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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine handgehaltene Werkzeugmaschine, insbesondere einen Elektroschrauber.
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US 5,398,946 A beschreibt einen Elektroschrauber, in dessen Werkzeughalterung ein Schrauberbit ohne Betätigen der Werkzeughalterung einsetzbar ist. Das Schrauberbit kann entnommen werden, indem eine Betätigungshülse zusammen mit dem Werkzeug in eine gemeinsame Entnahmerichtung verschoben wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat einen Elektromotor und eine Abtriebsspindel, die von dem Elektromotor um einer Arbeitsachse drehend antreibbar ist. Ein längs einer Arbeitsachse orientierter, abtriebsseitig offener, zylindrischer oder prismatischer Aufnahmeraum dient zum Aufnehmen eines Werkzeugs entgegen einer Entnahmerichtung und hat in den Aufnahmeraum in radialer Richtung einstechende Langlöcher. Ein Sperrkörper ragt in dem Langloch liegend in den Aufnahmeraum hinein und ist zwischen einem abtriebsseitigen Ende des Langlochs und einem antriebsseitigen Ende des Langlochs beweglich. Eine Betätigungshülse ist gegen eine Federkraft aus einer verriegelnden Stellung in Entnahmerichtung in eine entriegelnde Stellung verschiebbar. Die Betätigungshülse hat abtriebsseitig einen ersten Ring aus einem steifen Material und antriebsseitig einen zweiten Ring aus einem Elastomer. Der Sperrkörper ist in radialer Richtung an dem ersten Ring anliegend in den Aufnahmeraum eingreifend gezwungen. Der Sperrkörper ist an dem zweiten Ring kraftfrei anliegend in den Aufnahmeraum eingreifend und der Sperrkörper kann unter radialer Kompression des zweiten Rings vollständig aus dem Aufnahmeraum austreten.
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Der Sperrkörper wird beim Einsetzen des Werkzeugs in dem Langloch zu dem antriebsseitigen zweiten Ring verschoben. Der Sperrkörper kann in radialer Richtung ausweichen. Die Spannkraft des Elastomers treibt den Sperrkörper in eine Verriegelungsnut des Werkzeugs, sobald das Werkzeug vollständig eingesetzt ist. Ein Herausziehen des Werkzeugs verhindert der steife Ring. Beim Herausziehen wird der Sperrkörper zu dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs gezogen und gelangt dabei in den steifen Ring. Der Sperrkörper kann nicht in radialer Richtung ausweichen, um das Werkzeug freizugeben. Der Anwender kann die Betätigungshülse in Entnahmerichtung versetzen wodurch der Ring aus dem Elastomer mit dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs überlappt. Der Sperrkörper kann nun das Elastomer komprimieren und das Werkzeug freigeben.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei der in Grundstellung befindlichen Betätigungshülse der erste Ring mit dem Sperrkörper überlappt, wenn der Sperrkörper an dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs anliegt, und der zweite Ring mit dem Sperrkörper überlappt, wenn der Sperrkörper dem antriebsseitigen Ende des Langlochs anliegt. Der Sperrkörper überlappt vorzugsweise mit genau einem der beiden Ringe wenn der Sperrkörper an einem der Enden des Langlochs ist. Die Betätigungshülse ist soweit aus der Grundstellung in Entnahmerichtung versetzbar, dass der zweite Ring mit dem Sperrkörper überlappt, wenn der Sperrkörper an dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs anliegt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der zweite Ring mit der Betätigungshülse längs der Arbeitsachse unbeweglich verbunden ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Innendurchmesser des ersten Rings gleich einem Innendurchmesser des zweiten Rings ist. Der unbelastete Sperrkörper greift vorzugsweise gleich tief in den Aufnahmeraum ein, unabhängig, ob der Sperrkörper an dem ersten Ring oder zweiten Ring anliegt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der zweite Ring in radialer Richtung nach Außen an der Betätigungshülse abgestützt ist. Der zweite Ring kann in radialer Richtung der durch den Sperrkörper ausgeübten Kraft nicht ausweichen. Eine radiale Außenabmessung bleibt gleich. Eine Dicke, d.h. die Differenz von Außenabmessung zu Innenabmessung, wird durch den aus dem Aufnahmeraum austretenden Sperrkörper verringert. Die Dicke des unbelasteten zweiten Rings ist vorzugsweise mehr als doppelt so groß, wie die Eingriffstiefe des Sperrkörpers in den Aufnahmeraum.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
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1 einen Elektroschrauber
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2 einen Werkzeughalter
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3 einen Werkzeughalter
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch einen Elektroschrauber 1. Der Elektroschrauber 1 hat einen Werkzeughalter 2 zum Aufnehmen eines Werkzeugs 3 mit einem prismatischen Schaft, z.B. einem Schrauberbit. Ein Elektromotor 4 ist über einen Antriebsstrang mit der Werkzeughalterung 2 gekoppelt, um diese im Betrieb um eine Arbeitsachse 5 drehend anzutreiben. Der Werkzeughalter 2 ist starr und vorzugsweise dauerhaft mit einer Abtriebsspindel 6 verbunden. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe 7, eine Drehmomentkupplung, z.B. eine einstellbare Drehmomentkupplung, enthalten. Ein Gehäuse 8 des Elektroschrauber 1 ist mit einem Handgriff 9 zum Führen des Elektroschrauber 1 und einem Systemtaster 10 zum in Betrieb nehmen des Elektroschraubers 1 durch den Anwender versehen. Eine Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt beispielsweise über ein abnehmbares Batteriepaket 11 aus mehreren sekundären Batteriezellen 12.
