DE3030133C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schlagvorrichtung für Drehwerk
zeuge, insbesondere einen Schlagschrauber. Mehr im einzelnen
betrifft die Erfindung eine Schlagvorrichtung mit einem auf
einer Achse drehbaren und von einem Motor antreibbaren Ham
merträger, mit einem koaxial und nahe zum Hammerträger dreh
bar gehaltenen Amboß, der wenigstens eine im wesentlichen
radial abstehende Backe mit Schlagaufnahmeflächen aufweist,
mit wenigstens einem Hammer mit Schlagansätzen zur Schlag
ausübung auf die Amboßschlagaufnahmeflächen, mit einer sol
chen gemeinsam rotierbaren Anordnung von Hammer und Hammer
träger, welche relativ zum Hammerträger und quer zur Hammer
träger-Rotationsachse eine begrenzte, lineare Hammerver
schiebung zuläßt, welche die Hammer-Schlagansätze in Berüh
rung mit den Amboß-Schlagaufnahmeflächen bringt, um darauf
einen Schlagstoß auszuüben, der eine, den Hammer-Schlagan
satz aus der Anlage mit der Amboß-Schlagaufnahmefläche zu
bringen suchende Kraftkomponente besitzt, wobei jedoch
aufgrund der Massen- und Schwerpunktsverteilung des Hammers
vom Hammerträgheitsmoment eine Kraft ausgeht, welche im
Augenblick des Schlagstoßes eine lineare Querverschiebung
des Hammers relativ zum Hammerträger verhindert.
Eine Schlagvorrichtung dieser Art ist aus der US-Patent
schrift 30 72 232 bekannt. Der Hammer der bekannten Schlag
vorrichtung bildet einen hohlen, geschlossenen, scheiben
artigen Körper mit im wesentlichen ovalem Umriß. Die Kraft
übertragung von der Antriebswelle auf den Hammer erfolgt
über ein zusätzliches, mit zwei seitlichen Nocken versehe
nes Stellglied, das in den vom Hammer umschlossenen Hohl
raum hineinragt. Der Hammer kann gegenüber diesem Stellglied
und gegenüber dem Hammerträger die oben dargelegte lineare
Querverschiebung ausführen. Der Hammer wird an einem er
heblichen Teil seines Außenumfangs vom Hammerträger ver
schieblich gehalten und gelagert. Jedoch erfolgt die Kraft
übertragung vom Stellglied auf den Hammer lediglich an eng
begrenzten Innenumfangsabschnitten des Hammers, die erheb
licher mechanischer Belastung ausgesetzt sind und einem
nicht zu vernachlässigenden Verschleiß unterliegen.
Ferner ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 20 39 702
eine vergleichbare Schlagvorrichtung bekannt, deren Hammer
einen hohlen, geschlossenen, scheibenartigen Körper bildet,
dessen Umriß im wesentlichen einem 120°-Kreissegment ent
spricht. Im Bereich des Winkelscheitels befindet sich ein
nach außen abstehender runder Ansatz, der in eine Nut am
Hammerträger eingesetzt ist. Die Mittelachse dieses Ansatzes
bildet eine Schwenkachse, um welche der Hammer bezüglich des
Hammerträgers verschwenkbar ist, um die Schlagansätze am
Hammer in Eingriff oder außer Eingriff mit den Schlagauf
nahmeflächen am Amboß zu bringen. Der bekannte Hammerträger
wird kraftschlüssig von der Antriebswelle gehalten, und die
Kraftübertragung auf den Hammer erfolgt lediglich über die
Nut am Hammerträger und den genannten Ansatz am Hammer.
Aufgrund der mechanischen Belastung dieser vergleichsweise
kleinen Bauteile und -abschnitte muß mit einem nicht uner
heblichen Verschleiß gerechnet werden, vor allem wenn be
rücksichtigt wird, daß der Hammer Schlagstöße ausübt und
deshalb momentanen Stoßbelastungen ausgesetzt ist. Die Ham
mer-Schlagansätze befinden sich am Innenumfang des ge
schlossenen Hammers, und es ist aufwendig, dort hochfeste
Materialabschnitte vorzusehen, welche einem vorzeitigen
Verschleiß widerstehen.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Er
findung darin, bei einer gattungsgemäßen Schlagvorrichtung
mit den oben angegebenen Merkmalen die mechanische Be
lastung und damit die Innenreibung des Hammers bzw. der
Hämmer zu verringern und eine kostengünstigere Herstellung
von Hammer und Hammerträger zu ermöglichen.
Ausgehend von einer Schlagvorrichtung mit den oben ange
gebenen Merkmalen ist die erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß der Hammerträger zwei
im Längsabstand zueinander angeordnete Stirnplatten auf
weist, zwischen denen sich wenigstens ein Bolzen erstreckt,
der in je einer Bohrung in jeder Stirnplatte gelagert ist;
im Zwischenraum zwischen den beiden Stirnplatten wenigstens
ein im wesentlichen U-förmig ausgebildeter Hammer unterge
bracht ist, der ein Joch und zwei abstehende Schenkel auf
weist; der Bolzen durch eine durchgehende Bohrung in diesem
Joch geführt ist, wobei entweder die Bohrungen in den
Stirnplatten, oder die Bohrung im Joch des Hammers als
Langloch ausgebildet sind, um die lineare Querverschiebung
zwischen Hammer und Hammerträger zu gewährleisten; und
zwischen jedem Schenkelende des Hammers und einer gegen
überliegenden Fläche am Hammerträger je eine Rolle oder
Walze angeordnet ist, welche die Reibung zwischen Hammer
und Hammerträger herabsetzt und eine Torsions-Antriebs
verbindung zwischen dem Hammerträger und dem Hammer ange
nähert in Richtung der vom Schlagstoß ausgehenden Kraft
gewährleistet.
