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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine,
insbesondere eine elektrisch betreibbare Handwerkzeugmaschine nach der
Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Werkzeugmaschinen,
welche mindestens einem Drehantrieb von Einsatzwerkzeugen dienen, weisen üblicherweise Überrastkupplungen
auf, welche ein auf das Einsatzwerkzeug wirkendes Drehmoment auf
ein bestimmtes, vorgewähltes Grenzdrehmoment begrenzen.
Insbesondere bei Handwerkzeugmaschinen mit leistungsstarken Drehantrieben wie
z. B. Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen oder Bohr-/Kombihämmern
kommt dem vorgewählten Grenzdrehmoment und damit der Überrastkupplung
eine erhebliche Bedeutung bei der Unfallvermeidung zu. Üblicherweise
stellt das vorgewählte Grenzdrehmoment dabei einen Kompromiss
zwischen einer möglichst geringen Drehmomentbelastung des Einsatzwerkzeugs,
der Werkzeugmaschine und/oder eines Bedieners und einem möglichst
hohen Arbeitsdrehmoment zur Verwendung großer Werkzeugdurchmesser
des Einsatzwerkzeugs dar.
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Um
unterschiedlichen Arbeitssituationen gerecht zu werden, bieten sich Überrastkupplungen oder
Kupplungsvorrichtungen mit einstellbaren Grenzdrehmomenten an. Aus
DE 43 04 899 A1 ist ein
Bohrhammer als Beispiel einer Handwerkzeugmaschine bekannt, bei
dem in der Getriebevorrichtung zwischen einer Antriebsquelle und
einer drehend antreibbaren Werkzeugaufnahme mindestens zwei separate
Kupplungen vorgesehen sind. Die Kupplungen weisen dabei unterschiedliche
Grenzdrehmomente auf und können durch den Bediener unabhängig
voneinander in Eingriff gebracht werden, so dass bei der Benutzung
des Bohrhammers unterschiedliche Grenzdrehmomente wirksam werden können.
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Daneben
sind bereits verschiedene Ausführungsformen von zweistufigen
Kupplungsvorrichtungen bekannt. So ist aus
DE 38 32 302 C1 eine Kupplungsvorrichtung
mit zwei koppelbaren, seriell auf einer Welle angeordneten Überrastkupplungen
bekannt. Die Überrastkupplungen werden dabei über einen
schaltbaren, axial verschieblichen Stift, welcher in einem radial äußeren
Bereich der Überrastkupplungen angeordnet ist, wahlweise
miteinander verbunden und/oder an einem Gehäuse festgelegt, so
dass bezogen auf die Welle unterschiedliche Grenzdrehmomente wirksam
werden.
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Aus
DE 101 30 520 A1 ist
weiterhin eine Kupplungsvorrichtung mit einer Überrastkupplung
für Handwerkzeugmaschinen bekannt, bei der über
ein Steuerelement das Grenzdrehmoment der Überrastkupplung
eingestellt werden kann. Die Überrastkupplung weist dazu
radiale angeordnete, auf eine Vorspannkraft eingestellte Federelemente
zur Erzeugung eines Überrastdrehmoments auf, deren Vorspannkraft über
Steuerelement veränderbar ist.
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Den
im Vorhergehenden beschriebenen Werkzeugmaschinen ist dabei folgendes
Verfahren zum Betrieb gemein: Stellt ein Bediener fest, dass für einen
günstigeren Arbeitsfortschritt ein anderes Grenzdrehmoment
der Überlastkupplung erforderlich ist, so stellt der Bediener
das geeignete Grenzdrehmoment an einer Betätigungseinrichtung
der Überlastkupplung ein. Dies gilt bei erforderlichem
höherem Grenzdrehmoment genauso wie bei erforderlichem
niedrigerem Grenzdrehmoment. So dass in beide Schaltrichtung ein
manueller Eingriff erforderlich ist. Insbesondere bei längerer
Arbeitsunterbrechung und/oder nach einem Wechsel des Einsatzwerkzeugs
mit einem niedrigeren erforderlichen Grenzdrehmoment als dem aktuell
eingestellten Grenzdrehmoment kann es dabei zu unerwünschten Auswirkungen
des hohen Grenzdrehmomentes kommen.
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Üblicherweise
ist auch bei der Verwendung sehr leistungsstarker Werkzeugmaschinen
ein sehr hohes Arbeitsdrehmoment nur in relativ wenigen Anwendungsfällen
notwendig. In den weitaus häufigsten Anwendungen kann mit
relativ geringem Arbeitsdrehmoment ein sehr gutes Arbeitsergebnis
erreicht werden. Zur Steigerung der Bedienerfreundlichkeit ist daher
eine automatische Rückstellung auf ein niedrigeres Arbeitsdrehmoment
vorteilhaft. Aus
WO 2004/024398
A1 ist es dazu ein Bohrhammer mit einer zweistufigen Kupplungsvorrichtung
bekannt, bei dem eine automatische Rücksetzung der Kupplungsvorrichtung
auf das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment ausgelöst
wird, sobald der Bohrhammer von der Netzspannung getrennt wird.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass der Wechsel
eines Einsatzwerkzeugs und/oder eines wechselbaren Werkzeughalters
als Indikator für ein wahrscheinlich unterschiedliches
notwendiges Grenzdrehmoment der Kupplungsvorrichtung genutzt wird.
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Als
weiterer Vorteil ist anzusehen, dass mögliche Beschädigungen
eines weniger stabilen- weil z. B. kleineren Einsatzwerkzeugs – durch
ein zu hohes anliegendes Grenzdrehmoment durch die automatische
Rückstellung auf ein niedrigeres, vorzugsweise auf das
niedrigstmögliche Grenzdrehmoment vermieden werden. Besonders
vorteilhaft ist dabei die automatische Rückstellung auf
das niedrigstmögliche der mindestens zwei Grenzdrehmomente
der Kupplungsvorrichtung der Werkzeugmaschine.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
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In
einer kostengünstigen Ausführung sind mindestens
zwei unterschiedliche, vorzugsweise durch einen Bediener wählbare,
Grenzdrehmomente MG1, MG2 für die Kupplungsvorrichtung
vorgesehen.
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In
einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Kupplungsvorrichtung bei einem Wechsel des Einsatzwerkzeugs und/oder
bei einem Wechsel des Werkzeughalters auf das niedrigstmögliche
der mindestens zwei Grenzdrehmomente MGMin zurückgestellt.
Die Rückstellung erfolgt dabei bevorzugt automatisch.
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In
einer weiteren, komfortablen Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird durch Betätigung eines ersten Betätigungselements
zur Entnahme des Einsatzwerkzeugs aus dem Werkzeughalter eine Rückstellung
der Kupplungsvorrichtung bewirkt. Insbesondere wird eine automatische
Rückstellung auf das niedrigstmöglicher der mindestens
zwei Grenzdrehmomente bewirkt.
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Wird
beim Einsetzen eines Einsatzwerkzeugs in den Werkzeughalter die
Kupplungsvorrichtung zurückgestellt, so lässt
sich auf diese Weise eine besonders komfortable und robuste Ausführung realisieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführung wird beim Einsetzen
des Einsatzwerkzeugs die Kupplungsvorrichtung automatisch auf das
niedrigstmögliche der mindestens zwei Grenzdrehmomente zurückgestellt.
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In
einer bevorzugten Weiterentwicklung wird bei einer Betätigung
eines zweiten Betätigungselements zum Wechsel des wechselbaren
Werkzeughalters eine automatische Rückstellung der Kupplungsvorrichtung
bewirkt. Insbesondere wird eine automatische Rückstellung
auf das niedrigstmöglicher der mindestens zwei Grenzdrehmomente
bewirkt.
