DE102006054288A1 - Bohrhammer - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit einem insbesondere elektrischen Antriebsmotor (1), mit einer vom Antriebsmotor (1) drehend antreibbaren Werkzeugspindel (2) und mit einem Hammerwerk (3). Die Werkzeugspindel (2) und das Hammerwerk (3) sind jeweils mittels eines einstufigen Getriebes (4, 5) direkt von einer Motorwelle (6) des Antriebsmotors (1) angetrieben.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bohrhämmer für den handgeführten Betrieb weisen in vorbekannter Bauform einen Antriebsmotor, eine vom Antriebsmotor drehend antreibbare Werkzeugspindel und ein Hammerwerk auf. Ein in einem Bohrfutter eingespannter Bohrer wird durch die Werkzeugspindel in Drehung versetzt. Der Antriebsmotor, der auch die Werkzeugspindel antreibt, betätigt darüber hinaus das Hammerwerk, welches axiale Hammerschläge auf den Bohrer ausübt. Beim Bohren in Stein oder vergleichbaren Materialien erzeugt der Bohrer ein Bohrloch unter gleichzeitiger Einwirkung seiner Drehbewegung und seiner axialen Hammerschläge.
- Zur Erzeugung der kombinierten Dreh- und Schlagbewegung ist bei Bohrhämmern nach dem Stand der Technik eine zweite Welle parallel zur Werkzeugspindel angeordnet. Die Werkzeugspindel ist durch ein zweistufiges Getriebe vom Antriebsmotor angetrieben. Der Antriebsmotor treibt über eine erste Getriebestufe die zusätzliche Welle an, die ihrerseits die Werkzeugspindel über eine zweite Getriebestufe antreibt. Die zwischenliegende zweite Welle dient darüber hinaus als Antrieb für das Hammerwerk.
- Die parallele Anordnung von zwei Wellen, nämlich der Werkzeugspindel und der Antriebswelle des Hammerwerkes erfordert einen entsprechenden Bauraum. Das Gleiche gilt auch für das zweistufige Getriebe. Die Anordnung ist großvolumig, schwer und kostenintensiv.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Bohrhammer derart weiterzubilden, daß sein Bauvolumen verringert ist.
- Diese Aufgabe wird durch einen Bohrhammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Dazu wird vorgeschlagen, daß die Werkzeugspindel und das Hammerwerk jeweils mittels eines einstufigen Getriebes direkt von einer Motorwelle des Antriebsmotors angetrieben sind. Die Anordnung ist kompakt, leichtgewichtig und kostengünstig herstellbar.
- In bevorzugter Weiterbildung sind eine Motorachse der Motorwelle und eine Spindelachse der Werkzeugspindel in einem Winkel zueinander angeordnet, wobei der Winkel in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 120° liegt und insbesondere etwa 90° beträgt, und wobei das einstufige Getriebe zwischen der Motorwelle und der Werkzeugspindel ein Winkelgetriebe ist, welches durch ein Ritzel der Motorwelle und ein mit dem Ritzel in Eingriff stehendes Tellerrad der Werkzeugspindel gebildet ist.
- Die winklige Anordnung von Motorachse und Spindelachse ermöglicht eine kurze Bauform. In dem Winkelgetriebe mit Ritzel und Tellerrad kann mittels des nur einstufigen Getriebes die Drehzahl des Antriebsmotors hinreichend auf die gewünschte Drehzahl der Werkzeugspindel herabgesetzt werden.
- Ritzel und Tellerrad können mit einer geeigneten Kegelform versehen sein. Bevorzugt weist das Ritzel der Motorwelle eine Stirnverzahnung auf, während das Tellerrad als Kronenrad ausgebildet ist. Die insbesondere als Geradverzahnung ausgeführte Stirnverzahnung des Ritzels ist kostengünstig herstellbar. Trotz der winkligen Anordnung des Tellerrades zum Ritzel führt dessen Ausbildung als Kronenrad zu einem sauberen, verschleißarmen Kämmen der ineinander greifenden Verzahnungen. Gleichzeitig ermöglicht die Ausbildung des Ritzels mit einer Stirnverzahnung den zusätzlichen Antrieb des Hammerwerkes mittels des gleichen Ritzels.
