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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf angetriebene Bohrhämmer und
auf angetriebene Bohrmaschinen mit Bohrhammerfunktion, wie sie in dem
Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart sind. Solche Bohrhämmer sind
aus dem Dokument
FR-A-1239679 bekannt.
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Ein
Typ von Bohrhämmern
umfasst einen Motor, der drehend eine Spindel antreibt, die ein Spannfutter
trägt,
in dem ein Bohrwerkzeugeinsatz gehalten werden kann, wobei gleichzeitig
ein dicht in der Spindel angeordneter Kolben veranlasst wird, eine
lineare hin- und hergehende Bewegung in der Spindel auszuführen. Diese
Bewegung bewirkt ein wiederholtes Zusammendrücken eines Luftkissens zwischen
dem Kolben und einem in der Spindel verschiebbar angebrachten Schlagkörper, wodurch
wiederum der Schlagkörper
veranlasst wird, eine lineare Bewegung in der Spindel auszuführen und über ein Schlagelement
Schläge
auf den Bohrwerkzeugeinsatz auszuführen.
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Das
Problem bei solchen Ausgestaltungen ist, dass die Frequenz der Schläge pro Umdrehung der
Spindel relativ gering ist.
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In
einer anderen Ausgestaltung des Bohrhammers werden die auf den Bohrwerkzeugeinsatz ausgeübten Schläge unter
Verwendung von zwei zusammenwirkenden Ratschenplatten erzeugt, von
denen die eine feststehend ist und die andere sich mit der Spindel
dreht, wobei die durch zwei Ratschen erzeugten Vibrationen auf den
Bohrwerk zeugeinsatz übertragen
werden. Die
EP-A-0 613
758 offenbart eine solche Ausgestaltung.
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Obwohl
diese Ausgestaltung eine hohe Frequenz von Schlägen pro Umdrehung erzeugt,
ist die Stärke
der Schläge
relativ gering.
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Es
wird daher ein Bohrhammer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
1 bereitgestellt mit
einem Gehäuse;
einem in dem Gehäuse angebrachten
Motor;
einem drehbar an dem Gehäuse zum Halten eines Schneidwerkzeugs
angebrachten Werkzeughalter;
einem Schlagkörper, der in einer frei verschiebbaren Weise
in dem Gehäuse
angebracht ist, um auf ein Ende eines Schneidwerkzeugs wiederholt
mit einer relativ geringen Frequenz zu schlagen, wenn ein Schneidwerkzeug
durch den Werkzeughalter gehalten wird, wobei der Schlagkörper über einen
Antriebsmechanismus in sich hin- und herbewegender Weise durch den
Motor angetrieben wird, wenn der Motor eingeschaltet ist;
wobei
der Schlagkörper
auf ein Ende eines Schneidwerkzeugs über ein Schlagelement schlägt, das
verschiebbar in dem Gehäuse
angebracht ist;
dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagelement drehend
durch den Motor angetrieben werden kann, wobei ferner ein Paar von
zusammenwirkenden Ratschenplatten vorgesehen ist, wobei die erste
Ratschenplatte fest mit dem Schlagelement verbunden ist und die
zweite Ratschenplatte mit dem Gehäuse 4 verbunden ist
und wobei, wenn die erste und die zweite Ratschenplatte miteinander
eingreifen und das Schlagelement drehend durch den Motor angetrieben
wird, Schläge
mit hoher Frequenz den Schlägen
mit niedriger Frequenz, die durch den Schlagkörper erzeugt werden, wenn der
Schlagkörper
in sich hin- und herbewegender Weise durch den Motor angetrieben
wird, überlagert
werden. Vorteilhafte Ausführungen
werden in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
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Vorzugsweise
umfasst der Antriebsmechanismus einen Halter, der in sich hin- und
herbewegender Weise durch den Motor angetrieben werden kann, idealerweise
durch einen Taumelscheiben- oder einen Kurbelmechanismus, wenn der
Motor eingeschaltet wird, und eine Feder, die den Halter und den
Schlagkörper
verbindet.
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Werkzeughalter
für Bohrhämmer halten
normalerweise das Ende eines Bohrwerkzeugeinsatzes derart, dass
der Bohrwerkzeugeinsatz sich über
einen begrenzten Verschiebungsbereich axial in dem Werkzeughalter
verschieben kann, während
er in Drehrichtung fest in dem Werkzeughalter angebracht ist. Wenn
sich der Werkzeughalter dreht, dreht sich auch der Bohrwerkzeugeinsatz.
