-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Taumelantrieb einer Handwerkzeugmaschine,
insbesondere einem Bohr- und/oder Meißelhammer, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Aus
der
DE 198 51 888
A1 ist ein Taumelantrieb einer als Bohrhammer ausgebildeten
Handwerkzeugmaschine bekannt, die eine Antriebswelle aufweist. Der
Taumelantrieb umfasst ein auf der Antriebswelle angeordnetes Taumellager
und eine auf dem Taumellager gelagerte Taumelscheibe. An der Taumelscheibe
sind zwei Taumelfinger mit Taumelfingerachsen vorgesehen, die zum
Antrieb eines Schlagwerkkolbens und zum Antrieb einer Ausgleichsmasse
dienen, wobei die beiden Taumelfinger einander diametral gegenüberliegend
an der Taumelscheibe angeordnet sind.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
Erfindung geht aus von einem Taumelantrieb einer Handwerkzeugmaschine,
insbesondere einem Bohr- und/oder Meißelhammer, die eine
Antriebswelle aufweist, mit einem auf der Antriebswelle angeordneten
Taumellager und mit einer auf dem Taumellager gelagerten Taumelscheibe,
an welcher mindestens zwei Taumelfinger mit Taumelfingerachsen vorgesehen
sind.
-
Es
wird vorgeschlagen, dass die Achsen der Taumelfinger einen Winkel α ungleich
180° einschließen. Unter einem „Taumelantrieb"
soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Antrieb verstanden werden,
der eine Rotationsbewegung eines antriebsseitigen Elements in eine
oszillierende Translationsbewegung eines abtriebsseitigen Elements
umsetzt bzw. umwandelt. Hierbei wirkt ein als Antriebswelle ausgestaltetes,
drehend angetriebenes Rotationselement derart auf eine Taumelscheibe
des Taumelantriebs ein, dass die Taumelscheibe um eine Drehachse
hin- und herkippend angetrieben wird und dabei über mindestens
einen Taumelfinger mindestens ein weiteres Element in eine lineare
Translationsbewegung versetzen kann. Taumelantriebe werden beispielsweise
in Handwerkzeugmaschinen, wie beispielsweise Bohrhämmern,
eingesetzt, um eine Rotationsbewegung eines Antriebs in eine oszillierende Translationsbewegung
eines Schlagwerkkolbens umzuwandeln, welche zum Aufbau eines Drucks
in einem Luftpolster eines Schlagwerks der Handwerkzeugmaschine
dient, wobei der Druck zur Ausübung von Schlägen
auf ein Werkzeug vorgesehen ist. Der Taumelfinger stellt hierbei
eine Unwuchtmasse dar, die sich vor allem bei hohen Drehzahlen durch
Vibrationen bzw. Schwingungen, Geräusche und erhöhten Verschleiß bemerkbar
macht. Um diese Unwucht zu beseitigen bzw. auszugleichen, wird bekanntermaßen
ein gezielter Massenausgleich an der Handwerkzeugmaschine vorgenommen.
Der Massenausgleich kann dabei positiv oder negativ sein. In der
Regel erfolgt ein positiver Massenausgleich durch Einsetzen von
Ausgleichsmassen, welche dazu dienen, den Schwerpunkt des auszuwuchtenden
Bauteils, in diesem Fall der Taumelscheibe, so einzustellen, dass
er mit dem Mittelpunkt der Drehachse der Taumelscheibe zusammenfällt.
Damit schneiden sich die beiden Hauptträgheitsachsen der
Taumelscheibe mit der Drehachse. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist hierfür ein zweiter Taumelfinger an der Taumelscheibe
vorgesehen, der die Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine
Translationsbewegung einer Ausgleichsmasse umsetzt. Vorzugsweise
ist hierbei mindestens einer der Taumelfinger schräg im
Raum angeordnet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
ermöglicht, dass die durch die Massenkräfte hervorgerufenen
Schwingungserscheinungen zumindest weitgehend eliminiert sind.
-
Es
wird vorgeschlagen, dass die Achsen der Taumelfinger einen Winkel α zwischen
10° und 170° und/oder 190° und 350° einschließen.
Insbesondere bei Bohrhämmern setzt sich die Beschleunigungskraft,
welche den Bohrhammer in Schwingungen bzw. in Hin- und Herbewegungen
versetzt, aus unterschiedlichen Komponenten zusammen. Diese Komponenten
umfassen hauptsächlich Massenkräfte und eine Druckkraft
des Bohrhammers sowie eine Andruckkraft des Bedieners des Bohrhammers.
Um die Beschleunigungskraft in Gegenphase mit den Ausgleichsmassenkräften
des Bohrhammers zu bringen, sollte der Winkel α zwischen
den Achsen der Taumelfinger vorzugsweise zwischen 10° und
170° und/oder 190° und 350° betragen.
