DE4445813A1 - Vorrichtung für eine mit einer axialen Schlageinwirkung ausgerüstete Schlagbohrmaschine bzw. einen Bohrhammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine mit einer axialen Schlageinwirkung ausgerüstete Schlagbohrmaschine bzw. einen Bohrhammer, bei welcher bzw. welchem die Schlageinwirkung bei axialer Belastung auf die Abtriebsachse übertragen wird.

Schlagbohrmaschinen bzw. Bohrhämmer werden in der Regel - wie schon der Name aussagt - unter Zuhilfenahme eines Schlagbohrers zur Herstellung von Bohrungen eingesetzt. Daher ist der Anwen­ dungsbereich auf die Herstellung von Löchern in Beton oder Mauerwerk beschränkt. Selbst beim Bohren in Holz wird normalerweise eine Bohrmaschine ohne axiale Schlageinwirkung eingesetzt.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung für eine Schlagbohr­ maschine bzw. einen Bohrhammer zu schaffen, mit welcher es ermöglicht wird, selbstbohrende oder selbstlochformende sowie gewindeformende oder -schneidende Schrauben zu setzen.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß zwei teleskopartig federbelastet in axialer Richtung verschiebbar aneinander geführte, in Drehrichtung jedoch stetig miteinander in Wirkverbindung ste­ hende Kupplungsglieder vorgesehen sind, wobei das eine Kupplungsglied mit der Abtriebsachse der Schlagbohrmaschine bzw. des Bohrhammers kuppelbar ist und das andere Kupplungsglied das An­ triebswerkzeug für eine selbstbohrende oder -lochformende und selbstgewindeformende oder -schneidende Schraube aufweist bzw. aufnimmt, und daß am feststehenden Teil der Schlagbohrma­ schine bzw. des Bohrhammers ein verstellbarer Tiefenanschlag angeordnet ist.

Beim Setzen von Schrauben wurde bisher immer nur darauf geachtet, daß der Bohrvorgang beendet ist, bevor der Gewindeformvorgang einsetzt. Dies deshalb, weil die Vorschubgeschwindigkeit ent­ sprechend der Gewindesteigung wesentlich größer ist als der übliche Bohrvorschub. Beim Bohrvor­ gang sind eine entsprechende axiale Kraft und auch ein entsprechendes Drehmoment aufzubringen, wogegen nach dem Eingreifen des ersten Gewindeganges praktisch nur noch ein entsprechendes Drehmoment aufgebracht werden muß.

Bisher wurde es wohl auch als abwegig angesehen, beim Bohr- bzw. Lochformvorgang für das Set­ zen von Schrauben eine axiale Schlageinwirkung vorzusehen, so daß Schlagbohrmaschinen bzw. Bohrhämmer für solche Zwecke überhaupt nicht eingesetzt worden sind. Es hat sich aber gezeigt, daß sowohl bei spanabhebender Wirkung eines Bohrteiles einer Schraube als auch bei Ausbildung ei­ nes lochformenden Endabschnittes mit spanloser Herstellung eines Loches an der Schraube die Bohrzeit wesentlich verkürzt werden kann, wenn eine axiale Schlageinwirkung zugeschaltet ist. Beim nachfolgenden Gewindeform- oder -schneidvorgang ist es aber unerwünscht, eine axiale Schlageinwirkung mit entsprechender Intensität zu haben, da das Gewinde in einem solchen Falle in axialer Richtung entsprechend aufgeweitet würde.

Gerade durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Möglichkeit geschaffen worden, daß der Drehantrieb bis zum endgültigen Setzen einer Schraube gleichbleibend erhalten, die axiale Schlagein­ wirkung jedoch unmittelbar nach Beendigung des Bohrvorganges bzw. des Lochformvorganges aus­ geschaltet wird.

