CN1247783A - 手持式钻孔机 - Google Patents

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布莱辛·马蒂亚斯
京特·约阿希姆
考夫·艾德里安
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Abstract

本发明涉及一种手持式钻孔机(1),它配备有一个装在外壳(2)内部产生轴向冲击的冲击机构(16),冲击可传给一个夹紧在手持式钻孔机(1)工具卡头(6)内的钻孔或凿孔工具(7)。在外壳(2)内部还加设一个产生轴向冲击的第二冲击机构(20),它的轴向冲击所具有的冲击能量与冲击频率与第一个冲击机构(16)产生的轴向冲击的冲击能量和冲击频率不同,夹紧在工具卡头内的钻孔或凿孔工具(7)按选择可或由第一冲击机构(16)或由第二冲击机构(20)或由两个冲击机构共同施加轴向冲去。为了在木材和金属中使用,轴向冲击支持也可以完全切断。

Description

手持式钻孔机
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述具有产生轴向冲击的冲击机构的手持式钻孔机。
在固定和开采技术中已知一些手持式钻孔机，它们有一个用于钻孔工具的旋转驱动装置，以及配备有产生脉冲式冲击用的冲击机构，冲击传递给工具。尤其在脆性破坏的底基例如混凝土、岩石、砖砌体等中钻孔时，轴向冲击有力地支持钻孔工具的掘进效果。为了加工非常硬和坚实的地基，例如混凝土和岩石，业已证实配备有电动气动冲击机构的手持式钻孔机是非常合用的。此类手持式钻孔机是众所周知的并例如由申请人经销。这种手持式钻孔机的电动气动冲击机构设计为用于产生具有高的单个冲击能量为例如约2J至约8J和较低的冲击频率为例如约45Hz至约80Hz的轴向冲击。由于轴向冲击的单个冲击能量大，所以这种手持式钻孔机不太适用于加工空心砖砌体。
除了有电动气动冲击机构的手持式钻孔机以外，还已知一些有机械冲击机构的手持式钻孔机。属于这一类的有尤其在家用领域熟知的棘轮式钻孔机和使用在半专业性和专业性领域具有弹簧挂钩冲击机构或弹簧卡齿冲击机构的手持式钻孔机。这些已知手持式钻孔机的冲击机构产生的轴向冲击有比较小的单个冲击能量为例如约0.03J至约0.3J及比较高的冲击频率例如至约700Hz。由于单个冲击能量低，所以用这种手持式钻孔机也可以具有冲击支持地加工空心砖砌体而不会破坏空心砖。具有机械冲击机构的手持式钻孔机较少使用于加工硬的底基，例如混凝土或岩石。由于轴向冲击的单个冲击能量小，使用者必须将手持式钻孔机比较使劲地朝底基压，对于专业使用人员而言可达到的钻孔进度通常太慢。
因此，为了加工不同的底基，如混凝土和空心砖墙，需要两个或多个有轴向冲击支持的手持式钻孔机，它们的轴向冲击有适合于具体底基的单个冲击能量和冲击频率，以便在对底基不造成伤害的同时有足够快的钻孔进度地加工底基。建筑物通常并不是连续均匀的建筑材料。例如，在建筑物中承载部分由混凝土组成，在承载部分之间的部分更多的是由砖砌体尤其是空心砖砌体构成。因此应在这种不同基础中钻孔、开口等的使用者，迄今必须至少备有两种具有产生不同冲击能量的不同冲击机构的手持式钻孔机。因为他们不可能希望总是携带两个或多个手持式钻孔机，所以，适用于该基础的钻孔机的购置导致不希望的延缓工作进程。
因此本发明的目的是克服先有技术的这些缺点。应使使用者有能力在没有较大延误的情况下用同一个手持式钻孔机和对它恰当的工作点对底基进行加工。
