[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein motorgetriebenes Handwerkzeug, dessen Bearbeitungswerkzeug
außer einer Drehbewegung auch eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt und dessen
Werkzeugaufnahme oder -halterung zumindest axial verschiebbar im Gehäuse des Handwerkzeugs
gelagert ist. Derartige Handwerkzeuge sind in verschiedenen Ausführungsformen, beispielsweise
als elektrisch betriebene Schlagbohrmaschinen u. dgl., bekannt. Die der Drehbewegung
überlagerte Linearbewegung des Bearbeitungswerkzeugs bewirkt ein besseres Arbeitsergebnis
und/oder eine Schonung oder bessere Ausnutzung von Werkzeug und/oder Werkstück. Bei
der Bearbeitung bestimmter Werkstücke oder der Verwendung spezieller Bearbeitungswerkzeuge
ist es nicht grundsätzlich erwünscht, daß der Drehbewegung die Verschiebebewegung
überlagert wird, und aus diesem Grunde ist es von Vorteil, wenn der Verschiebeantrieb
abschalt- oder abkoppelbar ist.
[0002] Die Hin- und Herbewegung erzeugt man dadurch, daß auf das innere, vom Bearbeitungswerkzeug
wegweisende Ende der Werkzeugaufnahme oder -halterung bzw. eines damit in Verschieberichtung
fest verbundenen Bauteils in vorzugsweise gleichen Zeitabständen eingewirkt wird.
Das bedeutet im Falle eines Nockenantriebs od. dgl., daß zumindest pro Umdrehung ein
kompletter Axialhub durchgeführt wird. Es gibt indessen Anwendungsfälle, wo man jedem
Hin- und Herhub mehrere oder gar viele Umdrehungen des Bearbeitungswerkzeugs zuordnen
möchte. Dies ist aber mit den herkömmlichen Axialantrieben zumindest in einfacher
und preisgünstiger Weise nicht möglich.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, ein motorgetriebenes Handwerkzeug
der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einem einfachen, robusten und kostengünstigen
Antrieb für die Hin- und Herbewegung des bewegbaren Werkzeugs ausgestattet ist und
bei dem die Anzahl der Hübe kleiner oder gar wesentlich kleiner sein kann als die
Anzahl der pro Hub ausgeführten Umdrehungen des Bearbeitungswerkzeugs.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein motorgetriebenes
Handwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden
Teil des ersten Anspruchs ausgebildet ist. Durch die seitliche Anordnung des die Hin-
und Herbewegung bewirkenden Verschiebeantriebs kann man die Zahl der Hübe innerhalb
weiter Grenzen unabhängig von der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs wählen. Außerdem
läßt sich dieser Antrieb verhältnismäßig kompakt und unkompliziert ausbilden. Die
Teilezahl kann unabhängig davon, ob man diesen Antrieb unmittelbar oder lediglich
indirekt mit der Werkzeugaufnahme oder -halterung verbindet, relativ gering sein.
Man muß lediglich dafür sorgen, daß der Verschiebeantrieb die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs
nicht behindert und umgekehrt der Drehantrieb so ausgebildet ist, daß er die Verschiebebewegung
ohne weiteres zuläßt. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet eines derartigen Handwerkzeugs
sind Handwerkzeuge mit einem Schaftfräser oder einem dementsprechend geformten Schleifstein,
vor allen Dingen mit elektrischem Antrieb. Beispielsweise bei einem Fliesen-Bearbeitungsgerät
ist es nämlich von Vorzug, wenn der Fräser oder ein an einem Schaft gehaltener zylindrischer
Schleifstein nicht nur in Drehrichtung, sondern auch in Achsrichtung angetrieben wird.
Dies gilt vor allen Dingen, wenn das Bearbeitungswerkzeug mit Diamanten besetzt ist.
Ohne die Hin-und Herbewegung, die man bei derartigen Fliesen-Bearbeitungsgeräten bislang
nicht kennt, wird nämlich der Fräser oder Schleifer nur an einem Teil seines Umfangs
beansprucht und abgenutzt. Gerade bei diamantbesetzten Bearbeitungswerkzeugen ist
dies nicht nur unwirtschaftlich, sondern auf die Dauer gesehen, auch unvorteilhaft.
