EP2385890B1 - Werkzeuggerät mit einer durch eine antriebsvorrichtung angetriebenen spindel - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on a tool device with a driven by a drive device spindle according to the preamble of claim 1.
- Tool devices in particular power tools, such as e.g. Cordless screwdrivers, cordless drill drivers, cordless percussion drills have a drive motor, usually an electric motor that drives a spindle via a single or multi-stage gearbox.
- a drive motor usually an electric motor that drives a spindle via a single or multi-stage gearbox.
- the tool holder is rotatably but releasably secured to the spindle.
- the tool devices, especially hand-held power tools have a Spindellockmit Spotify. This is arranged in the drive train between the drive motor and the spindle and can rotate the spindle in the housing when the voltage applied from the outside of the spindle torque is smaller than that of a transmission-side driver.
- the spindle locking means locks the spindle in relation to the housing. This allows e.g. opening a chuck without manually manipulating an additional spindle lock, or performing work cases requiring higher torque than can be generated by the electric motor. Further, by rotating the tooling tool, drills can be removed from a wellbore.
- a tool device with an electric motor which drives a spindle with a chuck via a countershaft transmission.
- the countershaft transmission consists of a rotatably connected to the motor shaft pinion, which is rotatably mounted with a countershaft on a countershaft Caster gear meshes.
- Another counter gear which sits firmly on the countershaft, meshes with an output gear, which is rotatably connected to the spindle.
- a Spindellockmittica is housed, which includes a prismatic driven part. At the edges of the prism longitudinal grooves are provided, engage in the axially directed finger-like driver with play in the circumferential direction.
- the drivers are integrally formed on the countershaft gear. Between the prism surfaces and the inner wall of the cylindrical chamber or arranged therein, housing-fixed bushing pinch rollers are provided. In normal operation, the torque of the electric motor is transmitted via the pinion on the counter gear and from there via the driver on the output part, which sits firmly on the countershaft.
- the countershaft is driven with the countershaft, which meshes with the output gear and so drives the spindle.
- the output member rotates with respect to the drivers within the predetermined clearance, and the pinch rollers exert a clamping action between the output member and the housing fixed cylindrical chamber, so that the Torque generated by the spindle is supported on the housing and blocks the spindle.
- a clamping device in US 6715562 B1
- a clamping device includes an output spindle, a drive pulley, and an inner ring coupled to the drive pulley and a stationary ring.
- the inner ring is rotatably mounted in the fixed ring and has recesses for receiving clamping bodies.
- the output spindle presses the clamping body in the recesses against an inner surface of the fixed ring in its clamping position.
- the driven part is a prismatic driving profile with two or more axially parallel planes, of which a first part act as clamping surfaces and a second part as driving surfaces, which cooperate with the drivers of the drive part.
- the clamping surfaces are arranged axially offset from the driving surfaces.
- the driving surfaces can pass continuously into the clamping surfaces or preferably form a plane with the clamping surfaces.
- the robust spindle locking mechanism it is possible to have them act directly on the spindle so that the high, often shock-loaded torques that can be transmitted by the spindle are not routed through sensitive gear parts.
- a planetary gear set is used as the final stage, the planet carrier has drivers, which interact with a defined game with driving surfaces of the driving profile of the spindle.
- guides are formed on the planet carrier in the circumferential direction between the drivers, which cooperate with rounded edges of the prismatic driving profile. The rounded edges form part surfaces of an enveloping circular cylinder.
- a tool device 10 after Fig. 1 includes a drive device 12 and a spindle 16 which is rotatably supported by roller bearings 18 and 20 in a bearing housing
- the spindle 16 has at its free end an external thread 22 and in a bore 24 an internal thread 26.
- the threads 22, 26 serve for attachment tools or tool holders, eg chucks or the like.
- the end of the spindle 16 can also be designed differently in order to enable the mounting of tools via quick-clamping devices.
- the drive device 12 generally includes an electric motor not shown in detail with its control and actuation elements and a mechanical reduction gear, the output stage is formed in the embodiment as a planetary gear and the planet carrier 28, the spindle 16 drives. At the planet carrier 28 30 planetary gears not shown are mounted on planet pins.
- the planet carrier 28 facing the end of the spindle 16 has the shape of a prism and forms with a driving profile 40, a driven part.
- the edges 42 of the prismatic driving profile 40 are rounded and form part surfaces of a cylinder whose axis is coaxial with the axis of rotation of the spindle 16.
- the prism surfaces lying between the edges 42 act as clamping surfaces 46 in a first part, while they act as entrainment surfaces 44 in a second part, which faces the planet carrier 28.
