DE10111717C1 - Luftfederschlagwerk mit bewegungsfrequenzgesteuertem Leerlaufzustand - Google Patents
Luftfederschlagwerk mit bewegungsfrequenzgesteuertem LeerlaufzustandInfo
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Abstract
Ein Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer weist einen durch eine Kurbelwelle (1) hin- und herbewegbaren Antriebskolben (3) auf, der in einem ebenfalls hin- und herbewegbaren Schlagkolben (4) angeordnet ist. Ein zwischen dem Antriebskolben (1) und dem Schlagkolben (4) ausgebildeter und zur Aufnahme einer Luftfeder dienender Hohlraum (6) ist über einen Leerlaufluftkanal (8, 9, 10) mit einem Ausgleichsraum (11) verbindbar. In den Leerlaufluftkanal (8, 9, 10) ist ein Ventil (12) angeordnet, dessen Offen- und Schließstellung von der Drehzahl der Kurbelwelle (1) abhängt. Wenn die Drehzahl der Kurbelwelle (1) einen vorbestimmten Wert unterschreitet, öffnet das Ventil (12) die Verbindung zwischen dem Hohlraum (6) und dem Ausgleichsraum (11), so dass sich im Hohlraum (6) keine Luftfeder mehr ausbilden kann und sich das Luftfederschlagwerk in einem Leerlaufbetrieb befindet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder
Bohrhammer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Seit langem sind Luftfederschlagwerke in unterschiedlichen Ausführungsfor
men bekannt, bei denen ein Antriebskolben von einer Kurbelwelle hin- und
herbewegt wird. Vor dem Antriebskolben befindet sich ein ebenfalls hin- und
herbewegbarer Schlagkolben, so dass zwischen dem Antriebskolben und dem
Schlagkolben ein Hohlraum ausgebildet ist, der zur Aufnahme einer Luftfeder
dient. Diese als Luftpolster fungierende Luftfeder überträgt die Bewegung des
angetriebenen Antriebskolben auf den Schlagkolben, der somit der Bewegung
des Antriebskolbens mit zeitlicher Verzögerung folgt. Der Schlagkolben schließ
lich schlägt auf einen Schaft eines Werkzeugs oder einen zwischengeschalteten
Döpper und gibt seine Schlagenergie an das Werkzeug ab.
Derartige Luftfederschlagwerke haben sich in der Praxis sowohl bei Hämmern
mit elektromotorischem Antrieb als auch bei brennkraftbetriebenen Hämmern
bewährt.
Aus der DE 26 41 070 C2 ist ein motorisch angetriebener Schlaghammer mit
einem sogenannten Rohrschlagwerk bekannt, bei dem ein von einer Kurbelwelle
angetriebener Antriebskolben in einem Rohr geführt wird. Vor dem Antriebskol
ben ist in dem Rohr ein Schlagkolben derart angeordnet, dass zwischen dem
Antriebskolben und dem Schlagkolben ein Hohlraum zur Aufnahme einer Luft
feder im Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks ausgebildet ist. Zur Errei
chung eines Leerlaufbetriebs lässt sich der Hohlraum über einen Leerlaufluft
kanal mit der Schlagwerksumgebung in Verbindung bringen. Der Leerlaufluft
kanal lässt sich in Abhängigkeit von einem Ventil öffnen und schließen, das
durch Aufdrücken des von dem Luftfederschlagwerk beaufschlagten Werkzeugs
ansteuerbar ist.
Insbesondere die brennkraftbetriebenen Hämmer besitzen zwischen einer Mo
torwelle und der Kurbelwelle des Luftfederschlagwerks eine Fliehkraftkupp
lung, die dazu dient, den Schlagwerksantrieb dann abzukoppeln, wenn der Ver
brennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl dreht. Dadurch soll zum einen ein ein
wandfreier Leerlauf des Motors sichergestellt und zum anderen ein leichteres
Starten des Motors ermöglicht werden. Eine derartige Fliehkraftkupplung ist
technisch aufwändig, benötigt Bauraum und führt schließlich zu einem relativ
teuren, schweren und verschleißbehafteten Hammer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk anzugeben,
bei dem die Vorteile der Drehmomentübertragung und -unterbrechung unter
Verzicht auf die Fliehkraftkupplung beibehalten werden können, ohne die be
schriebenen Nachteile in Kauf zu nehmen, wobei ein sicherer Übergang in den
Leerlauf gewährleistet sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Luftfederschlagwerk gemäß
Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Bei dem erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerk ist ein Leerlaufluftkanal vor
gesehen, über den der im Schlagbetrieb eine Luftfeder aufnehmende Hohlraum
zwischen Antriebs- und Schlagkolben mit einem Ausgleichsraum verbindbar
ist. Der Ausgleichsraum kann z. B. der Kurbelraum sein, in dem sich die Kur
belwelle zum Antrieb des Antriebskolben dreht. Alternativ dazu kann es sich
bei dem Ausgleichsraum auch um die Umgebung des Luftfederschlagwerks
handeln, wobei sichergestellt sein sollte, dass Schmutz, Staub, Feuchtigkeit o. ä.
