DE3804414A1 - Bohrhammer mit kugelrastkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit Kugelrastkupp­ lung zur Übertragung einer Drehbewegung von einer angetrie­ benen Hohlwelle auf eine mit Werkzeugen in Verbindung ste­ hende Abtriebswelle, wobei in radialen Durchbrüchen der Hohl­ welle in Rastvertiefungen der Abtriebswelle eingreifende Kugeln gelagert sind, die gegen die Kraft eines federbe­ lasteten Zustellringes mit auf die Kugeln einwirkender Stütz­ schulter radial nach außen ausweichen.

Bei Bohrhämmern, die im Arbeitseinsatz den in diesen einge­ setzten Werkzeugen Drehbewegung vermitteln, ist aus Gründen der Sicherheit für den Handhabenden eine Überlastkupplung erforderlich.

Ein aus der DE-B2-22 42 944 bekannter Bohrhammer verfügt über eine beispielsweise als Kugelrastkupplung ausgebildete Über­ lastkupplung. Bei Überschreiten eines im Arbeitseinsatz auftretenden, durch die Kupplungskräfte vorbestimmten Dreh­ momentes zwischen einer angetriebenen Hohlwelle und einer Abtriebswelle werden die Kugeln aus Rastvertiefungen der Ab­ triebswelle radial ausgerückt. An den Kugeln stützt sich ein federbelasteter Zustellring mit einer Stützschulter axial ab. Die Kugeln sind zum Zwecke des Einrückens in die Rast­ vertiefungen stets mit Federkraft radial beaufschlagt.

Das Auskuppeln kommt beispielsweise durch Verklemmen des Werkzeuges im Bohreinsatz zustande. Der Handhabende hat da­ bei das für das Auskuppeln erforderliche Drehmoment als Ge­ genmoment aufzunehmen. In ausgekuppeltem Zustand bleibt bei weiterdrehendem Antrieb der Hohlwelle ein auf den Handha­ benden einwirkendes hohes Moment bestehen.

Dieses hohe Moment tritt auf, da die Kugeln unter Federkraft stehen und schrittweise in die Rastvertiefungen der Abtriebs­ welle springen. Das hohe Moment stellt einerseits ein Sicher­ heitsrisiko für den Handhabenden dar und führt andererseits zu starker Belastung des Handhabenden. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Verschleiß der Kupplungsteile als Folge des Überspringens der Rastvertiefungen durch die federbelasteten Kugeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrhammer mit dem Drehantrieb von Werkzeugen dienender Kugelrastkupp­ lung zu schaffen, die in ausgekuppeltem Zustand kein den Handhabenden gefährdendes und belastendes Moment abgibt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stützschulter des Zustellringes einen kegeligen Bereich und radial nach außen anschließend einen in einer Normal­ ebene zur Achse des Zustellringes verlaufenden Bereich auf­ weist, dessen Axialprojektion zumindest teilweise von einer axial verschiebbaren, radial von außen auf die Kugeln ein­ wirkenden Kegelschulter überlappt ist.

Beim Auskuppeln im Arbeitseinsatz des Bohrhammers werden die Kugeln gegen die den Zustellring beaufschlagende Federkraft mit hoher Geschwindigkeit radial aus den Rastvertiefungen ausgerückt. Dabei treten die Kugeln in den in einer Normal­ ebene zur Achse des Zustellringes verlaufenden Bereich der Stützschulter über. Die Radialbewegung mit hoher Geschwin­ digkeit tritt auf, indem die Kugeln bei plötzlich still­ stehendem Werkzeug von den Wandungen der Rastvertiefungen radial nach außen beschleunigt werden. Die in den Durch­ brüchen der weiterdrehenden Hohlwelle gelagerten Kugeln un­ terliegen zudem der Zentrifugalkraft, welche das Ausrücken unterstützt.

Die von außen auf die Kugeln einwirkende Kegelschulter dient dazu, die Kugeln für das Einkuppeln aus dem in Normalebene zur Achse des Zustellringes verlaufenden Bereich der Stütz­ schulter radial in den kegeligen Bereich zu verschieben. Der kegelige Bereich der Stützschulter bewerkstelligt unter Fe­ derkraft ein Einrasten der Kugeln in die Rastvertiefungen. Zweckmäßig erfolgt das Einkuppeln bei anlaufendem Drehan­ trieb der Hohlwelle.

Der Handhabende hat die Möglichkeit, zu beliebigem Zeitpunkt das Einkuppeln einzuleiten. Beispielsweise kann dies für das Lösen eines im Bohrloch steckengebliebenen Werkzeuges erfor­ derlich sein, so daß bei Einschalten des Antriebs die Ku­ geln in die Rastvertiefungen einrücken und ein ausreichendes Drehmoment zum Lösen des Werkzeuges übertragen. Das Einkup­ peln kann aber auch erst nach dem Entfernen des Werkzeuges aus dem Bohrloch eingeleitet werden.

Mit Vorteil liegt die Kegelschulter in der Axialprojektion der Stützschulter gegenüber. Die an den Kugeln angreifende Kegelschulter vermag so die Kugeln außenseitig radial abzu­ stützen und gleichzeitig gegen die Sützschulter zu halten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kegelschulter an einem in Achsrichtung der Hohlwelle verschiebbaren Schie­ ber angeordnet. Der Schieber kann beispielsweise rotations­ symmetrisch ausgebildet sein und mit der von einer Stirn­ seite gebildeten Kegelschulter auf mehrere in Umfangsrich­ tung verteilt angeordnete Kugeln zum Verschieben in einkupp­ lungsbereite Lage einwirken.

Zweckmäßigerweise ist ein die Kegelschulter von den Kugeln wegtreibendes Federmittel vorgesehen. Das Federmittel bringt den Schieber nach dem Rückstellen der Kugeln in einkupplungsbe­ reite Position automatisch in die Ausgangslage zurück und gibt so den radialen Ausrückweg für die Kugeln frei. Zur Betätigung des Schiebers ist zweckmäßig eine von außen betätigbare Handhabe vorgesehen.

Der das Ausrücken der Kugeln bewerkstelligende radiale Ver­ schiebeweg ist nach außen zweckmäßig begrenzt, um zu ver­ hindern, daß die Kugeln außer Eingriff mit den Durchbrüchen der Hohlwelle gelangen. Mit Vorteil schließt sich hierzu radial nach außen an den in einer Normalebene zur Achse des Zustellringes verlaufenden Bereich ein die Radialprojektion der Kugeln überdeckender Ringfortsatz an. Der Ringfortsatz bildet mit seiner Innenseite eine Stützkontur für die Kugeln.

Der Zustellring kann auf der angetriebenen Hohlwelle sitzen und mit dieser mitdrehen, so daß zwischen den ausgerückten Kugeln und dem Ringfortsatz keine Verschleiß hervorrufende Bewegung stattfindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Bohrhammer teilweise im Längsschnitt, mit eingekuppelter Kugelrastkupplung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch den Bohrhammer nach Fig. 1, gemäß Schnittver­ lauf II-II;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der unteren Schnitt­ hälfte der Fig. 1, in vergrößerter Dar­ stellung;

Fig. 4 den Ausschnitt analog Fig. 3, mit ausge­ kuppelter Kugelrastkupplung;

Fig. 5 den Ausschnitt analog Fig. 3, mit einkupp­ lungsbereiter Kugelrastkupplung.

Der Bohrhammer nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 mit einem Handgriff 2 auf. Der Handgriff 2 trägt einen Betätigungs­ schalter 3 für einen nicht näher dargestellten, im Gehäuse 1 gelagerten, elektrischen Antriebsmotor. Ein Stromzuführungs­ kabel 4 mündet in den Handgriff 2. In Bohrrichtung schließt an das Gehäuse 1 ein Werkzeughalter 5 an, der in bekannter Bauweise ausgeführt ist.

