Przewodowe młotki obrotowo-udarowe z uchwytami SDS-plus (cz. II). Konstrukcja młotków SDS-plus

Na rynku dostępne są dwa wykonania tych narzędzi: (1) tzw. pistoletowe, przypominające kształtem klasyczną wiertarkę udarową, oraz (2) typu „L” z silnikiem zamontowanym prostopadle do osi wiercenia.

 

Typowa tego typu maszyna o zasilaniu przewodowym składa się z następujących podstawowych części: (1) obudowy silnika i mechanizmów elektronarzędzia z rękojeścią główną (obudowa, w zależności od wykonania młotka, stanowi pierwszą część korpusu lub jest całym korpusem),
(2) komutatorowego silnika elektrycznego z wentylatorem chłodzącym, (3) przekładni zębatych z mechanizmami napędzającymi udar pneumatyczny (łożysko wahliwe lub korbowód) i uchwyt mocujący narzędzia robocze, (4) mechanizmu udaru pneumatycznego, (5) sprzęgła przeciążeniowego (opcjonalnie), (6)

obudowy przekładni i mechanizmu udaru pneumatycznego z pokrętłami zmiany funkcji roboczych młotka, która stanowi drugą część korpusu, (7) uchwytu SDS-plus lub tzw. uchwytu szybkomocującego pozwalającego montować klasyczne uchwyty wiertarskie i SDS-plus (w zależności od wersji maszyny), (8) zespołu włącznika i elektronicznych układów sterujących i zabezpieczających przed przeciążeniem czy nagłym zatrzymaniem wrzeciona (np. w wypadku zaklinowania się wiertła), (9) kabla doprowadzającego prąd elektryczny do maszyny, (10) demontowanej rękojeści dodatkowej montowanej na obudowie przekładni w pobliżu uchwytu narzędziowego, (11) układów antywibracyjnych (sprężynowe zawieszenie rękojeści głównej i/lub aktywny tłumik drgań działający na zasadzie przeciwwagi).

Jak wspomnieliśmy w powyższym wyliczeniu najważniejszych części młotka SDS-plus, rozróżnia się dwa wykonania jego korpusu: (1) jednorodny z tworzywa sztucznego oraz (2) dwuczęściowy, a więc składający z (a) tworzywowej obudowy silnika z profilowaną rękojeścią główną oraz z (b) aluminiowej obudowy przekładni i mechanizmów młotka. Pierwsze z wykonań mają przeważnie młotki amatorskie, bowiem charakteryzuje się ono mniejszą trwałością. Elektronarzędzia posiadające drugie wykonanie odznaczają się wysoką trwałością, obciążalnością i dokładnością pracy, gdyż np. duża przewodność cieplna obudowy aluminiowej umożliwia efektywną wymianę ciepła z otoczeniem i tym samym zabezpiecza mechanizmy narzędzia przed szkodliwym przegrzewaniem się. Korpus z odlewu aluminiowego zapewnia także dokładne i pewne osadzenie mechanizmów, czego efektem jest ich stabilna praca i zdolność do przenoszenia dużych obciążeń, a także zmniejszenie wibracji szkodliwych dla operatora. Obie obudowy dwuczęściowego korpusu są zespolone mocno za pomocą śrub i tworzą jedną całość funkcjonalną, czyli młotek SDS-plus. Jeśli chodzi o tzw. część tworzywową, istotne dla niej jest ergonomiczne ukształtowanie rękojeści głównej oraz odpowiednie rozmieszczenie włączników oraz przełącznika kierunku obrotów. Obecnie rękojeści mają specjalne pokrycia gumowe lub tworzywowe, które tłumią wibracje. Ważną częścią każdego młotka jest uchwyt dodatkowy, gdyż w zasadzie tymi maszynami pracuje się, trzymając je dwoma rękami. Umożliwia to bowiem efektywną aplikację udarów. W tym uchwycie montuje się także ogranicznik głębokości wiercenia z podziałką, stanowi go przeważnie plastikowy lub stalowy pręt o przekroju sześciokątnym. Warto tu wspomnieć, że są uchwyty dodatkowe tłumiące wibracje, które znacznie poprawiają wygodę pracy.

