|
(11) | EP 4 417 372 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
| (54) | WERKZEUGMASCHINE |
| (57) Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine (10), umfassend einen Antrieb (20), beispielsweise ein elektropneumatischer Antrieb
(20), und eine Gehäuseschale (12), wobei der Antrieb (20) über wenigstens ein Gleitlager
(32) an der Gehäuseschale (12) gelagert ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Gleitlager (32) ein Reibungsminderungsmittel (36) aufweist. Dadurch lassen sich
zusätzliche Halterungen, beispielsweise Zusatzhandgriffe (14), besonders komfortabel
ordnungsgemäß an der Werkzeugmaschine (10) anordnen.
|
[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, umfassend einen Antrieb und einer Gehäuseschale, wobei der Antrieb über wenigstens ein Gleitlager an der Gehäuseschale gelagert ist. Der Antrieb kann beispielsweise ein elektropneumatischer Antrieb sein. Die Werkzeugmaschine kann eine handgeführte Werkzeugmaschine sein.
[0002] Oftmals soll an einer derartigen Werkzeugmaschine eine zusätzliche Halterung, beispielsweise ein Zusatzhandgriff, angebracht werden. Die Halterung kann eine Befestigungsschelle aufweisen, mit der sie an der Werkzeugmaschine befestigt werden kann.
[0003] Beispielsweise bei handgeführten Werkzeugmaschinen empfiehlt es sich aus ergonomischen und funktionalen Gründen, die Halterung im Bereich des Gleitlagers an der Gehäuseschale zu befestigen. Dabei sollte der Benutzer jedoch darauf achten, dass die Befestigungsschelle mit einem Drehmoment innerhalb eines eng definierten Drehmomentbereich festgezogen wird. Ist das Drehmoment zu hoch, so kann das Gleitlager zu stark vorgespannt werden und dadurch z. B. verklemmen. Ist das Drehmoment zu niedrig, sitzt die Halterung nicht ordnungsgemäß an der Gehäuseschale.
[0004] Bei üblicher Benutzung der Werkzeugmaschine mit einer solchen Halterung kommt es dadurch häufig zu Fehlfunktionen oder Funktionsausfällen. Dies kann auch zu Gesundheitsschäden des Benutzers der Werkzeugmaschine führen, wenn der Benutzer dadurch beispielsweise übermäßig starken Vibrationen ausgesetzt ist.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art anzubieten, die es ermöglicht, eine zusätzliche Halterung auf besonders einfache Weise ordnungsgemäß zu montieren, wobei es besonders wünschenswert ist, wenn die Werkzeugmaschine kostengünstig herstellbar ist.
[0006] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine, umfassend einen Antrieb, beispielsweise ein elektropneumatischer Antrieb, und eine Gehäuseschale, wobei der Antrieb über wenigstens ein Gleitlager an der Gehäuseschale gelagert ist, wobei das Gleitlager ein Reibungsminderungsmittel aufweist.
[0007] Damit gelingt es auf überraschend einfache und besonders kostengünstige Weise, den zulässigen Drehmomentbereich zur ordnungsgemäßen Befestigung einer Befestigungsschelle einer Halterung oder dergleichen an der Gehäuseschale erheblich zu erweitern. Beispielsweise ermöglicht das Reibungsminderungsmittel eine Gleitbewegung des im Gleitlager gelagerten Körpers, beispielsweise eine Werkzeugmaschinenachse, selbst dann, wenn durch die Befestigungsschelle ein erhöhter Druck auf das Gleitlager ausgeübt wird.
[0008] Untersuchungen haben ergeben, dass bei der Werkzeugmaschine der zulässige Drehmomentbereich so weit erweitert sein kann, dass ein Benutzer die Befestigungsschelle ohne weiteres Messwerkzeug oder dergleichen anziehen kann und dennoch innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs bleibt. Zudem kann der Benutzer in der Regel ein zu geringes Drehmoment selbst erkennen, da in diesem Falle die Befestigungsschelle für den Benutzer offensichtlich zu locker, beispielsweise leicht beweglich, auf der Gehäuseschale sitzt.
