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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.
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Motor-driven hammer
The invention relates to a motor-driven hammer with a housing front part in which a hollow cylinder closed on one side and a piston in the latter are guided axially displaceably, one of the displaceable parts being designed as an impact body, the other from the motor via a
The crank mechanism is driven back and forth and there is an air-filled space between the end wall of the hollow cylinder and that of the piston, the air of which is used together with fixed spring members to transmit the drive power to the impact body.
Such hammers are known in which a helical spring is connected parallel to the air spring. The spring deflection of the helical spring is equal to the spring deflection of the air spring and the fixed spring rests against the impactor at least during the impact.
When these hammers are hit, a shock wave front propagates in the hammer and in the fixed spring attached to the latter at the speed of the sound and generates shock vibrations, their
Size (maximum tension) is proportional to the impact speed of the hammer on the tool.
These vibrations are superimposed on the other subsequent stress on the fixed spring and lead to - if a high impact speed or impact power is required - that the fixed spring soon becomes fatigued and breaks.
The damping of these vibrations, which is known in one of these hammers, by friction of the helical spring on a sleeve guiding it, only works for a short time, because the strong vibrations cause abrasion, so that the friction soon ceases; in addition, the abrasion weakens the spring and therefore promotes its destruction.
These known hammers therefore have the same disadvantage as pure "spring hammers" - especially when the impact work is mainly transmitted by the fixed spring: the short service life of the fixed spring. In addition, their striking mechanisms are relatively long and consequently the hammers are correspondingly long and heavy.
Motor-driven hammers are also known in which only one air spring is used to transmit the drive force to the impact body.
In order to achieve a high impact speed and thus impact work with such "air spring hammers" of still usable size, high compression end pressures are necessary. However, these require a good seal between the piston and cylinder in order to keep the air losses small, good and frequent lubrication to keep the friction low, and good cooling to dissipate the heat of compression, and they cause the pressure Im at high degrees of compression Polyuopian compression diagram rises very steeply - high peak loads in the crank drive.
According to the invention, these disadvantages are eliminated in that the fixed spring members and the air spring of the intermediate space are connected in series and the fixed spring members are arranged between the driven part and the end of the connecting rod that drives it, in particular with a preload.
In the case of the proposed series connection, the fixed spring does not rest on the impact body: the damaging shock waves emanating from the impact body during the impact cannot be transferred to the fixed spring because of the interposed air spring. The fixed spring is thus - precisely calculable - only "statically" loaded, i. H. considerably less than with pure spring hammers or with the known hammers in which the fixed spring is connected in parallel to the air spring. The solid spring can
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therefore be designed so that it is not overloaded, i.e. H. has a sufficient lifespan.
With fixed springs preloaded in a particularly expedient manner, the total spring work and thus the transmissible impact power is greater than with an unloaded spring, given the total spring deflection determined by the crank radius.
With the proposed series connection, it is particularly useful that the air spring applies the greater part of the impact work (in particular 2/3) and the fixed spring the smaller part (1/3).
This means that with the usual compression end pressures (of around 12 atmospheres) the spring deflection is the fixed one
The spring may only be a small fraction, at most 1/5 of the spring travel of the air spring.
With this division of the impact work, the compression end pressures of the air spring are about half as large as with an air spring hammer with the same impact work.
Despite connecting the fixed spring and the air spring in series, the overall length and mass of the
Hammer can be kept small if a disc spring is used as a fixed spring, the height of the piston required to adequately seal the air space without enlarging it
Overall length can be accommodated.
An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. 1 shows a hammer in a partially sectioned side view and FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on an enlarged scale.
An impact body 1, designed as a hollow cylinder closed on one side, is slidably mounted within part 2 of the hammer housing in a guide cylinder 3 and carries a striking surface 4 at its closed end, with which, when moving to the left, it hits between the impact body and a Tool 5 lying, guided in a housing part 6 intermediate header 7 meets.
A piston 10 driven via a crank 8 and a connecting rod 9 is guided in the impact body, and an air chamber 13 is located between its end face 11 and the inner end face 12 of the impact body. A relatively narrow bore 14 is made in its area in the jacket of the impact body 1 (FIG. 2).
