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Dokumentenidentifikation DE102005010043B4 28.12.2006
Titel Schlagbohrer
Anmelder Hitachi Koki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Saito, Takuma, Takeda, Hitachinaka, JP;
Ohtsu, Shinki, Takeda, Hitachinaka, JP;
Watanabe, Hideki, Takeda, Hitachinaka, JP;
Toukairin, Junichi, Takeda, Hitachinaka, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 04.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005010043
Offenlegungstag 22.09.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2006
IPC-Hauptklasse B23B 45/16(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1.Gebiet der Erfindung

Die folgende Erfindung bezieht sich auf einen Schlagbohrer für Gebrauch bei einem Bohrvorgang auf z.B. Beton, Mörtel oder Kacheln, und insbesondere auf einen Schlagbohrer mit einem Bohrmodus zum Durchführen eines Bohrvorgangs mittels Drehung einer Bohrerspitze und einem Schlagbohrmodus zum Durchführen eines Bohrvorgangs mittels Drehen und Vibrieren der Bohrspitze.

2. Stand der Technik

1 zeigt ein herkömmliches Beispiel eines gattungsgemäßen Schlagbohrers. In der 1 bezeichnet Bezugsziffer 1 einen Hauptgehäuseabschnitt, der eine äußere Hülle des Schlagbohrers bildet und in sich geschlossene Teile an vorbestimmten Positionen aufweist, inklusive einer Getriebeabdeckung 17, einer inneren Abdeckung 18, einer äußeren Abdeckung 19, eines Gehäuses 7 und eines Griffabschnitts 6.

Bezugsziffer 2 bezeichnet eine transversal durch die Getriebeabdeckung 17 eingesetzte Spindel, und 3 bezeichnet ein an dem oberen Ende der Spindel angebrachtes Bohrfutter. Ein drehbares Ritzelrad 4 ist in der Nähe des mittleren Teils der Spindel 2 angebracht. Das drehbare Ritzelrad 4 dreht sich zusammen mit der Drehung der Spindel 2 und bewegt sich zusammen mit der axialen Bewegung der Spindel 2. Gezackte Unebenheiten sind an einer Fläche 4a des drehbaren Ritzelrads 4 gebildet.

Bezugsziffer 5 bezeichnet ein stationäres Ritzelrad, das an einer dem drehbaren Ritzelrad 4 entgegengesetzten Position angeordnet ist, bei dem die gezackten Unebenheiten auf einer Fläche 5a des stationären Ritzelrads gebildet sind. Das stationäre Ritzelrad 5 hat eine hohlzylindrische Form und ist mit der inneren Abdeckung 18 verbunden, unabhängig von der Drehung und der axialen Bewegung der Spindel 2.

Andererseits ist ein Motor 8 innerhalb des mit dem Griffabschnitt 6 verbundenen Gehäuses 7 angeordnet, eine Drehantriebskraft des Motors 8 wird über ein an einer Drehwelle 9 befestigtes Zahnrad 10 an ein zweites Zahnradgetriebe 11 übermittelt. Das zweite Zahnradgetriebe 11 hat zwei Zahnradgetriebeabschnitte 11a, 11b mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen, welche mit einem Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 bzw. einem Hochgeschwindigkeitsgetriebe 13 in Eingriff stehen. Wenn das zweite Zahnradgetriebe 11 gedreht wird, werden ebenso die beiden Zahnräder 12, 13 gedreht.

Bezugszeichen 14 bezeichnet eine mit der Spindel 2 in Eingriff stehende und gleitend in der axialen Richtung befestigte Kupplungsscheibe. Wenn die Kupplungsscheibe 14 in einem konkaven Abschnitt des Niedergeschwindigkeitsgetriebes 12 eingesetzt wird, wird die Drehung des zweiten Zahnradgetriebes 11 über das Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 und die Kupplungsscheibe 14 an die Spindel 2, wie in 1 gezeigt, übertragen. Wenn andererseits die Kupplungsscheibe 14 von der Position der 1 nach rechts geschoben wird und in einen konkaven Abschnitt des Hochgeschwindigkeitsgetriebes 13 eingesetzt wird, wird die Drehung des zweiten Zahnradgetriebes 11 über das Hochgeschwindigkeitsgetriebe und die Kupplungsscheibe 14 an die Spindel 2 übertragen. Dementsprechend kann die Spindel 2 mit niedriger Geschwindigkeit oder mit hoher Geschwindigkeit aufgrund der Bewegung der Kupplungsscheibe 14 gedreht werden.

Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Wechselhebel zum Wechseln des Betriebsmodus des Schlagbohrers, nämlich zwischen einem Bohrmodus und einem Schlagbohrmodus. Eine Wechselstange 16 ist in den Wechselhebel 15 eingepresst, wobei wenn der Wechselhebel 15 gedreht wird, die Wechselstange 16 ebenso gedreht wird. Die Wechselstange 16 hat einen Einkerbungsabschnitt 16a, wie in 2, 3 und 4 gezeigt, wobei wenn der Einkerbungsabschnitt 16a an der Position der 2 ist, der Schlagbohrer im Bohrmodus betrieben wird, während wenn der Einkerbungsabschnitt 16a an der Position der 3 ist, der Schlagbohrer im Schlagbohrmodus betrieben wird.

