EP1160057A1

EP1160057A1 - Handgeführter Bohrhammer

Info

Publication number: EP1160057A1
Application number: EP00111730A
Authority: EP
Inventors: Gunnar Dr. Ing. Wijk; Diethard Dipl.-Ing. Fohr (FH); Alexander Dipl.-Ing. Krug (Ba)
Original assignee: Atlas Copco Electric Tools GmbH
Current assignee: Techtronic Industries GmbH
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-05
Also published as: US20020000325A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen handgeführten Bohrhammer mit einer um eine Drehachse (2) drehbaren und in Richtung der Drehachse (2) oszillierend längsverschieblichen Werkzeugspindel (1) zur Aufnahme eines Bohrers, eines Meißels oder dergleichen. In einem Gehäuse (43) des Bohrhammers ist ein elektrischer Antriebsmotor (3) zur Erzeugung der Drehbewegung der Werkzeugspindel (2) und ein Schlagwerk (4) zur Erzeugung der oszillierenden Längsverschiebung der Werkzeugspindel (2) angeordnet. Das Schlagwerk (4) ist hydraulisch angetrieben. Der hydraulische Druck wird von einer im Gehäuse (43) angeordneten Hydraulikpumpe (17) erzeugt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen handgeführten Bohrhammer zum Bohren von Löchern, Stemmen von Kabelschlitzen oder dergleichen in Beton, Stein oder vergleichbaren Materialien.

Zum Bearbeiten von Beton, Stein oder ähnlichen Materialien werden Schlagbohrmaschinen und Bohrhämmer mit einer drehbaren Werkzeugspindel eingesetzt, in der beispielsweise ein Bohrer insbesondere mit einer hartmetallbestückten Meißelspitze eingesetzt ist. Durch ein Schlagwerk wird die Werkzeugspindel in eine oszillierende Längsbewegung versetzt, so daß die Meißelspitze des eingesetzten Bohrers Fragmente aus dem zu bearbeitenden, spröden Material herausmeißelt. Durch die Drehbewegung der Werkzeugspindel und des Bohrers in Verbindung mit einer spiralig um den Bohrer umlaufenden Rinne werden die herausgemeißelten Werkstoffteile abtransportiert, so daß ein Loch entsteht. Bei sogenannten "Schlagbohrmaschinen" wird die oszillierende Schlagbewegung der Werkzeugspindel beispielsweise durch eine Axialnockenscheibe herbeigeführt. Die übertragbare Schlagenergie und damit einhergehend die Bohrleistung ist in hohem Maße vom Anpreßdruck der Schlagbohrmaschine an das zu bohrende Material abhängig, die von der Bedienperson aufgebracht werden muß. Eine hohe Bohrleistung erfordert dabei einen hohen Kraftaufwand der Bedienperson, womit eine unerwünscht schnelle Ermüdung einhergehen kann.

Es sind auch Bohrhämmer mit einem pneumatisch angetriebenen Schlagwerk bekannt, bei der die oszillierende Schlagbewegung der Werkzeugspindel durch die Aufbringung eines oszillierenden Luftdruckes hervorgerufen wird. Derartige Bohrhämmer erfordern nur eine geringe Anpreßkraft, jedoch folgt aus dem pneumatischen Antrieb in Verbindung mit den Raum- und Gewichtseinschränkungen eines handgeführten Gerätes die Erzeugung einer begrenzten Schlagenergie. Diese Einschränkung kann gegebenenfalls, insbesondere bei sehr harten zu bearbeitenden Werkstoffen oder einer großen Vielzahl von zu bohrenden Löchern, zu einer unbefriedigenden Bohrleistung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen handgeführten Bohrhammer derart weiterzubilden, daß seine Handhabung erleichtert ist.

