WERKZEUGGERÄT MIT EINER DURCH EINE ANTRIEBSVORRICHTUNG ANGETRIEBENEN SPINDEL

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht von einem Werkzeuggerät mit einer durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Spindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

[0002] Werkzeuggeräte, insbesondere Elektrowerkzeuge, wie z.B. Akku-Schrauber, Akku-Bohrschrauber, Akku-Schlagbohrmaschinen besitzen einen Antriebsmotor, in der Regel einen Elektromotor, der über ein ein- oder mehrstufiges Getriebe eine Spindel antreibt. Diese beinhaltet eine Werkzeugaufnahme. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Werkzeugaufnahme drehfest, aber lösbar an der Spindel befestigt ist. Häufig besitzen die Werkzeuggeräte, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeuge eine Spindellockmitnahme. Diese ist im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel angeordnet und lässt die Spindel in dem Gehäuse rotieren, wenn das von außen an der Spindel anliegende Moment kleiner ist, als das von einem getriebeseitigen Mitnehmer. Wenn das von außen vonseiten der Werkzeugaufnahme an der Spindel anliegende Moment größer ist als von dem getriebeseitigen Mitnehmer, sperrt die Spindellockmitnahme die Spindel gegenüber dem Gehäuse. Dies erlaubt z.B. das Öffnen von einem Bohrfutter, ohne einen zusätzlichen Spindellock von Hand zu betätigen, oder das Durchführen von Arbeitsfällen, die ein höheres Drehmoment erfordern, als durch den Elektromotor erzeugt werden kann. Ferner können durch Drehen des Werkzeuggeräts Bohrer aus einem Bohrloch entfernt werden.

[0003] Aus der DE 699 21 250 T2 ist ein Werkzeuggerät mit einem Elektromotor bekannt, der über ein Vorgelegegetriebe eine Spindel mit einem Spannfutter antreibt. Das Vorgelegegetriebe besteht aus einem mit der Motorwelle drehfest verbundenen Ritzel, das mit einem auf einer Vorgelegewelle drehbar gelagerten Vorgelegezahnrad kämmt. Ein weiteres Vorgelegeritzel, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt, kämmt mit einem Abtriebszahnrad, das drehfest mit der Spindel verbunden ist.

[0004] In einer gehäusefesten, zylindrischen Kammer, die die Vorgelegewelle auf der Antriebsseite umfasst, ist eine Spindellockmitnahme untergebracht, die ein prismatisches Abtriebsteil umfasst. An den Kanten des Prismas sind Längsnuten vorgesehen, in die axial gerichtete fingerartige Mitnehmer mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Die Mitnehmer sind an dem Vorgelegezahnrad angeformt. Zwischen den Prismaflächen und der Innenwand der zylindrischen Kammer bzw. einer darin angeordneten, gehäusefesten Buchse sind Klemmrollen vorgesehen. Im Normalbetrieb wird das Drehmoment des Elektromotors über das Ritzel auf das Vorgelegerad übertragen und von dort über die Mitnehmer auf das Abtriebsteil, das fest auf der Vorgelegewelle sitzt. Mit der Vorgelegewelle wird das Vorgelegeritzel angetrieben, das mit dem Abtriebszahnrad kämmt und so die Spindel antreibt. Wenn das von dem Abtriebszahnrad auf die Vorgelegewelle übertragene Drehmoment größer ist als das vom Vorgelegerad übertragene Drehmoment, verdreht sich das Abtriebsteil gegenüber den Mitnehmern innerhalb des vorgegebenen Spiels, und die Klemmrollen üben eine Klemmwirkung zwischen dem Abtriebsteil und der gehäusefesten zylindrischen Kammer aus, sodass sich das von der Spindel erzeugte Drehmoment am Gehäuse abstützt und die Spindel blockiert.

[0005] In US 6715562 B1 ist eine Klemmvorrichtung beschrieben, die eine Abtriebsspindel, eine Antriebsscheibe und einen mit der Antriebsscheibe gekoppelten inneren Ring sowie einen feststehenden Ring umfasst. Der innere Ring ist in dem feststehenden Ring drehbar gelagert und weist Aussparungen zur Aufnahme von Klemmkörpern auf. Bei einer Drehmomentübertragung von außen auf die Abtriebsspindel drückt die Abtriebsspindel die Klemmkörper in den Aussparungen gegen eine Innenfläche des feststehenden Rings in ihre Klemmposition.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Nach der Erfindung ist das Abtriebsteil ein prismatisches Mitnahmeprofil mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen, von denen ein erster Teil als Klemmflächen und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen wirken, die mit den Mitnehmern des Antriebsteils zusammenarbeiten. Erfindungsgemäß sind die Klemmflächen axial versetzt zu den Mitnahmeflächen angeordnet. Dabei können die Mitnahmeflächen stetig in die Klemmflächen übergehen oder vorzugsweise mit den Klemmflächen eine Ebene bilden.

[0007] Durch die erfindungsgemäßen Ausführungen erzielt man bei einem geringen Aufwand eine höhere Präzision, da eine Kontaktfläche des Mitnehmers ein Ausläufer der Klemmfläche ist. Ferner wird die Präzision durch kürzere Toleranzketten bei gleichem Herstellungsverfahren erhöht. Die Kontaktflächen ergeben geringe Flächenpressungen, was sich insbesondere bei Momentenstößen günstig auf die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Spindellockmitnahme auswirkt.

[0008] Auf Grund der robusten Spindellockmitnahme ist es möglich, diese unmittelbar an der Spindel angreifen zu lassen, sodass die von der Spindel übertragbaren hohen, häufig stoßbelasteten Drehmomente nicht über empfindliche Getriebeteile geleitet werden. Erfindungsgemäß wird als Endstufe ein Planetensatz verwendet, dessen Planetenträger Mitnehmer aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen des Mitnahmeprofils der Spindel zusammenwirken. Hierbei sind am Planetenträger in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern Führungen angeformt, die mit abgerundeten Kanten des prismatischen Mitnahmeprofils zusammenwirken. Die abgerundeten Kanten bilden Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders. Dadurch wird der Planetenträger mit seinen axial verlängerten Führungen sicher auf der im Gehäuse gelagerten Spindel geführt.

[0009] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

[0010] Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise geschnittenes Werkzeuggerät, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist und

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Spindellockmitnahme.

[0011] Ein Werkzeuggerät 10 nach Fig. 1 umfasst eine Antriebsvorrichtung 12 und eine Spindel 16, die über Wälzlager 18 und 20 in einem Lagergehäuse 14 drehbar gelagert ist. Die Spindel 16 hat an ihrem freien Ende ein Außengewinde 22 und in einer Bohrung 24 ein Innengewinde 26. Die Gewinde 22, 26 dienen zur Befestigung von Werkzeugen oder Werkzeugaufnahmen, z.B. Spannfutter oder dgl. Das Ende der Spindel 16 kann aber auch anders gestaltet sein, um die Aufnahme von Werkzeugen über Schnellspanneinrichtungen zu ermöglichen.

[0012] Die Antriebsvorrichtung 12 beinhaltet in der Regel einen nicht näher dargestellten Elektromotor mit seinen Steuer- und Betätigungselementen und ein mechanisches Untersetzungsgetriebe, dessen Endstufe bei dem Ausführungsbeispiel als Planetenradsatz ausgebildet ist und dessen Planetenträger 28 die Spindel 16 antreibt. Am Planetenträger 28 sind auf Planetenbolzen 30 nicht näher dargestellte Planetenräder gelagert.

[0013] Das dem Planetenträger 28 zugewandte Ende der Spindel 16 hat die Form eines Prismas und bildet mit einem Mitnahmeprofil 40 ein Abtriebsteil. Die Kanten 42 des prismatischen Mitnahmeprofils 40 sind abgerundet und bilden Teilflächen eines Zylinders, dessen Achse koaxial zur Drehachse der Spindel 16 verläuft. Auf den abgerundeten Kanten 42 ist der Planetenträger 28, der als Antriebsteil dient, mittels Führungen 52 geführt, wobei die Führungen 52 axial über die der Spindel 16 zugewandten Stirnfläche des Planetenträgers 28 vorstehen.

[0014] Die zwischen den Kanten 42 liegenden Prismaflächen wirken in einem ersten Teil als Klemmflächen 46, während sie in einem zweiten Teil, der dem Planetenträger 28 zugewandt ist, als Mitnahmeflächen 44 wirken. Die Mitnahmeflächen 44 greifen in eine zentrale Öffnung des Planetenträgers 28 ein und stützen sich mit einem definierten Spiel, das eine definierte Drehbewegung zwischen dem Planetenträger 28 und dem Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 zulässt, an entsprechenden Mitnehmern 50 des Planetenträgers 28 ab. Im Bereich der sich zum freien Ende der Spindel 16 hin anschließenden Klemmflächen 46 sind Klemmkörper in Form von Klemmrollen 48 angeordnet. Sie werden in montiertem Zustand von einem Sperrring 32 mit einer Hohlzylinderfläche 38 umfasst. Der Sperrring 32 ist im Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 durch Nocken 34 drehfest gesichert, die an ihrem Umfang Längsnuten 36 aufweisen.

