CH656181A5 - Vorrichtung zum schlagbohren und bohren. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Schlagbohren und Bohren mit in einem Gehäuse (1) angeordnetem Antrieb für ein Schlagbohrwerkzeug (7) oder ein Bohrfutter (9), welcher Antrieb ein Zahnrad

(11), eine Buchse (14) mit einer unrunden Bohrung (15) zur Aufnahme des Schaftes (6) des Schlagbohrwerkzeuges (7) sowie eine an der Buchse (14) angebrachte Sicherheitskupplung (A) einschliesst, die mit dem treibenden Zahnrad (11) im Eingriff steht, wobei ein getriebenes Zahnrad (16) unterhalb der Buchse (14) und unabhängig von dieser drehbar im Gehäuse (1) untergebracht ist, und mit dem treibenden Zahnrad (11) im Eingriff steht und eine Bohrung (21) zur Aufnahme eines Bohrfutters (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das treibende Zahnrad (11) zwei Zahnkränze (12 und 13) besitzt, von denen der grössere Zahnkranz (13) mit dem getriebenen Zahnrad (16) und der kleinere Zahnkranz

(12) mit der Sicherheitskupplung (A) im Eingriff steht, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen dem grösseren Zahnkranz (13) und dem getriebenen Zahnrad (16) kleiner ist als das Übersetzungsverhältnis zwischen dem kleineren Zahnkranz (12) und der Sicherheitskupplung (A).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schlagbohren und Bohren, die im Bauwesen, bei geologischen Erkundungsarbeiten, im Bergbau sowie zum Anbohren von verschiedenen Werkstoffen zur Anwendung gelangen kann.

Allgemein bekannt sind verschiedene Typen von Vorrichtungen, welche reine Bohrarbeiten als auch Schlagbohrarbeiten durchführen können.

Eine dieser Vorrichtungen enthält ein Gehäuse mit einem Antrieb, der ein treibendes Zahnrad, eine Buchse mit einer unrunden Innenbohrung zur Aufnahme des Schaftes des Bohrwerkzeuges sowie eine an ihr angebrachte Sicherheitskupplung einschliesst, die mit einem treibenden Zahnrad im Eingriff steht. In dieser Maschine geschieht das Umschalten vom schlagenden auf den drehend-schlagenden Betriebszu-stand bzw. auf den reinen Bohrzustand mit Hilfe von im Arbeitswerkzeug verwendeten Schäften verschiedener Konstruktion, deren Formgebung den Betriebszustand der Maschine bestimmt. Dazu sind in der für alle Werkzeuge gemeinsamen Buchse Aufnahmebohrungen für verschiedene Schäfte ausgeführt, um die vorerwähnten Betriebszustände zu ermöglichen.

Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass die eingebaute Sicherheitskupplung das gleiche Ansprech-Dreh-moment für alle Betriebszustände besitzt. Bekanntlich sollte beim reinen Bohrzustand ein grösseres Drehmoment auf das Werkzeug übertragen werden, als dies beim drehend-schlagenden Betriebszustand der Fall ist.

Ist im Bohrzustand ein für den drehend-schlagenden Betriebszustand bestimmtes Drehmoment eingestellt, so führt dies zum allzu häufigen Auslösen der Sicherheitskupplung, was deren rascher Verschleiss sowie eine Abnahme der Bohrgeschwindigkeit bewirkt.

Es sind auch solche Maschinen bekannt, bei denen dieser Nachteil nicht mehr auftritt.

Eine solche Schlagbohrmaschine enthält ein Gehäuse mit einem Antrieb, eine Umsetzvorrichtung für das Bohrwerkzeug, die ein treibendes Zahnrad, eine Buchse mit einer unrunden Innenbohrung zur Aufnahme des Schaftes des Bohrwerkzeuges sowie eine an dieser angebrachte Sicherheitskupplung einschliesst, die mit dem treibenden Zahnrad im Eingriff steht. Ferner ist ein getriebenes Zahnrad vorhanden, das an der Buchse unabhängig von dieser drehbar im

Gehäuse angeordnet ist, mit dem treibenden Zahnrad im Eingriff steht und eine Bohrung zur Aufnahme des Bohrorgans aufweist. Bei dieser Schlagbohrmaschine ist das auf das Bohrwerkzeug übertragene Moment durch die Sicherheitskupp-5 lung begrenzt, auf das Bohrorgan aber wird über das getriebene Zahnrad das volle, vom Antrieb erzeugte Moment übertragen.

