DE2854953C2 - Bohrhammer - Google Patents

Description

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den Schlagk.örper einwirkende Druck diesen
Richtung auf den Werkzeugschaft zu beschleunigt

Die Zylinderbüchse 8 ist von einer Hohlwelle 13 konzentrisch umgeben, weiche an ihrem antriebsseitigen Ende ein Kegelrad 14 aufweist, das mit einem auf einer Zwischenwelle 15 angeordneten Antriebskegelrad

16 im Eingriff steht, welches über ein Zwischenzahnrad

17 mit einem auf der Antriebswelle 18 des nicht dargestellten Motors angebrachten Zahnrad 19 kämmt Die Hohlwelle 13 ist auf der Zylinderbüchse 8 mittels Nadei-oder Kugellager 20 einfach oder mehrfach drehbar gelagert und stützt sich über ein entsprechendes Lager 21 am Gehäusemantel 22 ab.

Die Zylinderbüchse 8 ist von der gegebenenfalls mit Luftausgleichs- bzw. -durchtrittsöffnungen 26 versehenen Hohlwelle 13 unter Belassung eines Zwischenraums in Form einer Kammer 24 umgeben, weiche im Falle vorhandener Luftausgleichsöffnungen 26 mit dem an die Hohlwelle 13 angrenzenden Raum 25 in kommunizierender Verbindung steht. Die Kammer 24 und/oder der Raum 25 können durch gceigaeie Maßnahmen gegen die übrigen Teile des Bohrhammers abgeschlissen sein, derart, daß ein Luftaustausch mit der atmosphärischen Außenluft sowie mit dem die komplette oder wenigstens teilweise Getriebeanordnung enthaltenden Bereich des Bohrhammers unterbunden ist. Damit ist u. a. auch sichergestellt, daß keine nennenswerten Schmiermittelverluste auftreten. Es ist jedoch ohne weiteres auch möglich, im Bedarfsfalle die Kammer 24 und/oder den Raum 25 der atmosphärischen Außenluft zugänglich zu machen.

In der Zylinderwandung sind Luftöffnungen 23 und 27 vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung von der Pufferzone 10 zu der Kammer 24 vom Schlagkörper gesteuert freigeben. Dabei kann in der Zeit, während welcher die Lüftungsöffnung 27 vom Schlagkörper 9 nicht bedeckt ist. durch diese Öffnung Luft aus der Kammer 24 aus- oder in diese eintreten, je nachdem, ob der Antriebskolben gerade einen Kompressionshub oder einer· L.itspannungshub (Rückwärtshub) ausführt. Die im Zylinder im Bereich der Pufferzone angebrachte Lüftungsöffnung 27 ist vorzugsweise in einsm solchen Abstand a von der vordersten Totpunktlage des Antriebskolbens bzw. in einem entsprechenden Abstand b von der rückwärtigen Stirnfläche des Schlagkörpers, wenn sich dieser in seiner Schlagposition befindet, angeordnet, daß die »Nachtankzeit« während der Rückwärtsbewegung des Srhlagkörpers so hinreichend bemessen ist, daß ein Aufprall des Schlagkörpers auf den Antriebskolben mit .sicherheit vermieden ist und eine optimale Schlagwirkung gewährleistet ist.

Auf der Hohlwelle 13 ist ein Radialverdichter 45 angebracht, der in Umfangsrichtung von einer Kammer 46 umgeben ist, die seitlich durch die Begrenzungen 47 und 48 abgeschlossen ist. Durch eine oder mehrere öffnungen 49 in der Umfangsbegrenzung 47 gelangt die verdichtete Luft, gegebenenfalls durch die Öffnung(en) 26 in der Hohlwelle 13. zu der Lufteintrittsöffnung 50 in der Wandung des Zylinderbüchse 8. Erforderlichenfalls können auch mehrere solcher Lüftungsöffnungen 50 am Umfang der Zylinderbüchse 8 vorgesehen sein.

Es besteht nun die Möglichkeit, die Hohlwelle 13 ständig zusammen mit dem Antriebskölbefi anzutreiben oder aber mittels einer Kupplung taktweise und abhängig von der Hublage des Antriebskolbens zu- und abzuschalten. Das heißt, im einen Fall steht ständig verdichtete Luft an, die hr-imer dann in die entsprechenden Öffnungen einströmen kann, wenn diese nicht durch

