Schlaghammer mit einem elektrodynamischen Linearan- trieb.
Bohr- und/oder Schlaghämmer (nachfolgend als Hämmer bezeichnet) werden üblicherweise durch Elektromotoren angetrieben, bei denen ein Rotor eine Antriebswelle dreht. Zur Kühlung des Motors und des im Hammer vor- gesehenen Schlagwerks ist der Rotor meist mit einem Lüfterrad eines Gebläses gekoppelt, das einen Kühlluftstrom erzeugt. Die Drehbewegung des Rotors wird somit für den Antrieb eines Radial- oder Axiallüfterrades in einfacher Weise genutzt.
Aus der DE 102 04 861 Al ist ein Luftfederschlagwerk bekannt, bei dem ein Antriebskolben durch einen elektrodynamischen Linearantrieb antreibbar ist. Der Antriebskolben ist mit einem Läufer des Linarantriebs gekoppelt, so dass die lineare Hin- und Herbewegung des Läufers auf den Antriebskolben übertragen wird. Die Bewegung des Antriebskolbens wiederum wird - wie bei Luftfederschlagwerken üblich - über eine Luftfeder auf einen Schlagkolben übertragen, der gegen ein Werkzeugende oder einen zwischengeschalteten Döpper in bekannter Weise schlägt.
Bei einem derartigen Schlagwerk mit Linear an trieb sind prinzipbedingt keine rotierenden Bauteile vorgesehen. Dementsprechend kann auch kein rotierendes Gebläse in der einfachen Weise angekoppelt werden, wie dies bei einem Rotationsantrieb der Fall ist. Jedoch wird durch den Linearantrieb und das Luftfederschlagwerk beim Betrieb des Hammers Wärme erzeugt, die abgeführt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr- und/oder Schlaghammer mit einem elektrodynamischen Linearantrieb anzugeben, bei dem eine ausreichende Luftkühlung der wärmeerzeugenden Bauteile gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Bohr- und /oder Schlaghammer (nachfolgend: Hammer) weist eine Luftförderungseinrichtung mit einem linear hin- und herbe- wegbaren Pumpelement zum Erzeugen einer Kühlluftströmung auf. Das Pumpelement ist mit dem Antriebselement und/oder dem Schlagelement des Schlagwerks derart gekoppelt, dass die Bewegung des Antriebselements und /oder des Schlagelements auf das Pumpelement übertragbar ist.
Das Antriebselement kann z. B. bei einem Luftfederschlagwerk durch einen Antriebskolben gebildet werden. Es wird durch den Linearantrieb in bekannter Weise hin- und herbewegt. Erfindungsgemäß wird in vorteilhafter Weise das Pumpelement an das Antriebselement angekoppelt, so dass es sich ebenfalls linear hin- und herbewegen muss. Mit Hilfe dieser oszillierenden Linearbewegung kann ein Kühlluftstrom erzeugt werden, der an den zu kühlenden Komponenten vorbeigeführt wird. Die linear angetriebene Luftförderungseinrichtung ermöglicht das Erzeugen eines Kühlluftstroms, ohne dass ein Rotationslüfter vorgesehen sein muss.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebselement mit einem Läufer des Linear antrieb s verbunden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Antriebselement den Läufer trägt oder im Wesentlichen vollständig durch den Läufer gebildet wird, so dass der Läufer gleichzeitig die Funktion des Antriebselements übernimmt.
Der Linearmotor kann ein geschalteter Reluktanzmotor (SR-Motor) sein und weist im Bewegungsbereich des Läufers mehrere Antriebsspulen (Stator) auf, die entsprechend der gewünschten Bewegung des Antriebselements geschaltet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass als Linearmotor im Zusammen- hang mit der Erfindung auch ein elektrodynamischer Antrieb z. B. in Form einer einzelnen elektromagnetischen Spule angesehen wird, die als Antriebsspule für das Antriebselement dient. Die Rückbewegung des Antriebselements kann dann z. B. über eine Schraubenfeder o. Ä. erfolgen. Maßgeblich ist es, dass das Antriebselement mit dem Läufer eng verbunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Koppeleinrichtung wenigstens einen zwischen dem Antriebselement und dem Schlag- dement wirksamen Anschlag auf. Der Anschlag gewährleistet eine formschlüssige Übertragung der Bewegung des Antriebselements auf das Schlagelement, welches dann zwingend der Bewegung des Antriebselements folgen muss.