EP1437187B1 - Antriebseinheit für Bearbeitungswerkzeuge - Google Patents

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EP1437187B1
EP1437187B1 EP04405002A EP04405002A EP1437187B1 EP 1437187 B1 EP1437187 B1 EP 1437187B1 EP 04405002 A EP04405002 A EP 04405002A EP 04405002 A EP04405002 A EP 04405002A EP 1437187 B1 EP1437187 B1 EP 1437187B1
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EP
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drive unit
speed
output
motor
unit according
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EP04405002A
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Franco Sanfratello
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SUHNER INTERTRADE AG
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SUHNER INTERTRADE AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F3/00—Associations of tools for different working operations with one portable power-drive means; Adapters therefor

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for processing tools according to the preamble of patent claim 1.
  • rotating tools such as grinding wheels, cutting wheels or polishing wheels are used, which are driven by a flexible shaft.
  • Such tools as well as the power transmission flexible shafts have long been known.
  • the flexible shaft is driven by a stationary or mobile electric motor.
  • drive capacities of several kilowatts are used.
  • smaller devices are sufficient to carry out grinding or polishing work on the same workpiece. Both operations or types Frequently take place alternately.
  • Both drive shafts are driven by a single motor, such as in the arrangement of the document GB 10 75 857 ,
  • As a means for adjusting the output speed is a handwheel and set a desired speed a scale. The once set speed works, with appropriate translation on both drives.
  • Object of the present invention is to provide a drive unit for one or more output shafts, which overcomes the disadvantages of the device described above and in particular for the operator is easy and above all safe to handle.
  • an electric motor with electronically adjustable speed in conjunction with a control keyboard or control, in which the engine can be started only after completed input of the desired speed and in addition the confirmation of the latter, it succeeds before machine operation and the operator To protect accidents.
  • a two-outlet gearbox which selectively connects the first or second output to the electric motor by means of a rotary movement of the front plate, different speeds of rotation can be generated at the same output at the outputs.
  • the inventive transmission further makes it possible to permanently attached to the drives coupled flexible shafts with the attached tools, ie even when coupled, if one of the tools not is used. In this state, the corresponding output is disconnected from the engine.
  • the design of the transmission ensures that only the tool switched to use is driven, and moreover with the speed set on the control keypad. After every tool change, ie after switching the gearbox to the other tool, the motor or its output speed is automatically reset to the rated speed or the speed set last time the tool was used.
  • the desired preselection of the working speed is available or can be reset. The speed preselection must always be confirmed before it can be further processed.
  • a downshift to the nominal speed or preselection also occurs when the tool is not used after use for a predetermined time, for example 60 seconds. This ensures that a start can not be accidentally triggered when the work is stopped after the speed confirmation.
  • An additional on / off button can be used to activate or deactivate a dead man's switch on the tool if the tool is equipped with it.
  • the drive unit according to the invention can also be used without a gear with a single flexible shaft.
  • FIG. 1 is denoted by reference numeral 1, the drive unit with a housing 3, which receives an electric drive motor 5 and the motor and drive controls.
  • a stator 7 carries the drive unit 1.
  • the housing 3 serves as a soundproofing and dust protection for the electric motor 5 and the controls and it carries the control keypad 7, which in FIG. 3 is shown enlarged.
  • a gear 9 with two outputs 11a, 11b for two flexible shafts, not shown, at the ends of machining tools such as grinding or polishing discs, etc. are placed visible.
  • the front flange 13 of the transmission 9 may be formed as a handwheel 15 as shown or with a radially projecting lever (see also FIG. 2 ).
  • a sensor 17 with which the respective position of the handwheel 15 and flange 13 and thus also the two waves is detected.
  • the sensor 17 is connected via a line 19 with a control, not shown, preferably behind the control keypad 7 in the housing 3 is connected.
  • Reference numeral 27 denotes a releasable latching means which holds the flange 13 in the adjusted position. Of course, could occur instead of the handwheel and an electric actuator.
  • the flange 13 is rotatable about an axis B which is eccentric to the axis of rotation A of the drive motor 5 by an amount e. The eccentricity e makes it possible, with a 180 ° rotation of the flange 13, the first drive pinion 21 of the first output 11b from its exemption (see FIG.
  • the gear ratios between the second heavy-duty output 11a and the first lightweight-type output 11b are 2.5, for example.
  • the control is switched on by pressing the drive button 29. It appears on the control keypad 7 or in the display field 31 for the rated speed, for example, the number 500.
  • the display of Number 500 flashes.
  • the speed can now be increased with the "+” button and the speed can be reduced with the "-” button.
  • the nominal speed n n in the example shown is 500.
  • the newly set preselection of the operating speed n continues to flash until the "enter" key is pressed.
  • the operator actuates the locking means 27 after stopping the other tool, rotates the hand wheel 15, the flange 13 by 180 ° and thus brings the drive pinion 21 for the first output 11b in engagement with the first output pinion 23 of the motor 5.
  • the sensor 17 detects any change in the flange 13 and gives the controller the necessary signals to determine which of the two outputs 11a or 11b is active.
  • In the display field 31 now appears - depending on the design of the drive unit 1 - flashing the last set for this tool speed n or Rated speed n n . Either the speed is changed or the latter is confirmed by pressing the "enter" key.
  • the deadman circuit is switched off, for example, by continuous pressing of the "on / off" key during a predetermined longer period of time, for example two to five seconds.
  • the diagram in FIG. 4 represents a possibility of the operation of the drive unit 1 and the controller.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebseinheit für Bearbeitungswerkzeuge gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei der Bearbeitung und insbesondere bei der Nachbearbeitung von Metallwerkstücken nach dem Giessen, Schweissen etc. kommen drehende Werkzeuge, wie Schleifscheiben, Trennscheiben oder Polierscheiben zum Einsatz, die von einer biegsamen Welle angetrieben werden. Solche Werkzeuge und auch die der Kraftübertragung dienenden biegsamen Wellen sind seit langem bekannt. Der Antrieb der biegsamen Welle erfolgt über einen stationär oder mobil angeordneten Elektromotor. Für gröbere Arbeiten, insbesondere in Giessereien oder Schweissbetrieben, kommen Antriebsleistungen von mehreren Kilowatt zur Anwendung. Gleichzeitig genügen aber kleinere Geräte, um Schleif- oder Polierarbeiten am gleichen Werkstück durchzuführen. Beide Arbeitsvorgänge oder -arten erfolgen häufig abwechslungsweise. Für solche Arbeiten ist aus dem Stand der Technik eine Antriebseinheit mit zwei Abtriebswellen für je eine biegsame Welle für eine hohe Leistung bzw. ein grosses Drehmoment erfordernde Werkzeuge mit entsprechend gross dimensionierter Welle und mit je einer biegsamen Welle mit entsprechend höherer Drehzahl für Arbeitsgeräte mit niedriger Leistung vorgesehen. Beide Antriebswellen werden durch einen einzigen Motor angetrieben, wie z.B. in der Anordnung des Dokuments GB 10 75 857 . Ein Getriebe mit zwei Ausgängen, die einzeln von Hand eingekuppelt werden können, bildet das Verbindungsglied zwischen Elektromotor und Abtrieb zu den biegsamen Wellen. Als Mittel zum Verstellen der Abtriebsdrehzahl ist ein Handrad und zum Einstellen einer gewünschten Drehzahl eine Skala angeordnet. Die einmal eingestellte Drehzahl wirkt, mit entsprechender Übersetzung an beiden Abtrieben. Mit anderen Worten, ist der Abtrieb für die erste Welle für schwere Arbeiten auf eine niedrige Drehzahl eingestellt, so ist auch nach dem Umstellen auf die zweite Welle für leichtere Arbeiten eine entsprechend niedrige Drehzahl eingestellt und umgekehrt. Diese bekannte Antriebseinheit hat sich seit Jahrzehnten in der Praxis bewährt. Anforderungen an erhöhte Sicherheit und insbesondere Entwicklungen im Bereich der Produktehaftpflicht verlangen nach Geräten, die diese Nachteile beseitigen und einen höheren Bedienungskomfort bieten. Aus diesem Grund werden die Geräte häufig mit Mikrokontroller und Bedientastaturen ausgestattet, wie z.B in den Dokumenten EP 0 524 764 und DE 19 852643 .
