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Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine zur Erzeugung von Bohrungen, die von einer Zylinderform abweichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Bohrwerkzeug für eine derartige Bohrmaschine.
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Aus der
EP 1 674 181 A2 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Bohrung bekannt, die von einer zylindrischen Form abweicht, oder einer Bohrung mit Hinterschneidung bekannt. Hierbei wird zunächst ein erster Bohrungsabschnitt mit mittels eines oszillierend angetriebenen Werkzeugs hergestellt, der eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist und mindestens einen von der Wandfläche des ersten Bohrungsabschnittes zur Bohrungsmitte im vorstehenden Vorsprung aufweist. Anschließend wird dann, wenn eine Bohrung mit Hinterschneidung erzeugt werden soll, das Werkzeug um seine Längsachse zumindest teilweise gedreht, um einen zweiten Bohrungsabschnitt zu erzeugen, der einen größeren Querschnitt als der erste Bohrungsabschnitt aufweist.
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Auf diese Weise lassen sich Bohrungen mit einer von einer zylindrischen Form abweichenden Form oder mit einer Hinterschneidung erzeugen.
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Nicht geeignet ist eine derartige Ausführung allerdings, wenn Bohrungen in harten, mineralischen Werkstoffen erzeugt werden sollen, wie etwa in Beton, harten Gesteinen oder dergleichen.
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Grundsätzlich sind im Stand der Technik zum Bohren in harten mineralischen Werkstoffen Schlagbohrmaschinen bekannt (vgl. z.B.
DE 2006 031 565 A1 ), jedoch lassen sich hiermit keine von einer zylindrischen Form abweichenden Bohrungen erzeugen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine zur Erzeugung von Bohrungen, die von einer zylindrischen Form abweichen, anzugeben, mit der auch ein Arbeiten in harten, mineralischen Werkstoffen, wie etwa Beton oder dergleichen, ermöglicht ist. Ferner soll ein hierfür geeignetes Bohrwerkzeug angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer Bohrmaschine gemäß der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bohrmaschine Mittel zur Übertragung einer axialen Antriebskomponente auf die Werkzeugspindel aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
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Erfindungsgemäß wird dadurch, dass der Werkzeugspindel zusätzlich zum oszillierenden Antrieb um die Längsachse eine axiale Antriebskomponente überlagert wird, ein deutlich verbesserter Bohrfortschritt in Axialrichtung auch in harten, mineralischen Werkstoffen ermöglicht. Gleichzeitig erlaubt es der oszillierende Antrieb der Werkzeugspindel, von einer zylindrischen Form abweichende Bohrungen zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum Ein- oder Ausschalten der axialen Antriebskomponente vorgesehen.
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Auf diese Weise kann die Bohrmaschine entweder wie ein herkömmlicher Oszillationsantrieb genutzt werden, oder aber als Bohrmaschine in der erfindungsgemäßen Weise. Somit wird die Funktionalität der Bohrmaschine deutlich vergrößert.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein Hammerschlagwerk zur Erzeugung der axialen Antriebskomponente vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein pneumatisches Hammerschlagwerk.
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Auf diese Weise kann eine besonders große Impulsenergie auf das Bohrwerkzeug übertragen werden, um so auch ein Bohren in sehr harten, mineralischen Werkstoffen, wie etwa Beton, Granit oder dergleichen zu ermöglichen.
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Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung arbeiten die Mittel zur Erzeugung einer axialen Antriebskomponente gemäß dem Prinzip einer Schlagbohrmaschine.
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Hierbei sind vorzugsweise etwa mindestens zwei Rastenscheiben vorgesehen, die durch Relativbewegung zueinander eine axiale Schlagkomponente auf die Bohrspindel übertragen.
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Auch auf diese Weise kann die zusätzliche axiale Antriebskomponente erzeugt werden.
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Gemäß einer weitern Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum Umschalten des Oszillationsantriebs in einen kontinuierlich oder intermittierend rotierenden Antrieb vorgesehen.
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Ein kontinuierlich rotierender Antrieb kann erreicht werden, wenn der Oszillationsantrieb vollständig abgeschaltet wird und stattdessen die Antriebswelle unmittelbar oder mittelbar mit der Werkzeugspindel gekoppelt wird, um diese rotierend anzutreiben. Für einen intermittierend rotierenden Antrieb kann ein Freilauf zugeschaltet werden, mittels dessen die hin- und her oszillierende Drehantriebsbewegung der Werkzeugspindel in eine intermittierend rotierende Antriebsbewegung umgesetzt wird.
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Beide Varianten tragen zu einer breiteren Nutzungsmöglichkeit der Bohrmaschine bei.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Bohrmaschine ein Bohrfutter zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs auf, das eine axiale Relativbeweglichkeit eines darin aufgenommenen Bohrwerkzeugs und die Übertragung einer Antriebskomponente in Umfangsrichtung erlaubt.
