Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Werkzeugmaschinen werden hochbelastete, rotierend antreibbare Bauteile in der Regel in Wälzlagern gelagert, beispielsweise in einem Bohr- oder Meisselhammers ein Zapfen zur Lagerung eines Exzenters eines Schlagwerks oder ein Zapfen zur Lagerung eines Kupplungsteils einer Überrastkupplung usw. Wälzlager besitzen in der Regel einen mit dem Bauteil drehenden ersten Ring und einen mit einem Gehäuse drehfest verbundenen zweiten Ring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Um eine gegenseitige Berührung der Wälzkörper zu verhindern, einen gleichmässigen Abstand zwischen den Wälzkörpern zu halten und um die Wälzkörper beim Zerlegen des Lagers zusammenzuhalten, sind die Wälzkörper meist in einem Käfig gefasst.
Weniger stark belastete, rotierend antreibbare Bauteile werden in Werkzeugmaschinen dagegen häufig in Gleitlagern gelagert. Das rotierend antreibbare Bauteil wird dabei an einer feststehenden Lagerschale bzw. Lagerbuchse im Gehäuse in radialer Richtung und/oder über ein mit dem Bauteil drehfest verbundenen Laufring auf einem feststehenden Lagerring in axialer Richtung abgestützt. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine, mit zumindest einem rotierend antreibbaren,
Bauteil, das in zumindest einem Lager mit wenigstens einem drehbar gelagerten Lagerbauteil gelagert ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das rotierend antreibbare Bauteil in zumindest einer Richtung über das drehbar gelagerte Lagerbauteil des Lagers über zumindest zwei hintereinander angeordnete Gleitflächenpaare abgestützt ist. Es können bei einer hohen zulässigen Drehzahl des rotierend antreibbaren Bauteils kleine Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächenpaare, lange Standzeiten eines Schmiermittels und bei hochbelasteten, insbesondere stossartig belasteten Lagerstellen eine hohe Lebensdauer erreicht werden, und zwar mit einer platzsparenden und leichten Konstruktion, die besonders für Handwerkzeugmaschinen geeignet ist.
Die erfindungsgemässe Lösung kann bei Axial- und/oder Radiallagern für Wellen oder Achsen eingesetzt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das ro tierend antreibbare Bauteil von einem Zapfen gebildet ist, der radial über zumindest einen ersten Lagerring und über einen zweiten Lagerring abgestützt ist und zumindest ein Lagerring drehbar gelagert ist. Die Lagerringe können radial ausserhalb des Zapfens oder radial innerhalb eines Zapfens angeordnet sein, beispielsweise in einer koaxialen Ausnehmung des Zapfens. Das rotierend antreibbare Bauteil bzw. der Zapfen kann auch über nur ein drehend gelagerten Lagerring abgestützt sein. Mit zumindest zwei Lagerringen kann jedoch ein Gleitflächenpaar allein durch Lagermaterialien bestimmt werden, unabhängig von einem Material des Zapfens und einem Gehäuseteil.
Die Lagermaterialien können weitgehend unabhängig von -anderen Randbedingungen gezielt auf ihre Lagerfunktion abgestimmt werden. Ist der Zapfen radial über drei Lagerringe abgestützt und der radial mittlere Lagerring ist drehbar gelagert, können vorteilhaft sämtliche Gleitflächenpaare durch Lagermaterialien bestimmt werden, beispielsweise indem ein erster Lagerring auf dem Zapfen, ein zweiter Lagerring in einem Gehäuseteil drehfest und ein dritter Lagerring zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring drehbar angeordnet wird.
Eine sich beim drehend gelagerten Lagering einstellende Winkelgeschwindigkeit kann durch ein Spiel des drehbar gelagerten Lagerrings zu seinen angrenzenden Bauteilen beeinflusst werden. Die Winkelgeschwindigkeit des Lagerrings kann je nach Spiel zwischen ein und zwei Drittel einer Winkelgeschwindigkeit des Zapfens einnehmen. Vorteilhaft wird das Spiel entsprechend gewählt, dass sich zwischen einem allein durch Lagermaterialien bestimmten Gleitflächenpaar eine grössere Relativgeschwindigkeit einstellt als beispielsweise zwischen dem drehbar gelagerten Lagerring und dem Zapfen.
Um Bauteile, Bauraum, Gewicht und Kosten für eine axiale Lagerung einzusparen, ist vorteilhaft der Zapfen oder ein mit dem Zapfen verbundenes Bauteil zusätzlich in axialer Richtung auf dem drehbar gelagerten Lagerring abgestützt. Der erfindungsgemässe vorteilhafte Effekt des drehbar gelagerten Lagerbauteils und der mehreren Gleitflächenpaare kann gleichzeitig für eine axiale und eine radiale Lagerung genutzt werden.
