DE3142740A1 - Schlagbohrmaschine - Google Patents
SchlagbohrmaschineInfo
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Description
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BERG -.-$Ti$PF ': ^C^WABE*: SANDMAIR
MAUERKIRCHERSTRASSE 45 ■ 8000 MÜNCHEN 80
Anwaltsakte: 31 891
28. Okt. 1981
HILTI AG
Schaan/Fürstentum Liechtenstein
Schaan/Fürstentum Liechtenstein
Schlagbohrmaschine
»(089) 988272-74 Telex: 0524560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 vt_Z 70020270)
Teleoramme (cable): Telekopierer: (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011' S*.tt Code: HYPO DE MM
BERGSTAPFPATENT München KaIIe Infotec 6000 Postscheck München 653 43-808 (BLZ 700100 80)
"Doppelantrie
3U274Ö
.ntriebri
DiPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE β MÖNCHEN 30 . MAÜERKIRCHERSTR.«
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlagbohrmaschine mit einer Bohrwelle und einem Futter zur Aufnahme eines Bohrwerkzeuges
und einer auf die Bohrwelle bzw. das Bohrwerkzeug einwirkenden Schlageinrichtung sowie mit einem elektrischen Antriebsorgan
für die Drehung des Werkzeuges und einem zweiten elektrischen Antriebsorgan für die Schlageinrichtung.
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Bei einer bekannten Schlagbohrmaschine, die ebenfalls von Hand
geführt wird, wird die Bohrwelle über einen Elektromotor mit rotierendem Anker über ein Vorgelege mit konstanter Uebersetzung
angetrieben. Zum Antrieb des Schlagmechanismus dient ein Hubmagnet. Damit diese vom Hubmagneten betätigte Schlageinrichtung
eine praktisch verwertbare Leistung abgeben kann, müssen der Elektromagnet und die schwingenden Massen so aufeinander abgestimmt
sein, dass eine Resonanz vorliegt. Damit ist aber die Schlagfrequenz zwangsweise vorgegeben.
Auch bei anderen Schlagbohrmaschinen, bei welchen sowohl für den Antrieb der Bohrwelle wie auch für den Antrieb der Schlagvorrichtung
ein einziger Elektromotor vorgesehen ist, wird mit einer konstanten Anzahl von Schlägen pro Umdrehung gearbeitet.
Dies ist nicht zweckmässig, da bei der Verwendung von Bohrern
unterschiedlicher Durchmesser nicht die optimale Bohrleistung erreicht werden kann. Herstellerseitig wird die Schlagzahl pro
Umdrehung auf einen Bohrer mittleren Durchmessers abgestellt. Wenn nun aber Bohrer verwendet werden, die einen von einem mittleren
Durchmesser stark abweichenden Durchmesser aufweisen, so können nur erheblich reduzierte Bohrleistungen erzielt werden.
Es wurde schon versucht, Schlagbohrmaschinen zu entwickeln, bei
welchen die Anzahl der Schläge pro Bohrerumdrehung dem Bohrerdurchmesser und dem zu bearbeitenden Werkstoff angepasst werden
können. Bei einer solchen Bohrmaschine ist mit der Bohrspindel drehfest und unverschieblich eine Rastscheibe verbunden, die
mit einer mit dem Gehäuse verbundenen zweiten Rastscheibe in Eingriff steht, wobei ausser diesen beiden Rastscheiben noch
eine dritte vorgesehen wurde. Zwei dieser Rastscheiben liegen dabei achsgleich· Die Teilung dieser beiden Rastscheiben ist
jedoch unterschiedlich und diese beiden Rastscheiben sind wechselweise
mit der dritten Rastscheibe in Eingriff bringbar oder zur Gänze auskuppelbar. Bei dieser mechanisch ausserordentlich
aufwendigen Konstruktion können zumindest zwei Schlagfrequenzen eingestellt werden.
..... 3U2740
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine.Schlagbohrmaschine
zu entwickeln, bei welcher das Verhältnis zwischen Drehzahl der Werkzeugspindel und Schlagfrequenz in weiten
Grenzen frei und möglichst stufenlos wählbar ist, um so für alle anfallenden Aufgaben jeweils eine optimale Bohrleistung
zu erzielen.
Effindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sowohl das
Antriebsorgan für die Drehung des Bohrwerkzeuges wie auch das Antriebsorgan für die Schlageinrichtung als Elektromotoren mit
sich drehender Welle ausgebildet sind, und die Elektromotoren unabhängig voneinander regelbar sind.
