EP0764502B1 - Hand-held boring device assisted by percussion - Google Patents
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- EP0764502B1 EP0764502B1 EP96810539A EP96810539A EP0764502B1 EP 0764502 B1 EP0764502 B1 EP 0764502B1 EP 96810539 A EP96810539 A EP 96810539A EP 96810539 A EP96810539 A EP 96810539A EP 0764502 B1 EP0764502 B1 EP 0764502B1
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Description
Die Erfindung betrifft ein schlagunterstütztes Handbohrgerät, insbesondere ein Hammerbohrgerät, gemäss dem Oberbegriff des gattungsbildenden Patentanspruchs 1.The invention relates to an impact-supported hand drill, in particular a Hammer drill, according to the preamble of the generic claim 1.
Schlagunterstützte Handbohrgeräte werden in der Bauindustrie, im Installations- und Elektrogewerbe und in verwandten Bereichen eingesetzt. Wegen ihrer hohen Abbauleistung in mineralischen Untergründen, wie beispielsweise Beton, Mauerwerk oder Gestein, haben sich für den professionellen Einsatz insbesondere Hammerbohrgeräte bewährt. Hammerbohrgeräte weisen eine kontinuierlich angetriebene Werkzeugaufnahme und einen motorisch betätigbaren Schlagmechanismus auf. Im Betrieb werden auf ein in die Werkzeugaufnahme eingespanntes Werkzeug in zeitlicher Folge automatisch hammerschlagartige Impulse übertragen, welche die Bearbeitung des Untergrundes unterstützen. Zugleich wird das in die Werkzeugaufnahme eingesetzte Werkzeug kontinuierlich gedreht, um im Untergrund eine dübeltaugliche Aufnahmebohrung zu erstellen. Bei den bekannten Hammerbohrgeräten grosser Abbauleistung, beispielsweise der Geräteserie der Anmelderin, ist der Schlagmechanismus ein elektropneumatisches Schlagwerk, welches im Betrieb auf das Werkzeug longitudinale Stösse überträgt.Impact-assisted hand drills are used in the construction, installation and Electrical and used in related fields. Because of their high Mining performance in mineral substrates, such as concrete, masonry or rock, have been chosen for professional use in particular Hammer drills proven. Hammer drills have a continuous driven tool holder and a motor-operated Beating mechanism. In operation, one in the tool holder clamped tool automatically in time sequence hammer-like impulses transferred, which support the processing of the surface. At the same time it is in the tool holder inserted tool is rotated continuously in the underground to create an anchor hole suitable for dowels. With the known Hammer drilling rigs with a large excavation capacity, for example the device series of Applicant, the striking mechanism is an electro-pneumatic striking mechanism transmits longitudinal shocks to the tool during operation.
Mit jedem Schlag wird die an der Werkzeugspitze befindliche Schneide in den Untergrund eingetrieben und erzeugt eine kleine Kerbe. Durch die kontinuierliche Drehbewegung des Werkzeugs wird der Untergrund durch Scherung abgetragen. Der Winkel, den die Schneide an der Spitze des kontinuierlich gedrehten Werkzeuges zwischen zwei Schlägen überstreicht, wird als Umsetzwinkel bezeichnet. Bei den bekannten Hammerbohrgeräten wird der Umsetzwinkel derart gewählt, dass erst nach einigen vollständigen Umdrehungen eine periodische Wiederholung auftritt. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass die Schneide an der Werkzeugspitze in unmittelbarer Folge in bereits vorhandene Kerben schlägt und diese weiter vertieft. Bei periodischen Umsetzwinkeln, wie beispielsweise 30°, 36°, 45°, 52°, 60° usw., können die Kerben soweit vertieft werden, dass die Scherwirkung nur mehr unzureichend Material abträgt, wodurch die Bohrleistung des Gerätes stark vermindert wird. Aus diesem Grund werden derartige periodische Umsetzwinkel durch geeignete Auslegung des Getriebes des Hammerbohrgerätes vermieden.With each stroke, the cutting edge on the tool tip is inserted into the Driven underground and creates a small notch. Through the continuous Rotation of the tool removes the surface by shear. The Angle that the cutting edge at the tip of the continuously rotated tool sweeping between two strokes is called the conversion angle. Both Known hammer drills, the conversion angle is chosen such that only after periodic repetition occurs a few complete revolutions. To this In this way it should be avoided that the cutting edge on the tool tip is in the immediate vicinity Episode hits existing notches and deepens them further. With periodic The notches can have conversion angles such as 30 °, 36 °, 45 °, 52 °, 60 ° etc. deepened to such an extent that the shear effect only removes insufficient material, which greatly reduces the drilling performance of the device. For this reason such periodic conversion angle by suitable design of the gearbox Avoided hammer drill.
