GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine
für ein sich drehendes Werkzeug, wie einen Elektroschrauber, eine Bohrmaschine, einen
Bohrhammer oder einen Bohrmeißel, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und wie aus
EP 0 976 505 A2 bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Betriebsverfahren einer Handwerkzeugmaschine.
[0002] Aus
FR 903 072 A ist eine Überlastkupplung für Werkzeugmaschinen bekannt. An einer Antriebswelle ist
ein Klinkenrad befestigt. Die Klinken greifen in eine Verzahnung an der Abtriebswelle
ein. Die Klinken werden durch eine Steuerscheibe betätigt. Die Steuerscheibe ist um
die Antriebswelle schwenkbar aufgehängt. Eine parallele Scheibe ist starr mit der
Antriebswelle verbunden. Eine an den beiden Scheiben exzentrisch aufgehängte Feder
überträgt ein Drehmoment von der Antriebswelle auf die Steuerscheibe. Bedingt durch
das Drehmoment wird die Steuerscheibe gegenüber der parallelen Scheibe und dem Klinkenrad
um einen Winkel verschwenkt. Wenn der Winkel einen Grenzwert überschreitet, gibt die
Steuerscheibe die Klinken frei, wodurch Abtriebswelle sich frei gegenüber der Antriebswelle
drehen kann. Das an der Steuerscheibe anliegende Drehmoment fällt dabei ab, wodurch
diese wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt und die Klinken verriegelt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[0003] Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine wird im Anspruch 1 definiert. Sie beinhaltet
eine Werkzeugaufnahme, eine Abtriebswelle, die mit der Werkzeugaufnahme gekoppelt
ist, einen Motor, der mit einer Antriebswelle gekoppelt ist, und eine Kupplung. Die
Kupplung hat eine Federeinrichtung, welche Antriebswelle und Abtriebswelle kraftschlüssig
verbindet. Die Federeinrichtung ist an einem Exzenter der Abtriebswelle und an einem
Exzenter der Antriebswelle dauerhaft, unlösbar aufgehängt. Die Federeinrichtung ist
in jeder relativen Stellung der Antriebswelle und der Abtriebswelle mit den beiden
Exzentern verbunden.
[0004] Die Exzenter sind vorzugsweise starr mit den jeweiligen Wellen verbunden. Exzenter
und Welle können ein materialschlüssig zusammenhängendes Bauteil sein. Ein Drehmoment
wird vollständig und dauerhaft von der Welle auf den Exzenter und umgekehrt übertragen.
Die Feder übt dauerhaft, vorzugsweise parallel zu einer Verbindungslinie der beiden
Exzenter, in einer ersten Richtung eine Federkraft auf den abtriebsseitigen Exzenter
und in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung eine entgegengesetzte
gleichstarke Federkraft auf den antriebsseitigen Exzenter aus.
[0005] In Abhängigkeit der relativen Winkelstellung des antriebsseitigen Exzenters zu dem
abtriebsseitigen Exzenters ändert sich das von der Federeinrichtung auf die Abtriebswelle
ausgeübte Drehmoment in Betrag und Drehsinn. Ein Wechsel des Drehsinns erfolgt bei
Überschreiten von Ruhestellung und Totpunkt der Kupplung, bei welchen die Exzenter
minimal oder maximal voneinander beabstandet sind. Solange ein antriebsseitig angelegtes
Drehmoment geringer als ein oberer Grenzwert ist, folgt die Antriebswelle der Abtriebswelle
in gleichem Drehsinn. Wenn das angelegte Drehmoment größer als der obere Grenzwert
ist, überschreitet die Kupplung den Totpunkt und die Federeinrichtung übt ein zu der
Antriebswelle gegenläufiges Drehmoment aus. Die Werkzeugaufnahme dreht sich rückwärts.
Die Federeinrichtung und ggf. der Motor bringen die Kupplung in Ruhestellung, wodurch
ein erneuter Wechsel des Drehsinns des übertragenen Drehmoments erfolgt. Die Werkzeugaufnahme
dreht sich wieder vorwärts.
[0006] Die Abtriebswelle kann parallel, vorzugsweise koaxial zu der Antriebswelle sein.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Exzenter der Abtriebswelle ein antreibendes
Lager beinhaltet, an dem die Federeinrichtung unlösbar aufgehängt ist. Das antreibende
Lager ist um eine Achse drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse der Abtriebswelle
und versetzt zu der Drehachse der Abtriebswelle ist. Der Exzenter der Antriebswelle
kann ein angetriebenes Lager beinhalten, an dem die Federeinrichtung unlösbar aufgehängt
ist. Das angetriebene Lager ist um eine Achse drehbar, die parallel zu einer Drehachse
der Antriebswelle und versetzt zu der Drehachse der Antriebswelle ist. Die Aufhängung
an einem drehbaren Lager ermöglicht der Federeinrichtung sich parallel zu einer Verbindungslinie
zwischen den beiden Exzentern auszurichten. Federn der Federeinrichtung, z.B. Spiralfedern,
werden nur längs ihrer Achse belastet und unterliegen keinen oder nur geringen Biegekräften.
