DE19717465A1

DE19717465A1 - Elektrowerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE19717465A1
Application number: DE1997117465
Authority: DE
Inventors: Helmut Wanek; Markus Heckmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2017-04-26
Also published as: GB2324485A; IT1299092B1; DE19717465B4; GB9807918D0; GB2324485B; ITMI980799A1; CH692776A5

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Elektrohandwerkzeugmaschine für drehend und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge, insbesondere Schlagbohrmaschine oder Schlagbohrhammer, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Eine solche handgeführte Elektrowerkzeugmaschine ist aus der DE 34 43 186 C2 bekannt. Der Werkzeughalter ist mit einem hohlzylindrischen Schaft auf die Spindelhülse aufgeschoben und mittels der walzenförmigen Verriegelungselemente, die durch Axialschlitze in den Schaft hindurch in korrespondierende, in der Spindelhülse ausgebildeten Taschen einliegen, an dieser festgelegt. Die Verriegelungselemente haben einerseits die Funktion der Drehmitnahme des Werkzeughalters und andererseits der axial verschiebbaren Halterung des Werkzeughalters auf der Spindelhülse. Der im Innern der Spindelhülse axial verschieblich einliegende Döpper ist mit einem im Durchmesser reduzierten Abschnitt im Werkzeughalter axial verschieblich geführt und hämmert unter der Wirkung des Schlägers des Schlagwerks auf das Stirnende eines im Werkzeughalter mittels Spannbacken kraftschlüssig festgeklemmten Werkzeugs, wie Schlagbohrer, so daß der Werkzeughalter und das im Werkzeughalter festgespannte Werkzeug im Betrieb infolge der rotierenden Spindelhülse und der auf den Döpper gerichteten Beschleunigung des Schlägers eine drehende und schlagende (hämmernde) Bewegung ausführt.

Aus der DE 38 44 311 A1 ist es bekannt, eine Bohrmaschine mit einer Überlastkupplung auszustatten, um den die Bohrmaschine haltenden Bediener bei in der Bearbeitungsfläche sich festsetzendem Bohrer nicht zu gefährden. Die Überlastkupplung ist dabei zwischen einem von einer Abtriebswelle eines Elektromotors angetriebenen Zahnrad und der die Werkzeugaufnahme tragenden Spindelhülse angeordnet und ist dadurch realisiert, daß in der Stirnseite des freidrehend auf der Spindelhülse sitzenden Zahnrads Rastvertiefungen eingearbeitet sind, in die walzenförmige Rastkörper mit radial ausgerichteten Körperachsen mindestens zur Hälfte eintauchen, und das Zahnrad mittels einer als Druckfeder ausgebildeten Kupplungsfeder gegen eine drehfest mit der Spindelhülse verbundene Scheibe gedrückt wird, die mit den Rastvertiefungen im Zahnkranz korrespondierende Rastmulden zum Aufnehmen der Rastkörper aufweisen. Tritt bei Betrieb der Bohrmaschine eine Blockierung des Bohrers auf, z. B. durch Armiereisen im Stahlbeton, so treten die Rastkörper aus den Rastmulden heraus, verbleiben aber in den Rastvertiefungen des Zahnrads. Dadurch wird das Zahnrad gegen die Kupplungsfedern verschoben und dreht sich, da von der Abtriebswelle nach wie vor angetrieben, weiter, ohne die Scheibe und damit die Spindelhülse mitzunehmen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Elektrowerkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit wenig zusätzlichen Bauelementen in einfacher Weise eine Überlastkupplung beim bohrenden und schlagenden Betrieb der Maschine realisiert wird. Die Halterung für den Werkzeughalter an der Spindelhülse und die Überlastkupplung bilden eine integrierte Baueinheit, in welcher den Verriegelungselementen der Halterung auch die Funktion der Kupplungs- oder Rastelemente der Überlastkupplung zukommt. Dadurch bleibt der Aufbau der Elektrowerkzeugmaschine trotz zusätzlicher Überlastkupplung einfach und durch Teileeinsparung und verkürzter Montagezeit wird ein Preisvorteil bei den Herstellkosten erzielt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Elektrowerkzeugmaschine möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Integration von Halterung des Werkzeughalters auf der Spindelhülse und Überlastkupplung zwischen Spindelhülse und Werkzeughalter in besonders einfacher Weise dadurch realisiert, daß die Spindelhülse einen hohlzylindrischen Schaft des Werkzeughalter übergreift und im Übergreifungsbereich über den Umfang verteilt angeordnete, die Hülsenwand durchdringende radiale Öffnungen aufweist. In dem Schaft des Werkzeughalters sind mit den Öffnungen radial fluchtende Taschen eingesenkt, und die Verriegelungselemente sind als in den Öffnungen geführte Wälzkörper ausgebildet, die in die Taschen eintauchen und sich am Taschengrund abstützen können, wobei bevorzugt die Wälzkörper als Kugeln und die Öffnungen in der Spindelhülse als Radialbohrungen ausgebildet sind. Die Überlastkupplung wird dabei durch einen Stützring, der die aus den Öffnungen herausragenden Wälzkörper umfaßt, und durch eine Kupplungsfeder ergänzt, die vorzugsweise als Druckfeder ausgebildet und auf der Spindelhülse aufgeschoben ist. Der Stützring weist eine die Wälzkörper mit Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete Innenringfläche und eine an den Wälzkörpern anliegende, konische Abstützfläche auf, die mit der Innenringfläche einen stumpfen Winkel einschließt. Die Kupplungsfeder stützt sich einerseits an dem Stützring und andererseits an einem auf der Spindelhülse axial unverschieblich festgelegten Widerlager ab. Um die axiale Beweglichkeit des Werkzeughalters zu gewährleisten, liegt der Stützring unter der Kraft der Kupplungsfeder an einem auf der Spindelhülse axial unverschieblich festgelegten Anschlag an, wobei seine Abstützfläche die Wälzkörper berühren, ohne sie zu verklemmen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der die Taschen enthaltende Schaftabschnitt des Werkzeughalters im Durchmesser reduziert und der Radialabstand der Innenringfläche des Stützrings von den Wälzkörpern ist kleiner als die Summe aus der radialen Tiefe der Taschen und der Radiusdifferenz zwischen dem die Taschen aufweisenden Schaftabschnitt und dem an diesem zum vom Werkzeughalter abgekehrten Schaltende hin unmittelbar angrenzenden Schaftabschnitt bemessen. Durch die dadurch sich zumindest am hinteren Taschenende ausbildende radiale Ringschulter und durch die Begrenzung des maximalen radialen Wälzkörperhubs auf ein Maß, das diese Ringschulter nicht übersteigt, wird zuverlässig verhindert, daß der Werkzeughalter bei blockierendem Werkzeug aus der Spindelhülse heraus gerissen werden kann, da sich die Wälzkörper an der hinteren, ringförmigen Radialschulter abstützen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Bohrhammers,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 ausschnittweise und im Längsschnitt dargestellte Bohrhammer als Ausführungsbeispiel für eine allgemeine, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeugmaschine für drehend und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine von einem hier nicht dargestellten Elektromotor über ein Getriebe angetriebene Spindelhülse 11 drehbar gelagert ist. An die Spindelhülse 11 ist am vorderen Ende ein aus dem Gehäuse 10 vorstehender Werkzeughalter 12 angesetzt, der mit einer Schutzkappe 13 das Gehäuse 10 stirnseitig und mit Spiel übergreift. Der Werkzeughalter 12 weist einen Futterkörper 121 mit einer zentralen Aufnahmebohrung 14 zum Einstecken eines Schaftes eines Werkzeugs 15 und einen sich daran einstückig fortsetzenden hohlzylindrischen Schaft 122 auf, der innerhalb des Gehäuses 10 von dem vorderen Ende der Spindelhülse 11 mit geringem Spiel übergriffen wird. Das in die Aufnahmebohrung 17 einzuschiebende Werkzeug ist mittels eines Schnellverschlußelementes 16 drehfest im Futterkörper 121 festgelegt und gegen ungewolltes, axiales Herausgleiten aus dem Futterkörper 121 gesichert. Der Werkzeughalter 12 ist an der Spindelhülse 11 drehfest und begrenzt axial verschieblich angekoppelt. Hierzu weist die Spindelhülse 11 in ihren übergreifungsbereich des Schaftes 122 mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, die Hülsenwand vollständig durchdringende Radialbohrungen 17 auf, und in dem Schaft 122 des Werkzeughalters 12 sind mit den Radialbohrungen 17 radial fluchtende, axiale Taschen 18 eingesenkt, deren axiale Länge ein Mehrfaches des Bohrungsdurchmessers der Radialbohrungen 17 beträgt. In den Radialbohrungen 17 sind als Kugeln 19 ausgebildete Verriegelungselemente geführt, die auf der Innen- und Außenseite der Spindelhülse 11 vorstehen und sich am Taschengrund 181 der Taschen 18 abstützen können. Die in den Radialbohrungen 17 mit geringem Spiel einliegenden und in die Taschen 18 eintauchenden Kugeln 19 gewährleisten die Drehmitnahme des Werkzeughalters 12 beim Rotieren der Spindelhülse 11 und erlauben gleichzeitig eine begrenzte, axiale Verschiebung des Werkzeughalters 12 um einen durch die axiale Länge der Taschen 18 vorgegebenen Verschiebeweg.