Während bei den bekannten schlagunterstützten Handbohrgeräten, insbesondere mit Hammerbohrgeräten, bereits eine gute Abbauleistung erzielbar ist, besteht dennoch der Wunsch, die Abbauleistung insbesondere von spröde versagenden Untergründen noch weiter zu verbessern. Es soll ein schlagunterstütztes Handbohrgerät geschaffen werden, das in unterschiedlichen mineralischen Untergründen mit optimaler Bohrleistung betrieben werden kann. Dabei soll die Handhabung des Gerätes für den Anwender keine zusätzlichen Bedienungsschritte erfordern.While in the known impact-supported hand drills, especially with Hammer drilling rigs, good mining performance can be achieved, there is nevertheless Desire, the removal performance especially from brittle failing substrates continue to improve. An impact-supported hand drill is to be created in different mineral substrates with optimal drilling performance can be operated. The handling of the device should not be for the user require additional operating steps.
Die GB2160320A offenbart eine, auch für ein Handbohrgerät mit üblichen Merkmalen anwendbare, beanspruchungsabhängige, vorteilhaft mikroprozessorgesteuert periodisch wiederholt messende, selbstoptimierende Regelung für die Drehzahl der Werk- zeugaufnahme zum Zweck der Optimierung der Bohrleistung. Als Messgrösse dienen Beanspruchungswellen im Schaft des Werkzeugs, welche an verschiedenen Punkten am Schaft des Werkzeugs gemessen und integriert als Energiekomponenten ausgewertet werden. Nachteilig ist die aufwendige Messung der Beanspruchungswellen und deren Auswertung über eine Integration. Zudem führt eine Messung am Schaft des Werkzeugs aufgrund der longitudinalen Schläge zur Ermüdung der Messeinrichtung.GB2160320A discloses one, also for a hand drill with common features applicable, stress-dependent, advantageously microprocessor-controlled periodically Repeatedly measuring, self-optimizing control for the speed of the work tool holder for the purpose of optimizing the drilling performance. Serve as a measurement Stress waves in the shank of the tool, which at various points on the Tool shaft measured and integrated as energy components evaluated become. A disadvantage is the complex measurement of the stress waves and their Integration evaluation. In addition, a measurement is carried out on the shank of the tool due to the longitudinal impacts to fatigue the measuring device.
Die US4660656 offenbart eine Reaktionsdrehmomentmessung im hydraulischen Antriebsmotor eines Werkzeugs und eine über Gewichte realisierte Regelung des Vorschubs zur Gewährleistung eines konstanten Reaktionsdrehmoments. Eine derartige Regelung über den Vorschub ist auf ein Handbohrgerät nicht anwendbar.US4660656 discloses a reaction torque measurement in hydraulic Drive motor of a tool and a control of the feed realized via weights to ensure a constant reaction torque. Such a regulation about the feed is not applicable to a hand drill.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem schlagunterstützten Handbohrgerät, insbesondere einem Hammerbohrgerät, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Das erfindungsgemässe schlagunterstützte Handbohrgerät besitzt einen elektrischen Antriebsmotor für eine um ihre Längsachse kontinuierlich rotierbare Werkzeugaufnahme, eine mit dem elektrischen Antriebsmotor zusammenwirkende Regelungseinrichtung für die Umdrehungszahl der Werkzeugaufnahme, und ein Schlagwerk für die periodische Abgabe von axialen Schlägen auf ein in die Werkzeugaufnahme eingespanntes Werkzeug. Der elektrische Antriebsmotor ist mit einer Messeinrichtung für das Reaktionsdrehmoment gekoppelt. Die Regelungseinrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, welche mit der Messeinrichtung für das Reaktionsdrehmoment verbunden ist und über welche die Drehzahl der Werkzeugaufnahme derart regelbar ist, dass das im Betrieb am Antriebsmotor gemessene Reaktionsdrehmoment maximal ist.The solution to this problem is an impact-supported hand drill, in particular a hammer drill, which the in the characterizing section of Features claim 1 listed features. The inventive Impact-supported hand drill has an electric one Drive motor for a tool holder that can be rotated continuously around its longitudinal axis, a control device interacting with the electric drive motor for the number of revolutions of the tool holder, and a striking mechanism for the periodic delivery of axial impacts on a tool clamped in the tool holder. The electric drive motor is equipped with a measuring device for the Reaction torque coupled. The control device includes one Evaluation unit, which with the measuring device for the reaction torque is connected and via which the speed of the tool holder can be regulated in such a way that the reaction torque measured on the drive motor during operation is maximum.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des schlagunterstützten Handbohrgerätes kann dieses im optimalen Leistungsbereich betrieben werden. Es zeigt sich, dass bei einem maximalen gemessenen Reaktionsdrehmoment auch die Bohrleistung ein Maximum aufweist. Das Gerät wird unabhängig vom Untergrund immer im optimalen Leistungsbereich betrieben. Dabei werden vom Anwender keinerlei zusätzliche Bedienungsschritte gefordert. Durch den Betrieb im optimalen Leistungsbereich wird das schlagunterstützte Handbohrgerät sehr effizient eingesetzt. Die optimierte Bohrleistung verkürzt die Zeit, die für die Erstellung einer dübeltauglichen Aufnahmebohrung erforderlich ist. Dadurch wird der Betrieb des Gerätes noch wirtschaftlicher.Due to the inventive design of the impact-supported hand drill it can be operated in the optimal performance range. It turns out that at a maximum measured reaction torque also the drilling performance Maximum. The device is always optimal regardless of the surface Power range operated. The user does not need any additional Operating steps required. By operating in the optimal performance range, that is Impact-supported hand drill used very efficiently. The optimized drilling performance shortens the time required to create a dowel hole suitable for dowels is required. This makes the operation of the device even more economical.
In einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Messeinrichtung umfasst diese Dehnmessstreifen oder Wägezellen, welche an der Aufhängung des elektrischen Antriebsmotors im Gehäuse angeordnet sind. Die gewählte Anordnung der Dehnmessstreifen oder Wägezellen erfordert keinen besonderen konstruktiven Aufwand. Drehmomentmessverfahren mittels Dehnmessstreifen oder Wägezellen sind erprobt und unter den Belastungen, denen schlagunterstützte Handbohrgeräte mitunter ausgesetzt sind, mit ausreichend hoher Genauigkeit durchzuführen.In a particularly simple embodiment variant of the measuring device, it comprises Strain gauges or load cells attached to the electrical suspension Drive motor are arranged in the housing. The chosen arrangement of the Strain gauges or load cells require no special design effort. Torque measurement methods using strain gauges or load cells have been tried and tested under the loads to which impact-assisted hand drills are sometimes exposed are to be carried out with sufficient accuracy.
Indem die Auswerteeinheit mit einer Speichereinheit verbunden ist, in der verschiedene Drehzahlbereiche festgelegt sind, und die Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass nach Massgabe der Auswerteeinheit diese Drehzahlbereiche nach zunehmenden Drehzahlen automatisch einstellbar sind, kann nach dem Aktivieren der Regelungseinrichtung durch den Anwender das Auffinden der optimalen Drehzahl mit maximalem zugehörigen Reaktionsdrehmoment in sehr kurzer Zeit erfolgen. Dazu wird für jede eingestellte Drehzahl das zugehörige Reaktionsdrehmoment bestimmt und in der Speichereinheit festgehalten. Danach regelt die Regelungseinrichtung selbsttätig auf diejenige Drehzahl der Werkzeugaufnahme, welche dem grössten Wert der gemessenen Reaktionsdrehmomente entspricht. Diese Regelung erfolgt unabhängig vom Anwender. Dieser muss nur einmal die Regelungseinrichtung aktivieren, beispielsweise, wie bis anhin, über einen Druckknopf am Handgriff. Danach erfolgt die Regelung vollautomatisch, ohne ein weiteres Zutun des Anwenders. Er kann bloss am Geräusch des Elektromotors erkennen, dass eine Regelung stattfindet.By connecting the evaluation unit to a memory unit in which different Speed ranges are defined, and the control device is designed such that according to the evaluation unit, these speed ranges are increasing Speeds can be set automatically after activating the Control device by the user finding the optimal speed with maximum associated reaction torque in a very short time. This will for each set speed, the associated reaction torque is determined and in the Storage unit held. The control device then automatically regulates the speed of the tool holder which is the largest value of the measured Reaction torque corresponds. This regulation is independent of the user. This only has to activate the control device once, for example, as to then, with a push button on the handle. The regulation then takes place fully automatic, without any further action on the part of the user. He can only by the noise of the electric motor recognize that regulation is taking place.