nicht über den Ausgleichsraum und den Leerlaufluftkanal in den Hohlraum
eindringen können.
Weiterhin ist erfindungsgemäß in dem Leerlaufluftkanal ein Ventil angeordnet,
dessen Offen- und Schließstellung von der Bewegungsfrequenz des Antriebs
kolbens abhängt. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Abschal
tung des Luftfederschlagwerks, also der Übergang vom Schlagbetrieb in den
Leerlaufbetrieb nicht in der bekannten Weise mechanisch über eine Fliehkraft
kupplung erfolgt, sondern über eine bewegungsfrequenzgesteuerte Unterbre
chung der Saugwirkung des Schlagwerks.
Bei der Erfindung ist das Ventil bei Un
terschreiten einer vorbestimmten Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens öf
fenbar, so dass über den Leerlaufluftkanal eine kommunizierende Verbindung
zwischen dem Hohlraum und dem Ausgleichsraum besteht. In dem sich da
durch einstellenden Leerlaufbetrieb kann sich in dem Hohlraum auch bei einer
weiterhin oszillierenden Bewegung des Antriebskolbens keine Luftfeder mehr
aufbauen, was dazu führt, dass der im Schlagbetrieb von der Luftfeder ange
triebene Schlagkolben nunmehr weder nach vorne getrieben noch nach hinten
gesaugt wird. Eine zuverlässige Unterbrechung des Schlagbetriebs ist somit ge
währleistet.
Die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens stellt einen Parameter dar, der -
soweit es die Erfindung betrifft - mit einer Reihe von weiteren Parametern
äquivalent ist. Dazu gehören insbesondere die Drehzahl einer den Antriebskol
ben antreibenden Kurbelwelle bzw. Taumelwelle sowie die Drehzahl des einen
Antriebsmechanismus beaufschlagenden Antriebsmotors. Die Drehzahl des An
triebsmotors wiederum lässt sich z. B. durch die Zündfrequenz, also die Zünd
takte bestimmen, wenn der Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor ist. Bei ei
nem Elektromotor lässt sich die Drehzahl aufgrund der Stromaufnahme ermit
teln. Da der Antriebsmotor stets mit dem Antriebskolben über den Antriebsmechanismus
verbunden ist, lässt sich aus dem Bewegungsverhalten eines die
ser Elemente auch das Bewegungsverhalten der anderen Elemente ermitteln.
Durch die meist formschlüssige Energieübertragung vom Antriebsmotor zum
Antriebskolben besteht ein linearer Zusammenhang zwischen den einzelnen
Bewegungsparametern.
Entsprechendes gilt auch für andere Antriebskonzepte. Wenn der Antriebskol
ben z. B. über einen Linearmotor angetrieben wird, bieten sich dem Fachmann
weitere Möglichkeiten, aufgrund verschiedener Betriebsparameter die Bewe
gungsfrequenz des Antriebskolbens zu ermitteln.
Dementsprechend ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Bewegungsfre
quenz des Antriebskolbens derart auszubilden, dass sie auch einen Bewe
gungsparameter erfassen kann, der nicht direkt dem Antriebskolben zuorden
bar ist. Danach ist die Sensoreinrichtung z. B. in der Lage, die Bewegungsfre
quenz des Antriebskolbens durch Erfassen der Drehzahl der den Antriebskol
ben antreibenden Kurbelwelle zu bestimmen.
Das Ventil ist somit bei einer bevorzugten Ausführungsform in Abhängigkeit
von einem Signal eines die Drehzahl der Kurbelwelle erfassenden Drehzahlsen
sors öffen- und schließbar.
