DE4239294A1 - Bohrhammer mit pneumatischem Schlagwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bohrhammer mit einem pneu­ matischen Schlagwerk, das einen in einem Führungsrohr angetrie­ ben hin- und herbewegbaren Kolben aufweist, der einen Schlagkör­ per durch abwechselnden Aufbau von Überdruck und Unterdruck an dessen Rückseite nach vorn zur Erzeugung eines Schlages auf das hintere Ende des Bohrers und wieder zurück bewegt, wobei die Vorderseite des Schlagkörpers über mindestens eine Belüftungs­ öffnung mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

Derartige Bohrhämmer sind in zahlreichen Formen bekannt (EP-PS 0 014 760, US-PS 4 280 359, US-PS 4 750 567). Bei allen diesen Bohrhämmern wird ein koaxial zur Drehachse des in einer Werk­ zeugaufnahme des Bohrhammers befindlichen Bohrers ein Kolben angetrieben hin- und herbewegt, um über den abwechselnden Aufbau von Überdruck und Unterdruck einen Schlagkörper koaxial zum Kolben hin- und herzubewegen, mit dessen Hilfe auf das hintere Ende des Bohrers die gewünschten Schläge ausgeübt werden. Dabei ist die Vorderseite des Schlagkörpers über mindestens eine Be­ lüftungsöffnung mit der Umgebungsluft verbunden, damit bei der Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers im Raum vor diesem befindli­ che Luft ohne nennenswerten Wiederstand verdrängt werden kann, so daß der Schlagkörper mit seiner vollen zur Verfügung stehen den Energie entweder auf das hintere Ende des Bohrers oder auf einen zwischen hinterem Ende des Bohrers und Schlagkörper an­ geordneten Zwischendöpper auf schlagen kann. Darüber hinaus stellt die mindestens eine Belüftungsöffnung sicher, daß bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkörpers ausreichend Luft in den Bereich an der Vorderseite des Schlagkörpers eingesaugt werden kann, so daß dort kein Unterdruck entsteht, der die Rückwärts­ bewegung des Schlagkörpers und damit die im Betrieb zur Verfü­ gung stehende Schlagenergie reduzieren würde.

Es ist auch bereits bekannt (EP-PS 0 358 978), die Schlagenergie eines Bohrhammers dadurch zu verändern, daß der Hub des ange­ triebenen hin- und herbewegbaren Kolbens verändert wird. Dies erfordert jedoch einen verhältnismäßig großen mechanischen Auf­ wand.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Bohrhammer dahingehend zu verbessern, daß auf einfache Weise eine Reduzierung der vom Schlagkörper auf den Bohrer übertragenen Schlagenergie bewirkt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bohrhammer der eingangs er­ wähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die minde­ stens eine Belüftungsöffnung zur Erzeugung eines der Vorwärts­ bewegung des Schlagkörpers entgegenwirkenden Drucks zumindest teilweise verschließbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrhammer ist es somit möglich, ohne Veränderung des Antriebes für das pneumatische Schlagwerk eine Reduzierung der auf den Bohrer zu übertragenden Schlagenergie zu bewirken, indem auf konstruktiv einfache Weise eine Abbremsung der Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers durch Aufbau eines Gegen­ drucks erreicht wird, wobei der Gegendruck dadurch entsteht, daß die im Raum vor dem sich nach vorn bewegenden Schlagkörper be­ findliche Luft nicht mehr ungehindert durch die mindestens eine Belüftungsöffnung herausgedrückt wird, sondern infolge der redu­ zierten Größe der mindestens einen Belüftungsöffnung ein Über­ druck entsteht, der um so größer ist, je kleiner der Querschnitt der Belüftungsöffnung gemacht wird. Durch den entstehenden Über­ druck wird die vom Antrieb für das Schlagwerk zugeführte Energie also teilweise vernichtet, und die durch die Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers komprimierte Luft erwärmt sich. Diese Wärme kann jedoch leicht abgeführt werden, zumal der Betrieb mit zu­ mindest teilweise abgedeckter Belüftungsöffnung im allgemeinen nur ein kurzzeitiger Betrieb ist, wenn etwa mit verhältnismäßig geringer Schlagenergie zunächst die sehr spröde Oberfläche einer Kachel oder einer Fliese durchbohrt werden soll. Sobald die Oberfläche vom Bohrer durchbrochen ist, kann dann die mindestens eine Belüftungsöffnung wieder vollständig freigegeben und der Bohrer mit der maximalen Schlagenergie beaufschlagt werden.