Die Federeinrichtung hat vorzugsweise eine oder zwei Federn, welche alle parallel
zu einer Verbindungslinie des genau einen Exzenters mit dem genau einen anderen Exzenter
ausgerichtet sind.
[0007] Ein erstes Ende der Federeinrichtung kann derart mit dem ersten Exzenter gekoppelt
sein, dass eine Drehbewegung der Antriebswelle und des ersten Endes synchron sind,
und ein zweites Ende der Federeinrichtung kann derart mit dem zweiten Exzenter gekoppelt
sein, dass eine Drehbewegung der Abtriebswelle und des zweiten Endes synchron sind.
[0008] Ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren einer Handwerkzeugmaschine, die eine Werkzeugaufnahme,
eine mit der Werkzeugaufnahme gekoppelte Abtriebswelle, einen Motor, eine mit dem
Motor gekoppelte Antriebswelle und eine zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle geschaltete
Kupplung aufweist, wird im Anspruch 7 definiert. Es sieht vor, dass ein Motor die
Antriebswelle in einem Drehsinn dreht, die Kupplung in einem ersten Modus ein Drehmoment
von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle überträgt, die Kupplung in einem zweiten
Modus auf die Abtriebswelle ein zu dem Drehsinn gegenläufiges Drehmoment ausübt, wobei
die Kupplung von dem ersten Modus in den zweiten Modus wechselt, wenn ein an die Antriebswelle
angelegtes Drehmoment ein kritisches Drehmoment überschreitet, und von dem zweiten
Modus in den ersten Modus zurück wechselt, nachdem der Motor die Antriebswelle um
180 Grad gegenüber der Abtriebswelle weitergedreht hat. Die Handwerkzeugmaschine wechselt
Drehmomentgeschaltet von dem ersten Modus in den zweiten Modus. Der zweiten Modus
wird im wesentlichen positionsgesteuert beendet, nämlich wenn die Kupplung durch Drehen
der Antriebswelle in den Ruhepunkt überführt ist. Der zweite Modus beginnt, wenn die
Kupplung im Totpunkt ist, welcher um 180 Grad versetzt zu dem Ruhepunkt ist.
[0009] Eine Ausgestaltung des Betriebsverfahrens sieht vor, dass die Kupplung eine Federeinrichtung
aufweist, welche der Motor im ersten Modus vorspannt und welche sich im zweiten Modus
zum Ausüben eines entgegen dem Drehsinn wirkenden Drehmoments entspannt. Die Abtriebswelle
wird im zweiten Modus nicht durch den Motor sondern durch die Federeinrichtung mit
einem Drehmoment beaufschlagt. Die Speisung der Federeinrichtung erfolgt während des
ersten Modus und die Freigabe der Energie, wenn die Kupplung den Totpunkt überschreitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0010] Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen
und Figuren. In den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine Handwerkzeugmaschine;
- Fig. 2
- eine Kupplung der Handwerkzeugmaschine im Längsschnitt;
- Fig. 3 bis Fig. 5
- die Kupplung von Fig. 3 im Querschnitt und verschiedenen Stellungen;
- Fig. 6
- eine Kupplung der Handwerkzeugmaschine im Längsschnitt;
- Fig. 7
- und Fig. 8 eine Kupplung im Längsschnitt und Querschnitt;
[0011] Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den
Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
[0012] Fig. 1 zeigt schematisch als Beispiel einer Handwerkzeugmaschine mit drehendem Werkzeug
einen Bohrhammer
1. Der Bohrhammer
1 hat eine Werkzeugaufnahme
2, in welche ein Schaftende
3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels
4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers
1 bildet ein Motor
5, welcher ein Schlagwerk
6 und eine hohle Spindel
7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer
1 mittels eines Handgriffs
8 führen und mittels eines Systemschalters
9 den Bohrhammer
1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer
1 den Bohrmeißel
4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse
10 und kann dabei den Bohrmeißel
4 in Schlagrichtung
11 längs der Arbeitsachse
10 in einen Untergrund schlagen.
[0013] Das Schlagwerk
6 ist beispielsweise ein pneumatisches Schlagwerk
6. Ein Erreger
12 und ein Schläger
13 sind in dem Schlagwerk
6 längs der Arbeitsachse
10 beweglich geführt. Der Erreger
12 ist über einen Exzenter
14 oder einen Taumelfinger an den Motor
5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder
gebildet durch eine pneumatische Kammer
15 zwischen Erreger
12 und Schläger
13 koppelt eine Bewegung des Schlägers
13 an die Bewegung des Erregers
12 an. Der Schläger
13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels
4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger
16 (Döpper) einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel
4 übertragen. Das Schlagwerk
6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses
17 angeordnet. Ein Getriebe
18 kann zum Untersetzen einer Drehzahl des Motors
5 und Erhöhen dessen Drehmoments im Antriebsstrang zwischen Motor
5 und Spindel
7 vorgesehen sein.
[0014] Eine drehmomentgesteuerte Kupplung
20 ist in dem Antriebsstrang zwischen dem Motor
5 und der Werkzeugaufnahme
2 angeordnet. Anstelle der beispielhaft dargestellten Anordnung zwischen dem Motor
5 und dem Getriebe
18 kann die Kupplung
20 beispielsweise zwischen dem Getriebe
18 und der hohlen Abtriebswelle
7 angeordnet werden. Die Kupplung
20 ist ausgelegt, eine Kraftübertragung des Motors
5 an die Werkzeugaufnahme
2 zu unterbrechen, sobald ein angelegtes Drehmoment einen Schwellwert überschreitet.
Die Kupplung
20 löst weiters nach einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung einen Rückschlag
entgegen der vorhergehenden Drehrichtung aus.
[0015] Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Kupplung
20, Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen einen Querschnitt in der Ebene III-III. Die beispielhafte
Kupplung
20 koppelt eine antriebsseitige Welle
21 mit einer abtriebsseitigen Welle
22, welche beide koaxial zu einer Drehachse
23 sind. Die antriebsseitige Welle
21 ist mit einer antriebsseitigen Scheibe
24 drehfest verbunden, wodurch diese antriebsseitige Scheibe
24 von dem Motor
5 angetrieben werden kann. Der antriebsseitigen Scheibe
24 längs der Drehachse
23 versetzt und gegenüberliegend ist eine abtriebsseitige Scheibe
25 angeordnet, welche mit der abtriebsseitigen Welle
22 drehfest verbunden ist. Die abtriebsseitige Welle
22 überträgt ein Drehmoment von der abtriebsseitigen Scheibe
25 auf die Werkzeugaufnahme
2. Die beiden Wellen
21,
22 können relativ zueinander um beliebige Winkel um die Drehachse
23 gedreht werden. Ein oder mehrere Drehmoment-übertragende Kupplungen und Getriebe
können zwischen dem Motor
5 und der antriebsseitigen Scheibe
24 bzw. zwischen der abtriebsseitigen Scheibe
25 und der Werkzeugaufnahme
2 angeordnet sein.
[0016] Die antriebsseitige Scheibe
24 und die abtriebsseitige Scheibe
25 sind über eine Federeinrichtung
26 gekoppelt. Die antriebsseitige Scheibe
24 hat ein antreibendes Lager
27, welches mit einem Ende
28 der Federeinrichtung
26 unlösbar verbunden ist. Die abtriebsseitige Scheibe
25 hat ein abtriebsseitiges Lager
29, welches mit einem anderen Ende
30 der Federeinrichtung
26 unlösbar verbunden ist. Unabhängig von der relativen Stellung der antriebsseitigen
Scheibe
24 und der abtriebsseitigen Scheibe
25 sind das eine Ende
28 der Federeinrichtung
26 in Kontakt mit dem antreibenden Lager
27 und das andere Ende
30 der Federeinrichtung
26 in Kontakt mit dem angetriebenen Lager
29. Die Enden
28,
30 können formschlüssig, materialschlüssig und/oder kraftschlüssig an den jeweiligen
Lagern
27,
29 befestigt sein.
[0017] Die Federeinrichtung
26 ist an den beiden Lagern
27,
29 aufgehängt. Die Federeinrichtung
26 richtet sich parallel zu einer Verbindungslinie der beiden Lager
27,
29 aus. Das antriebsseitige Lager
27 ist in einem ersten radialen Abstand
31 zu der Drehachse
23 exzentrisch angeordnet. Das abtriebsseitige Lager
29 ist in einem zweiten radialen Abstand
32 zu der Drehachse
23 exzentrisch angeordnet. Die beiden Lager
27,
29 sind Exzenter der jeweiligen Scheiben
25,
24. Die Federeinrichtung
26 übt auf die abtriebsseitige Scheibe
25 ein Drehmoment
33 aus, wenn ein Winkel
34 zwischen den beiden Lagern
27,
29 bezogen auf die Drehachse
23 von 0 Grad und 180 Grad verschieden ist. Die beiden Winkel gleich 0 Grad und 180
Grad werden nachfolgend als Ruhestellung bzw. Totpunkt bezeichnet. Der erste radiale
Abstand
31 und der zweiten radiale Abstand
32 sind in der dargestellten Ausführungsform verschieden.
[0018] Das antriebsseitige Lager
27 kann beispielsweise durch einen antreibenden Zapfen
35 und das abtriebsseitige Lager
29 durch einen angetriebenen Zapfen
36 ausgebildet sein. Der antreibende Zapfen
35 kann um ein Drehlager oder Radiallager auszubilden in einem Lagerbock
37 um seine Achse
38 drehbar angeordnet sein. Gleichmaßen kann der angetriebene Zapfen
36 in einem Lagerbock
39 um seine Achse
40 drehbar gelagert sein. Die Federeinrichtung
26 ist beispielsweise eine Spiralfeder, welche unter Zug vorgespannt mit ihren jeweiligen
Enden
28,
30 an den beiden Zapfen
35,
36 aufgehängt ist. Die Enden
28,
30 der Feder
26 können drehbar um die Achsen
38,
40 an den Zapfen
35,
36 aufgehängt sein. Die Enden
28,
30 hintergreifen beispielsweise die beiden Zapfen
35,
36, wodurch die unter Zug vorgespannte Feder
26 permanent, d.h. in jeder relativen Winkelstellung der Lager
27,
29, mit beiden Zapfen
35,
36 in Kontakt bleibt.
[0019] Die antriebsseitige Scheibe
24 wird von dem Motor
5 in einem Drehsinn
41 gedreht. Zumindest in diesem Drehsinn
41 kann die antriebsseitige Scheibe
24 relativ zu der abtriebsseitigen Scheibe
25 um einen beliebigen Winkel um die Drehachse
23, auch um Winkel größer als 360 Grad gedreht werden. Ein Rotationskörper definiert
durch die um die Drehachse
23 rotierende abtriebsseitigen Scheibe
25 und die mit ihr um die Drehachse
23 drehfest verbundenen Komponenten, wie z.B. das antriebsseitige Lager
27, hat vorzugsweise keine räumliche Überschneidung mit der abtriebsseitigen Scheibe
25 und dem abtriebsseitigen Lager
29. Die abtriebsseitige Scheibe
25 hat keinen starren Anschlag, mit welchem die antriebsseitige Scheibe
24 bei einem Drehen um die Drehachse
23 in Eingriff gelangt. Eine Drehmitnahme der abtriebsseitigen Scheibe
25 erfolgt nur durch eine kraftschlüssige Ankopplung mittels der Federeinrichtung
26 des angetriebenen Lagers
29 an das antreibende Lager
27. Innerhalb eines Raumes, den die beiden Lager
27,
29 bei einer Rotation um die Drehachse
23 umschreiben, sind nur die beiden Lager
27,
29 und die Federeinrichtung
26 angeordnet. Die Federeinrichtung
26 kann sich bei jeder beliebigen Stellung der beiden Lager
27,
29 parallel zu deren Verbindungslinie ausrichten.
[0020] Ein radialer Abstand
31 des antreibenden Zapfens
35 zu der Drehachse
23 und ein radialer Abstand
32 des angetriebenen Zapfens
36 sind in der dargestellten Ausführungsform verschieden. Die Zapfen
35,
36 können in axialer Richtung, d.h. in einer Projektion auf eine zu der Drehachse
23 parallele Ebene, überlappen. Die Feder
26 kann in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse
23 liegen. Eine andere Ausgestaltung kann einen axialen Versatz zwischen den Zapfen
35,
36 vorsehen. Hierbei ist es möglich die beiden Zapfen
35,
36 mit gleichen radialen Abständen
31,
32 zu der Drehachse
23 anzuordnen.
[0021] Das Funktionsprinzip der Kupplung
20 wird für eine Federeinrichtung
26 mit einer unter Zug belasteten Feder
26 beschrieben. Die Feder
26 zieht die beiden Lager
27,
29 zueinander, wodurch sich ohne angelegtem Drehmoment ein relativer Winkel
34 von 0 Grad (Ruhestellung) einstellt. Der Motor
5 dreht die antriebsseitige Scheibe
24 in einem Drehsinn
41. Das von dem Motor
5 ausgeübte Drehmoment wird durch die Feder
26 von dem ersten Lager
27 auf das zweite Lager
29 übertragen. Die abtriebsseitige Scheibe
25 überträgt an die abtriebsseitige Welle
22 ein Drehmoment
33 weiter, welches in Betrag und Drehrichtung mit dem angelegten Drehmoment der antriebsseitigen
Scheibe
24 übereinstimmt. Die belastete Feder
26 wird dabei gedehnt, wodurch sich der Winkel
34 erhöht. Das antriebsseitige Lager
27 ist um den Winkel
34 in dem Drehsinn
41 dem abtriebsseitigen Lager
29 vorauslaufend. Der Winkel
34 liegt typischerweise im Bereich von 0 Grad bis 135 Grad. Je größer das angelegte
Drehmoment ist, um so stärker wird die Feder
26 gedehnt und um so größer ist der Winkel
34. Eine Krafteinleitung der Federkraft senkrecht zu der Verbindungslinie des abtriebsseitigen
Lagers
29 zu der Drehachse
23 nimmt mit dem zunehmenden Winkel
34 ab, wodurch sich trotz zunehmender Federkraft der gespannten Feder
26 ein oberer Grenzwert für das übertragbare Drehmoment ergibt. Der Grenzwert ist durch
die radialen Abstände
31,
32 und die Federkennlinie der Federeinrichtung
26 vorgeben. Liegt ein Drehmoment gleich dem oberen Grenzwert an, ist das antriebsseitige
Lager
27 gegenüber dem abtriebsseitigen Lager
29 um einen kritischen Winkel
34 vorauslaufend. Bei einer Auslenkung über den kritischen Winkel hinaus, sinkt das
übertragbare Drehmoment
33. Die Feder
26 kann dem angelegten Drehmoment nicht mehr entgegenwirken und wird bis zu einem relativen
Winkel
34 von 180 Grad (Totpunkt) gedehnt (Fig. 4). Die exzentrischen Lager
27,
29 sind Drehmoment-entkoppelt. Das von der abtriebsseitigen Scheibe
25 auf die Werkzeugaufnahme
2 ausgeübte Drehmoment
33 sinkt auf null ab. Der Motor
5 dreht die angetriebene Scheibe
25 über den Totpunkt hinaus (Fig. 5). Die Feder
26 übt nun wieder ein Drehmoment
42 auf das angetriebene Lager
29 aus. Allerdings ist die Drehrichtung des Drehmoments
42 entgegengesetzt zu dem Drehsinn
41 der antriebsseitigen Scheibe
24. Die Werkzeugaufnahme
2 dreht sich nun entgegengesetzt zu dem für den Betrieb gewählten Drehsinn. Die gegenläufige
Bewegung der beiden Scheiben
25,
24 endet, sobald das antriebsseitige Lager
27 wieder um einen Winkel zwischen 0 Grad und 180 Grad dem abtriebsseitigen Lager
29 vorläuft (Fig. 3).
[0022] Die drehmoment-geschaltene Kupplung
20 hat zwei Modi. In einem drehmomentübertragenden Modus überträgt die Federeinrichtung
26 das Drehmoment von der Antriebswelle
21 auf die Abtriebswelle
22. Überschreitet das an der Antriebswelle
21 anliegende Drehmoment ein kritisches Drehmoment wechselt die Kupplung
20 in einen gegenläufigen Modus. Die Federeinrichtung
26 übt auf die Abtriebswelle
22 ein Drehmoment aus, welches einen dem anliegenden Drehmoment entgegengesetzten Drehsinn
hat. Der gegenläufige Modus liegt für die Zeitspanne an, innerhalb welcher die Antriebswelle
21 sich gegenüber der Abtriebswelle
22 um 180 Grad dreht. Die Dauer des gegenläufigen Modus hängt vorwiegend von der Drehzahl
der Antriebswelle
21 und ggf. von einer rückläufigen Bewegung der Abtriebswelle
22 ab. Danach wechselt die Kupplung
20, unabhängig von dem anliegenden Drehmoment, in drehmomentübertragenden Modus.
[0023] Die Scheiben
25,
24 sind Beispiele für Halterungen der zur Drehachse
23 exzentrisch angeordneten Lager
27,
29. Anstelle von Scheiben
25,
24 können die Lager
27,
29 auch auf zu den Wellen
21,
22 angewinkelten Stäben oder Hebeln befestigt sein.
[0024] Die beispielhafte Zugfeder
26 kann in jeder Stellung unter Spannung stehen, d.h. auch in der Ruhestellung. Alternativ
kann die Zugfeder
26 für einen relativen Winkel
34 von 330 Grad bis 360 Grad und 0 Grad bis 30 Grad kraftfrei mit den Lagern
27,
29 gekoppelt sein. Die Zugfeder
26 kann beispielsweise an einem Ende über ein Seil oder ein Gleitlager mit einem der
Lager
27,
29 verbunden sein. Eine Federkennlinie der Zugfeder
26 kann progressiv sein.
[0025] Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Drehmoment-geschaltenen Kupplung
50. Die Kupplung
50 kann gleich der vorherigen Ausführungsform zwei gegenüberliegende Scheiben
24,
25 aufweisen, welche drehstarr mit einer Antriebswelle
21 bzw. einer Abtriebswelle
22 verbunden sind. Eine kraftschlüssige Kopplung zwischen den beiden Scheiben
24,
25 erfolgt durch eine unter Druck belastbare Feder
51. Die Feder
51 ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Ein erstes Ende
52 der Feder
51 ist in einem antriebsseitigen Lager
53 auf der antriebsseitigen Scheibe
24 und ein zweites Ende
54 der Feder
51 in einem abtriebsseitigen Lager
55 auf der abtriebsseitigen Scheibe
25 aufgehängt. Beide Lager
53,
55 sind beabstandet zu der Drehachse
23 der Wellen
21,
22 angeordnet.
[0026] Die Funktionsweise der Kupplung
50 ist analog zu der Kupplung
20. Statt die abtriebsseitige Scheibe
25 mittels einer Zugfeder
26 zu ziehen, wird diese durch die Scheibe
25 durch die Druckfeder
51 geschoben. Eine Ruhestellung ergibt sich wenn die Feder
51 gestreckt ist, d.h. bei den Winkel
34 von 180 Grad. Der Totpunkt stellt sich ein, wenn die Feder
51 am stärksten komprimiert ist, d.h. bei einem Winkel
34 von 0 Grad. Der mitnehmende Modus erfolgt für einen Winkel
34 im Bereich zwischen 180 Grad und 360 Grad (Fig. 6) und der gegenläufige Modus für
einen Winkel
34 im Bereich zwischen 0 Grad und 180 Grad.
[0027] Die Druckfeder
51 ist an beiden Lagern
53,
55 unlösbar aufgehängt. Beispielsweise kann die Druckfeder
51 kann zwischen den beiden Lagern
53,
55 unter Druck vorgespannt angeordnet sein, d.h. die Druckfeder
51 ist auch in der Ruhestellung vorgespannt. Die Druckfeder
51 löst sich somit in keiner der Stellungen von einem der Lager
53,
55. Das erste Ende
52 dreht sich somit synchron mit der Antriebswelle
21 und das zweite Ende
54 dreht sich synchron mit der Abtriebswelle
22, auch wenn eine Drehzahl der Antriebswelle
21 größer als eine Drehzahl der Antriebswelle
21 ist. Die Lager
53,
55 sind vorzugsweise als Drehlager ausgebildet, welche jeweils um eine Achse
38,
40 parallel zu der Drehachse
23 drehbar sind, um die unterschiedlichen Drehzahlen auszugleichen ohne die Federn zu
verbiegen.
