DE19832946A1 - Handbohrgerät mit drucklufterregtem Schlagwerk - Google Patents
Handbohrgerät mit drucklufterregtem SchlagwerkInfo
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Abstract
Ein Handbohrgerät weist ein drucklufterregtes Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen auf, das über ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Das Schlagwerk (21) umfasst einen Pneumatikzylinder (22), der wenigstens eine Belüftungs- und wenigstens eine Entlüftungsbohrung (23, 24) aufweist. Innerhalb des Pneumatikzylinders (22) ist ein Schlagkolben (30) geführt, der mit Druckluft beaufschlagbar und periodisch gegen ein Döpperelement (15) beschleunigbar ist. Das Döpperelement (15) durchsetzt eine vordere Begrenzungswand (25) des Pneumatikzylinders (22) axial und dient der Übertragung von axialen Schlägen an ein in eine Werkzeugaufnahme eingespanntes Bohr- oder Meisselwerkzeug. Ein im Gehäuse angeordneter Drehantrieb erlaubt eine Rotation des in die Werkzeugaufnahme eingespannten Bohr- oder Meisselwerkzeugs um seine Achse. Das Schaltventil ist im Schlagkolben integriert und weist Aussparungen und Bohrungen (46-52) auf, die abwechselnd mit der Be- bzw. der Entlüftungsbohrung (23, 24) im Pneumatikzylinder (22) in Wirkverbindung bringbar sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Handbohrgerät mit einem drucklufterregten Schlagwerk zur
Erzeugung von axialen Schlägen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Neben den bekannten Handbohrgeräten mit elektropneumatischen Schlagwerken oder
mechanischen Schlagwerken, wie Ratschenschlagwerk, Federbügelschlagwerk oder
Feder-Nocken Schlagwerk, sind auch Geräte bekannt, die ein drucklufterregtes Schlag
werk zur Erzeugung von axialen Schlägen aufweisen. Drucklufterregte bzw. servopneu
matische Schlagwerke besitzen einen Pneumatikzylinder, in dem ein Schlagkolben ange
ordnet ist, der mit Hilfe von Druckluft periodisch gegen ein Döpperelement beschleunigt
wird, das der Übertragung der axialen Schläge an ein in eine Werkzeugaufnahme des
Handbohrgeräts eingespanntes Bohr- bzw. Meisselwerkzeug dient. Bei den bisher
bekannten drucklufterregten Schlagwerken ist zwischen dem Pneumatikzylinder und der
Druckluftquelle, beispielsweise einem im Handbohrgerät integrierten Kompressor,
wenigstens ein Schaltventil angeordnet, das der Umschaltung der Pneumatik
zylindervolumina von Be- zu Entlüftung dient, um den Schlagkolben innerhalb des
Pneumatikzylinders in eine periodische Hin- und Her-Bewegung zu versetzen. Die
Steuerung des Schaltventils erfolgt mit Hilfe von Endschaltern, welche in der vorderen
bzw. in der rückwärtigen Endposition des Schlagkolbens aktivierbar sind. Die eigentliche
Umschaltung des Schaltventils erfolgt dann mechanisch, elektrisch oder über
Steuerdruckluftleitungen.