[0015] Im normalen Betrieb wird das Drehmoment vom Planetenträger 28 über die Mitnehmer 50 auf das Mitnahmeprofil 40 der Spindel 16 übertragen. Übersteigt in besonderen Fällen das von der Spindel 16 auf den Planetenträger 28 übertragene Drehmoment das Antriebsmoment, verstellen sich die Klemmflächen 46 innerhalb des Spiels des Mitnahmeprofils 40 und stellen eine Klemmverbindung zwischen den Klemmflächen 46 der Spindel 16 und der Hohlzylinderfläche 38 des Sperrrings 32 über die Klemmkörper 48 her, sodass das von der Spindel 16 ausgeübte Drehmoment sich am Gehäuse der Antriebsvorrichtung 12 abstützt und die Spindel 16 sperrt. Diese Funktion ist auch gegeben, wenn sich die Antriebsrichtung der Antriebsvorrichtung 12 umkehrt.

Ansprüche

1. Werkzeuggerät (10) mit einer durch eine Antriebsvorrichtung (12) angetriebenen Spindel (16), die an ihrem freien Ende eine Aufnahmeeinrichtung (22, 26) für ein Werkzeug bzw. einen Werkzeughalter aufweist, wobei im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung (12) ein Antriebsteil (28) vorgesehen ist, das über Mitnehmer (50) ein Drehmoment mit einem definierten Spiel in Drehrichtung auf ein drehfest mit der Spindel (16) verbundenes Abtriebsteil (40) überträgt, während sich ein von der Spindel (16) aus in Richtung auf die Antriebsvorrichtung (12) wirkendes, ein antriebsseitiges Drehmoment übersteigendes Drehmoment über Klemmflächen (46) am Umfang des Abtriebsteils (40), über Klemmkörper (48) und über einen Sperrring (32) mit einer Hohlzylinderfläche (38) am Gehäuse des Werkzeuggeräts (10) abstützt, wobei das Abtriebsteil ein prismatisches Mitnahmeprofil (40) mit zwei oder mehr achsparallelen Ebenen ist, von denen ein erster Teil als Klemmflächen (46) und ein zweiter Teil als Mitnahmeflächen (44) wirken, die mit den Mitnehmern (50) des Antriebsteils (28) zusammenarbeiten und zu den Klemmflächen (46) axial versetzt angeordnet sind, und das Werkzeuggerät (10) als Endstufe einen Planetensatz aufweist, dessen Planetenträger (28) Mitnehmer (50) aufweist, die mit einem definierten Spiel mit Mitnahmeflächen (44) des Mitnahmeprofils (40) der Spindel (16) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (50) in einer zentralen Öffnung des scheibenförmigen Planetenträgers (28) ausgebildet sind, welche sich axial zwischen einer der Spindel (16) zugewandten Stirnfläche und einer der Spindel (16) abgewandten Stirnfläche des Planetenträgers (28) erstreckt, wobei sich an die der Spindel (16) zugewandte Stirnfläche die Klemmkörper in Form von Klemmrollen (48) und der die Klemmrollen (48) umfassende Sperrring (32) unmittelbar anschließen, und am Planetenträger (28) in Umfangsrichtung zwischen den Mitnehmern (50) axial über die der Spindel (16) zugewandte Stirnfläche des Planetenträgers (28) vorstehende Führungen (52) angeformt sind, die mit abgerundeten Kanten (42) des prismatischen Mitnahmeprofils (40) zusammenwirken, die Teilflächen eines umhüllenden Kreiszylinders bilden.

2. Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) stetig in die Klemmflächen (46) übergehen.

3. Werkzeuggerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen (44) und die Klemmflächen (46) eine Ebene bilden.

4. Werkzeuggerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrring (32) im Gehäuse der Antriebsvorrichtung (12) durch Nocken (34) drehfest gesichert ist, die an ihrem Umfang Längsnuten (36) aufweisen.

