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Die Erfindung betrifft eine Schlagbohr- bzw. Stoßbohr-
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maschine, und zwar insbesondere eine solche Bohrmaschine, die keinem
ungewünschten Anstoßen bzw. Anschlagen unterliegt, welches nach Durchbohren des
Werkstücks auftreten könnte.
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Eine herkömmliche Schlagbohrmaschine enthält einen Hohlzylinder, in
dem ein Stoßteil verschiebbar angeordnet ist, um sich durch positiven Überdruck
vorwärtszubewegen, der sich hinter dem Stoßteil durch eine Vorwärtsbewegung eines
Kolbens aufgebaut hat. Das Stoßteil stößt an das hintere Ende einer Schubwelle,
die irnvordcren Endabschllitt des Zylinders angeordnet ist, und prallt dabei zurück
und wird durch einen auf eine Rückwärtsbewegung des Kolbens hin aufgebauten Unterdruck
zur Ausgangsposition hin zurückgezogen. Dieser Vorgang wird wiederholt, solange
das am vorderen Ende der Welle befestigte Bohrwerkzeug in festem Material arbeitet.
Wenn dieses durchbohrt ist, wird die Betriebslast auf der Schubwelle vollständig
entfernt, so daß diese sich nach vorne bewegt. Dies führt zu einer Verdichtung bzw.
zu einem Druckanstieg in der Luftkammer vor dem Stoßteil, und dieses bewegt sich
daraufhin-wieder nach hinten und wird auf die Vorwärtsbewegung des Kolbens hin beim
nächsten Stoß bzw. Schlag wieder nach vorne gestoßen. Um dieses Stoßen zu vermeiden,
ist in der Zylinderwand ein Loch vorgesehen, damit die komprimierte Luft entweichen
kann, wenn sich das Stoßteil dem vorderen Ende des Zylinders nähert. Aufgrund dieses
Loches wird jedoch die mechanische Energie des Stoßteils nicht vollständig verbraucht,
und es kommt zu ungewünschtem Anstoßen. Insbesondere befindet sich im Zylinder eine
innere Hülse, durch die sich die Schubwelle in axialer Richtung bewegt. Wenn das
Werkstück durchbohrt ist, zeigt das Stoßteil die Tendenz, an das Ende
der
Hülse anzustoßen bzw. anzuschlagen, was schließlich zu einem Zerbrechen der Bohreinheit
führen kann. Wenn die Bohrmaschine gegen eine Decke oder dergleichen gehalten wird,
wird außerdem das Stoßteil durch die Schwerkraft nach unten gezogen und durch einen
vorwdrtsgerichteten Stoß des Kolbens wieder nach vorne gestoßen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine
zu schaffen, bei der das Stoßteil bei Durch bohren des Werkstücks in einer vorderen
Position gehalten wird, in der es dem Einfluß der nach vorne gerichteten Stoßbewegung
des Kolbens nicht unterliegt.
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Die erfindungsgemäße Schlagbohrmaschine enthält einen Hohlzylinder
mit einem Entlüftungsloch in der Seitenwand, einen verschiebbar im hinteren Endabschnitt
des Zylinders angeordneten Kolben, eine verschiebbar im vorderen Endabschnitt des
Zylinders angeordnete Schubwelle und ein zwischen dem Kolben und der Schubwelle
angeordnetes Stoßteil. Zwischen dem hinteren Ende der Schubwelle und dem Stoßteil
ist eine vordere Luftkammer mit variablem Volumen ausgebildet, und zwischen dem
Stoßteil und dem Kolben ist eine hintere Luftkammer mit variablem Volumen ausgebildet.
