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Die
Erfindung betrifft ein beim Betrieb rotierendes Werkzeug für eine Werkzeugmaschine
zum Abtragen von Material von einer Werkstück-Oberfläche, mit mindestens einem im
wesentlichen radial zur Rotationsachse gerichteten Achskörper, auf
den mehrere Abrasionsräder
jeweils für
sich verdrehbar aufgesteckt sind, die eine zentrale Lagerbohrung
für den
Durchgriff des Achskörpers
und am Umfang einen an der Werkstück-Oberfläche angreifenden Zahnkranz
oder dergleichen Kranz von Bearbeitungsvorsprüngen aufweisen, wobei die Abrasionsräder mindestens
an einer Stirnseite eine in axialer Richtung mindestens dem äußeren Kranzbereich vorgelagerte
Anlagefläche
aufweisen, über
die einander benachbarte Abrasionsräder aneinander anliegen, und
wobei die mindestens eine Anlagefläche an einem mit Bezug mindestens
auf den äußeren Kranzbereich
größere axiale
Länge aufweisenden
Lagerbereich ausgebildet ist, der sich von der Lagerbohrung ausgehend
nach radial außen
erstreckt.
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Handwerkzeugmaschinen
mit einem Abrasionsräder
aufweisenden Werkzeug dienen zur Grobbearbeitung von Oberflächen, beispielsweise
zur Reinigung oder Glättung
von Betonflächen.
Bei rotierendem Werkzeug und an der Oberfläche angreifenden Abrasionsrädern wird
auf diese eine sie gleichzeitig um ihre eigene Achse auf dem betreffenden Achskörper drehende
Kraft ausgeübt,
so dass die Abrasionsräder
mit ihrem Zahnkranz oder dergleichen gegen die Oberfläche schlagen
und den Abrieb bewirken. Dabei sind die Abrasionsräder sowohl
mit axialem als auch mit radialem Spiel gelagert, so dass sie sich
unabhängig
voneinander drehen können.
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Bei
einer aus der
DE 89
14 345 U1 bekannten Handwerkzeugmaschine, bei der die Anlageflächen den
Kranzbereichen nicht vorgelagert sind, werden die auf dem jeweiligen
Achskörper
sitzenden Abrasionsräder
mit Hilfe von zwischen ihnen angeordneten, kleineren Durchmesser
als die Abrasionsräder
aufweisenden Ringscheiben im Abstand zueinander gehalten, die in
entsprechender Weise mit verhältnismäßig großem Spiel
gelagert sind. Diese Ringscheiben sind in verschiedener Hinsicht
nachteilig.
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Zunächst stellen
sie einen Materialaufwand dar und bringen einen zusätzlichen
Montageaufwand mit sich. Vor allem aber besteht die Gefahr, dass
sich die eine oder andere Ringscheibe im Laufe der Zeit auf Grund
von Staubablagerungen festsetzt. Das Werkzeug erzeugt ja bei der
Werkstückbearbeitung viel
Schmutz und Staub, der die Ringscheiben zum Festbacken am Achskörper bringen
kann. Tritt ein solcher Fall ein, reibt die betreffende Ringscheibe
am benachbarten Abrasionsrad, so dass an diesem Verschleißerscheinungen
auftreten können.
Dabei kann es sogar vorkommen, dass das Abrasionsrad auf Grund der
Anlage an der stillstehenden Ringscheibe ebenfalls zum Stillstand
kommt. Das Abrasionsrad reibt dann bei rotierendem Werkzeug über die
Werkstück-Oberfläche und
wird dabei lokal abgeschliffen, was auch zu Unwuchterscheinungen
führt,
so dass das Abrasionsrad ausgewechselt werden muss.