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Antriebseinheit für eine oder mehrere Abtriebswellen, welche die Nachteile der oben beschriebenen Vorrichtung behebt und insbesondere für die Bedienungsperson einfach und vor allem sicher zu handhaben ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinheit gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinheit sind in den abhängigen Ansprüche definiert.
  • Durch den Einsatz eines Elektromotors mit elektronisch regelbarer Drehzahl in Verbindung mit einer Bedienungstastatur bzw. Steuerung, bei der der Motor erst nach abgeschlossener Eingabe der gewünschten Drehzahl und zusätzlich der Bestätigung der letzteren gestartet werden kann, gelingt es, die Maschine vor Fehlbedienung und die Bedienungsperson vor Unfällen zu schützen.
    Mit einem zwei Abgänge aufweisenden Getriebe, welches durch eine Drehbewegung der Frontplatte wahlweise den ersten oder zweiten Abtrieb mit dem Elektromotor verbindet, können an den Abtrieben unterschiedliche Drehzahlen bei gleicher Leistung erzeugt werden. Das erfindungsgemässe Getriebe ermöglicht es weiter, die an den Abtrieben angekuppelten biegsamen Wellen mit den daran angeschlossenen Werkzeugen permanent, d.h. auch dann angekuppelt zu belassen, wenn eines der Werkzeuge nicht benutzt wird. In diesem Zustand ist der entsprechende Abtrieb vom Motor abgekuppelt. Durch die Ausgestaltung des Getriebes ist sichergestellt, dass nur das auf Benutzung geschaltete Werkzeug angetrieben wird und zwar zudem mit der auf der Bedienungstastatur eingestellten Drehzahl. Nach jedem Werkzeugwechsel, d.h. nach dem Umschalten des Getriebes auf das andere Werkzeug, wird automatisch die Motor- bzw. dessen Abtriebsdrehzahl alternativ auf die Nenndrehzahl oder die bei der letzten Benutzung des Werkzeugs eingestellte Drehzahl zurückversetzt. Die gewünschte Vorwahl der Arbeitsdrehzahl liegt vor oder kann neu eingestellt werden. Die Drehzahlvorwahl muss immer bestätigt werden, bevor weitergearbeitet werden kann. Eine Rückschaltung auf die Nenndrehzahl bzw. Vorwahl erfolgt auch wenn das Werkzeug nach der Benutzung über eine vorgebbare Zeit, beispielsweise 60 Sekunden, nicht benutzt wird. Dies stellt sicher, dass bei Unterbruch der Arbeit nach der Drehzahlbestätigung nicht versehentlich ein Start ausgelöst werden kann. Mit einem zusätzlichen Ein-/Aus-Knopf kann ein Todmannschalter am Werkzeug aktiviert oder deaktiviert werden, sofern das Werkzeug damit ausgerüstet ist. Die erfindungsgemässe Antriebseinheit kann auch ohne Getriebe mit einer einzigen biegsamen Welle eingesetzt werden.
  • Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    eine perspektivische Darstellung der Vorder- und Oberseite der Antriebseinheit,
    Figur 2
    einen schematischen Querschnitt durch den Vorderteil der Antriebseinheit,
    Figur 3
    eine Ansicht der Bedienungstastatur und
    Figur 4
    Betriebsdiagramm der Antriebseinheit.
  • In Figur 1 ist mit Bezugszeichen 1 die Antriebseinheit mit einem Gehäuse 3 bezeichnet, das einen elektrischen Antriebsmotor 5 sowie die Motor- und Antriebssteuerungen aufnimmt. Ein Ständer 7 trägt die Antriebseinheit 1. Das Gehäuse 3 dient als Schallschutz und Staubschutz für den Elektromotor 5 und die Steuerungen und es trägt die Bedienungstastatur 7, welche in Figur 3 vergrössert dargestellt ist. An der Vorderseite des Gehäuses 3 ist ein Getriebe 9 mit zwei Abtrieben 11a, 11b für zwei nicht dargestellte biegsame Wellen, an deren Enden Bearbeitungswerkzeuge wie Schleif- oder Polierscheiben etc. aufgesetzt sind, sichtbar. Der vordere Flansch 13 des Getriebes 9 kann als Handrad 15 wie abgebildet oder mit einem radial abstehenden Hebel ausgebildet sein (vergleiche auch Figur 2). Über dem Getriebe sitzt ein Sensor 17, mit dem die jeweilige Stellung des Handrads 15 bzw. Flansches 13 und damit auch der beiden Wellen detektiert wird. Der Sensor 17 ist über eine Leitung 19 mit einer nicht dargestellten Steuerung, die vorzugsweise hinter der Bedienungstastatur 7 im Gehäuse 3 angeordnet ist, verbunden.
    Mit Bezugszeichen 27 ist ein lösbares Rastmittel bezeichnet, welches den Flansch 13 in der eingestellten Position festhält. Selbstverständlich könnte anstelle des Handrads auch ein elektrischer Stellantrieb treten.
    Der Flansch 13 ist um eine Achse B drehbar, die um einen Betrag e exzentrisch zur Drehachse A des Antriebmotors 5 liegt. Die Exzentrizität e ermöglicht es, bei einer 180°-Drehung des Flansches 13, das erste Antriebsritzel 21 des ersten Abtriebs 11b aus seiner Freistellung (vergleiche Figur 2 unten) in Eingriff mit dem ersten Abtriebsritzel 23 des Motors 5 zu bringen und gleichzeitig das zweite Antriebsritzel 25 des zweiten Abtriebs 11a ausser Eingriff mit dem zweiten Abtriebsritzel 27 des Antriebsmotors 5 zu bringen. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem zweiten Abtrieb 11a für schwere Werkzeuge zum ersten Abtrieb 11b für leichte Werkzeuge ist beispielsweise 2,5.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der Antriebseinheit erläutert.
    Nach dem Anschliessen der nicht dargestellten flexiblen Wellen und den darauf aufgesetzten Werkzeugen an die Abtriebe 11a und 11b wird durch Drücken des Antriebsknopfs 29 die nicht dargestellte Steuerung eingeschaltet. Es erscheint auf der Bedienungstastatur 7 bzw. im Anzeigefeld 31 für die Nenndrehzahl z.B. die Zahl 500. Die Anzeige der Zahl 500 blinkt. Mit der Taste "+" kann die Drehzahl nun erhöht und mit der Taste "-" kann die Drehzahl reduziert werden. Die Nenndrehzahl nn ist im dargestellten Beispiel 500. Die neu eingestellte Vorwahl der Arbeitsdrehzahl n blinkt weiter und zwar solange, bis die Taste "enter" gedrückt wird. Wird nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeit, beispielsweise 60 Sekunden, die Taste "run" zum Einschalten des Motors 5 gedrückt und damit das zuvor am Handrad 15 eingekuppelte Werkzeug in Betrieb gesetzt, so wird die eingestellte Drehzahl n auf "Zustand Vorwahl" (blinkend) zurückgesetzt. Mit der Taste "stop" kann das Werkzeug jederzeit ausgeschaltet werden. Es blinken die Ziffern der eingestellten Drehzahl. Bevor eine Wiederaufnahme der Arbeit erfolgen kann, muss die Drehzahl n durch den Knopf "enter" bestätigt werden.
    Falls das andere Werkzeug, welches am ersten Abtrieb 11b angeschlossen ist, benötigt wird, so betätigt die Bedienungsperson nach dem Stillsetzen des andern Werkzeugs das Rastmittel 27, dreht am Handrad 15 den Flansch 13 um 180° und bringt so das Antriebsritzel 21 für den ersten Abtrieb 11b in Eingriff mit dem ersten Abtriebsritzel 23 des Motors 5. Der Sensor 17 stellt jede Veränderung am Flansch 13 fest und gibt der Steuerung die notwendigen Signale zur Bestimmung, welcher der beiden Abtriebe 11a oder 11b aktiv ist. Im Anzeigefeld 31 erscheint nun - je nach Ausführung der Antriebseinheit 1 - blinkend die zuletzt für dieses Werkzeug eingestellte Drehzahl n oder Nenndrehzahl nn. Entweder wird nun die Drehzahl geändert oder durch Drücken der Taste "enter" letztere bestätigt. Verlangt die Bedienungsperson die sogenannte Todmannschaltung, so muss sie dies durch Drücken der Taste "on/off" aktiv tun. Das Ausschalten der Todmannschaltung erfolgt beispielsweise durch anhaltendes Drücken der Taste "on/off" während einer vorgegebenen längeren Zeitdauer, beispielsweise zwei bis fünf Sekunden.