Nachteilig an den bekannten, drucklufterregten Schlagwerken ist, dass sie grosse
Totvolumina aufweisen, die bei jedem Takt zwischen einem druckbeaufschlagten und
einem drucklosen Zustand umgeladen werden müssen. Dies führt nicht nur zu zeitlichen
Verzögerungen, die sich negativ auf die erzielbare Schlagfrequenz auswirken. Das
permanente Umladen von einem drucklosen in einen druckbeaufschlagten Zustand und
umgekehrt führt zu relativ grossen Energieverlusten. Die bekannten, drucklufterregten
Schlagwerke weisen Endschalter und wenigstens ein Schaltventil auf. Daraus resultieren
Schaltzeitverzögerungen, die sich ebenfalls negativ auf die Schlagleistung auswirken
können. Die Einzelschlagenergie und die Frequenz der erzeugten axialen Schläge sind
nur in geringem Mass über den an das Schlagwerk angelegten Druck steuerbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteilen der drucklufterregten
Schlagwerke des Stands der Technik abzuhelfen. Es soll ein Handbohrgerät mit einem
drucklufterregten Schlagwerk geschaffen werden, bei dem Schaltzeitverzögerungen
weitgehend ausgeschaltet werden können. Die für das Umladen der Totvolumina
erforderliche Energie soll verringert werden, und die Energiebilanz für die Schlag
erzeugung soll insgesamt verbessert werden. Das Handbohrgerät soll auch grössere
Variationsmöglichkeiten in der Verstellbarkeit der Einzelschlagenergie und der Schlag
frequenz der erzeugten axialen Schläge bieten.
Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Handbohrgerät mit einem innerhalb eines
Gerätegehäuses angeordneten, drucklufterregten Schlagwerk, das die im kennzeich
nenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Das erfin
dungsgemässe Handbohrgerät weist ein drucklufterregtes Schlagwerk zur Erzeugung
von axialen Schlägen auf, das über ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden
ist. Das Schlagwerk umfasst einen Pneumatikzylinder, der wenigstens eine Belüftungs- und
wenigstens eine Entlüftungsbohrung aufweist. Innerhalb des Pneumatikzylinders ist
ein Schlagkolben geführt, der mit Druckluft beaufschlagbar und periodisch gegen ein
Döpperelement beschleunigbar ist. Das Döpperelement durchsetzt eine vordere
Begrenzungswand des Pneumatikzylinders axial und dient der Übertragung von axialen
Schlägen an ein in eine Werkzeugaufnahme eingespanntes Bohr- oder Meissel
werkzeug. Ein im Gehäuse angeordneter Drehantrieb erlaubt eine Rotation des in die
Werkzeugaufnahme eingespannten Bohr- oder Meisselwerkzeugs um seine Achse. Das
Schaltventil ist im Schlagkolben integriert und weist Aussparungen und Bohrungen auf,
die abwechselnd mit der Be- bzw. der Entlüftungsbohrung im Pneumatikzylinder in
Wirkverbindung bringbar sind.
Indem das Schaltventil in den Schlagkolben integriert ist, befindet sich das Schaltventil
innerhalb des Arbeitsvolumens des Pneumatikzylinders. An der Belüftungsbohrung des
Pneumatikzylinders liegt konstant Druckluft an. Die Entlüftungsbohrung dient aus
schliesslich der Abfuhr von Druckluft aus dem Pneumatikzylinder. Die Totvolumina, die
bei jedem Takt vom drucklosen in den druckbeaufschlagten Zustand umgeladen werden
müssen, sind auf die Aussparungen und Bohrungen im Schaltventil beschränkt. Durch
die Verringerung der Totvolumina wird die für das Umladen erforderliche Energie
verringert, und die Gesamtenergiebilanz für die Schlagerzeugung wird verbessert. Die
Anzahl von Leitungen, Anschlüssen und Maschinenelementen wird verringert, indem
anstelle des separaten Schaltventils der Schlagkolben die Ventilfunktion übernimmt.
Schaltverzögerungen können vermieden werden, da der Schlagkolben sein eigener
Endschalter ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist der Schlagkolben einen integrierten
Schaltkolben auf, der zwischen zwei Endpositionen axial verschiebbar ist, wobei das
Schaltventil in Be- bzw. Entlüftungsstellung schaltbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante
bildet der Schlagkolben ein Ventilgehäuse, in welchem ein zylindrisches Schaltelement
axial verschiebbar ist.
