EP0129865A1 - Percussive tool, particularly a hammer drill - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an impact tool, in particular a hammer drill, in which the impact action is exerted on the tool in that a firing pin which is operatively connected to a piston acts on the end of the tool, the piston being guided in a cylinder sleeve arranged axially with a rotary drive , in which a pressure triggering its movement is generated by a periodic axial reciprocating movement in front of the piston.
- Hammer drills of this type are known (Hilti instruction manual hammer drill TE12, 1981).
- an additional piston is moved back and forth in the cylinder sleeve via a connecting rod drive, which excites the piston connected to the firing pin to strike it.
- the cylinder sleeve is mounted in a hollow drive spindle, via which the rotary movement necessary for drilling is communicated to the tool.
- the disadvantage of these designs is that because of the necessity to drive both the drive spindle for the drilling tool and the percussion piston, two different drive designs are necessary, of which in particular the drive takes up a lot of space for generating the striking movement, so that the housing for accommodating such an arrangement must be relatively large and heavy.
- the invention has for its object to propose a solution for the impact tools mentioned above, in particular for rotary hammers, which allows a space-saving arrangement of the drive for generating the reciprocating movement.
- the invention consists in that the drive for the back and forth movement is designed as a wobble drive, the axis of rotation of which coincides with the axis of the rotary drive.
- This configuration makes it possible to dispense with an additional drive mechanism provided outside the axis of the drive spindle in the case of rotary hammers of the type mentioned at the outset.
- the result is an arrangement aligned on only one axis, which is very space-saving.
- the wobble drive consists of a guide piece for a wobble arm which is arranged such that it can rotate in an axially displaceable manner and which is rotatably mounted on a guide path along an oblique to a normal plane to the axis of rotation and is articulated with its free end on a sleeve which forms the rotary drive.
- the sleeve can also be designed as a drive bell mounted in the housing, which is attached to it in an axially aligned manner flexible shaft is driven.
- the guide piece can be fixedly connected in a simple manner to the cylinder sleeve, which is guided in a rotationally fixed manner in a housing, the cylinder sleeve being able to be displaced in a simple manner in a guide sleeve, which in turn is seated firmly in the housing and with an axial positive fit cooperates with the cylinder sleeve.
- This positive locking can be achieved in a manner known per se by means of a multi-part profile, but also by means of axially extending grooves with balls in between or with axially extending ribs which engage in corresponding grooves in the other part.
- the sleeve forming the rotary drive for the wobble drive can be part of a hollow drive spindle for an impact drilling tool in which the cylinder sleeve is also displaceably mounted.
- this guide pin can either be seated firmly in the housing and the guide piece is rotatably or rotatably guided on this guide pin, depending on the setting of a switching arrangement, so that the hammer drill can either be switched to impact drilling or only to drilling.
- the switching arrangement can be implemented in different ways. For example, it would be conceivable to make the guide pin hollow and to use this hollow guide pin to trigger an expansion arrangement which can be actuated by an axially movable shift rod and which leads to a fixed or a loose connection between the guide piece and the guide pin.
- a hammer drill is shown schematically, which is provided in a known manner with a handle 1 and has an electromotive drive 2 inside a housing, from which a drive shaft 3 leads to the parts to be driven and designed according to the invention.
- the drive spindle 7 is therefore set in rotation via the drive shaft 3 and the gear 6 and transmits this rotation for driving a drilling tool, not shown, above the drilling head 8.
- a firing pin 10 is guided in the drive spindle 7, the left piston-like end of which rests against the end of an inserted tool.
- a firing pin 11 On the right end of the firing pin 10 acts a firing pin 11 which is fixedly connected to a piston 12 which in turn is axially displaceably guided in a cylinder sleeve 13 which in turn is guided in a cylindrical guide within the drive spindle 7.
- the cylinder sleeve 13 has a flange-like base with a type of hub 13a, into which an extension 14a of a guide piece 14 is firmly inserted.
- the guide piece 14 itself then has a spherical part on the cylindrical part 14a, on which a circumferential guideway 14b with a hemispherical cross section is arranged, in which the bearing balls 15 for a ring 16 run with an upwardly projecting wobble arm 16a.
