DE19821554A1

DE19821554A1 - Bohrgerät mit Schlagwerk

Info

Publication number: DE19821554A1
Application number: DE19821554A
Authority: DE
Inventors: Fritz Mark; Stefan Miescher
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: DE19821554B4; US6138772A; JPH11333825A

Abstract

Das Bohrgerät weist ein Gehäuse (1), eine drehbar gelagerte Arbeitsspindel (5) für ein in der Arbeitsspindel (5) axial begrenzt verschiebbar gelagertes Werkzeug (6) und ein Schlaggetriebe zur Erzeugung von auf das Werkzeug (6) einwirkenden Axialschlägen mit zwei aufeinander gleitenden Nockenscheiben (11, 12) auf. Eine erste Nockenscheibe (11) wirkt mit der Arbeitsspindel (5) zusammen und eine zweite Nockenscheibe (12) ist drehfest sowie entgegen der Bohrrichtung gegen die Kraft wenigstens einer ersten Feder (14) versetzbar, die sich an einer in Bohrrichtung weisenden Fläche des Gehäuses (1) abstützt. Zwischen einer entgegen der Bohrrichtung weisenden Gegenfläche (13) der zweiten Nockenscheibe (12) und der Fläche des Gehäuses (1) ist ein parallel zur Bohrrichtung versetzbares Stellelement (19) angeordnet, mit dessen Hilfe eine zweite Feder (23) in Bohrrichtung in den Arbeitsbereich der ersten Feder (14) versetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät mit Schlagwerk gemäss dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Bei der Bearbeitung von Gestein, Beton und dgl. zu bearbeitenden Materialien werden neben schweren Bohr- und Meisselgeräten auch leichtere und kleinere Bohrgeräte verwendet, die mit einem mechanischen Schlagwerk ausgestattet sind und erst beim Kontakt mit dem zu bearbeitenden Material unter Druck auf das Gerät zu schlagen beginnen. Ein derartiges Gerät ist als Bohrgerät aus der DE-PS 14 27 725 bekannt. Dieses bekannte Bohrgerät weist eine drehbar und axial versetzbare Arbeitsspindel und ein Nockenschlagwerk mit zwei aufeinander gleitenden Nockenscheiben auf. Die Arbeits spindel ist axial fest mit einem Stellelement verbunden und steht in drehfester Verbindung mit einem Antriebsrad sowie der ersten Nockenscheibe. Die zweite Nockenscheibe ist fest in dem Gehäuse des Bohrgerätes angeordnet. Das Stellelement ist hülsenförmig ausgebildet, umgibt die beiden Nockenscheiben und ist innerhalb einer Aufnahmebohrung des Gehäuses gegen die Kraft einer Feder in Bohrrichtung versetzbar.

Das Stellelement weist ebenso wie ein zwischen dem Stellelement und einer in Bohr richtung weisenden Fläche des Gehäuses angeordnetes Steuerelement an den einander zugekehrten Stirnseiten mehrere, einander entsprechende, schraubenförmig ansteigende Flächen auf, welche beim Verdrehen des Stellelementes aufeinander gleiten und je nach Grad der Verstellung deren axiale Lage und damit die axiale Lage der Arbeitsspindel bestimmen. Auf diese Weise ist die Schlagstärke des Nockenschlagwerkes veränderbar, bzw. die Nockenkörper beider Nockenscheiben ausser Eingriff bringbar, so dass keine Axialschläge auf die Arbeitsspindel abgegeben werden. Das Einwirken der Axialschläge auf das Werkzeug über die Arbeitsspindel führt zu einem erheblichen Leistungsverlust der Schlagkraft und zu einen frühzeitigen Verschleiss der Arbeitsspindel sowie der mit der Arbeitsspindel zusammenwirkenden Lagerstellen des Gerätes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät zu schaffen, bei dem die vom Schlagwerk erzeugten Axialschläge direkt auf ein in der Arbeitsspindel angeordnetes Werkzeug abgegeben werden und bei dem eine wesentliche Erhöhung der Schlagstärke des Schlagwerkes einfach und schnell möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Bohrgerät, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Bei dem erfindungsgemässen Schlagwerk werden die Axialschläge für ein in der Arbeitsspindel axial begrenzt verschiebbar gelagertes Werkzeug von der zweiten Nockenscheibe erzeugt, indem diese bei Ihrer Beschleunigung in Bohrrichtung mit ihrem in Bohrrichtung ragenden Ansatz auf das freie Ende des Werkzeuges aufschlägt. Damit die zweite Nockenscheibe in Bohrrichtung mit einer Kraft beschleunigt werden kann, die grösser ist als die Federkraft der ersten Feder, ist von dem Stellelement eine zweite Feder in den Arbeitsbereich der ersten Feder versetzbar. Diese zweite Feder wird bei der Versetzung der zweiten Nockenscheibe entgegen der Bohrrichtung zeitverzögert zu der ersten Feder vorgespannt. Die für die Beschleunigung der zweiten Nockenscheibe in Bohrrichtung zur Verfügung stehende, in den Federn gespeicherte Kraft setzt sich somit hauptsächlich aus der Federkraft der ersten Feder und zu einem Teil aus der Federkraft der zweiten Feder zusammen.

