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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach den Oberbegriffen
der unabhängigen
Ansprüche.
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Es
sind Bohr- und/oder Meißelhämmer mit pneumatischen
Schlagwerken bekannt, die über
eine mechanische Reibkupplung aktiviert bzw. deaktiviert werden
können.
Wird der Bohr- und/oder Meißelhammer
mit einem Werkzeug gegen eine Bearbeitungsoberfläche gedrückt, wird eine das Werkzeug haltende
Werkzeughalterung in Richtung eines Bedieners in ein Gehäuse des
Bohr- und/oder Meißelhammers
geführt.
Dabei kommen konische Reibflächen
der Reibkupplung in Anlage, und das pneumatische Schlagwerk wird über einen
Kraftschluss angetrieben. Das Schlagwerk erzeugt während des
Betriebs mit einem in einem Zylinder geführten, in axialer Richtung
bewegbaren Kolben ein Druckluftpolster, das einen Schläger in axiale
Richtung auf einen Schlagbolzen beschleunigt. Der Schläger schlägt auf den
Schlagbolzen, der dadurch einen Impuls erfährt. Der Impuls wird an das
in dem Werkzeughalter befindliche Werkzeug weitergeleitet.
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Wird
der Bohr- und/oder Meißelhammer
mit dem Werkzeug von der Bearbeitungsfläche abgehoben, werden die Reibflächen der
Reibkupplung getrennt, und die Antriebsverbindung des Schlagwerks wird
unterbrochen.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk
und einer Kupplungsvorrichtung, die zur Herstellung einer Antriebsverbindung
des Schlagwerks ein- und auskuppelbar ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil eines Antriebslagers
von einer Leerlaufstellung in eine Schlagstellung kippbar ausgebildet
ist. Es ist ein stufenloser Übergang
von der Leerlaufstellung in die Schlagstellung möglich. Vorzugsweise steht das
Antriebslager in der Leerlaufstellung in etwa senkrecht zu einer
Drehachse einer Zwischenwelle und ermöglicht dergestalt einen vibrationsarmen
und sauberen Leerlauf der Handwerkzeugmaschine. Es ist praktisch
kein oder nur ein geringer Leerlaufweg eines Werkzeugs in einer
Werkzeugaufnahme notwendig. Dadurch kann eine hohe Standzeit und
ein geringer Verschleiß der
Werkzeugaufnahme erreicht werden.
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Bildet
das Kupplungselement in einer Schlagstellung zumindest bereichsweise
eine Abstützung
des Antriebslagers, kann eine Betätigungskraft über eine
Anlagefläche
eingestellt werden.
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Zweckmäßigerweise
ist das Kupplungselement relativ zu dem Antriebslager axial verschiebbar angeordnet.
Zur Herstellung der Schlagstellung kann das Kupplungselement in
das Antriebslager eingerückt
werden. Eine Taumelbewegung eines Taumeltriebs unterstützt dabei
das Kippen des Antriebslagers von der Leerlaufstellung in die Schlagstellung. Ein
günstiges
Anlaufverhalten für
das Schlagwerk ist möglich,
da von null in Leerlaufstellung auf eine Arbeitsfrequenz in Schlagstellung
beschleunigt werden kann.
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Ist
eine Abstützung
des Antriebslagers konisch zulaufend ausgebildet, kann die Betätigungskraft über den
Konus gesteuert bzw. eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Abstützung einstückig mit dem
Kupplungselement. Alternativ kann die Abstützung auch getrennt vom Kupplungselement
sein. Die Kupplungsvorrichtung baut sehr kurz und kompakt und ermöglicht damit
eine kurze Maschinenbaulänge.
Die Kupplungsvorrichtung besteht aus nur wenigen Einzelteilen. Eine
Herstellung des Antriebslagers, insbesondere eines Taumeltriebs,
wird vereinfacht. Ein aufwändiges
Schleifen einer schrägen
Kugelumlaufbahn zur Bereitstellung eines Taumelwinkels kann entfallen,
da der notwendige Taumelwinkel durch den Konus des Kupplungselements
erreicht werden kann. Eine Schiefstellung des Antriebslagers nimmt
mit einem Einrückweg
des Kupplungselements zu und ermöglicht
ein sanftes Anlaufen und Auslaufen des Antriebs. Das Antriebslager
wird bei Kompression des Schlagwerks in Richtung einer Ankerwelle
gedrückt
und die Kräfte über den
Konus des Kupplungselements aufgenommen. Dadurch erfolgt eine Zerlegung
der Kräfte
in eine axiale und eine radiale Komponente. Ein Bediener erfährt nur
die axiale Kompo nente. Dieser Anteil ist gering, so dass der Bediener
nur eine geringe Anpresskraft benötigt.
