DE102012110214A1

DE102012110214A1 - Kernbohrmaschine

Info

Publication number: DE102012110214A1
Application number: DE201210110214
Authority: DE
Inventors: Boris Richt; Armin Eisenhardt
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: DE102012110214B4

Abstract

Eine Kernbohrmaschine, insbesondere eine handgeführte Kernbohrmaschine (10), mit einem Motor (18), der über ein Getriebe (19) mit einer Bohrspindel (38) zu deren Antrieb koppelbar ist, weist eine Werkzeugaufnahme (20) an der Bohrspindel (38) zur Aufnahme einer Bohrkrone (22) und eine Zentrieraufnahme (27) zur Aufnahme eines Pilotbohrers (23) im Wesentlichen koaxial zur Bohrkrone (22) auf. Das Getriebe (19) weist zumindest einen ersten Gang mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und einen zweiten Gang mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis auf, wobei die Bohrkrone (22) im ersten Gang und der Pilotbohrer (23) im zweiten Gang antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kernbohrmaschine, insbesondere eine handgeführte Kernbohrmaschine, mit einem Motor, der über ein Getriebe mit einer Bohrspindel zu deren Antrieb koppelbar ist, mit einer Werkzeugaufnahme an der Bohrspindel zur Aufnahme einer Bohrkrone, und mit einer Zentrieraufnahme zur Aufnahme eines Pilotbohrers im Wesentlichen koaxial zur Bohrkrone.
Eine derartige Kernbohrmaschine ist aus der DE 2009 040 513 A1 bekannt.
Bei der bekannten Kernbohrmaschine wird der Pilotbohrer verwendet, um zunächst eine Zentrierbohrung in ein Werkstück einzubringen. Läuft die Bohrkrone auf das zu bearbeitende Werkstück auf und wird dadurch nach hinten geschoben, so wird ein Mechanismus ausgelöst, wodurch der Pilotbohrer freigegeben wird, so dass dieser nach hinten in die Bohrspindel verschoben wird. Ab diesem Zeitpunkt ist nur noch die Bohrkrone am Bohrfortschritt beteiligt, während der Pilotbohrer praktisch nur mitläuft. Sobald die Bohrkrone das Werkstück durchdrungen hat, ist der Bohrkern lose und wird mithilfe des Pilotbohrers, der im Inneren der Kernbohrmaschine mit einer Feder axial vorgespannt ist, aus der Bohrkrone herausgedrückt.
Auf diese Weise lässt sich zwar eine gute Zentrierung für die Bohrkrone erreichen, jedoch besteht das Problem, dass der Pilotbohrer infolge seines deutlich geringeren Durchmessers im Vergleich zur Bohrkrone mit einer viel zu geringen Drehzahl angetrieben wird. Dies hat zur Folge, dass der gesamte Kernlochbohrvorgang einschließlich des Pilotbohrens deutlich verlängert wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kernbohrmaschine anzugeben, die ein schnelles und produktives Bohren von Kernbohrungen, insbesondere in metallischen Werkstoffen, mit hoher Genauigkeit erlaubt. Weiterhin soll die Kernbohrmaschine möglichst einfach bedienbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kernbohrmaschine gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Getriebe zumindest einen ersten Gang mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und einen zweiten Gang mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis aufweist, und wobei die Bohrkrone im ersten Gang und der Pilotbohrer im zweiten Gang antreibbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst. Erfindungsgemäß können nunmehr der Pilotbohrer und die Bohrkrone mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, so dass für den Pilotbohrer und die Bohrkrone jeweils die optimalen Schnittgeschwindigkeiten eingestellt werden können. Auf diese Weise ergibt sich ein optimaler Bohrfortschritt und ein geringerer Verschleiß der Bohrwerkzeuge.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die zumindest zur automatischen Umschaltung des Getriebes zwischen dem ersten und zweiten Gang in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ausgebildet ist.
Durch die automatische Umschaltung des Getriebes zwischen dem ersten und zweiten Gang in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ergibt sich eine besonders einfache und zuverlässige Handhabung.
So kann automatisch die optimale Drehzahl für die Bohrkrone und den Pilotbohrer eingestellt werden.
Somit könnte beispielsweise der Pilotbohrer zunächst mit einer hohen Drehzahl angetrieben werden, bis die Bohrkrone auf das Werkstück aufläuft und mit der Kernbohrung begonnen wird. Durch eine automatische Umschaltung in eine für den Kernlochbohrvorgang optimale Drehzahl, die üblicherweise niedriger ist als die Drehzahl während des Pilotbohrens, kann anschließend die Kernlochbohrung mit optimaler Schnittgeschwindigkeit in das Werkstück eingebracht werden.
Hierzu ist der Pilotbohrer vorzugsweise während einer Pilotbohrkonfiguration im zweiten Gang mit einer zweiten Drehzahl antreibbar, die höher ist als eine erste Drehzahl, mit der die Bohrkrone während einer Kernbohrkonfiguration im ersten Gang antreibbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schalteinrichtung zur selektiven Aktivierung zumindest der Bohrkrone oder des Pilotbohrers in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ausgebildet.
