DE60028961T2

DE60028961T2 - Selbsthaftende bohr- und fräsvorrichtung

Info

Publication number: DE60028961T2
Application number: DE60028961T
Authority: DE
Inventors: Steven Jeffrey Davison GILL
Original assignee: Hougen Manufacturing Inc Swartz Creek; Hougen Manufacturing Inc
Current assignee: Hougen Manufacturing Inc Swartz Creek; Hougen Manufacturing Inc
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: DE60022795T2; CN1144639C; JP2003266221A; JP2002538976A; EP1177061A1; KR20010102563A; CA2361128C; EP1177061A4; CA2361128A1; BR0010207A; ATE330742T1; AU765550B2; ATE304909T1; EP1177061B1; WO2000054915A1; CN1343153A; ES2265924T3; DE60022795D1; US6280123B1; AU3624100A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Bohrer mit Magnetbasis gemäß Offenbarung im Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solcher Bohrer mit Magnetbasis ist aus dem Dokument US-A-983083 bekannt.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Bohrer mit Magnetbasis werden für große metallische Werkstücke verwendet, die sich nicht leicht auf einer Säulenbohrmaschine bearbeiten lassen und bei denen ein herkömmlicher Handbohrer nicht ausreichen würde. Magnetbohrer des Standes der Technik sind zwar tragbar, aber immer noch sehr groß und sperrig. Daher besteht Bedarf an einem tragbaren, leichten Bohrer mit Magnetbasis gemäß Offenbarung in Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2–4 offenbart.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung leicht verständlich, die in Verbindung mit den Begleitzeichnungen zu sehen ist. Dabei zeigt:
1 eine Perspektivansicht der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht der vorliegenden Erfindung;
3 eine auseinander gezogene Ansicht eines Vorschubmechanismus der vorliegenden Erfindung;
4 eine Bodenansicht des Vorschubmechanismus der vorliegenden Erfindung;
5 eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 von 4 mit dem Vorschubmechanismus in der völlig zurückgezogenen Position;
6 eine Ansicht ähnlich der von 5, aber mit dem Vorschubmechanismus in der völlig ausgefahrenen Position;
7 eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
In den 1 und 2 ist ein selbsthaftender Niedrigprofilbohrer mit Magnetbasis allgemein bei 10 dargestellt. Der Bohrer 10 hat ein Gehäuse 12, das einen Motor 14 aufnimmt, der antriebsmäßig in einen Vorschubmechanismus 16 mit einem Schneidwerkzeug 18 eingreift. Der Vorschubmechanismus 16 schiebt das Schneidwerkzeug 18 in Richtung auf ein Werkstück W vor. Eine Magnetbasis 20 ist am Gehäuse 12 angebracht und dient zum Verankern des Bohrers 10 an einem metallischen Werkstück W. Es ist zwar eine Magnetbasis 20 dargestellt, aber es können auch andere selbsthaftende Basen wie z.B. eine Vakuumbasis verwendet werden.
Der Vorschubmechanismus 16 ist in einem Ende 21 des Gehäuses 12 montiert und hat eine erste Rotationsachse A (siehe 2 und 4). Der Motor 14 ist in einem Ende 22 gegenüber dem Vorschubmechanismus 16 oder im länglichen Hauptabschnitt des Bohrers 10 montiert und hat eine zweite Rotationsachse B in einem Winkel zur ersten Achse A. Die erste Achse A und die zweite Achse B haben einen allgemein rechten Winkel zueinander, so dass der Bohrer 10 ein niedriges Profil haben kann. Der Motor 14 ist über ein Getriebe 24 oder in einer beliebigen anderen geeigneten Weise mit dem Vorschubmechanismus 16 gekoppelt.
In der besten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein modifizierter rechtwinkliger Bohrer des Typs DeWalt Model DW 160 3/8 Zoll verwendet, der mit 110 Volt und 3,6 Ampere arbeitet und das Schneidwerkzeug mit 1200 UpM dreht. Der Hauptteil 22 des Bohrers 10 wird vom Bediener der Bohrmaschine als Griff benutzt. Ein Bohrerschalter 26 befindet sich an der Unterseite des Bohrers 10, um den Motor 14 zu betätigen, wenn eine elektrische Leitung 30 an eine Stromquelle angeschlossen wird. Es wird zwar ein Elektromotor offenbart, aber es ist zu verstehen, dass auch ein Bohrer mit einem Druckluftmotor oder mit einem beliebigen anderen Antriebsmechanismus zum Einsatz kommen kann.