Die in der Speichereinheit festgelegten Drehzahlbereiche entsprechen vorzugsweise
Umsetzwinkeln von 37° - 39°, 46° - 50°, 61° - 65° und 91° - 98°. Der Zusammenhang
zwischen dem Umsetzwinkel und der Drehzahl der Werkzeugaufnahme bzw. der
Schneide an der Spitze eines in dieselbe eingespannten Werkzeuges ist dabei durch die
Beziehung
In einer Variante der Erfindung sind in der Speichereinheit verschiedene ldealdrehzahlen festgelegt. Die Regelungseinrichtung ist derart ausgelegt, dass nach Massgabe der Auswerteeinheit diese Idealdrehzahlen automatisch einstellbar sind und die Drehzahl der Werkzeugaufnahme jeweils in einem Bereich von ± 5% der ldealdrehzahl variierbar ist. Zu jeder Drehzahl wird das jeweils zugehörige Reaktionsdrehmoment gemessen und in der Speichereinheit abgelegt. Danach ist die Drehzahl der Werkzeugaufnahme innerhalb einer engen Toleranz von ± 1° automatisch auf diejenige Drehzahl regelbar, bei der das maximale Reaktionsdrehmoment festgestellt wurde. Bei dieser Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung entsprechen die Idealdrehzahlen somit Umsetzwinkeln von 38°, 48°, 63° und 95°, jeweils mit einer Toleranz von ± 1°, wobei der Zusammenhang zwischen der Drehzahl und dem Umsetzwinkel gemäss der oben angeführten Beziehung gegeben ist. Bei beiden geschilderten Varianten der Erfindung sind näherungsweise Drehzahlbereiche vorgegeben, in denen ein möglichst grosses Reaktionsdrehmoment zu erwarten ist.In a variant of the invention, different ideal speeds are in the storage unit fixed. The control device is designed such that according to the Evaluation unit, these ideal speeds are automatically adjustable and the speed of the Tool holder can be varied within a range of ± 5% of the ideal speed. The associated reaction torque is measured for each speed and in the storage unit. Then the speed of the tool holder is inside a tight tolerance of ± 1 ° can be regulated automatically to the speed at which the maximum reaction torque was determined. In this variant of The device according to the invention thus corresponds to the ideal rotation angles of 38 °, 48 °, 63 ° and 95 °, each with a tolerance of ± 1 °, the relationship between the speed and the conversion angle according to the relationship given above given is. Both variants of the invention are approximate Specified speed ranges in which the greatest possible reaction torque is expected.
Die in die Beziehung zwischen dem Umsetzwinkel und der Drehzahl der Werkzeugaufnahme eingehende Schlagfrequenz ist insbesondere bei den bekannten Hammerbohrgeräten mit elektropneumatischem Schlagwerk keine Konstante, sondern verändert sich mit der Drehzahl. Für die näherungsweise Bestimmung der Drehzahlbereiche spielt dies aber keine Rolle. Während des Betriebes des erfindungsgemässen Gerätes erfolgt die Regelung der Drehzahl der Werkzeugaufnahme nur mehr in Abhängigkeit vom gemessenen Reaktionsdrehmoment, so dass auch in diesem Fall die Drehzahlabhängigkeit der Schlagfrequenz ohne Bedeutung ist.The in the relationship between the conversion angle and the speed of the Tool pick-up incoming beat frequency is particularly well known Hammer drills with electro-pneumatic hammer mechanism not a constant, but changes with the speed. For the approximate determination of the This does not matter speed ranges. During the operation of the The device according to the invention is used to regulate the speed of the tool holder only in dependence on the measured reaction torque, so that also in In this case, the speed dependence of the stroke frequency is irrelevant.
In einer Variante der Erfindung umfasst die Auswerteeinheit einen Mikroprozessor, der derart gesteuert abläuft, dass die Einstellung der Drehzahl der Werkzeugaufnahme nach Massgabe der gemessenen Reaktionsdrehmomente während des Betriebs periodisch überwacht wird und bei detektierten Abweichungen, die Drehzahlen ausserhalb der angegebenen Bereichsgrenzen entsprechen, gegebenenfalls eine Nachregelung veranlasst wird. In a variant of the invention, the evaluation unit comprises a microprocessor which is controlled in such a way that the speed of the tool holder is adjusted Measurement of the measured reaction torques periodically during operation is monitored and in the case of detected deviations, the speeds outside the specified range limits, readjustment if necessary is initiated.
Das Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäss ausgestatteten schlagunterstützten Handbohrgerätes zeichnet sich dadurch aus, dass das Reaktionsdrehmoment am Antriebsmotor von der Messeinrichtung periodisch gemessen wird und die Messwerte an die Auswerteeinheit weitergeleitet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird über die Regelungseinrichtung die Drehzahl der Werkzeugaufnahme nach Massgabe der Auswerteeinheit derart geregelt, dass das gemessene Reaktionsdrehmoment maximal ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich durch seinen einfachen Regelkreis aus, bei dem im wesentlichen nur eine einzige Regelgrösse zu betrachten ist.The method for operating an impact-assisted device equipped according to the invention Hand drill is characterized in that the reaction torque on Drive motor is measured periodically by the measuring device and the measured values the evaluation unit are forwarded. In a further procedural step, the control device the speed of the tool holder according to the Evaluation unit controlled in such a way that the measured reaction torque is maximal is. The inventive method is characterized by its simple control loop from which essentially only a single control variable is to be considered.