Dank dieses Vorschlages sind sowohl für die Drehung des Bohrwerkzeuges
bzw der Bohrspindel wie auch für die Schlageinrichtung Antriebsorgane vorhanden, wobei jedes Antriebsorgan für
sich regelbar ist. Da solche Schlagbohrmaschinen ja von Hand geführt werden, ist eine kompakte und händisch manipulierbare
Bauweise wesentlich. Um dieser Forderung gerecht zu werden, ist nach einem weiteren erfindungsgemässen Vorschlag vorgesehen,
dass die beiden Elektromotoren einen gemeinsamen Stator besitzen mit einer gemeinsamen Feldwicklung und zwei Rotoren,
deren Ankerströme unabhängig voneinander regelbar sind. Dabei können die beiden Rotoren koaxial liegende Wellen aufweisen und
eine der Wellen als Hohlwelle ausgebildet sein, und in Achsrichtung
des Stators gesehen liegen dann die beiden Rotoren hintereinander,
wobei die Welle des einen Rotors die Hohlwelle durchsetzt. Eine andere raum- und platzsparende Konstruktion besteht
darin, dass die beiden Rotoren parallel zueinanderliegende Wellen aufweisen und der Stator H-förmig oder etwa in der Form
einer Acht ausgebildet ist, wobei in Achsrichtung des Stators
gesehen die beiden Rotoren nebeneinander liegen. Ist ein Stator mit einer Feldwicklung für beide Rotoren vorgesehen, so ist es
zweckmässig, für Regelzwecke in den AnkerStromkreis der Rotoren
einzugreifen. Eine andere platz- und raumsparende Bauweise ist auch dadurch möglich, dass die beiden axial hintereinander
angeordneten Rotoren jeweils eigene Statoren mit eigenen Feldwicklungen besitzen, wobei die Welle des einen Rotors die als
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Hohlwelle ausgebildete Welle des zweiten Rotors durchsetzt. Nachdem für beide Statoren getrennte Feldwicklungen vorliegen,
kann hier zu Regelzwecken auch in die Erreger- oder Feldwicklung eingegriffen werden.
Als Antriebsmotoren können solche aller Bauarten verwendet werden,
die regelbar sind, beispielsweise. Neben- oder Reihenschlussmotoren oder Mittelfrequenzmotoren, um einige zu nennen.
Die Regelung selbst kann über herkömmliche Bauelemente, wie Widerstände, erzielt werden. Vorteilhafterweise werden jedoch
elektronische Bauteile für solche Regelzwecke herangezogen, um möglichst verlustfrei regeln zu können. Hierfür bieten sich
beispielsweise Phasenanschnxttgerate dar oder aber Impulssteuerungen.
Diese Aufzählung der Motorenarten und Regeleinrichtungen ist keineswegs erschöpfend, sondern ist nur als beispielsweise
Aufzählung zu betrachten.
Ohne die Erfindung einzuschränken, werden anhand der Zeichnung drei Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1, 2 und 4 Längsschnitte durch je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Linie
III-III in Fig. 2.
In einem Maschinengehäuse 2 ist drehbar eine Bohrwelle 1 gelagert,
die als Hohlwelle ausgebildet ist. In dieser Bohrwelle 1 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar, ein Spannfutter
3 gelagert. Die Hohlwelle 1 ist durch Kugel- bzw Wälzlager 20 und 21 im Gehäuse 2 fixiert. In der Hohlwelle 1 ist
ein Flugkolben 4, der mit dem Schlagkolben 5 zusammenwirkt. Im Bereich ihres inneren Endes weist die Bohrwelle 1 ein Kegelrad 6 auf. Das Zusammenwirken dieser Teile ist an sich bekannt,
so dass darauf hier nicht eingegangen werden muss.
Für den Antrieb der Bohrwelle 1 und des Schlagkolbens 5 sind zwei Elektromotoren vorgesehen mit sich drehenden Ankern 8 und
9, welche in einem gemeinsamen Stator 7 liegen, der eine Feld-
wicklung 16 trägt. In Achsrichtung des Stators 7 gesehen liegen
beide Anker oder Rotoren 8 und 9 hintereinander. Der Rotor 9 ist mit der Welle 10 fest verbunden, die an ihrem inneren Ende
einen Kurbeltrieb 11 trägt, der mit dem Schlagkolben 5 in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung steht. Der Anker oder
Rotor 8 ist mit einer von der Welle 10 des Ankers 9 durchsetzten Hohlwelle 12 drehfest verbunden. Diese Hohlwelle 12
trägt an ihrem stirnseitigen Ende ein Kegelrad 13, das mit dem
bereits erwähnten Kegelrad 6 der Bohrwelle 1 kämmt. Beide Rotoren oder Anker 8 und 9 tragen Kollektoren 14 und 15. Die dazugehörenden Bürstensätze sind der Uebersichtlichkeit wegen hier
nicht dargestellt. Die Antriebsorgane können hier beispielsweise als Reihenschlussmotoren ausgebildet sein, bei welchen die Anker"
ströme geregelt werden. Beide AnkerStromkreise sind dabei unabhängig
voneinander regelbar, so dass in weiten Grenzen das Verhältnis zwischen Drehzahl und Schlagfrequenz frei eingestellt
werden kann.