Obwohl die erfindungsgemäße Schlagvorrichtung mehr Be
standteile aufweist, als die Schlagvorrichtung nach der
DE-OS 20 39 702, können die erfindungsgemäß vorgesehenen
Bestandteile aufgrund ihrer Formgebung einfacher und
preiswerter gefertigt werden. Aufgrund der Benutzung rei
bungsarmer Rollen oder Walzen ist die Innenreibung zwischen
Hammer und Hammerträger herabgesetzt. Es sind nur wenige
Bestandteile aus hochfestem Werkstoff erforderlich, die
aufgrund ihrer einfacheren Gestalt preiswerter zu fertigen
sind.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung
ist darin zu sehen, daß die gesamte kinetische Energie des
Motor-Rotors von der Antriebswelle über den Hammerträger und
den Hammer bei jedem Schlag zur Verfügung steht, da keine
Freigabe auftreten kann, bevor das Moment des Hammers auf
gebraucht ist. Wenn eine lose Mutter oder dergleichen mit
der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung angezogen werden
soll, dann zieht die Schlagvorrichtung die Mutter so lange
an, ohne daß Schläge ausgeführt werden, bis ein ausreichen
der Widerstand erreicht ist, an dem die Schlagvorrichtung
automatisch zu schlagen beginnt. Während dieser Phase des
leichten Anziehens ist eine optimale Kraftübertragung vom
Hammerträger über den Hammer auf den Amboß und die Abtriebs
welle gegeben, und von dem Motor wird ein gutes Anzieh-Dreh
moment geliefert. Andererseits kommt es bei zu hohem Anzieh-
Drehmoment zu einer reibungsarmen Entriegelung zwischen
Hammer und Amboß, bis nach einer Steigerung der Hammerum
drehungsgeschwindigkeit ein Schlagstoß auf den Amboß ausge
übt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine vorzugsweise mit
tels Druckluft antreibbare Schlagvorrichtung, insbesondere
ein Schlagschrauber bereitgestellt, mit einem auf einer
Achse drehbaren Hammerträger. Ein Amboß ist koaxial und nahe
zum Hammerträger drehbar gehalten und weist wenigstens eine
im wesentlichen radial abstehende Backe auf, an der Schlag
aufnahmeflächen ausgebildet sind. Ferner ist wenigstens
ein Hammer vorhanden, der Schlagansätze aufweist, um Schlag
stöße auf diese Amboß-Schlagaufnahmeflächen auszuüben. Der
Hammer, oder vorzugsweise zwei Hämmer ist/sind so bezüglich
des Hammerträgers gehalten, daß eine gemeinsame Rotation
mit dem Hammerträger erfolgt. Zusätzlich kann eine be
grenzte lineare Querverschiebung des Hammers in einer
Richtung im wesentlichen quer zur Hammerträger Rotations
achse erfolgen. Hierbei lösen sich anfänglich die Hammer
schlagansätze von den Amboß-Schlagaufnahmeflächen, die
Umdrehungsgeschwindigkeit von Hammerträger und Hammer
nimmt zu bis - aufgrund der Hammer-Querverschiebung - die
Hammer-Schlagansätze erneut in die Bewegungsbahn der Amboß-
Schlagaufnahmeflächen geraten und auf diese Schlagstöße
ausüben. Diese Schlagstöße besitzen eine Kraftkomponente,
welche den Hammer-Schlagansatz aus der Anlage an der Amboß-
Schlagaufnahmefläche zu bringen sucht. Andererseits besitzt
der Hammer eine solche Massen- und Schwerpunktsverteilung,
daß vom Hammerträgheitsmoment im Augenblick des Schlagstoßes
eine Kraft ausgeht, welche eine lineare Querverschiebung des
Hammers relativ zum Hammerträger verhindert. Während der Be
schleunigungsphase vor dem Schlagstoß geht von der gleichen
Trägheitskraft die entgegengesetzte Wirkung aus, indem der
Hammer-Schlagansatz in eine gelöste bzw. Freigabestellung
verschoben wird. Andererseits ist jedoch eine, auf die
Hammermasse durch deren Schwerpunkt wirkende Komponente
der Zentrifugalkraft ausreichend, eine solche Verschiebung
des Hammers in die Freigabestellung zu verhindern, nachdem
dieser in eine Stellung gebracht worden ist, um einen
Schlagstoß auszuführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der er
findungsgemäßen Schlagvorrichtung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
So können vorzugsweise im Zwischenraum zwischen den beiden
Stirnplatten eines Hammerträgers zwei im Abstand zueinander
angeordnete Hämmer untergebracht sein, welche zueinander um
180° versetzt und um die Amboßwelle zwei radial abstehende
Backen auf, die zueinander um 180° versetzt sind. Diese
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung
kann bei einer Umdrehung des Hammerträgers zwei Schlag
stöße auf die Amboßwelle ausüben. Die Schlagausübung erfolgt
im wesentlichen gleichzeitig jedoch um 180° versetzt, so daß
eine Gesamtbelastung der Abtriebswelle und der Abtriebswel
lenlagerung erheblich herabgesetzt ist.
Die Erfindung wird nachstehend mehr im einzelnen anhand von
Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 13
erläutert; hierbei beziehen sich die Fig. 1 bis 8 auf
eine Schlagvorrichtung mit einem Hammer, und die Fig.
9 bis 13 beziehen sich auf eine Schlagvorrichtung mit zwei
Hämmern; im einzelnen zeigt;
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung eine erfindungs
gemäße Schlagvorrichtung;
Fig. 2 eine Darstellung eines Schnittes längs der
Linie 2-2 aus Fig. 1, wobei insbesondere die
räumliche Zuordnung von Hammerträger, Hammer
und Amboß gut zu erkennen ist;
Fig. 3 bis 7 anhand von Schnittdarstellungen analog
der Fig. 2 die gegenseitig räumliche Anord
nung von Hammerträger, Hammer und Amboß in
aufeinanderfolgenden Phasen eines Arbeits
zyklus bei einer Rotation im Uhrzeigersinn;
hierbei zeigt im einzelnen:
Fig. 3 die Anordnung dieser Bestandteile
im Augenblick eines Schlagstoßes;
Fig. 4 die "gelöste bzw. freigegebene"
Stellung angenähert 5° später;
Fig. 5 die Anordnung dieser Bestandteile
zu Beginn der Mitnahmewirkung ange
nähert 128° nach dem Schlagstoß;
Fig. 6 die Anordnung dieser Bestandteile
am Ende der Mitnahmewirkung ange
nähert 150° nach dem Schlagstoß;
Fig. 7 die Anordnung dieser Bestandteile
während eine Zentrifugalverriege
lung wirksam ist;
Fig. 8 anhand einer Schnittdarstellung entsprechend
Fig. 2 eine Darstellung der wesentlichen
auftretenden Kräfte;
Fig. 9 in einer schematischen, ausschnittsweisen
Schnittdarstellung eine mit zwei Hämmern
ausgestattete Schlagvorrichtung;
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 aus
Fig. 9;
Fig. 11 in einer Draufsicht einen der beiden identi
schen Hämmer; und
Fig. 12 eine isometrische, auseinandergezogene Dar
stellung der Bestandteile des Hammerträgers;
Fig. 13 in einer isometrischen Darstellung den Amboß
und die Abtriebswelle.
Die Fig. 1 zeigt das Gehäuse 10 einer mittels Druckluft
antreibbaren Schlagvorrichtung. Ein dafür geeigneter Druck
luftmotor ist in der Fachwelt bekannt und soll hier nicht
im einzelnen beschriebenen werden. Vom Druckluftmotor ist
lediglich der massive, mit Schlitzen versehene Rotor 5
dargestellt, der in jedem Rotorschlitz 6 eine verstellbare
Luftschaufel 7 aufweist.
Die vom luftgetriebenen Rotor 5 wegführende Motor- oder
Antriebswelle 11 weist an ihrem Außenumfang eine Kerbver
zahnung 12 auf und ist über eine entsprechende Keil- oder
Kerbverzahnung 13 mit einem Hammerträger verbunden, der bei
17 und 17′ am Außenumfang der leistungsabgebenden Abtriebs
welle 19 gelagert ist.
Die Antriebswelle 11 ist koaxial mit der Abtriebswelle 19
ausgerichtet. Der Hammerträger 15 ist koaxial rund um die
Abtriebswelle 19 angeordnet und bezüglich der Abtriebswelle
19 drehbar gehalten. Der Hammerträger 15 weist zwei im
Längsabstand zueinander angeordnete Stirnplatten 15′ und 15′′
auf, die über ein Verbindungsstück 15′′′ miteinander verbun
den sind. Am antriebsseitigen Endabschnitt der Abtriebswelle
19 ist einstückig ein Amboß ausgebildet, der eine im wesent
lichen radial von der Abtriebswelle 19 abstehende Backe 23
aufweist, an der je eine Vorwärts-Schlagaufnahmefläche 20
und eine Rückwärts-Schlagaufnahmefläche 21 ausgebildet sind.
Der abtriebsseitige Endabschnitt der Abtriebswelle 19 ist in
einer Laufbuchse 9 gelagert, die ihrerseits im abtriebssei
tigen Ende des Schlagvorrichtungsgehäuses 10 befestigt ist.
Zwischen den beiden im Längsabstand zueinander angeordneten
Stirnplatten 15′ und 15′′ des Hammerträgers 15 erstreckt sich
ein Bolzen 22, der durch Schlitze bzw. Langlöcher 18 in
jeder Stirnplatte 15′ und 15′′ hindurchragt, wie das in
Fig. 2 mit gestrichelten Linien angeordnet ist. Im Zwi
schenraum zwischen diesen beiden Stirnplatten 15′ und 15′′
ist ein Hammer 25 untergebracht, der im wesentlichen U-för
mig ausgebildet ist, mit einem zentralen Joch, von dem je
ein Schenkel absteht, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich
ist. Der Bolzen 22 ist durch den geschlossenen Körper des
Joches hindurchgeführt, und die beiden Schenkel erstrecken
sich beidseitig der Abtriebswelle 19. An jeden Schenkel des
Hammers 25 sind nach innen vorstehende Schlagansätze 27 und
28 angeformt, nämlich der Vorwärts-Schlagansatz 27 und der
Rückwärts-Schlagansatz 28. Der Bolzen 22 kann eine be
grenzte Verschiebung innerhalb der Schlitze bzw. Langlöcher
in einer Richtung im wesentlichen quer zur Rotationsachse
der An- und Abtriebswellen 11, 19 ausführen, so daß auch der
am Bolzen 22 gehaltene/geführte Hammer 25 eine lineare
Querverschiebung bezüglich der Abtriebswelle 19, der Amboß
backe 23 und des Hammers 25 ausführen kann. Der Betrag
dieser Verschiebung ist ausreichend, damit sich der Hammer
25 und die Amboßbacke 23 während der Beschleunigungsphase
voneinander trennen können, wie das nachstehend im einzelnen
erläutert ist.
Wie bereits gesagt, besteht der Hammer 25 aus einem im we
sentlichen U-förmigen Bauteil, durch dessen Körper/Joch der
Bolzen 22 hindurchragt, während sich die beiden Schenkel
beidseitig der Antriebswelle 19 erstrecken. Zwischen jedem
Schenkelende und einer gegenüberliegenden Fläche 32, 33 am
Hammerträger 15 ist je eine Walze oder Rolle 29 und 30 ange
ordnet, die in Kontakt mit diesen beiden Bestandteilen
steht. Diese Rollen oder Walzen 29, 30 haben die Aufgabe,
die Reibungskräfte zu verringern, die dann auftreten, wenn
eine lineare Querverschiebung des Hammers 25 bezüglich des
Hammerträgers 15 erfolgt. Ein vorstehender Abschnitt 31 des
Hammerträgers 15 weist gefräste, bogenförmige Flächen 32, 33
auf, welche Halteanschläge für die Rollen bzw. Walzen 29, 30
bilden.
Nachstehend wird die Betriebsweise dieser Schlagvorrichtung
erläutert, wobei mit der Schlagmoment-Stellung begonnen
wird, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist; hier
befindet sich der Vorwärts-Schlagansatz 27 des Hammers 25 in
einer Hammeranschlag-Anlage an der Vorwärts-Schlagaufnahme
fläche 20 der Amboßbacke 23 der Abtriebswelle 19.
Die Antriebswelle 11 treibt direkt den Hammerträger 15 in
Uhrzeigersinnn-Richtung an, wie das in Fig. 2 mit dem Pfeil
angedeutet ist. Unmittelbar im Anschluß an einen Schlagstoß
(vgl. Fig. 3) rollt der Hammer 25 auf den Rollen 29, 30
seitlich nach links, wobei der Bolzen 22 in den Schlitzen
bzw. Langlöchern 18 in den Stirnplatten 15′ und 15′′ des Ham
merträgers 15 in die mit Fig. 4 dargestellte Freigabestel
lung gleitet. An diesem Punkt treibt der Motor weiterhin den
Hammerträger 15, den Bolzen 22, den Hammer 25 und die Rollen
29, 30 in einer Vorwärts-Richtung (im Uhrzeigersinn) relativ
zu der Abtriebswelle 19 und der Amboß-Schlagaufnahmefläche
20 an. Ein Zwischenraum zwischen dem Hammer-Schlagansatz 27
und der Amboß-Schlagaufnahmefläche 20 erlaubt eine Weiter
drehung des Hammerträgers 15 und des Hammers 25 in Form
einer Einheit bezüglich der Amboßbacke 23, welche die in
Fig. 5 gezeigte Stellung einnimmt. Daraufhin beginnt eine
Mitnahmewirkung des vom Motor angetriebenen Hammers 25 an
der relativ stationär gehaltenen Amboßbacke 23. Diese Mit
nahmewirkung hat zur Folge, daß der Hammer 25 auf den Rollen
29, 30 aus der mit Fig. 5 gezeigten Stellung in die mit
Fig. 6 gezeigte Stellung rollt, in welcher die von der Mit
nahmewirkung verursachte Querverschiebung aufhört. Eine zen
trifugale Anlage bzw. Verriegelung (die nachstehend im ein
zelnen erläutert wird) hält die rotierenden Teile in den mit
Fig. 6 und 7 gezeigten Stellungen, während Hammerträger
15 und Hammer 25 zusätzliche Geschwindigkeit und Energie von
dem Motor aufnehmen, bevor der nächste Schlagstoß erfolgt,
wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Diese zentrifugale Anlage
bzw. Verriegelung ist zumindest bis zu dem Zeitpunkt wirk
sam, wo die Bestandteile die mit Fig. 7 gezeigte Stellung
erreichen. Während des Schlagstoßes wirkt das vom rotieren
den Hammer 25 ausgehende Trägheitsmoment dahingehend, eine
Freigabe des Hammers 25 solange zu verhindern, bis das
Moment des Hammerträgers 15 und des Hammers 25 durch die
Abtriebswelle 19 aufgebraucht ist.