Als Drehzahlsensor ist dabei im weiteren Sinne auch ein an der Kurbelwelle
angeordnetes, bewegliches Fliehkraftgewicht anzusehen, über das das Ventil
ansteuerbar ist, wobei das Ventil in Abhängigkeit von einer Stellung des Flieh
kraftgewichts öffen- und schließbar ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient der Drehzahlsensor
zur elektrischen oder elektronischen Erfassung der Kurbelwellendrehzahl. Sein
Signal ist in geeigneter Weise an das Ventil, z. B. ein elektromagnetisches Ven
til zu liefern.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zu
sätzliche Leerlaufeinrichtung vorgesehen, mit der unabhängig von der Bewe
gungsfrequenz des Antriebskolbens bzw. der Drehzahl der Kurbelwelle der
Hohlraum mit dem Ausgleichsraum in kommunizierende Verbindung bringbar
ist, wenn der Schlagkolben durch Herausgleiten eines von ihm beaufschlagten
Werkzeugs aus einem Gehäuse des Schlag- und/oder Bohrhammers in eine als
Leerlaufstellung dienende vordere Axialstellung gelangt. Dadurch ist es mög
lich, dass das Luftfederschlagwerk unabhängig von dem oben beschriebenen
bewegungsfrequenz- bzw. drehzahlabhängigen Leerlaufbetrieb in einen Leer
laufzustand gelangt. Bei diesem Luftfederschlagwerk bestehen daher zwei Mög
lichkeiten, einen Leerlauf zu erreichen: Zum einen wird der Leerlauf automa
tisch eingestellt, wenn die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens bzw. die
Drehzahl der Kurbelwelle unter den vorbestimmten Wert fällt. Zum anderen ge
langt das Luftfederschlagwerk auch unabhängig davon in den Leerlaufzustand,
wenn der Bearbeiter das Werkzeug vom zu bearbeitenden Stein abhebt und das
Werkzeug dementsprechend etwas aus dem Gehäuse des Hammers herausglei
ten kann.
Das erfindungsgemäße Luftfederschlagwerk kann bei verschiedenen Bauart
prinzipien realisiert werden, so z. B. bei dem sogenannten Hohlschlägerschlag
werk, bei dem sich der Antriebskolben in einem hohlen Bereich des Schlagkol
bens bewegt, bei einem Hohlkolbenschlagwerk, bei dem der Antriebskolben
einen hohlen Bereich aufweist, in dem der Schlagkolben axial bewegbar aufge
nommen ist oder bei einem Rohrschlagwerk, bei dem der Schlagkolben und der
Antriebskolben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen und ge
meinsam in einem Schlagwerksrohr geführt sind.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines als "Hohlschlägerschlag
werk" ausgeführten erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerks
im Schlagbetrieb;
Fig. 2 das Luftfederschlagwerk von Fig. 1 im Leerlaufbetrieb;
Fig. 3 ein als "Hohlkolbenschlagwerk" ausgeführtes erfindungsgemä
ßes Luftfederschlagwerk;
Fig. 4 ein als "Rohrschlagwerk" ausgeführtes erfindungsgemäßes Luft
federschlagwerk; und
Fig. 5 ein als "Hohlkolbenschlagwerk" ausgeführtes erfindungsgemä
ßes Luftfederschlagwerk mit elektronisch angesteuertem Ventil.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk im
Schlagbetrieb.
Eine Kurbelwelle 1 treibt über ein Pleuel 2 einen Antriebskolben 3 axial hin
und her. Der Antriebskolben 3 ist in einem Schlagkolben 4 geführt, der wieder
um in einem rohrförmigen Schlagwerksgehäuse 5 axial hin- und herbeweglich
ist.
Ein derartiges Luftfederschlagwerk wird auch als Hohlschlägerschlagwerk be
zeichnet und ist an sich bekannt.
Im Schlagbetrieb bewegt sich der Antriebskolben 3 im Schlagkolben 4 hin und
her, wodurch in einem zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Schlagkolben
4 ausgebildeten Hohlraum 6 eine Luftfeder aufgebaut wird. Bei Vorwärtsbewe
gung des Antriebskolbens 3 (in Fig. 1 nach links) wird die Luft im Hohlraum 6
komprimiert. Die Energie der als Luftfeder komprimierten Luft wird an den
Schlagkolben 4 abgegeben und treibt ihn ebenfalls nach vorne auf einen sche
matisch dargestellten Schaft 7 eines Meißelwerkzeugs. Anstelle des Schafts 7
kann auch ein nicht dargestellter, aber an sich bekannter Döpper durch den
Schlagkolben 4 beaufschlagt werden.
