CH691579A5

CH691579A5 - Handwerkzeugmaschine.

Info

Publication number: CH691579A5
Application number: CH01925/96A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Meixner; Karl Frauhammer; Heinz Schnerring
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 2001-08-31
Also published as: ITMI962170A1; GB9621591D0; IT1284990B1; GB2306356B; US5996707A; DE19540718A1; GB2306356A; DE19540718B4; JPH09131672A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist schon eine derartige Handwerkzeugmaschine bekannt (DE 4 300 021 A1), deren Antriebsspindel bei sich ungewollt zu drehen beginnendem Maschinengehäuse schlagartig blockiert wird. Zur Auslösung des Blockiervorgangs dient ein im Maschinengehäuse verschiebbar geführtes Massestück, das im Blockierfall ein Sperrglied zum Eingriff in eine Verzahnung der Antriebsspindel freigibt. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das Massestück ständig betriebsbedingten Erschütterungen ausgesetzt ist und ausserdem einem betriebslagenabhängigem Gravitationseinfluss unterliegt, sodass in ungünstigen Betriebslagen nur eine relativ ungenau und spät einsetzende Auslösung der Blockiereinrichtung möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemässe Handwerkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine annähernd verzögerungsfreie, von unerwünschten Störeinflüssen befreite Blockierauslösung gewährleistet ist.

Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Handwerkzeugmaschine möglich.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Bohrgerät nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Blockiereinrichtung des Bohrgeräts,
Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Blockiereinrichtung,
Fig. 5 einen Schnitt gemäss Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Blockiereinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Blockiereinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist als Beispiel für eine Handwerkzeugmaschine ein Bohrgerät 10 dargestellt. Das Bohrgerät 10 hat einen elektrischen Antriebsmotor 11, der innerhalb eines Maschinengehäuses 12 untergebracht ist. Der Antriebsmotor 11 weist eine Motorwelle 16 auf, die um eine Motorachse 21 drehbar ist. An das Maschinengehäuse 12 sind ein Handgriff 13 und ein Hilfshandgriff 14 angesetzt.

Ein vom Antriebsmotor 11 abzugebendes Antriebsmoment ist von einem Ritzel 17, das auf der Motorwelle 16 sitzt, auf ein Zahnrad 18 übertragbar und von diesem über eine Überlastkupplung 19 auf eine Zwischenwelle 20. Die etwa parallel zu der Motorachse 21 liegende Zwischenwelle 20 steht über ein Kegelradgetriebe 22 mit einer Bohrspindel 23 in Getriebeverbindung. Die Bohrspindel 23 ist endseitig mit einer Werkzeugaufnahme 26 für ein Bohrwerkzeug 27 versehen, das zur Bearbeitung eines Werkstücks 28 dient. Die Teile Motorwelle 16, Ritzel 17, Zahnrad 18, Überlastkupplung 19, Zwischenwelle 20 und Bohrspindel 23 bilden einen Antriebsstrang zum drehenden Antrieb der Werkzeugaufnahme 26 bzw. des darin aufgenommenen Werkzeugs 27.

Das Maschinengehäuse 12 und die Bohrspindel 23 können zusätzlich ein nicht näher dargestelltes Schlagwerk aufnehmen, sodass das Bohrgerät 10 dann auch als Schlagbohrmaschine oder als Bohrhammer eingesetzt werden kann.

Im Maschinengehäuse 12 ist eine Blockiereinrichtung 30 für den Antriebsstrang des Bohrgeräts 10 angeordnet. Die Blockiereinrichtung 30 weist ein gegenüber dem Maschinengehäuse 12 axial geführtes Sperrglied 31 auf. Das Sperrglied 31 ist endseitig mit einem Sperrzahn 33 versehen, der in eine korrespondierende Sperrverzahnung 32 in der Zwischenwelle 20 eingreifen kann. Das Sperrglied 31 wird von einer Feder 34 in Richtung auf die Sperrverzahnung 32 gedrängt.

Ein etwa rechtwinklig zur Verschieberichtung des Sperrgliedes 31 verschiebbarer Sperrstift 38 hintergreift einen Schulteransatz 39 am Sperrglied 31 und dient als Anschlag für das Sperrglied 31, sodass der Sperrzahn 33 ausser Eingriff der Sperrverzahnung 32 bleibt. Der Sperrstift 38 ist mit einer zylindrischen Erweiterung 37 versehen, die einen Anker 40 eines Elektromagneten 41 bildet.