Im Gehäuse 1 ist eine Abtriebswelle 6 unverschiebbar und über Wälzlager 7, 8 drehbar gelagert. Ein bohrrichtungs­ seitiger Boden 6 a der Abtriebswelle 6 wird von einem Döpper 9 verschiebbar durchragt. Der Döpper 9 dient der Übertra­ gung von Schlägen an ein in den Werkzeughalter 5 einge­ setztes Werkzeug und ragt hierzu in den Schlagbereich eines in der Bohrung der Abtriebswelle 6 verschiebbaren Schlagkol­ bens 11. Letzterer wird unter Zwischenschaltung eines Luft­ polsters von einem Antriebskolben 12 in hin- und hergehende Bewegung versetzt. Der Schlagkolben 11 und der Antriebskol­ ben 12 tragen Dichtungsringe 11 a bzw 12 a. Am Antriebskolben 12 greift ein motorisch in Bewegung versetzbarer Pleuel 13 an.

Auf der Abtriebswelle 6 ist eine Hohlwelle 14 unverschiebbar und drehbar gelagert. Die Hohlwelle 14 weist an dem der Bohr­ richtung abgewandten Ende einen Kegelzahnkranz 14 a auf. Fer­ ner weist die Hohlwelle 14 mehrere über deren Umfang verteilt angeordnete Durchbrüche 14 b auf, wie dies die Fig. 2 und 3 verdeutlichen. In gleicher Umfangsverteilung wie die Durch­ brüche 14 b ist eine gleiche Zahl Rastvertiefungen 6 b auf der Außenseite der Abtriebswelle 6 vorgesehen. In jedem Durch­ bruch 14 b sitzt eine Kugel 15.

Die Kugeln 15 greifen zur Übertragung eines Drehmomentes von der Hohlwelle 14 an die Abtriebswelle 6 in die Rastver­ tiefungen 6 b ein. Dem Einrücken der Kugeln 15 in die Rastver­ tiefungen 6 b dient ein Zustellring 16, der sich mit einen kegeligen Bereich 16 a einer Stützschulter unter der Kraft einer Druckfeder 17 an den Kugeln 15 abstützt. Der Kegel­ zahnkranz 14 a kämmt mit einem motorseitigen Ritzel 18. Das Ritzel 18 ist in einem Wälzlager 19 drehbar gelagert, wobei das Wälzlager 19 durch eine Hülse 21 axial abgestützt ist. Auf der Abtriebswelle 6 ist weiters ein rotationssymmetri­ scher Schieber 22 gegen die Kraft einer Feder 23 verschieb­ bar gelagert. Der axialen Abstützung des Schiebers 22 dient ein Ring 24, während zur axialen Abstützung der Feder 23 ein weiterer Ring 25 vorgesehen ist.

Im Gehäuses 1 ist in der Darstellung nach Fig. 1 unterseitig eine Handhabe 26 zur Betätigung des Schiebers 22 vorgesehen. Die Handhabe 26 besteht aus einem Drehbolzen 27 mit einem in die Verschiebebahn des Schiebers 22 einschwenkbaren Exzenter­ zapfen 27 a. Der Drehbolzen 27 wird durch einen Sicherungsring 28 im Gehäuse 1 abgestützt. Mittels einer Schraube 29 ist am Drehbolzen 27 ein asymmetrischer Drehknopf 31 verbunden, wobei der Drehbolzen 27 formschlüssig und dadurch drehfest in den Drehknopf 31 eingreift.