Nach erfolgtem Schlag hat der Antriebskolben 3 durch die Drehbewegung der
Kurbelwelle 1 bereits seinen Rückweg nach hinten angetreten und saugt den
vom Schaft 7 zurückprallenden Schlagkolben 4 weiter nach hinten, bis der An
triebskolben 3 schließlich wieder in die Vorwärtsbewegung übergeht und durch
Aufbau eines Drucks in der Luftfeder der Schlagzyklus von neuem beginnt.
Der Hohlraum 6 ist über eine Leerlauföffnung 8, eine auf der Innenseite des
Schlagwerksgehäuses 5 ausgebildete Ringnut 9 und einen Kanal 10 mit einem
als Ausgleichsraum dienenden Kurbelraum 11 verbunden. Der Kurbelraum 11
umschreibt im Wesentlichen den Raum, in dem die Kurbelwelle 1 mit dem
Pleuel 2 und dem Antriebskolben 3 bewegbar ist.
Die Leerlauföffnung 8, die Ringnut 9 und der Kanal 10 bilden zusammen einen
Leerlaufluftkanal.
Am kurbelraumseitigen Ende des Kanals 10 ist ein Ventil 12 angeordnet, das
einstückig mit einem Fliehgewicht 13 gekoppelt ist. Das Ventil 12 ist zusam
men mit dem Fliehgewicht 13 gegen die Wirkung einer an einem Anschlag 14
abgestützten Feder 15 bezüglich der Kurbelwelle 1 radial in einer Führung 16
beweglich.
Fig. 1 zeigt den Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks, in dem die Kurbelwelle
1 mit der Betriebsdrehzahl eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors bzw.
- falls zwischen dem Verbrennungsmotor und der Kurbelwelle 1 ein Getriebe
angeordnet ist - mit einer der Betriebsdrehzahl entsprechenden Drehzahl ange
trieben wird. Aufgrund der auf das Fliehgewicht 13 und gegebenenfalls auch
auf das Ventil 12 wirkenden Fliehkraft wird das Ventil 12 zusammen mit dem
Fliehgewicht 13 gegen die Wirkung der Feder 15 in der Führung 16 radial nach
außen in der in Fig. 1 gezeigten Stellung gehalten. Der Kanal 10 ist durch das
Ventil 12 geschlossen.
Fig. 2 zeigt das gleiche Luftfederschlagwerk wie Fig. 1, jedoch im Leerlaufbe
trieb.
Der Leerlaufbetrieb ist ein Zustand, in dem sich der nicht dargestellte Verbren
nungsmotor nicht mit Betriebsdrehzahl, sondern mit einer niedrigeren Dreh
zahl, insbesondere der Leerlaufdrehzahl, dreht.
Aufgrund der reduzierten Drehzahl der Kurbelwelle 1 ist die Feder 15 nun
stark genug, das Fliehgewicht 13 mit dem Ventil 12 radial nach innen in die
Führung 16 zu drücken. Das Ventil 12 gelangt dadurch in eine Offenstellung,
in der eine Öffnung 17 mit dem Kanal 10 fluchtet und diesen öffnet.
Dadurch entsteht eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum
6 über die Leerlauföffnung 8, die Ringnut 9 und den Kanal 10 mit dem Kurbel
raum 11. Als Folge davon kann sich in dem Hohlraum 6 kein Luftdruck und
dementsprechend auch keine Luftfeder mehr aufbauen. Obwohl sich der An
triebskolben 3 im Schlagkolben 4 nach wie vor hin- und herbewegt, verharrt
der Schlagkolben 4 in seiner Leerlaufstellung, da aufgrund fehlender Luft
druckänderungen keine pneumatischen Kräfte mehr auf ihn wirken. Das Luft
federschlagwerk befindet sich somit zuverlässig im Leerlaufbetrieb.
Erst bei Erhöhen der Motordrehzahl und damit der Drehzahl der Kurbelwelle 1
wird die Wirkung der Feder 15 überwunden, so dass das Fliehgewicht 13 mit
dem Ventil 12 radial nach außen gleitet und die Öffnung 17 verschließt. Da
durch wird der Hohlraum 6 vom Kurbelraum 11 getrennt, und es kann sich
wieder eine Luftfeder im Hohlraum 6 aufbauen.