Ein Vorzug dieser Schlagvorrichtung besteht darin, daß die
gesamte kinetische Energie des Motor-Rotors 5 über die An
triebswelle 11, den Hammerträger 15 und den Hammer 25 bei
jedem Schlagstoß zur Verfügung steht, da keine Freigabe
auftreten kann, bis das Hammermoment aufgebraucht ist. Wenn
eine lose Mutter oder dergleichen mit dieser Schlagvorrich
tung angezogen werden soll, dann zieht die Schlagvorrichtung
die Mutter - ohne Ausführung von Schlagstößen - so lange an,
bis ausreichender Widerstand erreicht ist, an dem die
Schlagvorrichtung automatisch zu schlagen beginnt. Während
dieser Phase des leichten Anziehens nehmen die Bestand
teile die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein. Infolge der
auftretenden Zentrifugalkraft und der Reibung zwischen den
Hammerschlagansätzen 27, 28 und den Amboß-Schlagaufnahme
flächen 20, 21 wird von dem Motor ein gutes Anzieh-Dreh
moment geliefert, das über den Hammerträger 15 direkt auf
den Hammer 25 übertragen wird, und von dort direkt auf die
Amboßbacke 23 und die Abtriebswelle 19.
Während des Rückwärtslaufes der Schlagvorrichtung befindet
sich der Hammer 25 in einer Schlagstellung ähnlich der mit
Fig. 2 gezeigten Stellung, wobei jedoch der Rückwärts-
Schlagansatz 28 an der Rückwärts-Amboß-Schlagaufnahmefläche
21 anliegt. Die Schlagstoßdurchführung und die Mitnahme
wirkung ist analog den Vorgängen bei der Vorwärts-Rotation.
Mit Bezugnahme auf Fig. 8 werden nachstehend bestimmte Be
ziehungen und Zuordnungen erläutert, die für die beste Wir
kungsweise der Schlagvorrichtung wesentlich sind. Wenn der
Hammeranschlag 27 einen Schlagstoß auf die Amboß-Schlag
aufnahmefläche 20 durchführt, tritt eine Kraft auf, die mit
dem Pfeil 50 bezeichnet ist, wobei die Pfeilrichtung die
Kraftrichtung und die Pfeillänge den Kraftbetrag bezeich
nen. Wie dargestellt, verläuft die Kraftrichtung in einem
Winkel von angenähert 9° zur Senkrechten, wobei diese Kraft
eine horizontale Komponente entsprechend dem Pfeil 51 auf
weist, welche der Verriegelungs-lösenden Komponente der
Schlagkraft entspricht.
Die Bezugsziffer 52 bezeichnet den Schwerpunkt des Hammers
25. Entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 8 befindet sich
dieser Schwerpunkt 52 oberhalb und geringfügig rechts von
der Achse 19′ der Abtriebswelle 19, da sich der Hammer 25 so
weit wie möglich nach rechts verschoben hat.
Der Pfeil 53 bezeichnet die von der Hammermasse während
deren Beschleunigung ausgehende Kraft unmittelbar vor dem
Schlagstoß; in gleicher Weise bezeichnet der Pfeil 54 die
Verriegelungs-lösende Komponente der Kraft 53.
Der Pfeil 55 bezeichnet die von der Hammermasse während der
Hammerbeschleunigung ausgehende Zentrifugalkraft; in glei
cher Weise bezeichnet der Pfeil 56 die Verriegelungs-lösende
Komponente der Kraft 55.
Die mit dem Pfeil 56 bezeichnete Kraft ist größer als die
Kraft gemäß Pfeil 54 während der Zeitspanne, in der die Mit
nahmewirkung voll wirksam ist, was eine zentrifugale Ver
riegelung hervorruft, welche den Hammer 25 in der Anlage
stellung hält, so daß dieser für die Durchführung des näch
sten Schlagstoßes vorbereitet ist.
Während der Phase der Verzögerung oder Abbremsung des
Schlagstoßes wirkt die vom Hammer 25 ausgehende Trägheits
kraft in Richtung des Pfeils 58, welche eine mit dem Pfeil
57 bezeichnete Komponente besitzt, welche der verriegelungs
lösenden Komponente 51 der Hammerschlagkraft 50 am Hammer
anschlag 27 entgegenwirkt und diese überwindet.