通过具有权利要求1特征部分所述特征的手持式钻孔机来达到本发明的目的。按本发明的手持式钻孔机配备一个装在外壳内部的产生轴向冲击的冲击机构，轴向冲击可传给夹紧在手持式钻孔机工具卡头内可旋转的钻孔或凿孔工具。此外在外壳内还加设第二个产生轴向冲击的冲击机构，它的轴向冲击的冲击能量和冲击频率与产生轴向冲击的第一个冲击机构的冲击能量和冲击频率有些不同。夹紧在工具卡头内的钻孔或凿孔工具，按选择可或由第一冲击机构或由第二冲击机构或由两个冲击机构共同施加轴向冲击。对于特殊的使用情况也可以完全断开轴向冲击的支持。
按本发明的手持式钻孔机将具有用于产生不同单个冲击能量和冲击频率的冲击机构的几个手持式钻孔机统一成一个机器。由于手持式钻孔机根据选择可用第一冲击机构针对具有大的单个冲击能量和低的冲击频率的轴向冲击或用附加的冲击机构针对具有较小的单个冲击能量和较高的冲击频率的轴向冲击或用两个冲击机构共同工作，所以它的冲击功率便能非常方便地适应于不同的底基。因此不再需要配设多个具有其轴向冲击有不同单个冲击能量和冲击频率的冲击机构的手持式钻孔机。此手持式钻孔机冲击机构的冲击参数可以在工作地点直接根据具体的底基调整。显然，此手持式钻孔机也可以在没有轴向冲击支持的情况下工作，只要断开这两个冲击机构。这种工作方式例如为了在木材和金属中以高转速和无轴向冲击支持地钻孔时是非常需要的。
为了使手持式钻孔机灵活使用于多种不同的坚固底基中，业已证实有利的是令第一冲击机构产生的轴向冲击的单个冲击能量与第二冲击机构产生的轴向冲击的单个冲击能量之比为约6∶1至约250∶1，最好约10∶1至约40∶1，它们的冲击频率之比为约1∶1.1至约1∶15。
业已证实合乎目的的是，第一个冲击机构是电动气动冲击机构，它包括装在导管内部的励磁活塞、自由活塞和向装在导管轴向加长段内的钻孔或凿孔工具加载的冲头。第二个冲击机构最好是机械冲击机构，它与冲头配合作用。冲击机构在单个冲击能量和冲击频率方面的差别，可例如通过电动气动式及机械式冲击机构产生冲击的方式完全不同来达到。
此机械的冲击机构可设计为简单的棘轮冲击机构或弹簧挂钩冲击机构。在结构设计方面及为了尽管冲击功率较小仍能达到令人满意的钻孔进度，业已证实采用弹簧-卡齿(Feder-Nocken)冲击机构是有优点的。
为了对于不同的坚固底基能覆盖尽可能大的使用范围，业已证实有利的是，将产生轴向冲击的电动气动冲击机构设计为有大的单个冲击能量为约2J至约8J和低的冲击频率为约45Hz至约80Hz，以及，将产生轴向冲击的弹簧-卡齿冲击机构设计为有小的单个冲击能量为0.03J至约0.3J和高的冲击频率为约50Hz至约700Hz。
为了得到一种尽可能节省空间的结构方式，业已证实合乎目的的是，弹簧-卡齿冲击机构与电动气动冲击机构的导管同轴布置并被冲头沿轴向穿过。其中，弹簧-卡齿冲击机构有一个不可旋转地装在外壳内的卡齿环和一个弹簧加载的冲击活塞。冲击活塞设置成可相对于卡齿环旋转并有卡齿，此卡齿与卡齿环的卡齿配合作用以产生轴向冲击。
合乎目的的是冲击活塞与套管共同工作，此套管旋转固定地与一根可驱动旋转的机器主轴连接。机器主轴同时构成电动气动冲击机构的导管。从机器主轴传入套管的扭矩可通过一最好球形的传扭元件传给冲击活塞。当冲击活塞的卡齿在卡齿环的卡齿上滑动时，冲击活塞克服被冲头穿过的圆柱弹簧的复位力从卡齿环的卡齿移开。在通过最大升程后冲击活塞被释放并被圆柱弹簧加速回移到起始位置。与此同时冲击活塞冲向制在冲头上的轴环，轴环位于卡齿环之前。以此方式防止轴向冲击经卡齿环传入外壳。
