EP1425138B1

EP1425138B1 - Bohr- und/oder schlaghammer mit anpressdruckabhängiger leerlaufsteuerung

Info

Publication number: EP1425138B1
Application number: EP02777083A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Berger; Wolfgang Schmid
Original assignee: Wacker Construction Equipment AG
Current assignee: Wacker Construction Equipment AG
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: DE10145464A1; US20040177981A1; WO2003024672A1; EP1425138A1; ES2243767T3; JP4243539B2; DE10145464C2; US6913088B2; JP2005502488A; DE50203692D1

Abstract

Ein an einem Handgriff (2) führbarer Bohr- und/oder Schlaghammer weist ein Luftfederschlagwerk mit einem hin- und herbewegbaren Antriebskolben (11) und einem von dem Antriebskolben antreibbaren Schlagkolben (12) auf. Zwischen dem Antriebskolben (11) und dem Schlagkolben (12) ist ein Hohlraum (13) zur Aufnahme einer Luftfeder ausgebildet. Der Hohlraum (13) lässt sich über einen Leerlaufkanal (23, 24, 25) mit der Umgebung in Verbindung bringen, um den Leerlaufbetrieb zu erreichen. In dem Leerlaufkanal ist dazu ein Ventil (19) angeordnet, das in Abhängigkeit von einer vom Bediener an dem Handgriff (2) aufbringbaren Andrückkraft ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohr- und/oder Schlaghammer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein derartiger Bohr-und/oder Schlaghammer ist z.B. aus der DE-A-19847687 oder DE-A-19713154 bekannt.

Ein Bohr- und/oder Schlaghammer - nachfolgend als Hammer bezeichnet - weist üblicherweise ein Luftfederschlagwerk auf, bei dem ein Antriebskolben durch einen Elektromotor mittels eines Kurbel- oder Taumelwellenantriebs in eine oszillierende Hin- und Herbewegung versetzt wird. Vor dem Antriebskolben ist ein Schlagkolben angeordnet, so dass zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ein Hohlraum vorhanden ist, in dem sich eine Luftfeder ausbilden kann. Die Luftfeder überträgt die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens auf den Schlagkolben und treibt diesen auf den Schaft eines Werkzeugs (Meißels) oder auf einen zwischengeschalteten Döpper. Derartige Hämmer sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt.

Beim Einsatz des Hammers zur Bearbeitung einer bestimmten Stelle muss der Bediener die Spitze des Werkzeugs, z. B. die Meißelspitze, sehr sorgfältig aufsetzen, um ein Wegspringen der Meißelspitze zu verhindern. Dies gilt insbesondere bei relativ glatten oder erhöhten Stellen des zu bearbeitenden Materials. Da Luftfederschlagwerke einfacher Bauart dazu tendieren, plötzlich mit dem Schlagbetrieb zu beginnen, lässt sich jedoch das unerwünschte Wegspringen nicht immer vermeiden. Dies kann dazu führen, dass das Gestein an einer Stelle bemeißelt wird, die nicht beschädigt werden darf. Beim Bearbeiten von Kanten besteht sogar die Gefahr einer Beschädigung des Hammers oder eine Gefährdung des Bedieners selbst, wenn der Meißel von der Kante ins Leere springt.

Zur Behebung dieses Problems wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen. So ist es bekannt, ein abruptes Einsetzen des Schlages durch eine Absenkung der Leerlaufdrehzahl zu vermeiden oder zumindest zu mildern. Dabei besteht jedoch der Nachteil, dass die Charakteristik der Drehzahl beim Hochlaufen vom Leerlauf in den Schlagbetrieb stets die gleiche ist, während der jeweilige Anwendungsfall ein angepasstes Hochlaufen verlangt. Die Drehzahlabsenkung verhindert zudem ein rasches Schaffen einer stabilisierenden Zentrierung im abzutragenden Material.

Eine andere Lösung ist z. B. in der DE-A-197 13 154 oder der DE-A-197 24 531 in Form einer sogenannten Hülsensteuerung beschrieben. Hierbei wird der Effekt genutzt, dass das Werkzeug relativ zum Hammer axial beweglich gehalten ist und in der Leerlaufstellung etwas aus dem Hammergehäuse herausgleiten kann. Beim Aufsetzen des Werkzeugs auf das zu bearbeitende Gestein wird der Schaft des Werkzeugs in das Innere des Hammers geschoben und bewirkt - üblicherweise durch Verlagerung des Schlagkolbens relativ zum Antriebskolben - einen Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb.

Bei der Hülsensteuerung wird die Relativbewegung des Werkzeugs zum Hammergehäuse entweder direkt oder über einen Zwischenkolben auf eine federbelastete Steuerhülse übertragen. Die Steuerhülse wirkt mit Steuerbohrungen zusammen, mit denen ein Leerlauf-Luftkanal geöffnet und geschlossen werden kann, der den die Luftfeder aufnehmenden Hohlraum zwischen Antriebs- und Schlagkolben mit der Umgebung verbindet. Das Verschieben der Steuerhülse ermöglicht es somit, den Hohlraum mit der Umgebung des Schlagwerks in kommunizierende Verbindung zu bringen bzw. eine derartige Verbindung zu sperren. Durch diese Steuerung der Belüftung des Luftfeder-Hohlraums lässt sich der Wechsel zwischen Leerlaufbetrieb und Schlagbetrieb sehr zuverlässig verwirklichen.