- the guide track 14b is provided obliquely to a plane arranged perpendicular to the axis 17, the axis 17 being the axis of rotation of the drive spindle 4, which in the exemplary embodiment coincides with the axis of the piston 1.2, the cylinder sleeve 13 and the guide piece 14.
- the guide piece 14 is the guide piece 14 axially displaceable on a guide pin 18 which is also aligned coaxially to the axis 17.
- the guide piece 14 is secured against rotation relative to the guide pin 18 in that the guide pin 18 is guided with a longitudinal groove 18a and the guide piece 14 is guided with a ball 19 running largely without play therein.
- the guide pin 18 itself is held aligned in a clamping device 20 with respect to the axis 17, which axially secures the guide pin and the guide piece 14 in the housing and, depending on a switching device, not shown, secures the guide pin 18 against rotation or releases it for rotation. The importance of this configuration is still discussed.
- the wobble arm 16a of the ring 16 is articulated in a recess 7a of the drive spindle 7, which is therefore a drive sleeve represents for this wobble arm 16a.
- the drive spindle 7 or the like in the usual way via ball bearings 21. is held in the housing 4, which in turn takes over the leadership of the other parts displaceable in it by appropriate fits.
- the drive shaft 3 is also mounted in the housing 4 via ball bearings 22 or via a slide bearing 23.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug, insbesondere einen Bohrhammer, bei dem die Schlagwirkung auf das Werkzeug dadurch ausgeübt wird, daß ein mit einem Kolben in Wirkverbindung stehender Schlagbolzen auf das Ende des Werkzeuges einwirkt, wobei der Kolben in einer achsgleich mit einem Drehantrieb angeordneten Zylinderhülse geführt ist, in der durch eine periodische axiale Hin- und Herbewegung vor dem Kolben ein dessen Bewegung auslösender Druck erzeugt wird.The invention relates to an impact tool, in particular a hammer drill, in which the impact action is exerted on the tool in that a firing pin which is operatively connected to a piston acts on the end of the tool, the piston being guided in a cylinder sleeve arranged axially with a rotary drive , in which a pressure triggering its movement is generated by a periodic axial reciprocating movement in front of the piston.
Bohrhammer dieser Art sind bekannt (Hilti Bedienungsanleitung Bohrhammer TE12, 1981). Bei den bekannten Bauarten wird ein zusätzlicher Kolben in der Zylinderhülse über einen Pleuelantrieb hin- und hergeführt, der den mit dem Schlagbolzen verbundenen Kolben zu seiner Schlagbewegung anregt. Die Zylinderhülse ist dabei in einer hohlen Antriebsspindel gelagert, über die die für das Bohren notwendige Drehbewegung dem Werkzeug mitgeteilt wird. Nachteilig ist bei diesen Bauarten, daß wegen der Notwendigkeit sowohl die Antriebsspindel für das Bohrwerkzeug als auch den Schlagkolben anzutreiben, zwei verschiedene Antriebskonstruktionen notwendig sind, von denen insbesondere der Antrieb für die Erzeugung der Schlagbewegung viel Platz beansprucht, so daß das Gehäuse für die Aufnahme einer solchen Anordnung relativ groß und schwer ausfallen muß. Das gilt auch für Bauarten (P 32 41 528.1), die bereits vorgeschlagen wurden und bei denen die den mit dem Schlagbolzen ausgerüsteten Kolben führende Zylinderhülse selbst hin- und herbewegt wird. Auch hier ist ein zusätzlicher Antrieb im Gehäuse unterzubringen, dessen Anordnung und Abmessungen zu einer relativ voluminösen Bauart führen müssen.Hammer drills of this type are known (Hilti instruction manual hammer drill TE12, 1981). In the known designs, an additional piston is moved back and forth in the cylinder sleeve via a connecting rod drive, which excites the piston connected to the firing pin to strike it. The cylinder sleeve is mounted in a hollow drive spindle, via which the rotary movement necessary for drilling is communicated to the tool. The disadvantage of these designs is that because of the necessity to drive both the drive spindle for the drilling tool and the percussion piston, two different drive designs are necessary, of which in particular the drive takes up a lot of space for generating the striking movement, so that the housing for accommodating such an arrangement must be relatively large and heavy. This also applies to types ( P 32 41 528.1) which have already been proposed and in which the cylinder sleeve which guides the piston equipped with the firing pin is itself moved back and forth. Here too, an additional drive must be accommodated in the housing, the arrangement and dimensions of which must lead to a relatively voluminous design.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eingangs genannte Schlagwerkzeuge, insbesondere für Bohrhämmer, eine Lösung vorzuschlagen, die eine platzsparende Anordnung des Antriebes für die Erzeugung der Hin- und Herbewegung erlaubt.The invention has for its object to propose a solution for the impact tools mentioned above, in particular for rotary hammers, which allows a space-saving arrangement of the drive for generating the reciprocating movement.
