SE450556B

SE450556B - Impact Drill

Info

Publication number: SE450556B
Application number: SE8106569A
Authority: SE
Inventors: B Weingartner
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1981-11-05
Publication date: 1987-07-06
Also published as: NL190513C; YU41994B; DE3142740A1; AT372639B; SE8106569L; IT8124771A0; NL190513B; JPS57102710A; CH652952A5; ATA546680A; DE3142740C2; YU261381A; GB2086777B; NL8105040A; JPH022644B2; FR2493209B1; FR2493209A1; DE8131497U1; GB2086777A; MX152127A

Description

450 556 ras till ingrepp med den tredje spärrskivan eller i sin helhet urkopplas. Vid denna mekaniskt utomordentligt dyra konstruktion kan åtminstone två slagfrekvenser inställas. I Ändamålet med uppfinningen har varit att utveckla en slagborrmas- kin vid vilken förhållandet mellan verktygsspindelns varvtal och slagfrekvensen kan väljas i möjligaste mån steglöst inom vida gränser, för att en optimal borreffekt skall kunna uppnås för al- la förekommande ändamål. 450 556 race to engage the third locking disc or disengage in its entirety. With this mechanically extremely expensive construction, at least two stroke frequencies can be set. The object of the invention has been to develop a percussion drilling machine in which the ratio between the tool spindle speed and the percussion frequency can be selected as far as possible steplessly within wide limits, so that an optimal drilling effect can be achieved for all common purposes.

Enligt uppfinningen uppnås detta ändamål genom att de båda elmoto- rerna har en gemensam stator med en gemensam fältlindning och två rotorer, och för elmotorernas reglering är rotorernas ankarström- mar reglerbara oberoende av varandra.According to the invention, this object is achieved in that the two electric motors have a common stator with a common field winding and two rotors, and for the control of the electric motors the armature currents of the rotors are controllable independently of each other.

Tack vare detta förslag förefinns elmotorer såväl för rotationen av borrverktyget resp. borrspindeln som för slaganordningen, var- vid vardera elmotorn är reglerbar för sig. Då ju sådana slagborr- maskiner styrs för hand, är en kompakt och för hand manipulerbar konstruktion väsentlig. Just för att uppfylla detta villkor är slag- borrmaskinen enligt uppfinningen sådan att de båda elmotorerna har en gemensam stator med en gemensam fältlindning och två rotorer, vilkas ankarströmmar är reglerbara oberoende av varandra.Thanks to this proposal, electric motors are available both for the rotation of the drilling tool resp. the drilling spindle as for the percussion device, each electric motor being individually adjustable. Since such percussion drills are controlled by hand, a compact and manually manipulable construction is essential. Precisely to meet this condition, the percussion drilling machine according to the invention is such that the two electric motors have a common stator with a common field winding and two rotors, whose armature currents are controllable independently of each other.

Därvid kan de båda rotorerna också ha koaxiellt anordnade axlar, varvid en av axlarna är utförd som ihålig axel, och, sedda i sta- torns axelriktning, ligger då de båda rotorerna efter varandra, varvid den andra rotorns axel sträcker sig genom den ihåliga axeln.The two rotors can also have coaxially arranged shafts, one of the shafts being designed as a hollow shaft, and, seen in the axial direction of the stator, the two rotors then lie one behind the other, the shaft of the other rotor extending through the hollow shaft.

En annan utrymmes- och platsbesparande konstruktion utmärks av att de båda rotorerna har med varandra parallella axlar, och att sta- torn är H-formad, varvid de båda rotorerna är belägna bredvid var- andra, sedda i statorns axelriktning.Another space- and space-saving construction is characterized in that the two rotors have parallel axes, and that the stator is H-shaped, the two rotors being located next to each other, seen in the axial direction of the stator.

Såsom drivmotorer kan användas alla slags elmotorer som är regler- bara, exempelvis shunt- eller seriemotorer eller mellanfrekvensmo- torer, för att nu nämna några. Själva regleringen kan åstadkommas via konventionella konstruktionselement, såsom motstånd. För så- dana regleringsändamål är det emellertid fördelaktigt att utnytt- ja elektroniska konstruktionsdelar för att man skall kunna regle- ra i möjligaste mån förlustfritt. Härtill erbjuder sig exempelvis 450 556 fasklippningsanordningar eller också impulsstyrningar. Denna upp- räkning av motortyper och regleringsanordningar är på intet sätt uttömmande, utan skall endast vara en exemplifierande uppräkning.All types of electric motors that can be regulated, such as shunt or series motors or intermediate frequency motors, can be used as drive motors, to name a few. The regulation itself can be achieved via conventional construction elements, such as resistors. For such control purposes, however, it is advantageous to use electronic construction parts in order to be able to regulate as losslessly as possible. In addition, there are, for example, 450,556 phase cutting devices or also impulse controls. This list of engine types and control devices is by no means exhaustive, but should only be an exemplary list.

Utan avsikt att inskränka uppfinningen beskrivs nedan några utfö- ringsexempel under hänvisning till den bifogade ritningen._För rit- ningsfigurerna gäller att fig. 1, 2 och 4 visar längdsnitt genom några olika slagborrmaskiner; och fig. 3 visar ett tvärsnitt vid linjen III-III i fig. 2.Without intending to limit the invention, some exemplary embodiments are described below with reference to the accompanying drawing. For the drawing figures, Figs. and Fig. 3 shows a cross section at the line III-III in Fig. 2.

I ett maskinhus 2 är roterbart lagrad en borraxel 1 som är utförd såsom ihålig axel. En chuck 3 är vridfast, men axiellt förskjut- bart lagrad i borraxeln 1. Den ihåliga axeln 1 är fixerad i huset 2 med hjälp av kul- resp. rullager 20 och 21. I den ihåliga axeln 1 finns en frilöpande kolv 4 som samverkar med slagkolven 5. I om- râdet av sin inre ände är borraxeln 1 försedd med ett koniskt kugg- hjul 6. Hur dessa delar samverkar med varandra är i och för sig känt, och behöver därför inte diskuteras i detta sammanhang.In a machine housing 2, a drill shaft 1 is rotatably mounted which is designed as a hollow shaft. A chuck 3 is rotatably, but axially displaceably mounted in the drill shaft 1. The hollow shaft 1 is fixed in the housing 2 by means of ball or roller bearings 20 and 21. In the hollow shaft 1 there is a free-running piston 4 which cooperates with the percussion piston 5. In the area of its inner end the drill shaft 1 is provided with a bevel gear 6. How these parts cooperate with each other is in and known per se, and therefore need not be discussed in this context.

För drivningen av borraxeln 1 och slagkolven 5 är inrättade två el- motorer med roterande ankare 8 och 9, som är belägna i en gemensam stator 7, som uppbär en fältlindning 16. Sett i statorns 7 axel- riktning ligger de båda ankarna eller rotorerna 8 och 9 efter var- andra. Rotorn 9 är fast förbunden med axeln 10, som vid sin inre ände uppbär en vevanordning 11, som står i verksam förbindelse med slagkolven 5 på i och för sig känt sätt. Ankaret eller rotorn 8 är vridfast förbundet med en ihålig axel 12, som genomgås av ankarets 9 axel 10. Vid sin fria ände uppbär denna ihåliga axel 12 ett ko- niskt kugghjul 13, som står i ingrepp med det redan ovan nämnda koniska kugghjulet 6 hos borraxeln 1. De båda rotorerna eller an- karna 8 och 9 uppbär kommutatorer 14 och 15. De därtill hörande borstsatserna är inte utritade i figuren för att densamma skall bli tydligare. Drivorganen kan i detta fall exempelvis vara utför- da såsom seriemotorer vid vilka ankarströmmarna regleras. Bägge ankarströmkretsarna är därvid reglerbara oberoende av varandra, så att förhållandet mellan varvtal och slagfrekvens kan inställas fritt inom vida gränser.For the drive of the drill shaft 1 and the percussion piston 5, two electric motors with rotating anchors 8 and 9 are provided, which are located in a common stator 7, which carries a field winding 16. Seen in the axial direction of the stator 7, the two anchors or rotors 8 are located. and 9 in a row. The rotor 9 is fixedly connected to the shaft 10, which at its inner end carries a crank device 11, which is in operative connection with the percussion piston 5 in a manner known per se. The armature or rotor 8 is rotatably connected to a hollow shaft 12, which is passed through the shaft 10 of the armature 9. At this free end, this hollow shaft 12 carries a bevel gear 13, which engages with the already mentioned bevel gear 6 of the drill shaft 1. The two rotors or the anchors 8 and 9 support commutators 14 and 15. The associated brush sets are not drawn in the figure to make it clearer. In this case, the drive means can, for example, be designed as series motors in which the anchor currents are regulated. Both armature circuits are then controllable independently of each other, so that the ratio between speed and stroke frequency can be set freely within wide limits.

