CH655038A5

CH655038A5 - Bohrhammer fuer bohr- und schlagbohrbetrieb.

Info

Publication number: CH655038A5
Application number: CH2478/82A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Rumpp; Dieter Scholz; Manfred Spieth
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1986-03-27
Also published as: YU114782A; FI821627L; IT1152783B; SE8203904L; IE821542L; FI821627A0; IT8221525A0; PL236650A1; AU543989B2; AU8423182A; ZA823724B; JPS584306A; US4434859A; NO822194L; GB2100653A; CA1174663A; SE8203904D0; AT380923B; FR2508539B1; GB2100653B

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit einem Gehäuse und einem gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbaren, sich beim Drehbohren am Gehäuse abstützenden Werkzeughalter, in dem ein Werkzeug mittels in axial geschlossene Ausnehmungen des Werkzeugschaftes eingreifenden Verriegelungselementen mit axialem Spiel gehalten wird.

Insbesondere Bohrhämmer der unteren und mittleren Leistungsklasse sind in den meisten Fällen neben der Funktion Schlagbohren auch für reines Drehbohren vorgesehen. Bei diesen beiden Betriebsarten sind die Anforderungen an die Werkzeughalterung jedoch sehr unterschiedlich.

Während beim Schlagbohren vor allem die Bohrleistung und damit eine möglichst verlustfreie Übertragung der Schlagenergie auf das Werkzeug entscheidend ist, kommt es beim Drehbohren, beispielsweise für punktgenaues Ansetzen, wesentlich auf den Rundlauf des Bohrwerkzeuges an. Damit die Schlagübertragung möglichst verlustfrei auf den Werkzeugschaft erfolgen kann, ist es üblich, dass der Werkzeugschaft im Werkzeughalter mit axialem Spiel gehaltert ist. Der Werkzeugschaft kann sich somit im Werkzeughalter begrenzt axial verschieben, so dass sein rückwärtiges Ende in direktem Kontakt mit dem vorderen Ende des Schlagdöp-pers kommt. Durch die Relativbewegung des Werkzeugschafts im Werkzeughalter entsteht ein Verschleiss, welcher mit der Zeit zu radialem Spiel zwischen dem Werkzeugschaft und dem Werkzeughalter führt. Um Reibung und damit Verluste der Schlagenergie zu vermeiden weist auch der Schlagdöpper gegenüber seiner Führung ein unumgängliches radiales Spiel auf. Schliesslich ist in der Regel auch der Werkzeughalter mit dem Schlagdöpper nicht starr, sondern über ein gewisses axiales und daher unvermeidliches radiales Spiel verbunden. Somit kann sich der Schlagdöpper gegenüber dem Gehäuse, der Werkzeughalter gegenüber dem Schlagdöpper und schliesslich das Werkzeug selbst im Werkzeughalter aufgrund einer Addition aller Radialspiele erheblich schiefstellen. Die daraus resultierende Winkelabwei-chung kann über die Länge des Bohrwerkzeuges bis zu dessen Spitze mehrere Millimeter ausmachen. Damit bestehen keine günstigen Voraussetzungen für das Drehbohren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrhammer zu schaffen, der sowohl beim Schlagbohren wie auch beim Drehbohren optimales Arbeiten ermöglicht.

Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch eine Kombination der nachstehenden Merkmale:

a) der Werkzeughalter und das Gehäuse weisen Zentriermittel auf, die bei axialer Abstützung des Werkzeughalters am Gehäuse ineinander eingreifen,

b) das Werkzeug ist zur axialen Festlegung im Werkzeughalter zwischen zwei Anschlägen einspannbar, wobei der eine Anschlag mit dem Werkzeughalter verbunden ist, der andere Anschlag gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb- und feststellbar ist und zwischen mindestens einem der Anschläge und dem Werkzeugschaft wenigstens zwei am Umfang des Werkzeugschafts gleichmässig verteilte Verriegelungselemente einspannbar sind.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird einerseits der Werkzeughalter direkt am Gehäuse zentriert und andererseits das Werkzeug im Werkzeughalter axial eingespannt und zudem zentriert. Durch diese Massnahmen wird ein Rundlauf des Werkzeuges gewährleistet.

