DE8131497U1

DE8131497U1 - Schlagbohrmaschine

Info

Publication number: DE8131497U1
Application number: DE19818131497U
Authority: DE
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1982-12-02
Also published as: IT8124771A0; JPS57102710A; SE8106569L; MX152127A; NL190513C; NL190513B; FR2493209A1; YU41994B; GB2086777B; DE3142740A1; IT1140018B; NL8105040A; DE3142740C2; AT372639B; ATA546680A; YU261381A; SE450556B; GB2086777A; JPH022644B2; CH652952A5

Description

"Doppe!antrieb"

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN
Fürstentum Liechtenstein

Schlagbohrmaschine

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 Schlagfreguenz 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.

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.

Erfindungsgemäss 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 Phasenanschnittgeräte 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 Fig. 3

Längsschnitte durch je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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 FeId-

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 Ankerströme 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 9'¹ ein 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.

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ZUSAMMENFASSUNG

Bei einer Schlagbohrmaschine wird einem Bohrwerkzeug eine Schlag- und eine Drehbewegung erteilt. Sowohl für die Drehbewegung als auch für die der Erzeugung der Schlagbewegung dienende Schlageinrichtung ist je ein Antriebsorgan vorgesehen, wobei die Antriebsorgane als unabhängig voneinander regel- bzw steuerbare Elektromotoren mit sich drehender Welle ausgebildet sind.

Figur 1

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Claims

' PATENTANWÄLTE** MAUERKIRCHERSTRASSE 45 - 8000 MÜNCHEN 80 Anwaltsakte 31 891 24. Aug. 1982 Schutzansprüche

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 ais Elektromotoren mit sich drehender Welle ausgebildet sind.

2. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromotoren einen gemeinsamen Stator besitzen mit einer gemeinsamen Feldwicklung und zwei Rotoren.

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-formig ausgebildet ist, wobei in Achsrichtung des Stators gesehen die beiden Rotoren nebeneinander liegen.

5. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß jeder der beiden axial hintereinander angeordneten Rotoren einen eigenen Stator und eine eigene Feldwicklung besitzt.

Vll/j

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