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Die Erfindung bezieht sich auf eine handgeführte Schleifmaschine mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben einer rotierenden Schleifrolle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2010 042 605 A1 wird eine handgeführte Schleifmaschine mit einer rotierend angetriebenen, walzenförmigen Schleifrolle beschrieben, deren Mantelfläche die Schleif- bzw. Arbeitsseite zum Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstückes bildet. Die Schleifrolle ist nach Art einer Malerrolle an einem abgekröpften Gehäuseabschnitt des Gehäuses der Schleifmaschine gehalten und wird von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben, der im Handgriff des Gehäuses angeordnet ist. Die Motorwelle des Antriebsmotors ist über eine erste Getriebestufe mit einer Transmissionswelle gekoppelt, welche durch den abgekröpften Gehäuseabschnitt geführt ist. Das gegenüberliegende Ende der Transmissionswelle ist über eine zweite Getriebestufe mit der Schleifrolle gekoppelt und treibt diese an.
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Bei derartigen Handschleifmaschinen ist auf eine leichte und klein bauende Ausführung bei hoher Effizienz zu achten. Ein verbesserter Wirkungsgrad ermöglicht die Verwendung klein bauender Antriebsmotoren, wodurch sich zusätzliche konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten ergeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine handgeführte Schleifmaschine kompakt und mit gutem Wirkungsgrad auszuführen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße handgeführte Schleifmaschine weist als Werkzeug eine rotierende Schleifrolle auf, deren Mantelfläche die Arbeits- bzw. Schleifseite zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes bildet. Die Schleifmaschine ist mit einem elektrischen Antriebsmotor ausgestattet, der die Schleifrolle antreibt. Vorteilhafterweise ist genau eine Schleifrolle vorgesehen, die insbesondere walzenförmig ausgebildet ist, wobei die gesamte Mantelfläche der Schleifrolle die Schleifseite bildet, welche bei der Werkstückbearbeitung bei der rotierenden Arbeitsweise der Schleifrolle mit dem Werkstück in Kontakt gelangt.
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Der Antriebsmotor ist zumindest teilweise, vorteilhafterweise vollständig in die Schleifrolle integriert, die hohlzylindrisch ausgebildet ist. Die axiale Länge des Antriebsmotors entspricht bevorzugt maximal der axialen Länge der Schleifrolle, was eine vollständige Integration des Antriebsmotors in die Schleifrolle ermöglicht. Möglich ist es auch, dass der Antriebsmotor die Stirnseite der Schleifrolle teilweise überragt und teilweise in die Schleifrolle einragt. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise koaxial, gegebenenfalls achsparallel zur Drehachse der angetriebenen Schleifrolle angeordnet. Bei koaxialer Anordnung fallen die Motorlängsachse und die Drehachse der Schleifrolle zusammen.
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Der elektrische Antriebsmotor kann als ein Außenläufermotor mit innen liegendem Stator und außen liegendem Rotor zum Antreiben der Schleifrolle ausgebildet sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass im Vergleich zu einer elektrischen Universalmaschine eine kompaktere Ausführung des Motors möglich ist, so dass weniger Bauraum beansprucht wird. Da die Außenseite des Rotors im Vergleich zu einem Innenläufermotor einen erheblich größeren Durchmesser aufweist, können trotz kompakter Abmessungen des Motors verhältnismäßig hohe Momente über den die Schleifrolle antreibenden Rotor übertragen werden.
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Zweckmäßigerweise ist die Schleifrolle unmittelbar mit dem Rotor, insbesondere mit der Außenseite des Rotors verbunden. Hierdurch wird die Anzahl der Getriebebauteile signifikant reduziert, wobei gegebenenfalls auf ein Getriebe vollständig verzichtet werden kann, was zu weniger Reibungsverlusten und damit zu einem verbesserten Wirkungsgrad führt. Außerdem ist aufgrund der geringeren Anzahl bewegter Bauteile das Geräuschniveau reduziert. Es ist aber auch möglich, ein zwischen dem Rotor und der Schleifrolle angeordnetes Getriebe vorzusehen.
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Die Schleifrolle ist entweder drehfest mit dem Rotor verbunden, so dass die Schleifrolle zumindest in wesentlichen Teilen von dem Rotor des Antriebsmotors gebildet ist. Auf ein zwischengeschaltetes Getriebe kann verzichtet werden, wenn die Schleifrolle die Außenseite des Rotors bildet bzw. unmittelbar mit der Außenseite des Rotors fest verbunden ist.
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Es ist aber auch möglich, eine Relativdrehbewegung zwischen dem in die Schleifrolle integrierten Rotor und der Schleifrolle zuzulassen, wobei die Kopplung zwischen Rotor und Schleifrolle über ein Getriebe erfolgt. Das Getriebe kann innerhalb oder außerhalb der hohlzylindrischen Schleifrolle angeordnet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Getriebe an einer Stirnseite, also außerhalb der Schleifrolle angeordnet ist. Gemäß einer alternativen Ausführung ist das Getriebe oder zumindest ein Getriebebauteil in die Schleifrolle integriert; zum Beispiel können zwischen der äußeren Mantelfläche des Rotors und der Innenseite der Schleifrolle ein oder mehrere drehübertragende Bauteile eines Getriebes angeordnet sein. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, an der Stirnseite der Schleifrolle eine Elektronikeinrichtung zur Ansteuerung einstellbarer Bauteile des Getriebes bzw. des Antriebsmotors vorzusehen. Sofern das Getriebe an der Stirnseite der Schleifrolle angeordnet ist, kommt eine Zusammenlegung von Getriebe und Elektronikbauteil in ein gemeinsames Gehäuse in Betracht.
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Der elektrische Antriebsmotor kann auch als ein Innenläufermotor mit außen liegendem Stator und innen liegendem Rotor zum Antreiben der Schleifrolle ausgebildet sein. Der Rotor ist in diesem Fall über mindestens ein Getriebebauteil eines Getriebes oder direkt über die Rotorwelle mit der Schleifrolle gekoppelt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf die Integration des Antriebsmotors in die Schleifrolle bezieht, umgreift der Stator eine im Gehäuse angeordnete Lagerwelle der Schleifrolle. Die Lagerwelle ist vorzugsweise drehfest im Gehäuse angeordnet, wobei die Schleifrolle an der Lagerwelle drehbar über Lagerstellen gelagert ist, die beispielsweise als Lagerringe ausgeführt sind. Möglich ist auch eine drehbare Lagerung der Lagerwelle im Gehäuse und eine feste Verbindung zwischen der Lagerwelle und der Schleifrolle.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der elektrische Antriebsmotor als ein elektronisch kommutierter EC-Motor ausgeführt, bei dem das elektromagnetische Wechselfeld in Spulenwicklungen im Stator über eine elektronische Kommutierung erzeugt wird. Es handelt sich bevorzugt um einen Gleichstrommotor mit Permanentmagneten, die in den Rotor integriert sind und deren Magnetfeld mit dem Wechselfeld der Spulen des Stators interagiert. Die Permanentmagnete können an der Innenseite der Schleifrolle angeordnet sein, so dass die Schleifrolle einschließlich der Permanentmagente den Rotor bildet.
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Der Antriebsmotor ist in dieser Ausführung als ein permanenterregter Synchronmotor mit elektronischer Kommutierung ausgebildet, der sich durch eine hohe Leistungsdichte auszeichnet.
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Bei fester Verbindung zwischen der Schleifrolle und dem Rotor kann die hohlzylindrische Schleifrolle an ihrer Innenwand die Permanentmagnete tragen. In dieser Ausführung ist die Schleifrolle Teil des Rotors des Antriebsmotors und bildet den Rückschlussring der Magnete.
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Die Integration des elektrischen Antriebsmotors in die Schleifrolle bzw. die Anordnung unmittelbar benachbart zur Schleifrolle ermöglicht eine kompakte Ausführung und einen verbesserten Wirkungsgrad sowie eine Geräuschreduzierung. Zusätzlich sind auch verschiedenartige Gestaltungsmöglichkeiten für das Gehäuse gegeben. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die handgeführte Schleifmaschine nach Art einer Malerrolle ausgeführt und weist einen abgekröpft ausgebildeten, gehäuseseitigen Handgriff auf, welcher die Schleifrolle stirnseitig trägt.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine handgeführte Schleifmaschine, die nach Art einer Malerrolle ausgebildet ist, mit der vorne liegenden Schleifrolle im Schnitt, wobei in die Schleifrolle ein elektrischer Antriebsmotor integriert ist,
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2 die Schleifrolle gemäß 1 in vergrößerter Darstellung,
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3 eine Ausführungsvariante einer handgeführten Schleifmaschine, bei der der elektrische Antriebsmotor in die Schleifrolle integriert ist, die Bewegungsübertragung vom Rotor auf die Schleifrolle jedoch über ein stirnseitig angeordnetes Getriebe erfolgt,
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4 eine weitere Ausführungsvariante einer handgeführten Schleifmaschine.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 und 2 ist eine handgeführte Schleifmaschine 1 in Form einer Malerrolle dargestellt, die ein als Handgriff 2 ausgebildetes Gehäuse aufweist, welcher über einen abgekröpften Abschnitt 3 eine motorisch angetriebene Schleifrolle 4 trägt. Die Schleifrolle 4 wird an einer Stirnseite von dem abgekröpften Abschnitt 3 gehalten. Die Schleifrolle 4, deren äußere Mantelfläche als Schleifseite zur Werkstückbearbeitung ausgebildet ist, ist hohlzylindrisch ausgeführt und nimmt in ihrem Innenraum einen elektrischen Antriebsmotor 5 zumindest teilweise auf, der entweder über einen externen Stromanschluss 21, 22 oder über ein Akku-Pack 18 mit Strom versorgt wird.
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Der elektrische Antriebsmotor 5 ist als ein elektronisch kommutierter EC-Außenläufermotor ausgebildet, der einen innen liegenden Stator 6 und einen außen liegenden, umgreifenden Rotor 7 aufweist. Der Stator 6 umgreift eine Lagerwelle 9, die fest mit dem abgekröpften Abschnitt 3 des Handgriffs verbunden ist und gegebenenfalls eine Verlängerung des abgekröpften Abschnittes 3 bilden kann. Die Lagerwelle 9 dient zur Lagerung des Rotors 7, indem an gegenüberliegenden, stirnseitigen Enden des Antriebsmotors 5 Lagerringe 10 und 11 an der Lagerwelle 9 zur Lagerung des Rotors 7 angeordnet sind. Der Stator 6 ist drehfest mit der Lagerwelle 9 verbunden.
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Der Stator 6 trägt über einen Umfang verteilt mehrere bestrombare Wicklungen 8, die über eine elektronische Kommutierung mit Strom zur Erzeugung eines umlaufenden Feldes versorgt werden. Der Rotor 7 umfasst mehrere Permanentmagnete 12, die in Umfangsrichtung verteilt und an der Innenseite der hohlzylindrischen Schleifrolle 4 angeordnet sind; der Rotor 7 ist somit von den Permanentmagneten 12 und der Schleifrolle 4 gebildet. Die Schleifrolle bildet dabei vorteihafterweise den Rückschlussring der Permanentmagnete 12. Im Betrieb wird durch die elektronische Kommutierung in den Wicklungen 8 am Stator 6 ein umlaufendes Drehfeld erzeugt, das mit den Magnetfeldern der Permanentmagnete 12 am Rotor 7 interagiert und dadurch den Rotor 7 einschließlich der Schleifrolle 4 in Drehrichtung antreibt. Zwischen der Außenseite des Stators 6 und der Innenseite des Rotors 7 befindet sich ein Luftspalt 13, so dass der Rotor 7 reibungsfrei umlaufen kann.
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Der Stator 6 und die Permanentmagnete 12 weisen eine geringere axiale Länge auf als die Schleifrolle 4 und sind vollständig in die Schleifrolle 4 integriert. Die Stromzufuhr zu den Wicklungen 8 des Stators 6 erfolgt beispielsweise über die gehäusefest angeordnete Lagerwelle 9, die als Hohlwelle ausgeführt sein kann.
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Die Schleifrolle 4 weist ein innen liegendes, hohlzylindrisches Trägerteil 14 und ein außen liegendes Schleifteil 15 auf, Trägerteil 14 und Schleifteil 15 sind drehfest miteinander verbunden, wobei das Schleifteil 15 vom Trägerteil 14 abnehmbar ist. Das Trägerteil 14 trägt an seiner Innenseite die Permanentmagnete 12.
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Am Handgriff 2 befindet sich ein Schalterelement 19 zum Ein- und Ausschalten des elektrischen Antriebsmotors 5. In den Handgriff 2 kann außerdem eine Elektronikeinheit 20 zur Steuerung des Antriebsmotors integriert sein. Am stirnseitigen Ende des Handgriffs 20 ist ein Akku-Pack 18 angeordnet zur Stromversorgung des Antriebsmotors, wobei die Versorgungsleitung durch den Handgriff und den abgekröpften Abschnitt 3 zum Antriebsmotor erfolgt.
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Zusätzlich oder alternativ zum Akku-Pack 18 kann die Stromversorgung auch über ein Netzkabel 21 und einen Netzstecker 22 erfolgen.
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In 3 ist eine Ausführungsvariante einer handgeführten Schleifmaschine 1 dargestellt, deren Grundaufbau gleich ist wie im ersten Ausführungsbeispiel. Auch in 3 ist die Schleifrolle 4 hohlzylindrisch ausgebildet und nimmt einen elektrischen Antriebsmotor auf, der als elektronisch kommutierter Außenläufermotor ausgebildet ist. Der außen liegende Rotor ist jedoch nicht drehfest mit der Schleifrolle 4 verbunden, vielmehr erfolgt der Antrieb der Schleifrolle 4 über ein Getriebe 16, das an einer Stirnseite der Schleifrolle angeordnet ist, an der auch die Halterung der Schleifrolle 4 an dem abgekröpften Abschnitt 3 des Handgriffs 2 erfolgt. Die Antriebsbewegung des Rotors des elektrischen Antriebsmotors 5 wird auf das Getriebe 16 übertragen, in welchem eine Drehzahluntersetzung stattfindet und über das die Schleifrolle 4 mit geringerer Drehzahl angetrieben wird. Das Getriebe 16 befindet sich in einem Gehäuse 17, in welchem auch Elektronikbauteile zur Ansteuerung verstellbarer Getriebe bzw. des elektrischen Antriebsmotors aufgenommen sein können.
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Wie 3 des Weiteren zu entnehmen, kann im Bereich des außen liegenden, stirnseitig an der Schleifrolle 4 angeordneten Getriebes 16 auch ein Akku-Pack 18 optional angeordnet sein. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist es aber auch zusätzlich oder alternativ möglich, die Stromversorgung über ein Netzkabel 21 und einen Netzstecker 22 sicherzustellen. Die Betätigung des elektrischen Antriebsmotors erfolgt über ein am Handgriff 2 angeordnetes Schalterelement 19.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schleifmaschine 1 dargestellt, die grundsätzlich den gleichen Aufbau wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen aufweist. Auch bei 4 ist der elektrische Antriebsmotor 5 in die hohlzylindrische Schleifrolle 4 integriert.
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Der elektrische Antriebsmotor 5 ist jedoch nicht als Außenläufermotor, sondern als Innenläufermotor ausgebildet, insbesondere als ein DC-Innenläufermotor, und weist einen außen liegenden Stator 6 und einen innen liegenden Rotor 7 auf. Die Wicklungen des Rotors 7 werden über eine Kommutierungseinrichtung mit Kohlebürsten 24 und einem Kollektor 25, der drehfest an der Rotorwelle des Rotors 7 angeordnet ist, mit Strom versorgt. Der Stator 6 weist ein feststehendes Polgehäuse 23 mit Permanentmagneten auf.
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In die Schleifrolle 4 ist im Bereich der Stirnseite des elektrischen Antriebsmotors 5 ein Getriebe 16 integriert, beispielsweise ein Planetengetriebe, das über ein Ritzel 26 auf der Rotorwelle des Rotors 7 angetrieben wird. Abtriebsseitig ist das Getriebe 16 über ein weiteres Ritzel 27 mit der Schleifrolle 4 drehverbunden.
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Die Schleifrolle 4 ist über eine Lagerstelle 28 gegenüber dem Polgehäuse 23 des Antriebsmotors drehbar gelagert. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine Lagerung der Schleifrolle 4 über eine Lagerstelle 29 an einer Lagerplatte 30 möglich, welche auch Träger des elektrischen Antriebsmotors 5 ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010042605 A1 [0002]