Das Fliehgewicht 13 dient streng genommen ebenfalls als Drehzahlsensor, da
es durch Verlagern seiner Radialstellung eine Drehzahländerung detektiert. Die
Verlagerung der Radialstellung wiederum ist als Signal zu werten, in Abhängig
keit von welchem das einstückig mit dem Fliehgewicht 13 verbundene Ventil 12
geöffnet oder geschlossen wird.
Die Drehzahl der Kurbelwelle 1 stellt bei der vorstehend beschriebenen Aus
führungsform das Kriterium dar, nach dem die Bewegungsfrequenz des An
triebskolbens 3 bestimmt wird. Anstelle der Kurbelwellendrehzahl könnte je
doch auch die Drehzahl des nicht dargestellten Antriebsmotors durch das
Fliehgewicht 13 erfasst werden.
Anstelle der Kurbelwelle 1 ist es möglich, den Antriebskolben 3 durch andere
Antriebsmechanismen, wie z. B. eine Taumelscheibe, in oszillierende Hin- und
Herbewegung zu bringen.
Ergänzend wird noch erwähnt, dass durch die Leerlauföffnung 8, einen Durch
bruch 18 und einen Kanal 19 eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung gebildet
wird. Über die Leerlauföffnung 8, den Durchbruch 18 und einen Kanal 19 lässt
sich unabhängig von der oben beschriebenen Verbindung über die Ringnut 9
und den Kanal 10 eine weitere kommunizierende Verbindung zwischen dem
Hohlraum 6 und dem Kurbelraum 11 herstellen. Die Funktionsweise der zu
sätzlichen Leerlaufeinrichtung wird später anhand von Fig. 3 erläutert.
Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Bauprinzipien für erfindungsgemäße Luftfeder
schlagwerke, wobei die Funktionsweise von Ventil 12 und Fliehgewicht 13 in
Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahl mit dem Luftfederschlagwerk ge
mäß Fig. 1 und 2 vergleichbar ist. Es sollen daher lediglich die wesentlichen
Unterschiede erläutert werden.
Fig. 3 zeigt in schematischem Schnitt ein auch als Hohlkolbenschlagwerk be
zeichnetes erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, bei dem durch das Pleuel
2 ein hohl ausgebildeter Antriebskolben 20 hin- und herbewegt wird.
Im Inneren der Höhlung des Antriebskolbens 20 ist ein massiver Schlagkolben
21 ebenfalls axial hin- und herbewegbar.
In der zylindrischen Seitenwand des Antriebskolbens 20 sind mehrere Leerlauf
öffnungen 22 vorgesehen, über die ein zwischen dem Antriebskolben 20 und
dem Schlagkolben 21 ausgebildeter Hohlraum 23 mit einem Durchbruch 24
und dem Kanal 10 verbindbar ist.
Der Kanal 10 führt zu dem als Ausgleichsraum dienenden Kurbelraum 11, wo
bei das Ventil 12 mit dem Fliehgewicht 13 in der bereits oben beschriebenen
Weise dazwischengeschaltet ist.
Die Leerlauföffnungen 22 sind axial zueinander angeordnet, so dass zwischen
dem Hohlraum 23 und dem Durchbruch 24 eine ständige Verbindung in jeder
Axialstellung des Antriebskolbens 20 sichergestellt ist.
Zusätzlich ist ein Durchbruch 25 vorgesehen, der zu einem weiteren Kanal 26
führt, der ebenfalls in kommunizierender Verbindung mit dem Kurbelraum 11
steht. Der Durchbruch 25 ist von weiteren im Antriebskolben 20 vorgesehenen
Leerlauföffnungen 27 überfahrbar.
Auf diese Weise wird eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung realisiert, mit der
unabhängig von der oben beschriebenen, von der Kurbelwellendrehzahl abhän
gigen Leerlaufeinrichtung der Hohlraum 23 mit dem Kurbelraum 11 in kommu
nizierende Verbindung bringbar ist, wenn der Schlagkolben 21 in seine vorder
ste, in Fig. 3 nicht gezeigte Axialstellung gelangt. Diese auch als Leerlaufstel
lung bezeichnete Axialstellung ist dann möglich, wenn der Bediener das Meißelwerkzeug
vom zu bearbeitenden Gestein abhebt, so dass der Schaft 7 etwas aus dem Ge
häuse des Hammers herausgleitet. Dann überfährt eine hintere Kante 28 des
Schlagkolbens 21 den Durchbruch 25 und gibt eine Verbindung zwischen dem
Hohlraum 23 und dem Kanal 26 frei. In diesem Fall wird der Hohlraum
23 mit dem Kurbelraum 11 in kommunizierende Verbindung gebracht, so dass
sich im Hohlraum 23 keine Luftfeder aufbauen kann. Diese Leerlaufeinrich
tung ermöglicht unabhängig von dem bewegungsfrequenzabhängigen Leerlaufbetrieb
bzw. von der Drehzahl der Kurbelwelle 1 die Erreichung eines Leerlauf
zustands und dient somit der Ergänzung.
