DE3439268C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelgetriebene Schlagbohrmaschine, welche

• - ein einen Zylinderraum bildendes Gehäuse,
• - einen im Zylinderraum achsial beweglichen Schlag­ kolben,
• - ein im Gehäuse befindliches, an eine Druckmittel­ quelle und einen Druckmittelbehälter angeschlossenes, für die Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens vorgesehenes Kanalsystem,
• - ein Ventil für die Steuerung der Schlagbewegung,
• - Mittel für den Anschluß einer Bohrstange in das Gehäuse als eine Verlängerung des Zylinderraumes, und
• - eine druckmittelgetriebene Rotationsmaschinerie für die Rotation der Bohrstange, welche Maschinerie an den Zylinderraum des Schlagkolbens mit einem zweiten Ab­ laufkanal für die Rotation der Rotationsmaschinerie mit Hilfe des aus dem Zylinderraum ablaufenden Druckmittels angeschlossen ist,

umfaßt.

Aus der ZA-Patentanmeldung 76/5367 ist eine Bohr­ maschine vorbekannt, welche für die Rotation der Bohr­ stange mit einer druckmittelgetriebenen Rotations­ maschinerie versehen ist, in welche Maschinerie der Schlagkolben der Bohrmaschine Druckflüssigkeit während des Rücklaufes des Kolben pumpt. Für diesen Zweck ist in den Schlagkolben ein besonderer Ringanschlag ausge­ führt worden, welcher in einem eigenen, aus dem Zylinder­ raum des Schlagkolbens separierten Zylinderraum beweglich ist, welcher Raum an eine, im Verhältnis zur Druckmittel­ quelle des Schlagkolbens separate Druckmittelquelle an­ geschlossen ist. Mit einer ähnlichen Konstruktion wird zwar eine sog. gestufte Rotation der Bohrstange so erzielt, daß die Bohrstange nur in der Zwischenzeit der auf die Bohrstange gerichteten Schläge rotiert wird, und die mit den Rücklauf des Schlagkolbens angeschlossene Energie, für die Rota­ tion der Rotationsmaschinerie benutzt werden kann. Ein Nachteil ist aber, daß das in die Rotationsmaschinerie eingepumpte Druck­ mittel nicht dasselbe ist, welches für die Bewegung dea Schlag­ kolbens benutzt worden ist und daß somit zwei separate Druck­ mittelkreise mit separaten Anordnungen und Druckmitteln verlangt werden.

In der US-PS 40 39 033 ist eine Bohrmaschine mit einem konventio­ nellen Schlagkolben beschrieben, die an eine Druckmittelquelle und an einen Druckmittelbehälter angeschlossene Kanäle zur Ein­ speisung von Druckflüssigkeit in den Schlagkolben und ihren Ab­ lauf aus dem Schlagkolben, ein Ventil zur Steuerung der Schlag­ bewegung des Kolbens und einen druckmittelgetriebenen Rotations­ motor zur Erzeugung einer Drehbewegung aufweist.

Eine bessere Nutzung der Druckflüssigkeit und damit verbunden ein geringerer Verbrauch, eine Erleichterung der Konstruktion um die Leitungszuführung von einer außen gelegenen Pumpe zum Dreh­ motor und ein Ausschluß einer Überlastung der Maschine infolge eines zu starken Drehwiderstandes werden nach dieser Druck­ schrift dadurch erzielt, daß die mit der Bewegung des Schlag­ kolbens gekoppelten Druckmittelkanäle nur zwischen der Schlag­ maschinerie und dem Druckmittelbehälter über den Druckmittel­ vorratsbehälter angeschlossen sind. Keiner der genannten Kanäle ist in irgendeiner Weise mit dem Rotationsmotor verbunden. Hin­ gegen ist der Ablaufkanal des Druckmittels direkt aus dem Arbeitszylinder des Ventils mit dem Drehmotor und über diesen mit dem Druckmittelbehälter verbunden. Dieser Ablaufkanal steht nicht mit dem Rückflüssigkeitskanal des Schlagkolbens und dem daran angeschlossenen Teil des Schlagkolbenzylinders in Verbin­ dung. Nach der US-PS 40 39 033 ist die Rotationsmaschinerie mit dem mit der Rücklaufkammer verbundenen Ablaufkanal gekoppelt.

