DE19961586A1 - Schlagunterstützte Handbohrmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer schlagunterstützten Handbohrmaschine mit einer Werkzeughalterung (10) zur Aufnahme zumindest eines Werkzeugs, die über wenigstens einen Motor (14) mit zumindest einer Drehfrequenz und mit zumindest einer Schlagfrequenz antreibbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Drehfrequenz und die Schlagfrequenz derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vorliegenden Drehfrequenz ein bei einem Schlag aufgespannter Winkelbereich (PSI) zwischen einer Kerbe (18) und einer benachbarten Kerbe (20) in Umfangsrichtung mit nachfolgenden Schlägen bei gleichen Kerbwinkelabständen (alpha) abarbeitbar ist wie bei einer kleineren Vergleichsdrehfrequenz.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer schlagunterstützten Hand­ bohrmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0764 502 A1 ist eine gattungsbildende Handbohrma­ schine bekannt. Die Handbohrmaschine besitzt ein Gehäuse, in dem ein mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkender elektri­ scher Antriebsmotor angeordnet ist. Mit dem Antriebsmotor kann eine Werkzeugaufnahme über ein Getriebe mit einer Dreh­ frequenz und über ein Schlagwerk mit einer Schlagfrequenz an­ getrieben werden.

Um eine hohe Abbauleistung insbesondere bei spröden Unter­ gründen zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der elektrische Antriebsmotor mit einer Meßeinrichtung gekoppelt ist, über die ein Reaktionsdrehmoment erfaßbar ist. Die Regeleinrich­ tung umfaßt eine Auswerteeinheit, welche mit der Meßeinrich­ tung für das Reaktionsdrehmoment verbunden ist und über wel­ che die Drehfrequenz der Werkzeugaufnahme derart regelbar ist, daß das im Betrieb am Antriebsmotor gemessene Reaktions­ drehmoment maximal ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer schlagunterstützten Hand­ bohrmaschine mit einer Werkzeughalterung zur Aufnahme zumin­ dest eines Werkzeugs, die über wenigstens einen Motor mit zu­ mindest einer Drehfrequenz und mit zumindest einer Schlagfre­ quenz antreibbar ist.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß der Bohrfortschritt bei be­ kannten Handbohrmaschinen bei kleinen Bohrdurchmessern in er­ ster Linie durch eine begrenzte Förderfähigkeit der Bohrer­ wendel bestimmt ist, wird vorgeschlagen, daß die Drehfrequenz und die Schlagfrequenz derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vorliegenden Drehfrequenz ein bei einem Schlag aufgespannter Winkelbereich zwischen einer Kerbe und einer benachbarten Kerbe in Umfangsrichtung mit nachfolgenden Schlägen mit gleichen Kerbwinkelabständen abarbeitbar ist wie bei einer kleineren Vergleichsdrehfrequenz. Ist der Winkelbe­ reich abgearbeitet, findet ausgehend von einer Ausgangsstel­ lung eine gleiche Abarbeitungsfolge statt. Es kann ein be­ währtes Kerbbild auf höhere Drehfrequenzen übertragen und bei kleinen Bohrdurchmessern, insbesondere unterhalb 10 mm eine große Förderleistung und damit ein großer axialer Bohrfort­ schritt erreicht werden. Um einfach eine schnelle Übertragung auf verschiedene Drehfrequenzen zu ermöglichen, können vor­ teilhaft Tabellen aufgestellt werden, aus denen für bestimmte Kerbbilder verschiedene Drehfrequenzen ausgelesen werden kön­ nen oder es können entsprechende Formeln benutzt werden.

Ist die Schlagfrequenz gleich einer der Vergleichsdrehfre­ quenz zugeordneten Schlagfrequenz, können vorteilhaft bewähr­ te Schlagwerke eingesetzt und Entwicklungsaufwand und Kosten eingespart werden.