Die Aufgabe wird durch einen handgeführten Bohrhammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Schlagwerk des Bohrhammers hydraulisch anzutreiben und den hydraulischen Druck im Gerät bereitzustellen. Dadurch ist unter Verzicht auf sperrige und unzuverlässige hydraulische Zuführleitungen ein handlicher Bohrhammer mit einer signifikant erhöhten spezifischen Schlagenergie geschaffen. Dabei kann das Schlagwerk zusammen mit dem hydraulischen Antrieb, bezogen auf die erzielbare Schlagenergie, leicht und kompakt gebaut sein, so daß eine Bedienperson auch schwierige Aufgaben wie beispielsweise Überkopf-Bohrungen oder dergleichen mit verringerter körperlicher Belastung ausführen kann. Bevorzugt sind dabei die Werkzeugspindel und das Schlagwerk getrennt voneinander ausgebildet, wobei beide je eine einander zugewandte Anschlagfläche aufweisen, die zueinander in Anlage verbringbar sind. Dadurch braucht die Bedienperson den Bohrhammer mit dem eingespannten Bohrer mit nur geringem Anpreßdruck an das zu bohrende Werkstück zu halten. In dem unabhängig von der Werkzeugspindel arbeitenden Schlagwerk wird dabei die Schlagenergie aufgebaut und über die Anschlagflächen nach dem Prinzip eines Hammers auf die Bohrspindel bzw. auf den Bohrer und damit auf das Werkstück übertragen. Dadurch ist gleichzeitig eine hohe Bohrleistung bei verringertem Kraftaufwand der Bedienperson erzielbar. Das Schlagwerk ist dabei bevorzugt als ein System aus einem Zylinder und einer im Zylinder geführten Stößelstange mit einem Kolben ausgebildet und insbesondere achsgleich zur Werkzeugspindel angeordnet. Dadurch ist unter Vermeidung von Kraftumlenkungen und Energieverlusten eine direkte Übertragung der Schlagenergie von der Stößelstange auf die Werkzeugspindel gewährleistet. In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Kolben beidseitig sowohl in Schlagrichtung als auch in der entgegengesetzten Rückholrichtung mit hydraulischem Druck beaufschlagbar. Dadurch führt die Stößelstange auch ohne das Anlegen eines Anpreßdruckes eine Rückführbewegung aus, was ebenfalls zur Entlastung der Bedienperson beiträgt.

In einer vorteilhaften Ausbildung weist der Kolben in der Rückholrichtung eine wirksame Kolbenfläche auf, die kleiner ist als die wirksame Kolbenfläche in Schlagrichtung. Bevorzugt beträgt die in Rückholrichtung wirksame Kolbenfläche etwa 10% der in Schlagrichtung wirksamen Kolbenfläche. Dadurch ist einerseits eine hohe Stößelstangengeschwindigkeit in Schlagrichtung und damit eine hohe Schlagenergie erzielbar. Andererseits erfolgt die Rückführung des Kolbens zusammen mit der Stößelstange mit einer geringeren Kraft, womit eine geringere Vibrationsbelastung einhergeht. Des weiteren kann eine einfache Steuerung des Schlagwerkes dadurch erzielt werden, daß an der in der Rückholrichtung wirkenden Kolbenfläche kontinuierlich ein hoher hydraulischer Druck wirkt. Eine geeignete Steuereinrichtung braucht dann nur den in Schlagrichtung wirkenden Druck zu steuern, in dem an der entsprechenden Kolbenfläche wechselseitig ein hoher und ein niedriger hydraulischer Druck angelegt wird. Bei einem hohen Druck überwiegt die in Schlagrichtung wirkende Kraft am Kolben wegen der größeren wirksamen Kolbenfläche die in der Rückholrichtung wirkende hydraulische Kraft. Bei einer Umschaltung von einem hohen auf einen niedrigen hydraulischen Druck überwiegt bei einem geeigneten Kolbenflächenverhältnis die die Rückholrichtung wirkende resultierende Gesamtkraft, so daß der Kolben zusammen mit dem Stößel zurückgeführt wird. Zur Steuerung des Schlagwerkes ist also nur ein einfaches Steuerventil erforderlich, welches auf die Schlagseite des Kolbens wirkt, wodurch der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand gering gehalten ist.