(A) Bohrmodus

Wenn eine an dem Bohrfutter 3 angebrachte (nicht gezeigte) Bohrspitze mit einer bearbeiteten Oberfläche in Berührung kommt und der Griffabschnitt 6 in eine Richtung des Pfeils in 1 gedrückt wird, kommt ein Endteil der Spindel 2 mit der Wechselstange 16 in Kontakt, die nach rechts unbeweglich ist, wenn der Einkerbungsabschnitt 16a der Wechselstange 16 an der Position der 2 ist. Dementsprechend entsteht kein Kontakt zwischen der unebenen Oberfläche 4a des drehbaren Ritzelrades 4 und der unebenen Oberfläche 5a des stationären Ritzelrades 5. Dementsprechend wird eine Drehantriebskraft des Motors 8 über das Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 oder das Hochgeschwindigkeitsgetriebe 13 an die Spindel übertragen, sodass die Bohrspitze eine Drehkraft erfährt.

(B) Schlagbohrmodus

Bei einem Schlagbohrmodus wird der Aunkerbungsabschnitt 16a der Wechselstange 16 in die Position der 3 durch Drehen des Wechselhebels 15 gebracht. Danach wird die am Bohrfutter 3 angebrachte Bohrspitze mit einer bearbeiteten Oberfläche in Berührung gebracht, wenn der Griffabschnitt 6 in einer Richtung des Pfeils in 1 gedrückt wird, tritt wie in 4 gezeigt, ein Endteil der Spindel 2 in den Auskerbungsabschnitt 16a ein. D.h., dass die Spindel 2 leicht nach rechts bewegt wird, sodass die unebene Fläche 4a des drehbaren Ritzelrads 4 mit der unebenen Fläche des stationären Ritzelrads 5 in Berührung gebracht wird.

Beim Bohren der bearbeiteten Oberfläche wird, wenn die Spindel 2 im Zustand der 4 gedreht wird, das drehbare Ritzelrad 4 mit dem stationären Ritzelrad 5 in Eingriff gebracht und gedreht, um Vibrationen aufgrund der unebenen Oberflächen der beiden Ritzelräder 4 und 5 zu erzeugen. Diese Vibrationen werden durch die Spindel 2 auf die (nicht gezeigte) Bohrspitze übertragen. Das heißt, die Bohrspitze erfährt eine Drehkraft und eine Vibration, um den Bohrvorgang durchzuführen.

Wenn jedoch der oben beschriebene Schlagbohrer im Schlagbohrmodus betrieben wird, wird die durch die Drehung der Spindel erzeugte Vibration in dem Zustand, in dem die unebenen Flächen der Ritzelräder 4 und 5 miteinander unter Druck in Berührung stehen, nicht nur auf die Bohrspitze übermittelt, sondern auch über das stationäre Ritzelrad 5 und die innere Abdeckung 18 vom Gehäuse 7 auf den Griffabschnitt 6. Daher entsteht das Problem, dass der Benutzer des Schlagbohrers eine starke Vibration erfährt und sich unangenehm fühlt. Insbesondere wenn der Schlagbohrer durchgehend für eine lange Zeit eingesetzt wird, muss darauf geachtet werden, die Vibrationen nicht auf den Benutzer zu übertragen und nachteilige Wirkungen auf die Gesundheit des Benutzers zu verursachen.

Mehrere Vorschlage zur Verringerung der auf den Benutzer übertragenen Vibration sind gemacht worden. In der US 4,567,950 ist z.B. ein Schlagbohrer entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart worden, in welcher ein Kupplungsnocken 22in der axialen Richtung der Spindel 20 beweglich aufgehängt ist und wie in 5 gezeigt, mittels einer Feder 23 vorgespannt und gegen einen Drehnocken 21 gedrängt wird.

In 5 bezeichnet Bezugsziffer 21 einen Drehnocken, der zusammen mit der Spindel 20 gedreht wird. Eine Nockenfläche 21a des Drehnockens 21 ist mit gezackten Unebenheiten ausgebildet. Andererseits besteht der Kupplungsnocken 22 aus einem hohlzylindrischen Abschnitt, der in der axialen Richtung der Spindel 20 gleitbar ist, und aus einem Flanschabschnitt 22b. Eine Nockenfläche 22c des Flanschabschnitts 22b ist mit gezackten Unebenheiten ausgebildet.

Die Feder 23 ist zwischen dem Flansch 22b des Kupplungsnockens 22 und einer mit einer Nut 22a des Kupplungsnockens 22 in Eingriff stehenden Platte 24a vorgesehen und drängt stets den Kupplungsnocken 22 zum Drehnocken 21. Wenn daher die Spindel 20 rückwärts bewegt wird, kommen die Nockenflächen 21a und 22c unter Druck in Berührung. Wenn eine auf die Spindel 20 einwirkende Druckkraft eine Elastizität der Feder 23 überwindet, wird die Feder 23 zusammengedrückt, sodass der Kupplungsnocken 22 rückwärts bewegt wird (in der Figur nach rechts).

Wenn der Kupplungsnocken 22 von der hinteren Position aufgrund einer elastischen Kraft der Feder 23 vorwärts bewegt wird, stößt er mit dem Drehnocken 21 zusammen, sodass der Drehnocken 21 zusammen mit der Spindel 20 vibriert. Da die durch den Kontakt zwischen den Nockenflächen 21a und 22c verursachte Vibration durch die Feder 23 gemindert wird und auf den (nicht gezeigten) Griffabschnitt übertragen wird, ergibt sich mit dieser Anordnung die Wirkung, dass die auf den Benutzer übertragene Vibration im Vergleich zu dem Aufbau, in dem das Ritzelrad 5 wie in 1 gezeigt, fest angeordnet ist, verringert wird.