Die Erfindung besteht darin, daß der Antrieb für die Hin- und Herbewegung als Taumelantrieb ausgebildet ist, dessen Drehachse mit der Achse des Drehantriebes zusammenfällt. Diese Ausgestaltung erlaubt es, bei Bohrhämmern der eingangs genannten Art auf einen außerhalb der Achse der Antriebsspindel vorgesehenen zusätzlichen Antriebsmechanismus zu verzichten. Es ergibt sich eine nur auf einer Achse ausgerichtete Anordnung, die sehr raumsparend ist.The invention consists in that the drive for the back and forth movement is designed as a wobble drive, the axis of rotation of which coincides with the axis of the rotary drive. This configuration makes it possible to dispense with an additional drive mechanism provided outside the axis of the drive spindle in the case of rotary hammers of the type mentioned at the outset. The result is an arrangement aligned on only one axis, which is very space-saving.
Vorteilhaft ist es, wenn der Taumelantrieb aus einem verdrehsicher in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordneten Führungsstück für einen Taumelarm besteht, der längs einer schräg zu einer Normalebene zur Drehachse verlaufenden Führungsbahn drehbar am Führungsstück gelagert und mit seinem freien Ende gelenkig an einer Hülse angeordnet ist, die den Drehantrieb bildet. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich der Vorteil, daß sie nicht nur für Bohrhämmer der bekannten Art vorteilhaft verwendbar ist, wie noch ausgeführt werden wird, sondern daß die Hülse auch als eine im Gehäuse gelagerte Antriebsglocke ausgebildet sein kann, die über eine achsgleich in ihr befestigte biegsame Welle angetrieben ist. Diese Ausgestaltung führt zu einem ausschließlich zu Schlagzwecken einsetzbaren Stemmwerkzeug, das eine zylindrische Form mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser aufweisen kann und daher besonders einfach zu handhaben ist. Bei einer solchen Ausführung eines Stemmers kann das Führungsstück in einfacher Weise fest mit der Zylinderhülse verbunden sein, die drehfest in einem Gehäuse geführt ist, wobei die Zylinderhülse in einfacher Weise in einer Führungshülse verschiebbar sein kann, die ihrerseits fest im Gehäuse sitzt und mit axialem Formschluß mit der Zylinderhülse zusammenwirkt. Dieser Formschluß kann in an sich bekannter Weise durch ein Vielteilprofil aber auch durch axial verlaufende Nuten mit dazwischenliegenden Kugeln oder mit axial verlaufende Rippen verwirklicht werden, die in entsprechende Nuten des anderen Teiles eingreifen.It is advantageous if the wobble drive consists of a guide piece for a wobble arm which is arranged such that it can rotate in an axially displaceable manner and which is rotatably mounted on a guide path along an oblique to a normal plane to the axis of rotation and is articulated with its free end on a sleeve which forms the rotary drive. In such an embodiment, there is the advantage that it can be used not only for rotary hammers of the known type, as will be explained, but that the sleeve can also be designed as a drive bell mounted in the housing, which is attached to it in an axially aligned manner flexible shaft is driven. This configuration leads to a mortising tool that can only be used for striking purposes, which can have a cylindrical shape with a relatively small diameter and is therefore particularly easy to handle. In such an embodiment of a stammer, the guide piece can be fixedly connected in a simple manner to the cylinder sleeve, which is guided in a rotationally fixed manner in a housing, the cylinder sleeve being able to be displaced in a simple manner in a guide sleeve, which in turn is seated firmly in the housing and with an axial positive fit cooperates with the cylinder sleeve. This positive locking can be achieved in a manner known per se by means of a multi-part profile, but also by means of axially extending grooves with balls in between or with axially extending ribs which engage in corresponding grooves in the other part.