Wenn die Trägheitskräfte vollständig aufgebraucht sind, und
der Hammeranschlag 27 weiterhin die Amboß-Schlagaufnahme
fläche 20 berührt, was so lange der Fall ist, solange das
vom zum drehenden Werkstück ausgehende Widerstandsdrehmoment
recht gering ist, dann erzeugt das Antriebsdrehmoment des
Motors eine Kraft ähnlich der Schlagkraft 50, welche eine
Komponente ähnlich der Schlagkraftkomponente 51 besitzt, die
ausreicht, um den Reibungswiderstand zwischen dem Hammeran
schlag 20 und der Amboß-Schlagaufnahmefläche 27 zu über
winden, wodurch der Hammer 25 auf den Rollen 29, 30 relativ
zu dem Hammerträger 15 in seine Freigabestellung rollt. So
fern andererseits das von dem zu drehenden Werkstück aus
gehende Widerstandsdrehmoment größer ist, und nach dem
Schlagstoß ein Rückprall auftritt, dann wird der Motor in
Rückwärts-Richtung angetrieben und es tritt eine Trägheits
kraft ähnlich der Kraft 53 auf, die eine Komponente ähnlich
der Komponente 54 besitzt, welche eine Hammerverschiebung in
die Freigabestellung hervorruft, da dort lediglich eine
geringe oder gar keine Zentrifugalkraft auftritt.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 wird eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung
erläutert, deren Hammerträger 59 eine antriebsseitige
Stirnplatte 60 und eine davon getrennte abtriebsseitige
Stirnplatte 61 aufweist, welche über zwei Bolzen 62 und 63
miteinander verbunden sind, so daß der gesamte Hammerträ
ger 59 als eine Einheit rotiert. Im Zwischenraum zwischen
der antriebsseitigen Stirnplatte 60 und der abtriebssei
tigen Stirnplatte 61 sind zwei identische Hämmer 64, 65
untergebracht, wobei die Bolzen 62 und 63 durch Schlitze
bzw. Langlöcher 66 und 67 in den Hämmern 64, 65 hindurch
ragen. Wie aus den Fig. 9 und 12 ersichtlich, hat jeder
Hammer 64, 65 die Form eines Hufeisens mit einem zentralen
Joch, von welchem die beiden Schenkel abstehen, die an ihrer
Innenseite mit je einem Schlagansatz 67, 68 versehen sind.
In jedem Hammerjoch ist lediglich ein Schlitz bzw.Lang
loch 66 oder 67 für den Bolzen erforderlich, weil das offene
Ende jedes hufeisenförmigen Hammers 64, 65 den freien Raum
für den Durchtritt des anderen Bolzen liefert. Wie mit Fig.
10 dargestellt, sind die beiden Hämmer 64, 65 rund um die
Amboßwelle 70 angeordnet, welche einstückig mit der Ab
triebswelle 71 verbunden ist. Bezüglich der Amboßwelle 70
sind die beiden Hämmer 64, 65 um 180° zueinander versetzt,
rund um diese Amboßwelle 70 in axialem Längsabstand zuein
ander angeordnet. Wie aus Fig. 13 ersichtlich, weist die
Amboßwelle 70 zwei einstückig angeformte Amboßbacken 73 auf,
die um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, und welche
mit den Amboß-Schlagaufnahmeflächen 77, 78 versehen sind,
welche die Hammerschläge des jeweiligen Hammers 64 oder 65
aufnehmen. Zu diesem Zweck sind die beiden Amboßbacken 73 in
entsprechendem Längsabstand zueinander angeordnet. Wie dar
gestellt, sind die beiden Hämmer 64, 65 mit ihren jeweiligen
Vorderseiten aufeinander zugerichtet unmittelbar benachbart
zueinander angeordnet, obwohl auch ein größerer axialer
Längsabstand längs der Amboßwelle 70 vorgesehen werden kann;
im letzteren Falle könnte ein zusätzlicher (nicht darge
stellter) Abschnitt des Hammerträgers zwischen die beiden
Hämmer 64 und 65 hineinragen, der von den Bolzen 62, 63 ge
halten wird.
Zur antriebsseitigen Stirnplatte 60 gehört ein Nabenab
schnitt 75, dessen Inneres mit einer Kerbverzahnung 13
versehen ist, die ihrerseits an Zähnen 12 der Antriebs
welle 11 anliegt. Die Bolzen 62 und 63 ragen durch Rund
löcher in der antriebsseitigen Stirnplatte 60 und in der
abtriebsseitigen Stirnplatte 61 hindurch und verbinden diese
beiden Stirnplatten 60, 61 miteinander, so daß ein zusam
menhängender Hammerträger 59 gebildet wird, der in Form
einer einzigen Einheit rotiert. Ferner erlauben Schlitze
bzw. Langlöcher 66 und 67 in den Hämmern 64, 65, daß diese
Hämmer 64, 65 auf den Rollen 72 quer zur Rotationsachse der
Schlagvorrichtung rollen, wie das oben mit Bezugnahme auf
die andere, mit lediglich einem Hammer ausgerüstete Schlag
vorrichtung beschrieben ist.
Die Wirkungsweise dieser, mit zwei Hämmern ausgerüsteten
Schlagvorrichtung ist ähnlich zu der Wirkungsweise der oben
mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beschriebenen, ledig
lich einen Hammer aufweisenden Schlagvorrichtung; jedoch ist
der zusätzliche Vorteil gegeben, daß die zwei Hämmer aufwei
sende Schlagvorrichtung zwei Schlagstöße durchführt, im we
sentlichen gleichzeitig und um 180° um die Abtriebswelle 71
versetzt. Dies reduziert die Schwingungen der Schlagvorrich
tung und, obwohl mehr Teile erforderlich sind, kann der
unterteilte, aus den Bestandteilen 60, 61, 62 und 63 be
stehende Hammerträger 59 viel billiger gefertigt werden, also
der einstückige Hammerträger 15 der Ausführungsform nach den
Fig. 1 und 2.
