EP1912761A1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

Handwerkzeugmaschine

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Publication number
EP1912761A1
EP1912761A1 EP06763982A EP06763982A EP1912761A1 EP 1912761 A1 EP1912761 A1 EP 1912761A1 EP 06763982 A EP06763982 A EP 06763982A EP 06763982 A EP06763982 A EP 06763982A EP 1912761 A1 EP1912761 A1 EP 1912761A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine
housing
hand tool
tool according
turbine wheel
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.)
Withdrawn
Application number
EP06763982A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Stierle
Alfred Frech
Steffen Tiede
Juergen Hesse
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1912761A1 publication Critical patent/EP1912761A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B24B23/02—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating 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
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/06—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines
    • B24B55/10—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines specially designed for portable grinding machines, e.g. hand-guided
    • B24B55/102—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines specially designed for portable grinding machines, e.g. hand-guided with rotating tools

Definitions

  • the invention relates to a fluid-powered hand tool according to the preamble of claim 1.
  • Vacuum cleaner for rotating the output spindle and thus used to drive the tool The efficiency and robustness of the known hand-held power tools with axial and Pelton turbines, also referred to as resistance runners who deliver a mechanical power to a shaft exclusively due to the air pulse, can only partially meet high demands on the working and suction of operable vacuum cleaners with this handheld power tools , In particular, particles sucked in with the suction air flow can enter the design-related narrow sealing gap between the turbine wheel and the turbine housing. There is no escape for coarse particles and their accumulation in them can jam the turbine and affect its performance.
  • the invention with the features of claim 1 has the advantage that serves as a drive of a cutting, in particular designed as a grinding or milling machine hand tool without its own electric motor operable only with suction, such as a vacuum turbine turbine with rotating turbine and stationary turbine housing, said between the turbine wheel and the turbine housing means for letting out or for ejecting unintentionally entering particles such as dust, in particular coarser chips, are arranged, without that by these means the high
  • Dust particles secured, so that high chip removal is combined with highly effective extraction of the grinding dust in short, it is a particularly advantageous variety of a turbine created - quasi as a hybrid between classically flowed radial turbine and axial turbine - which is designed as a diagonal radial turbine flowed through. It combines the advantage of low pressure loss with the advantage of increased energy yield from the air flow and therefore forms a highly effective drive for air flowed power tools.
  • the danger emanating from the turbine-driving and flowing through them particulate exhaust air is compensated by certain means. These means are arranged between the turbine wheel and the turbine housing for removing or exiting stray particles of dust and chips, which leave the main air flow and come between the moving parts of the turbine and can disturb their movement.
  • the means are designed as at least one annular gap-like opening arranged on the turbine housing near the inlet point of the drive air and in front of the lower edge of the turbine wheel, the particles can leave the turbine on a short path without unfolding any noticeable blocking or braking effect to be able to.
  • said means are also formed by surface depressions and / or increased surface roughness of the turbine wheel, in particular adjacent to
  • FIG. 1 a shows a longitudinal section of an orbital sander
  • FIG. 1 b shows a further longitudinal section of the orbital sander
  • FIG. 1 c shows a partial, longitudinal section of the orbital sander
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the turbine for driving the orbital sander
  • FIG. 3 shows a three-dimensional plan view of the turbine according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows a lateral plan view of the turbine according to FIG
  • FIG. 1 shows a hand-held power tool 10, which is configured as an orbital sander with a view of a housing longitudinal shell 14 facing the viewer with its inner side. This forms a second, not shown, i.w.
  • the housing 12 is assembled from the two housing shells with screws that pass through the outer, not shown housing shell from the outside, are rotatable in ringdome 35 and thereby hold together the two housing shells on a butt joint.
  • the housing 12 is on its upper side 20 in a transversely projecting from the vertical axis 13, hollow cylindrical handle 16, which serves as Saugluftaustritt 18 and for connecting a vacuum cleaner.
  • the housing 12 On its upper side 20, the housing 12 carries a louver 22, which releases or closes an opening 24 to the flow channel 26 in the interior of the housing 12 for the purpose of air inlet regulation as needed.
  • an area 86 of a channel wall 28 is perforated close to the opening 24, so that the suction air in the hose-like flow channel 26 can communicate with the outside air.
  • the channel wall 28 is through
  • Support ribs 30 supported on the housing shells 14.
  • the support ribs 30 are connected to reinforcing ribs 32 in the interior of the housing shell 14 and via this with the housing outer wall or the housing shell 14. As a result, the air duct 26 and the - A -
  • Channel wall 28 stiffened and, in particular against vibrations or resonances with the through-flowing suction air, stabilized.
  • the housing 12 terminates in a straight peripheral bottom edge 34 which, in its vertical downward projection, forms a triangle with outwardly arched sides.
  • a grinding plate 70 is arranged, which is connected via elastic oscillating body 75 to the housing 12 elastically movable.