[0009] Somit ergibt sich eine besonders einfache und komfortable Möglichkeit, die Werkzeugmaschine mit einer zusätzlichen Halterung, beispielsweise einem Zusatzhandgriff, auszustatten. So bedarf es weder eines zusätzlichen Messwerkzeugs oder besonderer Schulungsmaßnahmen für den Benutzer.
[0010] Auch ist es weiterhin möglich, ein Gleitlager zur Lagerung des Antriebs zu verwenden. Die mit einem Gleitlager verbundenen Vorteile, beispielsweise gute Staub- und Schmutzresistenzen sowie geringe Herstellungskosten, bleiben erhalten. Es ist insbesondere nicht erforderlich, auf eine andere Lagerart, beispielsweise ein Kugellager oder ein Wälzlager, auszuweichen. Erhebliche Mehrkosten durch einen solchen Wechsel können vermieden werden.
[0011] Reibungsminderungsmittel ist grundsätzlich sehr kostengünstig verfügbar. Auch dadurch bleibt die Werkzeugmaschine trotz des durch sie verbesserten Komforts kostengünstig herstellbar.
[0012] Es hat sich darüber hinaus gezeigt und wird weiter unten noch näher dargestellt, dass wenigstens eine der Grundfunktionen des Gleitlagers, insbesondere eine möglichst geringe Übertragung von Vibrationen vom Antrieb auf die Gehäuseschale und damit weiter auf eine etwaige montierte Halterung, insbesondere ein Zusatzhandgriff, weiter verbessert wird.
[0013] Das Gleitlager kann Gleitflächen aufweisen. Das Reibungsminderungsmittel kann auf die Gleitflächen aufgetragen sein.
[0014] Dementsprechend kann eine besonders vorteilhafte Werkzeugmaschine eine an der Gehäuseschale über einen Befestigungsabschnitt lösbar, insbesondere werkzeuglos lösbar, angeordnete Halterung aufweisen. Die Halterung kann beispielsweise ein zusätzlicher Seitenhandgriff sein. Bei Erhalt oder Verbesserung der Grundfunktion des Gleitlagers ergibt sich dank der Halterung eine zusätzliche Möglichkeit, die Werkzeugmaschine sicher zu führen. Dies kann insbesondere bei besonders leistungsstarken Werkzeugmaschinen, beispielsweise Bohrhammermaschinen oder Meißelmaschinen, erforderlich sein.
[0015] Der Befestigungsabschnitt kann eine Befestigungsschelle aufweisen, so dass er flexibel auf unterschiedliche Abmessungen unterschiedlicher Ausführungsformen der Werkzeugmaschine anpassbar ist. Auch kann durch die Befestigungsschelle die Halterung zerstörungsfrei an der Werkzeugmaschine angeordnet werden oder von dieser zerstörungsfrei gelöst werden.
[0016] Vorteilhaft ist, wenn das Reibungsminderungsmittel über längere Zeit und / oder bei hohen und / oder langwährenden Dauerbelastungen im Gleitlager verbleibt. Auch sollte das Reibungsminderungsmittel möglichst robust im Hinblick auf Staub oder Schmutz sein, mit denen beispielsweise auf Baustellen stets zu rechnen ist.
[0017] Auch daher ist es vorteilhaft, wenn das Reibungsminderungsmittel einen Fest-Schmierstoff aufweist und insbesondere ein solcher ist.
[0018] Alternativ oder ergänzend ist denkbar, dass das Reibungsminderungsmittel einen Flüssig-Schmierstoff aufweist. Dabei kann unter einem Flüssig-Schmierstoff ein Schmierstoff verstanden werden, der bei Raumtemperatur, beispielsweise 18-25 °C, insbesondere 20°C, oder bei einer typischen Betriebstemperatur, beispielsweise einer Betriebstemperatur im Bereich von 30°C und 130°C, beispielsweise 80°C, flüssig ist.
[0019] Bei einer Klasse von Ausführungsformen kann ein Schmierstoff-Reservoir vorgesehen sein. Somit kann auch über einen langen Zeitraum hinweg, beispielsweise über 5, 10 oder 20 Jahre, das Gleitlager mit Reibungsminderungsmittel versorgt sein und / oder werden.