Bei solchen Ausgestaltungen wird das Ende des Bohrwerkzeugeinsatzes
durch das Schlagelement direkt geschlagen. Da sich der Bohrwerkzeugeinsatz
axial in dem Werkzeughalter verschieben kann, wird auf den Werkzeughalter
selbst keine Schlagkraft ausgeübt.
Die vorliegende Erfindung kann mit solchen Werkzeughaltern verwendet
werden, bei denen das Schlagelement direkt auf das Ende des Werkzeugeinsatzes schlägt. Die
vorliegende Erfindung erlaubt jedoch auch, dass das Ende des Werkzeugeinsatzes
indirekt geschlagen wird, d. h. über
eine andere Komponente, z. B. über
den Werkzeughalter. Bei einer solchen Anordnung kann der Werkzeughalter
an dem Schlagelement angebracht werden, wobei die Schläge über den
Werkzeughalter auf das Schneidwerkzeug übertragen werden.
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Vorzugsweise
sind die Ratschenplatten voneinander weg vorgespannt und werden
nur in Eingriff gebracht, wenn eine Kraft auf das Schlagelement ausgeübt wird,
die die Vorspannkraft überwindet.
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Eine
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Bohrhammers zeigt; und
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2 eine
seitliche, schematische Querschnittansicht eines Hammermechanismus
eines Bohrhammers einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Ein
Bohrhammer weist ein Gehäuse 2 auf,
in dem ein Elektromotor angebracht ist. Ein Spannfutterhalter 120 ist
drehbar in dem Gehäuse 2 angebracht,
wobei ein Ende davon von der Vorderseite des Gehäuses vorsteht. Ein Spannfutter 4 ist
an dem Ende des Spannfutterhalters 120 angebracht. Der Elektromotor
kann den Spannfutterhalter 120 drehend antreiben, damit
der Bohrhammer eine Bohrfunktion ausführen kann. Weiterhin kann der
Motor auch in sich hin- und herbewegender Weise einen Schlagkörper 142 über einen
Antriebsmechanismus antreiben, um wiederholt auf den Spannfutterhalter 120 zu
schlagen. Die Impulse auf den Spannfutterhalter 120 werden
auf das hintere Ende eines Bohrwerkzeugeinsatzes in dem Spannfutter 4 übertragen, damit
der Bohrwerkzeugeinsatz eine Meißelfunktion ausführen kann.
Ein Getriebemechanismus (nicht dargestellt) kann den Antrieb entweder
mit dem Spannfutterhalter 120 und/oder dem Schlagkörper 142 in
Eingriff oder außer
Eingriff bringen, so dass der Bohrhammer die Bohrfunktion und die
Meißelfunktion
getrennt oder in Kombination ausführen kann.
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2 zeigt
eine seitliche schematische Querschnittsansicht eines Hammermechanismus des
Bohrhammers.
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Eine
Taumelscheibe 146 ist an einer rotierenden Welle 147 durch
Lager 148 angebracht. Die Taumelscheibe wird an einer Drehung
um die Achse der Welle 147 gehindert. Ein Halter 149 ist
entfernt von der Welle 147 schwenkbar mit einem Arm 153 der Taumelscheibe 146 verbunden,
so dass die Drehung der Welle 147 durch den Motor eine
axiale hin- und hergehende Bewegung des oberen äußeren Endes des Armes 153 der
Taumelscheibe 146 in eine in 2 durch
den Pfeil A bezeichnete Richtung veranlasst. Das wiederum bewirkt eine
hin- und hergehende Bewegung eines Schlagkörpers 142, der über eine
Feder 144 mit dem Halter 149 verbunden ist. Dadurch
schlägt
der Schlagkörper 142 wiederholt
auf einen Spannfutterhalter 120, dessen Impulse in Vorwärtsrichtung
(in 2 nach rechts) auf den in dem Spannfutter 4 gehaltenen
Bohrwerkzeugeinsatz (nicht dargestellt), der an dem Ende des Spannfutterhalters 120 angebracht
ist, übertragen
werden.
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Ein
Fachmann wird erkennen, dass das Taumellager durch einen Kurbelmechanismus
ersetzt werden kann.
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Der
Spannfutterhalter 120 ist in einer Aufnahme 124 angebracht.
Die Aufnahme 124 ist fest an dem Gehäuse 4 angebracht.
Der Spannfutterhalter 120 kann sich in der Aufnahme 124 sowohl
frei drehen, als auch in axialer Richtung verschieben. Eine Druckfeder 150 spannt
den Spannfutterhalter in Vorwärtsrichtung
(in 2 nach rechts) in eine Richtung parallel zu seiner
Achse vor. Der Umfang der axialen Vorwärtsbewegung wird durch die
Aufnahme 124 begrenzt. Der Spannfutterhalter 120 kann
durch den Motor des Bohrhammers in der Aufnahme 124 drehend
angetrieben werden. Einzelheiten des Drehantriebsmechanismus sind
aus Gründen
einer deutlichen Darstellung nicht gezeigt. Jeder Antriebstyp, der
einem Fachmann gut bekannt ist, kann verwendet werden.
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Eine
ringförmige
erste Ratschenplatte 154 ist einstückig an dem hinteren Ende des
Spannfutterhalters 120 ausgebildet. Eine ringförmige zweite
Ratschenplatte 151 ist einstückig an der Aufnahme 124 ausgebildet.
Die Druckfeder spannt die beiden Ratschenplatten 154, 151 voneinander
weg vor.
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Der
Hammermechanismus kann in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsweisen
betätigt werden.
In der ersten Betriebsweise treibt der Motor drehend den Spannfutterhalter 120 und
in sich hin- und herbewegender Weise den Schlagkörper 142 an.
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Im
Gebrauch wird in der ersten Betriebsweise ein Bohrwerkzeugeinsatz
in dem Spannfutter 4 gehalten. Wenn das Ende des Bohrwerkzeugeinsatzes
gegen die Oberfläche
eines Werkstücks
platziert ist, um ein Loch zu bohren, wird der Spannfutterhalter in äußerstem
Maße nach
vorn vorgespannt. Der Bohrwerkzeugeinsatz wird durch den Spannfutterhalter 120 drehend
angetrieben. Wenn die Welle 147 durch den Motor drehend
angetrieben wird, wird der Schlagkörper 142 in sich hin-
und herbewegender Weise über
den Halter 149 und die Feder 144 durch die Taumelscheibe 146 angetrieben.
Der Hammermechanismus ist jedoch so angeordnet, dass der Schlagkörper 142 entweder
sehr knapp den Spannfutterhalter 120 verfehlt, wenn er
sich in seiner vordersten Stellung befindet, oder gerade den Spannfutterhalter
berührt,
wenn er sich in seiner vordersten Stellung (rechts in 2)
befindet. Somit werden keine Vorwärtsimpulse erzeugt, die nach
vorn zu dem Werkzeugeinsatz weitergeleitet werden könnten.
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Wenn
jedoch ein Benutzer über
den Hammer weiteren Druck auf den Bohrwerkzeugeinsatz ausübt, um die
Spitze des Bohrwerkzeugeinsatzes in das zu bohrende Werkstück zu drücken, verschiebt
sich der Spannfutterhalter 120 entgegen der Vorspannkraft
der Feder 150 nach hinten. Das führt dazu, dass der sich in
hin- und herbewegender Weise angetriebene Schlagkörper 142 auf
den Spannfutterhalter 120 schlägt. Die durch diese Schlagwirkung
erzeugten Impulse werden dann zu dem Spannfutter 4 weitergeleitet.
Somit wird eine Hammerwirkung dem Bohrwerkzeugeinsatz überlagert,
wenn dieser gegen ein Werkstück
gedrückt
wird. Es ist zu bemerken, dass ein Spannfutter 4 in einer
ausreichend robusten Art und Weise ausgeführt sein muss, um den Schlägen zu widerstehen,
die der sich hin- und herbewegende Schlagkörper 142 über einen
längeren
Zeitraum ausführt.
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Wenn
eine ausreichende Kraft auf den Bohrwerkzeugeinsatz ausgeübt wird,
verschiebt sich der Spannfutterhalter in äußerstem Maße nach hinten (nach links
in 2), bis die beiden Ratschenplatten 151, 154 miteinander
eingreifen. Wenn der Spannfutterhalter 120 drehend angetrieben
wird, liegen die Ratschenplatten 151, 154 übereinander
und bewirken, dass der Spannfutterhalter 120 schwingt.
Die Schwingungsbewegung wird der Hammerbewegung, die durch das Schlagen
des Schlagkörpers 142 veranlasst
wird, überlagert.