Im Falle des in der US 4,567,950 offenbarten Bohrers sind die Gleitflächen 22e, 22e, da der Kupplungsnocken 22 es der Spindel 20 erlaubt, in axialer Richtung zu gleiten, und die Drehung reguliert, an beiden Seiten des Flanschabschnitts 22b ausgebildet und der Kupplungsnocken 22 wird zwischen beiden Führungsflächen 26 einer sich von dem Blech 24a erstreckenden Aufnahme getragen, wie in 6 gezeigt.

Wenn dieser Aufbau zusätzlich eine Funktion der Drehung der Spindel 20 mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit in derselben Weise wie in 1 aufweist, hat man herausgefunden, dass eine Erscheinung auftritt, bei der die Schlagkraft des Kupplungsnockens 22 beim Zusammenstoßen mit dem Drehnocken 21 aufgrund einer Rückstellkraft der Feder 23 von der hinteren Position aus geschwächt wird, wie im Folgenden beschrieben wird.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten, mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu lösen und einen Schlagbohrer zu entwickeln, welcher die auf den Benutzer übertragene Vibration ohne Verlust einer Bohrfähigkeit bei Drehung mit hoher und niedriger Geschwindigkeit verringern kann.

Entsprechend eines Aspekts der Erfindung ist ein Schlagbohrer vorgesehen, beinhaltend: eine von einem Motor gedrehte und in axialer Richtung bewegliche Spindel; ein an der Spindel befestigtes Bohrfutter, an dem eine Bohrspitze angebracht werden kann; ein erstes an der Spindel befestigtes Ritzelrad mit einer einen unebenen Abschnitt beinhaltenden Fläche; ein zweites Ritzelrad mit einer einen unebenen Abschnitt beinhaltenden Fläche, die der Fläche des unebenen Abschnitts des ersten Ritzelrads gegenüberliegt, und in axialer Richtung beweglich ist, und mit einer Feder zum Drängen des zweiten Ritzelrads in eine Richtung des ersten Ritzelrads, in der die Spindel durch einen Kontakt- und Trennvorgang zwischen den unebenen Flächen des ersten und zweiten Ritzelrads aufgrund der relativen Drehung des ersten und zweiten Ritzelrads eine axiale Vibration erfährt, wobei das zweite Ritzelrad so aufgehängt ist, dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dessen Drehrichtung drehbar ist.

Entsprechend eines anderen Aspekts der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so aufgehängt, dass es um einen Winkel oder mehr von einer ersten Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist.

Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so aufgehängt, dass es um das 0,6-fache eines Winkels oder mehr von einer ersten Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist.

Entsprechend einem anderen Aspekts der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so aufgehängt, dass es um das 0,3-fache eines Winkel oder mehr von einer ersten Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position, an der die unebene Fläche des ersten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des zweiten Ritzelrads in Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist.

Entsprechend eines anderen Aspekts der Erfindung ist ein Einkerbungsabschnitt an einem äußeren Umfang des zweiten Ritzelrads vorgesehen. Ein in einem Hauptgehäuseabschnitt des Schlagbohrers vorgesehener vorspringender Abschnitt wird in den Einkerbungsabschnitt eingesetzt. Ein vorbestimmter Abstand ist zwischen dem Einkerbungsabschnitt und dem vorspringenden Abschnitt vorgesehen.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist an einem Teil eines zylindrischen Abschnitts des zweiten Ritzelrads über die Breite hinweg eine Abflachung mit zwei parallelen Flächen (Schlüsselfläche) vorgesehen. Ein der Schlüsselfläche gegenüberliegender Einkerbungsabschnitt ist an einem Hauptgehäuseabschnitt des Schlagbohrers vorgesehen. Ein vorbestimmter Zwischenraum ist zwischen der Schlüsselfläche und dem Einkerbungsabschnitt vorgesehen.

Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an einem äußeren Umfang des zweiten Ritzelrads ein vorspringender Abschnitt vorgesehen. Der vorspringende Abschnitt wird in den am Hauptgehäuse des Schlagbohrers vorgesehenen Einkerbungsabschnitt eingesetzt. Ein vorbestimmter Zwischenraum ist zwischen dem vorspringenden Abschnitt und dem Auskerbungsabschnitt vorgesehen.

Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Körper in dem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet. Ein Drucklager ist zwischen dem zweiten Ritzelrad und der Feder vorgesehen oder/und zwischen der Feder und einem Seitenwandabschnitt, der sich aus dem Hauptgehäuseabschnitt erstreckt.

