NL8105040A

NL8105040A - IMPACT DRILL.

Info

Publication number: NL8105040A
Application number: NL8105040A
Authority: NL
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1981-11-06
Publication date: 1982-06-01
Also published as: DE3142740C2; NL190513B; SE450556B; DE8131497U1; JPS57102710A; SE8106569L; FR2493209A1; YU261381A; FR2493209B1; GB2086777B; IT1140018B; ATA546680A; YU41994B; AT372639B; JPH022644B2; MX152127A; CH652952A5; DE3142740A1; NL190513C; IT8124771A0

Description

v~ *$· -v ~ * $ · -

•Λ- * ~' ' "" V• Λ- * ~ '' "" V

vo 2U87for 2U87

Titel: SlagboormachineTitle: Percussion drill

De uitvinding heeft betrekking op een slagboormachine voorzien van een booras en een boorhouder voor het opnemen van een boorwerktuig en van een op de booras respectievelijk het boorwerktuig inwerkende slaginrichting, alsook van een elektrisch aandrijforgaan voor het ro-5 teren'van het werktuig en van een tweede elektrisch aandrijf orgaan voor de slaginrichting.The invention relates to an impact drill provided with a drilling shaft and a drill holder for receiving a drilling tool and an impact device acting on the drilling shaft and the drilling tool, respectively, as well as an electric drive means for rotating the tool and with a second electric driving member for the percussion device.

Bij een bekende slagboormachine, die eveneens met de hand geleid wordt, wordt de booras door een elektromotor met roterend anker via een tussenaandrijfwerk met constante overbrenging aangedreven. Voor het 10 aandrijven van het slagmechanisme dient een hefmagneet. Opdat deze door de heïkagneet bediende slaginrichting een praktisch verwerkbaar vermogen kan af geven, moeten de elektromagneet en de trillende massa zodanig op elkaar zijn af gestemd, dat een resonantie aanwezig is. Derhalve is evenwel de slagfrequentie dwangmatig aangegeven.In a known percussion drill, which is also guided by hand, the drilling shaft is driven by an electric motor with rotating armature via an intermediate drive with constant transmission. A lifting magnet serves to drive the impact mechanism. In order for this hammer-operated percussion device to deliver a practically processable power, the electromagnet and the vibrating mass must be tuned to each other in such a way that a resonance is present. Therefore, however, the stroke frequency is compulsory.

15 . Ook bij andere slagboormachines, waarbij zowel voor de aandrij ving van de booras alsook voor de aandrijving van de slaginrichting een afzonderlijke elektromotor is aangebracht, wordt met een constant aantal slagen per omwenteling gewerkt. Dit is niet doelmatig, daar bij het toepassen van boren met verschillende doorsnede niet de opti-20 male boorprestatie kan worden verkregen. Vervaardigingstechnisch wordt het aantal slagen per omwenteling ingesteld op een boor met een gemiddelde doorsnede. Wanneer nu evenwel boren worden toegepast, die een doorsnede bezitten, die sterk afwijken., van de gemiddelde doorsnede, kunnen slechts aanzienlijk gereduceerde boorprestaties worden ver-25 kregen.15. Also with other percussion drills, where a separate electric motor is provided for driving the drilling shaft as well as for driving the impact device, a constant number of strokes per revolution is used. This is not effective, since optimum drilling performance cannot be obtained when using drill bits of different cross-sections. Manufacturing technically, the number of strokes per revolution is set on a drill with an average diameter. However, if drill bits are used which have a cross-section that deviates greatly from the average cross-section, only considerably reduced drilling performance can be obtained.

Men heeft reeds geprobeerd, slagboormachines zodanig te ontwikkelen, dat het aantal slagen per boorrotatie aangepast kan worden aan de doorsnede van de', boren en aan het te verwerken materiaal. Bij een dergelijke boormachine is met de boorspindel draaivast en onverschuif-30 baar een nokschijf verbonden, die met een met het huis verbonden tweede nokschijf in aangrijping is, waarbij behalve deze beide nokschijven nog een derde is aangebracht. Twee van deze nokschijven zijn volgens dezelfde as opgesteld. De steek van deze beide nokschijven is evenwel 8105040 'ïr . ' ' . : . - 2 - , ' ^ verschillend en deze heide nokschijven zijn afwisselend met de derde nokschijf in aangrijping te hrengen of in het geheel uitkoppelbaar.Attempts have already been made to develop percussion drills in such a way that the number of strokes per drill rotation can be adapted to the diameter of the drills and to the material to be processed. In such a drilling machine a cam disk is connected to the drill spindle in a rotatable and non-slidable manner, which meshes with a second cam disk connected to the housing, a third being provided in addition to these two cam disks. Two of these cam discs are arranged along the same axis. However, the pitch of these two cam disks is 8105040. ''. :. These two cam discs can be engaged alternately with the third cam disc or can be completely disconnected.

Bij deze mechanisch buitengewoon omslachtige constructie kunnen ten minste twee slagfrequenties ingesteld worden.At least two stroke frequencies can be set with this mechanically extremely cumbersome construction.

5 De uitvinding heeft tot doel, · te voorzien in een slagboormachine, waarbij de verhouding tussen toerental van de werktuigspindel en de slagf requentie in ruime grenzen vrij en zo mogelijk trappenloos kiesbaar is, om op deze wijze voor alle mogelijke situaties steeds een optimale boorprestatie tot stand te brengen.The object of the invention is to provide an impact drill, in which the ratio between the speed of the tool spindle and the impact frequency can be freely selected and, if possible, steplessly, in order to always provide optimum drilling performance for all possible situations. to establish.

10 Het doel wordt bereikt doordat volgens de uitvinding zowel het aandrijforgaan voor het ronddraaien van het boorwerktuig alsook het aandrijf orgaan voor de slaginrichting uitgevoerd zijn als elektromotoren met draaiende as, en de elektromotoren onafhankelijk van elkaar regelbaar zijn.The object is achieved in that according to the invention both the driving member for rotating the drilling tool and the driving member for the percussion device are designed as rotary shaft electric motors, and the electric motors are independently adjustable.

15 Dankzij dit voorstel zijn zowel voor het ronddraaien van het boor werktuig respectievelijk de boorspi-ndel alsook voor de slaginrichting aandrijforganen aanwezig, waarbij elk aandrijforgaan op zich regelbaar is. Daar dergelijke slagboormachines met de hand geleid worden, is een compacte en handige manipuleerbare bouwwijze van belang. Om hieraan te 20 kunnen voldoen is de slagboormachine volgens de uitvinding zodanig ingericht, dat de beide elektromotoren een gemeenschappelijke stator b«::i bezitten met een gemeenschappelijke veldwikkeling en twee rotoren, waarvan de anker stromen onafhankelijk van elkaar regelbaar zijn. Daarbij kunnen de beide rotoren coaxiaal ten opzichte van elkaar gelegen 25 assen bezitten, waarbij éeh der assen als een holle as is uitgevoerd, en in asrichting van de stator gezien de beide rotoren achter elkaar gelegen zijn, waarbij de as van de ene rotor door de holle as is aangebracht. Een andere ruimte- en plaatsbesparende constructie bestaat daarin, dat beide rotoren parallel ten opzichte van elkaar gelegen 30 assen bezitten en de stator H-vormig of ongeveer in de vorm van een 8 is uit gevoerd, waarbij in de asrichting van de stator gezien de beide rotoren naast elkaar liggen. Is een stator met een veldwikkeling voor beide rotoren aangebracht, dan is het doelmatig, voor regeldoeleinden in de ankerstroömkring van de rotoren in te grijpen. Een andere plaat-35 en ruitntebesparende bouwwijze is eveneens mogelijk, doordat volgens de 8105040 • ' . ' - 3 .- ; - -V· . uitvinding "beide axiaal achter elkaar aangetrachte rotoren steeds voorzien zijn van een eigen stator met een eigen veldwikkeling, waarbij de as van de ene rotor die als holle as is uitgevoerd, de as van de tweede rotor omgeeft. Daar voor de beide statoren gescheiden veldwxkke-5 lingen aanwezig zijn, kan hier voor regeldoeleinden ook de bekrachti-gings- of veldwikkeling beïnvloed worden.Thanks to this proposal, drive means are provided for rotating the drilling tool or the drilling spindle as well as for the impact device, each drive means being adjustable per se. Since such impact drills are guided by hand, a compact and handy manipulable construction method is important. In order to be able to comply with this, the percussion drill according to the invention is designed in such a way that the two electric motors have a common stator with a common field winding and two rotors, the armature currents of which are independently adjustable. The two rotors can herein have axes located coaxially relative to each other, wherein each of the axes is designed as a hollow shaft, and the two rotors are located one behind the other in the axis direction of the stator, the shaft of the one rotor passing through the hollow shaft is fitted. Another space- and space-saving construction consists in that both rotors have 30 axes located parallel to each other and the stator is H-shaped or approximately in the shape of an 8, in the axial direction of the stator the two rotors are next to each other. If a stator with a field winding is provided for both rotors, it is advisable to intervene in the armature current circuit of the rotors for control purposes. Another plate-35 and window-saving construction method is also possible, because according to the 8105040 • '. - 3 .-; - -V ·. invention "both axially driven rotors are always provided with their own stator with its own field winding, the shaft of the one rotor, which is designed as a hollow shaft, surrounding the shaft of the second rotor. If there are 5 present, the excitation or field winding can also be influenced here for control purposes.

Als aanürij fmotoren kunnen al die soorten worden toegepast , die • regelbaar zijn, b.v. parallel- of seriekortsluitmotoren of middenfre-quentiemotoren, om enige te noemen. De regeling zelf kan met behulp 10 van bekende elementen, zoals weerstanden, verkregen worden. Om zo mogelijk zonder verliezen te kunnen regelen is het van voordeel elektronische bouwdelen voor dergelijke regeldoeleinden toe te passen.All types which can be controlled, eg, can be used as starting motors. parallel or series short-circuit or mid-frequency motors, to name a few. The control itself can be obtained with the aid of known elements, such as resistors. In order to be able to control without losses, if possible, it is advantageous to use electronic components for such control purposes.

Zeer geschikt zijn hiervoor faseninkeepapparaten of ook. impulsstuur-apparaten-:- Deze opsomming van motorsoorten en regelinrichtingen is 15 niet.bepalend, maar-is uitsluitend bij’ wijze van voorbeeld aangegeven.Phase notch devices or also very suitable for this. impulse control devices: This list of motor types and control devices is not decisive, but is only given by way of example.

De uitvinding zal onderstaand aan de hand van een drietal uit-voeringsvoorbeelden en onder verwijzing naar de tekening nader worden .uiteengezet.The invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments and with reference to the drawing.

Hierin toont; 20 figuren 1, 2 en k een langsdoorsnede door elk uitvoeringsvoor beeld volgens de uitvinding; fig. 3 een dwarsdoorsnede volgens de lijnen III-III in fig. 2.Herein shows; Figures 1, 2 and k a longitudinal section through each exemplary embodiment according to the invention; fig. 3 shows a cross section along the lines III-III in fig. 2.

In. een machinehuis: 2 is draaibaar een booras 1 gelagerd, die uitgevoerd is als een holle as. In deze booras 1 is draaivast, evenwel 25 axiaal verschuifbaar, een spanboorhouder 3 gelagerd. De holle as 1 is door middel van..een kogel-. respectievelijk rollager 20 en 21 ge-. fixeerd in het huis 2. In de holle as -1 is een vrije plunjer h aanwezig, die samenwerkt met de slagplunjer 5· In het gebied van zijn binneneinde bezit de booras 1 een conisch tandwiel 6. De samenwerking 30 van deze delen is op zichzelf bekend, zodat eiunlet nader op behoeft te worden Ingegaan.In. a machine housing: 2 is rotatably mounted on a drilling shaft 1, which is designed as a hollow shaft. A clamping drill chuck 3 is mounted in this drilling shaft 1 rotatably, but axially displaceable. The hollow shaft 1 is by means of a ball. roller bearing 20 and 21 respectively. fixed in the housing 2. In the hollow shaft -1 there is a free plunger h, which cooperates with the striking plunger 5 · In the region of its inner end, the drilling shaft 1 has a bevel gear 6. The cooperation 30 of these parts is in itself known, so that eggunlet needs to be discussed in more detail.

Voor de aandrijving van de booras 1 en de slagplunjer 5 zijn twee elektromotoren aangebracht met meedraaiende ankers 8 en 9» die gelegen zijn in een gemeenschappelijke stator 7, die een veldwikkeling 16 bevat. 35 In de asrichting van de stator 7 gezien liggen de beide ankers of 6105040 l·-· V . . .. · · • . ·' . - k - ; ' ' · rotoren 8 en 9 achter elkaar. De rotor 9 is vast verbonden met de as 10, die aan zijn hinneneinde voorzien is van een krukas 11, die met de slagplunjer 5 in een op zichzelf bekende wijze in verbinding staat.Two electric motors with rotating anchors 8 and 9 are located in a common stator 7, which contains a field winding 16, for driving the drilling shaft 1 and the ram plunger 5. 35 The two anchors or 6105040 l · - · V are seen in the axis direction of the stator 7. . .. · · •. · '. - k -; Rotors 8 and 9 in succession. The rotor 9 is fixedly connected to the shaft 10, which at its inner end is provided with a crankshaft 11, which communicates with the striking plunger 5 in a manner known per se.

De anker of de rotor' 8 is met een door de as 10 van het anker 9 door-5 gezette holle as 12 draaivast verbonden. Deze holle as 12 bezit aan zijn kopeinde een conisch tandwiel 13, dat in aangrijping is met het reeds vermelde conische tandwiel 6 van de booras 1. Beide rotoren of ankers 8 en 9 dragen collectoren ik en.15- De daarbij behorende borstel-bruggen zijn vanwege de overzichtelijkheid hier niet weergegeven. De 10 aandrijforganen kunnen hier b.v. uitgevoerd zijn als seriekortsluit- motoren, waarbij de ankerstromen geregeld worden. De beide anker-stroomketens zijn daarbij onafhankelijk van elkaar regelbaar, zodat in een ruim. gebied de verhouding tussen het toerental en de slagfre-quentie vrij kan worden ingesteld.The armature or the rotor '8 is connected to a hollow shaft 12 through the shaft 10 of the armature 9, which is rotatably connected. This hollow shaft 12 has a bevel gear 13 at its head end, which engages with the already mentioned bevel gear 6 of the drilling shaft 1. Both rotors or anchors 8 and 9 support collectors I. 15- The associated brush bridges are not shown here for the sake of clarity. The 10 actuators here may e.g. are designed as series short-circuit motors, where the armature currents are regulated. The two armature current chains are independently adjustable, so that in a hold. the ratio between the speed and the stroke frequency can be freely set.

15 Aan het huis 2 is ook een handgreep 17 bevestigd. Deze handgreep omvat een in- en uit schakelaar 18, waarmee het apparaat op de netspanning aangesloten kan worden. De voor de regeling van de-frequenties en toerentallen vereiste knevel en. handgreep kunnen terzijde aan. het huis worden aangebracht en zijn hier niet-weergegeven.A handle 17 is also attached to the housing 2. This handle comprises an on and off switch 18, with which the device can be connected to the mains voltage. The toggle required to control frequencies and speeds. handle can be put aside. the house and are not shown here.

20 Het uitvoeringsvoorbeeld, als aangegeven in fig. 2 komt voor wat zijn mechanische opbouw betreft in hoofdzaak overeen met de uitvoe-ri ringsvorm van fig. 1, zodat voor dezelfde delen dezelfde verwijzings-cijfers zijn toegepast. Het wezenlijk onderscheid is- hierin gelegen, dat de ankers of rotoren 8' en 9’ hier met parallelle assen 10' en 12’ 25 naast elkaar liggen en destator 7' hier een vorm bezit, die gelijkt op een acht (fig. 3) . In plaats van een krukas 11 voor de aandrijving van de slagplunjer 5 kunnen ook schaarbewegingen worden toegepast, die in deze samenhang reeds op zich bekend zijn.The exemplary embodiment, as indicated in Fig. 2, corresponds substantially with respect to its mechanical construction to the embodiment of Fig. 1, so that the same reference numerals are used for the same parts. The essential distinction lies in the fact that the anchors or rotors 8 'and 9' here are parallel to each other with parallel axes 10 'and 12' and destator 7 'here has a shape similar to an eight (fig. 3). . Instead of a crankshaft 11 for driving the striking plunger 5, shearing movements can also be used, which are already known per se in this connection.

Het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. k verschilt van die volgens 30 fig. 1 uitsluitend door de uitvoering van de stator, daar in dit uitvoeringsvoorbeeld elk anker of rotor 8", 9" voorzien is van een stator 70 en 70’ met elk een veldwikkeling léO en Τβθτ. Ingevolge de hier gescheiden aanwezige statorwikkelingen 16Ö en 160' is het mogelijk, voor de vereiste regeldoeleinden regelend in te grijpen in de stroom-35 kring van deze statorwikkelingen.The exemplary embodiment according to Fig. K differs from that according to Fig. 1 solely by the embodiment of the stator, since in this exemplary embodiment each armature or rotor 8 ", 9" is provided with a stator 70 and 70 'each with a field winding 10 and Τβθτ. As a result of the stator windings 160 and 160 'present here separately, it is possible, for the required control purposes, to intervene in control in the circuit of these stator windings.

8105040 4 . ' . ; -5-.-8105040 4. ". ; -5 -.-

Alle aandrijfinrichtingen zijn zodanig uitgevoerd, dat de slag-aandrijving in zijn geheel uitgeschakeld kan worden. Voor het sturen respectievelijk regelen respectievelijk een andere beïnvloeding, zowel van de veldketen alsook van de ankerstroomketen, kunnen fase-inkeep-5 sturingen worden toegepast, maar ook ohmse weerstanden en impulssturingen zijn daarvoor toepasbaar. Als aandrijfmotoren zijn induct ie=-. motoren, serie- of parallel-kortsluitmotoren, verder gelijk- of wisselstroommachines geschikt.All drive devices are designed in such a way that the impact drive can be switched off in its entirety. Phase indentation controls can be used for controlling or regulating or other influencing, both of the field chain and of the armature current chain, but ohmic resistors and impulse controls can also be used for this. Induction ie = - as drive motors. motors, series or parallel short-circuit motors, furthermore DC or AC machines suitable.

De sturing van de motoren kan hierbij hetzij volledig onafhanke-10 lijk (gescheiden) plaatsvinden, hetzij zodanig, dat tussen de beide motoren een vaste, instelbare t o erent alverhouding bestaat. Het toerental van één van de beide motoren kan ook op de bekende wij ze onafhan-..... kelijk van de belasting constant worden geregeld.The motors can be controlled either completely independently (separately) or in such a way that a fixed, adjustable torque ratio exists between the two motors. The speed of one of the two motors can also be controlled continuously in the known manner, independently of the load.

Als gevolg van deze maatregel is steeds een optimale verhouding 15 aanwezig tussen het aantal toeren per minuut en het aantal slagen per minuut. Deze verhouding is niet alleen gegevendoor de grootte van de boor, maar ook door de werkbaarheid van de te bewerken ondergrond.As a result of this measure, an optimum ratio is always present between the number of revolutions per minute and the number of strokes per minute. This ratio is given not only by the size of the drill, but also by the workability of the substrate to be treated.

Wanneer b.v. een brosse ondergrond aanwezig is, is het van belang, eerst zeer voorzichtig aan te boren (inzinken), om vervolgens de slag 20 langzamerhand met toenemende energie in te schakelen.When e.g. a brittle surface is present, it is important to first tap very carefully (sink in), and then gradually start the stroke 20 with increasing energy.

Om een verder regelbereik tot stand te brengen heeft men ook overwogen tussen de roterende boorspindel en de zich heen en weer bewegende slagplunjer enerzijds en de beide op zich draaiende rotoren 8, 8’, 8" en 9, 9'j 9" een planeetaandrijving tussen te schakelen, 25 waarbij de motor zodanig gedimensioneerd zijn, dat de ene motor het vermogen levert en de andere motor de besturing regelt. Een dergelijke aandrijving vindt evenwel alleen plaats in een zeer begrensd gebied van een onafhankelijke regeling tussen toerentallen slagfrequentie.In order to achieve a further control range, consideration has also been given to a planetary drive between the rotating drill spindle and the reciprocating ram on the one hand and the two rotating rotors 8, 8 ', 8 "and 9, 9" 9 " the motor being dimensioned such that one motor supplies the power and the other motor controls the control. Such a drive, however, only takes place in a very limited range of an independent control between speeds and stroke frequency.

81050408105040

Claims

1. Impact drill, provided with a drill shaft and a drill holder for receiving a drilling tool and an impact device acting on the drilling shaft or the drilling tool, as well as with an electric drive means for rotating the tool and. of a second electric driving member for the impactor, characterized in that both the driving member for rotating the drilling work. harness as well as the impactor driving member are designed as. rotating shaft electric motors, and the electric motors are independently controllable and controllable,

Impact drill according to claim 1, characterized in that the two electric motors have a common stator with a common field winding and two rotors, the armature currents of which are independently adjustable.

3. Percussion drilling machine according to claim 1 or 2, characterized in that the two rotors have coaxial axes and one of the shafts is constructed as a hollow shaft and the two rotors lie one behind the other in the axis direction of the stator, the axis of the the other rotor passes through the hollow shaft. The percussion drill according to claim 1 or 2, characterized in that the two rotors have parallel axes adjacent to each other and the stator is H-shaped, wherein in. viewed from the axis of the stator, the two rotors are next to each other,

Impact drill according to claim 1 or 3, with the. characterized in that the two axially consecutive rotors are provided with their own stator with its own field winding. 8105040