Die Schalteinrichtung kann etwa so ausgebildet sein, dass während der Pilotbohrkonfiguration nur der Pilotbohrer am Werkstück angreift und dass während der Kernbohrkonfiguration nur die Bohrkrone aktiven Vortrieb macht. Der Pilotbohrer kann während dieser Phase einfach mitlaufen, ohne dass die Pilotbohrung während dieser Phase vertieft wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung Mittel zur Umsetzung einer Relativbewegung der Bohrkrone gegenüber der Bohrspindel in eine Bewegung eines Schaltelements zur Umschaltung des Getriebes auf, wobei das Getriebe vorzugsweise als Ziehkeilgetriebe ausgebildet ist.
Während grundsätzlich die Schalteinrichtung auf beliebige Weise ausgebildet sein könnte, beispielsweise mit Sensorunterstützung, ergibt sich mit einer solchen Ausgestaltung eine besonders einfache und zuverlässige, mechanische Wirkungsweise, da die notwendige Bewegung des Schaltelements zur Umschaltung des Getriebes einfach von einer Relativbewegung der Bohrkrone gegenüber der Bohrspindel abgeleitet wird. Ist das Getriebe als Ziehkeilgetriebe ausgebildet, so kann dieses einfach durch eine Axialverschiebung der Schalteinrichtung, abgeleitet von der Relativbewegung der Bohrkrone, geschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel zur Umsetzung einer Axialbewegung der Bohrkrone mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltelements mit einem zweiten Axialweg ausgebildet, der größer als der erste Axialweg ist.
Auf diese Weise kann schon ein geringer Axialweg der Bohrkrone in einen größeren Axialweg umgesetzt werden, der zum Schalten des Getriebes, insbesondere eines Ziehkeilgetriebes, ohne Weiteres ausreichend ist. Auf diese Weise kann die Getriebekonstruktion sehr einfach gehalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Pilotbohrer relativ zur Bohrspindel längsverschieblich gelagert, und die Zentrieraufnahme für den Pilotbohrer weist ein axiales Anschlagselement auf, das selektiv fixierbar ist, um den Pilotbohrer in Axialrichtung festzulegen oder zur Verschiebung in die Bohrspindel freizugeben.
So ergibt sich eine einfache Konstruktion, um ein Ausweichen des Pilotbohrers am Ende einer Pilotbohrphase zu ermöglichen, also den Pilotbohrer außer Funktion zu setzen, wenn der Kernbohrer zum Einsatz kommt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung einen ersten Verriegelungsmechanismus auf, der durch eine Axialbewegung der Bohrkrone betätigbar ist, um eine Arretierung oder Freigabe des Arretierungsmittels für den Pilotbohrer zu bewirken.
Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Möglichkeit, den Pilotbohrer zu deaktivieren, wenn die Pilotbohrphase abgelaufen ist und die Kernbohrphase bei Auftreffen der Bohrkrone auf das Werkstück eingeleitet werden soll. Der Pilotbohrer kann nach Freigabe des axialen Anschlagselementes während der Kernbohrkonfiguration einfach weiter mitlaufen, ohne dass dieser an der eigentlichen Bohrung noch weiter beteiligt ist. So ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der erste Verriegelungmechanismus als erstes Kugelgesperre ausgebildet ist, das eine Axialbewegung der Bohrkrone in eine axiale und radiale Bewegung mindestens einer Kugel zur Freigabe oder Arretierung des Pilotbohrers umsetzt.
So kann der Verriegelungsmechanismus auf besonders einfache und zuverlässige Weise realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung einen ersten durch eine Axialverschiebung der Bohrkrone axial verschiebbaren Schaltring mit einer ersten Führungskulisse auf, an der ein zweiter Schaltring über ein Kopplungsmittel, vorzugsweise eine Kugel, verschiebbar und verdrehbar geführt ist, der eine zweite Führungskulisse aufweist, an der das Schaltelement angreift.
Vorzugsweise weisen hierbei die erste und die zweite Führungskulisse unterschiedlich geneigte Schrägabschnitte auf, um eine Axialbewegung der Bohrkrone mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltelements mit einem zweiten Axialweg umzusetzen, der größer als der erste Axialweg ist.
Mit einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich eine besonders zuverlässige und einfache Betätigung des Schaltelements für das Getriebe. Ferner kann ein vergrößerter Schaltweg bereit gestellt werden, der insbesondere für ein zuverlässiges Schalten eines Ziehkeilgetriebes geeignet ist.
Durch eine Abstimmung der Neigungen der Schrägabschnitte des ersten und zweiten Schaltrings lässt sich hierbei das Übersetzungsverhältnis in einer gewünschten Weise einstellen, beispielsweise etwa im Bereich von 1,5 bis 2,5. Dies bedeutet, dass ein Axialweg der Bohrkrone von 1 mm zu einem Axialweg des Schaltelementes von 1,5 bis 2,5 mm führt. Bevorzugt wird ein Übersetzungsverhältnis von etwa 2 verwendet, um einen Axialweg der Bohrkrone von ca. 2 bis 3 mm in einen etwa doppelt so großen Schaltweg zum Schalten des Getriebes umzusetzen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die Schalteinrichtung eine durch eine Axialbewegung der Bohrkrone verschiebbare Schiebemuffe, an der der erste Verriegelungsmechanismus zur Arretierung oder Freigabe des Arretierungsmittels für den Pilotbohrer angreift.