Es ist möglich, eine ausreichende Schlagkraft zwischen dem zweiten Ritzelrad und dem ersten Ritzelrad bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten zu erzeugen, wodurch ein Schlagbohrer bereitgestellt wird, der hervorragende Bohrfähigkeiten aufweist und kaum Vibration an den Hauptkörper übermittelt. Dementsprechend fühlt sich der Benutzer des Schlagbohrers nicht unwohl und schadet seiner Gesundheit nicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Schlagbohrers zeigt;

2 ist eine erklärende Ansicht des Schlagbohrers in einem Bohrmodus;

3 ist eine erklärende Ansicht des Schlagbohrers in einem Schlagbohrmodus;

4 ist eine erklärende Ansicht des Schlagbohrers im Schlagbohrmodus;

5 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines anderen Beispiels des herkömmlichen Schlagbohrers zeigt;

6 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines anderen Beispiels des herkömmlichen Schlagbohrers zeigt;

7A bis 7G sind erklärende Ansichten, die zeigen, wie das Zusammenstoßen der Nocken bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten in einem anderen Beispiel des herkömmlichen Schlagbohrers auftritt;

8 ist eine Schnittansicht, die einen Schlagbohrer entsprechend einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

9A bis 9G sind erklärende Ansichten, die zeigen, wie der Zusammenstoß der Nocken bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten beim Schlagbohrer entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt;

10 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

11 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

12 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und

13 ist eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Wege zur Ausführung der Erfindung

Bevor die Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, wird eine Erscheinung beschrieben, bei der die Schlagkraft verringert wird, wenn die Kupplungsnocke mit der Drehnocke zusammenstößt.

7A bis 7G zeigen eine Situation, in der die Kupplungsnocke 22 und die Drehnocke 21 zusammenstoßen, wenn die Spindel 20 bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Geschwindigkeiten in 5 und 6 gedreht wird. Da es im Allgemeinen gewöhnlich ist, dass die niedrige Drehgeschwindigkeit auf ungefähr die halbe Anzahl der Drehungen der hohen Drehgeschwindigkeit gesetzt wird, wird in der folgenden Erklärung angenommen, dass der Drehbewegungsabstand des Drehnockens bei den in 7A bis 7G gezeigten Zeitdiagrammen bei hoher Drehgeschwindigkeit 2h beträgt und bei niedriger Drehgeschwindigkeit h beträgt, wie in den Verlaufsansichten der zweidimensionalen Ebene dargestellt, wie in 7A bis 7G gezeigt.

Zuallererst, im Fall der hohen Drehgeschwindigkeit, wenn der Drehnocken 21 in dem in 7A gezeigten Zustand gedreht wird (in der Figur links herum), wird der Kupplungsnocken 22, der dem Drehnocken 21 gegenüberliegt und mit ihm in Kontakt ist, aufgrund der Neigung der gezackten Unebenheiten 21A rückwärts bewegt (in der Figur nach oben), um sich in den Zustand der 7B zu drehen. Der Pfeil 30 der 7A bis 7G zeigt die Drehrichtung des Drehnockens 21 an (links und rechts in der Figur) und der Pfeil 31 zeigt die Bewegungsrichtung des Kupplungsnockens 22 an (in der Fig. die vertikale Richtung).

Im Stadium der 7B wird der Kupplungsnocken 22 gelöst und vom Drehnocken 21 getrennt, da aber der Kupplungsnocken 22 stets zum Drehnocken 21 durch die Feder 23 (6) gedrängt wird, beginnt wiederum der Kupplungsnocken 22 sich vorwärts (in der Fig. nach unten) zum Drehnocken 21 hin zu bewegen, wie in 7C gezeigt. Daraus folgt, dass der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 23 zusammenstoßen, wie in 7D gezeigt. Danach, wenn der Drehnocken 21 wieder gedreht wird, bewegt sich der Kupplungsnocken 22 wiederholt rückwärts und vorwärts wie in 7E, 7F und 7G, sodass der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 wiederholt an jedem Zahn zusammenstoßen.

Wenn eine vordere Fläche 20f des Kupplungsnockens 22 und eine vordere Fläche 21f des Drehnockens 21 wie in 7D gezeigt zusammenstoßen, wird eine von der Feder 23 gespeicherte elastische Energie durch eine Rückwärtsbewegung des Kupplungsnockens 22 auf den Drehnocken 21 ohne Verlust übertragen, und bewirkt eine große Schlagkraft.

Im Folgenden wird eine Situation des Zusammenstoßes beschrieben werden, in der unter den Bedingungen, dass die Drehzahl des Drehnockens 21, das Gewicht des Kupplungsnockens 22 und die Federkonstante der Feder 22 so eingestellt sind, dass sie die obige Erscheinung der Hochgeschwindigkeitsdrehung hervorrufen, die Drehung mit niedriger Geschwindigkeit mit einer ungefähr halben Drehzahl durchgeführt wird.

Zuallererst, wenn der Drehnocken 21 im Zustand der 7A gedreht wird, wird der Kupplungsnocken 22 rückwärts bewegt, um sich in den Zustand der 7B zu drehen, und weiter werden der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 voneinander entfernt, wie in 7C gezeigt. Danach bewegt sich der Kupplungsnocken 22 vorwärts auf den Drehnocken 21 zu, auf dieselbe Weise wie vorher beschrieben, da aber das Vorrücken des Drehnockens 21 langsam vonstatten geht, stoßen der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 auf den Rückseiten 22G und 21G wie in 7D gezeigt, zusammen. Zu diesem Zeitpunkt der Kollision ist fast die Hälfte der elastischen Energie der Feder 23 verbraucht und bewirkt so eine kleine Schlagkraft.

