EP4665537A1 - Werkzeugmaschine mit einem werkzeug und verfahren zum betrieb der werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugmaschine mit einem werkzeug und verfahren zum betrieb der werkzeugmaschine

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Publication number
EP4665537A1
EP4665537A1 EP24701232.1A EP24701232A EP4665537A1 EP 4665537 A1 EP4665537 A1 EP 4665537A1 EP 24701232 A EP24701232 A EP 24701232A EP 4665537 A1 EP4665537 A1 EP 4665537A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
motor
tool
drive train
play
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701232.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Goran Golubovic
Michael Wierer
Markus Rank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4665537A1 publication Critical patent/EP4665537A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B45/00—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor
    • B23B45/02—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor driven by electric power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning
    • B23B51/0453—Drills for trepanning with ejecting devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/54—Methods of turning, boring or drilling not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool with a tool, wherein the tool can be connected to the machine tool with the aid of a tool holder, the machine tool has a motor for generating a torque and wherein the torque can be transmitted to the tool holder with the aid of a drive train of the machine tool.
  • a play is provided in the drive train, wherein a target current for the motor of the machine tool can be specified with a regularly alternating sign, wherein a frequency for changing the sign of the motor target current is in a range from 7 to 60 Hertz.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for operating the machine tool, wherein a motor target current is specified with a frequency in a range from 7 to 60 Hertz, so that a torque is transmitted in different directions of rotation from the motor to the tool holder of the machine tool and a jammed tool can be released from a borehole.
  • the invention can also be used to release a jammed drill core from a drill bit.
  • Core drilling machines are known in the prior art with which cylindrical cores can be cut out of solid substrates such as concrete, masonry or stone. Core drilling machines have a tool that is essentially cylindrical in shape and is hollow inside to accommodate the core. The user of a core drilling machine knows from experience that it can be a challenge to remove the core from the core once drilling has been successfully completed and the core has been cut out of the substrate. In addition, it can be difficult to remove a jammed core from a borehole. The problem often arises that releasing the core from the core or removing the core from the borehole takes longer than performing the core drilling itself.
  • the core bit is separated from the core drilling machine and an attempt is made to loosen the core bit from the core bit by shaking or hammering and to remove it from the inside of the core bit.
  • This process can be very laborious and time-consuming.
  • the core bit can be damaged by the hammer blows and its lifespan can be shortened.
  • a mechanical slip clutch is often used in machine tools to carry out such a shaking process of removing a drill core from the drill bit.
  • Mechanical slip clutches can generate auxiliary forces and torque peaks with which the drill core can be shaken out of the drill bit. Alternatively, these auxiliary forces and torque peaks can be used to shake a jammed or stuck drill bit out of a borehole. After this shaking, drilling can then either be continued or the drill bit can be easily pulled out of the borehole.
  • DE 10 2018 216 702 A1 describes a method for controlling or regulating a hand-held power tool, wherein a screwing means of the power tool can be subjected to two different torques.
  • EP 4 082 703 A1 discloses a method for releasing a drill core from a drill bit of a core drilling machine.
  • the object underlying the present invention is to overcome the above-described disadvantages of the prior art and to provide a method for operating a core drilling device with which the release of a jammed drill bit from a borehole can be improved.
  • the experts would welcome it if the method could simplify the release of a drill bit from a drill bit and dispense with a mechanical slip clutch.
  • the The machine tool should be designed to be particularly light and compact, so that the handling of the machine tool is made easier and the time that a user can work with the machine tool can be extended.
  • the removal of a drill core from a drill bit or the removal of a tool of the machine tool from a drill hole should be able to be carried out more quickly than with conventional machine tools, as are known from the prior art.
  • a further aspect of the invention is that a machine tool, in particular a core drilling device, is specified for carrying out the method.
  • a machine tool is provided with a tool, wherein the tool can be connected to the machine tool with the aid of a tool holder.
  • the machine tool has a motor for generating a torque, wherein the torque can be transmitted to the tool holder with the aid of a drive train of the machine tool and a play is provided in the drive train of the machine tool.
  • a target current for the motor of the machine tool can be specified with a regularly alternating sign, wherein a frequency for the change of the sign of the motor target current is in a range from 7 to 60 Hertz.
  • the play is in a range from 2 to 10 degrees.
  • the proposed machine tool advantageously does not require a mechanical slip clutch, so that a particularly compact and lightweight machine tool can be provided that ensures comfortable operation and handling. It has been shown that the proposed machine tool makes it possible to both facilitate the release of a jammed tool from a borehole and to simplify and significantly speed up the process of removing a drill core from a tool designed as a drill bit.
  • the shaking movement which is caused by the motor target current specification with a changing sign, can shake a drill bit out of a borehole if the drill bit had previously jammed in the borehole.
  • the shaking movement can be used to release a drill core cut out of a subsoil from the inside of the drill bit after the drilling process has been completed in order to be able to start a new drilling process with an "empty" drill bit.
  • the invention thus advantageously serves several purposes and improves various functions of the proposed machine tool.
  • the formulation of the "regularly alternating sign" in the sense of the invention preferably includes those situations in which the direction of rotation of the motor changes from one direction of rotation to the other. Such a change in direction of rotation can be achieved in the context of the present invention by the motor target current changing its sign from “plus” to “minus” or from “minus” to “plus” at regular intervals.
  • the formulation of the "regularly alternating sign” preferably also includes those situations in which the motor of the machine tool does not completely change its direction of rotation, but in which, for example, a motor target current specification with a positive sign becomes "zero" and thus has no sign, or in which a motor target current specification with a negative sign becomes "zero".
  • the scope of protection of the invention therefore preferably also includes those situations in which a motor target current specification other than "zero" returns to "zero" and thus to the neutral value.
  • the following sign sequences fall within the scope of the present invention: (+/-/+/-/+), (+/0/+/0/+), (-/0/-/0/-) or (+/0/-/0/+/0/-).
  • the drive train of the machine tool has a motor, a gear and a pinion, wherein the pinion is designed to drive a larger gear, wherein the larger gear is arranged on an output shaft, wherein the output shaft drives the tool of the machine tool.
  • the tool of the machine tool is preferably driven by a torque being transmitted from the motor of the machine tool to the tool, wherein the torque is initially transmitted in particular to the tool holder of the machine tool.
  • the pinion is preferably a first gear that is designed to drive a second gear, wherein the first gear is somewhat smaller than the second gear.
  • the gears belong together in the sense that the first gear drives the second gear.
  • the second or larger gear can preferably also be referred to as a "large gear" in the sense of the invention.
  • the larger gear and the output shaft are referred to as components of the drive train, although technically speaking they form the drive train of the machine tool (see Fig. 2).
  • the term "drive train” in the sense of the invention refers as a generic term to both the drive train and the drive train of the machine tool. It is therefore preferred in the sense of the invention that the drive train comprises both the motor of the machine tool, the gear and the pinion on one side (drive side), as well as the larger gear and the output shaft on the other side (output side). Component pairs from these two subgroups that are located next to each other can therefore be “neighboring components of the drive train" in the sense of the invention.
  • the play is provided between adjacent components in the drive train of the machine tool.
  • the play is realized within a component of the drive train of the machine tool.
  • the larger gear and the output shaft represent the "adjacent components of the drive train" in the sense of the invention.
  • torque is carried between the large gear and the output shaft. In the sense of the invention, this preferably means that a torque is transferred from the drive shaft of the machine tool to the output shaft with the help of the large gear.
  • the torque is carried between the adjacent components of the drive train of the machine tool, preferably the large gear and the output shaft, enables the installation of a stiffness jump and/or play in the drive train.
  • the stiffness jump can be made possible, for example, by the provision of one or more torsion springs.
  • stiffness jump in the sense of the invention preferably means that two components of the drive train have different stiffnesses. This means that there is a large difference in stiffness between these components of the drive train, which is referred to as a "stiffness jump” in the sense of the invention.
  • a stiffness of the drive train can be in a range from 1,000 to 100,000 Nm/rad, while a stiffness of a motor shaft on the drive side of the drive train is in a range of greater than 50 Nm/rad.
  • Nm stands for the unit “Newton meter”, which is a unit for torque or mechanical work or energy.
  • rad stands for the unit “radian” of the angular or radian measure.
  • the stiffness of the drive train is preferably dominated by a stiffness of the output shaft, whereby the output shaft - as stated above - in the context of the present invention is preferably considered as a component of the drive train.