[0028] Die Lager
53,
55 können jeweils eine Führung
56 aufweisen, in welchen die Enden
52,
54 geführt sind. Die Enden
52,
54 sind beispielsweise in Taschen eingesetzt oder auf Stifte aufgesteckt. Die Führungen
56 ermöglichen die Feder
51 auch ohne Vorspannung an den beiden Lagern
53,
55 unlösbar aufzuhängen. Beispielsweise kann die Feder
51 in einem Winkelbereich von 10 Grad vor und 10 Grad nach der Ruhestellung entspannt
sein. Das Ende
52 bewegt sich in der Führung
56, ohne diese zu verlassen.
[0029] Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Drehmoment-geschaltenen
Kupplung
60 für eine Handwerkzeugmaschine
1. Fig. 7 ist eine Darstellung eines Längsschnitts in der Ebene VII-VII parallel und
versetzt zu der Drehachse
23 und Fig. 8 eine Darstellung eines Querschnitts in der Ebene VIII-VIII senkrecht zu
der Drehachse
23.
[0030] Die Kupplung
60 hat eine hohle Welle
61 und eine in die hohle Welle
61 eingesetzte stabförmige Welle
62, welche beide koaxial zu der Drehachse
23 angeordnet sind. Die Kupplung
60 kann mit der hohlen Welle
61 antriebsseitig orientiert, d.h. mit dem Motor
5 gekoppelt, und mit der stabförmige Welle
62 abtriebsseitig orientiert, d.h. mit der Werkzeugaufnahme
2 gekoppelt, in der Handwerkzeugmaschine 1 angeordnet sein.
[0031] Eine Federeinrichtung
63 koppelt die hohle Welle
61 mit der stabförmigen Welle
62. Die Federeinrichtung
63 ist an einem ersten Ende
64 mittels eines ersten Drehlagers
65 an der hohlen Welle
61 und an einem zweiten Ende
66 mittels eines zweiten Drehlagers
67 an der stabförmigen Welle
62 angelegt. Ein Lagersitz
68 bzw. Drehachse
69 des ersten Drehlagers
65 ist exzentrisch, d.h. um einen ersten Abstand
70 versetzt, zu der Drehachse
23 angeordnet. Der Lagersitz
68 ist beispielsweise ein Stift. Ein Lagerkopf
71 ist um die Drehachse
69 drehbar auf dem Lagersitz
68 aufgesteckt. Die Drehachse
69 des Drehlagers
65 ist parallel zu der Drehachse
23. Das zweite Drehlager
67 hat einen Lagersitz
72, der an der stabförmigen Welle
62 befestigt ist. Auf dem Lagersitz
72 ist um eine Achse
74 drehbar gelagert ein Lagerkopf
75 befestigt. Die Achse
74 ist parallel und versetzt zu der Drehachse
23.
[0032] Die Federeinrichtung
63 verbindet kraftschlüssig die beiden Drehlager
65,
67. Die beispielhafte Federeinrichtung
63 hat zwei unter Druck vorgespannte Spiralfedern
76, deren ersten Enden
64 mit dem Lagerkopf
71 des ersten Drehlagers
65 und deren zweiten Ende
66 mit dem Lagerkopf
75 des zweiten Drehlagers
67 unlösbar verbunden sind. Die Spiralfedern
76 sind vorzugsweise in jeder Stellung, auch in Ruhestellung der Kupplung
60, vorgespannt.
[0033] Der erste radiale Abstand
70 ist größer als der zweite radiale Abstand
77, vorzugsweise um eine Länge der vollständig komprimierten Federeinrichtung
63 größer. Das zweite Lager
67 kann um die Drehachse
23 gedreht werden und dabei das erste Lager
65 passieren, ohne mit diesem in formschlüssigen Eingriff zu gelangen. Die Federeinrichtung
63 kann sich bei minimaler Annäherung der beiden Lager
65,
67 vorzugsweise parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Lagern
65,
67 ausrichten.
[0034] Ohne angelegtes Drehmoment ist die Federeinrichtung
63 maximal gestreckt. Ein Winkel
34 zwischen den beiden Lagern
65,
67 bezogen auf die Drehachse
23 ist gleich 180 Grad (Ruhestellung).
1. Handwerkzeugmaschine mit
einer Werkzeugaufnahme,
einer Abtriebswelle (22), die mit der Werkzeugaufnahme (2) gekoppelt ist,
einem Motor (5), der mit einer Antriebswelle (21) gekoppelt ist, und
einer Kupplung (20, 50, 60), welche Antriebswelle (21) und Abtriebswelle (22) kraftschlüssig
verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplung (20, 50, 60) eine Federeinrichtung (26, 51) aufweist und die Federeinrichtung
(26, 51) an einem ersten Exzenter (27, 53) der Antriebswelle (21) und an einem zweiten
Exzenter (29, 55) der Abtriebswelle (22) aufgehängt ist.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (22) koaxial zu der Antriebswelle (21) ist.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter der Antriebswelle (21) ein antriebsseitiges Lager (27, 53) beinhaltet,
an dem die Federeinrichtung (26, 51) unlösbar aufgehängt ist, wobei das antriebsseitige
Lager (27, 53) um eine Achse (38) drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse (23)
der Antriebswelle (21) und versetzt zu der Drehachse (23) der Antriebswelle (21) ist
und/oder
der Exzenter der Abtriebswelle (22) ein abtriebsseitiges Lager (29, 55) beinhaltet,
an dem die Federeinrichtung (26, 51) unlösbar aufgehängt ist, wobei das abtriebsseitige
Lager (29, 55) um eine Achse (40) drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse (23)
der Abtriebswelle (22) und versetzt zu der Drehachse (23) der Abtriebswelle (22) ist.
4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ende (28, 52) der Federeinrichtung (26, 51) derart mit dem ersten Exzenter
(27, 53) gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung der Antriebswelle (21) und des ersten
Endes (28, 51) synchron sind, und ein zweites Ende (30, 54) der Federeinrichtung (26,
51) derart mit dem zweiten Exzenter (29, 55) gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung
der Abtriebswelle (22) und des zweiten Endes (26, 51) synchron sind.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genau eine Federeinrichtung (26, 51) in jeder Stellung der Exzenter parallel
zu einer Verbindungslinie von dem ersten Exzenter zu dem zweiten Exzenter ausgerichtet
ist.
6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (63) zwei parallel angeordnete Spiralfedern (76) aufweist.
7. Betriebsverfahren einer Handwerkzeugmaschine, die eine Werkzeugaufnahme, eine mit
der Werkzeugaufnahme (2) gekoppelte Abtriebswelle (22), einen Motor (5), eine mit
dem Motor (5) gekoppelte Antriebswelle (21) und eine zwischen Antriebswelle (21) und
Abtriebswelle (22) geschaltete Kupplung (20, 50, 60) aufweist, wobei der Motor (5)
die Antriebswelle (21) in einem Drehsinn (41) dreht, die Kupplung (20, 50, 60) in
einem ersten Modus ein Drehmoment von der Antriebswelle (21) auf die Abtriebswelle
(22) überträgt, die Kupplung (20, 50, 60) in einem zweiten Modus auf die Abtriebswelle
(22) ein zu dem Drehsinn (41) gegenläufiges Drehmoment ausübt, wobei die Kupplung
(20, 50, 60) von dem ersten Modus in den zweiten Modus wechselt, wenn ein an die Antriebswelle
(21) angelegtes Drehmoment ein kritisches Drehmoment überschreitet, und von dem zweiten
Modus in den ersten Modus zurück wechselt, wenn der Motor (5) die Antriebswelle (21)
um 180 Grad gegenüber der Abtriebswelle (22) weitergedreht hat.
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20, 50, 60) eine Federeinrichtung (26, 51, 63) aufweist, welche der
Motor (5) im ersten Modus vorspannt und welche sich im zweiten Modus zum Ausüben eines
entgegen dem Drehsinn wirkenden Drehmoments entspannt.
1. Hand-held machine tool with
a tool holder,
an output shaft (22), which is connected to the tool holder (2),
a motor (5), which is connected to a drive shaft (21), and
a coupling (20, 50, 60), which connects the drive shaft (21) and the output shaft
(22) non-positively,
characterised in that
the coupling (20, 50, 60) has a spring device (26, 51) and
the spring device (26, 51) is suspended on a first eccentric (27, 53) of the drive
shaft (21) and a second eccentric (29, 55) of the output shaft (22).
2. Hand-held machine tool according to claim 1, characterised in that the output shaft (22) is coaxial to the drive shaft (21).
3. Hand-held machine tool according to claim 1 or 2, characterised in that the eccentric of the drive shaft (21) contains a bearing (27, 53) on the drive side,
on which the spring device (26, 51) is suspended inseparably, in which the bearing
(27, 53) on the drive side may turn around an axis (38), which is parallel to an axis
of rotation (23) of the drive shaft (21) and offset to the axis of rotation (23) of
the drive shaft (21), and/or
the eccentric of the output shaft (22) contains a bearing (29, 55) on the output side,
on which the spring device (26, 51) is suspended inseparably, in which the bearing
(29, 55) on the output side may turn around an axis (40), which is parallel to an
axis of rotation (23) of the output shaft (22) and offset to the axis of rotation
(23) of the output shaft (22).
4. Hand-held machine tool according to one of the previous claims, characterised in that a first end (28, 52) of the spring device (26, 51) is connected to the first eccentric
(27, 53) in such a way that a turning movement of the drive shaft (21) and the first
end (28, 51) are synchronous, and a second end (30, 54) of the spring device (26,
51) is connected to the second eccentric (29, 55) in such a way that a turning movement
of the output shaft (22) and the second end (26, 51) are synchronous.
