DE2144449A1

DE2144449A1 - Hammerbohrmaschine

Info

Publication number: DE2144449A1
Application number: DE2144449A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Guellich
Original assignee: Impex Essen Vertrieb von Werkzeugen GmbH
Current assignee: Impex Essen Vertrieb von Werkzeugen GmbH
Priority date: 1971-09-04
Filing date: 1971-09-04
Publication date: 1973-03-08
Also published as: AT315053B; US3777825A; GB1388735A; FR2151891A5; IT962568B

Description

DR. ING. DIPL. PHYS. H. STURIES _t , , . _

PATENTANWÄLTE 9 1 4 4 A 4 9

DIPL. ING. P. EICHLER ^{4 !}

5GWUPPERTAL 2, BRAHMSSTRASSE 29

3.9.1971

Firma "Impex-Sssen " Vertrieb von Werkzeugen GmbH, 88 Ansbach, Dürrner Str. 1

"Hammerbohrmas chine"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hammerbohrmaschine mit einem auf Bohr- oder Hammerbohrbetrieb umschaltbaren Getriebe, einer begrenzt axial verschieblichen Bohrspindel und einem um letztere symmetrisch gruppierten Schlagwerk, das einen gegenüber der Bohrspindel axial verschieblichen, unter Wirkung einer Feder stehenden Schlagdöpper sowie zwei zusammenwirkende Nockenkränze aufweist, von denen einer mit dem Schlagdöpper verbunden ist.

Auf dem Bausektor sind für die Gesteinsbearbeitung neben schweren, in der -^egel mit pneumatischen Schlagsystemen ausgerüstete Abbruch- und Bohrhämmer auch leichtere und kleinere, sogenannte Hammerbohrmaschinen bekannt. Diese sind bei elektrischem Antrieb mit vergleichsweise schwächer schlagenden mechanischen Schlagwerken ausgerüstet, die, wie auch bei Schlagbohrmaschinen, noch nicht bei leerlaufenden, d.h. nicht zur Gesteinsbearbeitung angesetzten Maschinen, sondern erst nach Bohrbeginn unter Druck auf die Maschine in Bohrrichtung s elbsttätig zu schlagen beginnen. Das Schlagwerk dieser Hammerbohrmaschinen arbeitet solange weitestgehend rückstoßfrei, bis der Vorschub bzw. das Andrücken der Maschine gegen das Gestein in Bohrrichtung beendet wird.

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Bei einer bekannten Maschine dieser Art ist direkt auf einer axial beweglichen Bohrspindel ein Schlagdöpper unter der Wirkung der Kraft einer Feder dadurch axial zu oszillieren, daß eine auf ihm festgeschraubte Nockenkranz- bzw. Rastenscheibe mit einer ÜTockenkranz- bzw. Rastenscheibe der Bohrspindel zusammenwirkt. Letztere wird beim Ansetzen der Maschine am Gestein bzw. bei Vorschub axial in Richtung des Gehäuseinneren verschoben, so daß der Schlagdöpper über Kupplungsklauen mit im Gehäuse fest angeordneten Kupplungsklauen in Eingriff gebracht und gegen Verdrehung gesichert wird. Rastenscheiben und Federn lassen dadurch den Schlagdöpper im vorbestimmten Rhythmus auf die Bohrspindel aufschlagenο Im Leerlauf der Maschine bewirkt die Feder, daß die Rastenscheiben keine Relativdrehungen zueinander ausführen und der üchlagdöpper somit zusammen mit der Bohrspindel gedreht wird. Dieses Mitdrehen des Schlagdöppers und der ihm mit der Bohrspindel kuppelnden Rastenscheiben erfolgt auch während des reinen Bohrbetriebes, bei welchen die Axialbeweglichkeit der Bohrspindel blockiert ist. Nachteilig ist bei dieser bekannten Maschine aber vor allem, daß während des Hammerbohrbetriebes, der ohnehin die Maschine am stärksten belastet, durch die sich im Schlagdöpper drehende und für ihn gleichzeitig als Führung fungierende -Bohrspindel zusätzliche Reibungswärme erzeugt wird.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Hammerbohrmaschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Reibungswärmeverluste auf ein Mindestmaß beschränkt bleiben und auch die elektrische Leistungsaufnahme geringer gehalten werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemMß dadurch