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Weist
das Antriebslager eine mit der Abstützung korrespondierende Fläche auf,
kann eine definierte Kippung des Antriebslagers erreicht und dieses
sicher abgestützt
werden. Es kann ein solider Formschluss zwischen Abstützung und
Antriebslager erreicht werden.
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Taucht
das Antriebslager zumindest in der Schlagstellung mit einer von
einer Abstützung
des Antriebslagers abgewandten Seite über eine Klauenverbindung in
ein angetriebenes Stirnrad ein, kann ein schlupffreies Übertragen
einer Drehbewegung durch Formschluss des Antriebslagers mit dem
Stirnrad erreicht werden. Alternativ ist auch ein entsprechender
Formschluss mit einer Zwischenwelle möglich, welcher gleichfalls
ein schlupffreies Übertragen der
Drehbewegung erlaubt.
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Ist
das Kupplungselement auf einer Zwischenwelle angeordnet, kann eine
kompakte und klein bauende Kupplungsvorrichtung erreicht werden.
Vorzugsweise ist zwischen dem Kupplungselement und der Zwischenwelle
eine Drehmitnahme aus ortsfest mit der Zwischenwelle verbundenen
Wälzkörpern angeordnet.
Günstig
sind Kugeln als Wälzkörper. Optional
können
auch walzenförmige
Wälzkörper verwendet
werden.
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Ist
das Kupplungselement mit einem Hammerrohr in axialer Richtung starr
gekoppelt, kann bei Andrücken
des Werkzeugs an eine Bearbeitungsfläche das Kupplungselement in
eine der Bearbeitungsfläche
entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
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Das
Antriebslager kann mit Hilfe einer Leerlauffeder in die Leerlaufstellung
gekippt werden, indem eine Leerlauffeder beim Lösen des Werkzeugs von der Bearbeitungsfläche expandiert
und das Kupplungselement und eine Schiebehülse auseinander drückt, wenn
die Leerlauffeder zwischen einem Ringsteg der Schiebehülse und
einem Ringsteg des Kupplungselements angeordnet ist. Günstigerweise ist
die Schiebehülse
axial an Bereichen des Antriebslagers festgelegt.
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Weist
das Antriebslager eine Kugelumlaufbahn auf, die senkrecht zu einer
Längsachse
des Antriebslagers verläuft,
kann ein vibrationsfreier Leerlauf der Handwerkzeugmaschine in der
Leerlaufstellung erreicht werden. Das Antriebslager kann in der Leerlaufstellung
senkrecht zur Zwischenwelle stehen, so dass die Längsachse
und eine Drehachse der Zwischenwelle zusammenfallen. Die Fertigung des
Antriebslagers wird vereinfacht, da ein Herstellen einer schrägen Kugelumlaufbahn
entfallen kann. Der notwendige Taumelwinkel kann automatisch durch den
Konuswinkel des Kupplungselements eingestellt werden.
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Ferner
wird ein Schlagwerk vorgeschlagen, bei dem zumindest ein Teil eines
Antriebslagers von einer Leerlaufstellung in eine Schlagstellung
kippbar ist.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Teilschnitt einer bevorzugten Handwerkzeugmaschine,
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2 einen
Schnitt durch ein bevorzugtes Schlagwerk mit Antrieb und Kupplungsvorrichtung
in Schlagstellung,
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3 eine
Anordnung in Leerlaufstellung,
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4 die
Anordnung aus 3 bei einem Übergang von einer Leerlaufstellung
in eine Schlagstellung,
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5 die
Anordnung aus 3 in einer Schlagstellung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
einen Teilschnitt einer bevorzugten Handwerkzeugmaschine 70 mit
einem Schlagwerk 40 und einer Kupplungsvorrichtung 20.
In einem Werkzeughalter 72 der Handwerkzeugmaschine 70 ist
ein Werkzeug 74 eingesetzt, welches in Arbeitsrichtung 76 eine
Bearbeitungsfläche
bearbeitet. Ein Bediener hält
die Handwerkzeugmaschine 70 an einem bügelförmigen Griff 78 und
einem senkrecht nach unten abstehenden Griff 80.