W omawianych maszynach jako napęd wykorzystuje się wyłącznie elektryczne silniki komutatorowe 1-fazowe zasilane prądem zmiennym 230 V. Są oczywiście akumulatorowe młotki SDS-plus, w których stosuje się szczotkowe lub bezszczotkowe silniki prądu stałego (maszynom tym poświęcimy podobny artykuł, dlatego ich tutaj nie omawiamy). Ważną cechą silników niektórych maszyn profesjonalnych jest zabezpieczenie ich wirników przed kurzem i pyłem specjalną żywicą. Jak wiadomo, maszyny te pracują przeważnie w środowisku zapylonym, a ponieważ są chłodzone powietrzem, pył i kurz zasysany jest do ich wnętrza i uszkadza uzwojenia silników oraz mechanizmy. Stosuje się także tzw. koszyczki odrzucające pył, które zwiększają trwałość wirników.
Naszym zdaniem najbardziej Istotny dla pracy tymi maszynami jest wydajny układ chłodzenia. Nie dopuszcza on do powstania wysokiej temperatury uzwojeń, a także chłodzi mechanizmy przekładni oraz udaru pneumatycznego. Dzięki niemu możemy wykonywać pracę przez dłuższy czas bez szkody dla elektronarzędzia.

 

Ponieważ nie produkuje się obecnie jednofunkcyjnych młotków SDS-plus, mają one dwa lub trzy tryby pracy: (1) wiercenie z udarem, (2)

bez udaru oraz (3) kucie (lub podkuwania). To zaś jest przyczyną podziału mocy silnika na służącą do napędu pneumatycznego mechanizmu udarowego oraz do obracania narzędzia roboczego. Dokonuje się tego za pomocą kół zębatych przekładni. Warto wspomnieć, że sprzęgło przeciążeniowe, o ile zostało zastosowane, jest integralną częścią mechanizmów nadających obroty narzędziu roboczemu młotka i działa tylko w trybach pracy wiercenia z udarem i bez udaru. Jego zadaniem jest odłączenie napędu od wiertła w przypadku jego zakleszczenia w obrabianym materiale. Spełnia ono także dwie podstawowe funkcje: chroni operatora przed urazem wywołanym uderzeniem maszyną obracającą się wokół wiertła, a także zabezpiecza silnik przed przeciążeniem mogącym spowodować spalenie jego uzwojeń.

W omawianych młotkach stosuje się jako główny uchwyt narzędziowy wyłącznie uchwyt SDS-plus o średnicy 10 mm. Umożliwia on szybkie beznarzędziowe mocowanie wierteł czy dłut z odpowiednim chwytem SDS-plus. W maszynowym uchwycie SDS-plus oddzielono funkcje blokady wiertła, przenoszenia momentu obrotowego i udarów. W efekcie pozwala on zarówno na pracę udarową bez obrotów, a więc na kucie czy podkuwanie, jak i na pracę udarową z obrotami (wiercenie udarowe) oraz wiercenie bezudarowe, czyli obroty bez udarów. Uchwyt ten zapewnia także pewne osadzenie wiertła i dużą powierzchnię stykową z jego chwytem. Efektem jest znaczne zmniejszenie zużycia chwytu wiertła. Warto także zwrócić uwagę, że praca przy użyciu młotków elektropneumatycznych z systemem SDS-plus odbywa się mniejszym nakładem sił operatora niż w wypadku wykorzystania wiertarek udarowych.

Istotną cechą konstrukcyjną nowoczesnych uchwytów narzędziowych jest nie tylko łatwość montażu w nich narzędzi roboczych, lecz także zamknięta budowa zabezpieczająca te elementy przed wnikaniem do nich kurzu wytwarzanego podczas pracy młotków. Jest on główną przyczyną awarii uchwytów. Antypyłowe zabezpieczenie jest bardzo ważne także z innego powodu, a mianowicie kurz może przedostać się przez uchwyt narzędziowy do mechanizmu udarowego i spowodować jego zniszczenie. Wymiana udaru pneumatycznego jest bardzo droga, a w przypadku niektórych elektronarzędzi nieopłacalna. W takim wypadku ekonomiczniej jest zakupić nowy młotek SDS-plus.

W uchwytach SDS-plus można mocować klasyczny uchwyt wiertarski do wierteł z chwytem walcowym w celu obróbki materiałów skrawalnych. Wadą tego mocowania jest luz poosiowy uchwytu wiertarskiego wynikający z konstrukcji uchwytu SDS-plus, czego efektem jest mała dokładność wiercenia. Żeby zlikwidować ten luz, skonstruowano zamienne szybkie mocowanie uchwytów SDS-plus i wiertarskich, w które wyposażane są bardziej zaawansowane technicznie modele omawianych tu maszyn, ważące przeważnie 2-3 kg.
Sercem każdego młota jest pneumatyczny udar, który składa się z mechanizmu mimośrodowego krzywkowego lub łożyska wahliwego (zamieniających ruch obrotowy silnika na prostoliniowo-zwrotny tłoka), tłoka, cylindra, bijaka i trzpienia udarowego. Tłok spręża w cylindrze powietrze do wartości ok. 10-12 barów, które, rozprężając się, powoduje ruch przyspieszony ciężkiego bijaka. W końcowej fazie swojego ruchu osiąga on prędkość 8-11 m/s. Rozpędzony bijak przekazuje swoją energię kinetyczną, uderzając w trzpień, który następnie uderza w koniec uchwytu wiertła i w ten sposób wytwarzany jest pojedynczy udar. Opisany proces zachodzi cyklicznie. Ważną rolę odgrywa w nim odbicie wiertła od obrabianego materiału, jest ono konieczne do wytworzenia udarów przez elektronarzędzie. Gdyby nie było tej reakcji, mielibyśmy do czynienia z pustymi udarami, które są częstą przyczyną uszkodzeń uchwytów SDS-plus.

W młotkach SDS-plus stosowane są różne układy optymalizujące ich pracę: elektroniczne

lub mechaniczne. Zwiększają one użyteczność tych elektronarzędzi, dostosowując je do obróbki różnych materiałów lub zwiększając pole zastosowań. Do najważniejszych takich układów należy elektroniczna regulacja prędkości obrotów i częstotliwości udarów. Umożliwia ich dostosowanie do rodzaju obrabianego materiału i średnicy wiertła. Istotnym układem elektronicznym jest także Constant-Electronic. Utrzymuje on stałą wartość obrotów i częstotliwości udarów pod zmiennym obciążeniem, czyli stabilizuje pracę młotka.

 

Omawiając, konstrukcję młotków, należy koniecznie wspomnieć o elementach, które zmniejszają wibracje  generowane w czasie pracy przez te maszyny. Stosuje się tu trzy podstawowe elementy: (1) antywibracyjną rękojeść dodatkową, czyli taką, która ma wbudowany amortyzator drgań; (2) sprężynowo-wahliwe zawieszenie rękojeści głównej i (3) aktywny tłumik drgań, który porusza się stale w kierunku przeciwnym do ruchu tłoka (to rozwiązanie nazywane jest też przeciwwagą). Niektórzy producenci modyfikują też konstrukcję mechanizmów udarowych, np. wydłużając je i zmniejszając w nich ciśnienie poduszki powietrznej, co znacznie redukuje wibracje wytwarzane przez młotek.

Mimo że w codziennej pracy naszych rodzimych profesjonalistów poziom wibracji jest często marginalizowany, należy pamiętać, że normy UE dokładnie opisują poziomy absorpcji wibracji przez pracownika w ciągu dnia pracy – a te normy z kolei są coraz częściej weryfikowane przez państwowe organy administracyjne. Również producenci elektronarzędzi coraz częściej dostają prośby o ustosunkowanie się do pism i pomoc po działaniach naszych organów kontrolnych.