DE19707588A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer - Google Patents
Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder BohrhammerInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist schon eine Werkzeugma
schine bekannt (DE 41 22 516 A1) bei der im Drehantriebs
strang eine Überrastkupplung angeordnet ist. Die Überrast
kupplung weist zwei Kupplungsteile auf, die über Rastkörper
in drehschlüssiger Verbindung miteinander stehen. Ein als
Stirnrad ausgebildetes erstes Kupplungsteil weist Rastver
tiefungen auf, in die die Rastkörper zur Übertragung eines
Drehmoments eingreifen. Das Stirnrad ist axial verschiebbar
angeordnet und wird von einer Druckfeder in Richtung auf das
zweite Kupplungsteil gedrängt. Erreicht der Wert des über
die Überrastkupplung zu übertragenden Drehmoments das soge
nannte Überrastmoment, löst die Überrastkupplung aus, wobei
die Rastkörper gegenüber dem ersten Kupplungsteil überra
sten. Zum Schutz des Bedieners sollte die Überrastkupplung
beispielsweise dann ansprechen, wenn ein Bohrwerkzeug in der
Wand plötzlich verhakt oder verklemmt. Durch die Überrast
kupplung wird das bei blockiertem Werkzeug auf das Gehäuse
wirkende Antriebsdrehmoment auf das Überrastmoment begrenzt.
Durch die Ausbildung des beweglichen Kupplungsteils als
Stirnrad kann es zu unerwünschten Streuungen des Überrastmo
ments kommen. Das Vorsehen von separaten Rastkörpern vergrö
ßert die Teilezahl und erhöht damit den Fertigungs- und Mon
tageaufwand der Kupplung.
Darüber hinaus ist schon eine Überrastkupplung am Markt be
kannt, bei der das Stirnrad am axial feststehenden Kupp
lungsteil ausgebildet ist. Die Überrastkupplung weist eine
Vielzahl von Rasterhebungen und Rastvertiefungen auf, die
symmetrisch ausgebildet sind. Die bekannte Überrastkupplung
ist relativ verschleißanfällig, da es nach dem Überrasten
zum axialen Aufeinanderprallen der Kupplungsteile kommt. Da
bei entstehen auch störende Überrastgeräusche.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß störende Geräusche und Ver
schleiß beim Überrasten der Überrastkupplung vermieden wer
den.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnah
men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine möglich. Besonders vor
teilhaft ist es, an den Kupplungsteilen jeweils nur zwei bis
vier in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rasterhebungen
anzuordnen, da auf diese Weise die Überrastfrequenz niedri
ger und somit die Bauteilbeanspruchung reduziert wird. Die
Überrastkupplung rastet nach einmaligem Überrasten wieder
voll ein. Die beim erneuten Aufeinanderprallen der Rasterhe
bungen erzeugten Drehschläge können zum Ausschlagen des ver
klemmten Werkzeugs dienen.
Durch eine zwischen Stirnrad und Welle bzw. Stützscheibe
eingelegte Lagerbuchse läßt sich die Lagerreibung verrin
gern, was die Standzeit der Überrastkupplung zusätzlich er
höht. Darüber hinaus werden beim Überrastvorgang entstehende
Stöße auf das Stirnrad gedämpft. Die Überrastkupplung läßt
sich auch besonders einfach montieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er
läutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ge
triebe einer Werkzeugmaschine, Fig. 2 eine perspektivische
Montagedarstellung einer Überrastkupplung und die Fig. 3
und 4 jeweils einen Teilschnitt durch korrespondierende Ra
sterhebungen der Überrastkupplung.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Bohrmaschine als Beispiel einer
Werkzeugmaschine bezeichnet. Die Bohrmaschine 10 dient bei
spielsweise zum Bohren mit Diamantbohrkronen und kann dazu
entweder von Hand geführt oder stationär in einen Bohrstän
der eingespannt werden. Die Bohrmaschine 10 ist mit einem
Antriebsmotor 11 ausgestattet, der in einem Motorgehäuse 12
untergebracht ist. An das Motorgehäuse 12 schließt sich ein
zweiteiliges Getriebegehäuse 13, 14 an, in dem ein Getriebe
15 der Bohrmaschine 10 sitzt. Das Getriebe 15 befindet sich
im Drehantriebsstrang zwischen einer Motorwelle 18 des An
triebsmotors 11 und einer Drehspindel 19, die mit einer
nicht näher dargestellten Werkzeugaufnahme drehschlüssig
verbunden ist. Die Motorwelle 18 ist endseitig drehfest mit
einem Ritzel 20 versehen, das im Eingriff mit der Verzahnung
eines Stirnrades 21a steht.
Das Stirnrad 21a ist über eine lose auf der Zwischenwelle 23
sitzende Lagerbuchse 22 drehbar auf einer Zwischenwelle 23
angeordnet. Die Zwischenwelle 23 ist ihrerseits über Nadel
lager 24, 25 drehbar im Getriebegehäuse 13, 14 gelagert. Das
Stirnrad 21a ist stirnseitig mit Rasterhebungen 28 und Rast
vertiefungen 44 versehen, die mit korrespondierenden Raster
hebungen 29 und Rastvertiefungen 45 an einer Rastenscheibe
30a zusammenwirken. Das Stirnrad 21a bildet ein erstes,
axial feststehendes Kupplungsteil 21 und die Rastenscheibe
30a ein zweites, axial verschiebbares Kupplungsteil 30 einer
Überrastkupplung 32. Die Rastenscheibe 30a ist hierzu über
ein auf ihrer Innenseite angeordnetes Keilwellenprofil 33
mit einem am Außenumfang der Zwischenwelle 23 angeordneten
korrespondierenden Keilwellenprofil 34 drehschlüssig gekop
pelt. Das Keilwellenprofil 34 hat eine gegenüber dem Keil
wellenprofil 33 der Rastenscheibe 30a größere axiale Er
streckung, die ein axiales Verschieben der Rastenscheibe 30a
unter Aufrechterhaltung des Drehschlusses zwischen Rasten
scheibe 30a und Zwischenwelle 23 gestattet.
Eine Druckfeder 36 stützt sich einerseits an einem Bund 37
der Zwischenwelle 23 ab und beaufschlagt andererseits die
Rastenscheibe 30a in axialer Richtung auf das Stirnrad 21a
zu mit Federkraft. Der Bund 37 ist mit einer Stirnverzahnung
38 versehen, die mit der Verzahnung eines Zahnrades 39 in
Eingriff steht, das drehfest auf der Drehspindel 19 angeord
net ist. Auf der Zwischenwelle 23 ist eine weitere Verzah
nung 40 vorgesehen, die in Eingriff steht mit der Verzahnung
eines zweiten Zahnrades 41 auf der Drehspindel 19. Die Zahn
räder 39, 41 können wahlweise über einen nicht näher zu be
schreibenden Schaltmechanismus, der nicht Gegenstand der
vorliegenden Erfindung ist, mit der Drehspindel 19 dreh
schlüssig gekoppelt werden. Die Verzahnungspaare 38/39 und
40/41 bilden somit ein Schaltgetriebe mit zwei Gängen.
Bei eingerasteter Überrastkupplung 32 sind die Rasterhebun
gen 28 am Stirnrad 21a sind gegenüber den Rasterhebungen 29
an der Rastenscheibe 30a drehversetzt, so daß die Rasterhe
bungen 28, 29 jeweils in die dazwischenliegenden Rastvertie
fungen 44, 45 von der Druckfeder 36 gedrängt werden. Die
Kraft der Druckfeder 36 wird dabei über die Rastenscheibe
30a auf das Stirnrad 21a übertragen und über einen Stützring
46, der mittels eines Sicherungsrings 47 auf der Zwischen
welle 23 axial gesichert ist, von der Zwischenwelle 23 auf
genommen. Zwischen der der Rastenscheibe 30a abgewandten
Stirnseite des Stirnrades 21a und dem Stützring 46 ist ein
Gleitring 48 angeordnet, der die bei laufendem Antrieb auf
tretende Lagerreibung am Stirnrad 21a verringert.
Fig. 2 zeigt die Montagereihenfolge der Bauteile der Über
rastkupplung 32. Zunächst wird die Druckfeder 36 auf das mit
Keilwellenprofil 34 versehene Ende der Zwischenwelle 23 auf
geschoben. Anschließend wird die Rastenscheibe 30a derart
auf die Zwischenwelle 23 gesetzt, daß die Keilwellenprofile
33, 34 ineinandergreifen. Daraufhin wird das Stirnrad 21a
zusammen mit der Lagerbuchse 22 auf die Zwischenwelle 23
aufgeschoben und über den Gleitring 48, den Stützring 46 und
den Sicherungsring 47 axial gesichert.
Im Beispielsfall sind an der Stirnseite des Stirnrades 21a
drei Rasterhebungen 28 gleichmäßig in Umfangsrichtung ver
teilt. Dazwischen sind entsprechend drei Rastvertiefungen 44
vorhanden. Die Rasterhebungen 28 weisen Flanken 50 auf, die
bei eingerasteter Überrastkupplung 32 der Drehmomentübertra
gung mit korrespondierenden Flanken 55 an der Rastenscheibe
30a dienen. Die Flanken 50, 55 liegen sich somit in Dreh
richtung (Pfeil 49 in Fig. 3) gesehen gegenüber.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Rasterhebungen 28 sind
Rückführrampen 51 vorgesehen, auf denen die Rasterhebungen 29
der Rastenscheibe 30a nach dem Überrasten in die benach
barten Vertiefungen 44 geführt werden. Zwischen den Flanken
50 und den Rückführrampen 51 sind Überrastbereiche 52 gebil
det.
In Fig. 3 ist eine Rasterhebung 28 des Stirnrades 21a in
Seitenansicht dargestellt. Zwischen benachbarten Rastvertie
fungen 44 ist zunächst eine Flanke 50 gebildet, die einen
Winkel α mit einer Drehebene 42 einschließt, die senkrecht
auf eine Drehachse 43 der Zwischenwelle 23 steht. An die
Flanke 50 schließt sich der Überrastbereich 52 an, der etwa
parallel zur Stirnseite des Stirnrades 21a liegt. An den
Überrastbereich 52 schließt sich dann die Rückführrampe 51
an, die einen Winkel β mit der Drehebene 42 einschließt.
Die in Fig. 4 dargestellte Rasterhebung 29 weist die korres
pondierende Flanke 55, einen Überastbereich 56 und eine
Überrastrampe 57 auf. Während die Flanken 50, 55 etwa glei
che Winkel bilden, kann die Überrastrampe 57 steiler sein
als die Rückführrampe 51. Für die Abdämpfung des Einrastens
der Kupplungsteile 21, 30 nach dem Überrasten reicht es aus,
wenn eine der Rasterhebungen 29 eine flache Rückführrampe 51
aufweist. Diese kann prinzipiell auch an der Rastenscheibe
30a ausgebildet sein.
Die Funktion der Überrastkupplung 32 ist wie wie folgt: Zu
nächst sind die beiden Kupplungsteile 21, 30 der Überrast
kupplung 32 im Normalbetrieb der Bohrmaschine 10 eingerückt,
so daß das Drehmoment von der Motorwelle 18 auf die Zwi
schenwelle 23 und über eines der Verzahnungspaare 38/39 bzw.
40/41 auf die Drehspindel 19 übertragen wird. Kommt es im
Betrieb der Bohrmaschine 10 zu einem Blockieren des Bohr
werkzeugs, gleiten die Flanken 50 der Rasterhebung 28 an den
Flanken 55 der Rasterhebung 29 entlang, wobei die Rasten
scheibe 30a axial entgegen der Federkraft 36 verschoben
wird. Sobald die Axialverschiebung der Rastenscheibe 30a der
axialen Höhe der Erhebung 28 entspricht, können die Raster
hebungen 29, 28 überrasten. Die Rasterhebungen 28, 29 werden
anschließend entlang der Rückführrampe 51 in die benachbarte
Vertiefungen 44/45 geführt. Während des Überrastens ist das
über die Überrastkupplung 32 übertragene Drehmoment erheb
lich reduziert, das Stirnrad 21a wird dabei weiterhin vom
Antriebsmotor 11 drehend angetrieben, so daß nach Durchlau
fen der Vertiefung 44 erneut die Flanken 50, 55 aufeinander
prallen. Durch den hierbei entstehenden Drehschlag kann das
verklemmte Bohrwerkzeug in der Regel losgeschlagen werden.
Bei weiterhin festgeklemmtem Bohrwerkzeug wiederholt sich
der Überrastvorgang entsprechend.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbei
spiel beschränkt. So ist es durchaus möglich, mehr oder we
niger viele Rasterhebungen 28, 29 vorzusehen. Besonders vor
teilhaft ist es, lediglich zwei bis vier Rasterhebungen 28,
29 am Umfang zu verteilen, da auf diese Weise die Rastfre
quenz der Überrastkupplung 32 gesenkt werden kann. Die Über
rastkupplung 32 kann an einer beliebigen Welle der Werkzeug
maschine angeordnet sein, insbesondere auch auf der Dreh
spindel.
Claims (10)
1. Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrma
schine oder Bohrhammer, mit einer Überrastkupplung (32) im
Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor (11) und einer
vom Antriebsmotor (11) drehend antreibbaren Drehspindel
(19), wobei zwischen einem auf einer Welle (23) frei drehbar
gelagerten, axial festgelegten ersten Kupplungsteil (21) und
einem auf der Welle (23) drehfesten, axial gegen die Kraft
einer Druckfeder (36) verschiebbaren zweiten Kupplungsteil
(30) Rasterhebungen (28, 29) vorgesehen sind, die zur
Drehmomentübertragung jeweils in dazwischenliegende Rastver
tiefungen (44, 45) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rasterhebungen (28, 29) zumindest eines der Kupplungs
teile (21, 30) mit Rückführrampen (51) versehen sind, die
einen flacheren Winkel (β) mit einer Drehebene (42) des je
weiligen Kupplungsteiles (21, 30) einschließen, als gegen
überliegende Flanken (50, 55) zur Drehmomentübertragung, die
in einem steileren Winkel (α) zur Drehebene (42) verlaufen.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Kupplungsteilen (21, 30) jeweils insgesamt zwei
bis vier Rasterhebungen (29) in Umfangsrichtung gleichmäßig
verteilt sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das axial feststehende Kupplungsteil (21)
durch ein Stirnrad (21a) gebildet wird, während das axial
bewegliche Kupplungsteil (30) durch eine Rastscheibe (30a)
gebildet wird.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (23) als Zwischenwelle ausgebildet ist.
5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stirnrad (21a) über ein Radiallager, insbesondere
eine Lagerbuchse (22) drehbar auf der Zwischenwelle (23) ge
lagert ist.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stirnrad (21a) über ein Axiallager, insbesondere ei
nen Gleitring (48) axial auf der Zwischenwelle (23) abge
stützt ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastenscheibe (30a) über eine Keilwellenprofil (33,
34) auf der Zwischenwelle (23) drehfest festgelegt ist.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß sich die Druckfeder (36) direkt an
einem einstückigen Bund (37) der Zwischenwelle (23) und der
Rastenscheibe (30a) abstützt.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Bund (37) eine Stirnverzahnung (38) angebracht
ist.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (23) einstückig
mit Keilwellenprofil (34) und Verzahnungen (38, 40) versehen
ist.
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