Ferner können zusätzliche Bauteile, Bauraum und Gewicht eingespart und insbesondere eine einfache Montage erreicht werden, indem der drehbar gelagerte Lagerring vorteilhaft über ein vom zweiten Lagerring fixiertes Bauteil in axialer Richtung abgestützt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Gleitflächenpaar über einen Schmierstoff geschmiert ist. Es können eine vorteilhafte Flüssigkeitsreibung mit kleinen Reibwerten und eine lange Lebensdauer erreicht werden.
Um zusätzliche Bauteile und dadurch bedingten Bauraum zu vermeiden, ist das Gleitflächenpaar vorteilhaft hydrostatisch über eine bereits vorhandene Druckquelle und/oder hydrodynamisch geschmiert. Ist zumindest in einer Grundarbeitsstellung das Gleitflächenpaar in einem Ölsumpf angeordnet, kann konstruktiv einfach zumindest eine Grundversorgung des Gleitflächenpaars mit Schmiermittel sichergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist das rotierend antreibbare Bauteil von einem Zapfen gebildet, über den ein Exzenter eines Schlagwerks oder über den ein Kupplungsteil einer Über rastkupplung gelagert ist. Lagerstellen dieser Zapfen werden hoch, insbesondere stossartig belastet. Mit der erfindungsgemässen Lösung können grosse Trag- und Schmierflächen erreicht werden, die stossartige Belastungen vorteilhaft aufnehmen können. Grundsätzlich kann die erfindungsgemässe Lösung jedoch bei verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden, rotierend antreibbaren Bauteilen einer Werkzeugmaschine und insbesondere einer Handwerkzeugmaschine eingesetzt werden.
Ferner können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Lagerwerkstoffe verwendet werden, wie beispielsweise Gusseisen, Sinterwerkstoffe, Legierungen, Kunststoffe usw. Vorteilhaft kann auch ein gehärteter Kugellagerstahl verwendet werden. Bei einem Kugellagerstahl kann konstant eine hohe Härte kostengünstig erreicht werden. Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen im Rahmen des Anspruchs 1 zusammenfassen.
Es zeigen: Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schlagwerks eines handgeführten Schlaghammers als Werkzeugmaschine mit einem antreibbaren Bauteil und einem Lager, und. Fig. 2 eine Variante nach Fig. 1 mit drei Lagerringen. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeiget einen. Ausschnitt eines Schlagwerks eines handgeführten Schlaghammers als Werkzeugmaschine. Das Schlagwerk besitzt einen Exzenter 42 mit einem Exzenterrad 34, das über einen Zapfen 16 als antreibbares Bauteil in einem Lager 10 gelagert ist. Das Exzenterrad 34 wird von einer Ankerwelle 44 eines nicht näher dargestellten Elektromotors angetrieben und treibt über einen Bolzen 46 und über eine Stange 48 einen nicht näher dargestellten, in einem Hammerrohr geführten Kolben an.
Erfindungsgemäss ist der Zapfen 16 in radialer Richtung 18 über einen ersten, drehbar gelagerten Lagerring 14 als antreibbares Lagerbauteil und über einen zweiten, in ein Gehäuse 28 eingepressten Lagerring 30 abgestützt. Die Lagerringe 14, 30 sind aus einem gehärteten Kugellagerstahl hergestellt. Der Zapfen 16 ist radial über ein Gleitflächenpaar 22 zwischen dem Zapfen 16 und dem Lagerring 14 und über ein Gleitflächenpaar 24 zwischen dem Lagerring 14 und dem Lagerring 30 abgestützt. Wird der Zapfen 16 von der Ankerwelle 44 über das Exzenterrad 34 angetrieben, dreht sich der Lagerring 14 ca. mit der halben Winkelgeschwindigkeit des Zapfens 16. Zwischen den Gleitflächenpaaren 22, 24 treten gegenüber einem herkömmlichen Gleitlager mit nur einem Gleitflächenpaar in einer Richtung kleine Relativbewegungen auf.
Der Lagerring 14 besitzt ein radiales Spiel zum Zapfen 16 und zum Lagerring 30 von insgesamt wenigen Hundertstel Millimeter, über das ein Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Zapfens 16 und der Winkelgeschwindigkeit des Lagerrings 14 eingestellt werden kann.