Das hängt damit zusammen, daß sich das Bearbeitungswerkzeug im Laufe der Zeit mit
Spänen bzw. Schleifstaub zusetzt und dann in seiner Wirkung nachläßt. Dies führt zu
einer Erhitzung und Reduzierung der Standzeit des Bearbeitungswerkzeugs. Wenn man
nun mit dem erfindungsgemäßen Handwerkzeug auch bei einem derartigen Fliesen-Bearbeitungsgerät
erstmals der Drehbewegung eine Hin- und Herbewegung überlagern kann, so läßt sich
dadurch einerseits das Werkzeug besser ausnutzen und andererseits die Standzeit verbessern.
Insgesamt gesehen, läßt sich aufgrund der Verkürzung der Bearbeitungszeit, der Verlängerung
der Standzeit und der vollständigen Ausnutzung des Bearbeitungswerkzeugs auf einem
zumindest größeren Teil seiner Länge ein besseres und wirtschaftlich günstigeres Ergebnis
erzielen. Wenn es vorne heißt, daß die Zahl der Hübe - selbstverständlich innerhalb
bestimmter Grenzen - unabhängig von der Umdrehungszahl gewählt werden kann, welche
das Bearbeitungswerkzeug pro Hub ausführt, so ist damit der konstruktive Spielraum
gemeint, welcher dem Techniker zur Verfügung steht. Wenn die Antriebe für die Drehung
und die Hin- und Herbewegung des Bearbeitungswerkzeugs und ggf. auch gewisse Übersetzungsverhältnisse
gewählt sind, so ergibt sich am Ende natürlich eine feste Zuordnung der pro Gesamthub
ausgeführten Umdrehungen des Bearbeitungswerkzeugs, es sei denn, daß man noch eine
zusätzliche Verstelleinrichtung einbaut, die eine Abänderung dieses Verhältnisses
gestattet. Letzteres ist indessen eine Frage der Kosten und weniger ein technisches
Problem.
[0005] Eine bevorzugte Variante der Erfindung mit drehbar gelagerter Werkzeugaufnahme od.
-halterung sieht vor, daß die Werkzeugaufnahme oder -halterung mit einem Exzenterantrieb
gekuppelt ist, der seinerseits mit der Motor-Antriebswelle in Verbindung steht. Gleichwertig
ist auch hier wiederum das indirekte Betätigen der Werkzeugaufnahme oder -halterung
durch den Exzenterantrieb über ein zwischengeschaltetes, bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme
gekuppeltes Bauteil. Die Form und Anordnung des Exzenterantriebs sind so zu wählen,
daß seine Drehbewegung die Hin- und Herbewegung des angekuppelten Bauteils und damit
letztlich des Bearbeitungswerkzeugs gestattet.
[0006] In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Exzenterantrieb
eine drehbar gelagerte Scheibe mit einer in axialer Richtung randoffenen, exzentrisch
zu ihrer Lagerwelle angebrachter Ringnut aufweist, in welche ein Steuerzapfen eingreift,
der an einem bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme oder -halterung verbundenen Bauteil
angebracht ist und sich quer zu dessen Verschieberichtung erstreckt. Denkbar ist auch
eine Anbringung des Steuerzapfens an der Scheibe und eines damit zusammenwirkenden
Wanddurchbruchs od. -ausnehmung an dem erwähnten Bauteil. Da die Drehebenen der Scheibe
und der Werkzeughalterung senkrecht zueinander verlaufen, muß die Wandausnehmung bzw.
ein Schlitz zur Aufnahme des Steuerzapfens zumindest, vorzugsweise aber auch in etwa
so breit sein, daß sich der Steuerzapfen im Verlauf einer Umdrehung der Scheibe darin
von links nach rechts und wieder zurück bewegen kann. In axialer Richtung des Bearbeitungswerkzeugs
wählt man die Schlitzbreite vorzugsweise entsprechend dem Durchmesser des Steuerzapfens,
um Stöße beim Obergang von der Auf- in die Abbewegung und umgekehrt zu vermeiden.
Außerdem muß man die Zapfenlänge so dimensionieren, daß er auch bei Zuordnung zu den
seitlichen Schlitz- oder Ausnehmungsenden darin noch ausreichend tief eingreift. Hierbei
darf nicht übersehen werden, daß der Schlitz in einer zu der Längsachse des Bearbeitungswerkzeugs
senkrechten Ebene bogenförmig verläuft, weil er ja in die Wandung eines zylindrischen
Bauteils eingearbeitet ist. Die erstgenannte Alternative hat den Vorzug, daß das Bauteil
lediglich eine axiale Bewegung ausführt.
[0007] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Bauteil mit dem Steuerzapfen
eine im Gehäuse wenigstens schiebbar gelagerte Führungsbuchse zur drehbaren Lagerung
der Werkzeugaufnahme ist. Zweckmäßigerweise nimmt diese Buchse zwei Drehlager, beispielsweise
ein Radial-Wälzlager und ein Nadellager, für die Drehbewegung der Werkzeugaufnahme
bzw. des Bearbeitungswerkzeugs auf. Genauer gesagt, sind dann in dieser Hülse, die
mit entsprechenden Innenanschlägen ausgestattet sein kann, die Außenringe der genannten
Lager gehalten.
[0008] Die Innenringe sind auf die Werkzeughalterung oder eine drehbar damit verbundene
Welle aufgeschoben. Außerdem übernimmt das Radial-Wälzlager auch noch die Aufgabe
eines Mitnehmers, der die Drehbewegung nicht hindert und bei dem vorgesehenen Vorschubantrieb
unverzichtbar ist.
[0009] Bei der erwähnten zweiten Variante des Exzenterantriebs ist der Auf- und Abbewegung
der Führungsbuchse eine drehende Hin- und Herbewegung in einer entsprechenden Gehäusebohrung
überlagert. Die Größe dieser beiden oszillierenden Bewegungen ist abhängig vom Grad
der außermittigen Anordnung des Kurbelzapfens.
[0010] Da man üblicherweise auf eine verschiebefeste Anordnung des Motors, insbesondere
Elektromotors bzw. von dessen Antriebswelle, wünscht, ist es sehr von Vorteil, daß
die Werkzeugaufnahme mit der Motor-Antriebswelle über eine teleskopartig ausziehbare
Verbindungsvorrichtung, insbesondere eine Keilwellenverbindung od. dgl., gekuppelt
ist. Diese,ermöglicht bei axial unverschieblicher Motor-Antriebswelle die notwendige
Hin- und Herbewegung der Führungsbuchse.
[0011] In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die drehbar gelagerte Scheibe
als Schneckenrad ausgebildet ist, das mit einer Schnecke zusammenwirkt, welche mit
dem Antriebsmotor für das Bearbeitungswerkzeug in Antriebsverbindung steht. Dies führt
zu einer sehr einfachen und kompakten Konstruktion. Es kommt noch hinzu, daß mit einem
Schneckengetriebe relativ hohe Untersetzungen möglich sind. Eine noch stärkere Untersetzung
kann man dadurch erreichen, daß die Lagerwelle der Schnecke gemäß einer anderen Ausbildung
der Erfindung ein Zahnrad trägt, das mit einem Ritzel der Motor-Antriebswelle zusammenwirkt,
wobei die Längsachsen der Schnecke und der Antriebswelle parallel zueinander verlaufen.
Außerdem bringt das den Vorteil, daß man für den Antrieb der Scheibe bzw. des Verschiebeantriebs
keinen separaten Antriebsmotor benötigt, sondern denjenigen für die Drehbewegung des
Bearbeitungswerkzeugs mit heranziehen kann.
[0012] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Lagerwelle der drehbaren
Scheibe in einer exzentrischen Bohrung einer im Gehäuse drehbaren Einstellhülse gelagert
ist, die an ihrem nach außen weisenden, verschlossenen Ende als Betätigungsorgan ausgebildet
ist oder ein solches trägt. Mit Hilfe dieses Exzenters kann man über die Lager und
damit die Lagerwelle der Scheibe das Schnekkenrad von der Schnecke abheben und damit
den Verschiebeantrieb für das Bearbeitungswerkzeug außer Kraft bzw. in Tätigkeit setzen.
Selbstverständlich muß dies nicht notwendigerweise mit Hilfe eines Exzenters geschehen,
vielmehr kann man die Schnecke und das Schneckenrad auch in anderer bekannter Weise
trennen und kuppeln, jedoch erscheint die genannte Konstruktion besonders zweckmäßig.
In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, daß die Einstellhülse zumindest
in zwei um 90o versetzten Drehstellungen einrast- und/oder feststellbar ist, so daß
man die Ein-- und Ausschaltstellung des Verschiebeantriebs leicht auffinden bzw. einwandfrei
sichern kann.
[0013] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung teilweise in Seitenansicht
und teilweise in einem Längsmittelschnitt durch die Motor-Antriebsachse bzw. die Achse
der Schnecke dargestellt.