  • the sanding pad 70 protrudes with its iron-like base outside on the triangular, vertically downwardly projected contour of the lower edge 34 and has on its underside holding means for receiving a not shown sanding sheet. It is orbital drivable via an axle shaft 72 and an eccentric at the end non-rotatably seated eccentric, so that each point of the sanding disc and thus each individual abrasive grain of the sanding sheet describes small circles, the typical microsection of an orbital orbital sander.
  • the axle shaft 72 is driven in rotation by a turbine wheel 38 of an air-driven turbine 36 and is rotatably mounted in the housing 12 or in the guide grille 74 via an upper and a lower roller bearing 64, 66 and engages with its lower end in a third roller bearing 68, with its outer ring rotatably seated in the sanding pad 70. Between the lower and the third roller bearings 66, 68, the axle shaft 72 is rotatably connected to a balancing mass 78, which serves as an unbalance compensation to eradicate vibrations of the eccentrically moving sanding pad 70 away from the housing 12.
  • the balancing mass 78 carries on its top, the Vorleitgitter 74 side facing upwardly projecting annular profile 80. This is surrounded above by an annular groove 82 with a small distance, which is arranged in the closely adjacent underside of the Vorleitgit- ters 74 and the Ringprofll 80 together forms a lower, meandering labyrinth seal 84. This prevents dust and chips from being moved into the gap or to the lower bearing 66 as a result of the negative pressure in the cavities in the interior of the handheld power tool 10, in particular between the leveling compound 78 and the precut grid 74, so that this remains unimpaired in the long term.
  • the axle shaft 72 is encircled by the turbine wheel 38 in the middle in a rotationally fixed manner, wherein an intimate positive connection between the two parts is achieved by means of a knurling 73 in a nem defined peripheral region is made approximately in the middle of the axle shaft 72, in the wells of which enters the casting process liquid plastic and thus causes the connection.
  • the turbine wheel 38 has a bell-shaped outer contour, wherein the lower edge
  • Vorleitgitter 74 with grid blades 75 connects.
  • the grid blades 75 are like the paddles 42 of the turbine wheel 38 designed as standing on its narrow side plastic strip.
  • the designed as a short truncated cone Vorleitgitter 74 is outside by also in the
  • Housing 12 rotatably mounted turbine housing 60 at a distance from the height of the grating blades 75 at least partially overlapped, so that thus a lower continuation of the annular flow channel 49 of the turbine wheel 38 is formed, through which the suction air is drawn or passed.
  • the suction air flowing in from below for the purpose of driving the turbine wheel 38 in the direction of flow thereof or that of the flow channel 49 or the vanes 42 of the turbine wheel 38 is directed and dewormed via the grate blades 75 of the pilot grate 74, thereby resulting in the efficiency of the turbine, in particular on the input side 36 is significantly improved.
  • the Vorleitgitter 74 forms with a central recess 76 on its underside a bearing seat for a bearing 66 of the lower portion of the axle shaft 72 which defines and guides them in the housing 12.
  • the turbine housing 60 communicates with its circular top edge 61 radially at a distance of about 4 mm axially over the lower region of the turbine wheel 38 and forms there with a gap spacing of about 5 mm an annular gap 101 to the wheel cover 44 of the turbine wheel 38 are passed with the suction in the Vorleitgitter 74
  • Chips and dust particles quickly ejected again, without getting into or to the turbine wheel 38 and this to brake or block.
  • the particles are ejected by friction there follow their trajectory due to inertia and not deflected with the suction air in the paddles 42 of the turbine wheel 38 occur.
  • the particles are not blown to the outside but thrown, because the pressure difference between the housing interior, outside the turbine 36 to the interior of the turbine 36 is only minimal.
  • These pressure conditions are attributed to the action of a sealing rib 63, which seals the turbine housing 60 to the outside, so that above the sealing rib 63 when connected to a vacuum cleaner inside the Housing 12 everywhere, even in the turbine 36, a homogeneous negative pressure prevails. This allows the turbine 36 to be operated with minimal pressure loss and high efficiency.
  • a transverse to the vertical axis 40 extending radially inwardly directed sealing rib 63 in / on the housing 12 is sealingly supported on the turbine housing 60 near the upper edge 61 from.
  • the opening 101 leaving the outward chips can pass through unillustrated upwardly leading channels.
  • inspection flaps or openings can be arranged in the housing 12, through which possibly persistent chip accumulations can be emptied.
  • Figure 1 b is substantially consistent with Figure 1 a and leaves - without all the reference numbers again - clearly the details of the turbine housing 60 with the sealing rib 63, and the arrangement of Vorleitgitters 74 with its grating blades 75 and the turbine 38 with the Wheel cover 44 and the support cone 48 recognize.
  • FIG. 1 c gives an insight into the configuration of the housing 12 and the turbine 36 arranged therein with the turbine housing 60, the guide grid 74, the sealing rib 63, and the wheel vanes 42 projecting above and below the wheel cover 44 and the annular gap 101.
