IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 16/1996, Seite 88 ff.

Handgeführte Elektrowerkzeuge

Dipl.-Betriebswirt (BA) Eric Wollherr,
Dipl.-Ing. Andreas Jany

Der Anwender von Elektrowerkzeugen hat zunehmende Ansprüche und Forderungen an die Art und Qualität der auszuführenden Arbeiten. Neue zu bearbeitende Materialien, neue Verbindungselemente, Beschläge, Schrauben, aber auch neue, rationelle Arbeitstechniken ergeben neue Anwendungsfragen, die die Ingenieure der Elektrowerkzeughersteller mit entsprechenden Maschinen beantworten müssen.

Betrachtet man die Entwicklung der letzten 40 Jahre, so werden Elektrowerkzeuge immer kleiner, leichter, leiser und leistungsfähiger.

Beispielsweise betrug das Leistungsgewicht im Jahr 1950 noch etwa 50 Watt pro Kilogramm, nach 45 Jahren Entwicklungsarbeit konnte es auf 400 bis 500 W/kg gesteigert werden.

Neben der Leistungsfähigkeit und Anwendungsfreundlichkeit stehen auf der Prioritätenliste der Pflichtenhefte ebenso Forderungen nach Ergonomie, Sicherheit, Langlebigkeit und Service ganz oben. Die Summe dieser Forderungen des Kunden läßt sich als Gesamtforderung Qualität bezeichnen. Qualitativ hochwertige Elektrowerkzeuge werden diesen Forderungen gerecht. Nicht zuletzt deshalb unterzieht sich die Mehrheit der Elektrowerkzeughersteller den Anforderungen des Qualitätsmanagementsystems nach DIN EN ISO 9001 bis 9004 und sind bereits zertifiziert.

Funktionsprinzip und Einsatz handgeführter Elektrowerkzeuge

Als idealer Antrieb hat sich hier der Universalmotor herauskristallisiert. Er wird mit Wechselstrom (bei Netzgeräten) oder mit Gleichstrom (bei Akkugeräten) betrieben. Die Leistungsaufnahme bezieht der Motor entweder per Kabel direkt aus dem Netz oder aus dem Akku-Pack, der wiederum seine Energie aus dem Netz oder einer Batterie (z.B. Autobatterie) bezieht. Auf diese Weise mit Energie versorgt, gibt das Elektrowerkzeug seine Leistung an das Einsatzwerkzeug weiter. Diese Abgabeleistung ist geringer als die Leistungsaufnahme, da in der Maschine elektrische und mechanische Verluste auftreten.

Für die verschiedenen Arbeitsvorgänge werden unterschiedliche Drehzahlen benötigt. Deshalb reduziert bei den Bohrmaschinen ein Getriebe die hohe Drehzahl des Universalmotors (bis zu 30000 U/min) auf die jeweils erforderliche Arbeitsdrehzahl. Diese beträgt beim Bohren ca. 200 bis 4000 U/min.

Entscheidend beim Einsatz des geeigneten Elektrowerkzeugs ist der Anwendungsfall. Für ein Gelingen der Arbeit müssen der verwendete Werkstoff, das Einsatzwerkzeug und das Elektrowerkzeug optimal aufeinander abgestimmt sein. Betrachtet man die Anwendung "Bohren von Löchern", so hat der Anwender die Auswahl zwischen Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen und Bohrhämmern, des weiteren ist zu überlegen, ob eine Netz- oder Akkumaschine zum Einsatz kommt. Generell decken Elektrowerkzeuge mit Netzbetrieb das gesamte Leistungsspektrum ab und sind damit für alle Anwendungsfälle geeignet. Akkubetriebene Elektrowerkzeuge sind in ihrer Leistungsfähigkeit begrenzt, sie bieten dem Benutzer aber die größere Bewegungsfreiheit.

Bild 1: Bohrmaschine BE 604 R+L.