Aus konstruktiven Gründen ist es zweckmässig, die Zentriermittel als am Werkzeughalter angeordneter Zentrieransatz und gehäuseseitige Zentrierbohrung auszubilden. Eine solche Lösung benötigt keinen besonderen Aufwand, da das Gehäuse ohnehin eine Durchgangsbohrung für den Schlagdöpper aufweist und somit am Werkzeughalter lediglich ein auf deren Durchmesser abgestimmter Zentriereinsatz vorgesehen werden rnuss.

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Sowohl der Zentrieransatz als auch die Zentrierbohrung können im Prinzip zylindrisch ausgebildet sein. Da dabei beispielsweise aus Verschleissgründen wiederum radiales Spiel auftreten kann, ist es vorteilhaft, den Zentrieransatz und die Zentrierbohrung entgegen der Bohrrichtung konisch verjüngt auszubilden. Eine solche Ausbildung wirkt als selbstzentrierender Kegelsitz. Dabei wird beim Anpressen des Bohrhammers automatisch eine Zentrierung zwischen dem Werkzeughalter und dem Gehäuse erreicht.

Durch die Abstützung des Werkzeughalters am Gehäuse entsteht beim Drehbohren eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter und dem Gehäuse. Um dabei das Auftreten von Verschleiss möglichst zu vermeiden, ist es zweckmässig, dass die Zentriermittel als Gleitlager ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die gewählte Werkstoffkombination der beiden aufeinanderglei-tenden Teile einen kleinen Reibungskoeffizienten aufweist. Dazu sind beispielsweise graues Gusseisen, Bronze oder auch gewisse Kunststoffe wie beispielsweise PTFE (Teflon) geeignet. Die Reibung kann ausserdem durch Schmierstoffe wie Fett oder Öl reduziert werden.

Beim Drehbohren können im Bereich der Abstützung des Werkzeughalters am Gehäuse erhebliche Kräfte auftreten. Um Reibungsverluste durch diese Kräfte möglichst gering zu halten, ist vorteilhaft das Zentriermittel als Wälzlager ausgebildet. Als Wälzlager können beispielsweise Kegelrollenlager verwendet werden, welche sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen können.

Damit sich der Werkzeughalter unabhängig von der Lage des Bohrhammers am Gehäuse abstützt, ist es zweckmässig, dass beim Drehbohren den Werkzeughalter gegen das Gehäuse verspannende Spannmittel vorgesehen sind. Durch die Spannmittel wird etwa vorhandenes, axiales Spiel aufgehoben. Zum Umschalten vom Schlagbohren auf Drehbohren und umgekehrt, können die Spannmittel beispielsweise als Nocken und Auflaufkurve ausgebildet werden. Die Auflaufkurve kann beispielsweise als Steilgewindegang ausgebildet werden. Zur Erleichterung der Betätigung können zusätzlich Federelemente vorgesehen werden.

Zum Einspannen des Werkzeuges wird der andere Anschlag gegenüber dem Werkzeughalter axial verschoben und festgestellt. Um dies zu erleichtern, ist es zweckmässig, dass der andere, gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb-und feststellbare Anschlag an einem als Schiebehülse ausgebildeten Betätigungselement angeordnet ist. Das Betätigungselement kann beispielsweise unabhängig vom Betriebszustand des Schlagbohrgerätes betätigt werden. Um Fehlmanipulationen zu vermeiden, kann das Betätigungselement beispielsweise mit einem Umschaltmechanismus vom Schlagbohr- auf Bohrbetrieb gekoppelt werden. Dadurch wird einerseits verhindert, dass im Schlagbohrbetrieb mit axial eingespanntem Werkzeug gearbeitet wird und andererseits sichergestellt, dass im Drehbohrbetrieb das Werkzeug axial eingespannt ist. Durch die Ausbildung des Betätigungselementes als Schiebehülse wird vor allem eine Unwucht des Werkzeughalters vermieden. Ausserdem kann die Betätigung einer Schiebehülse in jeder Drehstellung des Werkzeughalters erfolgen.