Zwischen der Spindelhülse 11 und dem Werkzeughalter 12 ist eine Überlastkupplung 20 angeordnet, die beim Blockieren des Werkzeugs in der Bearbeitungsfläche, z. B. durch Armierungseisen im Stahlbeton, den Werkzeughalter 12 von der Spindelhülse 11 automatisch abkoppelt, so daß sich letztere bei stillstehendem Werkzeughalter 12 frei drehen kann. Diese Überlastkupplung 20 benutzt die als Kugeln 19 ausgebildeten Verriegelungselemente für die drehfeste und axial verschiebliche Halterung des Werkzeughalters 12 an der Spindelhülse 11 als lastbegrenzende Kupplungs- oder Rastelemente und weist zusätzlich einen Stützring 21 und eine als Druckfeder ausgebildete Kupplungsfeder 22 auf, die auf die Spindelhülse 11 aufgeschoben ist und sich einerseits am Stützring 21 und andererseits an einem auf der Spindelhülse 11 axial unverschieblich festgelegtem Widerlager 23 abstützt. Der die aus den Radialbohrungen 17 herausragenden Kugeln 19 umfaßende Stützring 21 weist eine die Kugeln 19 mit Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete Innenringfläche 211 und eine an den Kugeln 19 anliegende, konische Abstützfläche 212 auf, die mit der Innenringfläche 211 einen stumpfen Winkel einschließt (Fig. 2). Um die axiale Beweglichkeit des Werkzeughalters 12 zu gewährleisten, wird mittels eines Sprengrings 24, der in eine Umfangsnut in der Spindelhülse 11 einliegt, ein Anschlag für den Stützring 21 gebildet, der verhindert, daß die Kupplungsfeder 22 die Kugeln 19 über die Abstützfläche 212 festklemmt. Die Lage des Sprengrings 24 ist so gewählt, daß die konische Abstützfläche 212 die Kugeln 19 gerade tangiert, ohne daß eine axiale Verschiebekraft auf die Kugeln 19 wirkt. Die in Umfangsrichtung des Schaftes 122 weisenden, sich in Achsrichtung erstreckenden, seitlichen Begrenzungswände 182 der Taschen 181 sind zur Radialebene geneigt ausgeführt, so daß sie einen stumpfen Winkel mit dem Taschengrund 181 einschließen (Fig. 3). Dieses Schrägstellen der seitlichen Begrenzungswände 182 erleichtert das Austreten der Kugeln 19 aus den Taschen 18 im Überlastfall.

Im Überlastfall ist das Drehmoment an der Spindelhülse 11 größer als das von den Kugeln 19 und der Kupplungsfeder 22 aufgebrachte Rastmoment zwischen Spindelhülse 11 und Werkzeughalter 12. Die Kugeln 19 schieben sich dann über die seitlichen Begrenzungswände 182 in radialer Richtung nach außen und verschieben dabei den Stützring 21 über dessen konische Abstützfläche 212 gegen die Kraft der Kupplungsfeder 22. In dem Moment, in dem die Kugeln 19 vollständig aus den Taschen 18 austreten, ist die Überlastkupplung 20 gelöst, und die Spindelhülse 11 kann relativ zum Werkzeughalter 12 drehen. Damit die Kugeln 19 im Überlastfall vollständig aus den Taschen 18 austreten können, ist der Radialabstand der Innenringfläche 211 des Stützrings 21 von der Oberfläche der Kugeln 19 etwas größer bemessen als die Differenz aus dem Kugeldurchmesser der Kugeln 19 und der radialen Tiefe oder Höhe h (Fig. 2) der Taschen 18, anders gesagt: der radiale Abstand der Innenringfläche 211 von dem Taschengrund 181 ist etwas größer als die Summe aus Kugeldurchmesser und Taschentiefe h.

Wie aus Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der die Taschen 18 enthaltende Schaftabschnitt 122a des hohlzylindrischen Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 im Durchmesser etwas reduziert. Die axiale Länge dieses Schaftabschnitts 122a entspricht exakt der axialen Länge der Taschen 18. Der Radius der Außenfläche des im Durchmesser reduzierten Schaftabschnitts 122a ist in Fig. 3 mit r₁ und der Radius der Außenfläche des übrigen Schaftes 122 mit r₂ bezeichnet. Der Radialabstand der Innenfläche 211 des Stützrings 21 von den Kugeln 19 ist zusätzlich kleiner gemacht als die Summe aus der radialen Tiefe h der Taschen und der Radiusdifferenz r₂-r₁ zwischen dem Radius r₁ des die Taschen 18 aufweisenden Schaftabschnitts und dem Radius r₂ der an diesem unmittelbar angrenzenden beiden Schaftabschnitte 122b bemessen. Durch diese Radiusdifferenz r₂-r₁ wird an den beiden quer zur Achsrichtung ausgerichteten Stirnseiten der Taschen 18 jeweils eine radiale Schulter gebildet. Im Überlastfall stützen sich die Kugeln 19 an der hinteren, dem vom Werkzeughalter 12 abgekehrten freien Schaftende näherliegenden Ringschulter (in Fig. 2 nicht zu sehen) ab und verhindern, daß der Werkzeughalter 12 aus der Spindelhülse 11 gerissen wird. Die vorstehend erwähnte Bemessung des Radialabstands der Innenringfläche 211 des Stützrings 21 von den Kugeln 19 verhindert, daß diese radiale Ringschultern von den Kugeln 19 überwunden wird.

Der Bohrhammer besitzt zum zusätzlichen Axialantrieb des sich drehenden Werkzeugs 15 ein Schlagwerk 25, von dem in Fig. 1 ausschnittweise ein Schläger 26, der axial verschieblich im Innern der Spindelhülse 11 geführt ist, und ein Döpper 27 zu sehen ist, der axial verschieblich im Innern des hohlzylindrischen Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 einliegt und mit seinem vom Schläger 26 abgekehrten Stirnende 271 an der ihm zugekehrten Stirnfläche des im Werkzeughalter 12 aufgenommenen Werkzeugs 15 anliegt. Der Schläger 26 wird von einem hier nicht dargestellten Antrieb in Axialrichtung beschleunigt und trifft auf den Döpper 27, der diese Aufschlagkraft direkt auf das Werkzeug 15 überträgt. Der Werkzeughalter 12 wird infolge der Werkzeugandruckkraft durch den Bediener in Richtung auf seine tiefer in die Spindelhülse 11 eingreifende Endstellung verschoben. Ein Dichtring 28, der in eine Umfangsnut des Döppers 27 eingelegt ist und sich an der Innenwand des Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 abstützt, verhindert, daß Schmiermittel nach vorn austritt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die zugleich als Kupplungs- oder Rastelemente der Überlastkupplung 20 sowie als Verriegelungselemente zur Drehmitnahme und Axialführung des Werkzeughalters 12 durch die Spindelhülse 11 dienenden Kugeln 19 auch durch andere Wälzkörperformen ersetzt werden, beispielsweise durch Walzen, deren Walzenachsen parallel zur Spindelhülsenachse ausgerichtet sind. Der hohlzylindrische Schaft des Werkzeughalters kann auch das vordere Ende der Spindelhülse übergreifen, wobei dann die Taschen zum Eintauchen der Wälzkörper in der Spindelhülse 11 und die radialen Öffnungen zur Führung der Wälzkörper in dem hohlzylindrischen Schaft des Werkzeughalters angeordnet sind. Der Stützring der Überlastkupplung sitzt dann ebenso wie die Kupplungsfeder auf dem Schaft des Werkzeughalters. Des weiteren kann die Verschiebbarkeit des Werkzeughalters 12 in Achsrichtung relativ zur Spindelhülse 11 entfallen und der Werkzeughalter 12 ausschließlich drehfest mit der Spindelhülse 11 gekuppelt sein. In diesem Fall ist die Länge der axialen Taschen 18 weitgehend reduziert, so daß die Kugeln 19 oder Wälzkörper nur noch mit geringem Spiel in die Taschen 18 eintauchen.

