EP4251371A1 - Exzentergetriebe für eine werkzeugmaschine - Google Patents

Exzentergetriebe für eine werkzeugmaschine

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Publication number
EP4251371A1
EP4251371A1 EP21810008.9A EP21810008A EP4251371A1 EP 4251371 A1 EP4251371 A1 EP 4251371A1 EP 21810008 A EP21810008 A EP 21810008A EP 4251371 A1 EP4251371 A1 EP 4251371A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
eccentric gear
machine tool
eccentric
output shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21810008.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian Knyrim
Michael Hinterstoißer
Florian Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4251371A1 publication Critical patent/EP4251371A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/02—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same
    • B25B27/10—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same inserting fittings into hoses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B21D39/046—Connecting tubes to tube-like fittings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B21D39/048—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods using presses for radially crimping tubular elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B25/00—Implements for fastening, connecting or tensioning of wire or strip
    • 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, containing 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, the threaded spindle drive connected to the output shaft.
  • the forming machines available on the market have a press head driven by a press cylinder.
  • the press cylinder for moving the press head is often driven hydraulically.
  • An electric motor in turn drives a hydraulic pump, which drives the linear movement of the press cylinder.
  • mechanical pressing/cutting and crimping tools are also available on the market, which generate the pressing pressure via a threaded spindle drive in combination with an electric motor instead of hydraulics.
  • the rotary movement of the electric motor is transformed into a linear movement via a threaded spindle.
  • These machine tools often contain a gearbox connected between the spindle and the electric motor in order to reduce the required motor torque and thereby allow the motor to be dimensioned smaller.
  • the object of the present invention is therefore to provide a machine tool, in particular a pipe press, containing a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, in order to solve the problems mentioned above.
  • the object is achieved in particular by providing a machine tool, in particular a pipe press, according to claim 1 containing a drive, an output shaft, a threaded spindle drive and a linear actuator, with a torque generated by the drive being transmitted via the output shaft to the threaded spindle drive connected to the output shaft Linear actuator is transferrable.
  • the machine tool contains an eccentric gear device for torque adjustment between the drive and the threaded spindle drive, the eccentric gear device containing a drive eccentric that can be driven by the drive, an eccentric gear wheel that can be driven by the drive eccentric, a compensating clutch that can be driven by the eccentric gear wheel, for torque transmission from the eccentric gear wheel to the output shaft.
  • the compensating coupling can be designed as a torsionally rigid compensating coupling.
  • an eccentric gear device By using an eccentric gear device, a hydraulically driven linear actuator can be dispensed with, which means that the machine tool can be less complex to develop and smaller, more efficient and easier to handle. Furthermore, the use of an eccentric gear device significantly reduces the duration of a work cycle. In addition, relatively high gear ratios can be achieved in just a single gear stage by using an eccentric gear device. Furthermore, by using an eccentric gear device, very high gear ratios (i.e. 1 to 1000, for example) can be realized in just a single gear stage.
  • the eccentric gear device can also be referred to as a circular thrust gear device or cycloidal gear device.
  • the eccentric gear device can also be referred to as a planetary gear device, which on the one hand is designed without a sun gear and on the other hand a planetary gear is driven directly via an eccentric.
  • the eccentric gear device is designed essentially as a planetary gear, although a sun gear can be dispensed with.
  • the eccentric gear of the eccentric gear device is driven directly via the drive eccentric.
  • involute gearing it may be possible for involute gearing to be contained between a ring gear fixedly connected to a housing and the eccentric gear.
  • involute gearing results in a more efficient rolling movement instead of a sliding movement at the respective contact point of the teeth of the ring gear and eccentric gear. Furthermore, the number of roller bearings required on or on the ring gear can also be reduced to a minimum.
  • the eccentric gear wheel has an outside diameter that essentially corresponds to an inside diameter of the ring gear wheel.
  • a maximum translation between the eccentric gear and the ring gear is given when the number of teeth difference between the eccentric gear and the ring gear is a minimum.
  • the minimum here is a tooth number difference of one.
  • the compensating clutch may be designed as a parallel crank clutch.
