-
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine.
-
Stand der Technik
-
Sicherheitsbremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus
DE 10 2008 054 694 A1 .
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsbremsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Bremsen eines mittels einer Antriebseinheit, insbesondere mittels eines Motors, über eine Abtriebseinheit, insbesondere eine Abtriebswelle, angetriebenen Bearbeitungswerkzeugs. Die Sicherheitsbremsvorrichtung umfasst zumindest eine Entkopplungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit zu entkoppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse und/oder Rotationsenergie der Abtriebseinheit zu reduzieren. Ferner umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest auch eine Bremsvorrichtung, aufweisend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil auf der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, insbesondere auf der Abtriebswelle der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, und wobei der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen ist, im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein. Der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil sind dazu vorgesehen, bei einem Bremsvorgang miteinander mechanisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen oder zu blockieren. Erfindungsgemäß ist der erste Bremsvorrichtungsteil der Bremsvorrichtung einteilig, insbesondere einstückig, mit der Entkopplungsvorrichtung ausgeführt.
-
Unter einer „Sicherheitsbremsvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die ein Bearbeitungswerkzeug in einer Situation, in der Gefahr von dem Bearbeitungswerkzeug für einen Bediener ausgeht, mittels zumindest der Bremsvorrichtung bremst oder stoppt. Insbesondere bremst die Sicherheitsbremsvorrichtung das Bearbeitungswerkzeug bei einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer. In einer Ausführungsform umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung ferner eine Recheneinheit und eine Sensoreinheit, wobei die Recheneinheit mit zumindest einem Sensor der Sensoreinheit kommuniziert, wobei der Sensor dazu vorgesehen ist, eine Gefahr für einen Bediener, insbesondere eine Annäherung des Bedieners an das Bearbeitungswerkzeug und/oder eine Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch den Bediener, zu detektieren. Eine Elektronik der Sicherheitsbremsvorrichtung kann dann, nach Detektion einer Annäherung des Bedieners an das Bearbeitungswerkzeug und/oder nach Detektion eines Kontakts des Bedieners mit dem Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Aktorelement auslösen, welches einen Bremsvorgang unter Verwendung der Bremsvorrichtung auslöst. Das Aktorelement kann insbesondere als Bestandteil der Bremsvorrichtung oder auch separat realisiert sein.
-
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
-
Unter einer „Werkzeugmaschine“ soll eine prinzipiell beliebige Werkzeugmaschine verstanden werden, die ein mittels einer Antriebseinheit über eine Abtriebseinheit, insbesondere eine Abtriebswelle, angetriebenes, drehbar gelagertes Bearbeitungswerkzeug aufweist. Das Bearbeitungswerkzeug kann insbesondere auch als Werkzeugaufnahme realisiert sein. Das Bearbeitungswerkzeug ist im Wesentlichen drehfest mit der Abtriebseinheit verbunden oder zumindest in einem Betriebszustand der Werkzeugmaschine im Wesentlichen drehfest mit der Abtriebseinheit verbindbar, beispielsweise über eine Werkzeugaufnahme, sodass ein Drehmoment von der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, auf das Bearbeitungswerkzeug übertragbar ist. Unter „im Wesentlichen drehfest“ ist an dieser Stelle zu verstehen, dass das Bearbeitungswerkzeug in einem Bremsvorgang gegenüber der Abtriebseinheit eine Relativrotation von weniger als 15°, insbesondere von weniger als 10°, ganz insbesondere von weniger al 5° vollführt. Das Drehmoment wird von einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, insbesondere einem bürstenlose Gleichstrommotor (EC-Motor), und/oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Motor, erzeugt. Eine Abtriebswelle ermöglicht eine Rotation des Bearbeitungswerkzeugs durch Drehung der Abtreibswelle um ihre Längsachse. Beispiele derartiger Werkzeugmaschinen umfassen insbesondere Bohrmaschinen, Motorsensen, Rasenmäher, Kreissägen, Tischkreissägen, Kappsägen, Gehrungssägen oder andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschinen. In einer Ausführungsform kann die Werkzeugmaschine als handgehaltene Handwerkzeugmaschine realisiert sein, beispielsweise als kabellose akkubetriebene Handkreissäge oder dergleichen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Werkzeugmaschine als eine Handkreissäge mit einem mittels eines Motors über eine Abtriebswelle angetriebenen, als Kreissägeblatt ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug und mit einer Sensorplatte, die einen Kontakt menschlicher Haut mit dem Bearbeitungswerkzeug erfasst, realisiert sein.