Die beiden Stirnplatten 60, 61 des Hammerträgers 59 erlauben
einen wichtigen Trägheitsmomentausgleich der Schlagvorrich
tung. Das Trägheitsmoment der abtriebsseitigen Stirnplatte
61 soll im wesentlichen gleich der Summe der Trägheitsmomen
te der antriebsseitigen Stirnplatte 60 und des Rotors 5
sein. Um dies zu gewährleisten, weist die abtriebsseitige
Stirnplatte 61 bei 61′ (vgl. Fig. 10) einen größeren Durch
messer auf. Alternativ könnte die abtriebsseitige Stirnplat
te 61 etwas länger ausgebildet werden, als die antriebs
seitige Stirnplatte 60. Dieser Ausgleich der Trägheits
momente gewährleistet, daß die beiden Hämmer 64, 65 im we
sentlichen gleichzeitig anschlagen.
Claims (10)
1. Schlagvorrichtung für Drehwerkzeuge, insbesondere Schlag
schrauber
mit einem auf einer Achse drehbaren und von einem Motor antreibbaren Hammerträger (15; 59),
mit einem koaxial und nahe zum Hammerträger drehbar ge haltenen Amboß, der wenigstens eine im wesentlichen radial abstehende Backe (23; 73) mit Schlagaufnahme flächen (20, 21; 77, 78) aufweist,
mit wenigstens einem Hammer (25; 64, 65) mit Schlagan sätzen (27, 28; 67, 68) zur Schlagausübung auf die Amboß schlagaufnahmeflächen,
mit einer solchen gemeinsam rotierbaren Anordnung von Hammer und Hammerträger, welche relativ zum Hammerträger und quer zur Hammerträger-Rotationsachse eine begrenzte, lineare Hammerverschiebung zuläßt, welche die Hammer- Schlagansätze in Berührung mit dem Amboß-Schlagaufnahme flächen bringt, um darauf einen Schlagstoß auszuüben, der eine, den Hammer-Schlagansatz aus der Anlage mit der Amboß-Schlagaufnahmefläche zu bringen suchende Kraft komponente besitzt, wobei jedoch aufgrund der Massen- und Schwerpunktsverteilung des Hammers vom Hammerträg heitmoment eine Kraft ausgeht, welche im Augenblick des Schlagstoßes eine lineare Querverschiebung des Hammers relativ zum Hammerträger verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hammerträger (15; 59) zwei im Längsabstand zueinander angeordnete Stirnplatten (15′, 15′′; 60, 61) aufweist, zwischen denen sich wenigstens ein Bolzen (22; 62, 63) erstreckt, der in je einer Bohrung (18; 74) in jeder Stirnplatte gelagert ist;
im Zwischenraum zwischen den beiden Stirnplatten wenig stens ein im wesentlichen U-förmig ausgebildeter Hammer (25; 64, 65) untergebracht ist, der ein Joch und zwei abstehende Schenkel aufweist;
der Bolzen (22; 62, 63) durch eine durchgehende Bohrung in diesem Joch geführt ist, wobei entweder die Bohrungen (18) in den Stirnplatten, oder die Bohrung (66) im Joch des Hammers als Langloch ausgebildet sind, um die lineare Querverschiebung zwischen Hammer und Hammerträger zu ge währleisten; und
zwischen jedem Schenkelende des Hammers (25; 64, 65) und einer gegenüberliegenden Fläche (32, 33) am Hammerträger (15; 59) je eine Rolle oder Walze (29, 30; 72) angeord net ist, welche die Reibung zwischen Hammer und Hammer träger herabsetzt und eine Torsions-Antriebsverbindung zwischen dem Hammerträger und dem Hammer angenähert in Richtung der vom Schlagstoß ausgehenden Kraft gewähr leistet.
mit einem auf einer Achse drehbaren und von einem Motor antreibbaren Hammerträger (15; 59),
mit einem koaxial und nahe zum Hammerträger drehbar ge haltenen Amboß, der wenigstens eine im wesentlichen radial abstehende Backe (23; 73) mit Schlagaufnahme flächen (20, 21; 77, 78) aufweist,
mit wenigstens einem Hammer (25; 64, 65) mit Schlagan sätzen (27, 28; 67, 68) zur Schlagausübung auf die Amboß schlagaufnahmeflächen,
mit einer solchen gemeinsam rotierbaren Anordnung von Hammer und Hammerträger, welche relativ zum Hammerträger und quer zur Hammerträger-Rotationsachse eine begrenzte, lineare Hammerverschiebung zuläßt, welche die Hammer- Schlagansätze in Berührung mit dem Amboß-Schlagaufnahme flächen bringt, um darauf einen Schlagstoß auszuüben, der eine, den Hammer-Schlagansatz aus der Anlage mit der Amboß-Schlagaufnahmefläche zu bringen suchende Kraft komponente besitzt, wobei jedoch aufgrund der Massen- und Schwerpunktsverteilung des Hammers vom Hammerträg heitmoment eine Kraft ausgeht, welche im Augenblick des Schlagstoßes eine lineare Querverschiebung des Hammers relativ zum Hammerträger verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hammerträger (15; 59) zwei im Längsabstand zueinander angeordnete Stirnplatten (15′, 15′′; 60, 61) aufweist, zwischen denen sich wenigstens ein Bolzen (22; 62, 63) erstreckt, der in je einer Bohrung (18; 74) in jeder Stirnplatte gelagert ist;
im Zwischenraum zwischen den beiden Stirnplatten wenig stens ein im wesentlichen U-förmig ausgebildeter Hammer (25; 64, 65) untergebracht ist, der ein Joch und zwei abstehende Schenkel aufweist;
der Bolzen (22; 62, 63) durch eine durchgehende Bohrung in diesem Joch geführt ist, wobei entweder die Bohrungen (18) in den Stirnplatten, oder die Bohrung (66) im Joch des Hammers als Langloch ausgebildet sind, um die lineare Querverschiebung zwischen Hammer und Hammerträger zu ge währleisten; und
zwischen jedem Schenkelende des Hammers (25; 64, 65) und einer gegenüberliegenden Fläche (32, 33) am Hammerträger (15; 59) je eine Rolle oder Walze (29, 30; 72) angeord net ist, welche die Reibung zwischen Hammer und Hammer träger herabsetzt und eine Torsions-Antriebsverbindung zwischen dem Hammerträger und dem Hammer angenähert in Richtung der vom Schlagstoß ausgehenden Kraft gewähr leistet.