  • the parallel crank clutch can also be referred to as a pin clutch or sliding block clutch.
  • the eccentric gear device may be designed in one stage and with a transmission ratio of 1:10 to 1:100.
  • the eccentric gear wheel and the ring gear wheel may have a tooth number difference of 1 to 2 teeth.
  • the ring gear may have between 20 and 200 teeth.
  • the ring gear it can be possible for the ring gear to have a maximum inner diameter of between 20 and 200 mm.
  • the ring gear of the eccentric gear device may be rotatably mounted in the housing.
  • the eccentric gear device may consist at least partially of a metallic sintered material. By using a sintered material, the ability of the components to slide, ie in particular within the eccentric gear device, can be increased.
  • the eccentric gear device may consist at least partially of a polymer. By using a polymer, the eccentric gear device can be produced more cheaply and easily. In addition, imbalance and friction can be reduced and efficiency increased.
  • FIG. 1 shows a side view of a machine tool in the form of a tube press
  • FIG. 2 shows a lateral sectional view of the example configured as a tube press
  • Machine tool with a drive, an output shaft, a threaded spindle drive, a linear actuator and an eccentric gear device;
  • FIG. 3 shows a perspective sectional view of the machine tool configured as a pipe press, for example, with the drive, the output shaft, the threaded spindle drive, the linear actuator and the eccentric gear device;
  • FIG. 4 shows a perspective sectional view of the eccentric gear device with part of the output shaft and a first and second bearing
  • FIG. 5 shows a front view of the eccentric gear device with a drive eccentric, an eccentric gear and a ring gear
  • FIG. 6 shows a perspective sectional view of the drive, the output shaft, the first bearing, the drive eccentric and an eccentric gear wheel
  • FIG. 7 shows a side sectional view of the input, the output shaft, the first bearing, the input eccentric and the eccentric gear
  • FIG. 8 shows a perspective view of the drive eccentric with a balancing mass
  • FIG. 9 shows a side view of the drive eccentric with the balancing mass
  • FIG. 10 shows a side sectional view through the drive eccentric. Detailed description of the invention:
  • a machine tool 1 according to the invention is shown in an exemplary embodiment as a tube 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 dispensing device for chemical substances, such as adhesive or dowel compound. Such squeezing devices can also be referred to as dispensers.
  • 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 2e and a bottom 2f.
  • a central portion 2g of the housing 2 serves as a handle for folding or guiding the machine tool 1. Only the left-hand side face 2c is shown in FIGS.
  • the power 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 rechargeable battery or battery).
  • the energy supply 4 designed as an accumulator can be releasably connected to the rear end 2b of the housing 2 of the machine tool 1 via an interface 5 .
  • the machine tool 1 or the electrical consumers of the machine tool 1 are supplied with electrical energy with the aid of the accumulator 4 .
  • 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 mains 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 folding 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 compression head is essentially used for processing and in particular for forming lines, ie 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 with the aid of 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 designed as a brushless electric motor is connected to the eccentric gear device 10 via the drive shaft 9 .
  • a torque generated in the drive 8 is transmitted from the drive 8 to the eccentric gear device 10 through the connection to the drive shaft 9 .
  • the eccentric gear device 10 also essentially contains a drive eccentric 14, an eccentric gear 15, a ring gear 16 and a compensating clutch 17.
  • the drive eccentric 14 has a balancing mass 18 (also called balancing mass or balancing mass) which is connected via the drive shaft 9 is connected to the drive 8, see Figures 8 to 10.
  • a bearing 30 is positioned between the drive eccentric 14 and the drive 8, see Figures 6 and 7.
  • the eccentric gear wheel 15 contains a recess 15a for a ball bearing 19.
  • the drive eccentric 14 is fitted into the ball bearing 19 and is thereby connected to the eccentric gear 15 in a rotationally fixed manner. By turning the drive eccentric 14 in the direction of rotation R, the eccentric gear wheel 15 is also rotated in a correspondingly wobbling manner.
  • the eccentric gear 15 is positioned in the ring gear 16 .