Für eine einfache Ausbildung des Werkzeughalters ist es zweckmässig, die axial einspannbaren Verriegelungselemente zwischen dem axial verschiebbaren Anschlag und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmung am Werkzeugschaft anzuordnen. Zum Festspannen des Werkzeuges werden somit über den anderen verstellbaren Anschlag zunächst die Verriegelungselemente gegen die Schulter der axial begrenzten Ausnehmung am Werkzeugschaft und hierauf das Werkzeug über die Verriegelungselemente gegen den feststehenden Anschlag geschoben. Durch die zwischen dem axial

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verschiebbaren Anschlag und der Schulter der axial begrenzten Ausnehmung am Werkzeugschaft einspannbaren Verriegelungselemente wird zwischen dem Werkzeugschaft und dem axial verschiebbaren Anschlag ein Formschluss erzielt, so dass ein direktes Eingreifen des Anschlages am Werkzeugschaft nicht erforderlich ist.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die axial einspannbaren Verriegelungselemente zwischen dem mit dem Werkzeughalter verbundenen Anschlag und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmung des Werkzeugschaftes anzuordnen. Auch in diesem Fall können die Verriegelungselemente eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlag und dem Werkzeugschaft herstellen, so dass der Anschlag nicht selbst in den Bereich des Werkzeugschaftes ragen muss.

Für eine gleichmässige Verteilung der auftretenden Kräfte am Werkzeughalter und am Werkzeugschaft ist es zweckmässig, insgesamt vier Verriegelungselemente vorzusehen, wobei jeweils zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete Verriegelungselemente zwischen dem mit dem Werkzeughalter verbundenen Anschlag und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen am Werkzeugschaft und jeweils zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete Verriegelungselemente zwischen der andern Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen am Werkzeugschaft und dem anderen, gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb- und feststellbaren Anschlag axial einspannbar sind. Der Werkzeugschaft wird durch die beiden Anschläge somit zwischen je zwei Verriegelungselementen axial eingespannt. Da die dabei entstehenden Axialkräfte immer paarweise auftreten, können diese bei radialem Spiel zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeughalter kein Schiefstellen des Werkzeuges im Werkzeughalter bewirken. Durch das Anordnen von vier Verriegelungselementen am Umfang wird Unwucht des Werkzeughalters praktisch vermieden. Falls der Werkzeughalter vier am Umfang gleichmässig verteilte Ausnehmungen aufweist, kann das Werkzeug beim Einsetzen in den Werkzeughalter aus jeder Stellung nach einem Verdrehwinkel von weniger als 90° verriegelt werden.

Durch die Verteilung der Kräfte auf mehrere Verriegelungselemente kann überdies die Abnützung sowohl am Werkzeug als auch am Werkzeughalter reduziert werden.

Für die Übertragung des Drehmomentes sind die Verriegelungselemente zur Reduktion der auftretenden Flächenpressung vorzugsweise als Rollen ausgebildet. Bei mehr als zwei Verriegelungselementen können diesen die Funktionen Drehmomentübertragung und axial Verspannung auch getrennt zugeordnet werden. So können beispielsweise Verriegelungselemente, die nur der axialen Verspannung dienen, auch als wirtschaftlicher herstellbare Kugeln ausgebildet werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Teil eines erfindungsgemässen Bohrhammers in der Stellung Schlagbohren,

Fig. 2 den Bohrhammer gemäss Fig. 1 in der Stellung Drehbohren,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Bohrhammer gemäss Fig. 2 entlang der Linie III-III.

Der aus den Figuren 1 bis 3 ersichtliche Bohrhammer weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gehäuse auf. Im Gehäuse 1 ist eine Feder 2 angeordnet. Ein insgesamt mit 3 bezeichneter Schlagdöpper ist im Gehäuse 1 axial verschiebbar geführt. Zur Verringerung der Reibung weist der Schlagdöpper 3 gegenüber der Führung im Gehäuse 1 radiales Spiel auf. Am vorderen Ende ist der Schlagdöpper 3 mit Nuten 3a versehen und v/eist zudem einen im Durchmesser reduzierten

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Absatz 3b auf. Eine insgesamt mit 4 bezeichnete Aufnahmehülse ist über Mitnahmeelemente 5 mit dem Schlagdöpper 3 verbunden. Die Aufnahmehülse 4 weist Fenster 4a, 4b und 4c auf. Ein insgesamt mit 6 bezeichnetes Werkzeug ist mit seinem im Durchmesser dem Absatz 3b des Schlagdöppers 3 entsprechenden Werkzeugschaft 6a in die Aufnahmehülse 4 eingesetzt. Der Werkzeugschaft 6a ist mit axial geschlossenen Ausnehmungen 6b versehen. In den Fenstern 4a sind die in die Nuten 3a des Schlagdöppers 3 eingreifenden Mitnahmeelemente 5 angeordnet. Die Fenster 4b und 4c enthalten Verriegelungselemente 7, 8 welche in die Ausnehmungen 6b des Werkzeugschaftes 6a eingreifen. Die Ausnehmungen 6b sind länger als die Verriegelungselemente 7, 8 so dass das Werkzeug 6 in dieser Stellung mit axialem Spiel im Werkzeughalter gehalten wird. Die Aufnahmehülse 4 ist an ihrem rückwärtigen Ende mit einem sich entgegen der Bohrrichtung konisch verjüngenden Zentrieransatz 4d versehen. Das Gehäuse 1 weist eine dem Zentrieransatz 4d entsprechende Zentrierbohrung la auf. Die Aufnahmehülse 4 wird von einer gegenüber dieser axial begrenzt verschiebbaren insgesamt mit 9 bezeichneten Schiebehülse umgeben. Die Schiebehülse 9 weist an ihrem vorderen Ende zwei einander diametral gegenüberliegende Anschläge 9a auf. Die Anschläge 9a wirken auf die Verriegelungselemente 7. Im vorderen Bereich des Werkzeughalters ist eine axial verschiebbare Griffhülse 10 angeordnet. Die Griffhülse 10 wird durch eine mit der Aufnahmehülse 4 verschraubte Deckscheibe 11 gesichert. Zwischen der Griffhülse 10 und der Schiebehülse 9 ist eine Druckfeder 12 angeordnet. Beim Zurückziehen der Griffhülse 10 gegen die Druckfeder 12 können die Verriegelungselemente 7,8 radial aus den Ausnehmungen 6b am Werkzeugschaft 6a ausrücken und das Werkzeug 6 aus dem Werkzeughalter entnommen werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung Drehbohren ist der Werkzeughalter über den Schlagdöpper 3 durch die Feder 2 gegenüber dem Gehäuse 1 axial verspannt. Dabei gelangen der Zentrieransatz 4d und die Zentrierbohrung la in Eingriff miteinander. Der Werkzeughalter wird somit am Gehäuse 1 zentriert. Zur Verringerung der Reibung kann die Zentrierbohrung la als Gleit- oder Wälzlager ausgebildet werden. Beim Anpressen des Werkzeughalters gegen das Gehäuse 1 wird ausserdem die Schiebehülse 9 gegenüber der Aufnahmehülse 4 axial verschoben. Dabei werden über die Anschläge 9a die Verriegelungselemente 7 in den Ausnehmungen 6b des Werkzeugschafts 6a axial verschoben, bis sie an der vorderen Schulter der Ausnehmungen 6b zur Anlage kommen und das Werkzeug 6 mitnehmen. Somit wird das ganze Werkzeug 6 etwas aus dem Werkzeughalter herausgeschoben bis die Verriegelungselemente 8 einerseits an der rückwärtigen Schulter der Ausnehmungen 6b am Werkzeugschaft 6a und andererseits am vorderen Ende der Fenster 4c in der Aufnahmehülse 4 zur Anlage kommen. Da die Fenster 4b länger sind als die Fenster 4c, gelangen die Verriegelungselemente 7 dabei am vorderen Ende der Fenster 4b nicht zur Anlage. Das Werkzeug wird somit unter Zwischenschaltung der Verriegelungselemente 7, 8 zwischen einem axial feststehenden und einem axial verschieb- und feststellbaren Anschlag eingespannt. Da jeweils zwei Verriegelungselemente 7, 8 einander diametral gegenüberliegen, entstehen dabei keine Kippmomente auf den Werkzeugschaft 6a.

