DE4445813C2 - Vorsatz für eine mit axialer Schlagwirkung arbeitende Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorsatz für eine mit axialer Schlagwirkung arbeitende Maschine wie eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer, bei welcher bzw. bei welchem die Schlagwirkung bei axialer Belastung auf die Abtriebsachse übertragen wird.

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

Bislang wird es als abwegig angesehen, beim Bohr- oder Lochformvorgang für das Setzen von Schrauben Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmer einzusetzen. Für das Setzen von solchen Schrauben werden vielmehr Spezialgeräte eingesetzt. So wird z. B. in der DE-AS 14 78 914 das Setzen von Schrauben derart beschrieben, daß neben der Drehbewegung der Schraube auch eine axiale Schlagwirkung vorgesehen ist. Die Schlagwirkung besteht dabei aber lediglich aus einem einzigen Stoß zum Herstellen des Loches. In der US-PS 19 09 366 und in der DE 31 21 275 A1 wird darüber hinaus beschrieben, daß beim Schrauben etwa zum Ende des Schraubvorganges eine zusätzliche Schlagwirkung vorgesehen werden kann bzw. daß bei größeren Einschraubwiderständen das Einschraubdrehmoment erhöhende Schläge vorgesehen oder zugeschaltet werden können, wobei aber jeweils keine Herstellung des Loches durch Schlagwirkung erfolgt.

In der DE 43 01 610 A1 und der DE 42 36 819 A1 sind ein Schlagschrauber mit Abschaltung der Schlagwirkung bzw. ein kombinierter Schlagbohrer und Schlagschrauber mit Abschaltung der Schlagwirkung gezeigt, mit denen es aber nicht möglich ist, selbstbohrende oder selbstlochformende sowie gewindeformende oder -schneidende Schrauben zu setzen. Dieser Stand der Technik befaßt sich nämlich lediglich damit, beim Bohren oder beim Eindrehen von Schrauben eine Schlagwirkung zuzuschalten. Diese Schlagwirkung kann zwar abgeschaltet werden, jedoch nicht zum Übergang auf einen anschließenden Gewindeform- oder -Schneidvorgang.

Aus der US-PS 40 30 383 ist zudem das Vorsehen eines Tiefenanschlags bei einem Schrauber ohne Schlageinrichtung bekannt, mit dem wie üblich die Einschraubbewegung rechtzeitig beendet wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, einen Vorsatz für eine Maschine zu schaffen, mit welchem es ermöglicht wird, selbstbohrende oder selbstlochformende sowie selbstgewindeformende 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 stehende Kupplungsglieder vorgesehen sind, wobei das eine Kupplungsglied mit der Abtriebsachse der Maschine kuppelbar ist und das andere Kupplungsglied das Antriebswerkzeug für eine selbstbohrende oder -lochformende und selbstgewindeformende oder -schneidende Schraube aufweist oder aufnimmt, und daß am feststehenden Teil der Maschine ein verstellbarer Tiefenanschlag angeordnet ist.

Bei dem Setzen von Schrauben wurde bisher immer nur darauf geachtet, daß der Bohrvorgang beendet ist, bevor der Gewindeformvorgang einsetzt. Dies deshalb, weil die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Gewindesteigung wesentlich größer ist als der übliche Bohrvorschub. Bei dem Bohrvorgang 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.

Es hat sich gezeigt, daß sowohl bei spanabhebender Wirkung eines Bohrteiles einer Schraube als auch bei Ausbildung eines lochformenden Endabschnittes mit spanloser Herstellung des Loches an der Schraube die Bohrzeit wesentlich verkürzt werden kann, wenn eine axiale Schlagwirkung zugeschaltet ist, wie sie etwa beispielsweise eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer erzeugt. Bei dem nachfolgenden Gewindeform- oder -schneidvorgang ist es aber unerwünscht, eine axiale Schlagwirkung mit entsprechender Intensität zu haben, da das Gewinde in einem solchen Falle in axialer Richtung entsprechend aufgeweitet würde.

Gerade durch den erfindungsgemäßen Vorsatz ist eine Möglichkeit geschaffen worden, daß der Drehantrieb bis zum endgültigen Setzen einer Schraube gleichbleibend erhalten, die axiale Schlagwirkung jedoch unmittelbar nach Beendigung des Bohrvorganges oder des Lochformvorganges ausgeschaltet wird.

Durch den verstellbaren Tiefenanschlag ist eine exakte Einstellung möglich, so daß die axiale Schlagwirkung mit Beendigung des Bohr- oder 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 miteinander in Wirkverbindung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch deshalb von besonderem Vorteil, weil die Schlagwirkung unmittelbar nach dem gänzlichen Durchdringen eines Bohrteiles oder eines lochformenden Endabschnittes der Schraube und noch vor einem Eingriff des ersten Gewindeganges in die Bohrung oder das Loch ausgestaltet werden kann. Je extakter und rechtzeitiger die Umschaltung durch einen Tiefenanschlag 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 versehenen Schaft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche. So ist in konstruktiv wirkungsvoller Art vorgesehen, daß die Kupplungsglieder als ein Bolzen und eine Hülse ausgebildet sind, welche koaxial ineinander eingreifen. Es ist dadurch eine exakte Achsausrichtung mit der Abtriebsachse der Maschine 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 entsprechenden Anpreßdruckes zur Auslösung der axialen Schlagwirkung eine ausreichende axiale Kraft vorhanden ist, um die Schraube sicher im Antriebswerkzeug zu halten, wird vorgeschlagen, daß an den einander abgewandten Enden der Kupplungsglieder jeweils ein Anschlagflansch ausgebildet und zwischen 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 Schlagwirkung der Maschine in Aktion treten würde.

Weiter ist es gerade in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn zwischen dem auf die Abtriebsachse folgenden Kupplungsglied und dem feststehenden Teil der Maschine eine Schraubenfeder eingesetzt ist, deren Kraft größer ist als die Kraft der zwischen den beiden Kupplungsgliedern eingesetzten Schraubenfeder. Dadurch ist nach dem Ausschalten der Schlagwirkung gewährleistet, daß diese nicht zufällig wieder einschalten kann.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung liegt darin, daß eines der Kupplungsglieder ein Langloch oder eine Nut und das andere Kupplungsglied einen in das Langloch oder die Nut eingreifenden Bolzen oder anderen Mitnehmer aufweist. Dadurch kann in mechanisch einfacher Weise die Drehmitnahme erreicht werden, und durch Lösen des Bolzens oder 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 zueinander korrespondierende Querschnittsform aufweisen. Es kann daher mit einer entsprechenden Konstruktion ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen sowohl die axiale Führung als auch die Drehmitnahme 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 des Vorsatzes ist auch dann gegeben, wenn der Tiefenanschlag als die Kupplungsglieder koaxial umschließender Rohrteil ausgeführt ist. Dadurch wird einerseits eine Abdeckung der Kupplungsglieder nach außen hin geschaffen, und andererseits wird eine großflächige Auflage des Tiefenanschlages erzielt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Tiefenanschlag 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 Tiefenschlages ist natürlich auch eine einfache Verstellbarkeit zur Anpassung an verschiedene Gegebenheiten möglich.

Der erfindungsgemäße Vorsatz wird in der nachstehenden Beschreibung noch näher erläutert. Es zeigen:

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

Fig. 2 diese Schraube nach dem Formen eines Loches und unmittelbar vor Beginn des Gewindeschneid- oder -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 den erfindungsgemäßen Vorsatz;

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

Eine 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. Der hier beschriebene Vorsatz ist aber bei allen auf andere Weise selbstlochformend und 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 Bohrvorgang oder beim Lochformvorgang oder beim Gewindeformen oder -schneiden spanlos oder spanabhebend gearbeitet wird, ist hier nicht von wesentlicher Bedeutung. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß der hier beschriebene Vorsatz 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 ebenfalls, daß mit dem hier beschriebenen Vorsatz und gerade auch mit einem spanlos lochformenden Endabschnitt Schrauben gesetzt werden können, welche durchgehend aus rostfreiem Material gefertigt sind. In der Regel wird ja immer versucht, bei einer zumindest teilweise rostfreien Ausführung von Schrauben mindestens die Bohrspitze aus einem härtbaren Material zu fertigen, um die entsprechende Bohrleistung aufbringen zu können. Es waren daher stets teure Schweißlösungen für Schrauben notwendig.