Durch die Erfindung kann aber auch bei Bohrhämmern mit einer Antriebsspindel eine wesentliche Platz- und Konstruktionsersparnis erreicht werden. So kann insbesondere bei Bohrhämmern, bei denen die Zylinderhülse von dem Antrieb hin- und herbewegt wird, die den Drehantrieb für den Taumelantrieb bildende Hülse Teil einer hohlen Antriebsspindel für ein Schlagbohrwerkzeug sein, in der auch die Zylinderhülse verschiebbar gelagert ist. Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine achsengleiche Anordnung des Antriebes für den Schlagvorgang. Zweckmäßig ist es hier, das Führungsstück axial auf einem koaxial zur Achse der Antriebsspindel angeordneten Führungsbolzen zu lagern, wobei dieser Führungsbolzen entweder fest im Gehäuse sitzen kann und das Führungsstück je nach Einstellung einer Schaltanordnung drehfest oder drehbar auf diesen Führungsbolzen geführt ist, so daß der Bohrhammer wahlweise auf Schlagbohren oder nur auf Bohren geschaltet werden kann. Die Schaltanordnung ist auf verschiedene Weise realisierbar. Beispielsweise wäre es denkbar, den Führungsbolzen hohl auszugestalten und durch diesen hohlen Führungsbolzen eine durch eine axial bewegbare Schaltstange betätigbare Spreiz - anordnung auszulösen, die zu einer festen oder zu einer losen Verbindung zwischen dem Führungsstück und dem Führungsbolzen führt. Möglich wäre aber auch, den Führungsbolzen drehfest mit dem Führungsstück zu verbinden, aber selbst je nach Einstellung einer Schaltanordnung drehfest oder drehbar im Gehäuse anzuordnen, was beispielsweise durch eine von außen betätigbare Klemmeinrichtung für den Führungsbolzen erreicht werden kann.With the invention, however, a substantial space and design saving can also be achieved with rotary hammers with a drive spindle. For example, in the case of rotary hammers in which the cylinder sleeve is moved back and forth by the drive, the sleeve forming the rotary drive for the wobble drive can be part of a hollow drive spindle for an impact drilling tool in which the cylinder sleeve is also displaceably mounted. In this embodiment, too, there is an axially aligned arrangement of the drive for the impact process. It is useful here to axially mount the guide piece on a guide pin arranged coaxially to the axis of the drive spindle, this guide pin can either be seated firmly in the housing and the guide piece is rotatably or rotatably guided on this guide pin, depending on the setting of a switching arrangement, so that the hammer drill can either be switched to impact drilling or only to drilling. The switching arrangement can be implemented in different ways. For example, it would be conceivable to make the guide pin hollow and to use this hollow guide pin to trigger an expansion arrangement which can be actuated by an axially movable shift rod and which leads to a fixed or a loose connection between the guide piece and the guide pin. It would also be possible to connect the guide bolt to the guide piece in a rotationally fixed manner, but depending on the setting, one To arrange switching arrangement rotatably or rotatably in the housing, which can be achieved for example by an externally operable clamping device for the guide pin.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der beigefügten Zeichnung von zwei Ausführungsbeispielen hervor, die in der nachfolgenden Beschreibung erläutert sind. Es zeigen:
- Fig. 1 einen schematischen Teillängsschnitt durch einen Bohrhammer, der erfindungsgemäß ausgestaltet ist,
- Fig. 2a den Längsschnitt durch einen Stemmer, wobei in den und 2b Fic. 2a und 2b jeweils verschiedene Möglichkeiten der drehfesten Führung einer Zylinderhülse im Gehäuse gezeigt sind,
- Fig. 3 den Schnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 2a und
- Fig. 4 den Schnitt durch die Ausführungsform der Fig. 2b.
