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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Exzentervorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
ist bereits vorgeschlagen worden, eine Handwerkzeugmaschine mit
einer Exzentervorrichtung auszustatten, die dazu geeignet ist, eine
Rotationsbewegung eines Motors einer Handwerkzeugmaschine in eine
Schwingbewegung eines Werkzeugbauteils umzusetzen. Insbesondere
Schleifmaschinen umfassen häufig
eine solche Exzentervorrichtung, die die Rotationsbewegung des Motors
einer Schleifplatte einer Schleifmaschine umsetzt.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Exzentervorrichtung, die dazu vorgesehen
ist, eine Rotationsbewegung eines Motors einer Handwerkzeugmaschine
in eine Schwingbewegung eines Werkzeugbauteils umzusetzen, insbesondere
in eine Schwingbewegung einer Schleifplatte einer Schleifmaschine.
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Es
wird vorgeschlagen, dass ein Stellmittel dazu vorgesehen ist, eine
Exzentrizität
der Schwingbewegung einzustellen. Dadurch kann erreicht werden,
dass die Exzentrizität
vorteilhaft an spezifische Bedingungen eines aktuellen Einsatzbereichs
der Handwerkzeugmaschine und/oder eines zu bearbeitenden Materials
anpassbar ist.
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Insbesondere
im Fall einer Schleifmaschine mit auswechselbarem Schleifbelag kann
eine Anpassung der Exzentrizität
an eine getroffene Wahl des Schleifbelags ermöglicht werden.
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Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
Als Schwingbewegung soll in diesem Zusammenhang auch eine allgemein
periodische oder quasiperiodische Bewegung, insbesondere aber eine
auf einer elliptischen Bahn exzentrisch kreisende Bewegung bezeichnet
werden. Neben solchen Ausgestaltungen der Erfindung, in denen eine manuelle
Anpassung der Exzentrizität
stattfindet, sind Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen
die Handwerkzeugmaschine das Stellmittel nutzt, um beispielsweise
abhängig
von einem Sensorsignal die Exzentrizität selbsttätig anzupassen.
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Eine
besonders robuste Exzentervorrichtung ist erreichbar, wenn die Exzentervorrichtung
zumindest eine Exzentereinheit umfasst, die zumindest zwei exzentrische
Lagerstellen aufweist. Die exzentrischen Lagerstellen sind dabei
besonders vorteilhaft durch parallel verlaufende Drehachsen charakterisiert.
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Ist
das Stellmittel dazu vorgesehen, eine relative Phase zwischen zwei
um eine Lagerstelle drehbar gelagerten Exzentereinheiten einzustellen,
kann eine vorteilhaft kontinuierlich und/oder in einem weiten Bereich
verstellbare Exzentervorrichtung erreichbar sein, die gleichzeitig
robust und kostengünstig herstellbar
ist.
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Unzulässige und/oder
gefährliche
Einstellungen der Exzentervorrichtung können konstruktiv einfach vermieden
werden, wenn die Exzentervorrichtung zumindest ein Anschlagelement
zum Begrenzen eines Einstellbereichs der Phase aufweist.
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Ist
das Stellmittel dazu vorgesehen, eine Rotationsrichtung des Motors
zu verändern,
kann ein sicheres Umschalten zwischen zumindest zwei Grundkonfigurationen
der Exzentervorrichtung erreicht werden.
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Dabei
ist eine besonders komfortable Konfigurationsänderung erreichbar, wenn sich
die Exzentrizität
bei einer Veränderung
der Rotationsrichtung selbsttätig
verändert,
und zwar insbesondere aufgrund einer Motorkraft und einer Trägheit von
zumindest einer der Exzentereinheiten.
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Ein Überhitzen
eines Lagers der Exzentereinheit kann vermieden werden, wenn die
Exzentervorrichtung zumindest eine Exzentereinheit umfasst, an die
ein Lüfterrad
angeformt ist. Das Lüfterrad
kann auch zum Kühlen
anderer Bauteile verwendet werden. Ferner sind Ausgestaltungen der
Erfindung denkbar, in denen das Lüfterrad an der Exzentereinheit
befestigt ist. Beispielsweise könnte
das Lüfterrad auf
einen Flansch der Exzentereinheit aufgesteckt sein. Es sind auch
Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Exzentereinheit
mit dem Lüfterrad
verklebt, verschraubt oder vernietet ist.
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Um
eine definierte Orientierung der Exzentereinheiten relativ zueinander
bzw. relativ zu einer Exzentrizität der Vorrichtung zu gewährleisten,
sind drehfeste Verbindungen der Exzentervorrichtung vorzugsweise
so ausgestaltet, dass sie nur in einer bestimmten relativen Drehlage
geschlossen werden können.