Bohrmaschinen

Die Bohrmaschine wird für Bohrarbeiten in Stahl, NE-Metalle und Holz eingesetzt. Welche Bohrmaschine eingesetzt wird, hängt von der Anwendung ab. Prinzipiell werden beim Bohren von kleinen Durchmessern hohe Drehzahlen benötigt, große Durchmesser erfordern ein hohes Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen. Bei dicken Stahlblechen kann bei Bedarf mit einem dünnen Bohrer vorgebohrt und anschließend mit dem großen, gewünschten Bohrer die Bohrung aufgebohrt werden. So ist es möglich, den Anwendungsbereich einer Bohrmaschine zu erweitern.

Eine kleine, handliche, ergonomisch geformte Bohrmaschine zum Bohren mit hohen Drehzahlen in Stahl und Holz zeigt Bild 1. Bei Durchmessern in Stahl über 10 mm wird ein größeres Drehmoment benötigt. Für große Durchmesser in Stahl und Holz empfiehlt sich daher die Bohrmaschine mit extrem hohem Drehmoment (Bild 2).

Bild 2: Bohrmaschine B 800/2 S.

Ist neben den Holz- oder Metallwerkstoffen das Bohren in Beton oder harten Steinmaterialien geplant, so wird ein "Schlag" benötigt, um einen guten Bohrfortschritt zu garantieren. Hier kommen Schlagbohrmaschinen und Bohrhämmer in Frage.

Schlagbohrmaschinen

Für gelegentliches Bohren bei nicht zu großen Durchmessern in Beton oder Stein ist die universell einsetzbare Schlagbohrmaschine bestens geeignet. Denn Schlagbohrmaschinen eignen sich zum Schlagbohren, Bohren und Schrauben. Bei Schlagbohrmaschinen wird der Schlag durch zwei übereinander gleitende Rastenscheiben erzeugt. Dabei wird der Bohrfortschritt entscheidend von der Stärke des Anpreßdrucks auf die Maschinen durch den Anwender bestimmt. Prinzipiell gilt, je stärker der Anpreßdruck desto größer der Bohrfortschritt. Die Schlagfrequenz liegt bei ca. 50000 Schlägen pro Minute, wodurch akzeptable Bohrleistungen erreicht werden. Für das Schlagbohren in Stein bzw. Beton wird der Schlagmechanismus eingeschaltet, wobei mit der höchsten Drehzahl gebohrt wird, bei 2-Gang-Maschinen im "schnellen" Gang.

Bild 3: Schlagbohrmaschine Sb E 1000/2 R+L.

Die Schlagbohrmaschine wird ohne Schlag als Bohrmaschine für Anwendungen in Holz und Metall eingesetzt. Sind viele Schrauben einzudrehen, empfiehlt es sich, das Bohrfutter abzunehmen und den Schrauber-Bit direkt in den Innensechskant der Spindel einzusetzen. Die Maschinen werden dadurch noch leichter und handlicher.

Bei besonders gut ausgestatteten Schlagbohrmaschinen kommen Elektroniken zur Konstanthaltung der Drehzahl zum Einsatz. Hier wird die Drehzahl bei steigender Last gleichgehalten, was zu einem außergewöhnlichen Komfort beim Bohren und insbesondere beim Schrauben führt. Mit einem hohen Drehmoment und einer Elektronik zur Konstanthaltung der Drehzahl ist die 2-Gang-Schlagbohrmaschine nach Bild 3 ausgestattet.

Bild 4: Bohrhammer Bh E 6021 S- R+L.

