DE4304899C2 - Schlagwerkzeugmaschine mit mehreren Sicherheitsrutschkupplungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlagwerkzeugmaschine wie ein elektrisch betriebener Schlagbohrer, gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Demzufolge wird von einem gattungsgemäßen Bohrhammer ausgegan­ gen, wie er in der DE-OS 32 35 544 gezeigt wird.

Hieraus ist es gemäß den Fig. 2 und 3 bekannt, zwei Sicher­ heitsrutschkupplungen mit verschiedenen Rutschmomenten an un­ terschiedlichen Teilen eines Drehbewegungs-Übertragungs­ mechanismus vorzusehen. Diese Kupplungen sind dabei derart an­ geordnet bzw. derart mechanisch miteinander gekoppelt, daß bei einer manuellen Auswahl des gewünschten Rutschmoments durch das entsprechende Verdrehen eines Drehknopfs zuerst die eine Kupplung gelöst (Leerlaufstellung) und anschließend die andere Kupplung eingerückt werden muß. D.h., daß gemäß dieser Kon­ struktion für das Umschalten von einem Rutschmoment auf das andere grundsätzlich die eine Kupplung zuerst aus dem Kraft­ bzw. Momentenfluß des Getriebes vollständig herausgenommen und anschließend die andere Kupplung in den Kraftfluß geschaltet wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schlagwerkzeugmaschine mit zwei Sicherheits­ rutschkupplungen zu schaffen, bei der die Betriebssicherheit erhöht ist.

Der Erfindungsgegenstand gemäß dem anliegenden Hauptanspruch besteht nunmehr darin, daß eine erste Kupplung mit hohem Rutschmoment unabhängig der Schaltstellung einer zweiten Kupp­ lung mit niedrigem Rutschmoment permanent in den Kraftfluß ei­ nes Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus zwischengeschaltet bleibt.

Aus diesem erfindungsgemäßen Funktionsprinzip ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß zumindest in der Schaltstellung für ein niedriges Rutschmoment bei einem ungewollten Verklemmen oder Blockieren der zweiten Kupplung mit niedrigem Rutschmo­ ment immer noch die erste Kupplung mit höherem Rutschmoment als Motorsicherung wirksam bleibt, während im Stand der Tech­ nik der Ausfall (Blockieren) einer der Kupplungen die Beschä­ digung des Antriebsmotors zur Folge haben könnte.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer­ den deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsform einer Schlagwerkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils A der in Fig. 1 gezeigten Schlagwerkzeugmaschine;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 2 zur Darstellung einer Sicherheitsrutschkupplung in ei­ nem Betriebszustand, in dem ein niedriges Drehmoment übertra­ gen wird;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 2 zur Darstellung einer Sicherheitsrutschkupplung in ei­ nem Betriebszustand, in dem ein hohes Drehmoment übertragen wird;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht des Teils A der Schlagbohrmaschine aus Fig. 1;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 5 zur Darstellung eines weiteren Betriebszustandes der Sicherheitsrutschkupplung.

Ein Gehäuse 1 nimmt einen elektrisch gesteuerten Antriebsmotor 2 mit einem Rotor und einem Stator 3 auf. Der Rotor ist dreh­ bar von einem Lager 101, das fest am Gehäuse 1 vorgesehen ist, gehalten, so daß eine Kitzelwelle 2a über das Lager 101 hin­ ausragt.

Die Ritzelwelle 2a des Rotors steht mit einem ersten Zahnrad 6 in Eingriff. Das erste Zahnrad 6 steht in sicherem Eingriff mit einer Kurbelwelle 5. Ein zweites Ritzel 7 steht auch in sicherem Eingriff mit der Kurbelwelle 5. Das erste Zahnrad 6 hat einen größeren Durchmesser und kämmt mit der Ritzelwelle 2a des Rotors. Das zweite Ritzel 7 hat einen kleineren Durch­ messer und ist neben dem ersten Zahnrad 6 angeordnet. Sowohl das erste Zahnrad 6 als auch das zweite Ritzel 7 stehen durch eine Keilverbindung im festen Eingriff mit der Kurbel­ welle 5.

Mit dieser Anordnung wird eine Drehbewegung des Rotors zuerst in das erste Zahnrad 6 eingeleitet und dann in zwei Drehbewe­ gungen aufgeteilt. Eine wird über die Kurbelwelle 5 und die andere über das zweite Ritzel 7 übertragen.

Der Übertragungsweg der Kurbelwelle 5 wird als Bewegungsum­ wandlungsmechanismus bezeichnet, bei dem Drehbwegung des Ro­ tors in die Hin- und Herbewegung der Schlagelemente 14, 15 um­ gewandelt wird.

Bei diesem Übertragungsweg ist die Kurbelwelle 5 mit einem En­ de der Verbindungsstange 8 verbunden. Die Verbindungsstange 8 ist an dem anderen Ende mit einem Kolben 9 verbunden. Der Kol­ ben 9 ist in einem Zylinder 13 angeordnet und kann in diesem gleiten. Der Zylinder 13 ist drehbar in einem Zylindergehäuse 10 getragen. Dieses Zylindergehäuse 10 ist an dem Kurbelgehäu­ se 4 befestigt. Wie der Kolben 9 sind auch ein Schlagelement 14 und ein Zwischenschlagelement 15 in dem Zylinder 13 ange­ ordnet und können in diesem gleiten. Das Zwischenschlagelement 15 steht mit dem Zylinder 13 durch einen Splint 27 in Ein­ griff. Das Zwischenschlagelement 15 ist mit einem Werkzeug 16 z. B. ein Bohrer über eine Sechskantwelle 28 verbunden. Das Schlagelement 14 und das Zwischenschlagelement 15 bilden einen Schlagmechanismus.

Andererseits wird der Übertragungsweg des zweiten Ritzels 7 als Getriebe bezeichnet, durch das die Drehbewegung des Ro­ tors an das Werkzeugende als Drehbewegung übertragen wird.

Bei diesem Übertragungsweg des zweiten Ritzels 7 ist ein zwei­ tes Zahnrad 19 vorgesehen, das einen größeren Durchmesser hat und mit dem zweiten Ritzel 7 kämmt. Das zweite Zahnrad 19 ist frei drehbar um eine dritte Ritzelwelle 17 gehalten.

Die dritte Ritzelwelle 17 ist parallel zu der Kurbelwelle 5 oder der Ritzelwelle 2a und senkrecht zu der Axialrichtung der Schlagelemente 14, 15 angeordnet. Die dritte Ritzelwelle 17 ist drehbar an einem Ende des Kurbelgehäuses 4 und an den an­ deren Ende an einer Getriebeabdeckung 18 gehalten.

Weiterhin ist ein Halteelement 21 vorgesehen, das eine Mehr­ zahl von Stahlkugeln 20, 20 aufnimmt und die Ritzelwelle 17 eingreifend umgibt. Das Halteelement 21 steht in festem Ein­ griff mit der dritten Ritzelwelle 17, um mit dieser zu drehen.

Ein Federelement 22 ist vorgesehen, um die Stahlkugel 20, 20 durch eine Platte 23 in Richtung des zweiten Zahnrades 19 zu beaufschlagen, so daß das zweite Zahnrad 19 durch diese Stahl­ kugel 20, 20 gedrückt werden kann.

Die dritte Ritzelwelle 17 hat einen Kegelradabschnitt 17a an ihrem oberen Ende, der neben dem rechten unteren Ende des Zy­ linders 13 angeordnet ist. Der Kegelradabschnitt 17a der drit­ ten Ritzelwelle 17 kämmt mit einem dritten zylindrischen Zahn­ rad 24, das koaxial zu dem Zylinder 13 und um diesem herum an­ geordnet ist. An der linken Seite dieses dritten Zahnrades 24 ist eine erste Hülse 30 vorgesehen, die eine zylindrische Form hat und um den Zylinder 13 herum und koaxial zu diesem ange­ ordnet ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind das dritte Zahnrad 24 und die zylindrische erste Hülse 30 um den Zylinder 13 drehbar gekop­ pelt. Das dritte Zahnrad 24 und die erste Hülse 30 sind an ih­ ren einander zugewandten Kanten durch eine Kupplung miteinan­ der verbunden.

Daher wird eine Drehbewegung des zweiten Ritzels 7 durch das zweite Zahnrad 19, die Stahlkugeln 20, 20, das Halteelement 21, die dritte Ritzelwelle 17 und das dritte Zahnrad 24 an die er­ sten Hülse 30 übertragen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat der Zylinder 13 weiterhin eine Außenfläche, in der eine Mehrzahl von Nuten 32, 32 ausgebildet sind, so daß als Nadeln 31, 31 ausgeführte Kupplungselemente teilweise in diesen aufgenommen werden können. Hier sind sechs Nuten 32, 32 vorgesehen, die sich in Axialrichtung des Zylin­ ders 13 erstrecken und gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Tiefe der Nuten 32, 32 ist verglichen mit dem Durch­ messer der Nadeln 31, 31 flach. Genauer gesagt ist die Tiefe der Nuten 32 geringer als der Radius der Nadeln 31. Wenn daher die Nadeln 31 in Umfangsrichtung gedrückt werden, drücken sich die Nadeln 31 gegen Schultern 13a, 13a, des Zylinders 13 und kommen aus den Nuten 32, 32 heraus.

Andererseits sind in der ersten Hülse 30 eine Mehrzahl von länglichen Durchgangsöffnungen 33, 33 vorgesehen. Die Nadeln 31, 31 sind in diesen Durchgangsöffnungen 33, 33 aufgenommen. Koaxial zu der ersten Hülse 30 und um diese herum ist eine C-förmige Feder 34 vorgesehen, die im wesentlichen eine zylin­ drische Form hat. Die C-förmige Feder 34 ist um die erste Hül­ se 30 herum angeordnet, so daß die Nadeln 31, 31 aus den Nuten 32, 32 herauskommen können, dabei aber verhindert wird, daß die Nadel 31, 31 herunterfallen.

Die C-förmige Feder 34 hat eine Elastizität, die ausreichend ist, um nach außen auszuweichen, wenn an ihr eine bestimmte Dehnkraft anliegt. Wenn jedoch die Dehnkraft nicht so stark ist, ist die C-förmige Feder 34 steif genug, um zu verhindern, daß die Nadeln 31, 31 aus den Nuten 32, 32 treten. Daher kann die Rotationskraft im normalen Betrieb der Schlagwerkzeugma­ schine fest von der ersten Hülse 30 an den Zylinder 13 über die Nadeln 31, 31 übertragen werden.

Um zu dem Übertragungsweg der Kurbelwelle 5 zurückzukehren, wird eine Drehbwegung des Rotors durch das Zahnrad 6, die Kur­ belwelle 5 und die Verbindungsstange 8 übertragen und in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 9 umgesetzt.

Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 9 bewirkt eine Druckver­ änderung in einer Luftkammer 26. Aufgrund dieser Druckverände­ rung wird das Schlagelement 14 nach links gedrückt und führt eine stoßartige Bewegung (Hin- und Herbewegung) in seiner Axialrichtung aus. Gestoßen durch das Schlagelement 14 führt das Zwischenschlagelement 15, das an dem Schlagelement 14 an­ liegt, dieselbe stoßartige Bewegung (Hin- und Herbewegung) in seiner Axialrichtung aus. Danach wird die Bewegung des Zwi­ schenschlagelements 15 an das Werkzeugende übertragen.

Im folgenden wird der Kupplungsmechanismus gemäß der vorlie­ genden Erfindung beschrieben werden.

Eine erste Sicherheitsrutschkupplung 19 bis 23, die an dem dritten Ritzel 17 vorgesehen ist, ist so ausgebildet, daß die Stahlkugeln 20, 20 gegen die Vorspannkraft des Federelements 22 zu rutschen beginnen, wenn ein Drehmoment, das einen be­ stimmten Wert übersteigt, angelegt wird. Mit anderen Worten rotiert das zweite Zahnrad 19 in diesem Zustand frei, ohne daß damit eine Drehmomentübertragung verbunden ist.

Die andere zweite Sicherheitsrutschkupplung 30 bis 34, die an dem Zylinder 13 vorgesehen ist, ist so ausgebildet, daß die Nadeln 31, 31 die C-förmige Feder 34 nach außen entgegen der Federrückstellkraft dehnen (vgl. Fig. 4), wenn ein Drehmoment, das einen bestimmten Wert übersteigt, der sich von dem obenge­ nannten bestimmten Wert der ersten Sicherheitsrutschkupplung 19 bis 23 unterscheidet (d. h. kleiner als dieser ist), an den Nadeln 31, 31 anliegt.

Somit treten die Nadeln 31, 31 aus den Nuten 32, 32, wodurch ein Durchrutschen der ersten Hülse 30 gegenüber dem Zylinder 13 bewirkt wird.

Als nächstes wird der Schaltmechanismus der zweiten Sicher­ heitskupplung 30 bis 34 erläutert.

Der Schaltmechanismus dieser Sicherheitsrutschkupplung 30 bis 34 wird im wesentlichen durch Verwendung eines Verriegelungs­ elements gebildet. Wie in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt ist, ist eine zylindrische zweite Hülse 36 koaxial um die erste Hülse 30 herum angeordnet. In der Außenfläche der zylindrischen zweiten Hülse 36 ist eine Führungsnut 36a in Umfangsrichtung ausgebildet.

Die Führungsnut 36a arbeitet mit einem Betätigungselement 35 zusammen, um die zweite Hülse 36 zu verschieben. Ein Vorsprung 35a ist an der Grundfläche des Betätigungselements 35 beab­ standet von dem Drehzentrum 0 ausgebildet. Wenn das Betäti­ gungselement 35 gedreht wird, dreht der Vorsprung 35a zusammen mit diesem um das Drehzentrum 0. Der Vorsprung 35a steht in verschiebbarem Eingriff mit der Führungsnut 36a. Wenn das Be­ tätigungselement 35 gedreht wird, wird somit die zweite Hülse 36, die mit dem Vorsprung 35a des Betätigungselements 35 in Eingriff steht, in Axialrichtung des Zylinders 13 entsprechend der Drehbewegung des Vorsprungs 35a, d. h., der Drehbewegung des Betätigungselements 35, bewegt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die zweite Hülse 36 an dem in Axialrichtung linken Ende angeordnet, so daß sie nicht die Ausdehnbewegung der G-förmigen Feder 34 stört. Wenn anderer­ seits die zweite Hülse 36 nach rechts bewegt wird, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird die zweite Hülse 36 positioniert, um die Ausdehnbewegung der C-förmigen Feder 34 völlig zu be­ schränken.

Wenn also ein geringes Rutschmoment erforderlich ist, wird die zweite Hülse 36 durch Betätigen des Betätigungselements 35 an dem linken Ende positioniert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Zustand (d. h. dem entriegelten Zustand) arbeitet die zweite Sicherheitsrutschkupplung 30 bis 34, die ein kleineres Rutschmoment hat, an dem Zylinder 13 zuerst. Daher wird das Rutschmoment der Schlagwerkzeugmaschine im wesentlichen durch die zweite Sicherheitsrutschkupplung 30 bis 34 bestimmt.

Wenn andererseits ein großes Rutschmoment erforderlich ist, wird die zweite Hülse 36 durch Drehung des Betätigungselements 35 in Richtung des rechten Endes geschoben, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Zustand (d. h., dem verriegelten Zu­ stand) verhindert die zweite Hülse 36, daß sich die C-förmige Feder 34 nach außen ausdehnt. Daher wird die Funktion der zweiten Sicherheitsrutschkupplung 30 bis 34 überbrückt und nur die erste Sicherheitsrutschkupplung 19 bis 23 an der dritten Ritzelwelle 17, die ein größeres Rutschmoment hat, arbeitet.

Claims (8)

1. Schlagwerkzeugmaschine insbesondere Schlagbohrer mit einem Antriebsmotor (2) der ein Werkzeug (16) über einen Bewegungsumwandlungsmechanismus in eine Translationsbewegung und über ein Getriebe in eine Rotationsbewegung versetzt, in das zumindest eine erste und eine zweite Sicherheits­ rutschkupplung (19 bis 23 und 30 bis 34) mit verschiedenen Rutschmomenten zwischenschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsrutschkupplungen (19 bis 23 und 30 bis 34) an unterschiedlichen Stellen des Getriebes angeordnet sind, daß die zweite Sicherheitsrutschkupplung (30 bis 34) mit niedrigem Rutschmoment mittels eines Verriegelungselements gegen ein Durchrutschen verriegelbar ist, und das die erste Sicherheitsrutschkupplung (19 bis 23) mit hohem Rut­ schmoment unabhängig vom Verriegelungszustand der zweiten Si­ cherheitsrutschkupplung (30 bis 34) mit niedrigem Rutschmoment permanent in den Drehmomentenfluß des Getriebes zwischenge­ schaltet bleibt.

2. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sicherheitsrutschkupplung (30 bis 34) um einen Zy­ linder (13) herum angeordnet ist, der einen Schlagmechanismus aufnimmt, daß der Zylinder (13) eine Außenfläche mit einer Mehrzahl von Nuten (32) aufweist, in denen eine entsprechende Anzahl von Kupplungselementen (Nadeln (31)) teilweise aufge­ nommen werden können, daß die Tiefe jeder Nut (32) kleiner als der Radius der Nadel (31) ist, so daß sich die Nadel (31) an einer Schulter (13a) des Zylinders (13) anhebt und aus der Nut (32) herauskommt, wenn die Nadel (31) in Umfangsrichtung gedrückt wird, daß die Außenfläche des Zylinders (13) von ei­ ner Hülse (30) umgeben ist, daß die Hülse (30) eine Mehrzahl von länglichen Durchgangsöffnungen (33) aufweist, die die Na­ deln (31) aufnehmen können und daß eine C-förmige und im we­ sentlichen zylindrische Feder (34) koaxial zu der Hülse (30) und um diese herum angeordnet ist, so daß die Nadeln (31) ent­ gegen der Federkraft herauskommen können, dabei aber verhin­ dert wird, daß sie herunterfallen.

3. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (32) sich in Axialrichtung des Zylinders (13) er­ strecken und gleichmäßig beabstandet voneinander sind.

4. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die C-förmige Feder (34) eine Elastizität aufweist, die aus­ reichend ist, um nach außen auszuweichen, wenn eine bestimmte Ausdehnungskraft an ihr anliegt, und die ausreichend steif ist, um zu verhindern, daß die Nadeln (31) aus den Nuten (32) herauskommen, wenn die Ausdehnungskraft nicht so groß ist, wo­ durch die Drehkraft sicher von der Hülse (30) an den Zylinder (13) im normalen Betrieb übertragen wird.

5. Schlagwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement eine zylindrische Form hat, und daß das Verriegelungselement im verriegelten Zustand verhindert, daß sich die C-förmige Feder (34) der zweiten Sicherheits­ rutschkupplung (30 bis 34) ausdehnt.

6. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement mit eine Betätigungselement (35) ver­ bunden ist und daß an dem Verriegelungselement zur Bewirkung einer Verschiebebewegung ein Führungsabschnitt (3a) ausgebil­ det ist und daß an dem Betätigungselement (35) ein Eingriffs­ bereich (3a) ausgebildet ist, der mit einem Führungsabschnitt (3a) des Verriegelungselements in Eingriff bringbar ist.

7. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt an einer Außenfläche des Verriegelungse­ lements in Umfangsrichtung als Führungsnut (36a) ausgebildet ist.

8. Schlagwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffsbereich des Betätigungselements (35) ein Vor­ sprung (35a) ist, der von dem Betätigungselement (35) abragt und in verschiebbaren Eingriff mit der Führungsnut (36a) des Verriegelungselements bringbar ist.