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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Schlagwerk nach dem Oberbegriff von Anspruch
1 für eine Werkzeugmaschine, insbesondere für
eine Handwerkzeugmaschine, speziell für elektrischen Bohrhammer
oder einen Schlagschrauber.
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Aus
der Praxis sind Handwerkzeugmaschinen, insbesondere elektrische
Bohrhämmer, bekannt, bei deren Betrieb der drehenden Bewegung der
Bohrspindel eine schlagende Bewegung in Richtung der Achse der Bohrspindel überlagert
werden kann, wobei die schlagende Bewegung der Bohrspindel durch
ein Schlagwerk vermittelt wird.
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Hierbei
ist es wünschenswert, die Stärke, mit der die
Bohrspindel beaufschlagt wird, einstellen zu können, insbesondere
dann, wenn Bohrungen in einem spröden Material wie keramischen
Fliesen oder nahe von Kanten auszuführen sind, wobei ein
Zerspringen bzw. ein Abplatzen des Materials verhindert werden kann.
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EP 1 584 420 A1 beschreibt
ein elektropneumatisches Schlagwerk, dessen Schlagstärke
einstellbar ist, nicht aber den Fall, daß das Schlagwerk
eine mechanisch spannbare Spiralfeder umfaßt.
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DE 40 30 027 A1 beschreibt
ein Schlagwerk für eine elektrische Bohrmaschine, wobei
das Schlagwerk ein spannbare Spiralfeder aufweist und das Schlagwerk
von einem mittel einem auf einer Nockenwelle abrollenden Stift angetrieben
wird. Aufgrund eine Profilierung einer Kurvenbahn der Nockenwelle,
die einen in der Spiralfeder angeordneten Schläger antreibt,
ist die Schlagstärke des Schlagwerkes in Grenzen einstellbar.
Die Profilierung ist so gewählt, dass mit steigender Drehzahl
der Bohrspindel der Stift auf der Profilierung der Nockenwelle eine immer
höhere Falldistanz durchläuft, wodurch mit steigender
Drehzahl die Schlagstärke ansteigt. Die Stärke
des Einzelschlages ist explizit von der Drehzahl abhängig.
Eine Einstellung der Einzelschlagstärke unabhängig
von der Drehzahl ist nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, das eingangs genannte Schlagwerk
derart auszubilden, daß die Einzelschlagstärke
unabhängig von der Drehzahl der Bohrspindel einstellbar
ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 für ein Schlagwerk einer Handwerkzeugmaschine,
insbesondere einen elektrischen Bohrhammer, nach Anspruch 5 gelöst.
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Aufgrund
der Einstellbarkeit der Anzahl der bei dem Spannen wirksamen Windungen
der Spiralfeder, die den Schläger beaufschlagt, ist eine
Möglichkeit gegeben, die für jeden einzelnen Schlag
auf den Schläger übertragenen mechanische Energie der
Spiralfeder einzustellen. Die mechanische Energie wird dabei nur
bei einigen bestimmten Windungen der Spiralfeder erzeugt und an
den Schläger übertragen, wobei die Zahl der Windungen
einstellbar ist.
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Hierbei
ist vorteilhaft, daß keine wesentlichen baulichen Veränderungen
an dem Schlagwerk vorgenommen werden müssen, so daß eine
kleinbauende Vorrichtung ausreichend sein kann. Insbesondere ist
die Anzahl der beim Spannen wirksamen Windungen der Spiralfeder
unabhängig von der Schlagfrequenz des Schlagwerkes einstellbar.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß die Spiralfeder abschnittsweise in
einer Hülse aufgenommen ist, und daß die Hülse
entlang der Achse der Spiralfeder verschieblich angeordnet ist.
Die Hülse nimmt nur einen geringen Platz ein. Die Hülse
kann insbesondere als Ring ausgestaltet werden, der nur eine oder
zwei Windungen der Spiralfeder aufnimmt, so daß die axiale
Erstreckung der Hülse bzw. des Ringes in Richtung der Achse
der Spiralfeder gegenüber der Längserstreckung
der Spiralfeder selbst vernachlässigbar ist.