Das Exzenterrad 34 ist in axialer Richtung 20 über den drehbar gelagerten Lagerring 14 und über einen Ring 36 am Gehäuse 28 abgestützt. Die Relativgeschwindigkeit des Zapfens 16 bzw. des Exzenterrads 34 verteilt sich auf ein Gleitflächenpaar 50 zwischen dem Exzenterrad 34 und dem Lagerring 14 und auf ein Gleitflächenpaar 52 zwischen dem Lagerring 14 und dem Ring 36. Der Ring 36 ist über den Lagerring 30 im Gehäuse 28 fixiert.
Die Gleitflächenpaare 22, 24, 50, 52 werden hydrodynamisch von einem Schmiermittel 38 geschmiert. In einer Grundarbeitsstellung, und zwar in einer weitgehend waagerechten Arbeitsstellung des Schlaghammers sind die Gleitflächenpaare 22, 24, 50, 52 in einem Ölsumpf 40 angeordnet. Der Elektromotor ist zum Ölsumpf 40 über eine Dichtung 54 abgedichtet, die auf einer dem Ölsumpf 40 zugewandten Seite eines Kugellagers 56 der Ankerwelle 44 angeordnet ist.
Im Lagerring 14 sind Schmiermitteltaschen 58, 60 eingebracht, die als Schmiermittelreservoir für die Gleitflächenpaare 22, 24, 50, 52 dienen. Anstatt den Schmiermitteltaschen 58, 60 sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, die hydrodynamische Schmierung unterstützende Bauformen denkbar, beispielsweise Lagerringe mit Rillen, die eine gezielte Förderrichtung des Schmiermittels 38 bewirken usw. Ferner dient ein zwischen einer unteren Stirnseite des Zapfens 16 und dem Gehäuse 28 eingeschlossener Raum 62 als Schmiermittelreservoir.
Um eine Schmiermittelzufuhr und Schmiermittelabfuhr während des Betriebs zum bzw. aus dem Ölsumpf 40 und zu bzw. von den Gleitflächenpaare 22, 24, 50, 52 zu verbessern, sind mehrere, sich in axialer Richtung des Zapfens 16 erstreckende, durchgehende Kanäle 64 im Exzenterrad 34 eingebracht. Es kann jedoch auch nur ein Kanal im Exzenterrad eingebracht sein. Ferner ist zur Schmiermittelzufuhr ein im Zapfen 16 und im Exzenterrad 34 konzentrischer, durchgehender Kanal 66 angeordnet. Durch die Kanäle 64, 66 kann ferner eine vorteilhafte Kühlwirkung des Lagers 10 erreicht werden.
In Fig. 2 ist eine Variante zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellt, das ein Lager 12 mit drei Lagerringen 14, 30, 32 aufweist. Im Wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Ferner kann bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen werden.
Der Zapfen 16 ist in radialer Richtung 18 über den auf den Zapfen 16 aufgepressten Lagerring 32, über den drehbar gelagerten Lagerring 14 und über den im Gehäuse 28 eingepressten Lagerring 30 abgestützt. Der Zapfen 16 ist dabei radial über ein Gleitflächenpaar 26 zwischen dem Lagerring 32 und dem La gerring 14 und über das Gleitflächenpaar 24 zwischen dem La gerring 14 und dem Lagerring 30 abgestützt. Wird der Zapfen 16 von der Ankerwelle 44 über das Exzenterrad 34 angetrieben, dreht sich der Lagerring 14 ca. mit der halben Winkelgeschwindigkeit des Zapfens 16. Der Lagerring 14 besitzt ein radiales Spiel zum Lagerring 32 und zum Lagerring 30 von ins gesamt wenigen Hundertstel Millimeter, über das ein Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Zapfens 16 und der Winkelgeschwindigkeit des Lagerrings 14 eingestellt werden kann.
Das Exzenterrad 34 ist in axialer Richtung 20 über den drehbar gelagerten Lagerring 14 und über den Ring 36 am Gehäuse 28 abgestützt. Bezugszeichen
10 Lager
12 Lager
14 Lagerbauteil
16 Bauteil
18 Richtung
20 Richtung
22 Gleitflächenpaar
24 Gleitflächenpaar
26 Gleitflächenpaar
28 Bauteil
30 Lagering
32 Lagering
34 Bauteil
36 Bauteil
38 Schmiermittel
40 Ölsumpf
42 Exzenter
44 Ankerwelle
46 Bolzen
48 Stange
50 Gleitflächenpaar
52 Gleitflächenpaar
54 Dichtung
56 Kugellager
58 Schmiermitteltasche
60 Schmiermitteltasche
62 Raum
64 Kanal
66 Kanal