EP1358964B1 - Oscillations generator - Google Patents

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Publication number
EP1358964B1
EP1358964B1 EP03007562A EP03007562A EP1358964B1 EP 1358964 B1 EP1358964 B1 EP 1358964B1 EP 03007562 A EP03007562 A EP 03007562A EP 03007562 A EP03007562 A EP 03007562A EP 1358964 B1 EP1358964 B1 EP 1358964B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
drive
oscillatory drive
bearing
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03007562A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1358964A1 (en
Inventor
Roland Pollak
Adam Felger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C&E Fein GmbH and Co
Original Assignee
C&E Fein GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C&E Fein GmbH and Co filed Critical C&E Fein GmbH and Co
Publication of EP1358964A1 publication Critical patent/EP1358964A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1358964B1 publication Critical patent/EP1358964B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/04—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with oscillating grinding tools; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces

Definitions

  • the invention relates to an oscillation drive with one of a rotating drive shaft driven eccentric element, that via a pivoting element with a tool drive shaft is coupled to drive these oscillating about its longitudinal axis (See, e.g., EP-0 372 376-A).
  • the invention further relates to a machine tool with a such oscillation drive.
  • a disadvantage of this arrangement is only punctiform Contact between the convex outer ring of the needle bearing and view the associated flat surfaces of the pivot lever. As a result, the power of the oscillation drive is limited. Also, a relatively high wear is expected.
  • the invention is therefore based on the object, an improved To create oscillation drive, the one possible low wear in continuous operation and also for the Transmission of higher power is suitable.
  • the eccentric element a cylindrical section on which a bearing is added, with a spherical outer ring on the Inner surface of the pivoting element is guided.
  • the bearing designed as a needle bearing.
  • One Needle bearing is relatively resistant to tipping and has a high Load capacity.
  • the drive shaft is according to another embodiment of the invention arranged at right angles to the tool drive shaft.
  • the spring elements are preferably compression spring elements.
  • At least one of the spring seat surfaces has a cylindrical projection, which engages in the associated spring element for centering.
  • At least one of the spring seat surfaces have a cylindrical recess into which the associated spring element engages for centering.
  • the spring elements can in an advantageous embodiment as Be designed coil springs or disc springs.
  • the bearing a permanent grease lubrication on.
  • an outer ring (54) of the bearing (52) a groove (86), preferably an annular groove, in which a fat filling is included.
  • This grease filling can be immediate with rolling elements, such as with needle rollers, of the bearing in Connection stand.
  • An oscillation drive according to the invention can be preferably for driving a hand-held machine tool, in particular use a sanding or cutting machine.
  • FIGS. 1 and 2 show a machine tool according to the invention represented and designated overall by the numeral 10. It is a hand-held machine tool, in which the high frequency tool 40 of about 5,000 to 30,000 Vibrations per minute and low pivot angle of about 0.5 to 7 ° about the longitudinal axis 32 of a tool drive shaft 30th is driven, as indicated by the double arrow 34.
  • Such a machine tool 10 can be used to carry out the most diverse work can be used, especially for Grinding or polishing work, for cutting work, for sawing work and more.
  • the machine tool 10 has a total of the numeral 12th designated oscillatory drive on, by a rotating Movement of a driven by an electric motor 16 drive shaft 18 in the oscillation of the tool drive shaft 30th is implemented.
  • the tool drive shaft 30 is rectangular arranged to the drive shaft 18.
  • the oscillation drive 12 has an eccentric element 20, that on a cylindrical eccentric portion 24 of the drive shaft 18 is held. From the eccentric 20 is a Pivoting member 28 driven, which is connected to the tool drive shaft 30 is firmly connected (in Fig. 1, the end of the pivoting element 28 in the region of the eccentric element 20 is not in the Sectional plane and is therefore not recognizable). On the cylindrical Eccentric section 24 is a needle bearing 52 with axial Game held, the outer ring 54 has a spherical outer surface 22 has.
  • the pivoting element 28 is on his the tool drive shaft 30 opposite end 56th formed in the form of a fork whose inner surface 58 cylindrical is formed, wherein the cylinder axis parallel to Longitudinal axis 32 of the tool drive shaft 30 extends.
  • This to Drive shaft open cylinder encloses the spherical Outer ring 54 of the needle bearing 52nd
  • the low, even and flat wear on the spherical Outer ring 54 of the needle bearing 52 allows in general a longer life of the oscillation drive in comparison to conventional oscillation drives, even at higher to transferring benefits.
  • Outer ring 54 of the needle bearing 52 and the pivot member 28 from Steel materials with hardened surfaces or other produce hard and at the same time sufficiently tough materials (e.g., hard metals, specialty ceramic materials, etc.).
  • sufficiently tough materials e.g., hard metals, specialty ceramic materials, etc.
  • This is between the sectionally cylindrical inner surface the pivoting element 28 and the spherical outer ring 54 a (albeit very small) game set to a predator avoid the two parts, including suitable Contribute lubricants. So could e.g. the inner surface of the Swivel element 28 may be provided with a Teflon coating.
  • Fig. 1 is still the storage of the drive shaft 18 in the adjoining the cylindrical eccentric 24 Area with the help of a bearing 26 on the housing 14 recognizable.
  • the outer end of the tool drive shaft 30 is a receiving flange 44 for attachment of a tool 40 is formed.
  • This may be, for example, a sanding pad in triangular shape act, with the help of a mounting flange 46 in a central area by a fastening screw 48 is braced against the mounting flange 44.
  • the Fixing screw 48 in a thread 42 of the tool drive shaft 30 screwed is the Fixing screw 48 in a thread 42 of the tool drive shaft 30 screwed.
  • the outer surface of the tool 40 can For example, a hook and loop fastener receiving surface for attaching a Have abrasive paper.
  • the pivoting element 28 is namely in the region of the tool drive shaft 30 opposite end 56 on both Pages by spring elements 60, 62 relative to the housing 14th braced.
  • the two spring elements 60, 62nd constructed identically and as strong coil springs with high Spring force formed.
  • a spring seat surface 64, 66 is provided for this purpose, from the from a cylindrical projection 68 and 70 in the direction of the opposite respective housing wall protrudes out.
  • This Projection 68 or 70 serves to center the respective Spring element 60 and 62 on its inside.
  • spring elements 60 and 62 supported on spring seat surfaces 72 and 74, respectively. These spring seat surfaces are formed on inserts 80 and 82, respectively, in the Housing 14 are inserted. Again standing by the spring seat surfaces 72 and 74 cylindrical projections 76 and 78 to the respective Spring element 60 and 62 point out to the spring elements 60 or 62 to center.
  • the pivot member 28 and the inserts 80 and 82 are made preferably made of hardened steel.
  • the spring elements 60, 62nd are preferably made of tempered spring steel to the wear the spring elements 60, 62 low in continuous operation too hold.
  • the overall efficiency is at the implementation of the rotating drive movement of the drive shaft 18 in the oscillating movement of the tool drive shaft 30 improved. Due to the partial compensation of the acceleration the pivoting element 28 necessary, inertial Forces the noise emission is reduced and the Heating of the oscillation drive is reduced. In addition, will the vibrations generated by the oscillation drive noticeable reduced.
  • the high biasing force of the spring elements 60, 62 can thus for Noise reduction of the oscillation drive 12 contribute.
  • the energy reducing and vibration reducing characteristics of the Spring system which of the eccentric 20 in cooperation with the pivoting element 28 and the two spring elements 60, 62nd is formed by a suitable, relatively high bias voltage the spring elements 60, 62 reached.
  • the high preload forces allow a continuous trouble-free function (low Natural vibration behavior and high dynamics) of the spring elements 60, 62, with low to very high vibration numbers of the Swivel element 28.
  • the spring elements 60, 62 act against each other behave the preloaded springs in the work area like a acting on the pivot member pull-pressure spring, which has a compared to the individual springs twice the spring constant features. This means reaching the necessary spring forces and spring constants with fewer or significantly smaller ones Feathers. Due to the relatively small amplitudes are common very high spring constants necessary so that the previously described Property of the spring arrangement basically advantageous is.
  • the two spring characteristics are represented by the lines R 1 and R 2 for the two spring elements.
  • the resulting spring characteristic R 1 + R 2 has a correspondingly higher slope.
  • the working range of the two spring elements is hatched in Fig. 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Oszillationsantrieb mit einem von einer rotierenden Antriebswelle angetriebenen Exzenterelement, das über ein Schwenkelement mit einer Werkzeugantriebswelle gekoppelt ist, um diese um deren Längsachse oszillierend anzutreiben (siehe, z.B., EP-0 372 376 - A).The invention relates to an oscillation drive with one of a rotating drive shaft driven eccentric element, that via a pivoting element with a tool drive shaft is coupled to drive these oscillating about its longitudinal axis (See, e.g., EP-0 372 376-A).

Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine mit einem derartigen Oszillationsantrieb. The invention further relates to a machine tool with a such oscillation drive.

Ein Oszillationsantrieb und eine Werkzeugmaschine der vorstehend genannten Art sind aus der US-A-5 993 304 bekannt.An oscillation drive and a machine tool of the above mentioned type are known from US-A-5 993 304.

Bei der bekannten Anordnung wird ein Exzenter von einer rotierenden Antriebswelle angetrieben. Auf dem Exzenter ist ein Nadellager gehalten, das mit einem balligen Außenring zwischen ebenen Anschlagflächen eines Schwenkhebels geführt ist, der auf diese Weise oszillierend angetrieben wird.In the known arrangement, an eccentric of a rotating Drive shaft driven. On the eccentric is a Needle bearing held with a convex outer ring between level stop surfaces of a pivot lever is guided, the on this way is driven oscillating.

Als nachteilig bei dieser Anordnung ist die lediglich punktförmige Berührung zwischen dem balligen Außenring des Nadellagers und den zugeordneten ebenen Flächen des Schwenkhebels anzusehen. Hierdurch ist die Leistung des Oszillationsantriebs begrenzt. Auch ist mit einem relativ hohen Verschleiß zu rechnen.A disadvantage of this arrangement is only punctiform Contact between the convex outer ring of the needle bearing and view the associated flat surfaces of the pivot lever. As a result, the power of the oscillation drive is limited. Also, a relatively high wear is expected.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Oszillationsantrieb zu schaffen, der einen möglichst geringen Verschleiß im Dauerbetrieb aufweist und auch für die Übertragung höherer Leistungen geeignet ist.The invention is therefore based on the object, an improved To create oscillation drive, the one possible low wear in continuous operation and also for the Transmission of higher power is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Oszillationsantrieb gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Exzenterelement mit einer sphärischen Außenfläche in einer zumindest abschnittsweise zylindrischen Innenfläche des Schwenkelementes geführt ist.This object is achieved according to the invention in an oscillation drive solved according to the type mentioned in that the eccentric element with a spherical outer surface in one at least partially cylindrical inner surface of the Pivoting element is guided.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object of the invention is completely solved in this way.