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gelöst, daß beide Nockenkränze im Leerlauf der Maschine stillstehen und von ihnen der mit dem Schlagdöpper verbundene, sogenannte Gegeitiockenkranz bei Hammerbohrbetrieb durch Axialverschieben der Bohrspindel in Drehung zu versetzen ist. Für die Erfindung ist also wesentlich, daß beide Nockenkränze im Leerlauf stillstehen und nur der mit dem Döpper verbundene beim Hammerbohrbetrieb durch das Ansetzen am Gestein bzw. den Vorschub der Maschine gedreht wird. Dadurch werden während des Hammerbohrens zwischen Döpper und Bohrspindel eine Relativdrehung und damit auch entsprechende Reibungsverluste vermieden. Auch kann die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors verringert werden, da bei Leerlauf im Hammerbohrbetrieb und bei reinem Drehbetrieb der Maschine der Döpper nicht umzulaufen bzw. entsprechend beschleunigt zu werden braucht»

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der mit dem Schlagdöpper fest verbundene Gegennockenkranz bei Hammerbohrbetrieb über den Döpper mit der Bohrspindel zu kuppeln. Der mit diesem Gegennockenkranz zusammenwirkende andere Nockenkranz kann daher feststehend angeordnet werden, so daß der Aufbau des Schlaggetriebes sehr einfach ist.

Der Schlagdöpper ist axial verschieblich aber undrehbar auf einer dreh- und begrenzt axialbeweglich auf der Bohrspindel gelagerten Kupplungshülse angeordnet, welche abtriebsseitig eine Kupplungsverzahnung zum Eingriff in eine Kupplungsverzahnung auf der Bohrspindel besitzt und motorseitig die durch Axialbewegungen de.-j Schlagdöppers zu spannende Feder trägt. Die Kupplungshülse trägt also den bei Hammerbohrbetrieb oszillierenden LJchlap.döpper, so daß die durch diosen verursachte Gleitreibung

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auf der Kupplungshülse abgetragen wird und sich nicht auf der Oberfläche der Bohrspindel auswirkt, wie das bei der bekannten Hammerbohrmas chine der Pail ist. Zwischen Bohrspindel und Kupplungshülse wirken lediglich dann Gleitreibungskräfte, wenn die letztere bei Leerlauf im Hammerbohrbetrieb oder bei reinem Bohrbetrieb der Maschine stillsteht. Die die Schlagbewegungen des Döppers in "Verbindung mit den Hockenkränzen bewirkende Döpperfeder ist derart von der Kupplungshülse getragen, daß zusätzlich zu der durch das Oszillieren des Schlagdöppers verursachten Gleitreibung keine weitere Gleitreibung durch die Feder auftritt, sondern die Gleitreibung im Hammerbohrbetrieb vielmehr auf die' den Schlagdöpper führenden Gleitflächen sowie die die Bohrspindel aufnehmenden Lager beschränkt bleibt, abgesehen von der Gleitreibung der Nockenkränze.

Vorteilhaft weist die Bohrspindel einen Schlagteller auf, der die Bohrspindel-Kupplungsverzahnung trägt und die Hammerschläge des Döppers auf die Spindel überträgt. Dieses Bauteil vermag daher bei starker Beanspruchung ausgewechselt zu werden, ohne daß zugleich eine Erneuerung der Bohrspindel erforderlich ist.

Der andere Nockenkranz wird vorteilhaft von einer in das Getriebegehäuse einzudrehenden Verschlußmutter getragen, so daß beide einstückig ausgebildet werden können und ei η zusätzlicher Montageaufwand für eine besondere Nockenkranzscheibe entfällt.

Die Bohrspindel ist durch zwei Wälzlager gelagert, von denen der Innenring des motorseitigen Wälzlagers bei Hammerbohrbetrieb die drehbewegliche Kupplungshülse der Bohrspindel gegen die Kraft der Döpperfeder abstützt. So können die bei Hammerbohr-

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betrieb auftretenden Axialkräfte in einfacher Weise über die Kupplungshülse auf den Innenring dieses Wälzlagers übertragen werden. Das Schlaggetriebe ist als zusammengebaute Einheit in das Getriebegehäuse einzusetzen und mit diesem zu verschrauben»

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt das motorseitige Ende der Bohrspindel ein axial verschiebliches Antriebszahnrad, das eine es in Yorschubrichtung drückende Schrägverzahnung aufweist. Hierdurch wird nicht nur die Schlagwirkung der Maschine vergrößert bzw. die Leistungsaufnahme der Maschine bei gleicher Schlagwirkung gesenkt, da der Döpper dieses Antriebszahnrad nicht bei jedem Schlag auf die Bohrspindel mit zu beschleunigen braucht, sondern auch die Baulänge der Maschine verringert, da sich diese um den Bohrspindelhub kürzer bauen läßt, weil das Zahnrad bei allen Spindelhüben soweit wie möglich in Vorschubrichtung angeordnet bleibt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das gesamte Getriebe der neuen Hammerbohrmaschine und

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Schlaggetriebes.