Da bei der Hülsensteuerung die Drehzahl des Antriebsmotors und somit die Schlagzahl nahezu unverändert bleiben, kann, im Gegensatz zu der oben beschriebenen Drehzahlabsenkung sehr schnell eine dem Werkzeug Halt gebende Zentrierung im zu bearbeitenden Material erzeugt werden. Durch die gute Steuerbarkeit kann der Bediener die Einzelschlagstärke für jeden Einzelanwendungsfall optimal bestimmen.

Jedoch weist auch das Prinzip der Hülsensteuerung einen Nachteil auf: Wie bereits erläutert, wird beim Verschieben des Werkzeugschafts in das Innere des Hammergehäuses die Steuerhülse gegen die Wirkung einer Feder verlagert. Daher wird die vom Bediener aufzubringende Andrückkraft um die Federkraft zwischen dem Werkzeugschaft bzw. einem daran anschließenden Döpper und dem Hammergehäuse vergrößert. Vor allem bei schwereren Hämmern ist dies von Nachteil, da die die Steuerhülse beaufschlagende Feder derart ausgelegt sein muss, dass sie zumindest das Gewicht des Werkzeugs einerseits oder das Gewicht des Hammers andererseits tragen muss, um einen unerwünschten Wechsel vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb zu vermeiden. Beim Arbeiten mit dem Hammer nach oben nämlich liegt auch im Leerlaufbetrieb das Werkzeug mit seinem gesamten Gewicht gegen die Steuerhülse und damit gegen die Feder an, so dass die Feder das Werkzeug halten muss. Erst bei Aufdrücken des Werkzeugs auf das zu bearbeitende Gestein darf der Wechsel in den Schlagbetrieb erfolgen.

Gleiches gilt für die Arbeit nach unten. Hier muss insbesondere bei schweren Aufbruchhämmern die Möglichkeit bestehen, das Werkzeug auf dem Boden abzusetzen und den gesamten Hammer auf dem Werkzeug abzustützen, ohne dass der Leerlaufbetrieb verlassen wird. Erst bei Drücken des Hammers durch den Bediener nach unten soll der Schlagbetrieb einsetzen.

Bei einem Wechsel der Lage des Hammers, z. B. beim Arbeiten in Horizontalrichtung, fehlt darüber hinaus noch die andernfalls vorhandene Unterstützung durch die Gewichtskraft von Werkzeug bzw. Hammer. Dann muss der Bediener noch höhere Kräfte aufbringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr- und/oder Schlaghammer der eingangs genannten Bauert anzugeben, bei dem bei Anpressen des Hammers auf das zu bearbeitende Gestein eine geeignete Schaltung einen zuverlässigen Wechsel zwischen Leerlauf- und Schlagbetrieb sicherstellt, ohne dass die vom Bediener aufzubringende Andrückkraft übermäßig ansteigt.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.

Der erfindungsgemäße, an einem Handgriff an einer Griffstelle führbare Bohr- und oder Schlaghammer - im Folgenden als Hammer bezeichnet - weist - wie bekannte Hämmer auch - einen Leerlaufkanal zur Verbindung eines zwischen einem Antriebskolben und einem Schlagkolben ausgebildeten Hohlraums mit der Umgebung auf. In dem Leerlaufkanal ist ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Leerlaufkanals vorgesehen. Erfindungsgemäß ist der Hammer dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen der Griffstelle und dem Hammergehäuse eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer von dem Bediener an dem Handgriff aufbringbaren Andrückkraft angeordnet ist und dass das Ventil in Abhängigkeit von der erfassten Andrückkraft ansteuerbar ist.

Die Erfassungseinrichtung ist daher an einer Stelle angeordnet, an der möglichst unmittelbar die vom Bediener aufgebrachte Andrückkraft erfasst werden kann. Somit lässt sich sehr viel direkter, als dies beim Stand der Technik möglich ist, der Wunsch des Bedieners erfassen, durch Aufbringen der Andrückkraft den Hammer vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb zu versetzen.

Die Erfassungseinrichtung kann in verschiedenen Formen realisiert werden. So ist es z. B. bei einer Ausführungsform der Erfindung möglich, den Handgriff relativ zum Hammergehäuse gegen die Wirkung eines Federsystems beweglich zu führen. In diesem Fall entspricht eine auf den Handgriff wirkende Andrückkraft einer Relativverlagerung zwischen dem Handgriff und dem Hammergehäuse. Andererseits kann die Erfassungseinrichtung auch durch eine geeignete Sensorik realisiert werden. In jedem Fall dient die mechanisch oder mechatronisch erfasste Andrückkraft als Kriterium zum Ansteuern des Ventils, über das der Hohlraum im Luftfederschlagwerk mit der Umgebung in Verbindung gebracht werden kann.