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Koppeleinrichtung ein zwischen dem Antriebselement und dem Schlagelement in wenigstens eine Richtung wirksames elastisches Element auf. So ist es möglich, den oben beschriebenen Anschlag elastisch auszugestalten, z. B. durch ein an dem Anschlag gehaltenes elastisches Element oder eine elastische Beschichtung. Alternativ dazu kann das elastische Element auch durch eine später noch erläuterte Luftfeder gebildet werden, wenn das Schlagwerk als Luftfederschlagwerk realisiert wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden das Antriebselement, der Läufer und das Pumpelement eine bauliche Einheit. Insbesondere können diese Bauelemente einstückig miteinander verbunden sein, so dass die Bewegung des Läufers verlustfrei auf das Antriebselement und das Pumpelement übertragen werden kann. Das Antriebselement und das Pumpelement müssen dann zwingend der Bewegung des Läufers folgen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegung des Antriebselements über eine Mechanik-, Hydraulik- oder Pneumatikkopplung auf das Pumpelement übertragbar. Zum Beispiel kann zwischen dem Antriebsele- ment und dem Pumpelement ein Bowdenzug oder eine Hydraulikleitung verlaufen, um die Bewegung des Antriebselements möglichst verlustfrei auf das Pumpelement zu übertragen. Bei dieser Variante ist es nicht erforderlich, dass das Antriebselement und der Läufer mit dem Pumpelement eine bauliche Einheit bilden. Vielmehr kann das Pumpelement dann auch an einem anderen Ort im Hammer angeordnet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist das Pumpelement in einem Bereich des Hammers angeordnet, der schwingungsmäßig von dem Schlagwerk entkoppelt ist. Das Schlagwerk und der Linearantrieb erzeugen durch die oszillierende Bewegung der beweglichen Elemente und durch die Schlagwirkung des Schlagelements erhebliche Vibrationen. Aus dem Stand der Technik sind viele Lösungsansätze bekannt, um diese Vibrationen z. B. von einem Handgriff des Hammers zu isolieren und den Bediener vor schädlichen Schwingungen zu schützen. Dementsprechend ist es bei nahezu allen Hämmern bekannt, wenigstens einen Teilbereich schwingungsmäßig von dem Schlagwerk zu entkoppeln. Die Anordnung des Pumpelements in diesem schwingungsentkoppelten Bereich hat den Vorteil, dass das Pumpelement und die restlichen Bauelemente der Luftförderungseinrichtung mechanisch geringer beansprucht werden, so dass eine zuverlässigere Funktionsweise erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist der Läufer im Wesentlichen zylinderförmig oder hohlzylin- derförmig gestaltet. Alternativ dazu kann er auch wenigstens ein sich in Axialrichtung erstreckendes plattenförmiges bzw. schwertähnliches Element aufweisen. Dieses plattenförmige Element, das z. B. als Fortsatz am Antriebselement ausgebildet ist, erstreckt sich in den Statorbereich, um die ge- wünschte Antriebswirkung zu erzielen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Luftförderungseinrichtung einen Pumpraum und einen Luftkanal auf, wobei das Pumpelement in dem Pumpraum hin- und herbeweglich ist und der Pumpraum wenigstens zeitweise über den Luftkanal mit der Umgebung in Verbindung bringbar ist. Durch die Bewegung des Pumpelements in dem Pumpraum wird eine Art Luftpumpe gebildet, die ähnlich einer Fahrradpumpe (Kolbenpumpe) funktioniert. Aufgrund der Kopplung des Pumpraums mit der Umgebung über den Luftkanal besteht die Möglichkeit, dass frische Kühlluft aus der Umgebung in den Pumpraum zugeführt bzw. erwärmte Luft an die Umgebung abgegeben werden kann.
Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn der Luftkanal derart angeordnet ist, dass er entlang von wärmeerzeugenden Bauelementen des Hammers, insbesondere entlang einem Teil eines Stators des Linearantriebs verläuft. Der Stator wird von einem elektrischen Strom durchflössen und trägt dementsprechend wesentlich zur Wärmeerzeugung bei. Diese Wärme kann über die den Luftkanal durchströmende Kühlluft vom Stator abgeführt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Luftkanal einen Ansaugkanal zum Einströmen von Luft aus der Umgebung in den Pumpraum auf. Entsprechend kann der Luftkanal auch einen Auslasskanal zum Ausströmen von Luft aus dem Pumpraum in die Umgebung aufweisen. Während bei einer ersten Variante die Umgebungsluft in dem Luftkanal hin- und hergefördert wird, kann bei der Aufteilung des Luftka- nals in einen Ansaugkanal und einen Auslasskanal eine gerichtete Luftströmung erreicht werden, die stets nur in eine Richtung strömt. Dementsprechend wird kalte Luft aus der Umgebung über den Ansaugkanal zugeführt, während die erwärmte Luft über den Auslasskanal an die Umgebung abgegeben wird.
Zur Unterstützung der gerichteten Luftströmung ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Ansaugkanal und /oder in dem Auslasskanal ein Rückschlagventil angeordnet ist, das eine Luftströmung nur in eine Richtung zulässt.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist eine Speichereinrichtung vorgesehen, die mit dem Auslasskanal in kommunizierender Verbindung steht und zum Zwischenspeichern von wenigstens einem Teil der über den Auslasskanal ausströmenden Luft dient. Die Speichereinrichtung gewährleistet einen Ausgleich der Luftdruckschwankungen, die durch die Bewegung des Pumpelements zwangsläufig entstehen. Druckspitzen können dadurch abgebaut werden, dass die Speichereinrichtung kurzzeitig Luft aufnimmt. Wenn hingegen durch das Pumpelement keine Luft zugeführt wird, gibt die Speichereinrichtung die Luft wieder ab und sorgt so für einen im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom. Dafür ist es zweckmäßig, dass in der Speichereinrichtung ein elastisches bzw. federbelastetes Element vorgesehen ist, das die Größe eines Speicherraums in Abhängigkeit von dem Druck der von dem Pumpelement zugeführten Luftströmung verändert.
Vorzugsweise ist ein Querschnitt des Auslasskanals stromab von der Spei- chereinrichtung kleiner als ein Querschnitt des Auslasskanals stromauf von der Speichereinrichtung. Damit ist es möglich, dass die von dem Pumpelement geförderte Luftströmung ungehindert die Speichereinrichtung erreichen kann, um die Speichereinrichtung möglichst verlustfrei zu füllen. Der eigentliche Kühlluftstrom wird dann über den Auslasskanal mit kleinerem Querschnitt abgeführt, wobei sich dieser Auslasskanal entlang der wärmeerzeugenden Komponenten erstreckt. Zur Unterstützung einer gerichteten Luftströmung kann in dem Auslasskanal zwischen dem Pumpraum und der Speichereinrichtung ein Rückschlagventil angeordnet sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Pumpelement in Schlagrichtung gesehen hinter dem Antriebselement und dem Läufer angeordnet. Alternativ dazu kann das Pumpelement auch neben dem Schlagwerk angeordnet sein. Hierbei ist anzustreben, dass die Luftförderungseinrichtung möglichst platzsparend in dem Gehäuse des Hammers angeordnet sein muss, um das Bauvolumen, vor allem die Baulänge, nicht zu vergrößern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Schlagwerk durch ein Luftfederschlagwerk gebildet. Dazu ist das Antriebs- element als Antriebskolben und das Schlagelement als Schlagkolben ausgebildet, wobei die Koppeleinrichtung eine in einem Hohlraum zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ausgebildete Luftfeder aufweist. Die Luftfeder überträgt somit in bekannter Weise die Antriebsbewegung des Antriebskolbens auf den Schlagkolben.
Die erfindungsgemäße Kopplung eines Linear an triebs mit einer Luftförderungseinrichtung lässt sich auf alle Arten von Schlagwerken anwenden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Kopplung für Schlagwerke, die als Luftfederschlagwerke ausgebildet sind, und somit also für an sich be- kannte Rohrschlagwerke (Antriebskolben und Schlagkolben mit identischem Durchmesser), Hohlkolbenschlagwerke (Antriebskolben mit Höhlung, in der sich der Schlagkolben bewegt) oder Schlagwerke mit hohlem Schlagkolben, in dem sich der Antriebskolben bewegt.
Bei einer besonders vorteilhaften, einem Hohlkolbenschlagwerk ähnlichen Ausführungsform der Erfindung umschließt der Antriebskolben den Schlagkolben in Schlagrichtung gesehen vor und hinter dem Schlagkolben derart, dass die Luftfeder hinter dem Schlagkolben angeordnet ist und dass vor dem Schlagkolben eine zweite Luftfeder zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ausbildbar ist. Bei diesem Schlagwerkstyp entsteht somit eine doppelte Luftfeder, die einerseits die Bewegung des Schlagkolbens nach vorne erzeugt und andererseits eine Rückbewegung des Schlagkolbens unter- stützt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine für das Erzeugen der Luftströmung wirksame Querschnittsfläche des Pumpelements größer als eine auf die Luftfeder wirkende Querschnittsfläche des Antriebskolben. Je nach Ausführung des Linearantriebs und des Luftfederschlagwerks kann unter Umständen eine erhebliche Wärmeleistung frei werden, die abgeführt werden muss. Für diesen Zweck ist ein entsprechend großer Kühlluftstrom erforderlich. Damit die Luftförderungseinrichtung diesen Kühlluftstrom erzeugen kann, muss eine entsprechend große Querschnittsfläche des Pumpelements vorhanden sein. Selbstverständlich kann das Pumpelement auch durch mehrere Einzel-Pumpelemente ersetzt werden, die für sich genommen zwar kleiner dimensioniert sind, jedoch durch ihre Kopplung mit dem Läufer und damit ihr Zusammenwirken gemeinsam eine aus- reichend große wirksame Querschnittsfläche erreichen. Der Begriff des "Pumpelements" bezieht sich dementsprechend nur auf die Funktion, nicht auf die konkrete Ausgestaltung.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Hammer in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 6 in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine siebte Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 8 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines
Schlagwerks gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hammers in stark vereinfachter Schnittdarstellung. Insbesondere wurden an sich bekannte Komponenten, wie z. B. Handgriffe und elektrische Anschlüsse, weggelassen, da sie die Erfindung nicht betreffen.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem durch einen elektrodynamischen Linearantrieb angetriebenen Luftfederschlagwerk.
Das Luftfederschlagwerk weist als Antriebselement einen Antriebskolben 1 auf, der einen Kolbenkopf 2 eines als Schlagelement dienenden Schlagkolbens 3 umschließt. Der Schlagkolben 3 erstreckt sich mit einem Schaft 4 in eine Schlagkolbenführung 5 und kann in seiner vordersten Stellung gegen ein Werkzeugende 6 aufschlagen. Anstelle des Werzeugendes 6 kann auch in bekannter Weise ein Zwischendöpper vorgesehen sein.
Zwischen dem Antriebskolben 1 und dem Schlagkolben 3 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem eine als Koppeleinrichtung dienende erste Luftfeder 7 wirkt. Bei einer Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens 1 , der in einem Schlagwerksgehäuse 8 axial hin- und herbewegbar ist, baut sich in der er- sten Luftfeder 7 ein Druck auf, der den Schlagkolben 3 nach vorne treibt, so dass er schließlich gegen das Werkzeugende 6 aufschlagen kann.
Bei einer Rückbewegung des Antriebskolbens 1 entsteht in der ersten Luftfeder 7 ein Unterdruck, der den Schlagkolben 3 zurücksaugt. Die Rückbewe- gung des Schlagkolbens 3 wird auch durch die Stoß-Rückwirkung am Werkzeugende 6 unterstützt. Weiterhin ist - in Schlagrichtung gesehen - vor dem Kolbenkopf 2 eine ebenfalls als Koppeleinrichtung dienende zweite Luftfeder 9 ausgebildet, die bei der Rückbewegung des Antriebskolbens 1 zur Wirkung kommt. Sie unterstützt ebenfalls die Rückbewegung des Schlagkolbens 2.
Zum Ausgleich von Luftverlusten in den Luftfedern 7, 9 sowie zur Unterstüt- zung der Bewegung des Antriebskolbens 1 und des Schlagkolbens 3 sind verschiedene Luftöffnungen und -kanäle, wie z. B. mehrere Luftausgleichstaschen 10, vorgesehen. Deren Funktionsweise ist aus dem Stand der Technik bekannt, so dass sich an dieser Stelle eine eingehendere Beschreibung erübrigt.
Die oszillierende, lineare Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens 1 wird durch einen elektrodynamischen Linearantrieb bewirkt. Zu diesem Zweck ist der Antriebskolben 1 mit einem Läufer 1 1 des Linearantriebs gekoppelt. Der Läufer 1 1 kann durch mehrere übereinandergeschichtete Elektrobleche ge- bildet werden und wird durch wechselnde Magnetfelder, die durch einen Stator 12 des Linearantriebs erzeugt werden, hin- und herbewegt. Die Funktionsweise eines derartigen Linearantriebs ist an sich bekannt und z. B. in der DE 102 04 861 Al beschrieben. Bei dem Linearmotor kann es sich z. B. um einen Reluktanzmotor mit außenliegendem Stator handeln.
Der Läufer 11 und der Antriebskolben 1 bilden bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel eine einstückige Einheit.
Direkt an dem Läufer 1 1 ist ein Pumpelement in Form eines Pumpkolbens 13 ausgebildet, der in einer Pumpkammer 14 hin- und herbeweglich ist. Da der Pumpkolben 13 mit dem Läufer 1 1 und dem Antriebskolben 1 einstückig verbunden ist, muss der Pumpkolben 13 zwangsläufig der Bewegung des Läufers 1 1 folgen. Durch die Hin- und Herbewegung erzeugt der Pumpkolben 13 in der Pumpkammer 14 einen Über- bzw. Unterdruck.
Die Pumpkammer 14 steht über einen Luftkanal 15 mit der Umgebung in Verbindung. Der Luftkanal 15 ist derart im Hammer angeordnet, dass er an wenigstens einem Teil der wärmeerzeugenden Komponenten (hier: insbesondere der Stator 12) vorbeigeführt wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Pumpkolben 13, die Pumpkammer 14 und der Luftkanal 15 bilden eine erfindungsgemäße Luftförderungseinrichtung. Wenn sich der Läufer 1 1 zusammen mit dem Antriebskolben 1 und dem Pumpkolben 13 nach unten bewegt, wird in der Pumpkammer 14 ein Unterdruck erzeugt, so dass Luft aus der Umgebung über den Luftkanal 15 bis in die Pumpkammer 14 einströmt. Bei einer Rückbewegung des Läufers 1 1 mit dem Antriebskolben 1 und dem Pumpkolben 13 wird die nun erwärmte Luft wieder aus der Pumpkammer 14 und dem Luftkanal 15 gedrückt. Beim nächsten Zyklus wird wieder frische Kühlluft angesaugt. Auf diese Weise kann eine wirksame Kühlung im Luftkanal 15 erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Pumpelement ist anhand des Pumpkolbens 13 zylindrisch dargestellt. Selbstverständlich kann das Pumpelement auch beliebige andere Formen annehmen und z. B. als prismatische Scheibe gebildet sein.
Fig. 2 zeigt analog zu Fig. 1 eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden daher nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen der zweiten und der ersten Ausführungsform erläutert.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Luftkanal 15 aufgeteilt in einen Ansaugkanal 15a und in einen Auslasskanal 15b. Über den Ansaugkanal 15a kann Luft aus der Umgebung in die Pumpkammer 14 einströmen, wenn sich der Pumpkolben 13 nach unten bewegt. Bei einer Rückbewegung des Pumpkolbens 13 wird die Luft aus der Pumpkammer 14 über den Auslasskanal 15b an die Umgebung ausgegeben.
Zur Gewährleistung einer gerichteten Luftströmung ist in dem Ansaugkanal 15a ein Einlass-Rückschlagventil 16 und in dem Auslasskanal 15b ein Aus- lass-Rückschlagventil 17 angeordnet. Die in Fig. 2 gezeigten Rückschlagven- tile 16, 17 sind als federbelastete Kugeln ausgebildet. Selbstverständlich können auch andere Bauarten von Rückschlagventilen verwendet werden. So wird es im Normalfall ausreichen, die Rückschlagventile mit Hilfe eines einseitig befestigten Gummielements auszubilden, das bei Anströmung von einer Richtung von einer Ventilöffnung abgehoben wird, während es bei um- gekehrter Strömungsrichtung auf die Ventilöffnung aufgedrückt wird und diese dadurch verschließt. Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die sich von der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass im Bereich des Auslasskanals 15b eine Speichereinrichtung 18 vorgesehen ist. Die Speichereinrichtung 18 dient zum Ausgleichen von Luftdruckschwan - kungen, die insbesondere im Auslasskanal 15b durch die oszillierende Bewegung des Pumpkolbens 13 zwangsläufig entstehen. Die Speichereinrichtung 18 ist in der Lage, Druckspitzen dadurch zu eliminieren, dass ein Speicherraum 19 gegen die Wirkung eines federelastischen Elements 20 vergrößert wird. Sobald der Pumpdruck durch den Pumpkolben 13 nachläset, be- wirkt das federelastische Element 20 eine Verkleinerung des Speicherraums 19, so dass eine Luftströmung durch den stromab gelegenen Teil des Auslasskanals 15b aufrechterhalten wird.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist das federelastische Element 20 als Schraubenfeder ausgebildet, die gegen eine bewegliche Wand 21 drückt. Selbstverständlich kann dieses System auch z. B. durch eine Gummimembran ersetzt werden.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung in Analogie zu der zweiten Ausführungsform von Fig. 2.
Jedoch ist bei der vierten Ausführungsform der Läufer durch zwei schwertähnliche Plattenfortsätze 22 gebildet, die in einem entsprechend ausgeformten Stator 12 hin- und herbeweglich sind.
Der Pumpkolben 13 steht über eine Kolbenstange 23 mit dem Antriebskolben 1 in Verbindung.
Bei dieser Bauart kann die Querschnittsfläche des Pumpkolbens 13 und der Pumpkammer 14 vergrößert werden, da diese Bauelemente hinter dem Linearantrieb angeordnet sind.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Luftförderungseinrichtung axial platzsparend neben dem Luftfederschlagwerk an- geordnet ist.
Der Pumpkolben 13 und die Pumpkammer 14 umschließen zu diesem Zweck das Luftfederschlagwerk ringförmig. Alternativ dazu können auch zwei oder mehr Pumpkolben 13 vorgesehen sein, die in jeweils zugeordneten Pumpkammern 14 beweglich sind. Die Funktion des Pumpkolbens 13 kann somit durch mehrere Einzelkolben erreicht werden.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird der Auslasskanal 15b ebenfalls an dem Stator 12 vorbeigeführt, in dem der Läufer 13 mit Plattenfortsätzen beweglich ist. Selbstverständlich kann anstelle der Plattenfortsätze 22 auch ein zylindrischer Läufer 13, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, ver- wendet werden.
In Fig. 6 wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung gezeigt, Hierbei ist die Luftförderungseinrichtung mit dem Pumpkolben 13 und der Pumpkammer 14 getrennt von dem Antriebskolben 1 und dem Läufer 1 1 vorgese- hen.
An der durch den Antriebskolben 1 und den Läufer 1 1 gebildeten Einheit ist ein Hydraulikkolben 24 ausgebildet, der über eine Hydraulikleitung 25 Hy- draulikfluid zu einem Hydraulikschaft 26 fördert, der mit dem Pumpkolben 13 verbunden ist. Dementsprechend folgt der Pumpkolben 13 im Wesentlichen verlustfrei der Bewegung von Antriebskolben 1 und Läufer 1 1. Bei einer Schlagbewegung des Antriebskolbens 1 senkt sich der Hydraulikkolben 24 ab, so dass aufgrund des Unterdrucks in der Hydraulikleitung 25 der Hydraulikschaft 26 nach oben gesaugt wird. Infolge der damit erzwungenen Be- wegung des Pumpkolbens 13 nach oben strömt Luft über den hier recht kurzen Ansaugkanal 15a in die Pumpkammer 14 ein, die bei einer Rückbewegung des Antriebskolbens 1 und einer entsprechend übertragenen Bewegung auf das Pumpelement 13 über den Auslasskanal 15 ausgestoßen wird. Die Rückbewegung kann durch eine zusätzliche Feder unterstützt werden.
Die mechanische Übertragung der Bewegung des Antriebskolbens 1 auf den Pumpkolben 13 kann auch mit Hilfe einer beweglichen, geführten Aneinanderreihung von Kugeln in einer Rohr- oder Schlauchverbindung erfolgen. Der Pumpkolben 13 muss dann mit Hilfe einer Feder in seine Ausgangsposi- tion gezwungen werden.
Die bauliche Entkopplung der Luftförderungseinrichtung von dem Linearan- trieb und dem Luftfederschlagwerk ermöglicht es bei der sechsten Ausführungsform, dass die Luftförderungseinrichtung schwingungsmäßig entkoppelt in dem Hammer angeordnet werden kann. Zum Beispiel ist es möglich, die Luftförderungseinrichtung an einer gegenüber dem Linearantrieb und dem Luftfederschlagwerk schwingungsmäßig entkoppelten Gehäusehaube 27 zu befestigen.
Fig. 7 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu den oben anhand der Fig. 1 bis 6 beschrie- benen Luftfederschlagwerken betrifft die siebte Ausführungsform gemäß Fig. 7 ein Schlagwerk, bei dem die Energie für die Schlagbewegung nicht durch eine Luftfeder übertragen werden kann. Dementsprechend kann dieses Schlagwerk nicht als Luftfederschlagwerk bezeichnet werden.
Das Schlagwerk wird in ähnlicher Weise wie die oben beschriebenen Luftfederschlagwerke durch einen elektrodynamischen Linearantrieb angetrieben. Es weist eine Antriebseinheit 30 auf, die die Funktionen eines Antriebselements und eines Läufers des Linearantriebs miteinander vereint. Die Antriebseinheit 30 ist in Fig. 7 nur schematisch dargestellt. So ist z. B. der Aufbau des Läufers nicht detailliert gezeigt. Bezüglich des Läufers gelten aber die oben für den Läufer 1 1 (z. B. Fig. 1) beschriebenen Einzelheiten.
Die Antriebseinheit 30 ist analog zu der oben beschriebenen Weise in einem rohrförmigen Schlagwerksgehäuse 8 hin- und herbewegbar, wobei die Bewe- gung durch den Stator 12 bewirkt wird.
Die Antriebseinheit 30 ist hülsenförmig aufgebaut und weist in ihrem Inneren einen hohlen Bereich auf, in dem der ein Schlagelement bildende Schlagkolben 3 hin- und herbewegbar ist. Der Schlagkolben 3 schlägt dann in bekannter Weise gegen das in Fig. 7 nicht gezeigte Werkzeug.
Zur Übertragung der Bewegung der Antriebseinheit 30 auf den Schlagkolben 3 ist eine Koppeleinrichtung vorgesehen. Die Koppeleinrichtung weist einen von dem Schlagkolben 3, insbesondere von dem Kolbenkopf 2 des Schlagkol- bens 3 getragenen Mitnehmer 31 auf, der in Ausnehmungen der Antriebseinheit 30 in Arbeitsrichtung des Schlagwerks hin- und herbewegbar ist. Der Mitnehmer 31 kann z. B. durch einen den Kolbenkopf 2 des Schlagkolbens 3 durchdringenden Querbolzen gebildet werden, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Ausnehmungen in der Antriebseinheit 30 werden durch zwei sich axial erstreckende Längsnuten 32 gebildet, die die Wandung der hohlzylindri- schen Antriebseinheit 30 durchdringen.
An den Stirnseiten der Längsnuten 32 werden untere Anschläge 33 und obere Anschläge 34 gebildet, die die Längsbewegung des Mitnehmers 31 in den Längsnuten 32 begrenzen.
Bei einer Hin- und Herbewegung der Antriebseinheit 30 wird somit der Schlagkolben 3 über die jeweiligen Anschläge 33, 34 sowie den Mitnehmer 31 zwangsweise geführt. Bei einer Vorbewegung der Antriebseinheit 30 (in Fig. 7 nach unten) in Richtung des Werkzeugs (Arbeitsrichtung) drücken die oberen Anschläge 34 den Mitnehmer 31 mit dem Schlagkolben 3 nach unten, wobei der Schlagkolben kurz vor dem Auftreffen auf das Werkzeug bzw. den zwischengeschalteten Döpper frei fliegen sollte, um schädliche Rückwirkungen auf die Antriebseinheit 30 und den Mitnehmer 31 zu vermeiden. Bei der danach folgenden Rückbewegung der Antriebseinheit 30 gelangen die unteren Anschläge 33 in Kontakt mit dem Mitnehmer 31 und ziehen den im Übrigen von dem Werkzeug zurückprallenden Schlagkolben 3 entgegen der Arbeitsrichtung zurück. Danach wiederholt sich der Arbeitszyklus, indem die Antriebseinheit 30 mit den oberen Anschlägen 34 den Schlagkolben 3 erneut gegen das Werkzeug beschleunigt.
Die Koppeleinrichtung wird bei dieser Ausführungsform somit nicht durch eine Luftfeder, sondern durch die Längsnuten 32, die Anschläge 33, 34 und den Mitnehmer 31 gebildet. Selbstverständlich dient der beschriebene Aufbau lediglich der Erläuterung. Es sind zahlreiche andere Möglichkeiten für den Fachmann erkennbar, wie die Bewegung der Antriebseinheit 30 auf den Schlagkolben 3 übertragen werden kann.
Der Kolbenkopf 2 des Schlagkolbens 3 ist über eine Kolbenstange 35 mit einem Pumpkolben 13 formschlüssig gekoppelt. Der Pumpkolben 13 ist in einer Pumpkammer 14 hin- und herbeweglich.
Über den Ansaugkanal 15a kann die Luft aus der Umgebung in die Pumpkammer 14 in der oben beschriebenen Weise einströmen, wenn sich der Pumpkolben 13 nach unten bewegt. Bei einer Rückbewegung des Schlagkol- bens 3 mit dem formschlüssig gekoppelten Pumpkolben 13 wird die Luft aus der Pumpkammer 14 über den Auslasskanal 15b an die Umgebung ausgegeben.
Die weiteren Funktionen, insbesondere die Führung des Kühlluftstroms und die Ausgestaltung der Luftförderungseinrichtung einschließlich eventueller Rückschlagventile können analog zu den oben beschriebenen Ausführungsformen realisiert werden.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines Schlagwerks gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, in der das Schlagwerk wie bei der Ausführungsform von Fig. 7 ebenfalls nicht als Luftfederschlagwerk realisiert ist. Im Gegensatz zu der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform jedoch ist der Pumpkolben 13 mit der Antriebseinheit 30 formschlüssig gekoppelt, wie dies z. B. in den Fig. 1 bis 6 gezeigt ist. Als Koppeleinrichtung zur Übertragung der Antriebsbewegung der Antriebseinheit 30 auf den Schlagkolben 3 wird aber die in Fig. 7 gezeigte Lösung genutzt.
Damit sich oberhalb von dem Kolbenkopf 2 des Schlagkolbens 3 keine ungewollte Luftfeder ausbilden kann, sind Durchbrechungen 36 in der Antriebseinheit 30 vorgesehen. Die Durchbrechungen 36 sind in Fig. 8 lediglich schematisch dargestellt. Sie sollten möglichst große Querschnitte aufweisen, damit sie von der Luft ungehindert durchströmt werden können und keinen merklichen Luftwiderstand bilden. Selbstverständlich sind ohne weiteres andere Konstruktionen denkbar, mit denen die Antriebseinheit 30 mit dem Pumpkolben 13 verbunden werden kann. Sofern hierfür eine Anordnung ähnlich zu den Fig. 1 bis 6 gewählt wird, ist aber bei der achten Ausführungsform der Erfindung darauf zu achten, dass sich tatsächlich zwischen der Antriebseinheit 30 und dem Schlagkolben 3 keine Luftfeder ausbildet.

Claims

Pat entansprüche
1. Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einem elektrodynamischen Linearantrieb (11, 12); - einem Schlagwerk, das ein von dem Linearantrieb (11, 12) hin- und herbewegbares Antriebselement (1), ein Schlagelement (3) und eine zwischen dem Antriebselement (1) und dem Schlagelement (3) wirksame Koppelein - richtung (7) aufweist, über die die Bewegung des Antriebselements (1) auf das Schlagelement (3) übertragbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftförderungseinrichtung vorgesehen ist, die ein linear hin- und herbewegbares Pumpelement (13) zum Erzeugen einer Luftströmung aufweist; und dass das Pumpelement (13) mit dem Antriebselement (1) und/oder mit dem Schlagelement (3) gekoppelt ist, derart, dass die Bewegung des Antriebselements (1) und/oder des Schlagelements (3) auf das Pumpelement (13) übertragbar ist.
2. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Antriebselement (1) mit einem Läufer (11) des Linearantriebs verbunden ist.
3. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (1) den Läufer (11) trägt oder im Wesentlichen vollständig durch den Läufer (11) gebildet wird.
4. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung wenigstens einen zwischen dem Antriebselement (1) und dem Schlagelement (3) wirksamen An- schlag aufweist.
5. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung ein zwischen dem Antriebselement (1) und dem Schlagelement (3) in wenigstens eine Richtung wirksames elastisches Element (7) aufweist.
6. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement ( 1 ), der Läufer ( 1 1 ) und das Pumpelement ( 13) eine bauliche Einheit bilden, insbesondere einstückig miteinander verbunden sind.
7. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Antriebselements ( 1 ) über eine Mechanik-, Hydraulik- oder Pneumatikkopplung auf das Pumpelement ( 13) übertragbar ist.
8. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpelement ( 13) in einem Bereich des Bohr- und /oder Schlaghammers angeordnet ist, der schwingungsmäßig von dem Schlagwerk entkoppelt ist.
9. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer ( 1 1 ) im Wesentlichen zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ist.
10. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer ( 1 1 ) wenigstens ein sich in
Axialrichtung erstreckendes plattenförmiges Element (22) aufweist.
1 1. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Luftförderungseinrichtung einen Pumpraum ( 14) und einen Luftkanal (15) aufweist; das Pumpelement ( 13) in dem Pumpraum ( 14) hin- und herbeweglich ist; und dass der Pumpraum ( 14) wenigstens zeitweise über den Luftkanal ( 15) mit der Umgebung in Verbindung bringbar ist.
12. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal ( 15) derart angeordnet ist, dass er entlang von wärmeerzeugenden Bauelementen des Bohr- und/oder Schlaghammers, insbesondere entlang von einem Teil eines Stators (12) des Linearantriebs verläuft.
13. Bohr- und/oder Schlaghammer nach 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal ( 15) einen Ansaugkanal ( 15a) zum Einströmen von Luft aus der Umgebung in den Pumpraum ( 14) aufweist.
14. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal ( 15) einen Auslasskanal ( 15b) zum Ausströmen von Luft aus dem Pumpraum ( 14) in die Umgebung aufweist.
15. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ansaugkanal ( 15a) und/oder in dem Auslasskanal ( 15b) ein Rückschlagventil ( 16, 17) angeordnet ist.
16. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung ( 18) mit dem Auslasskanal ( 15b) in kommunizierender Verbindung steht, zum Zwischenspeichern von wenigstens einem Teil der über den Auslasskanal ( 15b) ausströmenden Luft.
17. Bohr- und /oder Schlaghammer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Auslasskanals ( 15b) stromab von der Speichereinrichtung kleiner ist als ein Querschnitt des Auslasskanals ( 15b) stromauf von der Speichereinrichtung ( 18).
18. Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung ( 18) während einer Rückbewegung des Antriebselements ( 1 ) befüllbar und während einer Schlagbewegung entleerbar ist.
19. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auslasskanal ( 15b) zwischen dem Pumpraum ( 14) und der Speichereinrichtung ( 18) ein Rückschlagventil ( 17) angeordnet ist.
20. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpelement ( 13), in Schlagrichtung gesehen, hinter dem Antriebselement ( 1 ) und dem Läufer ( 1 1 ) oder neben dem Schlagwerk angeordnet ist.
21. Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass - das Schlagwerk ein Luftfederschlagwerk ist; das Antriebselement als Antriebskolben ( 1) ausgebildet ist; das Schlagelement als Schlagkolben (3) ausgebildet ist; und dass die Koppeleinrichtung eine in einem Hohlraum zwischen dem Antriebskolben ( 1 ) und dem Schlagkolben (3) ausgebildete Luftfeder (7) auf- weist.
22. Bohr- und/ oder Schlaghammer nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine für das Erzeugen der Luftströmung wirksame Querschnittsfläche des Pumpelements ( 13) größer als eine auf die Luftfeder (7) wirkende Querschnittsfläche des Antriebskolbens ( 1) ist.
23. Bohr- und/oder Schlaghammer einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben ( 1) den Schlagkolben (3), in Schlagrichtung gesehen, vor und hinter dem Schlagkolben (3) derart um- schließt, dass die Luftfeder (7) hinter dem Schlagkolben (3) angeordnet ist, und dass vor dem Schlagkolben (3) eine zweite Luftfeder (9) zwischen dem Antriebskolben ( 1) und dem Schlagkolben (3) ausbildbar ist.
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