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Der Werkzeughalter 2 ist für eine selbsttätige Verriegelung des Werkzeugs 3 ausgelegt. Die Sperrkörper 13 können beim Einsetzen des Werkzeugs 3 ausweichen. Danach greifen die Sperrkörper 13 getrieben durch einen elastischen Ring 14 in eine Ringnut 15 des Werkzeugs 3 ein. Die Sperrkörper 13 verhindern ein Ausziehen oder Herausfallen des Werkzeugs 3. Ein Anwender kann durch Verschieben einer Betätigungshülse 16, die Verriegelung durch die Sperrkörper 13 aufheben und das Werkzeug 3 entnehmen.
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Der Werkzeughalter 2 hat einen prismatischen Aufnahmeraum 17, z.B. mit einem regelmäßig sechsflächigen Hohlraum. Der Aufnahmeraum 17 ist beispielsweise komplementär zu den vorgesehenen Werkzeugen mit einem sechsflächigen Schaftende 18, z.B. einem Schrauberbit. Der Aufnahmeraum 17 ist koaxial zu der Arbeitsachse 5 in der Abtriebsspindel 6 ausgebildet. Zwei diametral gegenüberliegende Langlöcher 19 in der Abtriebsspindel 6 öffnen den Aufnahmeraum 17 in radialer Richtung. Die Langlöcher 19 sind mit ihrer größeren Abmessung parallel zu der Arbeitsachse 5 orientiert. Eine Länge (Abmessung längs der Arbeitsachse 5) eines Langlochs 19 ist zwischen 50 % und 150 % größer als eine Breite (Abmessung in Umfangsrichtung um die Arbeitsachse 5) des Langlochs 19. Die Langlöcher 19 sind in Entnahmerichtung 20 des Werkzeugs 3 geschlossen. In jedem der Langlöcher 19 liegt eine Kugel 13, welche einen beispielhaften Sperrkörper ausbildet. Die Kugel 13 kann teilweise in den Aufnahmeraum 17 hineinragen. Eine Eindringtiefe in den Aufnahmeraum 17 ist durch das Profil des Langlochs 19 begrenzt. Der Sperrkörper kann längs der Arbeitsachse 5 in dem Langloch 19 bewegt werden, die Bewegung in Entnahmerichtung 20 ist durch eine abtriebsseitige Stirnfläche 21 und die Bewegung entgegen der Entnahmerichtung 20 durch eine antriebsseitige Stirnfläche 22 des Langlochs 19 begrenzt. Abtriebsseitig ist hier als Richtungsangabe längs der Arbeitsachse 5 zu verstehen. Das abtriebsseitige Element folgt dem antriebsseitigen Element in Entnahmerichtung 20.
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Die Betätigungshülse 16 umschließt den Aufnahmeraum 17 auf Höhe der Langlöcher 19. Die Betätigungshülse 16 wird durch eine Schraubenfeder 23 entgegen der Entnahmerichtung 20 an einen Anschlag 24 gedrückt. Diese Stellung ist die Grundstellung. Die Schraubenfeder 23 ist beispielsweise unter Vorspannung zwischen der Betätigungshülse 16 und einem Sprengring 25 an der Abtriebsspindel 6 eingespannt. Der Anschlag 24 ist beispielsweise ein Sprengring. Ein Anwender kann gegen die Kraft der Schraubenfeder 23 die Betätigungshülse 16 in Entnahmerichtung 20 parallel zu der Arbeitsachse 5 verschieben.
