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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk
eines Schlag- oder Bohrhammers, welches einen in einem Führungsrohr von einem Antriebsglied
axial hin und her bewegbaren Kolben enthält, und welches einen koaxial bezüglich
des Führungsrohres angeordneten hin und her bewegbaren Schläger aufweist, der durch
einen sich zwischen ihm und dem Kolben aufbauenden Überdruck in Richtung auf den
Döpper beschleunigt und durch einen nach dem Auftreffen auf den Döpper zwischen
ihm und dem Kolben entstehenden Unterdruck in Richtung auf den Kolben beschleunigt
wird, wodurch sich der Überdruck aufbaut, wobei das Antriebsglied am Kolben angelenkt
ist und in Eingriff mit einer drehbaren, geschlossenen Führkurve zur Erzeugung einer
Hin- und Herbewegung des angelenkten Indes des Antriebsgliedes steht. Vorzugsweise
bezieht sich die Erfindung auf ein Schlagwerk, bei dem der Kolben
rohrförmig
ausgebildet und an einem Ende geschlossen ist und bei dem der Schläger in diesem
Kolben angeordnet ist, so daß der Aufbau des Überdrucks zwischen dem Schläger und
dem geschlossenen Ende des Kolbens stattfindet.
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Bei einer bekannten Antriebsvorrichtung dieser Art (DE-OS 24 49 191),
bei der die Drehbewegung einer angetriebenen Zwischenwelle zum Antrieb der den Bohrer
aufnehmenden Spindel benutzt wird, treibt diese Zwischenwelle eine rotierende, in
sich geschlossene Kurvenbahn, etwa eine Taumelscheibe an, die einen Antriebszapfen
trägt, der sich in den im Führungsrohr laufenden Kolben erstreckt und in diesem
gelagert ist. Mit Hilfe dieses Antriebs wird der Kolben im Führ ingsrohr hin und
her bewegt und so die Schlagwirkung erzeugt. Bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung
ist eine große Anzahl von Teilen erforderlich, die mit engen Toleranzen gefertigt
werden müssen, so daß sich hohe Herstellungskosten ergeben.
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Ein Schlag- oder Bohrhammer mit einer einen rohrförmigen Kolben aufweisenden
Antriebsvorrichtung ist aus der EP-OS 14 760 bekannt, und in dieser Druckschrift
ist auch ausführlich erläutert, in welcher Weise der Schläger durch Aufbau von Überdruck
und entstehendem Unterdruck in Kombination mit der Bewegung des rohrförmigen Kolbens
hin
und her bewegt wird, um auf den Döpper aufzutreffen und damit
die Schlagbewegung für den Bohrer zu erzeugen. Bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung
dient als Antriebsglied ein Kurbelarm, der am hinteren Ende des rohrförmigen Kolbens
angelenkt und mit seinem anderen Ende an einem Exzenterzapfen befestigt ist, der
in einem Zahnrad gelagert ist. Durch Drehung des Zahnrades erfolgt daher eine Hin-
und Herbewegung des Kolbens in axialer Richtung. Da jedoch bei dieser bekannten
Antriebsvorrichtung der Exzenter einschließlich des Zahnrades in axialer Richtung
hinter dem hinteren Ende des Kolbens angeordnet ist, ist eine verhältnismäßig große
Baulänge erforderlich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute Antriebsvorrichtung
für das Schlagwerk eines Schlag- oder Bohrhammers zu schaffen, die eine geringe
Anzahl von Bauteilen benötigt und die Erreichung einer geringen Baulänge gestattet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Antriebsvorrichtung der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß das Antriebsglied aus einem
Hebel besteht, der sich vom angelenkten Ende über den Eingriffsbereich mit der Führkurve
hinaus erstreckt und mit seinem über den Eingriffsbereich erstreckenden Endbereich
schwenkbar
mit einem Festpunkt verbunden ist.
