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Die
Erfindung betrifft einen handgeführten Bohrhammer
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Bohrhammer ist beispielsweise aus der
DE 101 40 319 A1 bekannt.
Der dort gezeigte Bohrhammer umfasst eine Werkzeugspindel zum drehenden
Antrieb eines Werkzeuges, ein Hammerwerk zum schlagenden Antrieb
des Werkzeuges, einen Taumeltrieb zum Antrieb des Hammerwerkes sowie
eine Vorgelegewelle zum bedarfsweisen Antrieb der Werkzeugspindel
und des Hammerwerkes. Die Werkzeugspindel, die Vorgelegewelle, das
Hammerwerk und der Taumeltrieb sind in einem Getriebegehäuse aufgenommen.
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Der
durch die Vorgelegewelle erzeugte Antrieb des Taumeltriebes und
damit des Hammerwerkes ist wahlweise zu- und abschaltbar. Im abgeschalteten
Zustand des Taumeltriebes ist das Hammerwerk außer Betrieb gesetzt, sodass
die Werkzeugspindel allein einen drehenden, nicht jedoch schlagenden
Antrieb des im Spannfutter eingespannten Werkzeuges erzeugt. Mit
abgeschaltetem Hammerwerk können
Bohrarbeiten an empfindlichen Werkstoffen wie beispielsweise Fliesen
oder derglei chen vorgenommen werden, das Fehlen von Schlagimpulsen
vermeidet ein Springen des anzubohrenden Werkstückes.
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Zur
Erzeugung des wahlweise an- und abschaltbaren Taumeltriebes ist
dessen Nabe in der Ausführung
nach der
DE 101 40
319 A1 mit einem Kugellager und einem Nadellager auf der
Vorgelegewelle drehend gelagert. Die Vorgelegewelle selbst ist drehend
im Getriebegehäuse
gelagert. Über
eine Klauenkupplung kann eine Drehverbindung zwischen der Nabe des
Taumeltriebes und der Vorgelegewelle hergestellt werden, wobei dann
gleichzeitig der Drehantrieb und der Schlagantrieb aktiv sind. Die Vorgelegewelle
und ihre Lagerung unterliegen dabei hohen mechanischen Belastungen
und dadurch hervorgerufenen Verformungen. Dies führt im Betrieb zu einem belastungsabhängig variierenden
Achsabstand der belasteten Vorgelegewelle gegenüber ihrem unbelasteten Zustand.
An- und Abtriebszahnräder
der Vorgelegewelle erzeugen unerwünschte Geräusche an den Verzahnungen.
Der Verschleiß an Lagerung
und Verzahnung ist hoch. Die Lager müssen entsprechend kräftig dimensioniert
sein. Dies und die gegenseitige Anordnung der Lager erfordern einen
hohen Platzbedarf.
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Beim
Bohrbetrieb mit abgeschaltetem Hammerwerk wird die Klauenkupplung
außer
Eingriff genommen, so dass an dieser Stelle die Drehmomentenübertragung
zwischen der Vorgelegewelle und der Nabe des Taumeltriebes unterbrochen
ist. Die Vorgelegewelle soll hierbei nur noch den Drehantrieb der
Werkzeugspindel bewirken, während
der auf der Vorgelegewelle gelagerte Taumeltrieb mangels Antrieb
stillstehen soll. Im praktischen Betrieb ist jedoch zu beobachten,
dass die sich in der Nabe des Taumeltriebes drehende Vorgelegewelle
dazu neigt, die Nabe des Taumeltriebes mitzunehmen. Nähere Untersuchungen
haben gezeigt, dass Mikrobewegungen zwischen Nabe und Vorgelegewelle
nach längerem
Schlagbetrieb zur Bildung von Reibrost führen können. Reibrost und Fett zwischen
Vorgelegewelle und Taumeltrieb rufen diesen Mitnahmeeffekt hervor. Dieser
Effekt wird noch durch die elastischen Verformungen der Vorgelegewelle
unter Last verstärkt. Trotz
Abschaltung neigt der Taumeltrieb zum Mitlaufen. Das dadurch unbeabsichtigt
in Gang gesetzte Hammerwerk kann bei empfindlichen Arbeiten das Bohrergebnis
verschlechtern oder sogar eine Schädigung des zu bohrenden Werkstückes herbeiführen.