Im Betrieb des Bohrgeräts 10 wird dieses vom Bediener am Handgriff 13 und gegebenenfalls zusätzlich am Hilfshandgriff 14 gehalten. Der Bediener muss dabei einem am Werkzeug 27 angreifenden, um eine Bohrspindelachse 44 wirkenden Drehmoment entgegenwirken. Kommt es beim Bohrbetrieb zu einem Festsetzen des Werkzeugs 27 im Werkstück 28, erfährt das Bohrgerät 10 eine schlagartige Beschleunigung um die Bohrspindelachse 44, wodurch das Bohrgerät 10 dem Bediener aus der Hand geschleudert werden kann, sodass sich dieser unter Umständen verletzen oder das Bohrgerät 10 Schaden nehmen kann.

Ein derartiger unbeherrschter Blockierfall wird durch einen Sensor 46 erfasst. Der Sensor 46 ist beispielsweise als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet. In einer Auswerteeinrichtung 47 wird das vom Sensor 46 erzeugte Signal überwacht. Bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts aktiviert die Auswerteeinrichtung 47 den Elektromagneten 41, wodurch dessen Anker 40 gegen die Federkraft 42 angezogen wird. Somit wird der Sperrstift 38 aus dem Schulteransatz 39 ausgerückt und das Sperrglied 31 zum Eingriff in die Sperrverzahnung 32 freigegeben.

Durch den formschlüssigen Eingriff des Sperrzahns 33 in die Sperrverzahnung 32 wird der Antriebsstrang schlagartig gegenüber dem Maschinengehäuse 12 blockiert. Gleichzeitig kann über eine Motorsteuerung 48 der Antriebsmotor 11 ausgeschaltet werden. In jedem Falle wird ein überschüssiges Antriebsmoment von der Überlastkupplung 19 abgebaut, die auch als Trennkupplung ausgeführt sein kann.

In Fig. 2 ist die Blockiereinrichtung 30 näher dargestellt. Zu erkennen ist die Zwischenwelle 20, die über ein Lager 21 gegenüber dem Maschinengehäuse 12 drehbar aufgenommen ist. Endseitig befindet sich in der Zwischenwelle 20 die Sperrverzahnung 33, in die das Sperrglied 31 mit seinem Sperrzahn 31 eingreifen kann. Die Feder 34 bringt das Sperrglied 31 mit seinem Schulteransatz 39 zur Anlage an den Sperrstift 38. Der Sperrstift 38 wird von einer Druckfeder 42 in Richtung auf seine Sperrstellung gedrängt. Der Anker 40 wird teilweise von einer Wicklung 43 umschlossen. Nach elektrischer Beaufschlagung der Wicklung 43 über Anschlüsse 50, 51 wird der Anker 40 entgegen die Kraft der Feder 42 axial angezogen.

In Fig. 3 ist die Sperrverzahnung 32 der Zwischenwelle 20 näher dargestellt. Die Sperrverzahnung 32 besteht aus sechs radial nach aussen weisenden, in Drehrichtung 52 geneigten Zähnen 53. Die Zähne 53 haben eine etwa radial gerichtete Sperrfläche 54 und eine Freifläche 55. Der korrespondierende Sperrzahn 33 des Sperrglieds 31 ist mit einer korrespondierenden Sperrfläche 54a und einer korrespondierenden Freifläche 55b versehen. Die Sperrfläche 54a des Sperrzahns 33 ist etwa parallel zu einer verschiebeachse 56 des Sperrgliedes 31 gerichtet, welche etwa im rechten Winkel zu einer Drehachse 57 der Zwischenwelle 20 liegt. Auf Grund dieser rechtwinkligen Anordnung von Verschieberichtung 56 und Drehachse 57 ist ein schnellwirkender Eingriff ohne unerwünschtes Überrasten des Sperrzahns 33 in die Sperrverzahnung 32 möglich.