Da zwischen der sphärischen Außenfläche des Exzenterelementes und der Innenfläche des Schwenkelementes eine linienförmige Berührung erfolgt, wird die übertragene Leistung vom Exzenterelement auf das Schwenkelement auf einen größeren Bereich verteilt, was zur Folge hat, dass der Verschleiß deutlich herabgesetzt wird. Gleichzeitig können auf diese Weise höhere Leistungen übertragen werden. Außerdem wird selbst bei hohen Oszillationsfrequenzen die Geräuschentwicklung merklich vermindert.As between the spherical outer surface of the eccentric element and the inner surface of the pivot member a linear Touch occurs, the transmitted power from the eccentric element distributed to the pivoting element over a larger area, which has the consequence that the wear significantly reduced becomes. At the same time, higher performance can be achieved in this way be transmitted. In addition, even at high oscillation frequencies the noise noticeably reduced.

Durch die Kombination einer Kugel mit einer Zylinderführung ist das Gesamtsystem ferner relativ unempfindlich gegenüber Formfehlern der Bauteile, wie der zylindrischen Innenfläche und des sphärischen Exzenters, sowie gegenüber Lagefehlern der Bauteile, also insbesondere der Antriebswelle, der Werkzeugantriebswelle, des Schwenkelementes und des Exzenters.By combining a ball with a cylinder guide is the overall system also relatively insensitive to form errors the components, such as the cylindrical inner surface and the spherical eccentric, as well as to positional errors of the components, ie in particular the drive shaft, the tool drive shaft, the pivoting element and the eccentric.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist das Exzenterelement einen zylindrischen Abschnitt auf, auf dem ein Lager aufgenommen ist, das mit einem sphärischen Außenring an der Innenfläche des Schwenkelementes geführt ist.In a preferred embodiment of the invention, the eccentric element a cylindrical section on which a bearing is added, with a spherical outer ring on the Inner surface of the pivoting element is guided.

Durch die Verwendung eines derartigen Lagers wird die Reibung deutlich herabgesetzt. Gleichzeitig wird es ermöglicht, deutlich höhere Leistungen zu übertragen, wobei der Verschleiß gering bleibt.By using such a bearing, the friction becomes significantly reduced. At the same time it makes it possible to clearly transfer higher powers, with the wear remains low.

In bevorzugter Weiterbildung dieser Ausführung ist das Lager als Nadellager ausgebildet.In a preferred embodiment of this embodiment, the bearing designed as a needle bearing.

Durch die Verwendung eines Nadellagers können im Vergleich zu Kugellagern deutlich höhere Leistungen übertragen werden. Ein Nadellager ist relativ kippunempfindlich und besitzt eine hohe Tragfähigkeit. By using a needle bearing can be compared to Ball bearings are transmitted significantly higher power. One Needle bearing is relatively resistant to tipping and has a high Load capacity.

Die Antriebswelle ist gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung rechtwinklig zur Werkzeugantriebswelle angeordnet.The drive shaft is according to another embodiment of the invention arranged at right angles to the tool drive shaft.

Dies ist die übliche Bauform des Oszillationsantriebes. Grundsätzlich ermöglicht es der erfindungsgemäße Oszillationsantrieb jedoch auch, die Antriebswelle in einem von einem rechten Winkel abweichenden Winkel zur Werkzeugantriebswelle anzuordnen.This is the usual design of the oscillation drive. in principle allows the oscillation drive according to the invention but also, the drive shaft in a from a right angle to arrange deviating angle to the tool drive shaft.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schwenkelement an seinem der Werkzeugantriebswelle abgewandten Ende an seinen beiden Außenseiten über je ein Federelement gegen ein Gehäuse verspannt.According to a further embodiment of the invention that is Pivoting element facing away from the tool drive shaft at its End on both its outer sides via a respective spring element clamped against a housing.

Bei den Federelementen handelt es sich vorzugsweise um Druckfederelemente.The spring elements are preferably compression spring elements.

Beim Hin- und Herschwingen des Schwenkelementes wird durch die Federelemente die kinetische Energie des Schwenkelementes abwechselnd in potentielle Federenergie (Energie der elastischen Formänderung der Feder) und jeweils nach Durchlaufen der "Bewegungs-Totlagen" wieder in kinetische Energie des Schwenkelementes umgewandelt. So unterstützen die Federn das Verzögern des Schwenkelementes zu den Totlagen hin und das Beschleunigen des Schwenkelementes, nachdem die Totlagen überwunden wurden. Auf diese Weise werden die notwendigen, vom Exzenter auf das Schwenkelement zu übertragenden Kräfte und die notwendige Leistung reduziert. Gleichfalls ergibt sich eine Reduzierung der Geräuschemission und eine Verringerung der subjektiv vom Benutzer des Oszillationsantriebs spürbaren Vibrationen. Gleichzeitig steigt der Gesamtwirkungsgrad des Oszillationsantriebes, und die Erwärmung des Getriebes wird deutlich reduziert. Somit wird auch der Energiebedarf zum Antrieb des Oszillationsantriebes verringert.When swinging back and forth of the pivoting element is characterized by the Spring elements, the kinetic energy of the pivoting element alternately in potential spring energy (energy of elastic Shape change of the spring) and in each case after passing through the "motion dead spots" again in kinetic energy of the pivoting element transformed. So the springs help to delay the pivoting element to the dead spots and the acceleration of the pivoting element after the dead spots have been overcome. In this way, the necessary, from the eccentric to the Swivel element to be transmitted forces and the necessary power reduced. Likewise, there is a reduction of Noise emission and a reduction of the subjectively from the user the oscillation drive noticeable vibrations. simultaneously increases the overall efficiency of the oscillation drive, and the heating of the transmission is significantly reduced. Consequently The energy requirement also drives the oscillation drive reduced.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung sind an den Außenseiten des Schwenkelementes und an den zugeordneten Gehäuseabschnitten Federsitzflächen vorgesehen, die zur Aufnahme und Zentrierung der Federelemente ausgebildet sind.In an additional embodiment of the invention are on the outer sides the pivoting element and the associated housing sections Spring seats provided for receiving and Centering of the spring elements are formed.

Auf diese Weise wird eine sichere Zentrierung der Federelemente gewährleistet. Ungewollte zusätzliche Spannungen in den Federelementen werden so vermieden, wodurch die Lebensdauer verbessert wird.In this way, a secure centering of the spring elements guaranteed. Unintentional additional stresses in the spring elements are thus avoided, which improves the life becomes.

In zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung weist zumindest eine der Federsitzflächen einen zylindrischen Vorsprung auf, der in das zugeordnete Federelement zur Zentrierung eingreift.In an additional development of this embodiment has at least one of the spring seat surfaces has a cylindrical projection, which engages in the associated spring element for centering.

In alternativer Ausführung kann zumindest eine der Federsitzflächen eine zylindrische Vertiefung aufweisen, in die das zugeordnete Federelement zur Zentrierung eingreift.In an alternative embodiment, at least one of the spring seat surfaces have a cylindrical recess into which the associated spring element engages for centering.

In beiden Fällen ist eine präzise Zentrierung der Federelemente gewährleistet, wodurch eine sichere Funktion erreicht wird und der Verschleiß verringert wird.In both cases, a precise centering of the spring elements ensures that a secure function is achieved and the wear is reduced.

Die Federelemente können in vorteilhafter Weiterbildung als Schraubenfedern oder Tellerfedern ausgebildet sein.The spring elements can in an advantageous embodiment as Be designed coil springs or disc springs.

Mit beiden Federarten lässt sich eine ausreichend hohe Vorspannkraft der Federn erzielen, die zur Erreichung der gewünschten Funktion notwendig ist. With both types of springs can be a sufficiently high preload force Achieve the springs needed to achieve the desired Function is necessary.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das Lager eine Dauerfettschmierung auf.In an advantageous embodiment of the invention, the bearing a permanent grease lubrication on.

Hierzu kann beispielsweise ein Außenring (54) des Lagers (52) eine Nut (86), vorzugsweise eine Ringnut, aufweisen, in der eine Fettfüllung aufgenommen ist. Diese Fettfüllung kann unmittelbar mit Rollelementen, etwa mit Nadelrollen, des Lagers in Verbindung stehen.For this purpose, for example, an outer ring (54) of the bearing (52) a groove (86), preferably an annular groove, in which a fat filling is included. This grease filling can be immediate with rolling elements, such as with needle rollers, of the bearing in Connection stand.

Mit diesen Maßnahmen wird eine besonders hohe Lebensdauer des Lagers erreicht.With these measures, a particularly long life of Reached camp.

Ein erfindungsgemäßer Oszillationsantrieb lässt sich vorzugsweise zum Antrieb einer handgeführten Werkzeugmaschine, insbesondere einer Schleif- oder Schneidmaschine verwenden.An oscillation drive according to the invention can be preferably for driving a hand-held machine tool, in particular use a sanding or cutting machine.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following not yet to be explained features of the invention in the specified combination, but also in others Combinations or alone can be used without the To leave frame of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit einem Oszillationsantrieb im Längsschnitt im Bereich des Oszillationsantriebes dargestellt;
Fig. 2
einen Querschnitt durch die Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1 im Bereich des Oszillationsantriebes;
Fig. 3
eine Darstellung der Federkräfte über dem Federweg zur Erläuterung der Kraftverhältnisse an den Federelementen und
Fig. 4
eine vergrößerte Ansicht des Lagers gemäß Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1
FIG. 1 shows a machine tool according to the invention with an oscillatory drive in longitudinal section in the region of the oscillation drive;
Fig. 2
a cross section through the machine tool of Figure 1 in the region of the oscillation drive.
Fig. 3
a representation of the spring forces on the spring travel to explain the force relationships on the spring elements and
Fig. 4
an enlarged view of the bearing of FIG. 1 in a partially sectioned view.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Es handelt sich um eine handgeführte Werkzeugmaschine, bei der das Werkzeug 40 mit hoher Frequenz von etwa 5.000 bis 30.000 Schwingungen pro Minute und geringem Verschwenkwinkel von etwa 0.5 bis 7° um die Längsachse 32 einer Werkzeugantriebswelle 30 angetrieben ist, wie durch den Doppelpfeil 34 angedeutet ist. Eine derartige Werkzeugmaschine 10 kann zur Durchführung der verschiedenartigsten Arbeiten benutzt werden, insbesondere für Schleif- oder Polierarbeiten, für Schneidarbeiten, für Sägearbeiten und dergleichen mehr.FIGS. 1 and 2 show a machine tool according to the invention represented and designated overall by the numeral 10. It is a hand-held machine tool, in which the high frequency tool 40 of about 5,000 to 30,000 Vibrations per minute and low pivot angle of about 0.5 to 7 ° about the longitudinal axis 32 of a tool drive shaft 30th is driven, as indicated by the double arrow 34. Such a machine tool 10 can be used to carry out the most diverse work can be used, especially for Grinding or polishing work, for cutting work, for sawing work and more.

Die Werkzeugmaschine 10 weist einen insgesamt mit der Ziffer 12 bezeichneten Oszillationsantrieb auf, durch den eine rotierende Bewegung einer von einem Elektromotor 16 angetriebenen Antriebswelle 18 in die Oszillation der Werkzeugantriebswelle 30 umgesetzt wird.The machine tool 10 has a total of the numeral 12th designated oscillatory drive on, by a rotating Movement of a driven by an electric motor 16 drive shaft 18 in the oscillation of the tool drive shaft 30th is implemented.

Im dargestellten Fall ist die Werkzeugantriebswelle 30 rechtwinklig zur Antriebswelle 18 angeordnet. In the illustrated case, the tool drive shaft 30 is rectangular arranged to the drive shaft 18.

Der Oszillationsantrieb 12 weist ein Exzenterelement 20 auf, das auf einem zylindrischen Exzenterabschnitt 24 der Antriebswelle 18 gehalten ist. Von dem Exzenterelement 20 wird ein Schwenkelement 28 angetrieben, das mit der Werkzeugantriebswelle 30 fest verbunden ist (in Fig. 1 liegt das Ende des Schwenkelementes 28 im Bereich des Exzenterelementes 20 nicht in der Schnittebene und ist somit nicht erkennbar). Auf dem zylindrischen Exzenterabschnitt 24 ist ein Nadellager 52 mit axialem Spiel gehalten, dessen Außenring 54 eine sphärische Außenfläche 22 aufweist.The oscillation drive 12 has an eccentric element 20, that on a cylindrical eccentric portion 24 of the drive shaft 18 is held. From the eccentric 20 is a Pivoting member 28 driven, which is connected to the tool drive shaft 30 is firmly connected (in Fig. 1, the end of the pivoting element 28 in the region of the eccentric element 20 is not in the Sectional plane and is therefore not recognizable). On the cylindrical Eccentric section 24 is a needle bearing 52 with axial Game held, the outer ring 54 has a spherical outer surface 22 has.

Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, ist das Schwenkelement 28 an seinem der Werkzeugantriebswelle 30 gegenüberliegenden Ende 56 in Form einer Gabel ausgebildet, deren Innenfläche 58 zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Zylinderachse parallel zur Längsachse 32 der Werkzeugantriebswelle 30 verläuft. Dieser zur Antriebswelle hin offene Zylinder umschließt den sphärischen Außenring 54 des Nadellagers 52.As shown in more detail in FIG. 2, the pivoting element 28 is on his the tool drive shaft 30 opposite end 56th formed in the form of a fork whose inner surface 58 cylindrical is formed, wherein the cylinder axis parallel to Longitudinal axis 32 of the tool drive shaft 30 extends. This to Drive shaft open cylinder encloses the spherical Outer ring 54 of the needle bearing 52nd

Auf diese Weise wird durch die in Fig. 2 mit e bezeichnete Exzentrizität der rotierenden Antriebsbewegung der Antriebswelle 18 in eine hin- und heroszillierende Schwenkbewegung des Schwenkelementes 28 umgesetzt. Dabei haben die Bewegungskomponenten des Exzenterelementes 20, die parallel zur Werkzeugantriebswelle 30 verlaufen, keinerlei Auswirkungen, da die zylindrische Innenfläche 58 des Schwenkelementes 28 ein Gleiten des sphärischen Außenrings 54 des Nadellagers 52 in Richtung der Achse des Zylinders zulässt. Durch die linienförmige Berührung zwischen dem sphärischen Außenring 54 und der zylindrischen Innenfläche 58 des Schwenkelementes 28 ergibt sich eine besonders gute und gleichmäßige Kraftübertragung vom Exzenter auf das Schwenkelement. Dies ermöglicht die Übertragung hoher Leistungen und einen geringen Verschleiß. Außerdem ergibt sich eine geringe Geräuschemission. Da der Verschleiß des Oszillationsantriebes zwischen dem sphärischen Außenring 54 und der zylindrischen Innenfläche 58 im Betrieb des Oszillationsantriebes nur minimal voranschreitet und außerdem relativ gleichmäßig verteilt ist, bleibt das geringe Geräuschniveau über die gesamte Maschinenlebensdauer erhalten.In this way, by the designated in Fig. 2 with e Eccentricity of the rotating drive movement of the drive shaft 18 in a reciprocating pivotal movement of the Swivel element 28 implemented. Here are the movement components of the eccentric element 20, which is parallel to the tool drive shaft 30 run, no impact, since the cylindrical Inner surface 58 of the pivoting element 28 a sliding the spherical outer ring 54 of the needle bearing 52 in the direction the axis of the cylinder allows. Through the linear contact between the spherical outer ring 54 and the cylindrical Inner surface 58 of the pivoting element 28 results in a particularly good and uniform force transmission from the eccentric on the pivoting element. This allows the transmission of high Performances and low wear. In addition, results a low noise emission. As the wear of the oscillation drive between the spherical outer ring 54 and the cylindrical inner surface 58 in the operation of the oscillation drive only minimal progress and also relatively even is distributed, the low noise level remains over the entire Machine life preserved.

Der geringe, gleichmäßige und flächige Verschleiß am sphärischen Außenring 54 des Nadellagers 52 ermöglicht ganz allgemein eine größere Lebensdauer des Oszillationsantriebs im Vergleich zu herkömmlichen Oszillationsantrieben, auch bei höheren zu übertragenden Leistungen.The low, even and flat wear on the spherical Outer ring 54 of the needle bearing 52 allows in general a longer life of the oscillation drive in comparison to conventional oscillation drives, even at higher to transferring benefits.

Um eine große Lebensdauer zu erzielen, ist es zweckmäßig, den Außenring 54 des Nadellagers 52 und das Schwenkelement 28 aus Stahlwerkstoffen mit gehärteten Oberflächen oder aus anderen harten und gleichzeitig ausreichend zähen Werkstoffen herzustellen (z.B. Hartmetalle, keramische Spezialwerkstoffe usw.). Hierbei wird zwischen der abschnittsweise zylindrischen Innenfläche des Schwenkelementes 28 und dem sphärischen Außenring 54 ein (wenn auch sehr geringes) Spiel eingestellt, um eine Fressneigung der beiden Teile zu vermeiden, wozu auch geeignete Schmierwerkstoffe beitragen. So könnte z.B. die Innenfläche des Schwenkelementes 28 mit einer Teflonbeschichtung versehen sein.In order to achieve a long service life, it is expedient to Outer ring 54 of the needle bearing 52 and the pivot member 28 from Steel materials with hardened surfaces or other produce hard and at the same time sufficiently tough materials (e.g., hard metals, specialty ceramic materials, etc.). This is between the sectionally cylindrical inner surface the pivoting element 28 and the spherical outer ring 54 a (albeit very small) game set to a predator avoid the two parts, including suitable Contribute lubricants. So could e.g. the inner surface of the Swivel element 28 may be provided with a Teflon coating.

In Fig. 1 ist ferner noch die Lagerung der Antriebswelle 18 im sich an den zylindrischen Exzenterabschnitt 24 anschließenden Bereich mit Hilfe eines Lagers 26 am Gehäuse 14 erkennbar. In Fig. 1 is still the storage of the drive shaft 18 in the adjoining the cylindrical eccentric 24 Area with the help of a bearing 26 on the housing 14 recognizable.

Gleichermaßen ist die Lagerung der Werkzeugantriebswelle 30 im Gehäuse 14 mittels der Lager 36 und 38 schematisch angedeutet.Similarly, the storage of the tool drive shaft 30 is in Housing 14 indicated schematically by means of bearings 36 and 38.

Das äußere Ende der Werkzeugantriebswelle 30 ist als Aufnahmeflansch 44 zur Befestigung eines Werkzeuges 40 ausgebildet. Hierbei kann es sich bspw. um einen Schleifteller in Dreiecksform handeln, der mit Hilfe eines Befestigungsflansches 46 in einem zentralen Bereich durch eine Befestigungsschraube 48 gegen den Aufnahmeflansch 44 verspannt ist. Hierzu ist die Befestigungsschraube 48 in ein Gewinde 42 der Werkzeugantriebswelle 30 eingeschraubt. Die Außenfläche des Werkzeuges 40 kann bspw. eine Klettverschluss-Aufnahmefläche zur Befestigung eines Schleifpapiers aufweisen.The outer end of the tool drive shaft 30 is a receiving flange 44 for attachment of a tool 40 is formed. This may be, for example, a sanding pad in triangular shape act, with the help of a mounting flange 46 in a central area by a fastening screw 48 is braced against the mounting flange 44. For this is the Fixing screw 48 in a thread 42 of the tool drive shaft 30 screwed. The outer surface of the tool 40 can For example, a hook and loop fastener receiving surface for attaching a Have abrasive paper.

Anhand der Figuren 2 und 3 wird nun ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung näher erläutert.With reference to the figures 2 and 3 is now another essential Feature of the invention explained in more detail.

Das Schwenkelement 28 ist nämlich im Bereich seines der Werkzeugantriebswelle 30 gegenüberliegenden Endes 56 auf beiden Seiten durch Federelemente 60, 62 gegenüber dem Gehäuse 14 verspannt.The pivoting element 28 is namely in the region of the tool drive shaft 30 opposite end 56 on both Pages by spring elements 60, 62 relative to the housing 14th braced.

Im dargestellten Fall sind die beiden Federelemente 60, 62 identisch aufgebaut und als starke Schraubenfedern mit hoher Federkraft ausgebildet. Auf beiden Seiten des Schwenkelementes 28 ist hierzu eine Federsitzfläche 64, 66 vorgesehen, von der aus ein zylindrischer Vorsprung 68 bzw. 70 in Richtung auf die gegenüberliegende jeweilige Gehäusewand hin hervorsteht. Dieser Vorsprung 68 bzw. 70 dient zur Zentrierung des jeweiligen Federelementes 60 bzw. 62 an seiner Innenseite. In the illustrated case, the two spring elements 60, 62nd constructed identically and as strong coil springs with high Spring force formed. On both sides of the pivoting element 28, a spring seat surface 64, 66 is provided for this purpose, from the from a cylindrical projection 68 and 70 in the direction of the opposite respective housing wall protrudes out. This Projection 68 or 70 serves to center the respective Spring element 60 and 62 on its inside.

Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Federelemente 60 bzw. 62 an Federsitzflächen 72 bzw. 74 abgestützt. Diese Federsitzflächen sind an Einsätzen 80 bzw. 82 ausgebildet, die in das Gehäuse 14 eingelegt sind. Wiederum stehen von den Federsitzflächen 72 bzw. 74 zylindrische Vorsprünge 76 bzw. 78 zum jeweiligen Federelement 60 bzw. 62 hin hervor, um die Federelemente 60 bzw. 62 zu zentrieren.On the opposite side, the spring elements 60 and 62 supported on spring seat surfaces 72 and 74, respectively. These spring seat surfaces are formed on inserts 80 and 82, respectively, in the Housing 14 are inserted. Again standing by the spring seat surfaces 72 and 74 cylindrical projections 76 and 78 to the respective Spring element 60 and 62 point out to the spring elements 60 or 62 to center.

Das Schwenkelement 28 und die Einsätze 80 bzw. 82 bestehen vorzugsweise aus gehärtetem Stahl. Die Federelemente 60, 62 bestehen vorzugsweise aus vergütetem Federstahl, um den Verschleiß der Federelemente 60, 62 auch im Dauerbetrieb gering zu halten.The pivot member 28 and the inserts 80 and 82 are made preferably made of hardened steel. The spring elements 60, 62nd are preferably made of tempered spring steel to the wear the spring elements 60, 62 low in continuous operation too hold.

Durch die Federelemente 60, 62 wird der Gesamtwirkungsgrad bei der Umsetzung der rotierenden Antriebsbewegung der Antriebswelle 18 in die oszillierende Bewegung der Werkzeugantriebswelle 30 verbessert. Durch die teilweise Kompensation der zur Beschleunigung des Schwenkelementes 28 notwendigen, trägheitsbedingten Kräfte wird die Geräuschemission reduziert und die Erwärmung des Oszillationsantriebes vermindert. Außerdem werden die durch den Oszillationsantrieb erzeugten Vibrationen spürbar vermindert.By the spring elements 60, 62 the overall efficiency is at the implementation of the rotating drive movement of the drive shaft 18 in the oscillating movement of the tool drive shaft 30 improved. Due to the partial compensation of the acceleration the pivoting element 28 necessary, inertial Forces the noise emission is reduced and the Heating of the oscillation drive is reduced. In addition, will the vibrations generated by the oscillation drive noticeable reduced.

Bei geeigneter Dimensionierung des Schwenkelementes 28 im Bereich seines Endes 56 können die hohen Vorspannkräfte der Federelemente 60, 62 die beiden einander gegenüberliegenden Bereiche des Schwenkelementes 28 so zusammendrücken, dass das Spiel zwischen der Innenfläche 58 und dem sphärischen Außenring 54 des Nadellagers 52 dauerhaft, also bei zunehmendem Verschleiß während des Betriebes gleichbleibend, minimiert wird. With suitable dimensioning of the pivoting element 28 in the area At the end of 56, the high preload forces of the Spring elements 60, 62, the two opposite one another Squeeze portions of the pivoting element 28 so that the Game between the inner surface 58 and the spherical outer ring 54 of the needle bearing 52 permanently, so with increasing wear while operating, minimized.

Die hohe Vorspannkraft der Federelemente 60, 62 kann somit zur Geräuschminderung des Oszillationsantriebes 12 beitragen.The high biasing force of the spring elements 60, 62 can thus for Noise reduction of the oscillation drive 12 contribute.

Die energiesenkende und vibrationssenkende Charakteristik des Federsystems, das von dem Exzenterelement 20 in Zusammenwirken mit dem Schwenkelement 28 und den beiden Federelementen 60, 62 gebildet ist, wird durch eine geeignete, relativ hohe Vorspannung der Federelemente 60, 62 erreicht. Die hohen Vorspannkräfte ermöglichen eine durchgehend störungsfreie Funktion (geringes Eigenschwingverhalten und hohe Dynamik) der Federelemente 60, 62, bei geringen bis sehr hohen Schwingungszahlen des Schwenkelementes 28.The energy reducing and vibration reducing characteristics of the Spring system, which of the eccentric 20 in cooperation with the pivoting element 28 and the two spring elements 60, 62nd is formed by a suitable, relatively high bias voltage the spring elements 60, 62 reached. The high preload forces allow a continuous trouble-free function (low Natural vibration behavior and high dynamics) of the spring elements 60, 62, with low to very high vibration numbers of the Swivel element 28.

Obwohl die Federelemente 60, 62 gegeneinander wirken, verhalten sich die vorgespannten Druckfedern im Arbeitsbereich wie eine auf das Schwenkelement wirkende Zug-Druck-Feder, die über eine gegenüber den einzelnen Druckfedern zweifache Federkonstante verfügt. Dies bedeutet ein Erreichen der notwendigen Federkräfte und Federkonstanten mit weniger bzw. deutlich kleineren Federn. Aufgrund der relativ kleinen Amplituden sind allgemein sehr hohe Federkonstanten notwendig, so dass die zuvor beschriebene Eigenschaft der Federanordnung grundsätzlich vorteilhaft ist.Although the spring elements 60, 62 act against each other behave the preloaded springs in the work area like a acting on the pivot member pull-pressure spring, which has a compared to the individual springs twice the spring constant features. This means reaching the necessary spring forces and spring constants with fewer or significantly smaller ones Feathers. Due to the relatively small amplitudes are common very high spring constants necessary so that the previously described Property of the spring arrangement basically advantageous is.

Diese Verhältnisse sind aus Fig. 3 näher ersichtlich.These relationships are shown in more detail in FIG.

In Fig. 3 ist die Kraft F auf der Ordinate gegenüber dem Weg 1 auf der Abszisse abgetragen.In FIG. 3, the force F is on the ordinate with respect to the path 1 abraded on the abscissa.

In Fig. 3 sind die beiden Federkennlinien durch die Linien R1 und R2 für die beiden Federelemente dargestellt. Die resultierende Federkennlinie R1 + R2 besitzt eine entsprechend höhere Steigung. Der Arbeitsbereich der beiden Federelemente ist in Fig. 3 schraffiert gekennzeichnet.In Fig. 3, the two spring characteristics are represented by the lines R 1 and R 2 for the two spring elements. The resulting spring characteristic R 1 + R 2 has a correspondingly higher slope. The working range of the two spring elements is hatched in Fig. 3.

Das als Nadellager ausgebildete Lager 52 sollte naturgemäß eine möglichst hohe Lebensdauer aufweisen.Designed as a needle bearing bearing 52 should naturally a have the highest possible lifetime.

Hierzu kann, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, der Außenring des Lagers 52 an seiner Innenoberfläche mit einer Ringnut 86 versehen sein. In die so gebildete Vertiefung, die zu den Nadelrollen 84 hin offen ist, wird eine Fettfüllung eingebracht. Auf diese Weise wird eine Dauerschmierung des Lagers 52 erreicht und es ergibt sich eine wesentlich erhöhte Lebensdauer gegenüber der Verwendung eines herkömmlichen Nadellagers.For this purpose, as shown in Fig. 4 it can be seen, the outer ring of the Bearings 52 provided on its inner surface with an annular groove 86 be. In the recess thus formed, leading to the needle rollers 84 is open, a fat filling is introduced. On In this way, a permanent lubrication of the bearing 52 is achieved and it results in a significantly increased life compared the use of a conventional needle roller bearing.

Claims (13)

  1. An oscillatory drive comprising an eccentric element (20) driven by a rotating drive shaft (18), the eccentric element being linked by means of a pivot element (28) to a tool drive shaft (30) for oscillatingly driving same about its longitudinal axis (32), characterized in that the eccentric element (20) is guided by means of a spherical outer surface (22) within an at least sectionally cylindrical inner surface (58) of the pivot element (28).
  2. The oscillatory drive of claim 1, characterized in that the eccentric element (20) comprises a cylindrical eccentric section (24) whereon a bearing (52) is received that is guided at the inner surface (58) of the pivot element (28) by means of a spherical outer ring (54).
  3. The oscillatory drive of claim 2, characterized in that the bearing (52) is configured as a needle bearing.
  4. The oscillatory drive of any of the preceding claims, characterized in that the pivot shaft (18) is arranged perpendicularly with respect to the tool drive shaft (30).
  5. The oscillatory drive of any of the preceding claims, characterized in that the pivot element (28) at its end opposite the tool drive shaft (30) is biased at its both outer sides against a housing (14) by means of a spring element (60, 62) each.
  6. The oscillatory drive of claim 5, characterized in that the spring elements (60, 62) are configured as pressure spring elements.
  7. The oscillatory drive of claim 6, characterized in that at the outer sides of the pivot element (28) and at the housing sections cooperating therewith spring receiving surfaces (60, 62, 72, 74) are provided which are configured for receiving and centering the spring elements (60, 62).
  8. The oscillatory drive of claim 6 or 7, characterized in that at least one of the spring receiving surfaces (60, 62, 72, 74) comprises a cylindrical protrusion (68, 70, 76, 78) engaging with the spring element (60, 62) affiliated therewith for centering.
  9. The oscillatory drive of claim 6, 7 or 8, characterized in that at least one of the spring receiving surfaces (60, 62, 72, 74) comprises a cylindrical recess engaging with the spring element (60, 62) affiliated therewith for centering.
  10. The oscillatory drive of any of claims 5 to 9, characterized in that the spring elements (60, 62) are configured as helical springs or as disk springs.
  11. The oscillatory drive of any of the preceding claims, characterized in that the bearing (52) comprises a permanent grease lubrication.
  12. The oscillatory drive of claim 11, characterized in that the outer bearing ring (54) of the bearing (52) comprises a groove, preferably an annular groove, which is filled with a grease package.
  13. Machine tool, in particular a grinding or cutting machine, comprising an oscillatory drive of one of the preceding claims.
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