DE102006010892A1

DE102006010892A1 - Werkzeugmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102006010892A1
Application number: DE200610010892
Authority: DE
Inventors: Manfred Hellbach; Frank Mueller; Gerhard Meixner; Willy Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-13
Also published as: EP1996372A1; CN101400485A; WO2007101736A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem pneumatischen Schlagwerk, das ein Gehäuse mit mindestens einer Leerlauföffnung aufweist, die im Leerlaufbetrieb ein Luftpolster im Innern des Schlagwerks mit Umgebungsluft verbindet, und mit mindestens einem, dem Freigeben oder Versperren der Leerlauföffnung dienenden Schließelement. Es ist vorgesehen, dass ein Handbedienelement (52) das Schließelement (21) verlagert. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem pneumatischen Schlagwerk, das ein Gehäuse mit mindestens einer Leerlauföffnung aufweist, die im Leerlaufbetrieb ein Luftpolster im Innern des Schlagwerks mit Umgebungsluft verbindet und mit mindestens einem, dem Freigeben oder Versperren der Leerlauföffnung dienenden Schließelement.
Stand der Technik
Eine Werkzeugmaschine der vorstehend genannten Art ist bekannt. Ein Schlagwerk der Werkzeugmaschine treibt ein Werkzeug, wie zum Beispiel einen Meißel, periodisch wiederkehrend schlagartig vor. Um einen entsprechenden Impuls zu erzeugen, bewegt sich ein von einem Motor in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzter Kolben in einem rohrförmigen Gehäuse und treibt dabei einen ebenfalls im Gehäuse geführten Schläger über ein zwischen dem Kolben und dem Schläger liegendem Luftpolster an. Die bewegte Schlagmasse des Schlägers überträgt beim Aufschlag auf ein Werkzeugelement den Impuls. Das Werkzeugelement kann das Werkzeug selbst sein, ein Teil einer Werkzeughalterung oder ein zwischen dem Werkzeug und dem Schläger angeordneter Schlagbolzen. Weist die Werkzeugmaschine einen Schlagbolzen auf, so hat dieser neben der Impulsübertragung die Aufgabe, das Schlagwerk und insbesondere den Schläger beim Anpressen des Werkzeugs an ein Werkstück von ei ner Leerlaufstellung in eine Arbeitsstellung zu bewegen. Dazu drückt ein Bediener der Werkzeugmaschine – zum Beispiel bei einer Handwerkzeugmaschine – über ein Gehäuseelement auf eine Anlegeschulter des Schlagbolzens, um das vor dem Schlagbolzen liegende Werkzeug gegen das Werkstück zu pressen und den Schläger gleichzeitig in Richtung des Kolbens in die Arbeitsstellung zu bewegen. Das rohrförmige Gehäuse weist auf Höhe des zwischen dem Kolben und dem Schläger liegenden Luftpolsters mindestens eine Leerlauföffnung auf. Eine derartige Leerlauföffnung kann in der Arbeitsstellung des Schlagwerks alternativ durch zwei Arten von Schließelementen verschlossen werden. Ist die Leerlauföffnung in unmittelbarer Nähe des Schlägers angeordnet, so kann dieser die Leerlauföffnung versperren, wenn er sich in der Arbeitsstellung befindet. In diesem Fall ist der Schläger selbst das Schließelement. Alternativ betätigt der Schlagbolzen oder die Werkzeugaufnahme direkt oder über ein Zwischenelement ein separates Schließelement im Außenbereich des Gehäuses. Bei beiden Alternativen des Verschließens kommt es zu einer Abhängigkeit der Leerlaufstellung des Schließelements von der Leerlaufstellung des Schlagbolzens, sodass Resonanzschwingungen entstehen können, die den Leerlauf der Werkzeugmaschine negativ beeinflussen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat ein das Schließelement verlagerndes Handbedienelement. Durch eine Betätigung des Schließelements durch das Handbedienelement ist das Freigeben oder Versperren der Leerlauföffnung unabhängig von Werkzeugelementen und/oder werkzeugseitig angeordneten Elementen des Schlagwerks möglich, sodass das Schließelement präzise und unbeeinflusst von Bewegungen der Schlagwerkkomponenten betrieben werden kann. Damit der Bediener das Schließelement nicht bewusst bedienen muss, kann das Handbedienelement mit einer Komponente der Werkzeugmaschine verbunden sein, die vom Bediener auch zum Betrieb einer herkömmlichen Werkzeugmaschine betätigt wird.

Vorzugsweise wirkt das Handbedienelement über eine Verstelleinrichtung auf das Schließelement. Durch die zwischengeschaltete Verstelleinrichtung kann das Bedienelement an einer vom Schlagwerk unabhängigen Position an der Werkzeugmaschine angeordnet sein.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung eine mechanische und/oder elektrische Verstelleinrichtung ist. Bei einer mechanischen Verstelleinrichtung kann eine Bewegung des Handbedienelements dazu genutzt werden, um die Stellung des Schließelements mechanisch zu verstellen. Bei einer Verstelleinrichtung mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten kann zum Beispiel ein Elektromotor, der das Schließelement über ein Getriebe verlagert, mittels mindestens einem Schalter elektrisch angesteuert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein der Schließbewegung des Schließelements entgegenwirkendes Rückstellelement vorgesehen. Ist ein derartiges Rückstellelement vorhanden, so muss lediglich die Schließbewegung selbst vom Handbedienelement hervorgerufen werden. Eine Rückführung des Schließelements in die Leerlaufstellung (Ruhestellung) wird vom Rückstellelement vorgenommen. Das Rückstellelement ist dabei so ausgelegt, dass das Schließelement hinreichend schnell seine Leerlaufstellung erreicht. Das Handbedienelement kann in diesem Fall einen Tastbetrieb aufweisen, wobei nach Ende der Betätigung des Handbedienelements das Schließelement vom Rückstellelement automatisch in die Leerlaufstellung verlagert wird.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Rückstellelement als elastisches und/oder pneumatisches Rückstellelement ausgebildet ist.

Das Rückstellelement kann zu diesem Zweck an einer gehäusefesten Stelle fixiert sein und wird von dem an einer anderen Stelle angreifenden Schließelement verformt. Diese Verformung wird genutzt, um eine rücktreibende Kraft aufzubringen, die das Schließelement in die Ausgangsposition der Leerlaufstellung zurückführt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elastische Rückstellelement eine Federeinrichtung ist. Federeinrichtungen sind als Rückstellelemente besonders geeignet, da die Verformung bei Krafteinwirkung gezielt gerichtet ist und Federeinrichtungen auch nach einer großen Anzahl von Verformungsprozessen eine gleichbleibende Elastizität aufweisen. Zudem gibt es unterschiedliche Formen von verwendbaren Federeinrichtungen, die sich in ihrem Aufbau, in ihren Abmessungen und ihren Funktionsweisen – zum Beispiel als Zug- oder Druckfedern – unterscheiden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Handbedienelement als Anpresselement ausgebildet ist, mit dem die Werkzeugmaschine an ein Werkstück angepresst wird. Übt der Bediener auf eine Stelle der Werkzeugmaschine einen Anpressdruck auf, um diese mit dem Werkzeug gegen ein Werkstück zu pressen, wie zum Beispiel bei einer als Bohrhammer ausgebildeten Handwerkzeugmaschine, so kann diese Stelle ein von dem Handbedienelement gebildetes Anpresselement sein. Für den Bediener ergibt sich gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen, insbesondere Handwerkzeugmaschinen, mit einem Schlagwerk in der Bedienung kein Unterschied in der Handhabung, da das Schlagwerk in beiden Fällen durch das Anpressen des Werkzeugs der Werkzeugmaschine gegen das Werkstück von der Leerlaufstellung (Ruhestellung) in die Arbeitsstellung verlagert wird.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Handbedienelement als Haltegriff ausgebildet ist. Über einen Haltegriff kann der Bediener die Werk zeugmaschine an das Werkstück anpressen, wobei er die Werkzeugmaschine gleichzeitig über den Haltegriff präzise führen kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Handbedienelement vibrationsisolierend an der Werkzeugmaschine angeordnet ist. Ist das Handbedienelement vibrationsisolierend an der Werkzeugmaschine angeordnet, so werden Vibrationen der Werkzeugmaschine nicht auf den Bediener übertragen. Gleichzeitig ist auch das Schließelement von den Vibrationen des Schlägers beziehungsweise des Werkzeugs isoliert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine die Bewegung des Schlägers im Leerlaufbetrieb abschwächende Luftfedereinrichtung mit einer durch das Handbedienelement betätigbaren Armatur zum Druckausgleich einer Luftfeder im Schlagbetrieb über eine Auslassöffnung vorgesehen. Die Luftfeder kann zum Beispiel vor dem Schläger (zwischen Schläger und Schlagbolzen) in einem Gehäuseteil des Schlagwerks angeordnet sein. Das Gehäuse besitzt auf dieser Höhe Auslassöffnungen, die im Schlagbetrieb für einen Druckausgleich zwischen der Luftfeder und der Umgebungsluft sorgen. Im Leerlaufbetrieb werden diese Auslassöffnungen von der Armatur verschlossen, sodass die Bewegung des Schlägers gedämpft ist. Die betätigbare Armatur und das Schließelement der Leerlauföffnung können als ein Element – zum Beispiel als Schließhülse – ausgebildet sein.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem pneumatischen Schlagwerk, das ein Gehäuse mit mindestens einer Leerlauföffnung aufweist, die im Leerlaufbetrieb ein Luftpolster im Innern des Schlagwerks mit Umgebungsluft verbindet und mindestens einem, der Leerlauföffnung zugeordneten Schließelement. Dabei ist vorgesehen, dass das Schließelement von einem Bediener der Werkzeugmaschine über ein Handbedienelement betätigt wird.

Damit der Bediener das Handbedienelement nicht zusätzlich betätigen muss, kann das Handbedienelement mit einer Komponente der Werkzeugmaschine verbunden sein, die der Bediener zum Betrieb der Werkzeugmaschine betätigen muss.

Schließlich ist vorgesehen, dass eine die Bewegung des Schlägers im Leerlaufbetrieb abschwächende Luftfedereinrichtung eine Armatur zum Druckausgleich einer Luftfeder im Schlagbetrieb über mindestens eine Auslassöffnung aufweist, die von dem Bediener der Werkzeugmaschine über das Handbedienelement betätigt wird.

Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer als pneumatischer Hammer ausgebildeten Werkzeugmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine schematische Darstellung einer als pneumatischer Hammer ausgebildeten Werkzeugmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine als pneumatischer Hammer 1 ausgebildete Werkzeugmaschine 2 gezeigt. Ein erster Endbereich 3 eines Werkzeugmaschinengehäuses 4 weist eine Werkzeugaufnahme 5 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Werkzeugs auf. Dieses Werkzeug kann bei einem pneumatischen Hammer 1 zum Beispiel ein nicht dargestellter Meißel sein. Ein dem ersten Endbereich 3 gegenüberliegender zweiter Endbereich 6 des Werkzeugmaschinengehäuses 4 zeigt ein für Handwerkzeuge 7 charakteristisches, als Handgriff 8 ausgebildetes Winkelelement 9. Oberhalb des Handgriffs 8 im zweiten Endbereich 6 befindet sich ein vibrationsisolierter, mit dem Werkzeugmaschinengehäuse 4 schwenkbar verbundener Haltegriff 10. In einem Zwischenbereich 11 der Werkzeugmaschine 2, zwischen dem ersten Endbereich 3 und dem zweiten Endbereich 6, befindet sich ein Schlagwerk 12, wobei lediglich einige, wichtige Elemente dieses Schlagwerks 12 dargestellt sind. Längs einer Hauptachse 13 der als pneumatischer Hammer 1 ausgebildeten Werkzeugmaschine 2 erstreckt sich ein rohrförmig ausgebildetes Gehäuse 14 des Schlagwerks 12. Innerhalb dieses Gehäuses 14 befinden sich entlang der Hauptachse 13 hintereinander angeordnet ein Schläger 15, ein Luftpolster 16 und ein Kolben 17. Im Bereich des Luftpolsters 16 weist das Gehäuse 14 Leerlauföffnungen 18 auf, die sich vom Innenbereich 19 des Schlagwerks 12 bis zum Umgebungsbereich 20 des Gehäuses 14 erstrecken. Im Umgebungsbereich 20 befindet sich ein Schließelement 21, das als eine das rohrförmige Gehäuse 14 teilweise umgreifende Schließhülse 22 ausgebildet ist. Das Kopfende 23 der Schließhülse 22 stützt sich am vorderen Ende 24 eines als Federelement 25 (Druckfeder) ausgebildeten Rückstellelements 26 ab. Das Rückstellelement 26 seinerseits ist mit seinem hinteren Ende 27 mit einem gehäusefesten Abstützelement 28 verbunden. Am Fußende 29 der Schließhülse 22 schließt sich ein am Fixpunkt 30 schwenkbar gelagerter, das Gehäuse 14 des Schlagwerks 12 einseitig oder beidseitig umgreifender Hebel 31 an. Der Hebel 31 weist auf Höhe der Hauptachse 13 mindestens eine in Richtung des Fußendes 29 ausgerichtete Wölbung 32 auf, womit der Hebel 31 das Fußende 29 in mindestens