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Aus
der
DE 42 31 987 A1 ist
ein handgeführter
Bohrhammer mit einer Werkzeugspindel, mit einem Drehantrieb und
mit einem Hammerwerk bekannt. Das Hammerwerk wird mittels eines
Taumeltriebes angetrieben, der seinerseits über eine Vorgelegewelle drehend
angekoppelt werden kann. Die Nabe des Taumeltriebes umgreift koaxial
die Vorgelegewelle und ist im Getriebegehäuse mittels eines Kugellagers
gelagert. In radialer Richtung zwischen der Nabe des Taumeltriebes
und der Vorgelegewelle liegt noch eine Nabe eines Antriebszahnrades,
so dass hier in radialer Richtung eine Mehrfachlagerung vorgesehen
ist. Um verschiedene Schaltzustände
für den
Bohr- und/oder Schlagbetrieb einstellen zu können, müssen sowohl das Antriebszahnrad
der Vorgelegewelle als auch die Vorgelegewelle selbst axial verschoben
werden können.
Die Anordnung ist deshalb konstruktiv aufwendig und im Lagerbereich nachgiebig,
wobei ein radiales Spiel nicht ausgeschlossen werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Bohrhammer
derart weiterzubilden, dass bei verringerter Bauteilbelastung ein präzises Zu-
und Abschalten des Hammerwerkes möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen handgeführten
Bohrhammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
wird ein handgeführter
Bohrhammer vorgeschlagen, bei dem die Nabe des Taumeltriebes mit einem
ersten Lager frei kragend im Gehäuse
drehbar gelagert ist und dabei die Vorgelegewelle koaxial umgreift.
Ein frei kragendes Ende der Nabe ist mit einem Axiallager zur axialen
Abstützung
der Vorgelegewelle versehen, wobei das Axiallager gegenüber der
Vorgelegewelle ein radiales Spiel aufweist. Die frei kragende Lagerung
der Taumeltriebnabe im Gehäuse entlastet
die Vorgelegewelle, da die am Taumeltrieb wirkenden Betriebslasten
nicht in die Vorgelegewelle, sondern direkt in das Gehäuse eingeleitet
werden. Mikrobewegungen der Nabe des Taumeltriebes relativ zur Vorgelegewelle
sind verringert; die Bildung von Reibrost ist vermieden. Das frei
kragende, koaxiale Umgreifen der Vorgelegewelle durch die Nabe des Taumeltriebes
erlaubt einen zuverlässigen
reinen Bohrbetrieb, ohne dass die sich drehende Vorgelegewelle im
abgeschalteten Zustand des Hammerwerkes dazu neigt, die Nabe des
Taumeltriebes mitzunehmen. Die Anordnung kann mit hoher Betriebssicherheit
zwischen hämmerndem
und rein drehendem Bohrbetrieb umgeschaltet werden. Die einzelnen
Bauteile sind nur gering belastet und weisen deshalb einen verringerten
oder keinen spürbaren
Verschleiß auf.
Die Anordnung der Lager erfordert nur einen geringen Bauraum. Die
Laufruhe ist verbessert und die Erzeugung von Betriebsgeräuschen verringert.
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Das
erste Lager, mit dem die Nabe des Taumeltriebes im Gehäuse gelagert
ist, ist bevorzugt ein als Festlager ausgeführtes Rillenkugellager. Mit
nur einem Lager ist die Nabe des Taumeltriebes in Radial-, Axial-
und Kipprichtung präzise
gelagert. Am Taumeltrieb wirkende Betriebslasten sind mit geringem Aufwand
zuverlässig
von der Vorgelegewelle ferngehalten.
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In
bevorzugter Weiterbildung ist die Vorgelegewelle mit einem zweiten
Lager in der Nabe des Taumeltriebes drehbar gelagert. Die in diesem
Bereich an der Vorgelegewelle wirkenden Betriebslasten werden durch
die Nabe des Taumeltriebes und durch das erste Lager hindurch in
das Gehäuse
eingeleitet. Vorgelegewelle und Taumeltrieb sind präzise gegeneinander
zentriert. Mikrobewegungen durch elastische Verformungen im Lagerbereich
und daraus folgende Reibrostbildungen sind weiter verringert. Die
Gefahr, dass Reibrost und elastische Verformungen der Vorgelegewelle
unter Last dazu neigen, den Taumeltrieb mitzunehmen, ist verringert.
Auf den Bauraum zur direkten Lagerung der Vorgelegewelle im Gehäuse kann
verzichtet werden.