  • FIG 2 shows a longitudinal section of the turbine wheel 38 with the axially downwardly following, fixed in the housing 12 Vorleitgitter 74 as a detail, the assembled are shown in Figure 1. It is - similar to the press cone of a lemon squeezer - a frustoconical outwardly curved support cone 48 recognizable, the outside carries a plurality of paddles 42, the shape with its narrow side on the support cone 48 standing arranged, flat plastic strips and their height gradually in the direction to the - virtual - cone tip increases. About the paddles 42 is a to the support cone 48 and the upper edges of the paddles 42 approximately parallel wheel cover 44 joined. As a result, an annular cross-sectional flow channel 49 is formed between the support cone and the wheel cover 48, 44. This is divided by the paddles 42 into a plurality of twisted individual channels, in which the suction air can flow to drive the turbine 36 with a particularly low flow resistance.
  • the lower edge of the support cone 48 is inclined at about 45 ° to the cone axis and does not extend as in conventional radial turbines by about 90 ° transversely to the cone axis angled.
  • the inflow angle of the blade is 40 ° and its outflow angle is 30 °.
  • a movement arrow 62 shows that the air flowing along the air vane 42 is deflected by 45 °, measured to the axis 40, wherein the deflection is not taken into account transversely to the plane of the drawing. Between the lower lid edge 45 of the wheel cover 44 and the upper edge 61 of the turbine housing 60 of the annular gap 101 can be seen.
  • the support cone 48 or truncated cone of the turbine wheel 38 is of a central
  • Hollow cylinder 54 penetrated to receive the axle bolt 72.
  • the hollow cylinder 54 forms a projecting, annular collar 52 at the top in the region of a virtual cone tip.
  • the hollow cylinder 54 reaches such a length that the axle shaft 72, with a defined axial projection and defined area of its knurling 73, is secured with this knurling 73 in FIG Inside the hollow cylinder 54 is positioned and is encompassed by this, so that a secure rotational lock between the turbine wheel 38 and the axle shaft 72 is achieved.
  • the spatial plan view of the turbine 36 according to FIG. 2 shown in FIG. 3 shows the turbine housing 60 with the annular gap 101, and illustrates the vanes 42 protruding above and over the wheel cover 44.
  • the upper edge 43 of the turbine housing 60 is raised so far down and the lower edge 45 of the wheel cover 44 so far that an open annular gap 101 with 5 mm clear width between the upper edge 43 of the bell-like, the Vorleitgitter 74 cross turbine housing 60 and the lower edge 45 of Wheel cover 44 of the turbine 38 is formed.
  • the paddles 42 are thus not covered in the lower area with about 5 mm edge width. Thereby, dust particles flowing with the intake air through the pilot grille 74 can continue to fly through the annular gap 101 on a straight trajectory and leave the turbine 36 without disturbing its operation, i.e., with the turbine 36. to get stuck between fixed and moving parts.
  • the efficiency of the turbine is significantly increased, since the pressure loss within the turbine 36 and the Vorleitgitters 74 is minimized.
  • the inflow angle of the blade is 60 ° and the outflow angle is 30 ° to keep the outflow losses as low as possible.
  • the angles for the inflow area can be between 0 ° and 70 ° and the angles in the outlet range between 10 and 60 ° vary. The choice of angles depends on both the amount of air and the expected speed.
  • the Vorleitgitter 74 has the task of imparting the largest possible Vordrall the air flow, and for this reason has grids 75 with an exit angle of about 80 °. A small distance between Vorleitgitter 74 and turbine 36 is necessary so that the turbine 36 can be ideally flowed.
  • An additional support ring 88 between the support ribs 90 at the bottom of the support cone 48 prevents a highly fluctuating and uncontrolled idling speed of the turbine, which can assume very high values (> 20 000 U / min), since a fan effect by purely radially arranged ribs do not occur with it can.
  • the support ring 88 and the support ribs 90 are dimensioned increasingly thin from radially inside to outside, so that during injection molding the material can flow rapidly and with low resistance from the inside to the outside and fill all the cavities of the mold.
  • a side view of the turbine 36 shown in FIG. 4 once again clearly shows the details explained with reference to FIG. 3 from a lateral viewing angle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles For Electric Vacuum Cleaners (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse (12) und einem daran drehend und/oder schwingend antreibbar angeordneten, insbesondere spanendem, Werkzeug (70), das mittels eines Saugluftstromes, insbesondere mit einem Staubsauger, bestimmungsgemäß betr eibbar ist, wird dadurch besonders robust und unempfindlich gegen Verstopfen durch Späne, dass als Antrieb eine Turbine (36) mit drehbarem Turbinenrad (38) und feststehendem Turbinengehäuse (60) dient, wobei zwischen dem Turbinenrad (38) und dem Turbinengehäuse (60) Mittel (101) zum reibungsfreien Austritt/Auswurf von ungewollt eingetretenem Staub und Spänen angeordnet sind.

Description

Handwerkzeugmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer strömungsmittelgetriebenen Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Patentschrift US 6347985 B 1 ist eine Handwerkzeugmaschine bekannt, die allein über den Saugluftstrom eines Staubsaugers angetrieben wird. Kernstück der bekann- ten Handwerkzeugmaschine ist eine herkömmliche Peltonturbine, die die Saugluft des
Staubsaugers zum Drehen der Abtriebsspindel und damit zum Antrieb des Werkzeugs nutzt. Der Wirkungsgrad und die Robustheit der bekannten Handwerkzeugmaschinen mit Axial- und Peltonturbinen, auch als Widerstandsläufer bezeichnet, die ausschließlich aufgrund des Luftimpulses eine mechanische Leistung an eine Welle abgeben, kann hohe Ansprüche an die Arbeits- und Absaugleistung dieser mit handelsüblichen Staubsaugern betreibbaren Handwerkzeugmaschinen nur bedingt befriedigen. Insbesondere können mit dem Saugluftstrom angesaugte Partikel in den bauartbedingt engen Dichtspalt zwischen Turbinenrad und Turbinengehäuse gelangen. Dort besteht keine Ausweichmöglichkeit für grobe Partikel und durch deren Ansammlung darin kann die Turbine verklemmen und ih- re Leistung beeinträchtigt werden.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass als Antrieb ei- ner spanenden, insbesondere als Schleif- oder Fräsmaschine ausgestalteten Handwerkzeugmaschine ohne eigenen Elektromotor eine nur mit Saugluft, beispielsweise eines Staubsaugers betreibbare Turbine mit drehbarem Turbinenrad und feststehendem Turbinengehäuse dient, wobei zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse Mittel zum Herauslassen bzw. zum Auswurf ungewollt eintretender Partikel wie Staub, insbe- sonder auch gröberen Spänen, angeordnet sind, ohne dass durch diese Mittel der hohe
Wirkungsgrad der Turbine gemindertwird. Dadurch ist bei störungsfreiem Arbeiten ein besonders hoher Anteil an Strömungsenergie der Saug- bzw. Blasluft in mechanische Leistung umsetzbar, wobei die Handwerkzeugmaschine auch direkt als Saugkopf einsetz- bar ist, wenn sie bei laufender Turbine - mit oder ohne Werkzeugeingriff - über dem Werkstück bzw. der zu reinigenden Fläche gehalten wird.
Außerdem ist ein für die Umgebungsluft nahezu staubfreies Schleifen, Fräsen, Bohren oder dergl. mit ständigem Abtransport der sich während des Schleifvorgangs bildenden
Staubpartikel gesichert, so dass hoher Spanabtrag mit hochwirksamer Absaugung des Schleifstaubs vereint ist, kurz, es ist eine besonders vorteilhafte Abart einer Turbine geschaffen, - quasi als Zwitter zwischen klassisch durchströmter Radialturbine und Axialturbine - die als diagonal durchströmte Radialturbine ausgestaltet ist. Sie vereinigt den Vorteil geringen Druckverlustes mit dem Vorteil erhöhter Energieausbeute aus den Luftstrom und bildet deshalb für luftdurchströmte Elektrowerkzeuge einen hocheffektiven Antrieb. Die Gefahr, die von der die Turbine antreibenden und sie dazu durchströmenden partikelhaltigen Abluft ausgeht, wird durch bestimmte Mittel ausgeglichen. Diese Mittel sind zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse zum Abtransport bzw. Aus- tritt vagabundierender Staub- und Späne-Partikel angeordnet, die den Hauptluftstrom verlassen und zwischen die bewegten Teile der Turbine geraten und deren Bewegung stören können.
Dadurch, dass die Mittel als mindestens eine am Turbinengehäuse nahe dem Einström- punkt der Antriebsluft und vor der Unterkante des Turbinenrads angeordnete ringspaltar- tige Öffnung ausgestaltet sind, können die Partikel die Turbine auf kurzem Weg wieder verlassen, ohne eine spürbare Blockier- oder Bremswirkung entfalten zu können.
Dadurch, dass die besagten Mittel auch durch Oberflächenvertiefungen und/oder erhöhte Oberflächenrauhigkeit des Turbinenrads gebildet werden, insbesondere benachbart zur
Öffnung des Turbinengehäuses angeordnet, zum Mitnehmen und Beschleunigen der Partikel zwecks Herausschleudern der Partikel durch diese Öffnung, wird ein kontinuierlicher Partikelabtransport erreicht und die Gefahr des Verklemmens des Turbinenrads gegenüber dem Turbinengehäuse weiter verringert.