[0020] Das Reibungsminderungsmittel kann eine Vielzahl Mikropartikel, insbesondere Schmierstoff-gefüllte Mikropartikel, umfassen. Die Mikropartikel können als Schmierstoff-Reservoir dienen.
[0021] Dabei ist besonders günstig, dass sich die Mikropartikel bereits direkt an ihren gewünschten Wirkorten befinden können. Die Mikropartikel können somit Schmierstoffe direkt vor Ort freisetzen. Dabei ist weiter besonders günstig, dass sich unter hoher Last, wie sie beispielsweise bei mit hohen Drehmomenten festgezogenen Befestigungsschellen auftreten kann, besonders viele Mikropartikel öffnen und ihren Inhalt an Schmierstoff freisetzen können. Somit kann Reibungsminderungsmittel besonders bedarfsgerecht im Gleitlager bereitgestellt werden.
[0022] Bei Werkzeugmaschinen, die eine Schlagfunktion aufweisen, erzeugen die Antriebe, beispielsweise die elektropneumatischen Antriebe, entlang ihrer Längsachsen Schläge und dadurch besonders starke Vibrationen. Eine funktionsfähige Vibrationsreduktion ist bei diesen Werkzeugmaschinen besonders wichtig. Werden daher solche Werkzeugmaschinen mit einer Schlagfunktion in der hier beschriebenen Art ausgestaltet, können Gesundheitsrisiken für Benutzer, die beispielsweise einen Zusatzhandgriff an die Werkzeugmaschine montieren und nutzen, gemindert oder sogar vollständig vermieden werden.
[0023] Die Werkzeugmaschine kann an einem Bauroboter angeordnet sein. Er kann zur Ausführung von Bauarbeiten an einer Decke, einer Wand und / oder einem Boden eingerichtet sein. Er kann einen Manipulator aufweisen. An einem freien Ende des Manipulators kann ein Endeffektor ausgebildet sein. Am Endeffektor kann die Werkzeugmaschine angeordnet sein und / oder anordenbar sein.
[0024] Der Manipulator kann als Roboterarm ausgebildet sein. Der Manipulator kann auch eine Hubvorrichtung aufweisen. Die Hubvorrichtung kann das vom Manipulator erreichbare Gesamtvolumen vergrößern. Der Manipulator kann wenigstens drei Freiheitsgrade aufweisen. Insbesondere kann er wenigstens sechs Freiheitsgrade aufweisen.
[0025] Der Bauroboter kann auch eine mobile Plattform aufweisen. Die mobile Plattform kann ein Räderfahrwerk und / oder ein Kettenfahrwerk umfassen. Die mobile Plattform kann wenigstens zwei Freiheitsgrade aufweisen. Der Bauroboter kann insgesamt wenigstens acht, beispielsweise zehn, Freiheitsgrade aufweisen.
[0026] Vibrationen der Werkzeugmaschine können sich bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen auf den Endeffektor des Bauroboters übertragen. Der Endeffektor gerät so ebenfalls in Schwingungen, so dass Bauarbeiten durch den Bauroboter lediglich mit geringer Präzision durchführbar sind. Auch der Endeffektor, der Manipulator und / oder die mobile Plattform des Bauroboters werden durch die Vibrationen einer besonders hohen mechanischen Belastung ausgesetzt. Daher ist es besonders günstig, wenn der Bauroboter eine Werkzeugmaschine der hier vorliegend beschriebenen Art aufweist, so dass an der Werkzeugmaschine eine Halterung montierbar ist, die eine gegebenenfalls zusätzliche Halterung der Werkzeugmaschine ermöglicht, sodass keine oder lediglich in sehr geringem Maße Vibrationen auf den Bauroboter übertragen werden.
[0027] Alternativ oder ergänzend ist denkbar, dass die Werkzeugmaschine als Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. An eine solche Werkzeugmaschine kann beispielsweise ein Zusatzhandgriff montiert werden, über den bei Betrieb der Werkzeugmaschine Vibrationen in nur geringem Maße übertragen werden. Gesundheitsrisiken durch übermäßige Schwingungsbelastungen beispielsweise einer Hand des Benutzers können vermieden oder zumindest erheblich reduziert werden.