Dies ermöglicht eine einfache Realisierung des ersten Verriegelungsmechanismus für den Pilotbohrer und erlaubt eine einfache Kopplung mit dem Schaltelement für das Getriebe.
Hierzu ist vorzugsweise der erste Verriegelungsmechanismus über einen zweiten Verriegelungsmechanismus mit dem Schaltelement zum Schalten des Getriebes gekoppelt ist.
Dies stellt eine Alternative zur Verwendung von zwei miteinander zusammenwirkenden Schaltringen mit Führungskulissen dar. Durch die beiden Verriegelungsmechanismen kann in Kombination wiederum eine Verlängerung des axialen Schaltweges für das Schaltelement erreicht werden. Der Schaltweg des ersten Verriegelungsmechanismus entspricht etwa dem Axialweg der Bohrkrone, den diese bei Beendigung der Pilotbohrphase durch Auflaufen auf die Werkstückoberfläche zurücklegt. Durch die Entriegelung des ersten Verriegelungsmechanismus und Freigabe des Pilotbohrers bewirkt dieser einen zusätzlichen Axialweg des Schaltelements, wodurch sich insgesamt ein vergrößerter Schaltweg ergibt, der insbesondere zum Schalten eines Ziehkeilgetriebes geeignet ist.
Vorzugsweise ist auch der zweite Verriegelungsmechanismus als Kugelgesperre ausgebildet, das mit dem ersten Kugelgesperre gekoppelt ist, um so eine Axialbewegung der Bohrkrone mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltmittels mit einem zweiten Axialweg umzusetzen, der größer als der erste Axialweg ist.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung wirkt die Bohrkrone mit mindestens einem Stößel zusammen, der eine axiale Bewegung der Bohrkrone zum Schalten des Getriebes in eine axiale Bewegung des ersten Schaltrings oder der Schiebemuffe umsetzt.
Dies stellt eine besonders einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Übertragung einer Axialbewegung der Bohrkrone auf den ersten Schaltring oder die Schiebemuffe dar, um so die Schaltung des Getriebes und die axiale Entriegelung des Pilotbohrers von einer Axialverscheibung der Bohrkrone beim Auflaufen auf das Werkstück ableiten zu können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelement zur Vorspannung des Pilotbohrers nach außen vorgesehen.
Dieses Merkmal hat den Vorteil, dass nach Beendigung der Kernbohrphase, wenn das Werkstück durchbohrt ist, der Bohrkern einfach durch eine Bewegung des Pilotbohrers, verursacht durch das Federelement, ausgestoßen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelement zur Vorspannung des Schaltelements für das Getriebe nach außen vorgesehen.
Auf diese Weise kann nach Beendigung der Kernbohrphase eine automatische Rückschaltung des Getriebes in die Ausgangskonfiguration durch das Federelement erreicht werden, um für eine nachfolgende neue Kernlochbohrung wieder zunächst mit der für die Pilotbohrphase optimalen Konfiguration beginnen zu können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der Außenseite des Gehäuses aus bedienbare Schalteinrichtung zum manuellen Umschalten des Getriebes zwischen zwei Betriebszuständen vorgesehen, nämlich zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der erste Gang fest eingestellt ist, und einem zweiten Betriebszustand, in dem eine automatische Umschaltung vom zweiten Gang in den ersten Gang in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ermöglicht ist.
Auf diese Weise kann die Kernbohrmaschine entweder im Automatikbetrieb zur Erstellung einer Kernlochbohrung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten für die Pilotbohrphase und für die Kernbohrphase benutzt werden, oder aber als normale Bohrmaschine mit einer fest eingestellten Getriebeübersetzung.
Die Schalteinrichtung weist hierzu vorzugsweise eine Schaltzunge auf, die an einer Nut zur Axialverschiebung des Schaltelements angreift.
Auf diese Weise kann von außen eine einfache Axialbewegung zwischen zwei Axialstellungen erreicht werden, die dem ersten Gang bzw. dem Automatikbetrieb entsprechen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Außenansicht einer erfindungsgemäßen Kernbohrmaschine, mit einer Bohrkrone und einem Pilotbohrer im Ansatz an einem Werkstück;
2 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Kernbohrmaschine im Bereich des Getriebes mit aufgesetzter Bohrkrone und Pilotbohrer, und zwar in einer Pilotbohrkonfiguration im zweiten Gang;
3 einen Längsschnitt durch die Kernbohrmaschine gemäß 2, wobei auf die Darstellung des Gehäuses und der Vorgelegewelle verzichtet wurde, und zwar in einer Pilotbohrkonfiguration im zweiten Gang, zusätzlich mit einer optional vorgesehenen externen Schalteinrichtung zur manuellen Umschaltung des Getriebes;
4 einen Längsschnitt gemäß 3, jedoch nach Umschaltung von der Pilotbohrphase in eine Kernbohrphase im ersten Gang, nach Auflaufen der Bohrkrone auf eine Werkstückoberfläche, wobei die Schnittebene um einen Winkel von etwa 90° um die Längsachse der Maschine gedreht ist;
5 einen Schnitt durch die Kernbohrmaschine gemäß 3 längs der Linie V-V;
6 eine Seitenansicht auf das Getriebe mit Bohrspindel, Werkzeugaufnahme und Bohrkrone bei einer Kernbohrmaschine in einer alternativen Ausführung, wobei die Schalteinrichtung zwei einander zusammenwirkende Schaltringe aufweist, und zwar in der Pilotbohrkonfiguration im 2. Gang;
7 einen Längsschnitt der Kernbohrmaschine gemäß 6;
8 einen Schnitt durch die Kernbohrmaschine gemäß 7 längs der Linie VIII-VIII;
9 eine perspektivische Explosionsansicht der zwei zusammenwirkenden Schaltringe gemäß 8;
10 eine Seitenansicht der Kernbohrmaschine gemäß 6, jedoch nach Umschaltung in die Kernbohrkonfiguration im 1. Gang;
11 einen Längsschnitt durch die Kernbohrmaschine gemäß 10 und
12 eine Seitenansicht der Kernbohrmaschine gemäß 10, jedoch nach manueller Umschaltung durch die externe Schalteinrichtung in den 1. Gang;
In 1 ist eine erfindungsgemäße Kernbohrmaschine dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Kernbohrmaschine 10 ist als handgeführte Kernbohrmaschine ausgebildet. Handgeführte bzw. handgehaltene Kernbohrmaschinen können von einem Bediener zum Bohren von Kernbohrungen oder Ähnlichem verwendet werden, ohne dass es einer separaten Führungsvorrichtung, etwa eines Gestells, Stativs oder eines Bohrständers, bedarf. Somit können Kernbohrungen mit hoher Produktivität bei geringem Zeitaufwand hergestellt werden.