- the driving surfaces 44 engage in a central opening of the planet carrier 28 and are based on a defined game, which allows a defined rotational movement between the planet carrier 28 and the driving profile 40 of the spindle 16, to corresponding drivers 50 of the planet carrier 28.
- clamping body in the form of clamping rollers 48 are arranged. They are included in the assembled state of a locking ring 32 with a hollow cylindrical surface 38.
- the locking ring 32 is rotatably secured in the housing of the drive device 12 by cams 34 having longitudinal grooves 36 at its periphery.
- the torque is transmitted from the planetary carrier 28 via the driver 50 on the driving profile 40 of the spindle 16. If the torque transmitted by the spindle 16 to the planet carrier 28 exceeds the drive torque in special cases, the clamping surfaces 46 adjust within the play of the driving profile 40 and provide a clamping connection between the clamping surfaces 46 of the spindle 16 and the hollow cylindrical surface 38 of the locking ring 32 via the clamping body 48, so that the torque exerted by the spindle 16 is supported on the housing of the drive device 12 and the spindle 16 locks. This function is also given when the drive direction of the drive device 12 reverses.
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Description
- Die Erfindung geht von einem Werkzeuggerät mit einer durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Spindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
- Werkzeuggeräte, insbesondere Elektrowerkzeuge, wie z.B. Akku-Schrauber, Akku-Bohrschrauber, Akku-Schlagbohrmaschinen besitzen einen Antriebsmotor, in der Regel einen Elektromotor, der über ein ein- oder mehrstufiges Getriebe eine Spindel antreibt. Diese beinhaltet eine Werkzeugaufnahme. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Werkzeugaufnahme drehfest, aber lösbar an der Spindel befestigt ist. Häufig besitzen die Werkzeuggeräte, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeuge eine Spindellockmitnahme. Diese ist im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel angeordnet und lässt die Spindel in dem Gehäuse rotieren, wenn das von außen an der Spindel anliegende Moment kleiner ist, als das von einem getriebeseitigen Mitnehmer. Wenn das von außen vonseiten der Werkzeugaufnahme an der Spindel anliegende Moment größer ist als von dem getriebeseitigen Mitnehmer, sperrt die Spindellockmitnahme die Spindel gegenüber dem Gehäuse. Dies erlaubt z.B. das Öffnen von einem Bohrfutter, ohne einen zusätzlichen Spindellock von Hand zu betätigen, oder das Durchführen von Arbeitsfällen, die ein höheres Drehmoment erfordern, als durch den Elektromotor erzeugt werden kann. Ferner können durch Drehen des Werkzeuggeräts Bohrer aus einem Bohrloch entfernt werden.
- Aus der
DE 699 21 250 T2 ist ein Werkzeuggerät mit einem Elektromotor bekannt, der über ein Vorgelegegetriebe eine Spindel mit einem Spannfutter antreibt. Das Vorgelegegetriebe besteht aus einem mit der Motorwelle drehfest verbundenen Ritzel, das mit einem auf einer Vorgelegewelle drehbar gelagerten Vorgelegezahnrad kämmt. Ein weiteres Vorgelegeritzel, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt, kämmt mit einem Abtriebszahnrad, das drehfest mit der Spindel verbunden ist. - In einer gehäusefesten, zylindrischen Kammer, die die Vorgelegewelle auf der Antriebsseite umfasst, ist eine Spindellockmitnahme untergebracht, die ein prismatisches Abtriebsteil umfasst. An den Kanten des Prismas sind Längsnuten vorgesehen, in die axial gerichtete fingerartige Mitnehmer mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Die Mitnehmer sind an dem Vorgelegezahnrad angeformt. Zwischen den Prismaflächen und der Innenwand der zylindrischen Kammer bzw. einer darin angeordneten, gehäusefesten Buchse sind Klemmrollen vorgesehen. Im Normalbetrieb wird das Drehmoment des Elektromotors über das Ritzel auf das Vorgelegerad übertragen und von dort über die Mitnehmer auf das Abtriebsteil, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt. Mit der Vorgelegewelle wird das Vorgelegeritzel angetrieben, das mit dem Abtriebszahnrad kämmt und so die Spindel antreibt. Wenn das von dem Abtriebszahnrad auf die Vorgelegewelle übertragene Drehmoment größer ist als das vom Vorgelegerad übertragene Drehmoment, verdreht sich das Abtriebsteil gegenüber den Mitnehmern innerhalb des vorgegebenen Spiels, und die Klemmrollen üben eine Klemmwirkung zwischen dem Abtriebsteil und der gehäusefesten zylindrischen Kammer aus, sodass sich das von der Spindel erzeugte Drehmoment am Gehäuse abstützt und die Spindel blockiert.