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Stellt
eine Drehmomentwahlvorrichtung der Kupplungsvorrichtung in einer
Ausgangsposition das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment
ein, so wird ein besonders effiziente Umsetzung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erreicht.
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In
einer besonders robusten Ausführung ist die Drehmomentwahlvorrichtung
in der aktuell gewählten Schaltposition arretierbar.
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Eine
sehr flexiblen Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
- – eine Entnahme und/oder ein Einsetzen und/oder einen
Wechsel eines Einsatzwerkzeugs im Werkzeughalter und/oder des wechselbaren
Werkzeughalters wird detektiert
- – und auf die Drehmomentwahlvorrichtung, welche an
der Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, wird derart eingewirkt,
- – dass die Drehmomentwahlvorrichtung in ihre Ausgangsposition
zurückgestellt wird.
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In
einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Kupplungsvorrichtung bei einer Unterbrechung
der Spannungsversorgung der Werkzeugmaschine zurückgestellt wird.
Insbesondere wird die Kupplungsvorrichtung automatisch auf das niedrigstmöglicher
der mindestens zwei Grenzdrehmomente zurückgestellt.
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In
andere Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird mindestens ein optischer, akustischer und/oder haptischer
Signalgeber, welcher an der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, bei Anliegen
eines anderen als des niedrigstmöglichen Grenzdrehmoments
an der Kupplungsvorrichtung aktiviert.
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Weitere
Vorteile, Abwandlungen und Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Bohrhammer als erstes Ausführungsbeispiel in der Seitenansicht
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2 eine
Detailvergrößerung des Bohrhammers auf 1
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3a eine
Aufsicht auf eine Kupplungsvorrichtung längs der Schnittlinie
A-A aus 1
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3b eine
Aufsicht auf eine alternative Kupplungsvorrichtung analog zu 3a
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel in der vergrößerten
Seitenansicht
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5 ein
Ablaufschema des vorgeschlagenen Verfahrens zum Betrieb einer Werkzeugmaschine
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6 ein
Ablaufschema einer Variante des Verfahrens nach 5
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine seitliche Schnittansicht eines Bohrhammers 10 als
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen
elektrisch betreibbaren Handwerkzeugmaschine. In einem Gehäuse 12 des
Bohrhammers 10 ist eine Antriebsvorrichtung 14 zum
drehenden und/oder schlagenden Antrieb eines hier nicht dargestellten,
in einem stirnseitig am Gehäuse 12 angeordneten
Werkzeughalter 16 aufgenommenen Einsatzwerkzeugs vorgesehen. Die
Antriebsvorrichtung 14 weist einen Elektromotor 18 als
Antriebseinheit 19, eine Getriebevorrichtung 20 und
eine, als ein Hammerrohr 22 ausgeführte, Werkzeugantriebswelle 23 auf.
An einem, der Antriebseinheit 19 abgewandten Endbereich 22a des Hammerrohrs 22 ist
der Werkzeughalter 16 angeordnet und drehfest, vorzugsweise
lösbar, insbesondere wechselbar mit dem Endbereich 22a des
Hammerrohrs 22 verbunden. Das Hammerrohr 22 ist
dabei drehbar im Gehäuse 12 gelagert aufgenommen.
In der Ausführung nach 1 ist das
Hammerrohr 22 in einem als Getriebeträger 24 ausgebildeten
Innengehäuse 25 aufgenommen und drehbar gelagert.
Das Innengehäuse 25 ist seinerseits gehäusefest
im Gehäuse 12 aufgenommen.
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Der
Elektromotor 18 weist gemäß 1 eine Motorwelle 26 auf,
an deren freien Ende 27 ein Abtriebsritzel 28 vorgesehen
ist. Die Motorwelle 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unter einem Winkel, insbesondere rechtwinklig zu einer Hauptachse 30 des
Hammerrohrs 22 angeordnet. Die geometrische Anordnung der
Motorwelle 26 ist dabei aber nicht erfindungswesentlich.
Vielmehr kann eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
auch parallel zur Werkzeugantriebswelle 23 orientierte
Anordnungen der Motorwelle 26 aufweisen.
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Das
Abtriebsritzel 28 ist mit dem Hammerrohr 22 über
die Getriebevorrichtung 20 derart wirkverbunden, dass das
Hammerrohr 22 durch eine Drehbewegung des Abtriebsritzels 28 drehend
antreibbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine nach 1 umfasst
die Getriebevorrichtung 20 eine erste Getriebestufe 32.
Die erste Getriebestufe 32 wird auf einer Eingangsseite 32a durch
das Abtriebsritzel 28 und auf einer Ausgangsseite 32b durch
ein erstes Stirnrad 34 gebildet, welches mit dem Abtriebsritzel 28 kämmt.
Das erste Stirnrad 34 ist auf einer parallel zur Motorwelle 26 angeordneten Übertragungswelle 36 angeordnet
und vorzugsweise drehfest mit dieser verbunden. Die Übertragungswelle 36 ist
drehbar im Getriebeträger 24 gelagert.
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Auf
der Übertragungswelle 36 ist ein zweites Stirnrad 38 vorgesehen,
welches vorzugsweise drehfest mit der Übertragungswelle 36 verbunden
ist. Das zweite Stirnrad 38 ist Teil einer zweiten Getriebestufe 40,
wobei das zweite Stirnrad 38 als eine Eingangsseite 40a der
zweiten Getriebestufe 40 wirkt. Das zweite Stirnrad 38 kämmt
mit einem Kupplungsstirnrad 42 einer Kupplungsvorrichtung 44.
Das Kupplungsstirnrad 42 bildet so eine Ausgangsseite 40b der
zweiten Getriebestufe 40.
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Die
Kupplungsvorrichtung 44 ist als eine Überrastkupplung,
insbesondere als eine mindestens zweistufige Überrastkupplung 45 ausgeführt. Wie
weiter unten noch eingehender beschrieben wird, ist die Kupplungsvorrichtung 44, 45 als
einstellbare Kupplungsvorrichtung 44, 45 ausgeführt.
Das Kupplungsstirnrad 42 ist auf einer parallel zur Übertragungswelle 36 angeordneten
Kupplungswelle 46 angeordnet und frei drehbar auf dieser
gelagert. Das Kupplungsstirnrad 42 ist als hohler Scheibenkranz 48 ausgebildet,
in dem ein Kupplungsmechanismus 50 der Kupplungsvorrichtung 44, 45 angeordnet
ist.
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Die
Kupplungsvorrichtung 44, 45 umfasst ein, als ein
Kegelrad 52 ausgeführtes Abtriebsrad 54, welches
auf der Kupplungswelle 46 angeordnet ist. In einem geschlossenen
Zustand der Kupplungsvorrichtung 44, 45 ist das
Kupplungsstirnrad 42 mit dem Abtriebsrad 52, 54 derart
wirkverbunden, dass eine Drehbewegung des Kupplungsstirnrads 42 auf
das Abtriebsrad 52, 54 übertragen wird.
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Am
Hammerrohr 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Schalthülse 56 angeordnet. Die Schalthülse 56 ist
drehfest und axial verschieblich mit dem Hammerrohr 22 verbunden.
An einer äußeren Mantelfläche 58 der
Schalthülse 56 ist ein Kegelrad 60 angeordnet
und vorzugsweise drehfest mit der Schalthülse 56 verbunden.
Die Schalthülse 56 weist bezüglich einer
Axialverschiebung V eine erste Schaltposition und mindestens eine
weitere, zweite Schaltposition auf. In der ersten Schaltposition
ist die Schalthülse 56 derart axial positioniert,
dass das Kegelrad 60 mit dem Kegelrad 52 der Kupplungsvorrichtung 44, 45 in
Eingriff ist, so dass eine Drehbewegung des Kegelrads 52 auf
das Kegelrad 60 übertragen wird.
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Dadurch
wird ein Drehantrieb des Hammerrohrs 22 bewirkt. Diese
Schaltposition ist in 1 dargestellt. In der zweiten,
nicht dargestellten Schaltposition ist die Schalthülse 56 derart
axial positioniert, dass das Kegelrad 60 mit dem Kegelrad 52 der Kupplungsvorrichtung 44, 45 außer
Eingriff ist, wodurch der Drehantrieb des Hammerrohrs 22 deaktiviert
ist.
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Ist
die Schalthülse 56 in der ersten Schaltposition,
so kann die im Vorhergehenden beschriebene Anordnung eine Drehbewegung
der Motorwelle 26 auf das Hammerrohr 22 und damit
auf den Werkzeughalter 16 und das darin aufgenommene, hier nicht
dargestellte Einsatzwerkzeug übertragen.
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Darüber
hinaus umfasst die Getriebevorrichtung 20 des Bohrhammers 10 des
Ausführungsbeispiels einen Schlagwerksantrieb 62 zum
Antrieb eines Schlagwerks 64. Im vorliegenden Beispiel
ist das Schlagwerk 64 als ein Luftpolsterschlagwerk ausgeführt.
In der hier gezeigten Ausführung ist der Schlagwerksantrieb 62 als
Exzenterantrieb 66 ausgeführt. Im vorliegenden
Beispiel weist dazu das erste Stirnrad 34 einen, in einem
radialen Abstand zur Übertragungswelle 36 angeordneten
Exzenterpin 68 auf. Das erste Stirnrad 34 wirkt
so als Exzenterrad 70. Über ein Pleuel 72 oder
eine Kurbelstange 73 ist ein Schlagwerkskolben 74 des
Schlagwerks 64 mit dem Exzenterpin 68 wirkverbunden
und durch diesen antreibbar.
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Es
sind jedoch auch Ausführungen des Exzenterantriebs 66 möglich,
bei welchen ein separates Exzenterrad 70 vorgesehen ist,
welches wahlweise auch auf der Übertragungswelle 36 angeordnet
ist oder durch mindestens eine weitere Getriebestufe angetrieben
wird. Auch ist es möglich anstelle des Exzenterrades 70 eine
Exzenterwelle oder Kurbelwelle einzusetzen. Darüber hinaus
ist die Art des Schlagwerksantriebs 62 nicht erfindungswesentlich, so
dass andere, dem Fachmann bekannte Schlagwerksantriebe wie z. B.
Taumelfingerantriebe, Koaxialantriebe, Kipphebel- oder Schubstangenantriebe
in einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine eingesetzt
werden können.
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Der
Schlagwerkskolben 74 ist axial verschieblich in einem hinteren
Endbereich 76 des Hammerrohrs 22 angeordnet. In
Richtung auf den Werkzeughalter 16 zu ist vor dem Schlagwerkskolben 74 ein
Luftpolster 78 und ein ebenfalls im Hammerrohr 22 axial
verschieblicher Schläger 80 vorgesehen. Im vorliegenden
Beispiel weist der Bohrhammer 10 weiters einen axial verschieblich
im Hammerrohr 22 vor dem Schläger 80 angeordneten
Zwischendöpper 82 auf.
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Wird
der Schlagwerkskolben 74 durch den Schlagwerksantrieb 62 zu
einer oszillierenden Axialbewegung im Hammerrohr 22 angetrieben,
so überträgt der, in bekannter Weise durch das
Luftpolster 78 als Luftfeder angetriebene Schläger 80 Schlagimpulse
auf den Zwischendöpper 82, welcher die Schlagimpulse
wiederum an ein Einsteckende 83 eines Einsatzwerkzeugs übertragen
kann. Da weder der exakte Aufbau noch die damit verbundene genaue Wirkungsweise
des Schlagwerks 64 erfindungswesentlich sind, wird der
Fachmann an dieser Stelle auf die einschlägig bekannte
Literatur verwiesen.
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In 2 ist
der Bereich der Kupplungsvorrichtung 44, 45 des
Bohrhammers 10 aus 1 als Beispiel
einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine vergrößert
dargestellt. Der Kupplungsmechanismus 50 der Kupplungsvorrichtung 44, 45 weist
eine erste und eine zweite Kupplungsscheibe 84, 85 auf, welche
entlang der Kupplungswelle 46 übereinander liegend
im Scheibenkranz 48 aufgenommen sind. Der Scheibenkranz 48 weist
an einer inneren Mantelfläche 86 Rastvertiefungen 88 auf,
wie sie am besten in 3a oder 3b zu
sehen sind. Die Rastvertiefungen 88 weisen dabei ein in
Umfangsrichtung gerichtetes Rastprofil 89 auf und erstrecken
sich parallel zu Kupplungswelle 46 in axialer Richtung.
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Die 3a und 3b zeigen
dazu zwei unterschiedliche Ausführungsformen, die sich
in der Ausführung des Rastprofils 89 und der Anzahl
der Rastvertiefungen 88 unterscheiden. Zu der Anzahl der
Rastvertiefungen 88 korrespondierend sind in den Kupplungsscheiben 84, 85 zum
Außendurchmesser hin offene Radialnuten 90 vorgesehen.
Im inneren Radialbereich zu einer zentralen Bohrungen hin sind die
Radialnuten 90 durch einen inneren Haltering 91 abgeschlossen.
In jeder Radialnut 90 ist ein als Schraubenfedern ausgeführtes
Federelement 92 und ein, in Richtung auf den Aussendurchmesser
vor dem Federelement 92 angeordnetes Rastelement 94 aufgenommen.
Bevorzugt ist das Rastelement 94 als Zylinderstift oder
Kugel ausgeführt. Das Federelement 92 ist dabei
derart vorgespannt, dass das Rastelement 94 mit einer definierten
Rastkraft FR gegen die innere Mantelfläche 86 des
Scheibenkranzes 48, insbesondere in die Rastvertiefung 88 gedrückt
wird.
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Die
Anzahl von Rastvertiefungen 88 und von korrespondierenden
Radialnuten 90 kann dabei frei gewählt werden.
Insbesondere ist es auch möglich, dass die Anzahl von Rastvertiefungen 88 und
die Anzahl der Radialnuten 90 von einander abweichen. Vorzugsweise
wird jedoch eine radialsymmetrische Anordnung von Rastvertiefungen 88 und
Radialnuten 90 über den Umfang gewählt.
Durch die Radialsymmetrie wird eine möglichst gleichmäßige
Belastung des Kupplungsmechanismus 50 erzielt. Die in 3a und 3b gezeigten
Ausführungen weisen acht bzw. vier gleichmäßig über
den Umfang verteilte Rastvertiefungen 88 und Radialnuten 90 auf.
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In
der Kupplungswelle 46 ist ein axial verschieblicher Steuerschieber 96 einer
Drehmomentwahlvorrichtung 97 angeordnet. Die Kupplungswelle 46 ist
dazu als einseitig offenes Hohlrohr 98 ausgebildet, an
dessen vorzugsweise geschlossenem Ende 100 das Kegelrad 52 der
Kupplungsvorrichtung 44, 45 angeordnet, vorzugsweise
angeformt ist. Das Hohlrohr 98 ist über Lagerungen
drehbar im Getriebeträger 24 gelagert.
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Der
Steuerschieber 96 weist mindestens einen vorzugsweise zwei
oder mehrere, radial nach außen weisende Steuerflügel 102 auf.
Diese Steuerflügel 102 ragen mit einem freien
Ende 104 durch korrespondierende Steuernuten 106,
welche im Hohlrohr 98 vorgesehen sind. Der inneren Halteringe 91, 91a der
Kupplungsscheiben 84, 85 weisen an ihrer Mantelfläche
ihrer Innendurchmesser eine Anzahl von Aufnahmennuten 108, 109 zur
Aufnahme der freien Enden 104 der Steuerflügel 102 auf.
Die Anzahl der Aufnahmenuten 108, 109 ist dabei
mindestens gleich der Anzahl der Steuerflügel 102 des
Steuerschiebers 96. Die freien Enden 104 der Steuerflügel 102 können
durch axiales Verschieben des Steuerschiebers 96 wahlweise
mit den Aufnahmenuten 108, 109 einer der beiden
Kupplungsscheiben 84, 85 in Eingriff gebracht
werden. Dabei befindet sich der Steuerschieber 96 in einer
ersten axialen Steuerposition SP1, wenn die Steuerflügel 102 mit
den Aufnahmenuten 108 der ersten Kupplungsscheibe 84 in
Eingriff stehen. In einer zweiten axialen Steuerposition SP2 sind
die Steuerflügel 102 mit den Aufnahmenuten 109 der
zweiten Kupplungsscheibe 85 in Eingriff.
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In
einer bevorzugten Ausführung können die freien
Enden 104 der Steuerflügel 102 in einer
axialen Zwischenposition des Steuerschieber 96 auch gleichzeitig
mit den Aufnahmenuten 108, 109 der beiden Kupplungsscheiben 84, 85 in
Eingriff gebracht werden. Durch den Eingriff der freien Enden 104 der Steuerflügel 102 in
die Aufnahmenuten 108, 109 wird die jeweilig zugehörige
Kupplungsscheibe 84, 85 drehfest mit dem Hohlrohr 98 und
damit der Kupplungswelle 46 verbunden.
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Im
Weiteren soll der Einfachheit halber nur die Variante ohne axiale
Zwischenposition des Steuerschiebers 96 betrachtet werden.
Wie bereits oben angedeutet werden die Rastelemente 94 durch
die vorgespannten Federelemente 92 mit der Rastkraft FR
in die Rastvertiefungen 88 des Scheibenkranzes 48 gedrückt.
Dadurch stellt sich ein zur Rastkraft proportionales Grenzdrehmoment
MG zwischen dem Scheibenkranz 48 und dem, über
den Steuerschieber 96 mit der jeweiligen Kupplungsscheibe 84, 85 drehfest
verbundenen Hohlrohr 98 ein.
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Das
wirksame Grenzdrehmoment MG hängt dabei im Wesentlichen
von dem Wert der Rastkraft FR, der Anzahl von Paaren aus Radialnuten 90 und Rastvertiefungen 88 der
Kupplungsscheibe 84, 85 und der geometrischen
Gestalt der Rastvertiefungen 88 und/oder der Rastelemente 94 ab.
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Durch
entsprechende Wahl dieser Parameter kann für die erste
Kupplungsscheibe 84 ein erstes wirksames Grenzdrehmoment
MG1 vorgesehen werden, welches von einem wirksamen zweiten Grenzdrehmoment
MG2 der zweiten Kupplungsscheibe 85 abweicht. Vorzugsweise
ist dabei das erste Grenzdrehmoment MG1 kleiner als das zweite Grenzdrehmoment
MG2 ausgeführt. Ist das erste Grenzdrehmoment MG1 das niedrigste
mit der Kupplungsvorrichtung 44, 45 einstellbare
Grenzdrehmoment MG kann auch vom niedrigstmöglichen Grenzdrehmoment
MGmin gesprochen werden.
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Bei
der Kupplungsvorrichtung 44, 45 des erfindungsgemäßen
Bohrhammers 10 aus 2 ist der
Steuerschieber 96 in der zweiten Steuerposition dargestellt,
so dass das zweite Grenzdrehmoment MG2 im dargestellten Zustand
des Bohrhammers 10 wirksam ist.
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An
einem steuerflügelseitigen Ende 110 des Steuerschiebers
ist ein elastisches Rückstellelement 112 angeordnet,
wobei sich das elastische Rückstellelement 112 an
einer inneren Anlagefläche 114 in Richtung auf
das vorzugsweise geschlossene Ende 100 des Hohlrohrs 98 abstützt.
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An
einem gegenüberliegenden, freien Ende 116 des
Steuerschiebers 96 ist eine Betätigungseinrichtung 118 vorgesehen.
Die Betätigungsvorrichtung 118 weist einen ersten
Schaltzustand und mindestens einen weiteren Schaltzustand auf. Die
Betätigungsvorrichtung 118 umfasst eine Rastvorrichtung 120 mit
einer Raststellung, die den mindestens einen weiteren Schaltzustand
lösbar arretierbar macht. Die Rastvorrichtung 120 weist
eine Auslösevorrichtung 122 auf, die in einer
Entriegelungsstellung einen arretierten Zustand der Rastvorrichtung 120 lösbar macht.
Die Auslösevorrichtung 122 kann dabei als Beispiel
eines Mittels 122' zum Rücksetzen der Kupplungsvorrichtung 44, 45 auf
ein niedrigeres, vorzugsweise das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment verstanden
werden. Weiters weist die Betätigungsvorrichtung 118 eine,
vorzugsweise am Gehäuse 12 zugängliche,
Schalteinheit 124 zur Betätigung der Betätigungsvorrichtung 118 durch
einen Bediener auf.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ist
die Betätigungsvorrichtung 118 als mechanische
Betätigungsvorrichtung 118a ausgeführt. Die
Betätigungsvorrichtung 118a ist dabei ein Beispiel
eines mechanischen Mittels gemäß dem Kerngedanken
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Schalteinheit 124 weist dabei ein Schaltelement 126 auf,
das am Gehäuse 12 für den Bediener zugänglich
angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Schaltelement 126 als
Schalthebel 128 ausgeführt, welcher beweglich
im Gehäuse 12 aufgenommen ist und mit einem Ende 128a teilweise
aus dem Gehäuse 12 heraus ragt. Der Schalthebel 128 ist
dabei um eine Schwenkachse 130 schwenkbar ausgeführt.
Die Schwenkachse 130 ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen
senkrecht zur Kupplungswelle 46 der Kupplungsvorrichtung 44, 45 ausgeführt.
An einem anderen, im Gehäuse 12 liegenden Ende 128b des
Schalthebels 128 ist ein Kipphebel 132 vorgesehen.
Ein Ende 132a des Kipphebels 132 ragt dabei in
eine Aufnahme 134 am Ende 128a des Schalthebels 128.
Ein zweites Ende 132b des Kipphebels 132 weist
ein Befestigungselement 136 auf. Mit dem Befestigungselement 136 ist
der Kipphebel 132 mit dem freien Ende 116 des
Steuerschiebers 96 verbunden, vorzugsweise lösbar
verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 weist
das freie Ende 116 des Steuerschiebers 96 eine
Aufnahmenut 138 auf. Das Befestigungselement 136 ist
als Befestigungsgabel 140 ausgeführt, die in die
Aufnahmenut 138 eingreift. Der Kipphebel 132 ist
um eine Kipphebelachse 141 schwenkbar ausgeführt,
die im Wesentlichen senkrecht zur Kupplungswelle 46 der
Kupplungsvorrichtung 44, 45 ausgerichtet ist.
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Die
Rastvorrichtung 120 der Betätigungsvorrichtung 118a ist
als Arretiervorrichtung 120a ausgeführt. Die Arretiervorrichtung 120a weist
dazu einen Arretierhebel 142, eine Arretierhebelschwenkachse 144 und
ein Schließelement 145 auf. Der Arretierhebel 142 ist
als Winkelhebel 146 ausgeführt. Ein erstes Ende 146a des
Winkelhebels 146 ist in einem Abstand von Kipphebelachse 141 unter
einem Winkel, vorzugsweise rechtwinklig zu einem ersten, vorzugsweise
zur Kupplungswelle 46 parallelen Hebelarm 147a in
Richtung des Steuerschiebers 96 abgewinkelt. Am ersten
Ende 146a des Winkelhebels 146 ist ein Rastelement 148 vorgesehen,
vorzugsweise angeformt. Das Rastelement 148 ist dabei ein
zur Kupplungswelle 46 paralleles Einrastprofil 150 auf.
Auf einer der Kupplungsvorrichtung 44, 45 abgewandten Seite 150a ist
das Einrastprofil 150 keilförmig zum ersten Ende 146a hin
abfallend ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden, der
Kupplungsvorrichtung 44, 45 zugewandten Seite 150b ist
Einrastprofil 150 im Wesentlichen plan ausgeführt.
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Zwischen
dem zur Kupplungswelle 46 vorzugsweise parallel verlaufenden
Teil des ersten Hebelarms 147a und einer relativ zum Arretierhebel 142 festen
Anlagefläche ist das Schließelement 145 angeordnet.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Schließelement 145 als
Schraubenfeder ausgeführt. Das Schließelement 145 ist
so ausgeführt und angeordnet, dass der Arretierhebel 142 in
eine bevorzugte Ruhelage zurückgestellt wird. 2 zeigt
den Arretierhebel 142 in dieser Ruhelage.
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In
dieser Ruhelage überdeckt das Rastelement 148 am
ersten Ende 146a des Arretierhebels 146 einen
Schwenkbereich 152 des zweiten Endes 132b des
Kipphebels 132, so dass eine Schwenkbewegung des Kipphebels 132 im
Wesentlichen nur in einer ersten, aus Richtung der Seite 150a des
Einrastprofils 150 kommenden Schwenkrichtung R1 möglich
ist. Überstreicht des zweite Ende 132b des Kipphebel 132 bei
einer Schwenkbewegung aus Schwenkrichtung R1 das Rastelement 148,
so wird der Arretierhebel 142 gegen eine Schließkraft
FS des Schließelements 145 kurzzeitig ausgelenkt.
Wird die Schwenkbewegung in Schwenkrichtung R1 fortgesetzt, so stellt
das Schließelement 145 den Arretierhebel 142 in
seine Ruhelage zurück. Bei einer Bewegung in Schwenkrichtung
R1 wird zudem der Steuerschieber 96 entgegen der Kraft
des Rückstellelements 112 in zweite axiale Steuerposition
SP2 verschoben. Eine Schwenkbewegung des Kipphebels 142 in
einer zweiten, aus Richtung der Seite 150b des Einrastprofils 150 kommenden
Schwenkrichtung R2 wird durch die im Wesentlichen plane Ausführung des
Einrastprofils 150 auf der Seite 150b des Rastelements 148 weitestgehend
blockiert. Dadurch wird eine spontane Rückstellung des
Steuerschiebers 96 von der durch den Bediener gewählten
zweiten Steuerposition SP2 in die Steuerposition SP1 vermieden. Vorzugsweise
ist eine Blockierwirkung der Rastvorrichtung 120 so ausgelegt,
dass durch manuelles Betätigen des Schaltelement 126 ein
Auslösen der Rastvorrichtung 120 möglich
ist, so dass der Bediener in die Steuerposition SP1 und damit auf
das erste Grenzdrehmoment MG1 zurückschalten kann.
-
Auf
einer dem ersten Hebelarm 147a im Wesentlichen gegenüberliegenden
Seite der Arretierhebelschwenkachse 144 ist weiters ein
zweiter, vorzugsweise geradlinig ausgeführter Hebelarm 147b vorgesehen.
Dieser ist bei einer Bewegung in der ersten Schwenkrichtung R1 weitgehend
freibeweglich ausgeführt. Auf einer der Kupplungswelle 46 abgewandten
Seite des zweiten Hebelarms 147b ist eine Steuerstange 154 als
mechanisches Element 155 der Auslösevorrichtung 122 angeordnet.
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Die
Auslösevorrichtung 122 umfasst neben der Steuerstange 154 ein
Rückstellelement 156, welches im vorliegenden
Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 am
Getriebeträger 24 abstützt. Die Steuerstange 154 ist
als gewinkelte Schubstange ausgeführt. An einem dem Werkzeughalter 16 zugewandten
Ende 154a ragt sie dabei mit einem Aufnehmerelement 158 aus
dem stirnseitigen, dem Werkzeughalter 16 zugewandten Ende
des Gehäuses 12.
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Ein
zweites Ende 154b der Steuerstange 154 ist an
der, der Kupplungswelle 46 abgewandten Seite des zweiten
Hebelarms 147b angeordnet, vorzugsweise direkt benachbart,
in besonders bevorzugter Weise berührend mit dem zweiten
Hebelarm 147b ausgeführt. In einem Winkelübergangsbereich 160 der
Steuerstange 154 ist eine Anlagefläche 162 vorgesehen.
Zwischen dieser Anlagefläche 162 und einer weiteren
Anlagefläche am Getriebeträger 24 ist das
Rückstellelement 156 vorgesehen. Das Rückstellelement 156 erzeugt
dabei eine in Richtung auf den Werkzeughalter 16 zu gerichtete
Rückstellkraft, welche die Steuerstange 154 in
einer axialen Ausgangsposition hält.
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Der
Werkzeughalter 16 umfasst ein erstes Betätigungselement 164.
Das erste Betätigungselement 164 dient dabei der
Entriegelung einer Werkverriegelung einer Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters 16 durch
den Bediener. Nach erfolgter Entriegelung kann ein Einsatzwerkzeug
entnommen oder ausgetauscht werden. Derartige Werkzeughalter 16 sind
dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass auf eine detaillierte
Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das erste Betätigungselement 164 als Betätigungshülse 164a ausgeführt.
Zur Entriegelung wird die Betätigungshülse 164a durch
den Bediener in Richtung auf die Werkzeugmaschine bewegt, um so
die Entriegelung auszulösen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine nach dem
ersten Ausführungsbeispiel ist das Aufnehmerelement 158 so
angeordnet, dass eine stirnseitige Anlagefläche 166 der
Betätigungshülse 164a bei Betätigung
durch den Bediener einen Druck auf das Aufnehmerelement 158 ausübt.
Durch diesen Druck wird die Steuerstange 154 axial im Gehäuse 12 in
Richtung auf die Kupplungsvorrichtung 44, 45 entgegen
der Rückstellkraft des Rückstellelements 156 verschoben.
Diese axiale Verschiebung wird über das zweite Ende 154b der
Steuerstange 154 auf den zweiten Hebelarm 147b des
Arretierhebels 146 übertragen. Dadurch wird der
Arretierhebel 146 entgegen der Schließkraft des
Schließelements 145 aus seiner Ruhelage geschwenkt,
so dass der Schwenkbereich 152 des Kipphebels 132 freigegeben
wird. Nun wird der Steuerschieber 96 auf Grund der rückstellenden
Kraft des Rückstellelements 112 in die erste axiale
Steuerposition SP1 zurückgestellt. Dadurch wird eine von
einer Werkzeugentnahme und/oder einem Werkzeugwechsel am Werkzeughalter 16 ausgelöste,
automatische Rückstellung auf das niedrigstmögliche
Grenzdrehmoment MGmin der Kupplungsvorrichtung 44, 45 ausgelöst.
-
Neben
der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Ausführungsform
einer mechanischen Betätigungsvorrichtung 118a sind
dem Fachmann alternative mechanische Einrichtungen zum einseitig
arretierbaren Schalten mindestens zweier Steuerpositionen SP1, SP2
eines Steuerschiebers 96 bekannt. Insbesondere können
abweichende Schaltelemente 126 wie zum Beispiel Drehschalter, Wippschalter,
Schiebeschalter und ähnliche Schalter zur manuellen Bedienung
der Kupplungsvorrichtung 44, 45 erfindungsgemäß eingesetzt
werden.
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Auch
kann die Übertragung von der Betätigungsvorrichtung 118a auf
den Steuerschieber 96 in bekannter Weise abweichend gelöst
werden, ohne dass erfindungswesentliche Änderungen erforderlich sind.
So können anstelle des Kipphebels 132 Schaltstangen,
Zugvorrichtungen, wie z. B. Seil- oder Bowdenzüge, oder ähnliche
Anordnungen zur Anwendung kommen. Ferner können abweichende Rastvorrichtungen 120 und/oder
Rücksetzvorrichtungen 122 vorgesehen sein. Außerdem
kann auch die Übertragung der Betätigung des ersten
Betätigungselements 164 z. B. als Hebel-, Schub-
oder Zugvorrichtung abweichend gelöst sein, ohne dass in
den Charakter der Erfindung eingegriffen wird.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine ist in 4 dargestellt und wird im Folgenden
beschrieben.
-
Der
Bohrhammer 310 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel
in seinem grundsätzlichen Aufbau dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf dessen Beschreibung in den vorhergehenden Absätzen
verwiesen wird. Die Bezugszeichen gleicher oder gleichwirkender
Merkmale sind in hierbei um 300 erhöht.
-
Abweichend
zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsvorrichtung 418 als
elektromechanische Betätigungsvorrichtung 418b ausgeführt.
Die Betätigungsvorrichtung 418a ist dabei ein Beispiel
eines elektromechanischen Mittels gemäß dem Kerngedanken
der vorliegenden Erfindung. Die Betätigungsvorrichtung 418b weist
dabei eine Aktoreinheit 466 auf. Im vorliegenden Beispiel
ist die Aktoreinheit 466 als Schaltmagnet 466a ausgeführt. Weiters
umfasst die Betätigungsvorrichtung 418b vorzugsweise
eine Steuereinheit 468 sowie mindestens eine erste Sensoreinheit 470.
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Der
Schaltmagnet 466a weist einen, vorzugsweise als Ringspule
ausgeführten Elektromagneten 472 auf. Der Elektromagnet 472 weist
eine, in einer Querebene 474 vorgesehen Führungsbohrung 476 auf.
In der Führungsbohrung 476 ist ein längs
der Führungsbohrung 476 axial verschieblich angeordneter
Magnetanker 478 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführung
ist die Querebene 474 senkrecht zur Kupplungswelle 346 der
Kupplungsvorrichtung 344, 345 ausgerichtet. In
einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine ist die Führungsbohrung 476 des
Elektromagneten 472 parallel, insbesondere koaxial zur Kupplungswelle 346 ausgerichtet.
-
Der
Magnetanker 478 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
vorwiegend stiftförmig ausgebildet. An einem, dem Elektromagnet 472 abgewandten Ende 478a des
Elektromagneten 478 ist eine Befestigungsvorrichtung 480 vorgesehen.
An dieser Befestigungsvorrichtung 480 ist das freie Ende 416 des Steuerschiebers 396 der
Kupplungsvorrichtung 344, 345 befestigt. Im vorliegenden
Beispiel weist der Steuerschieber 396 eine Aufnahmenut 438 zur
formschlüssigen Verbindung zwischen der Befestigungsvorrichtung 480 des
Magnetankers 478 und dem freien Ende 416 des Steuerschiebers 396 auf.
Selbstverständlich können abweichende Befestigungsgeometrien
für eine formschlüssige Verbindung zwischen Steuerschieber 396 und
Magnetanker 478 oder aber andere Befestigungskonzepte zum
Einsatz kommen, ohne erfindungswesentlich zu sein. Insbesondere können
der Magnetanker 478 und der Steuerschieber 396 auch
als einteiliges Bauteil ausgeführt sein.
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An
einem, dem Elektromagneten 472 zugewandten Ende 478b des
Magnetankers 478 ist ein Permanentmagnet 482 derart
angeordnet, dass der Magnetanker 478 bei einem Übergang
von einem unbestromten Zustand in einen bestromten Zustand des Elektromagneten 472 aus
einer ersten Schaltstellung in mindestens eine, zweite Schaltstellung gebracht
wird. Im vorliegenden Beispiel nach 4 ist der
Permanentmagnet 482 als Stabmagnet 482a ausgebildet.
Der Stabmagnet 482a bildet dabei einen Schafft 478c des
Magnetankers 478.
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Der
Elektromagnet 472 des Schaltmagneten 466a ist
mit der Steuereinheit 468 elektrisch verbunden. Die Steuereinheit 468 kann
dabei zwischen dem unbestromten und dem bestromten Zustand des Elektromagneten 472 hin-
und herschalten.
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In
der in 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird der
Steuerschieber 396, dem ersten, bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel
folgend, durch das Rückstellelement 412 aus der
zweiten Steuerposition SP2 in die erste Steuerposition SP1 zurückgestellt.
Wird der Elektromagnet 472 in den bestromten Zustand versetzt,
so wird eine Rückstellkraft des Rückstellelements 412 überwunden,
und der Steuerschieber 396 von ersten Steuerposition SP1
in die zweite Steuerposition SP2 verschoben. Zur Auswahl der Steuerposition
und damit des ausgewählten Grenzdrehmoments MG der Kupplungsvorrichtung 344, 345 ist
die Steuereinheit 468 über ein für den
Bediener am Gehäuse 312 zugängliches Wahlelement 369,
z. B. einen Schalter, einen Taster, ein Sensorfeld etc., bedienbar.
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Über
eine zweite, elektrische Verbindung ist die Steuereinheit 468 mit
der ersten Sensoreinheit 470 verbunden. Die erste Sensoreinheit 470 dient
einer Überwachung eines Betätigungszustandes des ersten
Betätigungselements 464 am Werkzeughalter 316 der
erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine. Die erste
Sensoreinheit 470 kann dabei einen mechanischen Berührungssensor 470a – z.
B. einen Taster – oder einen berührungslosen Bewegungssensor 470b ausweisen.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 4 ist
die erste Sensoreinheit 470 als berührungsloser
Bewegungssensor 470b, insbesondere als Hallsensor 471 ausgeführt.
In dem als Betätigungshülse 464a ausgeführten
ersten Betätigungselement 464 ist ein Auslösering 484 vorgesehen.
Die Betätigungshülse 464a umgreift dabei
einen zylindrischen Endbereich 486 des Gehäuses 312.
In einer äußeren Mantelfläche 486a des
zylindrischen Endbereichs 486 ist ein Sensorelement 488 des
berührungslosen Bewegungssensor 470b derart angeordnet,
dass der Auslösering 484 das Sensorelement 488 in
einem radialen Abstand in Umfangsrichtung umgibt. In der vorliegenden
Ausführung ist das Sensorelement 488 als Hallsensor 488a ausgeführt.
Der Auslösering 484 besteht vorzugsweise aus einem
permanentmagnetischen Material, so dass eine zum Hallsensor 488a axiale
Bewegung des der Betätigungshülse 464a und damit
des Auslöserings 484 eine detektierbare Hallspannung
als ein Sensorsignal im Hallsensor 488a erzeugt. Das Sensorsignal
wird an die Steuereinheit 470 übertragen, wodurch
der Betätigungszustand des ersten Betätigungselements 464 überwacht
werden kann.
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In
ihrer Wirkungsweise entspricht das zweite Ausführungsbeispiel
dem ersten, bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Der Bediener kann über das Wahlelement 369 das
Grenzdrehmoment MG der Kupplungsvorrichtung 344, 345 einstellen.
Insbesondere kann von einem ersten Grenzdrehmoment MG1, als niedrigstmöglichem
Grenzdrehmoment MGmin, in mindestens ein zweites Grenzdrehmoment
MG2, welches höher ist als das erste Grenzdrehmoment MG1,
hochgeschaltet werden. Wird im Zuge eines für die Bearbeitung
notwendigen Werkzeugwechsels das erste Betätigungselement 464 der Werkzeugmaschine
betätigt, so nimmt die erste Sensoreinheit 470 diese
Betätigung war und meldet diese als Sensorsignal an die
Steuereinheit 468. Das Sensorsignal löst in der
Steuereinheit 468 eine Umschaltung vom bestromten Zustand
des Elektromagneten 472 in den unbestromten Zustand aus,
wodurch der Steuerschieber 396 der Kupplungsvorrichtung 344, 345 in
die erste Steuerposition SP1 zurückgestellt wird. Die Steuereinheit 468 und
die erste Sensoreinheit 470 wirken so als Mittel 322' zum Rücksetzen
der Kupplungsvorrichtung 344, 345 in ein niedrigeres,
vorzugsweise das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment.
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Mögliche
Abwandlungen ergeben sich für den Fachmann durch Modifikation
der Anordnung des Sensorelements 488 und des Auslöserings 484 an
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in naheliegender
Weise. Ebenso ergeben sich alternative Ausführungsformen,
welche jedoch nicht in den Erfindungsgedanken eingreifen, durch
den Einsatz alternativer Sensorprinzipien wie z. B. induktive oder kapazitive
Sensorik in der ersten Sensoreinheit 470.
-
In
einer weiteren Abwandlung kann bei einer Kupplungsvorrichtung 344, 345 mit
elektromechanischer Betätigungsvorrichtung 418b die
Aktoreinheit 466 so ausgeführt sein, dass auf
das Rückstellelement 412 verzichtet werden kann.
Die Aktoreinheit 466 weist in diesem Fall mindestens zwei
stabile Schaltzustände auf, zwischen denen über
die Steuereinheit 468 umgeschaltet werden kann.
-
In
einer bevorzugten Weiterentwicklung ist eine zweite Sensoreinheit 490 vorgesehen.
Die zweite Sensoreinheit 490 überwacht die Schaltposition der
Aktoreinheit 466 und/oder die Steuerposition des Steuerschiebers 396.
Die zweite Sensoreinheit 490 ist dabei ebenfalls mit der
Steuereinheit 470 elektrisch verbunden, so dass die Steuereinheit 470 über ein
zweites Sensorsignal der zweiten Sensoreinheit 490 den
aktuellen Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung 344, 345 auswerten
kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführung umfasst die Steuereinheit 468 der
erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine eine Steuerlogik
zu einer Überwachung einer Verfügbarkeit einer
Versorgungsspannung. Liegt eine Unterbrechung der Versorgungsspannung
vor, so veranlasst die Steuereinheit 468 eine Rückstellung
der Kupplungsvorrichtung 344, 345 auf das niedrigstmögliche
Grenzdrehmoment.
-
Auch
kann die beschriebene Funktionalität analog auf bekannte
Werkzeugmaschinen mit lösbaren, insbesondere wechselbaren
Werkzeughaltern 316' übertragen werden. Dazu ist
im wechselbaren Werkzeughalter 316' eine weitere Sensoreinheit 470' vorgesehen,
welche eine Betätigung eines zweiten Betätigungselements 164' überwacht
und in analoger Weise an die Steuereinheit 468 übermittelt.
-
Weitere
Abwandlungen ergeben durch den Übertragung des Erfindungsgedankens
auf alternative Kupplungsvorrichtungen. So können zum Beispiel statt
der hier beschriebenen Überrastkupplung mit in Richtung
einer Kupplungsscheibenebene wirkenden Rastelementen Überrastkupplungen
mit quer zu Kupplungsscheibe orientierten Rastelementen verwendet
werden. Auch können anstelle von Rastkupplungen mehrstufige
Reibkupplungen zum Einsatz kommen.
-
Weiters
kann die Anordnung der Kupplungsvorrichtung
44,
45 in
der Getriebevorrichtung
20 variiert werden. So kann es
insbesondere vorteilhaft sein, die Kupplungsvorrichtung
44 auf
dem Hammerrohr
22 anzuordnen. Dazu kommen vorteilhafterweise
Kupplungsscheiben mit quer zur jeweiligen Kupplungsscheibe orientierten
Rast- oder Reibelementen zum Einsatz wie sie zum Beispiel als einstufige
Kupplung aus
DE 43
04 899 A1 bekannt sind. Auch hier kann man von einer einstellbaren
Kupplungsvorrichtung
44 sprechen.
-
Auch
kann der Erfindungsgedanke ohne Einschränkung auf eine
Getriebevorrichtung
20 mit einer Kupplungsvorrichtung
44 mit
zwei verteilt angeordneten, einstufigen Kupplungseinrichtungen
44a,
44b mit
unterschiedlichen Grenzdrehmomenten MG1 und MG2 übertragen
werden, wie sie z. B. aus
DE
43 04 899 A1 bekannt sind. So kann in einer solchen Werkzeugmaschine
eine Blockiereinrichtung mit Rücksetzvorrichtung vorgesehen
sein, welche mindestens eine der beiden Kupplungseinrichtungen
44a,
44b derart
blockierbar macht, dass die Kupplungseinrichtung
44a mit
dem niedrigstmöglichen Grenzdrehmoment MGmin blockiert
und die Kupplungseinrichtung
44b mit dem höheren
Grenzdrehmoment aktiviert ist. Die Rücksetzvorrichtung
ist mit der ersten Betätigungshülse des Werkzeughalters
derart wirkverbunden, dass die Blockade der Kupplungseinrichtung
44a mit
dem niedrigstmöglichen Grenzdrehmoment MGmin aufgehoben
und diese wieder wirksam ist.
-
Des
Weitern kann der Erfindungsgedanke ohne Einschränkung auf
eine Getriebevorrichtung
20 mit einer einstufigen, einstellbaren
Kupplungsvorrichtung
44c mit variierbarem Grenzdrehmoment
MGV übertragen werden, wie sie unter anderem aus der
DE 101 30 520 A1 bekannt
sind. Bei einer derartigen Kupplungsvorrichtung
44c ist
ein Steuermechanismus vorgesehen, welcher die Vorspannkraft der
Federelemente
92c des Kupplungsmechanismus
50c variierbar
macht. Die Wirkungsweise entspricht ansonsten der oben beschriebenen
Kupplungsvorrichtung
44,
45. Wird dieser Steuermechanismus
derart mit einer der im Vorhergehenden beschriebenen Betätigungseinrichtungen
118,
318 verbunden,
dass Betätigung des ersten Betätigungselements
164,
464 eine
Rücksetzung auf die niedrigste Vorspannkraft der Federelemente
92c bewirkt,
so entspricht dieses Zusammenwirkung dem beanspruchten Erfindungsgedanken.