Die Kernbohrmaschine 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Motor aufgenommen ist, der lediglich mit der Ziffer 18 angedeutet ist. Am Ende des Gehäuses 12 befindet sich ein Handgriff 14 mit einem Pistolenschalter 15 zur Betätigung des Motors 18. Mit 16 ist eine Stromzuführung angedeutet, jedoch könnte ohne Weiteres auch ein Akkumulatorbetrieb vorgesehen sein. An den Motor 18 ist ein Getriebegehäuse angeflanscht, in dem ein Getriebe 19 in Form eines schaltbaren Ziehkeilgetriebes mit zwei Gängen ausgebildet ist. Am vorderen Ende befindet sich eine Werkzeugaufnahme 20 mit einer verschiebbaren Hülse 21, in der eine Bohrkrone 22 zum Kernbohren aufgenommen ist. Aus der Kernbohrmaschine 10 steht ferner über die Kontur der Bohrkrone 22 hinaus die Spitze eines Pilotbohrers 23 hervor, der koaxial zur Bohrkrone 22 aufgenommen ist und der mit seiner Spitze an einem Werkstück 24 angesetzt ist.
Bei dem Werkstück 24 handelt es sich um ein metallisches Werkstück, in das zunächst zur Zentrierung eine Pilotbohrung eingebracht wird, bevor die Bohrkrone 22 zum Einsatz kommt, um eine Kernbohrung durch das Werkstück 24 zu erzeugen.
Während des gesamten Bohrvorgangs kann die Kernbohrmaschine 10 vorzugsweise mittels eines Stielhandgriffs 13, der an das untere Ende des Getriebegehäuses angeflanscht ist, und mittels des endseitigen Pistolenhandgriffs 14 gehalten werden.
Aufbau und Funktionsweise der Kernbohrmaschine werden im Folgenden anhand der 2 bis 7 näher erläutert.
Die Kernbohrmaschine 10 weist gemäß 2 eine Bohrspindel 38 auf, die mittels zweier Kugellager 41, 42 im Gehäuse 12 gelagert ist und an deren äußerem Ende eine Bohrkrone 22 mithilfe einer Werkzeugaufnahme 20 aufgenommen ist. Zum Antrieb der Kernbohrmaschine 10 dient ein zweistufiges Getriebe 19, das als Ziehkeilgetriebe ausgebildet ist. Es weist eine Vorgelegewelle 54 auf, die vom Motor 18 angetrieben wird (in 2 nicht dargestellt) und an der zwei Antriebsritzel 55, 56 mit unterschiedlichen Durchmessern bzw. Zähnezahlen hintereinander angeordnet sind. Mit dem ersten kleinen Antriebsritzel 55 kämmt ein großes erstes Abtriebszahnrad 57, das auf der Bohrspindel 38 aufgenommen ist. Daneben ist ein zweites, kleineres Abtriebszahnrad 58 angeordnet, das mit dem zweiten Antriebsritzel 56 kämmt. Mit dem ersten Paar aus dem ersten Antriebsritzel 55 und dem ersten Abtriebszahnrad 57 wird ein erster, langsamerer Gang realisiert, während mit dem zweiten Antriebsritzel 56 und dem zweiten Abtriebszahnrad 58 ein zweiter, schnellerer Gang mit höherer Drehzahl realisiert wird.
Zur Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang dient gemäß 4 eine insgesamt mit 43 bezeichnete automatische Schalteinrichtung 43. Die Schalteinrichtung 43 weist ein als Ziehkeil ausgebildetes Schaltelement 44 auf, mit dem zugeordnete Kugeln 62, 64 über entsprechende Vorsprünge bzw. Vertiefungen des Schaltelementes 44 entweder mit dem ersten Abtriebszahnrad 57 oder mit dem zweiten Abtriebszahnrad 58 in Eingriff gebracht werden können.
In der in 4 dargestellten Position ist das Schaltelement 44 zum Maschineninneren geschoben, so dass die Kugel 62 durch den erhabenen Abschnitt am Schaltelement 44 nach außen gedrückt ist, so dass das erste Abtriebszahnrad 57 im Eingriff ist, also der erste, langsamere Gang eingelegt ist. Gleichzeitig liegt die Kugel 64 am zweiten Abtriebszahnrad 58 in einem vertieften Abschnitt des Schaltelementes 44, so dass das zweite Abtriebszahnrad 58 nicht eingekuppelt ist. Wird das Schaltelement 44 von der in 4 gezeigten Position nach rechts, d.h. nach außen in Richtung auf die Bohrkrone 22 verschoben, so ergibt sich die in 3 gezeigte Position. Dabei wird das Getriebe 19 durch das Schaltelement in Form des Ziehkeils 44 vom ersten, langsamen Gang in den zweiten, schnellen Gang umgeschaltet, da nunmehr das zweite Abtriebszahnrad 57 an der Bohrspindel 38 angekuppelt ist, während das zweite Abtriebszahnrad auf der Bohrspindel 38 frei dreht.
Am äußeren Bereich der Bohrspindel 38 ist gemäß 2 die Werkzeugaufnahme 20 vorgesehen, die eine axial gegen die Wirkung einer Feder 36 nach innen bewegbare Hülse 21 aufweist. Die Bohrkrone 22 weist einen äußeren Bohrabschnitt 25 auf, an den sich nach innen hin ein Flansch 26 anschließt, der von einem Aufnahmeabschnitt 28 gefolgt ist. Im Mantel des Aufnahmeabschnitts 28 sind um 180° gegeneinander versetzt zwei Langlöcher 30 vorgesehen. In der Bohrspindel 38 sind zugeordnete Radialbohrungen 39 vorgesehen, in denen jeweils eine Kugel 40 gehalten ist. Die Kugeln 40 greifen in die Langlöcher 30 an der Bohrkrone 22 ein und sichern diese somit gegen Verdrehen, erlauben jedoch eine Bewegung in den Langlöchern 30. Nach außen hin sind die Kugeln 40 durch einen zugeordneten Ringsteg 32 an der Hülse 21 gesichert.
Soll die Bohrkrone 22 gewechselt werden, so wird die Hülse 21 gegen die Wirkung der Feder 36 nach innen geschoben, wodurch die Kugeln 40 nach außen wandern können und somit die Langlöcher 30 freigeben, so dass die Bohrkrone 22 freigegeben wird und nach außen herausgezogen werden kann.
Um die Bohrkrone 22 wieder an der Werkzeugaufnahme 20 zu befestigen, wird die Hülse 21 wieder gegen die Wirkung der Feder 36 verschoben, so dass die Kugeln 40 radial nach außen ausweichen können.
Zur Aufnahme des Pilotbohrers 23 ist eine Zentrieraufnahme 27 vorgesehen, in die der Pilotbohrer 23 mit seinem Schaft einführbar ist, bis dieser an einem Anschlag 52 anliegt. Der Anschlag 52 ist durch einen insgesamt mit 50 bezeichneten ersten Verriegelungsmechanismus axial fixiert, der wie nachstehend noch beschrieben wird, in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt am Ende der Pilotbohrphase entriegelt wird, um eine Verschiebung des Pilotbohrers 23 in die Bohrspindel 38 zu erlauben. Zur drehfesten Aufnahme des Pilotbohrers 23 weist dieser an seinem Schaft zwei einander gegenüber liegende Abflachungen 32 auf, die an radial in der Bohrspindel 38 verlaufenden Stiften 72 anliegen.
Die allgemein mit 43 bezeichnete Schalteinrichtung ist derart aufgebaut, dass zunächst in einer ersten Bohrphase der Pilotbohrer 23 im zweiten, schnellen Gang angetrieben wird, bis am Ende der Pilotbohrphase die Bohrkrone 22 auf die Oberfläche des Werkstücks 24 auftrifft. Dann erfolgt mittels der Schalteinrichtung 43 eine automatische Umschaltung des Getriebes 19 in den ersten, langsamen Gang, so dass die Bohrkrone 22 mit einer für den größeren Durchmesser angepassten langsameren Drehzahl angetrieben wird. Gleichzeitig bewirkt die Schalteinrichtung 43 bei der Umschaltung des Getriebes 19 eine axiale Freigabe des Pilotbohrers 23 durch eine Entriegelung des ersten Verriegelungsmechanismus 50, so dass der Pilotbohrer 23 axial ausweichen kann und während der Kernbohrphase nur noch mitläuft, jedoch keine aktive Wirkung mehr entfaltet.
Eine axiale Verschiebung der Bohrkrone 22 beim Auflaufen auf die Werkstückoberfläche wird zur Betätigung der Schalteinrichtung 43 genutzt. Hierbei ist die Schalteinrichtung so aufgebaut, dass ein axialer Weg der Bohrkrone in einen größeren axialen Weg des Schaltelementes 44 umgesetzt wird, der zu einem sicheren Schalten des Getriebes 19 ausreicht.
Hierzu werden im Folgenden zwei verschiedene Varianten der Schalteinrichtung 43 an Hand der 3 bis 5 und an Hand der 6 bis 12 beschrieben.