Indem der Schaltkolben beim Vorwärtshub die frontseitige Begrenzungsfläche und beim
Rückwärtshub die rückwärtige Begrenzungsfläche des Schlagkolbens überragt und vor
dem Schlagkolben in Anlage zur vorderen bzw. zu einer rückwärtigen Begrenzungswand
des Pneumatikzylinders kommt, bildet er die Endschalter für die beiden Extremlagen des
Schlagkolbens. Schaltverzögerungen zwischen dem Endschalter und dem Schaltventil
sind ausgeschlossen, da der Schaltkolben gleichzeitig den Ventilkörper bildet. Der
Schaltkolben überragt die Begrenzungsflächen des Schlagkolbens und kommt bereits in
Anlage zu der vorderen bzw. der rückwärtigen Begrenzungswand des Pneumatik
zylinders bevor der Schlagkolben seine Extremlage erreicht hat. Dadurch wird der
Schaltkolben innerhalb des Schlagkolbens axial verschoben und das Schaltventil wird
von der Be- in die Entlüftungsstellung umgeschaltet und umgekehrt. Durch die
erfindungsgemässe Ausbildung wird die periodische Hin- und Her-Bewegung des
Schlagkolbens gleichzeitig für eine mechanische Umschaltung des Schaltventils genutzt.
Vorzugsweise ist im Volumen zwischen der rückwärtigen Begrenzungsfläche des
Schlagkolbens und der rückwärtigen Begrenzungswand des Pneumatikzylinders ein
Federelement angeordnet. Das Federelement nimmt bei der Rückwärtsbewegung des
Schlagkolbens Energie auf und unterstützt dadurch die Vorwärtsbeschleunigung in
Richtung des Döpperelements. Beim Abbremsen des nach rückwärts beschleunigten
Schlagkolbens wird seine Bewegungsenergie in der Feder gespeichert und beim
Vorwärtshub wieder an den Schlagkolben abgegeben.
Indem die rückwärtige Begrenzungswand des Pneumatikzylinders von einer Stellplatte
gebildet ist, deren axiale Anordnung im Pneumatikzylinder veränderbar ist, kann sehr
einfach eine Hubverstellung realisiert werden. Durch das axiale Verschieben der
Stellplatte ist die Einzelschlagenergie und die Schlagfrequenz sehr einfach verstellbar,
ohne dabei den Versorgungsdruck ändern zu müssen. Bei Anordnung der Stellplatte in
einem grossen Abstand vom Döpperelement wird ein grosser Hub des Schlagkolbens
erreicht. Auf diese Weise sind grosse Einzelschlagenergien und niedrige
Schlagfrequenzen einstellbar. Bei einer Verkleinerung des Hubs durch eine Anordnung
der Stellplatte in einem geringeren Abstand von dem Döpperelement sind axiale Schläge
mit kleiner Einzelschlagenergie und hohen Schlagfrequenzen herstellbar.
Vorzugsweise ist die axiale Anordnung der Stellplatte kontinuierlich verstellbar. Dazu
kann der Pneumatikzylinder in seinem rückwärtigen Abschnitt beispielsweise mit einem
Innengewinde ausgestattet sein. Die Stellplatte weist an ihrem Umfang ein
korrespondierendes Aussengewinde auf. Dadurch ist der Hub sehr einfach verstellbar,
indem die Stellplatte mehr oder weniger weit in den Pneumatikzylinder eingeschraubt
wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die axiale Anordnung der
Stellplatte automatisch verstellbar. Dies kann beispielsweise auch nach Massgabe von
vorgebbaren Kriterien während des Betriebs des Handbohrgeräts erfolgen.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1 ein Blockschema eines erfindungsgemäss ausgestatteten Handbohrgeräts;
Fig. 2 das erfindungsgemässe, drucklufterregte Schlagwerk im Axialschnitt und
Fig. 3-6 das Schlagwerk aus Fig. 2 mit verschiedenen Stellungen des Schlagkolbens.