Vorzugweise ist der Arbeitspunkt der zweiten Feder mit Hilfe des Stellelementes in Bohr richtung in den Arbeitspunkt der ersten Feder versetzbar. Dadurch werden gleich zu Beginn der Versetzung der zweiten Nockenscheibe entgegen der Bohrrichtung durch die erste Nockenscheibe beide Federn gleichzeitig vorgespannt. Die Schlagstärke der auf das Werkzeug von der zweiten Nockenscheibe abgegebenen Axialschläge resultiert somit aus der Federkraft beider Federn.

Aus handhabungstechnischen Gründen sind zweckmässigerweise zur Versetzung des Stellelementes gegeneinander verdrehbare Steuerelemente mit Steuerflächen vorgesehen, die zwischen der Fläche des Gehäuses und dem Stellelement angeordnet sind. Die Steuerflächen sind beispielsweise in einem axialen Abstand voneinander an einander zugekehrten Stirnseiten des Stellelementes und einer gegenüber dem Gehäuse fest angeordneten Steuerscheibe angeordnet, die sich zwischen dem Stellelement und der Fläche des Gehäuses befindet. Beim Verdrehen der Stellhülse in Umfangsrichtung gleiten diese Steuerflächen aufeinander und je nach Grad der Verdrehung verändert sich die axiale Lage des Stellelementes gegenüber der zweiten Nockenscheibe bzw. der Abstand zwischen der zweiten Feder und der zweiten Nockenscheibe.

Damit ein selbständiges Verdrehen des Stellelementes verhindert werden kann, sind vorteilhafterweise die Steuerelemente parallel zur Bohrrichtung stufenförmig abgesetzt.

Um die von der ersten Feder erzeugbare Schlagstärke wesentlich erhöhen zu können ist vorzugsweise die Federkraft der zweiten Feder grösser als die Federkraft der ersten Feder.

Damit die zweite Feder nur innerhalb eines bestimmten Federkraftbereiches wirken kann, wenn diese zusammen mit der ersten Feder von der zweiten Nockenscheibe zusammengedrückt wird, ist zweckmässigerweise das Stellelement hülsenförmig aus gebildet und die zweite Feder unter Vorspannung zwischen der Angriffsfläche und einem parallel zur Bohrrichtung versetzbaren, mit der Gegenfläche in Wirkverbindung bringbaren Anschlagelement angeordnet.

Damit die erste Feder eine gute axiale Abstützung erfährt und eine geringe Baulänge aufweisen kann, ragt vorteilhafterweise von der Fläche des Gehäuses in Bohrrichtung ein die beiden Federn durchsetzendes, bolzenförmiges Führungselement ab, das zwischen der Angriffsfläche und der Gegenfläche eine radiale Erweiterung mit einer ersten, in Bohrrichtung weisenden Anschlagschulter aufweist, an der sich die erste Feder abstützt.

Um eine automatische Versetzung des Stellelementes in seine Ausgangsstellung erreichen zu können, wenn dieses in Umfangsrichtung verdreht wird, weist zweck mässigerweise die radiale Erweiterung des Führungselementes eine entgegen der Bohr richtung weisende, zweite Anschlagschulter auf, die der Abstützung einer dritten Feder dient, die zwischen der radialen Erweiterung des Führungselementes und der Angriffs fläche des Stellelementes angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemässen Bohrgerätes;

Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch das Schlagwerk des Bohrgerätes der Fig. 1, wobei sich das Stellelement in Ausgangsstellung befindet;

Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt durch das Schlagwerk des Bohrgerätes der Fig. 1; wobei sich das Stellelement in einer Endstellung befindet.

Das in der Fig. 1 dargestellte Bohrgerät weist ein Gehäuse 1, einen Handgriff 2, einen in dem Handgriff 2 eingebauten Betätigungsschalter 3, eine elektrische Verbindungsleitung 9 eine in dem Gehäuse 1 drehbar gelagerte Arbeitsspindel 5 für ein in die Arbeitsspindel 5 eingesetztes Werkzeug 6, einen verdrehbaren Stellring 4, sowie ein schematisch dargestelltes Schlagwerk 7 und einen schematisch dargestellten elektrischen Antriebs motor 8 auf, der mit nicht dargestellten Übertragungselementen mit der Antriebsspindel 5 in drehschlüssiger Verbindung steht.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Teil der drehbar in dem Gehäuse 1 gelagerten Arbeits spindel 5 und das Schlagwerk 7 des erfindungsgemässen Bohrgerätes. In einer Aufnahmebohrung der Arbeitsspindel 5 befindet sich ein Einsteckende des Werkzeuges 6. Dieses Werkzeug ist gegenüber der Arbeitsspindel 5 axial begrenzt verschiebbar. Das Einsteckende des Werkzeuges 6 steht in Kontakt mit einer in einem radial erweiterten Bereich der Arbeitsspindel 5 angeordneten Anschlaghülse 34. Diese Anschlaghülse 34 ist entgegen der Bohrrichtung gegen die Kraft eines Federelementes 35 versetzbar. Die Anschlaghülse 34 und das Federelement 35 sind aus Gründen der Vereinfachung nur in Fig. 2 dargestellt. Das entgegen der Bohrrichtung weisende, freie Ende der Arbeitsspindel 5 steht in drehfester Verbindung mit einem, eine Aussenverzahnung aufweisenden Antriebsrad 10, das von dem elektrischen Antriebsmotor 8 beim Einschalten des Bohrgerätes in Drehbewegung versetzbar ist. Neben diesem Antriebsrad 10 weist die Arbeitsspindel 5 auch eine erste Nockenscheibe 11 mit entgegen der Bohrrichtung abstehenden Nockenkörpern nach Art einer Verzahnung auf. Bei einer Drehbewegung der Arbeitsspindel 5 gleiten die Nockenkörper dieser ersten Nockenscheibe 11 auf in Bohrrichtung gerichteten Nockenkörpern einer in dem Gehäuse 1 drehfest, aber axial versetzbaren, zweiten Nockenscheibe 12 bzw. tauchen in Vertiefungen zwischen den einzelnen Nockenkörpern dieser zweiten Nockenscheibe 12. Dabei wird die zweite Nockenscheibe 12 in kurzen zeitlichen Intervallen abwechslungsweise entgegen der Bohrrichtung gegen die Kraft einer ersten Feder 14 und durch die vorgespannte, erste Feder 14 schlagartig gegen die erste Nockenscheibe 11 versetzt.

Die drehfeste und axial versetzbare Anordnung der zweiten Nockenscheibe 12 in dem Gehäuse 1 erfolgt mittels beispielsweise drei gleichmässig am Umfang der zweiten Nockenscheibe 12 angeordneten, kugelförmigen Führungskörpern 28, von denen nur ein Führungskörper 28 dargestellt ist. Die Führungskörper 28 sind in parallel zur Bohrrichtung erstreckenden Längsnuten 29, 30 eines Stellelementes 19 und der zweiten Nockenscheibe 12 geführt, wobei die Querschnitte der Längsnuten 29, 30 im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sind. Die Längsnuten 29 des Stellelementes 19 befinden sich an der Innenkontur eines Stellarmes 27 des Stellelementes 19 und die Längsnuten 30 befinden sich in der Aussenkontur der zweiten Nockenscheibe 12. Die Länge der Längsnuten 29, 30 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der kugelförmigen Führungskörper 28 und dem Betrag des maximalen Versatzes der zweiten Nockenscheibe 12 parallel zur Bohrrichtung.

Von einer in Bohrrichtung weisenden Fläche 31 des Gehäuses 1 ragt ein bolzenförmiges Führungselement 20 in Bohrrichtung ab. Dieses Führungselement 20 weist eine radiale Erweiterung 21 auf, die eine in Bohrrichtung weisende erste Anschlagschulter 15 und eine entgegen der Bohrrichtung weisende zweite Anschlagschulter 16 bildet. Zwischen der ersten Anschlagschulter 15 und einer entgegen der Bohrrichtung weisenden Gegenfläche 13 der zweiten Nockenscheibe 12 erstreckt sich die erste Feder 14, die beim axialen Versetzen der zweiten Nockenscheibe 12 durch die erste Nockenscheibe 11 entgegen der Bohrrichtung vorgespannt wird.

