EP3856454A1

EP3856454A1 - Sicherheitsbremsvorrichtung

Info

Publication number: EP3856454A1
Application number: EP19778449.9A
Authority: EP
Inventors: Daniel Dennis; Florian Esenwein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-08-04
Also published as: CN112770871A; US11673218B2; US20220055166A1; WO2020064524A1; DE102018216573A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsbremsvorrichtung (32) für eine Werkzeugmaschine zum Bremsen eines mittels einer Antriebseinheit über eine Abtriebseinheit angetriebenen Bearbeitungswerkzeugs. Die Sicherheitsbremsvorrichtung umfasst zumindest eine Entkopplungsvorrichtung (52), die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit zu entkoppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse der Abtriebseinheit zu reduzieren. Ferner umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest auch eine Bremsvorrichtung (42) umfassend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil (44) und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil (46), wobei der erste Bremsvorrichtungsteil auf der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist und wobei der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen ist, im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein. Der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil sind dazu vorgesehen, bei einem Bremsvorgang miteinander mechanisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Erfindungsgemäß ist der erste Bremsvorrichtungsteil der Bremsvorrichtung einteilig mit der Entkopplungsvorrichtung ausgeführt.

Description

Beschreibung

Titel

Sicherheitsbremsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremsvorrichtung für eine Werkzeugma schine.

Stand der Technik

Sicherheitsbremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bei spielsweise aus DE 10 2008 054 694 Al.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsbremsvorrichtung für eine Werkzeug maschine zum Bremsen eines mittels einer Antriebseinheit, insbesondere mittels eines Motors, über eine Abtriebseinheit, insbesondere eine Abtriebswelle, ange triebenen Bearbeitungswerkzeugs. Die Sicherheitsbremsvorrichtung umfasst zu mindest eine Entkopplungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebsein heit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit zu entkoppeln, um eine ab zubremsende Rotationsmasse und/oder Rotationsenergie der Abtriebseinheit zu reduzieren. Ferner umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest auch eine Bremsvorrichtung, aufweisend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil auf der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, insbesondere auf der Abtriebswelle der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehtest angeordnet ist, und wobei der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen ist, im Wesentlichen drehtest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein. Der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil sind dazu vorgese hen, bei einem Bremsvorgang miteinander mechanisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen oder zu blockieren. Erfindungsgemäß ist der erste Bremsvorrichtungsteil der Bremsvor richtung einteilig, insbesondere einstückig, mit der Entkopplungsvorrichtung aus geführt.

Unter einer„Sicherheitsbremsvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung ver standen werden, die ein Bearbeitungswerkzeug in einer Situation, in der Gefahr von dem Bearbeitungswerkzeug für einen Bediener ausgeht, mittels zumindest der Bremsvorrichtung bremst oder stoppt. Insbesondere bremst die Sicherheitsbrems vorrichtung das Bearbeitungswerkzeug bei einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer. In einer Ausführungsform umfasst die Sicherheitsbremsvorrichtung ferner eine Recheneinheit und eine Sensorein heit, wobei die Recheneinheit mit zumindest einem Sensor der Sensoreinheit kom muniziert, wobei der Sensor dazu vorgesehen ist, eine Gefahr für einen Bediener, insbesondere eine Annäherung des Bedieners an das Bearbeitungswerkzeug und/oder eine Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch den Bediener, zu de- tektieren. Eine Elektronik der Sicherheitsbremsvorrichtung kann dann, nach De tektion einer Annäherung des Bedieners an das Bearbeitungswerkzeug und/oder nach Detektion eines Kontakts des Bedieners mit dem Bearbeitungswerkzeug, bei spielsweise ein Aktorelement auslösen, welches einen Bremsvorgang unter Ver wendung der Bremsvorrichtung auslöst. Das Aktorelement kann insbesondere als Bestandteil der Bremsvorrichtung oder auch separat realisiert sein.

Unter„vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.