- In
US 6715562 B1 ist eine Klemmvorrichtung beschrieben, die eine Abtriebsspindel, eine Antriebsscheibe und einen mit der Antriebsscheibe gekoppelten inneren Ring sowie einen feststehenden Ring umfasst. Der innere Ring ist in dem feststehenden Ring drehbar gelagert und weist Aussparungen zur Aufnahme von Klemmkörpern auf. Bei einer Drehmomentübertragung von außen auf die Abtriebsspindel drückt die Abtriebsspindel die Klemmkörper in den Aussparungen gegen eine Innenfläche des feststehenden Rings in ihre Klemmposition. - Nach der Erfindung ist das Abtriebsteil ein prismatisches Mitnahmeprofil mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen, von denen ein erster Teil als Klemmflächen und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen wirken, die mit den Mitnehmern des Antriebsteils zusammenarbeiten. Erfindungsgemäß sind die Klemmflächen axial versetzt zu den Mitnahmeflächen angeordnet. Dabei können die Mitnahmeflächen stetig in die Klemmflächen übergehen oder vorzugsweise mit den Klemmflächen eine Ebene bilden.
- Durch die erfindungsgemäßen Ausführungen erzielt man bei einem geringen Aufwand eine höhere Präzision, da eine Kontaktfläche des Mitnehmers ein Ausläufer der Klemmfläche ist. Ferner wird die Präzision durch kürzere Toleranzketten bei gleichem Herstellungsverfahren erhöht. Die Kontaktflächen ergeben geringe Flächenpressungen, was sich insbesondere bei Momentenstößen günstig auf die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Spindellockmitnahme auswirkt.
- Auf Grund der robusten Spindellockmitnahme ist es möglich, diese unmittelbar an der Spindel angreifen zu lassen, sodass die von der Spindel übertragbaren hohen, häufig stoßbelasteten Drehmomente nicht über empfindliche Getriebeteile geleitet werden. Erfindungsgemäß wird als Endstufe ein Planetensatz verwendet, dessen Planetenträger Mitnehmer aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen des Mitnahmeprofils der Spindel zusammenwirken. Hierbei sind am Planetenträger in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern Führungen angeformt, die mit abgerundeten Kanten des prismatischen Mitnahmeprofils zusammenwirken. Die abgerundeten Kanten bilden Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders. Dadurch wird der Planetenträger mit seinen axial verlängerten Führungen sicher auf der im Gehäuse gelagerten Spindel geführt.
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
- Es zeigen:
-
Fig. 1 ein teilweise geschnittenes Werkzeuggerät, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist und -
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Spindellockmitnahme. - Ein Werkzeuggerät 10 nach
Fig. 1 umfasst eine Antriebsvorrichtung 12 und eine Spindel 16, die über Wälzlager 18 und 20 in einem Lagergehäuse 14 drehbar gelagert ist. Die Spindel 16 hat an ihrem freien Ende ein Außengewinde 22 und in einer Bohrung 24 ein Innengewinde 26. Die Gewinde 22, 26 dienen zur Befestigung von Werkzeugen oder Werkzeugaufnahmen, z.B. Spannfutter oder dgl. Das Ende der Spindel 16 kann aber auch anders gestaltet sein, um die Aufnahme von Werkzeugen über Schnellspanneinrichtungen zu ermöglichen. - Die Antriebsvorrichtung 12 beinhaltet in der Regel einen nicht näher dargestellten Elektromotor mit seinen Steuer- und Betätigungselementen und ein mechanisches Untersetzungsgetriebe, dessen Endstufe bei dem Ausführungsbeispiel als Planetenradsatz ausgebildet ist und dessen Planetenträger 28 die Spindel 16 antreibt. Am Planetenträger 28 sind auf Planetenbolzen 30 nicht näher dargestellte Planetenräder gelagert.
- Das dem Planetenträger 28 zugewandte Ende der Spindel 16 hat die Form eines Prismas und bildet mit einem Mitnahmeprofil 40 ein Abtriebsteil. Die Kanten 42 des prismatischen Mitnahmeprofils 40 sind abgerundet und bilden Teilflächen eines Zylinders, dessen Achse koaxial zur Drehachse der Spindel 16 verläuft. Auf den abgerundeten Kanten 42 ist der Planetenträger 28, der als Antriebsteil dient, mittels Führungen 52 geführt, wobei die Führungen 52 axial über die der Spindel 16 zugewandten Stirnfläche des Planetenträgers 28 vorstehen.