Die Drehfrequenz und die Schlagfrequenz können in einem fe­ sten Verhältnis zueinander stehen, beispielsweise bei einer kleinen kostengünstigen Handschlagbohrmaschine, die durch die erhöhte Drehfrequenz nach Abschalten des Schlagwerks auch vorteilhaft zu einem spanenden Bohren eingesetzt werden kann, wie beispielsweise in Werkstoffen wie Holz, Kunststoff, Me­ tall usw.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschla­ gen, daß zumindest die Drehfrequenz unabhängig von der Schlagfrequenz veränderbar ist. Es können dadurch mit einer Handschlagbohrmaschine ein oder mehrere bewährte Kerbbilder bei verschiedenen Drehfrequenzen erreicht werden. Die Dreh­ frequenz der Handbohrmaschine kann vorteilhaft auf verschie­ dene Bohrerdurchmesser eingestellt und es kann bei verschie­ denen Bohrdurchmessern ein besonders großer axialer Bohrfort­ schritt erreicht werden. Die Schlagfrequenz kann ebenfalls verändert oder kann vorteilhaft konstant gehalten werden, wo­ durch kostengünstige, ausgereifte Schlagwerke eingesetzt wer­ den können.

Eine von der Schlagfrequenz unabhängig einstellbare Drehfre­ quenz kann durch verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll er­ scheinende Konstruktionen erreicht werden, wie beispielsweise konstruktiv einfach durch ein einstellbares Getriebe und/oder indem die Werkzeughalterung über zumindest einen ersten Motor drehend und über zumindest einen zweiten Motor schlagend an­ treibbar ist.

Die Drehfrequenz kann manuell einstellbar oder vorteilhaft über eine Regeleinrichtung abhängig von zumindest einer Kenn­ größe des Werkzeugs automatisch einstellbar ausgeführt wer­ den. Der Komfort der Handschlagbohrmaschine kann gesteigert und eine Fehleinstellung kann vermieden werden. Zur Bestim­ mung einer vorteilhaften Drehfrequenz können verschiedene Kenngrößen herangezogen werden, wie beispielsweise bestimmte Codes, die in die Werkzeuge eingebracht und von der Regelein­ richtung ausgelesen werden. Kostengünstig und konstruktiv einfach kann die Regeleinrichtung über eine Meßeinrichtung einen Durchmesser, insbesondere einen Schaftdurchmesser des Werkzeugs, die Schneidenzahl und/oder einen axialen Bohrfort­ schritt als Kenngröße erfassen.

Ferner wird ein Werkzeug mit einem Grundkörper zur Anwendung bei einer erfindungsgemäßen Handbohrmaschine vorgeschlagen, der zumindest eine im Außenumfang eingebrachte Förderwendel, einen Außendurchmesser und einen durch die Förderwendel mit­ bestimmten Seelendurchmesser aufweist, wobei der Grundkörper im Vergleich zu einem Standardgrundkörper bei gleichem Außen­ durchmesser einen größeren Seelendurchmesser besitzt. Durch die erfindungsbedingt mögliche höhere Drehfrequenz kann ein großes Fördervolumen trotz einer kleineren Querschnittfläche der Förderwendel und dadurch ein besonders stabiles Werkzeug erreicht werden.

Um zu vermeiden, daß Werkzeuge, die speziell für eine erfin­ dungsgemäße Handschlagbohrmaschine vorgesehen sind, in Stan­ dardbohrmaschinen eingesetzt werden, besitzt das Werkzeug vorteilhaft einen der Werkzeughalterung entsprechend kodier­ ten Schaft, beispielsweise mit einer speziellen Querschnitts­ fläche mit Ausnehmungen, Vorsprüngen usw.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen­ fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Hand­ schlagbohrmaschine,

