DE19620551A1 - Schlagbohrmaschine - Google Patents

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.