Gemäß der Erfindung besitzt das Stoßteil einen Entlüftungskanal, der sich von der
vorderen Endwand zur Seitenwand hin erstreckt. Auf eine nach vorne gerichtete Stoßbewegung
des Kolbens hin wird ein positiver Überdruck in der hinteren Kammer aufgebaut, so
daß sich das Stoßteil nach vorne zum Anstoßpunkt am hinteren Ende der Welle bewegt,
um ihr einen wesentlichen Betrag ihrer mechanischen Energie zu übertragen. Eine
nach hinten gerichtete Stoßbewegung des Kolbens führt zum Aufbau eines Unterdrucks
in der hinteren Kammer, welcher das Stoßteil nach hinten zieht. Dieser
Vorgang
wird wiederholt, bis das bearbeitete Material durchbohrt ist. Das Entlüftungsloch
des Zylinders befindet sich bezüglich des Anstoßnunktes des Stoßteils an der Welle
vor diesem, so daß sich die vordere Kammer zur Atmosphäre hin öffnen kann, während
der Bohrvorgang abläuft. Dieses Entlüftungsloch wird durch die Seitenwand des Stoßteils
verschlossen, wenn sich dieses direkt nach Durchbohren des Werkstücks nach vorne
bewegt. Bei geschlossenem Entlüftungsloch wird die vordere Kammer durch das sich
nach vorne bewegende Stoßteil komprimiert, und ein wesentlicher Teil von dessen
mechanischer Energie wird absorbiert. Der Rest der Energie bewirkt, daß sich das
Stoßteil weiter vorwärtsbewegt, bis der Luftkanal im Stoßteil mit dem Entlüftungsloch
in Verbindung steht, so daß die komprimierte Luft in die Atmospähre entweichen kann.
In der vorderen Kammer baut sich ein Unterdruck auf, wenn sich das Stoßteil durch
den Zug der Schwerkraft nach unten bewegt, wenn die Bohrmaschine nach oben gerichtet
ist. Diese Rückwärtsbewegung hört auf, wenn der Unterdruck durch die auf das Stoßteil
ausgeübte Schwerkraft ausgeglichen ist.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht
der erfindungsgemäßen Schlagbohrmaschine, Fig. 2 eine Endansicht des Stoßteils von
Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Stoßteils, die dieses in zum Teil weggebrochenem~Schnitt
längs der Linie 3-3 von Fig. 2 zeigt,
Fig. 4a-4e die Veranschaulichung
von Einzelheiten beim Betrieb der erfindungsyemäßen Schlagbohrmaschine, und zwar
Fig. 4a das Stoßteil am Anschlagpunkt auf der Welle während einer nach vorne gerichteten
Stoßbewegung des Kolbens, Fig. 4b das sich während einer nach hinten gerichteten
Stoßbewegung des Kolbens nach hinten bewegende Stoßteil, Fig. 4c die Elemente zu
dem Zeitpunkt, wenn das bearbeitete Material durchbohrt ist, Fig. 4d das Stoßteil,
das sich nach der Position von Fig. 4c weiter vorwärtsbewegt, und Fig. 4e das Stoßteil
nach der Position von 4d, während es einen negativen Druck erzeugt.
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Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Schlagbohrmaschine enthält
einen vertikal in einem Gehäuse 2 angebrachten Elektromotor 1, einen horizontal
in einem Gehäuse 4 angebrachten, offen endenden Zylinder 3i ein Handgriffteil 5
mit einem Schalter 6 zum Starten des Motors und ein Teil 7 zum Haltern eines Bohrmaschineneinsatzes,
welches mittels Verschrauben auf dem vorderen Ende des Gehäuses 4 angebracht ist,
um abnehm -bar ein Bohrmaschinenwerkzeug 8 zu halten. Am hinteren Ende des Zylinders
3 ist ein in einem Nadellager 18 sitzendes Kegelzahnrad 9 befestigt. Es befindet
sich in Eingriff mit einem Zahnrad 10, welches funktionsmäßig mit der gezahnten
Drehwelle 14 des Motors 1 über ein Getriebe
mit Zahnrädern 11,
12 und 13 in Verbindung steht. Die Stirnzahnräder 12 und 13 sind an einer Kurbelwelle
15 befestigt, mit der funtkionsmäßio ein Kolben 16 über eine Verbindungsstange 17
verbunden ist. Der Kolben 16 ist im rückwärtigen Endabschnitt das Zylinders 3 angeordnet,
um einen positiven pneumatischen Überdruck im Zylinder 3 zu erzeugen, wenn er sich
aufgrund der Drehung der Kurbelwelle 15 in axialer Richtung hin- und herbewegt,
während der Zylinder 3 durch die Kegelzahnräder 9 und 10 in Drehung versetzt bzw.
yehalten wird.