- Die zwischen den Kanten 42 liegenden Prismaflächen wirken in einem ersten Teil als Klemmflächen 46, während sie in einem zweiten Teil, der dem Planetenträger 28 zugewandt ist, als Mitnahmeflächen 44 wirken. Die Mitnahmeflächen 44 greifen in eine zentrale Öffnung des Planetenträgers 28 ein und stützen sich mit einem definierten Spiel, das eine definierte Drehbewegung zwischen dem Planetenträger 28 und dem Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 zulässt, an entsprechenden Mitnehmern 50 des Planetenträgers 28 ab. Im Bereich der sich zum freien Ende der Spindel 16 hin anschließenden Klemmflächen 46 sind Klemmkörper in Form von Klemmrollen 48 angeordnet. Sie werden in montiertem Zustand von einem Sperrring 32 mit einer Hohlzylinderfläche 38 umfasst. Der Sperrring 32 ist im Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 durch Nocken 34 drehfest gesichert, die an ihrem Umfang Längsnuten 36 aufweisen.
- Im normalen Betrieb wird das Drehmoment vom Planetenträger 28 über die Mitnehmer 50 auf das Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 übertragen. Übersteigt in besonderen Fällen das von der Spindel 16 auf den Planetenträger 28 übertragene Drehmoment das Antriebsmoment, verstellen sich die Klemmflächen 46 innerhalb des Spiels des Mitnahmeprofils 40 und stellen eine Klemmverbindung zwischen den Klemmflächen 46 der Spindel 16 und der Hohlzylinderfläche 38 des Sperrrings 32 über die Klemmkörper 48 her, sodass das von der Spindel 16 ausgeübte Drehmoment sich am Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 abstützt und die Spindel 16 sperrt. Diese Funktion ist auch gegeben, wenn sich die Antriebsrichtung der Antriebsvorrichtung 12 umkehrt.
Claims (4)
- Werkzeuggerät (10) mit einer durch eine Antriebsvorrichtung (12) angetriebenen Spindel (16), die an ihrem freien Ende eine Aufnahmeeinrichtung (22, 26) für ein Werkzeug bzw. einen Werkzeughalter aufweist, wobei im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung (12) ein Antriebsteil (28) vorgesehen ist, das über Mitnehmer (50) ein Drehmoment mit einem definierten Spiel in Drehrichtung auf ein drehfest mit der Spindel (16) verbundenes Abtriebsteil (40) überträgt, während sich ein von der Spindel (16) aus in Richtung auf die Antriebsvorrichtung (12) wirkendes, ein antriebsseitiges Drehmoment übersteigendes Drehmoment über Klemmflächen (46) am Umfang des Abtriebsteils (40), über Klemmkörper (48) und über einen Sperrring (32) mit einer Hohlzylinderfläche (38) am Gehäuse des Werkzeuggeräts (10) abstützt, wobei das Abtriebsteil ein prismatisches Mitnahmeprofil (40) mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen ist, von denen ein erster Teil als Klemmflächen (46) und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen (44) wirken, die mit den Mitnehmern (50) des Antriebsteils (28) zusammenarbeiten und zu den Klemmflächen (46) axial versetzt angeordnet sind, und das Werkzeuggerät (10) als Endstufe einen Planetensatz aufweist, dessen Planetenträger (28) Mitnehmer (50) aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen (44) des Mitnahmeprofils (40) der Spindel (16) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (50) in einer zentralen Öffnung des scheibenförmigen Planetenträgers (28) ausgebildet sind, welche sich axial zwischen einer der Spindel (16) zugewandten Stirnfläche und einer der Spindel (16) abgewandten Stirnfläche des Planetenträgers (28) erstreckt, wobei sich an die der Spindel (16) zugewandte Stirnfläche die Klemmkörper in Form von Klemmrollen (48) und der die Klemmrollen (48) umfassende Sperrring (32) unmittelbar anschließen, und am Planetenträger (28) in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern (50) axial über die der Spindel (16) zugewandte Stirnfläche des Planetenträgers (28) vorstehende Führungen (52) angeformt sind, die mit abgerundeten Kanten (42) des prismatischen Mitnahmeprofils (40) zusammenwirken, die Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders bilden.
- Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) stetig in die Klemmflächen (46) übergehen.
- Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) und die Klemmflächen (46) eine Ebene bilden.
- Werkzeuggerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrring (32) im Gehäuse der Antriebsvorrichtung (12) durch Nocken (34) drehfest gesichert ist, die an ihrem Umfang Längsnuten (36) aufweisen.
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