[0028] Allgemein kann die Werkzeugmaschine zur Ausführung von Bauarbeiten auf einer Hochbau-Baustelle und / oder einer Tiefbau-Baustelle ausgebildet sein. Sie kann insbesondere zur Bearbeitung von Gestein, beispielsweise Beton, ausgebildet sein. Gerade zur Bearbeitung von Gestein kommen Werkzeugmaschinen zum Einsatz mit einer Schlagfunktion und besonders hohen Einzelschlagenergien. Um die Werkzeugmaschine trotz dieser hohen Einzelschlagenergien sicher führen zu können, empfiehlt sich ein Zusatzhandgriff, so dass bei einer solchen Werkzeugmaschine die vorangehend genannten Vorteilen in besonders ausgeprägter Weise zum Tragen kommen können.
[0029] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
[0030] In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
[0031] Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einem Zusatzhandgriff und
Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines Gleitlagers der Werkzeugmaschine.
[0032] In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.
[0033] Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 10. Die Werkzeugmaschine 10 ist als Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Die Werkzeugmaschine 10 ist insbesondere als Bohrhammermaschine ausgebildet. Sie weist somit eine Schlagfunktion auf.
[0034] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Teils der Werkzeugmaschine 10. Zu erkennen ist eine Gehäuseschale 12 an der ein Zusatzhandgriff 14 über einen Befestigungsabschnitt 16 montiert ist. Der Befestigungsabschnitt 16 weist eine Befestigungsschelle 18 auf. Die Befestigungsschelle 18 umschlingt einen vorderen Bereich der Gehäuseschale 12.
[0035] Die Werkzeugmaschine 10 weist einen Antrieb 20 auf. Der Antrieb 20 befindet sich innerhalb der Gehäuseschale 12 und ist daher in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt.
[0036] Der Antrieb 20 weist eine elektropneumatische Motoreinheit 22 auf. Die Motoreinheit 22 treibt eine Werkzeugachse 24 an. Insbesondere kann die Werkzeugachse 24 drehend, schlagend und / oder drehschlagend angetrieben werden. Die Werkzeugachse 24 kann einen Stahl aufweisen. Insbesondere kann sie aus einem Stahl ausgebildet sein. Die Werkzeugachse 24 mündet in eine Werkzeugaufnahme 26. In der Werkzeugaufnahme 26 lässt sich ein Werkzeug montieren. Beispielsweise kann das Werkzeug ein Meißelwerkzeug oder ein Hammerbohrwerkzeug sein.
[0037] Die Befestigungsschelle 18 weist eine Spannschraube 28 auf. Mit Hilfe der Spannschraube 28 kann die Länge der Befestigungsschelle 18 und damit ihr Durchmesser eingestellt werden. Somit kann je nachdem, mit welchem Drehmoment die Spannschraube 28 angezogen wird, der Druck auf die Gehäuseschale 12 erhöht oder erniedrigt werden. Damit lässt sich auch die Festigkeit des Sitzes, mit der die Befestigungsschelle 18 an der Gehäuseschale 12 sitzt, einstellen.
[0038] Fig. 2 zeigt nun einen Ausschnitt der Werkzeugmaschine 10 im Bereich II gemäß Fig. 1. Zur Vereinfachung der Darstellung sind dabei der Zusatzhandgriff 14 mit seiner Befestigungsschelle 18 und die Gehäuseschale 12 (siehe jeweils Fig. 1) nicht dargestellt.
[0039] Fig. 2 zeigt insbesondere eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht auf den dargestellten Bereich II. Dabei ist auch die Werkzeugachse 24 (siehe ebenfalls Fig. 1) nicht dargestellt. Somit ergibt sich eine Ansicht auf ein Inneres der Gehäuseschale 12 in dem dargestellten Bereich II. Zu erkennen ist insbesondere ein Gleitlager 32. Das Gleitlager 32 befindet sich somit zwischen der Gehäuseschale 12 und der Werkzeugachse 24. Das Gleitlager 32 lagert somit die Werkzeugachse 24 an der Gehäuseschale 12. Die Lagerung kann direkt oder indirekt sein. Bei einer direkten Lagerung kann die Werkzeugachse 24 am Gleitlager 32 anliegen. Bei einer alternativen Ausführungsform mit indirekter Lagerung kann die Werkzeugachse 24 von einem Antriebsgehäuse, zumindest radial umlaufend, umgeben sein. Dann kann das Antriebsgehäuse am Gleitlager 32 anliegen, sodass die Werkzeugachse 24 indirekt über das Antriebsgehäuse am Gleitlager 32 gelagert ist.