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2 zeigt
einen Schnitt durch ein bevorzugtes Schlagwerk 40 mit einem
als Taumeltrieb ausgebildeten Antrieb und einer Kupplungsvorrichtung 20 eines
Bohr- und/oder Meißelhammers
mit einem nicht näher
dargestellten Elektromotor, der eine Ankerwelle 10 aufweist,
wobei der Antrieb sich in Schlagstellung befindet. An die Ankerwelle 10 ist
ein Ritzel 12 angeformt, das mit einem auf einer zur Ankerwelle 10 parallel
verlaufenden Zwischenwelle 16 angeordneten Stirnrad 14 kämmt. Die
Zwischenwelle 16 besitzt auf einer einem nicht dargestellten
Werkzeughalter zugewandten Seite ein angeformtes Zahnrad 66, über das
die Zwischenwelle 16 mit einem auf einem Hammerrohr 64 sitzenden,
nicht dargestellten Zahnrad kämmt.
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Auf
der Zwischenwelle 16 ist zwischen dem Stirnrad 14 und
dem Zahnrad 66 das Schlagwerk 40, welches den
Taumeltrieb mit einem Taumelfinger 46 umfasst, mit einem
Antriebslager 18 drehbar gelagert. Auf dem äußeren Umfang
des Antrieblagers 18 ist eine Kugelumlaufbahn 42 angeordnet,
auf der Kugeln 44 geführt
sind. Die Kugelumlaufbahn 42 steht senkrecht zu einer Längsachse 60 des
Antriebslagers 18 und ist, wie auch die Längsachse 60,
in der Schlagstellung um einen Winkel α gekippt gegenüber einer
Drehachse 90 der Zwischenwelle 16. Daher erfährt der
Taumelfinger 46 eine Taumelbewegung, wenn sich die Zwischenwelle 16 dreht.
Durch die Taumelbewegung wird, wie vorne beschrieben, ein Luftpolster
in einem Zylinderrohr 50 komprimiert und ein Impuls über einen
Schlagbolzen 52 auf ein nicht dargestelltes Werkzeug übertragen.
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Ferner
ist auf der Zwischenwelle 16 eine Kupplungsvorrichtung 20 gelagert,
die zur Herstellung und Unterbrechung einer Antriebsverbindung des
Schlagwerks 40 ein- und auskuppelbar ist. Die Kupplungsvorrichtung 20 besitzt
auf der dem Werkzeughalter abgewandten Seite des Zahnrads 66 ein auf
der Zwischenwelle 16 axial verschiebbares und drehfest
gelagertes Kupplungselement 24. Das Kupplungselement 24 besitzt
an seiner dem Werkzeughalter zugewandten Ende eine umlaufende Nut 36,
die zwischen einem inneren als Ringsteg ausgebildeten Steg 32 und
einem äußeren als
Ringsteg ausgebildeten Steg 34 verläuft. Der innere als Ringsteg
ausgebildete Steg 32 weist einen größeren Radius auf als der äußere als
Ringsteg ausgebildete Steg 34. In die Nut 36 greift
ein um das Hammerrohr 64 umlaufender Arretierring 68 ein,
der auf dem Hammerrohr 64 zwischen zwei Nuten axial fixiert
ist. Eine axiale Bewegung des Hammerrohrs 64 wird damit auf
das Kupplungselement 24 übertragen. In dem Hammerrohr 64 ist
ein nicht dargestelltes Werkzeug drehfest und axial beweglich gehalten.
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Das
Kupplungselement 24 ist von einer Schiebehülse 28 umgeben,
die auf einer dem Stirnrad 14 zugewandten Seite einen als
Ringsteg ausgebildeten Steg 62 aufweist. Zwischen dem als
Ringsteg ausgebildeten Steg 62 der Schiebehülse 28 und dem
inneren als Ringsteg ausgebildeten Steg 32 des Kupplungselements 24 ist
eine Leerlauffeder 30 angeordnet, deren axiale Länge in einer
Leerlaufstellung maximal und in einer Schlagstellung minimal ist.