Somit ist für die Ansteuerung des Ventils nicht - wie beim Stand der Technik - der Relativweg des Werkzeugschafts bzw. Döppers gegenüber dem Hammergehäuse zur Steuerung des Leerlaufs relevant. Vielmehr wird die vom Bediener aufgebrachte Anpresskraft bzw. der daraus resultierende Relativweg des Handgriffs gegenüber dem das Luftfederschlagwerk umgebenden Hammergehäuse maßgeblich. Damit wird sichergestellt, dass die für die Steuerung von Leerlauf- und Schlagbetrieb notwendige Andrück- bzw. Steuerkraft nicht in die vom Bediener aufzubringende Andrückkraft eingeht, sie also nicht erhöht, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Es wird direkt die Andrückkraft des Bedieners ausgewertet, die nicht zur Überwindung stärkerer Federkräfte erhöht sein muss.

Während beim Stand der Technik eine im Kraftfluss zwischen Bediener und Werkzeugspitze am Werkzeugschaft bzw. am Döpper anliegende Kraft zur Ansteuerung des Ventils (beim Stand der Technik: die Steuerhülse) ausgewertet wurde, ist erfindungsgemäß die am Handgriff eingeleitete Andrückkraft des Bedieners das maßgebliche Kriterium.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Handgriff und dem Hammergehäuse ein Federsystem vorgesehen, um den Handgriff relativ zu dem Hammergehäuse mit einer vorgegebenen Federkraft zu halten. Die Andrückkraft lässt sich dadurch ermitteln, dass eine der Andrückkraft proportionale Verschiebung des Handgriffs relativ zum Hammergehäuse erfasst wird.

Das Federsystem ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung Bestandteil einer Einrichtung zur Schwingungsdämpfung des Handgriffs. Gerade bei größeren Hämmern nämlich sind Ausgestaltungen bekannt, bei denen der vom Bediener zu haltende Handgriff schwingungsmäßig vom restlichen Hammergehäuse entkoppelt ist, um eine gewisse Dämpfung zu erreichen und den Bediener zu entlasten. Bei diesen Handgriffgestaltungen ist die geforderte Relativbeweglichkeit zwischen Handgriff und Hammergehäuse bereits realisiert, so dass lediglich die der Andrückkraft proportionale Relativverschiebung erfasst werden muss.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine axial bewegliche Hülse vorgesehen, die prinzipiell der aus dem Stand der Technik bekannten Steuerhülse entspricht und ein Steuerelement des Ventils bildet. Jedoch ist erfindungsgemäß die Axialposition der Hülse in Abhängigkeit von der vom Bediener aufgebrachten Andrückkraft veränderbar. Beim Stand der Technik hingegen ließ sich die Steuerhülse lediglich durch die Relativverschiebung zwischen Werkzeug und Hammergehäuse verlagern, was - wie oben beschrieben - aufgrund der unterschiedlich wirkenden Gewichtskräfte und entsprechend dimensionierter Federn zur Abstützung der Steuerhülse zu einer deutlichen Erhöhung der vom Bediener aufzubringenden Andrückkraft führte.

Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung ist die Hülse mit dem Handgriff in Axialrichtung formschlüssig verbunden, so dass die der vom Bediener aufgebrachten Andrückkraft proportionale Relativverschiebung des Handgriffs gegenüber dem Hammergehäuse direkt als Relativverschiebung der Hülse gegenüber dem Gehäuse übertragen werden kann.

Die geschilderte Lösung ist grundsätzlich für alle bekannten Typen von Luftfederschlagwerken geeignet. Dazu gehören z. B. Rohrschlagwerke, bei denen der Antriebskolben und der Schlagkolben mit gleichem Durchmesser in einem Rohr axial beweglich angeordnet sind. Ebenfalls ist ein Hohlschläger-Schlagwerk bekannt, bei dem der Schlagkolben hohl ausgebildet ist und in seinem Inneren den Antriebskolben axial beweglich aufnimmt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft jedoch ein Hohlkolben-Schlagwerk, bei dem der Antriebskolben hohl ausgebildet ist und in seinem Inneren den Schlagkolben axial beweglich aufnimmt. Der Antriebskolben ist von der Hülse radial umgeben, die ihrerseits wieder in einem Schlagwerksgehäuse geführt ist. Im Antriebskolben, in der Hülse und im Schlagwerksgehäuse sind Öffnungen bzw. Ausnehmungen vorgesehen, die gemeinsam den Leerlaufkanal bilden. Die Hülse dient als Steuerelement des Ventils und ist in der Lage, die Verbindung zwischen dem Hohlraum im Inneren des Antriebskolbens und der Umgebung des Luftfederschlagwerks in Abhängigkeit von ihrer Axialstellung zu öffnen oder zu schließen.

Außer der vorstehend erläuterten mechanischen Realisierung der Erfindung ist es auch möglich, die der Erfindung zugrundeliegende technische Lehre mechanisch-elektrisch bzw. mechatronisch umzusetzen.