einem Punkt 33 berührt. An einem dem Fixpunkt 30 gegenüberliegenden Ende 34 des Hebels 31 ist dieser mit einem Abschlusselement 35 eines Seilzugs 36 verbunden. Ein dem Abschlusselement 35 gegenüberliegendes Abschlusselement 37 liegt in einer verschwenkbaren Aufnahme 38 des Haltegriffs 10 ein. Der Seilzug 36 ist durch eine Bohrung 39 in dem Abstützelement 28 und einer Bohrung 40 in einem gehäusefesten Halteelement 41 geführt und wird zwischen den Bohrungen 39, 41 von einem längenkonstan ten, flexiblen Schlauch 42 umgeben (Bowdenzug). Der Hebel 31 und der Seilzug 36 mit ihren Elementen bilden zusammen eine Verstelleinrichtung 43. Der Haltegriff 10 ist bügelförmig ausgebildet, wobei er in einem ersten Seitenbereich 44 im Schwenkpunkt 45 gelenkig mit dem Werkzeugmaschinengehäuse 4 verbunden ist. Die Aufnahme 38 und der Schwenkpunkt 45 sind im Seitenbereich 44 entlang der Schwenkachse 46 beabstandet angeordnet. Ein dem ersten Seitenbereich 44 gegenüberliegender zweiter Seitenbereich 47 wird bei einem Verschwenken des Haltegriffs 10 um den Schwenkpunkt 45 an seinem Ende 48 über eine Druckfeder 49 gelagert in etwa entlang der Achse 50 gegenüber dem Werkzeugmaschinengehäuse 4 verschoben.
Es ergeben sich folgende Funktionen der Werkzeugmaschine 2: Der Haltegriff 10 dient als Anpresselement 51, mit dem ein Bediener der Handwerkzeugmaschine 7 diese gegen ein Werkstück presst. Daneben dient der Haltegriff 10 auch als Handbedienelement 52, mit dem der Bediener das der Leerlauföffnungen 18 zugeordnete Schließelement 21 betätigt. Wird der als Handbedienelement 52 ausgebildete Haltegriff 10 nicht betätigt, so drückt das Rückstellelement 26 die Schließhülse 22 in Richtung des in der Leerlaufstellung befindlichen Hebels 31, sodass die Leerlauföffnungen 18 nicht abgedeckt sind. Verschwenkt der Bediener den Haltegriff 10 um den Schwenkpunkt 45, indem er zum Beispiel die Werkzeugmaschine 2 mit einem Werkzeug gegen ein Werkstück presst und dabei den Haltegriff 10 entgegen der Federkraft der Druckfeder 49 drückt (Pfeil 53), so verschwenkt er die Aufnahme 38 mit dem Abschlusselement 37 des Seilzugs 36 um den Schwenkpunkt 45 (Pfeil 54). Der Seilzug 36 wird durch die Schwenkbewegung seines Abschlusselements 37 durch den Schlauch 42 gezogen, wobei das gegenüberliegende Abschlusselement 35 linear in Richtung der Bohrung 39 gezogen wird (Pfeil 55). Damit verschwenkt der Seilzug 36 mit seinem Abschlusselement 35 auch das Ende 34 des Hebels 31 um den Fixpunkt 30 (Pfeil 56). Mit dieser Schwenkbewegung drückt der Hebel 31 mit sei ner Wölbung 32 auf das Fußende 29 der Schließhülse 22, sodass sich diese entgegen der Federkraft des Federelements 25 in Richtung des Abstützelements 28 verschiebt und dabei die Leerlauföffnungen 18 verschließt. Wird kein Druck mehr auf den Seitenbereich 47 des Haltegriffs 10 ausgeübt, so gibt der Seilzug 36 den Hebel 31 wieder frei und das Federelement 25 kann die Schließhülse 22 in Richtung des Endbereichs 3 drücken und die Leerlauföffnungen 18 werden wieder freigegeben.
Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die 2 im Wesentlichen der 1 entspricht, sodass nur auf die Unterschiede im Bereich des Schlagwerks 12 und des Schließelements 21 eingegangen werden soll. Das Gehäuse 14 des Schlagwerks 12 ist in einem Bereich vor dem Schläger 15 als Luftfedereinrichtung 57 zur Schlagdämpfung des Schlägers 15 auf einen nicht dargestellten Schlagbolzen ausgebildet. Im Bereich dieser Luftfedereinrichtung 57 besitzt das Gehäuse 14 Auslassöffnungen 58, die von einem als Armatur 60 ausgebildeten Hülsenbereichs 61 der Schließhülse 22 freigegeben oder versperrt werden können. Dazu ist das als Schließhülse 22 ausgebildete Schließelement 21 in Richtung der Luftfedereinrichtung 57 verlängert und weist auf Höhe der Wölbung 32 des Hebels 31 eine die Schließhülse 22 radial umgebene Ringleiste 62 auf.
Dabei ergibt sich folgende zusätzliche Funktion: Wird die Schließhülse 22 vom Hebel 31, der an der Ringleiste 62 angreift, in Richtung des Abstützelements 28 geschoben, so gibt der Hülsenbereich 61 die Auslassöffnungen 58 frei und es kommt zu einem Druckausgleich zwischen der Luftfeder 59 der Luftfedereinrichtung 57 und der Umgebungsluft des Umgebungsbereichs 20. Wird der als Handbedienelement 52 ausgebildete Haltegriff 10 nicht mehr betätigt, so wird der Hülsenbereich 60 der Schließhülse 22 vom Rückstellelement 26 wieder über die Auslassöffnungen 58 geschoben, sodass die Luftfedereinrichtung 57 die Schläge auf dem Schlagbolzen dämpft. In 2 ist – im Gegensatz zur 1 – die Dichtung 63 des Schlägers 15 erkennbar.

Claims

Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem pneumatischen Schlagwerk, das ein Gehäuse mit mindestens einer Leerlauföffnung aufweist, die im Leerlaufbetrieb ein Luftpolster im Innern des Schlagwerks mit Umgebungsluft verbindet und mit mindestens einem, dem Freigeben oder Versperren der Leerlauföffnung dienenden Schließelement, gekennzeichnet durch ein das Schließelement (21) verlagerndes Handbedienelement (52).
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Handbedienelement (52) über eine Verstelleinrichtung (43) auf das Schließelement (21) wirkt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (43) eine mechanische und/oder elektrische Verstelleinrichtung (43) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein der Schließbewegung des Schließelements (21) entgegenwirkendes Rückstellelement (26).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (26) als elastisches und/oder pneumatisches Rückstellelement (26) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Rückstellelement (26) eine Federeinrichtung (25) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handbedienelement (52) als Anpresselement (51) ausgebildet ist, mit dem die Werkzeugmaschine (2) an ein Werkstück angepresst wird.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handbedienelement (52) als Haltegriff (10) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handbedienelement (52) vibrationsisolierend an der Werkzeugmaschine (2) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (21) als Schließhülse (22) ausgebildet ist, die das Gehäuse (14) mindestens teilweise umgreift.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Bewegung des Schlägers (15) im Leerlaufbetrieb abschwächende Luftfedereinrichtung (57) mit einer durch das Handbedienelement (52) betätigbaren Armatur (60) zum Druckausgleich der Luftfeder im Schlagbetrieb über mindestens eine Auslassöffnung (58).
Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem pneumatischen Schlagwerk, das ein Gehäuse mit mindestens einer Leerlauföffnung aufweist, die im Leerlaufbetrieb ein Luftpolster im Innern des Schlagwerks mit Umgebungsluft verbindet und mindestens einem, der Leerlauföffnung zugeordneten Schließelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement von einem Bediener der Werkzeugmaschine über ein Handbedienelement betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Bewegung des Schlägers im Leerlaufbetrieb abschwächende Luftfedereinrichtung eine Armatur zum Druckausgleich einer Luftfeder im Schlagbetrieb über mindestens eine Auslassöffnung aufweist, die von einem Bediener der Werkzeugmaschine über das Handbedienelement betätigt wird.