DE102009000065A1

DE102009000065A1 - Werkzeuggerät mit einer durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Spindel

Info

Publication number: DE102009000065A1
Application number: DE200910000065
Authority: DE
Inventors: Joachim Hecht; Heiko Roehm; Martin Kraus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2010-07-15
Also published as: US20120006575A1; CN102271869A; EP2385890B1; EP2385890A1; CN102271869B; WO2010079002A1; US9108306B2

Abstract

Die Erfindung geht von einem Werkzeuggerät (10) mit einer durch eine Antriebsvorrichtung (12) angetriebenen Spindel (16) aus, die an ihrem freien Ende eine Aufnahmeeinrichtung (22, 26) für ein Werkzeug bzw. einen Werkzeughalter aufweist, wobei im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung (12) ein Antriebsteil (28) vorgesehen ist, das über Mitnehmer (50) ein Drehmoment mit einem definierten Spiel in Drehrichtung auf ein drehfest mit der Spindel (16) verbundenes Abtriebsteil (40) überträgt, während sich ein von der Spindel (16) aus Richtung auf die Antriebsvorrichtung (12) wirkendes, ein antriebsseitiges Drehmoment übersteigendes Drehmoment über Klemmflächen (46) am Umfang des Abtriebsteils (40), über Klemmkörper (48) und über einen Sperring (32) mit einer Hohlzylinderfläche (38) am Gehäuse des Werkzeuggeräts (10) abstützt. Es wird vorgeschlagen, dass das Abtriebsteil ein Mitnahmeprofil (40) mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen ist, von denen ein erster Teil als Klemmflächen (46) und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen (44) wirken, die mit den Mitnehmern (50) des Antriebsteils (28) zusammenarbeiten.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Werkzeuggerät mit einer durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Spindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
Werkzeuggeräte, insbesondere Elektrowerkzeuge, wie z. B. Akku-Schrauber, Akku-Bohrschrauber, Akku-Schlagbohrmaschinen besitzen einen Antriebsmotor, in der Regel einen Elektromotor, der über ein ein- oder mehrstufiges Getriebe eine Spindel antreibt. Diese beinhaltet eine Werkzeugaufnahme. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Werkzeugaufnahme drehfest, aber lösbar an der Spindel befestigt ist. Häufig besitzen die Werkzeuggeräte, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeuge eine Spindellockmitnahme. Diese ist im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel angeordnet und lässt die Spindel in dem Gehäuse rotieren, wenn das von außen an der Spindel anliegende Moment kleiner ist, als das von einem getriebeseitigen Mitnehmer. Wenn das von außen vonseiten der Werkzeugaufnahme an der Spindel anliegende Moment größer ist als von dem getriebeseitigen Mitnehmer, sperrt die Spindellockmitnahme die Spindel gegenüber dem Gehäuse. Dies erlaubt z. B. das Öffnen von einem Bohrfutter, ohne einen zusätzlichen Spindellock von Hand zu betätigen, oder das Durchführen von Arbeitsfällen, die ein höheres Drehmoment erfordern, als durch den Elektromotor erzeugt werden kann. Ferner können durch Drehen des Werkzeuggeräts Bohrer aus einem Bohrloch entfernt werden.
Aus der DE 699 21 250 T2 ist ein Werkzeuggerät mit einem Elektromotor bekannt, der über ein Vorgelegegetriebe eine Spindel mit einem Spannfutter antreibt. Das Vorgelegegetriebe besteht aus einem mit der Motorweile drehfest verbundenen Ritzel, das mit einem auf einer Vorgelegewelle drehbar gelagerten Vorgelegezahnrad kämmt. Ein weiteres Vorgelegeritzel, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt, kämmt mit einem Abtriebszahnrad, das drehfest mit der Spindel verbunden ist.
In einer gehäusefesten, zylindrischen Kammer, die die Vorgelegewelle auf der Antriebsseite umfasst, ist eine Spindellockmitnahme untergebracht, die ein prismatisches Abtriebsteil umfasst. An den Kanten des Prismas sind Längsnuten vorgesehen, in die axial gerichtete fingerartige Mitnehmer mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Die Mitnehmer sind an dem Vorgelegezahnrad angeformt. Zwischen den Prismaflächen und der Innenwand der zylindrischen Kammer bzw. einer darin angeordneten, gehäusefesten Buchse sind Klemmrollen vorgesehen. Im Normalbetrieb wird das Drehmoment des Elektromotors über das Ritzel auf das Vorgelegerad übertragen und von dort über die Mitnehmer auf das Abtriebsteil, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt. Mit der Vorgelegewelle wird das Vorgelegeritzel angetrieben, das mit dem Abtriebszahnrad kämmt und so die Spindel antreibt. Wenn das von dem Abtriebszahnrad auf die Vorgelegewelle übertragene Drehmoment größer ist als das vom Vorgelegerad übertragene Drehmoment, verdreht sich das Abtriebsteil gegenüber den Mitnehmern innerhalb des vorgegebenen Spiels, und die Klemmrollen üben eine Klemmwirkung zwischen dem Abtriebsteil und der gehäusefesten zylindrischen Kammer aus, sodass sich das von der Spindel erzeugte Drehmoment am Gehäuse abstützt und die Spindel blockiert.
Offenbarung der Erfindung
Nach der Erfindung ist das Abtriebsteil ein prismatisches Mitnahmeprofil mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen, von denen ein erster Teil als Klemmflächen und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen wirken, die mit den Mitnehmern des Antriebsteils zusammenarbeiten. Dabei können sich die Mitnehmer auf den Mitnahmeflächen symmetrisch zu den Klemmflächen abstützen. Eine andere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Klemmflächen axial versetzt zu den Mitnahmeflächen angeordnet sind. Dabei können die Mitnahmeflächen stetig in die Klemmflächen übergehen oder vorzugsweise mit den Klemmflächen eine Ebene bilden.
Durch die erfindungsgemäßen Ausführungen erzielt man bei einem geringen Aufwand eine höhere Präzision, da eine Kontaktfläche des Mitnehmers ein Ausläufer der Klemmfläche ist. Ferner wird die Präzision durch kürzere Toleranzketten bei gleichem Herstellungsverfahren erhöht. Die Kontaktflächen ergeben geringe Flächenpressungen, was sich insbesondere bei Momentenstößen günstig auf die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Spindellockmitnahme auswirkt.
Auf Grund der robusten Spindellockmitnahme ist es möglich, diese unmittelbar an der Spindel angreifen zu lassen, sodass die von der Spindel übertragbaren hohen, häufig stoßbelasteten Drehmomente nicht über empfindliche Getriebeteile geleitet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn als Endstufe ein Planetensatz verwendet wird, dessen Planetenträger Mitnehmer aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen des Mitnahmeprofils der Spindel zusammenwirken. Hierbei ist es vorteilhaft, am Planetenträger in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern Führungen anzuformen, die mit abgerundeten Kanten des prismatischen Mitnahmeprofils zusammenwirken. Die abgerundeten Kanten bilden Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders. Dadurch wird der Planetenträger mit seinen gegebenenfalls axial verlängerten Führungen sicher auf der im Gehäuse gelagerten Spindel geführt.
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.
Es zeigen:
1 ein teilweise geschnittenes Werkzeuggerät, so weit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist und
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Spindellockmitnahme.
Ein Werkzeuggerät 10 nach 1 umfasst eine Antriebsvorrichtung 12 und eine Spindel 16, die über Wälzlager 18 und 20 in einem Lagergehäuse 14 drehbar gelagert ist. Die Spindel 16 hat an ihrem freien Ende ein Außengewinde 22 und in einer Bohrung 24 ein Innengewinde 26. Die Gewinde 22, 26 dienen zur Befesti gung von Werkzeugen oder Werkzeugaufnahmen, z. B. Spannfutter oder dgl. Das Ende der Spindel 16 kann aber auch anders gestaltet sein, um die Aufnahme von Werkzeugen über Schnellspanneinrichtungen zu ermöglichen.
Die Antriebsvorrichtung 12 beinhaltet in der Regel einen nicht näher dargestellten Elektromotor mit seinen Steuer- und Betätigungselementen und ein mechanisches Untersetzungsgetriebe, dessen Endstufe bei dem Ausführungsbeispiel als Planetenradsatz ausgebildet ist und dessen Planetenträger 28 die Spindel 16 antreibt. Am Planetenträger 28 sind auf Planetenbolzen 30 nicht näher dargestellte Planetenräder gelagert.
Das dem Planetenträger 28 zugewandte Ende der Spindel 16 hat die Form eines Prismas und bildet mit einem Mitnahmeprofil 40 ein Abtriebsteil. Die Kanten 42 des prismatischen Mitnahmeprofils 40 sind abgerundet und bilden Teilflächen eines Zylinders, dessen Achse koaxial zur Drehachse der Spindel 16 verläuft. Auf den abgerundeten Kanten 42 ist der Planetenträger 28, der als Antriebsteil dient, mittels Führungen 52 geführt, wobei die Führungen 52 axial über die der Spindel 16 zugewandten Stirnfläche des Planetenträgers 28 vorstehen.
Die zwischen den Kanten 42 liegenden Prismaflächen wirken in einem ersten Teil als Klemmflächen 46, während sie in einem zweiten Teil, der dem Planetenträger 28 zugewandt ist, als Mitnahmeflächen 44 wirken. Die Mitnahmeflächen 44 greifen in eine zentrale Öffnung des Planetenträgers 28 ein und stützen sich mit einem definierten Spiel, das eine definierte Drehbewegung zwischen dem Planetenträger 28 und dem Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 zulässt, an entsprechenden Mitnehmern 50 des Planetenträgers 28 ab. Im Bereich der sich zum freien Ende der Spindel 16 hin anschließenden Klemmflächen 46 sind Klemmkörper in Form von Klemmrollen 48 angeordnet. Sie werden in montiertem Zustand von einem Sperrring 32 mit einer Hohlzylinderfläche 38 umfasst. Der Sperrring 32 ist im Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 durch Nocken 34 drehfest gesichert, die an ihrem Umfang Längsnuten 36 aufweisen.
Im normalen Betrieb wird das Drehmoment vom Planetenträger 28 über die Mitnehmer 50 auf das Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 übertragen. Übersteigt in besonderen Fällen das von der Spindel 16 auf den Planetenträger 28 übertragene Drehmoment das Antriebsmoment, verstellen sich die Klemmflächen 46 in nerhalb des Spiels des Mitnahmeprofils 40 und stellen eine Klemmverbindung zwischen den Klemmflächen 46 der Spindel 16 und der Hohlzylinderfläche 38 des Sperrrings 32 über die Klemmkörper 48 her, sodass das von der Spindel 16 ausgeübte Drehmoment sich am Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 abstützt und die Spindel 16 sperrt. Diese Funktion ist auch gegeben, wenn sich die Antriebsrichtung der Antriebsvorrichtung 12 umkehrt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 69921250 T2 [0003]