Dann kommen, im Stadium der 7E, die Rückseiten in Berührung, oder die rückwärtigen Flanken der Zähne werden wiederholt getrennt und in Berührung gebracht, sodass sich der Kupplungsnocken 22 vorwärts bewegt. Dann, im Stadium der 7F, stoßen die Vorderseite 22f des Kupplungsnockens 22 und die Vorderseite 21f des Drehnockens 21 zusammen. Bei der Kollision in diesem Stadium wird eine Restenergie von der elastischen Energie der Feder 23, welche im voherigen Stadium verbraucht wurde, eingesetzt, und die Schlagkraft des Zusammenstoßes ist aufgrund eines durch den Kontakt zwischen den Rückseiten verursachten Verlustes klein. Danach wird der Kupplungsnocken 22 wieder wie in 7G gezeigt, rückwärts bewegt.

Wenn, wie oben beschrieben, die Einstellungen so getätigt werden, dass eine große Schlagkraft bei hoher Drehgeschwindigkeit erzeugt wird, werden bei niedriger Drehgeschwindigkeit zwei oder mehr kleine Schlagkräfte erzeugt, wodurch die Bohrfähigkeit des Bohrers verschlechtert wird.

Ausführungsformen der Erfindung sind zum Lösen der oben genannten Probleme entwickelt worden, und werden im Folgenden anhand von Beispielen detailliert beschrieben werden.

Erste Ausführungsform

8 ist eine Ansicht, die die Zusammensetzung der wesentlichen Bestandteile des Schlagbohrers entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Wie in 8 gezeigt, ist eine Spindel 102 in einem Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen und wird vorwärts (in der Figur nach links) oder rückwärts (in der Figur nach rechts) relativ zu einem Werkstück 119 bewegt. Ein Futter 103 zum Anbringen an der Bohrspitze 118 ist am oberen Ende der Spindel 102 vorgesehen. Ein erstes Ritzelrad 104 und ein zweites Ritzelrad 105 sind im fast mittleren Teil des Hauptgehäuseabschnitts 101 vorgesehen. Das erste Ritzelrad 104 wird zusammen mit der Spindel 102 gedreht und axial bewegt, und hat an einer Fläche gezackte Unebenheiten 104a. Das zweite Ritzelrad 105 ist mit gezackten Unebenheiten 105d an einem unteren Abschnitt 105c ausgebildet. Ebenso weist das zweite Ritzelrad 105 eine doppelzylindrische Form auf, in der ein innerer zylindrischer Abschnitt 105a auf der Spindel 102 gleitet und ein äußerer zylindrischer Abschnitt 105b in axialer Richtung auf der Spindel 102 entlang einer inneren Wand des Hauptgehäuseabschnitts 101 gleitet.

Das zweite Ritzelrad 105 hat an einem Teil des äußeren zylindrischen Abschnitts 105b einen Einkerbungsabschnitt 105e, und der Hauptgehäuseabschnitt 101 ist mit einem Vorsprung 101a versehen, wobei der Vorsprung 101a in den Einkerbungsabschnitt 105e eingesetzt wird. Als Ergebnis ist die Drehbewegung des zweiten Ritzelrads 105 blockiert. Diese Ausführungsform weist ein Merkmal auf, das einen Zwischenraum 130a zwischen dem Einkerbungsabschnitt 105e und dem Vorsprung 101a vorgesehen ist, sodass das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gedreht werden kann.

Ein Seitenwandabschnitt 122 erstreckt sich ein einer Richtung der Spindel innerhalb des Hautgehäuseabschnitts 101 und eine Feder 120 ist zwischen dem Seitenwandabschnitt 122 und dem unteren zylindrischen Abschnitt 105c vorgesehen. Bezugszeichen 109 bezeichnet einen Drehwelle, an der eine Drehantriebskraft von einem (nicht gezeigten) Motor übertragen wird, wobei dessen Drehantriebskraft mittels eines Zahnrads 110 auf ein zweites Zahnradgetriebe 111 übertragen wird. Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Niedergeschwindigkeitsgetriebe, 113 bezeichnet ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe, und 114 bezeichnet eine Kupplungsscheibe, an die, wenn die Kupplungsscheibe 114 in der gezeigten Position sich befindet, eine Drehkraft mittels des Niedergeschwindigkeitsgetriebes zur Spindel 102 übertragen wird.

Wenn andererseits die Kupplungsscheibe 114 durch Drehen des Wechselhebels 117 in die Position gedreht wird, in der das Hochgeschwindigkeitsgetriebe und die Spindel 102 in Eingriff stehen, wird eine Drehkraft des zweiten Zahnradgetriebes 111 über das Hochgeschwindigkeitsgetriebe 113 auf die Spindel 102 übertragen. Dementsprechend kann die Spindel 102 in Abhängigkeit von der Drehposition des Wechselhebels 117 mit niedriger Geschwindigkeit oder hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Versuche des Erfinders der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass die bei dem Bohrvorgang auf eine Hand übertragene Vibration aufgrund des oben genannten Aufbaus verringert wird.

9A bis 9G zeigen, wie das erste Ritzelrad 104 und das zweite Ritzelrad 105 zusammenstoßen, wenn die Spindel 102 mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit im oben genannten Aufbau gedreht wird. Die niedrige Drehgeschwindigkeit wird auf die halbe Drehzahl der hohen Drehgeschwindigkeit gestellt und der Drehbewegungsabstand des ersten Ritzelrads 104 beträgt bei hoher Geschwindigkeit in den Zeitdiagrammen der 9A bis 9G 2h und beträgt h bei niedriger Drehgeschwindigkeit, wie in den in 9A bis 9G gezeigten, in einer zweidimensionalen Ebene entwickelten Ansicht.