Das Stellelement 19 ist hülsenförmig ausgebildet und umgibt das bolzenförmige Führungselement 20. Zwischen der radialen Erweiterung 21 des Führungselementes 20 und der Fläche 31 des Gehäuses 1 weist das Stellelement 19 eine in Bohrrichtung weisende Angriffsfläche 18 auf. Zwischen dieser Angriffsfläche 18 und der zweiten Anschlagschulter 16 des Führungselementes 20 ist eine dritte Feder 17 angeordnet.

Neben der Angriffsfläche 18 weist das Stellelement 19 auch eine Anschlagkante 32 mit einer entgegen der Bohrrichtung weisenden Auflagefläche auf. An dieser Auflagefläche liegt ein entgegen der Bohrrichtung versetzbares Anschlagelement 24 in Form einer Ringscheibe an.

Das Anschlagelement 24 wirkt mit einer zweiten Feder 23 zusammen, die unter Vor spannung zwischen dem Anschlagelement 24 und der Angriffsfläche 18 angeordnet ist und einen Teil der ersten Feder 14 und der dritten Feder 17 umgibt. Die Federkraft der ersten Feder 14 ist geringer als die Federkraft der zweiten Feder 23 und grösser als die Federkraft der dritten Feder 17.

Ein Teil der Gegenfläche 13 der zweiten Nockenscheibe 12 wird von einer entgegen der Bohrrichtung weisenden Stirnseite eines rohrförmigen Ansatzes 33 gebildet, der entgegen der Bohrrichtung von der zweiten Nockenscheibe 12 abragt. Der axiale Abstand A2 zwischen der Stirnseite des rohrförmigen Ansatzes 33 und dem versetzbaren Anschlag element 24 entspricht in der Ausgangsstellung des Bohrgerätes dem maximalen Versatz A1 der zweiten Nockenscheibe 12 parallel zur Bohrrichtung.

Eine Erhöhung der Schlagstärke wird bei dem erfindungsgemässen Bohrgerät dadurch erreicht, dass der Arbeitspunkt der zweiten Feder 23 in Bohrrichtung in den Arbeits bereich, bzw. in den Arbeitspunkt der ersten Feder 14 verschoben wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die zum Erreichen einer höheren Schlagstärke erforderliche Axial verschiebung der zweiten Feder 23 wird mit Hilfe des Stellelementes 19 erreicht, das ebenso wie ein zwischen dem Stellelement 19 und der Fläche 31 des Gehäuses 1 fest angeordnetes Steuerelement an den einander zugekehrten Stirnseiten wenigstens zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Steuerflächen 25, 26 aufweisen, welche beim Verdrehen des Stellelementes 19 aufeinander gleiten und je nach Grad der Verdrehung deren axiale Lage und damit die axiale Lage des Stellelementes 19 bzw. den Abstand der zweiten Feder 23 von der zweiten Nockenscheibe 12 bestimmen. Die Stirnseiten des Stellelementes 19 und des Steuerelementes weisen jeweils 3 in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Steuerflächen 25, 26 auf, wobei die Fig. 2 und 3 nur jeweils zwei Steuerflächen 25, 26 zeigen.

Je nach Grad der Verdrehung des Stellelementes 19 wird der Arbeitspunkt der zweiten Feder 23 in den Arbeitsbereich der ersten Feder 14 bzw. den Arbeitspunkt der ersten Feder versetzt. Als Arbeitspunkt wird der Ausgangspunkt bzw. Nullpunkt der Feder kennlinie bezeichnet. Als Arbeitsbereich wird der Federweg einer Feder bezeichnet. Wird der Arbeitspunkt der zweiten Feder 23 in den Arbeitsbereich der ersten Feder 14 versetzt, so setzt sich die Energie der Schlagstärke anfänglich aus der Federkraft der ersten Feder 14 und anschliessend aus den Federkräften der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 23 zusammen. Wird der Arbeitspunkt der zweiten Feder 23 in den Arbeitspunkt der ersten Feder 14 versetzt, so setzt sich die Energie der Schlagstärke immer aus den Federkräften der beiden Federn 14, 23 zusammen.

Von der zweiten Nockenscheibe 12 ragt in Bohrrichtung ein Ansatz 22 ab, der die erste Nockenscheibe 11 und ein Teil der Arbeitsspindel 5 durchsetzt und in Abhängigkeit von der Drehzahl, mit der die beiden Nockenscheiben 11, 12 aufeinander gleiten, das freie Ende des Werkzeuges mit Axialschlägen beaufschlagt.

