DE3431630C2 - Elektrowerkzeug zum wahlweisen Bohren oder Schrauben - Google Patents
Elektrowerkzeug zum wahlweisen Bohren oder SchraubenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Elektrowerkzeug nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Elektrowerkzeug dieser Art
(DE 28 25 023 A1), mit welchem ebenfalls wahlweise ge
bohrt oder geschraubt werden kann, ist sowohl für
den Bohrvorgang als auch für den lagerabhängigen
Schraubvorgang eine gemeinsame Kupplung zwischen An
triebsmotor und Arbeitsspindel vorgesehen, die so
ausgebildet ist, daß sie beim Bohrvorgang als fest
einrückbare Mitnahmekupplung wirkt, während beim
Schraubvorgang dann, wenn eine einzuschraubende Schrau
be eine vorgegebene Endstellung im Werkstück erreicht,
die Kupplungshälften sich bei Überschreiten eines Grenzdrehmoments
in üblicher Weise zu überlaufen beginnen, so daß verhindert
wird, daß die Schraube abgedreht oder abgeschert wird.
Die Bohrspindel ist in Lagern axial gleitverschieblich
gehalten und wird durch den Druck einer ständig ein
wirkenden Vorspannungsfeder, die zwischen den beiden
Kupplungshälften angeordnet ist, nach vorn gedrückt,
wodurch gleichzeitig die beiden Kupplungshälften aus
einandergedrückt werden, so daß diese ausgerückt sind.
Durch den beim Arbeiten auf das Werkzeug ausgeübten
Arbeitsdruck wird der Kupplungseingriff gegen die
Federvorspannung bewirkt.
Damit beim Schrauben die Kupplung im Eingriff bleibt,
läßt sich durch Manipulation von außen das vordere
Lager der Bohrspindel axial nach hinten verschieben,
wodurch eine Lagerstirnfläche auf eine zugewandte
Stirnfläche einer auf der Bohrspindel aufgekeilten ersten
Kupplungshälfte trifft, so daß diese nach hinten in
Eingriff mit der anderen Kupplungshälfte gedrückt
wird. Da die vorhandene Vorspannungsfeder diese Po
sition zu überwinden trachtet, um die Kupplung auszu
rücken, muß das vordere stationäre Lager mit seiner
Stirnfläche ständig im Reibeingriff mit der zugewandten
Kupplungshälfte verbleiben, solange lediglich gebohrt
wird.
Zur Axialverschiebung dieses vorderen Lagers ist an
dessen Außenfläche eine Nockenstruktur vorgesehen,
die mit einer entsprechenden gehäusefesten Nocken
struktur oder lediglich mit einem gehäusefesten Stift
in Wirkverbindung tritt, indem ein Verdrehen des La
gers über einen mit ihm verbundenen äußeren Stellring
Gleitbewegungen der Nocken längs Schrägflächen und gleich
zeitig die Axialverschiebung des Lagers zur Folge
haben.
In ähnlicher Weise ist aus der DE-AS 16 78 656 eine
Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei einem Drehschrau
ber mit als Trennkupplung wirkender Drehmomentüber
rastkupplung bekannt, die aus einer in Längsrichtung
auf einer Welle festgelegten Kupplungshälfte, einer
auf derselben Welle längsverschieblichen Kupplungs
hälfte und einer an der längsverschieblichen Kupp
lungshälfte sowie an einem Federwiderlager der Welle
abgestützten Überrastkupplungsfeder besteht. Wird
ein solches Werkzeug auf eine einzudrehende Schraube
aufgesetzt, dann verschieben sich Werkzeug, Schrauber
welle und die eine Kupplungshälfte gegen Federdruck
antriebsseitig, bis die Kupplungsglieder in Form von
Schrägklauen eingreifen, so daß die Schrauberwelle
mitgenommen und die Schraube eingedreht wird. Sobald
sich der Schraubenkopf auflegt, nimmt das Drehmoment
zu, bis beim Erreichen eines eingestellten Grenzdreh
moments die Schrägklauen der Kupplung an Rollen empor
steigen. Dies führt zu einer Relativverschiebung von
Bewegungskomponenten, was letztlich zu einem Lösen
der vergleichsweise kompliziert aufgebauten Kupplung
führt.
Damit beim Wiedereinkuppeln von Kupplungsklauen bei
einer Drehmomentkupplung für Schrauben- oder Mutter
setzwerkzeuge (DE-AS 10 92 398) der Übergang ohne
Schlagwirkung erfolgt, ist auf einer Antriebswelle ein
treibender Kupplungsteil verschiebbar gelagert, der auf
seiner Vorderseite mehrere Kupplungszähne aufweist, die
in Zahl und Form sowie Größe Kupplungszähnen eines
anderen Kupplungsteils entsprechen, wobei zwischen den
Zähnen ein genügender Zwischenraum vorhanden ist, so
daß die Zähne voll miteinander in Eingriff kommen
können. Die Zahnbreite ist dabei schmaler als der
Zwischenraum.
Speziell auf die Winkelstellung von Klauenkupplungs
schrägen wird bei einer bekannten Kupplung für eine
motorangetriebene, tragbare Werkzeugmaschine abgestellt
(CH-PS 583 088), wobei Seitenflächen von Klauenzähnen
eine Anzahl von Bereichen aufweisen können, die
unterschiedliche Winkel mit der Kupplungsachse bilden.