手持式钻孔机的冲击机构可根据选择接通和断开。为此例如除了电动气动冲击机构可以开关外再为机械冲击机构设一开关件，借助于它可使冲击活塞的卡齿与卡齿环的卡齿调整为脱开啮合。在手持式钻孔机的一种特别有利的实施方案中，这两个冲击机构最好在工作期间可根据能预先规定的准则自动操纵。以便使轴向冲击的冲击能量与冲击频率与底基相适应并以此方式调整到最佳工作点。
下面参见表示在附图中的实施例进一步说明本发明。其中：
图1按本发明的手持式钻孔机略图；
图2手持式钻孔机两个冲击机构的轴向剖面；以及
图3附加的机械冲击机构比例放大图。
图1表示按本发明设计的手持式钻孔机简图，其总体用1表示。它有一个带手柄3的外壳2，手柄上装有启动手持式钻孔机1的主开关4。通过用符号5标示的输电线向装在外壳2内部的电气部件供应电能。在外壳2上与手柄3相对的一侧设有工具卡头6，图1中用7表示的钻孔或凿孔工具可夹紧在此工具卡头中。在外壳2的内部装有驱动电机8。驱动电机的驱动轴9与传动装置10连接，后者有两个出口。传动装置10的一个出口用于驱动夹紧在工具卡头6中的钻孔工具7旋转。为此，传动装置10出口侧的驱动轴11设有锥形正齿轮12，它与机器主轴14的圆周齿13旋转连接地啮合，机器主轴14与工具卡头6不可旋转地连接。在传动装置10出口处的第二根轴15用于驱动电动气动冲击机构16，后者装在机器主轴14的内部。由电动气动冲击机构16产生的轴向冲击可传给夹紧在工具卡头6内的钻孔工具7。总体上看此手持式钻孔机的结构与已知的例如由本申请人经销的有轴向冲击支持的冲击钻孔机一致。
与已知的冲击钻孔机的区别在于，按本发明的手持式钻孔机1配备有第二个冲击机构20。由第二个冲击机构20产生的并可传给夹紧在工具卡头6中的工具7的轴向冲击，有不同于第一个电动气动冲击机构16产生的轴向冲击的单个冲击能量与冲击频率。第二个冲击机构20涉及的最好是一种机械冲击机构，例如棘轮冲击机构、弹簧挂钩冲击机构或弹簧-卡齿冲击机构。
图2表示两个冲击机构16与20的轴向剖面。在这里的说明仅限于为理解本发明所需要的一些细节。传动装置出口的第二根轴15驱动电动气动冲击机构16偏心地支承的励磁活塞17。励磁活塞在机器主轴14内部移动，机器主轴用作导管并可通过其与由驱动轴11驱动的锥形正齿轮12旋转连接配合工作的外齿16绕轴线A旋转。通过励磁活塞17的偏心铰接，轴15的旋转运动转换为励磁活塞17在导管14内的移动。图2表示励磁活塞处于其重新朝工具卡头6的方向轴向运动之前在后方的止点。在导管14内部的气垫将励磁活塞17的轴向运动传给自由活塞18，因此，自由活塞完成周期性的轴向往复运动。自由活塞18朝工具卡头6方向的向前运动受冲头19的限制，冲头将冲击中的自由活塞18所传递的轴向冲击传给夹紧在工具卡头6中的钻孔工具7。位于自由活塞18与励磁活塞17之间的气垫防止回弹的自由活塞18撞击在励磁活塞17上。电动气动冲击机构由先有技术是熟知的，也是本发明人的冲击式钻孔机的组成部分。不言而喻，可以在电动气动冲击机构16上作出机器特殊的修改，与此同时又不背离所描述的基本原则。可由这种电动气动冲击机构产生的轴向冲击具有单个冲击能量为约2J至约8J，以及产生的冲击频率为约45Hz至约80Hz。
第二个冲击机构20与第一个电动气动冲击机构16同轴地布置。它尤其设计为弹簧-卡齿冲击机构，并包括一旋转固定地保持在外壳2内的卡齿环21和一个冲击活塞22，它可相对于卡齿环21旋转并可克服弹簧23的复位力轴向移动。卡齿环21和冲击活塞22被冲头19沿轴向穿过。弹簧23一端支承在冲击活塞22上，另一端支承在一套管24上，套管24与构成电动气动冲击机构16导管的机器主轴14旋转连接。被驱动电机旋转的机器主轴14的扭矩，一方面通过冲头19传给夹紧在工具卡头6内的钻孔工具7；另一方面此扭矩也传入套管24并通过一个最好球形的传扭元件25传给冲击活塞22。开关件31可以断开此弹簧-卡齿冲击机构。