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Bei
einem aus der
FR 936 957 hervorgehenden
Werkzeug der eingangs genannten Art können die Ringscheiben entfallen,
da die Abrasionsräder axial
vorstehende Lagerbereiche aufweisen, über die die Abrasionsräder aneinander
anliegen. Zwischen die Anlageflächen
benachbarter Abrasionsräder
eindringender Schmutz oder Staub kann jedoch auch hier zu Verschleißerscheinungen
führen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein
Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nur teilearm
sondern vor allem möglichst
verschleißfest
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die mindestens eine Anlagefläche in Umfangsrichtung gesehen
durch Ausnehmungen zur Schmutzabfuhr unterbrochen ist, die an der
betreffenden Rad-Stirnseite und in radialer Richtung zumindest nach
außen
hin offen sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Werkzeug
befindet sich zwischen den Zahnkränzen oder dergleichen benachbarter
Abrasionsräder
ein Zwischenraum. Da die Abrasionsräder wegen ihres Kontaktes mit
der Werkstück-Oberfläche zu einer
Drehbewe gung um ihre eigene Achse angetrieben werden, kann keines
von selbst festbacken, so dass auch das jeweils benachbarte Rad
nicht gebremst werden kann. Ferner wird der zwischen die Anlageflächen gelangende
Schmutz oder Staub durch die die Anlageflächen unterbrechenden Ausnehmungen
nach außen
transportiert, so dass die Abrasionsräder an ihren Anlageflächen praktisch
keinem Verschleiß unterliegen.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die vorgelagerte Anlagefläche das
Abrasionsrad innerhalb des Zahnkranzes od.dgl. sozusagen eine Verdickung
erhält,
die das Rad stabiler gegen ein Wegbrechen von Radteilen macht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie zweckmäßige Ausgestaltungen,
die in den Unteransprüchen
angegeben sind, werden nun anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es
zeigen:
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1 den
Werkzeugbereich einer mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug ausgerüsteten Handwerkzeugmaschine
im Vertikalschnitt in schematischer Darstellung, wobei die Werkzeugmaschine
ansonsten strichpunktiert angedeutet ist,
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2 das
Werkzeug der Maschine nach 1 in Einzeldarstellung
von unten her gemäß Pfeil II
in 1 gesehen, wobei bei einem der Achskörper des
Werkzeugs die Abrasionsräder
und ihre axiale Sicherung im vom Achskörper entfernten Zustand gezeichnet
sind,
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3 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Abrasionsrades in Stirnansicht,
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4 das
Abrasionsrad gemäß 3 im Schnitt
gemäß der Schnittlinie
IV-IV,
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5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Abrasionsrades in Draufsicht,
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6 das
Abrasionsrad nach 5 im Schnitt gemäß der Schnittlinie
VI-VI,
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7 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines Abrasionsrades in Draufsicht und
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8 das
Abrasisonsrad nach 7 im Schnitt gemäß der Schnittlinie
VIII-VIII.
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Die
aus 1 hervorgehende Handwerkzeugmaschine besitzt eine
einem Winkelschleifer ähnliche
Gestalt. Sie weist ein Motorgehäuse 1 mit einem
darin enthaltenen Antriebsmotor auf, wobei das Motorgehäuse 1 äußerlich
so gestaltet sein kann, daß es
gleichzeitig als Handgriff benutzbar ist. Das Motorgehäuse 1 ist
an einen Maschinenkopf 2 angesetzt, der ein Umlenkgetriebe
enthält, über das
eine rechtwinkelig zur Motorwelle stehende Antriebswelle 3 angetrieben
wird, die nach unten ragt. Am unteren Ende der Antriebswelle 3 ist
ein mittels dieser zu einer Rotationsbewegung antreib bares Werkzeug 4 austauschbar
befestigt. Das Wellenendstück 5,
an dem das Werkzeug 4 befestigt ist, ist über einen Dämpfungskörper 6 aus
elastischem Material am darüber
befindlichen Teil der Antriebswelle 3 angebracht, so daß bei der
Werkstückbearbeitung
am Werkstück 4 auftretende
Schläge
vom Antrieb ferngehalten werden.
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Die
dargestellte Handwerkzeugmaschine, d. h. deren Werkzeug 4,
dient zum Abtragen von Material von der Oberfläche irgendeines Werkstücks. Dabei
ist das Werkzeug 4 insbesondere für eine Grobbearbeitung gedacht,
wie sie beispielsweise bei der Reinigung von Betonflächen od.dgl.erforderlich
ist.
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Das
im einzelnen noch zu beschreibende Werkzeug 4 kann nicht
nur bei Handwerkzeugmaschinen, sondern prinzipiell auch bei anderen
Werkzeugmaschinen eingesetzt werden.
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Damit
der bei der Werkstückbearbeitung
entstehende Staub – es
kann sich auch um größere Partikel
handeln – nicht
in die Umgebung gelangt, ist die Handwerkzeugmaschine mit einer
Absaugeinrichtung ausgestattet. Diese Absaugeinrichtung enthält eine
das Werkzeug 4 umschließende Absaughaube 7,
die mit ihrer Unterseite 8 auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgesetzt
wird. Auf diese Weise ergibt sich eine umlaufende Staubabdichtung.
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In 1 befindet
sich die Maschine im vom zu bearbeitenden Werkstück abgehobenem Zustand. Setzt
man die Maschine auf die zu bearbeitende Oberfläche auf, verformt sich die
Absaughaube 7 balgartig nach oben, bis das Werkzeug 4 und
dabei seine noch zu beschreibenden Abrasionsräder an der Oberfläche angreifen.
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Die
Absaughaube 7 sitzt an einem im wesentlichen zylindrischen
Befestigungskragen 9, der auf einen vom Maschinenkopf 2 abstehenden
Befestigungshals 10 aufgesteckt und dort festgespannt ist.
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Das
beim Betrieb um die der Antriebswelle 3 entsprechende Rotationsachslinie 11 rotierende Werkzeug 4 weist
mindestens einen im wesentlichen radial zur Rotationsachse 11 gerichteten
Achskörper 12 – beim Ausführungsbeispiel
sind vier solche Achskörper 12 vorhanden – auf, auf
den mehrere Abrasionsräder 13 jeweils
für sich
verdrehbar aufgesteckt sind. Die gleichzeitig zur Anwendung kommenden Abrasionsräder 13 sind
alle gleich ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel sind auf jedem
Achskörper 12 drei
solche Abrasionsräder 13 gelagert.
Dabei weisen die Abrasionsräder
eine zentrale Lagerbohrung 14 für den Durchgriff des Achs körpers 12 auf,
wobei die Lagerbohrung 14 im Durchmesser etwas größer als
der Achskörper 12 ist,
so daß sich
ein radiales Lagerspiel ergibt. Die Abrasionsräder sitzen ferner auch mit
axialem Spiel auf dem betreffenden Achskörper 12, so daß sich insgesamt
eine verhältnismäßig lose Anordnung
ergibt.
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An
ihrem Umfang weisen die Abrasionsräder einen Kranz 16 von
Bearbeitungsvorsprüngen 15 auf,
die beim Ausführungsbeispiel
zahnartige Gestalt besitzen. Die sich beim Betrieb auf Grund ihres
Angreifens an der Werkstück-Oberfläche um ihre
eigene Achse auf dem Achskörper 12 drehenden
Abrasionsräder
führen
mit ihren Bearbeitungsvorsprüngen 15 sozusagen
eine Schlagbewegung gegen die Werkstück-Oberfläche aus, so daß man auch
von einem Schlagfräser
sprechen könnte.
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In 1 ist
der Zahnkranz 16 od.dgl. nur angedeutet, so daß die 1 insoweit
nur schematischen Charakter hat.
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In
den 3 bis 8 sind drei Ausführungsformen
für die
Ausbildung der Abrasionsräder gezeigt.
Dabei wird das aus den 3 und 4 hervorgehende
Abrasionsrad mit der Bezugsziffer 13 wie in 1 bezeichnet.
Im Falle der 5 und 6 werden
für die
gleichen Begriffe die gleichen Bezugsziffern wie in den 3 und 4 unter
Hinzufügen
eines "a" verwendet. Beim
Ausführungsbeispiel
nach den 7 und 8 wird anstelle
des "a" ein "b" hinzugefügt.
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Die
Abrasionsräder 13; 13a; 13b weisen
an mindestens einer ihrer beiden Stirnseiten eine in axialer Richtung 17; 17a; 17b mindestens
dem radial äußeren Bereich
des Kranzes 16; 16a; 16b vorgelagerte
Anlagefläche 18, 19; 18a, 19a; 18b auf, über die
auf dem jeweiligen Achskörper 12 einander
benachbarte Abrasionsräder
aneinander anliegen.
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Die
jeweilige Anlagefläche
wird von einer einstückigen
Anformung des jeweiligen Abrasionsrades gebildet. Dabei bestehen
die Abrasionsräder
insbesondere aus Hartmetall.
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Die
beiden Ausführungsbeispiele
gemäß den 3 bis 6 weisen
an beiden Stirnseiten jeweils eine vorgelagerte Anlagefläche auf,
während im
Falle des Ausführungsbeispiels
nach den 7 und 8 nur an
einer Stirnseite eine vorstehende Anlagefläche vorhanden ist.
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Mit
Hilfe der Anlageflächen 18, 19; 18a, 19a; 18b werden
die Zahnkränze 16; 16a; 16b od.dgl.
der zusammen auf einem Achskörper 12 angeordneten Abrasionsräder im Abstand
zueinander gehalten, so daß zwischen
diesen ein Zwischenraum 20 vorhanden ist. Auf diese Weise
kommen selbst bei auf Grund des Lagerspiels schräg zueinander stehenden Abrasionsrädern deren
Zahnkränze
od.dgl. nicht miteinander in Berührung.
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Die
Anlageflächen 18, 19; 18a, 19a; 18b sind plan,
wobei die axiale Richtung 17; 17a; 17b die
Normalenrichtung zur Ebene der Anlagefläche ist.
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Die
jeweilige Anlagefläche 18, 19; 18a, 19a; 18b ist
an einem mit Bezug mindestens auf den äußeren Kranzbereich größere axiale
Länge aufweisenden
Lagerbereich 21; 21a; 21b ausgebildet,
die Abrasionsräder
sind also an der Stelle der jeweiligen Anlagefläche verdickt.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
erstreckt sich der jeweilige Lagerbereich bzw. die daran ausgebildete
Anlagefläche
von der Lagerbohrung 14; 14a; 14b ausgehend
nach radial außen.
Dabei endet die Anlagefläche 18, 19; 18a, 19a; 18b bei
allen Ausführungsbeispielen
etwa im Radius der Zahnkranzwurzeln oder kurz vorher.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
nach den 3 bis 6 weist
der Bereich des Zahnkranzes 16; 16a od.dgl. stirnseitig
im wesentlichen kegelartige Gestalt auf. Dabei sind bei diesen beiden
Ausführungsbeispielen
jeweils beide Kranzbereich-Stirnseiten kegelig geformt, da ja an
jeder Abrasionsrad-Stirnseite eine Anlagefläche 18, 19; 18a, 19a gebildet
wird. Prinzipiell könnte
man das Abrasionsrad 13; 13a jedoch auch einseitig
insgesamt plan machen, wie es beim aus den 7 und 8 hervorgehenden
Abrasionsrad 13b der Fall ist.
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Die
Kegelgestalt bringt den Vorteil mit sich, daß sich die Berarbeitungsvorsprünge 15; 15a nach radial
innen hin verbreitern, so daß sie
entsprechend fest am jeweiligen Abrasionsrad sitzen und somit sehr
stabil gegen ein Wegbrechen sind.
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Die
jeweilige Kegelfläche 22, 23; 22a, 23a od.dgl.
reicht radial innen bis zur zugewandten Anlagefläche 18, 19; 18a, 19a,
so daß diese
beiden Flächen
zusammen eine kegelstumpfartige Form ergeben.
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Zweckmäßigerweise
steht die Kegelfläche 22, 23; 22a, 23a unter
einem Winkel α im
Bereich zwischen etwa 10° und
20° zur
Radmittelebene 24. Bei Versuchen hat sich ein Winkel von
15° als
günstig erwiesen.
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Während die
Abrasionsräder 13; 13a der 3 bis 6 eine mit
Bezug auf ihre Radmittelebene 24; 24a symmetrische
Gestalt aufweisen, ist bei dem Abrasionsrad 13b der 7 und 8,
wie bereits erwähnt,
nur an einer Stirnseite eine vorstehende Anlagefläche 18b vorhanden.
Dabei zeigt dieses Ausführungsbeispiel
ferner einen stufenartigen übergang
zwischen dem Bereich des Zahnkranzes 16b od.dgl. und dem
Lagerbereich 21b. Dies ergibt, daß der Kranzbereich 16b,
d. h. die Bearbeitungsvorsprünge 15b,
planparallele Stirnseiten besitzen, während der vorstehende Lagerbereich 21b die
Gestalt eines im wesentlichen zylindrischen oder leicht kegeligen
Ringes aufweist.