- In einer bevorzugten Ausführung liegt eine Drehachse des Hammerwerks im wesentlichen parallel zur Motorachse, wobei das einstufige Getriebe zwischen der Motorwelle und dem Hammerwerk durch ein Stirnradgetriebe gebildet ist. Zweckmäßig steht das Ritzel der Motorwelle mit der Stirnverzahnung sowohl im Eingriff mit dem Kronenrad der Werkzeugspindel als auch mit einem Stirnrad des Hammerwerks. An der Motorwelle bzw. deren Ritzel ist nur eine einzige Verzahnung anzubringen. Die Anordnung ist platzsparend und kostengünstig.
- In bevorzugter Weiterbildung steht das Ritzel der Motorwelle bezogen auf seine Achsrichtung in gleicher Höhe im Eingriff mit dem Kronenrad der Werkzeugspindel und mit dem Stirnrad des Hammerwerks. Insbesondere liegen Eingriffspunkte des Kitzels mit dem Tellerrad der Werkzeugspindel und dem Stirnrad des Hammerwerks bezogen auf die Achsrichtung der Motorwelle radial einander gegenüber. Die am Ritzel angreifenden, durch das Tellerrad und das gegenüberliegende Stirnrad hervorgerufenen Belastungen wirken symmetrisch und im wesentlichen frei von Exzentrizitäten auf die Motorwelle ein. Die Getriebe und die Motorlagerung unterliegen geringen Belastungen und können entsprechend klein, leicht und kostengünstig dimensioniert sein.
- In einer zweckmäßigen Ausführung sind der Antriebsmotor, die Werkzeugspindel und das Hammerwerk zwischen zwei Gehäuseschalen aus Kunststoff angeordnet, wobei zumindest ein Lager der Motorwelle und zumindest ein Lager des Hammerwerks in einem gemeinsamen Lagersteg insbesondere aus Leichtmetall gehalten sind, und wobei der Lagersteg zwischen den beiden Gehäuseschalen fixiert ist. Der gemeinsame Lagersteg erzeugt eine erhöhte Steifigkeit der Lagerung und damit eine verbesserte Genauigkeit der gegenseitigen Ausrichtung der verschiedenen Komponenten. Der Lagersteg kann gemeinsam mit den restlichen Teilen wie Motoranker, Werkzeugspindel, Hammerwerk, elektrische Komponenten oder dergleichen in die Kunststoffschalen eingelegt und zwischen den beiden Schalen formschlüssig bzw. klemmend fixiert werden. Die Montage ist einfach und kostengünstig.
- Das Hammerwerk ist vorteilhaft ein pneumatisches Hammerwerk mit einem durch ein Exzenterrad und ein Pleuel angetriebenen Druckkolben.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäß ausgeführten Bohrhammer mit einer Übersichtsdarstellung der gegenseitigen Anordnung von Antriebsmotor, Werkzeugspindel und Hammerwerk; -
2 eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung nach1 im Antriebsbereich der Werkzeugspindel und des Hammerwerkes mit Einzelheiten der jeweils hierzu vorgesehenen einstufigen Getriebe. -
1 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäß ausgeführten Bohrhammer. Der Bohrhammer weist einen elektrischen Antriebsmotor1 , eine vom Antriebsmotor1 drehend antreibbare Werkzeugspindel2 und ein Hammerwerk3 auf. Der elektrische Antriebsmotor1 ist zur Versorgung mit Netzspannung vorgesehen. Es kann auch ein Akkubetrieb oder dergleichen zweckmäßig sein. Anstelle des elektrischen Antriebsmotors1 kann auch ein Verbrennungsmotor vorgesehen sein. - Der Bohrhammer ist in seiner gewöhnlichen Betriebsposition gezeigt, in der er vom Benutzer mit der Hand gehalten und geführt wird. Hierbei liegt eine Spindelachse
8 etwa horizontal, während eine Motorwelle6 des Antriebsmotors1 mit ihrer Motorachse7 etwa vertikal angeordnet ist. Die Motorachse7 und die Spindelachse8 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel α von 90° zueinander. Der Winkel α liegt vorteilhaft in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 120°. - Die Werkzeugspindel