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Hierbei kann es sich etwa um eine sogenannte SDS-Aufnahme handeln. Dadurch, dass eine axiale Relativbewegung des Bohrwerkzeugs zum Bohrfutter ermöglicht wird, kann eine höhere Impulsenergie auf das Werkstück übertragen werden, wodurch sich ein verbesserter Vortrieb der Bohrmaschine ergibt.
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Ein geeignetes Bohrwerkzeug für eine Bohrmaschine gemäß der vorstehend genannten Art weist einen Bohrkopf zur Erzeugung einer von einer zylindrischen Form abweichenden Bohrung auf, wobei am Schaft eine Aufnahme vorgesehen ist, die eine axiale Beweglichkeit des Bohrwerkzeugs relativ zu einem Bohrfutter erlaubt und die Übertragung einer Antriebskomponente in Umfangsrichtung erlaubt.
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Vorzugsweise weist hierbei das Bohrwerkzeug an seinem Schaft eine SDS-Aufnahme auf.
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Auf diese Weise lässt sich ein deutlich verbesserter Vortrieb bei der Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine erzielen.
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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. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine;
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2 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Bohrmaschine gemäß 1 im Bereich des Getriebes und
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3 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Bohrwerkzeuges für die Bohrmaschine gemäß 1 oder 2.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Bohrmaschine dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Die Bohrmaschine 10 weist ein Gehäuse 12 in Pistolenform mit einem Handgriff 16 auf, an dem ein Drücker 14 zur Betätigung des Antriebsmotors vorgesehen ist.
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In der Bohrmaschine 10 ist eine Werkzeugspindel 17 aufgenommen, an deren äußerem Ende ein Bohrfutter 18 aufgenommen ist. Die Werkzeugspindel 17 kann um ihre Längsachse 19 hin- und her oszillierend angetrieben werden, wie durch den Doppelpfeil 21 angedeutet ist. Zusätzlich kann der Werkzeugspindel 17 eine axiale Antriebskomponente überlagert werden, wie durch den Doppelpfeil 23 angedeutet ist.
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Dies ermöglicht eine Erzeugung von Bohrungen, die eine von einer zylindrischen Form abweichende Form aufweisen, mit Hilfe eines geeigneten Bohrwerkzeugs. Da die Form des Bohrwerkzeugs auch die Form der Bohrung bestimmt, versteht es sich, dass zahlreiche Varianten eines Bohrwerkzeugs denkbar sind.
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Ein beispielhaftes Bohrwerkzeug ist in 3 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet. Das Bohrwerkzeug 50 weist einen Bohrkopf 52 mit drei in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander versetzten radial nach außen vorstehenden Vorsprüngen auf, wobei sich an deren in Vorschubrichtung gerichteter Vorderseite zugeordnete scharfe Schneiden anschließen. Der Bohrkopf 52 ist an seiner in Vorschubrichtung gerichteten Außenseite vorzugsweise mit Diamantpartikeln, CBN oder dergleichen beschichtet, um einen verbesserten Vortrieb zu ermöglichen.
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In 1 sind beispielhaft mit 20 und 22 zwei Schalter angedeutet. Der erste Schalter 20 ermöglicht eine Umschaltung des drehoszillierenden Antriebs in einen rotierenden Antrieb. Der Umschalter auf der Oberseite des Gehäuses 12 ermöglicht ein Ein- oder Ausschalten der axialen Antriebskomponente.
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Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Bohrmaschine entweder zur Erzeugung von einer zylindrischen Form abweichenden Bohrungen verwendet werden, wenn sowohl der Oszillationsantrieb als auch der Antrieb in Axialrichtung eingeschaltet sind. Alternativ kann bei Abschaltung der axialen Antriebskomponente die Bohrmaschine 10 lediglich als Oszillationsantrieb verwendet werden, um Bohr-, Schleifoder Schneidarbeiten zu erledigen. Wird dagegen der Oszillationsantrieb derart umgeschaltet, dass sich anstelle eines Drehoszillationsantriebs ein um die Längsachse 19 rotierender Antrieb ergibt, so kann die Bohrmaschine 10 etwa wie eine herkömmliche Schlagbohrmaschine oder ein herkömmlicher Bohrhammer verwendet werden.
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Daneben ist es denkbar, anstelle einer Umschaltung in eine rotierende Antriebsbewegung der Werkzeugspindel eine Umschaltung in einen intermittierend rotierenden Antrieb zu ermöglichen, wie es grundsätzlich aus der
EP 1 674 181 A2 bekannt ist, die hier vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Ein derartiger Antrieb, der etwa durch Kopplung eines Freilaufs mit dem Oszillationsantrieb realisiert werden kann, kann für Spezialaufgaben vorteilhaft sein.
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Ein möglicher Aufbau der Bohrmaschine 10 wird im Folgenden näher anhand von 2 erläutert.