Zweckmäßig ist in dem Bohrhammer ein Hydraulikkreislauf vorgesehen mit einem Niederdruckteil, einem Hochdruckteil und einer dazwischen angeordneten Hydraulikpumpe, die insbesondere kontinuierlich im Hochdruckteil einen hohen hydraulischen Druck erzeugt. Dadurch steht dauerhaft ein geeignetes Druckpotential zur Verfügung, was durch eine geeignete Steuereinrichtung bedarfsweise und mit geringen Verlusten an das Schlagwerk anlegbar ist. Die Hydraulikpumpe ist vorteilhaft als Zahnradpumpe ausgebildet, wodurch bei einer einfachen Bauweise ein hoher Wirkungsgrad erzielbar ist. Vorteilhaft ist dabei im Niederdruckteil ein Niederdruckspeicher zur Bevorratung von Hydrauliköl vorgesehen, der insbesondere mittels einer Membran in einen mit Hydrauliköl gefüllten Hydraulikraum und in einen Ausgleichsraum aufgeteilt ist. Dadurch steht ein Hydraulikölreservoir zur Verfügung, mit dem beispielsweise Ölverluste ausgeglichen werden können und in das Lecköl rückführbar ist. Durch die Membran ist der Hydraulikkreislauf abgedichtet, so daß ein lageunabhängiges Arbeiten mit dem Bohrhammer ermöglicht ist. Durch Beaufschlagung des Ausgleichsraums mit atmosphärischem Druck ist im Niederdruckteil über die elastische Membran ein im wesentlichen konstanter Vorratsdruck erzielbar. In vergleichbarer Weise ist im Hochdruckteil ein Hochdruckspeicher vorgesehen, der ebenfalls bevorzugt mittels einer Membran in einen Hydraulikraum und in einen Ausgleichsraum aufgeteilt ist. Der Ausgleichsraum des Hochdruckspeichers weist einen Druck auf, der etwa 16 bis 18 bar beträgt und damit etwa der Hälfte des Betriebsdruckes des Hochdruckteils von etwa 34 bar entspricht. Als Befüllungsmittel hat sich Stickstoff als zweckmäßig herausgestellt. Durch den Hochdruckspeicher können Druckspitzen im Hochdruckteil geglättet werden, die durch die Hydraulikpumpe oder durch Rückwirkungen des Schlagwerkes entstehen können. Dadurch ist ein etwa gleichbleibender definierter Arbeitsdruck gewährleistet.

Als Steuerungsmittel für das Schlagwerk hat sich ein Steuerventil als zweckmäßig herausgestellt, welches hydraulisch betätigbar ist. Dadurch kann unter Verzicht auf eine komplizierte mechanische Anbindung des Steuerventils an das Schlagwerk und unter Ausnutzung des bereits vorhandenen Hydraulikkreislaufes eine wirksame Steuerung des Schlagwerkes bei geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand erzielt werden. In einer zweckmäßigen Ausbildung des Steuerventils ist dieses an eine Steuerleitung angeschlossen und derart ausgebildet, daß es abhängig vom Druck in der Steuerleitung zwischen einer Schlag- und einer Rückführstellung hin- und herschaltbar ist. Das Vorhandensein nur einer einzigen Steuerleitung trägt zur Vereinfachung der Konstruktion bei.