Vorzugsweise stellt die Regelungseinrichtung nach ihrer Aktivierung automatisch diejenige Drehzahl der Werkzeugaufnahme ein, bei der erwartet wird, dass das gemessene Reaktionsdrehmoment maximal ist. Dazu werden in der Speichereinheit festgelegte Drehzahlwerte nacheinander abgefahren und die zugehörigen gemessenen Reaktionsdrehmomente gemessen und in der Speichereinheit festgehalten. Die Regelungseinheit regelt die Drehzahl der Werkzeugaufnahme schliesslich auf die aufgefundene optimale Drehzahl und überprüft kontinuierlich, ob die Regelungsbedingung erfüllt ist, d.h. das gemessene Reaktionsdrehmoment am Antriebsmotor maximal ist, und regelt gegebenenfalls nach. Dadurch ist sichergestellt, dass das schlagunterstützte Handbohrgerät immer im optimalen Leistungsbereich betrieben wird.The control device preferably sets automatically after its activation the speed of the tool holder at which it is expected that measured reaction torque is maximum. To do this, in the storage unit specified speed values are followed in succession and the associated measured Reaction torques measured and recorded in the storage unit. The The control unit finally regulates the speed of the tool holder to found optimal speed and continuously checks whether the Control condition is fulfilled, i.e. the measured reaction torque on Drive motor is maximum, and adjusts if necessary. This ensures that the impact-supported hand drill is always in the optimal performance range is operated.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Darstellung der Funktionsblöcke eines schlagunterstützten Handbohrgerätes gemäss der Erfindung; und
- Fig. 2 und 3
- zwei Ablaufdiagramme zur Erläuterung der Erfindung.
- Fig. 1
- a representation of the functional blocks of an impact-supported hand drill according to the invention; and
- 2 and 3
- two flow diagrams for explaining the invention.
In Fig. 1 ist ein schlagunterstütztes Handbohrgerät gemäss der Erfindung gesamthaft mit
dem Bezugszeichen 1 versehen. Bei dem schematisch anhand seiner Funktionsblöcke
dargestellten Handbohrgerät handelt es sich insbesondere um ein Hammerbohrgerät mit
elektropneumatischem Schlagwerk. Die einzelnen mechanischen und elektrischen
Funktionsblöcke sind in einem Gehäuse 2 angeordnet. Die mechanischen
Funktionsblöcke umfassen einen elektrischen Antriebsmotor 3, ein elektropneumatisches
Schlagwerk 5, ein Getriebe 7 und eine Werkzeugaufnahme 9, in die ein Werkzeug 10
eingesetzt ist. Die kraftübertragende Koppelung der mechanischen Funktionsblöcke
untereinander ist durch Doppelstriche angedeutet. Der elektrische Antriebsmotor 3 ist
über eine mechanische Verbindung 4 mit dem elektropneumatischen Schlagwerk 5
verbunden. Auf diese Weise wird über einen Exzenter ein Erregerkolben 51 angetrieben,
der einen Flugkolben 52 beschleunigt, welcher auf einen Döpper 53 schlägt, der sich in
die Werkzeugaufnahme 9 fortsetzt und die axialen Schläge auf das in die
Werkzeugaufnahme 9 eingespannte Werkzeug überträgt.In Fig. 1, an impact-supported hand drill according to the invention is included in its entirety
provided with the reference number 1. In the schematic based on its function blocks
Hand drill shown is in particular a hammer drill with
electro-pneumatic hammer mechanism. The individual mechanical and electrical
Function blocks are arranged in a
Der elektrische Antriebsmotor 3 ist über eine zweite mechanische Verbindung 6 mit
einem Getriebe 7 verbunden, in dem die Umdrehungen des elektrischen Motors in einem
fest vorgegebenen Verhältnis übersetzt bzw. untersetzt werden. Eine weitere
mechanische Verbindung 8 überträgt die Drehbewegung des elektrischen Antriebs 3
bzw. des Getriebes 7 auf die Werkzeugaufnahme 9, welche dadurch im Betrieb
kontinuierlich um ihre Achse rotiert wird. Die kontinuierliche Drehbewegung der
Werkzeugaufnahme 9 wird auf das eingespannte Werkzeug 10 übertragen. Durch die
Überlagerung der kontinuierlichen Drehbewegung und der axialen Schläge an der
Schneide 11 an der Spitze des Werkzeuges 10 kann eine dübeltaugliche Bohrung
erstellt werden.The
Die Inbetriebnahme des Hammerbohrgerätes 1 erfolgt mittels eines Schalters S am
Griffteil des Gehäuses 1. Der Schalter S schliesst den Kontakt zur Energiequelle, welche
ein Akkumulator oder das elektrische Netz sein kann, an welches das Hammerbohrgerät
1 über eine nicht dargestellte Versorgungsleitung angeschlossen ist, und aktiviert die
Regelungseinrichtung C für den elektrischen Antriebsmotor 3. Mit Hilfe der
Regelungseinrichtung C ist bei den bekannten Hammerbohrgeräten 1 die Drehzahl des
Antriebsmotors 3 bzw. der damit gekoppelten Werkzeugaufnahme 9 regelbar.