Dadurch, dass die Drehzahlregelung für die Handwerkzeugmaschine mittels einer unterschiedlich einstellbaren Luftklappe vorgenommen wird, ist mit einfachen Mitteln eine Anpassung der Maschinendrehzahl an jeweils vorliegende Arbeitsbedingungen einfach und kostengünstig möglich. Zeichnung
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit zu- gehöriger Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur Ia einen Längsschnitt eines Schwingschleifers, Figur 1 b einen weiteren Längsschnit des Schwingschleifers Figur 1 c einen räumlichen Teil-Längsschnitt des Schwingschleifers
Figur 2 einen Längsschnitt der Turbine zum Antrieb des Schwingschleifers Figur 3 eine räumliche Draufsicht der Turbine gemäß Figur 2 Figur 4 eine seitliche Draufsicht der Turbine gemäß Figur 2
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 10, die als Schwingschleifer ausgestaltet ist mit Blick auf eine dem Betrachter mit seiner Innenseite zugewandte Gehäuselängsschale 14. Diese bildet mit einer zweiten nicht dargestellten, i.w. symmetrischen Gehäuseschale ein glockenförmiges Gehäuse 12 mit einer Hochachse 13. Das Gehäuses 12 wird aus den beiden Gehäuseschalen mit Schrauben zusammengefügt, die die äußere, nichtdargestellte Gehäuseschale von außen durchtreten, in Schraubdome 35 drehbar sind und dadurch die beiden Gehäuseschalen an einer Stoßfuge zusammenhalten. Das Gehäuse 12 geht auf seiner Oberseite 20 in einen quer von der Hochachse 13 abstehenden, hohlzylindrischen Handgriff 16 über, der als Saugluftaustritt 18 bzw. zum Anschluß eines Staubsaugers dient. Auf seiner Oberseite 20 trägt das Gehäuse 12 eine Luftklappe 22, die eine Öffnung 24 zum Strömungskanal 26 im Inneren des Gehäuses 12 zwecks Lufteintrittsregulierung nach Bedarf freigibt oder verschließt. Dazu ist ein Bereich 86 einer Kanalwand 28 nah benachbart zur Öffnung 24 perforiert, so dass die Saugluft im schlauchartigen Strö- mungskanal 26 mit der Außenluft kommunizieren kann. Die Kanalwand 28 ist durch
Tragrippen 30 an den Gehäuseschalen 14 gehaltert. Die Tragrippen 30 sind mit Verstärkungsrippen 32 im Inneren der Gehäuseschale 14 und über diese mit der Gehäuseaußenwand bzw. der Gehäuseschale 14 verbunden. Dadurch wird der Luftkanal 26 bzw. die - A -
Kanalwand 28 versteift und, insbesondere gegen Schwingungen bzw. Resonanzen mit der durchströmenden Saugluft, stabilisiert.
Unten endet das Gehäuse 12 in einer geraden, umlaufenden Unterkante 34, die in ihrer senkrechten Projektion nach unten ein Dreieck mit nach außen gewölbten Seiten bildet.
Parallel zur Unterkante 34 ist ein Schleifteller 70 angeordnet, der über elastische Schwingkörper 75 mit dem Gehäuse 12 elastisch beweglich verbunden ist. Der Schleifteller 70 steht mit seiner bügeleisenförmigen Grundfläche außen über die dreieckige, senkrecht nach unten projizierte Kontur der Unterkante 34 hinaus und hat auf seiner Untersei- te Haltemittel zur Aufnahme eines nichtdargestellten Schleifblatts. Er ist über eine Achswelle 72 und einen an dessen Ende drehfest sitzenden nicht näher bezeichneten Exzenter orbital antreibbar, so dass jeder Punkt des Schleiftellers und damit jedes einzelne Schleifkorn des Schleifblatts kleine Kreise beschreibt, das typische Schliffbild eines Orbital- Schwingschleifers.
Die Achswelle 72 wird über ein Turbinenrad 38 einer lufttreibbaren Turbine 36 drehend mitgenommen und ist im Gehäuse 12 bzw. im Vorleitgitter 74 über ein oberes und ein unteres Wälzlager 64, 66 drehbar gelagert und greift mit ihrem unteren Ende in ein drittes Wälzlager 68, das mit seinem Außenring drehfest im Schleifteller 70 sitzt. Zwischen dem unteren und dem dritten Wälzlager 66, 68 ist die Achswelle 72 drehfest mit einer Ausgleichsmasse 78 verbunden, die als Unwuchtausgleich dient, um Schwingungen des exzentrisch bewegten Schleiftellers 70 fern vom Gehäuse 12 zu tilgen.
Die Ausgleichsmasse 78 trägt auf ihrer oberen, dem Vorleitgitter 74 zugewandten Seite ein nach oben hervorstehendes Ringprofil 80. Dieses wird oben von einer Ringnut 82 mit einem geringen Abstand umgriffen, die in der eng benachbarten Unterseite des Vorleitgit- ters 74 angeordnet ist und mit dem Ringprofll 80 gemeinsam eine untere, mäanderförmi- ge Labyrinthdichtung 84 bildet. Diese verhindert, dass durch den Unterdruck in den Hohlräumen im Inneren der Handwerkzeugmaschine 10, insbesondere zwischen der Aus- gleichsmasse 78 und dem Vorleitgitter 74, Staub und Späne in den Spalt bzw. zum unteren Lager 66 bewegt werden so dass dieses langfristig unbeeinträchtigt bleibt.
Der Achswelle 72 wird vom Turbinenrad 38 mittig drehfest umgriffen, wobei eine innige formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen mittels einer Rändelung 73 in ei- nem definierten Umfangsbereich etwa in der Mitte der Achswelle 72 hergestellt ist, in deren Vertiefungen der beim Gießprozeß flüssige Kunststoff eintritt und damit die Verbindung bewirkt.
Das Turbinenrad 38 hat eine glockenförmige Außenkontur, wobei sich an die Unterkante
34 axial nach unten ein im Gehäuse 12 drehfest gehaltenes bzw. zwischen den Gehäuseschalen 14 definiert mit Zentriernocken plazierbar einklemmbares Vorleitgitter 74 mit Gitterschaufeln 75 anschließt. Die Gitterschaufeln 75 sind wie die Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 als auf ihrer Schmalseite stehende Kunststoff streifen ausgestaltet. Das als kurzer Kegelstumpf ausgestaltete Vorleitgitter 74 wird außen durch das ebenfalls im
Gehäuses 12 drehfestgelegte Turbinengehäuse 60 im Abstand der Höhe der Gitterschaufeln 75 zumindest teilweise übergriffen, so dass damit eine untere Fortsetzung des ringförmiger Strömungskanals 49 des Turbinenrads 38 gebildet wird, durch den die Saugluft gezogen bzw. geleitet wird. Über die Gitterschaufeln 75 des Vorleitgitters 74 wird die von unten einströmende Saugluft zum Antrieb des Turbinenrades 38 in dessen Strömungsrichtung bzw. die des Strömungskanals 49 bzw. der Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 gelenkt und entwirbelt, so dass dadurch der, insbesondere eingangsseitige, Wirkungsgrad der Turbine 36 erheblich verbessert wird. Das Vorleitgitter 74 bildet mit einer zentralen Ausnehmung 76 auf seiner Unterseite einen Lagersitz für ein Lager 66 des unteren Bereichs der Achswelle 72, das diese im Gehäuse 12 festgelegt und führt.
Das Turbinengehäuse 60 steht mit seiner kreisförmigen Oberkante 61 radial mit etwa 4 mm Abstand axial über den unteren Bereich des Turbinenrads 38 über und bildet dort mit einem Spaltabstand von ca. 5 mm einen Ringspalt 101 zum Raddeckel 44 des Turbinen- rads 38. Durch diesen hindurch werden mit der Saugluft in das Vorleitgitter 74 gelangte
Späne und Staubpartikel rasch wieder ausgeworfen, ohne bis in das bzw. zum Turbinenrad 38 zu gelangen und dieses zu bremsen oder zu blockieren. Aus dem Ringspalt 101 werden die Partikel herausgeschleudert, indem sie dort reibungsfrei ihrer Flugbahn trägheitsbedingt folgen und nicht mit der Saugluft umgelenkt in die Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 treten. Die Partikel werden nach außen nicht geblasen sondern geworfen, weil die Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinneren, außerhalb der Turbine 36 zum Innenraum der Turbine 36 nur minimal ist. Diese Druckverhältnisse sind der Wirkung einer Dichtrippe 63 zuzuschreiben, die das Turbinengehäuse 60 nach außen abdichtet, so dass oberhalb der Dichtrippe 63 bei Anschluß an einen Staubsauger im Inneren des Gehäuses 12 überall, auch in der Turbine 36, ein homogener Unterdruck herrscht. Dadurch kann die Turbine 36 mit nur minimalem Druckverlust und hohem Wirkungsgrad betrieben werden.
Eine Quer zur Hochachse 40 verlaufende, radial nach innen gerichtete Dichtrippe 63 im/am Gehäuse 12 stützt sich dichtend am Turbinengehäuse 60 nahe dessen Oberkante 61 ab. Dadurch kann keine außen am Vorleitgitter 74 bzw. am Turbinengehäuses 60 vorbeiströmende Falschluft über den Ringspalt 101 in die Turbine 36 gelangen und deren Leistung mindern bzw. es kann keine Druckverluste in der Turbine 36 geben, weil durch An- Ordnung der Dichtrippe 63 ober dieser etwa homogener Überdruck herrscht, so dass keine
Verluste eintreten können.
Aus dem Gehäuse 12 können die die Öffnung 101 nach außen verlassenden Späne durch nichtdargestellte nach oben führende Kanäle gelangen. Im Bereich der Öffnung 101 kön- nen Inspektionsklappen oder Öffnungen im Gehäuse 12 angeordnet werden, durch die hindurch ggf. hartnäckige Spanansammlungen auschüttbar sind.
Figur 1 b stimmt im wesentlichen mit Figur 1 a überein und lässt, - ohne alle Bezugszeichen nochmals zu enthalten - , deutlich die Einzelheiten des Turbinengehäuses 60 mit der Dichtrippe 63 , sowie die Anordnung des Vorleitgitters 74 mit seinen Gitterschaufeln 75 sowie das Turbinenrad 38 mit dem Raddeckel 44 und dem Tragkegel 48 erkennen.