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60 den Schlagkörper abgedeckt sind, wogegen im andern Fall die Zufuhr verdichteter bzw. komprimierter Luft gesteuert erfolgt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, der oder den Luftöffnungen 50 in der Wandung der Zylinderbüchse 8 ein Einströmventil 51 zuzuordnen, das beispielsweise durch einen an der Innenseite der Hohlwelle angebrachten Steuernocken 52 periodisch und jeweils für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet wird. Die Lage des Nockens 52 am Innenumfang der Hohlwelle sowie die Erstreckung dieses Nockens in Umfangsrichtung richtet sich dabei jeweils nach der Hublage des Antriebskolbens 1 um damit nach dem von dieser abhängigen Zustand der Luftverhältnisse in der Pufferzone (siehe hierzu auch die F i g. 2 und 3). Dabei kommt es darauf an, daß die Verdichtung der Luft in der Pufferzone gerade zu dem Zeitpunkt oder während der Zeitspanne erfolgt, der bzw. die eine optimale Beschleunigung des Schlagkörpers bedingt. Diese Zustand ist in der Regel zu Beginn und während der Vorw'. .sbewegung des

ressiönsh

Kuinpressiönshub) gegeben.

Die Lüftungsöffnungen 23 werden im Falle der Schlagabschaltung wirksam. Zu diesem Zweck wird entweder ein Werkzeug mit verkürztem Schaft in die Werkzejgaufnahme eingefügt oder die Werkzeugaufnahme mit dem Werkzeug mittels einer Stellhülse gegen die Kraft einer Rückstellfeder so weit nach vorne in eine Arretierstellung gebracht, daß sich der Schaft 28 des in der Hohlwelle 13 geführten Döppe/s 12 aus der Zylinderbüchse 8 herausbewegen kann. Dadurch gelangt der Schlagkörper 9 so weit nach vorne, daß die Lüftungsöffnungen 23 frei werden. Dies hat zur Folge, daß sich im Zylinder kein Kompressionsdruck mehr aufbauen kann, so daß eine Hammerwirkung unterbunden ist und das Werkzeug nur noch eine Rotationsbewegung ausführt. Die im Hammerbohrbetrieb vom Schlagkörper 9 verdrängte Luft gelangt durch die Ausnehmungen 29 einer an die Stirnseite de. Zylir ders 8 angrenzenden Zentrierscheibe 30 in die Kammer 24. und von dieser dann während der Rückwärtsbewegung des 3chlagkörpers aufgrund des sich hierbei ausbildenden Unterdrucks wieder in den vorderen Bereich des Zylinders und unterstützt somit die Rückwärtsbewegung des Schlagkörpers.

Die, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. von der Kammer 46 aus in Pfeilrichtung zunächst in den Raum 25 und von diesem über die Öffnung(en) 26 zum Einströmventil 51 gelangende verdichtete Luft kann beim Vorhandensein einer Leerlauföffnung(en) 23 in der Zylinderbüchse 8 auch durch diese Öffnungen in das Innere dieser Büchse einströmen. Da die Öffnungen 23 im Leerlauffall jedoch nicht vom Schlagkörper 9 abgedeckt und somit offen sind. w^;rd der Leerlauf des Bohrhammers nicht beeinträchtigt. Allenfalls wird auch der Schlagkörper durch die in das Imere der Zylinderbüchst strömende Luft zusätzlich in seiner vorderen Leerlauflage stabilisiert.

Die Hohlwelle 13 ist beim Ausführungsbeispiel mit dem Werkzeughai.er in Form einer Spindelhülse 33 gekuppelt, i'u diesem Zweck kann die Hohlwelle mit einer Längsverzahnung (Keilwellenprofil) versehen sein, welche mit einer korrespondierenden Verzahnung der Spindelhülse im Eingriff steht Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine Sicherheitskupplung zwischen der Spmdelhüise 33 und der Hohlweüe 13 anzubringen. Dadurch wird die Drehbewegung der Spindelhülse unterbunden, wenn das Werkzeug klemmt.

Die Spindelhülse 33 ist mittels Rollenlager 38 im

feststehenden Werkzeugaufnahmeteil 40 des Hammers drehbar gelagert. Die Tellerfedern 41 und die Distanzscheibe 42 haben dabei die Aufgabe, den Schlag zu dämpfen, der beim Beenden eines Bohrvorgangs vom Schlagkörper 9 über die Anlaufscheibe 31 auf die das ι Werkzeug 43 aufnehmende Spindelhülse 33 ausgeübt wird.

Auf den Döpper 12 kann gegebenenfalls auch verzichtet und dafür der Schaft ί 1 des Werkzeugs bzw. Werkzeugträgers 43 entsprechend verlängert werden, ι ο Um zu gewährleisten, daß erforderlichenfalls auch der antriebsseitige Bereich der Kammern 24 und 25 am Luftaustausch bzw. Luftausgleich beteiligt ist, kann die Wandung der Hohlwelle 13 und/oder der Zylinderbüchse 8 entlang ihrer den Lagern 20, 21 benachbarten ι? Bereiche mit Durchgangsschlitzen od. dgl. versehen sein. Gegebenenfalls können solche Schlitze alternativ oder auch in den Käfigen oder Ringen der Lager 20, 21 vorgesehen sein.

Durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse läßt sich im Bedarfsfall ohne weiteres erreichen, daß die Drehzahl der Hohlwelle 13 von derjenigen der Exzenterwelle 7 abweicht.

Aus Fig.2 ist insbesondere die Erstreckung des Steuernockens 52 in Umfangsrichtung der Hohlwelle 13 2; ersichtlich. Diesem ist ein unter der Wirkung einer Rückstellfeder oder dergleichen stehender Ventilbetätigungsstößel 53 zugeordnet, welcher während der Dauer der Einwirkung des Steuernockens 52 den Einlaß für die verdichtete Luft in das Innere der Zylinderbüchse 8 freigibt. Das Einlaßventil kann gegebenenfalls herausnehmbar in die Luftöffnung 50 eingesetzt sein.

Fig.3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Einlaßberciches der verdichteten Luft in das Innere der Zylinderbüchse 8 unter Zuhilfenahme des mittels des an der Innenwandung der Hohlwelle 13 angebrachten Steuernockens 52 betätigten Ventilstößels 53.

Der Steuernocken 52 ist zweckmäßigerweise verschiebbar und auswechselbar am Innenumfang der Hohlwelle 13 befestigt. Er kann aber auch Bestandteil der Hohlwelle sein.

Die Wirksamkeit des Verdichters kann gegebenenfalls durch ein von außen zugängliches BetäligUngsglied einstellbar gemacht werden, mit dessen Hufe beispielsweise eine Auslaßöffnung in der Kammer 46 im Querschnitt verändert wird.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Druckaufbau im Verdichter zeitlich mittels einer Ventilanordnung selbsttätig zu steuern, welche ihrerseits vom bzw. über den Exzenter für den Antriebskolben betätigt wird. Die Ventilanordnung kann dabei als stößelbetiitigtes Schieberglied ausgebildet sein.

Die Luftöffnung(en) 50 in der Wandung der Zylinderbüchse 8 können gegebenenfalls auch in axialer Richtung gegen die Lüftungsöffnung 27 gerade zu dem Zeitpunkt abgedichtet ist, zu dem die verdichtete Luft durch die Luftöffnung 50 in die Pufferzone einströmt. Damit ist von vornherein die Möglichkeit auszuschließen, daß durch die Luftöffnung 27 beim Einströmen verdichteter Luft durch die Liifteinströmöffnung 50 unbeabsichtigt Luft in die angrenzende Kammer 46 entweichen kann. In der Regel dürfte es sogar ausreichend sein, lediglich die Lüftungsöffnung 27 vorzusehen und die Luftzufuhr in das Innere der Zylinderbuchse 8 bzw in die Pufferzonc in der im Zusammenhang mit der Luflöffnung 50 geschilderten Weise vorzunehmen.

Der Strömungsweg der verdichteten Luft von der Kammer 46 in die Pufl'erzone 10 kann im Bedarfsfall auch kürzer bemessen werden, als es in Fig. 1 eingezeichnet ist. indem die erforderlichen Durchbrechungen) im Umgebungsbereich der Einströmöffnung 50 bzw. der Luftöffnung 27 angebracht werden. Des weiteren kann der Raum, in welchen die verdichtete Luft zunächst gelangt, durch zusätzliche Angrenzungen den jeweiligen Druck- und Strömungsverhältnissen angepaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Bohrhammer mit einem in einem Zylinder angeordneten, durch einen fviotor betätigbaren Antriebskolben= durch den Ober einen pneumatischen Puffer ein freifliegender Schlagkörper hin- und herbeweglich ist, der über mindestens eine in der Zylinderwand im Bereich des Puffers vorgesehene Lüftungsöffnung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Antriebskolben (1) erzeugte Kompression in der Pufferzone (10) durch mittels eines besonderen Verdichters vor und/oder während des Arbeitshubs des Antriebskolbens dem Pufferraum zusätzlich durch die Lüftungsöffnungen zugeführte Luft zumindest kurzzeitig erhöht wird.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterluft wenigstens eine sep*i ate, in die Pufferzone führende und lediglich ais Einströmöffnung wirkende Lüftungsöffnung (50) zugeordnet ist.

3. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in der separaten Lufteinströmöffnung (50) ein Einlaßventil (51) angebracht ist.

4. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter als Radialverdichter (45) ausgebildet ist.

5. Bohrhammer nach Anspruch 4, dadurch ge- j₀ kennzeichnet, daß der Radialverdichter durch einen auf einer drehbaren Hohlwelle (13) angeordneten Schaufelradkranz gebildet ist, wobei die Hohlwelle den den Antriebskolben (1) und den Schlagkörper (9) aufnehmenden Zylinder (8) Ui.igibt und wobei die Drehung der Hohlwelle über ein Kegelrad (14) erfolgt, das mit einem Antriebskegelrad (16) in Eingriff steht, welches auf einer Zwischenwelle (15) angeordnet ist, die ein mit einem auf der Antriebswelle (18) für den Antriebskolben (1) angebrachten Zahnrad (19) kämmendes Zwischenzahnrad (17) enthält.

6. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufeiradkranz von einem Verdichtergehäuse umgeben ist.

7. Bohrhammer nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang der Hohlwelle (13) ein Steuernocken (52) für die Betätigung des Einlaßventils(51)angebracht ist.

8. Bohrhammer nach Anspruch 6, dadurch kennzeichnet, daß der Steuernocken in Umfang richtung der Hohlwelle verschiebbar sowie auswechselbar daran angebracht ist.

9 Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter in seiner Intensität mittels eines Betätigungselements von außen einstellbar ist.

10. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau im Verdichter zeitlich mittels einer Ventilanordnung selbsttätig steuerbar ist, welche vom bzw. über den Exzenter für den Antriebskolben betätigt wird,

IL Bohrhammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung als stößel betätigtes Schieberglied ausgebildet ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Bohrhammer mit einem in einem Zylinder angeordneten, durch einen Motor betätigbaren Antriebskolben, durch den über einen pneumatischen Puffer ein freifliegender Schlagkörper hin- und herbeweglich ist, der über mindestens eine in der Zylinderwand im Bereich des Puffers vorgesehene Lüftungsöffnung gesteuert ist.

Bei einem bekannten Bohrhammer diviser Art (vgl. DE-AS 11 96 608) sind außerhalb des Führungszyiinders geführte und die Bohrung(en) desselben im Takt des Kurbelantriebs öffnende und schließende Steuerorgane vorgesehen, die bei beliebiger zeitlicher Versetzung willkürlich auf den Kurbeltakt einstellbar sind und dadurch das zeitliche Einstellen des Druckmaximums für eine maximale Schlagleistung ermöglichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektropneumatischen Bohrhammer sowohl hinsichtlich seines Wirkungsgrades und damit seines Leistungsvermögens als auch in bezug auf sein Anlaufverhalten insbesondere bei niedrigen Temperaturen (Kaltstartverhalten) mit einem Ge.-ingstrnaß an Aufwand zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch den Antriebskolben erzeugte Kompression in der Pufferzone durch mittels eines besonderen Verdichters vor und/oder während des Arbeitshubs des Antriebskolbens dem Pufferraum zusätzlich durch Lüftungsöffnungen zugeführte Luft zumindest kurzzeitig erhöht wird.

Die zum Beispiel mittels eines Radialverdichters, eines Kompressors oder gegebenenfalls auch einer Luftpumpe oder unter Verwendung eines Druckbehälters verdichtete Luft kann dabei entweder über die für die Luftsteuerung ohnehin vorhandene Lüftungsöffnung (»Luftnachtanköffnung«) in die Pufferzone einströmen und/oder durch wenigstens eine separate Öffnung in das Innere des Zylinders gedrückt werden bzw. gelangen. Erforderlichenfalls sind zu diesem Zweck besondere Einlaßventile vorgesehen, welche bei einem bestimmten Überdruck öffnen.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer dem Schlag- und Steuermechanismus eines Bohrhammers zugeordneten Verdichteranordnung schemalisch veranschaulicht, erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines mit einem Radialverdichter ausgerüsteten Bohrhammers im Schnitt.

Fig. 2 eine Ansicht längs des Schnittes AB durch Fig. I.

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der separaten Lufteinströmöffnung gemäß Fig. 1.

Wie der Fig. I zu entnehmen ist. erfolgt beim Ausführungsbeispiel der Antrieb des Arbeitskolbens 1 über ein am Kolbenbolzen 2 angreifendes Pleuel 3, in dessen rückwärtiges Lager 4 der Exzenterzapfen 5 einer Kurbel 6 eingreift, deren Welle 7 mit der Abtriebswelle des nicht dargestellten Antriebsmotors gekuppelt ist. Dem Arbeitskolben 1 ist eine feststehende Zylinderbüchse 8 zugeordnet, in welcher auch der Schlagkörper 9 frei beweglich untergebracht ist. Antriebskolben und Schlagkörper stehen dabei über die pneumatische Pufferzone 10 in Wechselwirkung, derart, daß der Schlägkörper nach seinem Aufprall auf einen den Schaft eines Werkzeugs bzw. einer Werkzeughalterung beaufschlagenden Döpper 12 der Rückwärtsbewegung des Antriebskolbens verzögert folgt Und seine Bewegungsrichtung erst wieder umkehrt, wenn die Luft in der Pufferzone 10 mit fortschreitendem Arbeitshub des Anlfiebskölbeiis So stark komprimiert ist, daß der auf