Beispielsweise umfasst die Regelungseinrichtung C eine bekannte
Phasenanschnittsteuerung.The hammer drill 1 is started up by means of a switch S on
Handle part of the housing 1. The switch S closes the contact to the energy source, which
can be an accumulator or the electrical network to which the hammer drill
1 is connected via a supply line, not shown, and activates the
Control device C for the
Erfindungsgemäss ist der elektrische Antriebsmotor 3 mit einer Messeinrichtung 12 für
das Reaktionsdrehmoment gekoppelt, welches im Betrieb auf den Antriebsmotor 3
einwirkt. Die Messeinrichtung 12 ist vorzugsweise durch Dehnmessstreifen oder
Wägezellen gebildet, welche an der Aufhängung 13, 14 des elektrischen Antriebsmotors
3 angeordnet sind. derartige Dehnmessstreifen bzw. Wägezellen sind beispielsweise von
der Firma Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, D-6100 Darmstadt 1 erhältlich. Ein
geeigneter Dehnmessstreifen ist beispielsweise im Firmenprospekt Nr. G 24.01.7
beschrieben. Im Firmenprospekt Nr. G 21.04.9 ist neben anderen auch eine Wägezelle
mit der Typenbezeichnung Z8 beschrieben, welche beispielsweise zum Einsatz kommen
kann.According to the invention, the
Die Regelungseinrichtung C umfasst eine Auswerteeinheit E, welche mit der
Messeinrichtung 12 für das Reaktionsdrehmoment verbunden ist. In Fig. 1 sind die
elektronischen Verbindungen durch Pfeile symbolisiert. Die Auswerteeinheit E verarbeitet
die gemessenen und digitalisierten Reaktionsdrehmomente und veranlasst die
Regelungseinrichtung C, die Drehzahl der Werkzeugaufnahme 9 derart zu regeln, dass
das im Betrieb am elektrischen Antriebsmotor 3 gemessene Reaktionsdrehmoment
maximal ist. Die Auswerteeinheit E ist mit einer Speichereinheit M verbunden, in der
Messdaten zwischenspeicherbar sind. Die Speichereinheit M kann auch für den Abruf
von darin enthaltener Steuerinformation eingesetzt werden, wie weiter unten näher
erläutert wird. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die
Auswerteeinheit einen Mikroprozessor P, der einen speziellen Ablauf der Regelung
ermöglicht, wie noch erläutert wird.The control device C comprises an evaluation unit E, which with the
Measuring
In den Fig. 2 und 3 sind zwei Varianten des Ablaufes der Drehzahlregelung der
Werkzeugaufnahme 9 dargestellt und durch Ablaufanweisungen 20 - 26 bzw. 30 - 36
wiedergegeben. Durch Betätigung des Schalters S am Griffteil des Gehäuses 1 wird die
Regelungseinrichtung C aktiviert (20 bzw. 30). Die Regelungseinrichtung C greift auf die
in der Speichereinheit M abgelegte Steuerinformation zu. Bei der Variante der Erfindung
gemäss dem Ablaufdiagramm nach Fig. 2 besagt die Steuerinformation, dass das
grösste Reaktionsdrehmoment bei definierten Drehzahlbereichen zu finden ist. Die
Regelungseinrichtung C regelt die Drehzahl nacheinander auf diese Drehzahlbereiche
und scannt diese durch. Dabei erfolgt mit Hilfe der Messeinrichtung 12 zu jeder
eingestellten Drehzahl eine Messung des zugehörigen Reaktionsdrehmomentes am
elektrischen Antriebsmotor 3 (21 - 23). Die gemessenen und digitalisierten Messwerte
werden in der Speichereinheit abgelegt und danach miteinander verglichen. Durch
Vergleich der gemessenen Reaktionsdrehmomente wird das maximale
Reaktionsdrehmoment ermittelt und die zugehörige Drehzahl der Werkzeugaufnahme 9
bestimmt (24). Danach stellt die Regelungseinrichtung C die von der Auswerteeinheit E
ermittelte Drehzahl ein (25) und regelt diese derart, dass das gemessene
Reaktionsdrehmoment maximal bleibt (26). In einer vorteilhaften Variante der Erfindung
sind die Steuerinformationen in der Speichereinheit M derart gewählt, dass die
einzustellenden Drehzahlbereiche Umsetzwinkeln von 37° - 39°, 46° - 50°, 61° - 65°
und 91° - 98° entsprechen.2 and 3 are two variants of the sequence of speed
Bei der im Ablaufdiagramm gemäss Fig. 3 dargestellten Variante der Erfindung verläuft
die Regelung sehr ähnlich. In diesem Fall entnimmt die Regelungseinrichtung C der
Speichereinheit M die Steuerinfomation, dass nacheinander verschiedene
ldealdrehzahlen eingestellt werden sollen. Jede Idealdrehzahl wird in einem Bereich von
± 5 % variiert und zu jeder eingestellten Drehzahl wird das zugehörige
Reaktionsdrehmoment am elektrischen Antriebsmotor 3 gemessen, digitalisiert und in
der Speichereinheit M zwischengespeichert (31 - 33). Wie bei der zuvor geschilderten
Variante der Erfindung, erfolgt sodann ein Vergleich der gemessenen
Reaktionsdrehmomente, die Bestimmung des Maximalwertes und die Ermittlung der
zugehörigen Drehzahl (34). Die Regelungseinrichtung C stellt die ermittelte Drehzahl ein