Die durch die Ratschenplatten 151, 154 erzeugte
Schwingungsfrequenz ist viel höher
als die durch die Schlagwirkung des Schlagkörpers 142 erzeugte
Schwingungsfrequenz, ist jedoch in der Schwingungsamplitude kleiner.
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In
der zweiten Betriebsweise treibt der Motor anfangs den Spannfutterhalter 120 in
drehender Weise an, wobei kein Antrieb auf den Schlagkörper 142 wirkt.
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Im
Gebrauch wird in der zweiten Betriebsweise ein Bohrwerkzeugeinsatz
durch das Spannfutter 4 gehalten. Wenn das Ende des Bohrwerkzeugeinsatzes
gegen die Oberfläche
eines Werkstücks platziert
ist, um ein Loch zu bohren, wird der Spannfutterhalter in äußerstem
Maße nach
vorn vorgespannt. Der Bohrwerkzeugeinsatz wird durch den Spannfutterhalter 120 drehend
angetrieben. Es werden keine Vorwärtsimpulse erzeugt, die nach
vorn zu dem Werkzeugeinsatz weitergeleitet werden könnten.
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Wenn
eine ausreichende Kraft auf den Bohrwerkzeugeinsatz ausgeübt wird,
verschiebt sich der Spannfutterhalter in äußerstem Maße nach hinten (nach links
in 2), bis die beiden Ratschenplatten 151, 154 miteinander
eingreifen. Wenn der Spannfutterhalter 120 drehend angetrieben
wird, liegen die Ratschenplatten 151, 154 übereinander
und bewirken, dass der Spannfutterhalter 120 schwingt.
Die Schwingungsbewegung wird der Drehbewegung des Werkzeugeinsatzes überlagert.
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Wenn
jedoch der Benutzer es wünscht,
die Hammerwirkung für
einen kurzen Zeitraum zu verstärken,
kann er den Antrieb mit dem Schlagkörper 142 in Eingriff
bringen, um zu veranlassen, dass dieser sich hin- und herbewegt.
Das führt
dazu, dass der sich hin- und herbewegend angetriebene Schlagkörper 142 auf
den Spannfutterhalter 120 schlägt. Die durch diese Schlagwirkung
erzeugten Impulse werden zu dem Spannfutter 4 weitergeleitet.
Somit wird dem Bohrwerkzeugeinsatz eine größere Hammerwirkung überlagert,
wenn er gegen ein Werkstück
gedrückt
wird.
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Durch
Anwendung der zweiten Betriebsweise wird es ermöglicht, die Wirkung des sich
hin- und herbewegenden Schlagkörpers 142 schonend
zu verwenden und somit zu ermöglichen,
dass eine Standardausgestaltung des Spannfutters verwendet werden
kann, ohne dass eine Beschädigung
durch die durch den Schlagkörper 142 veranlassten
starken Schwingungen erfolgt. Wenn der Hammermechanismus vorwiegend
in der zweiten Betriebsweise verwendet werden soll, kann die Stärke der
Feder verringert werden, um einen leichten Eingriff der Ratschenplatten 151, 154 zu
ermöglichen.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Bezug auf ein Spannfutter beschrieben
worden, das an einem Spannfutterhalter angeordnet ist. Ein Fachmann
wird jedoch erkennen, dass sie auch mit typischen Werkzeughaltern
für Bohrhämmer verwendet
werden kann, die das Ende eines Bohrwerkzeugeinsatzes derart halten,
dass er sich über
einen begrenzten Verschiebungsbereich axial in dem Werkzeughalter verschieben
kann, während
er in Bezug auf eine Drehbewegung in dem Werkzeughalter feststehend angeordnet
ist. Wenn sich der Werkzeughalter dreht, dreht sich auch der Bohrwerkzeugeinsatz.
Wenn solche Ausgestaltungen von Werkzeughaltern verwendet werden,
schlägt
der Spannfutterhalter 120 direkt auf das Ende des Bohrwerkzeugeinsatzes.
Da sich der Bohrwerkzeugeinsatz axial in dem Werkzeughalter verschieben
kann, wird keine Schlagkraft auf den Werkzeughalter selbst ausgeübt. Der
Spannfutterhalter und der Werkzeughalter werden getrennt drehend
angetrieben. Der Werkzeughalter wird drehend angetrieben, um den
Werkzeugeinsatz zu drehen. Der Spannfutterhalter 120 wird
drehend angetrieben, um die Hammerwirkung zu erzeugen, die durch
die Ratschenplatten 151, 154 bewirkt wird.