图3按放大的比例表示图2中的弹簧-卡齿冲击机构20。卡齿环21和冲击活塞22被冲头19沿轴向穿过。卡齿环21与外壳2旋转固定地连接，例如借助螺钉32固定。它有卡齿27，在弹簧-卡齿冲击机构20接通的状态，卡齿27与卡齿28啮合，卡齿28制在冲击活塞22面朝卡齿环21的那一侧。旋转中的机器主轴14的扭矩传入旋转固定连接的套管24。在套管24与冲击活塞22之间装在轴向槽26内的球形传扭元件25将扭矩传给冲击活塞22。当冲击活塞22相对于卡齿环21旋转时，卡齿27和28彼此滑动，以及冲击活塞22的旋转运动转换成移动运动。在这种情况下冲击活塞22克服弹簧23的复位力向后方运动，弹簧23一端支承在冲击活塞22上，另一端支承在套管24上。已经预紧的弹簧23由于由卡齿27和28的高度给定的行程而进一步压紧。当冲击活塞22继续相对于卡齿环21旋转时越过最大行程，卡齿27、28的棱边彼此滑过并重新释放冲击活塞22作向前的移动运动。被压紧的弹簧23使冲击活塞22沿轴向朝着卡齿环21的方向加速，直至冲击活塞22上的台肩29冲击在冲头19的轴环30上。轴环30位于卡齿环21之前，使冲击活塞22的轴向冲击能量传递给冲头19而不会传入卡齿环21。冲头19将弹簧-卡齿冲击机构20产生的轴向冲击仍传给夹紧在工具卡头内的钻孔工具。
由弹簧-卡齿冲击机构20产生的轴向冲击的单个冲击能量取决于弹簧23的预紧力和取决于确定行程的卡齿27、28高度。此弹簧-卡齿冲击机构最好设计为用于产生具有单个冲击能量为约0.03J至约0.3J的轴向冲击。轴向冲击的冲击频率取决于在卡齿环21上和在冲击活塞22上沿周向配合作用的卡齿27、28的数量。最好能产生具有冲击频率为约50Hz至约700Hz的轴向冲击。
由图3可以看出，卡齿27、28可借助于开关件31置于脱开啮合的状态，以断开弹簧-卡齿冲击机构20。在图3中开关件31表示为可在外壳外面手操纵的旋转滑移元件。不言而喻，开关件31也可以是一个在卡齿27、28之间可自动接合或脱开的执行机构，它可按照可预先规定的准则启动。在已知的具有电动气动冲击机构的冲击式钻孔机中，冲击机构通常可以接通或断开。再加上可接通或脱开的弹簧-卡齿冲击机构20，从而给予按本发明的手持式钻孔机的工作以许多种变化的可能性。按第一种运行方案，此手持式钻孔机可在没有轴向冲击支持的情况下作业。这例如为了在钢或木材中制造钻孔可能是需要的，它们在没有轴向冲击支持的情况下只是借助于高的转速钻孔。其他一些运行方案由按选择启动第一或第二冲击机构确定。因此，轴向冲击支持或以大的单个冲击能量及比较低的频率进行，例如在混凝土中加工所要求的那样；或此轴向冲击可产生小的单个冲击能量和高的冲击频率，以便在空心砖墙中钻孔，不会与此同时破坏空心砖。对于特殊的使用情况也可以同时启动这两个冲击机构。
本发明以一种具有电动气动冲击机构和弹簧-卡齿冲击机构的手持式钻孔机为例进行了说明。按另一些可供选用的在本发明思想范围内的实施方案，也可以规定其他的冲击机构组合。例如电动气动冲击机构可与棘轮冲击机构或弹簧挂钩冲击机构组合。也可以实现一些有两个机械冲击机构的手持式钻孔机，这两个机械冲击机构有不同的单个冲击能量和冲击频率。在另一种方案中也可以在一个手持式钻孔机内设两个电动气动冲击机构，借助于它们可产生具有不同大小的单个冲击能量和冲击频率的轴向冲击。