  • the motor shaft of the machine tool can also be referred to as a rotor shaft or drive shaft within the meaning of the invention. It is preferred within the meaning of the invention that the rotor shaft is significantly thinner than the output shaft of the machine tool.
  • the drive shaft and/or the output shaft in the drive train are characterized by a specific stiffness, the stiffness of the shafts preferably being specified in the unit Nm/rad.
  • the overall stiffness of the drive train is preferably smaller than the smallest individual stiffness of a component within the drive train. This results from the fact that the overall stiffness of the drive train can be determined by an imaginary series connection of torsion springs.
  • the stiffness jump arises from the play that is generated when the direction of rotation of the motor changes in combination with a rotation stop. In the sense of the invention, this preferably means that the stiffness jump can preferably be brought about by the provision of the rotation stop. The rapidly changing direction of rotation of the motor can lead to a loading and unloading of the components of the drive train.
  • play is a generic term within the meaning of the invention and refers to two different situations: firstly, a play in the conventional sense of the word, in which preferably two adjacent components of the drive train can move at an angle of a few degrees relative to one another. A particularly preferred play angle within the meaning of the invention can be around 6 degrees. Such conventional play can exist, for example, between the output shaft and the motor shaft or in the area of the gears of the drive train.
  • the generic term “play” can refer to a stiffness jump or stiffness difference between the stiffnesses of two adjacent components of the drive train.
  • Such a stiffness jump can exist, for example, between the stiffnesses of the output shaft (large diameter, high stiffness) and the motor shaft (smaller diameter, low stiffness), whereby the term "stiffness" within the meaning of the invention preferably refers to torsional stiffness.
  • the invention therefore preferably relates to a machine tool with a drive train which, due to its design, can implement a rapid change in direction of the motor current setpoint without causing damage. In order to achieve this goal, it has been shown that a drive train with a clearance is particularly well suited.
  • the play in the context of the present invention is a rotational play in the drive train of the machine tool. It is particularly preferred in the sense of the invention that the rotational play on the output shaft of the drive train of the machine tool machine tool. In the sense of the invention, this preferably means that the rotor shaft can rotate through a play angle without causing a rotation of the output shaft.
  • This play angle preferably corresponds to a product of the play and the gear ratio of the machine tool.
  • the play angle can, for example, be between 5 and 10 degrees, for example 6 degrees, 7 degrees, 8 degrees, 9 degrees or any intermediate value.
  • the play can advantageously be used by reversing the direction of rotation in the opposite direction. In the sense of the invention, it is particularly preferred to provide the play between the output shaft and the gear of the output shaft.
  • the play is in a range of 2 to 10 degrees.
  • the play can preferably be in a range of 3 to 9 degrees, particularly preferably in a range of 5 to 7 degrees and most preferably 6 degrees.
  • a value of 6 degrees has proven to be particularly advantageous in order to enable particularly uncomplicated release of jammed tools, for example core bits, with different diameters.
  • the core bits used in the context of the present invention can have a diameter in a range of 12 to 500 mm.
  • a play of approximately 6 degrees also enables the release of a drill core from a core bit particularly well.
  • the machine tool is a core drilling device and the tool is a core bit, with a diameter of the core bit being in a range of 12 to 500 mm. In a particularly preferred embodiment of the invention, the diameter of the core bit is in a range of 20 to 250 mm.
  • a motor target current is specified, the motor target current having a frequency in a range of 7 to 60 Hertz.
  • the frequency preferably describes the frequency with which a sign of the specified motor current changes («sign change frequency»).
  • the sign of the motor current changes in order to cause the tool holder to move in different directions of rotation. If the drill bit is jammed, the drill bit cannot move, but experiences the transmitted torque.
  • the transmission of a torque with different directions of rotation results in a shaking movement that acts on the drill bit and which - as has been shown - is able to free the drill bit from a jam.
  • the use of a brushless motor in the context of the present invention enables such a rapid change in the current setting, which can cause the torque oscillations described.
  • the rapid change in relation to the sign the current specification for the motor of the machine tool torque peaks are introduced into the drive train, which lead to the shaking movement for releasing the tool of the machine tool.
  • the motor of the machine tool is a brushless DC motor.
  • the motor torque follows the motor current very quickly.
  • this preferably means that a direction of rotation of the motor adapts particularly quickly to a changed sign specification for the motor current, i.e. that a direction of rotation of the motor changes particularly quickly in accordance with a changed specification for the sign of the motor current.
  • the drive train can also have a spindle.
  • the spindle preferably comprises the output shaft.
  • the inventors have recognized that by additionally providing a clearance in the drive train of the machine tool, this maximum motor torque can be increased considerably, so that by providing the additional clearance in the drive train, a motor torque can be generated that is advantageously sufficient to shake a jammed tool of the machine tool free. Such free vibration can advantageously be used to release or remove a jammed drill bit from a borehole.
  • the invention can advantageously provide a method for removing a jammed core from the drill bit.
  • jamming of the core within the drill bit can occur, for example, due to deposits between the drill bit and the core, whereby such deposits often arise during a drilling process or drilling operation.
  • the deposits can make it difficult to remove or release the core from the drill bit.
  • the regularly changing sign of the motor target current and the resulting rapid change in the direction of rotation of the drill bit are used to support the release of a jammed core from a drill bit.
  • the oscillatory rotary movement of the drill bit can be used to release a jammed drill core from the drill bit.
  • the oscillatory rotary movement of the drill bit can also be referred to as shaking.
  • the frequency for changing the sign of the motor target current is approximately 20 Hertz.
  • the oscillation movement can be made up of a clockwise rotation and a counterclockwise rotation, with a division of approximately 30% counterclockwise rotation and 70% clockwise rotation having proven to be particularly suitable for making it significantly easier to cut the core out of the borehole.
  • Such an oscillation movement which is made up of different proportions of "clockwise rotation” and “counterclockwise rotation”, is preferably referred to in the sense of the invention as an "asymmetrically composed movement" of the drill bit in the borehole.
  • a system of core drilling device and drill bit can be provided in which the position of the drill bit in relation to the side walls of the borehole changes slightly during operation. Tests have shown that in this way the entire wall of the borehole has particularly even contact with the drill bit.
  • the invention preferably relates to a method for removing a drill core from a drill bit of a machine tool.
  • a machine tool is provided, wherein a play is provided in the drive train of the machine tool. If, after operation of the machine tool, i.e. after a drill core has been cut out of a subsoil with the machine tool, a drill core or a drill core residue remains in the drill bit that cannot be easily removed, the drill bit can be moved back and forth with a rotary movement characterized by a rapid change of direction.
  • the rotary movement with the rapid change of direction can be achieved in particular by specifying a motor target current for the motor of the machine tool, wherein the sign of the motor target current changes at a frequency in a range of 7 to 60 Hertz.
  • the drill bit rotates back and forth at a frequency of 10 to 30 Hz, most preferably at a frequency of approximately 20 Hz.
  • This can be achieved in particular by transferring the torque from the motor to the drill bit, whereby When the torque is transmitted from the motor to the drill bit, the rapidly changing sign of the motor target current advantageously leads to an oscillatory rotary movement of the drill bit of the machine tool, with which a jammed drill core can be released from the drill bit.
  • the frequency with which the sign of the motor target current specification changes lies in the context of the present invention in a range of 7 to 60 Hz.
  • the limits are adjustable within this range.
  • an operating parameter of the machine tool can be determined, whereby a lower and/or an upper limit of the range for the sign change frequency can be set depending on this operating parameter.
  • the operating parameter can be, for example, a housing reaction of the machine tool.
  • a lower limit of the frequency range is selected depending on a hand-arm natural frequency of a user of the machine tool.
  • the lower limit of the frequency range can correspond to twice the hand-arm natural frequency of the user in order to ensure safe and gentle operation of the machine tool for the user.
  • the lower limit of the frequency range is preferably around 7 Hertz, i.e. at a frequency of 7 changes in the sign of the motor target current per second.
  • the unit Hertz preferably stands for the unit «1/s» and is abbreviated with the abbreviation «Hz». Accordingly, a sign change frequency of 60 Hz stands for 60 changes in the sign of the motor target current per second.
  • the motor target current has a substantially rectangular or sinusoidal shape.
  • the motor target current can preferably have an offset.
  • the regular change in sign of the motor target current advantageously leads to alternating torque peaks, while the offset can lead to a holding torque that must be applied by the user of the machine tool.
  • a ratio between a torque of the motor (“motor torque") and an inertia of the motor is greater than 1,000 Nm/(kg-m 2 ).
  • the holding torque for the user of the machine tool preferably results from the time average of the motor torque or the housing reaction torque. This advantageously gives the user the feeling that he still has to hold the machine tool.
