DE2951644A1 - Motorgetriebenes handwerkzeug - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE „ _{Λ Α} , DIPL.-ING. DK.-ING DIPL.-PHYS. BERTHOLD SCHMID GERHARD BIRN HEINRICH QUARDER FALBENHENNENSTRASSE 17 7000 STUTTGART 1 FERNSPRECHER (0711) 608893 UNSER ZEICHEN

13 662 B/sw

Mafeil-Maschinenfabrik Rudolf Hey KG

7238 Oberndorf a.N.

Motorgetriebene·;-, Handwerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein notorgetriebenes Handwerkzeug, dessen Bearbeitungswerlczeug aui'Jer einer Drehbewegung auch eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt und dessen Werkzeugaufnähme oder -halterung zumindest axialverschiebbar im Gehäuse des Handv/erkzeugs gelagert ist. Derartige Handwerkzeuge sind in verschiedenen Ausführungsformen, beispielsweise als elektrisch betriebene Schla^- bohrmaschinen u. dgl., bekannt. Die der Drehbewegung

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überlagerte Linearbewegung des Bearbeitungswerkzeugs bewirkt ein besseres Arbeitsergebnis und/oder eine Schonung oder bessere Ausnutzung von Werkzeug und/oder Werkstück. Bei der Bearbeitung bestimmter Werkstücke oder der Verwendung spezieller Bearbeitungswerkzeuge ist es nicht grundsätzlich erwünscht, daß der Drehbewegung die Verschiebebewegung überlagert wird, und aus diesem Grunde ist es von Vorteil, wenn der Verschiebeantrieb abschalt- oder abkoppelbar ist.

Die Hin- und Herbewegung erzeugt nan dadurch, daß auf das innere, vom Bearbeitungswerkzeug wegweisende Ende der Werkzeugaufnahme oder -halterung bzw. eines damit in Verschieberichtung fest verbundenen Bauteils in vorzugsweise gleichen Zeitabständen eingewirkt wird. Das bedeutet im Falle eines Nockenantriebs od. dgl., daß zumindest pro Umdrehung ein kompletter Axialhub durchgeführt wird. Es gibt indessen Anwendungsfälle, wo man jedem Hin- und Herhub mehrere oder gar viele Umdrehungen des Bearbeitungswerkzeugs zuordnen möchte. Dies ist aber mit den herkömmlichen Axialantrieben zumindest in einfacher und preisgünstiger Weise nicht möglich.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, ein motorgetriebenes Handwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einem einfachen, robusten und kostengünstigen Antrieb für die Hin- und Herbewegung des bewegbaren Werkzeugs ausgestattet ist und bei dem die Anzahl der Hübe kleiner oder gar wesentlich kleiner sein kann als die Anzahl der pro Hub ausgeführten Umdrehungen des Bearbeitungswerkzeugs.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein motorgetriebenes Handwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs ausgebildet ist. Durch die seitliche Anordnung des die Hin- und Herbewegung bewirkenden Verschiebeantriebs kann man die Zahl der Hübe innerhalb weiter Grenzen unabhängig von der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs wählen. Außerdem läßt sich dieser Antrieb verhältnismäßig kompakt und unkompliziert ausbilden. Die Teilezahl kann unabhängig davon, ob man diesen Antrieb unmittelbar oder lediglich indirekt mit der Werkzeugaufnahme oder -halterung verbindet, relativ gering sein. Man muß lediglich dafür sorgen, daß der Verschiebeantrieb die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs nicht behindert

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und umgekehrt der Drehantrieb so ausgebildet ist, daß er die Verschiebebewegung ohne weiteres zuläßt. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet eines derartigen Handwerkzeugs sind Handwerkzeuge mit einem Schaftfräser oder einem dementsprechend geformten Schleifstein, vor allen Dingen mit elektrischem Antrieb. Beispielsweise bei einem Fliesen-Bearbeitungsgerät ist es nämlich von Vorzug, wenn der Fräser oder ein an einem Schaft gehaltener zylindrischer Schleifstein nicht nur in Drehrichtung, sondern auch in Achsrichtung angetrieben wird. Dies gilt vor allen Dingen, wenn das Bearbeitungswerkzeug mit Diamanten besetzt ist. Ohne die Hin- und Herbewegung, die man bei derartigen Fliesen-Bearbeitungsgeräten bislang nicht kennt, wird nämlich der Fräser oder Schleifer nur an einem Teil seines Umfangs beansprucht und abgenutzt. Gerade bei diamantbesetzten Bearbeitungswerkzeugen ist dies nicht nur unwirtschaftlich, sondern auf die Dauer gesehen, auch unvorteilhaft. Das hängt damit zusammen, daß sich das Bearbeitungswerkzeug im Laufe der Zeit mit Spänen bzw. Schleifstaub zusetzt und dann in seiner Wirkung nachläßt. Dies führt zu einer Erhitzung und Reduzierung der Standzeit des Bearbeitungswerkzeugs. Wenn man nun mit dem erfindungsgemäßen Handwerkzeug auch bei einem derartigen Fliesen-Bearbeitungsgerät erstmals

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der Drehbewegung eine Hin- und Herbewegung überlagern kann, so läßt sich dadurch einerseits das werkzeug besser ausnutzen und andererseits die Standzeit verbessern. Insgesamt gesehen, läßt sich aufgrund der Verkürzung der Bearbeitungszeit, der Verlängerung der Standzeit und der vollständigen Ausnutzung des Bearbeitmigswerkzeu^s auf c inen zunimlest größeren Teil seiner Länge ein besserem und wirtschaftlich günstigeres Ergebnis erzielen. Wenn es vorne heißt, daß die Zahl der Hübe - selbstverständlich innerhalb bestimmter Grenzen - unabhängig von der Umdrehungszahl gewählt v/erden kann, welche das Uearbeitungswerkzoug pro Hub ausführt, so ist damit der konstruktive Spielraum genieint, welcher den Techniker zur Verfügung steht. iVenn lie Antriebe für die Drehung und die Hin- und Herbewegung des Bcarbeitungswerkzeugs und ggf. auch gewisse Übersetzungsverhältnisse gewählt sind, so ergibt sich am Ende natürlich eine feste Zuordnung der pro Gesamthub ausgeführter: Umdrehungen des Boarbeitungswerkzcugs, es sei denn, da." nan noch eine zusätzliche Verstelleinrichtung einbaut, die eine Abänderung dieses Verhältnisses gestattet. Letzteres ist indessen eine Frage der Kosten und v/eniger ein technisches Problesn.

Dine bevorzugte Variante der Erfindung mit drehbar gelagerter Werkzeugaufnahme od. -halterung sieht vor, daß die

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Werkzeugauf nähme oder -halterung mit einem Bxzenterantrieb gekuppelt ist, der seinerseits mit der Motor-Antriebswelle in Verbindung stellt. Gleichwertig ist auch hier wiederum das indirekte Betätigen der Werkzeugaufnahme oder -halterung durch den Exzenterantrieb über ein zwischengeschaltetes, bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme gekuppeltes Bauteil. Die Form und Anordnung des Exzenterantriebs sind so zu wählen, daß seine Drehbewegung die Hin- und Herbeivegung des angekuppelten Bauteils und damit letztlich des Bearbeitungswerkzeugs gestattet.

In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Exzenterantrieb eine drehbar gelagerte Scheibe mit einer in axialer Richtung randoffenen, exzentrisch zu ihrer Lagerwelle angebrachter Ringnut aufweist, in welche ein Steuerzapfen eingreift, der an einem bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme oder -halterung verbundenen Bauteil angebracht ist und sich quer zu dessen Verschieberichtung erstreckt. Denkbar ist auch eine Anbringung des Steuerzapfens an der Scheibe und eines damit zusammenwirkenden Wanddurchbruchs od. -ausnehmung an dem erwähnten Bauteil. Da die Drehebenen der Scheibe und der Werkzeughalterung senkrecht zueinander verlaufen, muß die Wandausnehmung bzw. ein Schlitz zur Aufnahme des Steuerzapfens zumindest, vorzugsweise aber auch in etwa so breit sein, daß sich der Steuerzapfen im Verlauf einer Umdrehung der Scheibe

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darin von links nach rechts und wieder zurück bewegen kann. In axialer Richtung des Bearbeitungswerkzeugs wählt man die Schlitzbreite vorzugsweise entsprechend dem Durchmesser des Steuerzapfens, um Stöße bein Übergang von der Auf- in die Abbewegung und umgekehrt zu vermeiden. Außerdem muß nan die Zapfenlänge so dimensionieren, daß er auch bei Zuordnung zu den seitlichen Schlitz- oder Ausnehmungsenden darin noch ausreichend tief eingreift. Hierbei darf nicht übersehen werden, daß der Schlitz in einer zu der Längsachse des Bearbeitungswerkzeugs senkrechten Ebene bogenförmig verläuft, weil er ja in die Wandung eines zylindrischen Bauteils eingearbeitet ist. Die erstgenannte Alternative hat den Vorzug, daß das Bauteil lediglich eine axiale Bewegung ausführt.

Bine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Bauteil mit dem Steuerzapfen eine im Gehäuse wenigstens schiebbar gelagerte Führungsbuchse zur drehbaren Lagerung der Werkzeugaufnahme ist. Zwecknuißigerweisc nimmt diese Buchse zwei Drehlager, beispielsweise ein Radial-Wälzlager und ein Nadellager, für die Drehbewegung der Werkzeugaufnahme bzw. des Bcarbeitungswerkzeugs auf. Genauer gesagt, sind dann in dieser Hülse, die mit entsprechenden Innenanschlägen ausgestattet sein kann, die Außenringe der genannten Lager gehalten.

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Die Innenringe sind auf die Werkzeughalterung oder eine drehbar damit verbundene Welle aufgeschoben. Außerdem übernimmt das Radial-Wäizlager auch noch die Aufgabe eines Mitnehmers, der die Drehbewegung nicht hindert und bei dem vorgesehenen Vorschubantrieb unverzichtbar ist.

Bei der erwähnten zweiten Variante des Exzenterantriebs ist der Auf- und Abbewegung der Führungsbuchse eine drehende Hin- und Herbewegung in einer entsprechenden Gehäusebohrung überlagert. Die Größe dieser beiden oszillierenden Bewegungen ist abhängig vom Grad der außermittigen Anordnung dc:i Kurbelzapfens.

Da man üblicherweise auf eine verschiebefeste Anordnung des Motors, insbesondere Elektromotors bzw. von dessen Antriebswelle, wünscht, ist es sehr von Vorteil, daß die Werkzeugaufnahme mit der Motor-Antriebswelle über eine teleskopartig ausziehbare Verbindungsvorrichtung, insbesondere eine Keilwellenverbindung od. dgl., gekuppelt ist. Diese ermöglicht bei axial unverschieblicher Motor-Antriebswelle die notwendige Hin- und Herbewegung der Führungsbuchse.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die drehbar gelagerte Scheibe als Schneckenrad ausgebildet

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ist, das mit einer Schnecke zusammenwirkt, welche mit dem Antriebsmotor für das Bearbeitungswerkzeug in Antriebsverbindung steht. Dies führt zu einer sehr einfachen und kompakten Konstruktion. Es koTiunt noch hinzu, daß mit einem Schneckengetriebe relativ hohe Untersetzungen möglich sind. Eine noch stärkere Untersetzung kann man dadurch erreichen, daß die Lagerv/elle der Schnecke genäß einer anderen Ausbildung der Erfindung ein Zahnrad tragt, das mit einem Ritzel der Motor-Antriebswelle zusammenwirkt, wobei die Längsachsen der Schnecke und der Antriebswelle parallel zueinander verlaufen. Außerdem bringt das den Vorteil, daß man für den Antrieb der Scheibe bzw. des Verschiebeantriebs keinen separaten Antriebsmotor benötigt, sondern denjenigen für die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs mit heranziehen kann.

Eine weitere Ausgestaltung dor Erfindung sieht vor, daü die Lagerwelle der drehbaren Scheibe in einer exzentrischen Bohrung einer im Gehäuse drehbaren Einstellhülse gelagert ist, die an ihrem nach außen weisenden, verschlossenen Ende als Betätigungsorgan ausgebildet ist oder ein solches

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trä^t. Mit Hilfe dieses Hxzoriters kann man über die Lager und damit die Lagerwelle der Scheibe das Schneckenrad von der Schnecke abheben und damit den Verschiebeantrieb für das Bearbeitungswerkzeug außer Kraft bzw. in Tätigkeit setzen. Selbstverständlich muß dies nicht notwendigerweise mit Hilfe eines Exzenters geschehen, vielmehr kann man die Schnecke und das Schneckenrad auch in anderer bekannter i/oi se trennen und kuppeln, jeuuch erscheint die genannte Konstruktion besonders zweckmäßig. In diesen Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, da" die Einstellhülse zumindest in zwei um 90 versetzten Drehstellungen einrast- und/oder feststellbar ist, so daß man die Ein-- und Ausschaltstellung des Verschiebeantriebs leicht auffinden bzw. einwandfrei sichern kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung teilweise in Seitenansicht und teilweise in einem I.«^:inr;sruittelschnitt durch die Motor-Antriebsachse bzw. die Achse der Schnecke dargestellt.

Das motorgetriebene Handwerkzeug des Ausführungsbeispiels dient vor allen Dingen zum Bearbeiten keramischer Werk-

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stoffe, insbesondere von Wand- und Bodenfliesen. In seine lediglich schematisch gezeichnete Werkzeugaufnalme 1 v,-ird ein als Schaftfräser oder als Schleifer ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug 2 eingesetzt, wobei im letzteren Fall insbesondere an einen Schleifer mit Diamantsplittern gedacht ist. Wenn die Werkzeugaufnahme als Dreibackenfutter ausgebildet ist, so erfolgt das Festhalten unJ Freigeben des 'ierkzeugschafts 3 in bekannter Weise mittels eines Schlüssels. Man kann ihn selbstverständlich auch in anderer bekannter Art festhalten, zum Beispiel durch Eindrehen einer nicht gezeigten Stellschraube in ein dafür vorgesehenes Gewinde der Werkzeugaufnahme 1. Letztere ist über eine Keilwellenverbindung 5 oder eine andere teleskopartig ausziehbare, für eine Drehmomentübertragung geeignete Verbindungsvorrichtung formschlüssig mit dem freien Ende der Motor-Antriebswelle 6 gekuppelt. Infolgedessen kann das Bearbeitungswerkzeug 2 außer der Drehbewegung auch eine Hin- und Herbewegung im Sinne des Doppelpfeils 7 ausführen. Als Antriebsmotor kommt ein Elektromotor ο in Frage, der in der Zeichnung teilweise geschnitten zu sehen ist iuu; von herkömmlicher Bauart sein kann. Betätigt wird er mittels eines Schalters, der im einzelnen nicht dargestellt ist und einen Drücker 9 aufweist.

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Der dem Motorlager 10 zugeordnete Bereich der Antriebswelle 6 ist als Ritzel 11 gestaltet. Seine Zähne stehen im Kin<i*riff nit denjenigen eines Zahnrads 12 und sie können in vorteilhafter Weise die gleiche Teilung aufweisen wie die Keilrolle der Keilwellcnverbindung 5. Zur Lagerung der Zahnradvrelle 13 dienen zwei Lager, insbesondere Wälzlager 14 und 15. Die Zahnradwelle 13 ist einstückig mit einer Schnecke 16 gefertigt bzw. teilweise als solche ausgebildet. Letztere arbeitet mit einem Schneckenrad zusammen, dessen Lagerwelle mit 18 bezeichnet ist und in zwei Lagern, vorzugsweise Wälzlagern 19 und 20, abgestützt ist. Das Schneckenrad 17 weist eine exzentrisch angebrachte, entgegen der Lagerwelle 18 randoffene Ringnut 23 auf, in welche ein Steuerzapfen 21 eingreift. Dieser ist an einen als Führungsbuchse 24 gestalteten Bauteil befestigt und Die Führungsbuchse 24 ist im Sinne des Doppelpfeils 7 in einer Führung 25 des Gehäuses 26 auf und ab verschiebbar. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Drehbewegung des Ritzels 11 über das Zahnrad 12 auf die Schnecke 16 und von dort auf das Schneckenrad 17 übertragen wird. Die Ringnut 23 bewirkt eine Auf- und Abbewegung des Steuerzapfens und damit auch der Führungsbuchse 24 in Richtung des Pfeils 7. Weil die Führungsbuchse 24 Über das Lager 28 mit

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der Werkzeugaufnahme 1 in Auf- und Abwärtsrichtung bewegungsmäßig gekuppelt ist, macht das Bearbeitungswerkzeug 2 deren Auf- und Abbewegung mit. Seine Drehbewegung erhält das Bearbeitungswerkzeug direkt über die Motor-Antriebswelle 6 und die Werkzeugaufnähme 1, wobei die letztgenannten Elemente, wie bereits erläutert, über eine Keilwellenverbindung S od. dgl. gekuppelt sind.

Die Bohrung 30 einer Einstellhülse 31, welche die Außen— ringe der beiden Wälzlager 19 und 20 aufnimmt, ist exzentrisch zum Zylinderaußenmantel dieser Einstellhülse angebracht. In der Zeichnung ist dies allerdings nicht zu sehen, weil sich die Exzentrizität in der eingezeichneten Lage der Einstellhülse 31 senkrecht zur Bildebene erstreckt. Mittels des angeformten, beispielsweise knebelartigen Betätigungsorgans 32, kann diese Hülse ggf. nach vorherigem Lösen einer Feststellschraube 33 in der Gehäusebohrung 34 gedreht werden. Aufgrund der Exzentrizität der Bohrung 30 bewirkt eine derartige Verdrehung eine Parallelverschiebung der Lagerwelle 18 und damit ein Abheben des Schneckenrads 17 von der Schnecke 16. Ein Weiterdrehen bzw. Zurückdrehen

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führt dann zur Annäherung des Schneckenrads an die Schnecke bzw. zum Einkuppeln der Schnecken- und Schneckenrad· flange. In ausgekuppeltem Zustand läuft die Schnecke 16 gewissermaßen leer unterhalb des Schneckenrads 17, so daß die Auf- und Abbewegung der Führungsbuchse 24 und damit letztlich auch des Bearbeitungswerkzeugs 2 unterbleibt. Man kann also mit Hilfe dieser vergleichsweise einfach aufgebauten Einrichtung sehr rasch wahlweise mit oszillierender Bewegung arbeiten oder ohne diese. Im übrigen sind die Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebe 11, 12 bzw. 16, 17 so gewählt, daß das Bearbeitungswerkzeup etwa 300 Umdrehungen pro Hub vollführt. Denkbar sind selbstverständlich auch andere Unter- oder Übersetzungsverhältnisse.

Zur Abstützung des Handwerkzeugs und gleichzeitig auch zur Führung des Bearbeitungswerkzeugs entlang dem nicht gezeigten Werkstück, also beispielsweise einer Fliese, dient ein Stützfuß 35, den man noch ggf. schwenkbar, beispielsweise um eine in der Bildebene gelegene Achse, ausbilden kann. Wenn der Kopf der Schraube 33 oder eines ähnlichen, beispielsweise federbelasteten Elements, in eine Kerbe 37 der Einstellhülse 31 eingreift, so erreicht man auf diese Weise eine Drehsicherung. Es ist ohne weiteres möglich, am Umfang wenigstens zwei um 90° versetzte Kerben dieser Art vorzusehen.

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L e e r s e i t e

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Claims (9)

Ans ρ r il c Ii e

1. Motorgetriebenes Handwerkzeug, dessen Bearbeitungswerkzeug außer einer Drehbewegung auch eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt und dessen Werkzeugaufnahme oder -halterung zumindest axialverschiebbar im Gehäuse des Handwerkzeug gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnähme (1) oder -halterung mit einem seitlich angreifenden Verschiebeantrieb (17, 24, 28) gekuppelt ist.

2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, mit drehbar gelagerter Werkzeugaufnahme oder -halterung, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahrae (1) oder -halterung mit eineu Exzenterantrieb (17, 21) gekuppelt ist, der seinerseits mit der Motor-Antriebswelle (6) in Verbindung steht.

3. Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb eine drehbar gelagerte Scheibe (17) mit einer in axialer Richtung randoffenen, exzentrisch zu ihrer Lagerwelle (18) angebrachter Ringnut (23) aufweist, in welche ein Steuerzapfen (21) eingreift, der an einem bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme (1o) od. -halterung verbundenen Bauteil (24) angebracht ist und sich quer zu dessen Verschieberichtung (7) erstreckt.

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ORJGlNAL INSPECTED

4. Handwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mit dem Steuerzapfen (21) eine im Gehäuse (26) wenigstens schiebbar gelagerte Führungsbuchse (24) zur drehbaren Lagerung der lierkzeugaufnahme (1) ist.

5. Handwerkzeug nacli Anspruch 4, dadurch gekennteichnet, daij die Werkzeugaufnahme (1) nit der Motor-Antriebswelle (6) über eine teleskopartig ausziehbare Verbindungsvorrichtung, insbesondere eine Keilvellenverbindung (5) od. dgl., gekuppelt ist.

0. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, άα'Λ die drehbar gelagerte Scheibe als Schneckenrad (17) ausgebildet ist, das mit einer Schnecke (16) zusammenwirkt, welche mit dem Antriebs motor (8) für das Bearbeitungswerlczeug (2) in Antriebsverbindung steht.

7. Handwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle (18) der Schnecke (16) ein Zahnrad (12) trägt, das mit einem Ritzel (11) der Motor-Antriebs-

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welle (ό) zusammenwirkt, wobei die Längsachsen der Schnecke und der Antriebswelle parallel zueinander verlaufen.

8. Handi^erkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle (18) der drehbaren Scheibe in einer exzentrischen Bohrung (30) einer im Gehäuse (26) drehbaren Einstellhülse (31) gelagert ist, die an ihrem nach außen weisenden, verschlossenen linde als Betätigungsorgan (3?.) ausgebildet ist oder ein solches trägt.

9. Handwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die !Uns teilhülse (31) zumindest in zwei um 90 versetzten Drehstellungen einrast- und/oder feststellbar ist.

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