EP4005735B1 - Machine tool with thread spindle drive - Google Patents
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- EP4005735B1 EP4005735B1 EP21156580.9A EP21156580A EP4005735B1 EP 4005735 B1 EP4005735 B1 EP 4005735B1 EP 21156580 A EP21156580 A EP 21156580A EP 4005735 B1 EP4005735 B1 EP 4005735B1
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- B25B25/005—Implements for fastening, connecting or tensioning of wire or strip for applying wire clasps to hose couplings
Definitions
- the invention relates to a machine tool, in particular a pipe press, comprising a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, wherein a torque generated by the drive can be transmitted to the linear actuator via the output shaft and the threaded spindle drive connected to the output shaft.
- the forming machines available on the market have a pressing head driven by a pressing cylinder.
- the pressing cylinder is often driven hydraulically to move the pressing head.
- An electric motor in turn drives a hydraulic pump, which drives the linear movement of the pressing cylinder.
- mechanical pressing/cutting and crimping machine tools are also known which generate the pressing pressure via a threaded spindle drive in combination with an electric motor instead of hydraulics.
- the rotational movement of the electric motor is transformed into a linear movement via a threaded spindle.
- These machine tools often contain a gear connected between the spindle and the electric motor to reduce the required motor torque and thus enable the motor to be dimensioned smaller.
- machine tools with hydraulically driven linear actuators known from the state of the art tend to be too complex to develop and too large or too long, inefficient and too heavy to handle.
- machine tools with hydraulically driven linear actuators known from the state of the art require a relatively long time for a single work cycle, where a work cycle can be a forming or cutting cycle, for example.
- the object of the present invention is therefore to offer a machine tool of the type described above which is particularly cost-effective and offers high efficiency while still having a very high load-bearing capacity.
- a machine tool in particular a pipe press, comprising a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, wherein a torque generated by the drive can be transmitted to the linear actuator via the output shaft and the threaded spindle drive connected to the output shaft, wherein the threaded spindle drive has an inner threaded spindle part with an external thread and an outer threaded spindle part with an internal thread, wherein the internal thread interacts with the external thread via at least one bearing roller and the at least one bearing roller has at least one radially circumferential groove with which the bearing roller engages in the external thread and in the internal thread.
- the at least one bearing roller has one or more radially encircling grooves. Due to the at least one groove, no screw thread is formed on the bearing roller.
- the bearing roller is thus structurally very simple and can be manufactured inexpensively.
- the bearing roller can roll on the inner and outer threads.
- the bearing roller thus forms a roller bearing, which can have a particularly low rolling friction compared to, for example, sliding friction.
- the threaded spindle drive can therefore only have low friction losses and thus a particularly favorable efficiency in converting the rotary movement into a translation, in particular parallel to an axial direction of the threaded spindle drive.
- the machine tool can preferably be a mobile machine tool, for example a hand-held power tool or a mobile construction robot, in particular for work in building construction and/or civil engineering, for example for installation work.
- the machine tool can be a pressing device, a cutting device, for example a cutting shear, and/or a crimping device.
- Preferred embodiments of the invention can have several bearing rollers, in particular 3, 4, 6, 8, 10, 12 or 13 bearing rollers.
- the bearing rollers can be arranged evenly distributed over the circumference of the inner threaded spindle part.
- the internal thread and/or the external thread are single-start.
- Simple assembly in particular partial pre-assembly, is possible if the at least one bearing roller is accommodated in a cage. If several bearing rollers are provided, a cage can particularly facilitate an evenly distributed arrangement of the bearing rollers along the circumference of the inner threaded spindle part.
- the cage and/or the rollers can have a translational degree of freedom, in particular parallel to the axial direction, relative to the rest of the threaded spindle drive.
- a translation of the cage and/or the rollers can thus be possible, in particular parallel to the longitudinal axis of the threaded spindle drive.
- it can be arranged that when the inner threaded spindle part rotates relative to the outer threaded spindle part, the cage together with the rollers, or in the case of dispensing with a cage, the rollers alone, are displaced along the axial direction relative to the inner threaded spindle part and/or relative to the outer threaded spindle part.
- the outer threaded spindle part can be fixed in a rotationally fixed and/or displacement-fixed manner relative to a housing of the machine tool. The relative rotation can thus lead to a translation of the inner threaded spindle part relative to the housing.
- the linear actuator can be and/or be actuated by the inner threaded spindle part, in particular by relative rotation.
- the outer threaded spindle part can also be longer than the at least one bearing roller. Alternatively or additionally, the outer threaded spindle part can be longer than the cage.
- the bearing rollers and/or, if present, the cage can thus be displaced at least over a certain distance in the axial direction without leaving the area of the outer threaded spindle part.
- the outer threaded spindle part can be at least twice as long as the at least one bearing roller and/or, if present, the cage.
- the linear actuator is mounted on the inner threaded spindle part so as to be rotatable along the longitudinal axis of the inner threaded spindle part, so that the linear actuator can be decoupled and/or is decoupled from rotations of the inner threaded spindle part, in particular relative to the housing.
- a ball bearing and/or a roller bearing can be arranged between the inner threaded spindle part and the linear actuator.
- the threaded spindle drive preferably the inner threaded spindle part
- the threaded spindle drive can be driven by the drive via a telescopic shaft device, so that the torque from the drive can be transmitted to the threaded spindle drive, in particular to the inner threaded spindle part, even when the inner threaded spindle part is translated in the axial direction.