[0014] Das motorgetriebene Handwerkzeug des Ausführungsbeispiels dient vor allen Dingen
zum Bearbeiten keramischer Werkstoffe, insbesondere von Wand- und Bodenfliesen. In
seine lediglich schematisch gezeichnete Werkzeugaufnahme 1 wird ein als Schaftfräser
oder als Schleifer ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug 2 eingesetzt, wobei im letzteren
Fall insbesondere an einen Schleifer mit Diamantsplittern gedacht ist. Wenn die Werkzeugaufnahme
als Dreibackenfutter ausgebildet ist, so erfolgt das Festhalten und Freigeben des
Werkzeugschafts 3 in bekannter Weise mittels eines Schlüssels. Man kann ihn selbstverständlich
auch in anderer bekannter Art festhalten, zum Beispiel durch Eindrehen einer nicht
gezeigten Stellschraube in ein dafür vorgesehenes Gewinde 4 der Werkzeugaufnahme 1.
Letztere ist über eine Keilwellenverbindung 5 oder eine andere teleskopartig ausziehbare,
für eine Drehmomentübertragung geeignete Verbindungsvorrichtung formschlüssig mit
dem freien Ende der Motor-Antriebswelle 6 gekuppelt. Infolgedessen kann das Bearbeitungswerkzeug
2 außer der Drehbewegung auch eine Hin- und Herbewegung im Sinne des Doppelpfeils
7 ausführen. Als Antriebsmotor kommt ein Elektromotor 8 in Frage, der in der Zeichnung
teilweise geschnitten zu sehen ist und von herkömmlicher Bauart sein kann. Betätigt
wird er mittels eines Schalters, der im einzelnen nicht dargestellt ist und einen
Drücker 9 aufweist.
[0015] Der dem Motorlager 10 zugeordnete Bereich der Antriebswelle 6 ist als Ritzel 11 gestaltet.
Seine Zähne stehen im Eingriff mit denjenigen eines Zahnrads 12 und sie können in
vorteilhafter Weise die gleiche Teilung aufweisen wie die Keilrolle der Keilwellenverbindung
5. Zur Lagerung der Zahnradwelle 13 dienen zwei Lager, insbesondere Wälzlager 14 und
15. Die Zahnradwelle 13 ist einstückig mit einer Schnecke 16 gefertigt bzw. teilweise
als solche ausgebildet. Letztere arbeitet mit einem Schneckenrad 17 zusammen, dessen
Lagerwelle mit 18 bezeichnet ist und in zwei Lagern, vorzugsweise Wälzlagern 19 und
20, abgestützt ist. Das Schneckenrad 17 weist eine exzentrisch angebrachte, entgegen
der Lagerwelle 18 randoffene Ringnut 23 auf, in welche ein Steuerzapfen 21 eingreift.
Dieser ist an einem als Führungsbuchse 24 gestalteten Bauteil befestigt und Die Führungsbuchse
24 ist im Sinne des Doppelpfeils 7 in einer Führung 25 des Gehäuses 26 auf und ab
verschiebbar. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Drehbewegung des Ritzels 11
über das Zahnrad 12 auf die Schnecke 16 und von dort auf das Schneckenrad 17 übertragen
wird. Die Ringnut 23 bewirkt eine Auf- und Abbewegung des Steuerzapfens 21 und damit
auch der Führungsbuchse 24 in Richtung des Pfeils 7. Weil die Führungsbuchse 24 über
das Lager 28 mit der Werkzeugaufnahme 1 in Auf- und Abwärtsrichtung bewegungsmäßig
gekuppelt ist, macht das Bearbeitungswerkzeug 2 deren Auf- und Abbewegung mit. Seine
Drehbewegung erhält das Bearbeitungswerkzeug direkt über die Motor-Antriebswelle 6
und die Werkzeugaufnahme 1, wobei die letztgenannten Elemente, wie bereits erläutert,
über eine Keilwellenverbindung 5 od. dgl. gekuppelt sind.
[0016] Die Bohrung 30 einer Einstellhülse 31, welche die Außen-ringe der beiden Wälzlager
19 und 20 aufnimmt, ist exzentrisch zum Zylinderaußenmantel dieser Einstellhülse angebracht.
In der Zeichnung ist dies allerdings nicht zu sehen, weil sich die Exzentrizität in
der eingezeichneten Lage der Einstellhülse 31 senkrecht zur Bildebene erstreckt. Mittels
des angeformten, beispielsweise knebelartigen Betätigungsorgans 32, kann diese Hülse
ggf. nach vorherigem Lösen einer Feststellschraube 33 in der Gehäusebohrung 34 gedreht
werden. Aufgrund der Exzentrizität der Bohrung 30 bewirkt eine derartige Verdrehung
eine Parallelverschiebung der Lagerwelle 18 und damit ein Abheben des Schneckenrads
17 von der Schnecke 16. Ein Weiterdrehen bzw. Zurückdrehen führt dann zur Annäherung
des Schneckenrads an die Schnecke bzw. zum Einkuppeln der Schnecken- und Schneckenradgänge.
