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Bohrhammer mit pneumatisch angetriebenem Schlagkolben
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Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit einem Zylinder zur Führung
eines motorisch hin und her verschieblichen Antriebskolbens und eines Schlagkolbens
unter Zwischenschaltung eines Luftpolsters.
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Bei bekannten Bohrhämmern sind im Zylinder Ausgleichsbohrungen vorgesehen,
über welche die beim normalen Arbeitsbetrieb des Gerätes auftretenden Leckverluste
des Luftpolsters sukzessive ausgeglichen werden. Bei ordnungsgemäss dichtendem Antriebskolben
bzw. Schlagkolben wird auf diese Weise sichergestellt, dass zwischen den beiden
Kolben ein ausreichendes Luftpolster besteht, sodass sich die Kolben gegenseitig
mechanisch nicht beaufschlagen können. Durch den üblichen Verschleiss bedingt, lässt
jedoch die Dichtwirkung naturgemäss nach, wodurch die Leckverluste des Luftpolsters
zunehmen. Bei stark verschlissenen Dichtelementen kommt es deshalb vor, dass der
Schlagkolben plötzlich am Antriebskolben aufschlägt. Dies führt erfahrungsgemäss
zu erheblichen Schäden am Gerät: so werden zumeist nebst dem Pleuel des Antriebskolbens
auch dessen Antriebsorgane, der Zylinder und weitere Teile beschädigt. Hin und wieder
durchschlagen die beschädigten Teile sogar das Gerätegehäuse, sodass auch eine Verletzungsgefahr
für die Bedienungsperson besteht.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung einen
Bohrhammer zu schaffen, dessen Schlagkolben bei einem Aufeinanderschlagen von Antriebskolben
und Schlagkolben zur Vermeidung von Folgeschäden die Hubbewegung unterbricht.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schlagkolben
ein bei dessen Zusammentreffen mit dem Antriebskolben unter bleibender Verformung
gegen die Zylinderwandung pressbares Bremsglied aufweist.
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Beim Aufschlagen des Schlagkolbens am Antriebskolben, zufolge eines
zuwenig komprimierbaren Luftpolsters, wird das Bremsglied entsprechend der kinetischen
Aufprallenergie des Schlagkolbens verformt und damit gegen die Wandung der Zylinderbohrung
gedrückt. Bei entsprechend hoher kinetischer Energie des Schlagkolbens wird dabei
das verformbare Bremsglied mit so hohem Druck gegen die Zylinderwandung gepresst,
dass der entstandene Reibschluss ein weiteres oszillieren des Schlagkolbens unterbindet.
Dadurch ist ein abermaliges Zusammenschlagen der beiden Kolben ausgeschlossen. Durch
anschliessenden Austausch des dieserart verschlissenen Bremsgliedes gegen ein neues
und. Ersetzen der abgenützten Dichtelemente der Kolben kann der Bohrhammer ohne
grosse Folgeschäden alsdann wieder intakt gesetzt werden.
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Als Materialien für das Bremsglied eignen sich plastisch verformbare
Werkstoffe unterschiedlichster Art, wie beispielsweise Blei, Zinklegierungen, Kupfer,
Kunststoff und dgl. In formmässiger Hinsicht kann das Bremsglied verschiedenartig
gestaltet sein. Grundsätzlich ist es nur wesentlich, dass dieses bei axialer Beabschlagung
durch den Antriebskolben sich unter plastischer Verformung gegen die Zylinderwandung
anlegt.
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Vorzugsweise ist das Bremsglied als Scheibe mit im wesentlichen dem
Schlagkolben entsprechendem Aussendurchmesser ausgebildet. Auf diese Weise lässt
sich ein besonders sensibles Reagieren des Bremsgliedes erzielen, da die Scheibe
im Arbeitsbetrieb bereits an der Zylinderwandung anliegt und folglich auch schon
bei energiearmem Zusammenschlagen der Kolben unmittelbar das Festklemmen des Schlagkolbens
eintritt. Die Scheibe
kann, je Konstruktion des Schlagkolbens, sowohl
Vollquerschnitt als auch Ringquerschnitt mit beispielsweise ebener oder gewellter
stirnseitiger Oberfläche aufweisen.
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Mit Vorteil ist das Bremsglied an der dem Antriebskolben zugewandten
Stirnseite des Schlagkolbens angeordnet. Es haben sich dazu im besonderen scheibenförmige
Bremsglieder mit einem umlaufenden, gegen den Antriebskolben hin gerichteten Rand
bewährt. Die Bremsglieder lassen sich beispielsweise durch eine zentrische Zapfenverbindung
am Endbereich des Schlagkolbens festlegen.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Bremsglied zwischen
einem werkzeugseitigen Abschnitt und einem diesem gegenüber axial verschiebbaren
antriebskolbenseitigen Abschnitt des Schlagkolbens angeordnet. Diese Ausbildungsform
hat den Vorteil geringen Materialaufwandes, da ringförmige Bremsglieder kleinsten
Querschnitts verwendet werden können. Dabei kann die Form des Querschnitts des Bremsgliedes
beliebiger Art sein.