Fig. 2 bis 5 Kerbfolgen bei verschiedenen Drehfrequen­ zen und

Fig. 6 einen Bohrer in Längsrichtung von vorne.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine Handschlagbohrmaschine mit einer Werkzeug­ halterung 10 zur Aufnahme eines Bohrers, die mit einem in ei­ nem Gehäuse 40 angeordneten Elektromotor 14 über ein Getriebe 24 und eine Vorgelegestufe 25 mit mehreren Drehfrequenzen und über ein pneumatisches Schlagwerk 42 mit einer Schlagfrequenz antreibbar ist. Das Schlagwerk 42 besitzt einen in einem Spindelrohr 44 geführten Erregerkolben 46, der über ein Luftpolster 48, einen Flugkolben 50 und einen Döpper 52 auf ein Schaftende des Bohrers wirkt.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen Kerbfolgen des zweischneidigen Boh­ rers bei verschiedenen Drehfrequenzen und bei einer konstan­ ten Schlagfrequenz. Anstatt eines zweischneidigen Bohrers können auch Bohrer mit mehr oder weniger Schneiden und/oder mit anderen Schneideformen verwendet werden, beispielsweise mit Stiftschneiden usw.

Die in Fig. 2 dargestellte Kerbfolge zeigt die Handschlag­ bohrmaschine bei einem bekannten und bewährten Verhältnis zwischen der Drehfrequenz und der Schlagfrequenz. Nach einem ersten Schlag entstehen eine erste Kerbe 18 durch eine erste Schneide 62 und eine zweite benachbarte Kerbe 20 durch eine zweite Schneide 64 des Bohrers, die einen Winkelbereich ψ von 180° aufspannen (Fig. 2 und 6). Bei symmetrisch angeord­ neten Schneiden ergibt sich:

ψ = 360°/γ

(γ: Schneidenanzahl)

Bei einem nachfolgenden Schlag hat sich der Bohrer um einen Winkel ϕ in Richtung 58 weiter gedreht und es entsteht bei einer Drehfrequenz von 870 1/min ein bewährter Kerbwinkelab­ stand α von 64,8° zwischen der ersten Kerbe 18 und einer Kerbe 54, die in einem ersten Quadranten 56 eingebracht ist. Der Winkelbereich ψ wird in Drehrichtung 58 abgearbeitet, und zwar erzeugt die erste Schneide 62 bei einem weiteren Schlag eine weitere nicht näher dargestellte Kerbe, die in Drehrichtung 58 einen Abstand α zu der Kerbe 54 aufweist usw.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen Kerbfolgen mit der gleichen Schlag­ frequenz jedoch mit höheren Drehfrequenzen als in Fig. 2, wo­ bei die in Fig. 2 vorliegende Drehfrequenz nachfolgend als Vergleichsdrehfrequenz bezeichnet wird. Die Kerbfolgen in Fig. 3 bis 5 sind ausgehende von einem ersten Schlag wie in Fig. 2 dargestellt, bei dem eine Kerbe 18 und eine Kerbe 20 entstehen.

Erfindungsgemäß sind die Drehfrequenzen und die Schlagfre­ quenz derart aufeinander abgestimmt, daß stets der aufge­ spannte Winkelbereich ψ mit gleichen Kerbwinkelabständen α abarbeitbar ist wie bei der kleineren Vergleichsdrehfrequenz in Fig. 2. In Fig. 3 dreht der Bohrer in einem Zeitintervall zwischen zwei Schlägen um einen Winkel ϕ₁, der größer ist als 90°, so daß sich der bewährte Kerbwinkelabstand α in dem Winkelbereich ψ in einem zweiten Quadranten 60 zwischen ei­ ner Kerbe 54 der ersten Schneide 62 des Bohrers und der zwei­ ten Kerbe 20 einstellt. Der Bohrer dreht mit einer Drehfre­ quenz von 1547 1/min. Der Winkelbereich ψ wird entgegen der Drehrichtung 58 des Bohrers abgearbeitet, und zwar erzeugt der Bohrer bei einem folgenden Schlag mit seiner zweiten Schneide 64 eine weitere nicht näher dargestellte Kerbe mit einem Abstand α in Drehrichtung 58 vor der Kerbe 54 usw.

In Fig. 4 dreht der Bohrer in einem Zeitintervall zwischen zwei Schlägen um einen Winkel ϕ₂, der größer ist als 180°, so daß der Bohrer mit seiner zweiten Schneide 64 im ersten Qua­ dranten 56 eine Kerbe 54 mit einem Abstand α zur Kerbe 18 erzeugt. Der Bohrer dreht mit einer Drehfrequenz von 3287 1/min. Der Winkelbereich ψ wird wie in Fig. 2 in Drehrich­ tung 58 abgearbeitet, und zwar erzeugt die erste Schneide 62 des Bohrers bei einem weiteren Schlag eine weitere nicht nä­ her dargestellte Kerbe, die in Drehrichtung 58 einen Abstand α zu der Kerbe 54 aufweist usw.

In Fig. 5 dreht der Bohrer in einem Zeitintervall zwischen zwei Schlägen um einen Winkel ϕ₃, der größer ist als 270°, so daß der Bohrer mit seiner zweiten Schneide 64 im zweiten Qua­ dranten 60 eine Kerbe 54 mit einem Abstand α zur Kerbe 20 erzeugt. Der Bohrer dreht mit einer Drehfrequenz von 3963 1/min. Der Winkelbereich ψ wird wie in Fig. 3 entgegen der Drehrichtung 58 abgearbeitet, und zwar erzeugt die zweite Schneide 64 des Bohrers bei einem weiteren Schlag eine weite­ re nicht näher dargestellte Kerbe, mit einem Abstand α in Drehrichtung 58 vor der Kerbe 54 usw.

Eine gewünschte Drehfrequenz ergibt sich einfach daraus, daß in einem Zeitintervall zischen zwei Schlägen, der Bohrer:

in Fig. 2 um einen Winkel ϕ = α,

in Fig. 3 um einen Winkel ϕ₁ = ψ - α,

in Fig. 4 um einen Winkel ϕ₂ = + α und

in Fig. 5 um einen Winkel ϕ₃ = 2ψ - α weiter drehen muß. Die Drehfrequenz kann erhöht werden, so daß sich der Winkel ϕ_n um 360° oder um ein vielfaches von 360° erhöht.

Die Drehfrequenz ist bei der dargestellten Handschlagbohrma­ schine über das Getriebe 24 unabhängig von der Schlagfrequenz einstellbar, die einen konstanten Wert aufweist. Möglich ist jedoch auch, speziell für kleinere Bohrdurchmesser eine Ma­ schine mit einer bestimmten erhöhten Drehfrequenz herzustel­ len, beispielsweise mit einer der in Fig. 3, Fig. 4 oder Fig. 4 dargestellten Kerbfolge zugeordneten Drehfrequenz usw.

Von einer Regeleinrichtung 26 wird über eine Meßeinrichtung 16 ein Schaftdurchmesser 28 als Kenngröße erfaßt, abhängig von der die Regeleinrichtung 26 eine bestimmte Drehfrequenz automatisch einstellt.

In die Handschlagbohrmaschine können konventionelle Standard­ werkzeuge, wie insbesondere Bohrer eingesetzt werden und spe­ ziell für die Handschlagbohrmaschine ausgelegte Bohrer, die einen Grundkörper 12 mit einem der Werkzeughalterung 10 ent­ sprechend kodierten Schaft 38 aufweisen, und zwar sind am Schaft 38 Stege 22 angeformt, die beim Einführen des Bohrers in die Werkzeughalterung 10 in entsprechende, nicht näher dargestellte Ausnehmungen der Werkzeughalterung 10 greifen (Fig. 6). Durch die Stege 22 wird vermieden, daß die speziel­ len Bohrer in konventionelle Handschlagbohrmaschinen einge­ setzt werden.