Gemäß Fig. 2 besteht das Schlagwerk der Hammerbohrmaschine im wesentlichen aus symmetrisch um die Bohrspindel B gruppierten Bauteilen, nämlich dem Nockenkranz N, dem mit dem Schlagdöpper S fest verbundenen Gegennockenkranz G sowie der Feder F, die den Schlagdöpper auf den Schlagteller T aufschlägt, nachdem sie der Döpper durch Spreizen der beiden Nockenkränze gespannt hat und die Nocken, z.B. bei Relativ-

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drehung der "beiden Scheiben aneinandergleitende Ratschenzähne, wieder ineinandergreifen, so daß sich die £^leder entspannen kann.

Die Bohrspindel 1 in Fig. 1 ist gemäß den eingezeichneten Bewegungspfeilen so gelagert, daß sie sowohl drehbeweglich als auch in axialer Richtung begrenzt verschieblich ist. Zur Lagerung dienen die beiden Wälzlager 7, 8, von denen das erste in der Verschlußmutter 18 des Getriebegehäuses 12 und das zweite in einem das Schlaggetriebe vom Drehgetriebe trennenden Gehäuseflansch angeordnet ist. Die Axialbeweglichkeit der Bohrspindel kann dadurch blockiert werden, daß der Schaltbolzen 15 im Maschinengehäuse derart verdreht wird, daß die Spindelkugel 16 entgegen der Kraft der Spindelfeder 6 gegen die Bohrspindel gedrückt wird. Der Antrieb der Bohrspindel erfolgt über die Motorabtriebswelle 20, welche das Vorgelegerad 13 und damit die drehbar gelagerte Vorgelegewelle 10 antreibt, von der das axial auf der Bohrspindel verschiebliche Antriebszahnrad 9 gedreht wird. Die Schrägverzahnung 14 dieses Antriebszahnrades sorgt bei Drehung der Bohrspindel im Uhrzeigersinn dafür, daß das Antriebszahnrad stets in Vorschubrichtung gegen das innate Wälzlager 8 läuft.

Die Bohrspindel 1 trägt dem äußeren Wälzlager 7 benachbart den Schlagteller 5 mit der Kupplungsverzahnung 5'· Dieser Schlagteller ist fest mit der Bohrspindel verbunden. Koaxial zwischen dem Schlagteller und dem Innenring 19 des motorseitigen Wälzlagers 8 ist auf der Bohrspindel die Kupplungshülse 11 mit der der Kupplungsverzahnung 5' benachbarten Stirnverzahnung 11· drehbeweglich angeordnet. Die^e Kupplungshülse trägt undrehbar aber axial ver-

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schieblich den Schlagdöpper 3 und die Döpperfeder 4. Letztere drückt einerseits gegen einen dem Wälzlager 8 benachbarten Wellensicherungs- bzw. Sprengring 21 der Kuρρlungshülse 11 und andererseits gegen den Schlagdöpper 3, welcher auf seiner abtriebsseitigen Stirnseite den undrehbar mit ihm verbundenen G-egennockenkranz 3^f besitzt. Dieser Gegennockenkranz 3' greift mit Axialspiel A in einen weiteren Nockenkranz 2, der von der Verschlußmutter 18 getragen wird. Die Nockenkränze sind mit den sie tragenden Bauteilen vorzugsweise einstückig ausgebildet bzw. aus ihnen direkt.herausgearbeitet. Die Konstruktion kommt also trotz der beweglichen Teile des Schlaggetriebes mit zwei Wälzlagern aus.

Bei Stillstand, Leerlauf und reinem Bohrbetrieb wird durch die sich an ihren beiden Enden zur Aufhebung der Kräfte auf der Kupplungshülse 11 direkt bzw. indirekt über den Sicherungsring 21 abstützende Feder 4 immer das Axialspiel A zur "Vermeidung unnötiger Reibung gewährleistet.

Bei Hammerbohrbetrieb wird die Bohrspindel 1 infolge des Ansetzene des Bohrwerkzeuges gegen das zu bearbeitende Gestein entgegen der Kraft der Feder 6 axial in das Innere des Getriebegehäuses 12 verschoben, so daß die Bohrspindelklauen 5' mit den Stirnklauen 11' der Kupplungshülse in Eingriff kommen und diese antraben. Infolgedessen wird auch der Schlagdöpper 3 in Drehung versetzt und der mit ihm fest verbundene Nockenkranz 3' verdreht sich gegenüber dem feststehenden Nockenkranz 2. Durch die Relativdrehung der beiden Nockenkränze wird der

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Dohlagdöpper 3 entgegen der Kraft der Feder 4 axial verschoben und schlägt infolgedessen auf den bchlagteller 5 der Bohrspindel auf, nachdem die Nocken der Nockenkranzscheibe 3' den Schlagdöpper weitestgehend axial verschoben haben und in die zwischen den Nocken der Nockenkranzscheibe 2 befindlichen Nockenlücken einfallen. Bei jeder Nockenüberrastung überträgt der Schlagdöpper 3 die ihm von der Feder 4 verliehene Schlagenergie auf den Schlagteller 5 bzw. die Bohrspindel 1, welche diese Energie dem Bohrwerkzeug zuleitet.