Unter einer„Werkzeugmaschine” soll eine prinzipiell beliebige Werkzeugmaschine verstanden werden, die ein mittels einer Antriebseinheit über eine Abtriebseinheit, insbesondere eine Abtriebswelle, angetriebenes, drehbar gelagertes Bearbei tungswerkzeug aufweist. Das Bearbeitungswerkzeug kann insbesondere auch als Werkzeugaufnahme realisiert sein. Das Bearbeitungswerkzeug ist im Wesentli chen drehfest mit der Abtriebseinheit verbunden oder zumindest in einem Betriebs zustand der Werkzeugmaschine im Wesentlichen drehfest mit der Abtriebseinheit verbindbar, beispielsweise über eine Werkzeugaufnahme, sodass ein Drehmo ment von der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, auf das Bearbei tungswerkzeug übertragbar ist. Unter„im Wesentlichen drehfest“ ist an dieser Stelle zu verstehen, dass das Bearbeitungswerkzeug in einem Bremsvorgang ge genüber der Abtriebseinheit eine Relativrotation von weniger als 15°, insbesondere von weniger als 10°, ganz insbesondere von weniger al 5° vollführt. Das Drehmo ment wird von einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, insbeson dere einem bürstenlose Gleichstrommotor (EC-Motor), und/oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Motor, erzeugt. Eine Abtriebswelle er möglicht eine Rotation des Bearbeitungswerkzeugs durch Drehung der Abtreibswelle um ihre Längsachse. Beispiele derartiger Werkzeugmaschinen um fassen insbesondere Bohrmaschinen, Motorsensen, Rasenmäher, Kreissägen, Tischkreissägen, Kappsägen, Gehrungssägen oder andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschinen. In einer Ausführungsform kann die Werkzeugmaschine als handgehaltene Handwerkzeugmaschine realisiert sein, beispielsweise als kabellose akkubetriebene Handkreissäge oder dergleichen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Werkzeugmaschine als eine Handkreissäge mit einem mittels eines Motors über eine Abtriebswelle angetriebenen, als Kreis sägeblatt ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug und mit einer Sensorplatte, die ei nen Kontakt menschlicher Haut mit dem Bearbeitungswerkzeug erfasst, realisiert sein.

Die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle, ist unter Verwendung eines Getriebes oder einer Kupplung mit der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebs welle, verbunden. Die Entkopplungsvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Abtriebs einheit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit antriebsmäßig zu entkop peln, um eine abzubremsende Rotationsmasse und/oder Rotationsenergie der Ab triebseinheit zu reduzieren. Unter einer„Entkopplungsvorrichtung” soll insbeson- dere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Drehmo mentübertragung zwischen der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, und der Antriebseinheit, insbesondere einer Antriebswelle oder Motorwelle, zu un terbrechen. In einer Ausführungsform ist die Entkopplungsvorrichtung als Klauen kupplung, als Rutschkupplung, als Zahnradkupplung (Stirnradkupplung oder Kro nenradkupplung) und/oder als eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erschei nende Entkopplungsvorrichtung ausgebildet. In einer Ausführungsform der Sicher heitsbremsvorrichtung ist der erste Bremsvorrichtungsteil als ein Stirnrad oder ein Kronenrad ausgebildet. Unter der Wendung„antriebsmäßig zu entkoppeln” soll insbesondere die Unterbrechung eines Kraftflusses und/oder eines Leistungsflus ses zwischen der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle und der Werk zeugaufnahme, und der Antriebseinheit verstanden werden. Durch die Entkopp lungsvorrichtung kann eine rotierende Masse, insbesondere eine Rotationsener gie, verringert werden und damit eine besonders kurze Zeit, bis das Bearbeitungs werkzeug zum Stillstand gebracht ist, erreicht werden. Der Stillstand kennzeichnet dabei das erstmalige Erreichen des Nullpunkts der Drehgeschwindigkeit der Ab triebswelle, unabhängig davon, ob anschließend noch eine (geringfügige) Rotation der Antriebswelle - beispielsweise auf Grund von Materialrelaxationseffekten - auftritt. Durch Verringerung der bei einem Bremsvorgang zu kompensierenden (zu bremsenden) Energie kann ferner die Bremsvorrichtung kompakter konstruiert und effektiver realisiert werden. Gleichzeitig kann die Entkopplungsvorrichtung in ge koppelten Zustand als ein Getriebe wirken, welches eine Drehzahl der Antriebs welle, insbesondere des Motors, an eine Drehzahl der Abtriebseinheit, insbeson dere der Abtriebswelle und des Bearbeitungswerkzeugs, anpasst (beispielsweise von 20000 bis 40000 Umdrehungen pro Minute auf 5000 Umdrehungen pro Mi nute).