Schließlich ist es bei einem Schrauber mit axial
einstellbarer Vorderkante des Schraubers gegenüber
einer Einschraubfläche bekannt (DE 31 21 810 A1), zur
bequemen und zeitsparenden Umstellung des Geräts,
nämlich Festziehen der Schrauben oder Lösen der
Schrauben, ein größeres Lösemoment als Anziehmoment bei
gleicher Einstellung dadurch zu erreichen, daß die
maximal wirksame Anlageüberdeckung zusammenwirkender
Klauen bei Linkslauf größer ist als bei Rechtslauf.
Eine weitere bekannte elektrisch angetriebene Bohr
maschine (CH-PS 456 301) benutzt sowohl für den
Schraubvorgang als auch für den Bohrvorgang ein
doppeltlagiges, abgestuft wirkendes Federpaket, durch
welches die Bohrspindel in beiden Fällen nach außen
vorgespannt wird. Da (angenommenerweise) für den
Schraubvorgang eine geringere Drehmomentübertragung
angestrebt wird, wird über ein erstes, lediglich als
axiales Drucklager ausgebildetes Kugellager die
Bohrspindel durch Verdrehen einer Verstellmutter nur so
weit nach innen vorgespannt, daß sich auf eine konus
förmige Reibkupplung ein milder Federdruck auswirkt,
während für den Bohrvorgang das schwächere Federpaket
durch weiteres Eindrücken der Bohrspindel seine Wirkung
völlig verliert und der jeweilige Reibkupplungsdruck
durch das kräftigere Federpaket bestimmt wird. Dadurch
ist die Bohrmaschine auch für die Übertragung größerer
Drehmomente beim Bohren geeignet. Selbsttätig wirkende
Mittel, die bei einer voreinstellbaren Schraubtiefe die
Bohrspindel ausrücken, sind nicht vorgesehen, bei
beiden Arbeitsvorgängen Bohren bzw. Schrauben werden
die Arbeitspunkte durch die Wirkung von Druckfedern
bestimmt.
Probleme können sich bei solchen Schraubwerkzeugen
ergeben, bei denen drehmomentbegrenzende Mittel
elektronischer Bauart sind, so daß bei Erreichen eines
vorgewählten Drehmomentes abgeschaltet wird, oder
die mit mechanischen Mitteln als sogenannte Drehmo
mentkupplungen ein Durchratschen bzw. Lösen von an
diesem Vorgang beteiligten Kupplungshälften errei
chen. Hier kann teilweise ein Abschalten bei beispiels
weise nichthomogenem Unterbau erfolgen, obwohl die
gewünschte Lage der Schraube noch nicht erreicht ist,
so daß rein lageabhängig den Schraubvorgang dann
mit hoher Genauigkeit abbrechende Schrauber Vorteile
haben können, die mit Tiefenanschlagmitteln arbei
ten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektro
werkzeug zu schaffen, welches sich problemlos zwischen
Schrauben und Bohren umschalten läßt und in beiden
Betriebs ständen weitgehend reibungsfrei und daher
verschleißarm arbeitet.
Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug löst diese Auf
gabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den
Vorteil, daß bei einfachem Aufbau ein verschleißsi
cheres Gerät geschaffen ist, welches sich problemlos
zwischen Schrauben und Bohren umschalten läßt, bei
hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit.
Vorteilhaft ist ferner, daß die Bohr- oder Arbeits
spindel durch eine vorderes Kugellager, welches sich
in seiner Axialposition durch einfache Verstellmittel
gegenüber dem Gerätegehäuse verändern läßt, reibungs
arm und sicher gehalten ist, wobei gerade in der häu
fig benutzten Position Bohren keine ständig einen
Schleifvorgang bewirkende Kräfte aufgefangen zu werden
brauchen. Insofern ist das vordere Kugellager als
Drucklager weitgehend entlastet und übernimmt le
diglich bei einem ohnehin nur kurzzeitig auftretenden
Schraubvorgang dann axiale Abstützkräfte über die
Feder, wenn die Klauenzähne der beiden Kupplungs
hälften sich allmählich voneinander lösen.
Die Erfindung stellt daher auch sicher, daß bei Er
reichen von mit Hilfe von Tiefenanschlagmitteln vor
eingestellter Schraubtiefe die vorgesehene Klauenkupp
lung selbsttätig ausrückt, so daß aufgrund dieser
lageabhängigen Präzision entsprechende Schraubvor
gänge exakt reproduzierbar sind.
Durch in den Unteransprüchen aufgeführte Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft kann
hier die Ausbildung der Klauenkupplung in Form eines
speziellen Klauenprofils sein, bei dem in die Klauennut
eine weitere Ausnehmung eingearbeitet ist, die beim
Bohren eine spielfreie, in beiden Richtungen form
schlüssige Mitnahme der Arbeitsspindel sicherstellt,
andererseits aber dafür sorgt, daß beim Schrauben
zwischen den Klauen der Kupplung ein gewisses radiales
Spiel von beispielsweise einer Klauenbreite vorhanden
ist, so daß auch bei größeren Drehzahldifferenzen
im Moment des Einkuppelns das Eingreifen der Flanken
sicher erfolgen kann, ohne daß diese im ersten Moment
aneinander vorbeiratschen.