Hierdurch kann ein optimaler Phasenwinkel zwischen der Bewegung
des Kolbens und der Bewegung der Ausgleichseinheit realisiert werden,
so dass die Schwingungen des Bohrhammers auf ein Minimum reduziert
werden können.
-
Vorteilhafterweise
ist der Winkel zwischen den Achsen der Taumelfinger einstellbar.
Hierdurch kann die Ausgleichseinheit sehr fein, vorzugsweise stufenlos
eingestellt werden und somit an alle Belastungsfälle angepasst
werden. Insbesondere besteht hierdurch auch die Möglichkeit,
den Taumelantrieb in unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen einzusetzen,
da dieser aufgrund der Winkeleinstellung an alle Handwerkzeugmaschinen
angepasst werden kann.
-
Vorzugsweise
kann die Einstellung des Winkels α über eine bewegbare
Lagerung mindestens eines Taumelfingers an der Taumelscheibe erfolgen. Dies
bedeutet eine konstruktiv einfache, kostengünstige Möglichkeit
der Winkeleinstellung.
-
Vorteilhafterweise
setzt der Taumelfinger eine Rotationsbewegung der Antriebswelle
in eine Translationsbewegung eines Elements und der weitere Taumelfinger
eine Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Translations- und/oder
Rotationsbewegung eines weiteren Elements um. Hierdurch kann ein
optimaler Phasenwinkel zwischen der Bewegung eines ersten Elements
und einer Bewegung eines zweiten Elements realisiert werden, so
dass die Schwingungen der Handwerkzeugmaschine auf ein Minimum reduziert
werden können.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Element linear
geführt ist. Vorzugsweise sind beide Elemente linear geführt,
wodurch eine optimale Austarierung der im Betrieb der Handwerkzeugmaschine
wirkenden Kräfte erreichbar ist.
-
Es
wird vorgeschlagen, dass es sich bei den Elementen um einen Kolben
eines Schlagwerks der Handwerkzeugmaschine und/oder um eine Ausgleichseinheit
handelt. Vorteilhafterweise bildet die Ausgleichseinheit quasi ein
Gegengewicht zum Kolben des Schlagwerks und erzeugt Gegenmomente zu
den infolge der Bewegungen des Kolbens auftretenden bewegten Massen
und Momenten. Hierdurch ist die Laufruhe der Handwerkzeugmaschine
erhöht. Vorzugsweise ist der Kolben linear geführt
und die Ausgleichseinheit linear oder rotatorisch gelagert.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichseinheit vorzugsweise im Wesentlichen
in Richtung einer Bearbeitungsachse der Handwerkzeugmaschine geführt
ist. Dabei soll unter „im Wesentlichen in Richtung einer
Bearbeitungsachse" insbesondere verstanden werden, dass die Führung
der Ausgleichseinheit zur Bearbeitungsachse eine Winkelabweichung
kleiner 10° und vorzugsweise kleiner 5° aufweist.
Dies ermöglicht eine optimale Austarierung der in der Handwerkzeugmaschine
wirkenden Kräfte, da hierdurch die Ausgleichseinheit ein
optimales Gegengewicht zu dem eben falls in Bearbeitungsrichtung
geführten Kolben des Schlagwerks bildet. Zudem erleichtert
dies die Montage der Handwerkzeugmaschine, da die einzelnen Bauteile
nur mehr in einer Hauptrichtung in einem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine
anzuordnen sind. Alternativ hierzu kann die Ausgleichseinheit auch
in Richtung einer schräg zur Bearbeitungsachse im Raum
liegenden Achse geführt sein, welche beispielsweise mit der
Bearbeitungsachse einen Winkel von 45° einschließt,
d. h. die Ausgleichseinheit kann schräg im Raum liegend
vorgesehen sein.
-
Alternativ
wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichseinheit um eine Drehachse
drehbar ist. Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige
Weise eine Reduktion der Schwingungen der Handwerkzeugmaschine erfolgen,
indem über den ersten Taumelfinger die Umsetzung der Rotationsbewegung der
Antriebswelle in eine Translationsbewegung des ersten Elements und über
den zweiten Taumelfinger die Umsetzung der Rotationsbewegung der
Antriebswelle in mindestens eine Rotationsbewegung des weiteren
Elements erfolgt.
-
Vorteilhafterweise
ist die Ausgleichseinheit als scheibenförmiges und/oder
U-förmiges Bauteil ausgebildet. Hierdurch besteht die Möglichkeit,
das Bauteil in Bezug auf die Ausgleichswirkung individuell auszugestalten,
indem das Bauteil beispielsweise in seiner Dicke variiert.