Beispielsweise könnte
eine Welle, auf die das Lüfterrad
aufgesteckt wird, durch eine Abflachung von einem kreisförmigen Querschnitt
abweichen und das Lüfterrad
könnte
in einer zentralen Öffnung
eine korrespondierende Form aufweisen.
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Ein
für einen
Bediener unkomfortables Rütteln
der gesamten Handwerkzeugmaschine kann vermieden werden, wenn die
Exzentervorrichtung ein Gegengewicht zum Ausgleich von Fliehkräften des Werkzeugbauteils
umfasst.
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Dabei
können
Bauteile eingespart werden, wenn zumindest eine Exzentereinheit
zumindest ein exzentrisch angeordnetes Gegengewicht aufweist und
wenn das Gegengewicht insbesondere an die Exzentereinheit angeformt
ist.
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Ein
sicheres Einstellen der Exzentrizität ohne großes Spiel kann erreicht werden,
wenn die Exzentervorrichtung eine Führungsvorrichtung zum Führen einer
Einstellbewegung aufweist. Dabei ist eine solche Führungsvorrichtung
konstruktiv einfach und kostengünstig
durch eine Führungsnut
und einen in der Führungsnut
laufenden Führungsbolzen
realisierbar, der an die Exzentereinheit angeformt sein kann.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
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 zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schwingschleifer mit einer Exzentervorrichtung, die ein Stellmittel
umfasst,
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2 zwei
Exzentereinheiten der Exzentervorrichtung aus 1 in
einer ersten Konfiguration in einer Schrägansicht,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III–III
in 2,
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4 eine
Schnittdarstellung der Exzentereinheiten aus den 2 und 3 in
einer zweiten Konfiguration und
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5 die
Exzentereinheiten aus den 1–4 und
einen Ausschnitt aus einer Schleifplatte des Schwingschleifers aus 1 in
einer Explosionszeichnung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine als Schwingschleifer ausgebildete Handwerkzeugmaschine 12 mit
einem Gehäuse 54 und
mit einem als Schleifplatte 16 ausgebildeten Werkzeugbauteil,
auf dem Schleifpapier von unterschiedlicher Körnung aufgespannt werden kann.
Im Gehäuse
der Handwerkzeugmaschine 12 ist ein Motor 52 angeordnet,
der als Elektromotor mit verstellbarer Bürstenplatte ausgebildet ist,
und der hier nur schematisch dargestellt ist.
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Ein
Stellmittel 18 ist als in Umfangsrichtung einer Drehachse 64 des
Motors 52 verschiebbar am Gehäuse 54 der Handwerkzeugmaschine 12 angeordneter
Schiebeschalter ausgebildet, der durch eine Außenschale des Gehäuses 54 hindurch
in die Bürs-tenplatte
des Motors 52 eingreift. Durch ein Verschieben des Stellmittels 18 kann
ein Bediener die Bürstenplatte
um die Drehachse drehen und so eine Phasenverschiebung der elektrischen
Ströme
in Ankerwicklungen des Motors 52 bewirken, die letztlich eine
Umkehr der Rotationsrichtung des Motors 52 erzeugt.
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Der
Motor 52 ist dazu vorgesehen, bei eingeschalteter Handwerkzeugmaschine 12 eine
Rotationsbewegung 10 einer hier nicht explizit dargestellten
Motorwelle zu erzeugen, die in drehfester Verbindung mit einer ersten,
als Metallgussteil ausgebildeten Exzentereinheit 22 steht.
Zum Herstellen dieser Verbindung weist die Motorwelle eine Verzahnung auf,
die in eine hier nicht dargestellte Innenverzahnung einer Befestigungsstelle 26 der
ersten Exzentereinheit 22 eingreift.
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Die
erste Exzentereinheit 22 umfasst ein Gegengewicht 44,
das in axialer Draufsicht in der Form eines Kreissegments mit einem
Innenwinkel von etwa 90° ausgebildet
ist. Ferner weist die Exzentereinheit 22 eine Lagerstelle 28 auf,
die als kreisförmige
Ausnehmung an einer der Befestigungsstelle 26 gegenüberliegenden
Oberfläche
ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, eine zweite Lagerstelle 30 aufzunehmen
und drehbar zu lagern. Die zweite Lagerstelle 30 ist an
eine zweite, als Kunststoffgussteil ausgebildete Exzentereinheit 24 angeformt
und als ein komplementär
zu der kreisförmigen
Ausnehmung geformter Bolzen ausgebildet.