Von Vorteil ist ferner, daß ein Kupplungszahnrad als
die eine Hälfte der vorgesehenen Klauenkupplung auf
einer gehäusestationären Lagerbuchse frei drehend
und von der Motorwelle angetrieben angeordnet ist
in koaxialer Ausrichtung zur Arbeitsspindel, wobei
diese in einer Sackbohrung der gleichen Lagerbuchse
ein hinteres Nadellager findet zur sicheren einwand
freien Abstützung bei gleichzeitiger freier axialer
Beweglichkeit in diesem Nadellager sowie im Innenring
des vorderen Kugellagers.
Eine den jeweils gewünschten Tiefenanschlag ermög
lichende Hülse ist mit Hilfe eines Bajonett-Schnell
verschlusses mit separater Rastung an einem Stell
ring für die Umschaltung zwischen Bohren und Schrau
ben schnell und problemlos befestigt, wobei Funktion
und Aufwand durch die Verwendung einfacher Kunststoff
teile optimiert sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch den mechanischen Be
reich eines Ausführungsbeispiels des erfin
dungsgemäßen Elektrowerkzeugs, einschließlich
umschaltbarer Klauenkupplung und Tiefenan
schlaghülse;
Fig. 2 bis 4 als Teilabwicklung die Geometrie der
Klauenkupplung in den Positionen: Formschlüs
siges Einkuppeln beim Bohren (Fig. 2) - einge
kuppelte Stellung beim Schrauben (Fig. 3) und
ausgekuppelte Stellung (Fig. 4);
Fig. 5 einen Schnitt durch den Bajonettring als Teil
der Tiefenanschlagmittel in der Einführstellung
bei deckungsgleichen Markierungen an Bajonett
ring und Stellring und
Fig. 6 die zu Fig. 5 gehörende Draufsicht auf die
Tiefenanschlagmittel und den Stellring in der
Einführstellung der Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt durch den Bajonettring in der
eingerasteten Endstellung und
Fig. 8 die zu Fig. 7 gehörende Draufsicht auf die
Tiefenanschlagmittel und den Stellring in der
eingerasteten Endstellung.
Es ist ein vorzugsweise in üblicher Halbschalentech
nik ausgebildetes Motorgehäuse, üblicherweise Kunst
stoffgehäuse 8 vorgesehen, in welches der bei 45 le
diglich teilweise mit seinem vorderen Kugellager 46
und seiner Ausgangswelle 1 gezeigte Universal-Elektro
motor eingebettet und gelagert ist.
Das Kunststoffgehäuse 8 nimmt über geeignete Ausneh
mungen eine Lagerbuchse 41 auf oder bildet diese
selbst einstückig aus, auf welcher über ein Kugel
lager 3 ein Zahnrad 4 drehbar gelagert ist, welches
von der Ausgangswelle 1 des Elektromotors über eine
Stirnradverzahnung 2 angetrieben ist.
Das Zahnrad 4 ist axial und radial unverschieblich, also
insofern stationär gelagert und weist an seiner linken Stirn
seite als Verzahnung ausgebildete Klauen auf.
auf deren Form weiter
unten anhand der Darstellung der Fig. 2 bis 4 noch genauer
eingegangen wird.
In der Lagerbuchse 41 ist über ein Nadellager 7 ferner der
hintere, also in der Zeichenebene rechte Endbereich der in
ihrem Durchmesser mehrfach abgesetzten Bohrspindel 6
axialverschieblich und koaxial zum Zahnrad 4 aufgenommen.
In der Zeichenebene der Fig. 1 weiter nach links schließt
sich eine in entsprechende, zum Teil Hintergreifungen bil
dende Ausnehmungen in den Halbschalen des Motorgehäuses 8
eingelegte Aufnahmehülse 9 an, die in geeigneter Weise fest
mit den Motorgehäuse-Halbschalen verbunden, beispielsweise
durch nicht dargestellte Schrauben gegen Drehung gesichert
ist. In der verschiedene Führungsdurchmesser aufweisenden
Innenbohrung der Aufnahmehülse 9 sitzt eine Stellhülse 12,
die relativ zur Aufnahmehülse 9 axial verschoben werden
kann, und zwar vorzugsweise durch eine von einem Innenge
winde 10 der Bohrung der Aufnahmehülse 9 und einem Außen
gewinde 10a der Stellhülse 12 gebildete Verzahnung, so daß
bei Drehung der Stellhülse 12 in der Aufnahmehülse 9 eine
axiale Hub- oder Abstandsbewegung durchgeführt werden kann,
die ihre Begrenzung beispielsweise dadurch findet, daß ein
in die Wandung der Aufnahmehülse 9 eingeschraubter oder
eingesetzter Distanz- oder Anschlagstift 26 beidseitig an
den Seitenflächen eines Einstichs 26a in der Stellhülse 12
anschlägt. Hier sind natürlich weitere, hubbegrenzende An
schlagmittel in beliebiger Ausbildung denkbar.
Es ist dann die Stellhülse 12, welche ein zweites, vorderes
Lager als Kugellager 14 für die Führung der
Bohrspindel 6 trägt, wobei dieses Kugellager in einer
Innenschulter 12a der Stellhülse 12 auf Anschlag geschoben
und durch einen Wellensicherungsring 13 fixiert ist.
Der Aufbau zur Lagerung der Bohrspindel 6 und zu deren
kombinatorischen, alternativen Anwendung zum Bohren und lage
abhängigen Schrauben vervollständigt sich dann durch einen
auf die Arbeitsspindel in Richtung auf das Zahnrad 4 aufge
schobenen Distanzring 15 und ein dem Klauenprofil 5 des Zahn
rads 4 gegenüberliegend angeordnetes, der Drehmitnahme der
Bohrspindel 6 dienendes Klauenprofil 16a an einem
Klauenring 16, der auf einen
verjüngten Durchmesserbereich der Bohrspindel 6 aufge
preßt ist, wobei die Verdrehsicherung zwischen beiden bei
spielsweise von einer Kugel 17 übernommen werden kann.
Vor dem Kugellager 14 in der Zeichenebene von links gesehen
ist ferner eine an einen Bund 6a der Bohrspindel 6 an
schlagende und sich auf der anderen Seite am Innenring des
Kugellagers 14 beispielsweise abstützende Vorspannungsfeder 18 als Druckfeder an
geordnet, die so ausgebildet ist, daß sie im Stillstand oder
Ruhezustand des Elektrowerkzeugs, also beispielsweise dann,
wenn von vorn keine auf die Arbeitsspindel 6 einwirkende
Axialkraft anliegt, diese Spindel nach vorn drückt, bis
der Distanzring 15 eine weitere Axialbewegung durch seinen
Anschlag an der anderen Seite des Innenrings des Kugellagers
14 begrenzt. Es versteht sich daher auch, daß die Bohr
spindel 6 im Innenring des vorderen Kugellagers gleitver
schieblich gehalten ist, so daß sich, entsprechend dem bis
her beschriebenen Aufbau zwei mögliche Axialbewegungen rea
lisieren lassen, einmal die der Stellhülse 12 in der Auf
nahmehülse 9 durch eine relative Drehbewegung sowie die
axiale Gleitbewegung der Bohrspindel 6 unter der Wir
kung der Vorspannungsfeder 18, relativ zur Stellhülse 12
und der stationären Aufnahmehülse 9.
Zur Erleichterung einer relativen, manuell durchzuführen
den Verdrehung der Stellhülse 12 ist auf diese, sich in der
Darstellung nach links anschließend, noch ein Stellring 19
aufgepreßt, der, wie noch genauer den Fig. 6 oder 8 ent
nehmbar, an seiner äußeren Zylinderoberfläche Riefen oder
Ausnehmungen 19a aufweist zur Erleichterung der manuellen
Handhabung, und der über eine Verdrehsicherung verfügt, die
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei federnde
Kunststoffnocken 20 umfassen kann, die in über den Umfang
verteilte Vertiefungen oder Ausnehmungen 21 in der Aufnahme
hülse 9 jeweils eingreifen können.
Das vordere Ende der Bohrspindel 6 ist als Gewindezapfen
22 mit Außengewinde ausgebildet, zur Aufnahme eines Bohr
futters bzw. alternativ zur Aufnahme von Schraubwerkzeugen
23, die koaxial zum Außengewinde des Gewindezapfens 22 in
eine Sechskantaufnahme 22a eingesetzt werden; die Schraub
werkzeuge 23 können in der Aufnahme durch einen Sprengring
24 gehalten sein.
Auf die Verstellmittel zur lageabhängigen Abschaltung des
Schraubvorgangs (Tiefenanschlagmittel), die sich in der
Zeichenebene der Fig. 1 nach links an den Stellring 19 noch
anschließt, wird weiter unten in Verbindung mit der Erläu
terung der Funktionsweise des Schraubvorgangs eingegangen.
Wenn mit dem Elektrowerkzeug gebohrt wird, sitzt auf dem
Gewindezapfen 22 der Bohrspindel 6 das Bohrfutter und
die Tiefenanschlagmittel sind entfernt, was schnell mit
einer kurzen Drehbewegung durch Lösen einer Bajonettfassung,
wie weiter unten noch erläutert wird, vorgenommen werden
kann. Das Elektrowerkzeug wird für den Bohrvorgang dadurch
vorbereitet, daß durch manuelle Drehbewegung am Stellring
19 die Stellhülse 12 über das Gewinde 10, 10a so weit in die
Aufnahmehülse 9 eingedreht wird, daß sich infolge der axialen
Mitnahme der Bohrspindel 6 über das Kugellager 14, den
Distanzring 15 und den Klauenring 16 eine volle formschlüs
sige Eingriffsverbindung der durch die beiden Verzahnungen
5, 16a gebildeten Klauenkupplung ergibt, und zwar die in
Fig. 2 dargestellte formschlüssige und spielfreie Eingriffsposition, in
welcher das Klauenprofil 5 des Zahnrades 4 bis in den jeweiligen
Grund der gegenüberliegenden Ausnehmungen reichen. Die spezielle Form der sich
hier jeweils gegenüberstehenden Klauen wird weiter unten mit
Bezug auf die Anwendung Schrauben noch ergänzend erläutert,
da sich für diesen Anwendungsbereich spezielle Formgestal
tungen als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Eine An
schlagendposition für den Bohrvorgang kann sich im übrigen
auch dadurch ergeben, daß eine innere Stirnringfläche 12b
der Stellhülse axial auf die durch eine Abschulterung ge
bildete Planfläche 26′ in der Aufnahmehülse 9 aufläuft. Auf
jeden Fall haben in dieser Endanschlagposition die Klauen
des Zahnrads 4 den Grund 25 von vertief
ten Ausnehmungen 47 im Klauenring 16 erreicht. Zwischen der
Bohrspindel 6 und dem Zahnrad 4 ergibt sich hierdurch
eine spielfreie, formschlüssige Verbindung durch die gegen
seitige Ausbildung der Klauenprofile am Klauenring 16
und am Zahnrad 4, die auch durch heftige Arbeitserschütte
rungen nicht mehr gelöst werden kann, da der Stellring 19
an der Aufnahmehülse 9 verrastet ist. Sollte hier beim Ein
drehen gelegentlich im Bereich der so gebildeten Klauenkupp
lung Zahn auf Zahn zu stehen kommen, dann genügt eine leichte
Drehung an dem nach außen ragenden Teil der Bohrspindel 6,
um die Klauen mit den Ausnehmungen der Klauenkupplung zum
Fluchten und zum völligen Eingriff zu bringen. Mit dem
Elektrohandwerkzeug in dieser spielfreien formschlüssigen
Einkuppelposition der Klauenkupplung kann problemlos ge
bohrt werden, wobei sich, wie ersichtlich, keinerlei Nach
teile etwa durch höheres Gewicht, Unhandlichkeit oder Lei
stungsabfall ergeben.
Bei der im folgenden beschriebenen Einstellung auf Schrau
ben stellt das Gerät eine vollwertige Alternative zu Schrau
bern dar, bei denen bei Erreichen einer vorgegebenen Schraub
tiefe der Schraubvorgang exakt, also rein lageabhängig, un
terbrochen wird.
Durch die Anordnung der sogenannten Tiefenanschlagmittel 48,
die weiter unten noch im einzelnen beschrieben werden, wird
für den Schraubvorgang ein Anschlag vorgegeben, bei dessen
Erreichen bei entsprechend eingestellten Tiefenanschlag
mitteln dann beispielsweise der Senkkopf einer Schraube
gerade bündig in dem zu befestigenden Teil sitzt, wobei
jeder weitere Schraubvorgang eine exakt reproduzierbare
Wiedergabe des ersten Schraubvorgangs ist.
Um das insoweit erläuterte Elektrowerkzeug als Schrauber
einsetzen zu können, wird in die Sechskantaufnahme 22a ein
Schrauberbit 23 oder ein anderes geeignetes Werkzeug einge
setzt und die Tiefenanschlagmittel beispielsweise mit Hilfe
eines Bajonettverschlusses mit dem Stellring 19, allgemein
ausgedrückt mit dem ihnen am nächsten kommenden Teil verbun
den. Der Stellring 19 wird für die Einstellung "Schrauben"
in der nunmehr entgegengesetzten Richtung gedreht, also in
einer Richtung, in welcher die Bohrspindel 6 sich axial
nach links und damit die gegenseitigen Klauenkupplungsbe
reiche aus ihrer Eingriffsposition vollständig lösen. Man
kann hier beispielsweise so weit die Drehbewegung am Stell
ring 19 fortsetzen, bis der Anschlagstift 26 an die rechte
Flanke des Einstichs 26a anschlägt. Die Klauenkupplung ist
in diesem Fall völlig ausgerückt und die jeweiligen Klauen
profile befinden sich in der in Fig. 4 dargestellten Posi
tion; d. h. daß auch dann, wenn der Motor läuft, die Bohr
spindel 6 sich nicht dreht. Es wird dann auf den Schrauben
drehereinsatz oder Schrauberbit 23 eine Schraube aufgesetzt,
die durch die Magnetkraft eines in die Tiefenanschlagmittel
48 vorne eingesetzten Ringmagnetes 28 gehalten werden kann.
Man kann dann spätestens jetzt den Motor einschälten und die
Schraube an der gewünschten Stelle ansetzen, alles ohne daß
sich die Bohrspindel 6 dreht. Erst bei einer einwirkenden
axialen Anpreßkraft auf die Bohrspindel, die sich da
durch ergibt, daß die Bedienungsperson auf das Elektrowerk
zeug drückt, um so einen entsprechenden Druck auf die
Schraube zu übertragen, ergibt sich durch diese, letztend
lich auf die Bohrspindel 6 einwirkende Axialkraft deren
rückwärtsgerichtete Bewegung gegen die Kraft der Vorspannungs
feder 18 so weit nach hinten, daß die gegenseitigen Klauen
der Klauenkupplung aus Zahnrad 4 und Klauen
ring 16 zum Eingriff kommen und die Schraube eingedreht wer
den kann. Beim Eindrehen der Schraube - hier können, wie wei
ter vorn schon erwähnt, auch beliebige weitere Untersetzungs
mittel für die Drehgeschwindigkeit der Arbeitsspindel, auch
elektronisch wirkende, zum Einsatz kommen, - nähert sich die
Stirnfläche 29 der Tiefenanschlagmittel dem zu befestigenden
Teil oder dem Teil an, in welchen die Schraube eingedreht
wird (beispielsweise Gipskartonplatte) und kommt letztend
lich zum Aufliegen. Dabei bleibt aber die Mitnahmeeinrich
tung für die einzudrehende Schraube, also beispielsweise
die Kreuzschlitzmitnahme durch den Schrauberbit, noch im
Eingriff und die Schraube wird weitergedreht; gleichzeitig
schiebt sich hierbei aber die der Schraube folgende, sich
durchlaufend drehende Bohrspindel 6 nach vorn, wie ohne
weiteres einzusehen, so daß schließlich im Übergang von der
Klauenkupplungseingriffsposition der Fig. 3 auf die Darstel
lung der Fig. 4 die gegenseitigen Klauen
außer Eingriff geraten und der Schraubvorgang hierdurch ab
gebrochen wird. Bei richtig eingestellten Tiefenanschlag
mitteln ergibt sich dann gerade die gewünschte, lageab
hängige Schraubtiefe.
Während für den Bohrvorgang ein formschlüssiger und vor
allen Dingen spielfreier Eingriff der gegenseitigen Klauen
und Ausnehmungen erwünscht ist, so wie dies in der Darstel
lung der Fig. 2 auch gezeigt ist, kann eine solche Eingriffs
möglichkeit sich für den Schraubvorgang, bei welchem die
Klauenkupplung ja jedes mal neu einrücken muß, als problema
tisch erweisen. Tatsächlich ist bei der Anwendung auf
Schrauben zwischen den gegenseitigen Klauenbereichen von
Zahnrad 4 und Klauen- oder Kupplungsring 16 ein gewisses
radiales Spiel (beispielsweise eine Klauenbreite) erwünscht,
damit auch bei hohen Drehzahlen bzw. größeren Drehzahldiffe
renzen - wenn beispielsweise die Bohrspindel stillsteht
und das Zahnrad 4 mit Leerlaufdrehzahl dreht - im Moment
des durch das Eindrücken der Bohrspindel 6 bewirkten
Einkuppelns überhaupt das Ineinandergreifen der Klauenprofile möglich ist.
Bei zu geringem Spiel wäre dies praktisch unmöglich, denn
die Klauen würden nur mit hoher Relativgeschwindigkeit über
einander ratschen. Andererseits wäre ein solches ein Ein
kuppeln bewirkendes Spiel beim Bohren trotz zwangsläufiger
Einkupplung deshalb besonders nachteilig, weil ein Zurück
schlagen des Bohrfutters in Gegendrehrichtung möglich
ist, was zur Zerstörung des Bohrwerkzeugs führen würde.
Ferner sind Geräte dieser Art in der Regel rechts- und
linkslaufend ausgebildet, daher würde sich ein mögliches
Spiel beim Umschalten der Drehrichtung ebenfalls nachteilig
auswirken.
Die Erfindung begegnet diesen Problemen in vorteilhafter
Weise durch die Maßnahme einer speziellen Formgebung der
sich gegenüberstehenden Klauenprofile der vom Zahnrad 4
und vom Kupplungsring 16 gebildeten Klauenkupplung in der
Weise, wie dies in der Darstellung der Fig. 2 bis 4 gezeigt
ist. Der Grundgedanke bei dieser Ausbildung besteht darin,
daß Erhöhungen, also Klauen 50a hier am Zahnrad 4 bzw. 50b
am Kupplungsring 16 jeweils schmaler sind als die jeweils
angrenzenden Vertiefungen 51a bzw. 51b. Hierdurch ergibt
sich, wie ersichtlich, das gewünschte Radialspiel bei form
schlüssigem Eingriff der gegenseitigen Klauenbereiche.
Eine weitere Maßnahme in der Profilgebung der gegenseiti
gen Klauen besteht dann darin, daß man auf einer
Seite, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 2
bis 4 im Klauenprofil des Kupplungsrings 16 zusätzliche,
weiter vorn schon erwähnte Vertiefungen 47 in die Ausnehmun
gen 51b einarbeitet, die bei allgemeiner trapezförmiger Aus
bildung der Flankenbereiche eine entsprechend komplemen
täre Form zu den Klauen 50a aufweisen, so daß der vollstän
dige, spielfreie Wirkungseingriff entsprechend Fig. 2 eben
falls möglich ist. Hierfür ist Voraussetzung, daß die Summe
der Höhen der Klauen 50b sowie der Vertiefung 47 im wesent
lichen gleich ist der Gesamthöhe der Klauen 50a der anderen
Seite, denn nur auf diese Weise wird vermieden, daß die
Klauen 50b, angrenzend zu welchen die Vertiefungen 47 ein
gearbeitet sind, das volle Einfallen der Klauen 50a bis zum
Grund 25 der weiteren Ausnehmung 47 verhindern.
Man erkennt daher, daß bei einer solchen Ausbildung der
gegenseitigen Klauenprofile - es versteht sich, daß die
Ausbildung natürlich auch umgekehrt durchgeführt werden
kann - daher verschiedene Wirkungs- und Eingriffspositionen
möglich sind, nämlich die ausgerückte oder ausgekuppelte
Position der Fig. 4, die bei der Anwendung auf Schrauben
von der Klauenkupplung vor deren Einrücken eingenommen
wird, die teileingekuppelte, spielbehaftete, aber schon
formschlüssige Eingriffs-Kupplungsposition der Fig. 3 und die
spielfreie Eingriffsposition der Fig. 2, die für den An
wendungsbereich Bohren vorgesehen ist. Es versteht sich,
daß beim Anwendungsbereich Schrauben in der eingekuppelten
Position die Stellungen der Fig. 2 und/oder 3 möglich sind,
gegebenenfalls je nach Drehrichtung beim Schrauben, wobei
beim allmählichen Ausrücken aufgrund der Tiefenanschlag
wirkung ausgehend von der Fig. 2 die Zwischenposition der
Fig. 3 und letztlich die eingriffsfreie Position der Fig. 4
eingenommen wird.
Die Tiefenanschlagsmittel bestehen im wesentlichen aus zwei
gegeneinander relativ verdrehbaren Teilen, einem Bajonett-
oder Lagerring 32 und einer von ersterem getragenen Tiefen
anschlaghülse 35 (siehe auch Fig. 1). Der Bajonettring 32
führt über ein Gewinde 52 die Tiefenanschlaghülse 35, so
daß sich durch eine entsprechende relative Verdrehung die
gewünschten Einschraubtiefen durch die resultierende axiale
Bewegung ergeben.
Zur Befestigung der Tiefenanschlagmittel 48 am Stellring
19 als dem nächstangrenzenden Teil verfügt der Stellring
über zwei Bajonettsegmente 30 (vergl. die Fig. 5 bis 8),
die vorzugsweise angespritzt sind und einen nutförmigen
Hinterschnitt aufweisen. Ferner verfügt die Stirnseite des
Stellrings über zwei kleine Rastnasen 31. Der Bajonettring
32 der Tiefenanschlagmittel weist entsprechende Bajonett-
Gegensegmente 33 auf sowie zwei Rastvertiefungen 34 zur
Aufnahme der Rastnasen 31 in der voll eingedrehten Bajonett-
Endstellung. Zur schnellen Befestigung der Tiefenanschlag
mittel 48 wird daher der Bajonettring 32 mit der Tiefenan
schlaghülse 35 so auf die Bajonettsegmente 30 des Stell
rings aufgesteckt, daß an beiden Teilen angeordnete Mar
kierungen 36 und 37, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt,
übereinanderliegen; anschließend wird der Bajonettring
dann um 90° nach rechts gedreht.
Die Bajonett-Gegensegmente 33 am Bajonettring 32 bewegen
sich dann in dem nutförmigen Einstich der Bajonettsegmente
30 am Stellring 19, bis die Rastnasen 31 in die Rastvertie
fungen 34 einschnappen; auf diese Weise wird der Tiefenan
schlag axial und gleichzeitig in radialer Richtung festge
halten. Während des Aufsteckens und Verdrehens bewegen sich
dabei die Rastnasen 31 in einer axialen Aussparung 38 des
Bajonettrings und rasten erst am Schluß des Ankuppelvorgangs
ein. Auch die Tiefenanschlagmittel weisen zur radialen Fixie
rung gegen eine Relativverdrehung der Tiefenanschlaghülse 35
gegenüber dem Bajonettring 32 Rastmittel auf, die in der
gleichen Weise wie beim Stellring 19 aus Rastnasen 39 an
der Tiefenanschlaghülse 35 bestehen können, die in über
den Umfang verteilt angeordnete jeweilige Vertiefungen 40
des Bajonettrings in den entsprechenden, erreichten Winkel
positionen eingreifen. Der erwähnte Ringmagnet 29 zur vor
läufigen Fixierung von auf den Schrauberbit aufgesetzte
Schrauben o. dgl. ist in die Tiefenanschlaghülse vorn einge
bettet.
Claims (17)
1. Elektrowerkzeug, insbesondere Elektrohandwerkzeug,
dessen Bohrspindel (6) in Lagern (7, 14) axialver
schieblich zum wahlweisen Bohren oder Schrauben
gelagert ist und wobei sowohl für den Bohrvorgang
als auch für den lageabhängigen Schraubvorgang
eine gemeinsame Klauenkupplung zwischen Antriebs
motor und Bohrspindel angeordnet ist, deren einer
Teil als Klauenring (16) zusammen mit der Bohr
spindel durch Verstellung an einem äußeren Stell
glied axial zur Bildung einer fest eingerückten
Mitnahmekupplung für den Bohrvorgang verschiebbar
ist, während für den Schraubvorgang die Klauen
kupplung aufgrund des ausgeübten Arbeitsdrucks
einrückt und bei Erreichen einer voreinstellbaren
Schraubtiefe selbsttätig aufgrund einer auf die
Bohrspindel (6) einwirkenden Federvorspannung
ausrückt, wobei ein von einer äußeren Stellhülse
(12) zur Durchführung einer Axialverschiebung
gelagertes vorderes, der Werkzeugaufnahme zu
gewandtes Kugellager (14) mit seinem Innenring
gleitverschieblich die Bohrspindel (6) aufnimmt,
bei Axialverschiebung für den Bohrvorgang die
Klauenkupplung (16, 16a, 5) einrückt und bei
entgegengesetzter Axialverschiebung für den
Schraubvorgang die Klauenkupplung (16, 16a, 5)
anfänglich ausrückt durch Einwirkung auf eine
zwischen sich und einem vorderen Bohrspindel
anschlag angeordnete Vorspannungsfeder (18), die
daher lediglich beim Schrauben betätigt ist und
beim Bohren entspannt verbleibt.
2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stellhülse (12) relativ zum
Werkzeuggehäuse (8) durch einen gegenseitigen
Schraubeingriff durch Verdrehung axialverschieb
lich gelagert ist.
3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung (16, 16a,
5) aus dem auf die Bohrspindel (6) aufgekeilten
Klauenring (16) mit einem ersten Klauenprofil
(16a) und diesem gegenüberliegend einem zweiten
Klauenprofil (5) eines zur Arbeitsspindel (6)
koaxialen Kupplungszahnrades (4) gebildet ist,
welches auf einer Lagerbuchse (41) gelagert ist,
die in einer inneren Bohrung ein Nadellager (7)
als hinteres Arbeitsspindellager bildet.
4. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungszahnrad
(4) auf der Lagerbuchse (41) von einem Kugellager
(3) gelagert und von der Ausgangswelle des an
treibenden Elektromotors angetrieben ist.
5. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Klauennuten (51a,
51b) der sich gegenüberliegenden Klauenprofile
(16a, 5) am Zahnrad (4) und am Kupplungsring (16)
um mindestens eine Klauenbreite breiter sind als
die jeweiligen Klauen (50a, 50b) und daß in die
Klauennuten (51b) der einen Seite eine zweite,
tieferliegende, der Breite der Gegenklaue ent
sprechende Nut (47) eingearbeitet ist, in die die
Gegenklaue beim Bohren spielfrei und formschlüssig
eingreift.
6. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Summe der Höhen der weiteren Nut
(47) und der dieser Seite zugeordneten Klauen
(50b) im wesentlichen der Höhe der Klauen (50a)
des Gegenprofils entspricht.
7. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Klauen trapezförmig
ausgebildet sind.
8. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß in im Spritzgußver
fahren aus einem Kunststoff hergestellte Gehäuse
halbschalen koaxial zur Bohrspindel (6) eine
Aufnahmehülse (9) eingelegt und unverrückbar
gesichert ist, die mit einem Innengewinde (10) die
das vordere Kugellager (14) der Bohrspindel (6)
unverrückbar tragende Stellhülse (12) mit der
Möglichkeit der axialen Verschiebung durch Rela
tivverdrehung aufnimmt und daß an der Stellhülse
(12) ein äußerer Stellring (19) angreift zur
manuellen Verdrehung, mit Rastmitteln an Stellring
(19) und Aufnahmehülse (9) zur Sicherung der
jeweiligen Verdrehposition.
9. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Kugellager
(14) für die Bohrspindel (6) in der Stellhülse
(12) von einer als Anschlag wirkenden Abschulte
rung sowie einem Wellensicherungsring (13) fixiert
ist und vom Kugellager ausgehend zum Klauenring
(16) ein Distanzring (15) angeordnet ist, wobei
auf der anderen Seite des vorderen Kugellagers
(14) die Vorspannungsfeder (18) angeordnet ist und
sich an einem Bund (6a) der Bohrspindel sowie am
Innenring des Kugellagers (14) abstützt.
10. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß am Stellring (19) der
Stellhülse (12) Tiefenanschlagmittel für den
Arbeitsvorgang Schrauben befestigbar sind.
11. Elektrowerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Tiefenanschlagmittel (48) einen
Bajonettring (32) und eine über ein Gewinde axial
zu diesem verstellbare Tiefenanschlaghülse (35)
umfassen, jeweils mit gegenseitigen Rastmitteln
zur Fixierung der Verdrehposition.
12. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Tiefenanschlagmittel (48) über
den Bajonettring (32) zur Schnellbefestigung auf
den Stellring (19) aufsteckbar und durch eine
Verdrehbewegung um einen vorgegebenen Winkel
fixierbar sind, wobei in der Endposition gegen
seitige Verrastungsmittel vorgesehen sind.
13. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bajonett-Schnellverschluß
zwischen den Tiefenanschlagmitteln (48) und dem
Stellring (19) aus am Stellring (19) angespritzten
Bajonettsegmenten (30) mit einem nutförmigen
Hinterschnitt und entsprechenden Gegensegmenten
(33) am Bajonettring (32) gebildet ist.
14. Elektrowerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Endposition des Bajonett-
Schnellverschlusses Verrastungsmittel vorgesehen
sind, die aus Rastnasen (31) am Stellring (19) und
Rastvertiefungen (34) am Bajonettring (32) der
Tiefenanschlagmittel (48) bestehen.
15. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum lagerichtigen Aufstecken des
Bajonett-Schnellverschlusses der Tiefenanschlag
mittel (48) Markierungen (36, 37) vorgesehen sind.
16. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß Stellring (19),
Bajonettring (32) und Tiefenanschlaghülse (35)
Kunststoff-Spritzgußteile sind und zur Rastung der
Tiefenanschlaghülse (35) an dieser Kunststoffeder
elemente angespritzt sind, die in entsprechende
über den Umfang verteilte Ausnehmungen des Bajo
nettrings (32) bei vorgegebenen Winkelpositionen
eingreifen, und daß zwischen Tiefenanschlaghülse
und Bajonettring ein Gewinde die relative Axial
verschiebung zwischen dem Bajonettring und der
Tiefenanschlaghülse (35) bewirkt.
17. Elektrowerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß am vorderen Endbereich der Tiefen
anschlaghülse ein eine jeweils eingesetzte Schrau
be vorläufig haltender Magnetring (28) angeordnet
ist.
Priority Applications (1)
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DE19843431630 DE3431630C2 (de) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | Elektrowerkzeug zum wahlweisen Bohren oder Schrauben |
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