  • Das Diagramm in Figur 4 stellt eine Möglichkeit der Funktionsweise der Antriebseinheit 1 bzw. der Steuerung dar.

Claims (8)

  1. Antriebseinheit (1) für Bearbeitungswerkzeuge, die mit einer biegsamen Welle mit der Antriebseinheit (1) verbunden sind, umfassend einen Antriebsmotor (5) und Mittel zum Ein- und Verstellen der Abtriebs-Drehzahl (n) an die mindestens eine biegsame Welle sowie einem Motorschalter (on/off) zum Einschalten des Elektromotors (5), wobei
    - der Elektromotor (5) eine elektronische Drehzahlsteuerung umfasst,
    - die Drehzahlsteuerung mit einer Bedienstastatur (7) verbunden ist,
    - die Bedientastatur (7) den Motorschalter (on/off) zum Einschalten des Elektromotors (5) ansteuert, wenn zuvor an einem Hauptschalter (29) die Steuerung eingeschaltet wurde und
    - die gewünschte Drehzahl (n) an der Bedientastatur (7) eingestellt und vorerst durch "enter" betätigt worden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) mit einem Getriebe (9) verbunden ist, das zwei Abtriebe (11a, 11 b) zum permanenten Ankuppeln von jeweils einer biegsamen Welle aufweist, und eine Frontplatte (13) aufweist, die durch eine Drehbewegung wahlweise den ersten oder den zweiten Abtrieb mit dem Elektromotor (5) verbindet, so dass an den Abtrieben (11a, 11 b) unterschiedliche Drehzahlen (n) bei gleicher Leistung erzeugt werden.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl der anzutreibenden biegsamen Welle am entsprechenden Abtrieb (11a,11b) durch eine manuelle oder motorische Verstellung des Getriebes (9) erfolgt.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Getriebe (9) abtriebsseitig ein die Abtriebe (lla,llb) aufnehmender Flansch (13) drehbar angeordnet ist und dass durch eine Drehung des Flansches (13) mit den beiden angeschlossenen biegsamen Wellen die eine Welle vom Getriebe (9) abgekuppelt und die andere welle an das Getriebe (9) angekuppelt wird.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (17) zum Feststellen der jeweiligen Position der Abtriebe (lla,llb) mit der Steuerung verbunden ist und nach einer Verstellung des Flansches (13) entweder die Nenndrehzahl (nn) oder die beim letzten Einsatz des jeweiligen Werkzeugs eingestellte Arbeitsdrehzahl (n) angezeigt wird.
  5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nenndrehzahl (nn) und die eingestellte Drehzahl (n) durch Blinken der Ziffern im Ziffernfeld (31) auf der Bedienungstastatur (7) dargestellt werden und dass nach dem Betätigen der gewählten eingestellten Drehzahl (n) das Blinken der Ziffern durch eine permanente Anzeige abgelöst und die Antriebseinheit (1) betriebsbereit wird.
  6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeder Verstellung des Flansches (13) oder nach einem Arbeitsunterbruch (STOP) auf die blinkende Arbeitsdrehzahl (n) der zur Zeit aktivierten biegsamen Welle zurückgestellt wird.
  7. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Betätigung der Taste "ENTER" innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne (t) die Antriebseinheit betriebsbereit ist und nach Ablauf der Zeit (t) eine Umschaltung auf die Nenndrehzahl (nn) erfolgt.
  8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eingestellte Drehzahl (n) nach dem Bestätigen derselben und nach dem Start des Motors (5) nur nach unten korrigierbar ist.
EP04405002A 2003-01-08 2004-01-05 Antriebseinheit für Bearbeitungswerkzeuge Expired - Lifetime EP1437187B1 (de)

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DE (1) DE502004011943D1 (de)
ES (1) ES2353486T3 (de)

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