DE19620551A1 - Schlagbohrmaschine - Google Patents
SchlagbohrmaschineInfo
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- B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schlagbohrmaschine, bei der
von einem Ankerritzel über einen Planetenradträger eines
Planetengetriebes eine Werkzeugspindel angetrieben ist,
wobei zur Schlagerzeugung eine Ratscheneinrichtung
vorgesehen ist.
Eine derartige Schlagbohrmaschine ist in der
DE 40 38 502 C2 beschrieben. Dort ist die
Ratscheneinrichtung abtriebseitig am Planetengetriebe
angeordnet. Daraus ergibt sich, daß bei hohem Drehmoment,
also niedriger Drehzahl, entsprechend wenige Schläge pro
Zeiteinheit ausgeführt werden.
In der DE 31 15 419 C2 ist eine Schlagbohrmaschine
beschrieben, bei der ein Ankerritzel ein Zahnrad
antreibt, welches mit einem Ratschenkranz versehen ist
und Schlagenergie auf die Werkzeugspindel überträgt. Da
kein Planetenradgetriebe vorgesehen ist, ist nur ein
niedriges Drehmoment erreichbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlagbohrmaschine der
eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der mit hoher
Schlagzahl ein hohes Spindeldrehmoment erreicht ist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer
Schlagbohrmaschine der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß das Ankerritzel mit einem Zahnrad kämmt, das
auf der Werkzeugspindel drehbar gelagert ist und das Teil
der Ratscheneinrichtung ist, daß eine mit dem Zahnrad
rotierende Verzahnung das Sonnenrad des Planetengetriebes
bildet und daß das Zahnrad die axialen Schläge über ein
Lager direkt oder indirekt auf die Werkzeugspindel
überträgt, das die zwischen dem Zahnrad und der
Werkzeugspindel bestehende Drehzahldifferenz aufnimmt.
Dabei wirkt die Schlagübertragung funktional parallel zur
Drehmomentübertragung direkt oder indirekt auf die
Werkzeugspindel. Da das Zahnrad in Schlagrichtung auf die
Werkzeugspindel wirkt, muß das Planetengetriebe selbst
die Schlagkräfte nicht übertragen. Es kann die
Schlagbewegung mitmachen.
Bei der Schlagbohrmaschine ist eine von der Drehzahl des
Zahnrades, nicht jedoch von dem Untersetzungsverhältnis
des Planetengetriebes, abhängige hohe Schlagzahl pro
Zeiteinheit erreicht. Durch das Untersetzungsverhältnis
des Planetengetriebes wird an der Werkzeugspindel ein
hohes Drehmoment erreicht. Das hohe Drehmoment verhindert
eine Überlastung des vorzugsweise elektrischen
Antriebsmotors auch bei einem großen Durchmesser eines
von der Werkzeugspindel angetriebenen Bohrers. Die hohe
Schlagzahl gewährleistet einen guten Fortschritt des
Bohrvorganges.
Die Schlagbohrmaschine hat also nicht die bei bekannten
Schlagbohrmaschinen bestehenden Nachteile, daß im ersten
Gang zwar ein hohes Drehmoment, jedoch nur eine kleine
Schlagzahl und im zweiten Gang zwar eine hohe Schlagzahl,
jedoch nur ein geringes Drehmoment zur Verfügung steht.
Es kann also bei der beschriebenen Schlagbohrmaschine auf
eine Gangumschaltung verzichtet werden, was die
Herstellungskosten und das Gewicht sowie die Baugröße der
Schlagbohrmaschine reduziert. Ist ein entsprechend
größerer Leistungsbereich erwünscht, dann kann zusätzlich
eine Gangumschaltung vorgesehen sein.
Die Schlagbohrmaschine mit der beschriebenen Einrichtung
läßt sich bei hoher Schlagbohrleistung kompakt, kurz und
handlich aufbauen. Vorzugsweise ist die das Sonnenrad des
Planetengetriebes bildende Verzahnung am Zahnrad selbst
ausgebildet.