Ein Nachteil dieser Maschine besteht darin, dass das Bohrwerkzeug und das Schlagbohrorgan eine und dieselbe io Drehgeschwindigkeit besitzen.

Die Untersuchung bestehender elektrischer Schlagbohrmaschinen zeigt, dass bei reinem Bohrvorgang Drehgeschwindigkeiten des Bohrorgans vorteilhaft sind, die die Drehgeschwindigkeiten des Schlagbohrwerkzeuges beim i3 Schlagbohren im Gestein beträchtlich übersteigen.

Praktisch ist in den Schlagbohrmaschinen ein Drehgeschwindigkeitsmittelwert für Bohren und für Schlagbohren eingestellt. Dieser gemeinsame Drehgeschwindigkeitsmittelwert erweist sich grösser als die optimale Drehgeschwindig-20 keit zum Schlagbohren im Gestein und kleiner als die optimale Drehgeschwindigkeit beim reinen Bohren. Dabei führt die Erhöhung der Drehgeschwindigkeiten des Bohrwerkzeuges beim Schlagbohren im Gestein zum verstärkten Verschleiss sowohl des Hartmetalls des Bohrwerkzeuges als auch 25 des Aussendurchmessers desselben, was letztlich die Zuverlässigkeit der Maschine insgesamt herabsetzt. Andererseits führt die herabgeminderte Drehgeschwindigkeit bei reinen Bohrvorgang zu einem starken Leistungsabfall.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung 30 der vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Schlagbohrmaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schlagbohren und Bohren mit einer solchen konstruktiven Ausführung zu schaffen, dass sowohl beim Schlag-35 bohren als auch beim Bohren optimale Drehgeschwindigkeiten gewährleistet bleiben.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, welche die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

■so In der vorgeschlagenen Weise werden verschiedene und grössenmässig optimale Drehgeschwindigkeiten sowohl für das Bohren als auch für das Schlagbohren gewährleistet. Die gewünschte Wirkung wird durch Einstellung eines unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses zwischen dem trei-45 benden Zahnrad und der Sicherheitskupplung, die über die Buchse mit dem Bohrwerkzeugschaft verbindbar ist, einerseits, und zwischen dem treibenden Zahnrad und dem getriebenen Zahnrad, das mit dem Schaft des Bohrfutters verbindbar ist, andererseits, erzielt. Die Differenz der erwähnten 50 Übersetzungsverhältnisse ist dank gleichachsiger Lager der Sicherheitskupplung und des getriebenen Zahnrades und unabhängiger Drehung derselben relativ zueinander sowie dem mit ihnen kinematisch verbundenen gemeinsamen treibenden Zahnrad erzielt. Hierbei ist das treibende Zahnrad 53 mit zwei Zahnkränzen ausgeführt. Der eine, mit der Sicherheitskupplung verbundene bewirkt ein grösseres Übersetzungsverhältnis als der andere, welcher mit dem getriebenen Zahnrad verbunden ist. Dabei dreht sich das Schlagbohrwerkzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit, was dessen so geringerer Verschleiss durch Reibung an den Wänden des einzutreibenden Bohrlochs mit sich bringt.

Die Drehgeschwindigkeit des nur zum Bohren von Materialien bestimmten Bohrfutters wird infolge des geringeren Übersetzungsverhältnisses zwischen dem treibenden und dem 65 getriebenen Zahnrad erhöht, was eine Zunahme der Bohrgeschwindigkeit bewirkt.

Da ferner die Drehgeschwindigkeit der Sicherheitskupplung infolge des grösseren Übersetzungsverhältnisses zwi-

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sehen ihr und dem treibenden Zahnrad verringert wird,

nimmt auch deren Verschleiss beim Auflösen der Kupplung beim Festklemmen des Bohrers ab.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels einer erfindungs-gemässen Vorrichtung, unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung im Schnitt und

Fig. 2 die Konstruktion des Bohrorgans, das in der Vorrichtung verwendet ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem (in Fig. 1) nicht gezeigten Antrieb, einen Zylinder 2 mit einer in diesem untergebrachten Schlagvorrichtung, deren Schlagkolben 3 unter Wirkung des sich periodisch ändernden Druckes in einer Arbeitskammer 4 der Schlagvorrichtung über ein Übergangsstück 5 mit einem Schaft 6 eines Schlagbohrwerkzeugs 7 zusammenwirkt. Im Zylinder 2 sind Leerlauföffnungen 8 vorgesehen, die unterhalb der oberen Stirnseite des Schlagkolbens 3 im Augenblick der Zusammenwirkung desselben mit dem Schlagbohrwerkzeug 7 liegen. Im Gehäuse 1 ist ferner eine Drehvorrichtung für das Bohrwerkzeug 7 und ein Bohrfutter 9 (Fig. 2) untergebracht. Ferner ist eine Antriebswelle 10 mit einem auf dieser sitzenden treibenden Zahnrad 11 vorgesehen, das zwei Zahnkränze 12 und 13 mit verschiedenen Übersetzungsstufen besitzt. Zur Aufnahme des Schaftes 7 ist eine Buchse 14 mit einer Sechskantbohrung 15 vorhanden, welche das Drehmoment auf das Schlagbohrwerkzeug 7 überträgt und mit einem getriebenen Zahnrad 16 ausgerüstet ist. Dieses ist an der Buchse 14 auf einem mit dieser gemeinsamen Gleitlager 17 gelagert und stützt sich auf einer oberen Platte 18 eines Dämpfers 19 ab, der seinerseits auf einer unteren Platte 20 am Boden des Gehäuses 1 abgestützt ist. Das getriebene Zahnrad 16 steht mit dem Zahnkranz 13 des treibenden Zahnrads 11 im Eingriff und weist eine Sechskantbohrung 21 auf, in welche der Schaft 22 des Bohrfutters 9 passt, so dass das Drehmoment vom Zahnrad Ì6 auf das Bohrfutter 9 übertragen wird. Die Sechskantbohrung 21 im getriebenen Zahnrad 16 ist grösser als die Sechskantbohrung 15 in der Buchse 14, während die Länge des Schaftes 22 (Fig. 2) des Bohrfutters 9 entsprechend kleiner ist als die des Schaftes 6 des Schlagbohrwerkzeugs 7.

Die Buchse 14 ist mit einer Sicherheitskupplung A versehen, die aus einer Anzahl von Zahnrädern 23 und von dazwischen angeordneten Reibscheiben 24 gebildet ist. Die Zahnräder 23 stehen mit dem Zahnkranz 12 des treibenden Zahnrads 11 im Eingriff und sind an der Buchse 14 in axialer und radialer Richtung frei beweglich angebracht. Die Reibscheiben 24 sind an der Buchse 14 in radialer Richtung fixiert und axial verschiebbar angeordnet. Die Zahnräder 23 und Reibscheiben 24 stehen unter Einfluss einer Feder 25 und sind mittels einer Mutter 26 zusammengedrückt.

Die Vorrichtung funktioniert als Schlagbohrmaschine oder als Bohrmaschine durch die wahlweise Anordnung der entsprechenden Werkzeuge im Gehäuse 1, wobei der Schaft 6 und das Bohrfutter 9 so bemessen sind, dass sie einen der vorerwähnten Betriebsszustände ermöglichen.

Zur Betätigung der Vorrichtung als Schlagbohrmaschine wird in das Maschinengehäuse 1 das Schlagbohrwerkzeug 7 bis zur Anlage seines Bundes an der unteren Platte 20 des Dämpfers 19 eingesetzt. Der Schaft 6 des Schlagbohrwerkzeuges 7 besitzt Längs- und Querabmessungen, die zum Aufrechterhalten des schlagenden Betriebszustandes der Maschine einerseits und zum Übertragen des Drehmomentes über die Buchse 14 und die Sicherheitskupplung A andererseits ausreichend sind. Das erforderliche Drehmoment an der Sicherheitskupplung A wird mittels der Mutter 26 und der Feder 25 eingestellt, indem die Reibscheiben 24 gegen die Zahnräder 23 gepresst werden. Beim Festklemmen des Schlagbohrwerkzeuges 7 im Gestein setzt ein Gleiten der Zahnräder 23 auf den Reibscheiben 24 ein, wodurch die auf die Hände der Bedienungsperson übertragene Kraftwirkung begrenzt wird.

