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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschalter und eine Handwerkzeugmaschine
mit einem solchen Drehschalter, insbesondere einen Drehschalter
zum Wählen zwischen zwei Modi der Handwerkzeugmaschine,
z. B. einem Schlagbetrieb und einem Bohrschlagbetrieb eines Kombihammers.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER
TECHNIK
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Ein
Drehschalter zum Betätigen eines axial verschiebbaren Schaltelements
einer Handwerkzeugmaschine ist aus der
EP 1 632 314 A2 bekannt. An
einem Drehgriff ist eine exzentrisch angeordnete parabelförmige
Nase angeklemmt. Eine Spiralfeder ist ausserhalb des Drehgriffs
an einem Zapfen aufgehängt. Zwei Federschenkel der Spiralfeder
umschliessen die parabelförmige Nase. Zudem klemmen die
beiden Federschenkel einen Vorsprung an dem axial verschiebbaren
Schaltelement ein. Beim Verdrehen des Drehgriffs wird jeweils einer
der Federschenkel durch die Nase gegen eine Federspannung ausgelenkt
während sich die Nase von dem anderen Federschenkel löst.
Der andere Federschenkel übt solange eine Kraft auf den
Vorsprung aus, bis sich das axial verschiebbare Schaltelement seitlich bewegt
und der andere Federschenkel wieder an der Nase anschlägt.
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Der
Drehschalter nach
EP
1 632 314 A2 ermöglicht zwar mit nur einer Spiralfeder
eine Synchronisation der Stellung des axial verschiebbaren Schaltelements
mit der Stellung des Drehschalters zu realisieren und das unabhängig
von der Drehrichtung. Jedoch ergibt sich ein hoher Montageaufwand
des Drehschalters, weil er nicht in einem Stück an der Werkzeugmaschine
angesetzt werden kann. Ferner müssen die beiden Federschenkel
aufgeklemmt werden, wenn die Spiralfeder montiert wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe besteht darin einen Drehschalter mit einer vereinfachten
Montagemöglichkeit bereitzustellen.
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Der
erfindungsgemässe Drehschalter zum Verschieben eines Schaltelements
beinhaltet einen Drehgriff, eine Drehfeder, ein drehbares Stellelement und
eine gemeinsame Achse. Der Drehgriff, die Drehfeder und das drehbare
Stellelement sind um die gemeinsame Achse drehbar gelagert. Der
Drehgriff und das drehbare Stellelement sind über die Drehfeder
derart gekoppelt, dass ein relatives Verdrehen des Drehgriffs bezüglich
des drehbaren Stellelements die Drehfeder verdrillt. An dem drehbaren
Stellelement ist ein Exzenter zum Umsetzen einer Drehbewegung des
drehbaren Stellelements in eine Verschiebung des Schaltelements
vorgesehen.
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Das
drehbare Stellelement folgt der Drehbewegung des Drehgriffs nach,
soweit das Stellelement nicht durch das an den Exzenter gekoppelte
Schaltelement gehindert ist. Das drehbare Stellelement und der Drehgriff
nehmen dann wieder eine synchrone Stellung ein. Das relative Verdrehen
ist auf eine der synchronen Stellungen des Drehgriffs bezüglich
des Stellelements zu verstehen. In der synchronen Stellung ist die
Drehfeder vorzugsweise wieder in einer Ruhestellung mit einer geringen
oder ohne Spannung. Dies ist möglich, weil sich die Drehfeder
ebenfalls um die Drehachse drehen kann. Eine mechanische Belastung
des Drehschalters in einer synchronen Stellung kann daher vorteilhafterweise
gering sein.
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Die
gemeinsame Anordnung der Elemente auf einer Achse ermöglicht
eine Vorfertigung des Drehschalters, der dann als ein Bauelement
an einer Werkzeugmaschine befestigt werden kann. Insbesondere ist
keine Befestigung der Klemmschenkel einer Feder an einer Werkzeugmaschine
notwendig.
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In
den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen des Drehschalters
beschrieben.
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In
einer Weiterbildung ist der Drehgriff gegenüber dem drehbaren
Stellelement in negativer Drehrichtung und positiver Drehrichtung
bezüglich der Drehachse verdrehbar. Der Drehgriff und das drehbare
Stellelement beinhalten jeweils einen Anschlag, der in positive
Drehrichtung bezüglich der Drehachse weist, und einen Anschlag,
der in negative Drehrichtung bezüglich der Drehachse weist.
Die Drehfeder weist zwei Angriffselemente auf. Die Angriffselemente
sind so gegenüber den Anschlägen angeordnet, dass
bei einem relativen Verdrehen das eine Angriffselement kraftbeaufschlagt
mit einem der Anschläge des Drehgriffs und das andere Angriffselement
kraftbeaufschlagt mit einem der Anschläge des drehbaren
Stellelements koppelt, wobei der kraftbeaufschlagte Anschlag des
Drehgriffs und der kraftbeaufschlagte Anschlag des Stellelements
in entgegengesetzte Drehrichtung weisen. Die Anschläge
verspannen somit die Drehfeder, wenn das Stellelement einer Drehbewegung
des Drehgriffs nicht synchron folgen kann. Die Drehfeder kann in beiden
Richtungen auch in der Ruhelage vorgespannt sein. Hierdurch kann
die Schaltkraft erhöht werden.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass eines der Angriffselemente nur mit
den Anschlägen des Drehgriffs und das andere Angriffselement
nur mit den Anschlägen des Stellelements koppelt oder dass
eines der Angriffselemente nur mit Anschlägen koppelt,
die in positive Drehrichtung weisen, und das andere Angriffselement
nur mit Anschlägen koppelt, die in negative Drehrichtung
weisen.
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Die
Angriffselemente können eine radiale Ausdehnung aufweisen,
die sich wenigstens über den ersten Abstand und zweiten
Abstand von der Drehachse erstreckt. Die Anschläge des
Drehgriffs können in einem ersten Abstand zur Drehachse,
die Anschläge des drehbaren Stellelements in einem zweiten
Abstand zur Drehachse angeordnet sein, wobei der erste und zweite
Abstand verschieden sind.
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In
einer Weiterbildung begrenzen die Angriffselemente einen zusammenhängenden
Kreissektor bezüglich der Drehachse, innerhalb dessen alle
Anschläge angeordnet sind. In einer synchronen Stellung
kann jeweils einer der Anschläge des Drehgriffs und einer
der Anschläge des Stellelements an einem der Angriffselemente
und der andere Anschlag des Drehgriffs und der andere Anschlag des
Stellelements an dem anderen Angriffselement anliegen.
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Eine
Fortbildung ist durch ein drehbares Lager gekennzeichnet, das eine
Hohlnabe und einen in der Hohlnabe drehbar eingesetzten Stift aufweist. Entweder
können die Hohlnabe als Teil des Drehgriffs und der Stift
als Teil des drehbaren Stellelements oder die Hohlnabe als Teil
des drehbaren Stellelements und der Stift als Teil des Drehgriffs
ausgebildet sein. Der Drehgriff und/oder das drehbare Stellelement
können einstückig als Spritzgussteile hergestellt
sein. Hierdurch ist ein einfacher und kompakter Aufbau des Drehschalters
erreichbar.
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Bei
einer Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsmodi
kann eine axial verschiebbare Kupplung zum Umschalten zwischen den
Antriebsmodi vorgesehen sein. Ein Wahlschalter ist als erfindungsgemässer
Drehschalter ausgebildet, dessen Exzenter mit der Kupplung gekoppelt
ist. Die Schaltwege bzw. der Abstand des Exzenters zur Achse können
dergestalt sein, dass in den gewünschten Schaltstellungen
eine Verbindungslinie des Exzenters zur Achse parallel zu dem axialen
Schaltweg ist. Der Wahlschalter und die Feder können hierdurch von
in axialer Richtung wirkenden Kräften entkoppelt werden.
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In
einer Weiterbildung der Werkzeugmaschine ist der Exzenter mit der
Kupplung mittels eines hülsenförmigen Schaltgestänges
gekoppelt. Die Werkzeugmaschine kann eine zylindrisch förmige Antriebseinrichtung
aufweisen, wobei das hülsenförmige Schaltgestänge
die Antriebseinrichtung umgreift. Das hülsenförmige
Schaltgestänge gewährleistet eine hohe mechanische
Stabilität. Das Schaltgestänge kann um seine Symmetrieachse
drehbar gegenüber der Kupplung gelagert sein. Das Schaltgestänge
und die Kupplung können ringförmig ineinandergreifend
zum axialen Verschieben der Kupplung durch das Schaltgestänge
ausgebildet sind. Das Schaltgestänge kann somit unabhängig
von der Drehstellung der Kupplung diese betätigen. Zugleich gewährt
der ringförmige Eingriff eine gleichmässige Krafteinleitung,
um Verspannungen zu vermeiden.
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Die
Werkzeugmaschine kann einen schlagenden Antrieb und einen rotierenden
Antrieb für ein Werkzeug aufweisen, wobei die Kupplung
wahlweise den schlagenden Antrieb und/oder den rotierenden Antrieb
mit dem Werkzeug koppelt. Die Werkzeugmaschine kann insbesondere
eine Handwerkzeugmaschine, ein Kombihammer sein.
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Die
nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand
von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den
Figuren zeigen:
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 einen
Teilschnitt eines Kombihammers;
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2 eine
Draufsicht auf den Wahlschalter,
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3 einen
Querschnitt des Wahlschalters in einer Ebene A-A von 4,
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4 eine
Seitenansicht eines Wahlschalters,
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5 einen
Längsschnitt des Wahlschalters in einer Ebene B-B von 2,
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6 einen
Längsschnitt durch einen weiteren Wahlschalter und
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7 einen
Längsschnitt durch einen weiteren Wahlschalter.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Gleiche
oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen
in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines Kombihammers 1 im Längsschnitt.
In einem Führungsrohr 2 kann ein Döpper
(nicht dargestellt) durch einen Antriebsmechanismus hin- und her
bewegt werden. Der Döpper schlägt auf ein in die
Werkzeugaufnahme 3 eingesetztes Werkzeug (nicht dargestellt).
Die Werkzeugaufnahme 3 kann durch einen nachfolgend beschriebenen
Antrieb um ihre Längsachse 4 gedreht werden. Das
Werkzeug führt dann eine sowohl schlagende als auch drehende
Bewegung durch. Ein Bediener kann durch eine Wahlschalter 10 auswählen, ob
der Kombihammer 1 das Werkzeug alleinig schlägt
(Schlagbetrieb) oder zusätzlich auch dreht (Bohrschlagbetrieb).
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Ein
Antriebsrad 6 und eine Kupplung 7 sind um das
Führungsrohr 2 drehbar gelagert. Das Antriebsrad 6 ist
von einem Primärantrieb, z. B. einem Elektromotor, über
ein Getriebe und/oder Gestänge angetrieben. Die Kupplung 7 ist
entlang der Längsachse 4 verschiebbar gelagert.
Die Kupplung 7 kann in einer ersten Stellung mit dem Antriebsrad 6 in
Eingriff geschoben sein. Die Drehung des Antriebsrads 6 wird
dann über die Kupplung 7 auf die Werkzeugaufnahme 3 übertragen.
Dies entspricht dem schlagenden und drehenden Betriebsmodus des
Kombihammers 1. In einer zweiten Stellung ist die Kupplung 7 aus
dem Eingriff mit dem Antriebsrad 6 gezogen. In dieser zweiten
Stellung führt der Kombihammer 1 nur einen Schlag
auf das Werkzeug aus.