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Eine äußere Stirnfläche des
als Ringsteg ausgebildeten Stegs 62 der Schiebehülse 28 liegt
an dem Antriebslager 18 an, wobei das Antriebslager 18 über eine
Klauenverbindung 54 mit dem Stirnrad 14 formschlüssig verbunden
ist.
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Das
Kupplungselement 24 weist an seiner dem Stirnrad 14 zugewandten
Seite einen Konus 26 auf, wobei der Durchmesser in Richtung
des Stirnrads 14 abnimmt. Das Kupplungselement 24 bildet mit
dem Konus 26 eine Abstützung 56 für das Antriebslager 18.
Der Winkel α zwischen
einer schrägen Außenfläche 82 und
einer geraden Innenfläche 84 in einer
Bohrung des Kupplungselements 24 liegt vorzugsweise zwischen
5° und 85°, besonders
bevorzugt zwischen 10° und
20°. Dieser
Winkel α entspricht
auch dem Neigungswinkel α zwischen
der Längsachse 60 des
Antriebslagers 18 und der Drehachse 90.
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Dreht
die Zwischenwelle 16, ist das Antriebslager 18 auf
dem Konus 26 abgestützt
und rotiert um die Drehachse 90 der Zwischenwelle 16.
Eine korrespondierende Fläche 58 des
Antriebslagers 18 bildet einen Innenkonus mit einem Öffnungswinkel
2·α, während die
Abstützung 56 mit
dem Konus 26 einen Außenkonus
mit dem Öffnungswinkel
2·α bildet.
Eine Drehmitnahme des Kupplungselements 24 ist formschlüssig mit
als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern 22 realisiert,
welche mit der Zwischenwelle 16 ortsfest verbunden sind
und zwischen Kupplungselement 24 und Zwischenwelle 16 angeordnet
sind.
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Das
Hammerrohr 64 ist gegenüber
der Leerlauffeder 30 axial verschiebbar und wird von einem Bediener
betätigt,
indem die Handwerkzeugmaschine und somit das Werkzeug, insbesondere
ein Bohr- und/oder Meißelwerkzeug,
gegen ein abzutragendes Material an einer Bearbeitungsfläche gedrückt wird. Diese
Bewegung wird über
einen im Hammerrohr 64 in üblicher Weise abgestützten Schlagbolzen 52 auf das
Hammerrohr 64 und auf das Kupplungselement 24 übertragen.
Dadurch kommt es zu einer Überdeckung
des Konus 26 des Kupplungselements 24 mit der korrespondierenden
Innenfläche 58 des
Antriebslagers 18, die in den folgenden Figuren näher beschrieben
ist.
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In
den 3 bis 5 ist ein Detail der Anordnung
aus 2 in Leerlaufstellung, bei einem Übergang
von einer Leerlaufstellung in eine Schlagstellung und in einer Schlagstellung
dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Teile sind grundsätzlich mit
den gleichen Bezugszeichen beziffert. Ferner kann bezüglich gleich
bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung in den vorangegangenen
Figuren verwiesen werden.
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Das
Antriebslager 18 ist in 3 in einer Leerlaufstellung
dargestellt, bei der es im Wesentlichen senkrecht auf der Zwischenwelle 16 steht,
wobei eine Längsachse 60 mit
einer Drehachse 90 der Zwischenwelle 16 zusammenfällt.
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Das
Antriebslager 18 weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenkontur
auf. An einer dem Stirnrad 14 zugewandten Seite ist die
Klauenverbindung 54 mit dem Stirnrad 14 vorgesehen,
wobei ein nicht näher
bezeichneter Mitnehmer in das Stirnrad 14 eintaucht. Diagonal
gegenüber
an der dem Kupplungselement 24 zugewandten Seite weist
das Antriebslager 18 am Übergang vom zylinderförmigen Umfang
des Antriebslagers 18 zu einer Bohrung mit der Fläche 58 eine
Abschrägung 86 auf.
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Im
Innern des Antriebslagers 18 sind winklig zueinander verlaufende
Bohrungen mit Flächen 58, 88 angeordnet,
die ungefähr
in einem Mittelpunkt des Antriebslagers 18 zusammenstoßen und
die im Wesentlichen punktsymmetrisch zum Mittelpunkt des Antriebslagers 18 angeordnet
sind. Die Fläche 58 bildet den
in 2 beschriebenen, an einem Konus 26 eines
Kupplungselements 24 anliegenden Innenkonus. In der Leerlaufstellung
liegt der vom Hammerrohr 64 abgewandte Teil des Innenkonus
der Fläche 58 an
der Zwischenwelle 16 an und der dem Hammerrohr 64 zugewandte
Teil steht von der Zwischenwelle 16 ab, während der
axial benachbarte Teil der Fläche 88 von
der Zwischenwelle 16 absteht und der dem Hammerrohr 64 zugewandte
Teil der Fläche 88 an
der Zwischenwelle 16 anliegt.