Fig. 1 zeigt ein Blockschema des erfindungsgemäss ausgestatteten Handbohrgeräts,
das gesamthaft mit 1 bezeichnet ist. Es weist ein Gehäuse 2 mit einem Handgriff 3 auf,
an dem ein Hauptschalter 4 für die Aktivierung des Handbohrgeräts 1 angeordnet ist. Die
Versorgung von innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten, elektrischen Komponenten mit
Energie erfolgt über eine elektrische Zuleitung, die mit dem Bezugszeichen 5 versehen
ist. An der dem Handgriff 3 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine Werk
zeugaufnahme 6 vorgesehen, in die ein Bohr- oder Meisselwerkzeug einspannbar ist,
das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 angedeutet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein
elektrischer Antriebsmotor 8 angeordnet. Die Antriebswelle 9 des Antriebsmotors ist mit
einer Getriebeanordnung 10 verbunden, die zwei Ausgänge besitzt. Der eine Ausgang
der Getriebeanordnung 10 dient dem Drehantrieb des in die Werkzeugaufnahme 6
eingespannten Bohrwerkzeugs 7. Dazu ist eine ausgangsseitige Antriebswelle 11 der
Getriebeanordnung 10 mit einem Kegelstirnrad 12 versehen, das in drehschlüssigem
Eingriff mit einer Umfangsverzahnung 13 einer Maschinenspindel 14 steht. Das Dreh
moment der axial rotierbaren Maschinenspindel 14 ist über ein Übertragungsglied 15 auf
die Werkzeugaufnahme 6 und das in die Werkzeugaufnahme eingespannte Bohrwerk
zeug 7 übertragbar.
Eine Welle 16, die am zweiten Ausgang der Getriebeanordnung 10 vorgesehen ist,
treibt einen Kompressor 17 zur Erzeugung von Druckluft. Der Ausgang 20 des
Kompressors 17 ist mit einer Belüftungsbohrung 23 eines Pneumatikzylinders 22 eines
drucklufterregten Schlagwerks 21 verbunden, das vorzugsweise koaxial innerhalb der
Maschinenspindel 14 angeordnet ist. Ein Eingang 18 des Kompressors 17 ist an eine
Entlüftungsbohrung 24 des Pneumatikzylinders 22 angeschlossen. Zum Ausgleich von
Leckagen ist eingangs des Kompressors 17 wenigstens ein weiterer Lufteingang
vorgesehen, der mit dem Bezugszeichen 19 angedeutet ist. Die vom Schlagwerk 21
erzeugten, axialen Schläge sind über ein Döpperelement auf das in die Werkzeug
aufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 übertragbar. Vorzugsweise ist das
Döpperelement von dem Übertragungsglied 15 gebildet, welches damit neben der
Drehmomentübertragung auch die Funktion der Axialschlagübertragung aufweist.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Axialschnitt des drucklufterregten Schlagwerks 21. Der
Pneumatikzylinder 22 weist eine Belüftungsbohrung 23 und eine Entlüftungsbohrung 24
auf, die mit der Druckluftquelle, beispielsweise dem Kompressor verbunden sind.
Der Arbeitsraum des Pneumatikzylinders 22 ist durch eine vordere Begrenzungs
fläche 25 und eine rückwärtige Begrenzungsfläche 26 begrenzt. Die vordere Begren
zungsfläche 25 ist vom Döpperelement 15 axial durchsetzt, das in den Arbeitsraum ragt.
Wie zuvor erwähnt wurde, erfüllt das Döpperelement 15 zugleich die Funktion eines
Drehmomentübertragungsglieds für die Rotation des in die Werkzeugaufnahme
eingespannten Bohrwerkzeugs. Ein Dichtring 38 dichtet den Arbeitsraum des Druck
zylinders im Bereich des die vordere Begrenzungsfläche 25 durchsetzenden
Döpperelements 15 nach aussen ab. Die rückwärtige Begrenzungsfläche 26 ist mit
Vorteil von einer Stellplatte 27 gebildet, die mit einem Aussengewinde 28 versehen ist.
Nachdem der dem Döpperelement 15 gegenüberliegende, rückwärtige Abschnitt des
Pneumatikzylinders 22 mit einem Innengewinde 29 versehen ist, ist das Volumen des
Arbeitsraums des Pneumatikzylinders 22 durch Verstellen der Stellplatte 27 veränderbar.
Die Veränderung der Position der Stellplatte 27 kann bei Bedarf händisch erfolgen. In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Stellplatte 27 in Abhängigkeit von
vorgebbaren Kriterien automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Stellmotors,
verstellbar. Die Verstellung der Stellplatte kann beispielsweise auch während des
Betriebs des Handbohrgeräts erfolgen, um die Einzelschlagenergie und die Schlag
frequenz der vom Schlagwerk erzeugten axialen Schläge anzupassen.
Der Arbeitsraum des Pneumatikzylinders 22 ist durch einen Schlagkolben 30 in eine
vordere Druckkammer 35 und eine rückwärtige Druckkammer 36 unterteilt. Die
vordere Druckkammer 35 erstreckt sich zwischen der vorderen Prallfläche 33 des
Schlagkolbens 30 und der vorderen Begrenzungsfläche 25 des Pneumatikzylinders 22.
Die rückwärtige Druckkammer 36 ist in axialer Richtung von der Rückfläche 34 des
Schlagkolbens 30 und der rückwärtigen Begrenzungsfläche 26 der Stellplatte 27
begrenzt. Der Schlagkolben 30 weist eine im wesentlichen symmetrische Aussenkontur
auf. Zwei Einstiche an seinem Umfang ergeben in Verbindung mit dem zylindrischen
Gehäuse des Pneumatikzylinders 22 einen vorderen Ringraum 31 und einen
rückwärtigen Ringraum 32. Dichtungsringe 37, die in der Umfangsfläche des
Schlagkolbens 30 angeordnet sind, dichten die beiden Ringräume 31 und 32
gegeneinander und gegenüber der vorderen und der rückwärtigen Druckkammer 35
bzw. 36 ab. In der rückwärtigen Druckkammer 36 ist eine Schraubenfeder 40
angeordnet, die sich im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise an der
Stellplatte 27 abstützt. Die Schraubenfeder 40 ist zwischen der Stellplatte 27 und der
Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30 komprimierbar.
In einer gestuften, axial verlaufenden Bohrung 39 des Schlagkolbens 30 ist ein
Schaltkolben 41 angeordnet, der axial verschiebbar ist und eine grössere, axiale Länge
aufweist als der Schlagkolben 30. Der Schaltkolben 41 ist symmetrisch aufgebaut und
besitzt einen im Aussendurchmesser erweiterten Mittenabschnitt 42. Die axiale
Verschiebbarkeit des Schaltkolbens 41 ist durch Anschlagschultern für den
Mittenabschnitt 42 begrenzt. Eine vordere Anschlagschulter 43 ist durch den
Durchmessersprung der gestuften Bohrung 39 im Schlagkolben 30 gebildet. Die
rückwärtige Anschlagschulter 45 wird von der Begrenzungsfläche einer Fixierbuchse 44
gebildet, die den rückwärtigen Abschnitt des Schaltkolbens 41 umgibt und in der
gestuften Bohrung 39 durch Einschrauben oder im Presssitz gehalten ist. Der axiale
Abstand der Anschlagschultern 43 und 45 ist grösser, als die axiale Erstreckung des im
Durchmesser erweiterten Mittenabschnitts 42 und begrenzt die axiale Verschiebbarkeit
des innerhalb des Schlagkolbens 30 gelagerten Schaltkolbens 41. Der Schaltkolben 41
ist mit Bohrungen und Ringräumen versehen, die zusammen mit den Ringräumen 31, 32
und Steuerbohrungen des Schlagkolbens 30 eine integrierte Ventilfunktion mit
Endpunktumschaltung ergeben.