-
Die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle, ist unter Verwendung eines Getriebes oder einer Kupplung mit der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebswelle, verbunden. Die Entkopplungsvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Abtriebseinheit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit antriebsmäßig zu entkoppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse und/oder Rotationsenergie der Abtriebseinheit zu reduzieren. Unter einer „Entkopplungsvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, und der Antriebseinheit, insbesondere einer Antriebswelle oder Motorwelle, zu unterbrechen. In einer Ausführungsform ist die Entkopplungsvorrichtung als Klauenkupplung, als Rutschkupplung, als Zahnradkupplung (Stirnradkupplung oder Kronenradkupplung) und/oder als eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Entkopplungsvorrichtung ausgebildet. In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung ist der erste Bremsvorrichtungsteil als ein Stirnrad oder ein Kronenrad ausgebildet. Unter der Wendung „antriebsmäßig zu entkoppeln“ soll insbesondere die Unterbrechung eines Kraftflusses und/oder eines Leistungsflusses zwischen der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle und der Werkzeugaufnahme, und der Antriebseinheit verstanden werden. Durch die Entkopplungsvorrichtung kann eine rotierende Masse, insbesondere eine Rotationsenergie, verringert werden und damit eine besonders kurze Zeit, bis das Bearbeitungswerkzeug zum Stillstand gebracht ist, erreicht werden. Der Stillstand kennzeichnet dabei das erstmalige Erreichen des Nullpunkts der Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle, unabhängig davon, ob anschließend noch eine (geringfügige) Rotation der Antriebswelle - beispielsweise auf Grund von Materialrelaxationseffekten - auftritt. Durch Verringerung der bei einem Bremsvorgang zu kompensierenden (zu bremsenden) Energie kann ferner die Bremsvorrichtung kompakter konstruiert und effektiver realisiert werden. Gleichzeitig kann die Entkopplungsvorrichtung in gekoppelten Zustand als ein Getriebe wirken, welches eine Drehzahl der Antriebswelle, insbesondere des Motors, an eine Drehzahl der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle und des Bearbeitungswerkzeugs, anpasst (beispielsweise von 20000 bis 40000 Umdrehungen pro Minute auf 5000 Umdrehungen pro Minute).
-
Unter einer „Bremsvorrichtung“ ist eine Vorrichtung zu verstehen, die der Abbremsung oder dem Stoppen der Rotation des Bearbeitungswerkzeugs im Falle der Detektion einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Bediener dient. Die Bremsvorrichtung ist erfindungsgemäß als zumindest zweiteilige Bremsvorrichtung realisiert, aufweisend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil. In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung sind der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil als komplementäre Bestandteile einer zumindest zweiteiligen Klauenkupplung (oder dazu äquivalent: Klauenbremse) ausgebildet, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil jeweils zumindest ein Verzahnungselement aufweisen, die dazu vorgesehen sind, bei einem Bremsvorgang ineinander in Eingriff zu stehen und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Unter einer „zweiteiligen Klauenkupplung“ ist eine Kupplung zu verstehen, die durch formschlüssige Kupplung funktioniert, indem Verzahnungselemente an den beiden Bremsvorrichtungsteilen miteinander in Eingriff gebracht werden und somit eine Momentübertragung in Folge einer Relativbewegung der beiden Bremsvorrichtungsteile zueinander, insbesondere in Folge einer Relativbewegung der beiden Bremsvorrichtungsteile in Rotationsrichtung zueinander, ermöglichen. Durch Realisierung der Sicherheitsbremsvorrichtung mittels einer Klauenkupplung kann eine formschlüssige Verbindung genutzt werden, um auf besonders schnelle und sichere Weise einen Bremsvorgang durchzuführen. Der erste Bremsvorrichtungsteil ist auf der Abtriebseinheit, insbesondere auf der Abtriebswelle, im Wesentlichen drehfest angeordnet. In einer Ausführungsform kann der erste Bremsvorrichtungsteil axial beweglich oder in einer weiteren Ausführungsform auch axial unbeweglich auf der Abtriebseinheit angeordnet sein. Der zweite Bremsvorrichtungsteil ist dazu vorgesehen, im Wesentlichen drehfest mit einem anderen Bestandteil der Werkzeugmaschine, insbesondere beispielsweise einem Gehäuse, einem Getriebegehäuse, einem Motorgehäuse oder einer anderen Struktur der Werkzeugmaschine, verbunden zu sein und somit zumindest im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein. In einer Ausführungsform kann der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen sein, im Wesentlichen unbeweglich mit dem anderen Bestandteil der Werkzeugmaschine verbunden zu sein und somit nicht nur im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein. In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Bremsvorrichtungsteil gegenüber einem Motorgehäuse der Werkzeugmaschine im Wesentlichen unbeweglich ausgeführt. Derart kann insbesondere eine freie Rotation des zweiten Bremsvorrichtungsteils bezüglich der Werkzeugmaschine und auch bezüglich der Abtriebseinheit, insbesondere bezüglich der Abtriebswelle, und somit bezüglich dem im Wesentlichen drehfest mit der Abtriebseinheit verbundenen ersten Bremsvorrichtungsteil unterbunden werden.
-
Unter „im Wesentlichen drehfest“ ist zu verstehen, dass ein jeweiliger Bremsvorrichtungsteil nicht wesentlich in Richtung des Umfangs der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, verschiebbar (rotierbar) oder gleitend gelagert ist. Unter „der erste Bremsvorrichtungsteil ist im Wesentlichen drehfest auf der Abtriebseinheit angeordnet“ ist zu verstehen, dass der erste Bremsvorrichtungsteil mit einer Drehbewegung der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, mitdrehend mit der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, verbunden ist, wobei durch „im Wesentlichen“ eine maximale Relativbewegung von Abtriebseinheit, insbesondere Abtriebswelle, und erstem Bremsvorrichtungsteil zueinander zugelassen sein soll, die kleiner als 15°, insbesondere kleiner als 10°, ganz insbesondere kleiner als 5° ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximal zulässige Relativbewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils 12,5°. Insbesondere tritt diese Relativbewegung nur bei einem sehr großen anliegenden Drehmoment auf das erste Bremsvorrichtungsteil auf, wie es bei einem schlagartigen Bremsvorgang auftreten kann.
-
Unter „der zweite Bremsvorrichtungsteil ist im Wesentlichen drehfest angeordnet, insbesondere bezogen auf die Werkzeugmaschine im Wesentlichen drehfest angeordnet“ ist zu verstehen, dass eine maximale Relativbewegung von dem Bestandteil der Werkzeugmaschine, an dem das zweite Bremsvorrichtungsteil befestigt ist, und dem zweiten Bremsvorrichtungsteil zueinander zugelassen sein soll, die kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 10°, ganz insbesondere kleiner als 5° ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximal zulässige Relativbewegung des zweiten Bremsvorrichtungsteils 15°.
-
Unter „axial beweglich/unbeweglich“ ist zu verstehen, dass der erste Bremsvorrichtungsteil in axialer Richtung der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, verschiebbar bzw. unverschiebbar gelagert ist.