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Das
erste und das zweite Lager sind vorteilhaft in einer ge meinsamen,
senkrecht zu einer Drehachse der Vorgelegewelle liegenden Ebene
angeordnet. In diesem Bereich sind insbesondere die durch die elastischen
Verformungen des Rillenkugellagers, der Taumeltriebnabe und der
Vorgelegewelle verursachten Mikrobewegungen und dadurch der damit verbundene
Verschleiß am
geringsten.
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Die
Nabe des Taumeltriebes weist vorteilhaft abseits des zweiten, zwischen
der Nabe und der Vorgelegewelle angeordneten Lagers durchgehend
ein radiales Spiel zur Vorgelegewelle auf. Dadurch ist ein ungewolltes
Mitlaufen des Taumeltriebes beim reinen Bohrbetrieb vermieden. Außer am zweiten
Lager besteht keine radiale Berührung
zwischen der Vorgelegewelle und dem Taumeltrieb, wodurch die Bildung von
Reibrost und anderen Verschleiß verursachenden
Erscheinungen unterbunden ist.
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Für die Lagerung
der Nabe des Taumeltriebes können
verschiedene Gehäuseabschnitte
geeignet sein. Vorteilhaft ist hierzu das den Taumeltrieb und die
Vorgelegewelle aufnehmende Getriebegehäuse vorgesehen. Der Taumeltrieb
und die Vorgelege welle sind räumlich
exakt definiert gegen einander positioniert und gelagert. Die gewünschte Entkopplung
von Dreh- und Schlagbewegung ist über einen langen Zeitraum der
Lebensdauer mit hoher Laufruhe verbunden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
einer Längsschnittdarstellung
einen erfindungsgemäß ausgeführten Bohrhammer
im Bereich seines Getriebegehäuses,
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2 eine
vergrößerte Detaildarstellung
des im Getriebegehäuse
nach 1 gelagerten Taumeltriebes mit der im Taumeltrieb
gelagerten Vorgelegewelle.
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1 zeigt
in einer Längsschnittdarstellung einen
erfindungsgemäß ausgeführten Bohrhammer 1 im
Bereich seines Getriebegehäuses.
Motorgehäuse,
Handgriffe und weitere Komponenten des Bohrhammers 1 sind
der besseren Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Der
handgeführte
Bohrhammer 1 umfasst ein das Getriebegehäuse bildendes
Gehäuse 7,
welches durch ein Außengehäuse 20 und
ein fest damit verbundenes Innengehäuse 21 gebildet ist.
Im Außengehäuse 20 ist
eine um eine Drehachse 29 drehend antreibbare Werkzeugspindel 2 gelagert,
an deren freiem Ende außerhalb
des Gehäuses 7 ein Spannfutter 16 für ein schematisch
angedeutetes Werkzeug 3 mitdrehend befestigt ist. Für den drehenden
Antrieb der Werkzeugspindel 2 ist eine Vorgelegewelle 6 mit
einer Drehachse 12 vorgesehen, die achsparallel zur Werkzeugspindel 2 drehbar
im Gehäuse 7 gelagert
ist. An einem dem Spannfutter 16 abgewandten Ende weist
die Vorgelegewelle 6 ein Zahnrad 22 auf, mittels
dessen die Vorgelegewelle 6 über einen nicht dargestellten
elektrischen Antriebsmotor drehend antreibbar ist. An ihrem dem
Spannfutter 16 zugewandten Ende weist die Vorgelegewelle 6 ein
Ritzel 25 auf, welches in ein drehfest mit der Werkzeugspindel 2 verbundenes
Zahnrad 26 eingreift. Eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen
der Vorgelegewelle 6 und dem Ritzel 25 ist über eine
axial verschiebbare Kupplungshülse 24 wahlweise
zu- und abschaltbar.
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Der
Bohrhammer 1 weist des weiteren ein Hammerwerk 4 zum
in Richtung der Drehachse 29 schlagenden Antrieb des Werkzeuges 3 auf.
Hierzu ist die Werkzeugspindel 2 an ihrem dem Spannfutter 16 abgewandten
Ende als Hohlzylinder ausgeführt, in
dem ein pneumatischer Kolben 19 achsparallel zur Drehachse 29 relativ
zur Werkzeugspindel 2 verschiebbar geführt ist. Durch zyklische Axialbewegung
des Kolbens 19 erfährt
das Werkzeug 3 in vorbekannter Weise auf pneumatischem
Wege axiale Schlagimpulse.