In Fig. 4 ist eine Rückstelleinrichtung 60 für das Sperrglied 31 dargestellt. Die Rückstelleinrichtung 60 weist einen längsverschiebbaren Rückstellschieber 61 auf, der endseitig mit einem Betätigungskopf 62 fest verbunden ist. Der Betätigungskopf 62 ragt aus dem Maschinengehäuse 12 hinaus und ist somit vom Bediener des Bohrgeräts 10 von aussen betätigbar. Der Rückstellschieber 61 ist mit einem Rückstellnocken 63 versehen, der sich etwa senkrecht zur Betätigungsrichtung des Rückstellschiebers 61 und etwa in Rückstellrichtung des Sperrgliedes 31 erstreckt.

Befindet sich der Sperrzahn 33 des Sperrgliedes 31 in Eingriff mit der Sperrverzahnung 32, ist das Sperrglied 31 durch Eindrücken des Betätigungskopfes 62 und damit durch Längsverschiebung des Rückstellschiebers 61 rückstellbar. Der Rückstellnocken 63 kommt bei Betätigung des Rückstellschiebers 61 in Betätigungsrichtung 64 zur Anlage an einen korrespondierenden Nocken 66, der am Sperrglied 31 ausgebildet ist (Fig. 5). Bei weiterer Betätigung des Rückstellschiebers 61 gleiten die Nocken 63, 66 aneinander ab, wobei das Sperrglied 31 in Rückstellrichtung 65 entgegen der Kraft der Feder 34 verschoben wird und der Sperrzahn 33 vollständig aus der Sperrverzahnung 32 gelangt. Die Höhe der Nocken 63, 66 ist dabei so gewählt, dass der Schulteransatz 39 erneut vom Sperrstift 38 hintergriffen werden kann und das Sperrglied 31 wieder zur Anlage an den Sperrstift 38 kommt.

Der Rückstellschieber 61 wird gleichzeitig mittels einer Rückstellfeder 67 in seine in Fig. 4 gezeigte Ausgangsstellung zurückversetzt. Die Blockiervorrichtung 30 des Bohrgeräts 20 ist nun wieder für eine weitere Auslösung vorbereitet.

Das in Fig. 6 ausschnittsweise dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich der Rückstelleinrichtung 60. Gleiche und gleich wirkende Teile sind, wie auch beim nachfolgenden dritten Ausführungsbeispiel, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Das in Fig. 6 dargestellte Bohrgerät 10 ist mit einer automatischen Rückstelleinrichtung 60 min versehen. Die Rückstelleinrichtung 60 min hat einen Rückstellschieber 61 min , der achsparallel zur Verschiebeachse 56 des Sperrgliedes 31 liegt. Der Rückstellschieber 61 min ist mit einem Anker 70 eines Elektromagneten 71 verbunden. Der Elektromagnet 71 ist als Ringmagnet ausgebildet, der den Anker 70 konzentrisch umgibt. Der Anker 70 wird von einer Feder 72 in Verschieberichtung des Sperrgliedes 31 vorgespannt und in eine Axialstellung mit geringerer magnetischer Überdeckung gedrängt. Sobald der Elektromagnet 71 elektrisch beaufschlagt wird, wird der Anker 70 entgegen der Feder 72 angezogen. Der Rückstellschieber 61 min bewegt sich dann entgegen der Eingriffrichtung des Sperrgliedes 31 auf dieses zu und drängt dessen Sperrzahn 33 aus der Sperrverzahnung 32.

Das Sperrglied 31 wird dabei so weit verschoben, bis der Sperrstift 38 infolge der Kraft der Feder 42 den Schulteransatz 39 am Sperrglied 31 hintergreifen kann. Die Blockiereinrichtung 30 ist nun wieder in die Ausgangsstellung gebracht. Aus Darstellungsgründen sind in Fig. 6 der Rückstellschieber 61 min und der Sperrstift 38 in einer Ebene gezeigt, die jedoch tatsächlich in verschiedenen Ebenen liegen, um sich nicht gegenseitig zu behindern.