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Als weitere Ausbildungsvariante hat es sich.zweckmässig erwiesen,
das Bremsglied als in einer Radialbohrung des Schlagkolbens geführter Stift auszubilden,
wobei in die Radialbohrung eine Axialbohrung mündet, die der Führung eines axial
verschieblichen, die Stirnseite des Schlagkolben gegen den Antriebskolben hin überragenden,
mit dem Bremsglied in Kontakt stehenden Umlenkzapfens dient. Der Umlenkzapfen überträgt
so den beim Beaufschlagen des Antriebskolbens auftretenden Schlagimpuls an den Stift,
der dadurch unter plastischer Verformung zum Zwecke des besagten Festklemmens des
Schlagkolbens gegen die Zylinderwandung gepresst wird. Der den Schlagkolben mit
Vorteil über den ganzen Durchmesser radial durchsetzende Stift ist zweckmässig längsgeteilt,
wobei
die Axialbohrung im Bereich der Trennstelle des Stiftes in
die Radialbohrung eintritt. Dadurch wird das radiale Verschieben der beiden Stift-Teile
gegen die Zylinderwandung hin erleichtert, da der zweckmässig keilförmig zugespitzte
Umlenkzapfen so lediglich Umlenkfunktion und zusätzlich nicht auch Trennfunktion
zu erfüllen hat. Auch auf diese Weise lässt sich also ein sensibles Stoppen des
Schlagkolbens erzielen. Grundsätzlich ist es auch möglich, nur einen einteiligen
oder mehrere zueinander winkelversetzte stiftförmige Bremsglieder zum gleichzeitigen
Anpressen an der Zylinderwandung durch Betätigen eines Umlenkzapfens vorzusehen.
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Als eine funktionstüchtige Abart eines stiftförmigen Bremsgliedes
hat sich ein bügelförmiges Bremsglied erwiesen. Dieses ist in Bohrungen, die den
Schlagkolben von der antriebskolbenseitigen Stirnfläche her diametral und schräg
verlaufend durchsetzen, mit den Schenkeln gefasst und überragt mit dem Rücken die
Stirnfläche zum Antriebskolben hin. Beim Aufschlagen am Antriebskolben wird der
Bügel in der Weise verformt, dass die Enden der Schenkel aus den Schrägbohrungen
treten und an die Zylinderwandung gepresst werden, wodurch wiederum der Bremseffekt
erzielt wird.
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Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigen: Fig. 1 einen Bohrhammer im ordnungsgemässen
Arbeitseinsatz, teilweise im Schnitt, Fig. 2 den Bohrhammer gemäss Fig. 1, mit zufolge
Aufschlagens am Antriebskolben verformtem Bremsglied, teilweise im Schnitt,
Fig.
3 einen Schlagkolben in zweigeteilter Ausführung, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform
eines Schlagkolbens.
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Der in Fig. 1 dargestellte Bohrhammer besteht aus einem Gehäuse 1,
in welchem über ein vorderseitiges Kugellager 2 und ein rückseitiges Nadellager
3 ein Zylinder 4 drehbar gelagert ist. Im vorderen Bereich ist der Zylinder 4 als
Aufnahme für ein andeutungsweise erkennbares Bohrwerkzeug 5 ausgebildet. Letzteres
weist Mitnahmenuten 5a zum Eingriff nicht dargestellter Mitnahmeelemente auf. Ein
gehäuseseitig abgestützter Dichtring 6 unterbindet einerseits das Eindringen von
Schmutz in das Gerät und andererseits das Austreten von Schmierstoffen.
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Auf dem Zylinder 4 ist über einen Sicherungsstift 7 ein Kegelrad 8
drehfest angeordnet. Der Drehantrieb des Kegelrades 8 bzw. des Zylinders 4 erfolgt
durch ein motorisch angetriebenes Kegelritzel 9. Ferner wird vom nicht gezeigten
Motor auch eine Exzenterwelle 11 angetrieben, die über einen Pleuel 12 einem im
Zylinder 4 gelagerten gesamthaft mit 13 bezeichneten Antriebskolben Hubbewegung
verleiht. Zur Kupplung des Pleuels 12 mit dem Antriebskolben 13 sind die genannten
Teile von einem Kolbenbolzen 14 durchsetzt. Der Antriebskolben 13 trägt ferner ein
ringförmiges Dichtelement 15.
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Im Zylinder 4 ist vor dem Antriebskolben 13 auch ein gesamthaft mit
16 bezeichneter Schlagkolben gelagert.
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Dieser weist einen Schaft 17 zur Uebertragung der kinetischen (Arbeits)-Energie
an das Bohrwerkzeug 5 sowie rückseitig einen Kopf 18 auf. Der Kopf 18 ist
ebenso
wie der Antriebskolben 13 mit einem Dichtelement 19 versehen. Ferner trägt der Kopf
18 ein die zum Antriebskolben 13 hin gerichtete Stirnseite überragendes Bremsglied
21. Dieses besteht aus plastisch verformbarem Kunststoff und ist durch Eingiessen
über ein Fussteil 21a im Kopf 18 formschlüssig gehaltert. Die Oberseite des Bremsgliedes
21 ist tellerförmig gestaltet und weist einen abstehenden verformbaren Rand 21b
auf.