Zur Steuerung des Steuerventils, insbesondere über eine einzelne Steuerleitung, ist dem Kolben des Schlagwerks auch eine Steuerungsfunktion zugeordnet. Dazu weist dieser umfangsseitig eine ringförmige Ausnehmung auf, die zusammen mit dem Zylinder einen ringförmigen Steuerraum bildet. Der Steuerraum ist mit dem Niederdruckteil des Hydraulikkreislaufes verbunden, so daß in ihm kontinuierlich ein niedriger hydraulischer Druck herrscht. Durch den Steuerraum ist der Kolben in einen Schlag- und in einen Steuerkolben aufgeteilt. In der Wand des Zylinders sind axial versetzt eine Hochdrucköffnung und eine Niederdrucköffnung derart angeordnet, daß sie durch den Steuerkolben wechselseitig abdeckbar sind. Die Hochdruck- und die Niederdrucköffnung sind mit der Steuerleitung verbunden. Aus der oszillierenden Bewegung der Stößelstange zusammen mit dem Steuerkolben und daraus folgend aus der wechselseitigen Abdeckung der Hochdruck- bzw. der Niederdrucköffnung folgt eine oszillierende Beaufschlagung der Steuerleitung mit hohem bzw. niedrigem hydraulischen Druck, wodurch das Steuerventil in einfacher, oben beschriebener Weise zwischen seinen beiden Stellungen hin- und herschaltbar ist. Dabei sind der Steuerkolben und die Hochdruck- bzw. die Niederdrucköffnung gegeneinander so ausgerichtet, daß die Bewegung der Stößelstange in seiner Rückholrichtung hydraulisch abbremsbar ist, wodurch das Vibrationsniveau des Schlagwerkes und damit des gesamten Bohrhammers verringert ist. Zur weiteren Verringerung des Vibrationsniveaus ist eine in der Schlagrichtung wirkende Antivibrationseinrichtung vorgesehen, die insbesondere als ein Schwingungstilger mit einem an einem Federelement aufgehängten Gegenschwinger ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Abstimmung der Federsteifigkeit des Federelementes und der Masse des Gegenschwingers ist mit einfachen Mitteln eine wirkungsvolle Vibrationsdämpfung erzielbar.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind der Drehantrieb der Werkzeugspindel und das Schlagwerk getrennt voneinander zu- und abschaltbar. Dadurch kann beispielsweise der Bohrhammer bei drehender Werkzeugspindel ohne Schlagwerk betrieben werden, was beispielsweise für das Anbohren von empfindlichen Fliesen oder dergleichen zweckmäßig sein kann. Auch kann bei abgeschaltetem Drehantrieb der Werkzeugspindel das Schlagwerk für sich allein betreibbar sein, wodurch der Bohrhammer beispielsweise als elektrischer Meißel zum Stemmen von Schlitzen zur Verlegung von Kabeln, Rohren oder dergleichen eingesetzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: in einer schematischen Übersichtsdarstellung einen hydraulischen Bohrhammer mit seinen wesentlichen Komponenten;
Fig. 2: in schematischer Darstellung den Hydraulikkreislauf und das Schlagwerk des Bohrhammers nach Fig. 1 mit dem Schlagwerk in Anlage an die Werkzeugspindel bzw. das Werkzeug;
Fig. 3: einen Ausschnitt der Darstellung nach Fig. 2 mit dem Stößel in Rückführbewegung;
Fig. 4: die Darstellung nach Fig. 3 mit dem zum Abbremsen des Stößels umgeschalteten Steuerventil;

Fig. 5: die Darstellung der Anordnung nach Fig. 3 zu Beginn der Schlagbewegung des Stößels;
Fig. 6: die Darstellung der Anordnung nach Fig. 3 mit dem Stößel kurz vor dem Aufschlag auf die Werkzeugspindel und dem Steuerventil kurz vor dem Umschalten zur Erzeugung der Rückführbewegung.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung einen erfindungsgemäßen hydraulischen Bohrhammer, bei dem in einem angedeuteten Gehäuse 43 ein elektrischer Antriebsmotor 3 angeordnet ist, der über eine erste Getriebestufe 44, eine Welle 46 und eine zweite Getriebestufe 45 eine um eine Drehachse 2 drehbare Werkzeugspindel 1 antreibt. Die Werkzeugspindel 1 ist in Richtung der Drehachse 2 längsverschieblich, wobei die Längsverschiebung durch ein hydraulisch angetriebenes Schlagwerk 4 oszillierend betätigbar ist. Die Werkzeugspindel 1 und das Schlagwerk 4 können miteinander verbunden sein, so daß die oszillierende Bewegung des Schlagwerkes 4 direkt auf die Werkzeugspindel 1 übertragen wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Bauteile getrennt voneinander ausgebildet und weisen einander zugewandt je eine Anschlagfläche 5, 6 auf, an denen sie in Anlage zueinander verbringbar sind. Das Schlagwerk 4 umfaßt einen Zylinder 7, in dem eine Stößelstange 8 mit einem Kolben 9 geführt ist. Der Kolben 9 ist über ein Steuerventil 28 beidseitig mit hydraulischem Druck beaufschlagbar, wobei der hydraulische Druck je nach Stellung des Steuerventils 28 in die durch den Pfeil 10 angedeutete Schlagrichtung 10 oder in die durch den Pfeil 11 angedeutete Rückholrichtung 11 wirkt. Es kann auch eine Ausbildung des Schlagwerkes 4 zweckmäßig sein, bei dem der hydraulische Druck nur in Schlagrichtung 10 wirkt und eine Rückführung der Stößelstange 8 durch den Anpreßdruck eines in der Werkzeugspindel 1 eingespannten Werkzeuges erfolgt.

Zum Antrieb des Schlagwerkes 4 ist ein Hydraulikkreislauf 14 mit einem Niederdruckteil 15 und einem Hochdruckteil 16 vorgesehen, zwischen denen eine Hydraulikpumpe 17 in Form einer Zahnradpumpe 18 angeordnet ist. Die im Gehäuse 43 angeordnete Hydraulikpumpe 17 kann separat durch einen eigenen Motor angetrieben sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft über die erste Getriebestufe 44 durch den elektrischen Antriebsmotor 3 angetrieben. Zur Bevorratung und Rückführung von Hydrauliköl ist im Niederdruckteil 15 ein Niederdruckspeicher 19 vorgesehen, der durch eine Membran 20 in einen Hydraulikraum 21 und in einen Ausgleichsraum 22 aufgeteilt ist. Der Ausgleichsraum 22 ist mit Luft befüllt und weist Druckausgleichsöffnungen 52 auf, in dessen Folge er mit atmosphärischem Druck beaufschlagt ist. Der atmosphärische Druck wird über die elastische Membran 20 auf den Hydraulikraum 21 übertragen, in dessen Folge im Niederdruckteil 15 ein atmosphärischer Druck herrscht.

Vergleichbar dazu ist im Hochdruckteil 16 ein Hochdruckspeicher 23 vorgesehen, der durch eine Membran 24 in einen Hydraulikraum 25 und in einen Ausgleichsraum 27 aufgeteilt ist. Der Ausgleichsraum 27 ist über ein Ventil 42 mit Gas befüllbar, wobei das Gas komprimierte Luft sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ausgleichsraum 27 mit Stickstoff unter einem Druck von etwa 16 bis 18 bar befüllt, wobei der Druck im Ausgleichsraum 27 über die elastische Membran 24 den statischen Hydraulikdruck im Hochdruckteil 16 bei nicht wirkender Hydraulikpumpe 17 vorgibt. Die Hydraulikpumpe 17 liefert im Betrieb einen Betriebsdruck im Hochdruckteil von etwa 34 bar.

Zur Verringerung des durch die oszillierende Bewegung der Stößelstange 8 und der Werkzeugspindel 1 entstehenden Vibrationsniveaus ist eine in der Schlagrichtung 10 wirkende Anti-Vibrations-Einrichtung 38 auf der der Werkzeugspindel 1 abgewandeten Seite des Antriebsmotors 3 vorgesehen. Die Anti-Vibrations-Einrichtung 38 kann aus einer elastischen Aufhängung des Schlagwerkes 4, aus einer geeigneten Anordnung von Stoßdämpfern oder dergleichen bestehen und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als abgestimmter Schwingungstilger 39 mit einem Federelement 40 und einem am Federelement 40 aufgehängten Gegenschwinger 41 ausgeführt. Die Werkzeugspindel 1, das Schlagwerk 4 und die Anti-Vibrations-Einrichtung 38 sind etwa achsgleich zueinander angeordnet.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Ausschnittsdarstellung das Schlagwerk 4 und den Hydraulikkreislauf 14 des Bohrhammers nach Fig. 1. Die Stößelstange 8 und die Werkzeugspindel 1 sind an ihren beiden Anschlagflächen 5, 6 in Anlage zueinander verbracht, so daß die Stößelstange 8 ihre Schlagenergie auf die Werkzeugspindel 1 übertragen hat. Der Kolben 9 weist umfangseitig eine ringförmige Ausnehmung 32 auf, die zusammen mit dem Zylinder 7 einen ringförmigen Steuerraum 33 bildet. Der Steuerraum 33 ist über eine Niederdruckleitung 47 mit dem Niederdruckteil 15 des Hydraulikkreislaufes 14 dauerhaft verbunden. Durch die ringförmige Ausnehmung 32 ist der Kolben 9 in einen Schlagkolben 34 und in einen Steuerkolben 35 aufgeteilt. Zusammen mit dem Zylinder 7 bildet der Schlagkolben 34 auf seiner Stirnseite einen Schlagraum 49, der über eine Schlagleitung 51 mit dem Steuerventil 28 verbunden ist. Des weitern bildet der Zylinder 7 zusammen mit dem Steuerkolben 35 und der Stößelstange 8 auf der der Werkzeugspindel 1 zugewandten Seite einen ringförmigen Rückführraum 48, der über eine Hochdruckleitung 50 kontinuierlich mit dem Hochdruckteil 16 und dem Hochdruckspeicher 23 verbunden ist. Der hydraulische Druck im Hochdruckteil 16 erzeugt über die wirksame Kolbenfläche 13 am Steuerkolben 35 eine Kraftkomponente auf die Stößelstange 8 in Rückholrichtung 11 (Fig. 1). Die wirksame Kolbenfläche 13 beträgt etwa 10% der in die entgegengesetzte Richtung wirkenden Kolbenfläche 12 am Schlagkolben 34, durch die bei einem entsprechenden Druck im Schlagraum 49 die Stößelstange 8 in Schlagrichtung 10 (Fig. 1) bewegt wird. Die Stößelstange 8 kann durchgängig durch den Zylinder 7 ausgebildet sein, in dessen Folge die beide Richtungen wirkende Kolbenfläche 12, 13 (s. Fig. 2 und folgende) und daraus folgend die Bewegungsgeschwindigkeit der Stößelstange 8 in beide Richtungen etwa gleich groß ist.

Umfangseitig des Zylinders 7 sind im Bereich des Steuerkolbens 35 eine Hochdrucköffnung 36 und eine Niederdrucköffnung 37 angeordnet, die mit der Steuerleitung 29 verbunden sind, und die wechselseitig durch den Steuerkolben 35 abdeckbar sind. Nach Fig. 2 ist die Hochdrucköffnung 36 durch den Steuerkolben 35 abgedeckt, während die Niederdrucköffnung 37 frei liegt. Dadurch ist die Steuerleitung 29 mit dem Steuerraum 33 verbunden, so daß in ihr der hydraulische Druck vom Niederdruckteil 15 des Hydraulikkreislaufes 14 herrscht. Das Steuerventil 28 ist mit der Steuerleitung 29 verbunden und so ausgebildet, daß es abhängig von dem in der Steuerleitung 29 herrschenden Druck zwischen zwei Schaltpositionen hin- und herschaltbar ist. Nach Fig. 2 herrscht in der Steuerleitung 29 ein niedriger hydraulischer Druck, in dessen Folge das Steuerventil 28 in Rückführstellung 31 geschaltet ist. In dieser Rückführstellung 31 ist der Schlagraum 49 über die Schlagleitung 51 mit dem Niederdruckteil 15 verbunden. Die aus dem hohen hydraulischen Druck im Rückführraum 48 resultierende und auf die Kolbenfläche 13 wirkende Kraftkomponente überwiegt die Kraftkomponente, die aus dem im Schlagraum 49 herrschenden und auf die Kolbenfläche 12 wirkenden hydraulischen Druck folgt. In dessen Folge beginnt bei der Stellung der Stößelstange 8 nach Fig. 2 dessen Bewegung in Rückholrichtung 11 (Fig. 1).

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt der Anordnung nach Fig. 2 gezeigt, bei der die Stößelstange 8 ein Zeitintervall später bei einer Bewegung in Rückholrichtung 11 gezeigt ist. Die Niederdrucköffnung 37 ist in diesem Zustand durch den Steuerkolben 35 abgedeckt, während die Hochdrucköffnung 36 beginnend geöffnet wird. Das Steuerventil 29 ist noch in der Rückführstellung 31 geschaltet, während mit der beginnenden Öffnung der Hochdrucköffnung 36 sich in der Steuerleitung 29 ein hoher hydraulischer Druck aus dem Rückführraum 48 aufbaut.

