EP2314419B1

EP2314419B1 - Motorisch angetriebenes Werkzeuggerät

Info

Publication number: EP2314419B1
Application number: EP20100187470
Authority: EP
Inventors: Michael Kukla; Jan-Simon Blind
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: EP2314419A1; DE102009050013A1

Description

Die Erfindung betrifft ein motorisch angetriebenes Werkzeuggerät mit Bohrhammerbetriebsart und Meißelbetriebsart gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem Antriebsstrang, einem eine Bohrhülse und ein Hammerwerk umfassenden Abtriebsstrang und einer Verstelleinheit zum Einstellen der Bohrhammerbetriebsart oder der Meißelbetriebsart, wobei die Verstelleinheit einen Schiebeblock umfasst, der über eine Innenverzahnung auf einer Außenverzahnung der Bohrhülse in Längsrichtung der Bohrhülse verschieblich ist. Ein solches Werkzeuggerät ist aus der EP-A-1 661 667 bekannt. Es kann sich hierbei also beispielsweise um einen typischen Bohrhammer handeln, bei dem das Werkzeug sowohl rotierend antreibbar ist als auch dabei eine in axialer Richtung hin und her gehende Stoßbeaufschlagung erfährt, die über einen hin und her gehenden sogenannten Schläger innerhalb des Hammerwerks auf das Werkzeug ausgeübt wird. Daneben ist bei derartigen Werkzeuggeräten typischerweise eine Umschaltbarkeit auf reinen Bohrbetrieb und/oder auf reinen Hammer- oder Meißelbetrieb, also ohne rotierenden Antrieb des Werkzeugs möglich. Wenn über die Verstelleinheit von der Bohrhammerbetriebsart auf die Meißelbetriebsart, also Hammerfunktion ohne drehenden Antrieb der Bohrhülse, umgeschaltet wird, so muss zumindest für den Einsatz nicht rotationssymmetrischer Meißelwerkzeuge, z. B. Flachmeißel, eine Arretierfunktion vorgesehen werden, die das Drehen der Bohrhülse und des Werkzeugs um ihre Längsachse verhindert. Hierfür sind zahlreiche Lösungen bekannt geworden, wobei entweder im Antriebsstrang oder im Abtriebsstrang ein zusätzlich vorgesehenes Element in eine gehäusefeste Ausnehmung eingreift, eine gehäusefeste Ausnehmung eingreift. Dies ist jedoch aufwändig und kostenintensiv und bringt zusätzlich Anforderungen hinsichtlich der Koaxialität der miteinander zu verschweißenden Bauteile mit sich.
Aus der US 2007/0074883 A1 ist ebenfalls ein motorisch angetriebenes Werkzeuggerät mit einem sich drehenden Hammer bekannt, wobei dieser in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden kann. Hierzu ist eine Umschaltvorrichtung vorgesehen, die ein Kopplungselement umfasst, welches eine Schiebehülse mit einer Innenverzahnung umfasst, die relativ zu einem angetriebenen Zahnrad der Werkzeugmaschine bzw. ihrem Gehäuse verschiebbar ist. Zwischen dem Gehäuse und dem angetriebenen Zahnrad befindet sich ein weiteres Zahnrad mit einer Außenverzahnung, welches nicht drehbar an der Antriebshülse des Werkzeuggeräts angebracht ist. Das Gehäuse und das angetriebene Zahnrad weisen wie auch das dazwischen angeordnete Zahnrad eine Außenverzahnung auf, die mit der Innenverzahnung der Schiebehülse übereinstimmt, so dass diese durch Verschiebung in oder außer Eingriff mit den jeweiligen außenverzahnten Elementen gebracht werden kann.
Aus der DE 197 24 531 A1 ist ferner ein Bohrhammer bekannt, bei dem mit Hilfe einer Mehrfunktionshülse, welche eine Arretierverzahnung zur drehfesten Festlegung des Führungsrohrs des Bohrhammers trägt, eine Lagerstelle zur Lagerung des Führungsrohrs gebildet wird.
Schließlich ist aus der EP 1 661 667 A1 ein Bohrhammer bekannt, der einen Schalter zum Aktivieren oder Deaktivieren des Drehantriebs aufweist, wobei ein Schaltring ebenfalls mit seiner Außenverzahnung in Eingriff mit einem gehäusefesten Bauteil gebracht werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeuggerät der vorstehend genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorausgehend geschilderte Arretierungsfunktion auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeuggerät der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schiebeblock in der Meißelbetriebsart mit seiner Innenverzahnung in Eingriff mit einem mit dem Maschinengehäuse drehfesten Bauteil steht und so die Bohrhülse unverdrehbar stellt. Zudem ist das mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil von einem Haltering gebildet, der einen Abschnitt mit einer zur Innenverzahnung des Schiebeblocks komplementären Außenverzahnung aufweist, in die die Innenverzahnung des Schiebeblocks in der Meißelbetriebsart eingreift. Hierbei handelt es sich sowohl bei der Innenverzahnung als auch bei der Außenverzahnung um eine Evolventenverzahnung.
Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf zusätzliche in formschlüssig und drehbegrenzender Weise wirkende Bauteile zu verzichten und stattdessen die ohnehin vorhandene Innenverzahnung des auf der Bohrhülse längsverschieblichen Schiebeblocks zugleich für den vorstehenden Zweck zu verwenden, nämlich die Bohrspindel in der Meißelbetriebsart drehfest zu stellen. Dies bedeutet, dass weniger Teile und Werkzeuge für diese Teile hergestellt werden müssen und dass auf den vorausgehend geschilderten arbeits- und kostenintensiven Fügeprozess, der wiederum Qualitätsprobleme mit sich bringen kann, verzichtet wird. Das erwähnte mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil kann entweder von dem Maschinengehäuse selbst gebildet sein, also mit diesem einstückig sein, oder es kann von einem zusätzlichen drehfest zum Maschinengehäuse angeordneten Bauteil gebildet sein. Dieses Bauteil wiederum ist derart komplementär zu der Innenverzahnung des Schiebeblocks ausgebildet, dass in der Meißelbetriebsart eben die vorerwähnte drehfeste Kopplung zwischen Schiebeblock und dem genannten Bauteil und damit auch zwischen Schiebeblock und der Bohrhülse realisiert ist. Der Schiebeblock ist ja mit der Bohrhülse über seine Innenverzahnung drehfest verbunden.
Das erwähnte mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil kann in vorteilhafter Weise von einem Kunststoffteil gebildet sein, das lediglich zur drehfesten Fixierung des Schiebeblocks durch Formschluss beansprucht wird.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil in axialer Richtung begrenzt verschieblich ist und in Richtung auf eine Endlage unter Federvorspannung steht und so entgegen der Federvorspannung durch den Schiebeblock begrenzt auslenkbar ist, um anschließend bei geringfügiger Verdrehung des Schiebeblocks in die Eingriffstellung mit der Innenverzahnung des Schiebeblocks zu treten. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Schiebeblock in jeder Drehstellung der Bohrhülse ohne nennenswerten Widerstand in seine die Meißelbetriebsart bestimmende axiale Stellung gebracht werden kann, in der er gleichzeitig die Bohrhülse drehfest setzt. Sollte nämlich die Innenverzahnung in axialer Richtung nicht exakt mit einer Kontur des mit dem Maschinengehäuse drehfesten Bauteils fluchten, so wird das Bauteil entgegen seiner Federvorspannung axial ausgelenkt. Wenn dann anschließend das Werkzeug oder die Bohrhülse manuell oder im Zuge des Betriebs des Werkzeuggeräts geringfügigst verdreht, so rasten die beiden Teile in ihre drehfeste Kopplungsstellung.
Das mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil und eine die Federvorspannung bewirkende Feder sind vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass sie die Bohrhülse umfangsseitig umgeben.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Feder einerseits gegen eine axiale Stufe und andererseits gegen eine vom Schiebeblock abgewandte Stirnseite des mit dem Maschinengehäuse drehfesten Bauteils abgestützt ist.
Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn das mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil radial außerhalb des Schiebeblocks ein Anschlagmittel aufweist, welches seine axiale Endlage in Richtung auf den Schiebeblock definiert. Dieses Anschlagmittel liegt zweckmäßigerweise gegen ein axiales Auflager an, welches vorzugsweise in dem Maschinengehäuse ausgebildet ist.
Zur Kopplung des Bauteils mit dem Maschinengehäuse erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Bauteil über wenigstens einen, vorzugsweise über mehrere nach radial außen vorstehende Vorsprünge drehfest mit Komponenten des Maschinengehäuses gekoppelt ist.
Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Verstelleinheit zum Einstellen der Bohrhammerbetriebsart oder der Meißelbetriebsart zugleich zwei Getriebestufen für den Drehantrieb der Bohrhülse.
Hierfür erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Schiebeblock eine Außenverzahnung aufweist, mit der in einer ersten Getriebestufe eine Ritzelwelle des Antriebsstrang in kämmender Antriebsverbindung steht. Auf diese Weise wird eine rotierende Bewegung der Ritzelwelle über den Antriebsstrang auf den Schiebeblock und damit auf die Bohrhülse übertragen.
In weiterer Ausbildung dieses Gedankens wird eine zweite Getriebestufe dadurch realisiert, dass ein Antriebsrad des Antriebsstrangs mit der Außenverzahnung der Bohrhülse in kämmender Antriebsverbindung steht. In dieser Betriebsart befindet sich der Schiebeblock ungefähr in der Mitte zwischen seiner axialen Verschiebestellung in der Meißelbetriebsart und seiner axialen Verschiebestellung in der Bohrhammerbetriebsart, die typischerweise nur in der ersten Getriebestufe ausgeführt wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 und 2: perspektivische Ansichten der Verstelleinheit mit Schiebeblock in der Bohrhammerbetriebsart und in der Meißelbetriebsart bei teilweise aufgerissenem Werkzeuggerät; und
Fig. 3 und 4: teilweise Schnittansichten, die Längsmittelachse des Abtriebsstrangs des erfindungsgemäßen Werkzeuggeräts nach Figuren 1 und 2 einschließend, in der Bohrhammerbetriebsart bzw. in der Meißelbetriebsart.

Figuren 3 und 4 zeigen das Innere eines motorisch angetriebenes Werkzeuggeräts in Form eines typischen Bohrhammers mit wahlweise einstellbarer Bohrhammerbetriebsart, Bohrbetriebsart und Meißelbetriebsart. Dargestellt ist ein Teil eines Antriebsstrangs 2 in Form einer Zwischenwelle 4 und die Komponenten eines Abtriebsstrangs 6, umfassend ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnetes Hammerwerk und eine Bohrhülse 10 sowie ein in eine Werkzeugaufnahme 12 einsetzbares Werkzeug 14, beispielsweise ein Bohrmeißel oder Flachmeißel.
Die beispielsweise von einer nicht dargestellten Motorritzelwelle angetriebene Zwischenwelle 4 steht in der beispielhaft dargestellten Betriebsart in Antriebsverbindung mit der Bohrhülse 10, indem sie mit einem auf der Bohrhülse 10 drehfest sitzenden Stirnrad 16 kämmt. Die Bohrhülse 10 ist einstückig oder zumindest drehfest verbunden mit der Werkzeugaufnahme 12 ausgebildet. Ferner treibt die Zwischenwelle 4 über eine nicht dargestellte Taumelscheibenanordnung eine Druckhülse 18 in axialer Richtung 20 hin und her gehend an. Die Druckhülse 18 begrenzt in ihrem Inneren ein Druckluftpolster 22 zwischen sich und einem Schläger 24 des Hammerwerks 8. Ungeachtet des rotierenden Antriebs der Bohrhülse 10, der sich auf das Werkzeug 14 überträgt, wird durch den hin und her gehenden Antrieb der Druckhülse 18 eine hin und her gehende schlagende Hammerbewegung des Schlägers 24 erzeugt, die über die werkzeugzugewandte Stirnseite 26 des Schlägers 24 auf die nach innen gewandte Stirnseite des Werkzeugs 14 übertragen wird.
Wie sich am besten den Figuren 3 und 4 entnehmen lässt, umfasst die Bohrhülse 10 eine Außenverzahnung 28, die mit einer Innenverzahnung 30 des Antriebsrads 16 drehfest gekoppelt ist. Das Antriebsrad 16 bildet einen Schiebeblock 32, der in axialer Richtung 20 auf der Bohrhülse 10 verschieblich ist und drehfest mit der Bohrhülse gekoppelt ist.
Ferner ist ein mit einem Maschinengehäuse 33 drehfestes Bauteil 34 vorgesehen, welches die Bohrhülse 10 in Umfangsrichtung umgibt. Dieses Bauteil 34 weist in axialer Richtung und in radialer Richtung öffnende Vertiefungen 36 auf, in welche die Innenverzahnung 30 des Schiebeblocks 32 eingreift, wenn der Schiebeblock 16 in axialer Richtung 20 in die in Figur 4 dargestellte axiale Verschiebestellung für die Meißelbetriebsart verschoben wird. Das Bauteil 34 ist im beispielhaft dargestellten Fall als Haltering 38 ausgebildet und die Vertiefungen 36 sind von einer Außenverzahnung 40 bei diesem Haltering 38 gebildet, die komplementär zur Innenverzahnung 30 des Schiebeblocks 32 ausgebildet ist. Wenn der Schiebeblock 32 ausgehend von der Bohrhammerbetriebsart gemäß Figur 3 in die in Figur 4 dargestellte Meißelbetriebsart in axialer Richtung 20 in Richtung auf den Haltering 38 verschoben wird, so gelangt die Außenzahnung des Stirnrads 16 außer Eingriff mit einer Zahnung 42 bei der Zwischenwelle 4, so dass die Bohrhülse 10 nicht mehr drehangetrieben ist. Sie wird zudem durch Kopplung des Halterings 38 mit dem Schiebeblock 16 drehfest gegenüber dem Maschinengehäuse 33 arretiert.
Des Weiteren ist das mit dem Maschinengehäuse drehfeste Bauteil 34 in Form des Halterings 38 zusätzlich in axialer Richtung begrenzt verschieblich. Es steht unter Federvorspannung durch eine Feder 44, die sich einerseits gegen eine axiale Stufe 46 und anderenends gegen eine Stirnseite 48 des Halterings 38 abstützt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Innenverzahnung 30 des Schiebeblocks 16 ohne weiteres mit der Außenverzahnung 40 des Halterings 38 in Eingriffsstellung gelangen kann. Bei nicht exakt fluchtender Drehstellung vermag der Schiebeblock 16 den Haltering 38 in axialer Richtung geringfügig auszulenken, so dass infolge der Federvorspannung durch anschließendes geringfügiges Verdrehen des Schiebeblocks und der Bohrhülse die in Figur 4 dargestellte Eingriffsstellung selbsttätig eingenommen wird.
Mit Bezugszeichen 50 ist ein Anschlagmittel bei dem Haltering 38 dargestellt, welches eine axiale Endlage des Halterings 38 durch Anlage an einen Vorsprung des Maschinengehäuses 32 definiert.
Die drehfeste Anordnung des Bauteils 34 in Form des Halterings 38 gegenüber dem Maschinengehäuse 33 ist am besten aus Figuren 1 und 2 zu ersehen. Man erkennt mehrere nach radial außen vorstehende Vorsprünge 52 bei dem Haltering 38, die in entsprechende Ausnehmungen in dem Maschinengehäuse 33 eingreifen.