(35) und regelt diese derart, dass das gemessene Reaktionsdrehmoment maximal
bleibt (36). In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die Steuerinformationen in
der Speichereinheit M derart gewählt, dass die einzustellenden Idealdrehzahlen
Umsetzwinkeln von 38°, 48°, 63° und 95° mit einer Toleranz von jeweils ± 1°
entsprechen.3 runs in the variant shown in the flowchart according to FIG
the scheme very similar. In this case, the control device C takes the
Storage unit M the control information that different one after the other
Ideal speeds should be set. Each ideal speed is in a range of
± 5% varies and the associated speed is added to each set speed
Reaction torque measured on the
Der Zusammenhang zwischen dem Umsetzwinkel und der Drehzahl der
Werkzeugaufnahme bzw. der Schneide an der Spitze eines in dieselbe eingespannten
Werkzeuges ist dabei durch die Beziehung
Der in der Auswerteeinheit E angeordnete Mikroprozessor P läuft in vorteilhafter Weise
derart gesteuert ab, dass die Einstellung der Drehzahl der Werkzeugaufnahme 9 nach
Massgabe der gemessenen Reaktionsdrehmomente während des Betriebs periodisch
überwacht wird und bei detektierten Abweichungen, welche Drehzahlen ausserhalb der
angegebenen Drehzahlbereichsgrenzen entsprechen, gegebenenfalls eine
Nachregelung veranlasst wird. Die Erfassung der Reaktionsdrehmomente am
elektrischen Antriebsmotor erfolgt dabei etwa 600 bis etwa 6000 mal je Minute.The microprocessor P arranged in the evaluation unit E runs in an advantageous manner
controlled in such a way that the setting of the speed of the
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des schlagunterstützten Handbohrgerätes kann dieses im optimalen Leistungsbereich betrieben werden. Es zeigt sich, dass bei einem maximalen gemessenen Reaktionsdrehmoment auch die Bohrleistung ein Maximum aufweist. Das Gerät wird unabhängig vom Untergrund immer im optimalen Leistungsbereich betrieben. Durch den Betrieb im optimalen Leistungsbereich wird das schlagunterstützte Handbohrgerät sehr effizient eingesetzt. Die optimierte Bohrleistung verkürzt die Zeit, die für die Erstellung einer dübeltauglichen Aufnahmebohrung erforderlich ist. Dadurch wird der Betrieb des Gerätes noch wirtschaftlicher. Indem die Auswerteeinheit mit einer Speichereinheit verbunden ist, in der verschiedene Drehzahlbereiche bzw. Idealdrehzahlen festgelegt sind, und die Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass nach Massgabe der Auswerteeinheit diese Drehzahlbereiche nach zunehmenden Drehzahlen automatisch einstellbar und variierbar sind, kann nach dem Aktivieren der Regelungseinrichtung durch den Anwender das Auffinden der optimalen Drehzahl mit maximalem zugehörigen Reaktionsdrehmoment in sehr kurzer Zeit erfolgen. Die Regelung der optimalen Drehzahl erfolgt unabhängig vom Anwender. Dieser muss nur einmal die Regelungseinrichtung aktivieren, beispielsweise, wie bis anhin, über einen Druckknopf am Handgriff. Danach erfolgt die Regelung vollautomatisch, ohne ein weiteres Zutun des Anwenders. Er kann allenfalls am sich verändernden Geräusch des Elektromotors erkennen, dass überhaupt eine Regelung stattfindet.Due to the inventive design of the impact-supported hand drill it can be operated in the optimal performance range. It turns out that at a maximum measured reaction torque also the drilling performance Maximum. The device is always optimal regardless of the surface Power range operated. By operating in the optimal performance range, that is Impact-supported hand drill used very efficiently. The optimized drilling performance shortens the time required to create a dowel hole suitable for dowels is required. This makes the operation of the device even more economical. By the Evaluation unit is connected to a storage unit in which different Speed ranges or ideal speeds are set, and the control device is designed such that these speed ranges according to the evaluation unit can be automatically adjusted and varied according to increasing speeds, can after the activation of the control device by the user finding the optimal speed with maximum associated reaction torque in a very short time Time. The optimal speed is controlled independently of the user. This only has to activate the control device once, for example, as to then, with a push button on the handle. The regulation then takes place fully automatic, without any further action on the part of the user. At best, he can changing noise of the electric motor recognize that there is any regulation takes place.
Claims (10)
- Hammer-assisted hand drill with an electric drive motor (3) for a tool holding fixture (9) continuously rotatable about its longitudinal axis, a percussive mechanism (5) for periodically delivering axial impacts on a tool (10) clamped in the tool holding fixture (9) and with a control arrangement (C) of the associated electric drive motor (3) with a measuring arrangement (12) for measuring load and an associated evaluation unit (E) for a self-optimising regulation of the rotational speed of the tool holding fixture (9), characterised in that the measuring arrangement (12) for measuring the reaction torque is coupled to the electric drive motor (3) and in that for self-optimising regulation by means of the evaluation unit (E) the rotational speed is automatically adjustable to the value associated with the maximum reaction torque.
- Hammer-assisted hand drill according to Claim 1, characterised in that the measuring arrangement (12) includes strain gauges or load cells arranged on the suspension (13,14) of the electric drive motor (3) in a housing (2).
- Hammer-assisted hand drill according to Claim 1 or 2, characterised in that the evaluation unit (E) is linked to a memory unit (M) in which different rotational speed ranges are predefined, in that the control arrangement (C) is so constructed that these rotational speed ranges are automatically adjustable according to increasing rotational speeds in a manner determined by the evaluation unit (E), the reaction torque corresponding to each set rotational speed being measured and recorded in the memory unit (M), and in that the rotational speed of the tool holding fixture (9) is then adjusted to the value which corresponds to the greatest value of the reaction torques measured.
- Hammer-assisted hand drill according to Claim 3, characterised in that the speed ranges predefined in the memory unit (M) correspond to rotation angles of 37° - 39°, 46° - 50°, 61° - 65° and 91° - 98°.
- Hammer-assisted hand drill according to Claim 1 or 2, characterised in that the evaluation unit (E) is connected to a memory unit (M) in which various ideal rotational speeds are predefined, and in that the ideal rotational speeds are automatically adjustable by means of the regulating arrangement (C) in a manner determined by the evaluation unit (E) and the rotational speed of the tool holding fixture (9) is variable in a range of ±10% for each ideal rotational speed, the associated reaction torques being measured and stored in the memory unit (M), and in that the rotational speed of the tool holding fixture (9) can then be regulated to the rotational speed at which the maximum reaction torque was registered.
- Hammer-assisted hand drill according to Claim 5, characterised in that the ideal rotational speeds correspond to rotation angles of 38°, 48°, 63° and 95° with a tolerance of ±1° in each case.
- Hammer-assisted hand drill according to one of the preceding claims, characterised in that the evaluation unit (E) includes a microprocessor (P) which periodically monitors the adjustment of the rotational speed of the tool holding fixture (9) according to the reaction torques measured and causes a readjustment if appropriate.
- Hammer-assisted hand drill according to one of the preceding claims, characterised in that the regulating arrangement (C) can be activated from outside by means of a switch (S) mounted on a housing (2).
- Method of operating a hammer-assisted hand drill (1) according to one of the preceding claims, characterised in that the reaction torque is periodically measured by the measuring arrangement (12) and the values measured are transferred to the evaluation unit (E), and in that the regulating arrangement (C) so regulates the rotational speed of the tool holding fixture (9) according to the evaluation unit (E) that the reaction torque measured is at a maximum.
- Method according to Claim 9, characterised in that after its activation the regulating arrangement (C) automatically sets the rotational speed of the tool holding fixture (9) at the value at which the reaction torque measured is at a maximum, the rotational speed values predefined in the memory unit (M) being run successively and the associated measured reaction torques being measured and recorded in the memory unit (M), and in that the regulating unit (C) continuously readjusts the optimum rotational speed registered.
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