Bohrhämmer

Bei häufigen Anwendungen in harten Materialien wie Beton oder Gestein sowie Bohrungen mit größeren Durchmessern empfiehlt sich der Einsatz eines Bohrhammers. Im Gegensatz zur Schlagbohrmaschine genügt das sichere Halten und Führen der Maschine; die Höhe des Anpreßdrucks hat keinen Einfluß auf den Bohrfortschritt. Die deutlich höhere Einzelschlagenergie der Bohrhämmer gegenüber den Schlagbohrmaschinen wird von einem elektropneumatischen Schlagwerk erzeugt. Die Einzelschlagenergie in Joule ist bei Bohr- und Meißelhämmern ein Maß für die Schlagstärke, d.h. der Anwender kann sich anhand dieser Angabe bei der Auswahl seiner Maschine orientieren. Zur besseren Vorstellung läßt sich die Energie von einem Joule mit dem freien Fall einer 200 g schweren Stahlkugel aus 50 cm Höhe erklären.

Bild 5: Bohrhammer Bh E 6024 S- R+L.

Einige Bohrhämmer bieten zusätzlich die Möglichkeit, die Drehbewegung abzuschalten und mit dem reinen Schlag leichte Meißelarbeiten zu verrichten (Drehstop). Bilder 4 und 5 zeigen zwei kleine handliche Bohrhämmer, die zusätzlich die Möglichkeit bieten, leichte Meißelarbeiten zu verrichten. Sie sind mit der schlüssellos bedienbaren Werkzeugaufnahme SDS-Plus mit Klick-Klack-Schnellverschluß ausgestattet, eine Tachoelektronik sorgt für Konstanthaltung der Drehzahl, die Einzelschlagenergie liegt bei 0 bis 2,3 Joule. In Beton sind Durchmesser bis 24 mm bohrbar. Mit einem Adapter können diese Bohrhämmer mit einem Bohrfutter ausgerüstet werden und somit Holzbohrungen bis 40 mm bzw. Stahlbohrungen bis 13 mm ausführen.

Bild 6: Bohrhammer Bh E 6045 S.

Für größere Durchmesser und mittelgrobe Meißelarbeiten werden schwerere Bohrhämmer eingesetzt, die ein Gewicht von über 4 Kilo haben. Ein starker Bohrhammer, der auch für Meißelarbeiten einsetzbar ist, mit einem Gewicht von 5,5 Kilo noch handlich, zeigt Bild 6. Er ist mit der schlüssellosen Werkzeugaufnahme SDS-max ausgestattet. Zwischen 1 und 8,2 Joule ist die Einzelschlagenergie einstellbar, die Drehzahl wird mittels Tachoregelung konstant gehalten. Damit sind Bohrungen in Beton bis 45 mm Durchmesser mit Hammerbohrern und mit Bohrkronen bis 100 mm Durchmesser möglich.

Bild 7: Meißelhammer Mh E 10.

Meißelhämmer

Für häufige grobe Bohr- und Meißelarbeiten wie Durchbruch- und Abbrucharbeiten werden Meißelhämmer eingesetzt. Einen Meißelhammer, der ebenso die Möglichkeit zum Bohren bietet, zeigt Bild 7. Er hat eine schlüssellose Werkzeugaufnahme mit Innensechskant SW 19, einstellbare Einzelschlagenergie von 10 bis 15 Joule, der Bohrbereich liegt in Beton bei 80 mm Durchmesser mit Hammerbohrern und 125 mm Durchmesser mit Bohrkronen. Das Gewicht von 10 kg ist aufgrund der sehr hohen Bohr- und Meißelleistung dieser Maschine durchaus vertretbar.

Akkubohrmaschinen und -schrauber

Bohren, Schlagbohren und Schrauben, all dies kann man heute mit Elektrowerkzeugen ohne Strom aus der Steckdose erledigen. Auch im Handwerk erfreuen sich Akkubohrmaschinen steigender Beliebtheit. Als Grund hierfür läßt sich der Komfort nennen. Akku-Geräte sind unabhängig von der Stromversorgung, d.h. bequemes Arbeiten fernab jeder Stromversorgung ist möglich. Dem vermeintlichen Nachteil, die zeitlich begrenzte Nutzungsdauer, kann durch mitbenutzen eines zweiten Akku-Packs oder eines Super-Schnell-Ladegeräts begegnet werden. So kann der Anwender kontinuierlich arbeiten, ohne Unterbrechung durch einen Nachladevorgang.