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Zum
Antrieb des Hammerwerkes 4 ist ein Taumeltrieb 5 vorgesehen,
dessen Nabe 8 die Vorgelegewelle 6 koaxial umschließt. Auf
der Nabe 8 ist ein Ringkörper mit einem angeformten
Hebel 17 mittels eines doppelten Rillenkugellagers 27 gelagert.
Es kann auch ein einfaches Rillenkugellager oder dergleichen zweckmäßig sein.
Eine Hebelachse 18 des Hebels 17 ist gemein sam
mit dem doppelten Rillenkugellager 27 in einem schrägen Winkel
zur Radialrichtung der Nabe 8 angeordnet. Bei einer Drehung der
Nabe 8 um die Drehachse 12 führt der nicht mitdrehende Hebel 17 infolge
einer relativen Taumelbewegung eine Schwenkbewegung etwa parallel
zur Drehachse 29 der Werkzeugspindel 2 aus. Der
Hebel 17 ist mit dem Kolben 19 verbunden. Dadurch
schiebt er den Kolben 19 zyklisch vor und zurück, was
zu dem vorgenannten Schlagantrieb des Werkzeuges 3 führt.
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Die
Vorgelegewelle 6 trägt
eine weitere Kupplungshülse 23,
die drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Vorgelegewelle 6 geführt ist.
Mittels der Kupplungshülse 23 kann
bedarfsweise eine drehmomentübertragende
Verbindung zwischen der Vorgelegewelle 6 und der Nabe 8 des
Taumeltriebes 5 zu- oder
abgeschaltet werden. Im zugeschalteten Zustand dreht sich die Nabe 8 gemeinsam
mit der Vorgelegewelle 6, wobei das Hammerwerk 4 angetrieben
und damit aktiv ist. Über
die beiden Kupplungshülsen 23, 24 sind
verschiedene Betriebszustände einstellbar:
Für reine
Meißelarbeiten
wird nur der Taumeltrieb 5 und damit das Hammerwerk 4 angetrieben,
während
die Drehmomentübertragung
von der Vorgelegewelle 6 zum Zahnrad 26 der Werkzeugspindel 2 abgeschaltet
ist und daher eine Drehung der Werkzeugspindel 2 mit dem
eingespannten Werkzeug 3 unterbleibt. Für Bohrarbeiten an empfindlichen
Werkstücken
wird der Taumeltrieb 5 und damit das Hammerwerk 4 abgeschaltet,
während
allein ein drehender Antrieb der Werkzeugspindel 2 mit dem
eingespannten Werkzeug 3 vorgesehen ist. Im übrigen erfolgt
ein Bohrhammerbetrieb, bei dem über die
Kupplungshülsen 23, 24 gleichzeitig
ein drehender Antrieb der Werkzeugspindel 2 und ein Betrieb des
Hammerwerkes 4 erfolgt.
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Die
Nabe 8 des Taumeltriebes 5 ist mit einem ersten
Lager 9 frei kragend in dem das Getriebegehäuse bildenden
Gehäuse 7,
und zwar in dessen Innengehäuse 21 gelagert.
Anstelle der Lagerung im Innengehäuse 21 kann auch eine
solche im Außengehäuse 20,
in einem nicht dargestellten Motorgehäuse oder dgl. zweckmäßig sein.
Die Vorgelegewelle 6 ist auf ihrem dem Spannfutter 16 zugewandten Ende
mit einem als Nadellager ausgebildeten Radiallager 11 im
Außengehäuse 20 gelagert.
Das dem Zahnrad 22 zugewandte Ende der Vorgelegewelle 6 ist
mit einem zweiten, ebenfalls als Nadellager ausgeführten Lager 10 in
Form eines Radiallagers in der Nabe 8 des Taumeltriebes 5 gelagert.
Anstelle der Nadellager können
auch andere Wälzlager
oder Gleitlager eingesetzt werden. Des weiteren ist noch ein Axiallager 15 vorgesehen,
welches die Vorgelegewelle 6 parallel zur Drehachse 12 in
Richtung zum Zahnrad 22 hin lagert, ohne die Vorgelegewelle 6 in radialer
Richtung zu berühren.
In Gegenrichtung wirkt das Zahnrad 22 als Axiallager. Weitere
Einzelheiten der Anordnung von Vorgelegewelle 6 und Taumeltrieb 5 insbesondere
im Hinblick auf ihre vorgenannte Lagerung sind im Zusammenhang mit 2 näher beschrieben.