- Fi g . 1 shows a schematic partial longitudinal section through a rotary hammer which is designed according to the invention,
- Fig. 2a shows the longitudinal section through a stemmer, wherein in the and 2b F i c . 2a and 2b each show different possibilities for the rotationally fixed guidance of a cylinder sleeve in the housing,
- Fig. 3 shows the section through the embodiment of FIGS. 2a and
- Fig. 4 shows the section through the embodiment of Fig. 2b.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Bohrhammer dargestellt, der in bekannter Weise mit einem Handgriff 1 versehen ist und im Inneren eines Gehäuses einen elektromotorischen Antrieb 2 besitzt, von dem aus eine Antriebswelle 3 zu den anzutreibenden und erfindungsgemäß ausgestalteten Teilen führt. Die Antriebswelle 3, die in an sich bekannter Weise im Gehäuse 4 des Bohrhammers gelagert ist, ist mit einem Ritzel 5 versehen, das in Eingriff steht mit einem Zahnrad 6, das fest mit einer hohlen und im Gehäuse 4 gelagerten Antriebsspindel 7 verbunden ist, auf deren linkes Ende in nicht näher dargestellter Weise ein Bohrkopf 8 aufgeschraubt ist, der zum Einspannen eines nicht dargestellten und in die Bohrung 9 einzusetzenden Schlag- und Bohrwerkzeuges dient. Die Antriebsspindel 7 wird daher über die Antriebswelle 3 und das Zahnrad 6 in Drehung versetzt und überträgt diese Drehung zum Antrieb eines nicht dargestellten Bohrwerkzeuges über dem Bohrkopf 8.In Fig. 1, a hammer drill is shown schematically, which is provided in a known manner with a handle 1 and has an electromotive drive 2 inside a housing, from which a
Um eine Schlagwirkung auf das Ende des Schlagbohrwerkzeuges ausüben zu können, ist ein Schlagbolzen 10 in der Antriebsspindel 7 geführt, dessen linkes kolbenartiges Ende sich am Ende eines eingeführten Werkzeuges anlegt. Auf das rechte Ende des Schlagbolzens 10 wirkt ein Schlagbolzen 11 der fest mit einem Kolben 12 verbunden ist, welcher seinerseits axial verschiebbar in einer Zylinderhülse 13 geführt ist, die ihrerseits in einer zylindrischen Führung innerhalb der Antriebsspindel 7 geführt ist. Die Zylinderhülse 13 besitzt an ihrem rechten Ende einen flanschartigen Boden mit einer Art Nabe 13a, in die ein Ansatz 14a eines Führungsstückes 14 fest eingesetzt ist. Das Führungsstück 14 selbst besitzt anschließend an den zylindrischen Teil 14a einen kugelförmigen Teil, auf dem eine umlaufende Führungsbahn 14b mit einem halbkugelförmigen Querschnitt angeordnet ist, in der die Lagerkugeln 15 für einen Ring 16 mit einem nach oben abstehenden Taumelarm 16a laufen. Die Führungsbahn 14b ist dabei schräg zu einer senkrecht zur Achse 17 angeordneten Ebene vorgesehen, wobei die Achse 17 die Drehachse der Antriebsspindel 4 ist, die beim Ausführungsbeispiel zusammenfällt mit der Achse des Kolbens 1.2, der Zylinderhülse 13 und des Führungsstückes 14. Das Führungsstück 14 ist axial verschiebbar auf einem Führungsbolzen 18 angeordnet, der ebenfalls koaxial zur Achse 17 ausgerichtet ist. Dabei ist das Führungsstück 14 gegenüber dem Führungsbolzen 18 dadurch gegen eine Verdrehung gesichert, daß der Führungsbolzen 18 mit einer Längsnut 18a und das Führungsstück 14 mit einer darin weitgehend spielfrei laufenden Kugel 19 geführt ist. Der Führungsbolzen 18 selbst wird in einer Klemmeinrichtung 20 zur Achse 17 ausgerichtet gehalten, die den Führungsbolzen und das Führungsstück 14 axial im Gehäuse sichert und abhängig von einer nicht gezeigten Schalteinrichtung den Führungsbolzen 18 gegen Verdrehung sichert oder zur Drehung freigibt. Auf die Bedeutung dieser Ausgestaltung wird noch eingegangen.In order to be able to exert an impact on the end of the percussion drilling tool, a