Claims

Motorisch angetriebenes Werkzeuggerät mit Bohrhammerbetriebsart und Meißelbetriebsart, mit einem Antriebsstrang (2), einem eine Bohrhülse (10) und ein Hammerwerk (8) umfassenden Abtriebsstrang (6) und einer Verstelleinheit zum Einstellen der Bohrhammerbetriebsart oder der Meißelbetriebsart, wobei die Verstelleinheit einen Schiebeblock (32) umfasst, der über eine Innenverzahnung (30) auf einer Außenverzahnung (28) der Bohrhülse (10) in Längsrichtung der Bohrhülse (10) verschieblich ist, wobei der Schiebeblock (32) in der Meißelbetriebsart mit seiner Innenverzahnung (30) in Eingriff mit einem mit dem Maschinengehäuse (33) drehfesten Bauteil (34) steht und so die Bohrhülse (10) unverdrehbar stellt, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) von einem Haltering (38) gebildet ist, der einen Abschnitt mit einer zur Innenverzahnung (30) des Schiebeblocks (32) komplementären Außenverzahnung (40) aufweist, in die die Innenverzahnung (30) eingreift, und dass das die Innenverzahnung (30) und die Außenverzahnung (40) eine Evolventenverzahnung sind.
Werkzeuggerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) ein Kunststoffteil ist.
Werkzeuggerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) in axialer Richtung (20) begrenzt verschieblich ist und in Richtung auf eine Endlage unter Federvorspannung steht und so entgegen der Federvorspannung durch den Schiebeblock (32) begrenzt auslenkbar ist, um anschließend bei geringfügiger Verdrehung des Schiebeblocks (32) in die Eingriffstellung mit der Innenverzahnung (30) des Schiebeblocks (32) zu treten.
Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) und eine die Federvorspannung bewirkende Feder (44) die Bohrhülse (10) umfangsseitig umgeben.
Werkzeuggerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (44) einerseits gegen eine axiale Stufe (46) und andererseits gegen eine vom Schiebeblock (32) abgewandte Stirnseite (48) des mit dem Maschinengehäuse (33) drehfesten Bauteils (34) abgestützt ist.
Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) radial außerhalb des Schiebeblocks (32) ein Anschlagmittel (50) aufweist, welches seine axiale Endlage in Richtung auf den Schiebeblock (32) definiert.
Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Maschinengehäuse (33) drehfeste Bauteil (34) über wenigstens einen, vorzugsweise über mehrere nach radial außen vorstehende Vorsprünge (52) drehfest mit Komponenten des Maschinengehäuses (33) gekoppelt ist.
Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit zugleich zwei Getriebestufen für den Drehantrieb der Bohrhülse (10) bildet.
Werkzeuggerät nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebeblock (32) eine Außenverzahnung (42) aufweist, mit der in einer ersten Getriebestufe eine Welle des Antriebsstrangs (2) in kämmender Antriebsverbindung steht.
Werkzeuggerät nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Getriebestufe ein Antriebsrad des Antriebsstrangs (2) mit der Außenverzahnung (28) der Bohrhülse (10) in kämmender Antriebsverbindung steht.