Sollte die Vorrichtung nur zum Bohren ohne Schlagwirkung gebraucht werden, so wird im Maschinengehäuse 1 ein Bohrfutter 9 verwendet, welches in ähnlicher Weise bis zur Anlage seines Bundes an der unteren Platte 20 des Dämpfers 19 eingesetzt wird. Der Schaft 22 des Bohrfutters 9 ist kürzer als der Schaft 6 des Schlagbohrwerkzeuges 7. Hierbei wird der Schlagkolben 3 zusammen mit dem Übergangsstück 5 so angeordnet, dass die Leerlauföffnungen 8 freigesetzt werden, wodurch die Arbeitskammer mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird. Der freie Luftdurchtritt in die Arbeitskammer durch die Leerlauföffnungen 8 verhindert eine Druckänderung in derselben. Somit wirken keine Kräfte auf den Schlagkolben ein, so dass dieser während der Funktion der Maschine als reine Bohrmaschine in Ruhestellung verbleibt und keine Schlagwirkung auf den Schaft 22 des Bohrfutters 9 ausübt.

Die Querabmessungen des Schaftes sind so gross, dass er mit der Buchse 14 nicht in radialer Richtung verbunden wird, aber in Eingriff mit dem getriebenen Zahnrad 16 bleibt. Das Drehmoment wird vom Antrieb über den Zahnkranz 13 des treibenden Zahnrades 11 unmittelbar auf das getriebene Zahnrad 16 und sodann auf den Schaft 22 des Bohrorgans 9 übertragen.

Die Zahnkränze 12 und 13 des treibenden Zahnrades 11, die jeweils mit der Sicherheitskupplung A und dem getriebenen Zahnrad 16 im Eingriff stehen, sind so ausgebildet, dass sie verschiedene Übersetzungsverhältnisse bilden können. Die Differenz der erwähnten Übersetzungsverhältnisse bewirkt, dass das Schlagbohrwerkzeug 7 und das Bohrfutter 9 verschiedene Umdrehungszahlen aufweisen. Die Anordnung ist so getroffen, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen den erwähnten Zahnrädern 11 und 16 kleiner als das Übersetzungsverhältnis zwischen dem treibenden Zahnrad 11 und der Sicherheitskupplung A ist. Dieser Umstand bedingt, dass die Drehgeschwindigkeit des Bohrwerkzeuges 7, das in radialer Richtung mit der Buchse 14 der Sicherheitskupplung A in Verbindung steht, kleiner als die Drehgeschwindigkeit des Bohrorganes 9 ist, das in radialer Richtung mit dem getriebenen Zahnrad 16 verbunden ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, die erwähnten Übersetzungsverhältnisse so zu wählen, dass dadurch die optimalen Drehgeschwindigkeiten sowohl des Schlagbohrwerkzeuges 7 wie auch des Bohrfutters 9 erzielt werden. Die hohe Drehgeschwindigkeit des Bohrfutters 9 gewährleistet zusammen mit dem auf dieses übertragenen maximalen Antriebsdrehmoment eine hohe Bohrgeschwindigkeit, und die in der genannten Weise herabgesetzte Drehgeschwindigkeit des Schlagbohrwerkzeuges 7 verringert den Verschleiss sowohl des Körpers des Bohrers selber wie auch der Hartmetall-Schneidplatten bei deren Reibung an den Bohrlochwänden.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit des Schlagbohrwerkzeuges 7 ist der verringerte Verschleiss der Sicherheitskupplung A, der beim Festklemmen des Schlagbohrwerkzeuges 7 im Gestein bei niedriger Geschwindigkeiten auftritt.

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1 Blatt Zeichnungen