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Der
Wahlschalter 10 verschiebt die Kupplung 7 zwischen
der ersten und zweiten Stellung.
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Der
Wahlschalter 10 ist als Drehschalter konzipiert, der einen
Exzenter 11 aufweist. Der Exzenter 11 greift in
eine Öse 12 eines Schaltelements 13 ein. Das
Schaltelement 13 kann als Hülse ausgebildet sein,
die das Führungsrohr 2 radial umschliesst. Das Schaltelement 13 ist
entlang des Führungsrohrs 2 verschiebbar. An einem
dem Exzenter 11 entfernten Ende des Schaltelements 13 ist
eine ringförmige Struktur 14 vorgesehen, in die
die Kupplung 7 mit einer entsprechenden ringförmigen
Struktur 15 eingreift. In der in 1 dargestellten
Variante weist das Schaltelement 13 eine ringförmige
Ausstülpung oder Haken auf, die in eine ringförmige
Vertiefung der Kupplung 7 eingreift.
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Die
Kupplung 7 und das Antriebsrad 6 können
als Zahnrad bzw. Kegelzahnrad ausgebildet sein.
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Eine
bezüglich der Längsachse 4 ortsfeste, insbesondere
nicht drehbare, Arretierung 16 kann vorgesehen sein. Die
Arretierung 16 kann als Zahn ausgebildet sein, auf den
die Kupplung 7 in der zweiten Stellung aufgeschoben ist.
Hierdurch wird ein Drehen des Werkzeugs unterbunden.
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Ein
Federelement 17 kann die Kupplung 7 derart mit
einer Kraft beaufschlagen, dass die Kupplung 7 bei einem
Bruch des Schaltelements 13 von dem Antriebsrad 6 gelöst
wird und ggf. auf die Arretierung 16 aufgeschoben wird.
Das Federelement 17 kann wie dargestellt als die Kupplung 7 schiebende Feder
oder auch als ziehende Feder (nicht dargestellt) realisiert sein.
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Anhand
der 2 bis 5 wird eine Ausgestaltung des
Wahlschalters 10 näher erläutert. 4 zeigt
eine Seitenansicht, 2 eine Draufsicht, 3 einen
Querschnitt quer zu einer Drehachse 21 des Wahlschalters 10 in
der Ebene A-A von 4 und 5 einen
Längsschnitt längs zur Drehachse 21 in
der Ebene B-B von 3.
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Ein
Stellelement 22 des Wahlschalters 10 ist aus dem
Exzenter 11 und einer Hohlnabe 23 gebildet. Die
Hohlnabe 23 definiert eine Drehachse 21 des Wahlschalters 10.
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Ein
Drehgriff 24 des Wahlschalters 10 weist einen
Stift 25 auf. Der Stift 25 ist in die Hohlnabe 23 eingesetzt,
derart, dass der Drehgriff 24 relativ zu dem Stellelement 22 und
damit zu dem Exzenter 11 gedreht werden kann.
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Eine
Manschette 26 kann den Drehgriff 24 umgreifen.
In den Drehgriff 24 kann eine umlaufende Nut 27 eingelassen
sein, die ein Verrutschen der Manschette 26 verhindert.
Die Manschette 26 kann genutzt werden, um den Drehgriff 24 an
einem Gehäuse des Kombihammers 1 zu befestigen.
Der Drehgriff 24 ist bezüglich der Manschette 26 oder
zumindest des Gehäuses drehbar.
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Eine
Drehfeder 30 ist auf die Hohlnabe 23 aufgeschoben.