-
Besonders
vorteilhaft umgibt die Ausgleichseinheit eine Führung des
Kolbens und/oder die Antriebswelle mindestens teilweise bzw. ist
die Ausgleichseinheit von einer Führung des Kolbens und/oder
der Antriebswelle durchdrungen. Dies ermöglicht eine optimale
Anpassung des Taumelantriebs an bestehende Konstruktionen, insbesondere die
Verwendung von vorhandenem Bauraum.
-
Zeichnung
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 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.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Taumelantriebs
einer Handwerkzeugmaschine in einer ersten Ausführungsform,
-
2 eine
Vorderansicht des erfindungsgemäßen Taumelantriebs
gemäß 1,
-
3 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Taumelantriebs
einer Handwerkzeugmaschine in einer zweiten Ausführungsform
und
-
4 eine
Vorderansicht des erfindungsgemäßen Taumelantriebs
gemäß 3.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Die 1 und 3 zeigen
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Taumelantriebs 10 einer
nicht näher dargestellten Handwerkzeugmaschine. Bei der
Handwerkzeugmaschine handelt es sich vorzugsweise um einen Bohrhammer.
Der Taumelantrieb 10 umfasst ein Taumellager 14,
Wälzkörper 38 und eine Taumelscheibe 16 mit
Taumelfingern 18, 20. Die Handwerkzeugmaschine
besitzt eine Antriebswelle 12, auf welcher der Taumelantrieb 10 mit
dem Taumellager 14 befestigt ist. Das Taumellager 14 ist mit
der Antriebswelle 12 drehfest verbunden. Das Taumellager 14 weist
eine ringförmige Innenlauffläche 40 auf,
die in einer nicht senkrecht zu einer Drehachse 42 der
Antriebswelle 12 stehenden Ebene liegt. Um das Taumellager 14 ist
die Taumelscheibe 16 angeordnet, die auf ihrer Innenseite
eine der Innenlauffläche 40 des Taumellagers 14 zugeordnete Außenlauffläche 44 aufweist.
Zwischen der Innenlauffläche 40 und der Außenlauffläche 44 sind
die Wälzkörper 38, vorzugsweise Kugeln,
beweglich angeordnet.
-
Gemäß den 2 und 4 sind
an einem Umfang der Taumelscheibe 16 ein erster Taumelfinger 18 mit
einer ersten Taumelfingerachse 22 und ein zweiter Taumelfinger 20 mit
einer zweiten Taumelfingerachse 24 vorgesehen, die sich
radial vom Umfang der Taumelscheibe 16 aus nach außen
erstrecken. Die Taumelfinger 18, 20 können
hierbei sowohl einstückig mit der Taumelscheibe 16 ausgebildet
sein als auch als separate Bauteile an der Taumelscheibe 16 angebracht
sein.
-
Erfindungsgemäß schließen
die Achsen 22, 24 der Taumelfinger 18, 20 einen
Winkel α ungleich 180° ein. Vorteilhafterweise
ist der Winkel α zwischen den Achsen 22, 24 der
Taumelfinger 18, 20 einstellbar. Die Einstellung
des Winkels α kann über eine bewegbare Lagerung
mindestens eines der Taumelfinger 18 oder 20 an
der Taumelscheibe 16 erfolgen, d. h. der Taumelfinger 18 oder 20 ist
verstellbar bzw. justierbar an der Taumelscheibe 16 angeordnet.
Vorzugsweise schließen die Achsen 22, 24 der
Taumelfinger 18, 20 einen Winkel α zwischen
10° und 170° und/oder 190° und 350° ein.
-
Die
Taumelfinger 18, 20 setzen eine Rotationsbewegung
der Antriebswelle 12 in eine Translations- und/oder Rotationsbewegung
jeweils mindestens eines Elements 26, 28 um, indem
die Taumelfinger 18, 20 in Wirkverbindung mit
dem jeweiligen Element 26, 28 stehen, wobei mindestens
ein Element 26, 28 linear geführt, vorzugsweise
zwangsgeführt ist. Bei den Elementen 26, 28 handelt
es sich zum einen um einen Kolben 30 eines nicht weiter
dargestellten Schlagwerks der Handwerkzeugmaschine, der in einer
als Hammerrohr ausgebildeten Führung 36 in Richtung
einer Bearbeitungsachse 34 linear geführt ist,
und zum anderen um eine Ausgleichseinheit 32.
-
Ein
der Taumelscheibe 16 abgewandtes Ende des ersten Taumelfingers 18 steht über
einen Kolbenbolzen 54 mit dem Kolben 30 des Schlagwerks
in Wirkverbindung. Ein der Taumelscheibe 16 abgewandtes
Ende des zweiten Taumelfingers 20 steht über eine
Ausnehmung 56 in der Ausgleichseinheit 32 mit
der Ausgleichseinheit 32 in Wirkverbindung.
