DE19847687A1 - Hohlkolben-Schlagwerk mit Hülsensteuerung - Google Patents

Abstract

Bei einem Luftfederschlagwerk wird ein axial hin- und herbewegbarer und einen Schlagkolben (5) führender Antriebskolben (3) von einer Steuerhülse (2) geführt. Die Steuerhülse (2) ist gegen die Wirkung einer Feder (11) axial zwischen einer Schlag- und einer Leerlaufstellung verschiebbar, wobei in der Leerlaufstellung eine Verbindung zwischen einem die Luftfeder aufnehmenden Hohlraum (17) und einer mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehenden Ausnehmung (13) über Leerlauföffnungen (9) und eine Belüftungsöffnung (10) hergestellt wird, wodurch die Luftfeder belüftet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Luftfederschlagwerke werden üblicherweise in Bohr- oder Schlaghämmern dazu verwendet, auf ein Werkzeug regelmäßige Schläge auszuüben. Dabei hat sich im wesentlichen ein Bauprinzip bewährt, bei dem ein Antriebskolben über einen entsprechenden Antrieb in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt wird, die über eine Luftfeder auf einen Schlagkolben übertragen wird, der schließlich das Werkzeug oder einen zwischengeschalteten Döpper beaufschlagt.

Derartige Luftfederschlagwerke gibt es in drei verschiedenen Bauarten, nämlich mit einem Antriebskolben und einem Schlagkolben gleichen Durchmessers, die in einem Schlagwerkrohr gemeinsam geführt werden; mit einem hohlen Schlag­ kolben, in dem der Antriebskolben geführt wird; und mit einem hohlen Antriebs­ kolben, in dem der Schlagkolben geführt wird.

Insbesondere letztere Bauart hat sich in der Praxis bewährt, wobei aufgrund der niedrigen Masse des Antriebskolbens nur geringe Leerlaufschwingungen auf­ treten und keine Dichtung zwischen den Kolben erforderlich ist.

Nachteilig jedoch ist bei derartigen Hohlkolben-Schlagwerken, daß der Übergang zwischen Leerlauf und Schlagstellung unbefriedigend erfolgt, was zu einer er­ höhten Gefahr von Leerschlägen führt, wenn der Bediener eigentlich den Über­ gang in den Leerlauf wünscht, bzw. zu Schlägen mit geringer Intensität oder gar Leerlauf, wenn der Bediener den Hammer nicht voll auf das zu bearbeitende Ma­ terial andrückt. In beiden Fällen kommt es zu einer Beeinträchtigung der Bedienbarkeit bzw. des Arbeitsergebnisses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk mit ver­ bessertem Leerlauf- und Anlaufverhalten anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse axial hin- und herbewegbaren, an einer Stirnseite hohl ausgebildeten Antriebskolben, der in einer Führungswand wenigstens eine radiale Leerlauf­ öffnung aufweist, und mit einem in der Höhlung des Antriebskolbens axial hin- und herbewegbaren und mit dem Antriebskolben einen Hohlraum umschließen­ den Schlagkolben ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben in dem Bereich der Leerlauföffnung von einer in dem Gehäuse geführten, axial verschieblichen Steuerhülse umgeben ist, die Steuerhülse wenigstens eine ra­ diale Belüftungsöffnung aufweist, und daß in einer Leerlaufstellung des Schlag­ werks der Hohlraum über die wenigstens eine Leerlauföffnung und die Belüf­ tungsöffnung mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung bringbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerk ist es möglich, daß in Leerlauf­ stellung eine in dem Hohlraum zwischen Antriebskolben und Schlagkolben aus­ gebildete Luftfeder über die Belüftungsöffnung der axial verschieblichen Steuer­ hülse entlüftet werden kann, wodurch das Schlagwerk in Leerlauf gelangt und keinen weiteren Schlag durch den Schlagkolben erzeugt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn in dem Gehäuse eine Führungsfläche zum Führen der Steuerhülse vorgesehen ist, die eine mit der Umgebungsat­ mosphäre in Verbindung stehende Ausnehmung aufweist, wobei die Steuerhülse derart verschieblich ist, daß die Belüftungsöffnung in der Leerlaufstellung über der Ausnehmung steht, während sie in einer Schlagstellung nicht über der Aus­ nehmung steht, sondern, z. B. durch die Führungsfläche, abgedichtet wird. Das bedeutet, daß die Belüftungsöffnung in Leerlaufstellung eine Verbindung der Luftfeder zur Umgebung herstellt, während sie in Schlagstellung die Verbindung unterbricht.