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Das
Kupplungselement 24 befindet sich in einer vom Antriebslager 18 maximal
entfernten Position; die Leerlauffeder 30 weist die größte axiale
Länge auf.
Die Schiebehülse 28 liegt
mit ihrem als Ringsteg ausgebildeten Steg 62 an dem unteren,
von dem Hammerrohr 64 abgewandten Teil des Antriebslagers 18 an.
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Dreht
das Stirnrad 14, wird das Antriebslager 18 über den
Formschluss mit dem Stirnrad 14 mitgenommen, führt jedoch
keine Taumelbewegung aus, sondern der in das nicht dargestellte
Hammerrohr ragende Taumelfinger 46 bleibt wegen der gerade
verlaufenden Kugelumlaufbahn 42 in Ruhe, da Längsachse 60 und
Drehachse 90 zusammenfallen.
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Wird
das Kupplungselement 24 beim Andrücken eines nicht dargestellten
Werkzeugs an eine Bearbeitungsfläche
axial in Richtung Antriebslager 18 verschoben, wie in 4 dargestellt,
beginnt das Antriebslager 18 in Richtung auf das Kupplungselement 24 hin
zu kippen. Das Kippen wird durch eine beginnende Taumelbewegung
erleichtert. Die Leerlauffeder 30 wird zwischen dem inneren
Ringsteg 32 des sich axial auf das Stirnrad 14 zu
bewegenden Kupplungselements 24 und dem als Ringsteg ausgebildeten
Steg 62 der Schiebehülse 28 komprimiert, und
der als Ringsteg ausgebildeten Steg 62 kommt mit der Abschrägung 86 des
Antriebslagers 18 in Kontakt. Die Klauenverbindung 54 zwischen
Antriebslager 18 und Stirnrad 14 verstärkt sich.
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Wird
das Kupplungselement 24 bis in die Schlagstellung gebracht,
wie in 5 dargestellt ist, stützt der Konus 26 das
Antriebslager 18 ab. Gleichzeitig ist das Antriebslager 18 mit
maximaler Tiefe im Stirnrad 14 eingetaucht, so dass die
Klauenverbindung 54 einen soliden Formschluss bildet.
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Das
Kupplungselement 24 bildet in der Schlagstellung mit dem
Konus 26 eine Abstützung 56 des
Antriebslagers 18; der Innenkonus des Antriebslagers 18 mit
der korrespondierenden Fläche 58 liegt auf
dem einen Außenkonus
bildenden Konus 26 des Kupplungselements 24 auf.
Die Abschrägung 86 liegt flächig an
der Stirnseite des Ringstegs 62 der Schiebehülse 28 an.
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- 10
- Ankerwelle
- 12
- Ritzel
- 14
- Stirnrad
- 16
- Zwischenwelle
- 18
- Antriebslager
- 20
- Kupplungsvorrichtung
- 22
- Wälzkörper
- 24
- Kupplungselement
- 26
- Konus
- 28
- Schiebehülse
- 30
- Leerlauffeder
- 32
- Steg
- 34
- Steg
- 36
- Nut
- 40
- Schlagwerk
- 42
- Kugelumlaufbahn
- 44
- Kugel
- 46
- Taumelfinger
- 50
- Kolbenzylinder
- 52
- Schlagbolzen
- 54
- Klauenverbindung
- 56
- Abstützung
- 58
- Korrespondierende
Flä
-
- che
- 60
- Längsachse
- 62
- Steg
- 64
- Hammerrohr
- 66
- Zahnrad
- 68
- Arretierring
- 70
- Handwerkzeugmaschine
- 72
- Werkzeughalter
- 74
- Werkzeug
- 76
- Arbeitsrichtung
- 78
- Griff
- 80
- Griff
- 82
- Schräge Außenfläche
- 84
- Innenfläche
- 86
- Abschrägung
- 88
- Fläche
- 90
- Drehachse
- α
- Winkel