Die Magnetbasis 20 ist eine rechteckige Konstruktion mit einer flachen Oberfläche 32 für den Kontakt mit dem Werkstück W. Die Basis 20 enthält elektrisch aktivierte Magnetspulen (nicht dargestellt), die zu Metallen mit magnetischen Eigenschaften angezogen werden, wenn die Spulen von Strom durchflossen werden. In der vorliegenden Anmeldung ist unter dem Begriff „metallisches Werkstück" jedes Werkstück zu verstehen, das von einem Magnet angezogen werden kann. Ein Schalter 34 verbindet die elektrische Leitung 30 mit den Magnetspulen, so dass, wenn die elektrische Leitung 30 an eine Stromquelle angeschlossen und der Schalter 34 in die „Einschalt"-Stellung gebracht wird, die Magnetbasis 20 mit dem metallischen Werkstück W fest verankert wird. In der bevorzugten Ausgestaltung wird der Schalter 26 zum Betätigen des Bohrers 10 auf eine solche Weise mit dem Magnetbasisschalter 34 verbunden, dass der Elektromotor 14 nur dann betätigt werden kann, wenn die Magnetbasis 20 eingeschaltet wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Bohrer 10 nicht betrieben werden kann, wenn er nicht zuvor ordnungsmäßig mit dem Werkstück W verankert wird.
Die Magnetbasis 20 wird durch mehrere Halterungen 36 am Gehäuse 12 befestigt, so dass die Basis 20 allgemein parallel zum Hauptabschnitt 22 des Bohrers 10 verläuft. Wenn ein im Handel erhältlicher Bohrer wie z.B. der oben erwähnte DeWalt-Bohrer verwendet wird, dann können existierende Einspannlöcher im Gehäuse zum Einspannen der Magnetbasis 20 am Bohrer über Halterungen 36 verwendet werden.
Der Vorschubmechanismus 16 (siehe 3) beinhaltet ein Pinolengehäuse 40, das teilweise im Ende 21 des Gehäuses 12 aufgenommen wird und die Strukturkomponente ist, die die Komponenten zum Koppeln des Schneidwerkzeugs 18 mit dem Motor 14 beherbergt. Diese nachfolgend erörterten Komponenten lassen auch ein Vorschieben und Zurückziehen des Schneidwerkzeugs 18 entlang der ersten Achse A zu. Ferner ist aus der nachfolgenden Erörterung zu verstehen, dass der Vorschubmechanismus der vorliegenden Erfindung ohne mehrere der Komponenten auskommt, die herkömmlicherweise in solchen Vorschubmechanismen verwendet werden, so dass sich ein kompakteres Design ergibt. Und es ist zum Teil aufgrund dieses kompakten Designs, warum das kleine Niedrigprofildesign der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.
Nun mit Bezug auf die 3 und 4, das tubuläre Pinolengehäuse 40 hat einen kreisförmigen Querschnitt und hat eine Innenfläche 42 und eine Außenfläche 44. Die Achse des Pinolengehäuses 40 ist mit der ersten Achse A konzentrisch. Ein tubuläres Vorschubgetriebegehäuse 46 ist transversal an einem unteren Abschnitt 48 der Außenfläche 44 befestigt und hat ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt. Die Innenfläche 42 des Pinolengehäuses 40 hat eine lineare Nut 50, wie am besten in 4 zu sehen ist, mit einem rechteckigen Querschnitt, der parallel zur ersten Achse ist und der über die gesamte Länge des Pinolengehäuses 40 verläuft. Eine rechteckige Öffnung 54 passiert von der Innenfläche 42 des Pinolengehäuses 40 durch das Innere 56 des Vorschubgetriebegehäuses 46, wo die lineare Nut 50 das Innere 56 schneidet.
Eine tubuläre Pinole 60 mit kreisförmigem Querschnitt ist mit dem Pinolengehäuse 40 angeordnet. Die Achse der Pinole 60 ist auch mit der ersten Achse A konzentrisch. Die Pinole 60 hat eine Innenfläche 62 und eine Außenfläche 64, die mit der Innenfläche 42 des Pinolengehäuses 40 im Gleiteingriff ist. Die Außenfläche 64 hat eine längliche Aussparung 66 auf der Außenfläche 64, die parallel zur ersten Achse A verläuft. Ein Paar Nuten 70 verläuft transversal zur länglichen Aussparung 66 auf der Außenfläche 64. Eine Zahnstange 72, die ein Paar Zungen 74 komplementär zu den Nuten 70 aufweist, wird in der länglichen Aussparung 66 und den Nuten 70 aufgenommen. Die Zahnstange 72 wird mit Epoxid in der länglichen Aussparung 66 und den Nuten 70 befestigt, aber es ist auch möglich, andere Befestigungsmittel zu benutzen. Die Zungen 74 und die Nuten 70 helfen dabei zu gewährleisten, dass die Zahnstange 72 sich nicht von der Pinole 60 löst, wenn die Pinole 60 entlang der ersten Achse A translational verschoben wird.