- the output shaft can be designed as a telescopic shaft device.
- the telescopic shaft device can be designed as part of the output shaft.
- the telescopic shaft device can have a groove element provided with one or more longitudinal grooves, on which a fitting piece can preferably be guided.
- the machine tool can have a particularly long service life, which in turn can improve the cost efficiency of the machine tool over its service life.
- the torque can be transmitted via a gear device, in particular via a reduction gear, particularly preferably via an eccentric gear device, to the Threaded spindle drive can be and/or are transmitted.
- a reduction by a factor in the range from 10 to 1000, in particular in the range from 10 to 100, for example 20, can be provided.
- the machine tool can contain an eccentric gear device for torque adjustment between the drive and the threaded spindle drive, wherein the eccentric gear device contains a drive eccentric drivable by the drive, an eccentric gear drivable by the drive eccentric, a compensating coupling drivable by the eccentric gear for transmitting torque from the eccentric gear to the output shaft.
- the eccentric gear device contains a drive eccentric drivable by the drive, an eccentric gear drivable by the drive eccentric, a compensating coupling drivable by the eccentric gear for transmitting torque from the eccentric gear to the output shaft.
- a machine tool 1 according to the invention is shown in an exemplary embodiment as a pipe press.
- the machine tool 1 can also be designed as any other cutting or forming tool.
- the machine tool 1 according to the invention it is also possible for the machine tool 1 according to the invention to be designed as a squeezing device for chemical substances, such as adhesive or dowel compound. Such squeezing devices can also be referred to as dispensers.
- the machine tool 1 designed as a pipe press essentially has a housing 2, a tool holder 3 and a power supply 4.
- the housing 2 of the machine tool 1 is essentially cylindrical and contains a front end 2a, a rear end 2b, a left side surface 2c, a right side surface 2d, a top side 2e and a bottom side 2f.
- a middle part 2g of the housing 2 serves as a handle for holding or guiding the machine tool 1. In the Figures 1 to 3 only the left side surface 2c is shown.
- the housing 2 merges into a preferably metallic housing section 52.
- the energy supply 4 is positioned at the rear end 2b of the housing 2 of the machine tool 1.
- the energy supply 4 is designed as an accumulator (also called a battery), preferably as a lithium-based accumulator.
- the energy supply 4 designed as an accumulator can be re-detachably connected via an interface 5 to the rear end 2b of the housing 2 of the machine tool 1. With the help of the accumulator 4, the machine tool 1 or the electrical consumers of the machine tool 1 are supplied with electrical energy.
- the power supply 4 of the machine tool 1 can also be designed as a power cable for connecting the machine tool 1 to a power source (i.e. socket).
- the tool holder 3 is positioned at the front end 2a of the housing 2 of the machine tool 1 for releasably receiving and holding a tool 6.
- a tool 6 in the form of a forming tool is positioned on the tool holder 3.
- the forming tool 6 is designed as a so-called press head.
- the forming tool 6 designed as a press head is used essentially for processing and in particular for forming lines, i.e. pipes and tubes. The lines are not shown in the figures.
- An activation switch 7 is positioned on the underside 2f of the housing 2 of the machine tool 1.
- the machine tool 1 can be started and stopped using the activation switch 7.
- a drive 8, a drive shaft 9, an eccentric gear device 10, an output shaft 11, a threaded spindle drive 12 and a linear actuator 13 are essentially positioned inside the housing 2 of the machine tool 1.
- the drive 8 is designed as a brushless electric motor.
- the drive 8 which is designed as a brushless electric motor, is connected to the eccentric gear device 10 via the drive shaft 9. Through the connection to the drive shaft 9, a torque generated in the drive 8 is transmitted from the drive 8 to the eccentric gear device 10.
- the output shaft 11 is adjacent to the threaded spindle drive 12.
- the threaded spindle drive 12 is connected to the output shaft 11.
- the threaded spindle drive 12 can convert the rotary motion of the output shaft 11 into a linear motion.
- the output shaft 11 is designed as a telescopic shaft device. Its length is therefore variable.
- it has a groove element 54 provided with one or more longitudinal grooves, on which a fitting piece 56 is guided in an axially displaceable manner.
- One of the longitudinal grooves 58 can be seen as an example.
- the groove element 54 is driven in rotation by the eccentric gear device 10, which in turn drives the fitting piece 56 guided in the groove element 54 and thus drives it.
- the fitting piece 56 is in turn connected in a rotationally fixed manner, in particular via a splined shaft connection, to a part of the threaded spindle drive 12 via an axially arranged shaft section 60.
- the threaded spindle drive 12 is connected to the linear actuator 13, in particular by means of an inner threaded spindle part 42, which will be explained in more detail, and a ball bearing 62.
- the ball bearing 62 decouples the linear actuator 13 in terms of rotation from the threaded spindle drive 12 and thus also from the output shaft 11, so that it can carry out purely translational movements.
- the linear actuator 13 essentially contains a compression spring 25 and a push rod 26.
- the compression spring 25 acts as a return spring for the linear actuator 13.
- a force flow deflection device 27 is provided on the linear actuator 13. With the help of the linear actuator 13 and the force flow deflection device 27, the linear force of the linear actuator 13 is transmitted to the tool holder 3 in such a way that the tool 6 designed as a press head can be moved between an open and closed position.
- the drive 8 designed as an electric motor can be set up to rotate at a maximum extension and retraction speed of the linear actuator 13 at a speed value between 10,000 and 30,000 rpm. In particular, a speed value between 15,000 and 25,000 rpm is provided for the drive 8.
- Figures 4 to 6 show partially sectioned, perspective views of the threaded spindle drive 12 in different states.
- the threaded spindle drive 12 has an outer threaded spindle part 40, in which the inner threaded spindle part 42 is displaceable by means of bearing rollers 44, one of which is shown by way of example in Figure 4 is provided with a reference number.
- the two threaded spindle parts 40, 42 are cylindrical or at least essentially cylindrical.
- the outer threaded spindle part 40 and the inner threaded spindle part 42 are made of a metal.
- the inner threaded spindle part 42 is movable along an axial direction A of the threaded spindle drive 12, in particular along its longitudinal direction.
- the outer threaded spindle part 40 has an internal thread 48 and the inner threaded spindle part 42 has an external thread 50.
- the internal thread 48 and the external thread 50 are only shown in Figure 4 marked with a reference symbol.
- the threads 48, 50 are matched to one another. In particular, their pitches correspond.
- the threads 48, 50 can preferably have pitch angles in the range of 0.4 to 4°, for example 2°.
- the bearing rollers 44 are rod-shaped, in particular fully cylindrical. Their diameters preferably correspond essentially to half the difference between the diameters of the two threaded spindle parts 40, 42.
- the bearing rollers 44 have a plurality of circumferential, closed grooves on the circumference, of which Fig.4 For example, a groove 53 is marked. The grooves 53 run parallel to each other. Their distance from each other is matched to the threads 48, 50.
- the bearing rollers 44 are arranged in a cage 46.
- the cage 46 is made of a plastic, alternatively it can also be made of a metal.
- the outer threaded spindle part 40 is attached to the housing section 52 (see Figure 3 ) is fixed in a rotationally fixed and displacement-proof manner.
- the outer threaded spindle part 40 is thus stationary relative to the rest of the machine tool 1 (see also Figure 3 ).
- a rotation of the inner threaded spindle part 42 relative to the outer threaded spindle part 40 leads to a translation of the inner threaded spindle part 42 along the axial direction A relative to the outer threaded spindle part 40, which is stationary relative to the rest of the machine tool 1.
- the cage 46 together with the bearing rollers 44 also migrates within the outer threaded spindle part 40.
- the inner threaded spindle part 42 is displaced along the axial direction A at twice the speed as the cage 46 or the bearing rollers 44.
- the amplitude stroke of the displacement movement of the inner threaded spindle part 42 is also twice as large as that of the cage 46 or the bearing rollers 44.
- the outer threaded spindle part 40 is twice as long as the cage 46.
- Figure 7 shows the threaded spindle drive 12 in a perspective, partially sectioned view. It can be seen in particular that the inner threaded spindle part 42 is at one end, in particular at the output shaft 11 ( Figure 3 ) facing end, a splined shaft section 64 for connection to the shaft section 60 ( Figure 3 ) having.
- the threaded spindle drive 12, in particular in conjunction with the drive 8, can be designed to exert a maximum shear pressure in the range from 7 N/mm 2 to 14 N/mm 2 , preferably 14 N/mm 2 , on the linear actuator 13. Alternatively or additionally, it can be designed to drive the linear actuator with a maximum peripheral speed in the range from 5 m/s to 100 m/s, in particular 60 m/s.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle und den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist.The invention relates to a machine tool, in particular a pipe press, comprising a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, wherein a torque generated by the drive can be transmitted to the linear actuator via the output shaft and the threaded spindle drive connected to the output shaft.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Werkzeugmaschinen für Umform- und Schneideprozesse bekannt. Mit Hilfe dieser speziellen Werkzeugmaschinen können beispielsweise Armierungseisen durchtrennt, Rohre mechanisch verbunden oder Schlauchschellen aufgepresst werden. Zu den Aufgaben des mechanischen Verbindens gehört auch das sogenannte Crimpen, Bördeln und Quetschen.Different machine tools for forming and cutting processes are known from the state of the art. With the help of these special machine tools, for example, reinforcing iron can be cut, pipes can be mechanically connected or hose clamps can be pressed on. The tasks of mechanical connection also include crimping, flanging and squeezing.
Aus der Offenlegungsschrift
Um die erforderlichen hohen Presskräfte für beispielsweise das Crimpen von Stahlrohren zu realisieren, verfügen die am Markt erhältlichen Umformmaschinen einen von einem Presszylinder angetriebenen Presskopf. Häufig wird dabei der Presszylinder zum Bewegen des Presskopfs hydraulisch angetrieben. Ein Elektromotor treibt wiederum eine Hydraulikpumpe an, welche die Linearbewegung des Presszylinders abtreibt. Alternativ sind auch mechanische Press-/Schneide- und Crimpwerkzeugmaschinen bekannt, welche statt der Hydraulik den Pressdruck über einen Gewindespindeltrieb in Kombination mit einem Elektromotor erzeugen. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Elektromotors über eine Gewindespindel in eine lineare Bewegung transformiert. Häufig enthalten diese Werkzeugmaschine ein zwischen Spindel und Elektromotor geschaltetes Getriebe zur Reduktion des erforderlichen Motordrehmoments und um dadurch den Motor kleiner dimensionieren zu können.In order to achieve the high pressing forces required for crimping steel pipes, for example, the forming machines available on the market have a pressing head driven by a pressing cylinder. The pressing cylinder is often driven hydraulically to move the pressing head. An electric motor in turn drives a hydraulic pump, which drives the linear movement of the pressing cylinder. Alternatively, mechanical pressing/cutting and crimping machine tools are also known which generate the pressing pressure via a threaded spindle drive in combination with an electric motor instead of hydraulics. The rotational movement of the electric motor is transformed into a linear movement via a threaded spindle. These machine tools often contain a gear connected between the spindle and the electric motor to reduce the required motor torque and thus enable the motor to be dimensioned smaller.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen mit hydraulisch angetriebenen Linearaktuator neigen jedoch in der Entwicklung zu komplex sowie in der Handhabung zu groß bzw. zu lang, ineffizient und zu schwer zu sein. Des Weiteren benötigen die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen mit hydraulisch angetriebenen Linearaktuator relativ lang für einen einzigen Arbeitszyklus, wobei ein Arbeitszyklus beispielsweise ein Umform- bzw. Schneidezyklus sein kann.However, the machine tools with hydraulically driven linear actuators known from the state of the art tend to be too complex to develop and too large or too long, inefficient and too heavy to handle. Furthermore, the machine tools with hydraulically driven linear actuators known from the state of the art require a relatively long time for a single work cycle, where a work cycle can be a forming or cutting cycle, for example.
Die bisher bei derartigen Werkzeugmaschinen vorgesehenen Gewindespindeltriebe führen zudem zu hohen Reibungsverlusten. Versuche, diese Reibungsverluste zu minimieren, führten bislang ferner zu sehr aufwändigen und damit kostenintensiven Konstruktionen.The threaded spindle drives previously used in such machine tools also lead to high friction losses. Attempts to minimize these friction losses have also led to very complex and therefore costly designs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art anzubieten, die besonders kostengünstig ist und eine hohe Effizienz bei dennoch sehr hoher Lasttragfähigkeit bietet.The object of the present invention is therefore to offer a machine tool of the type described above which is particularly cost-effective and offers high efficiency while still having a very high load-bearing capacity.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle und den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist, wobei der Gewindespindeltrieb ein inneres Gewindespindelteil mit einem Außengewinde und ein äußeres Gewindespindelteil mit einem Innengewinde aufweist, wobei das Innengewinde mit dem Außengewinde über wenigstens eine Lagerrolle zusammenwirkt und die wenigstens eine Lagerrolle wenigstens eine radial umlaufende Rille aufweist, mit der die Lagerrolle jeweils in das Außengewinde und in das Innengewinde eingreift.The object is achieved by a machine tool, in particular a pipe press, comprising a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, wherein a torque generated by the drive can be transmitted to the linear actuator via the output shaft and the threaded spindle drive connected to the output shaft, wherein the threaded spindle drive has an inner threaded spindle part with an external thread and an outer threaded spindle part with an internal thread, wherein the internal thread interacts with the external thread via at least one bearing roller and the at least one bearing roller has at least one radially circumferential groove with which the bearing roller engages in the external thread and in the internal thread.
Erfindungsgemäß weist die wenigstens eine Lagerrolle ein oder mehrere radial umlaufende Rillen auf. Durch die wenigstens eine Rille ist somit an der Lagerrolle kein Schraubgewinde ausgebildet. Die Lagerrolle ist somit konstruktiv sehr einfach gehalten und dementsprechend kostengünstig herstellbar. Bei Relativrotation des inneren Gewindespindelteils relativ zum äußeren Gewindespindelteil kann die Lagerrolle am Innen-und am Außengewinde abrollen. Die Lagerrolle bildet somit ein Rollenlager, das gegenüber beispielsweise einer Gleitreibung eine besonders geringe Rollreibung aufweisen kann. Der Gewindespindeltrieb kann somit zur Umsetzung der Drehbewegung in eine Translation, insbesondere parallel zu einer Axialrichtung des Gewindespindeltriebs, lediglich geringe Reibungsverluste und damit eine besonders günstige Effizienz aufweisen. Je mehr radial umlaufende Rillen die Lagerrolle aufweist, desto höhere Lasten können entlang der Axialrichtung des Gewindespindeltriebs übertragen und/oder erzeugt werden.According to the invention, the at least one bearing roller has one or more radially encircling grooves. Due to the at least one groove, no screw thread is formed on the bearing roller. The bearing roller is thus structurally very simple and can be manufactured inexpensively. When the inner threaded spindle part rotates relative to the outer threaded spindle part, the bearing roller can roll on the inner and outer threads. The bearing roller thus forms a roller bearing, which can have a particularly low rolling friction compared to, for example, sliding friction. The threaded spindle drive can therefore only have low friction losses and thus a particularly favorable efficiency in converting the rotary movement into a translation, in particular parallel to an axial direction of the threaded spindle drive. The more radially encircling grooves the bearing roller has, the higher Loads can be transmitted and/or generated along the axial direction of the lead screw drive.
Die Werkzeugmaschine kann vorzugsweise eine mobile Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine oder ein mobiler Bauroboter, insbesondere für Arbeiten im Hochbau und/oder im Tiefbau, beispielsweise für Installationsarbeiten, sein. Die Werkzeugmaschine kann eine Pressvorrichtung, eine Trennvorrichtung, beispielsweise eine Trennschere, und/oder eine Crimpvorrichtung sein.The machine tool can preferably be a mobile machine tool, for example a hand-held power tool or a mobile construction robot, in particular for work in building construction and/or civil engineering, for example for installation work. The machine tool can be a pressing device, a cutting device, for example a cutting shear, and/or a crimping device.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Lagerrollen, insbesondere 3, 4, 6, 8, 10 , 12 oder 13 Lagerrollen, aufweisen. Die Lagerrollen können gleichmäßig über den Umfang des inneren Gewindespindelteils verteilt angeordnet sein.Preferred embodiments of the invention can have several bearing rollers, in particular 3, 4, 6, 8, 10, 12 or 13 bearing rollers. The bearing rollers can be arranged evenly distributed over the circumference of the inner threaded spindle part.
Vorzugsweise sind das Innengewinde und/oder das Außengewinde eingängig.Preferably, the internal thread and/or the external thread are single-start.
Eine einfache Montage, insbesondere eine Teilvormontage, ist möglich, wenn die wenigstens eine Lagerrolle in einem Käfig aufgenommen ist. Wenn mehrere Lagerrollen vorgesehen sind, kann ein Käfig eine gleichmäßig entlang des Umfangs des inneren Gewindespindelteils verteilte Anordnung der Lagerrollen besonders erleichtern.Simple assembly, in particular partial pre-assembly, is possible if the at least one bearing roller is accommodated in a cage. If several bearing rollers are provided, a cage can particularly facilitate an evenly distributed arrangement of the bearing rollers along the circumference of the inner threaded spindle part.
Der Käfig und/oder die Laufrollen können einen Translationsfreiheitsgrad, insbesondere parallel zur Axialrichtung, relativ zum übrigen Gewindespindeltrieb aufweisen. Eine Translation des Käfigs und/oder der Laufrollen kann somit insbesondere parallel zur Längsachse des Gewindespindeltriebs möglich sein. Insbesondere kann es eingerichtet sein, dass sich bei Relativrotation des inneren Gewindespindelteils relativ zum äußeren Gewindespindelteil der Käfig mitsamt den Laufrollen, beziehungsweise im Falle eines Verzichts auf einen Käfig die Laufrollen allein, entlang der Axialrichtung relativ zum inneren Gewindespindelteil und/oder relativ zum äußeren Gewindespindelteil verlagert bzw. verlagern.The cage and/or the rollers can have a translational degree of freedom, in particular parallel to the axial direction, relative to the rest of the threaded spindle drive. A translation of the cage and/or the rollers can thus be possible, in particular parallel to the longitudinal axis of the threaded spindle drive. In particular, it can be arranged that when the inner threaded spindle part rotates relative to the outer threaded spindle part, the cage together with the rollers, or in the case of dispensing with a cage, the rollers alone, are displaced along the axial direction relative to the inner threaded spindle part and/or relative to the outer threaded spindle part.
Das äußere Gewindespindelteil kann relativ zu einem Gehäuse der Werkzeugmaschine drehfest und / oder verschiebungsfest festgelegt sein. Die Relativrotation kann somit zu einer Translation des inneren Gewindespindelteils relativ zum Gehäuse führen.The outer threaded spindle part can be fixed in a rotationally fixed and/or displacement-fixed manner relative to a housing of the machine tool. The relative rotation can thus lead to a translation of the inner threaded spindle part relative to the housing.
Ist das innere Gewindespindelteil mit dem Linearaktuator verbunden, kann der Linearaktuator durch das innere Gewindespindelteil, insbesondere durch die Relativrotation, betätigbar sein und/oder betätigt werden.If the inner threaded spindle part is connected to the linear actuator, the linear actuator can be and/or be actuated by the inner threaded spindle part, in particular by relative rotation.
Auch kann das äußere Gewindespindelteil länger als die wenigstens eine Lagerrolle sein. Alternativ oder ergänzend kann das äußere Gewindespindelteil länger als der Käfig sein. Somit können die Lagerrollen und/oder, sofern vorhanden, der Käfig zumindest über eine gewisse Strecke hinweg in der Axialrichtung verlagert werden ohne den Bereich des äußeren Gewindespindelteils zu verlassen. Besonders bevorzugt kann dazu das äußere Gewindespindelteil wenigstens doppelt so lang sein wie die wenigstens eine Lagerrolle und/oder, sofern vorhanden, der Käfig sein.The outer threaded spindle part can also be longer than the at least one bearing roller. Alternatively or additionally, the outer threaded spindle part can be longer than the cage. The bearing rollers and/or, if present, the cage can thus be displaced at least over a certain distance in the axial direction without leaving the area of the outer threaded spindle part. Particularly preferably, the outer threaded spindle part can be at least twice as long as the at least one bearing roller and/or, if present, the cage.
Bei einer Klasse von Ausführungsformen der Erfindung ist der Linearaktuator entlang der Längsachse des inneren Gewindespindelteils drehbar am inneren Gewindespindelteil gelagert, sodass der Linearaktuator von Rotationen des inneren Gewindespindelteils, insbesondere relativ zum Gehäuse, entkoppelbar und/oder entkoppelt ist. Dazu kann zwischen dem inneren Gewindespindelteil und dem Linearaktuator ein Kugellager und/oder ein Rollenlager angeordnet sein.In one class of embodiments of the invention, the linear actuator is mounted on the inner threaded spindle part so as to be rotatable along the longitudinal axis of the inner threaded spindle part, so that the linear actuator can be decoupled and/or is decoupled from rotations of the inner threaded spindle part, in particular relative to the housing. For this purpose, a ball bearing and/or a roller bearing can be arranged between the inner threaded spindle part and the linear actuator.