  • the transmission of the machine tool is designed as a single-stage or multi-stage transmission.
  • the gear ratio of the machine tool is not restricted to whole numbers, but rational numbers such as 4.4 or 6.4 can also occur. In the sense of the invention, it is particularly preferred that the gear ratio of the machine tool is in a range from 1 to 30, preferably in a range from 3 to 10 and particularly preferably in a range from 4 to 7.
  • the rigidity of the drive train is in a range from 1,000 to 100,000 Nm/rad.
  • the rigidity of the drive train of the machine tool is preferably dominated by the rigidity of the output shaft, whereby the output shaft - as stated above - is preferably considered as a component of the drive train in the context of the present invention.
  • the output shaft of the machine tool has a larger diameter than the motor shaft, so that the rigidity of the output shaft is significantly greater than the rigidity of the motor shaft.
  • the rigidity of the motor shaft is in a range of greater than 50 Nm/rad.
  • a ratio between the rigidity of the drive train of the machine tool and the rigidity of the motor shaft of the machine tool being in a range from 20 to 2,000.
  • the stiffness of the drive train or output shaft can be a factor of 20 to 2,000 greater than the stiffness of the rotor shaft of the machine tool.
  • stiffnesses are torsional stiffnesses of the drive train, the output shaft or the motor shaft.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for operating a machine tool.
  • the terms, definitions and technical advantages introduced for the machine tool preferably apply analogously to the operating method for the machine tool.
  • the operating method is characterized by the following method steps: a) provision of the machine tool, wherein a play is provided in the drive train of the machine tool, wherein the play is in a range of 2 to 10 degrees, b) specification of a motor target current with a sign-changing frequency in a range of 7 to 60 Hertz, c) transmission of a torque with a sign changing at regular intervals according to the specified sign-changing frequency from the motor to the tool holder of the machine tool so that a jammed tool can be released from a drill hole.
  • the transmission of the torque with a sign that changes at regular intervals according to the specified sign-alternating frequency preferably means in the sense of the invention that the motor rotates based on the specification of the motor target current, in a direction of rotation that corresponds to a sign of the motor target current.
  • the specification of this sign of the motor target current changes regularly, with the "regularity" resulting from the sign-alternating frequency.
  • the sign-alternating frequency preferably indicates the time intervals at which the sign of the motor target current changes.
  • the motor of the machine tool follows this changed specification by changing its direction of rotation. If the motor of the machine tool is a brushless DC motor, the motor of the machine tool can follow the changed motor target current specification comparatively quickly, so that the use of a brushless DC motor is preferred in the context of the present invention.
  • the motor changes its direction of rotation, this changed movement and the changed direction of the corresponding torque are transmitted to the tool holder via the drive train.
  • the rapidly changing movements of the drill bit can generate a shaking movement with which, for example, a drill core that is in the drill bit can be shaken free and released from the drill bit.
  • the shaking movement can be used to shake the drill bit itself free and free it from the borehole. In other words, the shaking movements can ensure that a jammed tool of the machine tool can be released from a borehole.
  • the method for operating the machine tool can therefore preferably also be referred to as a method for releasing a jammed tool of the machine tool from a borehole.
  • the invention can be used to release a drill core from the drill bit, and this can advantageously be done without damaging the drill bit. Furthermore, no tool is required for the removal process, so that the core bit can advantageously be removed from the core bit without tools.
  • the provision of play in the drive train can result in the maximum torque values transmitted from the motor to the tool holder being able to be increased considerably.
  • the play is provided between adjacent components of the drive train of the machine tool.
  • the play is realized within a component of the drive train of the machine tool.
  • FIG. 1 View of an exemplary preferred embodiment of the machine tool
  • Fig. 2 View of an exemplary preferred embodiment of the drive train
  • Figure 1 shows a possible embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a machine tool which is designed as a core drilling device 1 for cutting out drill cores 5 from a hard substrate, such as concrete, stone or masonry.
  • the machine tool 1 can be held by a user with a handle 4 and switched on or off with the aid of a switching device 8.
  • the tool of the core drilling device 1 is a drill bit 2 in which the drill core 5 is received during the cutting process.
  • the machine tool 1 has a motor 6 which receives specifications for the size and direction of the motor current from a control device 7 of the machine tool 1.
  • a method for operating a core drilling device 1 is proposed in which the specification of the motor current and in particular its sign changes regularly.
  • the frequency with which this change takes place is preferably referred to as the "sign change frequency" in the sense of the invention.
  • the sign change frequency according to the invention is in a range from 7 to 60 Hz.
  • the machine tool 1 comprises a drive train 14 which has the motor 6, a motor shaft 9, a gear 10 and a pinion 11.
  • the pinion 11 interacts with a larger gear 12 which is arranged on an output shaft 13 of the machine tool 1.
  • One possible embodiment of the drive train 14 is shown schematically in Figure 2. In the sense of the invention, it is preferred that the large gear 12 and the output shaft 13 are regarded as components of the drive train 14 of the machine tool 1.
  • the output shaft 13 is preferably connected to the tool 2, in particular to the tool holder 3 of the machine tool 1. Play is provided in the drive train 14 of the machine tool 1.
  • play refers, on the one hand, to play in the conventional sense of the word, in which two adjacent components of the drive train 14 can move at an angle of several degrees to one another.
  • a particularly preferred play angle in the sense of the invention can be approximately 6 degrees.
  • Such a conventional play can be present, for example, between the output shaft 13 and the motor shaft 9 or in the area of the gears 11, 12 of the drive train 14.
  • the play angle of, for example, 6 degrees can be related to the spindle 13, the tool holder 3 or the drill bit 5.
  • the generic term “play” can refer to a stiffness jump or stiffness difference between the stiffnesses of two adjacent components of the drive train, which exists, for example, between the output shaft 13 and the motor shaft 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug, wobei das Werkzeug mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugmaschine verbindbar ist, die Werkzeugmaschine einen Motor zur Erzeugung eines Drehmoments aufweist und wobei das Drehmoment mit Hilfe eines Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine an die Werkzeugaufnahme übertragbar ist. In dem Antriebsstrang ein Spiel vorgesehen, wobei ein Sollstrom für den Motors der Werkzeugmaschine mit sich regelmäßig abwechselndem Vorzeichen vorgegeben werden kann, wobei eine Frequenz für den Wechsel des Vorzeichens des Motorsollstroms in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz liegt. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Werkzeugmaschine, wobei ein Motorsollstrom mit einer Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz vorgegeben wird, so dass ein Drehmoment in unterschiedlichen Drehrichtungen von dem Motor an die Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine übertragen wird und ein verklemmtes Werkzeug aus einem Bohrloch gelöst werden kann.

Description

WERKZEUGMASCHINE MIT EINEM WERKZEUG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB DER WERKZEUGMASCHINE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug, wobei das Werkzeug mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugmaschine verbindbar ist, die Werkzeugmaschine einen Motor zur Erzeugung eines Drehmoments aufweist und wobei das Drehmoment mit Hilfe eines Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine an die Werkzeugaufnahme übertragbar ist. In dem Antriebsstrang ist ein Spiel vorgesehen, wobei ein Sollstrom für den Motors der Werkzeugmaschine mit sich regelmäßig abwechselndem Vorzeichen vorgegeben werden kann, wobei eine Frequenz für den Wechsel des Vorzeichens des Motorsollstroms in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz liegt. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Werkzeugmaschine, wobei ein Motorsollstrom mit einer Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz vorgegeben wird, so dass ein Drehmoment in unterschiedlichen Drehrichtungen von dem Motor an die Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine übertragen wird und ein verklemmtes Werkzeug aus einem Bohrloch gelöst werden kann. Beispielsweise kann die Erfindung auch verwendet werden, um einen verklemmten Bohrkern aus einer Bohrkrone zu lösen.
Hintergrund der Erfindung:
Im Stand der Technik sind Kernbohrgeräte bekannt, mit denen zylinderförmige Bohrkerne aus festen Untergründen, wie Beton, Mauerwerk oder Stein, herausgeschnitten werden können. Kernbohrgeräte weisen als Werkzeug eine im Wesentlichen zylinderförmige Bohrkrone auf, die in ihrem Inneren hohl ist, um den Bohrkern aufzunehmen. Der Nutzer eines Kernbohrgeräts weiß aus Erfahrung, dass es eine Herausforderung darstellen kann, den Bohrkern aus der Bohrkrone zu entfernen, wenn die Bohrung erfolgreich beendet ist und der Bohrkern aus dem Untergrund herausgeschnitten wurde. Darüber hinaus kann es schwierig sein, eine verklemmte Bohrkrone aus einem Bohrloch zu entfernen. Häufig ergibt sich das Problem, dass das Lösen des Bohrkerns aus der Bohrkrone oder das Entfernen der Bohrkrone aus dem Bohrloch eine längere Zeit in Anspruch nimmt als die Durchführung der Kembohrung selbst.