Zuallererst, im Fall hoher Drehgeschwindigkeit, wenn das erste Ritzelrad 104 in dem Zustand wie in 9A gezeigt gedreht wird (in der Figur nach links), wird das zweite Ritzelrad, das dem ersten Ritzelrad 104 gegenüberliegt und mit ihm in Berührung ist, aufgrund der Neigung der gezackten Unebenheiten 104a rückwärts gedreht (in den 9A bis 9G nach oben), um sich in den Zustand der 9B zu drehen.

Wie in 9B und 9C gezeigt, wird das zweite Ritzelrad 105 gelöst und vom ersten Ritzelrad 104 getrennt, da aber das zweite Ritzelrad 105 stets gegen das erste Ritzelrad 104 durch die Feder 120 (8) gedrängt wird, bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 vorwärts von dem Zustand der 9C zum ersten Ritzelrad 104 hin. Als Ergebnis stoßen das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 wie in 9D gezeigt, zusammen. Danach bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 wiederholt vorwärts und rückwärts, wie in 9E, 9F und 9G gezeigt, sodass das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 wiederholt zusammenstoßen.

Im Stadium der 9D sind die Stoßflächen zwischen dem zweiten Ritzelrad 105 und dem ersten Ritzelrad 104 stets die Vorderseiten 105f und 104f, wodurch es ermöglicht wird, dass eine elastische Energie der Feder 120 (8) ohne Verlust zu jedem Zeitpunkt auf das erste Ritzelrad übertragen wird und eine große Schlagkraft bewirkt. Eine Situation des Zusammenstoßens wird im Folgenden beschrieben, in der unter den Bedingungen, dass die Drehzahl des ersten Ritzelrads 104, das Gewicht des zweiten Ritzelrads 105 und die Federkonstante der Feder 120 (8) so eingestellt sind, dass sie zum Zeitpunkt der hohen Drehgeschwindigkeit die Erscheinung erzeugen, die Drehung mit niedriger Geschwindigkeit mit ungefähr der halben Drehzahl durchgeführt wird.

Bei niedriger Drehgeschwindigkeit, wenn das erste Ritzelrad 104 gedreht wird, wie in 9A und 9B gezeigt, wird das zweite Ritzelrad angehoben, um sich in den Zustand der 9C zu drehen. Im Stadium der 9C wird das zweite Ritzelrad 105 vom ersten Ritzelrad 104 getrennt, da aber das Vorrücken des ersten Ritzelrads 104 langsam vonstatten geht, stoßen das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 an den Rückseiten 105g und 104g, wie in 9D gezeigt, zusammen.

Das zweite Ritzelrad 105 ist, wie im Vorangegangenen beschrieben, mit einem Einkerbungsabschnitt 105e versehen, wobei ein Drehstoppvorsprung 101a, der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt 101 erstreckt, mit diesem Einkerbungsabschnitt in Eingriff steht. Zudem ist zwischen dem Einkerbungsabschnitt 105e und dem Vorsprung 101a ein Zwischenraum 130a vorgesehen, in dem der Drehwinkel ϑ des Zwischenraums 130a dem Drehwinkel &agr; der Rückseite 104g im ersten Ritzelrad 104 äquivalent ist, wie in 9C gezeigt.

Zu dem in 9D gezeigten Zeitpunkt, wenn die Rückseite 105g des zweiten Ritzelrads 105 und die Rückseite 104g des ersten Ritzelrads 104 zusammenstoßen, wird daher das zweite Ritzelrad 105 in der Figur nach rechts bewegt.

Eine Schlagkraft zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes ist sehr klein, da das zweite Ritzelrad 105 sich von dem ersten Ritzelrad 104 bei einer leichten Kollision löst, mit einem geringen Verlust von elastischer Energie.

Danach bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 weiter vorwärts in einer Richtung auf das erste Ritzelrad 104 hin, und bewegt sich nach rechts. Dementsprechend stoßen das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 auf den Vorderseiten 105f und 104f wie in 9E gezeigt, zusammen. Dieser Zusammenstoß hat eine große Kollisionsschlagkraft, da etwas Verlust aufgrund eines leichten Zusammenstoßes im Stadium der 9D entsteht, aber die elastische Energie der auf das zweite Ritzelrad 105 einwirkenden Feder 120 (8) ist fast aufgewendet.

Zudem wird das zweite Ritzelrad 105 aufgrund der Drehung des ersten Ritzelrads 104 im Stadium der 9F nach links bewegt, sodass die rechte Seite des Einkerbungsabschnitts 105e von der linken Seite des Vorsprungs 101a zurückgehalten wird. Danach wird das von der linken Seite des Vorsprungs 101a zurückgehaltene zweite Ritzelrad 105 wieder aufgrund der Drehung des ersten Ritzelrads 104 zurückbewegt, wie in 9G.