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Die Bohrmaschine 10 weist einen Motor 24 in Form eines Universalmotors auf, dessen Motorwelle 26 über eine Verlängerung 28, einen insgesamt mit 32 bezeichneten Oszillationsantrieb antreibt. Mittels des Oszillationsantriebs 32 wird die rotierende Antriebsbewegung der Motorwelle 26 in eine drehoszillierende Antriebsbewegung der Werkzeugspindel 17 um deren Längsachse 19 mit hoher Frequenz von z.B. 5.000 bis 30.000 Oszillationen pro Minute und geringem Verschwenkwinkel im Bereich von etwa 0,5° bis 7° umgesetzt.
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Derartige Oszillationsantriebe sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt (vgl. z.B.
DE 102 20 325 A1 ). Hierbei kann beispielsweise von der Motorwelle ein Exzenter angetrieben werden, der mit einem Exzenterhebel gekoppelt ist, um die Werkzeugspindel oszillierend anzutreiben. In
2 ist eine derartige Ausführung beispielhaft skizziert. Die Motorwelle
26 ist im Bereich des Lüfters mittels eines Lagers
46 am Gehäuse
12 gelagert und treibt über eine Verlängerung
28 ein Getriebe
30 in Form eines Kegelradgetriebes an, mittels dessen ein Kurbeltrieb
40 angetrieben wird, um eine Axialkomponente zu erzeugen.
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Die Verlängerung
28 der Motorwelle
26 ist über das betreffende Zahnrad hinaus weiter verlängert und am Ende mittels eines Lagers
49 am Gehäuse
12 gelagert. In diesem Bereich ist auf der Verlängerung
28 ein Exzenterzapfen
34 aufgenommen, an dem eine Exzentergabel
36 mit zwei einander gegenüberliegenden Gabelenden angreift, wie grundsätzlich z.B. aus der
DE 102 20 325 A1 bekannt ist. Der Exzenterhebel
36 ist mit seinem gegenüberliegenden Ende drehfest auf einem Zylinder
38 festgelegt, der mit der Werkzeugspindel
17 fest verbunden ist. Auf diese Weise wird der Zylinder
38 und damit die Werkzeugspindel
17 in Drehoszillationen um ihre Längsachse
19 versetzt.
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Die von der Verlängerung 28 der Motorwelle 26 über das Getriebe 30 abgeleitete Antriebsbewegung treibt eine Zwischenwelle 37 an, mittels derer der Kurbeltrieb 40 angetrieben wird. Die Zwischenwelle 37 ist an ihrem einen Ende mittels eines Lagers 47 am Gehäuse 12 gelagert und in einem weiteren Bereich mittels eines weiteren Lagers (aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt) am Gehäuse 12 gelagert. Von der Zwischenwelle 37 wird ein Kurbelzapfen 42 angetrieben, an der eine Kurbelstange 44 angreift, die mit dem Zylinder 38 zusammenwirkt, um ein darin aufgenommenes luftgetriebenes Hammerschlagwerk anzutreiben.
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Auf diese Weise wird der vom Oszillationsantrieb 32 erzeugten Drehoszillation der Werkzeugspindel 17 zusätzlich eine Schlagkomponente in Axialrichtung überlagert.
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Es versteht sich, dass die hier dargestellte Ausführungsform des Hammerschlagwerks mit Luftantrieb rein beispielhaft ist und dass beliebige andere Möglichkeiten denkbar sind, um eine Axialkomponente auf die Werkzeugspindel 17 zu übertragen. Beispielsweise könnte hierzu nach Art einer Schlagbohrmaschine mit zwei miteinander zusammenwirkenden Rastscheiben gearbeitet werden, die der Werkzeugspindel eine Axialbewegung überlagern.
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Das Bohrfutter 18 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das hieran aufgenommene Bohrwerkzeug 50 relativ zur Werkzeugspindel 17 eine gewisse Axialbeweglichkeit aufweist.
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Hierzu könnte das Bohrfutter 18 bspw. mit einer SDS-Aufnahme 56 gemäß 3 versehen sein. 3 zeigt die Ausgestaltung der SDS-Aufnahme 56 am Schaft 54 des Bohrwerkzeuges 50. Hierbei sind typischerweise zwei um 180° zueinander winkelversetzt angeordnete Axialnuten 58 vorgesehen, in die das Bohrfutter 18 mit einem zugeordneten Rastelementl eingreift, um so eine axiale Festlegung und dennoch Beweglichkeit in Axialrichtung zu erlauben. Von den Axialnuten 58 getrennt sind weitere Axialnuten 60 winkelversetzt zu den ersten Axialnuten 58 angeordnet, über die das in Umfangsrichtung wirkende Drehmoment übertragen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1674181 A2 [0002, 0036]
- DE 2006031565 A1 [0005]
- DE 102009027560 A1 [0006]
- DE 19903166 A1 [0006]
- DE 10220325 A1 [0039, 0040]