Durch den verstellbaren Tiefenanschlag ist eine exakte Einstellung möglich, so daß die axiale Schlageinwirkung mit Beendigung des Bohr- bzw. Lochformvorganges ausgeschaltet wird. Trotzdem ist aber ein ausreichender weiterer Antrieb der zu setzenden Schrauben möglich, denn die beiden Kupplungsglieder sind in axialer Richtung verschiebbar aneinander geführt und in Drehrichtung mit­ einander in Wirkverbindung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch deshalb von besonderem Vorteil, weil die Schlageinwir­ kung unmittelbar nach dem gänzlichen Durchdringen eines Bohrteiles oder eines lochformenden End­ abschnittes der Schraube und noch vor einem Eingriff des ersten Gewindeganges in die Bohrung bzw. das Loch erfolgen kann. Je exakter und rechtzeitiger die Umschaltung durch einen Tiefenan­ schlag erfolgt umso exakter ist der Sitz der dann schlußendlich eingedrehten Schraube, da nicht nur eine optimale Bohrung bzw. ein optimales Loch hergestellt worden ist, sondern auch ein besonders guter gegenseitiger Gewindeeingriff zwischen dem Werkstück und dem mit dem Gewinde versehe­ nen Schaft.

In konstruktiv wirkungsvoller Art ist vorgesehen, daß die Kupplungsglieder als ein Bolzen und eine Hülse ausgebildet sind, welche koaxial ineinander eingreifen. Es ist dadurch eine exakte Achsaus­ richtung mit der Abtriebsachse der Schlagbohrmaschine bzw. des Bohrhammers gewährleistet, so daß schon beim Bohrvorgang und auch beim anschließenden Gewindeformvorgang praktisch keine Taumelbewegungen entstehen.

Damit auch nach dem Einsatz des Tiefenanschlages und somit nach Beendigung eines entsprechen­ den Anpreßdruckes zur Auslösung der axialen Schlageinwirkung eine ausreichende axiale Kraft vor­ handen ist, um die Schraube sicher im Antriebswerkzeug zu halten, wird vorgeschlagen, daß an den einander abgewandten Enden der Kupplungsglieder jeweils ein Anschlagflansch ausgebildet und zwi­ schen diesen beiden Anschlagflanschen eine Schraubenfeder eingesetzt ist. Somit wird stets eine entsprechende axiale Krafteinwirkung auf die Schraube ausgeübt, welche jedoch nicht so groß ist, daß die axiale Schlageinwirkung der Schlagbohrmaschine bzw. des Bohrhammers in Aktion treten würde.

Weiters ist es gerade in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn zwischen dem auf die Abtriebs­ achse folgenden Kupplungsglied und dem feststehenden Teil der Schlagbohrmaschine bzw. des Bohrhammers eine Schraubenfeder eingesetzt ist, deren Kraft größer ist als die Kraft der zwischen den beiden Kupplungsgliedern eingesetzten Schraubenfeder. Dadurch ist nach dem Ausschalten der Schlageinwirkung gewährleistet, daß diese nicht zufällig wieder einschalten kann.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung liegt darin, daß eines der Kupplungsglieder ein Langloch oder eine Nut und das andere Kupplungsglied einen in das Langloch bzw. die Nut eingreifenden Bolzen oder ei­ nen anderen Mitnehmer aufweist. Dadurch kann in mechanisch einfacher Weise die Drehmitnahme erreicht werden, und durch Lösen des Bolzens bzw. des Mitnehmers ist eine rasche Demontage der Kupplungsglieder möglich.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Kupplungsglieder zur gegenseitig geführten Halterung in Achsrichtung und zur formschlüssigen Halterung in Drehrichtung eine zuein­ ander korrespondierende Querschnittsform aufweisen. Es kann daher mit einer entsprechenden Kon­ struktion ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen sowohl die axiale Führung als auch die Drehmit­ nahme bewirkt werden. Eine besonders einfache Form kann beispielsweise darin gesehen werden, daß für die Kupplungsglieder eine Vier- oder Sechskantform vorgesehen wird.

Eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Vorrichtung ist auch dann gegeben, wenn der Tiefenan­ schlag als die Kupplungsglieder koaxial umschließender Rohrteil ausgeführt ist. Dadurch wird einer­ seits eine Abdeckung der Kupplungsglieder nach außen hin geschaffen, und andererseits wird eine großflächige Auflage des Tiefenanschlages erzielt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Tiefenan­ schlag von zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Rohrteilen gebildet ist, welche in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar und in einer gewünschten Stellung gegenseitig fixierbar sind. Bei einer solcherart ausgebildeten Konstruktion des Tiefenanschlages ist natürlich auch eine einfa­ che Verstellbarkeit zur Anpassung an verschiedene Gegebenheiten möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der nachstehenden Beschreibung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Schraube, welche auf ein Werkstück aufgesetzt ist;

Fig. 2 diese Schraube nach dem Formen eines Loches und unmittelbar vor Beginn des Gewinde­ schneid- bzw. -formvorganges;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch das Werkstück und die Schraube, wobei im besonderen der gegenseitige Gewindeeingriff ersichtlich ist;

Fig. 4 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt durch die in axialer Richtung gänzlich ausgefahrenen Kupplungsglieder.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte loch- und gewindeformende Schraube 1 ist mit einem zu einer Spitze oder zu einer spitzenähnlichen Form auslaufenden, spanlos lochformenden Endabschnitt 2 versehen. Ferner sind ein mit einem Gewinde 3 versehener Schaftabschnitt 4 und ein Angriffsabschnitt 5 zum An- oder Einsetzen eines Werkzeuges vorhanden.

Bei der Darstellung ist von einer Schraube 1 ausgegangen worden, welche selbstlochformend sowie selbstgewindeformend ausgeführt ist. Es sind hier also ein spanlos lochformender Endabschnitt 2 und ein entsprechendes Gewinde 3 vorhanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber bei allen auf andere Weise selbstlochformend bzw. gewindeformend ausgeführten Schrauben anwendbar und zudem können auf diese Art und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Schrauben gesetzt werden, welche selbstbohrend und selbstgewindeschneidend ausgeführt sind. Ob nun beim Bohrvor­ gang bzw. beim Lochformvorgang oder beim Gewindeformen oder -schneiden spanlos oder spanab­ hebend gearbeitet wird, ist hier nicht von wesentlicher Bedeutung. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß die Erfindung auch bei spanend selbstbohrenden Schrauben mit besonderem Erfolg eingesetzt werden kann. Dabei ist es gleichgültig, ob eine durch Umformung hergestellte Bohrspitze oder ein entsprechendes Bohrplättchen am freien Ende der Schraube vorhanden ist. Gezeigt hat sich eben­ falls, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und gerade auch mit einem spanlos lochformen­ den Endabschnitt Schrauben gesetzt werden können, welche durchgehend aus rostfreiem Material gefertigt sind. In der Regel wird ja immer versucht, bei einer zumindest teilweise rostfreien Ausfüh­ rung von Schrauben mindestens die Bohrspitze aus einem härtbaren Material zu fertigen, um die ent­ sprechende Bohrleistung aufbringen zu können. Es waren daher stets teure Schweißlösungen für Schrauben notwendig.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind also selbst Schrauben mit einem loch­ formenden Endabschnitt 2 oder mit anderen konstruktiven Ausgestaltungen einsetzbar, wobei die Schrauben durch und durch aus einem rostfreien Material bestehen können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt demnach, daß dem Drehantrieb für die Schraube i beim Lochformvorgang die bei Schlagbohrmaschinen bzw. Bohrhämmern übliche, in axialer Richtung 6 wirkende Schlageinwirkung zugeschaltet bleibt. Die Schraube wird neben der Drehbewegung 7 auch mit der axialen Schlageinwirkung 6 beaufschlagt. Es kann somit in gegenüber bisher wesentlich ver­ kürzter Arbeitszeit ein entsprechendes Loch 8 im Werkstück 9 geformt werden.

Sobald das Loch 8 fertiggestellt ist, wie auch der Fig. 2 entnommen werden kann, wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Schlageinwirkung ausgeschaltet, so daß nur noch der Drehan­ trieb 7 wirksam ist. Für das Einformen des Gewindes 3 in das Loch 8 im Werkstück 9 bedeutet dies die beste Variante, denn dadurch entstehen keine axialen Schlag- bzw. Rüttelbewegungen. Das in die Lochwandung geformte Gewinde liegt somit exakt passend an der Oberfläche des Gewindes 3 des Schaftes 4 an.

Es wäre durchaus möglich, zusätzlich zur axial wirkenden Schlageinwirkung eine in Drehrichtung wirkende Schlageinwirkung zu überlagern, welche für den Bohr- bzw. Lochformvorgang praktisch keine Bedeutung hat, jedoch beim anschließenden Gewindeform- oder -schneidvorgang zusätzliche Vorteile mit sich bringen kann.