Nach Fig. 4 ist die Hochdrucköffnung 36 vollständig durch den Steuerkolben 35 freigegeben, so daß sich in der Steuerleitung 29 der hohe hydraulische Druck des Rückführraumes 48 ausgebreitet hat. In dessen Folge ist das Steuerventil 28 in eine Schlagstellung 30 geschaltet, bei der der Schlagraum 49 über die Schlagleitung 51 mit dem Hochdruckteil 16 verbunden ist. Bedingt durch die Massenkraft der Stößelstange 8 führt diese weiterhin eine Bewegung in Rückholrichtung 11 aus, die durch den hohen Druck im Schlagraum 49 gesteuert abgebremst ist. Durch die Massenkraft der Stößelstange 8 wird Hydrauliköl aus dem Schlagraum 49 durch die Schlagleitung 51 gegen den vorherrschenden Druck in Richtung des Pfeiles 53 verdrängt.

Fig. 5 zeigt die Stößelstange 8 im abgebremsten Ruhezustand an ihrem der Werkzeugspindel 1 abgewandten Umkehrpunkt. Das Steuerventil 28 ist weiterhin in Schlagstellung 30, so daß im Schlagraum 49 ein hoher hydraulischer Druck vorherrscht, wobei jedoch kein Volumenstrom von Hydrauliköl durch die Schlagleitung 51 verläuft. In diesem Zustand fördert die Hydraulikpumpe 17 nach Fig. 1 einen Volumenstrom in den Hochdruckspeicher 23. Aus dem gleichen hohen hydraulischen Druck im Rückführraum 48 und im Schlagraum 49 in Verbindung mit den unterschiedlich großen Kolbenflächen 12, 13 beginnt nun eine sehr schnelle, hochenergetische Bewegung der Stößelstange 8 in der in Fig. 6 näher beschriebenen Schlagrichtung 10.

Nach Fig. 6 ist die Stößelstange 8 mit hoher Geschwindigkeit in die Schlagrichtung 10 beschleunigt und steht kurz vor dem Aufprall ihrer Anschlagfläche 6 auf die Anschlagfläche 5 der Werkzeugspindel 1. In der gezeigten Position ist die Hochdrucköffnung 36 durch den Steuerkolben 35 abgedeckt. In der Steuerleitung 29 herrscht noch ein hoher Druck vor; das Steuerventil 28 steht noch in Schlagstellung 30. Die Niederdrucköffnung 37 wird durch den Steuerkolben 35 beginnend geöffnet, so daß sich der Druck in der Steuerleitung 29 über den Steuerraum 33 und die Niederdruckleitung 47 abbauen kann, und in dessen Folge das Steuerventil 28 kurze Zeit später in die in Fig. 2 gezeigte Rückführstellung 31 geschaltet wird. Etwa zeitgleich werden dann die beiden Anschlagflächen 5, 6 aufeinanderprallen, wodurch die aus der schnellen Bewegung der Stößelstange 8 in Schlagrichtung 10 folgende Schlagenergie auf den Werkzeugspindel 1 übertragen wird. Daran anschließend folgen wieder die in den Fig. 2 bis 6 chronologisch aufgeführten Bewegungsschritte der Stößelstange 8, in dessen Folge eine oszillierende Bewegung sowohl der Stößelstange 8 als auch der Werkzeugspindel 1 in Richtung der Drehachse 2 entsteht.

Claims

Handgeführter Bohrhammer mit einer um eine Drehachse (2) drehbaren und in Richtung der Drehachse (2) oszillierend längsverschieblichen Werkzeugspindel (1) zur Aufnahme eines Bohrers, eines Meißels oder dergleichen, mit einem in einem Gehäuse (43) des Bohrhammers angeordneten elektrischen Antriebsmotor (3) zur Erzeugung der Drehbewegung der Werkzeugspindel (2) und einem Schlagwerk (4) zur Erzeugung der oszillierenden Längsverschiebung der Werkzeugspindel (2), wobei das Schlagwerk (4) hydraulisch angetrieben ist und der hydraulische Druck von einer im Gehäuse (43) angeordneten Hydraulikpumpe (17) erzeugt wird.
Bohrhammer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (2) und das Schlagwerk (4) getrennt voneinander ausgebildet sind und einander zugewandt je eine Anschlagfläche (5, 6) aufweisen, an der sie in Anlage zueinander bringbar sind.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (4) einen Zylinder (7) umfaßt, in dem eine Stößelstange (8) mit einem Kolben (9) geführt ist.
Bohrhammer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) beidseitig in einer Schlagrichtung (10) und in einer der Schlagrichtung (10) entgegengesetzten Rückholrichtung (11) mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist.
Bohrhammer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) in der Rückholrichtung (11) eine wirksame Kolbenfläche (13) aufweist, die kleiner ist als die wirksame Kolbenfläche (12) in der Schlagrichtung (10), und die bevorzugt etwa 10% davon beträgt.
Bohrhammer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rückholrichtung (11) wirkende Kolbenfläche (13) kontinuierlich mit hohem hydraulischen Druck und die in der Schlagrichtung (10) wirkende Kolbenfläche (12) oszillierend mit hohem und niedrigem hydraulischen Druck beaufschlagbar ist.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydraulikkreislauf (14) mit einem Niederdruckteil (15) und einem Hochdruckteil (16) und einer dazwischen angeordneten Hydraulikpumpe (17) vorgesehen ist, die den Hochdruckteil mit einem Betriebsdruck von bevorzugt etwa 34 bar beaufschlagt.
Bohrhammer nach Anspuch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (17) eine insbesondere vom Antriebsmotor (3) angetriebene Zahnradpumpe (18) ist.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß im Niederdruckteil ein Niederdruckspeicher (19) vorgesehen ist.
Bohrhammer nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckspeicher (19) durch eine Membran (20) in einen Hydraulikraum (21) und in einen bevorzugt mit atmosphärischem Druck beaufschlagten Ausgleichsraum (22) aufgeteilt ist.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß im Hochdruckteil (16) ein Hochdruckspeicher (23) vorgesehen ist.
Bohrhammer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckspeicher (23) durch eine Membran (24) in einen Hydraulikraum (25) und in einen bevorzugt mit Stickstoff (26) gefüllten Ausgleichsraum (27) aufgeteilt ist, wobei vorzugsweise der statische Fülldruck im Ausgleichsraum (27) etwa 16 bis 18 bar beträgt.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (4) durch ein hydraulisch betätigtes Steuerventil (28) mit Druck beaufschlagbar ist, wobei insbesondere das Steuerventil (28) an eine Steuerleitung (29) angeschlossen ist und daß abhängig vom Druck in der Steuerleitung (29) das Steuerventil (28) in eine Schlagstellung (30) bzw. in eine Rückführstellung (31) schaltbar ist.
Bohrhammer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) umfangseitig eine ringförmige Ausnehmung (32) aufweist, die zusammen mit dem Zylinder (7) einen ringförmigen, mit dem Niederdruckteil (15) verbundenen Steuerraum (33) bildet, und die den Kolben (9) in einen Schlagkolben (34) und einen Steuerkolben (35) aufteilt, und daß im Zylinder (7) axial versetzt je eine mit der Steuerleitung (29) verbundene, wechselseitig durch den Steuerkolben (35) abdeckbare Hochdrucköffnung (36) und Niederdrucköffnung (37) vorgesehen ist.
Bohrhammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (35) und die Hochdruck- bzw. die Niederdrucköffnung (36, 37) gegeneinander so ausgerichtet sind, daß die Bewegung der Stößelstange (8) in der Rückholrichtung (11) hydraulisch abbremsbar ist.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Schlagrichtung (10) wirkende Anti-Vibrations-Einrichtung (38) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Anti-Vibrations-Einrichtung (38) ein abgestimmter Schwingungstilger (39) mit einem an einem Federelement (40) aufgehängten Gegenschwinger (41) ist.
Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb der Werkzeugspindel (1) und das Schlagwerk (4) getrennt voneinander zu- und abschaltbar sind.