Come funziona un martello rotante?

Dato che ci occupiamo di molti attrezzi per il calcestruzzo, riceviamo molte domande in merito da parte dei lettori. Abbiamo pensato che fosse il momento giusto per rispondere alla domanda su come funziona esattamente un martello rotante. Ci auguriamo che questo articolo si rivolga sia agli artigiani che utilizzano quotidianamente questi utensili, sia a coloro che amano capire la tecnologia. Da parte nostra, amiamo sbirciare all'interno di qualsiasi utensile per vedere come funziona. Spesso gli utensili sono molto più interessanti all'interno che all'esterno, e questo è certamente il caso dei martelli perforatori.

Come funziona un martello rotante?

A quanto ci risulta, Hilti ha un passato piuttosto solido per quanto riguarda gli utensili a martello rotante. Qual è la storia di questo settore? Beh, ricordate che il modo in cui si praticava un foro nel calcestruzzo era quello di usare una punta a stella. Si trattava in pratica di una grossa punta che si colpiva con un martello, si ruotava e poi si colpiva di nuovo. Alla fine si otteneva un foro. Il primo utensile elettropneumatico a martello rotante sul mercato, circa 46 anni fa, nel 1967, è stato il modello Hilti Torna 765. Il grande passo in avanti è stato il principio di funzionamento elettropneumatico, o EP. Questo è il fondamento del meccanismo del martello rotante.

Hilti ha capito come farlo funzionare e ha lanciato il martello rotativo Torna 765. Poco dopo, il TE 17 divenne il primo utensile EP largamente accettato dal mercato. Potete immaginare cosa accadde quando questi nuovi martelli rotanti elettrici arrivarono in un cantiere dove, in precedenza, la perforazione era un processo manuale molto lento. Hilti è stata il produttore esclusivo di questi utensili EP per circa 10 anni.

Come sono cambiati i martelli rotanti?

Ci parli di come sono cambiati i martelli rotanti dai primi prodotti Hilti a oggi. Con il passare del tempo, ci sono stati modi per eliminare il peso dallo strumento. Abbiamo imparato a ridurre il peso di alcuni meccanismi realizzandoli con materiali più leggeri. Questo ci ha permesso di aumentare la potenza dell'utensile ridistribuendo il peso. Ad esempio, il martello demolitore TE 3000-AVR da 65 libbre ha un percussore che pesa 4,9 libbre. Si tratta di una dimensione circa doppia rispetto a quella di un percussore della stessa classe di dimensioni della maggior parte degli altri produttori. Ciò è stato possibile grazie alle innovazioni tecnologiche e alla regolazione di altre aree della massa naturale dell'utensile.

Anche il tubo di guida, dove il pistone va avanti e indietro, è stato sostituito con leghe molto avanzate. Dura molto di più rispetto ai modelli originali. Ora i tempi di manutenzione sono molto più lunghi. Hilti ha inoltre apportato delle modifiche al percussore e al rapporto tra quest'ultimo e il pistone che hanno permesso di ottenere notevoli miglioramenti nelle prestazioni. Se mi dilungo oltre, perdo il lavoro!

E le vibrazioni?

Non ti citerò su questo... oh aspetta, l'ho appena fatto! E per quanto riguarda le vibrazioni, come mai queste cose non ti strappano le braccia? La riduzione delle vibrazioni è un risultato naturale del meccanismo EP. È anche un problema di sicurezza e, di conseguenza, è un'area che ha ricevuto molta attenzione. Hilti ha scelto un sistema completamente disaccoppiato. L'impugnatura posteriore dei nostri attrezzi dotati di AVR può muoversi sia verso l'alto che verso il basso e da sinistra a destra su più assi rispetto all'attrezzo. Un'altra area di interesse riguarda il controllo attivo della coppia. Hilti utilizza meccanismi che aggiungono un ulteriore livello di protezione per l'operatore da una rotazione improvvisa e involontaria del corpo dell'utensile dovuta al bloccaggio su un pezzo di armatura.

A volte capita che un appaltatore possa urtare un pezzo di armatura e incepparsi. Ciò potrebbe causare la fuoriuscita dell'attrezzo dalle mani dell'utilizzatore o addirittura provocare un infortunio. Il meccanismo Hilti comprende una frizione magnetica che disinnesta il motore quando il corpo dell'utensile ruota di oltre 45 gradi in meno di mezzo secondo. L'utensile è comunque dotato di una frizione a slittamento, ma questo va oltre. Questa funzione aggiunge un certo peso all'utensile, quindi è presente soprattutto nei martelli combinati più grandi, come il modello TE 30-A36.

La differenza tra un trapano a percussione (azione a camme) e un martello rotante (meccanismo EP)

L'azione a camme, o a percussione, in un trapano a percussione consente di dare un leggero colpo al calcestruzzo. Il rumore è molto forte perché gli ingranaggi sfregano fisicamente l'uno contro l'altro. Inoltre, non si ottiene un'intensità di martellamento altrettanto forte. Per questo motivo i trapani a percussione non sono quasi mai dotati di scalpelli e non sono destinati a punte da 3/4″.

Il meccanismo elettropneumatico (EP), invece, utilizza un sistema in cui il pistone di azionamento e il pistone volante non si toccano mai. C'è una sacca d'aria tra di loro, per cui si ottiene un trasferimento di potenza molto più forte ed efficiente al meccanismo di martellatura. Inoltre, l'usura dell'utensile è molto minore.

Come funzionano i martelli rotanti a batteria rispetto a quelli a filo

Quali sono le differenze fondamentali in termini di design e di obiettivi tra gli utensili Hilti a filo e quelli a batteria? Fino a quest'anno, gli utensili a batteria sono stati progettati per ottenere prestazioni ottimali con punte da 5/8″ o inferiori. Quindi si cerca di portare le prestazioni con filo (o migliori) in un modello a batteria. In termini di meccanismo interno, non ci sono grandi differenze o cambiamenti significativi. Si cerca semplicemente di arrivare al livello in cui il meccanismo è abbastanza efficiente da garantire una mezza giornata o addirittura una giornata intera di lavoro con una sola carica.

Negli ultimi anni, abbiamo assistito alla conversione di applicazioni seriali (ripetitive) in alcune categorie di dimensioni a utensili a batteria. Questi hanno ottenuto enormi guadagni in termini di produttività. Questo si misura assicurando che l'utensile esegua un numero sufficiente di fori per ogni carica e che tali fori vengano eseguiti abbastanza velocemente da soddisfare i requisiti per eguagliare l'utensile a filo. Ora siamo arrivati a un punto in cui abbiamo più trapani a percussione a batteria nella nostra gamma che trapani a filo. Non potremmo farlo se questi utensili non offrissero le stesse prestazioni di quelli a filo.

Ostacoli nella progettazione

Quali sono gli ostacoli maggiori nella progettazione di un grande martello rotante? Dove cercate costantemente di migliorare? Progettare utensili più grandi che rompano gli schemi. Ad esempio, stiamo entrando in categorie più grandi come il TE 30-A36. Si tratta del primo martello combinato a batteria al mondo, in grado di eseguire fori da 3/4″ e più grandi. Il nuovo martello demo TE 3000-AVR senza spazzole è stato progettato per competere con i martelli pneumatici più grandi. In genere, gli appaltatori devono decidere se utilizzare un utensile elettrico meno potente o un martello pneumatico più potente con molte vibrazioni. Abbiamo realizzato il TE 3000 per offrire la potenza di un martello pneumatico da 60 libbre in un utensile elettrico che potesse funzionare con un generatore.

Come si fa a testarlo per essere sicuri di averlo fatto?

Per la potenza d'impatto, abbiamo deciso di utilizzare binari ferroviari di dimensioni industriali. Si tratta di un pezzo di acciaio largo circa il doppio di un binario ferroviario convenzionale. Poi, in pratica, abbiamo picchiato a morte l'utensile su di esso a più angolazioni, usando un impianto per far funzionare l'utensile finché non muore. Battere uno scalpello contro un binario ferroviario è più violento persino del cemento a 10.000 psi. L'impianto è davvero fantastico. Utilizza un braccio robotico che aziona l'utensile 24 ore su 24 con uno scalpello fino alla sua morte. Che ci crediate o no, dopo un po' l'acciaio cede.

Analisi della meccanica di un martello rotante

Grandi o piccoli, tutti i martelli perforatori sono più o meno uguali in termini di funzionamento.

  1. Premendo il grilletto o il pulsante di accensione/spegnimento, il segnale viene inviato per attivare il motore.
  2. Il motore ruota, azionando gli ingranaggi, ruotando la punta e spostando il pistone.
  3. Quando il pistone di azionamento si sposta in avanti, la sacca d'aria tra esso e il pistone di volo libero si riduce di dimensioni. In questo modo si crea una sacca di aria compressa, che a sua volta spinge il pistone a pelo libero. I due pistoni non entrano in contatto fisico.
  4. Quando il secondo pistone, o volo libero, si muove in avanti, entra in contatto con il riscontro.
  5. Il percussore, a sua volta, entra in contatto con l'estremità della punta o dello scalpello, fornendo l'azione del martello.

La frequenza del ciclo del pistone (martellamento) è molto più alta della velocità di rotazione. Ciò significa che l'azione di martellamento si verifica numerose volte per ogni giro della punta.

C'è margine di miglioramento?

Abbiamo raggiunto l'apice di ciò che i martelli rotanti possono fare? C'è spazio per i miglioramenti? Esistono alcune opportunità di miglioramento significativo della velocità di foratura per gli utensili SDS-Max. Possiamo anche ottenere un numero sempre maggiore di fori per carica sugli utensili SDS+ a batteria. Anche la riduzione del peso sarà un fattore significativo. E una cosa su cui tendiamo a concentrarci è prendere cose banali e rivoluzionarle. Abbiamo iniziato con la TE 17, naturalmente. Tuttavia, la TE 3000-AVR e le nostre nuove punte cave sono altri ottimi esempi di come l'innovazione sia ancora forte. I trapani a filo sono stati quasi del tutto sostituiti dai modelli a batteria. Penso che vedremo anche i martelli perforatori a batteria dominare la perforazione di fori di piccolo diametro. I prodotti a filo scompariranno per questo tipo di lavoro.

Come funziona il martello rotante

Ringraziamo Trey Sklar di Hilti per averci parlato e averci permesso di fare un po' di chiarezza sul funzionamento dei martelli perforatori. Concordo sul fatto che siamo nel bel mezzo di uno spostamento verso i cordless per la foratura di piccoli diametri. Teniamo gli occhi aperti per vedere cosa fanno Hilti e altri anche per i prodotti più grandi.

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