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Im Zylinder 3 befindet sich eine Gleitstange bzw. Schubwelle 19, die
drehbar und axial fest in eine fest in der Innenwand des Zylinders 3 befestigten
Hülse 20 eingepaßt ist und am vorderen Ende mit dem Bohrmaschinenwerkzeug 8 lösbar
durch das Halterungsteil 7 verbunden ist. Die Drehbewegung des Zylinders 3 wird
der Schubwelle 19 über Kugeln 21 übertragen, die sich zum Teil in Eingriff in in
der Hülse 20 vorgesehenen Löchern und zum Teil in Eingriff mit sich in axialer Richtung
erstreckenden Nuten 22 der Schubwelle l9 befinden. Die nuten 22 dienen auch dazu,
die Grenzen für den Bewegungsweg der Hin- und Herbewegung der Schubwelle 19 festzulegen.
Zwischen der Schubwelle 19 und dem Kolben 16 ist ein Stoß-/Schlagteil 23 angeordnet,
das luftdicht gegen die Innenwand des Zylinders 3 abgedichtet ist, und dazu dient,
an das hintere Ende der Welle 19 unter der Einwirkung des positiven, in einer Kammer
24 erzeugten Überdrucks anzuschlagen, wenn der Kolben 16 in die vordere Position
bewegt wird. Der Zylinder 3 ist außerdem mit Entlüftungskanälen oder -löchern 25
und 26 versehen, deren Funktion später noch beschrieben wird.
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Wie die Fig. 2 und 3 veranschaulichen, besitzt das Stoßteil 23 allyclnein
die Form eines Zylinders mit einem Abschnitt 23a mit kleinem Durchmesser und einer
ringförrnigen Nut 23b, in der sich ein Ring 23c in Eingriff befindet, um für einen
luftdichten Eingriff mit der Innenwand des Zylinders 3 zu soryen. Eine durclzgehende
Bohrung 23d ist ausgebildet, um einen Luftkanal zwischen dem vorderen Ende des Stoßteils
und dem Abschnitt 23a mit kleinerem Durchmesser zu liefern.
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In den Fig. 4a bis 4e ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schlagbohrmaschine
veranschaulicht. Wenn der Kolben 16 in die vordere Position bewegt wird (Fig. 4a),
wird in der Kammer 24 ein positiver Überdruck aufgebaut, und das Stoßteil 23 wird
nach vorne getrieben und schlägt an das rückwärtige Ende der Schubwelle 19 an, wobei
ein wesentlicher Teil der mechanischen Energie des Stoßteils der Welle 19 übertragen
wird, wodurch diese sich in die bei 27 gezeigte Richtung bewegt. Durch das Anstoßen
prallt das Stoßteil 23 vom rückwärtigen Ende der sich bewegenden Welle 19 zurück,
so daß es sich nach hinten bewegt; dies wird durch einen in der Kammer 24 erzeugten
Unterdruck unterstützt, wenn sich der Kolben 16 zur rückwärtigen Position bewegt
(Fig. 4b).
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Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das Bohrmaschinenwerkzeug 8 das
Werkstück, z. B. eine Betonplatte, durchbohrt hat. Während dieses Vorgangs bleibt
die Schubwelle 19 in einem Abstand vom Ende der Hülse 20, und die Luft in einer
Kammer 28 wird durch den Kanal 25 ausgetrieben, wie bei 29 gezeigt ist, wenn sich
das Stoßteil 23 vorwärts bewegt.(Fig. 4a). Der Kanal 25 dient dann dazu, Luft in
die Kammer 28 hereinzulassen, wie bei 30 gezeigt ist, wenn sich das Stoßteil 23
rückwärts bewegt (Fig. 4b).
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Wenn das Werkstück durchbohrt ist und sich so die Schubwelle 19 weiter
von der Position von Fig. 4b fort nach vorne bewegt, gelangt ihr rückwärtiges Ende
in eine Ebene mit dem Ende der Hülse 20, wie in Fig. 4c veranschaulicht ist, und
das Stoßteil 23 bewegt sich aufgrund seiner Trägheit nach dem Aufprall weiter, wie
bei 31 gezeigt ist. Es bewegt sich am Kanal 26 vorbei, und so kann die unter Überdruck
gesetzte Luft in der Kammer 24 durch den Kanal 26 in die Atmosphäre entweichen.