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Durch die Hubbewegung des Antriebskolbens 13 wird der Schlagkolben
16 von dem zwischen den beiden Kolben im Zylinder 4 stehenden Luftpolster entsprechend
phasenverschoben ebenso in hin-und hergehende Bewegung versetzt. Um dabei. das Vorlaufen
des Schlagkolbens 16 in die gezeigte schlagabgebende Stellung nicht zu hemmen, weist
der Zylinder 4 vorderseitig Abblasbohrungen 4a auf. Des weiteren ist im Zylinder
4 eine Ausgleichsbohrung 4b vorgesehen, welche dichtungsbedingt auftretende Leckverluste
des Luftpolsters in begrenzten Umfange sukzessive ausgleicht. Mit zunehmender Einsatzzeit
des Bohrhammers lässt erfahrungsgemäss jedoch die Wirkung der Dichtelemente 15,
19 erheblich nach, was zur Folge hat, dass der Antriebskolben 13 und der Schlagkolben
16 bei der aufeinander zugerichteten Hubbewegung immer näher aneinandergelangen,
bis plötzlich die Stirnseiten der Kolben aufeinanderprallen. Mit abnehmender Dichtheit
nimmt demnach auch die Aufschlagen energie zu.
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Die Festigkeit bzw. plastische Verformbarkeit des Bremsgliedes 21
ist so vorbestimmt, dass dieses entsprechend verformt wird bevor die vom Schlagkolben
16 an den Antriebskolben 13 abgegebene kinetische Energie etwa ein Beschädigen des
Pleuels 12 oder anderer Geräteteile hervorrufen kann.
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Die Fig. 2 zeigt den Bohrhammer nachdem der Schlagkolben 16 am Antriebskolben
13 aufgeschlagen hat, wodurch die Oberseite des Bremsgliedes 21 und im besonderen
der Rand 21b plastisch verformt wurde. Die besagten Zonen des Bremsgliedes 21 werden
demnach unter bleibendem Druck gegen die Zylinderwandung gepresst, sodass der Schlagkolben
16, zufolge der hohen Haftreibung des Bremsgliedes 21 vom Antriebskolben 13 über
das Luftpolster nicht mehr weiter verschiebbar ist. Der Schlagkolben 16 wird nach
dem Aufprallen am Antriebskolben 13 lediglich noch beim nächsten Vorwärtshub in
die gezeigte vordere Position gebracht. Damit ist die Schlagabgabe an das Bohrwerkzeug
5 unterbrochen, was der Bedienungsperson anzeigt, dass ein neues Bremsglied 21 sowie
funktionstüchtige Dichtelemente 15, 19 einzubauen sind.
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Der in Fig. 3 dargestellte gesamthaft mit 22 bezeichnete Schlagkolben
weist am Schaft 23 rückseitig einen zweigeteilten Kopf 24 auf, wobei auf einem vorderseitigen
Abschnitt 24a ein rückseitiger Abschnitt 24b durch eine Sicherungsscheibe 24c axial
begrenzt verschiebbar ist. Zwischen dem vorderseitigen Abschnitt 24a und dem rückseitigen
Abschnitt 24b ist ein als Scheibe 25 ausgebildetes metallenes Bremsglied eingelegt.
Ferner trägt der Kopf 24 wiederum ein Dichtelement 26.
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Bei dieser Ausführungsform des Schlagkolbens 22 wird beim Aufschlagen
des rückseitigen Abschnittes 24b am Antriebskolben 13 der besagte Abschnitt gegen
den vorderseitigen Abschnitt 24a axial verschoben, wobei die Scheibe 25 plastisch
verformt wird und sich dabei zum Festlegen des Schlagkolbens 22, wie prinzipiell
bereits erläutert, gegen die Zylinderwandung presst.
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Die Ausführungsform des gesamthaft mit 27 bezeichneten Schlagkolbens
gemäss Fig. 4 weist ebenso einen Schaft 28 sowie einen Kopf 29 mit Dichtelement
31 auf. Der Kopf 29 ist von einer Radialbohrung 32 durchsetzt, in der zwei plastisch
verformbare Stiftteile 33a, 33b angeordnet sind. Eine zentrale Axialbohrung 34 mündet
von der rückseitigen Stirnseite des Kopfes 29 her in die Radialbohrung 32. In die
Axialbohrung 34 ist ein Umlenkzapfen 35 eingesetzt, der vorderseitig kegelig ausgebildet
ist, um beim Aufschlagen des Schlagkolbens 27 am Antriebskolben 13 durch axiales
Eindrücken des Umlenkzapfens 35 ein radiales Auslenken der Stiftteile 33a und 33b
zu bewirken. Dies wiederum führt zu dem besagten Verklemmen des Schlagkolbens 27
an der Zylinderwandung.
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Die erfindungsgemässe Lösung ist grundsätzlich auch bei Meisselhämmern
ohne Drehantrieb verwertbar.
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L e e r s e i t e