Die Zahnstange 72 hat mehrere Zähne 76, die von der Außenfläche 64 der Pinole 60 weg stehen. Diese Zähne 76 werden in der linearen Nut 50 des Pinolengehäuses 40 aufgenommen und verlaufen durch die rechteckige Öffnung 54 in das Vorschubgetriebegehäuse 46. Ein Vorschubzahnrad 80 mit mehreren radial nach außen verlaufenden Zähnen 82 ist im ersten Vorschubgetriebegehäuse 46 angeordnet. Die Vorschubzahnradzähne 82 greifen in Zähne 76 an der Zahnstange 72 ein, so dass, wenn das Vorschubzahnrad 80 um seine Achse rotiert, die Zahnstange 72 und die Pinole 60 entlang der ersten Achse A auf- und abwärts translational bewegt werden.
Das Vorschubzahnrad 80 hat ein erstes Ende 84, das sich neben einem Ende 86 des Vorschubgetriebegehäuses 46 befindet. Eine Sicherungsscheibe 88 ist am ersten Ende 84 befestigt, um das laterale Fixieren des Vorschubzahnrads 80 im Vorschubgetriebegehäuse 46 zu unterstützen. Das Vorschubzahnrad 80 hat ein zweites Ende 92 und einen Zwischenabschnitt 84 zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 92. Der Zwischenabschnitt 94 weist eine ringförmige Nut (nicht dargestellt) auf, die sich neben dem anderen Ende 96 des Vorschubgetriebegehäuses 46 befindet und einen Sprengring 98 aufnimmt. Der Sprengring 98 in Verbindung mit der Sicherungsscheibe 88 fixiert das Vorschubzahnrad 80 lateral so, dass das Vorschubzahnrad 80 sich nicht lateral entlang seiner Achse bewegt. Ein Griff 100 ist am Vorschubzahnrad 80 zwischen dem Zwischenabschnitt 94 und dem zweiten Ende 92 in einem Winkel zur Achse des Vorschubzahnrads befestigt. Ein distales Ende 102 des Griffs 100 hat einen Knopf 104, der, wenn er um die Achse des Vorschubzahnrads rotiert, die Pinole 60 entlang der ersten Achse A translational verschiebt.
Zurück zu 3, eine Spindel 110 ist in der Pinole 60 angeordnet und hat eine Achse koaxial zur ersten Achse A. Die Spindel 110 hat einen oberen Abschnitt 112 und einen unteren Abschnitt 114 sowie eine Innenfläche 116 und eine Außenfläche 118. Die Außenfläche 118 ist mit der Innenfläche 62 der Pinole 60 im Eingriff. Der Vorschubmechanismus 16 unterscheidet sich von Mechanismen des Standes der Technik dahingehend, dass die Pinole 60 aus Bronze ist und als Lager zwischen dem Stahlpinolengehäuse 40 und der Stahlspindel 110 dient. Die Pinole ist typischerweise ebenfalls aus Stahl gefertigt, so dass Bronzebuchsen zwischen dem Pinolengehäuse und der Pinole sowie zwischen der Spindel und der Pinole verwendet werden müssen. Da die Pinole in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung aus Bronze gefertigt ist, können zwei Bronzelager wegfallen, so dass ein kompakterer Vorschubmechanismus erzielt werden kann.
Die Spindel 110 hat eine ringförmige Nut 122 auf der Außenfläche 118 des oberen Abschnitts 112 und des unteren Abschnitts 114 zum Aufnehmen von Sicherungsringen 124, um die Spindel 110 an der Pinole 60 zu befestigen. Eine Metalldruckscheibe 126 und eine Plastikdruckscheibe 128 befinden sich zwischen dem Sicherungsring 124 und der Pinole 60 sowohl am oberen Abschnitt 112 als auch am unteren Abschnitt 114. Auf diese Weise werden die Pinole 60 und die Spindel 110 miteinander gekoppelt und können zusammen entlang der ersten Achse A translational verschoben werden.