  • the ring gear 16 is connected to the inside of the housing 2 of the machine tool 1 in a torque-proof manner.
  • the eccentric gear 15 and the ring gear 16 have an involute toothing 20, see Figure 5.
  • the ring gear 16 has an inside diameter DH of 100 mm. According to an alternative embodiment, the inside diameter DH of the ring gear 16 can be between 20 and 200 mm.
  • the eccentric gear wheel 15 contains a number of recesses 21 arranged in a circle around the drive eccentric 14 .
  • the recesses 21 are shown in the form of eleven through-holes. However, there can also be more or fewer than eleven through-holes. According to an alternative embodiment, the recesses 21 can also be shown as blind holes.
  • the compensating clutch 17 is designed as a parallel crank clutch with clutch elements 22 .
  • Each of the through bores 21 of the eccentric gear 15 is used to receive a coupling element 22.
  • the coupling elements 22 are designed as coupling pins.
  • the diameter DA of a recess 21 designed as a through hole is twice as large as the diameter DK of a coupling element 22 designed as a coupling pin.
  • the diameter of a recess 21 corresponds at least to the diameter of a coupling element 22 and twice the value of the eccentricity E of the eccentric gear 15.
  • the compensating clutch 17 can therefore be referred to as a parallel crank clutch or also as a pin or crank clutch.
  • each coupling pin 22 protrudes in the direction of the arrow A from the through bores 21 of the eccentric gear wheel 15.
  • the free ends 22a of each coupling pin 22 are in turn connected to the output shaft 11 in such a way that torque can be transmitted from the coupling pins 22 of the differential coupling 17 to the output shaft 11 .
  • the output shaft 11 has a substantially cylindrical shape.
  • the output shaft 11 is mounted inside the housing 2 of the machine tool 1 with the aid of a main bearing 23 and a secondary bearing 24 .
  • the main bearing 23 is designed as a roller bearing or ball bearing and the secondary bearing 24 is designed as a plain bearing.
  • both the main bearing 23 and the secondary bearing 24 can be configured either as roller bearings or plain bearings.
  • only a single bearing can be provided.
  • the output shaft 11 is connected to the differential clutch 17 of the eccentric gear device 10 .
  • the output shaft 11 borders on the threaded spindle drive 12 .
  • the threaded spindle drive 12 is connected to the output shaft 11 .
  • the rotational movement of the output shaft 11 can be converted into a linear movement by the threaded spindle drive 12 .
  • the threaded spindle drive 12 is connected to the linear actuator 13 .
  • 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 power 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, which is designed as a compression head, can be moved between an open and closed position.
  • the drive 8 designed as an electric motor can rotate at a maximum extension and retraction speed of the linear actuator 13 with a speed value between 10,000 and 30,000 rpm. In particular, a speed value between 15,000 and 18,000 rpm for the

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle, den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist. Die Werkzeugmaschine enthält eine Exzentergetriebevorrichtung für eine Drehmomentanpassung zwischen dem Antrieb und dem Gewindespindeltrieb, 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

Description

Exzentergetriebe für eine Werkzeugmaschine
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, den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist.
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.
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 Crimptools am Markt erhältlich, 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.
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. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator bereitzustellen, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch das Bereitstellen einer Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, gemäß Anspruch 1 enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle, den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist.
Erfindungsgemäß enthält die Werkzeugmaschine eine Exzentergetriebevorrichtung für eine Drehmomentanpassung zwischen dem Antrieb und dem Gewindespindeltrieb, 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.
Die Ausgleichskupplung kann dabei als drehstarre Ausgleichskupplung ausgestaltete sein.
Durch die Verwendung einer Exzentergetriebevorrichtung kann auf einen hydraulisch angetriebenen Linearaktuator verzichtet werden, wodurch die Werkzeugmaschine in der Entwicklung weniger komplex sowie in der Handhabung kleiner, effizienter und leichter sein kann. Ferner wird durch die Verwendung einer Exzentergetriebevorrichtung die Dauer für einen Arbeitszyklus deutlich reduziert. Darüber hinaus können durch die Verwendung einer Exzentergetriebevorrichtung relativ hohe Übersetzungsverhältnisse in nur einer einzigen Übersetzungsstufe erreicht werden. Darüber hinaus können durch die Verwendung einer Exzentergetriebevorrichtung sehr hoher Übersetzungsverhältnisse (d.h. beispielsweise 1 zu 1000) in lediglich einer einzigen Getriebestufe verwirklicht werden.