Tritt im Arbeitseinsatz des Gerätes, beispielsweise durch Verklemmen des Werkzeuges in einem Bohrloch, ein Drehmoment auf, welches die die Kugeln 15 in Eingriff mit den Rastvertie­ fungen 6 b treibende Kraft übersteigt, so werden die Kugeln 15 impulsartig aus den Rastvertiefungen 6 b ausgerückt. Wie die Fig. 4 zeigt, verlassen die Kugeln 15 dabei den kege­ ligen Bereich 16 a und treten in die Axialprojektion eines Bereichs 16 b der Stützschulter des Zustellringes 16, wel­ cher in einer Normalebene zur Achse des Zustellringes 16 liegt. Ein in Bohrrichtung weisender Ringfortsatz 16 c mit zylindrischer, innenseitiger Stützkontur 16 d begrenzt den radialen Ausrückweg der Kugeln 15. Die Kugeln 15 können so nicht außer Eingriff mit den Durchbrüchen 14 b gelangen. In dieser ausgerückten Stellung werden die Kugeln 15 nicht in radialer Richtung zur Abtriebswelle 6 hin beaufschlagt, so daß bei weiterdrehender Hohlwelle 14 trotz Festsitzen des Werkzeuges im Bohrloch kein Drehmoment an den Handhabenden übertragen wird. In der Folge wird der Handhabende den wir­ kungslos drehenden Antriebsmotor abschalten.

Soll zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen Hohlwelle 14 und Abtriebswelle 6 neuerlich eingekuppelt werden, so wird die Handhabe 26 verdreht, wodurch deren Exzenterzapfen 27 a den Schieber 22 gegen die Kraft der Feder 23 verschiebt. Wie die Fig. 5 verdeutlicht, untergreift der Schieber 22 mit einer innenseitigen Kegelschulter 22 a dabei die ausgerückten Kugeln 15 und verschiebt diese radial von dem in einer Nor­ malebene zur Achse des Zustellringes 16 verlaufenden Bereich 16 b zu dem kegeligen Bereich 16 a der Stützschulter. Der kege­ lige Bereich 16 a des von der Druckfeder 17 in Bohrrichtung beaufschlagten Zustellringes 16 hält die Kugeln 15 nunmehr gegen die Mantelfläche der Abtriebswelle 6. Die Handhabe 26 wird sodann wieder in Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 bis 4 rückgeführt, so daß auch der Schieber 22 durch die Feder 23 in die Ausgangsstellung gelangt. Bei anschließendem Antrieb der Hohlwelle 14 gelangen die unter Federkraft stehenden Kugeln 15 in die mit diesen in Deckung tretenden Rastvertie­ fungen 6 b, wodurch die den Fig. 1 bis 3 entnehmbare eingekup­ pelte Stellung wieder erreicht ist.

Claims (5)

1. Bohrhammer mit Kugelrastkupplung zur Übertragung einer Drehbewegung von einer angetriebenen Hohlwelle (14) auf eine mit Werkzeugen in Verbindung stehende Abtriebswel­ le (6), wobei in radialen Durchbrüchen (14 b) der Hohl­ welle (14) in Rastvertiefungen (6 b) der Abtriebswelle (6) eingreifende Kugeln (15) gelagert sind, die gegen die Kraft eines federbelasteten Zustellringes (16) mit auf die Kugeln (15) einwirkender Stützschulter radial nach außen ausweichen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützschulter des Zustell­ ringes (16) einen kegeligen Bereich (16 a) und radial nach außen anschließend einen in einer Normalebene zur Achse des Zustellringes (16) verlaufenden Bereich (16 b) aufweist, dessen Axialprojektion zumindest teil­ weise von einer axial verschiebbaren, radial von außen auf die Kugeln (15) einwirkenden Kegelschulter (22 a) überlappt ist.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelschulter (22 a) in der Axialprojektion der Stützschulter gegenüberliegt.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kegelschulter (22 a) an einem in Achsrich­ tung der Hohlwelle verschiebbaren Schieber (22) ange­ ordnet ist.

4. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kegelschulter (22 a) von den Kugeln (15) wegtreibendes Federmittel (23) vorge­ sehen ist.

5. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich radial nach außen an den in einer Normal­ ebene zur Achse des Zustellringes (16) verlaufenden Bereich (16 b) ein die Radialprojektion der Kugeln (15) überdeckender Ringfortsatz (16 c) anschließt.