Unter einer„Bremsvorrichtung“ ist eine Vorrichtung zu verstehen, die der Abbrem sung oder dem Stoppen der Rotation des Bearbeitungswerkzeugs im Falle der Detektion einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Bediener dient. Die Bremsvorrichtung ist erfindungsgemäß als zumindest zweiteilige Bremsvorrichtung realisiert, aufweisend zumindest einen ersten Brems vorrichtungsteil und einen zweiten Bremsvorrichtungsteil. In einer Ausführungs form der Sicherheitsbremsvorrichtung sind der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil als komplementäre Bestandteile einer zumindest zweiteiligen Klauenkupplung (oder dazu äquivalent: Klauenbremse) ausgebildet, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil je weils zumindest ein Verzahnungselement aufweisen, die dazu vorgesehen sind, bei einem Bremsvorgang ineinander in Eingriff zu stehen und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Unter einer„zweiteili gen Klauenkupplung“ ist eine Kupplung zu verstehen, die durch formschlüssige Kupplung funktioniert, indem Verzahnungselemente an den beiden Bremsvorrich tungsteilen miteinander in Eingriff gebracht werden und somit eine Momentüber tragung in Folge einer Relativbewegung der beiden Bremsvorrichtungsteile zuei nander, insbesondere in Folge einer Relativbewegung der beiden Bremsvorrich tungsteile in Rotationsrichtung zueinander, ermöglichen. Durch Realisierung der Sicherheitsbremsvorrichtung mittels einer Klauenkupplung kann eine formschlüs sige Verbindung genutzt werden, um auf besonders schnelle und sichere Weise einen Bremsvorgang durchzuführen. Der erste Bremsvorrichtungsteil ist auf der Abtriebseinheit, insbesondere auf der Abtriebswelle, im Wesentlichen drehfest an geordnet. In einer Ausführungsform kann der erste Bremsvorrichtungsteil axial be weglich oder in einer weiteren Ausführungsform auch axial unbeweglich auf der Abtriebseinheit angeordnet sein. Der zweite Bremsvorrichtungsteil ist dazu vorge sehen, im Wesentlichen drehfest mit einem anderen Bestandteil der Werkzeugma schine, insbesondere beispielsweise einem Gehäuse, einem Getriebegehäuse, ei nem Motorgehäuse oder einer anderen Struktur der Werkzeugmaschine, verbun den zu sein und somit zumindest im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werk zeugmaschine angeordnet zu sein. In einer Ausführungsform kann der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen sein, im Wesentlichen unbeweglich mit dem anderen Bestandteil der Werkzeugmaschine verbunden zu sein und somit nicht nur im Wesentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeord net zu sein. In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Bremsvorrichtungsteil ge genüber einem Motorgehäuse der Werkzeugmaschine im Wesentlichen unbeweg lich ausgeführt. Derart kann insbesondere eine freie Rotation des zweiten Brems vorrichtungsteils bezüglich der Werkzeugmaschine und auch bezüglich der Ab triebseinheit, insbesondere bezüglich der Abtriebswelle, und somit bezüglich dem im Wesentlichen drehfest mit der Abtriebseinheit verbundenen ersten Bremsvor richtungsteil unterbunden werden. Unter„im Wesentlichen drehtest“ ist zu verstehen, dass ein jeweiliger Bremsvor richtungsteil nicht wesentlich in Richtung des Umfangs der Abtriebseinheit, insbe sondere der Abtriebswelle, verschiebbar (rotierbar) oder gleitend gelagert ist. Un ter„der erste Bremsvorrichtungsteil ist im Wesentlichen drehfest auf der Abtriebs einheit angeordnet“ ist zu verstehen, dass der erste Bremsvorrichtungsteil mit ei ner Drehbewegung der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, mitdre hend mit der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, verbunden ist, wobei durch„im Wesentlichen“ eine maximale Relativbewegung von Abtriebseinheit, ins besondere Abtriebswelle, und erstem Bremsvorrichtungsteil zueinander zugelas sen sein soll, die kleiner als 15°, insbesondere kleiner als 10°, ganz insbesondere kleiner als 5° ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximal zulässige Re lativbewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils 12,5°. Insbesondere tritt diese Relativbewegung nur bei einem sehr großen anliegenden Drehmoment auf das erste Bremsvorrichtungsteil auf, wie es bei einem schlagartigen Bremsvorgang auftreten kann.

Unter„der zweite Bremsvorrichtungsteil ist im Wesentlichen drehfest angeordnet, insbesondere bezogen auf die Werkzeugmaschine im Wesentlichen drehfest an- geordnef ist zu verstehen, dass eine maximale Relativbewegung von dem Be standteil der Werkzeugmaschine, an dem das zweite Bremsvorrichtungsteil befes tigt ist, und dem zweiten Bremsvorrichtungsteil zueinander zugelassen sein soll, die kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 10°, ganz insbesondere kleiner als 5° ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximal zulässige Relativbewegung des zweiten Bremsvorrichtungsteils 15°.

Unter„axial beweglich/unbeweglich“ ist zu verstehen, dass der erste Bremsvor richtungsteil in axialer Richtung der Abtriebseinheit, insbesondere der Ab triebswelle, verschiebbar bzw. unverschiebbar gelagert ist.