In ausgekuppeltem Zustand läuft die Schnecke 16 gewissermaßen leer unterhalb des Schneckenrads
17, so daß die Auf- und Abbewegung der Führungsbuchse 24 und damit letztlich auch
des Bearbeitungswerkzeugs 2 unterbleibt. Man kann also mit Hilfe dieser vergleichsweise
einfach aufgebauten Einrichtung sehr rasch wahlweise mit oszillierender Bewegung arbeiten
oder ohne diese. Im übrigen sind die Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebe
11, 12 bzw. 16, 17 so gewählt, daß das Bearbeitungswerkzeug etwa 300 Umdrehungen pro
Hub vollführt. Denkbar sind selbstverständlich auch andere Unter- oder Übersetzungsverhältnisse.
[0017] Zur Abstützung des Handwerkzeugs und gleichzeitig auch zur Führung des Bearbeitungswerkzeugs
entlang dem nicht gezeigten Werkstück, also beispielsweise einer Fliese, dient ein
Stützfuß 35, den man noch ggf. schwenkbar, beispielsweise um eine in der Bildebene
gelegene Achse, ausbilden kann. Wenn der Kopf der Schraube 33 oder eines ähnlichen,
beispielsweise federbelasteten Elements, in eine Kerbe 37 der Einstellhülse 31 eingreift,
so erreicht man auf diese Weise eine Drehsicherung. Es ist ohne weiteres möglich,
am Umfang wenigstens zwei um 90o versetzte Kerben dieser Art vorzusehen.
1. Motorgetriebenes Handwerkzeug, dessen Bearbeitungswerkzeug außer einer Drehbewegung
auch eine axiale Hin-und Herbewegung ausführt und dessen Werkzeugaufnahme oder -halterung
zumindest axialverschiebbar im Gehäuse des Handwerkzeugs gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeugaufnahme (1) oder -halterung mit einem seitlich angreifenden Verschiebeantrieb
(17, 24, 28) gekuppelt ist.
2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, mit drehbar gelagerter Werkzeugaufnahme oder -halterung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (1) oder -halterung mit einem Exzenterantrieb
(17, 21) gekuppelt ist, der seinerseits mit der Motor-Antriebswelle (6) in Verbindung
steht.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb
eine drehbar gelagerte Scheibe (17) mit einer in axialer Richtung randoffenen, exzentrisch
zu ihrer Lagerwelle (18) angebrachter Ringnut (23) aufweist, in welche ein Steuerzapfen
(21) eingreift, der an einem bewegungsmäßig mit der Werkzeugaufnahme (10) od. -halterung verbundenen Bauteil (24) angebracht ist und sich quer zu dessen Verschieberichtung
(7) erstreckt.
4. Handwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mit dem Steuerzapfen
(21) eine im Gehäuse (26) wenigstens schiebbar gelagerte Führungsbuchse (24) zur drehbaren
Lagerung der Werkzeugaufnahme (1) ist.
5. Handwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennteichnet, daß die Werkzeugaufnahme
(1) mit der Motor-Antriebswelle (6) über eine teleskopartig ausziehbare Verbindungsvorrichtung,
insbesondere eine Keilwellenverbindung (5) od. dgl., gekuppelt ist.
6. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die drehbar gelagerte Scheibe als Schneckenrad (17) ausgebildet ist, das mit einer
Schnecke (16) zusammenwirkt, welche mit dem Antriebsmotor (8) für das Bearbeitungswerkzeug
(2) in Antriebsverbindung steht.
7. Handwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle (18) der
Schnecke (16) ein Zahnrad (12) trägt, das mit einem Ritzel (11) der Motor-Antriebswelle
(6) zusammenwirkt, wobei die Längsachsen der Schnecke und der Antriebswelle parallel
zueinander verlaufen.
8. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerwelle (18) der drehbaren Scheibe in einer exzentrischen Bohrung (30)
einer im Gehäuse (26) drehbaren Einstellhülse (31) gelagert ist, die an ihrem nach
außen weisenden, verschlossenen Ende als Betätigungsorgan (32) ausgebildet ist oder
ein solches trägt.
9. Handwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellhülse (31)
zumindest in zwei um 90o versetzten Drehstellungen einrast- und/oder feststellbar
ist.