Fig. 4 zeigt eine auch als Rohrschlagwerk bezeichnete Variante des erfindungs
gemäßen Luftfederschlagwerks.
Ein von der Kurbelwelle 1 und dem Pleuel 2 angetriebener Antriebskolben 30
ist in einem auch als Schlagwerksrohr 31 bezeichneten Gehäuseteil axial hin-
und herbewegbar.
Im gleichen Schlagwerksrohr 31 ist ein massiver Schlagkolben 32 mit im We
sentlichen gleichem Durchmesser des Antriebskolbens 30 ebenfalls axial be
weglich angeordnet.
Zwischen dem Antriebskolben 30 und dem Schlagkolben 32 ist ein Hohlraum
33 ausgebildet, der zur Aufnahme einer Luftfeder zum Antrieb des Schlagkol
bens 32 dient. Über einen Durchbruch 34 und den Kanal 10 ist der Hohlraum
33 mit dem Kurbelraum 11 in kommunizierende Verbindung bringbar, wobei
am Ende des Kanals 10 das Ventil 12 mit dem Fliehgewicht 13 in der bereits
beschriebenen Weise angeordnet ist.
Auch hier lässt sich somit die kommunizierende Verbindung zwischen dem
Hohlraum 33 und dem Kurbelraum 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Kurbelwelle 1 steuern.
Weiterhin ist als zusätzliche Leerlaufeinrichtung ein Durchbruch 35 vorgese
hen, der zu einem weiteren Kanal 36 und damit zum Kurbelraum 11 führt.
Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, dient diese zusätzliche
Leerlaufeinrichtung dazu, dass das Luftfederschlagwerk auch dann in einen Leerlaufzu
stand gelangen kann, wenn der Schlagkolben 32 nach Abheben des Meißelwerkzeugs
vom zu bearbeitenden Gestein und entsprechendem Herausgleiten des Schafts
7 aus dem Gehäuse in seine vorderste, in Fig. 4 nicht dargestellte Stellung ge
langt. In dem Fall gleitet eine hintere Kante 37 des Schlagkolbens 32 über den
Durchbruch 35 und gibt eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 33 und dem
Kanal 36 frei.
Die zusätzliche Leerlaufeinrichtung hat zur Folge, dass das Luftfederschlagwerk auch
unabhängig von der Motor- bzw. Kurbelwellendrehzahl in den Leerlaufzustand
gelangen kann.
Nach erneutem Aufsetzen des Meißelwerkzeugs auf das zu bearbeitende Gestein und
dementsprechendem Verschieben des Schafts 7 in das Innere des Gehäuses
wird der Schlagkolben 32 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung geschoben, wodurch
die Verbindung zwischen Hohlraum 33 und Kanal 36 bzw. Kurbelraum 11 ge
schlossen wird. Soweit sich die Kurbelwelle 1 auf Betriebsdrehzahl befindet
und dementsprechend die Öffnung 17 am Ventil 12 geschlossen ist, kann der
Schlagbetrieb wieder aufgenommen werden.
Fig. 5 zeigt ein Luftfederschlagwerk, das nach dem gleich Prinzip wie das Luft
federschlagwerk von Fig. 3 arbeitet. Auf eine erneute Beschreibung der mecha
nischen Wirkzusammenhänge wird daher verzichtet.
Anstelle des Ventils 12 und des Fliehgewichts 13 ist hierbei jedoch ein Dreh
zahlsensor 40 in der Nähe der Kurbelwelle 1 angeordnet. Der Drehzahlsensor
40 dient zum Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle 1. Er kann nach verschie
denen, an sich bekannten Prinzipien arbeiten, wie z. B. magnetisch, optisch,
induktiv etc.