Zum Wechsel zwischen Schlag- und Leerlaufstellung überfährt die Belüf­ tungsöffnung vorteilhafterweise eine am hinteren Ende, d. h. vom Werkzeug abgewandten Ende der Ausnehmung vorgesehene gehäusefeste Steuerkante.

Vorteilhafterweise wird die Steuerhülse durch eine Feder in Leerlaufstellung gehalten und kann durch Verschieben des Werkzeugs in das Innere des Hammers entgegen der Federwirkung in Schlagstellung verschoben werden. Die Verschiebung des Werkzeugs kann dabei auch von einem Döpper auf die Steuer­ hülse übertragen werden.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Zuhilfenahme der begleiten­ den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Bohrhammers, bei dem das erfindungs­ gemäße Luftfederschlagwerk zum Einsatz kommt, wobei die Leer­ laufstellung dargestellt ist; und

Fig. 2 den Bohrhammer aus Fig. 1 mit dem erfindungsgemäßen Luft­ federschlagwerk in Schlagstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teilschnitt des gleichen Bohrhammers, bei dem das erfindungsgemäße Luftfederschlagwerk zum Einsatz kommt, jedoch in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich in Leerlauf- und in Schlagstellung.

In einem Hammergehäuse 1 ist eine als Schlagwerkrohr dienende Steuerhülse 2 axial verschieblich gehalten. Im Inneren der hohlzylindrischen Steuerhülse 2 wird ein ebenfalls axial hin- und herbewegbarer Antriebskolben 3 geführt, der über ein nur teilweise dargestelltes Pleuel 4 und einen mit dem Pleuel 4 gekop­ pelten, nicht dargestellten Kurbeltrieb in an sich bekannter Weise axial hin- und herbewegt wird. Im Inneren des Antriebskolbens 3 wird ein zylindrischer Schlag­ kolben 5 geführt, der im Betrieb des Schlagwerks Schläge gegen einen Döpper 6 ausübt, die wiederum auf ein nicht dargestelltes Werkzeug, z. B. auf einen Meißel, in ebenfalls bekannter Weise übertragen werden.

Der Antriebskolben 3 weist in einer den Antriebskolben 3 in der Steuerhülse 2 sowie den Schlagkolben 5 im Antriebskolben 3 führenden Führungswand 7 we­ nigstens eine, vorteilhafterweise aber mehrere, am Umfang verteilte Luftaus­ gleichsschlitze 8 sowie eine Reihe von Leerlauföffnungen 9 auf. Die Leerlauföff­ nungen 9 können - wie in den Figuren dargestellt - in einer sich axial erstrec­ kenden Reihe, aber auch zick-zackförmig in zwei zueinander parallelen und et­ was versetzten axialen Reihen angeordnet werden. Die axiale Länge der Luftaus­ gleichsschlitze 8 Ist größer als die axiale Höhe des Schlagkolbens 5, so daß bei einer bestimmten Stellung des Schlagkolbens 5 - auch als theoretische Schlag­ stellung bezeichnet - der vordere und der hintere Teil der Höhlung des Antriebs­ kolbens 3 über die Luftausgleichsschlitze 8 in Verbindung bringbar sind.

Die Steuerhülse 2 weist wenigstens eine, vorteilhafterweise aber mehrere, sich radial erstreckende Belüftungsöffnungen 10 auf. Sie wird durch eine sich gegen das Hammergehäuse 1 abstützende Feder 11 in Leerlaufstellung gehaltene wie insbesondere in Fig. 1 erkennbar ist. Wie jedoch aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Steuerhülse 2 gegen die Wirkung der Feder 11 axial verschieblich.

Im Hammergehäuse 1 ist in einer die Steuerhülse 2 führenden Führungsfläche 12 eine ringförmige Ausnehmung 13 vorgesehen, die über einen Kanal 14 mit dem nur teilweise dargestellten Kurbelgehäuse in Verbindung steht, in dem im wesentlichen Umgebungsatmosphäre herrscht.

Wenn der Hammer mit dem nicht dargestellten Werkzeug gegen das zu bearbei­ tende Gestein gehalten wird, verschiebt sich der Werkzeugschaft in das Innere des Hammers, so daß auch der Döpper 6 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verschoben wird. Über eine konische Ringfläche 15 nimmt er einen mit der Steuerhülse 2 verbundenen Deckel 16 mit, wodurch auch die Steuerhülse 2 aus der in Fig. 1 gezeigten Leerlaufstellung in die in Fig. 2 gezeigte Schlagstellung verschoben wird.

Nachfolgend wird die Funktion des Luftfederschlagwerks im Schlagbetrieb (Fig. 2) erläutert.

Der Antriebskolben 3 wird durch das Pleuel 4 in axiale Hin- und Herbewegung versetzt. Aufgrund der Massenträgheit des Schlagkolbens 5 bildet sich in einem Hohlraum 17 zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Schlagkolben 5 eine Luft­ feder aus, die schließlich den Schlagkolben 5 auf den Döpper 6 treibt.

Bei Auftreffen des Schlagkolbens 5 auf den Döpper 6 wird der Luftausgleichs­ schlitz 8 geöffnet, d. h., es besteht eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 17 und dem vorderen, in nicht dargestellter Weise mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehenden Bereich des Antriebskolbens 3. Dadurch können Luftver­ luste der Luftfeder ausgeglichen werden, indem frische Luft in den Hohlraum 17 einströmt. Wenn der Schlagkolben 5 durch Rückprall von dem Döpper 6 mit seiner hinteren Kante den Luftausgleichsschlitz 8 überfahren hat, wird die Ver­ bindung zur Umgebung unterbrochen und der Schlagbetrieb beginnt von neuem.

Nachfolgend wird der Leerlaufbetrieb unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Zum Übergang in den Leerlauf hebt der Bediener den Hammer vom zu bearbei­ tenden Gestein ab, wodurch das nicht dargestellte Werkzeug relativ zu dem Hammergehäuse 1 um den Leerlaufweg in Richtung Gestein verschoben wird. Der Döpper 6 folgt der Bewegung des Werkzeugs und gleitet ebenfalls um den Leerlaufweg in Richtung Gestein. Dies ermöglicht es zum einen, daß der Schlag­ kolben 5 weiter nach vorne, d. h. in Schlagrichtung gelangen kann. Zum anderen bewegt sich auch die Steuerhülse 2 - unterstützt durch die Feder 11 - in Schlagrichtung und gelangt somit in Leerlaufstellung.

Durch die Bewegung der Steuerhülse 2 überfährt die Belüftungsöffnung 10 eine am hinteren Ende der Ausnehmung 13 vorgesehene gehäusefeste Steuerkante 18, bis die Belüftungsöffnung 10 schließlich über der Ausnehmung 13 steht.

Durch die weitere Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens 3 werden außer­ dem die in der Führungswand 7 des Antriebskolbens 3 vorgesehenen Leerlauf­ öffnungen 9 der Reihe nach an der Belüftungsöffnung 10 vorbeigefahren, so daß der Hohlraum 17 über die Leerlauföffnungen 9, die Belüftungsöffnungen 10, die Ausnehmung 13 und den Kanal 14 mit der Umgebungsluftatmosphäre im Gehäuse 1 in Verbindung steht. Dadurch kann sich in dem Hohlraum 17 keine Luftfeder mehr ausbilden, und das Schlagwerk gelangt in Leerlauf.

Zur Wiederaufnahme des Schlagbetriebs verschiebt das Werkzeug den Döpper 6 und damit die Steuerhülse 2 entgegen der Wirkung der Feder 11 und entgegen der Schlagrichtung nach hinten, wodurch die Belüftungsöffnung 10 die Steuer­ kante 18 überfährt und durch die Führungsfläche 12 abgedichtet wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Hohlraum 17 und der Umgebung unter­ brochen, so daß sich erneut eine Luftfeder im Hohlraum 17 ausbilden kann. Der Schlagbetrieb beginnt von neuem.

Durch die weit hinten angeordneten Leerlauföffnungen 9 und der präzisen Ein­ stellbarkeit des Zeitpunkts, zu dem die Belüftungsöffnung 10 die Steuerkante 18 überfährt, ist ein sehr präziser Übergang zwischen Schlagbetrieb und Leer­ lauf möglich. Bereits bei minimalen Leerlaufwegen wird ein hervorragender Leer­ lauf gewährleistet. Der Wechsel zwischen Schlagbetrieb und Leerlauf erfolgt ver­ schleißfrei und sehr weich, was die Belastung für den Bediener reduziert. Leer­ schläge, d. h., durch das Luftfederschlagwerk ausgeübte Schläge auf das Werk­ zeug, ohne daß dieses gegen Gestein gedrückt wird, werden zuverlässig vermie­ den. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß das Schlagwerk auch bei nied­ rigen Temperaturen zuverlässig funktioniert.

Claims (9)

1. Luftfederschlagwerk, mit

• - einem Gehäuse (1);
• - einem in dem Gehäuse (1) axial hin- und herbewegbaren, an einer Stirn­ seite hohl ausgebildeten Antriebskolben (3), der in einer Führungswand (7) wenigstens eine radiale Leerlauföffnung (9) aufweist; und mit
• - einem in der Höhlung des Antriebskolbens (3) axial hin- und herbeweg­ baren und mit dem Antriebskolben (3) einen Hohlraum (17) umschließenden Schlagkolben (5);
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Antriebskolben (3) in dem Bereich der Leerlauföffnung (9) von einer in dem Gehäuse (1) geführten, axial verschieblichen Steuerhülse (2) umgeben ist;
• - die Steuerhülse (2) wenigstens eine radiale Belüftungsöffnung (10) aufweist; und daß
• - in einer Leerlaufstellung des Schlagwerks der Hohlraum (17) über die wenigstens eine Leerlauföffnung (9) und die Belüftungsöffnung (10) mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung bringbar ist.

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) eine Führungsfläche (12) zum Führen der Steuerhülse (2) vor­ gesehen ist und die Führungsfläche (12) eine mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehende Ausnehmung (13) aufweist, wobei die Steuerhülse (2) derart verschieblich ist, daß die Belüftungsöffnung (10) in der Leerlaufstellung über der Ausnehmung (13) steht.

3. Schlagwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ nehmung (13) eine von der Belüftungsöffnung (10) überfahrbare, an einem, bezüglich einer Schlagrichtung gesehen, hinteren Ende der Ausnehmung (13) vorgesehene Steuerkante (18) aufweist.

4. Schlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnung (10) in einer Schlagstellung nicht über der Ausnehmung (13) steht und die Belüftungsöffnung (10) bei einem Wechsel zwischen Schlag­ stellung und Leerlaufstellung die Steuerkante (18) überfährt.

5. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerhülse (2) durch eine Feder (11) in Leerlaufstellung gehalten wird.

6. Schlagwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ hülse (2) gegen die Wirkung der Feder (11) durch Axialverlagerung eines von dem Schlagwerk beaufschlagbaren Werkzeugs gegen die Schlagrichtung in Schlagstellung verschiebbar ist.

7. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Führungswand (7) des Antriebskolbens (3) mehrere Leer­ lauföffnungen (9) in Axialrichtung des Antriebskolbens (3) angeordnet sind.

8. Schlagwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leer­ lauföffnungen (9) in zwei zueinander versetzten axialen Reihen angeordnet sind.

9. Schlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Führungswand (7) des Antriebskolbens (3) wenigstens ein sich axial erstreckender Luftausgleichsschlitz (8) vorgesehen ist, dessen Axiallänge größer ist als die axiale Höhe des Schlagkolbens (5).