Eine Veränderung der Schlagstärke des Schlagwerkes 7 wird, wie bereits beschrieben, durch ein Verdrehen des Stellelementes 19 in Umfangsrichtung erreicht. Ein einfaches und schnelles Verdrehen des Stellelementes 19 ist beispielsweise mittels eines in Umfangsrichtung verdrehbaren, ausserhalb des Bohrgerätes betätigbaren Stellringes 4 möglich, der formschlüssig mit dem Stellarm 27 des Stellelementes 19 in Verbindung steht.

Zwischen der Arbeitsspindel 5 und dem Antriebsrad 10 ist beispielsweise eine nicht dargestellte Überlastkupplung angeordnet, mit deren Hilfe die Übertragung der Dreh bewegung von dem elektrischen Antriebsmotor 8 auf die Antriebsspindel 5 unterbrochen wird, wenn beispielsweise ein Armierungseisen in einem ebenfalls nicht dargestellten Untergrund getroffen wird und sich das Werkzeug in Form eines Bohrers verklemmt.

Claims

1. Bohrgerät mit einem Gehäuse (1), einer drehbar gelagerten Arbeitsspindel (5) für ein Werkzeug (6) und einem Schlagwerk (7) zur Erzeugung von auf das Werkzeug (6) einwirkenden Axialschlägen mit zwei aufeinander gleitenden Nockenscheiben (11, 12), wobei eine erste Nockenscheibe (11) mit der Arbeitsspindel (5) zusammenwirkt und eine zweite Nockenscheibe (12) drehfest in dem Gehäuse (1) angeordnet ist, mit einer ersten Feder (14) zwischen einer entgegen der Bohr richtung weisenden Gegenfläche (13) der zweiten Nockenscheibe (12) und einer in Bohrrichtung weisenden Fläche des Gehäuses (1) und mit wenigstens einer in Bohrrichtung weisenden Angriffsfläche (18) eines parallel zur Bohrrichtung ver setzbaren Stellelementes (19), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nockenscheibe (12) wenigstens gegen die Kraft der ersten Feder (14) entgegen der Bohrrichtung versetzbar ist, sowie einen in Bohrrichtung ragenden, die erste Nockenscheibe (11) durchsetzenden, mit dem gegenüber der Arbeitsspindel (5) axial begrenzt verschiebbar gelagerten Werkzeug (6) zusammenwirkbaren Ansatz (22) aufweist und zwischen der Gegenfläche (13) und der Angriffsfläche (18) eine zweite Feder (23) angeordnet ist, deren Arbeitspunkt mit Hilfe des Stellelementes (19) in Bohrrichtung in den Arbeitsbereich der ersten Feder (14) versetzbar ist.

2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitspunkt der zweiten Feder (23) mit Hilfe des Stellelementes (19) in Bohrrichtung in den Arbeitspunkt der ersten Feder (14) versetzbar ist.

3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versetzung des Stellelementes (19) gegeneinander verdrehbare Steuerelemente mit Steuerflächen (25, 26) vorgesehen sind, die zwischen der Fläche des Gehäuses (1) und dem Stellelement (19) angeordnet sind.

4. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerflächen (25, 26) parallel zur Bohrrichtung stufenförmig abgesetzt sind.

5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der zweiten Feder (23) grösser ist als die Federkraft der ersten Feder (14).

6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (19) hülsenförmig ausgebildet ist und die zweite Feder (23) unter Vorspannung zwischen der Angriffsfläche (18) und einem parallel zur Bohrrichtung versetzbaren, mit der Gegenfläche (13) in Wirkverbindung bringbaren Anschlagelement (24) angeordnet ist.

7. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Fläche des Gehäuses (1) in Bohrrichtung ein die beiden Federn (14, 23) durchsetzendes, bolzenförmiges Führungselement (20) abragt, das zwischen der Angriffsfläche (18) und der Gegenfläche (13) eine radiale Erweiterung (21) mit einer ersten, in Bohrrichtung weisenden Anschlagschulter (15) aufweist, an der sich die erste Feder (14) abstützt.

8. Bohrgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (21) des Führungselementes (20) eine entgegen der Bohrrichtung weisende, zweite Anschlagschulter (16) aufweist, die der Abstützung einer dritten Feder (17) dient, die zwischen der radialen Erweiterung (21) des Führungs elementes (20) und der Angriffsfläche (18) des Stellelementes (19) angeordnet ist.