Aus der US-PS 41 03 746 ist eine Bohrmaschine bekannt, in der auch der Rücklauf des Schlagkolbens für das Pumpen des Druck­ mittels in die Rotationsmaschinerie benutzt wird. Für diesen Zweck ist der Ablaufkanal des Zylinderraumes des Schlagkolbens mit der Rotationsmaschinerie so verbunden, daß das während des Rücklaufes des Schlagkolbens beseitigte Druckmittel als ein Ganzes in die Rotationsmaschinerie und in einen, an die Seite dieser Maschinerie eventuell angekoppelten Umführkanal liegenden Drossel strömt. In diesem Aufbau wird zwar für die Rotation der Rotationsmaschinerie dasselbe Druckmittel wie für die Bewegung des Schlagkolbens benutzt, aber ein Nachteil ist, daß der für die Schlagbewegung des Schlagkolbens verlangte Druckmittel­ aufwand die Größenordnung der Rotationsmaschinerie bestimmt, wodurch meistens eine unnütze Überdimensionierung im Verhältnis zum Rotationsbedarf entsteht.

In Fig. 3 der US-PS 41 03 746 ist eine Ausführungsform dar­ gestellt, in der ein Teil der aus dem Schlagzylinder beseitigten Druckflüssigkeit durch das Ventil 44 an der Rotationsmaschinerie 40 vorbeigesteuert werden kann. Bei dieser Konstruktion ist von Nachteil, daß die Funktion des Ventils 44 nicht nur auf die Rota­ tionsleistung der Rotationsmaschinerie infolge des Durchströmens einer größeren oder kleineren Menge der Druckflüssigkeit durch die Rotationsmaschinerie wirkt, sondern zwangsläufig auch auf die Schlagkraft (Sp. 4, Zeilen 34-45). Nach der in dieser Druckschrift beschriebenen Konstruktion wird die ganze Druck­ flüssigkeit durch einen Ablaufkanal 23 aus dem Schlagzylinder entnommen und erst danach mit Hilfe des Ventils 44 in Druck­ mittelbehälter und Rotationsmaschinerie verteilt.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine zu erzielen, welche die obenerwähnten Nachteile beseitigt und es möglich macht, daß von dem Druckmittelaufwand des Schlagkolbens nur ein in jedem separaten Falle für den Lauf der Rotations­ maschinerie benötigter Teil gelangt. Dieses wird mit einer er­ findungsgemäßen Bohrmaschine erzielt, welche dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß der Ablaufkanal für die Rotationsmaschinerie in eine Kammer des Zylinderraumes, welche Kamner im Verhältnis zu den Anschlußmitteln der Bohrstange sich auf der entgegengesetzten Seite des Schlagkolbens befindet, in der Laufrichtung des Schlag­ kolbens im Abstand von dem an den Druckmittelbehälter anzuschließenden Ablaufkanal, auf die Schlagkolbenseite mündet.

Die Erfindung ist auf den Gedanken basiert, daß der Schlagkolben während seines Rücklaufes das im Zylinderraum durch den Kolben beseitigte Druckmittel im gewünschten Verhältnis so verteilt, daß ein Teil des Druckmittels direkt in den Flüssigkeitsbehälter und ein Teil in die Rotationsmaschinerie gesteuert wird, und eine Druckdifferenz über den Rotationsmotor erzielt. Durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses, kann man den auf die Rotationsmaschinerie fließenden Druck­ mittelstrom für die Rotation vorteilhaft wählen, wobei die Größe der Rotationsmaschinerie optimiert werden kann. Dank dessen hängt die Größenordnung der Rota­ tionsmaschinerie nicht von dem Druckmittelaufwand der Schlagbewegung des Schlagkolbens ab.

Die Erfindung wird unten mehr im Einzelnen unter Hinweis auf die beigelegte Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 schematisch als Achsialschnitt eine vor­ teilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohr­ maschine zeigt,

Fig. 2 in größerem Format einen Teil eines Ver­ teilungsventils und eines Gehäusekanalsystems zeigt.