Um einen entsprechenden axialen Bewegungsbereich, in welchem eine Umstellung von der axialen Schlageinwirkung auf die Ausschaltung dieser Schlageinwirkung zu erfolgen hat, offen zu halten, kann an den Endabschnitt 2 noch ein kurzer gewindefreier Schaftabschnitt 11 anschließen. Sobald der Endabschnitt 2 das Loch im Werkstück 9 fertig geformt hat, ergibt sich eine axiale Entlastung, da der gewindefreie Schaftabschnitt 11 infolge der ja noch ausgeübten axialen Anpreßkraft plötzlich nach unten durch das Loch 8 durchsackt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 2 dient zum Ansetzen an eine mit einer axialen Schlageinwir­ kung ausgerüstete Schlagbohrmaschine 13 bzw. einen entsprechenden Bohrhammer. Bei solchen Schlagbohrmaschinen bzw. Bohrhämmern wird bei entsprechend axialer Belastung auf die Abtriebs­ achse eine axial wirkende Schlageinwirkung übertragen. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Kupplungsgliedern 14 und 15 sowie einem verstellbaren Tiefenanschlag 16.

Die beiden Kupplungsglieder 14, 15 sind teleskopartig und federbelastet in axialer Richtung ver­ schiebbar aneinander geführt. In Drehrichtung stehen diese Kupplungsglieder 14 und 15 jedoch in ständiger Wirkverbindung. Das eine Kupplungsglied 14 ist mit der Abtriebsachse 17 der Schlagbohr­ maschine 13 bzw. des Bohrhammers kuppelbar. Das andere Kupplungsglied 15 nimmt das Antriebs­ werkzeug 18 für eine Schraube 1 auf bzw. ist direkt mit einem solchen Antriebswerkzeug 18 verse­ hen.

Das Kupplungsglied 14 ist in Form einer Hülse ausgebildet, wogegen das Kupplungsglied 15 in Form eines Bolzens ausgeführt ist. Die beiden Kupplungsglieder 14, 15 können also koaxial ineinander ein­ greifen und sind daher auch in Achsrichtung entsprechend aneinander geführt. Um eine Drehmitnah­ me zwischen den beiden Kupplungsgliedern 14 und 15 zu bewerkstelligen, weist das Kupplungs­ glied 15 eine Nut 19 und das Kupplungsglied 14 einen in diese Nut 19 eingreifenden Bolzen 20 auf. Es ist damit eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit zwischen den beiden Kupplungsgliedern 14 und 15 gewährleistet, wobei jedoch für die Drehmitnahme eine ständige Wirkverbindung vorhanden ist. Natürlich kann auch an dem jeweils anderen Kupplungsglied 14 bzw. 15 eine solche Nut bzw. ein entsprechender Bolzen vorgesehen werden, und es ist auch möglich, an einem der Kupplungs­ glieder 14, 15 ein Langloch vorzusehen, in welches dann eben ein entsprechender Bolzen eingreift. Im Rahmen der Erfindung wäre es auch denkbar, die Kupplungsglieder zur gegenseitig geführten Halterung in Achsrichtung im Querschnitt zueinander korrespondierend auszuführen, wobei durch besondere Querschnittsform die formschlüssige Halterung in Drehrichtung gewährleistet ist. So könnten beispielsweise die als Bolzen und Hülse ausgebildeten Kupplungsglieder 14, 15 im Quer­ schnitt quadratisch oder sechseckig bzw. unrund ausgeführt sein.