Der Taumelarm 16a des Ringes 16 ist gelenkig in einer Ausnehmung 7a der Antriebsspindel 7 gehalten, die somit eine Antriebshülse für diesen Taumelarm 16a darstellt. Lediglich der Vollständigkeit halber darf noch erwähnt werden, daß die Antriebsspindel 7 in üblicher Weise über Kugellager 21 o.dgl. im Gehäuse 4 gehalten ist, die ihrerseits durch entsprechende Passungen die Führung der anderen in ihr verschiebbaren Teile übernimmt. Auch die Antriebswelle 3 ist über Kugellager 22 bzw. über ein Gleitlager 23 im Gehäuse 4 gelagert.The
Die Wirkungsweise des neuen Bohrhammers ist folgende:
- Es sei zunächst angenommen, daß die
Klemmeinrichtung 20 denFührungsbolzen 18 gegen Verdrehung sichert und daß der Antriebsmotor 2 über dieWelle 3 die Antriebsspindel 7 zu einer Drehbewegung veranlaßt. Über diese Drehbewegung kann nun einerseits auf das nicht dargestellte Werkzeug eine Drehbewegung übertragen werden. Andererseits ist durch die Drehbewegung der Antriebsspindel 7 derTaumelarm 16a ebenfalls zu einer Drehbewegung veranlaßt, die wegen der schrägverlaufenden Führungsbahn 14b zu einer axialen Hubbewegung um den Hub h des Führungsstückes 14 auf demFührungsbolzen 18 führt, die bewirkt wird, durch die von denKugeln 15 auf dieFührungsbahn 14b ausgeübten axialen Kräften. Mit dem Führungsstück 14 wird damit diezylindrische Hülse 13 zu einer Hin- und Herbewegung um den Hub h angeregt. Dabei verdichtet sich das in dem Raum 24 zwischen denKolben 12 und dem Boden derZylinderhülse 13 befindliche Medium, im allgemeinen Luft, und derKolben 12 wird abhängig von den Druckwirkungen im Raum 24 periodisch gegen denSchlagbolzen 10 geschleudert. DerSchlagbolzen 10 seinerseits übt dann die gewünschte Schlagwirkung auf das Ende des nicht dargestellten Schlagbohrvlerkzeuges aus.
- It is initially assumed that the
clamping device 20 secures theguide pin 18 against rotation and that the drive motor 2 causes the drive spindle 7 to rotate via theshaft 3. On the one hand, this rotary movement can be used to transmit a rotary movement to the tool (not shown). On the other hand, the rotary movement of the drive spindle 7 also causes thewobble arm 16a to make a rotary movement which, owing to theinclined guideway 14b, leads to an axial stroke movement around the stroke h of the guide piece 14 on theguide pin 18, which is caused by theballs 15 axial forces exerted on theguideway 14b. With the guide piece 14, thecylindrical sleeve 13 is thus stimulated to reciprocate by the stroke h. The medium in the space 24 between thepistons 12 and the bottom of thecylinder sleeve 13 compresses, generally air, and thepiston 12 is thrown periodically against thefiring pin 10 depending on the pressure effects in the space 24. Thefiring pin 10 in turn then exerts the desired impact effect on the end of the impact drilling tool, not shown.
Soll auf die Arbeitsweise "Bohren" umgeschaltet werden, so wird eine entsprechende Schalteinrichtung betätigt, die Klemmeinrichtung 20 gibt den Führungsbolzen 18 zur Drehung frei. In diesem Moment nimmt die drehende Antriebsspindel 7 über den Taumelarm 16 sowohl das Führungsstück 14 als auch den Bolzen 18 zu einer Drehung mit. Eine Axialverschiebung des Führungsstückes 14 und damit der Zylinderhülse 13 tritt nicht ein.If it is desired to switch to the "drilling" mode of operation, a corresponding switching device is actuated, the clamping
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