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Eine
Schwenkachse 66 der ersten Lagerstelle 28 und
der zweiten Lagerstelle 30 ist um eine erste Exzentrizität 56 relativ
zur Drehachse 64 der Motorwelle bzw. zu einer Symmetrieachse
der Befestigungsstelle 26 parallel verschoben.
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Neben
der zweiten Lagerstelle 30 weist die zweite Exzentereinheit 24 an
einer der ersten Exzentereinheit 22 zugewandten Seite eine
halbkreisförmige
Führungsnut 58 auf,
deren Mittelpunkt von der Schwenkachse 66 der ersten Lagerstelle 28 und
der zweiten Lagerstelle 30 gebildet ist, und die einen
Teil einer Führungsvorrichtung 48 zur
Führung
einer Einstellbewegung 50 bildet.
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Neben
der Führungsnut 58 umfasst
die Führungsvorrichtung 48 einen
Führungsbolzen 60,
der dazu vorgesehen ist, in die Führungsnut 58 einzugreifen.
Während
der Einstellbewegung 50 dreht sich die erste Exzentereinheit 22 relativ
zur zweiten Exzentereinheit 24 um 180° um die erste Lagerstelle 28 und
die zweite Lagerstelle 30, wobei der Führungsbolzen 60 in
der Führungsnut 58 der
Führungsvorrichtung 48 gleitet.
Während
der Einstellbewegung 50 verändert sich eine relative Phase 34 der
Exzentereinheiten 22, 24 um 180°. Die Enden
der Führungsnut 58 bilden Anschlagelemente 36, 38,
an die der Führungsbolzen 60 an
den Enden der Einstellbewegung 50 anschlägt.
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An
einer der ersten Exzentereinheit 22 abgewandten Seite weist
die zweite Exzentereinheit 24 eine angeformte Welle auf,
die eine dritte Lagerstelle 32 bildet, und die dazu vorgesehen
ist, in ein mit der Schleifplatte 16 verbundenes Kugellager 62 einzugreifen,
so dass die zweite Exzentereinheit 24 drehbar und axial
fest mit der Schleifplatte 16 verbunden ist. Eine Drehachse 68 des
Kugellagers 62 bzw. der dritten Lagerstelle 32 ist
relativ zur Schwenkachse 66 um eine zweite Exzentrizität 40 verschoben.
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Treibt
der Motor 52 die Motorwelle und mit ihr die erste Exzentereinheit 22 in
positiver Richtung an, schwenkt der Führungsbolzen 60 um
die Schwenkachse 66 in der Führungsnut 58 bis in
eine erste Konfiguration (2). Über das
Anschlagelement 36 überträgt der Führungsbolzen 60 dann
ein Drehmoment von der ersten Exzentereinheit 22 auf die
zweite Exzentereinheit 24.
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In
der ersten Konfiguration liegt die Schwenkachse 66 zwischen
den Drehachsen 64, 68 in einer Ebene, so dass
sich die erste Exzentrizität 56 zur
zweiten Exzentrizität 40 addiert
und eine Exzentrizität 20 der
Drehachse 64 relativ zur Drehachse 68 als die
Summe aus beiden Exzentrizitäten 56, 40 ergibt.
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Treibt
der Motor 52 die Motorwelle und mit ihr die erste Exzentereinheit 22 in
negativer Rotationsrichtung an, schwenkt der Führungsbolzen 60 um
die Schwenkachse 66 in der Führungsnut 58 bis in
eine zweite Konfiguration (4). Über das
Anschlagelement 38 überträgt der Führungsbolzen 60 dann
ein in negativer Richtung gerichtetes Drehmoment von der ersten
Exzentereinheit 22 auf die zweite Exzentereinheit 24.
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In
der zweiten Konfiguration liegt die Drehachse 68 zwischen
der Drehachse 64 und der Schwenkachse 66 in einer
Ebene, so dass sich die zweite Exzentrizität 40 und die erste
Exzentrizität 56 destruktiv überlagern
und die Exzentrizität 20 der Drehachse 64 relativ
zur Drehachse 68 als die Differenz beider Exzentrizitäten 56, 40 ergibt
und daher kleiner ist als die Exzentrizität 20 in der ersten
Konfiguration.
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Betätigt ein
Bediener, ausgehend von einer positiven Rotationsrichtung des Motors 52,
das Stellmittel 18, kehrt der Motor 52 seine Rotationsrichtung um
und die erste Exzentereinheit 22 schwenkt um die Schwenkachse 66 in
die zweite Konfiguration, wobei sich die Phase 34 um 180° verändert, so
dass das Stellmittel 18 zum Einstellen der Phase 34 zwischen den
um die Lagerstellen 28, 30 drehbar gelagerten Exzentereinheiten 22, 24 geeignet
ist.