Die Drehfeder 30 kann beispielsweise eine Spiralfeder mit
einer oder mehreren Windungen sein. Die Drehfeder 30 weist
zwei Angriffselemente 31, 32 auf, die vorzugsweise
durch angewinkelte Endstücke der Drehfeder 30 gebildet
sein können. Die beiden Angriffselemente 31, 32 können
in radialer Richtung von der Drehfeder 30 abstehen, wie beispielsweise
in 3 gezeigt. Die beiden Angriffselemente 31, 32 definieren
einen Winkelbereich 33 innerhalb des Drehschalter 10 bezüglich
der Drehachse 21. Die Höhe der Anordnung der beiden
Angriffselemente 31, 32, d. h. in ihrer Richtung
längs zur Drehachse 21, kann unterschiedlich sein.
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Der
Drehgriff 24 weist zwei Anschläge 34, 35 auf,
die zwar an zwei verschiedenen Winkelpositionen bezüglich
der Drehachse 21 angeordnet sind, jedoch innerhalb des
gleichen von den Angriffselementen 31, 32 definierten
Winkelbereichs 33. Die beiden Anschläge 34, 35 können
wie dargestellt durch ein vorstehendes Segment 36 gebildet
werden, das im Inneren des Drehgriffs 24 angeordnet ist
und sich von der einen Winkelposition zu der anderen Winkelposition
durchgängig ausgebildet ist. Alternativ sind zwei Nasen
an den jeweiligen Winkelpositionen vorgesehen. Die Anordnung des
vorstehenden Segments 36 bzw. der Nasen in einer Richtung
längs der Drehachse 21 entspricht der Höhe
der beiden Angriffselemente 31, 32 der Drehfeder 30.
Der Drehgriff 24 ist somit derart ausgebildet, dass er
bei einer Drehung um die Drehachse 21 in genau eines der
beiden Angriffselemente 31, 32 eingreift. Die
Drehfeder 30 ist selbst um die Drehachse 21 drehbar
gelagert. Ist einerseits die Drehfeder 30 durch keinen
Eingriff an dem anderen der beiden Angriffselemente 31, 32 in
ihrer Bewegung gehindert, wird die Drehfeder 30 von dem
Drehgriff 24 mitgeführt. Ist andererseits die
Drehfeder 30 an dem anderen Angriffselement 31, 32 aus
noch zu erläuternden Gründen durch das Stellelement 22 festgehalten
ist, führt dies zu einem Spannen der Drehfeder 30.
Die Drehfeder 30 kann je nach Aufbau beim Spannen gedehnt
oder gestaucht werden.
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Das
Stellelement 22 weist gleich dem Drehgriff 24 ebenfalls
Anschläge 37, 38 auf, die an weiteren
Winkelpositionen angeordnet sind. Die weiteren Winkelpositionen
können den Winkelpositionen der Anschläge 34, 35 des
Drehgriffs 24 entsprechen. Die Anschläge 37, 38 des
Stellelements 22 sind beide innerhalb des gleichen Winkelbereichs 33 wie
die Anschläge 34, 35 des Drehgriffs 24 bezüglich
der Angriffselemente 31, 32 der Drehfeder 30 angeordnet.
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Wird
der Drehgriff 24 gegenüber dem Stellelement 22 verdreht,
verspannen ein erster der Anschläge 34, 35 des
Drehgriffs 24 zusammen mit einem zweiten der Anschläge 37, 38 des
Stellelements 22 die Drehfeder 30. Der erste Anschlag 34, 35 und der
zweite Anschlag 37, 38 sind die am weitesten innerhalb
des Winkelbereichs 33 von einander entfernten Anschläge.
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Ein
Benutzer kann zu jeder Zeit den Wahlschalter 10 betätigen.
Der Wahlschalter 10 weist nicht dargestellte Raststellungen
auf, in die der Drehgriff 24 einrastet. Die Raststellungen
entsprechen den gewünschten Betriebsmodi des Kombihammers 1.
An das Stellelement 22 ist die Kupplung 7 gekoppelt.
Die Kupplung 7 kann zunächst an einer axialen Bewegung
gehindert sein, wenn die Kupplung 7 derart gegenüber
der Arretierung 14 oder dem Antriebsrad 6 verdreht
ist, dass diese am Eingriff ineinander gehindert sind. Der Kombihammer 1 wechselt
somit nicht synchron zur Betätigung des Wahlschalters den Betriebsmodus.
Das Stellelement 22 folgt ebenfalls gehindert durch die
Kupplung 7 nicht der Drehbewegung des Drehgriffs 24,
in Folge wird die Drehfeder 30 gespannt.
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Durch
den Antrieb des Kombihammers 1 wird die Kupplung 7 gegenüber
der Arretierung 14 bzw. dem Antriebsrad 6 weitergedreht.
Bei einer bestimmten Winkelstellung ist ein beiderseitiger Eingriff möglich.
Die gespannte Drehfeder 30 bewirkt über den Exzenter 11 eine
Kraft, um die Kupplung 7 axial in den Eingriff zu verschieben.
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Andere
Ausgestaltungen des Wahlschalters 10 sind möglich.
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Die
Drehachse kann durch eine Hohlnabe des Drehgriffs und einen Stift
des Stellelements gebildet sein. Der Stift ist in der Hohlnabe drehbar
gelagert. Die Drehfeder umschliesst die Drehachse gebildet durch
die Hohlnabe und den Stift.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Drehfeder zwischen der Hohlnabe
und dem Stift angeordnet.
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Eine
weitere Ausgestaltung eines Wahlschalters 50 ist im Längsschnitt
in 6 dargestellt. Der Wahlschalter 50 ist
als Drehschalter konzipiert. Der Wahlschalter 50 weist
einen Drehgriff 51, ein drehbares Stellelement 52 und
eine Drehfeder 53 auf, die konzentrisch zu einer gemeinsamen
Drehachse 54 angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform
bildet ein Stift 55 des Drehgriffs 51 die Drehachse 54.
Das drehbare Stellelement 52 weist eine Hohlnabe 56 auf,
in die der Stift 54 des Drehgriffs 51 eingesetzt
ist.
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Das
drehbare Stellelement 52 weist einen zur Drehachse 54 versetzt
angeordneten Exzenter 11 auf.
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Die
Drehfeder 53 weist zwei Angriffselemente 60, 61 auf.
Die Angriffselemente 60, 61 sind vorzugsweise
die Enden der Drehfeder 53. Eines der Angriffselemente 60 ist
kraft- oder formschlüssig mit dem Drehgriff 51 und
das andere der Angriffselemente 61 ist kraft- oder formschlüssig
mit dem drehbaren Stellelement 52 gekoppelt. Die Drehfeder 53 ist
derart ausgebildet, dass sie in beide Drehrichtungen um die Drehachse 54 verdrillt
werden kann. In einer Ausführung ist die Drehfeder 53 als
Spiralfeder ausgebildet, bei der die Windungen voneinander beabstandet sind.
Zudem übt die Drehfeder 53 in beiden Fällen eine
Kraft auf den Drehgriff 51 und das drehbare Stellelement 52 derart
aus, dass die Drehfeder 53 wieder in ihre Ruhestellung
zurückkehrt.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Wahlschalters ist in 7 dargestellt.
Die Drehfeder 73 ist in der Höhe versetzt zu der
Hohlnabe 75 angeordnet. Die Angriffselemente 76, 77 sind
wiederum mit dem Drehgriff 71 und dem drehbaren Stellelement 52 gekoppelt.
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Anstelle
die Drehfeder durch ein separates Bauteil auszubilden, kann der
Stift, welcher in die Hohlnabe eingesetzt ist, als Torsionsfeder
ausgebildet sein.
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Der
Wahlschalter kann genutzt werden, um mit seinem Exzenter einen Hebelarm
zu betätigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1632314
A2 [0002, 0003]