Claims

1. Machine tool (10) with a spindle (16) which is driven by a drive apparatus (12) and which has at its free end a reception device (22, 26) for a tool or a tool holder, there being provided in the drive train of the drive apparatus (12) a drive part (28) which, via dogs (50), transmits a torque with a defined play in the direction of rotation to an output part (40) connected fixedly in terms of rotation to the spindle (16), while a torque acting from the spindle (16) in the direction of the drive apparatus (12) and exceeding a drive-side torque is supported via clamping faces (46) on the circumference of the output part (40), via clamping bodies (48) and via a stop ring (32) with a hollow-cylindrical surface (38) on the housing of the machine tool (10), the output part being a prismatic take-up profile (40) with two or more axially parallel planes, of which first act as clamping faces (46) and second act as take-up faces (44) which co-operate with the dogs (50) of the drive part (28) and which are arranged so as to be offset axially to the clamping faces (46), and the machine tool (10) has as its final stage a planet set, the planet carrier (28) of which has dogs (50) which co-operate with a defined play with take-up faces (44) of the take-up profile (40) of the spindle (16), characterized in that the dogs (50) are formed in a central orifice of the disc-shaped planet carrier (28), which orifice extends axially between an end face, facing the spindle (16), and an end face, facing away from the spindle (16), of the planet carrier (28), the clamping bodies in the form of clamping rollers (48) and the stop ring (32), which surrounds the clamping rollers (48), being directly contiguous to the end face facing the spindle (16), and there being formed on the planet carrier (28) guides (52) which project axially in the circumferential direction between the dogs (50) beyond the end face, facing the spindle (16), of the planet carrier (28) and which co-operate with rounded edges (42) of the prismatic take-up profile (40), which rounded edges form subfaces of an enveloping circular cylinder.

2. Machine tool (10) according to Claim 1, characterized in that the take-up faces (44) merge continuously into the clamping faces (46).

3. Machine tool (10) according to Claim 1 or 2, characterized in that the take-up faces (44) and the clamping faces (46) form one plane.

4. Machine tool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stop ring (32) is secured fixedly in terms of rotation in the housing of the drive apparatus (12) by bosses (34) which have longitudinal grooves (36) on their circumference.

Revendications

1. Machine-outil (10) comprenant une broche (16) entraînée par un dispositif d'entraînement (12), laquelle comprend à son extrémité libre un dispositif de réception (22, 26) pour un outil ou un porte-outil, une partie d'entraînement (28) étant prévue dans la chaîne cinématique du dispositif d'entraînement (12), laquelle partie d'entraînement transmet, par le biais d'éléments d'entraînement (50), un couple avec un jeu défini dans le sens de rotation à une partie de sortie (40) reliée de manière solidaire en rotation à la broche (16), tandis qu'un couple dépassant un couple côté entraînement et agissant à partir de la broche (16) en direction du dispositif d'entraînement (12) est supporté par le biais de surfaces de serrage (46) sur la périphérie de la partie de sortie (40), par le biais de corps de serrage (48) et par le biais d'une bague de blocage (32) présentant une surface cylindrique creuse (38) sur le boîtier de la machine-outil (10), la partie de sortie étant un profilé d'entraînement prismatique (40) présentant deux plans axialement parallèles ou plus, parmi lesquels une première partie agit en tant que surfaces de serrage (46) et une deuxième partie agit en tant que surfaces d'entraînement (44) qui coopèrent avec les éléments d'entraînement (50) de la partie d'entraînement (28) et sont disposées de manière décalée axialement par rapport aux surfaces de serrage (46), et la machine-outil (10) comprenant en tant qu'étage final un train planétaire dont le porte-satellites (28) comprend des éléments d'entraînement (50) qui coopèrent, avec un jeu défini, avec des surfaces d'entraînement (44) du profilé d'entraînement (40) de la broche (16), caractérisée en ce que les éléments d'entraînement (50) sont réalisés dans une ouverture centrale du porte-satellites (28) en forme de disque, laquelle ouverture centrale s'étend axialement entre une surface frontale tournée vers la broche (16) et une surface frontale du train planétaire (28) opposée à la broche (16), les corps de serrage sous la forme de rouleaux de serrage (48) et la bague de blocage (32) entourant les rouleaux de serrage (48) se raccordant directement à la surface frontale tournée vers la broche (16), et des guides (52) faisant saillie axialement au-delà de la surface frontale du porte-satellites (28) tournée vers la broche (16) étant formés sur le porte-satellites (28) dans la direction périphérique entre les éléments d'entraînement (50), lesquels guides coopèrent avec des arêtes arrondies (42) du profilé d'entraînement prismatique (40) qui forment des surfaces partielles d'un cylindre circulaire enveloppant.

2. Machine-outil (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d'entraînement (44) se prolongent de manière continue par les surfaces de serrage (46).

3. Machine-outil (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les surfaces d'entraînement (44) et les surfaces de serrage (46) forment un plan.

4. Machine-outil (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de blocage (32) est fixée de manière bloquée en rotation par des ergots (34) dans le boîtier du dispositif d'entraînement (12), lesquels ergots présentent des rainures longitudinales (36) sur leur périphérie.

Zeichnung