-
Unter „Verzahnungselementen“ sind konstruktiv bedingte Vorsprünge sowohl des ersten Bremsvorrichtungsteils als auch des zweiten Bremsvorrichtungsteils zu verstehen, die dazu vorgesehen sind, miteinander in Eingriff gebracht zu werden. Dabei bilden die Verzahnungselemente eines Bremsvorrichtungsteils gleichzeitig Verzahnungselemente des anderen Bremsvorrichtungsteils aufnehmende Ausnehmungen aus, sodass bei Interaktion der Bremsvorrichtungsteile Vorsprünge (Verzahnungselemente) und Ausnehmungen (Vertiefungen zwischen benachbarten Verzahnungselementen) komplementär zueinander angeordnete Paare bilden. Die Verzahnungselemente werden im Falle eines Bremsvorgangs derart miteinander in Eingriff gebracht, dass durch Momentübertragung zwischen dem an der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordneten (mitrotierenden) ersten Bremsvorrichtungsteil und dem gegenüber der Abtriebseinheit zumindest im Wesentlichen drehfest an der Werkzeugmaschine angeordneten zweiten Bremsvorrichtungsteil eine Momentübertragung erzeugbar ist, die der Rotationsbewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils entgegenwirkt und derart die Rotation der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, bremst, insbesondere stoppt oder blockiert. In einer Ausführungsform sind die Verzahnungselemente äquidistant und insbesondere derart am jeweiligen Bremsvorrichtungsteil vorgesehen, dass sie - bezogen auf die Drehachse der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, drehsymmetrisch zu dieser angeordnet sind.
-
Unter „einteilig“ ist insbesondere zu verstehen, dass ein integrales Bauteil vorliegt, welches prinzipiell auch aus unterschiedlichen Komponenten zusammengesetzt sein kann, die beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig zusammengehalten werden. Unter „einstückig“ ist insbesondere zu verstehen, dass ein integrales, insbesondere stoffschlüssiges, Bauteil vorliegt. Insbesondere erscheint das Bauteil nicht als aus mehreren aneinander gefügten Bauteilen zusammengesetzt zu sein, die voneinander gelöst werden können. Eine entsprechende Zerlegung kann daher nicht ohne Zerstörung des Bauteils erfolgen.
-
Erfindungsgemäß kann der erste Bremsvorrichtungsteil sowohl zur Kopplung und Entkopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit als auch zur Durchführung des Bremsvorgangs dienen. Somit erlaubt es die Erfindung, für die Funktion des Entkoppelns/Koppelns und der Funktion des Bremsens nur eine Baugruppe (anstatt einer Mehrzahl von Baugruppen) zu verwenden. Damit kann, neben der Anzahl benötigter Bauteile, auch der Bauraumbedarf der Sicherheitsbremsvorrichtung geringgehalten werden. Desweitern kann durch die unmittelbare Verknüpfung der Funktionen in einer Baugruppe die Gesamtfunktionalität deutlich verbessert werden, insbesondere eine Bremszeit deutlich reduziert werden. Folglich erlaubt die Erfindung die Angabe einer hinsichtlich Funktionsintegration, Bauraumbedarf und Fertigungsaufwand hin verbesserten Sicherheitsbremsvorrichtung. Ferner kann auf Grund der besonders kleinbauenden Bremsvorrichtung die Entkopplungsvorrichtung, insbesondere der Ort der antriebsmäßigen Entkopplung, besonders nah an das Bearbeitungswerkzeug angeordnet werden, um eine abzubremsende Schwungmasse besonders gering zu halten.
-
In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung ist der erste Bremsvorrichtungsteil in axialer Richtung beweglich auf der Abtriebseinheit, insbesondere auf der Abtriebswelle, gelagert und koppelt im gekoppelten Zustand die Abtriebseinheit mit der Antriebswelle der Antriebseinheit. Insbesondere umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung ein Vorspannelement, welches dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Bremsvorrichtungsteil in eine Ausgangsposition zu drücken, in der die Abtriebseinheit und die Antriebswelle der Antriebseinheit in einem eingekoppelten Zustand sind.
-
In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung weist die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest ein Aktorelement auf, welches dazu vorgesehen ist, bei Erkennung einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer das erste Bremsvorrichtungsteil derart in axialer Richtung auf der Abtriebseinheit zu bewegen, dass die Abtriebseinheit von der Antriebswelle entkoppelbar ist, insbesondere entkoppelt wird, und der erste Bremsvorrichtungsteil, insbesondere gegen eine Rückstellkraft, auf das zweite Bremsvorrichtungsteil zubewegbar ist, insbesondere zubewegt wird, sodass die Verzahnungselemente des ersten Bremsvorrichtungsteils und die Verzahnungselemente des zweiten Bremsvorrichtungsteils miteinander in Eingriff gebracht werden. Vorteilhaft bewirkt das Aktorelement eine Kraft in axialer Richtung der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, auf den ersten Bremsvorrichtungsteil. Unter einem „Aktorelement“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die eine Kraft auf den ersten Bremsvorrichtungsteil aufbringt und damit eine Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils bewirkt. Derartige Aktorelemente sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Bewegungsenergie kann dabei durch ein Hebelelement, ein Federelement, ein Getriebeelement oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils initiiert die Entkopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit sowie gleichzeitig den Bremsvorgang.
-
In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung weist die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest ein Isolationselement auf, welches auf oder in dem ersten Bremsvorrichtungsteil angeordnet ist, wobei das zumindest eine Isolationselement dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit von der Antriebseinheit elektrisch zu isolieren. Derart kann sichergestellt werden, dass die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle samt Bearbeitungswerkzeug, eine insbesondere kapazitive Messung mittels des Sensors der Werkzeugmaschine nicht beeinflusst. In einem Ausführungsbeispiel kann das Isolationselement als ein auf die Entkopplungsvorrichtung, insbesondere auf ein Stirnrad, aufgebrachte Kunststoffschicht realisiert sein.
-
Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Sicherheitsbremsvorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Bremswirkung oder Bremseffektivität unter Berücksichtigung der Robustheit, Reaktionszeit, Bremszeit etc. der Bremsvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsvorrichtung der Sicherheitsbremsvorrichtung auf konstruktiv besonders einfache Weise eine besonders hohe Funktionsintegration bei besonders hoher Bremseffektivität, d.h. bei besonders kurze Zeit zwischen Auslösung des Bremsvorgangs bis zum Stillstand des Bearbeitungswerkzeugs, erreicht werden. Die Bremsvorrichtung reagiert besonders schnell nach Auslösung des Aktorelements, um Verletzungen des Bedieners im Falle eines Eingriffs in das sich bewegende Bearbeitungswerkzeug zu vermeiden oder gänzlich auszuschließen. Ferner kann die Bremsvorrichtung der Sicherheitsbremsvorrichtung konstruktiv besonders einfach und daher auch besonders zuverlässig realisiert sein.
-
Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine Handkreissäge mit einem als Kreissägeblatt ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Sicherheitsbremsvorrichtung. Auf diese Weise wird zum Abbremsen einer Bewegung, insbesondere einer Rotation, des Bearbeitungswerkzeugs eine besonders kurze Bremszeit, ermittelt zwischen einem Auslösen eines Bremsvorgangs bis zum Stoppen des Bearbeitungswerkzeugs, erreicht. Insbesondere beträgt diese maximale Bremszeit (nach Auslösung des Bremsvorgangs durch den Aktuator) weniger als 5 Millisekunden, insbesondere weniger als 3 Millisekunden, ganz insbesondere weniger als 1,5 Millisekunden. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Bremszeit 2,8 Sekunden. Somit kann die Sicherheit eines Benutzers der Werkzeugmaschine deutlich erhöht werden.
-
In einem Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine weist diese ferner eine Sensorplatte auf, die eine Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer, insbesondere einen Kontakt menschlicher Haut mit dem Bearbeitungswerkzeug, detektiert. Eine Elektronik der Werkzeugmaschine initiiert nach dem Detektieren einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer die Auslösung des Aktorelements, welches daraufhin einen Bremsvorgang auslöst. Das Aktorelement bewegt dabei aktiv den ersten Bremsvorrichtungsteil, um die beiden Bremsvorrichtungsteile bei einem Bremsvorgang miteinander in Eingriff zu bringen und derart eine Rotation der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Gleichzeitigt bewirkt das Aktorelement durch die Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils die Entkopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, 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. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
-
Es zeigen:
- 1: eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in perspektivischer Darstellung,
- 2: eine Schnittdarstellung durch Teile der Werkzeugmaschine samt erfindungsgemäßer Sicherheitsvorrichtung und Bremsvorrichtung in schematischer Darstellung,
- 3: zwei schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Entkopplungsvorrichtung samt Isolationselement.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10, realisiert als Handkreissäge 10a. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungen nicht auf eine Handkreissäge 10a beschränkt zu verstehen sind, sondern die den Ausführungen zu Grunde liegenden technischen Lehren prinzipiell auch auf beliebige andere, einem Fachmann sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschinen, insbesondere beispielsweise Bohrmaschinen, Rasenmäher, Motorsensen oder dergleichen übertragbar sind.
-
Die Handkreissäge 10a umfasst ein erstes Gehäuse, welches als Motorgehäuse 12 ausgebildet ist, und ein zweites Gehäuse 14. Die Handkreissäge 10a weist einen Handgriff 16 und eine Grundplatte 18 zur Führung der Handkreissäge 10a auf. Die Handkreissäge 10a weist zu ihrer Energieversorgung einen Netzanschluss (hier nicht näher dargestellt) auf. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform der Handkreissäge 10a kann auch ein stromnetzunabhängiger Betrieb der Handkreissäge 10a unter Verwendung eines Akkumulators vorgesehen sein.
-
Das Motorgehäuse 12 umschließt einen Innenraum, in dem zumindest eine Antriebseinheit in Form eines elektromotorischen Antriebs angeordnet ist. Wie in 2 dargestellt, treibt ein Motor 22 der Antriebseinheit über eine Antriebswelle 24, insbesondere eine Motorwelle, und eine Abtriebswelle 26 ein Bearbeitungswerkzeug 28 (vgl. 1) bei einem Arbeitsvorgang drehend an. Das Bearbeitungswerkzeug 28 ist hier als Sägeblatt, insbesondere als Kreissägeblatt, ausgebildet. Eine Sägeblattabdeckung 30 schützt vor einer Berührung des Bearbeitungswerkzeugs 28 und vor durch das Bearbeitungswerkzeug 28 ausgeschleuderte Werkstückspäne eines Werkstücks (vgl. 1).
-
Eine Sicherheitsbremsvorrichtung 32 ist zum Bremsen des Bearbeitungswerkzeugs 28 vorgesehen, sobald eine Berührung oder Annäherung eines menschlichen Körperteils, wie beispielsweise einer Hand, mit einem Sensor 34 der Handkreissäge 10a detektiert wird. Der Sensor 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen kapazitiv messenden Sensor realisiert. Der Sensor 34 ermöglicht eine Detektion eines sich dem Bearbeitungswerkzeug 28 nähernden Körperteils auf Grund kapazitiver Messungen (beispielsweise mittels eines Wechselfelds), wobei in Folge einer Detektion ein Detektionssignal erzeugt und an eine Steuervorrichtung der Handkreissäge 10a ausgegeben wird (Kabelverbindung in 2).
-
Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 umfasst ein Aktorelement 36, welches dazu vorgesehen ist, in Folge einer Detektion einer Berührung oder einer Annäherung eines menschlichen Körperteils an das Bearbeitungswerkzeug 28 einen Bremsvorgang auszulösen. Dabei wird, ausgelöst durch Empfang des Detektionssignals von dem Sensor 34, von einer hier nicht detailliert dargestellten Elektronik 102 der Sicherheitsbremsvorrichtung 32 ein Stromfluss durch das Aktorelement 36 initiiert, in Folge dessen das Aktorelement 36 einen Bremsvorgang auslöst, indem das Aktorelement 36 auf die ordnungsgemäße Funktionalität (d.h. die Rotation) der Abtriebswelle 26 einwirkt und diese bremst oder stoppt.
-
2 zeigt ferner ein auf der Antriebswelle 24 angeordnetes erstes Zahnrad 38, welches mit einem auf der Abtriebswelle 26 angeordneten zweiten Zahnrad 40 kämmt. Derart bilden erstes Zahnrad 38 und zweites Zahnrad 40 eine Sicherheitskupplung sowie eine Getriebestufe. Insbesondere schützt die Sicherheitskupplung die Antriebseinheit, insbesondere den Motor 22, vor einem Schaden, der durch ein Blockieren des Bearbeitungswerkzeugs hervorgerufen werden kann. Ferner kann mittels der Sicherheitskupplung die während eines Bremsvorgangs zu bremsende Masse und Energie verringert werden, indem die Antriebswelle 24 von der Abtriebswelle 26 entkoppelt wird. Derart kann eine besonders kurze Bremszeit ermöglicht werden.
-
Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 umfasst ferner eine Entkopplungsvorrichtung 52, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebswelle 24, antriebsmäßig zu entkoppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse der Abtriebseinheit zu reduzieren. Dazu ist das zweite Zahnrad 40 (Stirnrad) auf der Abtriebswelle 26 axial verschiebbar angeordnet, während es gegen Verdrehen durch eine Profilierung sowohl des zweiten Zahnrads 40 als auch der Abtriebswelle 26 gesichert ist. Ein Federelement 54 hält im ordnungsgemäßen Betrieb (d.h. ohne Bremsvorgang) das zweite Zahnrad 40 in einer gekoppelten Position, indem es gegen ein Anschlagelement 104 auf der Abtriebswelle 26 gedrückt wird. In der gekoppelten Position kann ein Drehmoment von der Antriebswelle 24 über das erste Zahnrad 38 und das zweite Zahnrad 40 auf die Abtriebswelle 26 sicher übertragen werden. Das zweite Zahnrad 40, insbesondere dessen Stirnverzahnung, bildet somit die Entkopplungsvorrichtung 52. Mittels des Aktorelements 36 kann während eines Bremsvorgangs und Entkoppelvorgangs eine Kraft auf das zweite Zahnrad 40 in axialer Richtung 100 der Abtriebswelle 26 ausgeübt werden. Übersteigt die Kraft die durch das Federelement 54 ausgeübte Vorspannkraft, so kann das zweite Zahnrad 40 auf der Abtriebswelle 26 axial von dem Anschlag 104 wegbewegt werden, bis die Verzahnung zwischen erstem Zahnrad 38 und zweitem Zahnrad 40 außer Eingriff kommt. Auf diese Weise kann die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, von der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebswelle 24, entkoppelt werden.
-
Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 weist zumindest eine Bremsvorrichtung 42 auf, umfassend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil 44 und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil 46. Der erste Bremsvorrichtungsteil 44 ist auf der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, insbesondere auf der Abtriebswelle 26 der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet. Der zweite Bremsvorrichtungsteil 46 ist im Wesentlichen drehfest, insbesondere im Wesentlichen drehfest bezogen auf das Motorgehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10, angeordnet. Der erste Bremsvorrichtungsteil 44 und der zweite Bremsvorrichtungsteil 46 sind dazu vorgesehen, bei einem Bremsvorgang miteinander mechanisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle 26, zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Wie in 2 dargestellt, ist der erste Bremsvorrichtungsteil 44 der Bremsvorrichtung 42 einteilig, insbesondere einstückig, mit der Entkopplungsvorrichtung 52 ausgeführt. Derart werden zur Durchführung eines Bremsvorgangs benötigte Komponenten mit dem zweiten Zahnrad 40 verbunden (einteilig) oder direkt integral mit dem zweiten Zahnrad 40 gefertigt (einstückig). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bremsvorrichtung 42 als zumindest zweiteilige Klauenkupplung mit einem ersten Klauenkupplungsteil und einem zweiten Klauenkupplungsteil ausgebildet, wobei der erste Klauenkupplungsteil durch den erste Bremsvorrichtungsteil 44 realisiert ist und auf der Abtriebswelle 26 im Wesentlichen drehfest und axial beweglich angeordnet ist und der zweite Klauenkupplungsteil durch den zweite Bremsvorrichtungsteil 46 realisiert ist und im Wesentlichen drehfest bezogen auf das Motorgehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Die beiden Bremsvorrichtungsteile 44, 46 weisen jeweils acht Verzahnungselemente 48 auf, die dazu vorgesehen sind, bei einem Bremsvorgang ineinander in Eingriff zu stehen und derart eine Rotation der Abtriebswelle 26 zu bremsen, insbesondere zu stoppen.
-
Bei einem Bremsvorgang wird der erste Bremsvorrichtungsteil 44 in Richtung des zweiten Bremsvorrichtungsteils 46 axial entlang der Abtriebswelle 26 bewegt. Durch die axiale Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils 44 zu dem zweiten Bremsvorrichtungsteil 46 wird eine Kupplung von erstem Bremsvorrichtungsteil 44 und zweitem Bremsvorrichtungsteil 46 durchgeführt, d.h. die Kupplung wird geschlossen. Die Verzahnungselemente 48 des ersten Bremsvorrichtungsteils 44 und des zweiten Bremsvorrichtungsteils 46 greifen folglich ineinander und bilden einen Formschluss. Auf Grund des Formschlusses wirkt ein der Rotation der Abtriebswelle 26 entgegen gerichtetes Drehmoment zwischen erstem Bremsvorrichtungsteil 44 und zweitem Bremsvorrichtungsteil 46. Folglich wird die Rotation der Abtriebswelle 26 und des ersten Bremsvorrichtungsteil 44 gebremst, insbesondere gestoppt oder blockiert.
-
In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Bremsvorrichtungsteil 46 an dem feststehenden Motorgehäuse 12 im Wesentlichen gegen Verdrehen zum Motorgehäuse 12 hin gesichert. Dabei kann sich der Bremsvorrichtungsteil 46 um nicht mehr als 15°, bevorzugt um nicht mehr als 10°, gegenüber dem Motorgehäuse 12 verdrehen. Insbesondere wird aber eine geringe Verdrehung explizit zugelassen, um Kraftspitzen abzufangen und somit dämpfend zu wirken. Ferner können in weiteren Ausführungsbeispielen (hier nicht näher dargestellt) gesonderte Elemente für elastische Verformungen in der Schnittstelle des zweiten Bremsvorrichtungsteil 46 zum Motorgehäuse 12 vorgesehen werden, wie insbesondere Federn, Biegebalken, Elastomere, Dämpfungshülsen etc.
-
In 3 ist abschließend dargestellt, dass die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 zumindest ein Isolationselement 106 aufweist, welches auf dem ersten Bremsvorrichtungsteil 44, insbesondere der Entkopplungsvorrichtung 52, angeordnet ist, wobei das zumindest eine Isolationselement 106 dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, von der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebswelle 24, elektrisch zu isolieren. Derart kann die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, gegenüber der restlichen Werkzeugmaschine 10 elektrisch isoliert werden, sodass insbesondere kapazitiv messende Sensoren 34 in ihrer Funktionalität nicht eingeschränkt werden. Das Isolationselement 106 ist im zweiten Zahnrad 40 eingebracht und besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff- oder Keramikelement. Das Isolationselement trennt elektrisch einen äußeren Bereich 108 des zweiten Zahnrads 40 von einem inneren Bereich 110, wobei der innere Bereich 110 in Kontakt zur Abtriebswelle 26 steht.
-
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 102008054694 A1 [0002]