2 ist direkt von der Motorwelle6 des Antriebsmotors1 mittels eines einstufigen Getriebes4 angetrieben. Hierzu ist einteilig mit der Motorwelle6 ein Ritzel9 ausgeformt, während ein Tellerrad10 drehfest mit der drehbar gelagerten Werkzeugspindel2 verbunden ist. Das Ritzel9 und das Tellerrad10 bilden zusammen ein einstufiges Untersetzungsgetriebe in Form eines Winkelgetriebes, bei dem das Ritzel9 der Motorwelle6 mit dem Tellerrad10 der Werkzeugspindel10 in Eingriff steht. Durch Drehung der Motorwelle6 wird die Werkzeugspindel2 über das einstufige Getriebe4 um die Spindelachse8 drehend angetrieben. Das einstufige Getriebe4 ist ein Untersetzungsgetriebe, in dem die Arbeitsdrehzahl des Antriebsmotors1 auf eine verringerte Drehzahl der Werkzeugspindel2 herabgesetzt wird. - Am freien Arbeitsende der Werkzeugspindel
2 ist ein Spannfutter27 für einen nicht dargestellten Bohrer angeordnet. Das Spannfutter27 ist drehfest mit der Werkzeugspindel2 verbunden und überträgt die Drehbewegung der Werkzeugspindel2 auf den eingespannten Bohrer. - Zusätzlich zum Getriebe
4 ist ein weiteres einstufiges Getriebe5 vorgesehen, mittels dessen das Hammerwerk3 direkt von der Motorwelle6 des Antriebsmotors1 angetrieben ist. Hierzu weist das Hammerwerk3 ein Exzenterrad22 mit einem angeformten Stirnrad14 auf, welches mit dem Ritzel9 der Motorwelle6 kämmt. Das einstufige Getriebe5 zwischen der Motorwelle6 und dem Hammerwerk3 ist ein untersetzendes Stirnradgetriebe, welches aus dem Ritzel9 und dem Stirnrad14 gebildet ist. - Die Werkzeugspindel
2 ist als hohles Rohr ausgeführt, in dem rückwärtig des Spannfutters27 ein Stößel26 , ein Döpper25 und ein Druckkolben24 in Richtung der Spindelachse8 längsverschiebbar geführt sind. Das Hammerwerk3 ist ein pneumatisches Hammerwerk, bei dem der Druckkolben24 über ein Pleuel23 durch das drehend angetriebene Exzenterrad22 in Richtung der Spindelachse8 eine oszillierende Bewegung ausführt. Über ein Luftpolster in der hohlen Werkzeugspindel wird diese oszillierende Bewegung auf den Döpper25 übertragen, der beim Auftreffen auf den Stößel26 seine kinetische Schlagenergie durch den Stößel26 auf den eingespannten, nicht dargestellten Bohrer überträgt. Die Schlagbewegung und die Drehbewegung des Bohrers wird über die beiden einstufigen Getriebe4 ,5 direkt vom gemeinsamen Ritzel9 des Antriebsmotors1 erzeugt. -
2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung nach1 im Bereich der beiden Getriebe4 ,5 . Es ist zu erkennen, daß das Ritzel9 eine bis zum freien Ende durchgehende Stirnverzahnung11 aufweist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Geradverzahnung ausgeführt ist. Es kann auch eine spiralige Schrägverzahnung zweckmäßig sein. Das Tellerrad10 der Werkzeugspindel2 ist als Kronenrad13 ausgeführt, dessen Zähne in die Stirnverzahnung11 an einem Eingriffspunkt15 eingreifen. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, das Ritzel9 im Bereich des Eingriffspunktes15 als Kegelritzel auszuführen, wobei dann das Tellerrad10 in geeigneter Weise als Kegelrad ausgeführt ist. Der Eingriffspunkt15 liegt auf der dem Spannfutter27 (1 ) zugewandten Seite der Motorwelle6 . - Das Stirnrad
14 weist auf seiner Umfangseite eine nicht näher dargestellte Geradverzahnung auf, die an einem Eingriffspunkt16 mit der Stirnverzahnung11 des Ritzels9 kämmend in Eingriff steht. Durchmesser und Zähnezahl des Stirnrades14 betragen ein Vielfaches vom Ritzel9 , so daß das Getriebe5 ein Untersetzungsgetriebe ist, bei dem die Arbeitsdrehzahl des Antriebsmotors1 auf eine verringerte Antriebsdrehzahl des Hammerwerks3 herabgesetzt wird. - Das Hammerwerk
