WO2008006635A1

WO2008006635A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: WO2008006635A1
Application number: PCT/EP2007/054579
Authority: WO
Inventors: Otto Baumann; Helmut Heinzelmann; Thomas Bernhardt; Hardy Schmid; Tobias Herr
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-01-17
Also published as: EP2040884A1; US20100038104A1; CN101489731A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben eines in einer Werkzeugaufnahme (32) aufnehmbaren Einsatzwerkzeugs, mit einem Antriebsstrang (50), der eine einer Antriebseinheit (16) nahe Antriebsseite (12) und eine einer Werkzeugaufnahme (32) nahe Abtriebsseite (14) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine zumindest eine Entkopplungseinheit aufweist, die zu einer drehelastischen Kopplung zwischen der Antriebsseite (12) und der Abtriebsseite (14) vorgesehen ist.

Description

28 . 0 6 . 0 6

ROBERT BOSCH GMBH; D-70442 Stuttgart

Handwerkzeugmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Handwerkzeugmaschinen zum Bohren bzw. Schlagbohren in Gestein, wie etwa Bohrhämmer, sind bekannt. Bei einer Betriebs- art „Schlagbohren" werden von einem Schläger Kraftimpulse in Form von Stößen über einen Döpper auf ein als Bohrer ausgebildetes Einsatzwerkzeug des Bohrhammers übertragen. Ein Drehantrieb des Einsatzwerkzeugs erfolgt über Mitnahmenasen, beispielsweise mit einem Festfutter. Ein Einsteckende des Einsatzwerkzeugs ist hierbei axial verschieblich. Das Festfutter wird über eine Bohrspindel (Hammerrohr) mittels eines Getriebes in Rotation versetzt. Ein vorzugsweise als Universalmotor ausgebildeter Antrieb treibt das Getriebe an.

Bei der eigentlichen Gesteinsbearbeitung können störende Gerätevibrationen auftreten, die sowohl von Bauteilschwingungen als auch von Drehstößen einer Bohrerschneide ausgehen, die insbesondere beim Schlagbohren in inhomogenen Gesteinsarten, wie etwa Beton, auftreten. Um dem entgegenzuwirken, sind verschiedene Lösungen bekannt, wie etwa ein Dämpfungssystem mit Gummielementen oder Federn in Bohrrichtung vorzusehen oder einen Handgriff über ein Drehgelenk anzubinden oder die Bewegung des Handgriffs in Relation zu einem Gehäuse zu entkoppeln .

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben eines in einer Werkzeugaufnahme aufnehmbaren Einsatzwerkzeugs, mit einem An- triebsstrang, der eine einer Antriebseinheit nahe Antriebsseite und eine der Werkzeugaufnahme nahe Abtriebsseite aufweist .

Es wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine zumin- dest eine Entkopplungseinheit aufweist, die zu einer drehelastischen Kopplung zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite vorgesehen ist. Der Antriebsstrang, der zwischen seiner Antriebsseite und seiner Abtriebseite üblicherweise völlig starr ausgebildet ist, weist durch die drehelastische Kopplung von Antriebsseite und Abtriebsseite eine zuverlässige Dämpfung von Drehmomentstößen auf. Eine Gerätevibration wird verringert und ein Komfort einer Bediensicherheit für einen Anwender verbessert. Vorteilhaft ist die Dämpfung des Drehantriebs an mehreren Stellen des Antriebsstrangs möglich. Dabei kann eine Einzelmaßnahme an einem einzigen Bauteil oder auch eine entsprechende Dämpfung an zwei oder mehr Stellen vorgesehen sein. Günstigerweise ist der Antriebsstrang durch eine drehelastische Kopplung weniger verschleißanfällig. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Entkopplungseinheit" eine Einheit verstanden werden, die zwischen zwei Bauteilen angeordnet ist und zu einer Entkopplung von Drehimpulsen, wie insbesondere einer Dämpfung und/oder besonders vorteilhaft einer Isolierung von Drehimpulsen, zwischen diesen zwei Bauteilen vorgesehen ist.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Entkopplungseinheit zumindest ein drehelastisches Verbindungsglied aufweist, wodurch eine vorteilhafte drehelastische Entkopplung von Drehmomentstößen zwischen zwei Bauteilen, die aufeinander ein Antriebsmoment übertragen, erreicht werden kann. Besonders vor- teilhaft weist das drehelastische Verbindungsglied eine Buchse auf, so dass hiermit eine konstruktiv einfache drehelastische Entkopplung entlang des Antriebsstrangs erreicht werden kann, insbesondere wenn die Buchse von einer gummielastischen Buchse gebildet ist. Weitere, dem Fachmann als sinnvoll er- scheinende drehelastische Verbindungsglieder, wie beispielsweise eine Drehstahlfeder und weitere, unterschiedliche Federelemente, sind grundsätzlich möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge- schlagen, dass die Entkopplungseinheit zumindest ein Entkopplungsmittel aufweist, das zusätzlich eine Entkopplung in axialer Richtung ermöglicht. Hierdurch kann ein Komfort der Handwerkzeugmaschine für einen Bediener erhöht werden, da hier vorteilhaft eine axiale Antriebsbewegung des Schlagwerks entlang des Antriebsstrangs gedämpft werden kann, wie dies insbesondere durch gummielastische Dampfungsglieder erreicht werden kann.

Vorteilhafterweise ist das die Entkopplung in axialer Rich- tung ermöglichende Entkopplungsmittel in axialer Richtung im Bereich eines Hammerrohrs angeordnet, wodurch eine besonders vorteilhafte Dampfung von axialen Impulsen, wie insbesondere schlagenden Bewegungen, erreicht werden kann. Zusatzlich kann eine Lebensdauer einzelner Bauteile vorteilhaft erhöht wer- den, indem diese mittels der axialen und/oder drehelastischen Entkopplungsmittel vor einem erhöhten Verschleiß geschützt sind.

Eine vorteilhafte Uberbelastung eines drehelastischen Verbin- dungsglieds kann vermieden werden, wenn die Handwerkzeugmaschine zumindest eine entsprechende Anschlagflache aufweist.

Es sind verschiedene Arten und/oder verschiedene Anordnungen der stoß- und schwingungsdampfenden Kopplung möglich. Guns- tigerweise kann das drehelastische Verbindungsglied zu einer drehelastischen Aufnahme eines Festfutters vorgesehen sein. Das Festfutter ist in der Bohrspindel angeordnet. Hierdurch können die von einem Bohrwerkzeug beim Schlagbohren erzeugten Drehmomentstoße vorteilhaft bei einer Übertragung von dem Festfutter auf die Bohrspindel gedampft werden, insbesondere wenn das drehelastische Verbindungsglied von einer gummielastischen Buchse ausgebildet ist. Zudem kann hiermit neben einer drehelastischen Entkopplung eine zusatzliche Entkopplung in axialer Richtung zwischen dem Festfutter und der Bohrspin- del erreicht werden. Zusatzlich oder alternativ ist das drehnachgiebige Verbindungsglied zwischen der Antriebseinheit und einem Antriebsritzel angeordnet, so dass die Antriebseinheit vorteilhaft vibrationsgedampft mit dem Antriebsritzel verbunden ist und ein Verschleiß in der Antriebseinheit und am Antriebsritzel vorteilhaft reduziert werden kann. Besonders vorteilhaft ist das drehnachgiebige Verbindungsglied zur Übertragung eines Antriebsmoments zwischen der Antriebseinheit und dem Antriebsritzel formschlussig mit der Antriebseinheit und/oder dem Antriebsritzel verbunden.

Weiterhin kann wenigstens ein Zahnrad wenigstens einer dem Antriebsstrang zugeordneten Getriebeeinheit in einer drehelastischen Verbindung zu einer Welle stehen. Dabei kann die Verbindung auch mehrteilig mit elastischen Verbindungsgliedern ausgebildet sein, wodurch eine besonders effiziente Entkopplung und/oder Dampfung entlang des Antriebsstrangs erreicht werden kann.

Eine weitere Möglichkeit ist, eine dem Antriebsstrang zugeordnete Steckverzahnung mit einem drehelastischen Verbindungsglied vorzusehen. Bevorzugt ist die Steckverzahnung an einer Zwischenwelle zwischen der Antriebseinheit und einer Bohrspindel angeordnet. Hierdurch kann vorteilhaft ein Ver- schleiß von Bauteilen durch eine Dampfung und/oder Entkopplung von Vibrationen und/oder Drehmomentstoßen reduziert werden und gleichzeitig kann eine vorteilhafte Übertragung eines Antriebsmoments erreicht werden, insbesondere wenn das drehelastische Verbindungsglied formschlussig zwischen der Zwi- schenwelle und der Steckverzahnung angeordnet ist. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Uberlastkupplung mit wenigstens einem drehelastischen Verbindungsglied vorgesehen ist, wodurch die Uberlastkupplung vorteilhaft vor Drehmomentstoßen und/oder Impulsstoßen des Schlagwerks geschützt werden kann.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Handwerkzeugmaschine wenigstens ein drehnachgiebiges Drehmitnahmemittel aufweist, das innerhalb der Werkzeugaufnahme angeordnet ist, wodurch insbesondere Drehmomentstoße eines Einsatzwerkzeugs bei einer Übertragung auf die Werkzeugaufnahme besonders effektiv gedampft werden können. Unter einem „drehnachgiebigen Drehmitnahmemittel" soll ein Mittel, wie insbesondere ein Nutmittel, verstanden werden, das sowohl von einem Nutstein als auch von einer Nut gebildet sein kann und das zur drehelastischen Entkopplung von insbesondere Drehmomentstoßen drehnachgiebig ausgeführt und/oder drehnachgiebig gelagert ist.

Je nach Handwerkzeugmaschine, Leistungsklasse, Einsatzzweck und dergleichen können eine oder mehrere der Maßnahmen in geeigneter Weise vorgesehen werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmaßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen .

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Antriebsstrangs eines bevorzugten Bohrhammers mit Schlagwerksanordnung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Bohrspindel entlang der Linie II-II der Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt eines Antriebsstrangs 50 einer bevorzugten, als Bohrhammer ausgebildeten Handwerkzeugmaschine 10 mit Schlagwerksanordnung. Die Funktionsweise und Ausgestaltung des Antriebsstrangs 50 eines Bohrhammers ist dem Fachmann allgemein bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.

Ein nicht näher dargestelltes Einsatzwerkzeug ist drehend und/oder schlagend antreibbar, wenn es in eine Werkzeugaufnahme 32 eingesteckt ist. In der Werkzeugaufnahme 32 ist ein Festfutter 40 angeordnet, in dem das Einsatzwerkzeug beim

Einsetzen in an sich bekannter Weise automatisch verriegelbar ist. Das im Arbeitszustand in der Werkzeugaufnahme 32 gehaltene Einsatzwerkzeug ist über den Antriebsstrang 50 mit einer, vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeten und nur an- satzweise angedeuteten Antriebseinheit 16 verbunden. Der Antriebsstrang 50 weist eine der Antriebseinheit 16 nahe Antriebsseite 12 und eine der Werkzeugaufnahme 32 nahe Abtriebsseite 14 auf. Eine Welle 18 der Antriebseinheit 16 u- bertragt ein Antriebsmoment auf ein Antriebsritzel 20, das im Eingriff mit einer Zwischenwelle 44 ist. Anhand von Pfeilen im Antriebsstrang 50 ist der Ubertragungsweg des Antriebsmoments von der Antriebseinheit 16 zum nicht dargestellten Einsatzwerkzeug in Figur 1 skizziert. Dabei wird das Antriebsmoment mittels eines Zahnrads 60 von dem Antriebsritzel 20 der Antriebseinheit 16 auf die Zwischenwelle 44 übertragen und mittels eines weiteren Zahnrads 62 von der Zwischenwelle 44 auf eine Bohrspindel 46 übertragen. Je nach Stellung einer ersten Getriebeeinheit 28 und einer zweiten Getriebeeinheit 30 ist das Einsatzwerkzeug bekanntermaßen drehend oder schla- gend oder drehend und schlagend antreibbar.

Zur drehelastischen Entkopplung von Drehmomentstoßen entlang des Antriebsstrangs 50 weist die Handwerkzeugmaschine 10 eine Entkopplungseinheit auf, die zwischen der Antriebsseite 12 und der Abtriebsseite 14 des Antriebsstrangs 50 angeordnet ist. Die Entkopplungseinheit weist unterschiedliche drehelastische Verbindungsglieder 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80 auf, die zwischen zwei Bauteilen, die aufeinander ein Antriebsmoment übertragen, angeordnet sind. Das erste drehelastische Verbin- dungsglied 68 befindet sich zwischen der Antriebseinheit 16 und dem Antriebsritzel 20, das eine Übertragung von Drehmomentstoßen und/oder Vibrationen, die in einem Schlagbohrbetrieb der Handwerkzeugmaschine auftreten, auf die Antriebseinheit 16 reduziert. Das drehelastische Verbindungsglied 68 ist dabei formschlussig mit der Antriebseinheit 16 und form- schlussig mit dem Antriebsritzel 20 verbunden. Das weitere drehelastische Verbindungsglied 70 ist zwischen der ein Antriebsmoment der Antriebseinheit 16 übertragenden Welle 18 und dem von der ersten Getriebeeinheit 28 umfassten Zahnrad 60 angeordnet. Damit wird vorteilhaft eine Ubertra- gung von Drehmomentstoßen und/oder Vibrationen vom Zahnrad 60 auf die Welle 18 reduziert. Zudem kann in einer dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Weise die erste Getriebeeinheit 28 mit weiteren drehelastischen Verbindungsgliedern zwischen den einzelnen Zahnradern versehen sein, so dass eine maximale Dampfung von Drehmomentstoßen und/oder Vibrationen erreicht wird.

Entlang der Zwischenwelle 44 ist eine Steckverzahnung 56 an dieser angeordnet, die ein Antriebsmoment von der Zwischen- welle 44 auf ein Schlagwerk 22 übertragt. Das Schlagwerk 22 ist hier als Taumeltrieb 24 mit einem Taumelfinger 26 ausgebildet. Mit der Steckverzahnung 56 wird der Taumelfinger 26 freigegeben oder im Arbeitseinsatz in Wirkverbindung mit dem Einsatzwerkzeug bzw. der Werkzeugaufnahme 32 gebracht. Das Schlagwerk 22 gibt in Längsrichtung 34 Impulsstoße auf das

Einsatzwerkzeug weiter. Die Längsrichtung 34 ist parallel zu einer Längsrichtung 36 der Zwischenwelle 44. Beide Endpositionen des Taumelfingers 26 sind in der Zeichnung mit durchgezogener Linie bzw. mit unterbrochener Linie angedeutet. Im Ausfuhrungsbeispiel ist die drehend gelagerte Bohrspindel 46 als Hammerrohr 82 ausgebildet.

Zur drehelastischen Entkopplung ist die Steckverzahnung 56 mit dem drehelastischen Verbindungsglied 72 formschlussig an der Zwischenwelle 44 angeordnet, so dass eine maximale Ent- kopplung bei einer Übertragung eines Antriebsmoments erzielt wird.

An einer der Werkzeugaufnahme 32 zugewandten Seite der Zwi- schenwelle 44 ist diese mittels des drehelastischen Verbindungsglieds 74 mit dem Zahnrad 62 der zweiten Getriebeeinheit 30 verbunden. Zusatzlich ist im Bereich einer Uberlastkupp- lung 48 das drehelastische Verbindungsglied 76 angeordnet. Das drehelastische Verbindungsglied 76 der Entkopplungsein- heit ist im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 10 zu einer

Dampfung von Drehimpulsstoßen und zudem zu einer Dampfung in axialer Richtung vorgesehen, so dass die einzelnen Bauteile der Uberlastkupplung 48 vorteilhaft vor einer schlagenden Bewegung des Schlagwerks 22 geschützt sind. Die Uberlastkupp- lung 48 schützt den Antriebsstrang 50 vor Überlastung, falls das Einsatzwerkzeug im Betrieb beispielsweise blockieren sollte .

Im Festfutter 40 ist eine Drehmitnahme 42 ausgebildet, die bei eingestecktem Einsatzwerkzeug dieses bei einer Drehung mitnimmt. Dazu weist das Einsatzwerkzeug üblicherweise eine zur Drehmitnahme 42 korrespondierende Form seines Einsteckendes auf.

Figur 2 erläutert eine bevorzugte drehelastische Kopplung anhand eines Teilschnitts entlang der Linie II-II der Figur 1. Das drehbar gelagerte Festfutter 40 ist in einer als Hammerrohr ausgebildeten Bohrspindel 46 angeordnet. In einer zentralen Aufnahme 64 des Festfutters 40 ist das Einsatzwerkzeug mit seinem Einsteckende einfuhrbar und mit zwei nach innen weisenden Drehmitnahmemitteln 88, 90 einrastbar. Die dreh- nachgiebige Kopplung ist durch das als gummielastische Buchse 52 ausgebildete drehelastische Verbindungsglied 78 verwirklicht, das in einer am Umfang des Festfutters 40 ausgebildeten, zylinderförmigen Ausnehmung 58 angeordnet ist. Durch die gummielastische Buchse 52 werden eine drehelastische Entkopplung von unerwünschten Drehmomentstoßen und eine Entkopplung von Impulsen in einer von der Längsrichtung 34 gebildeten, axialen Richtung im Bereich des Hammerrohrs 82 ermöglicht. Ein fortsatzartiges, bolzenformiges Verbindungselement 38, das fest mit der Bohrspindel 46 ausgebildet ist, greift in die Ausnehmung 58. Zur drehelastischen und axialen Entkopplung des Festfutters 40 von der Bohrspindel 46 ist das Verbindungselement 38 innerhalb des Festfutters 40 von der gummielastischen Buchse 52 umgeben.

Ein weiteres fortsatzartiges, bolzenformiges Verbindungselement 84, das ebenfalls fest mit der Bohrspindel 46 ausgebildet ist, ist in einer weiteren Ausnehmung 86 angeordnet. Innerhalb des Festfutters 40 ist das Verbindungselement 84 beabstandet zu einer zylinderförmigen Innenwandung der Ausnehmung 86 angeordnet. Hierdurch bildet die Innenwandung der Ausnehmung 86 eine Anschlagflache 54 des Verbindungselements 84. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 10 wird bei starken Drehmomentstoßen die gummielastische Buchse 52 vor einer Uberbelastung geschützt, da mittels der Anschlagflache 54 eine Vibrationsbewegung des Festfutters 40 gegenüber den Verbindungselementen 38, 84 bzw. der Bohrspindel 46 begrenzt ist .

Zur weiteren drehelastischen Entkopplung weist die Entkopplungseinheit innerhalb der Werkzeugaufnahme 32 das weitere drehelastische Verbindungsglied 80 auf. Hierzu sind die Drehmitnahmemittel 88, 90 über das Verbindungsglied 80 in Um- fangsrichtung zur drehelastischen Entkopplung im Festfutter gelagert .

Claims

28 . 0 6 . 0 6ROBERT BOSCH GMBH; D-70442 StuttgartAnsprüche

1. Handwerkzeugmaschine zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben eines in einer Werkzeugaufnahme (32) aufnehmbaren Einsatzwerkzeugs, mit einem Antriebsstrang (50), der eine einer Antriebseinheit (16) nahe Antriebsseite (12) und eine der Werkzeugaufnahme (32) nahe Abtriebsseite (14) aufweist, gekennzeichnet durch zumindest eine Entkopplungseinheit, die zu einer drehelastischen Kopplung zwischen der Antriebsseite (12) und der Abtriebsseite (14) vorgesehen ist.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinheit zumindest ein drehelastisches Verbindungsglied (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) aufweist.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehelastische Verbindungsglied (78) eine Buchse aufweist.

4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinheit zumindest ein Entkopplungsmittel aufweist, das zusatzlich eine Entkopplung in axialer Richtung ermog- licht.

5. Handwerkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Entkopplung in axialer Richtung ermöglichende Entkopplungsmittel in axialer Richtung im Bereich eines Hammerrohrs (82) angeordnet ist.

6. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Anschlag- flache (54) zur Vermeidung einer Uberbelastung wenigstens eines drehelastischen Verbindungsglieds.

7. Handwerkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehelastisches Verbindungs- glied (78) zu einer drehelastischen Aufnahme eines Festfutters (40) zu einer Bohrspindel (46) vorgesehen ist.

8. Handwerkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das drehelastische Verbindungsglied (78) von einer gummielastische Buchse (52) gebildet ist.

9. Handwerkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehelastisches Verbindungsglied (68) zwischen der Antriebseinheit (16) und einem Antriebsritzel (20) angeordnet ist.

10. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zahnrad (60, 62) wenigstens einer dem Antriebsstrang (50) zugeordneten Getriebeeinheit (28, 30) in einer drehelastischen Verbindung zu einer Welle (18) steht.

11. Handwerkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mehrteilig mit drehelastischen Verbindungsgliedern (70, 74) ausgebildet ist.

12. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Antriebsstrang (50) zugeordnete Steckverzahnung (56) mit einem drehelastischen Verbindungsglied (72) vorgesehen ist.

13. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung (56) an der Zwischenwelle (44) angeordnet ist.

14. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastkupp- lung (48) mit wenigstens einem drehelastischen Verbindungsglied (76) vorgesehen ist.

15. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein drehnachgiebiges Drehmitnahmemittel, das innerhalb der Werkzeugaufnahme angeordnet ist.