Die Innenfläche 116 des oberen Abschnitts 112 der Spindel 110 hat mehrere Keilnutwellen 130, die radial einwärts von der ersten Achse und parallel dazu verlaufen. Ein Schaft 134 mit einer Achse koaxial zur ersten Achse A hat ein erstes Ende 136, das mit dem Antriebsmotor 14 des Bohrers 10 verbunden ist. Bei dem offenbarten DeWalt-Bohrer wird das erste Ende 136 auf einen Gewindeschaft geschraubt, der mit dem Motor 14 gekoppelt ist. Die Außenseite des Schafts 134 hat Keilnutwellen 138, die von der ersten Achse A radial nach außen und parallel dazu verlaufen. Schaftkeilnutwellen 138 greifen gleitend in Innenkeilnutwellen 130 der Spindel 110 ein. Auf diese Weise treibt der Schaft 134 die Spindel 110 rotatorisch an, wenn der Motor 14 betätigt wird, und lässt es gleichzeitig zu, dass die Spindel 110 entlang der ersten Achse A auf- und abwärts translational verschoben wird.
Die zylindrische Innenfläche 116 hat einen Durchmesser 140, 142 am oberen Abschnitt 112 und am unteren Abschnitt 114 und einen größeren Durchmesser 146 über die Länge der Innenfläche 116. Ein zweites Ende 150 des Schafts 134 beinhaltet einen Anschlag 152 zum Begrenzen des Wegs der Spindel 110 entlang der ersten Achse A. Der Anschlag 152 befindet sich sehr nahe am größeren Durchmesser 146, so dass dann, wenn der Anschlag 152 die Durchmesser 140, 142 des oberen Abschnitts 112 und des unteren Abschnitts 114 erreicht, der Anschlag 152 an eine Lippe 156, 158 an der Innenfläche 116 anstößt. In der besten Art der Umsetzung der vorliegenden Erfindung wird ein Befestigungsmittel als Anschlag verwendet, das von der ersten Achse A versetzt ist.
Der Vorschubmechanismus 16 ist in den 5 und 6 jeweils in der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position dargestellt. Zum Vorschieben des Schneidwerkzeugs 18 aus der zurückgezogenen in die ausgefahrene Position wird der Griff 100 um die Achse des Vorschubzahnrads gedreht. Das Vorschubzahnrad 80 rotiert um seine Achse und verschiebt dabei die Zahnstange 72 translational nach unten und parallel zur ersten Achse A. Die Zahnstange 72 verschiebt die Pinole 60 und die Spindel 110 translational, die mit Sicherungsringen 124 an der Pinole 60 befestigt ist. Die Spindel 110 gleitet an den Keilnutwellen 130, 138 entlang nach unten, während der Schaft 134 die Spindel 110 und das Schneidwerkzeug 18 dreht. Die Spindel 110 und das Schneidwerkzeug 18 sind völlig ausgefahren, wenn der Anschlag 152 in die Lippe 156 an der Innenfläche 116 des oberen Abschnitts 112 der Spindel 110 eingreift.
Zum Zurückziehen des Schneidwerkzeugs 18 aus der ausgefahrenen Position wird der Griff 100 in der entgegengesetzten Richtung um die Achse des Vorschubzahnrads gedreht, so dass die Komponenten des Vorschubmechanismus entlang der ersten Achse A in der entgegengesetzten Richtung translational verschoben werden. Die Spindel 110 und das Schneidwerkzeug 18 sind dann völlig zurückgezogen, wenn der Anschlag 152 in die Lippe 158 an der Innenfläche 116 des unteren Abschnitts 114 eingreift.
Mit Bezug auf die 6 und 7, der untere Abschnitt 114 der Spindel 110 hat ein Loch 170 entlang der ersten Achse A mit einem Stift 172, der von der ersten Achse A versetzt und transversal dazu verläuft. Das Loch 170 ist so gestaltet, dass es einen Schaftabschnitt 180 des Schneidwerkzeugs 18 aufnimmt. Der Schaftabschnitt 180 hat ein Flachstück 174, das in eine ringförmige Aussparung 175 in einem radialen Abschnitt des Umfangs des Schaftabschnitts 180 verläuft. Zum Einführen des Schneidwerkzeugs 18 in das Loch 170 wird das Flachstück 174 mit dem Stift 172 ausgerichtet, so dass das Schneidwerkzeug 18 in das Loch 170 eingeführt werden kann. Zum Arretieren des Schneidwerkzeugs 18 im Loch 170 wird das Schneidwerkzeug 18 so gedreht, dass der Stift 172 in der ringförmigen Aussparung 175 aufgenommen wird. Eine Gummidichtung 176 oder ein O-Dichtungsring wird in einer ringförmigen Nut 178 am Schaftabschnitt 180 aufgenommen, um zu verhindern, dass Schmutz in das Loch 170 eindringt, der das Herausnehmen des Schneidwerkzeugs 18 aus dem Loch 170 erschweren würde.