Claims

1. Elektrowerkzeugmaschine für drehend und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge, insbesondere Schlagbohrmaschine oder Schlagbohrhammer, mit einer elektromotorisch angetriebenen Spindelhülse (11), mit einem an die Spindelhülse (11) angesetzten Werkzeughalter (12), der über Verriegelungselemente an der Spindelhülse (11) drehfest angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselemente (Wälzkörper 19) zugleich als lastbegrenzende Kupplungselemente einer zwischen Spindelhülse (11) und Werkzeughalter (12) wirksamen Überlastkupplung (20) ausgeführt sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelhülse (11) einen hohlzylindrischen Schaft (122) des Werkzeughalters (12) übergreift und im übergreifungsbereich über den Umfang verteilt angeordnete, die Hülsenwand durchdringende, radiale Öffnungen (17) aufweist, daß in dem Schaft (122) des Werkzeughalters (12) mit den Öffnungen (17) radial fluchtende, axiale Taschen (18) eingesenkt sind und daß die Verriegelungselemente als in den Öffnungen (17) geführte, in die Taschen (18) eintauchende Wälzkörper (19) ausgebildet sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Öffnungen (17) herausragenden Wälzkörper (19) von einem einen Teil der Überlastkupplung (20) bildenden Stützring (21) umfaßt sind, der eine die Wälzkörper (19) mit Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete Innenringfläche (211) und eine an den Wälzkörpern (19) anliegende, konische Abstützfläche (212) aufweist, die mit der Innenringfläche (211) einen stumpfen Winkel einschließt, und daß der die Spindelhülse (11) umschließende Stützring (21) mit axial gerichteter Federkraft an einem auf der Spindelhülse (11) axial unverschieblich festgelegten Anschlag (24) anliegt.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastkupplung (20) eine als Druckfeder ausgebildete Kupplungsfeder (22) aufweist, die auf der Spindelhülse (11) sitzt und sich zwischen dem Stützring (21) und einem auf der Spindelhülse (11) axial unverschieblich festgelegten Widerlager (23) abstützt.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von einem in einer Umfangsnut in der Spindelhülse (11) eingelegten Sprengring (24) gebildet ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Schaftes (122) des Werkzeughalters (12) weisenden, sich in Achsrichtung erstreckenden, seitlichen Begrenzungswänden (182) der Taschen (18) einen stumpfen Winkel mit dem Taschengrund (181) einschließen.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialabstand der Innenringfläche (211) des Stützrings (21) von den Wälzkörpern (19) etwas größer als die Differenz aus radialer Abmessung der Wälzkörper (19) und der radialen Tiefe (h) der Taschen (18) bemessen ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Taschen (18) enthaltende Schaftabschnitt (122a) des Schaftes (122) des Werkzeughalters (12) im Durchmesser reduziert ist und daß der Radialabstand der Innenringfläche (211) des Stützrings (21) von den Wälzkörpern (19) kleiner ist als die Summe aus der radialen Tiefe (h) der Taschen (18) und der Radiusdifferenz (r₂-r₁) zwischen dem Radius (r₁) des die Taschen (18) aufweisenden Schaftabschnitts (122a) und dem Radius (r₂) des an diesem zum vom Werkzeug abgekehrten Ende des Schaftes (122) hin unmittelbar angrenzenden Schaftabschnitts (122b) bemessen ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur begrenzt axialverschieblichen Ankopplung des Werkzeughalters (12) an die Spindelhülse (11) die axiale Länge der Taschen (18) wesentlich größer ist als die in Längsrichtung der Taschen (18) weisende Abmessung des Eintauchbereichs der Wälzkörper (19).

10. Maschine nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper als Kugeln (19) und die Öffnungen in der Spindelhülse (11) als Radialbohrungen (17) ausgebildet sind.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1-10 mit einem Schlagwerk (25) zur Axialverschiebung des im Werkzeughalter (12) aufgenommenen Werkzeugs (15), dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (25) einen in der Spindelhülse (11) axial verschieblich aufgenommen Schläger (26), einen den Schläger (26) in Achsrichtung beschleunigenden Antrieb und einen die Schlägerstöße auf das Werkzeug (15) übertragenden Döpper (27) aufweist und daß der Döpper (27) axial verschieblich im hohlzylindrischen Schaft (122) des Werkzeughalters (12) aufgenommen ist.