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Das erfindungsgemäß vorgesehene Antriebsglied hat also die Form eines
Hebels, der mit einem Mittelbereich in Eingriff mit der Führkurve steht, so daß
bei Drehung dieser Führkurve sein mit dem Kolben in Eingriff stehendes Ende, das
angelenkte Ende, eine Hin- und Herbewegung in Richtung der Längsachse des Führungsrohres
ausführt.
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Da dieser Hebel aber mit dem dem angelenkten Ende gegenüberliegenden
Ende schwenkbar mit einem Festpunkt, etwa einem Punkt des Gehäuses des Schlag- oder
Bohrhammers verbunden ist, ergibt sich zwischen der Bewegung des von der Führkurve
bewegten Mittelbereiches und der Bewegung des am Kolben angelenksen Endes des Hebels
eine Wegvergrößerung. Aus diesem Grund braucht die Führkurve nur eine verhältnismäßig
kleine Auslenkbewegung des Mittelbereichs des Hebels hervorzurufen und daher nur
eine verhältnismäßig kleine Abmessung in Auslenkrichtung zu haben.
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Es sei erwähnt, daß die Führkurve üblicherweise die Form eines koaxial
zur Drehachse der Führkurve angeordneten und bezüglich dieser Drehachse schräggestellten
Kreises hat, also einen Hoch- und einen Tiefpunkt, so daß bei einer Umdrehung der
Führkurve eine Hin- und Herbewegung des Hebels erfolgt. Es ist jedoch auch möglich,
mehrere,
beispielsweise zwei Hoch- und Tiefpunkte im Verlauf der
Führkurve vorzusehen, um bei einer Umdrehung mehrere Hin-und Herbewegungen des Hebels
zu erhalten.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Eingriffsbereich
des Hebels an diesem ein Zapfen befestigt, der sich in die aus einer Nut bestehenden
Führkurve erstreckt, und vorzugsweise ist auf dem Zapfen ein in Eingriff mit der
Wandung der Nut stehendes Lager befestigt, so daß sich eine reibungsarme Bewegung
des Zapfens in der Führkurve ergibt.
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Um eine mittige Krafteinleitung in den Kolben zu erreichen, kann an
der Außenseite des dem Schläger abgewandten Endes des Kolbens und auf dessen Längsachse
eine Aufnahme für das angelenkte Ende des Hebels ausgebildet sein. Eine besonders
einfache Lagerung des angelenkten Endes des Hebels in der Aufnahme ergibt sich dann,
wenn der Bereich des angelenkten Endes des Hebels einen rechteckförmigen Querschnitt
hat und sich in eine in der Aufnahme vorgesehene Durchgangsbohrung erstreckt, die
im wesentlichen den gleichen rechteckförmigen Querschnitt wie das angelenkte Ende
des Hebels aufweist, deren Begrenzungsflächen jedoch in der Ebene des Öffnungsquerschnittes
ballig geformt sind.
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Dadurch kann dann das im Querschnitt rechteckförmige angelenkte Ende
des Hebels auf den balligen Flächen gleiten, so daß bei gehärteten Flächen auf das
Vorsehen eines besonderen Lagers verzichtet werden kann.
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Wird bei der vorstehend erwähnten Anordnung zur mittigen Krafteinleitung
in den Kolben der zwischen dem Eingriffsbereich und dem angelenkten Ende liegende
Abschnitt des Hebels gekröpft ausgebildet, d. h. in der Ebene seiner Erstreckung
näher an das hintere Ende des Kolbens herangebogen, so wird ein noch kompakterer
Aufbau der Gesamtanordnung erreicht.
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Um die erheblichen Kräfte aufnehmen zu können, ohne besonders groß
dimensioniert zu sein, befindet sich der Bereich des angelenkten Endes des Hebels
bei größter Annäherung des Schlägers an den Kolben vorzugsweise in einer senkrecht
zur Längsachse des Führungsrohres verlaufenden Ebene, d. h. bei größter Kraftwirkung
des Kolbens auf den Hebel befindet sich der Bereich des angelenkten Endes des Hebels,
in den die Kraft eingeleitet wird, in einer Lage senkrecht zur Krafteinleitung,
so daß allein Biegekräfte, die von der Wandung der Führkurve aufgenommen werden
können, jedoch praktisch keine Zugkräfte auftreten. Dadurch wird auch verhindert,
daß der Kolben bezüglich des
Führungsrohres gekippt bzw. verkantet
wird, wodurch erhöhte Reibungskräfte entstünden.