Der für die erfindungsgemäße Handschlagbohrmaschine ausgeleg­ te, in Fig. 6 dargestellte Bohrer besitzt in den Außenumfang seines Grundkörpers 12 zwei eingebrachte Förderwendeln 30, 32, einen Außendurchmesser 34 und einen durch die Förderwen­ deln 30, 32 mitbestimmten Seelendurchmesser 36. Der Seelen­ durchmesser 36 ist größer als ein Seelendurchmesser 66 eines Standardbohrers mit gleichem Außendurchmesser 34. Der Bohrer ist dadurch stabiler als ein entsprechender Standardbohrer und durch die erfindungsgemäß höhere Drehfrequenz kann bei einem bewährten Kerbbild eine hohe Fördermenge durch die För­ derwendeln 30, 32 und ein große axialer Bohrfortschritt er­ reicht werden.

Bezugszeichen

10

Werkzeughalterung

12

Grundkörper

14

Elektromotor

16

Meßeinrichtung

18

Kerbe

20

Kerbe

22

Steg

24

Getriebe

25

Vorgelegestufe

26

Regeleinrichtung

28

Durchmesser

30

Förderwendel

32

Förderwendel

34

Außendurchmesser

36

Seelendurchmesser

38

Schaft

40

Gehäuse

42

Schlagwerk

44

Spindelrohr

46

Erregerkolben

48

Luftpolster

50

Flugkolben

52

Döpper

54

Kerbe

56

Quadrant

58

Richtung

60

Quadrant

62

Schneide

64

Schneide

66

Seelendurchmesser
ψ Winkelbereich
α Kerbwinkelabstand
ϕ Winkel
ϕ₁

Winkel
ϕ₂

Winkel
ϕ₃

Winkel
γ Schneidenzahl

Claims (10)

1. Schlagunterstützte Handbohrmaschine mit einer Werkzeug­ halterung (10) zur Aufnahme zumindest eines Werkzeugs, die über wenigstens einen Motor (14) mit zumindest einer Drehfre­ quenz und mit zumindest einer Schlagfrequenz antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenz und die Schlag­ frequenz derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vorliegenden Drehfrequenz ein bei einem Schlag aufgespannter Winkelbereich (ψ) zwischen einer Kerbe (18) und einer be­ nachbarten Kerbe (20) in Umfangsrichtung mit nachfolgenden Schlägen mit gleichen Kerbwinkelabständen (α) abarbeitbar ist wie bei einer kleineren Vergleichsdrehfrequenz.

2. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schlagfrequenz gleich einer der Vergleichsdrehfrequenz zugeordneten Schlagfrequenz ist.

3. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Drehfrequenz unabhängig von der Schlagfrequenz veränder­ bar ist.

4. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenz über ein einstell­ bares Getriebe (24) unabhängig von der Schlagfrequenz ein­ stellbar ist.

5. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalterung über zumin­ dest einen ersten Motor drehend und über zumindest einen zweiten Motor schlagend antreibbar ist.

6. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach einem der An­ sprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelein­ richtung (26) die Drehfrequenz abhängig von zumindest einer Kenngröße des Werkzeugs automatisch einstellt.

7. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26) mit einer Meßeinrichtung (16) einen Durchmesser (28) des Werkzeugs als Kenngröße erfaßt.

8. Schlagunterstützte Handbohrmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen axialen Bohrfortschritt als Kenngröße erfaßt.

9. Werkzeug mit einem Grundkörper (12) zur Anwendung bei einer schlagunterstützten Handbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zumindest eine im Außenumfang eingebrachte Förderwendel (30, 32), einen Außendurchmesser (34) und einen durch die Förderwendel (30, 32) mitbestimmten Seelendurchmesser (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) im Vergleich zu einem Standardgrundkör­ per bei gleichem Außendurchmesser (34) einen größeren Seelen­ durchmesser (36) aufweist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) einen der Werkzeughalterung (10) ent­ sprechend kodierten Schaft (38) aufweist.