Die Erfindung wurde auf illustrative Weise beschrieben und es ist zu verstehen, dass die benutzte Terminologie lediglich beschreibend und nicht beschränkend sein soll.
Es sind im Hinblick auf die obige Lehre natürlich viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist daher zu verstehen, dass im Rahmen des Umfangs der beiliegenden Ansprüche, in denen Bezugsziffern lediglich der Erläuterung halber und nicht zur Begrenzung verwendet wurden, die Erfindung auch auf andere Weise als hierin speziell beschrieben umgesetzt werden kann.

Claims

Tragbarer, selbsthaftender Niedrigprofilbohrer, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse (12); einen Vorschubmechanismus (16) mit einer ersten Rotationsachse (A), der in dem Gehäuse (12) montiert ist; einen Motor (14) mit einer zweiten Rotationsachse (B) in einem Winkel zur ersten Rotationsachse (A), der in dem Gehäuse (12) montiert ist, wobei der Motor (14) mit dem Vorschubmechanismus (16) gekoppelt ist, um den Vorschubmechanismus (16) rotatorisch anzutreiben; eine an dem Gehäuse (12) befestigte selbsthaftende Basis (20) zum sicheren Anbringen des Bohrers (10) an einem Werkstück (W); dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubmechanismus (16) ein Pinolengehäuse (40) für die Montage an dem Bohrer (10) aufweist, wobei das Pinolengehäuse (40) eine Achse hat, die konzentrisch zu der ersten Achse (A) ist; eine Pinole (60), die in dem Pinolengehäuse (40) angeordnet ist und sich damit im Eingriff befindet, wobei die Pinole (60) entlang der Achse relativ zu dem Pinolengehäuse (40) beweglich ist; eine Spindel (110), die zum Halten eines Werkzeugs in der Pinole (60) angeordnet ist, wobei die Spindel (110) mit der Pinole (60) in Eingriff ist und um die Achse relativ zu der Pinole (60) rotieren kann und entlang der Achse mit der Pinole (60) beweglich ist; ein Vorschubrad (80), das auf dem Pinolengehäuse (40) gelagert ist; und eine Zahnstange (72) auf der Pinole (60) parallel zu der Achse für den Eingriff mit dem Vorschubrad (80), so dass sich beim Drehen des Vorschubmechanismus (16) die Zahnstange (72) und die Pinole (60) entlang der Achse bewegen; wobei der tragbare Bohrer ferner einen Schaft (134) zum rotatorischen Antreiben der Spindel (110) um die Achse umfasst, wobei der Schaft (134) Keilnutwellen (138) aufweist, die sich radial auswärts von und parallel zu der Achse ausbreiten, und wobei die Spindel (110) ferner Keilnutwellen (130) aufweist, die sich radial einwärts von und parallel zu der Achse für ein gleitendes Zusammenstecken mit den äußeren Keilnutwellen (130) des Schafts ausbreiten; wobei die Spindel (110) ferner eine zylindrische Innenfläche (116) mit einem verengten Durchmesser (140, 142) am oberen und unteren Abschnitt (112, 114) und einem breiteren Durchmesser (146) als der verengte Durchmesser (140, 142) zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (112, 114) entlang einer Länge der zylindrischen Innenfläche (116) hat, und wobei der Schaft (134) ferner einen Anschlag (152) aufweist, der an einem Abschnitt des Schafts (134) befestigt ist, um den axialen Weg der Spindel (110) auf diese Länge zu begrenzen.
Tragbarer Bohrer nach Anspruch 1, wobei der Anschlag (152) einen Gewindekörper und einen Kopfabschnitt aufweist, wobei der Schaft (134) eine Innengewindebohrung aufweist, wobei die Gewindebohrung den Gewindekörper aufnimmt und der Kopfabschnitt in dem größeren Durchmesser (146) positioniert ist.
Tragbarer Bohrer nach Anspruch 1, wobei die Pinole (60) aus Bronze gefertigt ist, so dass der Vorschubmechanismus (16) kompakter ist.
Tragbarer Bohrer nach Anspruch 1, wobei die Spindel (110) einen Schnellverschluss zum schnellen Anbringen und Abnehmen eines Schneidwerkzeugs hat.