The piston 10 is also designed as a hollow cylinder closed on one side, on its inner
Outer surface 15 a piston pin holder 16 is slidably guided. In this one is a bolt17
End 18 of the connecting rod 9 rotatably mounted. The bolt holder 16 can be displaced towards the end of the piston 10 against the force of pre-tensioned cup springs 19 ′ connected one behind the other, each having different spring constants and on a bolt fastened concentrically to the piston end 11
20 are attached and supported on the stud holder 16. A shift of the stud chuck to the open
The end of the piston is also only possible against the force of two plate springs 21, which are supported on an annular stop 22 of the piston 10.
The motor driving the crank 8 is denoted by 23.
When the hammer is in operation, the crank is controlled by the motor 23 via a transmission (not shown)
8 powered. This transmits its movement via the connecting rod 9 to the piston pin holder 16. From there, the movement is transmitted to the piston 10 while the disc springs 19 are slightly tensioned.
The piston 10 slides in the impact body 1 to the left and thus reduces the size of the air chamber 13, from which air can escape through the bore 14 until the piston has reached the level of the bore and closes it. The air is therefore compressed as the piston proceeds. At the same time, the springs 19 are compressed more strongly against the pressure of the compressed air - i. H. the energy transferred by the connecting rod is initially absorbed partly by the compressed air and partly by these springs. Ultimately, this stored energy is transferred to the impact body; this moves strongly accelerated to the left and hits the intermediate header 7, which in turn transmits the impact to the tool.
When the impactor jumps forward, the air chamber initially enlarges and the compressed air partially relaxes again. As soon as their strength is that of the tense
Springs below, the piston also moves to the left until it reaches the maximum
Bolt holder 16 coming to a standstill with its edge facing the crank brakes the preceding piston via springs 21 and then returns it to the starting position. The
Bore 14 is released and the air in the air chamber is relaxed for a short time. At the fast
When the piston is withdrawn, however, a negative pressure is created in the air chamber, which also pulls the impact body back again.
The bore 14 is kept so small that on the return stroke of the piston not so much air can flow into the space 13 that this retreat would be endangered.
The type of ventilation of the air chamber 13 can also take place in other ways, for example via
Valves in the piston or in the impact body or via grooves on the inside of the impact body shell.
Essential for the invention is the advantageous series connection of an air and a steel suspension and a distribution of the energy applied by the drive motor to these two spring elements.
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In addition to the already highlighted possibility of making a hammer smaller in this way without loss of performance, there is another great advantage in this arrangement. By using cup springs 19 connected one after the other with different spring constants and / or different strengths
Preload, the suspension of the hammer can be largely and precisely adapted to the operating conditions, so that in particular the reaction of the hammer blows on the hammer and the operator is kept small or avoided entirely.
In contrast to pure spring hammers or hammers, which have one in the air chamber itself
When the subject of the present invention is installed, steel springs acting in parallel with air cushions cannot be transmitted to the bearings of the gear via the steel springs in the piston. The springs 21 behind the stud holder increase this damping effect. Also will the
Steel springs themselves are not set into vibrations by the shocks, which, on the other hand, easily occurs with pure spring hammers and accelerates breakage of the springs. In a hammer designed according to the invention, the springs, the gear and the motor therefore have an increased service life.
Instead of the piston, the outer cylinder can also be driven with the help of the connecting rod and the piston can then serve as an impact body.
PATENT CLAIMS:
1. Motor-driven hammer with a front part of the housing in which a hollow cylinder closed on one side and a piston in the latter are guided axially displaceably, one of the displaceable parts being designed as an impact body, the other being driven back and forth by the motor via a crank mechanism and with between the End wall of the hollow cylinder and that of the piston, there is an air-filled space, the air of which is used together with fixed spring members to transfer the drive power to the impact body, characterized in that the fixed spring members (19) and the air spring of the space (13) are connected in series and the fixed spring members (19) between the driven part (10) and the end (18) of the connecting rod (9) that drives it, in particular with pretension,
are arranged.