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Die Betätigungshülse 16 ist an ihrer Innenfläche mit einer vorzugsweise rotationssymmetrischen Kontur versehen. Die Innenfläche hat einen radial nach Innen vorspringenden ringförmigen Vorsprung, der nachfolgend als Ring 26 bezeichnet wird. Der Ring 26 ist vorzugsweise einstückig mit der Betätigungshülse 16 hergestellt, z.B. als ein Spritzgussstück aus einem steifen Kunststoff. Der Ring 26 hat eine der Arbeitsachse 5 zugewandte, vorzugsweise parallele, Innenfläche 27. Die Funktion der Innenfläche 27 ist das Sperren einer radialen Bewegung der Kugel 13, und wird daher nachfolgend als Sperrfläche 27 bezeichnet. Der radiale Abstand 28 der Sperrfläche 27 ist derart bemessen, dass wenn die Kugel 13 die Sperrfläche 27 berührt, ein Teil der Kugel 13 in den Aufnahmeraum 17 ragt. Der radiale Abstand 28 der Sperrfläche 27 zu dem Aufnahmeraum 17 ist geringer als die radiale Abmessung des Sperrkörpers 13. Die Sperrfläche 27 liegt an der Kugel 13 tangential an, wenn die Betätigungshülse 16 in Grundstellung und die Kugel 13 an der abtriebsseitigen Stirnfläche 22 anliegt.
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Sofern die Betätigungshülse 16 durch den Anwender nicht in Entnahmerichtung 20 ausgelenkt ist, d.h. in ihrer Grundstellung ist, überlappt der Ring 26 mit seiner Sperrfläche 27 mit dem Sperrkörper 13, wenn dieser an dem abtriebsseitigen Ende 22 des Langlochs 19 anliegt. Der Abmessung der Sperrfläche 27 überlappt maximal mit der Hälfte des Langlochs 19, insbesondere nicht mit dessen antriebsseitigen Ende 21. Sofern die Kugel 13 an dem antriebsseitigen Ende 21 anliegt, ist eine radiale Bewegung der Kugel 13 durch die Sperrfläche 27 nicht gehemmt.
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In die Betätigungshülse 16 ist ein O-Ring 14 aus Kautschuk eingesetzt. Der O-Ring 14 gleicht in seiner Beschaffenheit einem herkömmlichen Dichtungsring. Insbesondere ist der O-Ring 14 elastisch verformbar. Der O-Ring 14 ist in Entnahmerichtung 20 vor dem Ring 26 angeordnet. Vorzugsweise ist eine ringförmige Nut 29 in die Betätigungshülse 16 eingelassen, in welche der O-Ring 14 unter geringer Vorspannung eingesetzt ist.
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Der O-Ring 14 überlappt mit der Kugel 13, wenn diese an dem antriebsseitigen Ende 21 des Langlochs 19 anliegt. Die radial nach Innen weisende Innenfläche 30 des O-Rings 14 berührt die Kugel 13, wenn diese in den Aufnahmeraum 17 eingreift. Der O-Ring 14 hält die Kugel 13 somit im Eingriff. Im Gegensatz zu dem Ring 26 aus dem steifen Material gibt der O-Ring 14 nach, wenn die Kugel 13 in radialer Richtung durch das Werkzeug 3 herausgedrückt wird. Die O-Ring 14 ist wenigstens derart dick und weich, dass die Kugel 13 vollständig, d.h. um die gesamte Eingriffstiefe, aus dem Aufnahmeraum 17 austreten kann. Bei dem herkömmlichen Kautschuk erweist sich eine Dicke (Schnurstärke) des O-Rings 14 von etwa dem Doppelten bis Dreifachen der Eingriffstiefe der Kugel 13 in den Aufnahmeraum 17 als ausreichend.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Werkzeughalter 2. Der Werkzeughalter 2 hat einen Aufnahmeraum 17 für das Werkzeug 3. Ein oder zwei Kugeln 13, die in ihre zugehörigen Langlöcher 19 eingesetzt sind, dienen der Verriegelung des Werkzeugs 3 über dessen Nuten in dem Aufnahmeraum 17. Eine Betätigungshülse 16 hat einen unnachgiebigen Ring 26, der eine radiale Sperrfläche 27 zum Hemmen einer radialen Bewegung der Kugeln 13 nahe dem abtriebsseitigen Ende 22 des jeweiligen Langlochs 19 bildet. Für weitere Details wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
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Ein elastischer Ring 31 ist in die Betätigungshülse 16 eingelegt oder eingespritzt. Der Ring 31 kann aus Kautschuk oder einem Schaum gebildet sein. Der Ring 31 ist in Entnahmerichtung 20 unmittelbar vor dem steifen Ring 26. Der elastische Ring 31 überlappt mit dem antriebsseitigen Ende 21 des Langlochs 19 bzw. der Kugel 13, wenn diese an dem antriebsseitigen Ende 21 anliegt.
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Vorzugsweise geht die Innenfläche 27 des steifen Rings 26 nahtlos in eine radiale Innenfläche 32 über. Ein radialer Abstand 28 der beiden Innenflächen zu dem Aufnahmeraum 17 kann beispielsweise gleich sein. Die Dicke, radiale Abmessung, des elastischen Rings 31 von etwa dem Doppelten bis Dreifachen der Eingriffstiefe der Kugel 13 in den Aufnahmeraum 17 ist ausreichend.