Bei besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann der Gewindespindeltrieb, vorzugsweise das innere Gewindespindelteil, vom Antrieb über eine teleskopierbare Wellenvorrichtung antreibbar sein, sodass das Drehmoment vom Antrieb auch bei einer Translation des inneren Gewindespindelteils in Axialrichtung auf den Gewindespindeltrieb, insbesondere auf das innere Gewindespindelteil, übertragbar ist. Die Abtriebswelle kann als teleskopierbare Wellenvorrichtung ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die teleskopierbare Wellenvorrichtung als Teil der Abtriebswelle ausgebildet sein. Die teleskopierbare Wellenvorrichtung kann ein mit ein oder mehreren Längsnuten versehenes Nutenelement aufweisen, an dem vorzugsweise ein Passstück geführt sein kann.In particularly preferred embodiments of the invention, the threaded spindle drive, preferably the inner threaded spindle part, can be driven by the drive via a telescopic shaft device, so that the torque from the drive can be transmitted to the threaded spindle drive, in particular to the inner threaded spindle part, even when the inner threaded spindle part is translated in the axial direction. The output shaft can be designed as a telescopic shaft device. Alternatively or additionally, the telescopic shaft device can be designed as part of the output shaft. The telescopic shaft device can have a groove element provided with one or more longitudinal grooves, on which a fitting piece can preferably be guided.
Ist der Antrieb als bürstenloser Motor ausgebildet, kann die Werkzeugmaschine eine besonders hohe Lebensdauer aufweisen, was wiederum über die Lebensdauer hinweg betrachtet, die Kosteneffizienz der Werkzeugmaschine verbessern kann.If the drive is designed as a brushless motor, the machine tool can have a particularly long service life, which in turn can improve the cost efficiency of the machine tool over its service life.
Das Drehmoment kann über eine Getriebevorrichtung, insbesondere über ein Untersetzungsgetriebe, besonders bevorzugt über eine Exzentergetriebevorrichtung, auf den Gewindespindeltrieb übertragbar sein und/oder übertragen werden. Bevorzugt kann eine Untersetzung um einen Faktor im Bereich von 10 bis 1000, insbesondere im Bereich von 10 bis 100, beispielsweise 20, vorgesehen sein.The torque can be transmitted via a gear device, in particular via a reduction gear, particularly preferably via an eccentric gear device, to the Threaded spindle drive can be and/or are transmitted. Preferably, a reduction by a factor in the range from 10 to 1000, in particular in the range from 10 to 100, for example 20, can be provided.
So kann die Werkzeugmaschine eine Exzentergetriebevorrichtung für eine Drehmomentanpassung zwischen dem Antrieb und dem Gewindespindeltrieb enthalten, wobei die Exzentergetriebevorrichtung ein von dem Antrieb antreibbaren Antriebsexzenter, ein von dem Antriebexzenter antreibbares Exzenterzahnrad, eine von dem Exzenterzahnrad antreibbare Ausgleichskupplung zur Drehmomentübertragung von dem Exzenterzahnrad auf die Abtriebswelle enthält.Thus, the machine tool can contain an eccentric gear device for torque adjustment between the drive and the threaded spindle drive, wherein the eccentric gear device contains a drive eccentric drivable by the drive, an eccentric gear drivable by the drive eccentric, a compensating coupling drivable by the eccentric gear for transmitting torque from the eccentric gear to the output shaft.
Für weitere Details zu möglichen Ausgestaltungen der Exzentergetriebevorrichtung wird ausdrücklich auf die europäische Patentanmeldung Aktenzeichen
Weitere Vorteile ergeben sich auch aus der folgenden Figurenbeschreibung.Further advantages also emerge from the following figure description.
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt.The figures show various embodiments of the present invention.
Die Figuren, die Beschreibung und die Patentansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.The figures, the description and the patent claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten und Baugruppen mit gleichen Bezugszeichen beziffert.In the figures, identical and similar components and assemblies are numbered with the same reference symbols.
Es zeigen:
Figur 1- eine seitliche Ansicht auf eine Werkzeugmaschine in Ausgestaltung einer Rohrpresse;
Figur 2- eine seitliche Schnittansicht auf die beispielhaft als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine mit einem Antrieb, einer Abtriebswelle, einem Gewindespindeltrieb, einem Linearaktuator und einer Exzentergetriebevorrichtung;
Figur 3- eine perspektivische Schnittansicht auf die beispielhaft als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine mit dem Antrieb, der Abtriebswelle, dem Gewindespindeltrieb, dem Linearaktuator und der Exzentergetriebevorrichtung;
Figur 4bis Figur 6- perspektivische Schnittansichten auf den Gewindespindeltrieb mit einem inneren Gewindespindelteil, einem äußeren Gewindespindelteil und einem Käfig mit Lagerrollen in unterschiedlichen Zuständen und
Figur 7- eine perspektivische Schnittansicht des Gewindespindeltriebs.
- Figure 1
- a side view of a machine tool in the form of a pipe press;
- Figure 2
- a side sectional view of the machine tool, designed as a pipe press by way of example, with a drive, an output shaft, a threaded spindle drive, a linear actuator and an eccentric gear device;
- Figure 3
- a perspective sectional view of the machine tool, designed as a pipe press by way of example, with the drive, the output shaft, the threaded spindle drive, the linear actuator and the eccentric gear device;
- Figure 4 to Figure 6
- perspective sectional views of the threaded spindle drive with an inner threaded spindle part, an outer threaded spindle part and a cage with bearing rollers in different states and
- Figure 7
- a perspective sectional view of the threaded spindle drive.