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Es
versteht sich, daß ein
vorstehender Lagerbereich 21b auch an der anderen Stirnseite
des Abrasionsrades 13b vorhanden sein könnte.
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Bei
der Werkstückbearbeitung
entsteht sehr viel Schmutz und Staub. Dieser sollte von den Abrasionsrädern möglichst
ferngehalten bzw. laufend entfernt werden. Zu diesem Zwecke ist
die jeweilige Anlagefläche 18, 19; 18a; 19a; 18b in
Umfangsrichtung gesehen durch über
den Umfang verteilte Ausnehmungen 25, 26; 25a, 26a; 25b unterbrochen,
die an der betreffenden Rad-Stirnseite und in radialer Richtung
zumindest nach außen
hin offen sind. Dabei erstrecken sich die Ausnehmungen zweckmäßigerweise
von der Lagerbohrung 14; 14a; 14b ausgehend nach
außen.
Ferner bilden die die Ausnehmungen in Umfangsrichtung begrenzenden
Ausnehmungsränder 27, 28; 27a, 28a; 27b; 28b Schmutzabstreifkanten,
die beim Vorbeigleiten am jeweils benachbarten Abrasionsrad dort
eventuell vorhandenen Staub abstreifen. Der vorhandene Schmutz oder
Staub wird durch die genannten Ausnehmungen auf Grund der Zentrifugalkraft
nach außen
geschleudert.
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Die
Ausnehmungen zur Schmutzabfuhr können
unterschiedlich gestaltet sein, wie sich aus einem Vergleich der 3 bis 8 ergibt.
Dabei ist es, wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach den 3 und 4 verwirktlicht,
besonders zweckmäßig, daß die Ausnehmungen 27, 28 im
in Umfangsrichtung gelegten Schnitt gesehen abgerundete Gestalt
aufweisen, so daß sich
sozusagen abgerundete Hohlrinnen ergeben.
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In
jedem Falle sind die Ausnehmungen 25, 26; 25a, 26a; 25b, 26b nicht
tiefer als der Zahnbreite am Außenumfang
des Abrasionsrades entsprechend ausgebildet.
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Die über den
Umfang verteilt angeordneten Achskörper 12 stehen von
einem zentralen Werkzeug-Haltekopf 29 armartig ab. Der
Haltekopf 29 ist kreisrund und wird mit dem Wel lenendstück 5 verschraubt.
Hierzu sind zwei exzentrisch zur Rotationsachslinie 11 angeordnete
Befestigungsschrauben 30 vorgesehen. Die Achskörper 12 enden
an ihrem entgegengesetzten Ende frei, wobei von diesem Ende her
die Abrasionsräder
aufgesteckt werden. Am freien Achskörperende ist ferner ein die
aufgesteckten Abrasionsräder
in axialer Richtung sicherndes Sicherungsteil 31 lösbar befestigt,
das einen mit Bezug auf die Lagerbohrung 14; 14a; 14b größeren Durchmesser
besitzt. Dabei kann zwischen dem äußersten Abrasionsrad und dem
Sicherungsteil 31 eine Unterlegscheibe 32 lose
zwischengefügt
sein.
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Das
Sicherungsteil 31 ist zweckmäßigerweise ein vom Schraubenkopf 33 einer
in den betreffenden Achskörper 12 stirnseitig
eingeschraubten Halteschraube 34 gegen die Achskörper-Stirnseite
gehaltenes, radial vor den Achskörper 12 vorstehendes Formstück, das
eine den Schraubenkopf 33 übergreifende und gegen umherfliegende
Partikel schützende
Schutzpartie 35 bildet. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich
bei dem Sicherungsteil 31 um ein U-förmig
gebogenes Metallblechstück,
durch dessen Quersteg die Halteschraube 34 greift und dessen Schenkel
die Schutzpartie 35 bilden. Die umherfliegenden Staubpartikel,
die auch festerere Gestalt besitzen können, könnten sonst die Halteschraube 34 eventuell
lockern oder beschädigen.
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Das
Sicherungsteil 31 ist unverdrehbar am Achskörper 12 angeordnet.
Hierzu können
am Quersteg des Sicherungsteils 21 nach außen gedrückte Zungen 36 in
einen sich in Durchmesserrichtung erstreckenden Schlitz 37 in
der Achskörper-Stirnseite eingreifen.