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EP 1 472 050 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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03.08.2005 Patentblatt 2005/31 |
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Anmeldetag: 20.01.2003 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)7: B25D 11/06 |
(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2003/000507 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2003/066286 (14.08.2003 Gazette 2003/33) |
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(54) |
LUFTFEDERSCHLAGWERK MIT ELEKTRODYNAMISCH BEWEGTEM ANTRIEBSKOLBEN
PNEUMATIC SPRING PERCUSSION MECHANISM WITH AN ELECTRO-DYNAMICALLY ACTUATED DRIVING
PISTON
OUTIL DE PERCUSSION PNEUMATIQUE DOTE D'UN PISTON D'ENTRAINEMENT ELECTRODYNAMIQUE
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Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE ES IT LI SE |
(30) |
Priorität: |
06.02.2002 DE 10204861
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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03.11.2004 Patentblatt 2004/45 |
(73) |
Patentinhaber: Wacker Construction Equipment AG |
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80809 München (DE) |
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Erfinder: |
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- STEFFEN, Michael
80796 Müchen (DE)
- BERGER, Rudolf
82031 Grünwald (DE)
- SCHMID,Wolfgang
80995 München (DE)
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(74) |
Vertreter: Hoffmann, Jörg Peter, Dr. Ing. |
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Müller Hoffmann & Partner
Patentanwälte
Innere Wiener Strasse 17 81667 München 81667 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 2 728 485 DE-A- 10 025 371 US-A- 5 497 555
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DE-A- 4 303 363 DE-C- 390 538
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
[0002] Ein derartiges Luftfederschlagwerk ist z.B. aus der DE-A-19843644 bekannt. Luftfederschlagwerke
sind insbesondere zum Einsatz in Bohr- und/oder Schlaghämmern seit langem bekannt.
Den verschiedenen Typen von Luftfederschlagwerken ist es gemeinsam, dass ein Antriebskolben
z. B. über einen motorisch angetriebenen Kurbeltrieb axial hin- und herbewegt wird.
Vor dem Antriebskolben ist koaxial ein Schlagkolben derart angeordnet, dass zwischen
dem Antriebskolben und dem Schlagkolben zumindest zeitweise ein mit Hilfe des Schlagwerksgehäuses
von der Umgebung abgeschlossener Hohlraum gebildet ist. Der innerhalb des Hohlraums
eingeschlossene Luftvorrat dient bei Bewegung des Antriebskolbens als Luftfeder und
überträgt die Bewegung des Antriebskolbens auf den Schlagkolben, so dass dieser zeitverzögert
ebenfalls der Bewegung des Antriebskolbens folgt und gegen einen Werkzeugschaft oder
einen zwischengeschalteten Döpper schlägt.
[0003] Luftfederschlagwerke werden üblicherweise in drei Gruppen eingeteilt. So sind sogenannte
Rohrschlagwerke bekannt, bei denen Antriebskolben und Schlagkolben mit gleichem Durchmesser
in ein Schlagwerksrohr bewegbar sind, wie z. B. in der DE 198 43 644 A1 beschrieben.
Weiterhin gibt es sogenannte Hohlkolben-Schlagwerke, bei denen der Antriebskolben
an seiner Stirnseite eine hohle Ausnehmung aufweist, in der der Schlagkolben bewegbar
ist (siehe DE 198 28 426 A1). Die dritte Gruppe betrifft Hohlschläger-Schlagwerke,
bei denen der Schlagkolben an seiner dem Antriebskolben zugewandten Stirnseite eine
hohle Ausnehmung aufweist, in der der Antriebskolben bewegbar ist.
[0004] Die DE 198 28 426 A1 zeigt ein Beispiel für einen üblichen Antrieb des Antriebskolbens,
bei dem ein Elektromotor eine Kurbelwelle drehend antreibt, deren Bewegung über ein
Pleuel auf den Antriebskolben übertragen und in eine axiale Hin- und Herbewegung gewandelt
wird.
[0005] Es war schon immer wünschenswert, den mechanisch relativ aufwendigen Antrieb des
Antriebskolbens zu vereinfachen. Zu diesem Zweck wurde z. B. in der DE-PS 848 780
vorgeschlagen, den Schlagkolben mit Hilfe von elektromagnetischen Spulen anzutreiben
und ihn gegen einen Werkzeugschaft zu beschleunigen. Ein derartiges Schlagwerk ist
aber in der Praxis erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt, da der Schlagkolben
nicht nur durch die beim Schlag frei werdende Schlagenergie erwärmt wird, sondern
zusätzlich von Wirbelströmen durchflutet wird, was in vielen Fällen sogar zu einer
dauerhaften Schädigung des Schlagkolbens geführt hat.
[0006] In der US-A-5.497.555 wird ein Schlagwerk mit einem linear elektrodynamisch angetriebenen
Antriebskolben beschrieben. Der Antriebskolben wird durch Magnete bewegt, so dass
er nach vorne gegen einen Schlagkolben gleitet. Dabei gelangt eine vordere Stirnseite
des Antriebskolbens in mechanischen Kontakt zu einer rückwärtigen Stirnseite des Schlagkolbens.
Die Rückholung des Schlagkolbens nach dem Stoß erfolgt mit Hilfe von Hinterschneidungen
am Antriebskolben und am Schlagkolben. Die Hinterschneidungen wirken wie ein Fanghaken
und ziehen den Schlagkolben zurück.
[0007] Aus der DE-A-100 25 371 wird ein Schlagwerk mit einem direkt linear elektrodynamisch
angetriebenen Schlagkolben beschrieben. Auch bei diesem Schlagwerk treten in der Praxis
erhebliche thermische Belastungen auf, da der Schlagkolben sowohl die Schlagenergie
als auch Energieverluste durch in ihn induzierte Wirbelströme aufnehmen muss.
[0008] In der DE-A-27 28 485 wird eine elektromagnetisch beschriebene Schlagvorrichtung
gezeigt, die direkt die ihr zugeführte elektrische Energie in eine mechanische Schlagenergie
mit Hilfe von feststehenden Elektromagneten umwandelt. Ein dafür vorgesehenes Schlagwerkzeug
ist mit einem dem Elektromagneten zugeordneten Kern fest verbunden.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk der eingangs genannten
Bauart anzugeben, bei dem der mechanische Antrieb des Antriebskolbens vereinfacht
werden kann, ohne die Nachteile von elektromagnetischen Schlagwerken nach dem Stand
der Technik in Kauf zu nehmen.
[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Luftfederschlagwerk nach Patentanspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
[0011] Ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben
durch einen elektrodynamischen Linearantrieb bzw. elektrischen Linearmotor antreibbar
und mit einem Läufer des Linearmotors vorzugsweise einstückig verbunden ist. Das bedeutet,
dass nicht - wie beim Stand der Technik - der Schlagkolben selbs, sondern der den
Schlagkolben über die Luftfeder antreibende Antriebskolben elektromagnetisch bewegt
wird.
[0012] Dieser elektrodynamische Linearantrieb ermöglicht es zum einen, den üblichen Antriebsmotor
sowie das Getriebe (Kurbeltrieb. Pleuel) weglassen zu können, was erhebliche Einsparungen
von Gewicht, Bauraum und Kosten zur Folge hat.
[0013] Zum anderen ist das Bereitstellen eines Leerlaufwegs, wie bei bekannten Luftfederschlagwerken
üblich, nicht erforderlich. Bei Luftfederschlagwerken nach dem Stand der Technik nämlich
muss es möglich sein, dass der Schlagkolben sich beim Abheben des Werkzeugs vom zu
bearbeitenden Gestein um einen gewissen Betrag vom Antriebskolben entfernen muss,
um weitere Schläge zu vermeiden. Durch die Erfindung ist es hingegen möglich, die
Bewegung des Antriebskolbens elektrisch derart zu steuern, dass bei Abheben des vom
Luftfederschlagwerk beaufschlagten Werkzeugs vom zu bearbeitenden Gestein die Bewegung
des Antriebskolbens sofort gestoppt wird.
[0014] Weiterhin ist es möglich, den Antriebskolben und den Schlagkolben funktions- und
beanspruchungsgerecht zu bauen: Während der Schlagkolben ausschließlich unter stoßtheoretischen
Gesichtspunkten, ohne Rücksicht auf elektromagnetische Einwirkungen gestaltet werden
kann, kann bei dem Antriebskolben, der keinen Schlägen ausgesetzt ist, eine Optimierung
hinsichtlich des magnetischen Rückschlusses erreicht werden.