Die Exzentergetriebevorrichtung kann auch als Kreisschubgetriebevorrichtung oder Zykloidgetriebevorrichtung bezeichnet werden. Darüber hinaus kann die Exzentergetriebevorrichtung auch als Planetengetriebevorrichtung bezeichnet werden, welche zum einen ohne ein Sonnenzahnrad ausgestaltet ist und zum anderen ein Planetenzahnrad direkt über einen Exzenter angetrieben wird.
Die Exzentergetriebevorrichtung ist im Wesentlichen als Planetengetriebe ausgestaltet, wobei jedoch auf ein Sonnenzahnrad verzichtet werden kann. Das Exzenterzahnrad der Exzentergetriebevorrichtung wird direkt über den Antriebsexzenter angetrieben. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass zwischen einem fest mit einem Gehäuse verbundenen Hohlzahnrad und dem Exzenterzahnrad eine Evolventenverzahnung enthalten ist.
Durch die Verwendung einer Evolventenverzahnung erfolgt im jeweiligen Kontaktpunkt der Zähne des Hohlzahnrades und Exzenterzahnrades anstelle einer Gleitbewegung eine effizientere Wälzbewegung. Weiterhin kann hiermit auch Anzahl der notwendigen Wälzlager auf bzw. an dem Hohlzahnrad auf ein Minimum reduziert werden.
Das Exzenterzahnrad weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Hohlzahnrads entspricht. Eine maximale Übersetzung zwischen dem Exzenterzahnrad und dem Hohlzahnrad ist gegeben, wenn die Zahnzahldifferenz zwischen Exzenterzahnrad und dem Hohlzahnrad ein Minium beträgt. Das Minimum hierbei ist ein Zahnzahldifferenz von eins.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass die Ausgleichskupplung als Parallelkurbelkupplung ausgestaltet ist.
Die Parallelkurbelkupplung kann auch als Stiftkupplung oder Gleitsteinkupplung bezeichnet werden.
Durch die Verwendung einer Parallelkurbelkupplung wird die im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit des Exzenterzahnrads relativ langsame Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle nicht eingeschränkt.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass die Exzentergetriebevorrichtung einstufig und mit einer Übersetzungsverhältnis von 1 :10 bis 1 :100 ausgeführt ist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass das Exzenterzahnrad und das Hohlzahnrad eine Zahnzahldifferenz von 1 bis 2 Zähne aufweist.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass das Hohlzahnrad zwischen 20 und 200 Zähnen aufweist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass das Hohlzahnrad einen maximalen Innendurchmesser zwischen 20 und 200 mm aufweist.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass das Hohlzahnrad der Exzentergetriebevorrichtung drehbar im Gehäuse gelagert ist. Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass die Exzentergetriebevorrichtung wenigstens teilweise aus einem metallischen Sinterwerkstoff besteht. Durch die Verwendung eines Sinterwerkstoffs kann die Gleitfähigkeit der Bauteile, d.h. insbesondere innerhalb der Exzentergetriebevorrichtung gesteigert werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, dass die Exzentergetriebevorrichtung wenigstens teilweise aus einem Polymer besteht. Durch die Verwendung eines Polymers kann die Exzentergetriebevorrichtung günstiger und leichter produziert werden. Darüber hinaus können die Unwucht und Reibung reduziert sowie der Wirkungsgrad erhöht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung.
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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.
In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponente und Baugruppen mit gleichen
Bezugszeichen beziffert.