In einem bevorzugten Aufbau des Bohrhammers ist der Kolben des Schlagwerks ein den Schlagkörper aufnehmender Hohlkolben, und die mindestens eine Belüftungsöffnung ist im Führungsrohr für den Kolben vorgesehen. Dabei kann das Führungsrohr von der dre­ hend antreibbaren Werkzeugspindel gebildet sein.

Wenn die Werkzeugspindel durch Eingriff des Bohrers mit dem zu bearbeitenden Werkstück gegen Federdruck axial nach hinten ver­ lagerbar ist, wie dies beispielsweise bei dem Bohrhammer gemäß US-PS 4 750 567 der Fall ist, kann die hintere Endstellung der Werkzeugspindel veränderbar sein, und im Bereich der mindestens einen Belüftungsöffnung kann ein stationärer, die Werkzeugspin­ del umschließender Ringkörper vorgesehen sein, der sich bei Verlagerung der Werkzeugspindel in die maximal mögliche hintere Endstellung vor der mindestens einen Belüftungsöffnung befindet und der in einer vor der maximal möglichen hinteren Endstellung liegenden hinteren Endstellung der Werkzeugspindel die minde­ stens eine Belüftungsöffnung zumindest teilweise abdeckt. Der Ringkörper kann gleichzeitig ein Lager für die Werkzeugspindel bilden.

Bei einem derartigen Bohrhammer kann der Benutzer also durch Veränderung der hinteren Endstellung der Werkzeugspindel die Schlagenergie, die der Schlagkörper auf den in Eingriff mit dem Werkstück stehenden Bohrer überträgt, verringern.

In einer anderen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bohrham­ mers kann zur zumindest teilweisen Abdeckung der mindestens einen Belüftungsöffnung ein auf der Außenfläche des Führrohres angeordneter, axial verlagerbarer Einstellring vorgesehen sein. Die axiale Lage des Einstellringes kann vom Benutzer beispiels­ weise mit Hilfe eines den vorderen Teil des Bohrhammergehäuses umschließenden Verstellrings erfolgen, der mit dem Einstellring gekoppelt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht teilweise aufgebrochen und teilweise im Schnitt einen Bohrhammer.

Fig. 2 zeigt vergrößert den vorderen Teil des Bohrhammers aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel des Bohrhammers.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bohrhammer hat ein übli­ cherweise aus Halbschalen aufgebautes Gehäuse 1 mit einem Pisto­ lengriff 2, aus dem der Drücker 3 für die Aktivierung des nicht gezeigten Ein/Aus-Schalters vorsteht. Am dem Pistolengriff 2 abgewandten vorderen Ende des Bohrhammers ist eine übliche Werk­ zeugaufnahme 4 vorhanden, in der sich ein teilweise dargestell­ ter Bohrer 5 befindet. Der dargestellte Bohrhammer hat einen nicht gezeigten, in üblicher Weise im Pistolengriff 2 angeord­ neten Elektromotor, der über eine ebenfalls nicht gezeigte Ge­ triebeanordnung die Zwischenwelle 10 drehend antreibt, die mit ihrem vorderen Ende in einem Lager 11 drehbar gelagert ist, das im Gehäuse 1 gehaltert ist. Im vorderen Endbereich der Zwischen­ welle 10 ist ein Zahnradabschnitt 12 ausgebildet, der mit einem Zahnrad 26 kämmt, das mit Hilfe einer unverdrehbar auf der Werk­ zeugspindel 25 sitzenden Scheibe 27 unverdrehbar auf der Spindel 25 gehalten ist, wobei eine ebenfalls auf der Werkzeugspindel 25 angeordnete Tellerfeder 28 das Zahnrad 26 gegen die Scheibe 27 preßt. Die Spindel 25 ist in zwei Lagern 34, 35 gehaltert und wird bei Drehung der Zwischenwelle 10 über den kämmenden Ein­ griff von Zahnradabschnitt 12 und Zahnrad 26 gedreht, so daß sie in üblicher Weise die Werkzeugaufnahme 4 und damit den Bohrer 5 drehend antreibt.

In der Spindel 25 ist ein Hohlkolben 19 axial hin- und herbeweg­ bar geführt, der an seinem hinteren geschlossenen Ende Ansätze 18 aufweist, durch die sich quer ein drehbarer Zapfen 17 er­ streckt. Auf der Zwischenwelle 10 sitzt eine Taumelscheibenan­ ordnung aus Nabenkörper 13, Lagerring 14, zwischen Nabenkörper 13 und Lagerring 14 angeordneten Lagerkugeln 15 und einem am Lagerring 14 angeformten Taumelstift 16. Der Taumelstift 16 er­ streckt sich in die Querbohrung des Zapfens 17 und ist in dieser axial verschiebbar. Ein derartiger Antrieb ist beispielsweise in der US-PS 4 280 359 beschrieben.