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Die
dritte Lagerstelle 32 bzw. die Drehachse 68 vollführt dann
eine kreisende Schwingbewegung 14 mit einem Radius, der
durch die Exzentrizität 20 in der
zweiten Konfiguration bzw. durch die Differenz der Exzentrizitäten 56, 40 gegeben
ist.
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Betätigt ein
Bediener, ausgehend von einer negativen Rotationsrichtung des Motors 52,
das Stellmittel 18, kehrt der Motor 52 seine Rotationsrichtung
um und die erste Exzentereinheit 22 schwenkt um die Schwenkachse 66 in
die erste Konfiguration, wobei sich die Phase 34 zwischen
der ersten Exzentereinheit 22 und der zweiten Exzentereinheit 24 aufgrund
der Trägheit
der zweiten Exzentereinheit 24 und der damit verbundenen
Bauteile verschiebt.
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Die
dritte Lagerstelle 32 bzw. die Drehachse 68 vollführt dann
eine kreisende Schwingbewegung 14 mit einem Radius, der
durch die Exzentrizität 20 in der
ersten Konfiguration bzw. durch die Summe der Exzentrizitäten 56, 40 gegeben
ist. Die Schwingbewegung 14 überträgt sich von der dritten Lagerstelle 32 über das
Kugellager 62 auf die Schleifplatte 16.
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Befindet
sich die Exzentervorrichtung in der zweiten Konfiguration, vollführt die
dritte Lagerstelle 32 bzw. die Drehachse 68 eine
kreisende Schwingbewegung 14 mit einem Radius, der durch
die Exzentrizität 20 in
der zweiten Konfiguration bzw. durch die Differenz der Exzentrizitäten 56, 40 gegeben
ist. Die Schwingbewegung 14 überträgt sich von der dritten Lagerstelle 32 über das
Kugellager 62 auf die Schleifplatte 16. Die Schleifplatte 16 ist über hier
nicht dargestellte Schwingfüße mit dem
Gehäuse 54 verbunden,
die eine begrenzte elastische Bewegung der Schleifplatte 16 relativ
zum Gehäuse 54 in
einer von der Schleifplatte 16 aufgespannten Ebene erlauben, während die
Schwingfüße in einer
senkrecht zur Ebene der Schleifplatte 16 verlaufenden Richtung
steif sind.
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Im
Bereich des Stellmittels 18 ist auf dem Gehäuse 54 eine
Markierung angebracht, die dem Bediener die Größe der abhängig von der Stellung des Stellmittels 18 zu
erwartenden Exzentrizität 20 visualisiert.
Auch eine taktile Markierung wäre
denkbar, und zwar indem ein Bereich der Oberfläche des Gehäuses 54 in einem ersten
Bereich eine grobe Körnung
aufweist, in dem das Stellmittel 18 angeordnet ist, wenn
die Exzentervorrichtung in der ersten Konfiguration betrieben wird,
und indem ein zweiter Bereich der Oberfläche des Gehäuses 54 in einem Bereich
eine feine Körnung
aufweist, in dem das Stellmittel 18 angeordnet ist, wenn
die Exzentervorrichtung in der zweiten Konfiguration betrieben wird. Der
Bediener kann dadurch eine vorteilhafte Stellung des Stellmittels 18 abhängig von
der Körnung
des auf die Schleifplatte 16 aufgespannten Schleifpapiers unmittelbar
bestimmen.
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An
einer der ersten Exzentereinheit 22 abgewandten und dem
Kugellager 62 und der Schleifplatte 16 zugewandten
Seite weist die zweite Exzentereinheit 24 Lamellen auf,
die bezüglich
der Drehachse 68 radial nach außen verlaufen, und ein an die
zweite Exzentereinheit 24 angeformtes Lüfterrad 42 bilden.
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Zwischen
einigen der Lamellen ist an der zweiten Exzentereinheit 24 ein
zweites Gegengewicht 46 angeformt, das in der ersten Konfiguration
in Richtung des ersten Gegengewichts 44 weist, und in der
zweiten Konfiguration dem ersten Gegengewicht 44 gegenüber liegt.
Die Massen der Gegengewichte 44, 46 sind so gewählt, dass
sie Fliehkräfte,
die die Schleifplatte 16 aufgrund der Schwingbewegung 14 an
der dritten Lagerstelle 32 abstützt, derart kompensiert, dass
diese nicht auf die Motorwelle und damit auf das Gehäuse 54 übertragen
werden können.