I¹Ur die kompakte Ausbildung des Schlaggetriebes und dessen verringerte Leistungsaufnahme ist von Bedeutung, daß das Antriebszahnrad 9 auf dem motorseitigen Bohrspindelende axial verschieblich gelagert ist. Da die Zahnradmasse infolgedessen durch den Sciilagdöpper nicht mit der Bohrspindelmasse beschleunigt zu werden braucht, kann der Döpper bei gleicher Schlagleistung am Bohrwerkzeug kleiner gehalten werden. Außerdem kann die gesamte Maschine um den Bohrspindelhub H kurzer gebaut werden, da das Zahnrad 9 stets in Vorschubrichtung der Maschine am Innenring des Wälzlagers 8 anläuft. Ein kurzzeitiges Anlaufen des Zahnrades 9 am Yorgelegerad 13 beim Ansetzen zum Hammerbohren, also beim Aufsetzen des Bohrwerkzeuges auf das zu bearbeitende Gestein, stört nicht und wird durch die Schrägverzahnung 14 sofort beseitigt.

Soll die Maschine bohren, ohne daß das Schlaggetriebe wirksam werden kann, so wird der Schaltbolzen 15 im abgeschalteten Zustand oder im Leerlauf derart gedreht, daß die Spindelkugel 16

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gegen den geringen Druck der Feder 6 in die am Wälzlager 7 anliegende Bohrspindel gedruckt wird und diese beim Bohren über den Schaltnocken 15 abstützt. Die Kupplungsklauen 5', 11' bleiben damit außer Eingriff, so daß das Schlagwerk nicht arbeitet.

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Claims

2H4A49 id -IM- Patentansprüche:

1. Hammerbohrmaschine mit einem wahlweise auf Bohr- oder Hammerbohrbetrieb umschaltbaren Getriebe, einer begrenzt axial verschieblichen Bohrspindel und einem um letztere symmetrisch gruppierten Schlagwerk, das einen gegenüber der Bohrspindel axial verschieblichen, unter Wirkung einer Feder stehenden Schlagdöpper sowie zwei zusammenwirkende Nockenkränze aufweist, von denen einer mit dem Schlagdöpper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Nockenkränze (2, 3¹) im Leerlauf der Maschine stillstehen und von ihnen der mit dem Schlagdöpper (3) verbundene, sogenannte Gegennockenkranz (3¹) bei Hammerbohrbetrieb durch Axialverschieben der Bohrspindel (1) in Drehung zu versetzen ist.

2. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Schlagdöpper (3) fest verbundene Gegennockenkranz (3¹) bei Hammerbohrbetrieb über den Döpper

(2) mit der Bohrspindel (1) zu kuppeln ist.

3. Hammerbohrmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagdöpper (3) axial verschieblich, aber undrehbar auf einer dreh- und begrenzt axialbeweglich auf der Bohrspindel (1) gelagerten Kupplungshülse (11) angeordnet ist, welcheebtriebsseitig eine Kupplungsverzahnung (11¹) zum Eingriff in eine Kupplungsverzahnung (5¹) auf der Bohrspindel (1) besitzt und motorseitig die durch Axialbewegungen des Schlagdöppers zu spannende Feder (4) trägt.

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4·. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (11) antriebsseitig ein Abstützorgan für die Feder (4), z.B. einen Wellensicherungsring (21) aufweist.

5. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der immer feststehende Nockenkranz (2) in eine in das Getriebegehäuse (12) einzudrehende Verschlußmutter (18) eingearbeitet ist.

6. Hammerbohrmaschine nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (11) während des Hammerbohrbetriebes durch den Innenring (19) eines antriebsseitigen Bohrspindel-Wälzlagers (8) gegen die Kraft der Feder (4) abgestützt wird.

7. Hammerbohrmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Hammerschläge des Schlagdöppers (3) auf die Bohrspindel (1) übertragender Schlagteller (5) die zur Kupplung mit der Kupplungshülse (11) dienende Kupplungsverzahnung (5¹) trägt.

8. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichne t, daß das motorseitige Ende der Bohrspindel (1) ein axial verschiebliches Antriebszahnrad (9) trägt.

9. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (9) eine es in Vorschubrichtung drückende Schrägverzahnung aufweist.

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10. Hammerbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegennockenkranz (3') in den Döpper (3) direkt eingearbeitet ist.

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