[0040] Das Gleitlager 32 weist mehrere Gleitflächen 34 auf. Zur Vereinfachung der Darstellung ist von den Gleitflächen 34 lediglich eine einzige mit einem Bezugszeichen versehen. Die Gleitflächen 34 sind beispielsweise in gleichen Abständen voneinander über die gesamte Innenfläche des Gleitlagers 32 verteilt ausgebildet. Die Gleitflächen 34 können aus einem Polymer ausgebildet sein. Reibungsminderungsmittel 36 befindet sich auf den Außenseiten der Gleitflächen 34 und / oder im Inneren der Gleitflächen 34.
[0041] Ein Beispiel eines geeigneten Reibungsminderungsmittels 36 kann folgende Bestandteile aufweisen:
Als Grundmaterial kann ein Polyoxymethylen (z. B. Material als "Hostaform C9021" bekannt) vorgesehen sein, das Polyurethan (PU)-basierte Mikrokapseln, beispielsweise mit 10 bis 15 Gewichtsprozent, beispielsweise 12,5 Gewichtsprozent, des Reibungsminderungsmittels 36 enthält.
[0042] Die Mikrokapseln beinhalten einen Schmierstoff. Der in den Mikrokapseln enthaltene Schmierstoff kann ein Stoffgemisch sein.
[0043] Ihre Kapselwände können Polyurethan-basiert sein, insbesondere aus Polyurethan ausgebildet sein. Allgemein können die Kapselwände einen Kunststoff, insbesondere ein Polymer, aufweisen.
[0044] Die Gesamtmenge des in den Mikrokapseln enthaltenen Schmierstoffs kann wenigstens 50 Gewichtsprozent, beispielsweise zwischen 50 bis 95 Gewichtsprozent, beispielsweise im Bereich von 75 bis 85 Gewichtsprozent, insbesondere 80 Gewichtsprozent, des Gewichts der Mikrokapseln betragen.
[0045] Die Durchmesser der Mikrokapseln können im Bereich von 20 bis 250 µm liegen. Beispielsweise kann ihr Mediandurchmesser im Bereich von 1 bis 100 µm, insbesondere von 20 bis 50 µm, sein.
[0046] Das Reibungsminderungsmittel 36 weist somit Mikrokapseln 38 auf. Wiederum ist aus Vereinfachungsgründen in Fig. 2 lediglich eine der Mikrokapseln 38 mit einem Bezugszeichen markiert. Die Mikrokapseln 38 können als Mikropartikel oder als Nanopartikel ausgebildet sein.
[0047] Das Reibungsminderungsmittel 36 kann auch einen Festschmierstoff, beispielsweise auf Basis von MoS2 oder PTFE, aufweisen.
Bezugszeichenliste
1. Werkzeugmaschine (10), umfassend einen Antrieb (20), beispielsweise ein elektropneumatischer Antrieb
(20), und eine Gehäuseschale (12), wobei der Antrieb (20) über wenigstens ein Gleitlager
(32) an der Gehäuseschale (12) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gleitlager (32) ein Reibungsminderungsmittel (36) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gleitlager (32) ein Reibungsminderungsmittel (36) aufweist.
2. Werkzeugmaschine (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (10) eine an der Gehäuseschale (12) über einen Befestigungsabschnitt
(16) lösbar, insbesondere werkzeuglos lösbar, angeordnete Halterung, beispielsweise
einen Zusatzhandgriff (14), aufweist.
3. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (16) eine Befestigungsschelle (18) aufweist.
4. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibungsminderungsmittel (36) einen Fest-Schmierstoff aufweist und / oder einen
Flüssig-Schmierstoff aufweist.
5. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibungsminderungsmittel (36) eine Vielzahl Mikropartikel, insbesondere Schmierstoff-gefüllte
Mikropartikel, umfasst.
6. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (10) eine Schlagfunktion aufweist.
7. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (10) als Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist.