DE4446157A1 - Elektrisch angetriebenes Gerät, insbesondere Handwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch angetriebenes Gerät, insbesondere ein Handwerkzeug, mit einer Auslaufbremse. Insbesondere schnellaufende elektrisch angetriebene Geräte, zu denen vor allen Dingen Handwerkzeuge, wie beispielsweise Kreissägen und dergleichen, gehören, müssen mit einer Auslaufbremse ausgestattet sein, welche nach der Abschaltung des Antriebsmotors das angetriebene Werkzeug, also beispielsweise das Sägeblatt, in allerkürzester Zeit stillsetzt. Es handelt sich dabei um eine Sicherheitseinrichtung, die schwere Unfälle vermeiden hilft, welche bei fehlender Auslaufbremse immer wieder vorkommen. Insoweit wird heute zwingend vorgeschrieben, elektrische Handwerkzeuge mit einer schnellstens wirksamen Auslaufbremse auszustatten. Die erwähnten Kreissägen verwendet man unter anderem auch in Schlachthöfen bei der Zerlegung des Schlachtviehs. Dieses Anwendungsgebiet macht deutlich, wie schnell eine routierendes Sägeblatt der Bedienungsperson schwerste Verletzungen zufügen kann, wenn es nach dem Abschalten nicht unverzüglich zum Stillstand kommt. Neuere Vorschriften verlangen, daß nach dem Abschalten des Motors das Werkzeug, im genannten Falle also das Sägeblatt, innerhalb einer Zeit von maximal drei Sekunden stillstehen muß.

Elektrisch angetriebene Handwerkzeuge mit einer Auslaufbremse sind an sich bereits bekannt. Sie arbeiten elektronisch oder elektromagnetisch und sind vom Schaltungs- bzw. vom Bauaufwand her sehr aufwendig. Die elektromagnetische Bremse macht eine Vergrößerung des Gehäuses notwendig, was zu einer Erhöhung des Gewichts führt. Gerade letzteres ist aber bei einem Handwerkzeug unerwünscht.

Die Elektronikbremse kann zwar außerhalb des Gehäuses angeordnet werden, jedoch muß sie dann mit diesem über ein Steuerkabel verbunden werden, was zu den erwähnten hohen Kosten führt, und die Bedienungsfreundlichkeit nachteilig beeinflussen kann.

Es liegt infolgedessen die Aufgabe vor, ein elektrisch angetriebenes Gerät, insbesondere ein Handwerkzeug, mit einer Auslaufbremse so weiterzubilden, daß letztere zwar im Gehäuse untergebracht werden kann, dies aber keine, zumindest keine nennenswerte, Vergrößerung des Gehäuses bewirkt. Außerdem sollen die Herstellungs- und Montagekosten der Auslaufbremse so gering wie möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das elektrisch angetriebene Gerät, insbesondere Handwerkzeug, mit einer Auslaufbremse erfindungsgemäß durch eine auf die Motor-Antriebswelle aufgesetzte Fliehkraftkupplung gekennzeichnet ist, die mit einer antreibbaren ersten Bremsscheibe der Auslaufbremse kombiniert ist oder zusammenwirkt, wobei die Auslaufbremse eine koaxiale, gehäusefeste zweite Bremsscheibe aufweist und sie bei Fliehkrafteinwirkung auf die Fliehkraftkupplung gelöst wird. Bei ausgeschaltetem Motor und damit stillstehender Motor- Antriebswelle ist die Auslaufbremse geschlossen. Die Bremswirkung zwischen der ersten drehbaren Bremsscheibe und der zweiten feststehenden Bremsscheibe ist aber bezogen auf die Motorkraft relativ gering, so daß sie beim Einschalten des Elektromotors von diesem problemlos überwunden werden kann. Hierbei ist zu bedenken, daß die Aufgabe dieser Auslaufbremse das schnelle Abbremsen ist, und man die Bremskraft so auszulegen hat, daß die rotierenden Massen innerhalb der verlangten kurzen Zeitspanne von maximal drei Sekunden zum Stillstand gebracht werden können.

Wenn nach dem wieder in Gang setzen des Antriebsmotors - was wie gesagt trotz geschlossener Auslaufbremse möglich ist - die Fliehkraftkupplung auf Touren kommt, so kann sich die Fliehkraft in dem Sinne auswirken, daß die Auslaufbremse in kürzester Zeit ganz gelöst wird. Hierbei ist zu beachten, daß solche Geräte in der Regel mit Asynchronmotoren ausgestattet sind, die beim Anlaufen ein großes Drehmoment aufweisen, welches die Bremskraft der Auslaufbremse ohne weiteres überwinden kann.

Eine Fliehkraftkupplung ist grundsätzlich mit einem oder mehreren Elementen ausgestattet, die aufgrund der Rotation eine Auswärtsbewegung ausführen, welche mit bekannten Mitteln in eine Axialbewegung umgesetzt werden kann oder diese ermöglicht. Eine solche Axialbewegung ist notwendig, um die rotierende erste Bremsscheibe in axialer Richtung von der feststehenden zweiten Bremsscheibe abzuheben.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die erste Bremsscheibe auf der Antriebswelle oder einem damit gekuppelten Geräteteil drehfest, aber begrenzt axial verschieblich gelagert ist. Ein solches gekuppeltes Geräteteil kann beispielsweise eine aufgeschobene Hülse oder dergleichen sein. Die Axialverschieblichkeit ist verhältnismäßig gering, weil es lediglich darum geht, die bewegbare Bremsscheibe so weit von der feststehenden zu entfernen, daß sie sich während des Betriebs des Handwerkzeugs nicht mehr berühren, um so eine Erhitzung und vor allen Dingen auch Verschleiß zu verhindern.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein unter Fliehkrafteinwirkung geführt radial verlagerbarer, durch Hilfskraft rückstellbarer Körper zur Kraftumlenkung mit einer Schrägfläche der ersten Bremsscheibe zusammenwirkt. Die Kraftumlenkung über eine Schrägfläche und ein daran entlanggleitendes Glied ist eine in der Technik bekannte und beliebte Maßnahme, weil sie nur einen geringen Aufwand erfordert. Die Neigung der Schrägfläche bestimmt das Übersetzungsverhältnis von Axial- und Radialbewegung. Selbstverständlich ist hierbei auch darauf zu achten, daß die Reibung zwischen dem oder den verlagerbaren Körpern und der Schrägfläche möglichst gering ist. Dies erreicht man durch eine ballige oder kugelige Ausbildung des Körpers bzw. seiner anlegbaren Fläche.

Zweckmäßigerweise ist die von der zweiten Bremsscheibe abgewandte Stirnseite der ersten Bremsscheibe wenigstens zum Teil als Kegelstumpfmantelfläche gestaltet. Die Ausbildung als Kegelstumpfmantelfläche ist lediglich in dem Bereich notwendig, der mit dem oder den verlagerbaren Körpern in Kontakt kommen kann.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist durch mehrere, an einem Hilfsring in Umfangsrichtung vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Fliehkraftkörper gekennzeichnet. Ein solcher Hilfsring mit Fliehkraftkörpern kann recht kompakt gebaut werden. Wieviel Fliehkraftkörper man im einzelnen verwendet hängt von der notwendigen Bremskraft ab. Es ist ohne weiteres möglich, bei verschieden starken Maschinen den gleichen Hilfsring zu verwenden, ihn aber nur mit einigen oder gar wenigen Fliehkraft-Körpern zu bestücken. Die Fliehkraft-Körper sind in besonders bevorzugter Weise radial nach innen federbelastete Kugeln, wobei als Federn vor allen Dingen Schraubendruckfedern in Frage kommen, welche die Kugeln radial nach innen hin belasten. Die Federkraft muß so ausgelegt werden, daß bei abnehmender bzw. wegfallender Fliehkraft die Kugeln mit ausreichender Kraft an die Schrägfläche bzw. Kegelstumpfmantelfläche der ersten Bremsscheibe angepreßt werden. Wenn auf die Kugeln die Fliehkraft einwirkt, so wird die Feder noch stärker gespannt. Ein solcher mit Kugeln und Druckfedern bestückter Hilfsring kann äußerst kompakt gebaut werden.

Eine diesbezügliche Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 7. Der dort erwähnte axiale Durchbruch am inneren Ende jedes Radialkanals ermöglicht die Anlage der Kugel an der Schrägfläche bzw. Kegelstumpfmantelfläche bei entfallener Fliehkraft. Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, muß die Kegelstumpfmantelfläche den axialen Durchbrüchen so zugeordnet sein, daß die radiale Einwärtsbewegung der Kugel oder dergleichen zu einer immer stärkenden Anpressung an die Schrägfläche bzw. Kegelstumpfmantelfläche führt. Hierzu bedarf es nicht notwendigerweise einer der Radialbewegung überlagerten Axialbewegung der Kugel oder dergleichen, vielmehr kommt die Kugel automatisch mit der Kegelstumpfmantelfläche oder Schrägfläche in bremsenden Kontakt, wenn der Durchbruch parallel zur Kegelstumpfmantelfläche oder Schrägfläche verlaufend angeordnet ist. Alternativ gesehen bringt dann nämlich eine radiale Einwärtsbewegung der Kugel automatisch ein immer stärkeres Übertreten über den Durchbruch, wenn die Kugel noch weiter nach innen wandert.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschreibt Anspruch 9. Nach der axialen Einstellung des Einstellrings muß dessen Lage zuverlässig gesichert werden. Dies erreicht man beispielsweise durch Verkleben oder eine andere bekannte Technik. Wenn der Einstellring gemäß Anspruch 10 eine Mutter ist, so kann man die Arretierung auch mittels einer Kontermutter vornehmen. Um die rotierenden Massen nicht unnötig zu vergrößern, ist aber dem Verkleben der Vorzug zu geben.

Der erste Bremsring und der Hilfsring sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mittels je einer oder einer gemeinsamen Paßfeder drehfest auf der Antriebswelle gehalten. Ihre Verschiebbarkeit ist wie gesagt recht begrenzt und abgesehen von der Montage nur so groß, daß die Bremse unter Fliehkrafteinwirkung vollständig gelöst wird. Gemäß Anspruch 12 ist es aber nicht unbedingt notwendig, daß der Bremsring und der Hilfsring unmittelbar auf die Antriebswelle aufgeschoben sind, vielmehr kann das Aufschieben auch indirekt über eine zwischengeschaltete Hülse erfolgen. Diese muß dann ihrerseits drehfest mit der Antriebswelle gekuppelt sein, was mittels einer weiteren Paßfeder oder dergleichen erfolgen kann.

Die zweite Bremsscheibe ist bevorzugterweise ein flacher Ring, der abnehmbar mit dem Gehäuse verbunden ist, so daß er bei Verschleiß problemlos gegen einen anderen ausgewechselt kann. Entsprechendes gilt auch für die erste Bremsscheibe, die, wie gesagt, nach Lösen des Einstellrings einfach axial abgezogen wird. Gleichzeitig oder zuvor muß natürlich der Hilfsring auch abgenommen werden.

Weitere Vorteile, Wirkungsweisen und Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Die Zeichnung zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei stellen dar:

Fig. 1 in der Seitenansicht bzw. in einem Längsmittelschnitt ein elektrisches Handwerkzeug in Form einer Kreissäge, vorzugsweise für den Fleischereibereich;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der Auslaufbremse.

Beim elektrisch angetriebenen Gerät der Fig. 1 handelt es sich um ein elektrisches Handwerkzeug in der Art eines Winkelschleifers, jedoch ist das Werkzeug wegen der vorgesehenen Verwendung im Fleischereibereich keine Schleifscheibe, sondern eine Trennscheibe oder ein Sägeblatt 1. Es wird von einem Elektromotor 2 angetrieben, wobei es sich bevorzugterweise um einen Asynchronmotor handelt. Er befindet sich im Gehäuse 3, dessen in Fig. 1 rechter oder hinterer Bereich einen Handgriff 4 trägt. An diesem ist ein Schwenkhebel 5 gelagert, dessen von der Drehachse 6 entferntes Ende auf den Drücker eines im Stromkreis des Elektromotors 2 liegenden Schalters einwirkt. Sobald man den Schwenkhebel freigibt und damit die Stromzufuhr zum Elektromotor 2 unterbricht, tritt eine Auslaufbremse 7 in Aktion, welche das Werkzeug bzw. das Sägeblatt 1 in allerkürzester Zeit vorzugsweise in einer Zeit von maximal 3 Sekunden zum Stillstand bringt.

Die Antriebswelle 8, die in bekannter Weise mittels Kugellagern gelagert ist, treibt ein Kegelrad 9 an. Dieses arbeitet mit einem zweiten Kegelrad 10 zusammen, welches drehfest auf einer Welle 11 sitzt, an welcher ebenfalls drehfest, aber auswechselbar das Sägeblatt 1 gehalten ist. Im übrigen ist dieses gemäß den Vorschriften von einer Schutzhaube 12 umgeben.

Gemäß der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 ist auf die Motor-Antriebswelle 8 eine Fliehkraftkupplung 25 aufgesetzt, die mit der Auslaufbremse 7 zusammenwirkt. Letztere besitzt eine antreibbare erste Bremsscheibe 13 und eine zugeordnete gehäusefeste zweite Bremsscheibe 14. Beide sind koaxial zur Antriebswelle 8 angeordnet. Die zweite Bremsscheibe 14 ist beispielsweise mittels Schrauben 15 abnehmbar am Gehäuse 3 bzw. Lagerschild 16 gehalten, so daß sie bei Verschleiß ausgewechselt werden kann. Die erste Bremsscheibe 13 ist in der Größenordnung eines üblichen Spiels im Sinne des Doppelpfeils 17 axialbeweglich, jedoch, wie gesagt, drehfest gehalten. Beim Ausführungsbeispiel sitzt allerdings die erste Bremsscheibe 13 nicht unmittelbar auf der Antriebswelle 8, sondern auf einer hierzu konzentrischen, auf das Wellenende 18 aufgeschobenen Hülse 19, die mittels einer Paßfeder 20 drehfest auf dem Wellenende 18 gehalten ist.

In eine Außennut der Hülse 19 ist eine weitere Paßfeder 20 eingelegt, welche die erste Bremsscheibe 13 und einen Hilfsring 22 der Fliehkraftkupplung 7 drehfest, aber in axialer Richtung abziehbar hält. Zur axialen Sicherung des Hilfsrings 22 und der ersten Bremsscheibe 13 dient ein Einstellring 23, mit dessen Hilfe man, wie seine Bezeichnung ausdrückt, auch die axiale Lage des Hilfsrings 22 und der ersten Bremsscheibe 13 einstellen kann. Es handelt sich dabei um eine Mutter, die auf ein Bolzengewinde 24 der Antriebswelle 8 bzw. beim Ausführungsbeispiel der Hülse 9 aufgeschraubt und anschließend in geeigneter Weise gesichert wird. Beispielsweise durch eine Kontermutter oder durch Ankleben.

Die Fliehkraftkupplung 25 besteht im wesentlichen aus dem bereits erwähnten Hilfsring 22 und geführt radial verlagerbaren, federbelasteten Körpern, vorzugsweise Kugeln 26, welche beim Ausführungsbeispiel mit der ersten Bremsscheibe 13 unmittelbar zusammenwirken. Die Belastungsfeder für jede Kugel oder dergleichen ist eine Schraubendruckfeder 27. Jede übt eine ständige radial nach innen gerichtete Kraft auf die zugeordnete Kugel 26 oder dergleichen aus.

Die erste Bremsscheibe 13 der Auslaufbremse 7 ist gemäß den vorstehenden Ausführungen zugleich auch ein Bauteil der Fliehkraftkupplung 25. Außerdem liegt die Besonderheit dieser Fliehkraftkupplung darin, daß sie unter der Einwirkung der Fliehkraft gewissermaßen nicht das Ankuppeln, sondern eher ein Abkuppeln, nämlich ein Lösen der Auslaufbremse 7 bewirkt. Sobald sich nämlich durch Einschalten des Elektromotors 2 die Antriebswelle 8 des Handwerkzeugs dreht und die Drehzahl genügend groß ist, wandern die Kugeln 26 oder dergleichen unter dem Einfluß der Fliehkraft gegen den Widerstand ihrer Belastungsfeder 7 radial nach außen. Dadurch kommen sie, wie nachstehend noch näher erläutert wird, von der ersten Bremsscheibe 13 frei, die sich infolgedessen im Sinne des Pfeils 28 von der zweiten Bremsscheibe 14 lösen kann. Wird der Motor abgeschaltet, so entfällt die Fliehkrafteinwirkung auf die Kugeln 26 oder dergleichen und es kann sich dann die Kraft der Belastungsfedern 25 auswirken. Die Kugeln werden demzufolge radial nach innen gedrückt, und sie üben infolgedessen eine Kraft auf die erste Bremsscheibe 13 aus, die dann entgegen der Pfeilrichtung 34 an die feststehende zweite Bremsscheibe 14 gepreßt wird und dadurch den plötzlichen Stopp der Antriebswelle 8 und aller drehfest damit gekuppelten Teile, insbesondere aber des Sägeblatts 1 bewirkt.

Jede Kugel 26 und zugehörige Belastungsfeder 27 befindet sich gemäß Fig. 2 in einer Radialbohrung 28 des Hilfsrings 22. Letzterer ist mit einer Mehrzahl gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilter Radialbohrungen 28 versehen. Es ist nicht notwendig, daß sich in jeder eine Kugel und eine Belastungsfeder befindet, vielmehr kann man die Bestückung entsprechend der notwendigen Bremskraft wählen. Beim Ausführungsbeispiel ist in die bremsringseitige Stirnfläche des Hilfsrings 22 ein Innenkonus 29 eingearbeitet. Die zugeordnete Stirnfläche der drehbaren ersten Bremsscheibe 13 ist mit einem entsprechend geformten Außenkonus 30 versehen, d. h. sie hat wenigstens teilweise eine Kegelstumpfform. Auf diese Weise kann sie in axialer Richtung gesehen etwas in den Hilfsring 22 eintreten.

Jede Radialbohrung 28 ist an ihrem inneren Ende gegen die erste Bremsscheibe 13 hin randoffen. Dort kann jede Kugel 26 oder dergleichen über den Mündungsrand austreten und sie wird bei ruhender Antriebswelle 8 von der Belastungsfeder 27 so weit nach innen gedrückt, daß sie über den axialen Durchbruch 31 bzw. den erwähnten schrägen Mündungsrand des Innenkonus 29 so weit austritt, daß sie zur Anlage an den Außenkonus 30 kommt. Die in radialer Richtung wirkende Kraft der Belastungsfeder 27 wird hierdurch mittels der Kugeln 26 und des Außenkonus 30 in eine Axialkraft der ersten Bremsscheibe 13 umgesetzt, die auf diese Weise fest an die zweite, feststehende Bremsscheibe 14 angedrückt wird.

Um die Kugeln 26 oder dergleichen und die Belastungs- oder Schraubendruckfedern 27 in die Radialkanäle einbringen zu können, sind diese nach außen hin randoffen. Nach dem Einbringen muß die äußere Öffnung wieder verschlossen werden. Dies erfolgt in zweckmäßiger Weise gemeinsam mittels eines auf den Hilfsring 22 außen aufgeschobenen ringförmigen Verschlußglieds 32.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Hülse 19 drehfest das rechte Ende der Verlängerungswelle 33 aufnimmt, die beim Ausführungsbeispiel zweifach mittels Kugellagern gelagert ist und an ihrem linken Ende das erste Kegelrad 9 trägt.

Claims (13)

1. Elektrisch angetriebenes Gerät, insbesondere Handwerkzeug mit einer Auslaufbremse (7), gekennzeichnet durch eine auf die Motor-Antriebswelle (8) aufgesetzte Fliehkraftkupplung (25), die mit einer antreibbaren ersten Bremsscheibe (13) der Auslaufbremse (7) kombiniert ist oder zusammenwirkt, wobei die Auslaufbremse (7) eine koaxiale gehäusefeste zweite Bremsscheibe (14) aufweist, und sie bei Fliehkrafteinwirkung auf die Fliehkraftkupplung (25) gelöst wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bremsscheibe (13) auf der Antriebswelle (8) oder einem damit gekuppelten Geräteteil (19) drehfest, aber begrenzt axial verschieblich gelagert ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein unter Fliehkrafteinwirkung geführt radial verlagerbarer, durch Hilfskraft (27) rückstellbarer Körper (26) zur Kraftumlenkung mit einer Schrägfläche (30) der ersten Bremsscheibe (13) zusammenwirkt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der zweiten Bremsscheibe (14) abgewandte Stirnseite der ersten Bremsscheibe (13) wenigstens zum Teil als Kegelstumpfmantelfläche (30) gestaltet ist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch mehrere an einem Hilfsring (22) in Umfangsrichtung vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Fliehkraftkörper (26).

6. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft-Körper radial nach innen federbelastete (27) Kugeln (26) sind.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsring (22) mehrere Radialbohrungen (28) zur Aufnahme je eines Fliehkraftkörpers (26) und einer Belastungsfeder (27) für letzteren aufweist, und daß jeder Radialkanal (28) an seinem inneren Ende in einen insbesondere geneigt angeordneten axialen Durchbruch (31) übergeht, welcher der Kegelstumpfmantelfläche (30) zugeordnet ist, und über welchen der Fliehkraft-Körper (26) begrenzt austreten kann.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkanäle, insbesondere Radialbohrungen (28) des Hilfsrings (22) nach außen hin randoffen sind, und jede Öffnung mittels eines vorzugsweise gemeinsamen Verschlußglieds (32) verschließbar sind.

9. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hilfsring (22) zwischen der ersten Bremsscheibe (13) und einem Einstellring (23) befindet, der in axialer Richtung einstellbar, drehfest auf der Antriebswelle (8) oder einem damit gekuppelten Geräteteil (19) gehalten ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (23) eine Mutter ist.

11. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bremsring (13) und der Hilfsring (22) mittels je einer oder einer gemeinsamen Paßfeder (20) drehfest auf der Antriebswelle (8) gehalten sind.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bremsring (13) und der Hilfsring (22) indirekt über eine auf die Antriebswelle (8) aufgeschobene Hülse (19) drehfest mit der Antriebswelle (8) gekuppelt sind, wobei die Hülse (19) ein Bolzengewinde (24) zum Aufschrauben des Einstellrings (23) aufweist.

13. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bremsscheibe (14) ein flacher Ring ist, der abnehmbar (15) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist.