DE2336629C3 - Elektrowerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Drehzahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Drehzahlen, bei dem eine Spindel in einem Gehäuse mittels wenigstens einem axial festen Wälzlager und mittels wenigstens einem axial verschieblichen Wälzlager gelagert ist und bei dem auf der Spindel zwischen den Wälzlagern oder fliegend der Läufer eines elektrischen Antriebsmotors angeordnet und von einer Ständerwicklung umgeben ist. Derartige Elektrowerkzeuge werden beispielsweise zum Schleifen, Bohren. Drehen und Fräsen eingesetzt.

Um die hohen Drehzahlen für solcne Elektrowerkzeuge, beispielsweise zum Schleifen, zu erreichen, hat man bisher als Antriebsmotor Kurzschlußläufermotoren verwendet. Diese Motoren hatten jedoch den Nachteil, daß von der Rotorwicklung über den Rotor auf die Spindel Wärme übertragen wird, die durch Längsleitung in der Spindel zu einer sehr starken Erwärmung der Wälzlager führt, wodurch der einwandfreie Lauf der Wälzlager und ihre Lebensdauer beeinträchtigt werden. Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man spezielle Lagerhalterungen und Lagerkühleinrichtungen vorgesehen, die jedoch herstellungstechnisch großen Aufwand erfordern. Unabhängig von diesem Problem der Vermeidung einer Erwärmung der Wälzlager ist dabei in Betracht zu ziehen, daß die in derartigen hochtourigen Elektrowerkzeugen eingesetzten Präzisionswälzlager auch im besten Fall nur eine Lebensdauer besitzen, die geringer ist als die Lebensdauer des gesamten Elektrowerkzeuges, so daß bei derartigen Werkzeugen vom konstruktiven Aufbau her gewährleistet sein muß, daß die Wälzlager nach einer Laufzeit von etwa 1000 bis 2000 Stunden, was von der tatsächlich vorliegenden Drehzahl abhängt, in einfacher Weise ausgewechselt werden können, um das Elektrowerkzeug wieder einwandfrei funktionsfähig zu machen. Es muß somit bei derartigen Elektrowerkzeugen gewährleistet sein, daß die Spindelwelle aus dem Werkzeug entnommen werden kann, damit die neuen Wälzlager auf die Welle aufgepaßt werden können. Da Elektrowerkzeuge der ei findungsgemäßen Gattung als ganzes eine Lebensdauer besitzen, die weit über die maximale Lebensdauer der Wälzlager hinausgeht, ist somit die leichte Demontierbarkeit eine unerläßliche Voraussetzung für Werkzeuge dieser Art.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Elektrowerkzeug der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem unter Beibehaltung einer einfachen Montierbarkeit der Spindel und der Lager eine minimale Lagererwärmung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Elektrowerkzeug der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Antriebsmotor ein an sich bekannter kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Permanentmagneten als Läufer ist, wobei die von einem nutenlosen Ständerrückschluß umgebene Ständerwicklung glockenförmig ausgebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die glockenförmig ausgebildete Ständerwicklung in Kunststoff eingebettet.

Kollektorlose Gleichstrommotore mit einem Permanentmagnet-Rotor und einer von einem nutenlosen StändeiTÜckschluß umgebenen Stäriderwicklung, die elektronisch kommutiert werden, sind als solche bereits bekannt. Diesen bekannten Ausführungen ist eine leichte Montierbarkeit im Sinne der Erfindung nicht zu tntnehmen.

Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug hat den Vorteil, daß sich mit ihm Spindel-Drehzahlen von 100 000 Upm und mehr erreichen lassen, ohne daß dabei eine gefährliche Lagererwärmung eintritt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß wegen der nutenlosen Ausbildung des Ständerrückschlusses in dem mit der Spindel umlaufenden Permanentmagneten keine Oberflä chenverluste auftreten und die dadurch bedingte Erwärmung entfällt. Eine wesentliche Wärmeabstrahlung der Ständerwicklung an den Permanentmagneten tritt nicht ein, da die in der Ständerwicklung entstehende Verlustwärme über den Ständerrückschiuß abgeführt wird, von dem sie über das Gehäuse an eine in entsprechenden Kanälen geführte Kühlflüssigkeit abgegeben wird. Die auft-etende Lagererwärmung beruht somit nur auf den Reibungsverlusten im Lager selbst, da eine Wärmezufuhr durch die Spindel nicht auftritt. Durch die glockenförmige Ausbildung der Ständerwicklung ist eine einfache Montage mit dem Permanentmagneten und den Lagern versehenen Spindel im Gehäuse möglich. Wenn ein Auswechseln der Lager erforderlich ist. wird die Spindel einfach aus der glockenförmigen Ständerwicklung herausgezogen. Dabei kann vor der erneuten Anordnung der Spindel im Gehäuse die Spindel außerhalb des Gehäuses in einer gesonderten Vorrichtung auf ihre Rundlaufgenauigkeit überprüft werden.

An Hand der Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Axialschnitt eine zwischen Wälzlagern gelagerte Spindel;

F i g. 2 zeigt im Axialschnitt eine fliegend gelagerte Spindel.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Spindel 2 in dem Gehäuse 6 auf der einen Stirnseite, auf welcher die Spindel 2 aus dem Gehäuse 6 herausgeführt ist, durch zwei längsfeste Wälzlager 4a und 4b gelagert, die in einem an dem Gehäuse 6 befestigten Lagerschild 5 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist die Spindel 2 durch ein iängsverschiebliches Wälzlager 11 gelagert, das in einer am Gehäuse befestigten Lagerbuchse 12 sitzt. Die Schmierung der Lager erfolgt durch ölnebel, wofür der Zuführungskanal 13 vorgesehen ist.

Zwischen den l.agerstellen der Spindel 2 im Gehäuse

6 ist an der Spindel ein Permanentmagnet 3 befestigt, wobei Spindel und Permanentmagnet den Läufer bilden, dem eine glockenförmige Ständerwicklung 9 zugeordnet ist, die einen im Gehäuse eingesetzten nutenlosen Ständerrückschluß 8 umgibt. Die glockenförmige Ständerwicklung 9 ist mit Kunststoff umgössen und dadurch selbsttragend. Um die einfache Montage und Demontage der Spindel zu ermöglichen, befindet sich das offene Ende der glockenförmigen Ständerwicklung 9 gegenüber dem Lagerschild 5. Die in der Ständerwicklung 9 entwickelte Wärme wird infolge des hohen Wärmeübergangswiderstandes auf der Seite gegenüber dem Permanentmagneten 3 über den Ständerrückschluß 8 und das Gehäuse 6 an ein Kühlfluid abgeführt, das in wenigstens einem im Gehäuse 6 vorgesehenen Kühlkanal 7 im Zwangskonvektionsstrom geführt ist.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform sitzt der Permanentmagnet 3 auf ein'.-m Spindelzapfen 22, der fliegend gelagert ist, wobei die Lager in einem Gehäuseansatz 25 sitzen. Die übrigen Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile wie in F i g. 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

23629 Patentansprüche:

1. Elektrowerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Drehzahlen, bei dem eine Spindel in einem Gehäuse mittels wenigstens einem axial festen Wälzlager und mittels wenigstens einem axial verschieblichen Wälzlager gelagert ist und bei dem auf der Spindel zwischen den Wälzlagern oder fliegend der Läufer eines elektrischen Antriebsmotors angeordnet und von einer Ständerwicklung umgeben ist, dadurch gekennzeichne t, daß der Antriebsmotor ein an sich bekannter kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Permanentmagneten (3) als i-äufer ist, wobei die von einem nutenlosen Standerrückschluß (8) umgebende Ständerwicklung (9) glockenförmig ausgebildet ist.

2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glockenförmig ausgebildete Ständerwicklung in Kunststoff eingebettet ist.