Die Zeichnung zeigt eine Bohrmaschine, in dessen Gehäuse 1 ein, einen axial beweglichen Schlagkolben 3 aufweisender Zylinderraum 2 vorliegt. Das Gehäuse zeigt einen Einlaufkanal 4, welcher an einem Ende an eine Druckmittelpumpe 5 angeschlossen ist und am anderen Ende in eine vordere Kammer 6 im Zylinderraum mündet, und einen Ablaufkanal 7, welcher an einem Ende an einen Flüssigkeitsbehälter 8 und am anderen Ende über zwei Kreisspuren bei einem, im Zylinderraum axial be­ weglichen, den Schlagkolben umgebenden Verteilungsventil 9 endet. Die Wand des Verteilungsventils weist ent­ sprechende Ablauflöcher 10 auf, durch welche eine hin­ tere Kammer 11 des Zylinderraumes je nach der Stellung des Verteilungsventils mit dem Ablaufkanal 7 in Ver­ bindung steht. Durch ein wechselweises Verbinden der hinteren Kammern mit dem Einlaufkanal und dem Ablauf­ kanal durch die Wirkung der Bewegungen des Verteilungs­ kanals, kann der Schlagkolben in eine Hin- und Her­ bewegung im Zylinderraum gebracht werden. Eine ähnliche Bohrmaschine mit Schlagkolben und Verteilungsventilen ist, was die Konstruktion und den Lauf betrifft, aus der FI-PS 50 940 vorbekannt, weshalb diese nicht in diesem Zusammenhange genauer beschrieben wird.

Im vorderen Ende des Gehäuses ist ein Bohrnacken 12 rotierend und axial beweglich gelagert, an welchen eine Bohrstange 13 ankoppelbar ist. Der Bohrnacken liegt auf einer axialen Verlängerung des Schlagkolbens und streckt sich auf die Laufbahn des Schlagkolbens so, daß die Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens auf­ einanderfolgende axiale Schläge auf das Ende des Bohr­ nackens richtet. Anstatt eines Bohrnackens kann als ein Mittel für die Kopplung der Bohrstange an die Bohr­ maschine, eine an sich bekannte Spur- und/oder Stamm­ hülse benutzt werden, in deren Inneres das Ende der Bohrstange bzw. der Bohrnacken in Eingriff mit der mit Spuren versehenen Innenfläche der Hülse, eingeschoben wird.

Der Bohrnacken ist mit einer Verzahnung 14 ver­ sehen und das Gehäuse trägt einen druckmittelgetriebenen Rotationsmotor 15, welcher durch Vermittlung von Zahn­ rädern 16, 17 den Bohrnacken rotiert. Eine ähnliche Rotationsmaschinerie 18 ist an sich bekannt und ist nur ein Beispiel über geeignete druckmittelgetriebene Rotationsmaschinerien.

In das Gehäuse der Bohrmaschine ist erfindungs­ gemäß ein zweiter Ablaufkanal 19 ausgeführt, welcher an einem Ende mit einer Leitung 20 an den Rotations­ motor 15 angeschlossen ist und am anderen Ende durch eine Kreisspur bei dem Verteilungsventil, in axialer Entfernung von dem benachbarten, in den Flüssigkeits­ behälter führenden Ablaufkanal 7 endet. Die Wand des Verteilungsventils weist, in gleicher Entfernung von den benachbarten Ablauflöchern 10, entsprechende Ab­ lauflöcher 21 auf.

Die Bohrmaschine arbeitet in folgender Weise: Wenn der Schlagkolben Rücklauf von dem Bohr­ nacken ausführt und das Verteilungsventil in der in Fig. 1 gezeigten hinteren Rücklaufstellung sich be­ findet, strömt die Druckflüssigkeit aus der hinteren Kammer 11 durch die im Verteilungsventil vorliegenden Ablauflöcher 10, 21. Anfangs strömt der Hauptteil der Druckflüssigkeit durch die Löcher 10 in den Ablauf­ kanal 7 und weiter in den Flüssigkeitsbehälter 8, weil dort ein niedriger, der Flüssigkeitsströmung gegen­ wirkender Druck vorliegt. Wenn der Schlagkolben in eine Stellung übergangen ist, in der dieser die Ablauflöcher 10 schließt, strömt der Rest der aus der hinteren Kammer wegen des Rückschlages auslaufenden Druckflüssigkeit durch die Ablauflöcher 21 in den Ablaufkanal 19 und weiter durch die Leitung 20 in den Rotationsmotor, welcher anfängt den Bohrnacken und die Bohrstange zu rotieren. Durch eine geeignete Wahl des Abstandes der Ablauflöcher 21 des zum Rotationsmotor führenden Ablauf­ kanals von Ablaufloch 10 und der Lage der Ablauflöcher hinsichtlich des Endpunktes des Rücklaufes des Schlag­ kolbens, kann immer von der totalen Menge der aus der hinteren Kammer ausströmenden Druckflüssigkeit eine für die Rotation des Rotationsmotors benötigte Flüssigkeits­ menge, welche in jedem Einzelfall im Verhältnis zur Größe des Rotationsmotors geeignet ist, ausgeschieden werden.