Im Stand der Technik ist beispielsweise bekannt, den Bohrkern mit mechanischen Mitteln aus der Bohrkrone bzw. die Bohrkrone aus einem Bohrloch zu entfernen. Dazu wird beispielsweise die Bohrkrone vom Kernbohrgerät getrennt und es wird versucht, den Bohrkern durch Rütteln oder Hämmern aus der Bohrkrone zu lösen und aus dem Inneren der Bohrkrone zu entfernen. Dieses Vorgehen kann unter Umständen sehr mühsam und zeitaufwändig sein. Darüber hinaus kann die Bohrkrone durch die Hammerschläge beschädigt und ihre Lebenszeit verkürzt werden.
Zur Durchführung eines solchen Ausrüttelvorgangs eines Bohrkerns aus der Bohrkrone wird in Werkzeugmaschinen häufig eine mechanische Rutschkupplung eingesetzt. Mechanische Rutschkupplungen können Hilfskräfte und Drehmomentspitzen erzeugen, mit denen der Bohrkern aus der Bohrkrone herausgeschüttelt werden können. Alternativ können diese Hilfskräfte und Drehmomentspitzen dazu verwendet werden, ein verklemmte oder steckengebliebene Bohrkrone aus einem Bohrloch freizurütteln. Im Anschluss an dieses Freirütteln kann dann entweder die die Bohrung fortgeführt oder die Bohrkrone unkompliziert aus dem Bohrloch herausgezogen werden.
Im Zuge der technischen Weiterentwicklung im Bereich der Werkzeugmaschinen besteht allerdings ein Bestreben, keine mechanischen Lösungen für einzelne Anwendungsfälle mehr vorzusehen, sondern stattdessen elektronische und/oder mechatronische Lösungen zum Freirütteln einer Bohrkrone zu verwenden. Beispielsweise sind im Stand der Technik elektronische Rutschkupplungs-Lösungen bekannt, sowie Lösungen zur Regulierung des Drehmoments in der Werkzeugmaschine. Allerdings sind diese elektronischen und/oder mechatronischen Lösungen häufig nicht in der Lage, die oftmals sehr kurzzeitig auftretenden Spitzendrehmomente im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine zu begrenzen bzw. sinnvoll einzusetzen. Darüber hinaus kann die Integration einer Rutschkupplung in den Antriebsstrang einer Werkzeugmaschine aufwändig sein, so dass es die Fachwelt begrüßen würde, wenn auf dieses zusätzliche Bauteil verzichtet werden könnte.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2018 216 702 A1 ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Handwerkzeugmaschine, wobei ein Schraubmittel der Werkzeugmaschine mit zwei unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt werden kann. Die EP 4 082 703 A1 offenbart ein Verfahren zum Lösen eines Bohrkerns aus einer Bohrkrone eines Kernbohrgeräts.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Betrieb eines Kernbohrgeräts anzugeben, mit dem das Lösen einer verklemmten Bohrkrone aus einem Bohrloch verbessert werden kann. Darüber hinaus würde es die Fachwelt begrüßen, wenn mit dem Verfahren das Lösen eines Bohrkems aus einer Bohrkrone vereinfacht und auf eine mechanische Rutschkupplung verzichtet werden könnte. Darüber hinaus soll die bereitzustellende Werkzeugmaschine besonders leicht und kompakt ausgebildet sein, so dass die Handhabung der Werkzeugmaschine erleichtert wird und eine Zeitspanne, die ein Nutzer mit der Werkzeugmaschine zu arbeiten vermag, verlängert werden kann. Ferner soll das Entfernen eines Bohrkerns aus einer Bohrkrone bzw. das Entfernen eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine aus einem Bohrloch schneller durchgeführt werden können als bei konventionellen Werkzeugmaschinen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Kernbohrgerät, zur Durchführung des Verfahrens angegeben wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Beschreibung der Erfindung:
Erfindungsgemäß ist eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug vorgesehen, wobei das Werkzeug mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugmaschine verbindbar ist. Die Werkzeugmaschine weist einen Motor zur Erzeugung eines Drehmoments auf, wobei das Drehmoment mit Hilfe eines Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine an die Werkzeugaufnahme übertragbar ist und in dem Antriebsstrang der Werkzeugmaschine ein Spiel vorgesehen ist. Ein Sollstrom für den Motors der Werkzeugmaschine ist mit sich regelmäßig abwechselndem Vorzeichen vorgebbar, wobei eine Frequenz für den Wechsel des Vorzeichens des Motorsollstroms in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz liegt. Das Spiel liegt in einem Bereich von 2 bis 10 Grad. Durch die Vorsehung des Spiels und die Vorgabe des Motorsollstroms mit unterschiedlichen Vorzeichen können besonders hohe Drehmomente, insbesondere Drehmomentspitzen, von dem Motor der Werkzeugmaschine in Richtung der Werkzeugaufnahme übertragen werden. Dadurch wird eine Rüttelbewegung an der Werkzeugaufnahme erzeugt, mit der ein verklemmtes Werkzeug aus einem Bohrloch gelöst werden kann. Die vorgeschlagene Werkzeugmaschine kommt vorteilhafterweise ohne mechanische Rutschkupplung aus, so dass eine besonders kompakte und leichte Werkzeugmaschine bereitgestellt werden kann, die eine komfortable Bedienung und Handhabung gewährleistet. Es hat sich gezeigt, dass es mit der vorgeschlagenen Werkzeugmaschine sowohl möglich ist, das Befreien eines eingeklemmten Werkzeugs aus einem Bohrloch zu erleichtern, als auch einen Bohrkern aus einem als Bohrkrone ausgebildeten Werkzeug zu vereinfachen und deutlich schneller zu gestalten. Denn durch die Rüttelbewegung, die durch die Motorsollstromvorgabe mit wechselndem Vorzeichen hervorgerufen wird, kann zum einen eine Bohrkrone aus einem Bohrloch freigerüttelt werden, wenn sich die Bohrkrone zuvor in dem Bohrloch verklemmt hatte. Zum anderen kann die Rüttelbewegung dazu verwendet werden, nach erledigtem Bohrvorgang einen aus einem Untergrund herausgeschnittenen Bohrkern aus dem Inneren der Bohrkrone zu lösen, um einen neuen Bohrvorgang mit einer «leeren» Bohrkrone starten zu können. Somit dient die Erfindung vorteilhafterweise mehreren Zwecken und verbessert unterschiedliche Funktionen der vorgeschlagenen Werkzeugmaschine.
Die Formulierung des «regelmäßig abwechselnden Vorzeichens» umfasst im Sinne der Erfindung bevorzugt solchen Situationen, bei denen sich die Drehrichtung des Motors von der einen Drehrichtung in die andere Drehrichtung ändert. Eine solche Drehrichtungsänderung kann im Kontext der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass der Motor-Sollstrom in regelmäßigen Abständen sein Vorzeichen von «plus» zu «minus» oder von «minus» zu «plus» ändert. Die Formulierung des «regelmäßig abwechselnden Vorzeichens» umfasst aber vorzugsweise auch solche Situationen, bei denen der Motor der Werkzeugmaschine nicht vollständig seine Drehrichtung ändert, sondern in denen beispielsweise eine Motor-Sollstrom-Vorgabe mit einem positiven Vorzeichen zu «null» wird und damit kein Vorzeichen aufweist oder in denen eine Motor-Sollstrom-Vorgabe mit einem negativen Vorzeichen zu «null» wird. Damit umfasst der Schutzbereich der Erfindung vorzugsweise auch solche Situationen, in denen eine von «null» verschiedene Motor-Sollstrom-Vorgabe auf «null» und damit auf den neutralen Wert zurückgeht. Vorzugsweise fallen die im Folgenden genannten Vorzeichen-Abfolgen unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung: (+/-/+/-/+), (+/0/+/0/+), (-/0/-/0/-) oder (+/0/-/0/+/0/-).