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Zur Dämpfung der auf die Antriebsvorrichtung wirkenden Stoßkräfte
und insbesondere zur Verringerung der Übertragung von Stoßkräften auf die Antriebswelle
kann die Führkurve auf einer Trommel vorgesehen sein, und die Trommel kann gegen
den Druck einer Feder begrenzt in Richtung weg vom Döpper bewegbar auf einer angetriebenen
Zwischenwelle gelagert sein. Bei diesem Aufbau werden vom Schlagwerk auf den Hebel
und damit auf die Trommel übertragene Stöße durch Verlagerung der Trommel in Richtung
auf die Feder dämpfend von dieser Feder aufgenommen. Die Trommel besteht vorzugsweise
aus zwei im wesentlichen gleichaufgebauten Teilen.
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Eine besonders einfache und wirksame Kühlung des Schlagwerks läßt
sich dadurch erreichen, daß benachbart zu diesem und parallel zu seiner Längserstreckung
ein Kanal zur Führung von Kühiluft vorgesehen ist, wobei der Kanal vorzugsweise
an einem Ende verschlossen ist und zwei nebeneinander liegende Abschnitte hat, die
im Bereich des geschlossenen Endes miteinander verbunden sind, so daß die Kiihiluft
am gleichen Kanalende aus- und eintritt.
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Ist der Kanal in einem das Schlagwerk aufnehmenden Metallteil ausgebildet
und steht dieses in klemmendem Eingriff
mit einem mindestens ein
vorderes Lager haltenden Blech-Formteil, so wird über die wärmeleitende Verbindung
von Metallteil und Blech-Formteil eine Kühlung des Futters und des bzw. der im Blech-Formteil
gehalterten Lager erreicht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in einer Teildarstellung teilweise als Ansicht und teilweise
im Schnitt entlang der Linie I-I aus Figur 2 einen Bohrhammer, wobei jedoch auch
in der Schnittdarstellung einige Teile in der Ansicht gezeigt sind.
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Figur 2 zeigt vereinfacht und teilweise aufgebrochen einen Schnitt
entlang der Linie II-II aus Figur 1.
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Figur 3 zeigt den Bohrhammer aus Figur 1 in einer Teildarstellung
teilweise als Ansicht, teilweise aufgebrochen und teilweise im Schnitt entlang der
Linie III-III aus Figur 1.
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Figur 4 zeigt in einem Teilschnitt entlang der Linie IV-IV aus Figur
2 das angelenkte Ende des Hebels in einem Zapfen.
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Figur 5 zeigt vereinfacht einen Schnitt entlang der Linie V-V aus
Figur 1.
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Bei dem dargestellten Bohrhammer wurden zur Vereinfachung der Griffteil
und der Antriebsmotor weggelassen.
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Der dargestellte Bohrhammer hat ein zwei Kunststoffschalen bestehendes
Gehäuse 1, das am vorderen Ende ein Futter 3 zur Aufnahme des teilweise dargestellten
Bohrers 2 aufweist.
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Auf der Ankerwelle 6 des nicht dargestellten Motors ist in üblicher
Weise ein Ventilator 7 befestigt, und die Ankerwelle ist mit dem dargestellten Endbereich
in einem Lager 8 gehalten, das in einem Metallteil 4, etwa aus Aluminiumguß befestigt
ist. Das dargestellte Ende der Ankerwelle 6 bildet ein Ritzel 9, das in Eingriff
mit einem Zahnrad 13 steht, das auf einer Zwischenwelle 10 befestigt ist. Die Zwischenwelle
10 ist mit ihren Enden in Lagern 11 und 24 gehalten, wobei das Lager 11 im Metallteil
4 und das Lager 24 in einem Blech-Formteil 5 befestigt ist, das in das Gehäuse 1
eingesetzt ist und in zentrierendem Eingriff mit dem Metallteil 4 steht. Zwis.ti<'n
dem Zahnrad 13 und dem Lager 11 befindet sich eine
Tellerfeder
12. Das Zahnrad 13 ist bgnriit in Riclltune auf das Lager 11 auf der Welle 10 verschiebbar,
jedoch unverdrehbar gehalten, so daß es bei einer solchen Verschiebung die Feder
12 zusammendrückt. Zu diesem Zweck ist auch das Ritzel 9 länger als das Zahnrad
13 ausgebildet, und es behindert daher nicht die Verschiebung des Zahnrades 13.
Der Zweck der Verschiebung wird später erläutert werden.
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Auf der Zwischenwelle 10 ist drehbar eine Trommel 14,14' befestigt,
die eine umlaufende Nut aufweist und die in der Mitte der Nut in zwei, vorzugsweise
gleich geformte Teile 14 und 14' unterteilt ist, die über eine Verzahnung 44 miteinander
in Eingriff stehen. Diese Unterteilung ist in Figur 1 zur Vereinfachung nicht dargestellt.
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Dieser Aufbau ermöglicht einerseits eine Drehung der miteinander in
Eingriff stehenden Trommelteile 14,14' auf der Zwischenwelle 10 und andererseits
eine axiale Verlagerung der Trommel nach rechts (Figur 1), also weg von der Anlage
an dem auf der Zwischenwelle 10 befestigten Ring 22, der ein Sprengring sein kann.
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Die umlaufende Nut 15 ist so ausgebildet, daß sie die später zu beschreibende
Hin- und Herbewegung des Kolbens des Schlagwerkes erzeugt, und kann die Form eines
schräggestellten Kreises haben. An dem Zahnrad abgewandten Ende
der
Trommel hat diese die in den Figuren angedeuteten Zähne, die in Eingriff mit entsprechend
geformten Zähnen einer Buchse 16 stehen, die auf der Zwischenwelle 10 mit Hilfe
einer in einer Vertiefung angeordneten Kugel 17 unverdrehbar befestigt ist. An der
Außenfläche der Buchse 16 liegt eine Feder 18 an, die sich an einer von einer Scheibe
19 gebildeten Ringschulter abstützt und die Buchse 16 in Richtung auf die Trommel
14,14' drückt und so den Eingriff der Zähne sicherstellt. Mit einer der Trommel
zugewandten Ringschulter der Buchse 16 steht ein Exzenterstift 21 in Eingriff, der
in einem von außen zugänglichen, im Gehäuse gehaltenen Drehknopf 20 befestigt ist.
Wird dieser Exzenterstift 21 durch Drehung des Knopfes 20 verlagert, so bewegt er
die Buchse 16 außer Eingriff mit den Zähnen der Trommel und gegen den Druck der
Feder 18 nach links. In dieser Stellung wird dann die Drehbewegung der Zwischenwelle
10 nicht mehr von der Buchse 16 auf die drehbar auf der Zwischenwelle gelagerte
die Trommel 14,14' übertragen und daher auch der Antrieb für das Schlagwerk unterbrochen.
Bei Rückbewegung des Exzenterstiftes 21 in die Lage gemäß Figur 3 drückt die Feder
18 die Zähne der Buchse 16 wieder in Richtung auf die Zähne der Trommel 14,14'.
Dabei kann es v<)rk<mfln ,dnß die äußeren Bereiche der Zähne von Trommel und
Buchse aufeinanderliegen, also kein Zahneingriff erfolgt. Wenn sich jedoch die Zwischenwelle
10 und damit
die Buchse 16 dreht, erfolgt eine relative Verlagerur)
der Zähne von Trommel und Buchse in Umfangsrichtung, und die Feder 18 drückt dann
die Zähne der Buchse 16 in Eingriff mit den Zähnen der Trommel 14,14'.
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Zwischen der Scheibe 19 und einem dem Lager 24 benachbart ten Lager
23 zur Aufnahme von Axialkräften ist auf der Zwischenwelle 10 ein Zahnrad 37 vorhanden,
das in Eingriff mit einem auf der Spindel 39 befestigten Zahnrad 38 steht und so
eine Drehbewegung der Spindel und damit des Bohrers 2 bewirkt. Die Spindel stützt
sich mit ihrem inneren Ende an einem Lager 40 ab, während das Zahnrad 38 zur Aufnahme
von Stößen in axialer Richtung gegen eine mittels eines eingelagerten Ringes 42
gehaltene Tellerfeder 41 begrenzt bewegbar ist.
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Zur Erzeugung der Schlagbewegung des Bohrers 2 dient ein in einem
Führungsrohr 25 befestigter, rohrförmiger Kolben 26, in dem der Schläger 27 angeordnet
ist. Zur Funktionsweise eines solchen Schlagwerkes sei auf die bereits vorstehend
erwähnte EP-OS 14 760 verwiesen, in der auch die Funktion und die Lage von hier
nicht dargestellten, im rohrförmigen Kolben 26 und im Führungsrohr 25 vorzusehenden
Belüftungsöffnungen erläutert ist.
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Es sei erwähnt, daß in Figur 1 zur Verdeutlichung der verschiedenen
Betriebsstellungen des Schlagwerkes oberhalb und unterhalb der Mittellinie des Führungsrohres
25 zwei unterschiedliche Betriebsstellungen gezeigt sind. In der unterhalb der Mittellinie
dargestellten Betriebsstellung befindet sich der rohrförmige Kolben 26 in seiner
nahezu vollständig zurückgezogenen Lage, während der Schläger 27 sich in der Stellung
befindet, die sich bei Leerlauf, also bei fehlendem Bohrer 2 oder bei fehlendem
Widerstand auf das vordere Ende des Bohrers 2 ergibt.
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Oberhalb der Mittellinie ist der rohrförmige Kolben 26 in seiner am
weitesten nach vorn verlagerten Stellung gezeigt, während der Schläger 27 sich in
einer Lage befindet, in der er schlagend auf das hintere Ende des Döppers auftrifft.
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In Figur 2 ist nur die Stellung gezeigt, die unterhalb der Mittellinie
des Führungsrohres 25 in Figur 1 dargestellt ist.
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Am hinteren äußeren Ende des rohrförmigen Kolbens 26 sind zwei Ansätze
28,29 angeformt, die eine Mittelbohrung zur Aufnahme eines Zapfens 30 aufweisen.
Dieser Zapfen ist um seinc Längsachse drehbar gelagert und hat eine Mittelbohrung
43 (Figuren 2 und 4), die einen im wesentlichen
rechteckförmigen
Querschnitt aufweist und zwischen derl Ansätzen 28 und 29 liegt. In und durch diese
Bohrung 43 erstreckt sich das einen entsprechend dem Querschnitt der Bohrung 43
einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisende Ende 32 eines Hebels 31. Dieser Hebel
ist mit seinem dem Ende 32 gegenüberliegenden Ende 33 mit Hilfe eines St.iftes 34
schwenkbar im Gehäuse 1 bzw. einem Teil des Metallteils 4 gelagert (Figur 2), also
um den Stift 34 schwenkbar. Zwischen den Enden 32 und 33 ist am Hebel 31 ein Zapfen
35 befestigt, der ein Lager, etwa ein Nadel-oder Gleitlager 36 trägt. Zapfen 35
und Lager 36 erstrecken sich in die Nut 15 der Trommel 14,14', so daß bei Bewegung
der Nut 15 der Hebel 31 infolge des Eingriffs des das Lager '6 tragenden Zapfens
37 um den Stift 34 verschwenkt und dadurch sein Ende 32 in Richtung der Mittelachse
des Führungsrohres 25 in der in Figur 1 angedeuteten Weise hin und her bewegt wird.