Auch die kontinuierliche Erhöhung der Akku-Kapazität, mittlerweile sind 1,7 Ah Akku-Packs keine Seltenheit mehr, bewirken eine längere Ausdauer der Akkumaschinen. Mit einem Super-Schnell-Ladegerät sind pro Akku-Pack bis zu 3000 Lade- und Entladezyklen möglich, was eine Verdreifachung der bisherigen Lebensdauer bedeutet.

Bild 8: Akkubohrmaschine und -schrauber B E AT 100/2 R+L.

Gängige Akkuspannungen liegen heutzutage bei 7,2 bis 14,4 V, prinzipiell gilt, daß die Akkumaschine mit höherer Spannung auch eine höhere Leistung hat, wobei die Akkupacks mit zunehmender Spannung größer werden. So hat ein Pack mit 7,2 V sechs Einzelzellen, ein Pack mit 12 V zehn Einzelzellen, d.h. die höhere Leistungsfähigkeit geht zu Lasten der Handlichkeit.

Akkuschlagbohrmaschinen und -schrauber

Eine Akku-Bohrmaschine und -schrauber (9,6 V) mit zwei Gängen, Super-Schnell-Ladegerät und 1,7 Ah Akku Pack bietet die Maschine nach Bild 8. Die maximalen Bohrdurchmesser liegen in Stahl bei 10 mm und in Weichholz bei 20 mm. Als weitere Merkmale sind das schlüssellose Schnellspannbohrfutter, die 9-stufige Drehmomentbegrenzung, FET-Elektronik für stufenlose Drehzahlveränderung mit Schnellstoppfunktion zu nennen.

Bild 9: Akkubohrmaschine und -schrauber Sb E AT 212/2 R+L.

Die 12-V-Akku-Schlagbohrmaschine und -schrauber mit zwei Gängen (Bild 9) ist aufgrund ihres Softgrip-Mittelhandgriffs ideal für schonendes Arbeiten im Bohrbetrieb mit und ohne Schlag geeignet. Das Anziehmoment von 22 Nm eröffnet dem Anwender ein großes Einsatzspektrum. Die maximalen Bohrdurchmesser liegen in Stahl bei 10 mm, in Weichholz bei 20 mm, in Beton bei 8 mm. Weitere Ausstattungsmerkmale sind das schlüssellose, schlagbohrfeste Schnellspannbohrfutter mit Nachspannautomatik, die 5-stufige Drehmomentbegrenzung und die FET-Elektronik für stufenlose Drehzahlveränderung mit Schnellstoppfunktion.

Bild 10: Akkubohrhammer Bh E A 12 S- R+L.

Akkubohrhammer

Der elektropneumatische Akkubohrhammer (Bild 10) ist für kabelloses Arbeiten in Beton oder Gestein einsetzbar. Er ist mit der schlüssellos bedienbaren Werkzeugaufnahme SDS-Plus ausgestattet, die Einzelschlagenergie liegt bei 0 bis 1,3 Joule. In Beton sind Durchmesser bis 14 mm bohrbar. Mittels Adapter kann dieser Bohrhammer mit einem Zahnkranzbohrfutter ausgerüstet werden und damit Weichholzbohrungen bis 20 mm bzw. Stahlbohrungen bis 13 mm ausführen.

Ausstattungsmerkmale handgeführter Elektrowerkzeuge

Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmer sind in der Regel mit Rechts-Linkslauf-Umschaltung ausgestattet. Dies dient beispielsweise zum einfachen Herausdrehen von Schrauben, zum Gewindeschneiden oder zum Spannen und Lösen des Schnellspannbohrfutters bei Akkuschraubern.