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Antriebsstrang der Werkzeugmaschine einen Motor, ein Getriebe und ein Ritzel aufweist, wobei das Ritzel dazu eingerichtet ist, ein größeres Zahnrad anzutreiben, wobei das größere Zahnrad auf einer Abtriebswelle angeordnet ist, wobei die Abtriebswelle das Werkzeug der Werkzeugmaschine antreibt. Der Antrieb des Werkzeugs der Werkzeugmaschine erfolgt vorzugsweise dadurch, dass ein Drehmoment vom Motor der Werkzeugmaschine auf das Werkzeug übertragen wird, wobei das Drehmoment zunächst insbesondere auf die Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine übertragen wird. Bei dem Ritzel handelt es sich vorzugsweise um ein erstes Zahnrad, das dazu eingerichtet ist, ein zweites Zahnrad anzutreiben, wobei das erste Zahnrad etwas kleiner ausgebildet ist als das zweite Zahnrad. Die Zahnräder gehören in dem Sinne zusammen, dass das erste Zahnrad das zweite Zahnrad antreibt. Das zweite oder größere Zahnrad kann im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als „Grossrad“ bezeichnet werden.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das größere Zahnrad und die Abtriebswelle als Komponenten des Antriebsstrangs bezeichnet werden, obwohl sie technisch strenggenommen den Abtriebsstrang der Werkzeugmaschine bilden (siehe Fig. 2). Der Begriff „Antriebsstrang“ bezeichnet im Sinne der Erfindung als Oberbegriff sowohl den Antriebs-, als auch den Abtriebsstrang der Werkzeugmaschine. Es ist somit im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Antriebsstrang sowohl den Motor der Werkzeugmaschine, das Getriebe und das Ritzel auf der einen Seite (Antriebsseite), als auch das größere Zahnrad und die Abtriebswelle auf der anderen Seite (Abtriebsseite) umfasst. Mithin können Komponenten-Paare aus diesen beiden Teilgruppen, die nebeneinander liegen, „benachbarte Komponenten des Antriebsstrangs“ im Sinne der Erfindung sein.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Spiel zwischen benachbarten Komponenten im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Es kann im Sinne der Erfindung aber auch bevorzugt sein, dass das Spiel innerhalb einer Komponente des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine realisiert wird.
Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass das größere Zahnrad und die Abtriebswelle die „benachbarten Komponenten des Antriebsstrangs“ im Sinne der Erfindung darstellen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass zwischen dem Grossrad und der Abtriebswelle eine Drehmomentmitnahme erfolgt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass mit Hilfe des Grossrads ein Drehmoment von der Antriebswelle der Werkzeugmaschine auf die Abtriebswelle übertragen wird. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Drehmomentmitnahme zwischen den benachbarten Komponenten des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine, vorzugsweise Grossrad und Abtriebswelle, den Einbau eines Steifigkeitssprungs und/oder eines Spiels in den Antriebsstrang ermöglicht. Der Steifigkeitssprung kann beispielsweise durch die Vorsehung von einer oder mehreren Drehfedern ermöglicht werden.
Der Begriff „Steifigkeitssprung“ bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass zwei Komponenten des Antriebsstrangs unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Dadurch liegt ein großer Steifigkeitsunterschied zwischen diesen Komponenten des Antriebsstrangs vor, der im Sinne der Erfindung als „Steifigkeitssprung“ bezeichnet wird. Beispielsweise kann eine Steifigkeit des Antriebsstrangs in einem Bereich von 1.000 bis 100.000 Nm/rad liegen, während eine Steifigkeit einer Motorwelle auf der Antriebsseite des Antriebsstrangs in einem Bereich von größer als 50 Nm/rad liegt. Die Abkürzung «Nm» steht für die Einheit «Newtonmeter», die eine Einheit für das Drehmoment bzw. die mechanische Arbeit oder Energie ist. Die Abkürzung «rad» steht für die Einheit «Radiant» des Winkel- oder Bogenmaßes. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Steifigkeit des Antriebsstrangs vorzugsweise von einer Steifigkeit der Abtriebswelle dominiert wird, wobei die Abtriebswelle - wie oben ausgeführt - im Kontext der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Bestandteil des Antriebsstrangs betrachtet wird. Die Motorwelle der Werkzeugmaschine kann im Sinne der Erfindung auch als Rotorwelle oder Antriebswelle bezeichnet werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Rotorwelle deutlich dünner ausgebildet ist als die Abtriebswelle der Werkzeugmaschine.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle im Antriebsstrang durch eine spezifische Steifigkeit gekennzeichnet sind, wobei die Steifigkeit der Wellen vorzugsweise in der Einheit Nm/rad angegeben wird. Vorzugsweise ist die Gesamtsteifigkeit des Antriebsstrangs kleiner als die kleinste Einzelsteifigkeit einer Komponente innerhalb des Antriebsstrangs. Dies ergibt sich daraus, dass die Gesamtsteifigkeit des Antriebsstrang durch eine gedankliche Reihenschaltung von Drehfedern ermittelt werden kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Steifigkeitssprung durch das Spiel, welches bei wechselnder Drehrichtung des Motors in Kombination mit einem Drehanschlag erzeugt wird, entsteht. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Steifigkeitssprung vorzugsweise durch die Vorsehung des Drehanschlags bewirkt werden kann. Die rasch wechselnde Drehrichtung des Motors kann zu einer Be- und Entlastung der Komponenten des Antriebsstrangs führen.
Der Begriff «Spiel» bezeichnet als Oberbegriff im Sinne der Erfindung zwei unterschiedliche Situationen: zum einen ein Spiel im konventionellen Wortsinn, bei dem sich vorzugsweise zwei benachbarte Komponenten des Antriebsstrangs um einige Grad verkippt zueinander bewegen können. Ein besonders bevorzugter Spielwinkel kann im Sinne der Erfindung bei ca. 6 Grad liegen. Ein solches konventionelles Spiel kann beispielweise zwischen der Abtriebswelle und der Motorwelle oder im Bereich der Zahnräder des Antriebsstrangs vorliegen. Zum anderen kann der Oberbegriff «Spiel» einen Steifigkeitssprung oder Steifigkeitsunterscheid zwischen den Steifigkeiten zweier benachbarter Komponenten des Antriebsstrangs bezeichnen. Ein solcher Steifigkeitssprung kann beispielsweise zwischen den Steifigkeiten der Abtriebswelle (großer Durchmesser, große Steifigkeit) und der Motorwelle (kleinerer Durchmesser, kleine Steifigkeit) vorliegen, wobei der Begriff «Steifigkeit» im Sinne der Erfindung vorzugsweise eine Torsionssteifigkeit bezeichnet. Die Erfindung betrifft somit vorzugsweise eine Werkzeugmaschine mit einem Antriebsstrang, der aufgrund seiner Ausgestaltung einen schnellen Richtungswechsel des Motorstromsollwertes umsetzen kann, ohne dass es zu Beschädigungen kommt. Um dieses Ziel zu erfüllen, hat sich gezeigt, dass ein Antriebsstrang mit einem Spiel besonders gut geeignet ist.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Spiel im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Drehspiel im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine ist. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass das Drehspiel auf der Abtriebswelle des Antriebsstrangs der Werk- zeugmaschine auftritt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich die Rotorwelle um einen Spiel-Winkel drehen kann, ohne dass eine Drehung der Abtriebswelle bewirkt wird. Dieser Spiel-Winkel entspricht vorzugsweise einem Produkt des Spiels und der Übersetzung der Werkzeugmaschine. Der Spiel-Winkel kann beispielsweise zwischen 5 und 10 Grad liegen, beispielsweise bei 6 Grad, 7 Grad, 8 Grad, 9 Grad oder jedem Zwischenwert. Wenn die Rotorwelle bei ihrer Drehung an dem oben erwähnten Drehanschlag anschlägt, kann das Spiel vorteilhafterweise durch Umkehr der Drehrichtung in umgekehrter Richtung genutzt werden. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, das Spiel zwischen Abtriebswelle und Zahnrad der Abtriebswelle vorzusehen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Spiel in einem Bereich von 2 bis 10 Grad liegt. Das Spiel kann bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 9 Grad, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 7 Grad und am meisten bevorzugt bei 6 Grad liegen. Ein Wert von 6 Grad hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um ein besonders unkompliziertes Lösen von verklemmten Werkzeugen, beispielsweise Bohrkronen, mit unterschiedlichen Durchmessern zu ermöglichen. Beispielsweise können die Bohrkronen, die im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einen Durchmesser in einem Bereich von 12 bis 500 mm aufweisen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass ein Spiel von ca. 6 Grad auch das Herauslösen eines Bohrkerns aus einer Bohrkrone besonders gut ermöglicht. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Werkzeugmaschine ein Kernbohrgerät und das Werkzeug eine Bohrkrone ist, wobei ein Durchmesser der Bohrkrone in einem Bereich von 12 bis 500 mm liegt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Durchmesser der Bohrkrone in einem Bereich von 20 bis 250 mm.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird ein Motorsollstrom vorgegeben, wobei der Motorsollstrom eine Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz liegt. Die Frequenz beschreibt vorzugsweise die Frequenz, mit der sich ein Vorzeichen des vorgegebenen Motorstroms ändert («Vorzeichen-Wechsel-Frequenz»). Das Vorzeichen des Motorstroms ändert sich, um die Werkzeugaufnahme zu Bewegungen in unterschiedlichen Drehrichtungen zu veranlassen. Bei einer verklemmten Bohrkrone kann sich die Bohrkrone nicht bewegen, erfährt aber das übertragene Drehmoment. Durch die Übertragung eines Drehmoments mit unterschiedlichen Drehrichtungen ergibt sich eine Rüttelbewegung, die auf die Bohrkrone wirkt und die - wie sich gezeigt hat - dazu in der Lage ist, die Bohrkrone aus einer Verklemmung zu befreien. Insbesondere die Verwendung eines bürstenlosen Motors im Kontext der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein solches schnelles Wechseln der Stromvorgabe, die die beschriebenen Drehmoment-Oszillationen bewirken kann. Insbesondere können durch den schnellen Wechsel in Bezug auf Vorzeichen der Stromvorgabe für den Motor der Werkzeugmaschine Drehmomentspitzen in den Antriebsstrang eingebracht werden, die zu der Rüttelbewegung zum Lösen des Werkzeugs der Werkzeugmaschine führen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Motor der Werkzeugmaschine ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Motormoment dem Motorstrom sehr schnell folgt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich eine Drehrichtung des Motors besonders schnell einer geänderten Vorzeichen-Vorgabe für den Motorstrom anpasst, d.h. dass sich eine Drehrichtung des Motors besonders schnell entsprechend einer geänderten Vorgabe für das Vorzeichen des Motorstroms ändert.