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Ist
die Spiralfeder abschnittsweise in einer Hülse aufgenommen,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Hülse eine
Profilierung aufweist, die mit einer Gegenprofilierung eines von
außen betätigbaren Verstellmechnismus in Eingriff
steht. Auf diese Weise läßt sich die Hülse
relativ zu der Spiralfeder verschieben, beispielsweise drehen oder
längs verlagern, so daß die Anzahl der Windungen
der Spiralfeder, die bei dem Spannen der Spiralfeder wirksam sind, durch
das Drehen bzw. Verschieben der Hülse relativ zu der Spiralfeder
einstellbar wird. Dabei tragen nur solche Windungen der Spiralfeder,
die außerhalb der Hülse angeordnet sind, bei dem
Spannen der Spiralfeder zur Aufnahme der elastischen Energie bei,
die bei dem Entspannen der Spi ralfeder an den Schläger weitergegeben
wird.
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Besonders
vorteilhaft läßt sich ein derartiges Schlagwerk
in einer Handwerkzeugmaschine, speziell einem elektrischen Bohrhammer,
einsetzen, vor allem dann, wenn der Antrieb der Bohrspindel und der
Antrieb des Schlagwerkes von einer gemeinsamen Zwischenwelle abgeleitet
ist, allerdings die Schlagstärke des Schlagwerkes unabhängig
von dem Antrieb der Bohrspindel einstellen läßt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Die
Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schlagwerks in einem Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine,
in einer ersten Stellung des Schlagwerks,
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2 zeigt
einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel
in einer zweiten Stellung des Schlagwerks,
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3 zeigt
eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels aus 2,
und
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4 zeigt
einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schlagswerks.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
ein Schlagwerk 1, das in einem nicht weiter dargestellten
elektrischen Bohrhammer angeordnet ist. Das Schlagwerk 1 umfaßt
einen Schläger 2, der durch ein Spannen, speziell
ein Stauchen, einer Spiralfeder 3 mechanisch beaufschlagbar
ist.
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Die
Spiralfeder 3 ist abschnittsweise in einer Hülse 4 aufgenommen;
speziell weist die Spiralfeder 3 sieben Windungen auf,
von denen in 1 eine, auf den Schläger 2 weisende
Windung außerhalb der Hülse 4 angeordnet
ist. Bei der in 2 dargestellten Stellung der
Hülse 4 relativ zu der Spiralfeder 3 sind fünf
der sieben Windungen der Spiralfeder 3, nämlich die
von dem Schläger 2 weg weisenden Windungen der
Spiralfeder 3, außerhalb der Hülse 4 angeordnet. Die
Hülse 4 ist damit bezogen auf eine Achse 5 der Spiralfeder 3 verschieblich
angeordnet.
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Dem
Schlagwerk 1 ist ein Nockenscheibenantrieb 6 zugeordnet,
der den Schläger 2 jeweils periodisch beaufschlagt.
Der Nockenscheibenantrieb 6 umfaßt eine auf einer
Zwischenwelle 7 gelagerte Nockenscheibe 8 mit
einer Kontur 9, auf der ein Stift 10 abrollt.
Der Stift 10 ist mit dem Schläger 2 über
ein hohlzylindrisches, mit der Achse 5 der Spiralfeder 3 koaxiales,
Zwischenstück 11 verbunden, so daß der Schläger 2 der
Bewegung des Stiftes 10 in Richtung der Achse 5 der
Spiralfeder 3 folgt. Rollt der Stift 10 auf der
Kontur 9 ab, wird die Spiralfeder 3 durch den Schläger 2 gestaucht
und dabei gespannt bzw. entspannt sich, wobei die bei dem Stauchen
der Spiralfeder 3 gespeicherte elastische Energie an den Schläger 2 abgegeben
wird. Der Schläger 2 trifft auf einen Döpper 12,
der den Schlag an einen in einer Bohrspindel 13 geführten
Bohrer weitergibt.
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Die
Zwischenwelle 7 ist durch einen zu dieser im wesenlichen
parallelen Motorwelle 14 angetrieben. Von der Zwischenwelle 7 ist
nicht nur der Nockenscheibenantrieb 6 für den
Schläger 2 abgeleitet, sondern auch der Drehantrieb
der Bohrspindel 13, nämlich unter Zwischenschalung
einer Drehantriebskupplung 15, die nach Art einer Zahnradpaarung
ausgebildet ist und bei Bedarf außer Eingriff gesetzt werden
kann, so daß die Bohrspindel 13 nur durch den Schläger 2 mechanisch
beaufschlagt wird, und der Bohrhammer eine nur schlagende Funktion
ausübt. Die Zahnradpaarung der Drehantriebskupplung 15 ist
so ausgebildet, daß verschiedene Übersetzungen möglich
sind, so daß der Bohrer mit verschiedenen Geschwindigkeiten
in Drehung versetzt werden kann.
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Die
Nockenscheibe 8 ist auf der Zwischenwelle 7 derart
angeordnet, daß eine Schlagantriebskupplung 16 vorgesehen
ist, die die Nockenscheibe 8 außer Anlage an den
Stift 10 bringen und damit den Nockenscheibenantrieb 6 für
den Schläger 2 außer Wirkung setzen kann.
Bei Bedarf ist der Bohrer nur drehend antreibbar, so daß der
Bohrhammer als einfaches Bohrwerkzeugr wirkt.
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Die
Hülse 4 weist eine Außenverzahnung 17 auf,
die sich entlang des Großteils der äußeren
Mantelfläche der Hülse 4 erstreckt und
nach Art eines Gewindes eine Steigung aufweist. Der Außenverzahnung 17 zugeordnet
und mit dieser nach Art eines Gegengewindes in Eingriff stehend
ist eine Gegenverzahnung 18 vorgesehen, die abschnittsweise
an dem Gehäuse 19 vorgesehen ist, das das Schlagwerk 1 aufnimmt.
An einem dem Stift 10 zugekehrten Endabschnitt 20 der
Hülse 4 ist abschnittsweise eine Profilierung 21 an
der äußeren Mantelfläche angeordnet,
das mit einer Gegenprofilierung 22 eines von außen
betätigbaren Verstellmechnismus 23 nach Art eines
sich axial erstreckenden Antriebsritzels in Eingriff steht.
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Der
Verstellmechanismus 23 umfaßt einen Verstellkörper 24,
an dessen im wesentlichen zylindrischer Mantelfläche die
Gegenprofilierung 22 abschnittsweise angeordnet ist, und
ist über einen Schaft 25 von einem Bediener in
Drehung versetzt werden kann. Dabei kämmt die Gegenprofilierung 22 mit
der Profilierung 21 der Hülse 4 derart,
daß die Hülse 4 entlang der Achse 5 der
Spiralfeder 3 verschoben werden kann.
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Die
Hülse 4 ist innen hohl ausgebildet und nimmt die
Spiralfeder 3 abschnittsweise in einer Führungsnut 26 auf,
wobei ein axialer Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nuten dem
Abstand aufeinander folgender Windungen der ungespannten Spiralfeder 3 entspricht
und die Spiralfeder 3 in einem ungespannten Zustand in
der Führungsnut 26 der Hülse 4 aufgenommen
ist.
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In
der in 2 dargestellten Stellung der Hülse 4 relativ
zu der Spiralfeder 3 ist nur eine der sieben Windungen
der Spiralfeder 3 zwischen einer Stirnfläche 27 des
Schlägers 2 und der Führungsnut 26 der
Hülse 4 angeordnet. Wird die Spiralfeder 3 gespannt,
indem der Stift 10 von dem Döpper 12 fort
bewegt wird (also in der Darstellung von 1 nach links),
wird die Baueinheit, bestehend aus dem Nockenscheibenantrieb 6,
dem Stift 10, dem Zwischenstück 11 und
dem Schläger 2 ebenfalls nach links bewegt, so
daß die einzelne Windung der Spiralfeder 3 gestaucht
wird; die übrigen, in der Hülse 4 aufgenommenen
Windungen der Spiralfeder 3 werden nicht gestaucht, schon
deswegen nicht, weil die auf die an dem Schläger 2 anliegende
Windung folgende Windung in der Führungsnut 26 der
Hülse 4 aufgenommen ist und sich mittels der Außenverzahnung 17 und
der Gegenverzahnung 18 an dem Gehäuse 19 abstützt.
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In
der in 1 dargestellten Stellung der Hülse 4 relativ
zu der Spiralfeder 3 ist die von der Stirnfläche 27 des
Schlägers 2 am weitesten entfernte Windung in
der Führungsnut 26 der Hülse 4 abgestützt;
damit stehen sämtliche sieben Windungen der Spiralfeder 3 zur
Aufnahme von elastischer Energie bei der Stauchung der Spiralfeder 3 zur
Verfügung.