Gemäß der ersten Variante, die in den 3 bis 5 dargestellt ist, ist die Bohrkrone 22 über zwei axial in der Bohrspindel 38 geführte Stößel 48 (4) mit einem Zwischenring 47 gekoppelt, der auf eine auf der Bohrspindel 38 axial verschiebbare Schiebemuffe 46 wirkt. Das Schaltelement 44, über das die Umschaltung des Getriebes 19 zwischen den beiden Gängen erfolgt, ist über eine Schaltzunge 61 des Schaltelementes 44 mit der Schiebemuffe 46 gekoppelt.
Dabei wird eine axiale Verschiebung der Bohrkrone 22 von den Stößeln 48 zunächst mittels des Zwischenrings 47 auf die Schiebemuffe 46 übertragen. Durch eine axiale Verschiebung der Schiebemuffe 46 wird der erste Verriegelungsmechanismus 50 entriegelt. Der erste Verriegelungsmechanismus 50 ist als Kugelgesperre ausgebildet. Er umfasst zwei in Radialbohrungen 75 der Bohrspindel 38 gehaltene Kugeln 74 (3 und 5), die in der in 3 gezeigten Pilotbohrkonfiguration den Anschlag 52 verriegeln. In der Schiebemuffe 46 sind zugeordnete Schrägflächen 70 vorgesehen. Bei axialer Verschiebung der Schiebemuffe 46 aus der in 3 gezeigten Pilotbohrkonfiguration in Richtung zum Getriebe 19 gelangen die Kugeln 74 in den Bereich der Schrägflächen 70 und weichen unter dem Druck des Anschlags 52 radial aus, so dass der Anschlag 52 frei gegeben wird und der Pilotbohrer 23 nunmehr in das Innere der Bohrspindel 38 ausweichen kann.
Um 90° versetzt zum ersten Verriegelungsmechanismus 50 und axial um einen geringen Betrag von z.B. etwa 0,6 mm zum Maschineninneren verschoben, ist ein zweiter Verriegelungsmechanismus 59 vorgesehen, der gleichfalls als Kugelgesperre ausgebildet ist. Der zweite Verriegelungsmechanismus 59 ist in 4, deren Schnittebene um 90° gegenüber der Längsachse 11 gedreht ist, erkennbar. Auch dieser weist zwei einander gegenüber liegende Kugeln 60 auf, die mit Schrägflächen 66 zusammenwirken. Im Querschnitt gemäß 5 sind beide Verriegelungsmechanismen 50, 59 wegen des geringen axialen Versatzes erkennbar.
Ist der erste Verriegelungsmechanismus 50 durch eine Axialverschiebung der Bohrkrone 22 entriegelt, so wird durch eine Axialverschiebung des Pilotbohrers 23 der zweite Verriegelungsmechanismus entriegelt. Dies hat zur Folge, dass sich die Schiebemuffe 46 um einen weiteren Betrag axial verschiebt. Insgesamt führt so ein durch eine Axialverschiebung der Bohrkrone 22 bedingter Axialweg in Verbindung mit der zusätzlichen Bewegung der Kugeln 74 zu einem vergrößerten Axialweg der Schiebemuffe 46, so dass sich ein ausreichend bemessener Schaltweg für das Getriebe 19 ergibt. Die Bewegung der Schiebemuffe 46 wird durch die damit gekoppelte Schaltzunge 61 auf das Schaltelement 44 übertragen, das die Umschaltung des Getriebes 19 bewirkt.
In 3 ist zusätzlich optional noch eine externe Schalteinrichtung 76 erkennbar, die mittels eines Schaltknopfes 77 von außerhalb des Gehäuses 12 manuell bedienbar ist. Durch eine Verdrehung des Schaltkopfes 77 lässt sich über einen damit gekoppelten Exzenter eine Schaltzunge axial verschieben, die in eine Außennut 61 der Schiebemuffe 46 eingreift.
Somit kann die Schiebemuffe durch eine Drehung des Schaltknopfes 77 axial zwischen der Stellung gemäß 3 und 4 verschoben werden. Befindet sich die Schiebemuffe 46 in der Stellung für den 2. Gang gemäß 3, so kann die automatische Umschaltung des Getriebes 19 über die Schalteinrichtung 43 in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt erfolgen. Ist dagegen die Schiebemuffe 46 mittels der Schalteinrichtung 76 in die Stellung für den ersten Gang gemäß 4. umgeschaltet, so kann keine automatische Umschaltung mehr in den zweiten Gang erfolgen, da die Bewegung der Bohrkrone 22 ja nur zur Umschaltung vom zweiten in den ersten Gang genutzt werden kann, jedoch nicht umgekehrt.
Das Schaltelement 44 ist durch eine Schraubenfeder 69 axial in Richtung nach außen vorgespannt. Auch der Anschlag 52 für den Pilotbohrer 23 ist durch eine Schraubenfeder 51 nach außen in Richtung auf ein Werkstück 24 vorgespannt. Hat die Bohrkrone 22 das Werkstück 24 vollständig durchbohrt, so wird der Bohrkern aus der Bohrkrone 22 durch die Wirkung der Schraubenfeder 51 ausgestoßen. Gleichzeitig wird das Schaltelement 44 durch die Wirkung der Schraubenfeder 69 wieder in die Pilotbohrkonfiguration gemäß 3 bewegt, sofern nicht dauerhaft eine manuelle Umschaltung durch die Schalteinrichtung 76 erfolgte. Somit kann die Kernbohrmaschine 10 für die nächste Kernlochbohrung wieder beginnend mit einer Pilotbohrung genutzt werden.