Vid huset 2 är anordnat ett handtag 17. Detta handtag uppbär också en till- och frånströmställare 18 medelst vilken verktyget kan an- 450 5ö6 slutas till nätspänningen. De för regleringen av frekvensen och varvtalet erforderliga vreden och handtagen kan vara anordnade vid sidan av huset, och visas inte i detta sammanhang.A handle 17 is arranged at the housing 2. This handle also carries an on and off switch 18 by means of which the tool can be connected to the mains voltage. The knobs and handles required for regulating the frequency and speed may be arranged next to the housing, and are not shown in this context.

Utföringsexemplet enligt fig. 2 motsvarar i sin mekaniska uppbygg- 'nad i huvudsak.utföringsexemplet enligt fig. 1, varför samma hän- visningsbeteckningar används i de båda figurerna för att beteckna samma eller motsvarande delar. Den väsentliga skillnaden ligger däri att ankarna eller rotorerna 8' och 9' enligt fig. 2 är anord- nade bredvid varandra med parallella axlar 10' och 12', och att statorn 71 i detta fall har en form som liknar formen av en åtta (fig. 3). Istället för en vevanordning 11 för drivningen av slag- kolven 5 kan man också använda kulisstyrningar, såsom är förut känt i detta sammanhang.The exemplary embodiment according to Fig. 2 corresponds in its mechanical construction essentially to the exemplary embodiment according to Fig. 1, so that the same reference numerals are used in the two figures to denote the same or corresponding parts. The essential difference lies in the fact that the anchors or rotors 8 'and 9' according to Fig. 2 are arranged next to each other with parallel axes 10 'and 12', and that the stator 71 in this case has a shape similar to the shape of an eight ( Fig. 3). Instead of a crank device 11 for driving the percussion piston 5, it is also possible to use ball guides, as is previously known in this context.

Utföringsexemplet enligt fig. 4 skiljer sig principiellt från det enligt fig. 1 genom utformningen av statorn, enär vid utförings- exemplet enligt fig. 4 gäller att varje ankare eller rotor 8" och 9" är samordnad med sin egen stator 70 och 70' med vardera en fält- lindning 160 och 160'. Genom de här befintliga åtskilda statorlind- ningarna 160 och 160' är det möjligt att för de önskade reglerings- ändamålen ingripa reglerande i strömkretsen för dessa statorlindnin- gar.The embodiment of Fig. 4 differs in principle from that of Fig. 1 by the design of the stator, since in the embodiment of Fig. 4 each armature or rotor 8 "and 9" is coordinated with its own stator 70 and 70 'with each a field winding 160 and 160 '. Through the separate stator windings 160 and 160 'present here, it is possible to intervene in the circuit for these stator windings for the desired control purposes.