-
Im
ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 ist
die Ausgleichseinheit 32a über zwei als Stäbe 46a, 48a ausgebildete
Längsführungen in Richtung der Bearbeitungsachse 34a der Handwerkzeugmaschine
linear geführt, wobei die Ausgleichseinheit 32a im
vorliegenden Ausführungsbeispiel als scheibenförmiges
Bauteil ausgebildet ist. Die Stäbe 46a, 48a bilden
eine Zwangsführung und sind auf geeignete Weise vorzugsweise
an ihren Enden in der Handwerkzeugmaschine gehalten. Sie verlaufen
im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle 12a. Die scheibenförmige
Ausgleichseinheit 32a ist von der als Hammerrohr ausgebildeten
Führung 36a des Kolbens 30a und der Antriebswelle 12a durchdrungen
und enthält zwei Bohrungen 50a und 52a, die
jeweils einen der Stäbe 46a, 48a gleitend
verschiebbar aufnehmen. Hierdurch ist die Ausgleichseinheit 32a in
der Handwerkzeugmaschine parallel zur Drehachse 42a der
Antriebswelle 12a hin- und her verschiebbar angeordnet,
so dass der Taumelfinger 18a eine Rotationsbewegung der
Antriebswelle 12a in eine Translationsbewegung des Kolbens 30a und
der weitere Taumelfinger 20a eine Rotationsbewegung der
Antriebswelle 12a in eine Translationsbewegung der Ausgleichseinheit 28a umsetzt.
-
Im
Betrieb der Handwerkzeugmaschine wird die Antriebswelle 12a zusammen
mit dem Taumellager 14a gedreht. Aufgrund der schräg
liegenden Innenlauffläche 40a des Taumellagers 14a werden
die darin umlaufenden Wälzkörper 38a und
mit ihnen die Taumelscheibe 16a in eine Taumelbewe gung
versetzt, die durch die Führung der Elemente 26a, 28a in
eine lineare Hin- und Herbewegung der Elemente 26a, 28a umgewandelt
wird. Der erste Taumelfinger 18a bewirkt eine Umwandlung
der Rotationsbewegung der Antriebswelle 12a in eine entlang
der Bearbeitungsachse 34a hin- und hergehende Bewegung des
Kolbens 30a in dem Hammerrohr 36a des Schlagwerks.
Gleichzeitig bewirkt der zweite Taumelfinger 20a eine Umwandlung
der Rotationsbewegung der Antriebswelle 12a in eine parallel
zur Drehachse 42a der Antriebswelle 12a hin- und
hergehende Bewegung der Ausgleichseinheit 32a, wobei die
Richtung der Drehachse 42a und die Richtung der Bearbeitungsachse 34a im
Wesentlichen übereinstimmen.
-
Im
zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 ist
die Ausgleichseinheit 32b um eine Drehachse 58b drehbar,
so dass der Taumelfinger 18b eine Rotationsbewegung der
Antriebswelle 12b in eine Translationsbewegung des Kolbens 30b und
der weitere Taumelfinger 20b eine Rotationsbewegung der
Antriebswelle 12b in eine Translations- und/oder Rotationsbewegung
der Ausgleichseinheit 28b umsetzt.
-
Im
Betrieb der Handwerkzeugmaschine wird die Antriebswelle 12b zusammen
mit dem Taumellager 14b gedreht. Aufgrund der schräg
liegenden Innenlauffläche 40b des Taumellagers 14b werden
die darin umlaufenden Wälzkörper 38b und
mit ihnen die Taumelscheibe 16b in eine Taumelbewegung
versetzt, die durch die Führung bzw. Lagerung der Elemente 26b, 28b in
eine lineare Hin- und Herbewegung und/oder Rotationsbewegung der
Elemente 26b, 28b umgewandelt wird. Der erste
Taumelfinger 18b bewirkt eine Umwandlung der Rotationsbewegung
der Antriebswelle 12b in eine entlang der Bearbeitungsachse 34b hin-
und hergehende Bewegung des Kolbens 30b in dem Hammerrohr 36b des Schlagwerks.
Gleichzeitig bewirkt der zweite Taumelfinger 20b eine Umwandlung
der Rotationsbewegung der Antriebswelle 12b in eine Bewegung
um die Drehachse 58b und/oder eine parallel zur Drehachse 42b der
Antriebswelle 12b hin- und hergehende Bewegung der Ausgleichseinheit 32b,
wobei die Richtung der Drehachse 42b und die Richtung der
Bearbeitungsachse 34b im Wesentlichen übereinstimmen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-