So weist bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Erfassungseinrichtung einen Sensor auf, mit dem sich die auf den Handgriff wirkende Andrückkraft, insbesondere durch die Wirkung des Handgriffs über das Federsystem gegen das Hammergehäuse erfassen lässt. Der Sensor liefert ein Andrücksignal an eine Steuerung, die entsprechend das Ventilelement zum Öffnen und Schließen des Ventils ansteuert.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Sensor ein Näherungssensor oder ein Kraftmesssensor ist, um zuverlässig die wirkende Andrückkraft erfassen zu können.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus ein Lagesensor vorgesehen, mit dem sich die Lage des Hammers im Raum erfassen und ein entsprechendes Lagesignal erzeugen lässt. Das Lagesignal wird der Steuerung zugeführt, die daraufhin das Andrücksignal einer Korrektur unterzieht, um z. B. unerwünschte Gewichtskräfte auszuschließen. Arbeitet der Bediener z. B. mit dem Hammer nach unten, muss er den Hammer nicht in der Hand halten, sondern kann ihn auf dem Boden abstützen. Umgekehrt hat der Bediener bei einer Arbeit nach oben das Gewicht des Hammers vollständig am Handgriff abzustützen. Dieser Gewichtseinfluss kann durch den Lagesensor eliminiert werden.

Der Kerngedanke der Erfindung ist es, ein weiches Ansetzen für den Hammer zu ermöglichen, also ein Einsetzen des Schlagbetriebs, wenn das Werkzeug nur leicht auf das zu bearbeitende Gestein gedrückt wird. Dementsprechend soll zu diesem Zeitpunkt die auf das Werkzeug wirkende Schlagkraft noch sehr gering sein und erst bei stärkerem Andrücken gesteigert werden. Dadurch lässt sich das Werkzeug trotz voller Drehzahl des Antriebsmotors präzise positionieren, ohne dass es vom zu bearbeitenden Gestein wegspringt.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand mehrerer Beispiele unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A: eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bohr- und oder Schlaghammers (Hammer) gemäß einer ersten Ausführungsform im Schlagbetrieb;
Fig. 1B: eine Ausschnittsvergroßerung von Fig. 1A;
Fig. 2: eine Ausschnittsvergrößerung der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1A, jedoch im Leerlaufbetrieb bei auf am Gestein aufsitzendem Werkzeug;
Fig. 3A: eine Schnittdarstellung des Hammers gemäß der ersten Ausführungsform im Leerlaufbetrieb bei vom Gestein abgehobenem Werkzeug;
Fig. 3B: eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 3A;
Fig. 4: eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hammers nach einer zweiten Ausführungsform im Schlagbetrieb;
Fig. 5A: den Hammer von Fig. 4 im Leerlaufbetrieb;
Fig. 5B: eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 5A.

Die Fig. 1A bis 3B zeigen den Hammer nach einer ersten Ausführungsform in unterschiedlichen Betriebsarten und Ausschnittsvergrößerungen. Der Hammer gemäß zweiter Ausführungsform ist in den Fig. 4 bis 5B dargestellt. Zunächst wird der Hammer gemäß der ersten Ausführungsform anhand der Fig. 1A und 1B erläutert.

An einem Hammergehäuse 1 ist ein Handgriff 2 axial verschieblich über Federsysteme 3 angebracht. Am vorderen Ende des Hammergehäuses 1 ist ein weiterer Handgriff 4 befestigt, der jedoch für die Erfindung ohne Bedeutung ist und lediglich zum besseren Führen des Hammers dient.

Bei dem Federsystem 3 kann es sich z. B. um ein Antivibrationssystem handeln, mit dem die auf den Handgriff 2 wirkenden und durch das Luftfederschlagwerk bzw. die Wirkung des Werkzeugs erzeugten Schwingungen und Stöße auf den Handgriff 2 und damit auf die eine Griffstelle 2b des Handgriffs 2 umgreifende Hand des Bedieners gemildert werden. Soweit bei einem bekannten Hammer ein derartiges Antivibrationssystem bereits vorgesehen ist, wären an dieser Stelle keine baulichen Änderungen vorzunehmen. Jedoch ist es auch möglich, lediglich ein Federsystem einzubauen, das eine Verschiebung des Handgriffs 2 gegenüber dem Handgriff 4 zulässt, aufgrund der über eine Proportionalitätsbeziehung die am Handgriff 2 wirkende Andrückkraft ermittelt werden kann.

Im Inneren des Handgriffs 2 ist unter anderem ein Hauptschalter 5 zum Ein-und Ausschalten des Hammers vorgesehen. Außerdem schließt sich an dem Handgriff 2 ein Netzkabel 6 an. Im Inneren des Hammergehäuses 1 ist ein Elektromotor 7 angeordnet, der über ein Getriebe 8 eine Kurbelwelle 9 antreibt. Die Kurbelwelle 9 erzeugt über ein Pleuel 10 eine Hin- und Herbewegung eines hohlen Antriebskolbens 11. Im Inneren des hin- und herbewegbaren, hülsenförmigen Antriebskolbens 11 ist ein Schlagkolben 12 axial beweglich aufgenommen. Zwischen dem Antriebskolben 11 und dem Schlagkolben 12 ist ein Hohlraum 13 vorgesehen, in dem sich in bekannter Weise bei der Relativbewegung zwischen Antriebskolben 11 und Schlagkolben 12 eine Luftfeder ausbildet, die den Schlagkolben 12 gegen einen Döpper 14 treibt und nach erfolgtem Schlag wieder zurücksaugt, damit bei der nächsten Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens 11 ein erneuter Schlag durch den Schlagkolben 12 erfolgen kann. Der Döpper 14 beaufschlagt einen in einem Werkzeughalter 15 aufgenommenen Schaft eines nicht dargestellten Werkzeugs.

Da das Grundprinzip eines derartigen Luftfederschlagwerks seit langem bekannt ist, erübrigt sich eine detailliertere Darstellung.

Vor dem Schlagkolben 12 ist ein vorderer Hohlraum 16 vorgesehen, der über einen in einer Wandung 17 des Antriebskolbens 11 vorgesehenen Luftkanal 18 mit der Umgebung des Luftfederschlagwerks, also z. B. dem restlichen Inneren des Hammergehäuses 1, im Schlagbetrieb in kommunizierender Verbindung steht. Dadurch wird vermieden, dass sich vor dem Schlagkolben 12 im vorderen Hohlraum 16 ein Luftpolster aufbaut, das die Schlagwirkung des Schlagkolbens 12 behindern könnte.

Der Antriebskolben 11, insbesondere seine Wandung 17, ist von einer Steuerhülse 19 umgeben. Die Steuerhülse 19 ist in einem einen Teil des Hammergehäuses 1 bildenden Schlagwerksgehäuse 20 axial beweglich. Im gezeigten Beispiel ist an der Steuerhülse 19 ein Bund 21 vorgesehen, der von einem Mitnehmer 22 umfasst wird. Wie in den Fig. 1A und 1B gut erkennbar, ist der Mitnehmer 22 direkt mit einer Verlängerung 2a des Handgriffs 2 verbunden, so dass eine zumindest in Axialrichtung der Steuerhülse 19 wirksame formschlüssige Kopplung zwischen dem Handgriff 2 und der Steuerhülse 19 realisiert ist. Da der Handgriff 2 aufgrund der Wirkung des Federsystems 3 relativ zum Hammergehäuse 1 beweglich ist, überträgt sich seine Bewegung über den Mitnehmer 22 und den Bund 21 direkt auf die Steuerhülse 19 und verschiebt die Steuerhülse 19 im Inneren des Schlagwerksgehäuses 20 axial.

Die Steuerhülse 19 weist eine ihre Wandung durchdringende Radialöffnung 23 auf. Die Lage der Radialöffnung 23 ist so gewählt, dass sie in jedem Betriebszustand mit wenigstens einer Öffnung 24 in der Wandung 17 des Antriebskolbens 11 korrespondiert, wobei - wie insbesondere Fig. 1B gut zeigt - in Axialrichtung des Antriebskolbens 11 mehrere Öffnungen 24 in der Wandung 17 ausgebildet sind. Je nach Axialstellung des Antriebskolbens 11 bzw. der Steuerhülse 19 befindet sich wenigstens eine, mitunter auch zwei Öffnungen 24 auf Höhe der Radialöffnung 23.

Auf der Innenseite des die Steuerhülse 19 zylindrisch umgebenden Schlagwerksgehäuses 20 ist eine Ausnehmung 25 z. B. in Form eines die Steuerhülse 19 umschließenden Ringkanals ausgebildet, die sich an ihrer Unterseite zum Inneren des Hammergehäuses 1, also zur Umgebung des Luftfederschlagwerks hin öffnet.

Die Öffnungen 24 im Antriebskolben 11, die Radialöffnung 23 in der Steuerhülse 19 und die Ausnehmung 25 bilden zusammen einen Leerlaufkanal, durch den im Leerlaufbetrieb des Luftfederschlagwerks eine kommunizierende Verbindung des Hohlraums 13 zur Umgebung des Luftfederschlagwerks hergestellt werden kann.

Die Fig. 1A und 1B zeigen den Hammer und insbesondere das Luftfederschlagwerk im Schlagbetrieb. Dementsprechend soll keine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum 13 und der Umgebung bestehen. Daher ist die Steuerhülse 19 im Schlagwerksgehäuse 20 derart verschoben, dass die Radialöffnung 23 nicht über der Ausnehmung 25 steht. Somit ist die Verbindung unterbrochen. Die Steuerhülse 19 stellt zusammen mit der von ihr aufgenommenen Radialöffnung 23 ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Leerlaufkanals dar.

Die entsprechende Stellung der Steuerhülse 19 wird dadurch bewirkt, dass der Bediener den Handgriff 2 gegen das Hammergehäuse 1 und die Wirkung der Federsysteme 3 nach vorne drückt. Entsprechend drückt er auch das Werkzeug gegen das zu bearbeitende Gestein. Die der Andrückkraft proportionale Relativverschiebung des Handgriffs 2 gegenüber dem Hammergehäuse 1 wird direkt auf die Steuerhülse 19 übertragen, so dass die gewünschte, in den Fig. 1A und 1B gezeigte Axialstellung der Steuerhülse 19 eintritt.

Vorteilhafterweise ist im Bereich des Mitnehmers 22 eine in den Figuren nicht dargestellte Dichtung vorgesehen, die ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Hammergehäuses verhindert.

Fig. 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Hammer von Fig. 1A, jedoch im Leerlaufbetrieb, wobei das Werkzeug auf dem zu bearbeitenden Gestein aufsitzt, ohne dass ein Andruck durch den Bediener erfolgt.

Durch das Aufsetzen des Werkzeugs auf das Gestein befindet sich der Döpper 14 in seiner hinteren, in das Innere des Hammergehäuses 1 verschobenen Stellung.

Dadurch, dass der Bediener keine Andrückkraft aufbringt, drückt das Federsystem 3 den Handgriff 2 relativ zu dem Hammergehäuse 1 nach hinten, so dass sich der Handgriff 2 zusammen mit der Steuerhülse 19 nach hinten verlagert. Dadurch fährt die Radialöffnung 23 über die Ausnehmung 25, so dass über die stets auf Höhe der Radialöffnung 23 befindlichen Öffnungen 24 des Antriebskolbens 11 eine kommunizierende Verbindung vom Hohlraum 13 zur Umgebung des Luftfederschlagwerks hergestellt ist. Dementsprechend kann sich in dem Hohlraum 13 kein Luftüber- oder -unterdruck und keine daraus resultierende Luftfeder aufbauen. Vielmehr erfolgt trotz weiterer Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens 11 permanent eine wirkungsvolle Belüftung des Hohlraums 13, so dass der Schlagkolben 12 in seiner Stellung verharrt.

Durch die Verschiebung der Steuerhülse 19 hat sich zudem eine in ihr ausgebildete zweite Radialöffnung 26 axial derart verlagert, dass der den vorderen Hohlraum 16 der Umgebung verbindende Luftkanal 18 unterbrochen ist. Dementsprechend ist der vordere Hohlraum 16 von der Umgebung abgekoppelt, so dass ein in seinem Inneren verbleibender Luftvorrat ein Luftpolster bildet, dass einem weiteren Schlag durch den Schlagkolben 12 entgegenwirkt.

Wenn der Bediener den Schlagbetrieb aufnehmen möchte, wird er langsam gegen den Handgriff 2 drücken und somit die Steuerhülse 19 gegen die Wirkung des Federsystems 3 verschieben, bis der Leerlaufkanal durch Verschiebung der Radialöffnung 23 unterbrochen ist. Dadurch baut sich im Inneren des Hohlraums 13 sanft eine Luftfeder auf, die zunächst nur leichte Schläge des Schlagkolbens 12 gegen den Döpper 14 erzeugt. Erst bei völliger Abtrennung der Radialöffnung 23 von der Ausnehmung 25 kann die volle Wirkung des Luftfederschlagwerks eintreten. Durch geschickte Formgebung der Radialöffnung 23, z. B. in Form eines Langlochs, lässt sich konstruktiv auf den Wechsel zwischen Leerlaufbetrieb und Schlagbetrieb Einfluss nehmen.

Die Fig. 3A und 3B zeigen schließlich den erfindungsgemäßen Hammer im Leerlaufbetrieb, wenn das Werkzeug vollständig vom Gestein abgehoben ist. Der Döpper 14 befindet sich dementsprechend in seiner vorderen Stellung, weil das Werkzeug aus dem Hammergehäuse 1 herausgleitet.

Die Stellung des Handgriffs 2 und der Steuerhülse 19 im Verhältnis zum Hammergehäuse 1 ist gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Stellung unverändert. Der Leerlaufkanal ist dementsprechend über die Radialöffnung 23 geöffnet, so dass der Hohlraum 13 belüftet werden kann. In Fig. 3B ist darüber hinaus eine Tasche 27 bzw. Ausnehmung in der Wandung 17 des Antriebskolbens 11 erkennbar. Über die Tasche 27 kann die Luftfeder im Hohlraum 13 während des Schlagbetriebs immer wieder mit Luft aufgefüllt werden, um eventuelle Luftverluste zwischen den Schlägen auszugleichen. Das zugrundeliegende Prinzip ist bekannt, so dass sich eine weitere Erörterung erübrigt.

Die Fig. 4, 5A und 5B zeigen den erfindungsgemäßen Hammer in einer zweiten Ausführungsform. Während die oben beschriebene erste Ausführungsform auf rein mechanischem Wege eine Erkennung der Andrückkraft des Bedieners am Handgriff und eine sich daraus ergebende Beeinflussung der Stellung des die Verbindung des Hohlraums 13 mit der Umgebung steuernden Ventils ermöglicht, basiert die zweite Ausführungsform auf einer mechatronischen Lösung. Soweit die gleichen Bauelemente wie bei der ersten Ausführungsform verwendet werden, werden auch die gleichen Bezugszeichen aufgeführt. Auf eine neuerliche Beschreibung der entsprechenden Elemente wird verzichtet.

Anstelle der Steuerhülse 19 ist ein Ventilkörper 30 in den bei der zweiten Ausführungsform sehr kurzen Leerlaufkanal eingesetzt. Der Leerlaufkanal besteht hier lediglich aus einer Ausnehmung 31 im Schlagwerksgehäuse 20 und einem Verbindungskanal 32, in den der Ventilkörper 30 eingesetzt ist. Der Ventilkörper 30 weist in seinem Inneren eine Durchgangsbohrung 33 auf. Wie in den Fig. 4 sowie 5A und 5B erkennbar, ist der Ventilkörper 30 drehbar. Dazu ist ein in den Figuren nicht dargestelltes Stellglied vorgesehen.

Während in Fig. 4 der Ventilkörper 30 in eine Stellung gedreht ist, in der die Durchgangsbohrung 33 nicht im Leerlaufkanal angeordnet ist, so dass die Verbindung zwischen dem Hohlraum 13 und der Umgebung des Luftfederschlagwerks unterbrochen ist, ist in den Fig. 5A und 5B eine Stellung des Ventilkörpers 30 erkennbar, bei der die Durchgangsbohrung 33 den Leerlaufkanal öffnet und die Verbindung zwischen dem Hohlraum 13 zur Umgebung herstellt.

Auch bei der zweiten Ausführungsform ist der Handgriff 2 relativ zu dem Hammergehäuse 1 gegen die Wirkung von Federsystemen 3 bewegbar befestigt. Die Relativstellung zwischen Handgriff 2 und Hammergehäuse 1 wird mit Hilfe eines Näherungssensors 34 erfasst. Der Näherungssensor 34 kann entweder derart ausgelegt werden, dass er lediglich binäre Zustände, nämlich Schlagbetrieb-Leerlaufbetrieb, zu unterscheiden vermag. Alternativ ist es auch möglich, mit Hilfe eines geeigneten Näherungssensors die genaue Position des Handgriffs 2 relativ zum Hammergehäuse 1 zu erfassen und entsprechend auszuwerten. Anstelle des Näherungssensors 34 kann auch - z. B. im Inneren der Federsysteme 3, aber auch unabhängig von Federsystemen - ein geeigneter Kraftmesssensor angeordnet sein, der die vom Bediener aufgebrachte Andrückkraft erfasst. Weiterhin ist es möglich, durch einen berührungsempfindlichen Kraftmesssensor im Handgriff 2 selbst direkt an der Griffstelle 2b die Andrückkraft des Bedieners zu erfassen.

Der Näherungssensor 34 erzeugt ein der Andrückkraft entsprechendes Andrücksignal - sei es nun binär oder der Andrückkraft proportional - und leitet es an eine Steuerung 35 weiter. Wenn die Steuerung 35 erkennt, dass der Bediener den Hammer derart andrückt, dass ein Übergang von der Leerlaufstellung in die Schlagstellung gewünscht ist, steuert die Steuerung 35 das nicht dargestellte Ventilstellglied an, um den Ventilkörper 30 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung zu verdrehen. Bei Abheben des Hammers und entsprechendem Nachlassen der Andrückkraft wird der umgekehrte Vorgang eingeleitet.

Bei einer weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist darüber hinaus noch ein Lagesensor vorgesehen, der die Lage des Hammers im Raum, insbesondere die Neigung der Werkzeugachse, erfasst und ein entsprechendes Lagesignal an die Steuerung 35 abgibt. Die Steuerung 35 wertet das Lagesignal dahingehend aus, dass die durch die Lage und damit durch die Arbeitsrichtung hervorgerufenen Gewichtskräfte des Werkzeugs und des Hammers, die beim Arbeiten nach oben vom Bediener am Handgriff 2 zusätzlich gehalten werden müssen, oder beim Arbeiten nach unten auf das Werkzeug wirken und den Schlag unterstützen, bei der Auswertung des Andrücksignals berücksichtigt werden können. Damit können die ansonsten aufgrund der Gravitationswirkung sehr unterschiedlichen Andrückkräfte je nach Einsatzrichtung vergleichmäßigt werden.

Sowohl die mechanische Lösung gemäß der ersten Ausführungsform als auch die mechatronische Lösung der weiteren beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen einen besonders sanften Anlauf des Hammers. Der Bediener kann die Spitze des Werkzeugs vorsichtig an der gewünschten Stelle aufsetzen und durch Erhöhen der Andrückkraft eine Verschiebung des Handgriffs 2 und damit ein sanftes Einsetzen des Schlagbetriebs bewirken.

Claims

Bohr- und/oder Schlaghammer, mit

wenigstens einem Handgriff (2) mit einer Griffstelle (2b) zum Halten und Andrücken des Bohr- und/oder Schlaghammers durch einen Bediener;

einem Luftfederschlagwerk mit einem hin- und herbewegbaren Antriebskolben (11) und einem von dem Antriebskolben (11) antreibbaren Schlagkolben (12), wobei zwischen dem Antriebskolben (11) und dem Schlagkolben (12) ein Hohlraum (13) zur Aufnahme einer Luftfeder ausgebildet ist;

einem Leerlaufkanal (23, 24, 25) zur Verbindung des Hohlraums (13) mit der Umgebung des Luftfederschlagwerks und Belüftung des Hohlraums (13) in einem Leerlaufbetrieb;

einem in dem Leerlaufkanal (23, 24, 25) angeordneten Ventil (19, 23) zum Öffnen und Schließen des Leerlaufkanals; und mit

einem wenigstens das Luftfederschlagwerk umgebenden Hammergehäuse (1);
dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Kraftfluss zwischen der Griffstelle (2b) und dem Hammergehäuse (1) eine Erfassungseinrichtung (2a, 3; 3, 34) zum Erfassen einer von dem Bediener an dem Handgriff (2) aufbringbaren Andrückkraft angeordnet ist; und dass

das Ventil (19, 23) in Abhängigkeit von der erfassten Andrückkraft ansteuerbar ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (2) relativ zu dem Hammergehäuse (1) beweglich ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Handgriff (2) und dem Hammergehäuse (1) ein zu der Erfassungseinrichtung gehörendes Federsystem (3) vorgesehen ist, um den Handgriff (2) relativ zu dem Hammergehäuse (1) mit einer vorgegebenen Federkraft zu halten.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung einen mit dem Handgriff (2) gekoppelten Fortsatz (2a) aufweist, der derart mit dem Handgriff (2) gegen die Wirkung des Federsystems (3) relativ zu dem Hammergehäuse (1) verlagerbar ist, dass seine Verlagerung der Andrückkraft des Bedieners im wesentlichen proportional ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federsystem (3) auch Bestandteil einer Einrichtung zur Schwingungsdämpfung des Handgriffs (2) ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Steuerelement des Ventils bildende, axial bewegliche Hülse (19) vorgesehen ist, deren Axialposition in Abhängigkeit von der Andrückkraft veränderbar ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (19) mit dem Handgriff (2) in Axialrichtung formschlüssig verbunden ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass

der Antriebskolben (11) hohl ausgebildet ist;

der Schlagkolben (12) im Antriebskolben (11) axial beweglich ist; und dass

in einer zylindrischen Wandung (17) des Antriebskolbens (11) mehrere Öffnungen (24) vorgesehen sind, die bezüglich einer Axialrichtung des Antriebskolbens (11) nebeneinander angeordnet sind und je nach Axialstellung des Antriebskolbens (11) jeweils einen Teil des Leerlaufkanals bilden.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

der Antriebskolben (11) von der Hülse (19) radial umgeben ist;

in der Hülse (19) eine einen Teil des Leerlaufkanals bildende Radialöffnung (23) vorgesehen ist, die in jedem Betriebszustand des Luftfederschlagwerks über wenigstens einer der Öffnungen (24) in der Wandung (17) des Antriebskolbens (11) steht;

die Hülse (19) in einem Schlagwerksgehäuse (20) geführt ist;

in dem Schlagwerksgehäuse (20) eine ebenfalls einen Teil des Leerlaufkanals bildende und mit der Umgebung kommunizierende Ausnehmung (25) vorgesehen ist; und dass

für den Leerlaufbetrieb des Luftfederschlagwerks die Radialöffnung (23) in Abhängigkeit von der Andrückkraft über die Ausnehmung (25) in dem Schlagwerksgehäuse (20) bewegbar ist, derart, dass der Hohlraum (13) im Antriebskolben (11) über die Öffnungen (24) in der Seitenwand (17) des Antriebskolbens (11), die Radialöffnung (23) in der Hülse (19) und die Ausnehmung (25) im Schlagwerksgehäuse (20) mit der Umgebung in kommunizierender Verbindung steht.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass

die Erfassungseinrichtung einen Sensor (34) aufweist, zum Erfassen eines Zustands, in dem der Handgriff (2) gegen die Wirkung des Federsystems (3) gegen das Hammergehäuse (1) angedrückt ist, und zum Erzeugen eines Andrücksignals;

das Ventil ein mechanisch, elektrisch, elektromechanisch oder elektromagnetisch ansteuerbares Ventilelement (30) aufweist; und dass

das Andrücksignal einer Steuerung (35) zuführbar ist, die entsprechend das Ventilelement (30) zum Öffnen und Schließen des Ventils ansteuert.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Näherungssensor (34) oder ein Kraftmesssensor ist.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass

ein Lagesensor vorgesehen ist, zum Erfassen der Lage des Bohr-und/oder Schlaghammers im Raum relativ zu einer Horizontalebene und zum Erzeugen eines entsprechenden Lagesignals;

das Lagesignal der Steuerung (35) zuführbar ist; und dass

die Steuerung (35) unter Auswertung des Andrücksignals und des Lagesignals das Ventilelement (30) ansteuert.
Bohr- und/oder Schlaghammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des Andrücksignals und des Lagesignals eine Abweichung der Lage des Bohr- und/oder Schlaghammers von der Horizontalebene derart berücksichtigbar ist, dass das sich daraus ergebende Andrücksignal einer Korrektur unter Berücksichtigung der wirksamen Gewichtskräfte des Handgriffs (2), des Hammergehäuses (1) und der in ihm enthaltenen Komponenten sowie eines Werkzeugs unterziehbar ist.