Unter„Verzahnungselementen“ sind konstruktiv bedingte Vorsprünge sowohl des ersten Bremsvorrichtungsteils als auch des zweiten Bremsvorrichtungsteils zu ver stehen, die dazu vorgesehen sind, miteinander in Eingriff gebracht zu werden. Da bei bilden die Verzahnungselemente eines Bremsvorrichtungsteils gleichzeitig Verzahnungselemente des anderen Bremsvorrichtungsteils aufnehmende Aus nehmungen aus, sodass bei Interaktion der Bremsvorrichtungsteile Vorsprünge (Verzahnungselemente) und Ausnehmungen (Vertiefungen zwischen benachbar ten Verzahnungselementen) komplementär zueinander angeordnete Paare bilden. Die Verzahnungselemente werden im Falle eines Bremsvorgangs derart miteinan der in Eingriff gebracht, dass durch Momentübertragung zwischen dem an der Ab triebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordneten (mitrotierenden) ersten Bremsvorrichtungsteil und dem gegenüber der Abtriebseinheit zumindest im We sentlichen drehfest an der Werkzeugmaschine angeordneten zweiten Bremsvor richtungsteil eine Momentübertragung erzeugbar ist, die der Rotationsbewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils entgegenwirkt und derart die Rotation der Ab triebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, bremst, insbesondere stoppt oder blockiert. In einer Ausführungsform sind die Verzahnungselemente äquidistant und insbesondere derart am jeweiligen Bremsvorrichtungsteil vorgesehen, dass sie - bezogen auf die Drehachse der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, drehsymmetrisch zu dieser angeordnet sind.

Unter„einteilig“ ist insbesondere zu verstehen, dass ein integrales Bauteil vorliegt, welches prinzipiell auch aus unterschiedlichen Komponenten zusammengesetzt sein kann, die beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig zusammengehalten werden. Unter„einstückig“ ist insbesondere zu verstehen, dass ein integrales, ins besondere stoffschlüssiges, Bauteil vorliegt. Insbesondere erscheint das Bauteil nicht als aus mehreren aneinander gefügten Bauteilen zusammengesetzt zu sein, die voneinander gelöst werden können. Eine entsprechende Zerlegung kann da her nicht ohne Zerstörung des Bauteils erfolgen.

Erfindungsgemäß kann der erste Bremsvorrichtungsteil sowohl zur Kopplung und Entkopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit als auch zur Durchführung des Bremsvorgangs dienen. Somit erlaubt es die Erfindung, für die Funktion des Entkoppelns/Koppelns und der Funktion des Bremsens nur eine Baugruppe (an statt einer Mehrzahl von Baugruppen) zu verwenden. Damit kann, neben der An zahl benötigter Bauteile, auch der Bauraumbedarf der Sicherheitsbremsvorrich tung geringgehalten werden. Desweitern kann durch die unmittelbare Verknüpfung der Funktionen in einer Baugruppe die Gesamtfunktionalität deutlich verbessert werden, insbesondere eine Bremszeit deutlich reduziert werden. Folglich erlaubt die Erfindung die Angabe einer hinsichtlich Funktionsintegration, Bauraumbedarf und Fertigungsaufwand hin verbesserten Sicherheitsbremsvorrichtung. Ferner kann auf Grund der besonders kleinbauenden Bremsvorrichtung die Entkopp lungsvorrichtung, insbesondere der Ort der antriebsmäßigen Entkopplung, beson ders nah an das Bearbeitungswerkzeug angeordnet werden, um eine abzubrem sende Schwungmasse besonders gering zu halten.

In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung ist der erste Bremsvor richtungsteil in axialer Richtung beweglich auf der Abtriebseinheit, insbesondere auf der Abtriebswelle, gelagert und koppelt im gekoppelten Zustand die Abtriebs einheit mit der Antriebswelle der Antriebseinheit. Insbesondere umfasst die Sicher heitsbremsvorrichtung ein Vorspannelement, welches dazu vorgesehen ist, zumin dest den ersten Bremsvorrichtungsteil in eine Ausgangsposition zu drücken, in der die Abtriebseinheit und die Antriebswelle der Antriebseinheit in einem eingekop pelten Zustand sind.

In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung weist die Sicherheits bremsvorrichtung zumindest ein Aktorelement auf, welches dazu vorgesehen ist, bei Erkennung einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer das erste Bremsvorrichtungsteil derart in axialer Richtung auf der Abtriebseinheit zu bewegen, dass die Abtriebseinheit von der Antriebswelle entkoppelbar ist, insbesondere entkoppelt wird, und der erste Bremsvorrichtungs teil, insbesondere gegen eine Rückstellkraft, auf das zweite Bremsvorrichtungsteil zubewegbar ist, insbesondere zubewegt wird, sodass die Verzahnungselemente des ersten Bremsvorrichtungsteils und die Verzahnungselemente des zweiten Bremsvorrichtungsteils miteinander in Eingriff gebracht werden. Vorteilhaft bewirkt das Aktorelement eine Kraft in axialer Richtung der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle, auf den ersten Bremsvorrichtungsteil. Unter einem„Aktorele- ment” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die eine Kraft auf den ersten Bremsvorrichtungsteil aufbringt und damit eine Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils bewirkt. Derartige Aktorelemente sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Bewegungsenergie kann dabei durch ein Hebelelement, ein Federelement, ein Getriebeelement oder dergleichen bereitge stellt werden. Die Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils initiiert die Ent kopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit sowie gleichzeitig den Brems vorgang.