2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abrollflächen (32, 33) am Hammerträger (15; 59) bogen
förmig gekrümmt sind und Halteanschläge für die Rollen
oder Walzen (29, 30; 72) bilden.
3. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Zwischenraum zwischen den beiden Stirnplatten (60, 61) des Hammerträgers (59) zwei im Abstand zueinander angeordnete Hämmer (64, 65) untergebracht sind, von denen jeder linear zum Hammerträger (59) verschiebbar gehalten ist;
die beiden Hämmer (64, 65) zueinander um 180° versetzt rund um die Amboßwelle (70) angeordnet sind; und
an der Amboßwelle zwei Backen (73) angeformt sind, die in axialer Richtung im Längsabstand zueinander angeordnet sind und zueinander um 180° versetzt von der Amboßwelle (70) radial abstehen.
im Zwischenraum zwischen den beiden Stirnplatten (60, 61) des Hammerträgers (59) zwei im Abstand zueinander angeordnete Hämmer (64, 65) untergebracht sind, von denen jeder linear zum Hammerträger (59) verschiebbar gehalten ist;
die beiden Hämmer (64, 65) zueinander um 180° versetzt rund um die Amboßwelle (70) angeordnet sind; und
an der Amboßwelle zwei Backen (73) angeformt sind, die in axialer Richtung im Längsabstand zueinander angeordnet sind und zueinander um 180° versetzt von der Amboßwelle (70) radial abstehen.
4. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
von jedem Schenkel jedes U-förmigen Hammers (25; 64, 65)
je ein Schlagansatz (27, 28; 67, 68) nach innen vorsteht.
5. Schlagvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hammerträger (59) eine antriebsseitige Stirnplatte (60) mit zwei durchgehenden Bohrungen (74) und im Längs abstand dazu eine abtriebsseitige Stirnplatte (61) mit zwei durchgehenden Bohrungen (74) aufweist; und
zwei Bolzen (62, 63) durch diese Bohrungen (74) hindurch ragen und die antriebsseitige Stirnplatte (60) mit der abtriebsseitigen Stirnplatte (61) verbinden, um einen einheitlichen Hammerträger (59) für die Rotation um eine Rotationsachse zu erhalten.
der Hammerträger (59) eine antriebsseitige Stirnplatte (60) mit zwei durchgehenden Bohrungen (74) und im Längs abstand dazu eine abtriebsseitige Stirnplatte (61) mit zwei durchgehenden Bohrungen (74) aufweist; und
zwei Bolzen (62, 63) durch diese Bohrungen (74) hindurch ragen und die antriebsseitige Stirnplatte (60) mit der abtriebsseitigen Stirnplatte (61) verbinden, um einen einheitlichen Hammerträger (59) für die Rotation um eine Rotationsachse zu erhalten.
6. Schlagvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägheitsmoment der abtriebsseitigen Stirnplatte (61)
im wesentlichen gleich der Summe der Trägheitsmomente der
antriebsseitigen Stirnplatte (60) und des Motor-Rotors
(5) ist.
7. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Hammer (25; 64, 65) eine solche Schwerpunktsver
teilung aufweist, die bei einer Hammerbeschleunigung die
Hammer-Schlagansätze (27, 28; 67, 68) aus der Rotations
bahn der Amboß-Schlagaufnahmeflächen (20, 21; 77, 78)
herausführt.
8. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hammer-Schlagansätze (27, 28; 67, 68) auf die Amboß-
Schlagaufnahmeflächen (20, 21; 77, 78) einen Schlagstoß
ausüben, der eine Kraftkomponente parallel, jedoch ent
gegengesetzt zu der linearen Querverschiebung besitzt; und
vom Hammerträgheitsmoment eine Kraftkomponente ausgeht,
welche der vom Schlagstoß ausgehenden Kraftkomponente
im Augenblick des Schlagstoßes entgegenwirkt.
9. Schlagvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf den Schwerpunkt (52) des Hammers (25; 64, 65)
einwirkende Zentrifugalkraft den Hammer vor dem Schlag
stoß in der Anlagestellung hält.
10. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schwerpunkt (52) des Hammers auf einer vertikalen
Mittellinie des U-förmigen Hammers so weit wie möglich
von den Hammer-Schlagansätzen (27, 28; 67, 68) entfernt
angeordnet ist.
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US06/065,519 US4321973A (en) | 1979-08-10 | 1979-08-10 | Rotary impact clutch |
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