DE19707588B4

DE19707588B4 - Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer

Info

Publication number: DE19707588B4
Application number: DE1997107588
Authority: DE
Inventors: Manfred Buck; Siegfried Fehrle; Wilfried Kabatnik; Volker Biermann; Joachim Hecht; Juergen Dr. Lennartz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: IT1298435B1; JPH10235506A; GB2322675B; CH692276A5; DE19707588A1; ITMI980342A1; GB9803034D0; GB2322675A

Abstract

Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer, mit einer Überrastkupplung (32) im Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor (11) und einer vom Antriebsmotor (11) drehend antreibbaren Drehspindel (19), wobei zwischen einem auf einer Welle (23) frei drehbar gelagerten, axial festgelegten ersten Kupplungsteil (21) und einem auf der Welle (23) drehfesten, axial gegen die Kraft einer Druckfeder (36) verschiebbaren zweiten Kupplungsteil (30) Rasterhebungen (28, 29) vorgesehen sind, die zur Drehmomentübertragung jeweils in dazwischenliegende Rastvertiefungen (44, 45) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterhebungen (28, 29) zumindest eines der Kupplungsteile (21, 30) mit Rückführrampen (51) versehen sind, die einen flacheren Winkel (β) mit einer Drehebene (42) des jeweiligen Kupplungsteiles (21, 30) einschließen als gegenüberliegende Flanken (50; 55) zur Drehmomentübertragung, die in einem steileren Winkel (α) zur Drehebene (42) verlaufen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist schon eine Werkzeugmaschine bekannt ( DE 42 15 288 A1 ), bei der im Drehantriebsstrang eine Überrastkupplung angeordnet ist. Die Überrastkupplung weist zwei Kupplungsteile auf, die über Rastkörper in drehschlüssiger Verbindung miteinander stehen. Ein als Stirnrad ausgebildetes erstes Kupplungsteil weist Rastvertiefungen auf, in die die Rastkörper zur Übertragung eines Drehmoments eingreifen. Das Stirnrad ist axial verschiebbar angeordnet und wird von einer Druckfeder in Richtung auf das zweite Kupplungsteil gedrängt. Erreicht der Wert des über die Überrastkupplung zu übertragenden Drehmoments das sogenannte Überrastmoment, löst die Überrastkupplung aus, wobei die Rastkörper gegenüber dem ersten Kupplungsteil überrasten. Zum Schutz des Bedieners sollte die Überrastkupplung beispielsweise dann ansprechen, wenn ein Bohrwerkzeug in der Wand plötzlich verhakt oder verklemmt. Durch die Überrastkupplung wird das bei blockiertem Werkzeug auf das Gehäuse wirkende Antriebsdrehmoment auf das Überrastmoment begrenzt.

Durch die Ausbildung des beweglichen Kupplungsteils als Stirnrad kann es zu unerwünschten Streuungen des Überrastmoments kommen. Das Vorsehen von separaten Rastkörpern vergrößert die Teilezahl und erhöht damit den Fertigungs- und Montageaufwand der Kupplung.

Darüber hinaus ist schon eine Überrastkupplung am Markt bekannt, bei der das Stirnrad am axial feststehenden Kupplungsteil ausgebildet ist. Die Überrastkupplung weist eine Vielzahl von Rasterhebungen und Rastvertiefungen auf, die symmetrisch ausgebildet sind. Die bekannte Überrastkupplung ist relativ verschleißanfällig, da es nach dem Überrasten zum axialen Aufeinanderprallen der Kupplungsteile kommt. Dabei entstehen auch störende Überrastgeräusche.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß störende Geräusche und Verschleiß beim Überrasten der Überrastkupplung vermieden werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine möglich. Besonders vorteilhaft ist es, an den Kupplungsteilen jeweils nur zwei bis vier in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rasterhebungen anzuordnen, da auf diese Weise die Überrastfrequenz niedriger und somit die Bauteilbeanspruchng reduziert wird. Die Überrastkupplung rastet nach einmaligem Überrasten wieder voll ein. Die beim erneuten Aufeinanderprallen der Rasterhebungen erzeugten Drehschläge können zum Ausschlagen des verklemmten Werkzeugs dienen.

Durch eine zwischen Stirnrad und Welle bzw. Stützscheibe eingelegte Lagerbuchse läßt sich die Lagerreibung verringern, was die Standzeit der Überrastkupplung zusätzlich erhöht. Darüber hinaus werden beim Überrastvorgang entstehende Stöße auf das Stirnrad gedämpft. Die Überrastkupplung läßt sich auch besonders einfach montieren.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe einer Werkzeugmaschine, 2 eine perspektivische Montagedarstellung einer Überrastkupplung und die 3 und 4 jeweils einen Teilschnitt durch korrespondierende Rasterhebungen der Überrastkupplung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist mit 10 eine Bohrmaschine als Beispiel einer Werkzeugmaschine bezeichnet. Die Bohrmaschine 10 dient beispielsweise zum Bohren mit Diamantbohrkronen und kann dazu entweder von Hand geführt oder stationär in einen Bohrständer eingespannt werden. Die Bohrmaschine 10 ist mit einem Antriebsmotor 11 ausgestattet, der in einem Motorgehäuse 12 untergebracht ist. An das Motorgehäuse 12 schließt sich ein zweiteiliges Getriebegehäuse 13, 14 an, in dem ein Getriebe 15 der Bohrmaschine 10 sitzt. Das Getriebe 15 befindet sich im Drehantriebsstrang zwischen einer Motorwelle 18 des Antriebsmotors 11 und einer Drehspindel 19, die mit einer nicht näher dargestellten Werkzeugaufnahme drehschlüssig verbunden ist. Die Motorwelle 18 ist endseitig drehfest mit einem Ritzel 20 versehen, das im Eingriff mit der Verzahnung eines Stirnrades 21a steht.
Das Stirnrad 21a ist über eine lose auf der Zwischenwelle 23 sitzende Lagerbuchse 22 drehbar auf einer Zwischenwelle 23 angeordnet. Die Zwischenwelle 23 ist ihrerseits über Nadellager 24, 25 drehbar im Getriebegehäuse 13, 14 gelagert. Das Stirnrad 21a ist stirnseitig mit Rasterhebungen 28 und Rastvertiefungen 44 versehen, die mit korrespondierenden Rasterhebungen 29 und Rastvertiefungen 45 an einer Rastenscheibe 30a zusammenwirken. Das Stirnrad 21a bildet ein erstes, axial feststehendes Kupplungsteil 21 und die Rastenscheibe 30a ein zweites, axial verschiebbares Kupplungsteil 30 einer Überrastkupplung 32. Die Rastenscheibe 30a ist hierzu über ein auf ihrer Innenseite angeordnetes Keilwellenprofil 33 mit einem am Außenumfang der Zwischenwelle 23 angeordneten korrespondierenden Keilwellenprofil 34 drehschlüssig gekoppelt. Das Keilwellenprofil 34 hat eine gegenüber dem Keilwellenprofil 33 der Rastenscheibe 30a größere axiale Erstreckung, die ein axiales Verschieben der Rastenscheibe 30a unter Aufrechterhaltung des Drehschlusses zwischen Rastenscheibe 30a und Zwischenwelle 23 gestattet.
Eine Druckfeder 36 stützt sich einerseits an einem Bund 37 der Zwischenwelle 23 ab und beaufschlagt andererseits die Rastenscheibe 30a in axialer Richtung auf das Stirnrad 21a zu mit Federkraft. Der Bund 37 ist mit einer Stirnverzahnung 38 versehen, die mit der Verzahnung eines Zahnrades 39 in Eingriff steht, das drehfest auf der Drehspindel 19 angeordnet ist. Auf der Zwischenwelle 23 ist eine weitere Verzahnung 40 vorgesehen, die in Eingriff steht mit der Verzahnung eines zweiten Zahnrades 41 auf der Drehspindel 19. Die Zahnräder 39, 41 können wahlweise über einen nicht näher zu beschreibenden Schaltmechanismus, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, mit der Drehspindel 19 drehschlüssig gekoppelt werden. Die Verzahnungspaare 38/39 und 40/41 bilden somit ein Schaltgetriebe mit zwei Gängen.
Bei eingerasteter Überrastkupplung 32 sind die Rasterhebungen 28 am Stirnrad 21a gegenüber den Rasterhebungen 29 an der Rastenscheibe 30a drehversetzt, so daß die Rasterhebungen 28, 29 jeweils in die dazwischenliegenden Rastvertiefungen 44, 45 von der Druckfeder 36 gedrängt werden. Die Kraft der Druckfeder 36 wird dabei über die Rastenscheibe 30a auf das Stirnrad 21a übertragen und über einen Stützring 46, der mittels eines Sicherungsrings 47 auf der Zwischenwelle 23 axial gesichert ist, von der Zwischenwelle 23 aufgenommen. Zwischen der der Rastenscheibe 30a abgewandten Stirnseite des Stirnrades 21a und dem Stützring 46 ist ein Gleitring 48 angeordnet, der die bei laufendem Antrieb auftretende Lagerreibung am Stirnrad 21a verringert.
2 zeigt die Montagereihenfolge der Bauteile der Überrastkupplung 32. Zunächst wird die Druckfeder 36 auf das mit Keilwellenprofil 34 versehene Ende der Zwischenwelle 23 aufgeschoben. Anschließend wird die Rastenscheibe 30a derart auf die Zwischenwelle 23 gesetzt, daß die Keilwellenprofile 33, 34 ineinandergreifen. Daraufhin wird das Stirnrad 21a zusammen mit der Lagerbuchse 22 auf die Zwischenwelle 23 aufgeschoben und über den Gleitring 48, den Stützring 46 und den Sicherungsring 47 axial gesichert.
Im Beispielsfall sind an der Stirnseite des Stirnrades 21a drei Rasterhebungen 28 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt. Dazwischen sind entsprechend drei Rastvertiefungen 44 vorhanden. Die Rasterhebungen 28 weisen Flanken 50 auf, die bei eingerasteter Überrastkupplung 32 der Drehmomentübertragung mit korrespondierenden Flanken 55 an der Rastenscheibe 30a dienen. Die Flanken 50, 55 liegen sich somit in Drehrichtung (Pfeil 49 in 3) gesehen gegenüber.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Rasterhebungen 28 sind Rückführrampen 51 vorgesehen, auf denen die Rasterhebungen 29 der Rastenscheibe 30a nach dem Überrasten in die benachbarten Vertiefungen 44 geführt werden. Zwischen den Flanken 50 und den Rückführrampen 51 sind Überrastbereiche 52 gebildet.
In 3 ist eine Rasterhebung 28 des Stirnrades 21a in Seitenansicht dargestellt. Zwischen benachbarten Rastvertiefungen 44 ist zunächst eine Flanke 50 gebildet, die einen Winkel α mit einer Drehebene 42 einschließt, die senkrecht auf eine Drehachse 43 der Zwischenwelle 23 steht. An die Flanke 50 schließt sich der Überrastbereich 52 an, der etwa parallel zur Stirnseite des Stirnrades 21a liegt. An den Überrastbereich 52 schließt sich dann die Rückführrampe 51 an, die einen Winkel β mit der Drehebene 42 einschließt.
Die in 4 dargestellte Rasterhebung 29 weist die korrepondierende Flanke 55, einen Überastbereich 56 und eine Überrastrampe 57 auf. Während die Flanken 50, 55 etwa gleiche Winkel bilden, kann die Überrastrampe 57 steiler sein als die Rückführrampe 51. Für die Abdämpfung des Einrastens der Kupplungsteile 21, 30 nach dem Überrasten reicht es aus, wenn eine der Rasterhebungen 29 eine flache Rückführrampe 51 aufweist. Diese kann prinzipiell auch an der Rastenscheibe 30a ausgebildet sein.
Die Funktion der Überrastkupplung 32 ist wie wie folgt: Zunächst sind die beiden Kupplungsteile 21, 30 der Überrastkupplung 32 im Normalbetrieb der Bohrmaschine 10 eingerückt, so daß das Drehmoment von der Motorwelle 18 auf die Zwischenwelle 23 und über eines der Verzahnungspaare 38/39 bzw. 40/41 auf die Drehspindel 19 übertragen wird. Kommt es im Betrieb der Bohrmaschine 10 zu einem Blockieren des Bohrwerkzeugs, gleiten die Flanken 50 der Rasterhebung 28 an den Flanken 55 der Rasterhebung 29 entlang, wobei die Rastenscheibe 30a axial entgegen der Federkraft 36 verschoben wird. Sobald die Axialverschiebung der Rastenscheibe 30a der axialen Höhe der Erhebung 28 entspricht, können die Rasterhebungen 29, 28 überrasten. Die Rasterhebungen 28, 29 werden anschließend entlang der Rückführrampe 51 in die benachbarte Vertiefungen 44/45 geführt. Während des Überrastens ist das über die Überrastkupplung 32 übertragene Drehmoment erheblich reduziert, das Stirnrad 21a wird dabei weiterhin vom Antriebsmotor 11 drehend angetrieben, so daß nach Durchlaufen der Vertiefung 44 erneut die Flanken 50, 55 aufeinanderprallen. Durch den hierbei entstehenden Drehschlag kann das verklemmte Bohrwerkzeug in der Regel losgeschlagen werden. Bei weiterhin festgeklemmtem Bohrwerkzeug wiederholt sich der Überrastvorgang entsprechend.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es durchaus möglich, mehr oder weniger viele Rasterhebungen 28, 29 vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es, lediglich zwei bis vier Rasterhebungen 28, 29 am Umfang zu verteilen, da auf diese Weise die Rastfrequenz der Überrastkupplung 32 gesenkt werden kann. Die Überrastkupplung 32 kann an einer beliebigen welle der Werkzeugmaschine angeordnet sein, insbesondere auch auf der Drehspindel.

Claims

Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- bzw. Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer, mit einer Überrastkupplung (32) im Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor (11) und einer vom Antriebsmotor (11) drehend antreibbaren Drehspindel (19), wobei zwischen einem auf einer Welle (23) frei drehbar gelagerten, axial festgelegten ersten Kupplungsteil (21) und einem auf der Welle (23) drehfesten, axial gegen die Kraft einer Druckfeder (36) verschiebbaren zweiten Kupplungsteil (30) Rasterhebungen (28, 29) vorgesehen sind, die zur Drehmomentübertragung jeweils in dazwischenliegende Rastvertiefungen (44, 45) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterhebungen (28, 29) zumindest eines der Kupplungsteile (21, 30) mit Rückführrampen (51) versehen sind, die einen flacheren Winkel (β) mit einer Drehebene (42) des jeweiligen Kupplungsteiles (21, 30) einschließen als gegenüberliegende Flanken (50; 55) zur Drehmomentübertragung, die in einem steileren Winkel (α) zur Drehebene (42) verlaufen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kupplungsteilen (21, 30) jeweils insgesamt zwei bis vier Rasterhebungen (29) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axial feststehende Kupplungsteil (21) durch ein Stirnrad (21a) gebildet wird, während das axial bewegliche Kupplungsteil (30) durch eine Rastscheibe (30a) gebildet wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (23) als Zwischenwelle ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad (21a) über ein Radiallager, insbesondere eine Lagerbuchse (22) drehbar auf der Zwischenwelle (23) gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad (21a) über ein Axiallager, insbesondere einen Gleitring (48) axial auf der Zwischenwelle (23) abgestützt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastenscheibe (30a) über eine Keilwellenprofil (33, 34) auf der Zwischenwelle (23) drehfest festgelegt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckfeder (36) direkt an einem einstückigen Bund (37) der Zwischenwelle (23) und der Rastenscheibe (30a) abstützt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bund (37) eine Stirnverzahnung (38) angebracht ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (23) einstückig mit Keilwellenprofil (34) und Verzahnungen (38, 40) versehen ist.