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Es sei erwähnt, daß sich der Hebel 31 durch Feinstanzen oder -schneiden
ohne spanabhebende Nachbearbeitung herstellen läßt. Um im Bereich des Zapfens 30
auf ein gesondertes Lager zu verzichten, können die Begrenzungsflächen der Durchgangsbohrung
43 in Richtung senkrecht zur Längsachse des Hebelendes 32 (Figur 4) ballig ausgebildet
sein.
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Diese balligen Flächen, die sich sehr einfach durch Bohren und nachfolgendes
Räumen der Bohrung mittels einer entsprechend geformten Räumnadel herstellen lassen,
bilden nach entsprechender Härtung Gleitflächen für das Ende 32 des Hebels 31, das
bei der Hin- und Herbewegung nach Verdrehung des Zapfens 30 auf der Mittelachse
des Führungsrohres 25 auch eine Auf- und Abwärtsbewegung in der Bohrung 43 ausführt.
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Wie in Figur 1 gezeigt, ist der oberhalb des Zapfens 35 liegende Abschnitt
des Hebels 31 im wesentlichen in der Zeichenebene abgekröpft, so daß das Ende 32
näher an das hintere Ende des Kolbens 26 herangeführt ist, als dies der Fall wäre,
wenn sich dieser Abschnitt des Hebels vom Zapfen 35 mit der anfänglichen Schrägstellung
nach oben fortsetzen würde. Dies führt zu einer Verringerung der Gesamtbaulänge
des Bohrhammers.
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Im übrigen können die Lage des Endes 32 des Hebels 31 und die Position
der Führkurve 15 derart aneinander angepaßt werden, daß sich das Ende 32 in einer
Stellung senkrecht zur Längsachse des Führungsrohres 25 befindet, wenn der Schläger
27 sich dem geschlossenen Ende des rohrförmigen Kolberls 26 'lm weitesten angenähert
hat, also der höchste Überdruck aufgebaut ist. In dieser Lage nimmt der Hebel 31
die entstehenden Kräfte am besten auf und leitet
sie über die Trommel
14,14' und den übrigen Tei des Gehäuses auf den nicht gezeigten Griff.
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Um übertragene Stöße dämpfen zu können, ist die bereits vorstehend
erwähnte Tellerfeder 12 zwischen Zahnrad 13 und Lager 11 der Zwischenwelle 10 vorhanden.
Wird ein entsprechender Stoß vom Hebel auf die Trommel 14,14' übertragen, so erfolgt
eine begrenzte Verlagerung der Trommel nach rechts (Figur 3), wodurch auch das Zahnrad
13 verschoben und die Tellerfeder 12 den Stoß dämpfend aufnehmend verformt wird.
Danach kehrt die Trommel infolge Entspannung der Tellerfeder 12 wieder in ihre ursprüngliche
Lage zurück, in der sie an dem auf der Zwischenwelle 10 befestigten Ring 22 anliegt.
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Im oberen Bereich des Metallteils 4 befindet sich ein nach hinten
offener Kanal 45 (Figuren 1 und 5), in den ein plattenförmiges Trennelement 46 eingesetzt
ist. Dadurch wird Kühlluft vom Ventilator 7 in die eine Seite des Kanals 45 geleitet,
wie dies durch die Pfeile in Figur 5 angedeutet ist. Diese Kühlluft kehrt im vorderen
Bereich des Kanals 45 (Figur 1) ihre Strömungsrichtung um und strömt durch die andere
Seite des Kanals 45 zurück und aus der Austrittsöffnung 47 im Gehäuse 1 aus diesem
heraus. Infolge dieser Führung der Kühlluft in unmittelbarer Nachbarschaft des Schlagwerks
und in einem
wärmeleitfähigen Metallteil ergibt sich eine wirksame
Kühlung des Schlagwerks. Ferner wird durch den Eingriff von Blech-Formteil 5 und
Metallteil 4 mit Hilfe der Kühlluft Wärme aus dem Bereich des Futters 3 sowie von
den im Blech-Formteil 5 gehalterten Lagern abgeleitet.
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