Figur 1 c gibt einen Einblick in die Ausgestaltung des Gehäuses 12 und der darin angeordneten Turbine 36 mit dem Turbinengehäuse 60 , dem Vorleitgitter 74, der Dichtrippe 63 und den unten und oben über den Raddeckel 44 herausragenden Radschaufeln 42 und den Ringspalt 101.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt des Turbinenrads 38 mit dem sich axial unten anschließenden, im Gehäuse 12 feststehenden Vorleitgitter 74 als Einzelheit, die zusammenge- baut in Figur 1 gezeigt sind. Dabei ist - ähnlich wie der Preßkegel einer Zitronenpresse - ein kegelstumpfartiger nach außen gewölbter Tragkegel 48 erkennbar, der außen eine Vielzahl von Radschaufeln 42 trägt, die die Gestalt mit ihrer Schmalseite auf dem Tragkegel 48 stehend angeordneter, flacher Kunststoffsstreifen haben und deren Höhe graduell in Richtung zur - virtuellen - Kegelspitze zunimmt. Über die Radschaufeln 42 ist ein zum Tragkegel 48 bzw. den Oberkanten der Radschaufeln 42 etwa parallel verlaufender Raddeckel 44 gefügt. Dadurch wird zwischen dem Tragkegel und dem Raddeckel 48, 44 ein im Querschnitt ringförmiger Strömungskanal 49 gebildet. Dieser wird durch die Radschaufeln 42 in eine Vielzahl gewundener Einzelkanäle aufgeteilt, in denen die Saugluft zum Antrieb der Turbine 36 mit besonders geringem Strömungswiderstand fließen kann.
Der untere Rand des Tragkegels 48 ist etwa unter 45° Winkel zur Kegelachse geneigt und verläuft nicht wie bei herkömmlichen Radialturbinen um etwa 90° quer zur Kegelachse abgewinkelt. Bei einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel der Turbine 36 beträgt der Einströmwinkel der Schaufel 40° und ihr Ausströmwinkel 30°. Ein Bewegungspfeil 62 zeigt, dass die an der Radschaufel 42 entlang fließende Luft um 45° umgelenkt ist, gemessen zur Achse 40, wobei die Umlenkung quer zur Zeichenebene noch nicht berücksichtigt ist. Zwischen der Deckelunterkante 45 des Raddeckels 44 und der Oberkante 61 des Turbinengehäuses 60 ist derRingspalt 101 erkennbar.
Weiter ist erkennbar, dass die Oberkanten der Radschaufeln 42 über die Deckeloberkante
43 herausragen, damit gegebenenfalls in das Turbinenrad gelangte Staubpartikel oder Späne mehr Spielraum zum reibungsfreien Verlassen der Turbine 36 haben und sich nicht am Raddeckel 44 verfangen können.
Der Tragkegel 48 bzw. Kegelstumpf des Turbinenrads 38 wird von einem zentralen
Hohlzylinder 54 zur Aufnahme des Achsbolzens 72 durchdrungen. Der Hohlzylinder 54 bildet oben im Bereich einer virtuellen Kegelspitze einen überstehenden, ringartigen Kragen 52. Dadurch erreicht der Hohlzylinder 54 eine derartige Länge, dass der Achswelle 72bei definiertem axialem Überstand und definiertem Bereich seiner Rändelung 73 ge- genüber dem Turbinenrad gesichert mit dieser Rändelung 73 im Inneren des Hohlzylin- ders 54 positioniert ist und von diesem umgriffen wird, so dass eine sichere Drehfestlegung zwischen dem Turbinenrad 38 und dem Achswelle 72 erreicht wird.
Zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine 10 wird am Saugluftaustritt 18 Luft abge- saugt und strömt durch Absauglöcher 71 im Schleifteller 70 und zwischen der Oberseite des Schleiftellers 70 und der Gehäuseunterkante 34 von außen nach. Die von außen angesaugte Luft gelangt in den Ringkanal 49 des Vorleitgitters 74 und weiter in den des Turbinenrads 38. Der Kontakt des Radialturbinenrads 38 und des Vorleitgitters 74 mit abrasiver, staubhal- tiger Luft kann dort zu einem Abschleif- und Staubanlagerungseffekt führen, der die Leistung des Antriebs und dessen Lebensdauer beeinträchtigen kann. Um dem zu begegnen, sind die saugluftberührten Flächen insbesondere durch geringe, regelmäßige golf- ballartige Vertiefungen so strukturiert, dass sie einen kleinen Strömungswiderstand bei erhöhter Oberflächenfestigkeit haben.
Die in Figur 3 gezeigte räumliche Draufsicht der Turbine 36 gemäß Figur 2 zeigt das Turbinengehäuse 60 mit dem Ringspalt 101, und verdeutlicht die oben und unten über den Raddeckel 44 überstehenden Radschaufeln 42.
Die Oberkante 43 des Turbinengehäuses 60 ist so weit herunter- und die Unterkante 45 des Raddeckels 44 so weit heraufgesetzt, dass ein offener Ringspalt 101 mit 5 mm lichter Weite zwischen der Oberkante 43 des glockenartigen, das Vorleitgitter 74 übergreifenden Turbinengehäuses 60 und der Unterkante 45 des Raddeckels 44 des Turbinenrads 38 gebildet wird. Die Radschaufeln 42 sind dadurch im unteren Bereich mit etwa 5 mm Randbreite nicht abgedeckt. Dadurch können mit der Ansaugluft durch das Vorleitgitter 74 strömende Staubpartikel durch den Ringspalt 101 auf einer geraden Flugbahn weiterfliegen und die Turbine 36 verlassen, ohne deren Betrieb zu stören, d.h. sich zwischen feste- henden und bewegten Teilen zu verklemmen.
Ebenso ist die Deckeloberkante 43 soweit heruntergesetzt, dass die Radschaufeln 42 mit ihrer Schaufeloberkante 41 um mindestens 2 mm über diese axial hervorstehen. Dadurch können Staubpartikel, die das Turbinenrad 38 passiert haben, dieses ohne zu klemmen durch den Luftkanal 26 verlassen.
Die Luft, die die Handwerkzeugmaschine 10 durchströmt, strömt nicht wie bei einer klassischen Radialturbine rein radial nach innen bevor sie in der Turbine 36 wieder axial umgelenkt wird, sondern strömt sowohl im Vorleitgitter als auch in der Radialturbine unter etwa 45 Grad Winkel zur Hochachse 40 (siehe Figur 2). Diese Schräganströmung hat den
Vorteil, dass der Wirkungsgrad der Turbine deutlich gesteigert ist, da der Druckverlust innerhalb der Turbine 36 und des Vorleitgitters 74 minimiert wird. Der Einströmwinkel der Schaufel beträgt 60° und der Ausströmwinkel 30° um auch die Ausströmverluste so gering wie möglich zu halten. Die Winkel für den Einströmbereich können zwischen 0° und 70° und die Winkel im Auslassbereich zwischen 10 und 60° variieren. Die Wahl der Winkel hängt sowohl von der Luftmenge als auch von der erwarteten Drehzahl ab. Das Vorleitgitter 74 hat die Aufgabe, der Luftströmung einen möglichst großen Vordrall aufzuprägen, und besitzt aus diesem Grund Gitterschaufeln 75 mit einem Austrittswinkel von etwa 80°. Ein geringer Abstand zwischen Vorleitgitter 74 und Turbine 36 ist notwendig, damit die Turbine 36 ideal angeströmt werden kann. Ein zusätzlicher Stützring 88 zwischen den Stützrippen 90 an der Unterseite des Tragkegels 48 verhindert eine stark schwankende und unkontrollierte Leerlaufdrehzahl der Turbine, die sehr hohen Werte (> 20 000 U/min) annehmen kann, da ein Lüftereffekt durch rein radial angeordnete Rippen damit nicht auftreten kann. Der Stützring 88 und die Stützrippen 90 sind von radial innen nach außen zunehmend dünner dimensioniert, damit beim Spritzgießen der Werkstoff rasch und mit geringem Widerstand von innen nach außen fließen und alle Hohlräume der Gießform ausfüllen kann.
Eine in Figur 4 dargestellte Seitenansicht der Turbine 36 zeigt nochmals die zu Figur 3 erläuterten Einzelheiten deutlich aus seitlichem Blickwinkel.

Claims

Ansprüche
1. Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse (12) und einem daran drehend antreibbar angeordneten, insbesondere spanendem, Werkzeug (70), das mittels eines Saugluftstromes, insbesondere mit einem Staubsauger, bestimmungsgemäß betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb eine Turbine (36) mit drehbarem Turbinenrad (38) und feststehendem Turbinengehäuse (60) dient, wobei zwischen dem Turbinenrad (38) und dem Turbinengehäuse (60) Mittel (100) zum, insbesondere reibungsfreien, Austritt/Aus- wurf ungewollt in das Turbinengehäuse (60) eingetretener Partikel (108), wie Staub und
Späne, angeordnet sind.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (100) als offener Ringspalt (101) zwischen dem Turbinengehäuse (60) und dem Turbi- nenrad (38) ausgestaltet ist.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (100) als verkürzte Deckeloberkante (43) des Turbinenrads (38) mit darüber hervorstehenden Schaufeloberkanten (41) der Radschaufeln (42) ausgestaltet sind.
4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (36) mit Mitteln zum Beruhigen der ein- bzw. ausströmenden Luft, inbesondere mit Vorleitgitter (74) - und/oder Nachleitgitter, versehen ist, wobei der das Turbinenrad (38) anströmende Luftstrom in einem spitzen Winkel zur Hochachse (40) des Turbinenrads (38), insbesondere unter 50° weitergeführt bzw. umgelenkt wird.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ausgleichsmasse (78) aufweist, die gemeinsam mit Strukturen (80, 82) des Vorleitgitter (74) eine Labyrinthdichtung (84) bildet.
6. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Flächenschleifmaschine, insbesondere als Schwingschleifer, ausgestaltet ist, der zugleich als Staubsaugkopf dient.
7. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Quer zur Hochachse (40) verlaufende, radial nach innen gerichtete Dichtrippe (63) trägt, die sich dichtend am Turbinengehäuse (60) nahe dessen Oberkante (61) abstützt.
8. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Dichtrippe (63) anschließend an die Öffnung (101) zwischen dem Turbinengehäuse (60) und dem Gehäuse (12) nach oben führende Kanäle zum Austritt der die Öffnungen (102) verlassenden Späne angeordnet sind.
9. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (12) oberhalb der Öffnung (101) Inspektionsklappen (150) zu Öffnungen angeordnet sind, durch die hindurch Spanansammlungen ausschüttbar sind.
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