Im Hohlkolben 19 sitzt ein axial hin- und herbewegbarer Schlag­ körper 21, der mit einem O-Ring dichtend an der Innenwand des Hohlkolbens 19 anliegt und der bei durch den Taumelscheibenan­ trieb 13, 14, 15, 16 erzeugter Hin- und Herbewegung in der bei­ spielsweise in der EP-PS 0 014 760 beschriebenen Weise hin- und herbewegt wird, wobei durch das Zusammenwirken der in der Wan­ dung des Hohlkolbens 19 vorgesehenen Querbohrung 20 und der in der Wandung der Spindel 25 vorgesehenen, am Umfang verteilten vier Durchtrittsbohrungen 33 im Raum zwischen Bodenwand des Hohlkolbens 19 und hinterer Fläche des Schlagkörpers 21 abwech­ selnd ein Überdruck und ein Unterdruck aufgebaut wird, so daß der Schlagkörper 21 im Schlagbetrieb nach vorn bewegt wird, um auf den angedeuteten Zwischendöpper 39 auf zuschlagen, der diesen Schlag auf das hintere Ende des Bohrhammers 5 überträgt, während der entstehende Unterdruck den Schlagkörper 21 in Richtung auf die Bodenwand des Hohlkolbens 19 zurücksaugt, worauf dann in dem Raum zwischen Bodenwand des Hohlkörpers 19 und hinterer Fläche des Schlagkörpers 21 wiederum ein Überdruck aufgebaut wird.

Die Spindel 25 befindet sich bei nicht auf ein Werkstück aufge­ setztem Bohrer 5 infolge Federdrucks in einer nicht dargestell­ ten vorderen Endstellung, in der die Belüftungsöffnungen 33 vom ringförmigen Lager bzw. Lagerring 35 vollständig abgedeckt wer­ den. Wird in dieser Stellung der Hohlkolben 19 angetrieben hin- und herbewegt, baut sich bei der jeweiligen Bewegung des Schlag­ körpers 21 nach vorn vor diesem ein Überdruck auf, durch den verhindert wird, daß der Schlagkörper 19 Schläge auf den Zwi­ schendöpper 39 und damit auf das hintere Ende des Bohrers 5 überträgt.

Wird die Spindel 25 durch Andruck des Bohrers 5 an das Werkstück axial nach hinten verlagert, werden die Belüftungsöffnungen 33, die vor dem in seiner vorderen Stellung befindlichen Hohlkolben (Fig. 1 und 2) liegen, aus dem Bereich des Lagerrings 35 bewegt und geöffnet. Aus ihnen kann daher bei der Bewegung des Schlagkörpers 21 nach vorn die in der Spindel 25 zwischen Schlagkörper 21 einerseits und Zwischendöpper 39 und Führung für diesen andererseits vorhandene Luft austreten, so daß im Schlag­ betrieb kein der Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers 21 entgegen­ wirkender Druck aufgebaut wird. Entsprechend kann durch die Belüftungsöffnungen 33 Luft eintreten, wenn sich der Schlagkör­ per 21 im Hohlkolben 19 nach hinten bewegt, so daß kein die Bewegung des Schlagkörpers 21 nach hinten beeinträchtigender Unterdruck im Bereich vor dem Schlagkörper 21 ausgebildet wird.

Auf der Spindel 25 sitzt benachbart zur Scheibe 27 ein Nadel­ lager 29, auf dessen der Scheibe 27 abgewandten Seite eine Stützscheibe 30 befestigt ist. Die Stützscheibe 30 und der be­ nachbarte Lagerring des Lagers 29 werden im Gehäuse unverdrehbar gehalten und sind somit frei drehbar auf der Spindel 25 angeord­ net. An der Stützscheibe 30 liegen Federn 31 an, die die Spindel 25 in Richtung nach vorn belasten, so daß sich die Spindel 25 und die mit ihr verbundenen Teile bei nicht in Eingriff mit dem Werkstück befindlichem Bohrer 5 in der vorderen, nicht darge­ stellten Stellung befinden. Wird der Bohrer 5 bei drehend ange­ triebener Zwischenwelle 10 und damit drehender Werkzeugaufnahme 4 an das Werkstück angedrückt, so wird die Spindel 25 gegen die Kraft der Federn 31 bis in die Stellung gemäß Fig. 1 und 2 bewegt, in der die Stützscheibe 30 an einem Exenterstift 37 eines drehbar im Gehäuse 1 gehalterten Einstellknopfes 36 an­ liegt.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 befindet sich der Exen­ terstift 37 in seiner vorderen Stellung, und es sei zunächst angenommen, daß er um 180° verdreht in seine hintere Stellung bewegt worden ist, die dann die maximal mögliche hintere End­ stellung für die Spindel 25 bei in Eingriff mit dem Werkstück befindlichen Bohrer 5 ist. In dieser maximal möglichen hinteren Endstellung befinden sich die Belüftungsöffnungen 33 der Spindel 25 in einer gegenüber den Fig. 1 und 2 nach rechts verschobe­ nen Lage und somit im Abstand von dem Lagerring 35, der axial unverschiebbar im Gehäuse 1 gehaltert ist. Die Belüftungsöff­ nungen 33 sind in dieser Lage vollständig geöffnet und können bei der Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers 21 die Luft austreten und bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkörpers 21 die Luft eintreten lassen, um die Bewegung des Schlagkörpers 21 nicht durch die Ausbildung von Überdruck bzw. Unterdruck an dessen Vorderseite zu beeinträchtigen.