In einer Ausführungsform der Sicherheitsbremsvorrichtung weist die Sicherheits bremsvorrichtung zumindest ein Isolationselement auf, welches auf oder in dem ersten Bremsvorrichtungsteil angeordnet ist, wobei das zumindest eine Isolations element dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit von der Antriebseinheit elektrisch zu isolieren. Derart kann sichergestellt werden, dass die Abtriebseinheit, insbeson dere die Abtriebswelle samt Bearbeitungswerkzeug, eine insbesondere kapazitive Messung mittels des Sensors der Werkzeugmaschine nicht beeinflusst. In einem Ausführungsbeispiel kann das Isolationselement als ein auf die Entkopplungsvor richtung, insbesondere auf ein Stirnrad, aufgebrachte Kunststoffschicht realisiert sein.

Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Sicherheitsbremsvorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Bremswirkung oder Bremseffektivität unter Berück sichtigung der Robustheit, Reaktionszeit, Bremszeit etc. der Bremsvorrichtung er reicht werden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsvorrichtung der Sicherheitsbremsvorrichtung auf konstruktiv besonders ein fache Weise eine besonders hohe Funktionsintegration bei besonders hoher Bremseffektivität, d.h. bei besonders kurze Zeit zwischen Auslösung des Brems vorgangs bis zum Stillstand des Bearbeitungswerkzeugs, erreicht werden. Die Bremsvorrichtung reagiert besonders schnell nach Auslösung des Aktorelements, um Verletzungen des Bedieners im Falle eines Eingriffs in das sich bewegende Bearbeitungswerkzeug zu vermeiden oder gänzlich auszuschließen. Ferner kann die Bremsvorrichtung der Sicherheitsbremsvorrichtung konstruktiv besonders ein fach und daher auch besonders zuverlässig realisiert sein.

Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Hand werkzeugmaschine, insbesondere eine Handkreissäge mit einem als Kreissäge blatt ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Sicherheitsbremsvorrichtung. Auf diese Weise wird zum Abbremsen einer Bewe gung, insbesondere einer Rotation, des Bearbeitungswerkzeugs eine besonders kurze Bremszeit, ermittelt zwischen einem Auslösen eines Bremsvorgangs bis zum Stoppen des Bearbeitungswerkzeugs, erreicht. Insbesondere beträgt diese maximale Bremszeit (nach Auslösung des Bremsvorgangs durch den Aktuator) weniger als 5 Millisekunden, insbesondere weniger als 3 Millisekunden, ganz ins besondere weniger als 1,5 Millisekunden. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Bremszeit 2,8 Sekunden. Somit kann die Sicherheit eines Benutzers der Werkzeugmaschine deutlich erhöht werden.

In einem Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine weist diese ferner eine Sen sorplatte auf, die eine Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer, insbesondere einen Kontakt menschlicher Haut mit dem Bearbeitungswerkzeug, detektiert. Eine Elektronik der Werkzeugmaschine initiiert nach dem Detektieren einer Annäherung oder Berührung des Bearbeitungswerk zeugs durch einen Benutzer die Auslösung des Aktorelements, welches daraufhin einen Bremsvorgang auslöst. Das Aktorelement bewegt dabei aktiv den ersten Bremsvorrichtungsteil, um die beiden Bremsvorrichtungsteile bei einem Bremsvor gang miteinander in Eingriff zu bringen und derart eine Rotation der Abtriebsein heit, insbesondere der Abtriebswelle, zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Gleichzeitigt bewirkt das Aktorelement durch die Bewegung des ersten Bremsvor richtungsteils die Entkopplung der Abtriebseinheit von der Antriebseinheit.

Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszei chen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.

Es zeigen: Figur 1: eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in perspektivischer

Darstellung,

Figur 2: eine Schnittdarstellung durch Teile der Werkzeugmaschine samt erfindungsgemäßer Sicherheitsvorrichtung und Bremsvorrichtung in schematischer Darstellung,

Figur 3: zwei schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Ent kopplungsvorrichtung samt Isolationselement.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10, realisiert als Hand kreissäge 10a. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungen nicht auf eine Handkreissäge 10a beschränkt zu verstehen sind, sondern die den Ausführungen zu Grunde liegenden technischen Lehren prinzipiell auch auf beliebige andere, ei nem Fachmann sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschinen, insbesondere bei spielsweise Bohrmaschinen, Rasenmäher, Motorsensen oder dergleichen über tragbar sind.

Die Handkreissäge 10a umfasst ein erstes Gehäuse, welches als Motorgehäuse 12 ausgebildet ist, und ein zweites Gehäuse 14. Die Handkreissäge 10a weist ei nen Handgriff 16 und eine Grundplatte 18 zur Führung der Handkreissäge 10a auf. Die Handkreissäge 10a weist zu ihrer Energieversorgung einen Netzanschluss (hier nicht näher dargestellt) auf. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausfüh rungsform der Handkreissäge 10a kann auch ein stromnetzunabhängiger Betrieb der Handkreissäge 10a unter Verwendung eines Akkumulators vorgesehen sein.

Das Motorgehäuse 12 umschließt einen Innenraum, in dem zumindest eine An triebseinheit in Form eines elektromotorischen Antriebs angeordnet ist. Wie in Fi gur 2 dargestellt, treibt ein Motor 22 der Antriebseinheit über eine Antriebswelle 24, insbesondere eine Motorwelle, und eine Abtriebswelle 26 ein Bearbeitungs werkzeug 28 (vgl. Figur 1) bei einem Arbeitsvorgang drehend an. Das Bearbei tungswerkzeug 28 ist hier als Sägeblatt, insbesondere als Kreissägeblatt, ausge bildet. Eine Sägeblattabdeckung 30 schützt vor einer Berührung des Bearbei tungswerkzeugs 28 und vor durch das Bearbeitungswerkzeug 28 ausgeschleu derte Werkstückspäne eines Werkstücks (vgl. Figur 1). Eine Sicherheitsbremsvorrichtung 32 ist zum Bremsen des Bearbeitungswerk- zeugs 28 vorgesehen, sobald eine Berührung oder Annäherung eines menschli chen Körperteils, wie beispielsweise einer Hand, mit einem Sensor 34 der Hand kreissäge 10a detektiert wird. Der Sensor 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen kapazitiv messenden Sensor realisiert. Der Sensor 34 ermöglicht eine Detektion eines sich dem Bearbeitungswerkzeug 28 nähernden Körperteils auf Grund kapazitiver Messungen (beispielsweise mittels eines Wechselfelds), wobei in Folge einer Detektion ein Detektionssignal erzeugt und an eine Steuervorrich tung der Handkreissäge 10a ausgegeben wird (Kabelverbindung in Figur 2).

Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 umfasst ein Aktorelement 36, welches dazu vorgesehen ist, in Folge einer Detektion einer Berührung oder einer Annäherung eines menschlichen Körperteils an das Bearbeitungswerkzeug 28 einen Brems vorgang auszulösen. Dabei wird, ausgelöst durch Empfang des Detektionssignals von dem Sensor 34, von einer hier nicht detailliert dargestellten Elektronik 102 der Sicherheitsbremsvorrichtung 32 ein Stromfluss durch das Aktorelement 36 initiiert, in Folge dessen das Aktorelement 36 einen Bremsvorgang auslöst, indem das Ak torelement 36 auf die ordnungsgemäße Funktionalität (d.h. die Rotation) der Ab triebswelle 26 einwirkt und diese bremst oder stoppt.

Figur 2 zeigt ferner ein auf der Antriebswelle 24 angeordnetes erstes Zahnrad 38, welches mit einem auf der Abtriebswelle 26 angeordneten zweiten Zahnrad 40 kämmt. Derart bilden erstes Zahnrad 38 und zweites Zahnrad 40 eine Sicherheits kupplung sowie eine Getriebestufe. Insbesondere schützt die Sicherheitskupplung die Antriebseinheit, insbesondere den Motor 22, vor einem Schaden, der durch ein Blockieren des Bearbeitungswerkzeugs hervorgerufen werden kann. Ferner kann mittels der Sicherheitskupplung die während eines Bremsvorgangs zu bremsende Masse und Energie verringert werden, indem die Antriebswelle 24 von der Ab triebswelle 26 entkoppelt wird. Derart kann eine besonders kurze Bremszeit er möglicht werden.

Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 umfasst ferner eine Entkopplungsvorrichtung 52, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit, insbesondere der Antriebs welle 24, antriebsmäßig zu entkoppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse der Abtriebseinheit zu reduzieren. Dazu ist das zweite Zahnrad 40 (Stirnrad) auf der Abtriebswelle 26 axial verschiebbar angeordnet, während es gegen Verdrehen durch eine Profilierung sowohl des zweiten Zahnrads 40 als auch der Abtriebswelle 26 gesichert ist. Ein Federelement 54 hält im ordnungsgemäßen Betrieb (d.h. ohne Bremsvorgang) das zweite Zahnrad 40 in einer gekoppelten Position, indem es gegen ein Anschlagelement 104 auf der Abtriebswelle 26 gedrückt wird. In der gekoppelten Position kann ein Drehmoment von der Antriebswelle 24 über das erste Zahnrad 38 und das zweite Zahnrad 40 auf die Abtriebswelle 26 sicher über tragen werden. Das zweite Zahnrad 40, insbesondere dessen Stirnverzahnung, bildet somit die Entkopplungsvorrichtung 52. Mittels des Aktorelements 36 kann während eines Bremsvorgangs und Entkoppelvorgangs eine Kraft auf das zweite Zahnrad 40 in axialer Richtung 100 der Abtriebswelle 26 ausgeübt werden. Über steigt die Kraft die durch das Federelement 54 ausgeübte Vorspannkraft, so kann das zweite Zahnrad 40 auf der Abtriebswelle 26 axial von dem Anschlag 104 weg bewegt werden, bis die Verzahnung zwischen erstem Zahnrad 38 und zweitem Zahnrad 40 außer Eingriff kommt. Auf diese Weise kann die Abtriebseinheit, ins besondere die Abtriebswelle 26, von der Antriebseinheit, insbesondere der An triebswelle 24, entkoppelt werden.

Die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 weist zumindest eine Bremsvorrichtung 42 auf, umfassend zumindest einen ersten Bremsvorrichtungsteil 44 und einen zwei ten Bremsvorrichtungsteil 46. Der erste Bremsvorrichtungsteil 44 ist auf der Ab triebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, insbesondere auf der Ab triebswelle 26 der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet. Der zweite Bremsvorrichtungsteil 46 ist im Wesentlichen drehfest, insbesondere im Wesentlichen drehfest bezogen auf das Motorgehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10, angeordnet. Der erste Bremsvorrichtungsteil 44 und der zweite Bremsvorrich tungsteil 46 sind dazu vorgesehen, bei einem Bremsvorgang miteinander mecha nisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit, insbesondere der Abtriebswelle 26, zu bremsen, insbesondere zu stoppen. Wie in Figur 2 dar gestellt, ist der erste Bremsvorrichtungsteil 44 der Bremsvorrichtung 42 einteilig, insbesondere einstückig, mit der Entkopplungsvorrichtung 52 ausgeführt. Derart werden zur Durchführung eines Bremsvorgangs benötigte Komponenten mit dem zweiten Zahnrad 40 verbunden (einteilig) oder direkt integral mit dem zweiten Zahnrad 40 gefertigt (einstückig). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bremsvorrichtung 42 als zumindest zweiteilige Klauenkupplung mit einem ersten Klauenkupplungsteil und einem zweiten Klauenkupplungsteil ausgebildet, wobei der erste Klauenkupplungsteil durch den erste Bremsvorrichtungsteil 44 realisiert ist und auf der Abtriebswelle 26 im Wesentlichen drehfest und axial beweglich an geordnet ist und der zweite Klauenkupplungsteil durch den zweite Bremsvorrich tungsteil 46 realisiert ist und im Wesentlichen drehfest bezogen auf das Motorge häuse 12 der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Die beiden Bremsvorrich tungsteile 44, 46 weisen jeweils acht Verzahnungselemente 48 auf, die dazu vor gesehen sind, bei einem Bremsvorgang ineinander in Eingriff zu stehen und derart eine Rotation der Abtriebswelle 26 zu bremsen, insbesondere zu stoppen.

Bei einem Bremsvorgang wird der erste Bremsvorrichtungsteil 44 in Richtung des zweiten Bremsvorrichtungsteils 46 axial entlang der Abtriebswelle 26 bewegt. Durch die axiale Bewegung des ersten Bremsvorrichtungsteils 44 zu dem zweiten Bremsvorrichtungsteil 46 wird eine Kupplung von erstem Bremsvorrichtungsteil 44 und zweitem Bremsvorrichtungsteil 46 durchgeführt, d.h. die Kupplung wird ge schlossen. Die Verzahnungselemente 48 des ersten Bremsvorrichtungsteils 44 und des zweiten Bremsvorrichtungsteils 46 greifen folglich ineinander und bilden einen Formschluss. Auf Grund des Formschlusses wirkt ein der Rotation der Ab triebswelle 26 entgegen gerichtetes Drehmoment zwischen erstem Bremsvorrich tungsteil 44 und zweitem Bremsvorrichtungsteil 46. Folglich wird die Rotation der Abtriebswelle 26 und des ersten Bremsvorrichtungsteil 44 gebremst, insbesondere gestoppt oder blockiert.

In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Bremsvorrichtungsteil 46 an dem fest stehenden Motorgehäuse 12 im Wesentlichen gegen Verdrehen zum Motorge häuse 12 hin gesichert. Dabei kann sich der Bremsvorrichtungsteil 46 um nicht mehr als 15°, bevorzugt um nicht mehr als 10°, gegenüber dem Motorgehäuse 12 verdrehen. Insbesondere wird aber eine geringe Verdrehung explizit zugelassen, um Kraftspitzen abzufangen und somit dämpfend zu wirken. Ferner können in wei teren Ausführungsbeispielen (hier nicht näher dargestellt) gesonderte Elemente für elastische Verformungen in der Schnittstelle des zweiten Bremsvorrichtungsteil 46 zum Motorgehäuse 12 vorgesehen werden, wie insbesondere Federn, Biege balken, Elastomere, Dämpfungshülsen etc.