In
Wie in
Das Gehäuse 2 der Werkzeugmaschine 1 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und enthält ein vorderes Ende 2a, ein hinteres Ende 2b, eine linke Seitenfläche 2c, eine rechte Seitenfläche 2d, eine Oberseite 2e und eine Unterseite 2f. Ein mittlerer Anteil 2g des Gehäuses 2 dient als Handgriff zum Halten bzw. Führen der Werkzeugmaschine 1. In den
An dem hinteren Ende 2b des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist die Energieversorgung 4 positioniert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgung 4 als Akkumulator (auch Akku oder Batterie genannt), vorzugsweise als Lithium-basierter Akkumulator, ausgestaltet. Die als Akkumulator ausgestaltete Energieversorgung 4 kann wiederlösbar über eine Schnittstelle 5 mit dem hinteren Ende 2b des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 verbunden werden. Mit Hilfe des Akkumulators 4 wird die Werkzeugmaschine 1 bzw. die elektrischen Verbraucher der Werkzeugmaschine 1 mit elektrischer Energie versorgt.The
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Energieversorgung 4 der Werkzeugmaschine 1 auch als Stromkabel ausgestaltet sein zum Verbinden der Werkzeugmaschine 1 mit einer Stromnetzquelle (d.h. Steckdose).According to an alternative embodiment of the present invention, the
An dem vorderen Ende 2a des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist die Werkzeugaufnahme 3 positioniert zum wiederlösbaren Aufnehmen und Halten eines Werkzeugs 6. An der Werkzeugaufnahme 3 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Werkzeug 6 in Form eines Umformwerkzeugs positioniert. Das Umformwerkzeug 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannter Presskopf ausgestaltet. Das als Presskopf ausgestaltete Umformwerkzeug 6 dient im Wesentlichen zum Bearbeiten und insbesondere Umformen von Leitungen, d.h. Rohre und Röhren. Die Leitungen sind in den Figuren nicht gezeigt.The
An der Unterseite 2f des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist ein Aktivierungsschalter 7 positioniert. Mit Hilfe des Aktivierungsschalters 7 kann die Werkzeugmaschine 1 gestartet und gestoppt werden.An
Im Inneren des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist im Wesentlichen ein Antrieb 8, eine Antriebswelle 9, eine Exzentergetriebevorrichtung 10, eine Abtriebswelle 11, ein Gewindespindeltrieb 12 und ein Linearaktuator 13 positioniert. Der Antrieb 8 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als bürstenloser Elektromotor ausgestaltet.A
Wie beispielsweise aus den
Mit Hilfe der Exzentergetriebevorrichtung 10 kann eine Drehzahlübersetzung vom Antrieb 8 auf die Abtriebswelle 11 erzeugt werden.With the help of the
Die Abtriebswelle 11 grenzt an den Gewindespindeltrieb 12 an. Der Gewindespindeltrieb 12 ist mit der Abtriebswelle 11 verbunden. Durch den Gewindespindeltrieb 12 kann die Drehbewegung der Abtriebswelle 11 in eine Linearbewegung umgewandelt werden.The
Die Abtriebswelle 11 ist als teleskopierbare Wellenvorrichtung ausgebildet. Sie ist somit längenveränderlich. Dazu weist sie ein mit ein oder mehreren Längsnuten versehenes Nutenelement 54 auf, an dem ein Passstück 56 axial verschiebbar geführt ist. In der Schnittdarstellung gemäß
Wie den
Der Linearaktuator 13 enthält im Wesentlichen eine Druckfeder 25 sowie eine Schubstange 26. Die Druckfeder 25 agiert dabei als Rückstellfeder für den Linearaktuator 13.The
An dem Linearaktuator 13 ist eine Kraftflussumlenkungseinrichtung 27 vorgesehen. Mit Hilfe des Linearaktuators 13 und der Kraftflussumlenkungseinrichtung 27 wird die lineare Kraft des Linearaktuators 13 so auf die Werkzeugaufnahme 3 übertragen, dass das als Presskopf ausgestaltete Werkzeug 6 zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegt werden kann.A force
Der als Elektromotor ausgestaltete Antrieb 8 kann eingerichtet sein, sich bei einer maximalen Ausfahr- und Einfahrgeschwindigkeit des Linearaktuators 13 mit einem Drehzahlwert zwischen 10.000 und 30.000 rpm zu drehen. Insbesondere ist ein Drehzahlwert zwischen 15.000 bis 25.000 rpm für den Antrieb 8 vorgesehen.The
Der Gewindespindeltrieb 12 weist ein äußeres Gewindespindelteil 40 auf, in dem das innere Gewindespindelteil 42 verschieblich mittels Lagerrollen 44, von denen eine beispielhaft in
Wie noch im Detail erläutert wird, ist das innere Gewindespindelteil 42 entlang einer Axialrichtung A des Gewindespindeltriebs 12, insbesondere entlang seiner Längsrichtung, bewegbar.As will be explained in more detail, the inner threaded
Dazu weisen das äußere Gewindespindelteil 40 ein Innengewinde 48 und das innere Gewindespindelteil 42 ein Außengewinde 50 auf. Zur Vereinfachung der Darstellung sind das Innengewinde 48 und das Außengewinde 50 lediglich in
Die Lagerrollen 44 sind stabförmig, insbesondere vollzylinderförmig, ausgebildet. Ihre Durchmesser entsprechen vorzugsweise im Wesentlichen der halben Differenz der Durchmesser der beiden Gewindespindelteile 40, 42. Die Lagerrollen 44 weisen umfangsseitig eine Vielzahl von umlaufenden, geschlossenen Rillen auf, von denen in