Claims (10)

1.手持式钻孔机有一个装在外壳(2)内部产生轴向冲击的冲击机构(16)，冲击可传给一个夹紧在手持式钻孔机(1)工具卡头(6)内可旋转的钻孔或凿孔工具(7)上，其特征为：外壳(2)内部装有第二个产生轴向冲击的冲击机构(20)，它的轴向冲击有冲击能量和冲击频率，它们与第一个冲击机构(16)产生的轴向冲击的冲击能量和冲击频率至少有些不同，在这种情况下，夹紧在工具卡头(6)内的钻孔或凿孔工具(7)，按选择可或由第一冲击机构(16)或由第二冲击机构(20)或由两个冲击机构共同施加轴向冲击，或可在没有轴向冲击支持下被驱动旋转。
2.按照权利要求1所述的手持式钻孔机，其特征为：由第一冲击机构(16)和第二冲击机构(20)产生的轴向冲击的单个冲击能量之比为约6∶1至约250∶1，最好约10∶1至约40∶1，以及它们的冲击频率之比为1∶1.1至1∶15。
3.按照权利要求1或2所述的手持式钻孔机，其特征为：第一个冲击机构(16)是电动气动冲击机构，它包括装在导管(14)内部的励磁活塞(17)、自由活塞(18)和向装在导管(14)轴向加长段内的钻孔或凿孔工具(7)加载的冲头(19)，以及，第二个冲击机构是机械冲击机构(20)，它与冲头(19)配合作用。
4.按照权利要求3所述的手持式钻孔机，其特征为：机构冲击机构(20)是一种弹簧卡齿冲击机构。
5.按照权利要求4所述的手持式钻孔机，其特征为：产生轴向冲击的电动气动冲击机构(16)设计为有大的单个冲击能量为约2J至约8J和低的冲击频率为约45Hz至约80Hz，以及，产生轴向冲击的弹簧-卡齿冲击机构(20)设计为有小的单个冲击能量为0.03J至约0.3J和高的冲击频率为约50Hz至约700Hz。
6.按照权利要求4或5所述的手持式钻孔机，其特征为：弹簧-卡齿冲击机构(20)与电动气动冲击机构(16)的导管(14)同轴布置并被冲头(19)轴向穿过。
7.按照权利要求6所述的手持式钻孔机，其特征为：弹簧-卡齿冲击机构(20)包括一个不可旋转地装在外壳(2)内的卡齿环(21)和一个弹簧加载的冲击活塞(22)，冲击活塞设置成可相对于卡齿环(21)旋转并有卡齿(28)，卡齿(28)与卡齿环(21)的卡齿(27)配合作用以产生轴向冲击。
8.按照权利要求7所述的手持式钻孔机，其特征为：冲击活塞(22)与套管(24)共同工作，套管不可旋转地与一根可驱动旋转的机器主轴连接，机器主轴构成电动气动冲击机构(16)的导管(14)，在这种情况下套管(24)的旋转运动可通过最好球形的传扭元件(25)传给冲击活塞(22)，当冲击活塞(22)的卡齿(28)在卡齿环(21)的卡齿(27)上滑动时，冲击活塞克服被冲头(17)穿过的圆柱弹簧(23)的复位力可从卡齿环(21)的卡齿(27)移开，而在释放时冲击活塞(22)朝制在冲头(19)上的轴环(30)冲击，此轴环位于卡齿环(21)之前。
9.按照前列诸权利要求之一尤其按照权利要求7或8所述的手持式钻孔机，其特征为：设一开关件(31)，借助于它可以接通或断开第二个最好机械式的冲击机构(20)，例如可通过将弹簧-卡齿冲击机构的冲击活塞(22)与卡齿环(21)的卡齿(27)调整为脱开啮合。
10.按照前列诸权利要求之一所述的手持式钻孔机，其特征为：第一和第二冲击机构最好在工作期间能根据可预先规定的准则自动接通或断开。
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