Als Ergebnis dieser Weiterbewegung gelangt das Stoßteil 23 in eine Position, bei
der der Kanal 25 verschlossen ist, so daß ein positiver Überdruck in der Kammer
28 erzeugt wird. Wenn das Stoßteil 23 sich dem Ende der Hülse 20 nähert, öffnet
sich die Kammer 28 durch einen Durchlaß 32 zur Atmosphäre, der durch den Kanal 23d,
die ringförmige um die Peripherie des Abschnitts 23a mit kleinem Durchmesser ausgebildete
Vertiefung und den Kanal 25 gebildet ist (vgl. Fig. 4d), so daß der Druck im Inneren
der Kammer 28 allmählich auf atmosphärischen Druck abnimmt. Wenn der Kolben 16 zur-rückwärtigen
Position zurückkehrt, tritt das Stoßteil 23 mit dem Ende der Hülse 20 ohne einen
wesentlichen Aufprall in Eingriff oder kommt in einer Position zum Stillstand, in
dem es sich in einem Abstand nach hinten vom Ende der Hülse 20 befindet, da die
Luft in der Kammer 28 als Stoßdämpfer dient.
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Die Wirkung des Kanals 26 dient zu dem Zweck, eine Druckabsenkung
in der Kammer 24 zu vermeiden, wenn sich der Kolben 16 nach hinten bewegt. Der Unterdruck
würde, wenn er zu hoch wäre, auf das Stoßteil 23 als nach hinten ziehende Kraft
wirken und seine Rückbewegung wirken, bevor es die Position 4b erreicht. Dies würde
dazu führen, daß das Stoßteil 23 wieder durch den Kolben während des
nächsten
nach vorne gerichteten Stoßes getroffen wird, was bei Abwesenlleit einer Belastung
unclcwiinscht i t..
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Das Stoßteil 23 bleibt in einer Position in der Nahe des Endes der
Hülse 20, wenn die Bohreinheit mit in horizontaler Richtung gerichtetem Bohrwerkzeug
gehalten worden ist, und in dieser Position befindet sich das Stoßteil in einem
sicheren Abstand vom vorderen Ende des Kolbens 16. Wenn die Bohreinheit in einer
Position mit nach oben gerichtetem Bohrwerkzeug gehalten worden ist, bewegt sich
das Stoßteil 23 aufgrund des Zugs der Schwerkraft nach hinten und verschließt dabei
den Kanal 25, wodurch ein Unterdruck in der Kammer 28 erzeugt wird, wie Fig. 4e
veranschaulicht, so daß seine weitere Bewegung nach hinten begrenzt ist, wenn der
Zug durch die Schwerkraft durch den entgegenwirkenden Unterdruck ausgeglichen ist.
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Das Stoßteil 23 kann in die normale Arbeitsposition zurückgeschoben
werden, indem das Bohrwerkzeug 8 manuell gegen die Wirkung des Unterdrucks in der
Kammer 28 geschoben wird.
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Die Erfindung betrifft also eine Schlagbohrmaschine mit einem hohlen,
offen endenden Zylinder, der an seiner Seitenwand ein Entlüftungsloch besitzt, mit
einem am hinteren Endabschnitt des Zylinders befestigten Kolben und mit einer Schubwelle,
die im vorderen Endabschnitt des Zylinders angebracht ist. Ein Bohrmaschinenwerkzeug
ist abnehmbar am vorderen Ende der Schubwelle befestigt, um ein Material zu bearbeiten.
Zwischen dem Kolben und der Schubwelle ist ein Stoßteil angebracht, das eine vordere
Luftkammer mit variablem Volumen und eine hintere Luftkammer mit variablem Volumen
bildet. Der Kolben wird
durch eine Motor-Kurbelwellen-Anordnung
angetrieben, so daß er sich im Zylinder axial hin- und herbewegt, und sich so ein
positiver Überdruck in der hinteren Kammer aufbaut, der zu einem Anstoßen an dem
Stoßteil führt, dessen mechanische Energie der Schubwelle übertragen wird. Eine
Rückwärtsbewegung des Kolbens führt zu einem Aufbau von Unterdruck in der hinteren
Kammer, um das Stoßteil zur Anstoßposition zurückzuziehen. Das Stoßteil ist mit
einem Luftkanal ausgebildet, der sich an einem Ende zur vordern Kammer hin öffnet
und am anderen Ende zur Seitenwand öffnet, um eine Verbindung zwischen der vorderen
Kammer und der Atmosphäre durch das Entlüftungsloch des Zylinders herzustellen.
Diese Verbindung wird aufgebaut, wenn das Werkstück durchbohrt ist, so daß sich
ein Unterdruck in der vorderen Kammer aufbauen kann.
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