Claims

Werkzeuggerät (10) mit einer durch eine Antriebsvorrichtung (12) angetriebenen Spindel (16), die an ihrem freien Ende eine Aufnahmeeinrichtung (22, 26) für ein Werkzeug bzw. einen Werkzeughalter aufweist, wobei im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung (12) ein Antriebsteil (28) vorgesehen ist, das über Mitnehmer (50) ein Drehmoment mit einem definierten Spiel in Drehrichtung auf ein drehfest mit der Spindel (16) verbundenes Abtriebsteil (40) überträgt, während sich ein von der Spindel (16) aus in Richtung auf die Antriebsvorrichtung (12) wirkendes, ein antriebsseitiges Drehmoment übersteigendes Drehmoment über Klemmflächen (46) am Umfang des Abtriebsteils (40), über Klemmkörper (48) und über einen Sperrring (32) mit einer Hohlzylinderfläche (38) am Gehäuse des Werkzeuggeräts (10) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil ein Mitnahmeprofil (40) mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen ist, von denen ein erster Teil als Klemmflächen (46) und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen (44) wirken, die mit den Mitnehmern (50) des Antriebsteils (28) zusammenarbeiten.
Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (46) axial versetzt zu den Mitnahmeflächen (44) angeordnet sind.
Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) stetig in die Klemmflächen (46) übergehen.
Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) und die Klemmflächen (46) eine Ebene bilden.
Werkzeuggerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Antriebsvorrichtung (12) gewandte Ende der Spindel (16) als Abtriebsteil ausgebildet ist, indem es als prismatisches Mitnahmeprofil (40) geformt ist.
Werkzeuggerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Endstufe einen Planetensatz aufweist, dessen Planetenträger (28) Mitnehmer (50) aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen (44) des Mitnahmeprofils (40) der Spindel (16) zusammenwirken.
Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Planetenträger (28) in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern (50) Führungen (52) angeformt sind, die mit abgerundeten Kanten (42) des prismatischen Mitnahmeprofils (40) zusammenwirken, die Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders bilden.