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2 zeigt
eine vergrößerte Detaildarstellung
der Anordnung nach 1 im Bereich der Vorgelegewelle 6 und
des Taumeltriebes 5. Die Nabe 8 des Taumeltriebes 5 ist
als Rohrhülse
ausgebildet, die die Vorgelegewelle 6 koaxial umgreift,
und an deren dem Zahnrad 22 zugewandten Ende 14 außenseitig
das erste Lager 9 angeordnet ist. Das erste Lager 9 ist
ein Radiallager in Form eines Rillenkugellagers. Dieses Rillenkugellager
kann neben radialen Belastungen auch axiale Belas tungen sowie Kippbelastungen
aufnehmen. Ein Innenring 35 des ersten Lagers 9 sitzt
außenseitig
auf dem Ende 14 der Nabe 8 und ist in der Axialrichtung
auf der einen Seite durch einen Absatz 32 und in der Gegenrichtung durch
einen Sprengring 33 unverschiebbar gehalten. Unter gleichzeitigem
Bezug auf 1 ergibt sich, dass ein Außenring 34 des
ersten Lagers 9 mittels eines Halteringes 28 in
einem Lagersitz des Innengehäuses 21 unverschiebbar
gehalten ist. Insgesamt ist dadurch ein Festlager gebildet, welches
die Nabe 8 an ihrem axialen Ende 14 frei kragend
in Radial-, Axial- und Kipprichtung lagert. Eine weitere Lagerung der
Nabe 8 ist weder erforderlich noch vorgesehen.
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Das
zweite Lager 10, mit dem das zugeordnete Ende der Vorgelegewelle 6 innerhalb
der Nabe 8 gelagert ist, ist als Nadellager ausgeführt, kann aber
auch eine andere Form eines Wälzlagers
aufweisen oder auch ein Gleitlager sein. Das erste Lager 9 und
das zweite Lager 10 sind in einer gemeinsamen, senkrecht
zur Drehachse 12 der Vorgelegewelle 6 liegenden
Ebene E angeordnet.
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Angrenzend
an ein gegenüberliegendes,
frei kragendes Ende 13 der Nabe 8 ist die Vorgelegewelle 6 mit
einer Außenverzahnung 30 versehen,
auf der die Kupplungshülse 23 mit
einer entsprechenden Innenverzahnung drehfest, jedoch parallel zur
Drehachse 12 verschiebbar geführt ist. Auf ihrer dem überkragenden
Ende 13 der Nabe 8 zugewandten Stirnseite weist
die Kupplungshülse 23 nicht
näher dargestellte
Klauen 31 auf, die bedarfsweise mit entsprechenden Aussparungen
auf der zugewandten Stirnseite der Nabe 8 in Eingriff gebracht
werden können, wodurch
eine Drehverbindung zwischen der Vorgelegewelle 6 und der
Nabe 8 hergestellt wird. Die Außenverzahnung 30 bildet
auf ihrer der Nabe 8 zugewandten Stirnseite einen Ringabsatz,
der an einem im frei überkragenden
Ende 13 der Nabe 8 gehaltenen Axiallager 15 anliegt,
wodurch die Vorgelegewelle 6 in Richtung ihrer Drehachse 12 axial
gelagert ist.
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Die
Vorgelegewelle 6 ist in der senkrecht zur Drehachse 12 stehenden
Radialrichtung lediglich am zweiten Lager 10 gegen die
Nabe 8 des Taumeltriebs 5 abgestützt. Abseits
dieses zweiten Lagers 10 weist die Nabe 8 durchgehend
ein radiales Spiel s zur Vorgelegewelle 6 auf. Dieses radiale
Spiel s ist auch im Bereich des Axiallagers 15 gegeben.
Das Spiel s ist derart bemessen, dass eine Berührung zwischen der Vorgelegewelle 6 und
der Nabe 8 infolge von betriebsbedingten elastischen Verformungen
in den verschiedenen Lagern 9, 10, 11,
in der Nabe 8 und in der Vorgelegewelle 6 vermieden
ist. Im ausgekuppelten Zustand der Klauen 31 ist ein ungewolltes
Mitdrehen der Nabe 8 mit der sich drehenden Vorgelegewelle 6 und
auch ein Verschleiß zwischen
beiden Bauteilen zuverlässig
vermieden.