Der Drehzahlsensor 40 liefert ein Signal an eine nicht dargestellte Steuerung,
die ein in einem den Hohlraum 23 mit dem Kurbelraum 11 verbindenden Kanal
42 angeordnetes elektromagnetisches Ventil 41 in Abhängigkeit des ermittelten
Drehzahlwerts ansteuert. Soweit die Drehzahl der Kurbelwelle 1 über einem
vorbestimmten Wert liegt, ist das Ventil 41 geschlossen und unterbricht eine
Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 und dem Kurbelraum 11. Bei dem
Ventil 41 handelt es sich z. B. um ein 2/2-Wegeventil mit einem zwischen zwei
Stellungen elektromagnetisch verschwenkbaren Ventilkörper.
Wenn jedoch die Drehzahl der Kurbelwelle 1 unter dem vorbestimmten Wert
liegt, öffnet die Steuerung das Ventil 41, so dass eine kommunizierende Ver
bindung zwischen dem Hohlraum 23 über den Kanal 42 zum Kurbelraum 11
besteht.
Die in Fig. 5 gezeigte elektronische Lösung weist gegenüber der in Zusammen
hang mit den Fig. 1 bis 4 vorgestellten mechanischen Lösung den Vorteil auf,
dass die "Toträume", d. h. der zwischen den Hohlräumen 6, 23 und 33 und
dem Ventil 12, 41 vorhandene Raum, aufgrund des geringeren Abstands klei
ner sind. Dadurch ist ein besseres Rücksaugen im Schlagbetrieb möglich.
Bei allen vorgestellten Ausführungsformen der Erfindung wurde beschrieben,
dass der Hohlraum 6, 23, 33 zwischen Antriebs- 3, 20, 30 und Schlagkolben 4, 21, 32 mit dem als Aus
gleichsraum dienenden Kurbelraum 11 in Verbindung zu bringen ist. Alternativ
dazu können als Ausgleichsraum auch andere Hohlräume in einem Schlag-
und/oder Bohrhammer dienen, die eine gewisse Staubfreiheit und damit Sau
berkeit garantieren. Grundsätzlich wäre es auch möglich, den Hohlraum mit
der Umgebung des Schlag- und/oder Bohrhammers in Verbindung zu bringen.
In diesem Fall müsste allerdings durch einen Luftfilter Vorsorge getroffen wer
den, dass kein Schmutz in den Hohlraum eindringen kann.
Außer den bereits beschriebenen mechanisch und elektromagnetisch wirken
den Ventilen 12, 41 können auch andere, an sich bekannte Ventilarten, wie z. B.
Piezoventile eingesetzt werden.
In obiger Beschreibung wird angenommen, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 1
identisch ist mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Selbstverständlich
sind auch Varianten möglich, bei denen zwischen dem Motor und der Kurbel
welle 1 ein Getriebe zur Drehzahlwandlung geschaltet ist. Zweckmäßigerweise
wird dabei der als Grenzwert für das Öffnen und Schließen des Ventils 12, 41 dienende
vorbestimmte Drehzahlwert der Kurbelwelle 1 entsprechend an die Leerlauf
drehzahl des Verbrennungsmotors angepasst.
Anstelle der Ermittlung der Kurbelwellendrehzahl durch die Sensoreinrichtung
ist es auch möglich, direkt die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens 3, 20, 30, z. B.
über einen Näherungssensor oder auch die Bewegung des Pleuels 2 zu erfas
sen. Weiterhin bestehen zahlreiche Möglichkeiten, die Bewegungsfrequenz des
Antriebskolbens 3, 20, 30 anhand der Drehzahl des Antriebsmotors, seiner Zündfre
quenz oder - wenn es sich um einen Elektromotor handelt - der elektrischen
Antriebsfrequenz oder seiner Stromaufnahme zu ermitteln.
Claims (11)
1. Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer, mit
einem durch einen Antriebsmechanismus hin- und herbewegbaren An triebskolben (3; 20; 30);
einem koaxial zu dem Antriebskolben (3; 20; 30) angeordneten und hin- und herbewegbaren Schlagkolben (4; 21; 32);
einem zwischen dem Antriebskolben (3; 20; 30) und dem Schlagkolben (4; 21; 32) ausgebildeten Hohlraum (6; 23; 33) zur Aufnahme einer Luftfeder in einem Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks;
einem Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34; 42), über den der Hohl raum (6; 23; 33) mit einem Ausgleichsraum verbindbar ist; und mit
einem in dem Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34; 42) angeordnetem Ventil (12; 41),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Offen- und Schließstellung des Ventils (12; 41) von einer Bewegungs frequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) abhängt.
einem durch einen Antriebsmechanismus hin- und herbewegbaren An triebskolben (3; 20; 30);
einem koaxial zu dem Antriebskolben (3; 20; 30) angeordneten und hin- und herbewegbaren Schlagkolben (4; 21; 32);
einem zwischen dem Antriebskolben (3; 20; 30) und dem Schlagkolben (4; 21; 32) ausgebildeten Hohlraum (6; 23; 33) zur Aufnahme einer Luftfeder in einem Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks;
einem Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34; 42), über den der Hohl raum (6; 23; 33) mit einem Ausgleichsraum verbindbar ist; und mit
einem in dem Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34; 42) angeordnetem Ventil (12; 41),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Offen- und Schließstellung des Ventils (12; 41) von einer Bewegungs frequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) abhängt.
2. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventil (12; 41) bei Unterschreiten einer vorbestimmten Bewegungsfrequenz
des Antriebskolbens (3; 20; 30) öffenbar ist, so dass über den Leerlaufluftkanal
(8, 9, 10; 24; 34; 42) eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohl
raum (6; 23; 33) und dem Ausgleichsraum besteht und sich das Luftfeder
schlagwerk in einem Leerlaufbetrieb befindet.
3. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) durch eine Sen
soreinrichtung erfassbar ist.
4. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) durch die Sensorein
richtung an Hand von der Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30)
äquivalenten Parametern erfassbar ist, nämlich
einer Drehzahl einer zu dem Antriebsmechanismus gehörenden und den Antriebskolben (3; 20; 30) antreibenden Taumel- oder Kurbelwelle (1);
einer Drehzahl eines den Antriebsmechanismus beaufschlagenden An triebsmotors;
einer Zündfrequenz eines als Antriebsmotor dienenden Verbrennungsmo tors; oder
einer Stromaufnahme eines als Antriebsmotor dienenden Elektromotors.
einer Drehzahl einer zu dem Antriebsmechanismus gehörenden und den Antriebskolben (3; 20; 30) antreibenden Taumel- oder Kurbelwelle (1);
einer Drehzahl eines den Antriebsmechanismus beaufschlagenden An triebsmotors;
einer Zündfrequenz eines als Antriebsmotor dienenden Verbrennungsmo tors; oder
einer Stromaufnahme eines als Antriebsmotor dienenden Elektromotors.
5. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventil (12, 41) in Abhängigkeit von einem Signal eines die Drehzahl
der Kurbelwelle (1) erfassenden, zu der Sensoreinrichtung gehörenden Dreh
zahlsensors (13; 40) öffen- und schließbar ist.
6. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Ventil (12) über ein an der Kurbelwelle (1) angeordne
tes, bewegliches Fliehgewicht (13) ansteuerbar ist.
7. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventil (12) in Abhängigkeit von einer Stellung des Fliehgewichts (13) öffen-
und schließbar ist.
8. Luftfederschlagwerk nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Ausgleichsraum ein der Kurbelwelle (1) zugeordneter Kur
belraum (11) oder die Umgebung des Luftfederschlagwerks ist.
9. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, dass eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung (3; 18; 19; 25, 26; 35,
36) vorgesehen ist, mit der unabhängig von der Bewegungsfrequenz des An
triebskolbens (3; 20; 30) der Hohlraum (6; 23; 33) mit dem Ausgleichsraum (11)
oder einem anderen Ausgleichsraum in kommunizierende Verbindung bringbar
ist, wenn der Schlagkolben (4; 21; 32) durch Herausgleiten eines von ihm be
aufschlagten Werkzeugs aus einem Gehäuse des Schlag- und/oder Bohrham
mers in eine als Leerlaufstellung dienende, vordere Axialstellung gelangt ist, so
dass sich unabhängig von dem bewegungsfrequenzabhängigen Leerlaufbetrieb
ein Leerlaufzustand einstellt.
10. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die zusätzliche Leerlaufeinrichtung wenigstens eine eine Seitenwand des An
triebskolbens (3; 20; 30) oder des Schlagkolbens (4; 21; 32) durchdringende
Leerlauföffnung aufweist.
11. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, dass bei Antrieb der den Antriebskolben (3; 20; 30) antreiben
den Kurbelwelle (1) durch einen Verbrennungsmotor die vorbestimmte Bewe
gungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) im wesentlichen einer Leerlauf
drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht.
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