Ein Zweigang-Getriebe (z.B. bei Schlagbohrmaschinen) erweitert die Anwendungsmöglichkeiten. Das höhere Drehmoment im langsamen Gang erlaubt auch Bohrungen mit großem Durchmesser problemlos durchzuführen. Ebenso ermöglicht die geringere Drehzahl kontrolliertes Schrauben in unterschiedlichen Materialien. Die hohe Drehzahl im schnellen Gang ist ideal beim Bohren von kleinen Durchmessern, ebenso wird der schnelle Gang beim Schlagbohren effektiv eingesetzt.

Die stufenlose Drehzahlvorwahl ist hilfreich für materialgerechtes Bohren, gefühlvolles Anbohren und langsames Anschrauben.

Eine weitere Elektronikfunktion ist die Konstanthaltung der Drehzahl, d.h. auch bei harten Einsatzbedingungen bleibt die gewählte Drehzahl konstant und sorgt so für ein optimales Arbeitsergebnis.

Der Sanftanlauf läßt die Maschine ruckfrei von Drehzahl Null aus hochlaufen, auch wenn der Schalterdrücker ganz durchgedrückt ist.

Funktionsanzeigen geben Informationen über wichtige Betriebszustände des Elektrowerkzeugs, so wird u.a. Betriebsbereitschaft, Rechts- oder Linkslauf, bevorstehende Überlastung, Erreichen des vorgewählten Drehmoments und fälliger Wechsel der Kohlebürsten angezeigt.

Der Wiederanlaufschutz bewirkt, daß im Falle von unterbrochener Stromzufuhr bzw. Netzausfall und eingeschalteter Maschine diese bei Wiederkehr der Spannung nicht von selbst anläuft.

Die elektronische Überwachung der Wicklungstemperatur dient als Schutz gegen zu hohe Erwärmung des Elektromotors. Sie ermöglicht dem Anwender, die Leistungsreserven der Maschine voll auszunutzen, ohne daß die Gefahr eines Wicklungsschadens besteht.

Für Sicherheit beim Arbeiten sorgt bei hochwertigen Elektrowerkzeugen eine eingebaute Sicherheitskupplung. Diese schützt Bedienperson und Maschine vor plötzlich auftretendem Rückdrehmoment, z.B. wenn das Bohrwerkzeug beim Auftreffen auf Armierungsstahl ruckartig blockiert.

Qualitativ hochwertige Elektrowerkzeuge sind mit Abschaltkohlebürsten ausgestattet. Sie verhindern, daß bei abgenutzten Kohlebürsten der Kollektor beschädigt wird.

Eine Drehmomentbegrenzung erlaubt, das abgegebene Drehmoment der Bohrspindel stufenweise zu dosieren. Es läßt sich so verhindern, daß beim Eindrehen von Schrauben mit kleinem Schaftdurchmesser, infolge des hohen Drehmoments der Maschine, die Schraubenköpfe abreißen.

In der Werkzeugaufnahme der Maschine wird das Einsatzwerkzeug (Bohrer, Schrauber-Bit usw.) befestigt. Die Werkzeugaufnahme garantiert eine gute Übertragung des Drehmoments und hervorragende Rundlaufeigenschaften. Schlagbohrmaschinen und Akkubohrmaschinen sind mit einem schlüssellosem Schnellspannbohrfutter oder Zahnkranzbohrfutter ausgerüstet, kleine Bohrhämmer haben eine schlüssellose SDS-Plus-Werkzeugaufnahme.

Der Anwender sollte daran denken, daß das Arbeitsergebnis auch direkt von der Qualität der Einsatzwerkzeuge abhängt. Deshalb empfiehlt sich die Verwendung des Original-Zubehörs, da dieses auf die Elektrowerkzeuge abgestimmt ist.

B i l d e r : Metabowerke GmbH & Co., Nürtingen

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