Fig. 2 zeigt die zwischen dem axial verschiebbaren Anschlag 9a und dem Werkzeugschaft 6a eingespannten Verriegelungselemente 7 und Fig. 3 zeigt die zwischen dem festen, durch das Fenster 4c gebildeten Anschlag und dem Werkzeugschaft 6a eingespannten Verriegelungselemente 8. Die Betätigung der axialen Verspannung des Werkzeuges 6 erfolgt somit durch das Verschieben der Schiebehülse 9 gegenüber der Aufnahmehülse 4. Dabei wird gleichzeitig die Aufnahmehülse 4 gegenüber dem Gehäuse 1 zentriert. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Massnahmen wird das Werkzeug 6 für das Drehbohren genau in die Bohrachse ausgerichtet.

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1 Blatt Zeichnungen

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655 038 PATENTANSPRÜCHE

1. Bohrhammer mit einem Gehäuse und einem gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbaren, sich beim Drehbohren am Gehäuse abstützenden Werkzeughalter, in dem ein Werkzeug mittels in axial geschlossene Ausnehmungen des Werkzeugschaftes eingreifenden Verriegelungselementen mit axialem Spiel gehalten wird, gekennzeichnet durch eine Kombination der nachstehenden Merkmale:

a) Der Werkzeughalter und das Gehäuse (1) weisen Zentriermittel auf, die bei axialer Abstützung des Werkzeughalters am Gehäuse ineinander eingreifen,

b) das Werkzeug (6) ist zur axialen Festlegung im Werkzeughalter zwischen zwei Anschlägen einspannbar, wobei der eine Anschlag mit dem Werkzeughalter verbunden ist, der andere Anschlag (9a) gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb- und feststellbar ist und zwischen mindestens einem der Anschläge und dem Werkzeugschaft (6a) wenigstens zwei am Umfang des Werkzeugschafts (6a) gleichmäs-sig verteilte Verriegelungselemente (7, 8) einspannbar sind.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermittel als am Werkzeughalter angeordneter Zentrieransatz (4d) und gehäuseseitige Zentrierbohrung (la) ausgebildet sind.

3. Bohrhammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrieransatz (4d) und die Zentrierbohrung (la) entgegen der Bohrrichtung konisch veijüngt ausgebildet sind.

4. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermittel als Gleitlager ausgebildet sind.

5. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermittel als Wälzlager ausgebildet sind.

6. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drehbohren den Werkzeughalter gegen das Gehäuse verspannende Spannmittel vorgesehen sind.

7. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb- und feststellbare Anschlag (9a) an einem als Schiebehülse (9) ausgebildeten Betätigungselement angeordnet ist.

8. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axial einspannbaren Verriegelungselemente (7) zwischem dem axial verschiebbaren Anschlag (9a) und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen (6b) am Werkzeugschaft (6a) angeordnet sind.

9. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axial einspannbaren Verriegelungselemente (8) zwischen dem mit dem Werkzeughalter verbundenen Anschlag (4c) und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen (6b) am Werkzeugschaft (6a) angeordnet sind.

10. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt vier Verriegelungselemente (7, 8) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete Verriegelungselemente (7) zwischen dem mit dem Werkzeughalter verbundenen Anschlag (4c) und einer Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen (6b) am Werkzeugschaft (6a) und jeweils zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete Verriegelungselemente (8) zwischen der anderen Schulter der axial begrenzten Ausnehmungen (6b) am Werkzeugschaft (6a) und dem anderen, gegenüber dem Werkzeughalter axial verschieb- und feststellbaren Anschlag (9a) axial einspannbar sind.