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Die
Erfindung betrifft ein als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildetes
Elektrohandwerkzeug, mit einer Arbeitsspindel, einem Schlagwerk
und einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Getriebe- und Kupplungseinrichtung
mit einer die Arbeitsspindel antreibenden Zwischenwelle und/oder einen
Schlagwerksantrieb verbindbar ist, wobei die Getriebe- und Kupplungseinrichtung
ein Getriebe besitzt.
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Stand der Technik
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Das
Einsatzgebiet für
Bohr- und/oder Schlaghämmer
ist sehr vielfältig.
Die Hauptanwendungen bestehen in Hammerbohren (Schlagbohren) und
Meißeln
(ohne Drehantrieb). Derartige Elektrohandwerkzeuge werden ferner
auf dem Arbeitsfeld von Bohr- oder
Schlagbohrmaschinen oder Schraubern eingesetzt. Die Erzeugnisse
unterscheiden sich je nach Haupteinsatzgebiet. Schnittgeschwindigkeiten
zum Bohren von Beton, Holz, Stahl, Nichteisenmetallen oder Kunststoffen
unterscheiden sich sehr stark, das heißt, es sind entsprechende Drehzahlen erforderlich.
Beim Bohren von Gestein ist die Arbeitsspindeldrehzahl erheblich
kleiner zu wählen
als beim Bohren von Holz und Stahl. Die Drehzahl ist auch vom Kühlmedium
und vom Material der Bohrerschneide abhängig. Es gibt auch Anwendungen,
bei denen eine schnelle Arbeitsspindeldrehzahl erforderlich ist,
beispielsweise beim Rühren.
Die bisherigen Bohr- und/oder Schlaghämmer sind für die verschiedenen, aufgezeigten
Anwendungsfälle
nicht besonders geeignet oder nur begrenzt einsetzbar. Da Bohr- und/oder
Schlaghämmer
immer leistungsdichter, das heißt
kompakter, gebaut werden, eignen sich diese Elektrohandwerkzeuge
auch in Bezug auf ihre Ergonomie für den Einsatz auf dem Gebiet
von Bohrmaschinen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildete Elektrohandwerkzeug
der Erfindung der eingangs genannten Art soll vielfältig einsetzbar
sein. Der ursprüngliche
Einsatzbereich derartiger Elektrohandwerkzeuge soll erweitert und
für die
jeweiligen Arbeitsfälle
optimiert werden. Hierzu ist das Getriebe als mehrstufiges Stirnradgetriebe
ausgebildet, dessen Gänge
durch axiale Verlagerung der Zwischenwelle geschaltet werden. Diese
Bauform führt
zu einer kleinen, handlichen Baugröße und ermöglicht durch das mehrstufige
Stirnradgetriebe das Einstellen unterschiedlicher Arbeitsspindeldrehzahlen,
sodass mindestens eine Drehzahl insbesondere für ein Schlagbohren/Bohren zur
Verfügung
steht und mindestens eine weitere, schnellere Drehzahl insbesondere
für ein
Bohren mit großer
Drehzahl vorliegt. Durch die Gangumschaltung mittels axialer Verlagerung
der Zwischenwelle ist eine einfache und kompakte Bauweise realisiert,
die eine sichere Funktion gewährleistet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenwelle
mindestens zwei, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Stirnräder des
Stirnradgetriebes derart zugeordnet sind, dass die Stirnräder ihre
Axialposition beim axialen Verlagern der Zwischenwelle beibehalten.
Die Stirnräder
sind hinsichtlich ihrer axialen Anordnung somit ortsfest innerhalb
des Gehäuses
des Elektrohandwerkzeugs angeordnet, wobei sie diese Axialpositionen
auch nicht verlassen, wenn die Zwischenwelle axial verlagert wird,
um eine Betriebsartenumschaltung vorzunehmen. Unter einer Betriebsartenumschaltung
ist sowohl eine Arbeitsspindeldrehzahländerung zu verstehen, als insbesondere
auch ein Wechsel von beispielsweise reinem Bohrbetrieb auf einen
Schlagbohrbetrieb oder einen reinen Meißelbetrieb.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwelle ein
Mitnahmeprofil aufweist, das in unterschiedlichen Axialpositionen
der Zwischenwelle mit jeweils einem Gegenmitnahmeprofil des einen
oder des anderen Stirnrads oder mit keinem der Stirnräder drehfest
gekuppelt ist. Je nach Axialposition der Zwischenwelle kommt somit
das eine oder das andere Stirnrad in Funktion, was zu unterschiedlichen
Arbeitsspindeldrehzahlen führt.
Wird die Zwischenwelle durch ihre entsprechende Axialverlagerung
von den Stirnrädern
entkuppelt, so kann dies beispielsweise genutzt werden, um den Meißelbetrieb
durchzuführen,
bei dem lediglich ein Schlagen des Werkzeugs, nicht jedoch dessen
Drehung erfolgt.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn eine Verdrehsicherung der Zwischenwelle
vorgesehen ist, die die Zwischenwelle in ihrer entsprechenden Axialverlagerungsstellung
dreharretiert. Diese auch als „Variolock" bezeichnete Betriebsart
ermöglicht
eine drehwinkelfeste Positionierung des Einsatzwerkzeugs beim Meißeln. Demgemäß dient
die Variolockstellung zur Positionierung des Einsatzwerkzeuges.
Dieses ist um die Hammerdrehachse drehbar gelagert, da kein Formschluss
zum Antriebsstrang besteht. In der Meißel-Betriebsart wird das Einsatzwerkzeug
durch den Variolock drehfest gelagert.
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Schließlich ist
es vorteilhaft, wenn das Elektrohandwerkzeug in Pistolenbauform
ausgebildet ist, bei der eine Antriebswelle des Antriebsmotors parallel
zu der Arbeitsspindel verlaufend angeordnet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
und zwar zeigt:
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1 eine
Seitenansicht des als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildeten
Elektrohandwerkzeugs,
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2a bis
e verschiedene Stellungen eines Betriebsartenwahlschalters des Elektrohandwerkzeugs
der 1,
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3 einen
Innenbereich des Elektrohandwerkzeugs der 1,
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4 bis 7 verschiedene
Stellungen von Funktionsgruppen des Elektrohandwerkzeugs der 1,
um unterschiedliche Betriebsarten herbeizuführen.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die 1 zeigt
ein Elektrohandwerkzeug 1, das als Bohr- und/oder Schlaghammer 2 ausgebildet ist.
Das Elektrohandwerkzeug 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem Handgriff 4 auf,
wobei dem Handgriff 4 ein Ein-/Ausschalter 5 zugeordnet
ist. Ein elektrischer Antriebsmotor wird über ein Stromkabel 6 mit
elektrischer Energie versorgt. Auf einer Arbeitsspindel (Drehachse 7)
ist eine Werkzeugaufnahme 8 für ein Werkzeug, beispielsweise
ein Bohrer, angeordnet. Der erwähnte
elektrische Antriebsmotor weist eine Antriebswelle mit einer Drehachse 9 auf,
wobei die Drehachse 9 parallel zur Drehachse 7 verläuft, sodass
demgemäß das Elektrohandwerkzeug 1 in
Pistolenbauform ausgebildet ist.
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Am
Gehäuse 3 befindet
sich ein Betriebsartenwahlschalter 10 mit dem –gemäß der 2a bis 2e unterschiedliche
Betriebsarten des Elektrohandwerkzeugs 1 eingestellt werden
können.
Dies erfolgt durch Verdrehen des Betriebsartenwahlschalters 10.
Die 2a kennzeichnet einen Bohrbetrieb in einem zweiten
Gang durch die Bezeichnung B2 sowie ein Bohrersymbol mit der zusätzlichen Bezeichnung „2.". Die 2b kennzeichnet
einen Bohrbetrieb in einem ersten Gang, gekennzeichnet durch die Bezeichnung
B1 und symbolisch dargestellt durch ein Bohrersymbol und die Beschriftung „1.". Die 2c kennzeichnet
eine Stellung des Betriebsartenwahlschalters 10, in der
ein Schlagbohrbetrieb durchgeführt
wird. Dies wird durch die Bezeichnung SB gekennzeichnet und dargestellt
mit einem Bohrersymbol und einem Hammersymbol. Die 2d kennzeichnet
einen Variolock-Betrieb, der mit VL gekennzeichnet ist. Schließlich stellt
die 2e den Betriebsartenwahlschalter 10 in
einer Stellung dar, in der ein reiner Meißelbetrieb M vorliegt, der
durch einen Hammer angezeigt wird.
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Die 3 bis 7 zeigen
einen Innenbereich des Bohr- und/oder Schlaghammers 2 der 1.
Ein nichtdargestellter elektrischer Antriebsmotor weist eine Motorwelle 11 auf,
auf der ein Ritzet 12 drehfest angeordnet ist. Ferner ist
der Endbereich 13 der Motorwelle 11 mit einer
Stirnzahnung 14 versehen. Die Motorwelle 11 wird
vom nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor um die Drehachse 9 gedreht.
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Unterhalb
der Motorwelle 11 ist eine Zwischenwelle 15 mit
zur Drehachse 9 paralleler Drehachse 16 drehbar,
jedoch axial verschiebbar (Doppelpfeil 17) im Gehäuse 3 des
Elektrohandwerkzeugs 1 gelagert. Für die Lagerung des einen Endes der
Zwischenwelle 15 ist das Lager 19 vorgesehen. Ferner
lagert ein Kugellager 20 ein Drehteil 21 eines Schlagwerkantriebs 22,
wobei das Drehteil 21 ein Gleitlager 23 aufweist,
welches die Zwischenwelle 15 umfasst. Ein Zwischenflansch 24 des
Gehäuses 3 des
Elektrohandwerkzeugs 1 weist zur Lagerung der Zwischenwelle 15 ein
Kugellager 25 auf. Die Motorwelle 11 ist im Gehäuse 3 mittels
eines Kugellagers 26 drehbar und axial unverschieblich
gehalten.
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Ein
Achsstutzen 27 eines Stirnrads 28 ist in einem
gehäuseseitigen
Lager 18 um die Drehachse 16 gelagert, wobei das
Stirnrad 28 über
ein Kugellager 29 ein weiteres Stirnrad 30 drehbar
um die Drehachse 16 lagert und sich das Stirnrad 30 mit
einem axialen Fortsatz 31 bis zum Gleitlager 23 erstreckt. Das
Stirnrad 28 kämmt
mit dem Ritzel 12 und das Stirnrad 30 kämmt mit
der Stirnverzahnung 14 der Motorwelle 11.
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Die
Zwischenwelle 15 weist an einem Ende 31' ein Mitnahmeprofil 32 auf,
das mit Gegenmitnahmeprofilen 33, 34 von Stirnrad 28 und
Stirnrad 30 –je nach
Axialstellung der Zwischenwelle 15– zusammenwirken kann, wodurch
das Stirnrad 28 oder das Stirnrad 30 eine Drehmitnahme
der Zwischenwelle 15 bewirkt.
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Die
Zwischenwelle 15 weist einen durchmesserkleineren Bundbereich 35 sowie
einen durchmessergrößeren Bundbereich 36 auf,
wobei die Anordnung derart gewählt
ist, dass –in
Längsrichtung
der Zwischenwelle 15 gesehen– zunächst das Mitnahmeprofil 32 vorgesehen
ist, dann der im Durchmesser größere Bundbereich 36 und
dann der im Durchmesser kleinere Bundbereich 35 vorliegt.
Jenseits des Kugellagers 25 weist die Zwischenwelle 15 ein Ritzel 37 auf,
das mit einem Zahnring 38 kämmt, der drehfest auf einem
Hammerrohr 39 eines Schlagwerks 40 angeordnet
ist. Das Hammerrohr 39 ist drehbar um die Drehachse 7 gelagert
und nimmt die Werkzeugaufnahme 8 drehfest mit.
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Zum
Schlagwerksantrieb 22 gehört ein winklig zur Drehachse 16 verlaufendes
Kugellager 41, das einen Schwenkhebel 42 auf dem
Drehteil 21 lagert. Der Schwenkhebel 42 steht
mit einem nichtdargestellten Kolben schwenkbeweglich in Verbindung, der
innerhalb des Hammerrohrs 39 bei einer Schwenkbewegung
des Schwenkhebels 42 hin- und herbewegt wird, um ein Luftpolster
zu erzeugen, das auf einen im Hammerrohr 39 angeordneten
Döpper wirkt,
der wiederum auf einen Schlagbolzen einwirkt, um ein in die Werkzeugaufnahme 8 eingespanntes Werkzeug
schlagend zu beaufschlagen. Dem Lager 19 ist eine Verdrehsicherung 43 zugeordnet,
die –bei entsprechender
Axialposition– der Zwischenwelle 15 das
Ritzel 37 und damit die Zwischenwelle 15 drehfest
arretiert.
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Das
Ritzel 12, die Stirnverzahnung 14, das Stirnrad 28 und
das Stirnrad 30 bilden ein Getriebe 50, insbesondere
ein mehrstufiges Stirnradgetriebe 51. Das Getriebe 50 gehört einer
Getriebe- und Kupplungseinrichtung 52 an, die ferner als
Kupplungsbauteile das Mitnahmeprofil 32 sowie die Gegenmitnahmeprofile 33 und 34 sowie
Mitnahmekugeln 44 und entsprechende Fangbereiche im Drehteil 21 aufweist.
Auf die Mitnahmekugeln 44 wird nachstehend noch näher eingegangen.
Die Mitnahmekugeln 44 bilden zusammen mit entsprechenden
Fangbereichen des Drehteils 21 eine Drehmitnahmekupplung 53.
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Anhand
der 4 bis 7 soll nachstehend die Funktion
des Elektrohandwerkzeugs 1 anhand von fünf unterschiedlichen Betriebsarten,
die mittels des Betriebsratenwahlschalters 10 einstellbar sind,
erläutert
werden.
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Wird
der Betriebsartenwahlschalter 10 verdreht, so führt dies
zu entsprechenden Axialverlagerung der Zwischenwelle 15,
wobei der Kraftübertragungsweg
zwischen Betriebsartenwahlschalter 10 und Zwischenwelle 15 nicht
näher dargestellt
ist (zum Beispiel Zahnrad-Zahnstangenprinzip).
Befindet sich die Zwischenwelle 15 in der Stellung gemäß 3, so
sind Mitnahmeprofil 32 und Gegenmitnahmeprofil 33 des
Stirnrads 28 gekoppelt. Das Stirnrad 30 ist nicht
drehfest mit der Zwischenwelle 15 verbunden. Die Folge
ist, dass durch eine Drehung der Motorwelle 11 aufgrund
des Betriebs des Antriebsmotors sowohl das Ritzel 12 als
auch die Stirnverzahnung 14 rotieren und demzufolge die
beiden Stirnräder 28 und 30 aufgrund
ihrer unterschiedlich großen
Durchmesser mit unterschiedlichen Drehzahlen mitgenommen werden,
wobei jedoch das Stirnrad 30 lediglich auf der Zwischenwelle 15 rotiert,
jedoch keine Drehmitnahme durchführt,
sondern das Stirnrad 28 die Zwischenwelle 15 mit
einem entsprechend schnellen Gang, also einer entsprechend großen Drehzahl, dreht.
Mitnahmekugeln 44, die in den entsprechenden Vertiefungen
des Axialfortsatzes 31 des Stirnrads 30 lagern,
liegen im durchmesserkleineren Bundbereich 35 der Zwischenwelle 15 ein
und üben daher
auf entsprechende Fangbereiche des Drehteils 21 keine Mitnahmewirkung
aus, sodass der Schlagwerkantrieb 22 nicht in Betrieb ist.
Die Mitnahmekugeln 44 bilden mit den Fangbereichen die
Drehmitnahmekupplung 53. Die mit entsprechender Drehzahl
rotierende Zwischenwelle 15 treibt über das Ritzel 37 und
den Zahnring 38 das Hammerrohr 39 damit die Werkzeugaufnahme 8 an.
Es liegt daher ein Bohrbetrieb mit schneller Drehzahl vor.
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Wird
mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 eine Axialstellung
der Zwischenwelle 15 gemäß 4 herbeigeführt, so
verlässt
das Mitnahmeprofil 32 der Zwischenwelle 15 das
Gegenmitnahmeprofil 33 des Stirnrads 28 und tritt
in das Gegenmitnahmeprofil 34 des Stirnrads 30 ein.
Die Folge ist, dass der Antriebsmotor bei Drehung der Motorwelle 11 eine Drehmomentübertragung über die
Stirnzahnung 14 und das Stirnrad 30 und damit
auf die Zwischenwelle 15 vornimmt, wobei aufgrund eines
größeren Durchmessers
des Stirnrads 30 gegenüber
dem Stirnrad 28 eine niedrigere Drehzahl der Zwischenwelle 15 vorliegt.
Das Stirnrad 28 wird von der Motorwelle 15 zwar über das
Ritzel 12 gedreht, dies führt jedoch nicht zu einem Antrieb
der Zwischenwelle 15 aufgrund der vorstehend erwähnten Entkupplung.
Ein weiterer Unterschied zum Zustand gemäß 3 ergibt
sich nicht, sodass dementsprechend ein Antrieb (reiner Bohrantrieb)
der Werkzeugaufnahme 8 mit einem langsameren Gang, also
mit niedrigerer Drehzahl, vorliegt.
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Wird
die Zwischenwelle 15 mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 noch
weiter in Richtung des Pfeils 45 axial verlagert, so liegt
die Situation gemäß 5 vor.
Dies entspricht einem Schlagbohrbetrieb mit einer Drehzahl, wie
sie sich bei der 4 eingestellt hat. Die Drehzahl
bleibt aufgrund der Kupplung der Motorwelle 11 über das
Stirnrad 30 erhalten, wobei jedoch der im Durchmesser größere Bundbereich 36 die
Mitnahmekugeln 44 nach außen drängt, sodass sie in Mitnahmehintergriff
zu einer entsprechenden Ausbildung des Drehteils 21 treten, das
heißt,
die Zwischenwelle 15 treibt das Drehteil 21 an,
wodurch der Schwenkhebel 42 in eine gemäß Doppelpfeil 46 gekennzeichnete
Hin- und Herbewegung versetzt wird. Hierdurch wird der sich im Hammerrohr 39 befindliche
Kolben hin- und herbewegt, der ein Luftpolster erzeugt, das auf
den Döpper
und damit auf das Werkzeug wirkt, wodurch das Werkzeug eine Schlagbewegung
ausführt.
Es wird gleichzeitig gedreht, da ja das Hammerrohr 39 über das Ritzel 37 und
den Zahnring 38 in Drehbewegung versetzt wird.
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Wird
mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 die Zwischenwelle 15 noch
weiter in Richtung des Pfeils 45 bewegt, so entsteht die
Situation gemäß 6 im
sogenannten Variolock-Betrieb, dass ein Positionieren des Hammerrohr 39 und
somit des dort eingesetzten Werkzeugs beim Meißeln ermöglicht. Die Zwischenwelle 15 ist
derart axial positioniert, dass eine Drehmitnahme mit dem Stirnrad 30 nicht mehr
vorliegt, jedoch aufgrund der radial nach außen gedrängten Mitnahmekugeln 44 der
Schlagwerksantrieb 22 mit der Zwischenwelle 15 noch
gekuppelt ist, das Ritzel 37 jedoch noch nicht in Eingriff
mit der Verdrehsicherung 43 steht. Der Anwender kann nun
die Drehwinkelposition des Einsatzwerkzeugs selber festlegen. Dies
erfolgt bei ausgeschaltetem Antriebsmotor. Ein manuelles Verdrehen
des Einsatzwerkzeuges führt
zu einer entsprechenden Drehung des Hammerrohrs 39 und über den
Zahnring 38 sowie das Ritzel 37 zu einem Verdrehen
der Zwischenwelle 15.
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Wird
anschließend –gemäß 7– die Zwischenwelle 15 durch
entsprechende Betätigung
des Betriebsartenwahlschalters 10 noch weiter in Richtung
des Pfeils 45 verlagert, so treten die Zähne des Ritzels 37 endseitig
in entsprechende gehäuseseitige
Aufnahmen der Verdrehsicherung 43 ein, wodurch die Zwischenwelle 15 verdrehgesichert
ist. Damit verbleibt das Einsatzwerkzeug in der gewünschten
Drehstellung. Wird nun der Antriebsmotor in Betrieb genommen, so
dreht die Motorwelle 11 über die Stirnverzahnung 14 das
Stirnrad 30 und damit auch dessen Axialfortsatz 31,
wobei dieser über
die Mitnahmekugeln 44 das Drehteil 21 dreht und
damit der Schlagwerkantrieb 22 in Funktion tritt, das heißt, das Schlagwerk 40 arbeitet.
Da die Zwischenwelle 15 von den beiden Stirnrädern 28 und 30 drehentkoppelt
ist, wird keine Drehbewegung des Werkzeugs durchgeführt, sodass
ein reiner Meißelbetrieb
vorliegt.