Bei der niedrigen Drehgeschwindigkeit der 9A bis 9G, wenn eine linke Wand 105k des wie in 9B gezeigten Einkerbungsabschnitts 105e und ein linkes Ende 101k des Vorsprungs 101a zusammenstoßen, entsteht ein Verlust von elastischer Energie, sodass die Schlagkraft im Zustand der 9E geschwächt wird. Daher ist es erwünscht, dass der Drehwinkel ϑ so eingestellt wird, dass die linke Wand 105k des Einkerbungsabschnitts 105e und das linke Ende 101k des Vorsprungs 101a nicht zusammenstoßen. Das heißt der Drehwinkel ϑ ist bevorzugt größer als oder gleich dem Betrag um den das zweite Ritzelrad 105 nach rechts bewegt wird, von dem Zeitpunkt, wenn die Vorderseiten 105f und 104f wie in 9C getrennt sind, zu dem Zeitpunkt, wenn die Vorderseiten 105f und 104f wie in 9E zusammenstoßen. Der Betrag der Bewegung des zweiten Ritzelrads 105 nach rechts ist äquivalent zum Drehwinkel &agr; vom Scheitel der Rückseite 104g in einem radialen Abschnitt des ersten Ritzelrads 104 zu dem untersten Punkt abzüglich einer relativen Winkelrate (Winkeländerung) zwischen dem ersten Ritzelrad 104 und dem zweiten Ritzelrad 105. Jedoch wird die relative Winkelrate zwischen dem ersten Ritzelrad 104 und dem zweiten Ritzelrad 105 von der Masse des zweiten Ritzelrads 105 und der Federkraft der Feder 120 beeinflusst und ist im Allgemeinen schwer zu erzielen.

Dementsprechend, unter der Annahme, dass die relative Winkelrate zwischen dem ersten Ritzelrad 104 und dem zweiten Ritzelrad 105 am Minimum Null ist, wird der Drehwinkel ϑ so festgelegt, dass ϑ > &agr; Das heißt, das zweite Ritzelrad wird so festgelegt, dass wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist, es so aufgehängt ist, dass es um einen Winkel oder mehr von der Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu der Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff steht, drehbar ist. Auf diese Weise wird, wenn die Drehwinkelrate A des ersten Ritzelrads 104 ziemlich langsam ist, die linke Seite 105k des Einkerbungsabschnitts 105e nicht von der linken Seite 101k des Vorsprungs 101a zurückgehalten, sodass sich das zweite Ritzelrad 105 vorwärts bewegen kann.

Ebenso kann der Drehwinkel so eingestellt werden, dass ϑ 0,6 &agr;. Das heißt, das zweite Ritzelrad kann so eingestellt werden, dass wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist, es so aufgehängt ist, dass es um das 0,6-fache eines Winkels oder mehr von der Position aus, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads gleitet, zu der Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff steht, drehbar ist. Auf diese Weise stoßen bei der ziemlich langsamen Rate die linke Seite 105k des Einkerbungsabschnitts 105e und die linke Seite 101k des Vorsprungs 101a zusammen, aber der Verlust von elastischer Energie kann reduziert werden.

Ebenso kann der Drehwinkel so eingestellt werden, dass ϑ ≥ 0,3 &agr;. Das heißt, dass das zweite Ritzelrad so eingestellt werden kann, dass es, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist, so aufgehängt ist, dass es um das 0,3-fache eines Winkels oder mehr von der Position aus, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads über die unebene Fläche des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu der Position, an der die unebene Fläche des zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff ist, drehbar ist. Auf diese Weise stoßen bei der etwas langsamen Rate die linke Seite 105k des Einkerbungsabschnitts 105e und die linke Seite 101k des Vorsprungs 101a zusammen, aber der Verlust von elastischer Energie kann reduziert werden.

Mit der ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine große Schlagkraft bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten erhalten, wodurch ein Schlagbohrer mit hervorragenden Bohrfähigkeiten bereitgestellt wird.

Zweite Ausführungsform

10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der eine Schlüsselfläche 105h an einem Teil auf dem äußeren zylindrischen Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen ist, der Drehstoppeinkerbungsabschnitt 101b an dem Hauptgehäuseabschnitt 101a vorgesehen ist, und ein Zwischenraum 130b zwischen der Schlüsselfläche 105h und dem Drehstoppeinkerbungsabschnitt 101b vorgesehen ist. Als Ergebnis kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gedreht werden und auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform betrieben werden.

Dritte Ausführungsform

11 zeigt eine dritt Ausführungsform der Erfindung, in der ein Vorsprung 105i an einem Teil auf dem äußeren zylindrischen Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen ist, eine Drehstoppnut 101c an dem Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen ist, und ein Zwischenraum 130c zwischen dem Vorsprung 105i und der Drehstoppnut 101c vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gedreht werden, wodurch derselbe Effekt wie in der ersten Ausführungsform erzielt wird.

Vierte Ausführungsform

12 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, in der der Vorsprung 105i an einem Teil auf dem äußeren zylindrischen Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen ist, die Drehstoppnut 101c an dem Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen ist, ein elastischer Körper 131 zwischen dem Vorsprung 105i und der Drehstoppnut 101c angeordnet ist, und der Zwischenraum 130c zwischen dem Vorsprung 1051 und der Drehstoppnut 101c vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gedreht werden und der elastische Körper 131 verringert zum Zeitpunkt der Drehung den Anschlag, sodass die Vibration auf der Nut 101c verringet wird.

Fünfte Ausführungsform

13 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, in der ein Drucklager 132a zwischen einem unteren zylindrischen Abschnitt 105c des zweiten Ritzelrads 105 und der Feder 120 vorgesehen ist. Zudem ist ein Drucklager 133b zwischen der Feder 120 und einem Seitenwandabschnitt 122, der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt 101 erstreckt, vorgesehen.

Mit dieser Anordnung wird, selbst wenn das zweite Ritzelrad 105 gedreht wird, eine Rollreibung mit der Feder 120 durch das Drucklager 132a verringert. Ebenso wird, wenn das zweite Ritzelrad 105 in einem Zustand mit Ausnahme des Drucklagers 133b gedreht wird, die Feder 120 zusammen mit dem zweiten Ritzelrad 105 gedreht, aber eine Rollreibung mit dem Seitenwandabschnitt 122 wird aufgrund des Vorhandenseins des Drucklagers 133 verringert.

Eines oder beide Drucklager 132a und 133b können verwendet werden. Ebenso kann das Drucklager 132a, 133b nur mit einer Kugel verwendet werden. Mit dieser Anordnung kann die Drehung des zweiten Ritzelrads 105 gleichmäßiger gemacht werden.


Anspruch[de]
Schlagbohrer umfassend:

eine von einem Motor gedrehte und in einer axialen Richtung beweglichen Spindel (102);

ein an der Spindel (102) befestigtes Bohrfutter (103), an dem eine Bohrspitze angebracht werden kann;

ein an der Spindel (102) befestigtes erstes Ritzelrad (104) mit einer einen unebenen Abschnitt (104a) beinhaltenden Fläche;

ein zweites Ritzelrad (105) mit einer einen unebenen Abschnitt (105d) beinhaltenden Fläche, die der Fläche des unebenen Abschnitts des ersten Ritzelrads (104) gegenüberliegt und in axialer Richtung beweglich ist, und

eine Feder (120) zum Drängen des zweiten Ritzelrads (105) in eine Richtung des ersten Ritzelrads (104), in der an die Spindel (102) durch einen Kontakt- und Trennvorgang zwischen den unebenen Flächen (104a, 105d) des ersten und zweiten Ritzelrads (104, 105) aufgrund der relativen Drehung des ersten und zweiten Ritzelrads (104, 105) eine axiale Vibration abgegeben wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zweite Ritzelrad (105) so aufgehängt ist, dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dessen Drehrichtung drehbar ist.
Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei ein Drehwinkel &THgr; des zweiten Ritzelrads (105) größer ist als ein Winkel &agr; der Drehrichtung von einer obersten Position des ersten Ritzelrads (104) zu einer tiefsten Position des ersten Ritzelrads (104). Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei ein Drehwinkel &THgr; des zweiten Ritzelrads (105) das 0,6-fache eines Winkels &agr; der Drehrichtung von einer obersten Position des ersten Ritzelrads (104) zu einer tiefsten Position des ersten Ritzelrads (104) beträgt. Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei ein Drehwinkel &THgr; des zweiten Ritzelrads (105) das 0,3-fache eines Winkel &agr; der Drehrichtung von einer obersten Position des ersten Ritzelrads (104) zu einer tiefsten Position des ersten Ritzelrads (104) beträgt. Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei ein Einkerbungsabschnitt (105e) an einem äußeren Umfang (105b) des zweiten Ritzelrads (105) vorgesehen ist,

ein an einem Hauptgehäuseabschnitt (101) des Schlagbohrers vorgesehner vorspringender Abschnitt (101a) in den Einkerbungsabschnitt (105e) eingesetzt ist, und

ein vorbestimmter Zwischenraum (130a) zwischen dem Einkerbungsabschnitt (105e) und dem vorspringenden Abschnitt (101a) vorgesehen ist.
Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei eine Schlüsselfläche (105h) mit zwei über die Breite hinweg parallelen Flächen an einem Teil eines zylindrischen Abschnitts (105b) des zweiten Ritzelrads (105) vorgesehen sind, ein der Schlüsselfläche (105h) gegenüberliegender Einkerbungsabschnittabschnitt (101b) des Schlagbohrers vorgesehen ist, und ein vorbestimmter Zwischenraum (130b) zwischen der Schlüsselfläche (105h) und dem Einkerbungsabschnitt (101b) vorgesehen ist. Schlagbohrer nach Anspruch 1, wobei ein vorspringender Abschnitt (105i) an einem äußeren Umfang (105b) des zweiten Ritzelrads (105) vorgesehen ist, der vorspringende Abschnitt (105i) in einen an einem Hauptgehäuseabschnitt (101) des Schlagbohrers vorgesehenen Einkerbungsabschnitt (101c) eingesetzt ist, und ein vorbestimmter Zwischenraum (130c) zwischen dem vorspringenden Abschnitt (105i) und dem Einkerbungsabschnitt (101c) vorgesehen ist. Schlagbohrer nach Anspruch 5, wobei ein elastischer Körper (131) in dem vorbestimmten Zwischenraum (130c) angeordnet ist. Schlagbohrer nach Anspruch 5, wobei ein Drucklager (132a) zwischen dem zweiten Ritzelrad (105) und der Feder (120) vorgesehen ist. Schlagbohrer nach Anspruch 5, wobei ein Drucklager (133b) zwischen der Feder (120) und einem Seitenwandabschnitt (122), der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt (101) erstreckt, vorgesehen ist. Schlagbohrer nach Anspruch 9, wobei das Drucklager (133b) zwischen der Feder (120) und einem Seitenwandabschnitt (122), der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt (101) erstreckt, vorgesehen ist.






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