Durch den Einsatz des hier beschriebenen Vorsatzes sind also selbst Schrauben mit einem lochformenden Endabschnitt 2 oder mit anderen konstruktiven Ausgestaltungen einsetzbar, wobei die Schrauben durch und durch aus einem rostfreien Material bestehen können.

Der hier beschriebene Vorsatz bewirkt demnach, daß dem Drehantrieb für die Schraube 1 beim Lochformvorgang die bei Maschinen wie Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmern übliche, in axialer Richtung 6 erfolgende Schlagwirkung zugeschaltet bleibt. Die Schraube wird neben der Drehbewegung 7 auch mit der axialen Schlagwirkung 6 beaufschlagt. Es kann somit in gegenüber bisher wesentlich verkürzter 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 Drehantrieb 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 axialen Schlagwirkung eine in Drehrichtung ausgeübte Schlagwirkung zu überlagern, welche für den Bohr- oder 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 Schlagwirkung auf die Ausschaltung dieser Schlagwirkung 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.

Der hier beschriebene Vorsatz 12 dient zum Ansetzen an eine mit einer axialen Schlagwirkung ausgerüstete Maschine 13 wie eine Schlagbohrmaschine oder ein entsprechender Bohrhammer. Bei der Maschine 13 wird bei entsprechend axialer Belastung auf die Abtriebsachse eine axial ausgeübte Schlagwirkung übertragen. Der Vorsatz 12 besteht im wesentlichen aus zwei Kupplungsgliedern 14, 15 sowie einem verstellbaren Tiefenanschlag 16.

Die beiden Kupplungsglieder 14, 15 sind teleskopartig und federbelastet in axialer Richtung verschiebbar aneinander geführt. In Drehrichtung stehen diese Kupplungsglieder 14 und 15 jedoch in ständiger Wirkverbindung. Das eine Kupplungsglied 14 ist mit der Abtriebsachse 17 der Maschine 13 kuppelbar. Das ander Kupplungsglied 15 nimmt das Antriebswerkzeug 18 für eine Schraube 1 auf oder ist direkt mit einem solchen Antriebswerkzeug 18 versehen.

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 eingreifen und sind daher auch in Achsrichtung entsprechend aneinander geführt. Um eine Drehmitnahme zwischen den beiden Kupplungsgliedern 14 und 15 zu bewerkstelligen, weist das Kupplungsglied 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 oder ein entsprechender Bolzen vorgesehen werden, und es ist auch möglich, an einem der Kupplungsglieder 14, 15 ein Langloch vorzusehen, in welches dann eben ein entsprechender Bolzen eingreift. Es wäre auch denkbar, die Kupplungsglieder zur gegenseitig geführten Halterung in Achsrichtung im Querschnitt zueinander korrespondierend auszuführen, um durch besondere Querschnittsform die formschlüssige Halterung in Drehrichtung zu gewährleisten. So könnten beispielsweise die als Bolzen und Hülse ausgebildeten Kupplungsglieder 14, 15 im Querschnitt quadratisch, sechseckig oder allgemein unrund ausgeführt sein.