Ein Stift 58 greift in eine Längsnut 59 im Sperrglied 31 und verhindert eine Verdrehung des Sperrzahns 33 gegenüber der Sperrverzahnung 32, sodass ein Blockiereingriff stets möglich ist. Die Verdrehsicherung kann dabei auch auf andere Weise, z.B. durch vierkantige Ausbildung des Sperrgliedes 31, bewirkt werden. Ein Stellungssensor 74 überwacht die Stellposition des Sperrgliedes 31. Sobald sich das Sperrglied 31 in seiner Ausgangsstellung befindet, wird dies vom Stellungssensor 74 erkannt, und über die Auswerteeinrichtung 47 wird der Elektromagnet 71 abgeschaltet, sodass die Feder 72 den Rückstellschieber 61 min in seine Ausgangslage zurückdrängt. Der Stellungssensor 74 kann auch zur Überwachung der Blockierstellung des Sperrgliedes 31 herangezogen werden, wobei nach Erreichen der Blockierstellung ein von ihm erzeugtes Abschaltsignal den Antriebsmotor 11 abschaltet.

Beim in Fig. 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektromagnete 41, 71 aus Fig. 6 durch einen einzigen Magnetsteller 80 ersetzt. Eine separate Rückstelleinrichtung 65, 65 min ist somit nicht erforderlich. Der Magnetsteller 80 weist zwei stirnseitig einander gegenüberliegende Permanentmagnete 83, 84 auf mit konusförmigen Überdeckungsvorsprüngen 83a, 84b, zwischen denen ein Anker 82 verschiebbar gelagert ist. Die Überdeckungsvorsprünge 83a, 84a bilden jeweils eine entgegengesetzte Endstellung für den Anker 82. Darüber hinaus ist der Anker 82 von zwei ringförmigen Spulen 85, 86 umgeben, die bei Strombeaufschlagung den Anker 82 von der einen in die andere Endstellung bzw. wieder zurück stellen.

Bei stromlosen Spulen 85, 86 überwiegt immer eine der beiden entgegengerichteten Anziehungskräfte der Permanentmagnete 83, 84, sodass sich für den Anker 82 zwei stabile Endstellungen ergeben.

Das Sperrglied 31 ist rückseitig mit einer Aufnahmeöffnung 87 versehen, die einen mit dem Anker 82 verbundenen Ankerstab 81 aufnimmt. Der Ankerstab 81 greift in die Aufnahmeöffnung 87 mit axialem Spiel ein. Eine Druckfeder 88 ist dabei zwischen Ankerstab 81 und Sperrglied 31 angeordnet, die das Sperrglied 31 vom Ankerstab 81 weg in Richtung auf die Sperrverzahnung 32 drängt. Das Sperrglied 31 wird dabei durch einen Innenring 89 axial gesichert, der mit einem Ringbund 90 am Ankerstab 81 zusammenwirkt.

In Fig. 7 befindet sich der Ankerstab 81 mit Sperrglied 31 in seiner ausgerückten Endlage. Durch Beaufschlagung der Elektromagnete 85, 86 kann der Anker 82 zum Blockieren der Zwischenwelle 20 in seine gegenüberliegende, näher zur Zwischenwelle 20 liegende Endstellung gebracht werden. Die Druckfeder 88 gewährleistet dabei, dass der Anker 82 unabhängig von der Eindringtiefe des Sperrzahnes 33 in die Sperrverzahnung 32 stets seine Endstellung erreicht, in der er die grösste Haltekraft entwickelt.

Claims

1. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer, mit einem Maschinengehäuse (12), mit einem im Maschinengehäuse (12) untergebrachten Antriebsmotor (11), mit einem den Antriebsmotor (11) mit einer Werkzeugaufnahme (26) verbindenden Antriebsstrang (16, 17, 18, 19, 20, 22, 23) zum Drehantrieb eines in die Werkzeugaufnahme (26) einsetzbaren Werkzeugs (27), mit einer Detektionseinrichtung (46) zum Erkennen eines unbeherrschten Betriebsfalls der Handwerkzeugmaschine, insbesondere zum Erkennen des Blockierens des Werkzeugs (27) in einem Werkstück (28) mit daraus resultierendem schlagartigem Verdrehen des Maschinengehäuses (12), mit einer von der Detektionseinrichtung (46) auslösbaren Blockiereinrichtung (30) für den Antriebsstrang (16, 17, 18, 19, 20, 22, 23) der Handwerkzeugmaschine, wobei die Blockiereinrichtung (30)