3 einschließlich seines Exzenterrades22 mit dem angeformten Stirnrad14 ist auf der dem Spannfutter27 (1 ) abgewandten Seite der Motorwelle6 derart angeordnet, daß der Eingriffspunkt16 bezogen auf die Achsrichtung der Motorachse7 auf gleicher Höhe mit dem Eingriffspunkt15 des Getriebes4 liegt. Die beiden Eingriffspunkte15 ,16 der beiden einstufigen Getriebe4 ,5 liegen bezogen auf die Motorachse7 einander gegenüber. Die Stirnverzahnung11 liegt hierbei sowohl im Eingriff mit dem Kronenrad13 am Eingriffspunkt15 , als auch im Eingriff mit dem Stirnrad14 am Eingriffspunkt16 . - Es kann auch eine Ausführung zweckmäßig sein, bei der das Ritzel
9 im unteren Bereich die Stirnverzahnung11 und im oberen Bereich nahe dem freien Ende eine Kegelverzahnung aufweist. In diesem Falle liegt dann der Eingriffspunkt15 des als Kegelrad ausgeführten Tellerrades10 oberhalb des Eingriffspunktes16 vom Stirnrad14 . - Am Exzenterrad
22 ist eine Nabe30 einteilig angeformt, mit der das Exzenterrad22 unter Bildung eines Lagers20 drehend auf einem Lagerzapfen29 gelagert ist. Eine Mittelachse des Lagerzapfens29 bildet eine Drehachse12 des Hammerwerks3 , die parallel zur Motorachse7 der Motorwelle6 liegt. Das Exzenterrad22 trägt einen schematisch angedeuteten Kurbelzapfen32 , der in ein Pleuelauge31 des Pleuels23 eingreift. Bei einer durch den Antriebsmotor1 angetriebenen Drehung des Exzenterrades22 um die Drehachse12 führt der Kurbelzapfen32 eine Kreisbahn entsprechend einem Pfeil33 aus. Bezogen auf die Achsrichtung der Spindelachse8 erfährt das Pleuelauge31 eine oszillierende Bewegung zwischen zwei mit31' und31'' angegebenen Endpositionen. Diese werden über das Pleuel23 auf den Druckkolben24 übertragen, der eine entsprechende oszillierende Axialbewegung ausführt und auf den Döpper25 (1 ) überträgt. - Die gesamte Anordnung des Antriebsmotors
1 , der Werkzeugspindel2 , des Hammerwerks3 und weiterer, nicht näher beschriebener Komponenten ist in einem Maschinengehäuse angeordnet, welches zwei Gehäuseschalen17 ,18 aus Kunststoff umfaßt. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist nur ein Ausschnitt einer geöffneten Gehäuseschale17 gezeigt, während eine zweite, im wesentlichen symmetrisch dazu ausgebildete Gehäuseschale18 die Anordnung verschließt. Im montierten Zustand der beiden Gehäuseschalen17 ,18 ist zwischen diesen ein schematisch angedeuteter Lagersteg21 aus Metall, vorteilhaft aus Leichtmetall und insbesondere aus Aluminium formschlüssig bzw. klemmend fixiert. Der als Elektromotor ausgeführte Antriebsmotor1 weist auf seiner Motorwelle6 einen Anker35 auf, an dessen den Getrieben4 ,5 zugewandten Stirnseite ein Lüfterrad34 mitdrehend befestigt ist. Der Lagersteg21 ist auf der den Getrieben4 ,5 zugewandten Seite des Lüfterrades34 angeordnet. - Der Lagersteg
21 trägt den Lagerzapfen29 des Lagers20 vom Hammerwerk3 . Des weiteren ist ein als Wälzlager ausgebildetes Lager19 zur Lagerung der Motorwelle6 nahe am Ritzel9 angeordnet, welches ebenfalls im Lagersteg21 gehalten ist. Die Ausbildung des Lagersteges21 aus Leichtmetall stellt eine tragfähige und lagegenaue Fixierung der Lager19 ,20 gegeneinander sicher. Es kann auch zweckmäßig sein, ein getriebenahes Lager der Werkzeugspindel2 und/oder eine axiale Anlageschulter des Kronenrades13 am Lagersteg21 zu fixieren.