Während im vorstehend erläuterten Betriebsfall der Schlagkörper 21 die maximale Schlagenergie überträgt, kann es erwünscht sein, den Bohrer 5 mit geringerer Schlagenergie zu beaufschlagen, etwa um durch empfindliche Werkstückoberflächen hindurchzubohren, ohne diese zerspringen zu lassen. Hierzu kann der Benutzer den Stellknopf 36 so verdrehen, daß der Exenterstift 37 in eine weiter vorn liegende Stellung kommt, also beispielsweise in die Stellung gemäß Fig. 1 und 2. Dadurch wird eine Endstellung für die Rückwärtsbewegung der Spindel 25 definiert, die vor der maximal möglichen hinteren Endstellung liegt. Wie in den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, befinden sich die Belüftungsöffnungen 33 in dieser weiter vorn liegenden hinteren Endstellung im Be­ reich des Lagerrings 35 und werden teilweise von diesem abge­ deckt. Wenn daher der Schlagkörper 21 nach vorn bewegt wird, kann die im Raum zwischen vorderer Seite des Schlagkörpers 21 und hinterem Bereich des Zwischendöppers 39 und seiner Halte­ rungsanordnung befindliche Luft nicht mehr unbeeinträchtigt durch die Belüftungsöffnungen 33 aus diesem Raum austreten, sondern es baut sich wegen des verringerten Querschnittes der Belüftungsöffnungen 33 ein gewisser Überdruck auf, der die Vor­ wärtsbewegung des Schlagkörpers 21 etwas abbremst und so den Schlagkörper 21 einen Schlag mit verringerter Energie auf den Bohrer 5 ausüben läßt. Der Grad der Verringerung der Schlagener­ gie hängt dabei selbstverständlich davon ab, in welchem Umfang die Durchtrittsquerschnitte der Belüftungsöffnungen 33 verrin­ gert werden, und es kann gegebenenfalls eine nahezu vollständige Abdeckung der Belüftungsöffnungen 33 stattfinden. Dabei kann der Benutzer die Abdeckung der Belüftungsöffnungen 33 und damit die Verringerung der Schlagenergie durch entsprechende Einstellung des Stellknopfes 36 und damit des Exenterstiftes 37 wählen.

Der in Fig. 3 dargestellte Bohrhammer entspricht in seinem Grundaufbau demjenigen aus den Fig. 1 und 2, und gleiche Teile wie in dem Bohrhammer gemäß Fig. 1 und 2 sind mit glei­ chen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Diese Teile werden teilweise nicht noch einmal beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Darstellung des Bohrhammers gemäß Fig. 3 zur Verdeutlichung gegenüber derjenigen aus den Fig. 1 und 2 durch Weglassung von Bauteilen etwas vereinfacht wurde.

Die Spindel 125 des Bohrhammers gemäß Fig. 3 ist durch Eingriff des Bohrers mit dem Werkstück in eine axiale Endstellung ver­ schiebbar, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Spindel 125 sitzt drehbar in ringförmigen Lagern 134 und 135, um bei Drehantrieb durch die Zwischenwelle 110 die Werkzeugaufnahme 104 und damit den in dieser gehalterten Bohrer 105 drehend anzutreiben.

Bei Verschiebung der Spindel 125 in die Endstellung gemäß Fig. 3 wird die Stützscheibe 130 entsprechend verlagert und ver­ schiebt einen auf der Zwischenwelle 110 angeordneten Klauenring 132 in kuppelnden Eingriff mit dem Nabenkörper 113, so daß die Zwischenwelle 110 diesen und damit den Antrieb für den Hohlkol­ ben 119 antreibt.

Die Belüftungsöffnungen 133 in der Spindel 125 liegen, wie beim Bohrhammer gemäß Fig. 1 und 2 vor dem Hohlkolben 119 in sei­ ner gezeigten vorderen Stellung. Auf der Außenseite der Spindel 125 sitzt relativ zu dieser frei drehbar ein Einstellring 185, der über Stifte 186, die in wendelförmig verlaufenden Nuten 188 im Gehäuse 101 geführt sind, mit einem den vorderen Abschnitt, d. h. den Hals des Gehäuses 101 umschließenden Verstellring 187 verbunden ist. Durch Drehung des Verstellringes 187 und die damit erfolgende Bewegung der Stifte 186 entlang der Einschnitte 188 kann der Einstellring 185 zwischen einer hinteren Stellung, die derjenigen aus Fig. 3 entspricht, und einer nicht gezeigten vorderen Stellung axial hin- und herbewegt werden. In der vor­ deren Stellung befindet sich der Einstellring 185 außerhalb des Bereichs der Belüftungsöffnungen 133, so daß deren Querschnitt völlig frei liegt, d. h. Luft kann ungehindert aus dem Raum zwi­ schen Schlagkörper 121 und Zwischendöpper 139 einschließlich dessen Halterung aus- und eintreten. Eine Beeinträchtigung der Hin- und Herbewegung des Schlagkörpers 121 tritt daher nicht ein. Will der Benutzer die aufzubringende Schlagenergie verrin­ gern, so verdreht er den Verstellring 187, um den Einstellring 185 in eine Lage zu bringen, in der er die Belüftungsöffnungen 133 im gewünschten Umfang abdeckt, also deren Durchtrittsquer­ schnitt verkleinert. Dadurch ergibt sich, wie bereits in Zusam­ menhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, bei der Vorwärts­ bewegung des Schlagkörpers 121 ein Überdruck im Raum vor dem Schlagkörper 121, der eine Abbremsung des Schlagkörpers 121 und damit eine Verringerung der auf den Bohrer 105 zu übertragenden Schlagenergie zur Folge hat.

Claims (7)

1. Bohrhammer mit einem pneumatischen Schlagwerk, das einen in einem Führungsrohr (25; 125) angetrieben hin- und herbeweg­ baren Kolben (19; 119) aufweist, der einen Schlagkörper (21; 121) durch abwechselnden Aufbau von Überdruck und Unterdruck an dessen Rückseite nach vorn zur Erzeugung eines Schlages auf das hintere Ende des Bohrers (5; 105) und wieder zurück bewegt, wobei die Vorderseite des Schlagkörpers (21; 121) über mindestens eine Belüftungsöffnung (33; 133) mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Belüftungsöffnung (33; 133) zur Erzeugung eines der Vorwärtsbewegung des Schlagkörpers (21; 121) entgegenwirkenden Drucks zumindest teilweise ver­ schließbar ist.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein den Schlagkörper (21; 121) aufnehmender Hohlkol­ ben (19; 119) ist und daß die mindestens eine Belüftungsöff­ nung (33; 133) im Führungsrohr (25; 125) vorgesehen ist.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr von der drehend antreibbaren Werkzeug­ spindel (25; 125) gebildet ist.

4. Bohrhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (25) durch Eingriff des Bohrers (5) mit dem zu bearbeitenden Werkstück gegen Federdruck axial nach hin­ ten verlagerbar ist, daß die hintere Endstellung der Werk­ zeugspindel (25) veränderbar ist und daß im Bereich der mindestens einen Belüftungsöffnung (33) ein stationärer, die Werkzeugspindel (25) umschließender Ringkörper (35) vorgese­ hen ist, der sich bei Verlagerung der Werkzeugspindel (25) in die maximal mögliche hintere Endstellung vor der minde­ stens einen Belüftungsöffnung (33) befindet und der in einer vor der maximal möglichen hinteren Endstellung liegenden hinteren Endstellung der Werkzeugspindel (25) die mindestens eine Belüftungsöffnung (33) zumindest teilweise abdeckt.

5. Bohrhammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (35) ein Lager für die Werkzeugspindel (25) bil­ det.

6. Bohrhammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur zumindest teilweisen Abdeckung der mindestens einen Belüftungsöffnung (133) ein auf der Außenfläche des Führ­ rohres (125) angeordneter, axial verlagerbarer Einstellring (185) vorgesehen ist.

7. Bohrhammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (185) mit einem den vorderen Teil des Bohrham­ mergehäuses (101) umschließenden Verstellring (187) gekop­ pelt ist.