Es zeigt:
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 4 eine perspektivische Schnittansicht auf die Exzentergetriebevorrichtung mit einem Teil der Abtriebswelle sowie einem ersten und zweiten Lager;
Figur 5 eine Frontansicht auf die Exzentergetriebevorrichtung mit einem Antriebsexzenter, einem Exzenterzahnrad sowie einem Hohlzahnrad;
Figur 6 eine perspektivische Schnittansicht auf den Antrieb, die Abtriebswelle, das erste Lager, den Antriebsexzenter und ein Exzenterzahnrad;
Figur 7 eine seitliche Schnittansicht auf den Antrieb, die Abtriebswelle, das erste Lager, den Antriebsexzenter und das Exzenterzahnrad;
Figur 8 eine perspektivische Ansicht auf den Antriebsexzenter mit einer Ausgleichsmasse;
Figur 9 eine Seitenansicht auf den Antriebsexzenter mit der Ausgleichsmasse; und
Figur 10 eine seitliche Schnittansicht durch den Antriebsexzenter. Detaillierte Beschreibuna der Erfinduna:
In Figur 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung als Rohrpresse gezeigt. Anstelle der Ausgestaltung als Rohrpresse kann die Werkzeugmaschine 1 auch als jede andere Schneid- oder Umformwerkzeug ausgestaltet sein. So ist es insbesondere auch möglich, dass die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 als Auspressgerät für chemische Substanzen, wie z.B. Klebstoff oder Dübelmasse ausgestaltet ist. Derartige Auspressgeräte könne auch als Dispenser bezeichnet werden.
Wie in Figur 1 zu erkennen ist, weist die als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine 1 im Wesentlichen ein Gehäuse 2, eine Werkzeugaufnahme 3 und eine Energieversorgung 4 auf.
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 Flalten bzw. Führen der Werkzeugmaschine 1. In den Figuren 1 bis 3 ist lediglich die linke Seitenfläche 2c dargestellt.
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) 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.
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).
An dem vorderen Ende 2a des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist die Werkzeugaufnahme 3 positioniert zum wiederlösbaren Aufnehmen und Flalten 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. 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.
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.
Wie in Figur 2, 3, 6 und 7 dargestellt ist der als bürstenloser Elektromotor ausgestaltete Antrieb 8 über die Antriebswelle 9 mit der Exzentergetriebevorrichtung 10 verbunden. Durch die Verbindung mit der Antriebswelle 9 wird ein in dem Antrieb 8 erzeugtes Drehmoment von dem Antrieb 8 auf die Exzentergetriebevorrichtung 10 übertragen.
Mit Hilfe der Exzentergetriebevorrichtung 10 kann eine Drehzahlübersetzung vom Antrieb 8 auf die Abtriebswelle 11 erzeugt werden.
Wie insbesondere in Figur 4 gezeigt, enthält die Exzentergetriebevorrichtung 10 weiterhin im Wesentlichen einen Antriebsexzenter 14, ein Exzenterzahnrad 15, ein Hohlzahnrad 16 sowie eine Ausgleichskupplung 17. Der Antriebsexzenter 14 weist eine Ausgleichsmasse 18 (auch Wuchtmasse oder Auswuchtmasse genannt) auf, der über die Antriebswelle 9 mit dem Antrieb 8 verbunden ist, vgl. Figur 8 bis 10. Zwischen dem Antriebsexzenter 14 und dem Antrieb 8 ist ein Lager 30 positioniert, vgl. Figur 6 und 7. Das Exzenterzahnrad 15 enthält eine Aussparung 15a für ein Kugellager 19. Der Antriebsexzenter 14 ist in das Kugellager 19 eingepasst und dadurch mit dem Exzenterzahnrad 15 drehfest verbunden. Durch ein Drehen des Antriebsexzenters 14 in Drehrichtung R wird auch das Exzenterzahnrad 15 entsprechend taumelnd gedreht.
Darüber hinaus ist das Exzenterzahnrad 15 in dem Hohlzahnrad 16 positioniert. Das Hohlzahnrad 16 ist drehfest mit der Innenseite des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 verbunden. Das Exzenterzahnrad 15 und das Hohlzahnrad 16 weisen eine Evolventenverzahnung 20 auf, vgl. Figur 5. Das Hohlzahnrad 16 weist einen Innendurchmesser DH von 100 mm auf. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Innendurchmesser DH des Hohlzahnrads 16 zwischen 20 und 200 mm betragen.