Claims (10)
- Bohrhammer mit einem insbesondere elektrischen Antriebsmotor (
1 ), mit einer vom Antriebsmotor (1 ) drehend antreibbaren Werkzeugspindel (2 ) und mit einem Hammerwerk (3 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (2 ) und das Hammerwerk (3 ) jeweils mittels eines einstufigen Getriebes (4 ,5 ) direkt von einer Motorwelle (6 ) des Antriebsmotors (1 ) angetrieben sind. - Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Motorachse (
7 ) der Motorwelle (6 ) und eine Spindelachse (8 ) der Werkzeugspindel (2 ) in einem Winkel (α) zu einander angeordnet sind, wobei der Winkel (α) in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 120° liegt und insbesondere etwa 90° beträgt, und wobei das einstufige Getriebe (4 ) zwischen der Motorwelle (6 ) und der Werkzeugspindel (2 ) ein Winkelgetriebe ist, welches durch ein Ritzel (9 ) der Motorwelle (6 ) und ein mit dem Ritzel (9 ) in Eingriff stehendes Tellerrad (10 ) der Werkzeugspindel (2 ) gebildet ist. - Bohrhammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (
9 ) der Motorwelle (6 ) eine Stirnverzahnung (11 ) aufweist, und daß das Tellerrad (10 ) als Kronenrad (13 ) ausgebildet ist. - Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehachse (
12 ) des Hammerwerks (3 ) im wesentlichen parallel zur Motorachse (7 ) liegt, wobei das einstufige Getriebe (5 ) zwischen der Motorwelle (6 ) und dem Hammerwerk (3 ) durch ein Stirnradgetriebe gebildet ist. - Bohrhammer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (
9 ) der Motorwelle (6 ) mit der Stirnverzahnung (11 ) sowohl im Eingriff mit dem Kronenrad (13 ) der Werkzeugspindel (2 ) als auch mit einem Stirnrad (14 ) des Hammerwerks (3 ) steht. - Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnverzahnung (
11 ) des Ritzels (9 ) der Motorwelle (6 ) eine Geradverzahnung ist. - Bohrhammer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (
9 ) der Motorwelle (6 ) bezogen auf seine Achsrichtung in gleicher Höhe im Eingriff mit dem Kronenrad (13 ) der Werkzeugspindel (2 ) und mit dem Stirnrad (14 ) des Hammerwerks (3 ) steht. - Bohrhammer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Eingriffspunkte (
15 ,16 ) des Ritzels (9 ) mit dem Tellerrad (10 ) der Werkzeugspindel (2 ) und dem Stirnrad (14 ) des Hammerwerks (3 ) bezogen auf die Achsrichtung der Motorwelle (6 ) radial gegenüberliegen. - Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (
1 ), die Werkzeugspindel (2 ) und das Hammerwerk (3 ) zwischen zwei Gehäuseschalen (17 ,18 ) aus Kunststoff angeordnet sind, wobei zumindest ein Lager (19 ) der Motorwelle (6 ) und zumindest ein Lager (20 ) des Hammerwerkes (3 ) in einem gemeinsamen Lagersteg (21 ) aus Leichtmetall gehalten sind, und wobei der Lagersteg (21 ) zwischen den beiden Gehäuseschalen (17 ,18 ) fixiert ist. - Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hammerwerk (
3 ) ein pneumatisches Hammerwerk mit einem durch ein Exzenterrad (22 ) und ein Pleuel (23 ) angetriebenen Druckkolben (24 ) ist.
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