Wenn sich das Verteilungsventil in der letzten Phase des Rücklaufes des Schlagkolbens vorwärts bewegt, schließt es den Ablaufkanal 7 zum Flüssigkeitsbehälter und gleichzeitig auch den Ablaufkanal 19 zum Rotations­ motor. Die Schlagphase geschieht hierbei wie in der üblichen Lösung. Durch Zufügung eines Druckakkumulators in den zum Rotationsmotor führenden Kanal, kann die Rotationszeit so verlängert werden, daß der Motor noch rotiert, nachdem der Kanal durch das Ventil geschlossen worden ist.

Die Zeichnung und die angeschlossene Beschreibung sind nur vorgesehen, den Gedanken der Erfindung zu ver­ anschaulichen. Im Einzelnen kann die erfindungsgemäße Bohrmaschine im Rahmen der Patentansprüche variieren. Die Erfindung kann auch in solchen Bohrmaschinenkon­ struktionen verwendet werden, in denen das Verteilungs­ ventil durch ein andersartiges Steuerungssystem er­ setzt worden ist.

Claims (3)

1. Druckmittelgetriebene Schlagbohrmaschine, die

• - ein Gehäuse (1), das einen Zylinderraum (2) bildet,
• - einen im Zylinderraum beweglichen Schlagkolben (3), der den Zylinderraum in eine Rücklaufkammer (6) und eine Schlagkammer (11) teilt,
• - ein im Gehäuse befindliches, an eine Druckmittelquelle (15) und einen Druckmittelbehälter (8) anschließbares Kanalsystem (4, 7) für eine Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens mittels des Druckmittels,
• - ein Ventil zum Steuern der Schlagbewegung
• - Mittel (12) zum Anschluß einer Bohrstange (13) an das Gehäuse als eine Verlängerung des Zylinderraums,
• - eine mittels des aus der Schlagkammer (11) ablaufenden Druckmittels angetriebene Rotationsmaschinerie (18) zur Rotation der Bohrstange (13) und
• - ein Ventil zur Regelung der Mengenströme des aus der Schlagkammer (11) in die Rotationsmaschinerie (18) resp. in den Druckmittelbehälter (8) abgeleiteten Druckmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das Ventil zur Steuerung des Schlagkolbens als ein in der Wand des Zylinderraums (2) axial beweglich gelagertes Verteilungsventil (9) ausgebildet ist und die darin lie­ gende Schlagkammer umgibt und
• - das Gehäuse zwei in der Laufrichtung des Schlagkolbens im Abstand voneinander befindliche, mit der Schlagkammer (11) verbindbare Ablaufkanäle (7, 19) aufweist, von denen der näher an der Bohrstange liegende Kanal (7) mit dem Druckmittelbehälter (8) und der entfernt von der Bohr­ stange (13) liegende Kanal (19) mit der Rotationsmaschine­ rie (18) verbunden ist.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsventil (9) durchgehende Löcher (10, 21) auf­ weist, die in der Rücklaufstellung des Verteilungsventils die Schlagkammer mit den im Gehäuse befindlichen Ablaufkanä­ len (7, 19) verbindet und in der Schlagstellung die Verbin­ dung der Ablaufkanäle mit der Schlagkammer schließt.

3. Bohrmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit dem Druckmittelbehälter (8) verbundene Ablaufkanal (7) an wenigstens zwei in der Laufrichtung des Schlagkolbens (3) im Abstand voneinander liegenden Stellen mit dem Zylinderraum (2) in Verbindung steht.