Neben dem Motor, dem Getriebe und dem Ritzel kann der Antriebsstrang darüber hinaus eine Spindel aufweisen. Die Spindel umfasst vorzugsweise die Abtriebswelle. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass an der Spindel der Werkzeugmaschine das Motormoment multipliziert mit der Übersetzung n des Getriebes des Antriebsstrangs ankommt. Wenn beispielsweise der Motor der Werkzeugmaschine in der Lage ist, ein Spitzen-Drehmoment von 5 Nm zu erzeugen und das Getriebe der Werkzeugmaschine eine Übersetzung n=6 aufweist, so ergibt sich ein maximales Motormoment von ca. 30 Nm, also das Produkt aus maximalem Drehmoment und Übersetzung. Ein solcher Wert ist üblicherweise zu gering, um ein verklemmtes Werkzeug der Werkzeugmaschine freizurütteln. Die Erfinder haben erkannt, dass durch die zusätzliche Vorsehung eines Spiels im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine dieses maximale Motormoment erheblich erhöht werden kann, so dass es durch die Vorsehung des zusätzlichen Spiels im Antriebsstrang ein Motormoment erzeugt werden kann, dass vorteilhafterweise ausreicht, um ein verklemmtes Werkzeug der Werkzeugmaschine freizurütteln. Ein solches Freirütteln kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, um eine verklemmte Bohrkrone aus einem Bohrloch zu lösen bzw. zu entfernen.
Darüber hinaus kann mit der Erfindung vorteilhafterweise ein Verfahren zur Entfernung eines verklemmten Bohrkerns aus der Bohrkrone bereitgestellt werden. Zu solchen Verklemmungen des Bohrkerns innerhalb des Bohrkrone kann es beispielsweise aufgrund von Ablagerungen zwischen Bohrkrone und Bohrkern kommen, wobei solche Ablagerungen häufig während eines Bohrprozesses bzw. Bohrvorgangs entstehen. Die Ablagerungen können dazu führen, dass ein Entfernen oder Lösen des Bohrkerns aus der Bohrkrone erschwert wird. Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird nun das sich regelmäßig ändernde Vorzeichen des Motorsollstroms und die dadurch hervorgerufene rasche Änderung der Drehrichtung der Bohrkrone ausgenutzt, um das Lösen eines verklemmten Bohrkems aus einer Bohrkrone zu unterstützen. Mit anderen Worten kann die oszillatorische Drehbewegung der Bohrkrone dazu verwendet werden, einen verklemmten Bohrkern aus der Bohrkrone zu lösen. Die oszillatorische Drehbewegung der Bohrkrone kann vorzugsweise auch als Rütteln bezeichnet werden. Es hat sich gezeigt, dass durch die oszillatorischen Drehbewegungen der Bohrkrone die Ablagerungen des Bohrguts, die zu dem Verklemmen des Bohrkerns in der Bohrkrone führen, gelöst werden können. Dadurch entstehen innerhalb der Bohrkrone Freiräume, die ein Lösen des Bohrkerns aus der Bohrkrone der Werkzeugmaschine ermöglichen bzw. erleichtern.
Für das Lösen des Bohrkerns aus der Bohrkrone hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Frequenz für den Wechsel des Vorzeichens des Motorsollstroms bei ca. 20 Hertz liegt. Die Oszillationsbewegung kann sich aus einem Rechtslauf und einem Linkslauf zusammensetzen, wobei sich eine Aufteilung von ca. 30 % Linkslauf und 70 % Rechtslauf als besonders gut geeignet gezeigt hat, um das Herausschneiden des Bohrkerns aus dem Bohrloch deutlich zu erleichtern. Eine solche Oszillationsbewegung, die sich aus unterschiedlich großen Anteilen »Rechtslauf» und «Linkslauf» zusammensetzt, wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als «asymmetrisch zusammengesetzte Bewegung» der Bohrkrone im Bohrloch bezeichnet. Beispielsweise kann bei einer Aufteilung von ca. 30 % Linkslauf und 70 % Rechtslauf ein System aus Kernbohrgerät und Bohrkrone bereitgestellt werden, bei dem sich die Lage der Bohrkrone in Bezug auf die Seitenwände des Bohrlochs während des Betriebs leicht verändert. Tests haben gezeigt, dass auf diese Weise die gesamte Wandung des Bohrlochs besonders gleichmäßig Kontakt mit der Bohrkrone hat.
Vorzugsweise betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lösen eines Bohrkerns aus einer Bohrkrone einer Werkzeugmaschine. Bei dem Verfahren wird eine Werkzeugmaschine bereitgestellt, wobei in dem in dem Antriebsstrang der Werkzeugmaschine ein Spiel vorgesehen ist. Wenn nach Betrieb der Werkzeugmaschine, d.h. nachdem mit der Werkzeugmaschine ein Bohrkern aus einem Untergrund herausgeschnitten wurde, ein Bohrkern oder ein Bohrkernrest in der Bohrkrone zurückbleibt, der sich nicht ohne Weiteres lösen läßt, kann die Bohrkrone mit einer durch einen schnellen Richtungswechsel gekennzeichneten Drehbewegung hin- und herbewegt werden. Die Drehbewegung mit dem schnellen Richtungswechsel kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass dem Motor der Werkzeugmaschine eine Motorsollstrom vorgegeben wird, wobei sich das Vorzeichen des Motorsollstroms mit einer Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz ändert. Es ist im Kontext des Verfahrens zum Lösen eines Bohrkerns aus einer Bohrkrone besonders bevorzugt, dass sich die Bohrkrone mit einer Frequenz von 10 bis 30 Hz, am meisten bevorzugt mit einer Frequenz von ca. 20 Hz hin- und herdreht. Dies kann insbesondere durch eine Übertragung des Drehmoments vom Motor auf die Bohrkrone erreicht werden, wobei bei der Übertragung des Drehmoments vom Motor auf die Bohrkrone das sich rasch ändernde Vorzeichen des Motorsollstroms vorteilhafterweise zu einer oszillatorischen Drehbewegung der Bohrkrone der Werkzeugmaschine führt, mit der ein verklemmter Bohrkern aus der Bohrkrone gelöst werden kann.