In Figur 3 ist abschließend dargestellt, dass die Sicherheitsbremsvorrichtung 32 zumindest ein Isolationselement 106 aufweist, welches auf dem ersten Bremsvor richtungsteil 44, insbesondere der Entkopplungsvorrichtung 52, angeordnet ist, wobei das zumindest eine Isolationselement 106 dazu vorgesehen ist, die Ab triebseinheit, insbesondere die Abtriebswelle 26, von der Antriebseinheit, insbe sondere der Antriebswelle 24, elektrisch zu isolieren. Derart kann die Abtriebsein- heit, insbesondere die Abtriebswelle 26, gegenüber der restlichen Werkzeugma schine 10 elektrisch isoliert werden, sodass insbesondere kapazitiv messende Sensoren 34 in ihrer Funktionalität nicht eingeschränkt werden. Das Isolationsele ment 106 ist im zweiten Zahnrad 40 eingebracht und besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff- oder Keramikelement. Das Isolationselement trennt elektrisch einen äußeren Bereich 108 des zweiten Zahnrads 40 von einem inneren Bereich

110, wobei der innere Bereich 110 in Kontakt zur Abtriebswelle 26 steht.

Claims

Ansprüche

1. Sicherheitsbremsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Bremsen ei nes mittels einer Antriebseinheit über eine Abtriebseinheit, insbesondere eine Abtriebswelle, angetriebenen Bearbeitungswerkzeugs,

umfassend eine Entkopplungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit bei einem Bremsvorgang von der Antriebseinheit zu ent koppeln, um eine abzubremsende Rotationsmasse und/oder Rotations energie der Abtriebseinheit zu reduzieren,

ferner aufweisend zumindest eine Bremsvorrichtung umfassend zumin dest einen ersten Bremsvorrichtungsteil und einen zweiten Bremsvor richtungsteil, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil auf der Abtriebsein heit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, insbesondere auf der Ab triebswelle der Abtriebseinheit im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, und wobei der zweite Bremsvorrichtungsteil dazu vorgesehen ist, im We sentlichen drehfest bezogen auf die Werkzeugmaschine angeordnet zu sein, und der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrich tungsteil dazu vorgesehen sind, bei einem Bremsvorgang miteinander mechanisch zu interagieren und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, insbesondere zu stoppen,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremsvorrichtungsteil der Brems vorrichtung einteilig, insbesondere einstückig, mit der Entkopplungsvorrich tung ausgeführt ist.

2. Sicherheitsbremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil als komplementäre Bestandteile einer zumindest zweiteiligen Klauenkupp lung ausgebildet sind, wobei der erste Bremsvorrichtungsteil und der zweite Bremsvorrichtungsteil jeweils zumindest ein Verzahnungselement aufwei sen, die dazu vorgesehen sind, bei einem Bremsvorgang ineinander in Ein griff zu stehen und derart eine Rotation der Abtriebseinheit zu bremsen, ins besondere zu stoppen.

3. Sicherheitsbremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremsvorrichtungsteil als ein Stirnrad oder ein Kro nenrad ausgebildet ist.

4. Sicherheitsbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremsvorrichtungsteil in axialer Richtung be weglich auf der Abtriebseinheit, insbesondere auf der Abtriebswelle der Ab triebseinheit, gelagert ist und im gekoppelten Zustand die Abtriebseinheit mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit koppelt.

5. Sicherheitsbremsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest ein Vorspannelement um fasst, welches dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Bremsvorrich tungsteil in eine Ausgangsposition zu drücken, in der die Abtriebseinheit und die Antriebseinheit in einem eingekoppelten Zustand sind.

6. Sicherheitsbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest ein Akto relement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, bei Erkennung einer Annä herung oder Berührung des Bearbeitungswerkzeugs durch einen Benutzer das erste Bremsvorrichtungsteil derart in axialer Richtung auf der Abtriebs einheit zu bewegen, dass die Abtriebseinheit von der Antriebswelle entkop pelbar ist, und der erste Bremsvorrichtungsteil, insbesondere gegen eine Rückstellkraft, auf das zweite Bremsvorrichtungsteil zubewegbar ist.

7. Sicherheitsbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsbremsvorrichtung zumindest ein Isolati onselement aufweist, welches auf oder in dem ersten Bremsvorrichtungsteil angeordnet ist, wobei das zumindest eine Isolationselement dazu vorgese hen ist, die Abtriebseinheit von der Antriebseinheit elektrisch zu isolieren.

8. Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einer Si cherheitsbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.