Das Lager stellt sicher, daß es zwischen den mit sehr
unterschiedlichen Drehzahlen drehenden Teilen, nämlich
dem schlagenden Zahnrad und der Werkzeugspindel, im
Schlagbohrbetrieb nicht zu so hohen Reibungen kommt, daß
durch sie thermische Schäden infolge Überhitzung
entstehen könnten. Vorzugsweise ist das Lager ein
zwischen einem radialen Ringrand des Zahnrads und einer
radialen Stufe der Werkzeugspindel angeordnetes Axial-
Wälzlager, insbesondere Axial-Kugellager.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt einer Schlagbohrmaschine,
Fig. 2 das Detail X gegenüber Fig. 1 vergrößert,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie Z-Z nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht einer Sicherungsscheibe,
Fig. 5 eine Ansicht der Werkzeugspindel und
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Fig. 1
entsprechenden Ansicht.
Mit einem Ankerritzel (1) eines Elektromotors kämmt ein
Zahnrad (2). Dabei ist zur Geräuschminderung zwischen dem
Ankerritzel (1) und dem Zahnrad (2) eine Schrägverzahnung
(3) vorgesehen. Das Zahnrad (2) ist über ein
Radialwälzlager (4) an einer Werkzeugspindel (5) drehbar
gelagert, an der ein Bohrfutter zur Aufnahme eines
Bohrers festlegbar ist. Am Zahnrad (2) ist rückseitig ein
Ratschenkranz (6) ausgebildet, dem ein gehäusefester
Ratschenkranz (7) eines verschleißfesten Einpreßkörpers (8)
zugeordnet ist. In dem Einpreßkörper (8) ist die
Werkzeugspindel (5) mittels eines weiteren Wälzlagers (9)
gelagert.
In einer Vertiefung des Zahnrads (2) liegt eine
Scheibe (11), die an der Werkzeugspindel (5) in der unten
beschriebenen Weise drehfest und axial gesichert
angeordnet ist. Zwischen der Scheibe (11) und dem
Einpreßkörper (8) ist eine Druckfeder (12) vorgesehen, die
die Ratschenkränze (6, 7) bei freilaufender Werkzeugspindel
(5) außer Eingriff hält. Dies ist in Fig. 1 unterhalb
der Mittelachse (A) dargestellt. Die Druckfeder (12) drückt
auch in diesem - entlasteten - Zustand auf die
Scheibe (11).
Am Zahnrad (2) ist ein hülsenförmiger Ansatz (13)
ausgebildet, der vorderseitig einen radialen Ringrand (14)
bildet. Zwischen dem Ringrand (14) und einer Stufe (15) der
Werkzeugspindel (5) ist ein Axial-Kugellager (16) mit
Radialluft angeordnet. Außen am Ansatz (13) des
Zahnrades (2) ist eine Verzahnung (17) vorgesehen, die das
Sonnenrad eines Planetengetriebes (18) bildet. Mit dem
Sonnenrad kämmen Planetenräder (19), die in einem
Hohlrad (20) umlaufen. Die Planetenräder (19) sind an einem
Planetenradträger (21) gelagert. Dieser übergreift das
Axial-Kugellager (16) und ist vor diesem mit der
Werkzeugspindel (5) drehfest verbunden. Vor dem
Planetenradträger (21) ist die Werkzeugspindel (5) an einem
weiteren Wälzlager (22) gelagert (vgl. Fig. 1).
Im Bohrbetrieb wird bei entsprechendem Anpreßdruck des
Bohrers die Werkzeugspindel (5) in Richtung des Pfeiles (P)
gegen die Kraft der Druckfeder (12) nach hinten geschoben.
Über das Axial-Kugellager (16) wird dabei auch das Zahnrad
(2) nach hinten geschoben, so daß dessen Ratschenkranz (6)
mit dem Ratschenkranz (7) in Eingriff kommt. Dies ist in
Fig. 1 oberhalb der Mittelachse (A) gezeigt.
Das rotierende Zahnrad (2) überträgt nun die durch die
Ratschenkränze (6, 7) erzeugten Schläge über das Axial-
Kugellager (16) auf die Werkzeugspindel (5). Dabei ist eine
hohe Schlagzahl pro Zeiteinheit erreicht, weil das
Zahnrad (2) direkt mit dem Ankerritzel (1) kämmt. Das
Planetengetriebe (18) untersetzt die Drehzahl des Zahnrads
(2), wobei der Planetenträger (21) das Drehmoment auf die
Werkzeugspindel (5) überträgt. Infolge der hohen
Untersetzung des Planetengetriebes (18) wird an der
Werkzeugspindel (5) ein hohes Drehmoment erzeugt. Das
Axial-Kugellager (16) nimmt im Schlagbohrbetrieb die
zwischen dem Zahnrad (2) und der Werkzeugspindel (5)
bestehende Drehzahldifferenz auf, so daß es nicht infolge
hoher Reibungskräfte zu Überhitzungen kommen kann.
Insgesamt wird also im Schlagbohrbetrieb ein hohes
Drehmoment bei hoher Schlagzahl erzeugt. Das
Planetengetriebe (18) muß die Schlagenergie nicht
übertragen. Es macht lediglich die Schlagbewegung mit.
Der Schlagbohrbetrieb erfolgt - wie üblich - im
Rechtslauf. Im Rechtslauf drückt die Schrägverzahnung (3)
das Zahnrad (2) nach vorn, was nicht stört, sondern die
Wirkung der Druckfeder (12) unterstützt.
Im Linkslauf jedoch hat die Schrägverzahnung (3) die
Tendenz, das Zahnrad (2) nach hinten zu schieben, wodurch
in unerwünschter Weise der Ratschenkranz (6) mit dem
Ratschenkranz (7) in Eingriff kommen könnte. Dies ist
durch die Scheibe (11) verhindert, die einen axialen
Anschlag für das Zahnrad (2) bildet.
Die Scheibe (11) weist ein Langloch (23) mit einer
Abflachung (24) auf. Eine entsprechende Abflachung (25) ist
an der Werkzeugspindel (5) ausgebildet (vgl. Fig. 2 bis 5).
Bei der Montage wird die Scheibe (11) mit ihrem Langloch
(23) auf die Werkzeugspindel (5) bis zu deren Abflachung
(25) geschoben. Dort wird die Scheibe (11) radial versetzt
und in die Vertiefung (10) des Zahnrads (2) geschoben. In
dieser Stellung ist die Scheibe (11) radial in der
Vertiefung (10) gesichert und über die Abflachungen (24, 25)
drehfest mit der Werkzeugspindel (5) verbunden. Zur
axialen Sicherung der Scheibe (11) wird ein Sprengring (26)
in eine Nut (27) der Werkzeugspindel (5) gedrückt.
Da das Zahnrad (2) schneller dreht als die Werkzeugspindel
(5), findet zwischen der Scheibe (11) und dem Zahnrad (2)
eine Reibung statt. Diese stört jedoch nicht, da die
Schlagenergie nicht über die Scheibe (11), sondern über
das Axial-Kugellager (16) von dem Zahnrad (2) auf die
Werkzeugspindel (5) übertragen wird. Im Linkslauf drückt
das Zahnrad (2) die Scheibe (11) gegen den Sprengring (26),
wodurch verhindert ist, daß der Ratschenkranz (6) in den
Ratschenkranz (7) eingreift.
Das Bohren, Schlagbohren und Schrauben erfolgt gewöhnlich
im Rechtslauf. Zum Lösen des Bohrwerkzeugs oder zum Lösen
von Schrauben wird die Schlagbohrmaschine, die auch als
Schrauber verwendet werden kann, im Linkslauf betrieben.
Für die Umschaltung von "Bohren" auf "Schlagbohren" ist
ein Umschalter (29) vorgesehen. Mittels des Umschalters
(29) wird ein Blech (28) hinter die Werkzeugspindel (5)
geschoben, so daß sich diese am Blech (28) abstützt,
wodurch ein Ratscheneingriff verhindert ist. Für den
Linkslauf, dessen Schalter nicht dargestellt ist, wird
der Umschalter (29) in die Stellung "Bohren" gebracht, so
daß es im Linkslauf nicht zu einem Ratscheneingriff
kommt.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 liegt das Lager (16)
direkt an der Schulter (15) der Werkzeugspindel (5) an. Der
Planetenradträger (21) kann zur Übertragung des
Drehmoments auf die Werkzeugspindel (5) mit dieser durch
eine Verzahnung (30) (vgl. Fig. 6) oder durch eine
Presspassung kraftschlüssig drehfest verbunden sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 liegt das Axial-
Kugellager (16) an seiner dem Ringrand (14) axial
gegenüberliegenden Seite an einer Anlagefläche (31) des
Planetenradträgers (21) axial an. Eine gegenüberliegende
Stirnfläche (32) des Planetenradträgers (21) ist der
Schulter (15) zugeordnet. Zur Drehmomentübertragung von
dem Planetenradträger (21) auf die Werkzeugspindel (5) ist
eine Verzahnung (30) vorgesehen, die eine axiale Bewegung
zwischen dem Planetenradträger (21) und der Gewindespindel
(5) zuläßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 6) wird
die Schlagenergie von dem Zahnrad (2) mittels des Axial-
Kugellagers (16) über den Planetenradträger (21) indirekt
auf die Schulter (15) der Werkzeugspindel (5) übertragen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist ein weiteres
Axiallager (33) vorgesehen, das die am Zahnrad (2) nach
hinten wirkende Axialkraft aufnimmt. Die Kugeln des
Axiallagers (33) liegen an einer Anlagefläche (35) des
Zahnrades (2) an. Auf der gegenüberliegenden Seite stützen
sich die Kugeln des Axiallagers (33) an einer Scheibe (34)
ab, die mittels des Sicherungsrings (26) an der Spindel (5)
axial fixiert ist. Bei dieser Ausführung drehen die
Spindel (5), der Sicherungsring (26) und die Scheibe (34)
mit der gleichen - niedrigen - Drehzahl, wogegen das
Zahnrad (2) mit hoher Drehzahl umläuft, ohne daß Reibung
auftritt. Diese Ausgestaltung kann auch beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zum Einsatz kommen.