Die Kupplungsglieder 14, 15 weisen an den einander abgewandten Enden jeweils einen Anschlag­ flansch 21, 22 auf, wobei zwischen diesen beiden Anschlagflanschen 21, 22 eine Schraubenfe­ der 23 eingesetzt ist. Die beiden Kupplungsglieder 14, 15 haben daher stets das Bestreben, durch die Einwirkung der Schraubenfeder 23 in axialer Richtung auseinanderzudrücken. Es ist daher beim Einsetzen einer Schraube 1 stets ein entsprechender, wenn auch geringer Anpreßdruck für die ein­ gesetzte Schraube gegeben, auch wenn dieser Anpreßdruck so gering ist, daß damit bei der Schlag­ bohrmaschine bzw. dem Bohrhammer keine axiale Schlageinwirkung ausgelöst wird. Eine weitere Schraubenfeder 26 ist zwischen dem Flansch 21 des Kupplungsgliedes 14 und dem feststehenden Teil der Schlagbohrmaschine 13 eingesetzt. Diese Schraubenfeder 26 ist stärker ausgeführt als die Schraubenfeder 23. Eine axiale Schlageinwirkung wird nur bei entsprechend großer axialer Anpreß­ kraft ausgeübt, also nur dann, wenn der Bohrvorgang bzw. der Lochformvorgang durch die Schrau­ be 1 erfolgt, wobei die beiden Kupplungsglieder 14, 15 in dieser Stellung zur Gänze ineinander ein­ geschoben sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Tiefenanschlag 16 ist als die Kupplungsglieder 14, 15 koaxial umschließender Rohrteil ausge­ führt. Dabei sind zwei teleskopartig ineinander verschiebbare Rohrteile 24, 25 vorgesehen, welche in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar und in einer gewünschten Stellung gegenseitig fixier­ bar sind. Somit ist eine exakte Einstellung des Tiefenanschlages 16 möglich, da die beiden Rohrteile 24, 25 nur soweit axial und teleskopartig ineinander einschiebbar sind, als dies voreinstellbar ge­ wünscht ist. Es kann also exakt festgelegt werden, wann der Lochformvorgang bzw. der Bohrvor­ gang der Schraube 1 im Werkstück 9 beendet ist. Dies ist, wie der Fig. 4 entnommen werden kann, besonders bei sehr langen Schrauben 1 von besonderem Vorteil. Hier wird beispielsweise eine Schraube durch eine zusätzliche, dicke Isolation in ein darunterliegendes Werkstück 9 gesetzt.

Die Einstellmöglichkeit des Tiefenanschlages bzw. die entsprechenden Fixierelemente sind nicht dar­ gestellt, da diese bei Tiefenanschlägen in verschiedenen konstruktiven Varianten üblich sind. Durch die rohrförmige Ausbildung des Tiefenanschlages kann in einfacher Weise eine Kupplung des Tiefen­ anschlages am entsprechenden Kopf der Schlagbohrmaschine 13 bzw. des entsprechenden Bohr­ hammers erfolgen.

Claims (8)

1. Vorrichtung für eine mit einer axialen Schlageinwirkung ausgerüstete Schlagbohrmaschine bzw. einen Bohrhammer, bei welcher bzw. welchem die Schlageinwirkung bei axialer Belastung auf die Abtriebsachse übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei teleskopartig federbelastet in axialer Richtung verschiebbar aneinander geführte, in Drehrichtung jedoch stetig miteinander in Wirkverbindung stehende Kupplungsglieder (14, 15) vorgesehen sind, wobei das eine Kupplungs­ glied (14) mit der Abtriebsachse (17) der Schlagbohrmaschine (13) bzw. des Bohrhammers kup­ pelbar ist und das andere Kupplungsglied (15) das Antriebswerkzeug (18) für eine selbstbohrende oder -lochformende und selbstgewindeformende oder -schneidende Schraube (1) aufweist bzw. aufnimmt, und daß am feststehenden Teil der Schlagbohrmaschine (13) bzw. des Bohrhammers ein verstellbarer Tiefenanschlag (16) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (14, 15) als ein Bolzen und eine Hülse ausgebildet sind, welche koaxial ineinander eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander abgewandten Enden der Kupplungsglieder (14, 15) jeweils ein Anschlagflansch (21, 22) ausgebildet und zwischen die­ sen beiden Anschlagflanschen (21, 22) eine Schraubenfeder (23) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf die Abtriebsachse (17) folgenden Kupplungsglied (14) und dem feststehenden Teil der Schlagbohr­ maschine (13) bzw. des Bohrhammers eine Schraubenfeder (26) eingesetzt ist, deren Kraft größer ist als die Kraft der zwischen den beiden Kupplungsgliedern (14, 15) eingesetzten Schrau­ benfeder (23).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kupplungsglieder (14, 15) ein Langloch oder eine Nut (19) und das andere Kupplungsglied (14, 15) einen in das Langloch bzw. die Nut (19) eingreifenden Bolzen (20) oder einen anderen Mitnehmer aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (14, 15) zur gegenseitig geführten Halterung in Achsrichtung und zur formschlüssigen Halterung in Drehrich­ tung eine zueinander korrespondierende Querschnittsform aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefenanschlag (16) als die Kupplungsglieder (14, 15) koaxial umschließender Rohrteil ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefenanschlag (16) von zweite­ leskopartig ineinander verschiebbaren Bohrteilen (24, 25) gebildet ist, welche in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar und in einer gewünschten Stellung gegenseitig fixierbar sind.