Alla drivanordningarna är så utformade att slagdrivningen kan bort- kopplas i sin helhet. För styrningen resp. regleringen resp. annan påverkan av såväl fältkretsen som ankarströmkretsen kan man använda fasklippningsstyrningar, eller också kan man för detta ändamål an- vända ohmska motstånd (resistanser) ävensom impulsstyrningar. Såsom drivmotorer lämpar sig asynkronmotorer, serie- eller shuntmotorer, samt likströms- eller växelströmsmotorer.All drive devices are designed so that the impact drive can be disconnected in its entirety. For the control resp. the regulation resp. other influence of both the field circuit and the armature circuit, phase shear controls can be used, or ohmic resistances (resistances) as well as impulse controls can be used for this purpose. Suitable as drive motors are asynchronous motors, series or shunt motors, as well as DC or AC motors.

Styrningen av motorerna kan härvid ske antingen helt oberoende (åt- skilt) eller också så att ett bestämt, inställbart varvtalsförhål- lande råder mellan de båda motorerna. varvtalet för endera eller båda motorerna kan också på känt sätt konstantregleras belastnings- oberoende.The motors can be controlled either completely independently (separately) or also so that a specific, adjustable speed ratio prevails between the two motors. the speed of either or both motors can also be constantly regulated in a known manner, load-independent.

Tack vare denna åtgärd erhålles alltid ett optimalt förhållande mellan antalet varv per minut och antalet slag per minut. Detta för- 450 556 hållande bestäms inte bara av borrets storlek, utan också av be- skaffenheten av det underlag som bearbetas (borras). När det exem- pelvis är fråga om ett sprött underlag eller material, är det lämpligt att inledningsvis börja borra eller försänka försiktigt, och sedan inkoppla slaget gradvis med ökande energi.Thanks to this measure, an optimal ratio is always obtained between the number of revolutions per minute and the number of strokes per minute. This condition is determined not only by the size of the drill, but also by the nature of the substrate being worked (drilled). When, for example, it is a question of a brittle surface or material, it is advisable to initially start drilling or countersinking carefully, and then gradually engage the stroke with increasing energy.

För att uppnå ett bredare regleringsområde har också övervägts att å ena sidan mellan den roterande borrspindeln och den sig fram och åter rörande slagkolven, och de båda roterande rotorerna 8, 8', 8" och 9, 9', 9" inkoppla en planetväxel, varvid motorerna är så di- mensionerade att den ena motorn kan användas för att täcka effekt- förbrukningen, och den andra för styrningen. En sådan drivning tillåter dock en oberoende reglering mellan varvtal och slagfrek- vens inom endast ett mycket begränsat område.In order to achieve a wider control range, it has also been considered to engage a planetary gear on the one hand between the rotating drill spindle and the reciprocating piston, and the two rotating rotors 8, 8 ', 8 "and 9, 9', 9". whereby the motors are so dimensioned that one motor can be used to cover the power consumption, and the other for the control. Such a drive, however, allows an independent regulation between speed and stroke frequency within only a very limited range.

Claims

450 556 Patent claims

1. l. Impact drill with a drill shaft and a chuck for picking up a drilling tool. and one on the drill shaft resp. the percussion device acting on the drilling tool and with an electric motor with a rotating shaft for the rotation of the tool, and a second electric motor with a rotating shaft for the percussion device, the electric motors being adjustable resp. controllable independently of each other. characterized 'that the two electric motors have a common stator * (7. 7') with a common field winding (16, 16 ') and two rotors (8. 9: 8'. 9 '), and for the electric motors control, the armature currents of the rotors (8. 9; 8 ', 9') are controllable independently of each other.

Impact drill according to claim 1, characterized in that the two rotors (8, 9) have coaxially arranged shafts (10, 12). one of the shafts being designed as a hollow shaft (12), and the two rotors (8, 9), seen in the axis direction of the stator (7), lie one behind the other. the shaft (10) of the second rotor (9) extending through the hollow shaft (12).

Impact drill according to claim 1, characterized in that the two rotors (8 ', 9') have parallel 'axes (l0', l2 '). and that the stator (7 ') is H-shaped, the two rotors being located next to each other. seen 1 stator (7 ') _ axis direction.