Die Frequenz, mit der sich das Vorzeichen der Motorsollstromvorgabe ändert, liegt im Kontext der vorliegenden Erfindung in einem Bereich von 7 bis 60 Hz. Es kann aber im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass die Grenzen innerhalb dieses Bereiches einstellbar ausgebildet sind. Beispielsweise kann ein Betriebsparameter der Werkzeugmaschine ermittelt werden, wobei eine untere und/oder eine obere Grenze des Bereiches für die Vorzeichen-Wechsel-Frequenz in Abhängigkeit von diesem Betriebsparameter eingestellt werden können. Bei dem Betriebsparameter kann es sich beispielsweise um eine Gehäuse-Reaktion der Werkzeugmaschine handeln. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine untere Grenze des Frequenzbereiches in Abhängigkeit von einer Hand-Arm-Eigenfrequenz eines Nutzers der Werkzeugmaschine ausgewählt wird. Beispielsweise kann die untere Grenze des Frequenzbereiches dem Doppelten der Hand-Arm-Eigenfrequenz des Nutzers entsprechen, um eine sichere und schonende Bedienung der Werkzeugmaschine für den Nutzer zu gewährleisten. Vorzugsweise liegt die untere Grenze des Frequenzbereiches bei etwa 7 Hertz, also bei einer Frequenz von 7 Änderungen des Vorzeichens des Motorsollstroms pro Sekunde. Die Einheit Hertz steht vorzugsweise für die Einheit «1/s» und wird mit der Abkürzung «Hz» abgekürzt. Dementsprechend steht eine Vorzeichen-Wechsel-Frequenz von 60 Hz für 60 Änderungen des Vorzeichens des Motorsollstroms pro Sekunde.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Motorsollstrom eine im Wesentlichen rechteckige oder sinusförmige Form aufweist. Vorzugsweise kann der Motorsollstrom einen Offset aufweisen. Der regelmäßige Vorzeichenwechsel des Motorsollstroms führt vorteilhafterweise zu wechselseitigen Drehmomentspitzen, während der Offset zu einem Haltemoment führen kann, das vom Nutzer der Werkzeugmaschine aufgebracht werden muss. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass ein Verhältnis zwischen einem Drehmoment des Motors («Motormoment») und einer Trägheit des Motors größer als 1 .000 Nm/(kg-m2) ist. Das Haltemoment für den Nutzer der Werkzeugmaschine ergibt sich vorzugsweise aus dem zeitlichen Mittelwert des Motormomentes bzw. des Gehäusereaktionsmomentes. Dadurch wird dem Nutzer vorteilhafterweise das Gefühl gegeben, dass er die Werkzeugmaschine noch halten muss.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Getriebe der Werkzeugmaschine einstufig oder mehrstufig ausgebildet ist. Vorzugsweise kann das Getriebe eine Übersetzung in einem Bereich von n=1 bis n=30 bereitstellen, wobei der Wert von n=1 vorzugsweise einem Direktantrieb entspricht. Dabei ist die Übersetzung des Getriebes der Werkzeugmaschine nicht auf ganzzahlige Werte beschränkt, sondern es können auch rationale Zahlen, wie beispielsweise 4,4 oder 6,4, vorkommen. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass eine Übersetzung des Getriebes der Werkzeugmaschine in einem Bereich von 1 bis 30 liegt, bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 7.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Steifigkeit des Antriebsstrangs in einem Bereich von 1.000 bis 100.000 Nm/rad liegt. Dabei wird die Steifigkeit des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine vorzugsweise von einer Steifigkeit der Abtriebswelle dominiert, wobei die Abtriebswelle - wie oben ausgeführt - im Kontext der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Bestandteil des Antriebsstrangs betrachtet wird. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Abtriebswelle der Werkzeugmaschine einen größeren Durchmesser aufweist als die Motorwelle, so dass die Steifigkeit der Abtriebswelle deutlich größer ist als die Steifigkeit der Motorwelle. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Steifigkeit der Motorwelle in einem Bereich von größer als 50 Nm/rad liegt. Somit ergibt sich vorzugsweise, dass ein Verhältnis zwischen der Steifigkeit des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine und der Steifigkeit der Motorwelle der Werkzeugmaschine in einem Bereich von 20 bis 2.000 liegt. Mit anderen Worten kann die Steifigkeit des Antriebsstrangs bzw. der Abtriebswelle mit einem Faktor 20 bis 2.000 größer sein als die Steifigkeit der Rotorwelle der Werkzeugmaschine.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass es sich bei den genannten Steifigkeiten um Torsi- onssteifigkeiten des Antriebsstrangs, der Abtriebswelle bzw. der Motorwelle handelt.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine. Die für die Werkzeugmaschine eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten vorzugsweise für das Betriebsverfahren für die Werkzeugmaschine analog. Das Betriebsverfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: a) Bereitstellung der Werkzeugmaschine, wobei in dem in dem Antriebsstrang der Werkzeugmaschine ein Spiel vorgesehen ist, wobei das Spiel in einem Bereich von 2 bis 10 Grad liegt, b) Vorgabe eines Motorsollstroms mit einer Vorzeichen-Wechsel-Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz, c) Übertragung eines Drehmoments mit sich in regelmäßigen Abständen änderndem Vorzeichen gemäß der vorgegeben Vorzeichen-Wechsel-Frequenz von dem Motor an die Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine, so dass ein verklemmtes Werkzeug aus einem Bohrloch gelöst werden kann.
Die Übertragung des Drehmoments mit sich in regelmäßigen Abständen änderndem Vorzeichen gemäß der vorgegeben Vorzeichen-Wechsel-Frequenz bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Motor sich aufgrund der Vorgabe des Motorsollstroms dreht, und zwar in einer solchen Drehrichtung, die einem Vorzeichen des Motorsollstroms entspricht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ändert sich die Vorgabe dieses Vorzeichens des Motorsollstroms regelmäßig, wobei sich die „Regelmäßigkeit“ aus der Vorzeichen-Wechsel-Frequenz ergibt. Die Vorzeichen- Wechsel-Frequenz gibt vorzugsweise an, in welchen Zeitabständen sich das Vorzeichen des Motorsollstroms ändert. Der Motor der Werkzeugmaschine folgt dieser geänderten Vorgabe, indem er seine Drehrichtung ändert. Wenn es sich bei dem Motor der Werkzeugmaschine um einen bürstenlosen Gleichstrommotor handelt, kann der Motor der Werkzeugmaschine der geänderten Motorsollstrom-Vorgabe vergleichsweise rasch folgen, so dass die Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors im Kontext der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist.
Wenn der Motor seine Drehrichtung ändert, überträgt sich diese geänderte Bewegung und die geänderte Richtung des entsprechenden Drehmoments über den Antriebsstrang auf die Werkzeugaufnahme. Wenn das Werkzeug der Werkzeugmaschine nicht verklemmt in einem Bohrloch vorliegt, kann durch die sich schnell ändernden Bewegungen der Bohrkrone eine Rüttelbewegung erzeugt werden, mit der beispielsweise ein Bohrkern, der sich in der Bohrkrone befindet, freigerüttelt und aus der Bohrkrone gelöst werden kann. Wenn die Bohrkrone verklemmt in einem Bohrloch vorliegt, kann mit der Rüttelbewegung die Bohrkrone selbst aus dem Bohrloch freigerüttelt und befreit werden. Mit anderen Worten kann durch die Rüttelbewegungen erreicht werden, dass ein verklemmtes Werkzeug der Werkzeugmaschine aus einem Bohrloch gelöst werden kann. Mithin kann das Verfahren zum Betrieb der Werkzeugmaschine vorzugsweise auch als Verfahren zum Lösen eines verklemmten Werkzeugs der Werkzeugmaschine aus einem Bohrloch bezeichnet werden. Darüber hinaus kann die Erfindung dafür verwendet werden, dass ein Bohrkern aus der Bohrkrone herausgelöst wird, und dies vorteilhafterweise, ohne dass die Bohrkrone beschädigt wird. Des Weiteren ist für den Herauslösevorgang kein Werkzeug erforderlich, so dass das Herauslösen des Bohrkerns aus der Bohrkrone vorteilhafterweise werkzeuglos erfolgen kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass durch die Änderung des Vorzeichens des Motorsollstrom eine Bewegung des Werkzeugs der Werkzeugmaschine in unterschiedlichen Drehrichtungen bewirkt werden kann, die vorteilhafterweise zum Lösen einer verklemmten Bohrkrone aus einem Bohrloch oder zum Lösen eines Bohrkerns aus der Bohrkrone genutzt werden kann. Die Vorsehung eines Spiels im Antriebsstrang kann dazu führen, dass die maximalen Drehmomentwerte, die vom Motor auf die Werkzeugaufnahme übertragen werden, erheblich erhöht werden können. Es hat sich gezeigt, dass ein Getriebespiel von beispielsweise 6 Grad dazu beiträgt, dass Drehmomentspitzen beim Oszillieren des Werkzeugs bzw. der Werkzeugaufnah- me erzeugt werden können. Tests haben gezeigt, dass bei einem Spiel von 6 Grad die deutlichsten Steigerungen der Drehmomente in einem Bereich für die Vorzeichen-Wechsel-Frequenz von 15 bis 21 Hertz erreicht werden können.