Claims (12)
1. Schlagbohrmaschine, bei der von einem Ankerritzel über
einen Planetenradträger eines Planetenradgetriebes eine
Werkzeugspindel angetrieben ist, wobei zur
Schlagerzeugung eine Ratscheneinrichtung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ankerritzel (1) mit einem Zahnrad (2) kämmt, das
auf der Werkzeugspindel (5) drehbar gelagert ist und das
Teil der Ratscheneinrichtung (6, 7) ist, daß eine mit dem
Zahnrad (2) rotierende Verzahnung (17) das Sonnenrad des
Planetengetriebes (18) bildet und daß das Zahnrad (2) die
axialen Schläge über ein Lager (16) direkt oder indirekt
auf die Werkzeugspindel (5) überträgt, das die zwischen
dem Zahnrad (2) und der Werkzeugspindel (5) bestehende
Drehzahldifferenz aufnimmt.
2. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die das Sonnenrad bildende Verzahnung (17) am Zahnrad
(2) selbst ausgebildet ist.
3. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager (16) axial zwischen einem Ringrand (14) des
Zahnrades (2) und einer Schulter (15) der Werkzeugspindel
(5) angeordnet ist.
4. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager (16) axial zwischen einem Ringrand (14) des
Zahnrades (2) und einer Anlagefläche (31) des
Planetenradträgers (21) des Planetengetriebes (18)
angeordnet ist und daß der Planetenradträger (21) mit
einer Stirnfläche (32) einer Schulter (15) der
Werkzeugspindel (5) axial gegenübersteht.
5. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager ein Axial-Wälzlager, insbesondere ein
Axial-Kugellager (16) ist.
6. Schlagbohrmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringrand (14) an einem hülsenförmigen Ansatz (13)
des Zahnrades (2) ausgebildet ist, an dem die das Zahnrad
bildende Verzahnung (17) ausgestaltet ist.
7. Schlagbohrmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planetenradträger (21) des Planetengetriebes (18)
mittels einer Verzahnung (30) formschlüssig oder mittels
einer Preßpassung kraftschlüssig drehfest mit der
Werkzeugspindel (5) verbunden ist.
8. Schlagbohrmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem das eine Teil der Ratscheneinrichtung (6)
bildenden Zahnrad (2) und dem gerätefesten, anderen Teil
der Ratscheneinrichtung eine Druckfeder (12) angeordnet
ist.
9. Schlagbohrmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Ankerritzel (1) und dem Zahnrad (2) eine
Schrägverzahnung (3) vorgesehen ist.
10. Schlagbohrmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zahnrad (2) axial an der Werkzeugspindel (5)
gesichert ist.
11. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Werkzeugspindel (5) eine Scheibe (11) axial
gesichert ist, die in einer Vertiefung (10) des Zahnrades
(2) liegt und die eine axiale Verschiebung des Zahnrades
(2) relativ zur Werkzeugspindel (5) entgegen der
Schlagbohrrichtung verhindert.
12. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (11) axial mittels eines Ringes (26) an der
Werkzeugspindel (5) gesichert ist und mit dieser drehfest
verbunden ist.
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