[0015] Im Einzelnen bedeutet das hinsichtlich des nicht-elektromagnetisch angetriebenen
Schlagkolbens, dass eine Auslegung für eine hohe Anstoßgeschwindigkeit nach festigkeitsmäßigen
Überlegungen bzw. der Härte erfolgen kann, während keine Rücksicht auf einen magnetischen
Rückschluss, eine Wirbelstromfreiheit o. Ä, genommen werden muss. Weiterhin kann der
Schlagkolben mit großer Länge ausgeführt werden, was für einen großen Energieinhalt
des Stoßes bei größtmöglicher mechanischer Spannung sorgt. Da auf den magnetischen
Rückschluss nicht zu achten ist, kann der Schlagkolben dünnschaftig ausgeführt werden,
um eine optimale Energieübertragung auf das Werkzeug erreichen zu können. Schließlich
ist es möglich, das Zusammenwirken zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben
mit Hilfe einer sogenannten doppelten Luftfeder zu realisieren, wie sie z. B. in der
DE 197 28 729 A1 beschrieben ist. Damit lässt sich besonders vorteilhaft ein konstanter
Schlag und eine gleichmäßige Rückholung des Schlagkolbens unter sämtlichen Rückstoßbedingungen
und in verschiedenen Höhenlagen realisieren.
[0016] Bei der Gestaltung des Antriebskolbens wiederum kann schon durch Wahl des Materials
eine Auslegung unter Berücksichtigung eines optimalen magnetischen Rückschlusses bei
minimaler thermischer Verlustleistung erreicht werden.
[0017] Erfindungsgemäß ist der Antriebskolben mit dem Läufer des Linearantriebs einstückig
verbunden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der
Antriebskolben im Wesentlichen vollständig durch den Läufer gebildet, so dass der
Läufer gleichzeitig die Funktion des Antriebskolbens übernimmt.
[0018] Zur Reduzierung von Wirbelströmen und damit Optimierung der thermischen Verlustleistung
ist es besonders vorteilhaft wenn der Läufer - und somit gegebenenfalls der Antriebskolben
selbst - geblecht ist, d. h. aus übereinandergeschichteten Elektroblechen besteht.
Die thermische Auslegung ist - wie bereits oben in Zusammenhang mit dem Stand der
Technik erläutert - von erheblicher Bedeutung.
[0019] Vorteilhafterweise ist der Linearmotor ein geschalteter Reluktanzmotor und weist
im Schlagwerksgehäuse im Bewegungsbereich des Läufers mehrere Antriebsspulen auf,
die entsprechend der gewünschten Bewegung des Antriebskolbens geschaltet werden.
[0020] Es sei aber darauf hingewiesen, dass als Linearmotor in Zusammenhang mit der Erfindung
auch ein elektrodynamischer Antrieb, z. B. in Form einer einzelnen elektromagnetischen
Spule angesehen wird, die als Antriebsspule für den Antriebskolben dient. Die Rückbewegung
des Antriebskolbens kann dann z. B. über eine Schraubenfeder o. Ä, erfolgen. Maßgeblich
ist es, dass der Antriebskolben mit dem Läufer eng verbunden ist.
[0021] Vorteilhafterweise ist neben den Antriebsspulen eine Haltespule zum Halten des Läufers
in einer Referenzposition bzw. in einer Leerlaufstellung vorgesehen. Die Haltespule
dient nicht zum Antreiben des Antriebskolbens und kann somit eine geringere Leistung
erbringen.
[0022] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuerung
vorgesehen, die die Antriebsspulen und/oder die Haltespule entsprechend der gewünschten
Schlagzahl, Schlagdauer und Schlagstärke sowie zur Umsetzung von gewünschten Bewegungsmustern
(Hub des Antriebskolbens, Weg-Zeit-Verläufe etc.) erregt.
[0023] Um eine zuverlässige Ansteuerung der Antriebsspulen bzw. der Haltespule zu ermöglichen,
ist es besonders zweckmäßig, wenn der Steuerung Informationen über die aktuelle Position
des Antriebskolbens und ggf. des Schlagkolbens zugeführt werden. Für diesen Zweck
kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen werden, die die aktuelle Position des Antriebskolbens
bzw. des Läufers, aber auch des Schlagkolbens im Schlagwerksgehäuse bestimmt.
[0024] Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Steuerung die Position des Antriebskolbens
bzw. des mit ihm verbundenen Läufers aufgrund eines Stromverhaltens der Antriebsspulen
und/oder der Haltespule bestimmt. In dem Moment nämlich, wenn ein von einer Spule
beschleunigter Läufer die Spule passiert hat, wirkt er generatorisch und erzeugt in
der Spule einen Strom, der in das die Spule erregende Stromnetz zurückwirkt. Diese
Rückwirkung kann von der Steuerung erfasst und ausgewertet werden.
[0025] Das erfindungsgemäße Prinzip eines Linearmotors lässt sich auf alle Arten von Luftfederschlagwerken
anwenden, somit also für Rohrschlagwerke, Hohlkolbenschlagwerke oder Schlagwerke mit
hohlem Schlagkolben. Die Rückbewegung des Schlagkolbens kann zusätzlich durch eine
sogenannte Rückholfeder unterstützt werden, wie sie in der DE 198 43 642 A1 und der
DE 198 43 644 offenbart ist. Eine Kombination der Rückholfeder mit dem erfindungsgemäßen
Prinzip des mit dem Läufer gekoppelten Antriebskolbens wird ausdrücklich als Bestandteil
der Erfindung angesehen.
[0026] Aufgrund des Wegfalls von konventionellen Antriebsprinzipien mit Motor und Kurbeltrieb
ist es möglich, einen Bohr- und/oder Schlaghammer mit dem erfindungsgmäßen Luftfederschlagwerk
zu bauen, dessen Außengehäuse im Wesentlichen zylindrisch ist. Damit lassen sich z.
B. auch Erdbohr- bzw. Verdrängungsarbeiten einfach durchführen, da der Hammer vollständig
in die Erde eindringen und einen längeren Kanal erzeugen kann ("Erdrakete").
[0027] Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines
Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, als Rohrschlagwerk
ausgeführt; und
- Fig. 2
- in schematischer Darstellung ein anderes erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, als
doppelt wirkendes Hohlkolbenschlagwerk ausgeführt.
[0028] Fig. 1 zeigt ein elektrodynamisches Rohrschlagwerk, mit einem zu einem Schlagwerksgehäuse
gehörenden Schlagwerksrohr 1, einem in dem Schlagwerksrohr axial hin- und herbeweglichen
Antriebskolben 2 und einem ebenfalls im Schlagwerksrohr 1 axial hin- und herbeweglichen
Schlagkolben 3. Der Antriebskolben 2 und der Schlagkolben 3 weisen im Wesentlichen
den gleichen Durchmesser auf. Zwischen dem Antriebskolben 2 und dem Schlagkolben 3
ist ein Hohlraum 4 ausgebildet, der eine Luftfeder 5 aufnimmt. Die Führung des langgestreckten
Schlagkolbens 3 wird zusätzlich durch eine in dem Schlagwerksgehäuse vorgesehene Führung
6 unterstützt.
[0029] Um das Schlagwerksrohr 1 herum sind drei Antriebsspulen 7 angeordnet, die durch eine
nicht dargestellte Steuerung in der Weise nacheinander geschaltet werden, dass sie
den Antriebskolben 2 beschleunigen und hin- und herbewegen.
[0030] Aufgrund der Luftfeder 5 wird die Bewegung des Antriebskolbens 2 auf den Schlagkolben
3 übertragen, der - in Fig. 1 nach links - gegen einen Döpper 8 getrieben wird und
stoßartig seine Bewegungsenergie auf den Döpper 8 und einen danach angeordneten, nicht
dargestellten Werkzeugschaft überträgt. Alternativ kann der Schlagkolben 3 auch direkt
gegen den Werkzeugschaft schlagen.
[0031] Um einen optimalen magnetischen Fluss und damit eine hohe magnetische Wirksamkeit
der Antriebsspulen 7 auf den Antriebskolben 2 zu erhalten, trägt der Antriebskolben
2 einen Läufer 9, der Bestandteil eines aus dem Läufer 9 und den Antriebsspulen 7
gebildeten Linearmotors ist. Der Läufer 9 ist - wie schematisch in Fig. 1 gezeigt
- vorzugsweise geblecht ausgeführt, d. h. er besteht aus mehreren Schichten eines
geeigneten Elektroblechs.
[0032] Der in Fig. 1 gezeigte Läufer 9 bildet somit fast vollständig auch den Antriebskolben
2.
[0033] In Schlagrichtung gesehen hinter den Antriebsspulen 7 ist eine Haltespule 10 angeordnet,
die zum Halten des Läufers 9 und damit des Antriebskolbens 2 in einer Referenzposition
dient. Diese Referenzposition kann gleichzeitig auch die Leerlaufstellung sein, in
der der Antriebskolben 2 bei Unterbrechung der Arbeit gehalten wird. Da die Haltespule
10 lediglich Haltearbeit, nicht jedoch Beschleunigungsarbeit leisten muss, kann sie
mit kleineren Dimensionen ausgeführt werden.
[0034] Zur Optimierung der Ansteuerung der Antriebsspulen 7 ist es darüber hinaus zweckmäßig,
am oder im Schlagwerksrohr 1 einen oder mehrere Sensoren vorzusehen, die die exakte
Position des Antriebskolbens 2 bzw. des Läufers 9 ermitteln. Sobald nämlich der Läufer
9 mit seiner Mitte über die Mitte einer entsprechenden Antriebsspule 7 hinausbewegt
wird, wirkt er generatorisch, so dass Ströme in das die jeweilige Antriebsspule 7
speisende Netz zurückströmen. Ein gegebenenfalls unerwünschtes Abbremsen des Antriebskolbens
2 wäre die Folge, was durch Abschalten der betreffenden Antriebsspule 7 durch die
Steuerung verhindert werden kann.
[0035] Alternativ dazu ist es auch möglich, das Stromverhalten der Antriebsspulen 7 auszuwerten,
um die jeweilige Stellung des Antriebskolbens 2 und die daraus resultierenden Steuerungsmaßnahmen
für die Antriebsspulen 7 zu ermitteln.
[0036] Fig. 2 zeigt als zweite Ausführungsform der Erfindung ein doppelt wirkendes Hohlkolbenschlagwerk.
Soweit gleiche oder ähnliche Bauteile wie in Fig. 1 verwendet werden, werden die gleichen
Bezugszeichen eingesetzt.
[0037] Der Schlagkolben 3 ist - im Unterschied zu Fig. 1 - nicht im Schlagwerksrohr 1 bewegbar,
sondern in einer hohlen Ausnehmung eines als Hohlkolben ausgeführten Antriebskolbens
20. Der Antriebskolben 20 umschließt den Schlagkolben 3 derart, dass - in Schlagrichtung
gesehen - hinter einem Kolbenkopf 3a des Schlagkolbens 3 ein Hohlraum mit einer ersten
Luftfeder 21 und vor dem Kolbenkopf 3a eine zweite Luftfeder 22 ausgebildet ist. Ein
Schaft 3b des Schlagkolbens 3 durchdringt die Stirnseite des Antriebskolbens 20 und
erstreckt sich über eine größere Länge. Der Schaft 3b ist dazu ausgebildet, auf dem
Döpper 8 aufzuschlagen.
[0038] Die beiden Luftfedern 21 und 22 ermöglichen einen besonders zuverlässigen und konstanten
Schlag sowie nach erfolgtem Schlag eine gleichmäßige Rückholung des Schlagkolbens
3 unter allen Rückstoßbedingungen und in verschiedenen Höhenlagen.
[0039] Der Antriebskolben 20 ist mit einem Läufer 23 einstückig verbunden, wobei der Läufer
23 in der bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise durch die Antriebsspulen
7 bewegt bzw. die Haltespule 10 gehalten wird.
1. Luftfederschlagwerk, mit
- einem Schlagwerksgehäuse (1),
- einem in dem Schlagwerksgehäuse (1) hin- und herbewegbaren Antriebs kolben (2; 20),
- einem Schlagkolben (3), und mit
- einer in einem Hohlraum (4) zwischen dem Antriebskolben (2) und dem Schlagkolben
(3) ausgebildeten Luftfeder (5; 21), über die die Bewegung des Antriebskolbens (2;
20) auf den Schlagkolben (3) übertragbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (2; 20) durch einen elektrodynamischen Linearantrieb antreibbar
und mit einem Läufer (9) des Linearantriebs verbunden ist.
2. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (2; 20) den Läufer (9) trägt oder im Wesentlichen vollständig
durch den Läufer (9) gebildet wird.
3. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (9) geblecht ist.
4. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb ein geschalteter Reluktanzmotor ist.
5. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schlagwerksgehäuse (1) im Bewegungsbereich des Läufers (9) eine oder mehrere
Antriebsspulen (7) des Linearantriebs angeordnet sind.
6. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Antriebsspulen (7) eine Haltespule (10) zum Halten des Läufers (9) in einer
Referenzposition vorgesehen ist.
7. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspulen (7) und/oder die Haltespule (10) durch eine Steuerung wenigstens
hinsichtlich der Dauer und der Stärke ihrer elektrischen Erregung sowie zur Einstellung
eines Leerlaufbetriebs ansteuerbar sind.
8. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung zum Bestimmen einer Position des Läufers (9), des Antriebskolbens
(2; 20) und/oder des Schlagkolbens (3) vorgesehen ist.
9. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerung aufgrund eines Stromverhaltens der Antriebsspulen (7) und/oder
der Haltespule (10) eine Position des Läufers (9) bestimmbar ist.
10. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben (3) und der Antriebskolben (2) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser
aufweisen und in einem zu dem Schlagwerksgehäuse (1) gehörenden Schlagwerksrohr bewegbar
sind.
11. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (20) eine hohle Ausnehmung aufweist, in der der Schlagkolben (3)
bewegbar ist.
12. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (20) den Schlagkolben (3), in Schlagrichtung gesehen, vor und
hinter dem Schlagkolben (3) derart umschließt, dass die Luftfeder (21) hinter dem
Schlagkolben (3) angeordnet ist, und dass vor dem Schlagkolben (3) eine zweite Luftfeder
(22) zwischen Antriebskolben (20) und Schlagkolben (3) ausbildbar ist.
13. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben an einer Stirnseite eine hohle Ausnehmung aufweist, in der der Antriebskolben
bewegbar ist, wobei der mit dem Antriebskolben verbundene Läufer außerhalb des Schlagkolbens,
im Schlagwerksgehäuse bewegbar ist.
14. Bohr- und/oder Schlaghammer mit einem Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche
1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außengehäuse des Bohr- und/oder Schlaghammers im Wesentlichen zylindrisch ist.
1. Pneumatic spring percussion mechanism, having
- a percussion mechanism housing (1),
- a drive piston (2; 20) which can be moved in a reciprocating manner in the percussion
mechanism housing (1),
- a percussion piston (3), and having
- a pneumatic spring (5; 21) which is formed in a cavity (4) between the drive piston
(2) and the percussion piston (3) and by way of which the movement of the drive piston
(2; 20) can be transferred to the percussion piston (3),
characterised in that the drive piston (2; 20) can be driven by means of an electrodynamic linear drive
and is connected to an armature (9) of the linear drive.
2. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in claim 1, characterised in that the drive piston (2; 20) supports the armature (9) or is formed substantially completely
by the armature (9).
3. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in claim 1 or 2, characterised in that the armature (9) is laminated.
4. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 3, characterised in that the linear drive is a switched reluctance motor.
5. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 4, characterised in that one or several drive coils (7) of the linear drive are disposed in the percussion
mechanism housing (1) within the range of movement of the armature (9).
6. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in claim 5, characterised in that in addition to the drive coils (7), a holding coil (10) is provided for holding the
armature (9) in a reference position.
7. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 5 or 6, characterised in that the drive coils (7) and/or the holding coil (10) can be actuated by means of a controller
at least in terms of the duration and the extent to which they are excited electrically,
and for the adjustment of a no-load operation.
8. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 7, characterised in that a sensor device is provided for the purpose of determining a position of the armature
(9), the drive piston (2; 20) and/or the percussion piston (3).
9. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 7 or 8, characterised in that a position of the armature (9) can be determined by the controller on the basis of
a current behaviour of the drive coils (7) and/or the holding coil (10).
10. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 9, characterised in that the percussion piston (3) and the drive piston (2) have substantially the same diameter
and can be moved in a percussion mechanism pipe which is associated with the percussion
mechanism housing (1).
11. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 9, characterised in that the drive piston (20) comprises a hollow recess, in which the percussion piston (3)
can be moved.
12. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in claim 11, characterised in that as seen in the percussion direction, the drive piston (20) surrounds the percussion
piston (3) in front of and behind the percussion piston (3) such that the pneumatic
spring (21) is disposed behind the percussion piston (3) and that in front of the
percussion piston (3) a second pneumatic spring (22) can be formed between the drive
piston (20) and the percussion piston (3).
13. Pneumatic spring percussion mechanism as claimed in any one of claims 1 to 9, characterised in that the percussion piston comprises on an end side a hollow recess, in which the drive
piston can be moved, wherein the armature, which is connected to the drive piston,
outside the percussion piston can be moved in the percussion mechanism housing.
14. Hammer drill and/or percussion hammer having a pneumatic spring percussion mechanism
as claimed in any one of claims 1 to 13, characterised in that an outer housing of the hammer drill and/or percussion hammer is substantially cylindrical.
1. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique comportant
- un boîtier (1) du mécanisme de percussion,
- un piston d'entraînement (2 ; 20) déplaçable en sens alterné dans le boîtier (1)
du mécanisme de percussion,
- un piston de percussion (3) et comportant
- un ressort pneumatique (5 ; 21) réalisé dans une cavité (4) entre le piston d'entraînement
(2) et le piston de percussion (3), par lequel le mouvement du piston d'entraînement
(2 ; 20) est transmis au piston de percussion (3),
caractérisé en ce que le piston d'entraînement (2 ; 20) peut être entraîné par un dispositif d'entraînement
linéaire électrodynamique et est relié à un induit (9) du dispositif d'entraînement
linéaire.
2. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston d'entraînement (2 ; 20) porte l'induit (9) ou est sensiblement entièrement
formé par l'induit (9).
3. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'induit (9) est recouvert d'une tôle.
4. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement linéaire est un moteur à réluctance commandé.
5. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que dans le boîtier (1) du mécanisme de percussion sont disposées, dans la zone de déplacement
de l'induit (9), une ou plusieurs bobines d'entraînement (7) du dispositif d'entraînement
linéaire.
6. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu outre les bobines d'entraînement (7), une bobine de maintien (10) pour
maintenir l'induit (9) dans une position de référence.
7. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les bobines d'entraînement (7) et/ou la bobine de maintien (10) peuvent être commandées
par une commande au moins en ce qui concerne la durée et l'intensité de leur excitation
électrique ainsi que pour le réglage d'un mode de marche à vide.
8. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de détection pour déterminer une position de l'induit (9),
du piston d'entraînement (2 ; 20) et/ou du piston de percussion (3).
9. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 7 ou
8, caractérisé en ce que par la commande on peut déterminer une position de l'induit (9), sur la base d'un
comportement électrique des bobines d'entraînement (7) et/ou de la bobine de maintien
(10).
10. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que le piston de percussion (3) et le piston d'entraînement (2) présentent sensiblement
le même diamètre et sont déplaçables dans un tube du mécanisme de percussion faisant
partie du boîtier (1) du mécanisme de percussion.
11. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que le piston d'entraînement (20) présente un évidement creux dans lequel le piston de
percussion (3) est déplaçable.
12. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le piston d'entraînement (20) enferme le piston de percussion (3), vu dans le sens
de percussion, devant et derrière le piston de percussion (3) de manière que le ressort
pneumatique (21) soit disposé derrière le piston de percussion (3), et en ce que devant le piston de percussion (3) peut être réalisé un deuxième ressort pneumatique
(22) entre le piston d'entraînement (20) et le piston de percussion (3).
13. Mécanisme de percussion à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que le piston de percussion présente, sur une face frontale, un évidement creux dans
lequel le piston d'entraînement est déplaçable, l'induit relié au piston d'entraînement
étant déplaçable à l'extérieur du piston de percussion, dans le boîtier du mécanisme
de percussion.
14. Marteau perforateur et/ou marteau démolisseur comportant un mécanisme de percussion
à ressort pneumatique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un boîtier extérieur du marteau perforateur et/ou marteau démolisseur est sensiblement
cylindrique.