Eine zweite Variante der Kernbohrmaschine ist in den 6 bis 12 insgesamt mit 10a bezeichnet. Im Übrigen werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.
Die Schalteinrichtung 43 weist hierzu zwei miteinander zusammenwirkende Schaltringe 80, 82 auf (vgl. 9). Der erste Schaltring 80 ist auf der Bohrspindel 38 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert und kann mittels der Stößel 48 über den Zwischenring 47 von der Bohrkrone axial in Richtung auf das Getriebe 19 verschoben werden. Am Schaltring 80 sind drei um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Führungskurven 81 mit geneigten Abschnitten vorgesehen. Der zweite Schaltring 82 ist koaxial innerhalb des ersten Schaltrings 80 angeordnet und greift mit zugeordneten Kugeln 83, die in Vertiefungen 84 auf einem hohlzylindrischen Abschnitt des zweiten Schaltrings 82 gehalten sind, an den Führungskurven 81 an.
Der zweite Schaltring 82 weist wiederum drei Führungskurven 85 auf, an denen geneigte Abschnitte vorgesehen sind, deren Neigung jedoch anders als die Neigung der Schrägen an den Führungskurven 81 des ersten Schaltrings 80 ist. Bei einer Axialverschiebung des ersten Schaltrings 80 durch die Bohrkrone 22 ergibt sich eine Verdrehung des zweiten Schaltrings 82. In jeder Führungskurve 85 des zweiten Schaltrings 82 liegt ein zugeordnetes Schaltelement 44 zum Schalten des Ziehkeilgetriebes 19 mit einer zugeordneten Schaltzunge 61 an.
Somit bewirkt eine axiale Verschiebung der Bohrkrone 22 eine Verdrehung des zweiten Schaltrings 82 und eine vergrößerte Axialverschiebung der Schaltelemente 44, die eine sichere Umschaltung des Getriebes 19 bewirkt. Eine Axialverschiebung der Bohrkrone 22 beim Auflaufen auf die Oberfläche des Werkstücks 24 am Ende der Pilotbohrphase von ca. 2 bis 3 mm führt in Folge der unterschiedlich geneigten Führungskurven 81, 85 an den beiden Schaltringen 80, 82 zu einem etwa doppelt so großen Schaltweg an den Schaltelementen 44, wodurch sich eine zuverlässige Umschaltung des Getriebes 19 ergibt.
Gemäß 8 ist zusätzlich zu den beiden Schaltringen 80, 82 ein Verriegelungsmechanismus in Form eines Kugelgesperres 50 vorgesehen, der im Prinzip dem ersten Verriegelungsmechanismus 50 gemäß 3 entspricht. Dadurch wird der Anschlag 52 für den Pilotbohrer 23 am Ende der Pilotbohrphase freigegeben, um ein Ausweichen des Pilotbohrers 23 zu ermöglichen. Der Anschlag 52 des Pilotbohrers 23 ist wiederum durch eine Schraubenfeder 51 vorgespannt (vgl. 7). Gleichfalls sind die Schaltelemente 44 durch eine Schraubenfeder 69 nach außen vorgespannt. Dadurch wird am Ende der Kernbohrphase, wenn das Werkstück 24 vollständig durchbohrt ist, der Bohrkern ausgestoßen und das Getriebe 19 wieder in den zweiten Gang umgeschaltet.
Auch bei der Kernbohrmaschine 10a gemäß der 6 bis 12 ist optional die externe Schalteinrichtung 77 zur manuellen Umschaltung des Getriebes vorgesehen. Durch ein Verdrehen des von außerhalb des Gehäuses 12 bedienbaren Schalters 76 wird eine Umfangsnut 67 am zweiten Schaltring 82 axial bewegt, so dass das Getriebe 19 zwischen dem ersten und zweiten Gang umgeschaltet werden kann.
Gemäß 6, 7 und 10, 11 ist der Schalter 76 in der Stellung für die Pilotbohrkonfiguration (zweiter Gang). In dieser Stellung ist ein Automatikbetrieb möglich. Gemäß 6 und 7 ist der zweite Gang eingelegt. Gemäß 10, 11 erfolgte eine automatische Umschaltung in den ersten Gang (Kernbohrkonfiguration).