Es ist im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt, dass das Spiel zwischen benachbarten Komponenten des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Es kann im Sinne der Erfindung aber auch bevorzugt sein, dass das Spiel innerhalb einer Komponente des Antriebsstrangs der Werkzeugmaschine realisiert wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Es zeigt:
Fig. 1 Ansicht einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine
Fig. 2 Ansicht einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform des Antriebsstrangs
Ausführunqsbeispiel und Fiqurenbeschreibunq:
Figur 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung. Insbesondere zeigt Fig. 1 eine Werkzeugmaschine, die als Kernbohrgerät 1 zum Herausschneiden von Bohrkernen 5 aus einem harten Untergrund, wie Beton, Stein oder Mauerwerk ausgebildet ist. Die Werkzeugmaschine 1 kann mit einem Griff 4 von einem Nutzer gehalten und mit Hilfe einer Schaltvorrichtung 8 ein- oder ausgeschaltet werden. Das Werkzeug des Kernbohrgeräts 1 ist eine Bohrkrone 2, in der der Bohrkern 5 während des Schneidevorgangs aufgenommen wird. Die Werkzeugmaschine 1 weist einen Motor 6 auf, der von einer Steuervorrichtung 7 der Werkzeugmaschine 1 Vorgaben zu Größe und Richtung des Motorstroms erhält. Im Kontext der vorgeschlagenen Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kernbohrgeräts 1 vorgeschlagen, bei dem sich die Vorgabe des Motorstroms und insbesondere seines Vorzeichens regelmäßig ändert. Die Frequenz, mit der diese Änderung erfolgt, wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als «Vorzeichen-Wechsel- Frequenz» bezeichnet. Die Vorzeichen-Wechsel-Frequenz liegt erfindungsgemäß in einem Bereich von 7 bis 60 Hz.
Die Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Antriebsstrang 14, der den Motor 6, eine Motorwelle 9, ein Getriebe 10 und ein Ritzel 11 aufweist. Das Ritzel 11 wirkt mit einem größeren Zahnrad 12 zusammen, das auf einer Abtriebswelle 13 der Werkzeugmaschine 1 angeordnet vorliegt. Eine mögliche Ausgestaltung des Antriebsstrang 14 wird schematisch in Figur 2 dargestellt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Grossrad 12 und die Abtriebswelle 13 als Bestandteile des Antriebsstrangs 14 der Werkzeugmaschine 1 betrachtet werden. Die Abtriebswelle 13 ist vorzugsweise mit dem Werkzeug 2, insbesondere mit der Werkzeugaufnahme 3 der Werkzeugmaschine 1 , verbunden. Im Antriebsstrang 14 der Werkzeugmaschine 1 ist ein Spiel vorgesehen. Der Begriff «Spiel» bezeichnet als Oberbegriff zum einen ein Spiel im konventionellen Wortsinn, bei dem sich zwei benachbarte Komponenten des Antriebsstrangs 14 um einige Grad verkippt zueinander bewegen können. Ein besonders bevorzugter Spielwinkel kann im Sinne der Erfindung bei ca. 6 Grad liegen. Ein solches konventionelles Spiel kann beispielweise zwischen der Abtriebswelle 13 und der Motorwelle 9 oder im Bereich der Zahnräder 11 , 12 des Antriebsstrangs 14 vorliegen. Mit anderen Worten kann der Spielwinkel von beispielsweise 6 Grad auf die Spindel 13, die Werkzeugaufnahme 3 oder die Bohrkrone 5 bezogen sein.
Zum anderen kann der Oberbegriff «Spiel» einen Steifigkeitssprung oder Steifigkeitsunterscheid zwischen den Steifigkeiten zweier benachbarter Komponenten des Antriebsstrangs bezeichnen, der beispielsweise zwischen der Abtriebswelle 13 und der Motorwelle 9 vorliegt. Bezuqszeichenliste
1 Kernbohrgerät
2 Bohrkrone
3 Werkzeugaufnahme 4 Griff
5 Bohrkern
6 Motor des Kembohrgeräts
7 Steuervorrichtung des Kernbohrgeräts
8 Schaltvorrichtung 9 Motorwelle
10 Getriebe
11 Ritzel
12 Grossrad
13 Abtriebswelle 14 Antriebsstrang

Claims

Patentansprüche
1 . Werkzeugmaschine (1) mit einem Werkzeug (2), wobei das Werkzeug (2) mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme (3) mit der Werkzeugmaschine (1) verbindbar ist, wobei die Werkzeugmaschine (1) einen Motor (6) zur Erzeugung eines Drehmoments aufweist, wobei das Drehmoment mit Hilfe eines Antriebsstrangs (14) der Werkzeugmaschine (1) an die Werkzeugaufnahme (3) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsstrang (14) ein Spiel vorgesehen ist und wobei eine Sollstrom für den Motor (6) der Werkzeugmaschine (1) mit sich regelmäßig abwechselndem Vorzeichen vorgebbar ist, wobei eine Vorzeichen-Wechsel-Frequenz des Motorsollstroms in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz liegt, wobei das Spiel in einem Bereich von 2 bis 10 Grad liegt.
2. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel in einem Bereich von 3 bis 9 Grad, bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 7 Grad und besonders bevorzugt bei 6 Grad liegt.
3. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel zwischen benachbarten Komponenten des Antriebsstrangs (14) der Werkzeugmaschine (1) vorgesehen ist.
4. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorsollstrom eine im Wesentlichen rechteckige oder sinusförmige Form aufweist.
5. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorsollstrom ein Offset aufweist.
6. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtsteifigkeit des Antriebsstrangs (14) kleiner ist als eine kleinste Einzelsteifigkeit einer Komponente des Antriebsstrangs (14), dass durch das Spiel ein Steifigkeitssprung erzeugbar ist und/oder dass der Begriff Steifigkeit eine Torsionssteifigkeit bezeichnet.
7. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) der Werkzeugmaschine (1) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
8. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem Drehmoment des Motors (6) und einer Trägheit des Motors (6) größer als 1.000 Nm/(kg -m2) ist.
9. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (14) den Motor (6), ein Getriebe (10) und ein Ritzel (11) aufweist, wobei das Ritzel (11) dazu eingerichtet ist, ein größeres Zahnrad (12) anzutreiben, wobei das größere Zahnrad (12) auf einer Abtriebswelle (13) angeordnet ist, wobei die Abtriebswelle (13) dazu eingerichtet ist, das Werkzeug (2) der Werkzeugmaschine (10) anzutreiben.
10. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) einstufig oder mehrstufig ausgebildet ist.
11. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steifigkeit des Antriebsstrangs (14) in einem Bereich von 1 .000 bis 100.000 Nm/rad liegt.
12. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (14) der Werkzeugmaschine (1) eine Motorwelle (9) umfasst, wobei eine Steifigkeit der Motorwelle (9) in einem Bereich von größer als 50 Nm/rad liegt.
13. Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel ein Drehspiel im Antriebsstrang (14) der Werkzeugmaschine (1), insbesondere auf der Abtriebswelle (13), ist.
14. Verfahren zum Betrieb der Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellung der Werkzeugmaschine (1), wobei in dem in dem Antriebsstrang (14) der Werkzeugmaschine (1) ein Spiel vorgesehen ist, wobei das Spiel in einem Bereich von 2 bis 10 Grad liegt, b) Vorgabe eines Motorsollstroms mit einer Vorzeichen-Wechsel-Frequenz in einem Bereich von 7 bis 60 Hertz, c) Übertragung eines Drehmoments mit sich in regelmäßigen Abständen änderndem Vorzeichen gemäß der vorgegeben Vorzeichen-Wechsel-Frequenz von dem Motor (6) an die Werkzeugaufnahme (3) der Werkzeugmaschine (1), so dass ein verklemmtes Werkzeug (2) aus einem Bohrloch gelöst werden kann.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einer Steifigkeit des Antriebsstrangs (14) der Werkzeugmaschine (1) und einer Motorwelle (9) der Werkzeugmaschine (1) in einem Bereich von 20 bis 2.000 liegt.
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