Die Kupplungsglieder 14, 15 weisen an den einander abgewandten Enden jeweils einen Anschlagflansch 21, 22 auf, wobei zwischen diesen beiden Anschlagflanschen 21, 22 eine Schraubenfeder 23 eingesetzt ist. Die beiden Kupplungsglieder 14, 15 haben daher stets das Bestreben, durch die Einwirkung der Schraubenfederr 23 in axialer Richtung auseinander zu rücken. Es ist daher beim Einsetzen der Schraube 1 stets ein entsprechender, wenn auch geringer Anpreßdruck für die eingesetzte Schraube gegeben, auch wenn dieser Anpreßdruck so gering ist, daß damit bei der Maschine 13 keine axiale Schlageinwirkung ausgelöst wird. Eine weitere Schraubenfeder 26 ist zwischen dem Flansch 21 des Kupplungsgliedes 14 und dem feststehenden Teil der Maschine 13 eingesetzt. Diese Schraubenfeder 26 ist stärker ausgeführt als die Schraubenfeder 23. Eine axiale Schlagwirkung wird nur bei entsprechend großer axialer Anpreßkraft ausgeübt, also nur dann, wenn der Bohr- oder Lochformvorgang durch die Schraube 1 erfolgt, wobei die beiden Kupplungsglieder 14, 15 in dieser Stellung zur Gänze ineinander eingeschoben sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Tiefenanschlag 16 ist als die Kupplungsglieder 14, 15 koaxial umschließender Rohrteil ausgeführt. Dabei sind zwei teleskopartig ineinander verschiebbare Rohrteile 24, 25 vorgesehen, welche in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar und in einer gewünschten Stellung gegenseitig fixierbar 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 gewünscht ist. Es kann also exakt festgelegt werden, wann der Lochform- oder Bohrvorgang der Schraube 1 im Werkstück 9 beendet ist. Dies ist, wie 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 oder entsprechende Fixierelemente sind nicht dargestellt, da diese bei Tiefenanschlägen in verschiedenen konstruktiven Varianten üblich sind. Durch die rohrförmige Ausbildung des Tiefenanschlages kann in einfacher Weise eine Kupplung des Tiefenanschlages am entsprechenden Kopf der Maschine 13 erfolgen.

Claims (8)

1. Vorsatz für eine mit axialer Schlagwirkung arbeitende Maschine wie eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer, bei welcher bzw. bei welchem die Schlagwirkung 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 Kupplungsglied (14) mit der Abtriebsachse (17) der Maschine (13) kuppelbar ist und das andere Kupplungsglied (15) das Antriebswerkzeug (18) für eine selbstbohrende oder -lochformende und selbstgewindeformende oder -schneidende Schraube (1) aufweist oder aufnimmt, und daß am feststehenden Teil der Maschine (13) ein verstellbarer Tiefenanschlag (16) angeordnet ist.

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

3. Vorsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander abgewandten Enden der Kupplungsglieder (14, 15) jeweils ein Anschlagflansch (21, 22) ausgebildet und zwischen diesen beiden Anschlagflanschen (21, 22) eine Schraubenfeder (23) eingesetzt ist.

4. Vorsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf die Abtriebsachse (17) folgenden Kupplungsglied (14) und dem feststehenden Teil der Maschine (13) eine Schraubenfeder (26) eingesetzt ist, deren Kraft größer ist als die Kraft der zwischen den beiden Kupplungsgliedern (14, 15) eingesetzten Schraubenfeder (23).

5. Vorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kupplungsglieder (14, 15) ein Langloch oder eine Nut (19) und das andere Kupplungsglied (14, 15) einen in das Langloch oder die Nut (19) eingreifenden Bolzen (20) oder anderen Mitnehmer aufweist.

6. Vorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (14, 15) zur gegenseitig geführten Halterung in Achsrichtung und zur formschlüssigen Halterung in Drehrichtung eine zueinander korrespondierende Querschnittsform aufweisen.

7. Vorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefenanschlag (16) als die Kupplungsglieder (14, 15) koaxial umschließender Rohrteil ausgeführt ist.

8. Vorsatz nach Aspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefenanschlag (16) von zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Rohrteilen (24, 25) gebildet ist, welche in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar und in einer gewünschten Stellung gegenseitig fixierbar sind.