-
In
einer bevorzugten Weiterentwicklung weist die erfindungsgemäße
Werkzeugmaschine mindestens einen optische, akustische und/oder haptische
Signalgeber auf, der bei Anliegen eines anderen als des niedrigstmöglichen
Grenzdrehmoments an der Kupplungsvorrichtung 44, 45 aktiviert ist.
Darüber hinaus kann ein Anzeigeelement an der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine vorgesehen sein, welches das aktuell ausgewählte
Grenzdrehmoment für den Bediener sichtbar anzeigt.
-
Weitere
Abwandlungen und Weiterbildungen ergeben sich für den Fachmann
in naheliegender Weise aus Kombinationen der im Vorhergehenden beschriebenen
Merkmale.
-
In 5 werden
die erfindungsrelevanten Schritte eines Verfahrens zum Betrieb einer
Werkzeugmaschine, insbesondere einer elektrisch betreibbaren Handwerkzeugmaschine,
die mindestens eine Werkzeugantriebswelle zum direkten oder indirekten
drehenden Antrieb eines Einsatzwerkzeugs aufweist, insbesondere
nach einem der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele,
schematisch im Ablauf dargestellt. Die Bezugszeichen von zu den
im Vorhergehenden beschriebenen Beispielen mit gleichen oder gleichwirkenden
Merkmalen sind dabei um 300 erhöht.
-
Tritt
im Zuge eines Arbeitsprozesses ein Bedarf nach einem geänderten
Grenzdrehmoment MGW bezüglich der zwischen der Antriebseinheit 619 und
der Werkzeugantriebswelle 623 vorgesehen und diese miteinander
koppelnden Kupplungsvorrichtung 644, 645 ein,
so wählt der Bediener in einem ersten Schritt 791 das
gewünschte Grenzdrehmoment MGW aus. Dazu ist an der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
eine entsprechende Betätigungsvorrichtung 718 vorgesehen,
welche auf die Drehmomentwahlvorrichtung 697 wirkt. Die
Drehmomentwahlvorrichtung 697 stellt dann in einem zweiten
Prozessschritt 792 das aktuell anliegende Grenzdrehmoment
MGIst auf das gewünschte Grenzdrehmoment MGW ein. Beispiele
für die Betätigungseinrichtung 718 und
die Drehmomentwahlvorrichtung 697 sind in den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen beschrieben, auf die an dieser Stelle
verwiesen wird. Dieser Teilprozess kann durch den Bediener sowohl
zu einer Erhöhung als auch zu einer Reduzierung des aktuell
anliegenden Grenzdrehmomentes MGIst genutzt werden.
-
Erfindungsgemäß wird
ein zusätzlicher Teilprozess 793 ausgelöst,
sobald mindestens eine entsprechende Prozessvoraussetzungen erfüllt
ist. In einem Teilschritt 794 wird als erste mögliche
Prozessvoraussetzung 794a ein Auslösen einer Entnahme, eines
Einsetzens und/oder eines Wechsels des Einsatzwerkzeugs im Werkzeughalter 616 der
Werkzeugmaschine überwacht. Wie in den im Vorhergehenden
beschrieben Ausführungsbeispielen gezeigt, kann eine derartiger
Teilschritt 794 als eine Überwachung eines Betätigungszustand
des ersten Betätigungselements 764 ausgeführt
sein. Alternativ kann auch eine Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters 616 direkt
auf ein Vorhandensein des Einsteckschafts 683 des Einsatzwerkzeugs überwacht
werden. Tritt das vorhergenannte Ereignis ein, so wird in einem
nächsten Teilschritt 795 ein Rücksetzen
der Kupplungsvorrichtung 644, 645 auf das niedrigstmögliche
Grenzdrehmoment MGMin ausgelöst. Wie im Vorhergehenden
beschrieben, kann die Kupplungsvorrichtung 644, 645 dazu
mit einer Drehmomentwahlvorrichtung 697 versehen sein,
die in einer Ausgangsposition das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment
MGMin der einstellbaren Kupplungsvorrichtung 644, 645 einstellt.
In einer bevorzugten Ausführung wird im Teilschritt 795 eine
Rückstellung der Drehmomentwahlvorrichtung 697 in
ihre Ausgangsposition bewirkt.
-
In
einer bevorzugten Weiterentwicklung ist dem Teilschritt 795 ein
zusätzlicher Überprüfungsschritt 796 vorgeschaltet,
welcher das aktuell ausgewählte Grenzdrehmoment MGIst mit
dem niedrigstmöglichen Grenzdrehmoment MGMin vergleicht.
Nur im Falle, dass MGIst tatsächlich größer
als MGMin ist wird eine Rücksetzung nach Teilschritt 795 ausgelöst.
-
In
einer weiteren, bevorzugten Weiterentwicklung umfasst der Teilschritt 794 eine
zweite, alternative Prozessvoraussetzung 794b. Dabei wird ein
Auslösen eines Wechsels eines wechselbaren Werkzeughalters 616' an
der Werkzeugmaschine überwacht und bei Eintritt eines Ereignisses 794b der Teilschritt 795 iniziiert.
In den weiter oben beschriebenen Beispielen ist zum Wechsel des
wechselbaren Werkzeughalters 616' ein zweites Betätigungselement 764b vorgesehen,
dessen Betätigungszustand entsprechend überwacht
wird.
-
Eine
weitere bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfasst einen zusätzlichen Teilprozess zur Überwachung
der Spannungsversorgung der Werkzeugmaschine. Wird im Teilschritt 797 eine
Verbindung zu einer Spannungsquelle gelöst, sendet eine Überwachungseinheit 798 ein
entsprechendes Signal. Dieses Signal wird als Prozessvoraussetzung 794c analog
zu den im Vorhergehenden beschriebenen Prozessvoraussetzungen 794a, 794b als
Auslöser für den Prozessschritt 793 gewertet.
-
Durch
eine ODER-Operation 799 werden die Signale der Prozessvoraussetzungen 794a, 794b, 794c in
einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besonders robust verarbeitet.
-
Neben
den hier beschriebenen Prozessvoraussetzungen 794, 794a, 794b, 794c sind
weitere Überwachungsgrößen z. B. Betriebsartenumschaltung
an der Werkzeugmaschine als Prozessvoraussetzungen 794 denkbar,
welche in für den Fachmann naheliegender Weise sinnvolle
Weiterentwicklungen des hier dargelegten Erfindungsgedankens ergeben.
-
In 6 ist
eine Variante des aus 5 bekannten Ablaufsschemas gezeigt.
In der hier gezeigten Variante bewirken die Prozessvoraussetzungen 794, 794a, 794b, 794c eine
Rückstellung der Drehmomentwahlvorrichtung 97, 397, 697 in
ihre Ausgangsposition. Durch die Rückstellung der Drehmomentwahlvorrichtung 97, 397, 697 wird
eine Rückstellung der Kupplungsvorrichtung 44 auf
das niedrigstmögliche Grenzdrehmoment bewirkt.
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In
einer bevorzugten Weiterentwicklung des beschriebenen Verfahrens
wird bei anliegen eines vom niedrigstmöglichen Grenzdrehmoment
MGMin abweichendes Grenzdrehmoment MGIst ein an der Werkzeugmaschine
vorgesehener Signalgeber aktiviert. Der Signalgeber kann dabei als
optischer, akustischer und/oder haptischer Signalgeber ausgeführt sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4304899
A1 [0003, 0084, 0085]
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- - WO 2004/024398 A1 [0007]