ein im Maschinengehäuse (12) beweglich gelagertes Sperrglied (31) aufweist, das in eine im Antriebsstrang (17, 18, 19, 20, 22, 23) angeordnete Sperrverzahnung (32) bei sich drehendem Antriebsstrang (17, 18, 19, 20, 22, 23) formschlüssig einrückbar ist und das dann den Antriebsstrang (16, 17, 18, 19, 20, 22, 23) gegenüber dem Maschinengehäuse (12) undrehbar festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (46) zur Erzeugung eines elektrischen Auslösesignals im unbeherrschten Betriebsfall ausgebildet ist, dass die Blockiereinrichtung (30) mittels des elektrischen Auslösesignals auslösbar ist, wobei das Sperrglied (31) direkt oder indirekt durch einen vom Auslösesignal betätigbaren Elektromagneten (41) in die Sperrverzahnung (32) einrückbar ist.

2.

Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Sperrglied (31) endseitig ein Sperrzahn (33) ausgebildet ist, der in Eingriff mit der Sperrverzahnung (32) bringbar ist und dass das Sperrglied (31) in Bezug auf die Sperrverzahnung (32) radial verschiebbar ist, sodass der Sperrzahn (33) durch Verschieben des Sperrgliedes (31) ein- und ausrückbar ist.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrverzahnung (32) mehrere Zähne (53) aufweist, die jeweils in der einen Drehrichtung eine Sperrfläche (54) und in der anderen Drehrichtung eine Freifläche (55) aufweisen, wobei die Sperrfläche (54) etwa radial nach aussen gerichtet ist und die Freifläche (55) mehr tangential dazu geneigt ist.

4.

Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrverzahnung (32) an einer Zwischenwelle (20) des Antriebsstrangs (16, 17, 18, 19, 20, 22, 23) angeordnet ist.

5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass antriebsseitig vor der Zwischenwelle (20) eine Trennkupplung (19) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit der Detektionseinrichtung (46) und/oder nach Einrücken des Sperrgliedes (31) in die Sperrverzahnung (32) selbsttätig einen abtriebsseitigen Teil des Antriebsstrangs (20, 22, 23) vom Antriebsmotor (11) trennt.

6.

Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (31) in Einrückrichtung von einer Feder (34) vorgespannt ist und dass ein in den Verschiebeweg des Sperrgliedes (31) einrückbarer Sperrstift (38) des Elektromagneten (41) vorgesehen ist, der in Eingriff mit einem Schulteransatz (39) am Sperrglied (31) bringbar ist, sodass das Sperrglied (31) dann durch den Sperrstift (38) ausser Eingriff der Sperrverzahnung (32) haltbar ist, und dass der Sperrstift (38) zur Freigabe des Sperrgliedes (31) in Abhängigkeit des elektrischen Auslösesignals der Detektionseinrichtung (46) betätigbar ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrstift (38) in Richtung auf die Eingriffstellung mit dem Sperrglied (31) von einer Feder (42) vorgespannt ist.

8.

Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstelleinrichtung (60, 60 min ) zur Rückstellung des Sperrgliedes (31) aus seiner Blockierstellung in seine Ausgangsstellung vorgesehen ist.

9. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (60) einen handbetätigbaren Rückstellschieber (61) aufweist, der mit einem Rückstellnocken (63) versehen ist und sich etwa senkrecht zur Betätigungsrichtung der Rückstelleinrichtung (60) in Rückstellrichtung (65) des Sperrgliedes (31) erstreckt und mit einem korrespondierenden, am Sperrglied (31) ausgebildeten Vorsprung (66) zusammenwirkt.

10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (60 min ) einen Elektromagneten (71) zur Betätigung des Rückstellschiebers (61) aufweist.

11.

Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (31) direkt mittels eines Magnetstellers (80) ein- und ausrückbar ist.

12. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetsteller (8) zwei stromlos stabile Endstellungen hat.

13. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstellungen durch Permanentmagnete (83, 84) erzeugt werden und der Magnetsteller (80) einen Anker (82) aufweist, der mit dem Stellglied (31) verbunden ist und der mittels strombeaufschlagter Spulen (85, 86) zwischen den Endstellungen hin und her verstellbar ist.

14. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anker (82) und Sperrzahn (33) eine Feder (88) angeordnet ist.