CH646901A5

CH646901A5 - Motorisch betriebenes handwerkzeug.

Info

Publication number: CH646901A5
Application number: CH485380A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Regelsberger
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1984-12-28
Also published as: DE2944275A1; US4365962A

Description

Die Erfindung betrifft ein motorisch betriebenes Handwerkzeug mit einer in der Getriebekette zwischen dem Antriebsmotor und der Arbeitsspindel angeordneten, bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung unterbrechenden Sicherheitskupplung mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe und einem über Kupplungsglieder mit der Nabe verbundenen Kranz.

Bei motorisch betriebenen Handwerkzeugen kommt es vor, dass das Werkzeug verklemmt und dadurch der Antrieb blockiert wird. Das Verklemmen des Werkzeuges kann beispielsweise beim Durchbohren von Beton durch die Bewehrungseisen verursacht werden. Bei Holzbearbeitungsmaschinen besteht die Gefahr des Verklemmens durch im Holz enthaltene Äste. Um einerseits den Motor und andererseits auch die das Werkzeug bedienende Person zu schützen, ist es üblich, in solchen Werkzeugen bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung unterbrechenden Sicherheitskupplungen einzubauen.

Die bekannten Sicherheitskupplungen sind so ausgelegt, dass das nach Ansprechen noch verbleibende Moment von der Bedienungsperson ohne weiteres bewältigbar ist. Allerdings hat es sich gezeigt, dass bis zum Ansprechen ausserordentlich hohe Spitzenwerte an Momenten auftreten. Diese grossen Momente wirken schockartig auf die Bedienungsperson ein, was zu einer erheblichen Unfallgefahr führen kann, insbesondere dann, wenn sich die Bedienungsperson an einer gefährdeten Stelle, beispielsweise auf einem Gerüst, einer Leiter oder dergleichen befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art die Betriebssicherheit zu verbessern.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Welle mit einem Gewinde versehen ist, die Nabe zur Verbindung mit der Welle in das Gewinde eingreifende Vorsprünge trägt und zur Übertragung des Drehmomentes ein 5 dem weiteren Aufschrauben der Nabe auf die Welle entgegenwirkendes Federelement vorgesehen ist.

Die Nabe der Sicherheitskupplung ist somit mit der sie tragenden Welle nicht starr verbunden. Wenn die Arbeitsspindel und damit auch die mit ihr in Eingriff stehende Welle io blockiert wird, muss die Sicherheitskupplung nicht sofort ausgelöst werden. Durch die erfindungsgemässe Verbindung kann die Nabe der Sicherheitskupplung auf die Welle aufgeschraubt werden. Dabei wird das diesem Aufschrauben entgegenwirkende Federelement in zunehmendem Masse vorge-15 spannt. Erst wenn die Nabe entweder auf einen festen Anschlag aufläuft oder die Kraft des Federelementes die über die Gewindeverbindung erzeugte Axialkraft übersteigt, wird die Sicherheitskupplung ausgelöst. Durch entsprechende Dimensionierung der Federelemente nimmt das Moment lang-20 sam zu und nähert sich dem für das Auslösen der Sicherheitskupplung erforderlichen Moment. Während dieser Zeit kann die Bedienungsperson entweder den Antrieb ausschalten oder sich auf das Aufbringen eines entsprechenden Gegenmomentes vorbereiten. Die oben geschilderte Unfallge-25 fahr wird somit praktisch aufgehoben.

Zur Verbindung der Nabe mit der Welle können die Vorsprünge der Nabe als Innengewinde ausgebildet sein. In diesem Falle ist zu beachten: Die Zeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ist im Falle eines Blockierens der Ar-30 beitsspindel abhängig vom Steigungswinkel des Gewindes, d.h. die Zeit wird umso grösser je kleiner der Steigungswinkel ist. Zur Schaffung der Möglichkeit eines kleineren Steigungswinkels des Gewindes muss die Reibung zwischen der Welle und der Nabe reduziert werden. Zu diesem Zwecke ist j5 es vorteilhaft, wenn die Vorsprünge der Nabe als Kugeln einer Kugelspindel ausgebildet sind. Mit Hilfe einer Kugelspindel wird die Gleitreibung durch die wesentlich geringere Rollreibung ersetzt. Da die Rollreibung auch weniger abhängig ist vom Schmierzustand und dadurch indirekt auch 40 von der Temperatur, kann damit auch eine grössere Betriebssicherheit der erfindungsgemässen Einrichtung erreicht werden.

Nach einem infolge Blockierens der Arbeitsspindel erfolgten Aufschrauben der Nabe auf die Welle, ist für eine er-45 neute Funktionstüchtigkeit das Rücksteilen der Nabe auf der Welle erforderlich. Damit dies durch die Kraft des Federelementes selbsttätig erfolgen kann, ist es zweckmässig, dass das Gewinde an Welle und Nabe ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches dimensioniert ist. Beim Abschalten des so Antriebes wird somit die Nabe durch das Federelement in ihre ursprüngliche Lage zurückgestellt. Bei den für metallische Berührung üblichen Reibungsverhältnissen ist für eine sichere Funktion ein Steilgewinde erforderlich.

Das auf die Nabe wirkende Federelement muss ein gros-55 ses Arbeitsspeichervermögen und insbesondere einen relativ grossen Arbeitsweg aufweisen. Da der dafür zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist, ist es zweckmässig, wenn das Federelement als Druckfeder ausgebildet ist. Durch die Wahl der Federcharakteristik und einer entsprechenden 6o Vorspannung, kann die Verzögerungszeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ziemlich genau festgelegt werden.

Im Normalbetrieb drehen sich die Welle und die Nabe mit gleicher Drehzahl. Damit dabei keine unnötige Reibung 65 entsteht, ist es zweckmässig, dass das Federelement auf der Welle axial abgestützt ist. Beim Blockieren der Arbeitsspindel steht auch die Welle still. Durch entsprechende Reibungsverhältnisse kann erreicht werden, dass sich das Feder

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element mit einer geringeren Drehzahl als die Nabe dreht, so dass auch die Relativbewegung an den Berührungsflächen mit der Welle bzw. mit der Nabe und die sich daraus ergebende Abnützung reduziert wird.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Handwerkzeug, teilweise geschnitten dargestellt.

Fig. 2 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung.

Das aus Fig. 1 ersichtliche Handwerkzeug, das als ein Bohrhammer ausgeführt ist, besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einem seitlich daran angeordneten Handgriff 2. Eine Zuleitung 3 mündet in den Handgriff 2 und dient dem Zuführen der elektrischen Energie. Der Handgriff 2 weist weiterhin einen Drücker 4 auf, mit dem der Bohrhammer eingeschaltet wird. Im Gehäuse 1 ist ein an sich bekannter, nicht dargestellter Antriebsmotor angeordnet. Eine insgesamt mit 5 bezeichnete Antriebswelle ist mit der Motorwelle gekuppelt oder einstückig mit ihr verbunden. Das dem Antriebsmotor abgewandte Ende der Antriebswelle 5 ist mit einem Ritzel 5a versehen. Das Ritzel 5a steht im Eingriff mit einem Zahnrad 6, das seinerseits mit einer Kurbelwelle 7 verbunden ist. Durch die Kurbelwelle 7 wird über einen Pleuel 8 ein Erregerkolben 9 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Der Erregerkolben 9 wird in einem insgesamt mit 10 bezeichneten, im Gehäuse 1 drehbar gelagerten Zylinder geführt. Die vom Erregerkolben 9 erzeugten Schläge werden über ein Luftpolster 11 auf einen Schlagkolben 12 übertragen.

Auf der Keilwelle 5b ist ein Schieberad 13 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert. Das Schieberad 13 steht im Eingriff mit einem Zahnkranz 14. Im Innern des Zahnkranzes 14 ist eine insgesamt mit 15 bezeichnete Sicherheitskupplung angeordnet. Die Sicherheitskupplung 15 besteht aus einer Nabe 15a sowie in radialen Bohrungen am Umfang der Nabe 15a angeordneten Kugelrasten 15b. Die Kugelrasten 15b unterbrechen bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung zwischen dem Zahnkranz 14 und der Nabe 15a. Die Nabe 15a ist auf einer insgesamt mit 16 bezeichneten Welle angeordnet. Die Welle 16 ist über einen Teil ihrer Länge mit einem Gewinde 16a versehen. Die Nabe 15a weist zur Verbindung mit der Welle 16 ein entsprechendes Innengewinde 15c auf. Die Nabe 15a ist somit auf die Welle 16 aufschraubbar. Ein als Druckfeder 17 ausgebildetes Federelement wirkt jedoch dem weiteren Aufschrauben der Nabe 15a auf die Welle 16 entgegen. Das Gewinde 16a sowie das Innengewinde 15c sind so dimensioniert, dass sich diese ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches befinden. Die Druckfeder 17 kann somit die zwischen der Nabe 15a und der Welle 16 vorhandene Reibung überwinden und die Nabe 15a selbsttätig in die gezeigte Ausgangslage zurückstellen.

Das zylinderseitige Ende der Welle 16 ist mit einem Kegelritzel 16b versehen. Das Kegelritzel 16b steht im Eingriff mit einer am Zylinder 10 angeordneten Kegelradverzahnung 10a. Der Zylinder 10 wird somit von der Antriebswelle 5 über das Schieberad 13, den Zahnkranz 14, die Sicherheitskupplung 15 und die Welle 16 in eine Drehbewegung versetzt. Eine Arbeitsspindel 18 ist mit dem Zylinder 10 drehfest verbunden. Wenn nun die Arbeitsspindel 18 beispielsweise durch Verklemmen eines in die Arbeitsspindel 18 eingesetzten Werkzeuges 19 blockiert wird, steht auch die Welle 16 still. Wenn nun die Sicherheitskupplung 15 nicht auslöst, wird die Nabe 15a weitergedreht. Dabei schraubt sich die Nabe 15a entgegen der Kraft der Druckfeder 17 auf das Aussengewinde 16a der Welle 16 auf. Das axiale Zusammendrücken der Druckfeder 17 erfordert ein zunehmend grösser werdendes Drehmoment. Nach einer bestimmten, durch die Federcharakteristik der Kugelrasten 15b sowie der Druckfeder 17 veränderbaren Anzahl Umdrehungen übersteigt das erforderliche Drehmoment das Auslösemoment der Sicherheitskupplung 15. Das Ansprechen der Sicherheitskupplung 15 wird dadurch zeitlich verzögert. Die Bedienungsperson erhält so die Möglichkeit, den Drücker 4 loszulassen und dadurch das Werkzeug auszuschalten. Bei Arbeiten, die ein knapp unterhalb des Auslösemomentes liegendes Drehmoment erfordern, kann sich die Bedienungsperson ausserdem auf das Auftreten solcher Spitzenmomente bzw. Kräfte einstellen. Nach einem erfolgten Abschalten des Werkzeuges wird die Nabe 15a sowie, über den Zahnkranz 14, auch das Schieberad 13 durch die Druckfeder 17 wieder in die dargestellte Ausgangslage zurückgebracht.

Der in Fig. 2 dargestellte Ausschnitt einer weiteren Ausführung zeigt eine insgesamt mit 25 bezeichnete Sicherheitskupplung mit einer Nabe 25a und am Umfang angeordneten Kugelrasten 25b. Die Nabe 25a ist mit einer insgesamt mit 26 bezeichneten Welle verbunden. Die Welle 26 weist im Bereich der Verbindung mit der Nabe 25a ein spindelartiges Gewinde 26a auf. Die Verbindung mit der Nabe 25a erfolgt über eine Kugelspindel, wobei die Vorsprünge von Kugeln 25c gebildet werden. Im Prinzip funktioniert diese Lösung genau gleich wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführung.

Durch die wesentlich geringere Rollreibung kann jedoch der Steigungswinkel des Gewindes geringer gewählt werden, so dass für den zur Verfügung stehenden, axialen Verschiebeweg mehr Umdrehungen und somit eine grössere Verzögerungszeit erforderlich sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

646901 PATENTANSPRÜCHE

1. Motorisch betriebenes Handwerkzeug mit einer in der Getriebekette zwischen dem Antriebsmotor und der Arbeitsspindel angeordneten, bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung unterbrechenden Sicherheitskupplung mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe und einem über Kupplungsglieder mit der Nabe verbundenen Kranz, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (16,26) mit einem Gewinde (16a, 26a) versehen ist, die Nabe (15a, 25a) zur Verbindung mit der Welle (16,26) in das Gewinde (16a, 26a) eingreifende Vorsprünge trägt und zur Übertragung des Drehmomentes ein dem weiteren Aufschrauben der Nabe (15a, 25a) auf die Welle (16,26) entgegenwirkendes Federelement vorgesehen ist.

2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Nabe (15a) als Innengewinde (15c) ausgebildet sind.

3. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Nabe (25a) als Kugeln (25c) einer Kugelspindel ausgebildet sind.

4. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (16a, 26a) der Welle (16,26) ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches liegt.

5. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Druckfeder (17) ausgebildet ist.

6. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement auf der Welle (16,26) axial abgestützt ist.