EP0976505B1

EP0976505B1 - Handheld drilling machine

Info

Publication number: EP0976505B1
Application number: EP99810637A
Authority: EP
Inventors: Matthias Blessing; Joachim Günther; Adrian Kauf
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1998-07-25
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP4380845B2; CN1247783A; DE19833650A1; EP0976505A3; JP2000042817A; DE59914206D1; US6196330B1; EP0976505A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Handbohrgerät mit einem Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das aus des Druckschrift CH 546 132 bekannt ist.The invention relates to a hand drill with a striking mechanism for generating axial impacts according to the preamble of claim 1, which is known from the publication CH 546 132.

In der Befestigungs- und Abbautechnik sind Handbohrgeräte bekannt, die einen Drehantrieb für ein Bohrwerkzeug aufweisen und mit einem Schlagwerk zur Erzeugung von impulsartigen Schlägen ausgestattet sind, die auf das Werkzeug übertragen werden. Die axialen Schläge unterstützen die abbauende Wirkung des Bohrwerkzeugs insbesondere beim Bohren in spröd versagenden Untergründen, wie beispielsweise Beton, Gestein, Ziegelmauerwerk und dgl. mehr. Für die Bearbeitung von sehr harten und kompakten Untergründen, wie beispielsweise Beton und Gestein, erweisen sich Handbohrgeräte als sehr zweckmässig, die mit einem elektropneumatischen Schlagwerk ausgestattet sind. Derartige Handbohrgeräte sind hinlänglich bekannt und werden beispielsweise von der Anmelderin vertrieben. Das elektropneumatische Schlagwerk dieser Handbohrgeräte ist für die Erzeugung von axialen Schlägen mit einer hohen Einzelschlagenergie von beispielsweise etwa 2 J bis etwa 8 J bei einer verhältnismässig niedrigen Schlagfrequenz von beispielsweise etwa 45 Hz bis etwa 80Hz ausgelegt. Wegen der grossen Einzelschlagenergie der axialen Schläge sind Handbohrgeräte für die Bearbeitung von Hohlziegelmauerwerk weniger gut geeignet.In the mounting and dismounting technique hand drills are known which have a rotary drive for a drilling tool and are equipped with a striking mechanism for generating pulse-like punches, which are transmitted to the tool. The axial impacts assist the degrading action of the drilling tool especially when drilling in brittle failing substrates, such as concrete, rock, brickwork and the like. More. For the machining of very hard and compact substrates, such as concrete and rock, hand drills prove to be very useful, which are equipped with an electropneumatic impact mechanism. Such hand drills are well known and are sold for example by the applicant. The electro-pneumatic percussion of these hand drills is designed for the generation of axial shocks with a high single impact energy of, for example, about 2 J to about 8 J at a relatively low beat frequency of, for example, about 45 Hz to about 80Hz. Because of the large single impact energy of the axial blows hand drills are less well suited for the processing of hollow brick masonry.

Neben den Handbohrgeräten mit elektropneumatischem Schlagwerk sind auch Handbohrgeräte bekannt, die ein mechanisches Schlagwerk aufweisen. Dazu zählen die vornehmlich für den Heimwerkerbereich bekannten Ratschenbohrmaschinen und die im semi-professionellen und professionellen Bereich eingesetzten Handbohrmaschinen mit Federbügelschlagwerk oder Feder-Nocken-Schlagwerk. Die Schlagwerke dieser bekannten Handbohrgeräte erzeugen axiale Schläge mit einer verhältnismässig kleinen Einzelschlagenergie von beispielsweise etwa 0,03 J bis etwa 0,3 J mit einer relativ hohen Schlagfrequenz, die beispielsweise bis etwa 700 Hz beträgt. Wegen der kleinen Einzelschlagenergie kann mit derartigen Handbohrgeräten auch Hohlziegelmauerwerk mit Schlagunterstützung bearbeitet werden, ohne die Hohlziegel zu zerstören. Für die Bearbeitung von harten Untergründen, wie beispielsweise Beton oder Gestein, werden Handbohrgeräte mit mechanischem Schlagwerk weniger eingesetzt. Wegen der geringen Einzelschlagenergie der axialen Schläge muss der Anwender das Handbohrgerät relativ stark gegen den Untergrund pressen und der erzielbare Bohrfortschritt ist für den professionellen Anwender im allgemeinen zu klein.In addition to the hand drills with electro-pneumatic percussion also hand drills are known which have a mechanical percussion. These include the ratchet drilling machines, which are primarily known for the home improvement sector, and the hand-held drilling machines with spring-operated striking mechanism or spring-cam impact mechanism used in the semi-professional and professional field. The striking mechanisms of these known hand drills generate axial impacts with a relatively small single impact energy of, for example, about 0.03 J to about 0.3 J with a relatively high impact frequency, for example, up to about 700 Hz. Because of the small Single impact energy can be edited with such hand drills and hollow brick masonry with impact support without destroying the hollow bricks. For working on hard surfaces, such as concrete or rock, hand drills with mechanical percussion are less used. Due to the low impact energy of the axial impacts, the user must press the hand drill relatively strong against the ground and the achievable drilling progress is generally too small for the professional user.

Für die Bearbeitung unterschiedlicher Untergründe, wie Beton und Hohlziegelmauerwerk, sind somit zwei oder mehrere axialschlagunterstützte Handbohrgeräte erforderlich, deren axiale Schläge die für den jeweiligen Untergrund geeignete Einzelschlagenergie und Schlagfrequenz aufweisen, um den Untergrund mit einem ausreichenden Bohrfortschritt zu bearbeiten ohne ihn dabei zu schädigen. Bauwerke weisen im allgemeinen keine durchgehend homogene Bausubstanz auf. Beispielsweise bestehen bei Gebäuden tragende Teile aus Beton und die dazwischen liegenden Abschnitte vielfach aus Ziegelmauerwerk, insbesondere aus Hohlziegelmauerwerk. Der Anwender, der bei diesen unterschiedlichen Untergründen Bohrungen, Durchbrüche oder dergleichen erstellen soll, muss bislang daher immer wenigstens zwei Handbohrgeräte mit unterschiedlichen Schlagwerken für unterschiedliche Schlagenergien vorsehen. Da von ihm nicht erwartet werden kann, dass er ständig zwei oder mehrere Handbohrgeräte mit sich trägt, führt die Beschaffung des für den jeweiligen Untergrund geeigneten Geräts zu unerwünschten Verzögerungen.For the treatment of different substrates, such as concrete and hollow brick masonry, two or more axial impact assisted hand drills are thus required, the axial shocks have suitable for the particular surface single impact energy and impact frequency to edit the ground with a sufficient Bohrfortschritt without damaging him. Structures generally do not have a consistently homogeneous building substance. For example, in buildings, parts made of concrete and the intervening sections often consist of brickwork, in particular hollow brick masonry. The user, who is to create holes, breakthroughs or the like in these different substrates, must therefore always provide at least two hand drills with different impact mechanisms for different impact energies. Since he can not be expected to constantly carry two or more hand drills with him, the procurement of suitable for the respective underground device leads to undesirable delays.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteilen des Stands der Technik abzuhelfen. Der Anwender soll in die Lage versetzt werden, ohne grössere Verzögerung den Untergrund mit derselben Handbohrmaschine und dem jeweils dafür geeigneten Arbeitspunkt zu bearbeiten.Object of the present invention is therefore to remedy these disadvantages of the prior art. The user should be enabled to machine the substrate with the same hand-held drill and the appropriate working point without significant delay.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Handbohrmaschine mit den im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen. Das erfindungsgemässe Handbohrgerät ist mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen, die auf ein in einer Werkzeugaufnahme des Handgeräts eingespanntes, rotierbares Bohr- oder Meisselwerkzeug übertragbar sind, ausgestattet. Innerhalb des Gehäuses ist zusätzlich ein zweites Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen angeordnet, dessen axiale Schläge eine Schlagenergie und eine Schlagfrequenz aufweisen, die teilweise verschieden ist von der Schlagenergie und der Schlagfrequenz der vom ersten Schlagwerk erzeugten axialen Schläge. Das in die Werkzeugaufnahme eingespannte Bohr- oder Meisselwerkzeug ist wahlweise entweder vom ersten oder vom zweiten Schlagwerk oder von beiden Schlagwerken gemeinsam mit axialen Schlägen beaufschlagbar. Für spezielle Anwendungen ist die Axialschlagunterstützung auch völlig abschaltbar.The solution to this problem consists in a hand drill with the features stated in the characterizing portion of claim 1. The hand drill according to the invention is equipped with a percussion mechanism arranged within a housing for generating axial impacts which can be transmitted to a rotatable drilling or chiseling tool clamped in a tool holder of the hand tool. Within the housing, a second impact mechanism for generating axial impacts is additionally arranged, the axial Shocks have a striking energy and a striking frequency, which is partly different from the impact energy and the frequency of the impact generated by the first percussion axial blows. The drill or chisel tool clamped in the tool holder can be acted upon by either the first or the second percussion mechanism or both striking mechanisms together with axial impacts. For special applications, the Axialschlagunterstützung is also completely switched off.

Das erfindungsgemässe Handbohrgerät vereinigt mehrere Handbohrgeräte mit Schlagwerken für teilweise unterschiedliche Einzelschlagenergien und Schlagfrequenzen in einem Gerät. Indem das Handbohrgerät wahlweise mit dem ersten Schlagwerk für axiale Schläge mit grosser Einzelschlagenergie und niedriger Schlagfrequenz oder mit dem zusätzlichen Schlagwerk für axiale Schläge mit kleinerer Einzelschlagenergie und höherer Einzelschlagenergie oder mit beiden Schlagwerken gemeinsam betreibbar ist, kann seine Schlagleistung sehr einfach an die verschiedenen Untergründe angepasst werden. Es ist nicht mehr erforderlich, mehrere Handbohrgeräte mit Schlagwerken für axiale Schläge mit unterschiedlichen Einzelschlagenergien und Schlagfrequenzen vorzusehen. Die Schlagparameter des Schlagwerks des Handbohrgeräts sind am Arbeitsort unmittelbar an den jeweiligen Untergrund anpassbar. Es versteht sich, dass das Handbohrgerät auch ohne axiale Schlagunterstützung betreibbar ist, indem beide Schlagwerke abschaltbar sind. Diese Betriebsart ist beispielsweise für das Bohren mit hoher Drehzahl und ohne Axialschlagunterstützung in Holz und Metall wünschenswert.The hand drill according to the invention combines several hand drills with hammer mechanisms for partially different single impact energies and impact frequencies in one device. By the hand drill is either with the first hammer mechanism for axial shocks with large single impact energy and low impact frequency or with the additional percussion for axial shocks with smaller single impact energy and higher single impact energy or with both percussion works together, its impact performance can be easily adapted to the different surfaces , It is no longer necessary to provide several hand drills with impact drums for axial impacts with different single impact energies and impact frequencies. The impact parameters of the drills of the hand drill are directly adaptable to the respective ground at the work site. It is understood that the hand drill is operable without axial impact support by both striking mechanisms are switched off. This mode is desirable, for example, for drilling at high speed and without Axialschlagunterstützung in wood and metal.

Für die Flexibilität des Einsatzes des Handbohrgeräts auf einer Vielzahl von unterschiedlich festen Untergründe erweist es sich von Vorteil, wenn die Einzelschlagenergien der vom ersten Schlagwerk und dem zweiten Schlagwerk erzeugten axialen Schläge im Verhältnis von etwa 6 : 1 bis etwa 250 : 1, vorzugsweise etwa 10 : 1 bis etwa 40 : 1, stehen und ihre Schlagfrequenzen ein Verhältnis von etwa 1 : 1,1 bis etwa 1 : 15 aufweisen.For the flexibility of the use of the hand drill on a variety of different solid substrates, it proves to be advantageous if the single impact energy generated by the first percussion and the second percussion axial shocks in the ratio of about 6: 1 to about 250: 1, preferably about 10 : 1 to about 40: 1, and their flapping frequencies have a ratio of about 1: 1.1 to about 1:15.

Es erweist sich als zweckmässig, wenn das erste Schlagwerk ein elektropneumatisches Schlagwerk mit einem innerhalb eines Führungsrohrs angeordneten Erregerkolben, einem Flugkolben und einem das in axialer Verlängerung des Führungsrohrs angeordnete Bohr- oder Meisselwerkzeug beaufschlagenden Döpperelement ist. Das zweite Schlagwerk ist vorzugsweise ein mechanisches Schlagwerk, das mit dem Döpperelement zusammenwirkt. Die Unterschiede in den Einzelschlagenergien und Schlagfrequenzen der Schlagwerke sind beispielsweise über die völlig anders geartete Schlagerzeugung von elektropneumatischen und mechanischen Schlagwerken erzielbar.It proves to be expedient if the first percussion mechanism is an electropneumatic percussion mechanism with an agitating piston arranged inside a guide tube, a flying piston and a striker element acting on the drill tube or chisel tool arranged in the axial extension of the guide tube. The second percussion is preferably a mechanical percussion, which cooperates with the striker element. The differences in the individual impact energies and impact frequencies of the percussion mechanisms can be achieved, for example, by the completely different type of impact produced by electro-pneumatic and mechanical percussion mechanisms.

Das mechanische Schlagwerk kann als einfaches Ratschenschlagwerk oder als Federbügelschlagwerk ausgebildet sein. In konstruktiver Hinsicht und um trotz geringerer Schlagleistung einen zufriedenstellenden Bohrfortschritt zu erzielen, erweist sich ein Feder-Nocken-Schlagwerk als vorteilhaft.The mechanical impact mechanism can be designed as a simple ratchet impactor or as a spring clip impact mechanism. In terms of design and to achieve a satisfactory drilling rate despite lower impact performance, a spring-cam impact mechanism proves to be advantageous.

Um einen möglichst grossen Einsatzbereich bei unterschiedlich festen Untergründen abzudecken, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das elektropneumatische Schlagwerk zur Erzeugung axialer Schläge mit grosser Einzelschlagenergie von etwa 2 J bis etwa 8 J und niedriger Schlagfrequenz von etwa 45 Hz bis etwa 80 Hz und das Feder-Nocken-Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen mit kleiner Einzelschlagenergie von etwa 0,03 J bis etwa 0,3 J und hoher Schlagfrequenz von etwa 50 Hz bis etwa 700 Hz ausgebildet sind.In order to cover the widest possible range of applications with different solid substrates, it proves to be advantageous if the electropneumatic hammer mechanism for generating axial shocks with large single impact energy of about 2 J to about 8 J and low impact frequency of about 45 Hz to about 80 Hz and the spring Cam drums are designed to produce axial impacts with small single impact energy of about 0.03 J to about 0.3 J and high impact frequency of about 50 Hz to about 700 Hz.

Für eine möglichst platzsparende Bauweise erweist es sich als zweckmässig, wenn das Feder-Nocken-Schlagwerk coaxial zum Führungsrohr des elektropneumatischen Schlagwerks angeordnet und vom Döpperelement axial durchdrungen ist. Dabei weist das Feder-Nocken-Schlagwerk einen Nockenring, der drehfest im Gehäuse angeordnet ist, und einen federbelasteten Schlagkolben auf. Der Schlagkolben ist relativ zum Nockenring verdrehbar angeordnet und weist Nocken auf, die zur axialen Schlagerzeugung mit den Nocken des Nockenrings zusammenwirken.For a space-saving design, it proves to be expedient if the spring-cam impact mechanism is arranged coaxially to the guide tube of the electro-pneumatic impact mechanism and penetrated axially by the striker element. In this case, the spring-cam impact mechanism has a cam ring, which is arranged rotationally fixed in the housing, and a spring-loaded percussion piston. The percussion piston is arranged rotatable relative to the cam ring and has cams which cooperate with the cams of the cam ring for axial impact generation.

Zweckmässigerweise wirkt der Schlagkolben mit einer mit der drehantreibbaren Maschinenspindel drehfest verbundenen Muffe zusammen. Die Maschinenspindel bildet gleichzeitig das Führungsrohr für das elektropneumatische Schlagwerk. Das von der Maschinenspindel in die Muffe eingeleitete Drehmoment ist über ein vorzugsweise kugeliges Drehmomentübertragungsglied auf den Schlagkolben übertragbar. Beim Abgleiten seiner Nocken an denjenigen des Nockenrings wird der Schlagkolben gegen die Rückstellkraft einer vom Döpperelement durchdrungenen Zylinderfeder translatorisch von den Nocken des Nockenrings wegbewegt. Nach dem Passieren des grössten Hubs wird er ausgelöst und durch die Zylinderfeder in die Ausgangsstellung zurückbeschleunigt. Dabei schlägt er gegen einen am Döpperelement vorgesehenen Ringbund, der dem Nockenring vorgelagert ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der axiale Schlag über den Nockenring in das Gehäuse eingeleitet wird.Conveniently, the percussion piston cooperates with a rotatably connected with the rotary machine spindle muff. The machine spindle also forms the guide tube for the electropneumatic impact mechanism. The torque introduced by the machine spindle into the sleeve can be transmitted to the percussion piston via a preferably spherical torque transmission element. When sliding its cams against those of the cam ring of the percussion piston is moved against the restoring force of a penetrated by the anvil cylinder spring translationally away from the cams of the cam ring. After passing the biggest hub it is triggered and accelerated back to the starting position by the cylinder spring. He strikes against a provided on the striker ring collar, which is upstream of the cam ring. In this way it is prevented that the axial shock is introduced via the cam ring in the housing.

Die Schlagwerke des Handbohrgeräts sind wahlweise zu- und wegschaltbar. Dazu ist beispielsweise zusätzlich zur Schaltbarkeit des elektropneumatischen Schlagwerks für für das mechanische Schlagwerk ein Schaltelement vorgesehen, mittels dem die Nocken des Schlagkolbens ausser Eingriff mit den Nocken des Nockenrings stellbar sind. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante des Handbohrgeräts sind die beiden Schlagwerke in Abhängigkeit vorgebbarer Kriterien automatisch, vorzugsweise während des Betriebs, betätigbar, um die Schlagenergie und die Schlagfrequenz der axialen Schläge an den Untergrund anzupassen und derart den optimalen Arbeitspunkt einzustellen.The drums of the hand drill can be optionally switched on and off. For this purpose, for example, in addition to the switchability of the electro-pneumatic percussion mechanism provided for the mechanical percussion a switching element by means of which the cams of the percussion piston out of engagement with the cams of the cam ring are adjustable. In a particularly advantageous embodiment of the hand drill, the two percussion devices in response to predeterminable criteria automatically, preferably during operation, operable to adjust the impact energy and the frequency of impact of the axial shocks to the ground and to set the optimal operating point.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in den Fig. dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemässen Handbohrgeräts;
Fig. 2 einen Axialschnitt der beiden Schlagwerke des Handgeräts; und
Fig. 3 das zusätzliche mechanische Schlagwerk in vergrössertem Massstab.

In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in FIGS. Show it:

Fig. 1 is a diagram of the inventive hand drill;
FIG. 2 shows an axial section of the two striking mechanisms of the hand-held device; FIG. and
Fig. 3, the additional mechanical percussion in an enlarged scale.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema des erfindungsgemäss ausgestatteten Handbohrgeräts, das gesamthaft mit 1 bezeichnet ist. Es weist ein Gehäuse 2 mit einem Handgriff 3 auf, an dem ein Hauptschalter 4 für die Aktivierung des Handbohrgeräts 1 angeordnet ist. Die Versorgung von innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten elektrischen Komponenten mit Energie erfolgt über eine elektrische Zuleitung, die mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. An der dem Handgriff 3 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine Werkzeugaufnahme 6 vorgesehen, in die ein Bohr- oder Meisselwerkzeug einspannbar ist, das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 angedeutet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein elektrischer Antriebsmotor 8 angeordnet. Die Antriebswelle 9 des Antriebmotors ist mit einer Getriebeanordnung 10 verbunden, die zwei Ausgänge besitzt. Der eine Ausgang der Getriebeanordnung 10 dient dem Drehantrieb des in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannten Bohrwerkzeugs 7. Dazu ist eine ausgangsseitige Antriebswelle 11 der Getriebeanordnung 10 mit einem Kegelstirnrad 12 versehen, das in drehschlüssigem Eingriff mit einer Umfangsverzahnung 13 einer Maschinenspindel 14 steht, die drehfest mit der Werkzeugaufnahme 6 verbunden ist. Eine zweite Welle 15 am Ausgang der Getriebeanordnung 10 dient dem Antrieb eines elektropneumatischen Schlagwerks 16, das innerhalb der Maschinenspindel 14 angeordnet ist. Die vom elektropneumatischen Schlagwerk 16 erzeugten axialen Schläge sind auf das in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 übertragbar. Soweit entspricht der Aufbau des Handbohrgeräts den bekannten, axialschlagunterstützten Hammerbohrgeräten, wie sie beispielsweise von der Anmelderin vertrieben werden.Fig. 1 shows a block diagram of the present invention equipped hand drill, which is designated overall by 1. It has a housing 2 with a handle 3, on which a main switch 4 for the activation of the hand drill 1 is arranged. The supply of electrical components disposed within the housing 2 with energy via an electrical supply line, which is provided with the reference numeral 5. On the opposite side of the handle 3 of the housing 2, a tool holder 6 is provided, in which a drill or chisel tool can be clamped, which is indicated in Fig. 1 by the reference numeral 7. Within the housing 2, an electric drive motor 8 is arranged. The drive shaft 9 of the drive motor is connected to a gear assembly 10 which has two outputs. The one output of the gear assembly 10 serves the For this purpose, an output-side drive shaft 11 of the gear assembly 10 is provided with a bevel spur 12, which is in rotational engagement with peripheral teeth 13 of a machine spindle 14 which is rotatably connected to the tool holder 6. A second shaft 15 at the output of the gear assembly 10 is used to drive an electro-pneumatic impact mechanism 16 which is disposed within the machine spindle 14. The axial blows generated by the electro-pneumatic striking mechanism 16 can be transferred to the drilling tool 7 clamped in the tool holder 6. As far as the construction of the hand drill corresponds to the known axialschlagunterstützten hammer drills, as sold for example by the applicant.

Zum Unterschied von den bekannten Hammerbohrgeräten ist das erfindungsgemässe Handbohrgerät 1 mit einem zweiten Schlagwerk 20 ausgestattet. Die axialen Schläge der vom zweiten Schlagwerk 20 erzeugten und auf das in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 übertragbaren axialen Schläge weisen eine Einzelschlagenergie und eine Schlagfrequenz auf, die verschieden ist von der Einzelschlagenergie und Schlagfrequenz der vom ersten, elektropneumatischen Schlagwerk 16 erzeugten axialen Schläge. Bei dem zweiten Schlagwerk 20 handelt es sich vorzugsweise um ein mechanisches Schlagwerk, beispielsweise um ein Ratschenschlagwerk, ein Federbügelschlagwerk oder ein Feder-Nocken-Schlagwerk.In contrast to the known hammer drills, the hand drill 1 according to the invention is equipped with a second striking mechanism 20. The axial impacts of the generated by the second percussion 20 and transferred to the clamped in the tool holder 6 drilling tool 7 axial shocks have a single impact energy and a beat frequency, which is different from the single impact energy and impact frequency generated by the first electro-pneumatic impact mechanism 16 axial blows. The second percussion mechanism 20 is preferably a mechanical percussion mechanism, for example a ratchet impactor, a spring striker or a spring-cam striker.

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt der beiden Schlagwerke 16 und 20. Die Beschreibung beschränkt sich dabei auf die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Details. Die zweite Welle 15 ausgangs der Getriebeeinheit treibt einen exzentrisch gelagerten Erregerkolben 17 des elektropneumatischen Schlagwerks 16 an. Der Erregerkolben ist im Inneren der Maschinenspindel 14 geführt, die als Führungsrohr dient und über ihre drehschlüssig mit dem von der Antriebsachse 11 angetriebenen Kegelstirnrad 12 zusammenwirkende Aussenverzahnung 16 um die Achse A drehbar ist. Durch die exzentrische Anlenkung des Erregerkolbens 17 wird die Drehbewegung der Welle 15 in eine Translation des Erregerkolbens 17 innerhalb des Führungsrohrs 14 umgesetzt.
Fig. 2 zeigt den Erregerkolben 17 an seinem rückwärtigen Totpunkt, bevor er wieder axial in Richtung der Werkzeugaufnahme 6 bewegt wird. Ein innerhalb des Führungsrohrs 14 befindliches Luftpolster überträgt die axiale Bewegung des Erregerkolbens 17 auf einen Flugkolben 18, der dadurch eine periodische, axiale Hin- und Her-Bewegung vollführt. Die Vorwärtsbewegung des Flugkolbens 18 in Richtung der Werkzeugaufnahme 6 wird durch ein Döpperelement 19 begrenzt, das den vom aufschlagenden Flugkolben 18 übertragenen axialen Schlag an das in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 überträgt. Das zwischen dem Flugkolben 18 und dem Erregerkolben 17 befindliche Luftpolster verhindert, dass der zurückprallende Flugkolben 18 an dem Erregerkolben 17 anschlägt. Elektropneumatische Schlagwerke sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und sind auch Bestandteil der Hammerbohrgeräte der Anmelderin. Es versteht sich, dass gerätespezifische Modifikationen am elektropneumatischen Schlagwerk 16 vorgesehen sein können, ohne dabei vom geschilderten Grundprinzip abzurücken. Die axialen Schläge, die mit derartigen elektropneumatischen Schlagwerken erzeugbar sind, weisen eine Einzelschlagenergie von etwa 2 J bis etwa 8 J auf und werden mit Schlagfrequenzen von etwa 45 Hz bis etwa 80 Hz erzeugt.Fig. 2 shows an axial section of the two striking mechanisms 16 and 20. The description is limited to the details required for understanding the invention. The second shaft 15 output of the gear unit drives an eccentrically mounted excitation piston 17 of the electro-pneumatic impact mechanism 16 at. The excitation piston is guided in the interior of the machine spindle 14, which serves as a guide tube and about its rotationally connected to the driven by the drive shaft 11 bevel gear 12 cooperating external toothing 16 about the axis A is rotatable. Due to the eccentric articulation of the exciter piston 17, the rotational movement of the shaft 15 is converted into a translation of the exciter piston 17 within the guide tube 14.
Fig. 2 shows the excitation piston 17 at its rear dead center before it is moved axially in the direction of the tool holder 6 again. An air cushion located within the guide tube 14 transmits the axial movement of the excitation piston 17 to a flying piston 18, which thereby generates a periodic, axial movement. and Her movement performs. The forward movement of the flying piston 18 in the direction of the tool holder 6 is limited by a striker element 19, which transmits the axial impact transmitted by the striking flying piston 18 to the drilling tool 7 clamped in the tool holder 6. The air cushion located between the air piston 18 and the excitation piston 17 prevents the rebounding air piston 18 from abutting the exciter piston 17. Electropneumatic impact devices are well known from the prior art and are also part of the Applicant's hammer drills. It is understood that device-specific modifications to the electro-pneumatic impact mechanism 16 can be provided without departing from the described basic principle. The axial impacts that can be generated with such electropneumatic impactors have a single impact energy of from about 2 J to about 8 J and are generated at impact frequencies of about 45 Hz to about 80 Hz.

Das zweite Schlagwerk 20 ist koaxial zum ersten, elektropneumatischen Schlagwerk 16 angeordnet. Es ist insbesondere als Feder-Nocken-Schlagwerk ausgebildet und umfasst einen Nockenring 21, der drehfest im Inneren des Gehäuses 2 gehalten ist, und einen Schlagkolben 22, der relativ zum Nockenring 21 verdrehbar und gegen die Rückstellkraft einer Feder 23 axial verschiebbar ist. Der Nockenring 21 und der Schlagkolben 22 sind vom Döpperelement 19 axial durchdrungen. Die Feder 23 stützt sich einerseits am Schlagkolben 22 und andererseits an einer Muffe 24 ab, die mit der Maschinenspindel 14, welche das Führungsrohr für das elektropneumatische Schlagwerk 16 bildet, drehgekoppelt ist. Das Drehmoment der vom Antriebsmotor rotierten Maschinenspindel 14 wird einerseits über das Döpperelement 19 auf das in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 übertragen. Andererseits wird das Drehmoment auch in die Muffe 24 eingeleitet und über ein vorzugsweise kugeliges Drehmomentübertragungsglied 25 auf den Schlagkolben 22 übertragen. Ein Schaltelement 31 ermöglicht es, das Feder-Nocken Schlagwerk abzuschalten.The second striking mechanism 20 is arranged coaxially with the first electro-pneumatic striking mechanism 16. It is designed in particular as a spring-cam percussion mechanism and comprises a cam ring 21 which is rotatably held in the interior of the housing 2, and a percussion piston 22 which is rotatable relative to the cam ring 21 and against the restoring force of a spring 23 axially displaceable. The cam ring 21 and the percussion piston 22 are penetrated axially by the striker element 19. The spring 23 is supported on the one hand on the percussion piston 22 and on the other hand on a sleeve 24 which is rotationally coupled to the machine spindle 14, which forms the guide tube for the electro-pneumatic striking mechanism 16. The torque of the machine spindle 14 rotated by the drive motor is transmitted, on the one hand, via the striker element 19 to the drilling tool 7 clamped in the tool receptacle 6. On the other hand, the torque is also introduced into the sleeve 24 and transmitted via a preferably spherical torque transmitting member 25 to the percussion piston 22. A switching element 31 makes it possible to switch off the spring-cam impact mechanism.

Fig. 3 zeigt das Feder-Nocken-Schlagwerk 20 aus Fig. 2 in vergrössertem Massstab. Der Nockenring 21 und der Schlagkolben 22 sind von dem Döpperelement 19 axial durchdrungen. Der Nockenring 21 ist mit dem Gehäuse 2 drehfest verbunden, beispielsweise über Schrauben 32 fixiert. Er weist Nocken 27 auf, die im eingeschalteten Zustand des Feder-Nocken-Schlagwerks 20 in Eingriff mit Nocken 28 stehen, die an der dem Nockenring 21 zugewandten Seite des Schlagkolbens 22 vorgesehen sind. Das Drehmoment der rotierenden Maschinenspindel 14 wird in die drehfest gekoppelte Muffe 24 eingeleitet. Das zwischen der Muffe 24 und dem Schlagkolben 22 in einer axialen Nut 26 angeordnete kugelige Drehmomentübertragungsglied 25 überträgt das Drehmoment auf den Schlagkolben 22. Während der Schlagkolben 22 relativ zum Nockenring 21 rotiert, gleiten die Nocken 27 und 28 aneinander ab, und die Drehbewegung des Schlagkolbens 22 wird in eine Translationsbewegung umgesetzt. Dabei wird der Schlagkolben 22 gegen die Rückstellkraft der Feder 23, die sich einerseits am Schlagkolben 22 und andererseits an der Muffe 24 abstützt, nach rückwärts bewegt. Die bereits vorgespannte Feder 23 wird um den Hub, der sich aus der Höhe der Nocken 27 und 28 ergibt, zusätzlich gespannt. Bei weiteren Drehung des Schlagkolbens 22 relativ zum Nockenring 21 wird der grösste Hub überschritten, die Kanten der Nocken 27, 28 gleiten übereinander und die translatorische Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens 22 ist wieder freigegeben. Die gespannte Feder 23 beschleunigt den Schlagkolben 22 axial in Richtung der Nockenscheibe 21, bis ein Bund 29 am Schlagkolben 22 gegen einen Ringbund 30 am Döpperelement 19 schlägt. Der Ringbund 30 ist dabei dem Nockenring 21 derart vorgelagert, dass die axiale Schlagenergie des Schlagkolbens 22 auf das Döpperelement 19 übertragen und nicht in den Nockenring 21 eingeleitet wird. Das Döpperelement 19 überträgt den vom Feder-Nocken-Schlagwerk 20 erzeugten axialen Schlag wiederum auf das in die Werkzeugaufnahme eingespannte Bohrwerkzeug.Fig. 3 shows the spring-cam impact mechanism 20 of FIG. 2 in an enlarged scale. The cam ring 21 and the percussion piston 22 are penetrated axially by the striker element 19. The cam ring 21 is rotatably connected to the housing 2, for example fixed by screws 32. It has cams 27, which are in the activated state of the spring-cam impact mechanism 20 in engagement with cam 28, which are provided on the cam ring 21 facing side of the percussion piston 22. The Torque of the rotating machine spindle 14 is introduced into the rotatably coupled sleeve 24. The spherical torque transmitting member 25 disposed between the sleeve 24 and the percussion piston 22 in an axial groove 26 transmits the torque to the percussion piston 22. As the percussion piston 22 rotates relative to the cam ring 21, the cams 27 and 28 slide together and the rotary motion of the percussion piston 22 is converted into a translational movement. In this case, the percussion piston 22 against the restoring force of the spring 23, which is supported on the one hand on the percussion piston 22 and on the other hand on the sleeve 24, moves backwards. The already biased spring 23 is additionally tensioned by the stroke, which results from the height of the cams 27 and 28. Upon further rotation of the percussion piston 22 relative to the cam ring 21, the largest stroke is exceeded, the edges of the cams 27, 28 slide over each other and the translational forward movement of the percussion piston 22 is released again. The tensioned spring 23 accelerates the percussion piston 22 axially in the direction of the cam disc 21 until a collar 29 on the percussion piston 22 strikes against an annular collar 30 on the striker element 19. The annular collar 30 is in this case preceded by the cam ring 21 such that the axial impact energy of the percussion piston 22 is transmitted to the striker element 19 and is not introduced into the cam ring 21. The striker element 19 transmits the axial shock generated by the spring-cam impact mechanism 20, in turn, onto the drilling tool clamped in the tool receptacle.

Die Einzelschlagenergie der vom Feder-Nocken-Schlagwerk 20 erzeugten axialen Schläge hängt von der Vorspannung der Feder 23 und von der den Hub festlegenden Höhe der Nocken 27, 28 ab. Vorzugsweise ist das Feder-Nocken-Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen mit einer Einzelschlagenergie von etwa 0,03 J bis etwa 0,3 J ausgelegt. Die Schlagfrequenz der axialen Schläge hängt von der Anzahl der in Umfangsrichung zusammenwirkenden Nocken 27, 28 an der Nockenscheibe 21 bzw. am Schlagkolben 22 ab. Vorzugsweise sind die axialen Schläge mit einer Schlagfrequenz von etwa 50Hz bis etwa 700 Hz erzeugbar.The single impact energy of the axial shock generated by the spring-cam impactor 20 depends on the bias of the spring 23 and the hub defining the height of the cam 27, 28 from. Preferably, the spring-cam impactor is designed to generate axial impacts with a single impact energy of about 0.03 J to about 0.3 J. The impact frequency of the axial impacts depends on the number of circumferentially co-operating cams 27, 28 on the cam disc 21 and the percussion piston 22 from. Preferably, the axial impacts can be generated with a beat frequency of about 50 Hz to about 700 Hz.

Aus der Darstellung in Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Nocken 27, 28 über das Schaltelement 31 ausser Eingriff bringbar sind, um das Feder-Nocken-Schlagwerk 20 abzuschalten. In Fig. 3 ist das Schaltelement 31 als von ausserhalb des Gehäuses händisch betätigbares Dreh-Schiebeglied dargestellt. Es versteht sich, dass das Schaltelement 31 auch ein automatisch zwischen die Nocken 27, 28 ein- bzw. ausrückbares Stellglied sein kann, das in Abhängigkeit vorgebbarer Kriterien aktivierbar ist. Bei den bekannten Hammerbohrgeräten mit elektropneumatischem Schlagwerk ist dieses üblicherweise zu- oder abschaltbar. In Verbindung mit dem ein- oder ausschaltbaren Feder-Nocken-Schlagwerk 20 ergibt sich eine grosse Variationsmöglichkeit für den Betrieb des erfindungsgemässen Handbohrgeräts. In einer ersten Betriebsvariante ist das Handbohrgerät ohne axiale Schlagunterstützung betreibbar. Dies kann beispielsweise für die Erstellung von Bohrungen in Stahl oder in Holz erforderlich sein, die ohne Axialschlagunterstützung nur mit hoher Drehzahl gebohrt werden. Weitere Betriebsvarianten ergeben sich aus der wahlweisen Aktivierung des ersten oder des zweiten Schlagwerks. Dadurch erfolgt die Axialschlagunterstützung entweder mit grosser Einzelschlagenergie und relativ niedriger Frequenz, wie dies beispielweise in Beton erforderlich ist. Oder die axialen Schläge sind mit kleiner Einzelschlagenergie und hoher Schlagfrequenz erzeugbar, um damit in Hohlziegelmauerwerk zu bohren, ohne dabei den Ziegel zu zerstören. Für Spezialanwendungen ist auch die gleichzeitige Aktivierung beider Schlagwerke möglich.From the illustration in FIG. 3 it can be seen that the cams 27, 28 can be disengaged via the switching element 31 in order to switch off the spring-cam striking mechanism 20. In Fig. 3, the switching element 31 is shown as from outside the housing manually operable rotary sliding member. It is understood that the switching element 31 also automatically between the cams 27, 28 on or can be disengaged actuator, which can be activated in accordance with predeterminable criteria. In the known hammer drills with electro-pneumatic percussion this is usually switched on or off. In conjunction with the switchable on or off spring-cam impact mechanism 20 results in a large variation possibility for the operation of the inventive hand drill. In a first operating variant, the hand drill is operable without axial impact support. This may be necessary, for example, for creating holes in steel or in wood, which are drilled only at high speed without axial impact support. Further operating variants result from the optional activation of the first or the second striking mechanism. As a result, the Axialschlagunterstützung done either with large single impact energy and relatively low frequency, as required for example in concrete. Or the axial blows can be generated with small single impact energy and high impact frequency to drill in hollow brick masonry, without destroying the brick. For special applications, the simultaneous activation of both impact mechanisms is also possible.

Die Erfindung wurde am Beispiel eines Handbohrgeräts mit einem elektropneumatischen Schlagwerk und einem Feder-Nocken-Schlagwerk erläutert. Alternative Ausführungsvarianten innerhalb des Erfindungsgedankens können auch andere Schlagwerkskombinationen vorsehen. Beispielsweise ist ein elektropneumatisches Schlagwerk mit einem Ratschenschlagwerk oder einem Federbügelschlagwerk kombinierbar. Es sind auch Handbohrgeräte realisierbar, die zwei mechanische Schlagwerke mit unterschiedlichen Einzelschlagenergien und Schlagfrequenzen aufweisen. In einer weiteren Variante können auch zwei elektropneumatische Schlagwerke in einem Handbohrgerät vorgesehen sein, mit denen axiale Schläge mit verschieden grossen Einzelschlagenergien und Schlagfrequenzen erzeugbar sind.The invention has been explained using the example of a hand drill with an electropneumatic hammer mechanism and a spring-cam impact mechanism. Alternative embodiments within the inventive concept may also provide other percussion combinations. For example, an electropneumatic impact mechanism can be combined with a ratchet impactor or a spring-bolt impact mechanism. There are also hand drills realized that have two mechanical percussion with different single impact energy and beat frequencies. In a further variant, two electro-pneumatic striking mechanisms can be provided in a hand drill, with which axial impacts with different sizes of single impact energies and impact frequencies can be generated.

Claims

Hand drill comprising a striking mechanism (16) arranged within a housing (2) for generating axial impact which can be transmitted to a rotary drill bit or chisel bit (7) clamped in a tool holder (6) of the hand tool (1), characterised in that a second striking mechanism (20) is arranged within the housing (2) for generating axial impact displaying impact energy and impact frequency at least partially different from the impact energy and impact frequency of the axial impact generated by the first striking mechanism (16), wherein the drill bit or chisel bit (7) clamped in the tool holder (6) can be acted upon with axial impact either by the first (16) or by the second (20) striking mechanism or by both striking mechanisms together or can be driven in rotation without the support of axial impact.
Hand drill according to claim 1, characterised in that the ratio of the single impact energy of the axial impact generated by the first striking mechanism (16) and by the second striking mechanism (20) is approximately 6:1 to approximately 250:1, preferably approximately 10:1 to approximately 40:1, and the ratio of the impact frequency thereof is 1:1.1 to 1:15.
Hand drill according to claim 1 or claim 2, characterised in that the first striking mechanism (16) is an electropneumatic striking mechanism with an exciter piston (17) arranged within a guide tube (14), a free piston (18) and a plunger element (19) acting on the drill bit or chisel bit (7) arranged to form an axial extension of the guide tube (14), and the second striking mechanism is a mechanical striking mechanism (20) which cooperates with the plunger element (19).
Hand drill according to claim 3, characterised in that the mechanical striking mechanism (20) is a spring-cam striking mechanism.
Hand drill according to claim 4, characterised in that the electropneumatic striking mechanism (16) for generating axial impact is designed with high single impact energy of approximately 2 J to approximately 8 J and low impact frequency of approximately 45 Hz to approximately 80 Hz and the spring-cam striking mechanism (20) for generating axial impact is designed with low single impact energy of 0.03 J to approximately 0.3 J and high impact frequency of approximately 50 Hz to approximately 700 Hz.
Hand drill according to claim 4 or claim 5, characterised in that the spring-cam striking mechanism (20) is arranged coaxially with the guide tube (14) of the electropneumatic striking mechanism (16) and is penetrated axially by the plunger element (19).
Hand drill according to claim 6, characterised in that the spring-cam striking mechanism (20) includes a cam ring (21) arranged in a torsion-resistant manner in the housing (2), and a spring-loaded striking piston (22) which is arranged to rotate relative to the cam ring (21) and has cams (28) which cooperate with the cams (27) of the cam ring (21) in order to generate axial impact.
Hand drill according to claim 7, characterised in that the striking piston (22) cooperates with a sleeve (24) connected in a torsion-resistant manner to a machine spindle which can be driven in rotation and which forms the guide tube (14) for the electropneumatic striking mechanism (16), wherein the rotational movement of the sleeve (24) can be transmitted by means of a preferably spherical torque-transmitting member (25) to the striking piston (22), which, when its cams (28) slide on those (27) of the cam ring (21), can be moved away in a translatory manner from the cams (27) of the cam ring (21) against the return force of a cylinder spring (23) penetrated by the plunger element (19) and, when disengaged, bears against an annular collar (30) provided on the plunger element (19) and arranged in front of the cam ring (21).
Hand drill according to one of the preceding claims, in particular according to claim 7 or claim 8, characterised by a switching element (31) by means of which the second, preferably mechanical striking mechanism (20) can be connected or disconnected, e.g. in that the cams (28) of the striking piston (22) of the spring-cam striking mechanism can be brought out of engagement with the cams (27) of the cam ring (21).
Hand drill according to one of the preceding claims, characterised in that the first and second striking mechanisms can be connected and disconnected automatically as a function of predetermined criteria, preferably during operation.