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3 zeigt
die von der Motorwelle 14 angetriebene Zwischenwelle 7 für
den Antrieb des Schlägers 2 sowie für
den Drehantrieb des Bohrers, wobei die Schlagantriebskupplung 16 mittels
eines Bedienmittels sowie die Drehantriebskupplung 15 mittels
eines Bedienelementes jeweils einfach betätigbar, insbesondere
bei Bedarf schnell zu- bzw. abschaltbar sind.
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Von
der Hülse 4 ist die Außenverzahnung 17 erkennbar,
die nach Art eines Gewindes eine Steigung aufweist. Die Profilierung 21 und
die Gegenprofilierung 22 sind im wesentlichen parallel
zu der Achse 5 gerichtet und umfassen miteinander in kämmenden
Eingriff stehende axial ausgerichtete Erhebungen bzw. Rillen. Von
der Spiralfeder 3 ist eine einzelne, aus der Hülse 4 weisende
Windung erkennbar.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
umgab die Hülse 4 abschnittsweise die Spiralfeder 3 und
die Spiralfeder 3 das Zwischenstück 11.
In einem zweiten, in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, daß die Hülse 4 zwischen
dem Zwischenstück 11 und der Spiralfeder 3 angeordnet
ist, so daß die Spiralfeder 3 abschnittsweise
an einer an der äußeren Mantelfläche 29 der
Hülse 4 angeordneten Nut 28 aufgenommen ist.
Die Hülse 4 weist an der inneren Mantelfläche 30 ein
Profil 31, speziell ein Innenprofil, auf, das mit einem
festen Gegenprofil 32 an dem Zwischenstück 11 des
Gehäuses 19 in Eingriff steht. An der äußeren Mantelfläche 29 der
Hülse ist eine Profilierung 21 vorgesehen, die
mit einer Gegenprofilierung 22 in Eingriff steht, wobei
die Gegenprofilierung 22 an einer Mantelfläche
eines Verstellkörpers 24 angeordnet ist. Die Profilierung 21 und
die Gegenprofilierung 22 sind als ineinandergreifende Gewinde
ausgebildet, deren jeweilige Steigung der Steigung der Spiralfeder 3 entspricht.
Die in 4 dargestellte Hülse 4 ist im
Vergleich zu der Spiralfeder 3 kurz ausgebildet, nach Art eines
Ringes, und nimmt nur zwei Windungen der Spiralfeder 3 auf.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war
die Spiralfeder 3 abschnittsweise an einer an der inneren
oder äußeren Mantelfläche der hohlzylindrischen
Hülse 4 ausgebildet. Es versteht sich, daß die
Hülse 4 auch eine zylindrische Spiralbohrung aufweisen
kann, die die Spiralfeder 3 abschnittsweise aufnimmt.
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Abweichend
von den vorbeschriebenen Ausführungen kann vorgesehen sein,
daß der Schläger 2 unmittelbar auf den
Bohrer trifft, so daß der Döpper 12 auch
weggelassen werden kann.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand eines Schlagwerks für
einen Bohrhammer bzw. einen Schraubbohrer, also für eine
Handwerkzeugmaschine, beschrieben. Es versteht sich, daß die
Erfindung auch auf Schlagwerke anderer Art, speziell auf Schlagwerke
für Werkzeugmaschinen in Produktionsanlagen, oder auch
für andere Handwerkzeuge, bezogen werden kann.
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- 1
- Schlagwerk
- 2
- Schläger
- 3
- Spiralfeder
- 4
- Hülse
- 5
- Achse
von Spiralfeder 3
- 6
- Nockenscheibenantrieb
- 7
- Zwischenwelle
- 8
- Nockenscheibe
- 9
- Kontur
der Nockenscheibe 8
- 10
- Stift
- 11
- Zwischenstück
- 12
- Döpper
- 13
- Bohrspindel
- 14
- Motorwelle
- 15
- Drehantriebskupplung
- 16
- Schlagantriebskupplung
- 17
- Außenverzahnung
- 18
- Gegenverzahnung
- 19
- Gehäuse
- 20
- Endabschnitt
- 21
- Profilierung
- 22
- Gegenprofilierung
- 23
- Verstellmechanismus
- 24
- Verstellkörper
- 25
- Schaft
- 26
- Führungsnut
- 27
- Stirnfläche
von Schläger 2
- 28
- Nut
- 29
- äußere
Mantelfläche von Hülse 4
- 30
- innere
Mantelfläche von Hülse 4
- 31
- Profil
- 32
- Gegenprofil
- 33
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1584420
A1 [0004]
- - DE 4030027 A1 [0005]