Anhand der schematischen Axialschnitte in Fig. 3-6 wird die Anordnung der
Bohrungen und Ringräume im Schaltkolben 41, wie auch der mit der Be- bzw.
Entlüftungsbohrung 23 bzw. 24 im Pneumatikzylinder 22 zusammenschaltbaren
Steuerbohrungen im Schlagkolben 30 und deren Funktion näher erläutert. Fig. 3 und 4
zeigen den Schlagkolben 30 in seinem Vorwärtshub in Richtung des Döpper
elements 15. Der Schaltkolben 41 ist mit axialen Sacklochbohrungen 46 bzw. 48
versehen, deren Mündungen in die vordere bzw. in die rückwärtige Druckkammer 35
bzw. 36 weisen. Die axialen Sacklochbohrungen 46 bzw. 48 stehen mit Ventil
kammern 47 bzw. 51 in Verbindung, die als Einstiche am Umfang des erweiterten
Mittenabschnitts 42 ausgebildet sind. Eine Verbindungsbohrung 50 verbindet den
vorderen Ringraum 31 des Schlagkolbens 30 mit der gestuften Bohrung 39. Die über die
Belüftungsbohrung 23 dem Pneumatikzylinder 22 zugeführte Druckluft liegt permanent
am Ringraum 31 an, während der rückwärtige Ringraum 32 permanent mit der
Entlüftungsbohrung 24 in Verbindung steht.
Gemäss der Darstellung in Fig. 3 gelangt die am vorderen Ringraum 31 anliegende
Druckluft über die Verbindungsbohrung 50 in die Ventilkammer 51 und über die Sack
lochbohrung 48 in die rückwärtige Druckkammer 36. Dadurch wird der Schlagkolben 30
in Richtung des Döpperelements 15 beschleunigt. Die vordere Druckkammer 31 wird
über die Sacklochbohrung 46, die Ventilkammer 47 und eine im Schlagkolben 30
vorgesehene Steuerbohrung 52 durch die Entlüftungsbohrung 24 im Pneumatik
zylinder 22 entlüftet. Fig. 3 zeigt den Schlagkolben 30 in einer Position kurz bevor seine
Prallfläche 33 gegen das Döpperelement 15 prallt. Der längere Schaltkolben 41 überragt
die Prallfläche 33 des Schlagkolbens 30 und befindet sich bereits in Anlage zur
vorderen Begrenzungsfläche 25 des Pneumatikzylinders 22. Bei der weiteren Vorwärts
bewegung des Schlagkolbens 30 erfolgt eine axiale Verschiebung des Schaltkolbens 41
und eine Umschaltung des integrierten Ventils.
Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem der Schlagkolben 30 seine vordere Extremposition
erreicht hat und der Schaltkolben 41 vollständig axial verschoben ist. Der rückwärtige
Abschnitt des Schaltkolbens 41 überragt die Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30.
In diesem Zustand gelangt die an der Belüftungsbohrung 23 und dem vorderen
Ringraum 31 anliegende Druckluft über die Verbindungsbohrung 50 und die
Ventilkammer 47 in die vordere Sacklochbohrung 46 im Schaltkolben 41. Die Druckluft
tritt durch die Mündung der vorderen Sacklochbohrung 46 in die von der Prallfläche 33
und der vorderen Begrenzungsfläche 25 begrenzte, vordere Druckkammer aus. In Fig. 4
ist die vordere Druckkammer vollständig geschlossen dargestellt. Die kinetische Energie
des Schlagkolbens 30 wird an den Döpper 15 abgegeben. Von diesem prallt der
Schlagkolben 30 unmittelbar danach zurück, wobei die vordere Druckkammer wieder
geöffnet wird und mit Druckluft befüllt werden kann. Dadurch wird der Schlagkolben 30
gegen die Rückstellkraft der in der rückwärtigen Druckkammer 36 angeordneten
Schraubenfeder 40 in Richtung der Stellplatte 27 beschleunigt. Bei der Verkleinerung
ihres Volumens wird die rückwärtige Druckkammer 36 über die rückwärtige
Sacklochbohrung 48, die Ventilkammer 51, die Steuerbohrung 52, die rückwärtige
Ringkammer 32 und die Entlüftungsbohrung 24 entlüftet.
Fig. 5 zeigt den Schlagkolben 30 während des Rückwärtshubs, kurz vor seiner rück
wärtigen Extremposition. Die rückwärtige Druckkammer 36 ist nahezu vollständig ge
schlossen. Die Schraubenfeder 40 ist zwischen der Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30
und der Stellplatte 27 zusammengepresst. Sie dient der Energiespeicherung bei der
Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens 80. Die vordere Druckkammer 35 ist nahezu
vollständig geöffnet. Die Be- und Entlüftung der vorderen und der hinteren
Druckkammern 35 bzw. 36 erfolgt gemäss dem anhand von Fig. 4 erläuterten Schema.
In der dargestellten Position befindet sich der die Rückfläche 34 überragende
Schaltkolben 41 bereits in Anlage zur rückwärtigen Begrenzungsfläche 26. Durch die
Weiterbewegung des Schlagkolbens 30 zu seinem rückwärtigen Totpunkt wird der
Umschaltvorgang des Ventils automatisch durchgeführt.
In Fig. 6 ist der Schlagkolben 30 an seinem rückwärtigen Totpunkt angelangt. Der
Schaltvorgang durch axiales Verschieben des Schaltkolbens 41 ist abgeschlossen, und
das Ventil ist umgeschaltet. Die Schraubenfeder 40 hat ihre grösstmögliche Kompression
erreicht. Beim Entspannen unterstützt sie die Beschleunigung des Schlagkolbens 30 in
Richtung des Döpperelements 15, indem sie die in ihr gespeicherte Energie an ihn
abgibt. Durch die axiale Verschiebung des Schaltkolbens 41 gelangt die an der
Belüftungsbohrung 23 und dem vorderen Ringraum 31 anliegende Druckluft über die
Verbindungsbohrung 50, die Ventilkammer 51 und die Sacklochbohrung 48 in die sich
öffnende, rückwärtige Druckkammer und beschleunigt den Schlagkolben 30 in Richtung
des Döpperelements 15. Die vordere Druckkammer 35 wird wiederum über die
Sacklochbohrung 46, die Ventilkammer 47, die Steuerbohrung 52, den rückwärtigen
Ringraum 32 und die Entlüftungsbohrung 24 entlüftet.
Die erfindungsgemässe Integration des Schaltventils in den Schlagkolben weist den
Vorteil auf, dass die Ventilfunktion und die Endumschaltfunktion von einem Teil erfüllt
werden. Die Endpositionserkennung und die Umschaltung erfolgen gleichzeitig.
Schaltverzögerungen können auf diese Weise vermieden werden. In dem in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Energiespeicherung bei der Rückwärts
bewegung des Schlagkolbens mit Hilfe eines Federelements, insbesondere einer
Schraubenfeder. Dadurch kann sowohl beim Vor- als auch beim Rückhub eine
kontinuierliche Energiezufuhr durch den Kompressor erfolgen. Zusätzliche Druckspeicher
sind nicht erforderlich. Die Energiespeicherung kann aber auch über ein Luftpolster
erfolgen, das zwischen der Rückfläche des Schlagkolbens und der rückwärtigen
Begrenzungsfläche des Pneumatikzylinders aufgebaut wird. Dazu reicht es aus, wenn
die rückwärtige Begrenzungsfläche im Bereich der Mündung der Sacklochbohrung im
Schaltkolben mit Aussparungen versehen ist, die während des Umschaltvorgangs des
Schaltkolbens bereits eine Belüftung der rückwärtigen Druckkammer ermöglichen und
ein vollständiges Schliessen am rückwärtigen Totpunkt verhindern. Während die
Erfindung am Beispiel eines Handbohrgeräts erläutert wurde, das mit einem elektrischen
Antrieb und einem Kompressor für die Drucklufterzeugung ausgestattet ist, kann das
erfindungsgemässe Schlagwerk auch in einem Handgerät angeordnet sein, das einen
Druckluftspeicher für den Betrieb des Schlagwerks aufweist. In einer weiteren Variante
der Erfindung kann das Handbohrgerät auch gesamthaft über eine Druckluftquelle
betreibbar sein. In diesem Fall erfolgt sowohl der Drehantrieb des Bohrwerkzeugs als
auch der Betrieb des Schlagwerks mit Hilfe einer Druckluftquelle, beispielsweise einer
Pressluftleitung.
Claims (8)
1. Handbohrgerät mit einem innerhalb eines Gehäuses (2) angeordneten,
drucklufterregten Schlagwerk (21) zur Erzeugung von axialen Schlägen, das über
ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden ist und einen Pneumatik
zylinder (22) mit wenigstens einer Belüftungs- und wenigstens einer Entlüftungs
bohrung (23, 24) aufweist, in dem ein Schlagkolben (30) geführt ist, der mit
Druckluft beaufschlagbar und periodisch gegen ein Döpperelement (15)
beschleunigbar ist, das eine vordere Begrenzungswand (25) des
Pneumatikzylinders (22) axial durchsetzt und der Übertragung von axialen
Schlägen an ein in eine Werkzeugaufnahme (6) eingespanntes Bohr- oder
Meisselwerkzeug (7) dient, und mit einem innerhalb des Gehäuses (2)
angeordneten Drehantrieb (8-15) für das in die Werkzeugaufnahme (6)
eingespannte Bohr- oder Meisselwerkzeug (7), dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaltventil im Schlagkolben (30) integriert ist und Aussparungen und
Bohrungen (46-52) für die Druckluftzufuhr in den Pneumatikzylinder (22) und die
Druckluftabfuhr aus dem Pneumatikzylinder (22) aufweist, die abwechselnd mit
der Belüftungs- bzw. der Entlüftungsbohrung (23, 24) im Pneumatikzylinder (22)
in Wirkverbindung bringbar sind.
2. Handbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlag
kolben (30) einen integrierten Schaltkolben (41) aufweist, der zwischen zwei
Endpositionen axial verschiebbar ist, wobei das Schaltventil in Be- bzw.
Entlüftungsstellung schaltbar ist.
3. Handbohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalt
kolben (41) beim Vorwärtshub eine Prallfläche (33) und beim Rückwärtshub eine
Rückfläche (34) des Schlagkolbens (30) überragt und vor dem Schlagkolben (30)
in Anlage zur vorderen bzw. zu einer rückwärtigen Begrenzungsfläche (25, 26)
des Pneumatikzylinders (22) kommt.
4. Handbohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer von der
Rückfläche (34) des Schlagkolbens (30) und der rückwärtigen Begrenzungs
fläche (26) des Pneumatikzylinders (22) begrenzten, rückwärtigen Druck
kammer (36) ein komprimierbares Federelement (40) angeordnet ist, das die
Energie des Schlagkolbens (30) bei der Rückwärtsbeschleunigung aufnimmt und
die Vorwärtsbeschleunigung in Richtung des Döpperelements (15) unterstützt.
5. Handbohrgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
rückwärtige Begrenzungsfläche (26) des Pneumatikzylinders (22) von einer
Stellplatte (27) gebildet ist, deren axiale Anordnung im Pneumatikzylinder (22)
veränderbar ist.
6. Handbohrgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale
Anordnung der Stellplatte (27) kontinuierlich verstellbar ist.
7. Handbohrgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale
Anordnung der Stellplatte (27) nach Massgabe von vorgebbaren Kriterien
automatisch verstellbar ist.
8. Handbohrgerät nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellplatte (27) während des Betriebs des Handgeräts verstellbar ist.
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