Gemäß 12 wurde der Schalter 76 manuell umgeschaltet, so dass der erste Gang fest vorgegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2009040513 A1 [0002]

Claims

Kernbohrmaschine, insbesondere handgeführte Kernbohrmaschine (10), mit einem Motor (18), der über ein Getriebe (19) mit einer Bohrspindel (38) zu deren Antrieb koppelbar ist, mit einer Werkzeugaufnahme (20) an der Bohrspindel (38) zur Aufnahme einer Bohrkrone (22), und mit einer Zentrieraufnahme (27) zur Aufnahme eines Pilotbohrers (23) im Wesentlichen koaxial zur Bohrkrone (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (19) zumindest einen ersten Gang mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und einen zweiten Gang mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis aufweist, und dass die Bohrkrone (22) im ersten Gang und der Pilotbohrer (23) im zweiten Gang antreibbar ist.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung (43) vorgesehen ist, die zumindest zur automatischen Umschaltung des Getriebes (19) zwischen dem ersten und zweiten Gang in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ausgebildet ist.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung (43) zur selektiven Aktivierung zumindest der Bohrkrone (22) oder des Pilotbohrers (23) in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ausgebildet ist.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (43) Mittel (50, 52; 80, 82) zur Umsetzung einer Relativbewegung der Bohrkrone (22) gegenüber der Bohrspindel (38) in eine Bewegung eines Schaltelements (44) zur Umschaltung des Getriebes (19) aufweist, wobei das Getriebe (19) vorzugsweise als Ziehkeilgetriebe ausgebildet ist.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (50, 52; 80, 82) zur Umsetzung einer Axialbewegung der Bohrkrone (22) mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltelements (44) mit einem zweiten Axialweg ausgebildet sind, der größer als der erste Axialweg ist.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbohrer (23) während einer Pilotbohrkonfiguration im zweiten Gang mit einer zweiten Drehzahl antreibbar ist, die höher ist als eine erste Drehzahl, mit der die Bohrkrone (22) während einer Kernbohrkonfiguration im ersten Gang antreibbar ist.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbohrer (23) relativ zur Bohrspindel (38) längsverschieblich gelagert ist, und dass die Zentrieraufnahme (27) für den Pilotbohrer (23) ein axiales Anschlagselement (52) aufweist, das selektiv fixierbar ist, um den Pilotbohrer (23) in Axialrichtung festzulegen oder zur Verschiebung in die Bohrspindel (38) freizugeben.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Anschlagselement (52) für den Pilotbohrer (23) mit der Schalteinrichtung (43) gekoppelt ist, um den Pilotbohrer (23) während einer Pilotbohrphase, in der der Pilotbohrer (23) im Einsatz ist, in Axialrichtung festzulegen, und um den Pilotbohrer (23) während einer Kernbohrphase, in der die Bohrkrone (22) im Einsatz ist, in Axialrichtung zur Verschiebung in die Bohrspindel (38) freizugeben.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (43) einen ersten Verriegelungsmechanismus (50) aufweist, der durch eine Axialbewegung der Bohrkrone (22) betätigbar ist, um eine Arretierung oder Freigabe des Anschlagselements (52) für den Pilotbohrer (23) zu bewirken.
Kernbohmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verriegelungmechanismus (50) als erstes Kugelgesperre ausgebildet ist, das eine Axialbewegung der Bohrkrone (22) in eine axiale und radiale Bewegung mindestens einer Kugel (74) zur Freigabe oder Arretierung des Pilotbohrers (23) umsetzt.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (43) einen ersten durch eine Axialverschiebung der Bohrkrone (22) axial verschiebbaren Schaltring (80) mit einer ersten Führungskulisse (81) aufweist, an der ein zweiter Schaltring (82) über ein Kopplungsmittel (83), vorzugsweise eine Kugel, verschiebbar und verdrehbar geführt ist, der eine zweite Führungskulisse (85) aufweist, an der das Schaltelement (44) mittels einer Schaltzunge (61) angreift.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (81) und die zweite (83) Führungskulisse unterschiedlich geneigte Schrägabschnitte aufweisen, um eine Axialbewegung der Bohrkrone (22) mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltelements (44) mit einem zweiten Axialweg umzusetzen, der größer als der erste Axialweg ist.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (43) eine durch eine Axialbewegung der Bohrkrone (22) verschiebbare Schiebemuffe (46) umfasst, an der der erste Verriegelungsmechanismus (50) zur Arretierung oder Freigabe des Anschlagselements (52) für den Pilotbohrer angreift.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verriegelungsmechanismus (50) über einen zweiten Verriegelungsmechanismus (59) mit dem Schaltelement (44) zum Schalten des Getriebes (19) gekoppelt ist.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verriegelungsmechanismus (59) als zweites Kugelgesperre ausgebildet ist, das mit dem ersten Kugelgesperre (50) gekoppelt ist, um eine Axialbewegung der Bohrkrone (22) mit einem ersten Axialweg in eine Axialbewegung des Schaltelements (44) mit einem zweiten Axialweg umzusetzen, der größer als der erste Axialweg ist.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (22) mit mindestens einem Stößel (48) zusammenwirkt, der eine axiale Bewegung der Bohrkrone (22) zum Schalten des Getriebes (19) in eine axiale Bewegung des ersten Schaltrings (80) oder der Schiebemuffe (46) umsetzt.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (51) zur Vorspannung des Pilotbohrers (23) nach außen vorgesehen ist.
Kernbohrmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (69) zur Vorspannung des Schaltelements (44) für das Getriebe (19) nach außen vorgesehen ist.
Kernbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Außenseite des Gehäuses (12) aus bedienbare Schalteinrichtung (76) zum manuellen Umschalten des Getriebes (19) zwischen zwei Betriebszuständen vorgesehen ist, nämlich zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der erste Gang fest eingestellt ist, und einem zweiten Betriebszustand, in dem eine automatische Umschaltung vom zweiten Gang in den ersten Gang in Abhängigkeit vom Bohrfortschritt ermöglicht ist.
Kernbohrmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Schalteinrichtung (76) eine Schaltzunge (78) aufweist, die an einer Nut (67) zur Axialverschiebung des Schaltelements (44) angreift.