Des Weiteren enthält das Exzenterzahnrad 15 eine Anzahl an kreisförmig um den Antriebsexzenter 14 angeordnete Aussparungen 21 . In dem Ausführungsbeispiel, welches in den Figuren gezeigt ist, sind die Aussparungen 21 in Form von elf Durchbohrungen dargestellt. Es können jedoch auch mehr oder weniger als elf Durchbohrungen sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können die Aussparungen 21 auch als Sacklöcher dargestellt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausgleichskupplung 17 als Parallelkurbelkupplung mit Kupplungselementen 22 ausgestaltet. Jede der Durchbohrungen 21 des Exzenterzahnrads 15 dient jeweils zum Aufnehmen eines Kupplungselements 22. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kupplungselements 22 als Kupplungsstifte ausgestaltet.
Der Durchmesser DA einer als Durchbohrung ausgestalteten Aussparung 21 ist dabei doppelt so groß wie der Durchmesser DK eines als Kupplungsstift ausgestalteten Kupplungselements 22. Der Durchmesser einer Aussparung 21 entspricht dabei wenigstens dem Durchmesser eines Kupplungselements 22 und einem zweifachen Wert der Exzentrizität E des Exzenterzahnrads 15.
DAussparung — DKupplungselement + (2 X E)
DAussparung: Durchmesser der Aussparung DKupplungselement: Durchmesser des Kupplungselements E: Exzentrizität des Exzenterzahnrads.
Die Ausgleichskupplung 17 kann daher als Parallelkurbelkupplung oder auch als Stift- bzw. Kurbelkupplung bezeichnet werden.
Wie in Figur 4 ersichtlich ragt das freie Ende 22a eines jeden Kupplungsstiftes 22 in Pfeilrichtung A aus den Durchbohrungen 21 des Exzenterzahnrads 15 heraus. Die freien Enden 22a eines jeden Kupplungsstiftes 22 sind wiederum mit der Abtriebswelle 11 so verbunden, dass ein Drehmoment von den Kupplungsstiften 22 der Ausgleichskupplung 17 auf die Abtriebswelle 11 übertragen werden kann.
Die Abtriebswelle 11 weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf. Mit Hilfe eines Hauptlagers 23 und Sekundärlagers 24 ist die Abtriebswelle 11 im Inneren des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 gelagert. Das Hauptlager 23 ist als Wälzlager bzw. Kugellager und das Sekundärlager 24 ist als Gleitlager ausgestaltet. Gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels kann sowohl das Hauptlager 23 als auch das Sekundärlager 24 entweder als Wälzlager oder Gleitlager ausgestaltet sein. Entsprechend einer alternativen Ausgestaltungsform kann auch lediglich nur ein einziges Lager vorgesehen sein.
Wie bereits vorstehend beschrieben ist die Abtriebswelle 11 mit der Ausgleichskupplung 17 der Exzentergetriebevorrichtung 10 verbunden. Die Abtriebswelle 11 grenzt an den Gewindespindeltrieb 12 an. Der Gewindespindeltrieb 12 ist dabei mit der Abtriebswelle 11 verbunden. Durch den Gewindespindeltrieb 12 kann die Drehbewegung der Abtriebswelle 11 in eine Linearbewegung umgewandelt werden.
Wie insbesondere den Figuren 2 und 3 entnommen werden kann ist der Gewindespindeltrieb 12 mit dem Linearaktuator 13 verbunden. Der Linearaktuator 13 enthält im Wesentlichen eine Druckfeder 25 sowie eine Schubstange 26. Die Druckfeder 25 agiert dabei als Rückstellfeder für den Linearaktuator 13.
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.
Der als Elektromotor ausgestaltete Antrieb 8 kann bei einer maximalen Ausfahr- und Einfahrgeschwindigkeit des Linearaktuators 13 mit einem Drehzahlwert zwischen 10.000 und 30.000 rpm dreht. Insbesondere ist ein Drehzahlwert zwischen 15.000 bis 18.000 rpm für den
Antrieb 8 vorgesehen.
Bezuaszeichenliste
1 Werkzeugmaschine
2 Gehäuse
2a vorderes Ende 2a des Gehäuses
2b hinteres Ende des Gehäuses
2c linke Seitenfläche des Gehäuses
2d rechte Seitenfläche des Gehäuses
2e Oberseite des Gehäuses
2f Unterseite des Gehäuses
3 Werkzeugaufnahme
4 Energieversorgung
5 Schnittstelle
6 Werkzeug
7 Aktivierungsschalter
8 Antrieb
9 Antriebswelle
10 Exzentergetriebevorrichtung
11 Abtriebswelle
12 Gewindespindeltrieb
13 Linearaktuator
14 Antriebsexzenter
15 Exzenterzahnrad
15a Aussparung am Exzenterzahnrad
16 Hohlzahnrad
17 Ausgleichskupplung
18 Ausgleichsmasse 19 Kugellager
20 Evolventenverzahnung
21 Aussparungen am Exzenterzahnrad
22 Kupplungselement
22a freies Ende am Kupplungselement
23 Hauptlager
24 Sekundärlager
25 Druckfeder
26 Schubstange
27 Kraftflussumlenkungseinrichtung
30 Lager
DA Durchmesser einer Aussparung
DK Durchmesser eines Kupplungselements
DH Innendurchmesser des Hohlzahnrads
E Exzentrizität des Exzenterzahnrads

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugmaschine (1), insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb (8), eine Abtriebswelle (11), einen Gewindespindeltrieb (12) und einen Linearaktuator (13), wobei ein von dem Antrieb (8) erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle (11), den mit der Abtriebswelle (11) verbundenen Gewindespindeltrieb (12) auf den Linearaktuator (13) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Exzentergetriebevorrichtung (10) für eine Drehmomentanpassung zwischen dem Antrieb (8) und dem Gewindespindeltrieb (12) enthalten ist, wobei die Exzentergetriebevorrichtung (10) ein von dem Antrieb (8) antreibbaren Antriebsexzenter (14), ein von dem Antriebexzenter (14) antreibbares Exzenterzahnrad (15), eine von dem Exzenterzahnrad (15) antreibbare Ausgleichskupplung (17) zur Drehmomentübertragung von dem Exzenterzahnrad (15) auf die Abtriebswelle (11) enthält.
2. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem fest mit einem Gehäuse (2) verbundenen Hohlzahnrad (16) und dem Exzenterzahnrad (15) eine Evolventenverzahnung (20) enthalten ist.
3. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskupplung (17) als Parallelkurbelkupplung ausgestaltet ist.
4. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentergetriebevorrichtung (10) einstufig und mit einer Übersetzungsverhältnis von 1 :10 bis 1 :100 ausgeführt ist.
5. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterzahnrad (15) und das Hohlzahnrad (16) eine Zahnzahldifferenz von 1 bis 2 Zähne aufweist.
6. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlzahnrad (16) zwischen 20 und 200 Zähnen aufweist.
7. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlzahnrad (16) einen maximalen Innendurchmesser zwischen 20 und 200 mm aufweist.
8. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlzahnrad (16) der Exzentergetriebevorrichtung (10) drehbar im Gehäuse (2) gelagert ist.
9. Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentergetriebevorrichtung (10) wenigstens teilweise aus einem metallischen Sinterwerkstoff besteht.
10. Werkzeugmaschine (1 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentergetriebevorrichtung (10) wenigstens teilweise aus einem Polymer besteht.
11 . Werkzeugmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterzahnrad (15) wenigstens eine Aussparungen (21) zur Aufnahme eines Kupplungselements (22) enthält, wobei der Durchmesser (DA) einer Aussparung (21) wenigstens dem Durchmesser (DK) eines Kupplungselements (22) und einem zweifachen Wert der Exzentrizität (E) des Exzenterzahnrads (15) entspricht.
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