DE3142740C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlagbohrmaschine mit einer Bohrwelle und einem Futter zur Aufnahme eines Bohrwerk­ zeuges und einer auf die Bohrwelle bzw. das Bohrwerkzeug ein­ wirkenden Schlageinrichtung sowie mit einem elektrischen An­ triebsorgan für die Drehung des Werkzeuges und einem zweiten elektrischen Antriebsorgan für die Schlageinrichtung.

Bei einer aus der Praxis bekannten Schlagbohrmaschine, die ebenfalls von Hand geführt wird, wird die Bohrwelle über einen Elektromotor mit rotierendem Anker über ein Vorgelege mit konstanter Uebersetzung angetrieben. Zum Antrieb des Schlagmechanismus dient ein Hub­ magnet. Damit diese vom Hubmagneten betätigte Schlageinrichtung eine praktisch verwertbare Leistung abgeben kann, müssen der Elektromagnet und die schwingenden Massen so aufeinander abge­ stimmt sein, daß eine Resonanz vorliegt. Damit ist aber die Schlagfrequenz zwangsweise vorgegeben.

Auch bei anderen Schlagbohrmaschinen (DE-OS 27 02 195 und DE-OS 29 44 275, bei welchen sowohl für den Antrieb der Bohrwelle wie auch für den Antrieb der Schlagvor­ richtung ein einziger Elektromotor vorgesehen ist, wird mit einer konstanten Anzahl von Schlägen pro Umdrehung gearbeitet. Dies ist nicht zweckmäßig, da bei der Verwendung von Bohrern unterschiedlicher Durchmesser nicht die optimale Bohrleistung erreicht werden kann. Herstellerseitig wird die Schlagzahl pro Umdrehung auf einen Bohrer mittleren Durchmessers abgestellt. Wenn nun aber Bohrer verwendet werden, die einen von einem mitt­ leren Durchmesser stark abweichenden Durchmesser aufweisen, so können nur erheblich reduzierte Bohrleistungen erzielt werden.

Wie DE-PS 21 22 582 zeigt wurde schon versucht, Schlagbohrmaschinen zu entwickeln, bei welchen die Anzahl der Schläge pro Bohrerumdrehung dem Bohrer­ durchmesser und dem zu bearbeitenden Werkstoff angepaßt werden können. Bei einer solchen Bohrmaschine ist mit der Bohrspindel drehfest und unverschieblich eine Rastscheibe verbunden, die mit einer mit dem Gehäuse verbundenen zweiten Rastscheibe in Eingriff steht, wobei außer diesen beiden Rastscheiben noch eine dritte vorgesehen wurde. Zwei dieser Rastscheiben liegen dabei achsgleich. Die Teilung dieser beiden Rastscheiben ist jedoch unterschiedlich und diese beiden Rastscheiben sind wech­ selweise mit der dritten Rastscheibe in Eingriff bringbar oder zur Gänze auskuppelbar. Bei dieser mechanisch außerordentlich aufwendigen Konstruktion können zumindest zwei Schlagfrequenzen eingestellt werden.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schlagbohr­ maschine zu entwickeln, bei welcher das Verhältnis zwischen Drehzahl der Werkzeugspindel und Schlagfrequenz in weiten Grenzen frei und möglichst stufenlos wählbar ist, um so für alle anfallenden Aufgaben jeweils eine optimale Bohrleistung zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sowohl das Antriebsorgan für die Drehung des Bohrwerkzeuges wie auch das Antriebsorgan für die Schlageinrichtung als Elektromotoren mit sich drehender Welle ausgebildet sind, und die Elektromotoren unabhängig voneinander regelbar sind.

Dank dieses Vorschlages sind sowohl für die Drehung des Bohr­ werkzeuges bzw. der Bohrspindel wie auch für die Schlageinrich­ tung Antriebsorgane vorhanden, wobei jedes Antriebsorgan für sich regelbar ist. Da solche Schlagbohrmaschinen ja von Hand geführt werden, ist eine kompakte und händisch manipulierbare Bauweise wesentlich. Um dieser Forderung gerecht zu werden, ist nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag vorgesehen, daß die beiden Elektromotoren einen gemeinsamen Stator be­ sitzen mit einer gemeinsamen Feldwicklung und zwei Rotoren, deren Ankerströme unabhängig voneinander regelbar sind. Dabei können die beiden Rotoren koaxial liegende Wellen aufweisen und eine der Wellen als Hohlwelle ausgebildet sein, und in Achsrich­ tung des Stators gesehen liegen dann die beiden Rotoren hinter­ einander, wobei die Welle des einen Rotors die Hohlwelle durch­ setzt. Eine andere raum- und platzsparende Konstruktion besteht darin, daß die beiden Rotoren parallel zueinanderliegende Wel­ len aufweisen und der Stator H-förmig oder etwa in der Form einer Acht ausgebildet ist, wobei in Achsrichtung des Stators gesehen die beiden Rotoren nebeneinander liegen. Ist ein Stator mit einer Feldwicklung für beide Rotoren vorgesehen, so ist es zweckmässig, für Regelzwecke in den Ankerstromkreis der Rotoren einzugreifen. Eine andere platz- und raumsparende Bauweise ist auch dadurch möglich, daß die beiden axial hintereinander angeordneten Rotoren jeweils eigene Statoren mit eigenen Feld­ wicklungen besitzen, wobei die Welle des einen Rotors die als Hohlwelle ausgebildete Welle des zweiten Rotors durchsetzt. Nachdem für beide Statoren getrennte Feldwicklungen vorliegen, kann hier zu Regelzwecken auch in die Erreger- oder Feldwick­ lung eingegriffen werden.

Als Antriebsmotoren können solche aller Bauarten verwendet wer­ den, die regelbar sind, beispielsweise Neben- oder Reihen­ schlußmotoren oder Mittelfrequenzmotoren, um einige zu nennen. Die Regelung selbst kann über herkömmliche Bauelemente, wie Widerstände, erzielt werden. Vorteilhafterweise werden jedoch elektronische Bauteile für solche Regelzwecke herangezogen, um möglichst verlustfrei regeln zu können. Hierfür bieten sich beispielsweise Phasenanschnittgeräte dar oder aber Impulssteue­ rungen. Diese Aufzählung der Motorenarten und Regeleinrichtun­ gen ist keineswegs erschöpfend, sondern ist nur als beispiels­ weise Aufzählung zu betrachten.

Ohne die Erfindung einzuschränken, werden anhand der Zeichnung drei Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 4 Längsschnitte durch je ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2.

In einem Maschinengehäuse 2 ist drehbar eine Bohrwelle 1 ge­ lagert, die als Hohlwelle ausgebildet ist. In dieser Bohr­ welle 1 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar, ein Spann­ futter 3 gelagert. Die Hohlwelle 1 ist durch Kugel- bzw Wälz­ lager 20 und 21 im Gehäuse 2 fixiert. In der Hohlwelle 1 ist ein Flugkolben 4, der mit dem Schlagkolben 5 zusammenwirkt. Im Bereich ihres inneren Endes weist die Bohrwelle 1 ein Kegel­ rad 6 auf. Das Zusammenwirken dieser Teile ist an sich bekannt, so daß darauf hier nicht eingegangen werden muß.

Für den Antrieb der Bohrwelle 1 und des Schlagkolbens 5 sind zwei Elektromotoren vorgesehen mit sich drehenden Ankern 8 und 9, welche in einem gemeinsamen Stator 7 liegen, der eine Feld­ wicklung 16 trägt. In Achsrichtung des Stators 7 gesehen liegen beide Anker oder Rotoren 8 und 9 hintereinander. Der Rotor 9 ist mit der Welle 10 fest verbunden, die an ihrem inneren Ende einen Kurbeltrieb 11 trägt, der mit dem Schlagkolben 5 in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung steht. Der Anker oder Rotor 8 ist mit einer von der Welle 10 des Ankers 9 durch­ setzten Hohlwelle 12 drehfest verbunden. Diese Hohlwelle 12 trägt an ihrem stirnseitigen Ende ein Kegelrad 13, das mit dem bereits erwähnten Kegelrad 6 der Bohrwelle 1 kämmt. Beide Ro­ toren oder Anker 8 und 9 tragen Kollektoren 14 und 15. Die dazu­ gehörenden Bürstensätze sind der Übersichtlichkeit wegen hier nicht dargestellt. Die Antriebsorgane können hier beispielsweise als Reihenschlussmotoren ausgebildet sein, bei welchen die Anker­ ströme geregelt werden. Beide Ankerstromkreise sind dabei unab­ hängig voneinander regelbar, so daß in weiten Grenzen das Ver­ hältnis zwischen Drehzahl und Schlagfrequenz frei eingestellt werden kann.

Am Gehäuse 2 ist auch ein Haltegriff 17 angeordnet. Dieser Halte­ griff trägt auch einen Ein- und Ausschalter 18, mit welchem das Gerät an die Netzspannung angeschlossen werden kann. Die für die Regelung der Frequenzen und Drehzahlen erforderlichen Knebel und Griffe können seitlich am Gehäuse angeordnet werden und sind hier nicht dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht in seinem mechanischen Aufbau im wesentlichen der Fig. 1, so dass zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Hinweisziffern verwendet worden sind. Der wesentliche Unterschied liegt hier darin, dass die Anker oder Rotoren 8′ und 9′ hier mit parallelen Wellen 10, und 12′ nebeneinander liegen und der Stator 7′ hier eine Form aufweist, die ähnlich einer Acht ist (Fig. 3). An Stelle eines Kurbeltriebes 11 für den Antrieb des Schlagkolbens 5 können auch Kulissensteuerungen verwendet werden, wie dies in diesem Zusammenhang bereits bekannt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von jenem nach Fig. 1 nur durch die Ausbildung des Stators, denn hier in diesem Ausführungsbeispiel ist jedem Anker oder Rotor 8′′ und 9′′ ein Stator 70 und 70′ mit je einer Feld­ wicklung 160 und 160′ zugeordnet. Infolge der hier getrennt vorhandenen Statorwicklungen 160 und 160′ ist es möglich, für die erforderlichen Regelzwecke in den Stromkreis dieser Stator­ wicklungen regelnd einzugreifen.

Alle Antriebseinrichtungen sind so ausgebildet, daß der Schlag­ antrieb zur Gänze abgeschaltet werden kann. Zur Steuerung bzw Regelung bzw anderweitigen Beeinflussung sowohl des Feldkreises wie auch des Ankerstromkreises können Phasenanschnittsteue­ rungen verwendet werden, oder aber ohmische Widerstände, auch Impulssteuerungen sind dafür verwendbar. Als Antriebsmotoren eignen sich Induktionsmotoren, Reihen- oder Nebenschlußmotoren, ferner Gleich- oder Wechselstrommaschinen.

Die Steuerung der Motoren kann hierbei entweder völlig unab­ hängig (getrennt) erfolgen, oder aber so, daß zwischen beiden Motoren ein festes, einstellbares Drehzahlverhältnis besteht. Die Drehzahl eines oder beider Motoren kann auch in bekannter Weise lastunabhängig konstant geregelt werden.

Dank dieser Massnahme ist stets ein optimales Verhältnis zwischen Umdrehungen pro Minute und Schlagzahl pro Minute erreichbar. Dieses Verhältnis ist ja nicht nur vorgegeben durch die Grösse des Bohrers, sondern auch durch die Beschaffenheit des zu bear­ beitenden Untergrundes. Beispielsweise wenn ein spröder Unter­ grund vorliegt, ist es zweckmäßig, zuerst nur vorsichtig anzu­ bohren (ansenken), dann aber den Schlag allmählich mit steigen­ der Energie zuzuschalten.

Um einen weiten Regelbereich zu erzielen, wurde auch erwogen, zwischen der rotierenden Bohrspindel und dem sich hin und her bewegenden Schlagkolben einerseits und den beiden sich drehenden Rotoren 8, 8′, 8′′ und 9, 9′, 9′′ ein Planetengetriebe zwischen­ zuschalten, wobei die Motoren so dimensioniert sind, daß der eine für den Leistungsaufwand, der andere für die Steuerung verwendet werden kann. Ein solcher Antrieb gestattet jedoch nur in einem sehr begrenzten Bereich eine unabhängige Regelung zwischen Drehzahl und Schlagfrequenz.

Claims (5)

1. Schlagbohrmaschine mit einer Bohrwelle (1) und einem Futter (3) zur Aufnahme eines Bohrwerkzeuges und einer auf die Bohrwelle bzw. das Bohrwerkzeug einwirkenden Schlageinrichtung (4, 5) sowie mit einem elektrischen Antriebsorgan (8) für die Drehung des Werkzeuges und einem zweiten elektrischen Antriebsorgan (9) für die Schlageinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Antriebsorgan (8) für die Drehung des Bohrwerkzeuges wie auch das Antriebsorgan (9) für die Schlageinrichtung als Stator (7) und Rotor (8, 9) aufweisende Elektromotoren mit sich drehender Welle (10, 12) ausgebildet sind, und die Elektromotoren unabhängig voneinander regelbar bzw. steuerbar sind.

2. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromotoren einen gemeinsamen Stator (7) besitzen mit einer gemeinsamen Feldwicklung und zwei Rotoren (8, 9) deren Ankerströme unabhängig voneinander regelbar sind.

3. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotoren (8, 9) koaxial liegende Wellen (10, 12) aufweisen und eine der Wellen als Hohlwelle (12) ausgebildet ist und in Achsrichtung des Stators gesehen die beiden Rotoren (8, 9) hintereinander liegen, wobei die Welle des anderen Rotors (10) die Hohlwelle (12) durchsetzt.

4. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotoren (8, 9) parallel zueinanderliegende Wellen (10′, 12′) aufweisen und der Stator (7′) H-förmig ausgebildet ist, wobei (8′, 9′) in Achsrichtung des Stators gesehen die beiden Rotoren nebeneinander liegen.

5. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden axial hintereinander angeordneten Rotoren (8′′, 9′′) jeweils eigene Statoren (70, 70′) mit eigenen Feldwicklungen zugeordnet sind.