Am Gehäuse 2 ist auch ein Haltegriff 17 angeordnet. Dieser Haltegriff
trägt auch einen Ein- und Ausschalter 18, mit welchem das Gerät an die Netzspannung angeschlossen werden kann. Die für
die Regelung der Frequenzen und Drehzahlen erforderlichen Knebel und Griffe können seitlich am Gehäuse angeordnet werden und
sind hier nicht dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht in seinem
mechanischen Aufbau im wesentlichen der Fig. 1, so dass zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Hinweisziffern verwendet
worden sind. Der wesentliche Unterschied liegt hier darin, dass die Anker oder Rotoren 8' und 9' hier mit parallelen Wellen 10'
und 12' nebeneinander liegen und der Stator 7' hier eine Form
aufweist, die ähnlich einer Acht ist (Fig. 3). An Stelle eines
Kurbeltriebes 11 für den Antrieb des Schlagkolbens 5 können auch Kulissensteuerungen verwendet werden, wie dies in diesem
Zusammenhang bereits bekannt ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von
jenem nach Fig. 1 nur durch die Ausbildung des Stators, denn
hier in diesem Ausführungsbeispiel ist jedem Anker oder
Rotor 811 und 911 sin Stator 70 und 70' mit je einer Feldwicklung
160 und 160" zugeordnet. Infolge der hier getrennt
vorhandenen Statorwicklungen 160 und 160' ist es möglich, für die erforderlichen Regelzwecke in den Stromkreis dieser Statorwicklungen
regelnd einzugreifen.
Alle Antriebseinrichtungen sind so ausgebildet, dass der Schlagantrieb
zur Gänze abgeschaltet werden kann. Zur Steuerung bzw Regelung bzw anderweitigen Beeinflussung sowohl des Feldkreises
wie auch des Ankerstromkreises können Phasenanschnittsteuerungen verwendet werden, oder aber ohmische Widerstände, auch
ImpulsSteuerungen sind dafür verwendbar. Als Antriebsmotoren
eignen sich Induktionsmotoren, Reihen- oder Nebenschlussmotoren, ferner Gleich- oder Wechselstrommaschinen.
Die Steuerung der Motoren kann hierbei entweder völlig unabhängig (getrennt) erfolgen, oder aber so, dass zwischen beiden
Motoren ein festes, einstellbares Drehzahlverhältnis besteht. Die Drehzahl eines oder beider Motoren kann auch in bekannter
Weise lastunabhängig konstant geregelt werden.
Dank dieser Massnahme ist stets ein optimales Verhältnis zwischen Umdrehungen pro Minute und Schlagzahl pro Minute erreichbar.
Dieses Verhältnis ist ja nicht nur vorgegeben durch die Grosse
des Bohrers, sondern auch durch die Beschaffenheit des zu bearbeitenden
Untergrundes. Beispielsweise wenn ein spröder Untergrund vorliegt, ist es zweckmässig, zuerst nur vorsichtig anzubohren
(ansenken), dann aber den Schlag allmählich mit steigender Energie zuzuschalten.
Um einen weiten Regelbereich zu erzielen, wurde auch erwogen, zwischen der rotierenden Bohrspindel und dem sich hin und her
bewegenden Schlagkolben einerseits und den beiden sich drehenden Rotoren 8, 8' , 8" und 9, 9' , 9' ' ein Planetengetriebe zwischenzuschalten,
wobei die Motoren so dimensioniert sind, dass der eine für den Leistungsaufwand, der andere für die Steuerung
verwendet werden kann. Ein solcher Antrieb gestattet jedoch nur in einem sehr begrenzten Bereich eine unabhängige Regelung
zwischen Drehzahl und Schlagfrequenz.
Claims (5)
1. Schlagbohrmaschine mit einer Bohrwelle und einem Futter
zur Aufnahme eines Bohrwerkzeuges und einer auf die Bohrwelle bzw das Bohrwerkzeug einwirkenden Schlageinrichtung
sowie mit einem elektrischen Antriebsorgan für die Drehung des Werkzeuges und einem zweiten elektrischen Antriebsorgan für die Schlageinrichtung, dadurch gekennzeichnet
, dass sowohl das Antriebsorgan für die Drehung des Bohrwerkzeuges wie auch das Antriebsorgan für die Schlageinrichtung als Elektromotoren mit
sich drehender Welle ausgebildet sind, und die Elektromotoren unabhängig voneinander regelbar bzw. steuerbar
sind.
2. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Elektromotoren einen gemeinsamen Stator besitzen mit einer gemeinsamen Feldwicklung und
zwei Rotoren, deren Ankerströme unabhängig voneinander
regelbar sind.
3. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rotoren koaxial liegende
Wellen aufweisen und eine der Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist und in Achsrichtung des Stators gesehen die
beiden Rotoren hintereinander liegen, wobei die Welle des anderen Rotors die Hohlwelle durchsetzt.
4. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Rotoren parallel zueinanderliegende Wellen aufweisen und der Stator H-förmig ausgebildet
ist, wobei in Achsrichtung des Stators gesehen die beiden Rotoren nebeneinander liegen.
5. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden axial hintereinander angeordneten
Rotoren jeweils eigene Statoren mit eigenen Feldwicklungen zugeordnet sind.
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