DE19717465A1 - Elektrowerkzeugmaschine - Google Patents
ElektrowerkzeugmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrohandwerkzeugmaschine für
drehend und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge, insbesondere
Schlagbohrmaschine oder Schlagbohrhammer, der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Eine solche handgeführte Elektrowerkzeugmaschine ist aus der
DE 34 43 186 C2 bekannt. Der Werkzeughalter ist mit einem
hohlzylindrischen Schaft auf die Spindelhülse aufgeschoben und
mittels der walzenförmigen Verriegelungselemente, die durch
Axialschlitze in den Schaft hindurch in korrespondierende, in
der Spindelhülse ausgebildeten Taschen einliegen, an dieser
festgelegt. Die Verriegelungselemente haben einerseits die
Funktion der Drehmitnahme des Werkzeughalters und andererseits
der axial verschiebbaren Halterung des Werkzeughalters auf der
Spindelhülse. Der im Innern der Spindelhülse axial
verschieblich einliegende Döpper ist mit einem im Durchmesser
reduzierten Abschnitt im Werkzeughalter axial verschieblich
geführt und hämmert unter der Wirkung des Schlägers des
Schlagwerks auf das Stirnende eines im Werkzeughalter mittels
Spannbacken kraftschlüssig festgeklemmten Werkzeugs, wie
Schlagbohrer, so daß der Werkzeughalter und das im
Werkzeughalter festgespannte Werkzeug im Betrieb infolge der
rotierenden Spindelhülse und der auf den Döpper gerichteten
Beschleunigung des Schlägers eine drehende und schlagende
(hämmernde) Bewegung ausführt.
Aus der DE 38 44 311 A1 ist es bekannt, eine Bohrmaschine mit
einer Überlastkupplung auszustatten, um den die Bohrmaschine
haltenden Bediener bei in der Bearbeitungsfläche sich
festsetzendem Bohrer nicht zu gefährden. Die Überlastkupplung
ist dabei zwischen einem von einer Abtriebswelle eines
Elektromotors angetriebenen Zahnrad und der die
Werkzeugaufnahme tragenden Spindelhülse angeordnet und ist
dadurch realisiert, daß in der Stirnseite des freidrehend auf
der Spindelhülse sitzenden Zahnrads Rastvertiefungen
eingearbeitet sind, in die walzenförmige Rastkörper mit radial
ausgerichteten Körperachsen mindestens zur Hälfte eintauchen,
und das Zahnrad mittels einer als Druckfeder ausgebildeten
Kupplungsfeder gegen eine drehfest mit der Spindelhülse
verbundene Scheibe gedrückt wird, die mit den Rastvertiefungen
im Zahnkranz korrespondierende Rastmulden zum Aufnehmen der
Rastkörper aufweisen. Tritt bei Betrieb der Bohrmaschine eine
Blockierung des Bohrers auf, z. B. durch Armiereisen im
Stahlbeton, so treten die Rastkörper aus den Rastmulden
heraus, verbleiben aber in den Rastvertiefungen des Zahnrads.
Dadurch wird das Zahnrad gegen die Kupplungsfedern verschoben
und dreht sich, da von der Abtriebswelle nach wie vor
angetrieben, weiter, ohne die Scheibe und damit die
Spindelhülse mitzunehmen.
Die erfindungsgemäße Elektrowerkzeugmaschine mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß
mit wenig zusätzlichen Bauelementen in einfacher Weise eine
Überlastkupplung beim bohrenden und schlagenden Betrieb der
Maschine realisiert wird. Die Halterung für den Werkzeughalter
an der Spindelhülse und die Überlastkupplung bilden eine
integrierte Baueinheit, in welcher den Verriegelungselementen
der Halterung auch die Funktion der Kupplungs- oder
Rastelemente der Überlastkupplung zukommt. Dadurch bleibt der
Aufbau der Elektrowerkzeugmaschine trotz zusätzlicher
Überlastkupplung einfach und durch Teileeinsparung und
verkürzter Montagezeit wird ein Preisvorteil bei den
Herstellkosten erzielt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Elektrowerkzeugmaschine möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
Integration von Halterung des Werkzeughalters auf der
Spindelhülse und Überlastkupplung zwischen Spindelhülse und
Werkzeughalter in besonders einfacher Weise dadurch
realisiert, daß die Spindelhülse einen hohlzylindrischen
Schaft des Werkzeughalter übergreift und im
Übergreifungsbereich über den Umfang verteilt angeordnete, die
Hülsenwand durchdringende radiale Öffnungen aufweist. In dem
Schaft des Werkzeughalters sind mit den Öffnungen radial
fluchtende Taschen eingesenkt, und die Verriegelungselemente
sind als in den Öffnungen geführte Wälzkörper ausgebildet, die
in die Taschen eintauchen und sich am Taschengrund abstützen
können, wobei bevorzugt die Wälzkörper als Kugeln und die
Öffnungen in der Spindelhülse als Radialbohrungen ausgebildet
sind. Die Überlastkupplung wird dabei durch einen Stützring,
der die aus den Öffnungen herausragenden Wälzkörper umfaßt,
und durch eine Kupplungsfeder ergänzt, die vorzugsweise als
Druckfeder ausgebildet und auf der Spindelhülse aufgeschoben
ist. Der Stützring weist eine die Wälzkörper mit Radialabstand
übergreifende, axial ausgerichtete Innenringfläche und eine an
den Wälzkörpern anliegende, konische Abstützfläche auf, die
mit der Innenringfläche einen stumpfen Winkel einschließt. Die
Kupplungsfeder stützt sich einerseits an dem Stützring und
andererseits an einem auf der Spindelhülse axial
unverschieblich festgelegten Widerlager ab. Um die axiale
Beweglichkeit des Werkzeughalters zu gewährleisten, liegt der
Stützring unter der Kraft der Kupplungsfeder an einem auf der
Spindelhülse axial unverschieblich festgelegten Anschlag an,
wobei seine Abstützfläche die Wälzkörper berühren, ohne sie
zu verklemmen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der die Taschen enthaltende Schaftabschnitt des
Werkzeughalters im Durchmesser reduziert und der Radialabstand
der Innenringfläche des Stützrings von den Wälzkörpern ist
kleiner als die Summe aus der radialen Tiefe der Taschen und
der Radiusdifferenz zwischen dem die Taschen aufweisenden
Schaftabschnitt und dem an diesem zum vom Werkzeughalter
abgekehrten Schaltende hin unmittelbar angrenzenden
Schaftabschnitt bemessen. Durch die dadurch sich zumindest am
hinteren Taschenende ausbildende radiale Ringschulter und
durch die Begrenzung des maximalen radialen Wälzkörperhubs auf
ein Maß, das diese Ringschulter nicht übersteigt, wird
zuverlässig verhindert, daß der Werkzeughalter bei
blockierendem Werkzeug aus der Spindelhülse heraus gerissen
werden kann, da sich die Wälzkörper an der hinteren,
ringförmigen Radialschulter abstützen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines
Bohrhammers,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II
in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.
Der in Fig. 1 ausschnittweise und im Längsschnitt dargestellte
Bohrhammer als Ausführungsbeispiel für eine allgemeine,
insbesondere handgeführte Elektrowerkzeugmaschine für drehend
und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge weist ein Gehäuse 10
auf, in dem eine von einem hier nicht dargestellten
Elektromotor über ein Getriebe angetriebene Spindelhülse 11
drehbar gelagert ist. An die Spindelhülse 11 ist am vorderen
Ende ein aus dem Gehäuse 10 vorstehender Werkzeughalter 12
angesetzt, der mit einer Schutzkappe 13 das Gehäuse 10
stirnseitig und mit Spiel übergreift. Der Werkzeughalter 12
weist einen Futterkörper 121 mit einer zentralen
Aufnahmebohrung 14 zum Einstecken eines Schaftes eines
Werkzeugs 15 und einen sich daran einstückig fortsetzenden
hohlzylindrischen Schaft 122 auf, der innerhalb des Gehäuses
10 von dem vorderen Ende der Spindelhülse 11 mit geringem
Spiel übergriffen wird. Das in die Aufnahmebohrung 17
einzuschiebende Werkzeug ist mittels eines
Schnellverschlußelementes 16 drehfest im Futterkörper 121
festgelegt und gegen ungewolltes, axiales Herausgleiten aus
dem Futterkörper 121 gesichert. Der Werkzeughalter 12 ist an
der Spindelhülse 11 drehfest und begrenzt axial verschieblich
angekoppelt. Hierzu weist die Spindelhülse 11 in ihren
übergreifungsbereich des Schaftes 122 mehrere über den Umfang
verteilt angeordnete, die Hülsenwand vollständig
durchdringende Radialbohrungen 17 auf, und in dem Schaft 122
des Werkzeughalters 12 sind mit den Radialbohrungen 17 radial
fluchtende, axiale Taschen 18 eingesenkt, deren axiale Länge
ein Mehrfaches des Bohrungsdurchmessers der Radialbohrungen 17
beträgt. In den Radialbohrungen 17 sind als Kugeln 19
ausgebildete Verriegelungselemente geführt, die auf der Innen-
und Außenseite der Spindelhülse 11 vorstehen und sich am
Taschengrund 181 der Taschen 18 abstützen können. Die in den
Radialbohrungen 17 mit geringem Spiel einliegenden und in die
Taschen 18 eintauchenden Kugeln 19 gewährleisten die
Drehmitnahme des Werkzeughalters 12 beim Rotieren der
Spindelhülse 11 und erlauben gleichzeitig eine begrenzte,
axiale Verschiebung des Werkzeughalters 12 um einen durch die
axiale Länge der Taschen 18 vorgegebenen Verschiebeweg.
Zwischen der Spindelhülse 11 und dem Werkzeughalter 12 ist
eine Überlastkupplung 20 angeordnet, die beim Blockieren des
Werkzeugs in der Bearbeitungsfläche, z. B. durch
Armierungseisen im Stahlbeton, den Werkzeughalter 12 von der
Spindelhülse 11 automatisch abkoppelt, so daß sich letztere
bei stillstehendem Werkzeughalter 12 frei drehen kann. Diese
Überlastkupplung 20 benutzt die als Kugeln 19 ausgebildeten
Verriegelungselemente für die drehfeste und axial
verschiebliche Halterung des Werkzeughalters 12 an der
Spindelhülse 11 als lastbegrenzende Kupplungs- oder
Rastelemente und weist zusätzlich einen Stützring 21 und eine
als Druckfeder ausgebildete Kupplungsfeder 22 auf, die auf die
Spindelhülse 11 aufgeschoben ist und sich einerseits am
Stützring 21 und andererseits an einem auf der Spindelhülse 11
axial unverschieblich festgelegtem Widerlager 23 abstützt. Der
die aus den Radialbohrungen 17 herausragenden Kugeln 19
umfaßende Stützring 21 weist eine die Kugeln 19 mit
Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete
Innenringfläche 211 und eine an den Kugeln 19 anliegende,
konische Abstützfläche 212 auf, die mit der Innenringfläche
211 einen stumpfen Winkel einschließt (Fig. 2). Um die axiale
Beweglichkeit des Werkzeughalters 12 zu gewährleisten, wird
mittels eines Sprengrings 24, der in eine Umfangsnut in der
Spindelhülse 11 einliegt, ein Anschlag für den Stützring 21
gebildet, der verhindert, daß die Kupplungsfeder 22 die Kugeln
19 über die Abstützfläche 212 festklemmt. Die Lage des
Sprengrings 24 ist so gewählt, daß die konische Abstützfläche
212 die Kugeln 19 gerade tangiert, ohne daß eine axiale
Verschiebekraft auf die Kugeln 19 wirkt. Die in
Umfangsrichtung des Schaftes 122 weisenden, sich in
Achsrichtung erstreckenden, seitlichen Begrenzungswände 182
der Taschen 181 sind zur Radialebene geneigt ausgeführt, so
daß sie einen stumpfen Winkel mit dem Taschengrund 181
einschließen (Fig. 3). Dieses Schrägstellen der seitlichen
Begrenzungswände 182 erleichtert das Austreten der Kugeln 19
aus den Taschen 18 im Überlastfall.
Im Überlastfall ist das Drehmoment an der Spindelhülse 11
größer als das von den Kugeln 19 und der Kupplungsfeder 22
aufgebrachte Rastmoment zwischen Spindelhülse 11 und
Werkzeughalter 12. Die Kugeln 19 schieben sich dann über die
seitlichen Begrenzungswände 182 in radialer Richtung nach
außen und verschieben dabei den Stützring 21 über dessen
konische Abstützfläche 212 gegen die Kraft der Kupplungsfeder
22. In dem Moment, in dem die Kugeln 19 vollständig aus den
Taschen 18 austreten, ist die Überlastkupplung 20 gelöst, und
die Spindelhülse 11 kann relativ zum Werkzeughalter 12 drehen.
Damit die Kugeln 19 im Überlastfall vollständig aus den
Taschen 18 austreten können, ist der Radialabstand der
Innenringfläche 211 des Stützrings 21 von der Oberfläche der
Kugeln 19 etwas größer bemessen als die Differenz aus dem
Kugeldurchmesser der Kugeln 19 und der radialen Tiefe oder
Höhe h (Fig. 2) der Taschen 18, anders gesagt: der radiale
Abstand der Innenringfläche 211 von dem Taschengrund 181 ist
etwas größer als die Summe aus Kugeldurchmesser und
Taschentiefe h.
Wie aus Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der die Taschen 18
enthaltende Schaftabschnitt 122a des hohlzylindrischen
Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 im Durchmesser etwas
reduziert. Die axiale Länge dieses Schaftabschnitts 122a
entspricht exakt der axialen Länge der Taschen 18. Der Radius
der Außenfläche des im Durchmesser reduzierten
Schaftabschnitts 122a ist in Fig. 3 mit r1 und der Radius der
Außenfläche des übrigen Schaftes 122 mit r2 bezeichnet. Der
Radialabstand der Innenfläche 211 des Stützrings 21 von den
Kugeln 19 ist zusätzlich kleiner gemacht als die Summe aus der
radialen Tiefe h der Taschen und der Radiusdifferenz r2-r1
zwischen dem Radius r1 des die Taschen 18 aufweisenden
Schaftabschnitts und dem Radius r2 der an diesem unmittelbar
angrenzenden beiden Schaftabschnitte 122b bemessen. Durch
diese Radiusdifferenz r2-r1 wird an den beiden quer zur
Achsrichtung ausgerichteten Stirnseiten der Taschen 18 jeweils
eine radiale Schulter gebildet. Im Überlastfall stützen sich
die Kugeln 19 an der hinteren, dem vom Werkzeughalter 12
abgekehrten freien Schaftende näherliegenden Ringschulter (in
Fig. 2 nicht zu sehen) ab und verhindern, daß der
Werkzeughalter 12 aus der Spindelhülse 11 gerissen wird. Die
vorstehend erwähnte Bemessung des Radialabstands der
Innenringfläche 211 des Stützrings 21 von den Kugeln 19
verhindert, daß diese radiale Ringschultern von den Kugeln 19
überwunden wird.
Der Bohrhammer besitzt zum zusätzlichen Axialantrieb des sich
drehenden Werkzeugs 15 ein Schlagwerk 25, von dem in Fig. 1
ausschnittweise ein Schläger 26, der axial verschieblich im
Innern der Spindelhülse 11 geführt ist, und ein Döpper 27 zu
sehen ist, der axial verschieblich im Innern des
hohlzylindrischen Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 einliegt
und mit seinem vom Schläger 26 abgekehrten Stirnende 271 an
der ihm zugekehrten Stirnfläche des im Werkzeughalter 12
aufgenommenen Werkzeugs 15 anliegt. Der Schläger 26 wird von
einem hier nicht dargestellten Antrieb in Axialrichtung
beschleunigt und trifft auf den Döpper 27, der diese
Aufschlagkraft direkt auf das Werkzeug 15 überträgt. Der
Werkzeughalter 12 wird infolge der Werkzeugandruckkraft durch
den Bediener in Richtung auf seine tiefer in die Spindelhülse
11 eingreifende Endstellung verschoben. Ein Dichtring 28, der
in eine Umfangsnut des Döppers 27 eingelegt ist und sich an
der Innenwand des Schaftes 122 des Werkzeughalters 12
abstützt, verhindert, daß Schmiermittel nach vorn austritt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die zugleich als
Kupplungs- oder Rastelemente der Überlastkupplung 20 sowie als
Verriegelungselemente zur Drehmitnahme und Axialführung des
Werkzeughalters 12 durch die Spindelhülse 11 dienenden Kugeln
19 auch durch andere Wälzkörperformen ersetzt werden,
beispielsweise durch Walzen, deren Walzenachsen parallel zur
Spindelhülsenachse ausgerichtet sind. Der hohlzylindrische
Schaft des Werkzeughalters kann auch das vordere Ende der
Spindelhülse übergreifen, wobei dann die Taschen zum
Eintauchen der Wälzkörper in der Spindelhülse 11 und die
radialen Öffnungen zur Führung der Wälzkörper in dem
hohlzylindrischen Schaft des Werkzeughalters angeordnet sind.
Der Stützring der Überlastkupplung sitzt dann ebenso wie die
Kupplungsfeder auf dem Schaft des Werkzeughalters. Des
weiteren kann die Verschiebbarkeit des Werkzeughalters 12 in
Achsrichtung relativ zur Spindelhülse 11 entfallen und der
Werkzeughalter 12 ausschließlich drehfest mit der Spindelhülse
11 gekuppelt sein. In diesem Fall ist die Länge der axialen
Taschen 18 weitgehend reduziert, so daß die Kugeln 19 oder
Wälzkörper nur noch mit geringem Spiel in die Taschen 18
eintauchen.
Claims (11)
1. Elektrowerkzeugmaschine für drehend und/oder schlagend
arbeitende Werkzeuge, insbesondere Schlagbohrmaschine
oder Schlagbohrhammer, mit einer elektromotorisch
angetriebenen Spindelhülse (11), mit einem an die
Spindelhülse (11) angesetzten Werkzeughalter (12), der
über Verriegelungselemente an der Spindelhülse (11)
drehfest angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verriegelungselemente (Wälzkörper 19) zugleich als
lastbegrenzende Kupplungselemente einer zwischen
Spindelhülse (11) und Werkzeughalter (12) wirksamen
Überlastkupplung (20) ausgeführt sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spindelhülse (11) einen hohlzylindrischen Schaft (122)
des Werkzeughalters (12) übergreift und im
übergreifungsbereich über den Umfang verteilt
angeordnete, die Hülsenwand durchdringende, radiale
Öffnungen (17) aufweist, daß in dem Schaft (122) des
Werkzeughalters (12) mit den Öffnungen (17) radial
fluchtende, axiale Taschen (18) eingesenkt sind und daß
die Verriegelungselemente als in den Öffnungen (17)
geführte, in die Taschen (18) eintauchende Wälzkörper
(19) ausgebildet sind.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
aus den Öffnungen (17) herausragenden Wälzkörper (19) von
einem einen Teil der Überlastkupplung (20) bildenden
Stützring (21) umfaßt sind, der eine die Wälzkörper (19)
mit Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete
Innenringfläche (211) und eine an den Wälzkörpern (19)
anliegende, konische Abstützfläche (212) aufweist, die
mit der Innenringfläche (211) einen stumpfen Winkel
einschließt, und daß der die Spindelhülse (11)
umschließende Stützring (21) mit axial gerichteter
Federkraft an einem auf der Spindelhülse (11) axial
unverschieblich festgelegten Anschlag (24) anliegt.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Überlastkupplung (20) eine als Druckfeder ausgebildete
Kupplungsfeder (22) aufweist, die auf der Spindelhülse
(11) sitzt und sich zwischen dem Stützring (21) und einem
auf der Spindelhülse (11) axial unverschieblich
festgelegten Widerlager (23) abstützt.
5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag von einem in einer Umfangsnut in der
Spindelhülse (11) eingelegten Sprengring (24) gebildet
ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Schaftes
(122) des Werkzeughalters (12) weisenden, sich in
Achsrichtung erstreckenden, seitlichen Begrenzungswänden
(182) der Taschen (18) einen stumpfen Winkel mit dem
Taschengrund (181) einschließen.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Radialabstand der Innenringfläche
(211) des Stützrings (21) von den Wälzkörpern (19) etwas
größer als die Differenz aus radialer Abmessung der
Wälzkörper (19) und der radialen Tiefe (h) der Taschen
(18) bemessen ist.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch
gekennzeichnet, daß der die Taschen (18) enthaltende
Schaftabschnitt (122a) des Schaftes (122) des
Werkzeughalters (12) im Durchmesser reduziert ist und daß
der Radialabstand der Innenringfläche (211) des
Stützrings (21) von den Wälzkörpern (19) kleiner ist als
die Summe aus der radialen Tiefe (h) der Taschen (18) und
der Radiusdifferenz (r2-r1) zwischen dem Radius (r1) des
die Taschen (18) aufweisenden Schaftabschnitts (122a) und
dem Radius (r2) des an diesem zum vom Werkzeug
abgekehrten Ende des Schaftes (122) hin unmittelbar
angrenzenden Schaftabschnitts (122b) bemessen ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch
gekennzeichnet, daß zur begrenzt axialverschieblichen
Ankopplung des Werkzeughalters (12) an die Spindelhülse
(11) die axiale Länge der Taschen (18) wesentlich größer
ist als die in Längsrichtung der Taschen (18) weisende
Abmessung des Eintauchbereichs der Wälzkörper (19).
10. Maschine nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wälzkörper als Kugeln (19) und
die Öffnungen in der Spindelhülse (11) als
Radialbohrungen (17) ausgebildet sind.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 1-10 mit einem
Schlagwerk (25) zur Axialverschiebung des im
Werkzeughalter (12) aufgenommenen Werkzeugs (15), dadurch
gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (25) einen in der
Spindelhülse (11) axial verschieblich aufgenommen
Schläger (26), einen den Schläger (26) in Achsrichtung
beschleunigenden Antrieb und einen die Schlägerstöße auf
das Werkzeug (15) übertragenden Döpper (27) aufweist und
daß der Döpper (27) axial verschieblich im
hohlzylindrischen Schaft (122) des Werkzeughalters (12)
aufgenommen ist.
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