DE10001192A1

DE10001192A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10001192A1
Application number: DE2000101192
Authority: DE
Inventors: Karl Frauhammer; Manfred Hellbach; Frank Mueller; Karl Treyz; Heinz Schnerring; Joerg Friedrich; Andreas Strasser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-26
Also published as: JP2001239472A; GB2360010A; GB2360010B; GB0100527D0; CH694959A5

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine mit zumindest einem rotierend antreibbaren, insbesondere hochbelasteten Bauteil (16, 34), das in zumindest einem Lager (10, 12) mit wenigstens einem drehbar gelagerten Lagerbauteil (14) gelagert ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16, 34) in zumindest einer Richtung (18, 20) über das drehbar gelagerte Lagerbauteil (14) des Lagers (10, 12) über zumindest zwei hintereinander angeordnete Gleitflächenpaare (22, 24, 26, 50, 52) abgestützt ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Werkzeugmaschinen werden hochbelastete, rotierend antreib bare Bauteile in der Regel in Wälzlagern gelagert, beispiels weise in einem Bohr- oder Meißelhammers ein Zapfen zur Lage rung eines Exzenters eines Schlagwerks oder ein Zapfen zur Lagerung eines Kupplungsteils einer Überrastkupplung usw. Wälzlager besitzen in der Regel einen mit dem Bauteil drehen den ersten Ring und einen mit einem Gehäuse drehfest verbun denen zweiten Ring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Um eine gegenseitige Berührung der Wälzkörper zu ver hindern, einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Wälzkörpern zu halten und um die Wälzkörper beim Zerlegen des Lagers zu sammenzuhalten, sind die Wälzkörper meist in einem Käfig ge faßt.

Weniger stark belastete, rotierend antreibbare Bauteile wer den in Werkzeugmaschinen dagegen häufig in Gleitlagern gela gert. Das rotierend antreibbare Bauteil wird dabei an einer feststehenden Lagerschale bzw. Lagerbuchse im Gehäuse in ra dialer 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 zumin dest einem rotierend antreibbaren, insbesondere hochbelaste ten Bauteil, das in zumindest einem Lager mit wenigstens ei nem drehbar gelagerten Lagerbauteil gelagert ist.

Es wird vorgeschlagen, daß das rotierend antreibbare Bauteil in zumindest einer Richtung über das drehbar gelagerte Lager bauteil des Lagers über zumindest zwei hintereinander ange ordnete Gleitflächenpaare abgestützt ist. Es können bei einer hohen zulässigen Drehzahl des rotierend antreibbaren Bauteils kleine Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächenpaa re, lange Standzeiten eines Schmiermittels und bei hochbela steten, insbesondere stoßartig belasteten Lagerstellen eine hohe Lebensdauer erreicht werden, und zwar mit einer platz sparenden und leichten Konstruktion, die besonders für Hand werkzeugmaschinen geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung kann bei Axial- und/oder Radial lagern für Wellen oder Achsen eingesetzt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das rotierend antreibbare Bauteil von einem Zapfen gebildet ist, der radial über zumindest einen ersten Lagerring und über ei nen zweiten Lagerring abgestützt ist und zumindest ein Lager ring drehbar gelagert ist. Die Lagerringe können radial au ßerhalb des Zapfens oder radial innerhalb eines Zapfens ange ordnet sein, beispielsweise in einer koaxialen Ausnehmung des Zapfens. Das rotierend antreibbare Bauteil bzw. der Zapfen kann auch über nur ein drehend gelagerten Lagerring abge stützt sein. Mit zumindest zwei Lagerringen kann jedoch ein Gleitflächenpaar allein durch Lagermaterialien bestimmt wer den, unabhängig von einem Material des Zapfens und einem Ge häuseteil. 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 ge lagert, können vorteilhaft sämtliche Gleitflächenpaare durch Lagermaterialien bestimmt werden, beispielsweise indem ein erster Lagerring auf dem Zapfen, ein zweiter Lagerring in ei nem Gehäuseteil drehfest und ein dritter Lagerring zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring drehbar angeordnet wird.

Eine sich beim drehend gelagerten Lagering einstellende Win kelgeschwindigkeit kann durch ein Spiel des drehbar gelager ten Lagerrings zu seinen angrenzenden Bauteilen beeinflußt werden. Die Winkelgeschwindigkeit des Lagerrings kann je nach Spiel zwischen ein und zwei Drittel einer Winkelgeschwindig keit des Zapfens einnehmen. Vorteilhaft wird das Spiel ent sprechend gewählt, daß sich zwischen einem allein durch La germaterialien bestimmten Gleitflächenpaar eine größere Rela tivgeschwindigkeit einstellt als beispielsweise zwischen dem drehbar gelagerten Lagerring und dem Zapfen.

Um Bauteile, Bauraum, Gewicht und Kosten für eine axiale La gerung einzusparen, ist vorteilhaft der Zapfen oder ein mit dem Zapfen verbundenes Bauteil zusätzlich in axialer Richtung auf dem drehbar gelagerten Lagerring abgestützt. Der erfin dungsgemäße vorteilhafte Effekt des drehbar gelagerten Lager bauteils und der mehreren Gleitflächenpaare kann gleichzeitig für eine axiale und eine radiale Lagerung genutzt werden.

Ferner können zusätzliche Bauteile, Bauraum und Gewicht ein gespart und insbesondere eine einfache Montage erreicht wer den, indem der drehbar gelagerte Lagerring vorteilhaft über ein vom zweiten Lagerring fixiertes Bauteil in axialer Rich tung abgestützt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge schlagen, daß zumindest ein Gleitflächenpaar über einen Schmierstoff geschmiert ist. Es können eine vorteilhafte Flüssigkeitsreibung mit kleinen Reibwerten und eine lange Le bensdauer erreicht werden.