5. Hand-held machine tool according to one of the previous claims, characterised in that in each position of the eccentric the precisely one spring device (26, 51) is aligned
parallel to a connecting line from the first eccentric to the second eccentric.
6. Hand-held machine tool according to claim 5, characterised in that the spring device (63) has two spiral springs (76) arranged parallel.
7. Operating method of a hand-held machine tool, which has a tool holder, an output shaft
(22) connected to the tool holder (2), a motor (5), a drive shaft (21) connected to
the motor (5) and a coupling (20, 50, 60) connected between the drive shaft (21) and
the output shaft (22), in which the motor (5) turns the drive shaft (21) in a direction
of rotation (41), in a first mode the coupling (20, 50, 60) transfers a torque from
the drive shaft (21) to the output shaft (22), in a second mode the coupling (20,
50, 60) exerts a torque contrary to the direction of rotation (41) on the output shaft
(22), in which the coupling (20, 50, 60) changes from the first mode into the second
mode, if a torque applied to the drive shaft (21) exceeds a critical torque, and changes
back from the second mode into the first mode, if the motor (5) has continued to turn
the drive shaft (21) by 180 degrees with respect to the output shaft (22).
8. Operating method according to claim 7, characterised in that the coupling (20, 50, 60) has a spring device (26, 51, 63), which in the first mode
the motor (5) pretensions and which in the second mode is released to exert a torque
acting against the direction of rotation.
1. Machine-outil manuelle comportant :
un porte-outil,
un arbre entraîné (22) couplé au porte-outil (2),
un moteur (5) couplé à un arbre moteur (21), et
un dispositif d'accouplement (20, 50, 60) reliant l'arbre moteur (21) et l'arbre entraîné
(22) par force,
caractérisée en ce que
le dispositif d'accouplement (20, 50, 60) comporte un dispositif à ressort (26, 51)
et le dispositif à ressort (26, 51) est accroché à un premier excentrique (27, 53)
de l'arbre moteur (21) et à un second excentrique (29, 55) de l'arbre entraîné (22).
2. Machine-outil manuelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre entraîné (22) est coaxial à l'arbre moteur (21).
3. Machine-outil manuelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'excentrique de l'arbre moteur (21) contient un palier côté moteur (27, 53) auquel
le dispositif à ressort (26, 51) est accroché de manière inamovible, dans laquelle
le palier côté moteur (27, 53) peut tourner autour d'un axe (38) parallèle à un axe
de rotation (23) de l'arbre moteur (21) et décalé par rapport à l'axe de rotation
(23) de l'arbre moteur (21) et/ou
l'excentrique de l'arbre entraîné (22) contient un palier côté entraîné (29, 55) auquel
le dispositif à ressort (26, 51) est accroché de manière inamovible, dans laquelle
le palier côté entraîné (29, 55) peut tourner autour d'un axe (40) parallèle à un
axe de rotation (23) de l'arbre entraîné (22) et décalé par rapport à l'axe de rotation
(23) de l'arbre entraîné (22).
4. Machine-outil manuelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une première extrémité (28, 52) du dispositif à ressort (26, 51) est couplée au premier
excentrique (27, 53) de telle sorte qu'un mouvement de rotation de l'arbre moteur
(21) et de la première extrémité (28, 51) sont synchrones, et une seconde extrémité
(30, 54) du dispositif à ressort (26, 51) est couplée au second excentrique (29, 55)
de telle sorte qu'un mouvement de rotation de l'arbre entraîné (22) et de la seconde
extrémité (26, 51) sont synchrones.
5. Machine-outil manuelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans chaque position des excentriques, le seul dispositif à ressort (26, 51) est
orienté parallèlement à une ligne reliant le premier excentrique au second excentrique.
6. Machine-outil manuelle selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif à ressort (63) comporte deux ressorts hélicoïdaux (76) agencés parallèlement.
7. Procédé de fonctionnement d'une machine-outil manuelle comportant un porte-outil,
un arbre entraîné (22) couplé au porte-outil (2), un moteur (5), un arbre moteur (21)
couplé au moteur (5) et un dispositif d'accouplement (20, 50, 60) intercalé entre
l'arbre moteur (21) et l'arbre entraîné (22), dans lequel le moteur (5) fait tourner
l'arbre moteur (21) dans un sens de rotation (41), le dispositif d'accouplement (20,
50, 60) transmet, dans un premier mode, un couple de l'arbre moteur (21) à l'arbre
entraîné (22), le dispositif d'accouplement (20, 50, 60) exerce, dans un second mode,
sur l'arbre entraîné (22) un couple de sens opposé au sens de rotation (41), dans
lequel le dispositif d'accouplement (20, 50, 60) passe du premier mode au second mode
lorsqu'un couple appliqué à l'arbre moteur (21) dépasse un couple critique, et repasse
du second mode au premier mode lorsque le moteur (5) fait de nouveau tourner l'arbre
moteur (21) de 180 degrés par rapport à l'arbre entraîné (22).
8. Procédé de fonctionnement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement (20, 50, 60) comporte un dispositif à ressort (26, 51,
63) que le moteur (5) précontraint dans le premier mode et qui se détend dans le second
mode pour exercer un couple agissant dans le sens opposé au sens de rotation.