Die Lagerrollen 44 sind in einem Käfig 46 angeordnet. Der Käfig 46 ist aus einem Kunststoff ausgebildet, alternativ kann er auch aus einem Metall ausgebildet sein.The bearing
Das äußere Gewindespindelteil 40 ist am Gehäuseabschnitt 52 (siehe
Wie aus der Zusammenschau der
Aus der Zusammenschau der
Der Gewindespindeltrieb 12, insbesondere in Verbindung mit dem Antrieb 8, kann eingerichtet sein, auf den Linearaktuator 13 einen maximalen Scherdruck im Bereich von 7 N/mm2 bis 14 N/mm2, vorzugsweise 14 N/mm2, auszuüben. Er kann alternativ oder ergänzend eingerichtet sein, den Linearaktuator mit einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 5 m/s bis zu 100 m/s, insbesondere 60 m/s, anzutreiben.The threaded
- 11
- WerkzeugmaschineMachine tool
- 22
- GehäuseHousing
- 2a2a
-
vorderes Ende 2a des Gehäuses
front end 2a of the housing - 2b2 B
- hinteres Ende des Gehäusesrear end of the housing
- 2c2c
- linke Seitenfläche des Gehäusesleft side of the housing
- 2d2d
- rechte Seitenfläche des Gehäusesright side of the housing
- 2e2e
- Oberseite des GehäusesTop of the case
- 2f2f
- Unterseite des GehäusesBottom of the case
- 33
- WerkzeugaufnahmeTool holder
- 44
- Energieversorgungpower supply
- 55
- Schnittstelleinterface
- 66
- WerkzeugTool
- 77
- AktivierungsschalterActivation switch
- 88th
- Antriebdrive
- 99
- Antriebswelledrive shaft
- 1010
- ExzentergetriebevorrichtungEccentric gear device
- 1111
- AbtriebswelleOutput shaft
- 1212
- GewindespindeltriebThreaded spindle drive
- 1313
- LinearaktuatorLinear actuator
- 2525
- DruckfederCompression spring
- 2626
- SchubstangePush rod
- 2727
- KraftflussumlenkungseinrichtungPower flow diversion device
- 3030
- Lagercamp
- 4040
- äußeres Gewindespindelteilouter threaded spindle part
- 4242
- inneres Gewindespindelteilinner threaded spindle part
- 4444
- LagerrolleBearing roller
- 4646
- KäfigCage
- 4848
- Innengewindeinner thread
- 5050
- AußengewindeExternal thread
- 5252
- GehäuseabschnittHousing section
- 5353
- Rillegroove
- 5454
- NutenelementGroove element
- 5656
- PassstückFitting
- 5858
- LängsnuteLongitudinal groove
- 6060
- WellenabschnittWave section
- 6262
- Kugellagerball-bearing
- 6464
- KeilwellenabschnittSpline section
- AA
- AxialrichtungAxial direction
- DATHERE
- Durchmesser einer AussparungDiameter of a recess
- DKDK
- Durchmesser eines KupplungselementsDiameter of a coupling element
- DHDH
- Innendurchmesser des HohlzahnradsInner diameter of the hollow gear
- EE
- Exzentrizität des ExzenterzahnradsEccentricity of the eccentric gear
Claims (10)
- Power tool (1), in particular a pipe press, comprising a drive (8), an output shaft (11), a threaded spindle drive (12) and a linear actuator (13), wherein a torque generated by the drive (8) is transmissible via the output shaft (11), and the threaded spindle drive (12) connected to the output shaft (11), to the linear actuator (13),
characterized
in that the threaded spindle drive (12) has an inner threaded spindle part (42) with an external thread (50) and an outer threaded spindle part (40) with an internal thread (48), wherein the internal thread (48) interacts with the external thread (50) via at least one bearing roller (44), and the at least one bearing roller (44) has at least one radially encircling channel (53) by means of which the bearing roller (44) engages in each case into the external thread (50) and into the internal thread (48). - Power tool according to the preceding claim, characterized in that the at least one bearing roller (44) is received in a cage (46).
- Power tool according to Claim 2, characterized in that the cage (46) and/or the at least one roller (44) have a translational degree of freedom relative to the rest of the threaded spindle drive (12).
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer threaded spindle part (40) is fixed so as to be non-rotatable and/or non-displaceable relative to a housing (2) of the power tool (1).
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the length of the outer threaded spindle part (40) is longer than the at least one bearing roller (44).
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the length of the outer threaded spindle part (40) is at least twice as long as the shortest bearing roller (44).
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the linear actuator (13) is mounted on the inner threaded spindle part (42) so as to be rotatable along the longitudinal axis of the inner threaded spindle part (42).
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the threaded spindle drive (12), preferably the inner threaded spindle part (42), is drivable by the drive (8) via a telescopic shaft device.
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive (8) is a brushless motor.
- Power tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the torque is transmissible and/or transmitted via a transmission device, in particular a reduction transmission, particularly preferably via an eccentric transmission device (10), to the threaded spindle drive (12).
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-
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