Um zusätzliche Bauteile und dadurch bedingten Bauraum zu ver meiden, ist das Gleitflächenpaar vorteilhaft hydrostatisch über eine bereits vorhandene Druckquelle und/oder hydrodyna misch geschmiert. Ist zumindest in einer Grundarbeitsstellung das Gleitflächenpaar in einem Ölsumpf angeordnet, kann kon struktiv einfach zumindest eine Grundversorgung des Gleitflä chenpaars 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 Überrastkupplung gelagert ist. Lagerstellen dieser Zapfen werden hoch, insbesondere stoßartig belastet. Mit der erfindungsge mäßen Lösung können große Trag- und Schmierflächen erreicht werden, die stoßartige Belastungen vorteilhaft aufnehmen kön nen. 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 er scheinende Lagerwerkstoffe verwendet werden, wie beispiels weise Gußeisen, Sinterwerkstoffe, Legierungen, Kunststoffe usw. Vorteilhaft kann auch ein gehärteter Kugellagerstahl verwendet werden. Bei einem Kugellagerstahl kann konstant ei ne hohe Härte kostengünstig erreicht werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. 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 zusammen fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schlagwerks eines hand geführten Schlaghammers und

Fig. 2 eine Variante nach Fig. 1 mit drei Lagerrin gen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schlagwerks eines handge führten Schlaghammers. Das Schlagwerk besitzt einen Exzenter 42 mit einem Exzenterrad 34, das über einen Zapfen 16 in ei nem 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 Hammer rohr geführten Kolben an.

Erfindungsgemäß ist der Zapfen 16 in radialer Richtung 18 über einen ersten, drehbar gelagerten Lagerring 14 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 Lager ring 14 und über ein Gleitflächenpaar 24 zwischen dem Lager ring 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 Winkelge schwindigkeit des Zapfens 16. Zwischen den Gleitflächenpaaren 22, 24 treten gegenüber einem herkömmlichen Gleitlager mit nur einem Gleitflächenpaar in einer Richtung kleine Relativ bewegungen auf.

Der Lagerring 14 besitzt ein radiales Spiel zum Zapfen 16 und zum Lagerring 30 von insgesamt wenigen Hundertstel Millime ter, über das ein Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindig keit des Zapfens 16 und der Winkelgeschwindigkeit des Lager rings 14 eingestellt werden kann.

Das Exzenterrad 34 ist in axialer Richtung 20 über den dreh bar 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 fi xiert.

Die Gleitflächenpaare 22, 24, 50, 52 werden hydrodynamisch von einem Schmiermittel 38 geschmiert. In einer Grundarbeits stellung, und zwar in einer weitgehend waagerechten Arbeits stellung 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 ei ner 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 För derrichtung des Schmiermittels 38 bewirken usw. Ferner dient ein zwischen einer unteren Stirnseite des Zapfens 16 und dem Gehäuse 28 eingeschlossener Raum 62 als Schmiermittelreser voir.

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, durch gehende Kanäle 64 im Exzenterrad 34 eingebracht. Es kann je doch auch nur ein Kanal im Exzenterrad eingebracht sein. Fer ner ist zur Schmiermittelzufuhr ein im Zapfen 16 und im Ex zenterrad 34 konzentrischer, durchgehender Kanal 66 angeord net. 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. Fer ner kann bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ver wiesen werden.

Der Zapfen 16 ist in radialer Richtung 18 über den auf den Zapfen 16 aufgepreßten Lagerring 32, über den drehbar gela gerten 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 Lagerring 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 Winkelge schwindigkeit 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 Verhält nis 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 dreh bar 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

Claims

1. Werkzeugmaschine mit zumindest einem rotierend antreib baren, insbesondere hochbelasteten Bauteil (16, 34), das in zumindest einem Lager (10, 12) mit wenigstens einem drehbar gelagerten Lagerbauteil (14) gelagert ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16, 34) in zumindest einer Richtung (18, 20) über das drehbar gelagerte Lagerbauteil (14) des Lagers (10, 12) über zumindest zwei hintereinander angeordnete Gleitflächenpaare (22, 24, 26, 50, 52) abgestützt ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16) von einem Zapfen gebildet ist, der radial über zumindest einen ersten und einen zweiten Lagerring (14, 30, 32) des Gleitlagers (10, 12) abgestützt ist und zumindest ein Lagerring (14) drehbar gelagert ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16) radial über drei Lagerringe (14, 30, 32) abgestützt und der radial mitt lere Lagerring (14) drehbar gelagert ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16, 34) in axialer Richtung (20) auf dem drehbar gelagerten Lagerring (14) abgestützt ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der drehbar gelagerte Lagerring (14) über ein vom zweiten Lagerring (30) fixierten Bauteil (36) in axialer Richtung (20) abgestützt ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Gleitflächen paar (22, 24, 26, 50, 52) über ein Schmiermittel (38) ge schmiert ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das Gleitflächenpaar (22, 24, 26, 50, 52) hydrodyna misch geschmiert ist.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gleitflächenpaar hydrostatisch über eine bereits vorhandene Druckquelle geschmiert ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß zumindest in einer Grundarbeits stellung das Gleitflächenpaar (22, 24, 26, 50, 52) in einem Ölsumpf (40) angeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierend antreibbare Bauteil (16) von einem Zapfen gebildet ist, über den ein Ex zenter (42) eines Schlagwerks gelagert ist.

11. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das rotierend antreibbare Bauteil von einem Zapfen gebildet ist, über den eine Kupplungsteil einer Überrastkupplung gelagert ist.