DE102006041430B4 - Werkzeugmaschine mit Motorantrieb - Google Patents

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Abstract

Eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise eine Säge mit Hin- und Herbewegung des betreffenden Werkzeugs (3), besitzt ein Gehäuse (1), einen Motor (2), eine Antriebswelle (4), die mit dem Motor (2) verbunden ist, eine Führungsbuchse (9), eine Spindel (8) und ein Gegengewicht (7). Auf der Antriebswelle (4) sind angeordnet eine erste Taumelscheibe (5), die dafür sorgt, dass die Spindel (8) sich linear hin und her bewegt, sowie eine zweite Taumelscheibe (6), die für eine Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (7) sorgt. Das Gegengewicht (7) ist drehbar am Gehäuse (1) befestigt. Beim Antrieb der zweiten Taumelscheibe (6) schwingt oder pendelt das Gegengewicht (7) hin und her relativ zum Gehäuse (1) um eine Schwing- oder Pendelachse (Y), die bezüglich des Gehäuses (1) festliegt. Hier wird also von einer Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (7) durch eine pendelnde Drehbewegung Gebrauch gemacht, wobei das Gegengewicht (7) nicht die Führungsbuchse (9) in ihrer Bewegung behindert. Dadurch wird eine Erwärmung durch Reibung in diesem Bereich verhindert.

Description

  • Arbeitsgebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine motorgetriebene Werkzeugmaschine mit
    • a) einem Gehäuse,
    • b) einem Rotationsmotor, der im Gehäuse angeordnet ist,
    • c) einer Antriebswelle, die mit dem Rotationsmotor verbunden ist,
    • d) einer Spindel, die in dem Gehäuse untergebracht und zum Tragen eines Werkzeugs bestimmt ist,
    • e) einer ersten Taumelscheibe, die an der Antriebswelle befestigt oder mit dieser derart gekoppelt ist, dass sie die Spindel wenigstens annähernd linear auf einem linearen Weg entlang einer vorgegebenen Achse hin- und herbewegt,
    • f) einem Gegengewicht, das im Gehäuse untergebracht ist und eine Hin- und Herbewegung bezüglich des Gehäuses ausführen kann, und
    • g) einer zweiten Taumelscheibe, die an der Antriebswelle befestigt oder mit dieser
    derart gekoppelt ist, dass sie das Gegengewicht bewegt.
  • Sie bezieht sich also auf eine Werkzeugmaschine mit Taumeleinrichtung. Insbesondere kann sie als Sägemaschine mit Hin- und Herbewegung des Sägeblatts, z. B. in Form einer Gatter- oder Stichsäge, ausgebildet sein.
  • Stand der Technik
  • Bekannte Sägen mit Hin- und Herbewegung des Sägeblatts und mit Taumeleinrichtung besitzen eine Führungsbuchse, eine Spindel, die in der Führungsbuchse untergebracht ist, eine erste als Taumelscheibe bekannte Wackeleinrichtung zum Antrieb der Spindel, ein Gegengewicht, das auf der Führungsbuchse geführt wird, und eine zweite Taumelscheibe, die das Gegengewicht antreibt. Die US 5,025,562 beschreibt eine solche Säge mit Hin- und Herbewegung und mit Taumeleinrichtung. Hier ist das Gegengewicht auf der Führungsbuchse angeordnet, und die Spindel ist innerhalb der Führungsbuchse untergebracht. Demzufolge ist der Bewegungsweg des Gegengewichts parallel zu oder identisch mit dem Bewegungsweg der Spindel. Bei einer solchen Säge der konventionellen Bauart gibt es eine große Zahl von Flächen, die aneinander angepasst sein müssen, und von Reibungsflächen. Die angepassten Oberflächen benötigen bei der Herstellung Präzisionsarbeit, und es besteht die Notwendigkeit, die Einzelteile sehr genau zusammenzusetzen, woraus hohe Herstellungskosten resultieren. Und große Reibungsflächen bedeuten die Erzeugung von Wärme, was natürlich nach Möglichkeit vermieden werden soll.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine motorgetriebene Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die wirkungsvoll arbeitet, aber die gegenüber dem Stand der Technik weniger Reibungsflächen ausweist.
  • Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe die motorgetriebene Werkzeugmaschine gekennzeichnet durch
    • h) eine Schwenkachse, die in einer Ebene senkrecht zur vorgegebenen Achse angeordnet und die bezüglich des Gehäuses fixiert ist, so dass das Gegengewicht bezüglich des Gehäuses um die Schwenkachse schwenkbar ist und dabei die besagte Hin- und Herbewegung als eine Drehbewegung durchführt.
  • Mit Vorteil macht die vorliegende Erfindung von einem Gegengewicht (Ausgleichsgewicht) Gebrauch, welches dreh- und schwenkbar am Gehäuse derart befestigt ist, dass es praktisch keine Reibung, bedingt durch einen großen Hub und eine große Reibungsfläche, gibt. Falls eine Führungsbuchse zum Führen der Spindel angewendet wird, dann behindert das Gegengewicht keineswegs die Führungsbuchse während ihrer Bewegung in Richtung auf das vordere Ende und zurück vom vorderen Ende der Werkzeugmaschine.
  • Dennoch ist infolge der speziellen Anordnung des Gegengewichts die Werkzeugmaschine praktisch vibrationsfrei. Dies verbessert die Stabilität der Werkzeugmaschine, und das Zusammensetzen des Gegengewichts und der Führungsbuchse ist eine einfache, mit relativ geringen Kosten verbundene Prozedur.
  • In einer Ausführungsform besitzt die Werkzeugmaschine ein Gehäuse, einen Rotationsmotor, eine Welle, die mit dem Motor verbunden ist, eine Spindel und ein Gegengewicht. Eine zweiwinklige Antriebsbuchse kann dabei radial auf der Antriebswelle angeordnet sein. Sie kann mit einer ersten Taumelscheibe zwecks linearem Antriebs der Spindel in einer Hin- und Herbewegung zusammenwirken; und sie kann mit einer zweiten Taumelscheibe so zusammenwirken, dass das Gegengewicht ebenfalls in einer Hin- und Herbewegung angetrieben wird. Das Gegengewicht ist dabei drehbar am Gehäuse befestigt. Die zweite Taumelscheibe lässt somit das Gegengewicht hin- und herschwenken bezüglich des Gehäuses um die Drehachse. Dabei kann A) der Schwenkpfad des Gegengewichts den linearen Pfad der Spindel schneiden, oder B) das Gegengewicht kann in einer Ebene parallel zur Längsachse der Spindel oder aber diese enthaltend schwingen. Auch kann die Schwenkachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Spindel liegen.
  • Die Werkzeugmaschine kann eine Führungsbuchse besitzen, und zwar in der Weise, dass die Spindel in der Führungsbuchse gleitet. Das Gegengewicht kann dabei an dieser Führungsbuchse entlang schwingen.
  • Die Spindel kann insbesondere ein vorderseitiges Teilstück, auf dem z. B. eine Schneide oder ein Sägeblatt als Werkzeug befestigt ist, und ein rückwärtiges Teilstück, das mit dem vorderseitigen Teilstück verbunden ist, umfassen. Ein erster Schlitz kann auf der Führungsbuchse angeordnet sein. Er erstreckt sich dabei in deren Längsrichtung. Gegenüberliegend kann sich ein zapfenartiges Teilstück dabei aus dem rückwärtigen Teilstück der Führungsbuchse herausstrecken. Dieses herausragende zapfenartige Teilstück kann dabei in dem ersten Schlitz entlang der Längsachse der Spindel gleiten. Und ein zweiter Schlitz kann ebenfalls auf der Führungsbuchse angeordnet sein. Er erstreckt sich ebenso in Längsrichtung der Führungsbuchse. Ein Zusatzstück, z. B. in Form eines rohrförmigen Verlängerungsteils, sowie ein Hohlraum können sich auf dem rückwärtigen Teilstück befinden. Die erste Taumelscheibe kann dabei einen ersten Taumelarm umfassen, der sich durch den zweiten Schlitz und den Hohlraum erstreckt und der von dem soeben erwähnten Zusatz stück zwecks Hin- und Herbewegung desselben aufgenommen wird.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Gegengewicht einen U-förmigen Gewichtskörper besitzt. Dieser Gewichtskörper kann dabei zwei massive Massenkörper (Seitenarme) gleichen Gewichts und gleicher Konfiguration aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist die Führungsbuchse in diesem U'-förmigen Gewichtskörper zwischen den Massenkörpern untergebracht. Die beiden Seitenarme des U-förmigen Gewichtskörpers können hierbei in einer sehr kurzen Distanz zur Führungsbuchse hin- und herschwenken. Dadurch ist die Dreh- oder Pendelbewegung des Gegengewichts nicht durch die Führungsbuchse behindert.
  • Das Gegengewicht kann auch ein Aufnahmeteil, insbesondere in Form eines Bügels, umfassen, welches die zweite Taumelscheibe umgibt oder aufnimmt. Weiterhin kann das Gegengewicht mit mindestens einem Stift versehen sein, der drehbar am Gehäuse befestigt ist. Beim Drehen der zweiten Taumelscheibe kann dadurch das Gegengewicht in einer Schwenkbewegung relativ zum Gehäuse rotieren.
  • Der Winkel zwischen der ersten Taumelscheibe und der zweiten Taumelscheibe kann insbesondere 0° betragen.
  • Die erste Taumelscheibe kann ein erstes Lager umfassen, das entweder direkt oder indirekt radial auf der Antriebswelle angeordnet ist. Dieses erste Lager kann sich radial nach außen in einen ersten Taumelarm erstrecken oder in diesen übergehen. Der erste Taumelarm ist wirkungsmäßig mit der Spindel verbunden. Er kann in einer abgerundeten Spitze oder Kugel enden.
  • Die zweite Taumelscheibe kann ein zweites Lager umfassen, das direkt oder indirekt auf der Antriebswelle 'angeordnet ist. Dieses zweite Lager kann sich dabei radial nach außen in einen zweiten Taumelarm erstrecken oder in diesen übergehen. Entsprechend kann der zweite Taumelarm in einer abgerundeten Spitze oder Kugelspitze enden. Der erste und der zweite Taumelarm können dabei in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordnet sein; d. h. sie befinden sich im wesentlichen unter demselben Winkel, wenn man entlang der Spindelachse schaut.
  • Ein zweiwinkliges Antriebsglied kann radial auf der Antriebsachse angeordnet sein. Es kann dabei mit der ersten Taumelscheibe in der Weise zusammenwirken, dass die Spindel linear hin- und herbewegt wird, und mit der zweiten Taumelscheibe in der Weise, dass das Gegengewicht ebenfalls hin- und herbewegt wird. Dieses zweiwinklige Antriebsglied ist vorteilhafterweise mit einem Absatz versehen. Es kann einen ersten Winkelteil und einen zweiten Winkelteil umfassen. Der erste und der zweite Winkelteil können dabei auf das erste bzw. zweite im wesentlichen zylindrische Lager einwirken, und sie können so angebracht sein, dass der erste und der zweite Taumelarm hin und her bewegt werden, vorzugsweise um 180° gegeneinander phasenversetzt, wobei die Arme im selben Zeitpunkt jeweils umkehren und sich in die Gegenrichtung bewegen.
  • Mit Vorteil kann das Gegengewicht einen U-förmigen Körper besitzen, in dem axial die Führungsbuchse aufgenommen ist. Dieser U-förmige Körper kann einen ersten Arm, einen zweiten Arm und eine Querverbindung besitzen, wobei letztere die beiden Arme im Abstand von einander miteinander verbindet. Der erste und der zweite Arm sollten dabei parallel zueinander sein. Und der erste und der zweite Arm sollten aufrecht angeordnet sein. Eine Aufnahmebohrung oder Aufnahmehöhlung in dem Verbindungsglied kann dabei die Spitze des zweiten Taumelarms aufnehmen. Diese Spitze drückt dabei abwechselnd gegen gegenüberliegende Seiten der Bohrung oder Höhlung und bewirkt damit das Pendeln des Gegengewichts.
  • Mit Vorteil besitzt das Gegengewicht auch ein Aufnahmebauteil in Form eines Bügels. Dieses Aufnahmebauteil ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet. Es umgibt die zweite Taumelscheibe. Das Aufnahmebauteil kann sich dabei von dem quer angeordneten Verbindungsteil ausgehen. Die Basis oder das Verbindungsglied dieses Bügels kann konkav ausgebildet sein.
  • Bevorzugt ist das Gegengewicht drehbar oder schwenkbar angeordnet auf einem ersten quer liegenden Stift sowie auf einem zweiten quer liegenden Stift, und zwar in der Weise, dass der zweite Taumelarm das Gegengewicht so antreibt, dass es dadurch bezüglich des Gehäuses gedreht und speziell geschwenkt wird. Der erste und der zweite quer liegende Stift können entweder auf dem Gehäuse oder auf dem Gegengewicht vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie auf dem bügelförmigen Aufnahmebauteil angeordnet. Bei dieser Ausführungsform gibt es gegenüberliegend auf dem Gehäuse Dreh-Lager, um den ersten und den zweiten Stift aufzunehmen. Vorteilhafterweise sind der erste und der zweite quer liegende Stift auf Außenflächen des Bügels in der Nähe seines unteren Bereichs angeordnet.
  • Das Massezentrum des Gegengewichts sollte um einiges entfernt liegen von dem Berührungspunkt des zweiten Taumelarms mit dem Gegengewicht, d. h. entfernt von der Aufnahmebohrung in dem quer angeordneten Verbindungsglied.
  • Von Vorteil ist es, wenn der Winkel zwischen der ersten Taumelscheibe und der zweiten Taumelscheibe 0° beträgt.
  • Ganz besonders bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die voran stehenden Maßnahmen können mit Vorteil insbesondere bei einer Säge mit Hin- und Herbewegung eingesetzt werden. Natürliche kann die Erfindung auch bei einer Vielzahl anderer Werkzeugmaschinen verwendet werden, so dass auch diese weitgehend frei von Schwingungen oder Vibrationen während des Betriebs sind.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 einen Querschnitt der Ausführungsform einer Säge mit Hin- und Herbewegung, bei der sich eine erste Taumelscheibe in ihrer ersten Position und eine zweite Taumelscheibe in ihrer ersten Position befinden;
  • 2 einen vergrößerten Querschnitt der Ausführungsform nach 1, bei der sich die erste Taumelscheibe in ihrer zweiten Position und die zweite Taumelscheibe ebenso in ihrer zweiten Position befinden;
  • 2A einen Querschnitt mit Blick entlang der Richtung HA-HA in 2;
  • 3 einen Querschnitt der ersten und der zweiten Taumelscheibe etwa entlang der Richtung III-IU senkrecht zur Achse der Spindel von 1;
  • 4 eine perspektivische Darstellung einer Spindel und des Gegengewichts nach der Ausführungsform gemäß 13;
  • 5 eine perspektivische Ansicht des Gegengewichts, das in den 14 gezeigt ist; 6 die Spindel und das Gegengewicht jeweils in ihrer ersten Position;
  • 6A einen Schnitt entlang der Richtung VIA–VIA nach 6;
  • 7 eine schematische Darstellung der Spindel in einer Position zwischen ihrer ersten und zweiten Position und des Gegengewichts in einer Position zwischen seiner ersten und zweiten Position; und
  • 8 eine Darstellung, bei der sich die Spindel und das Gegengewicht jeweils in ihrer zweiten Position befinden.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 und 2 stellen eine Ausführungsform einer Säge mit Hin- und Herbewegung dar, die die Erfindung beinhaltet. Die Säge ist im wesentlichen vibrationsfrei. Sie umfasst ein Gehäuse 1 und, innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, einen Rotationsmotor 2 mit einer Ausgangswelle Za, welche mit einem Ritzel 2p versehen ist. Dieses Ritzel 2p steht im Kontakt mit einem größeren Getrieberad 2q, welches an einer Antriebswelle 4 mit der Wellenachse Z angeschlossen ist. Die Antriebswelle 4 ist innerhalb des Gehäuses 1 durch Lager 4a und 4b gehalten.
  • Zwischen den Lagern 4a, 4b sind radial angeordnet ein elektrischer Mitnehmer oder Nocken 4f und eine einstückige zweiwinklige Taumel-Antriebseinrichtung 10. Der Nocken 4f rotiert zusammen mit dem Getrieberad 2q und der Antriebswelle 4, wenn der Motor 2 in Betrieb ist. Der Mitnehmer 4f ist im wesentlichen eine (exzentrische) Röhre. Ein (nicht bezeichneter) Vorsprung ist auf der rechten Seite des Nockens 4f vorgesehen. Dieser Vorsprung steht im Eingriff mit einem Schlitz auf der linken Stirnseite der Taumel-Antriebseinrichtung 10. Die Taumel-Antriebseinrichtung 10 wirkt auf eine erste Wackel-Einrichtung oder besser Taumelscheibe 5. Letztere treibt in einer Hin- und Herbewegung eine Spindel 8 an. Die Einrichtung 10 wirkt auch auf eine zweite Taumelscheibe 6. Diese treibt ein Gegengewicht 7 in einer Hin- und Herbewegung um eine Dreh- oder Schwenkachse Y, die in den 3 bis 5 gezeigt ist. Dadurch pendelt das Gegengewicht 7.
  • Eine Spindel 8 und eine Führungsbuchse oder Muffe 9 sind auch in dem Gehäuse 1 untergebracht. Die Spindel 8 ist dabei gleitfähig innerhalb der Führungsbuchse 9 untergebracht. Ein Lager 95 ist innen an der Frontseite der Führungsbuchse 9 untergebracht. Es hält die Spindel 8. Die Längsrichtung der Spindel 8 und der Führungsbuchse 9 ist mit X bezeichnet.
  • Die Spindel 8 umfasst ein rohrförmiges rückwärtiges Teilstück 81 und ein rohrförmiges vorderseitiges Teilstück 82. In der dargestellten Ausführungsform ist das vorderseitige Teilstück 82 mit einem geringfügig kleineren Durchmesser versehen, als das rückwärtige Teilstück 81. Das vorderseitige Teilstück 82 ist mit seinem Ende innen an dem rückwärtigen Teilstück 81 mit Hilfe eines Stiftes 84 befestigt. Die gesamte Spindel 8 ist in der Richtung X bezüglich des Gehäuses 1 beweglich. Dies kann durch einen Vergleich der 1 und 2 erkannt werden. An der Vorderseite der Spindel 8 ist eine Klemmeinrichtung 3a befestigt, die als Werkzeug 3 ein längliches Sägezahnblatt festhält. Somit kann die Achse X als die Arbeitsachse betrachtet werden. Zur Befestigung sind ein Stift 86 und ein Ring 87 verwendet.
  • Wie bereits oben erwähnt, ist die Spindel 8 innerhalb der rohrförmigen Führungsbuchse 9 gleitfähig angeordnet. Das Vorderende der Führungsbuchse 9 liegt dabei an einer inneren Gehäusewand li des Gehäuses 1 an. Dadurch kann sich die Führungsbuchse 9 nicht in Richtung X bewegen. Ein Stift 55 ist in das Loch 54 (vgl. 6A) hineingesteckt. Dadurch kann die Führungsbuchse 9 ein wenig um die Achse des Stifts 55 schwenken. Mit anderen Worten: Die Führungsbuchse 9 ist hier dreh- oder schwenkbar am Gehäuse 1 befestigt. Diese geringfügige Auf- und Niederbewegung der Führungsbuchse 9 ist durch einen Doppelpfeil D in 1 angedeutet.
  • Aus 1 und 2 ist ersichtlich, dass sich das vorderseitige Teilstück 82 in das rückwärtige Teilstück 81 hineinerstreckt. Ein erster Schlitz 91 und ein zweiter Schlitz 92 erstrecken sich in Längsrichtung entlang der Führungsbuchse 9. Diese Schlitze 91, 92 sind an gegenüberliegenden Seiten der Führungsbuchse 9 angebracht. Wie aus 2 hervorgeht, ragt ein im wesentlichen rechteckiger Vorsprung 811 radial aus der Oberfläche des rückwärtigen Teilstücks 81. Er ist gleitfähig innerhalb des ersten Schlitzes 91 festgehalten und kann sich parallel zur Achse der Spindel 8 bewegen. Die longitudinale Länge des Vorsprungs 811 ist kleiner als die longitudinale Länge des ersten Schlitzes 91. Ein rohrförmiges Zusatz- oder Verlängerungsteil 812 und ein Hohlraum 813 sind im Inneren des rückwärtigen Teilstücks 81 der Spindel 8 gebildet. Das Verlängerungsteil 812 und der Hohlraum 813 haben eine gemeinsame Achse, die senkrecht auf der Achse der Spindel 8 steht. Der Durchmesser des Verlängerungsteils 812 ist etwas kleiner als derjenige des Hohlraums 813.
  • Als Ergebnis dieser Konstruktion ergibt sich, dass die Spindel 8 in Längsrichtung zwischen den beiden Enden des ersten Schlitzes 91 bewegt werden kann.
  • Die erste Taumelscheibe 5 umfasst ein erstes Lager 52, das radial auf der zweiwinkligen Taumel-Antriebseinrichtung 10 angeordnet ist. Die erste Taumelscheibe 5 umfasst zusätzlich einen ersten Taumelarm 51, der auf dem ersten Lager 52 befestigt ist. Der erste Taumelarm 51 läuft in einer sphärischen Spitze oder Kugel 511 aus. Diese Spitze 511 des ersten Taumelarms 51 erstreckt sich durch den zweiten Schlitz 92 und durch den Hohlraum 813 und liegt dann im rohrförmigen Verlängerungsteil 812. Um eine genügend große Bewegung des ersten Taumelarms 51 zu gewährleisten, ist die Länge des zweiten Schlitzes 92 entsprechend gewählt.
  • Die zweite Taumelscheibe 6 umfasst ein zweites Lager 62, das radial auf der zweiwinkligen Taumel-Antriebseinrichtung 10 angeordnet ist. Das zweite Lager 62 trägt einen zweiten Taumelarm 61 (ähnlich zum ersten Taumelarm 51). Der zweite Taumelarm 61 endet in einer sphärisch ausgebildeten Spitze oder Kugel 611. Es ist ersichtlich, dass der zweite Taumelarm 61 kürzer ist als der erste Taumelarm 51. Die Spitze 611 des zweiten Taumelarms 61 befindet sich in einem Aufnahmeloch oder einer Höhlung 75 des Gegengewichts 7, vgl. 3. Der erste Taumelarm 51 und der zweite Taumelarm 61 liegen in einer gemeinsamen axialen Ebene, d. h. bei Blick entlang der Achse X der Spindel 8 (vgl. 3) liegen sie unter demselben Winkel. Dadurch kehren die Spindel 8 und das Gegengewicht 7 jeweils im selben Zeitpunkt um. Natürlich erfolgt dieses Umkehren in entgegengesetzten Richtungen.
  • Der (exzentrische) Mitnehmer oder Nocken 4f wurde bereits oben erwähnt. Er überträgt das Drehmoment der Antriebswelle 4 (d. h. die Rotation des Getrieberades 2q) auf die Taumel-Antriebseinrichtung 10. Und er ist mit einer Antriebsscheibe oder -platte 96 verbunden, die auf der Führungsbuchse 9 angeordnet ist. Wenn er sich dreht, um die Antriebsscheibe 96 nach oben und unten zu bewegen, dann bewegt sich die Führungsbuchse 9, wodurch auch eine leichte Bewegung nach oben und unten der Spindel 8 und des Sägezahnblatts 3 bewirkt wird, was durch den Doppelpfeil D gezeigt ist. Dies verbessert die Geschwindigkeit und die Qualität des Sägevorgangs.
  • Der Rotationsmotor 2 bewirkt ein Drehen der Antriebswelle 4, wodurch wiederum ein Drehen der zweiwinkligen Taumel-Antriebseinrichtung 10 verursacht wird. Diese Taumel-Antriebseinrichtung 10 besitzt einen ersten Winkelteil und einen zweiten Winkelteil, welche gekoppelt sind mit dem ersten Lager 52 bzw. dem zweiten Lager 62 und welche in der Lage sind, ein Pendeln und des ersten und des zweiten Taumelarms 51 bzw. 61 zu bewirken, und zwar um 180° gegeneinander phasenversetzt, wobei diese zum selben Zeitpunkt jeweils umkehren (vgl. 6, 7 und 8). Wenn der erste Taumelarm 51 und die Spindel 8 sich in ihre erste Position, die in 1 dargestellt ist, bewegen, dann bewegen sich der zweite Taumelarm 61 und das Gegengewicht 7 in Gegenrichtung ebenfalls in ihre erste Position. Wenn dagegen der erste Taumelarm 51 und die Spindel 8 sich von ihrer in 1 dargestellten ersten Position in ihre zweite Position innerhalb des U-förmigen Gewichtskörpers 71 gemäß 2 und 4 bewegen, dann bewegen sich der zweite Taumelarm 61 und das Gegengewicht 7 in Gegenrichtung ebenfalls in ihre zweite Position; das Gegengewicht 7 bewegt sich dabei auf einem Kreisbogen-Abschnitt.
  • 3 bis 5 zeigen, dass das Gegengewicht 7, das von der zweiten Taumelscheibe 6 angetrieben wird, als eine Schwing- oder Pendeleinrichtung angesehen werden kann, was im Gegensatz steht zu einer Einrichtung, die lineare Hin- und Herbewegungen durchführt. Die Pendel- oder Drehachse Y befindet sich hier am Gegengewicht 7.
  • Gemäß 3 bis 5 umfasst das Gegengewicht 7 einen großen U-förmigen Gewichtskörper 71 und ein Rahmen-ähnliches Bauteil oder einen Bügel 72, der vom U-förmigen Gewichtskörper 71 absteht. Der U-förmige Gewichtskörper 71 wiederum besitzt einen ersten Massenkörper 76A, einen gleichartigen zweiten Massenkörper 76B und ein quer dazu angeordnetes Verbindungsglied oder Basisteil 77, das die beiden Massenkörper 76A und 76B im Abstand zu einander verbindet. Die Führungsbuchse 9 erstreckt sich axial durch den Raum zwischen den beiden Massenkörpern 76A, 76B. Im Verbindungsglied 77 ist eine Aufnahmebohrung oder Höhlung 75 zur Aufnahme der Spitze 611 des zweiten Taumelarms 61 angeordnet. Die Spitze 611 kann sich in dem Aufnahmeloch 75 bewegen und dabei das Verbindungsglied 77 samt Gewichtskörper 71 mitnehmen.
  • Das Aufnahmebauteil 72 besitzt eine im wesentlichen rechteckige Gestalt. Es geht von der Unterseite des U-förmigen Gewichtskörpers 71 aus. Dieses Aufnahmebauteil 72 enthält oder umgibt die zweite Taumelscheibe 6. Das Aufnahmebauteil 72 umfasst das Verbindungsglied 77, einen ersten Seitenarm 72a, einen zweiten Seitenarm 72b, der parallel und im Abstand vom ersten Seitenarm 71a angeordnet ist, sowie ein Verbindungsglied 72c.
  • Auf der Außenfläche des Aufnahmebauteils 72, und zwar in der Nähe des unteren Bereichs der beiden Seitenarme 72a, 72b, sind ein erster quer liegender Stift 73 und eine zweiter quer liegender Stift 74 angeordnet. Die Bolzen oder Stifte 73, 74 liegen koaxial zueinander ausgerichtet und sind bezüglich des Gehäuses 1 drehbar. So bilden sie die Drehachse Y, die im wesentlichen senkrecht zur longitudinalen Achse X der Spindel 8 angeordnet ist. Sie bilden also ein Drehlager, um welches das Gegengewicht 7 während des Betriebs pendelt. In einer alternativen Lösung können der erste und der zweite Stift 73 bzw. 74 auf dem Gehäuse 1 vorgesehen sein, während entsprechende Löcher im Gegengewicht 7 angeordnet sind, so dass auch in diesem Fall das Gegengewicht 7 drehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.
  • Es muss besonders betont werden, dass die Drehachse Y bezüglich des Gehäuses 1 fest (d. h. nicht beweglich) ist.
  • Wie bereits erwähnt, liegt die Drehachse Y des Drehlagers im wesentlichen senkrecht zur Längsachse X der Spindel 8. D. h. die Drehachse Y liegt in einer Ebene, die senkrecht ausgerichtet ist zur Längsachse X. Und sie ist versetzt angeordnet bezüglich einer (nicht gezeigten) Achse, die direkt und senkrecht durch die Längsachse X verläuft. Während des Betriebs bewirkt der Taumelarm 61 ein Hin- und Herschwingen des Gegengewichts 7, welches bezüglich des Gehäuses 1 um die Drehachse Y erfolgt. Diese Hin- und Herbewegung geschieht derart, dass der (gekrümmte) Schwingungsweg des Gegengewichts 7 den linearen Weg der Spindel 8 schneidet. Das Gegengewicht 7 schwenkt oder pendelt in einer Ebene (oder alternativ parallel dazu), welche die Längsachse X der Spindel 8 enthält.
  • Der erste Bolzen oder Stift 73 ist in einem Lagersitz oder einer Lager-Halterung 73B aufgenommen. Diese Lager-Halterung 73B ist mit einem Lager versehen, beispielsweise mit einem Pulver- oder Staub-Lager. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein solches Lager nicht in 4 dargestellt. Die Lager-Halterung 73B ist am Gehäuse 1 festgemacht. Zu diesem Zweck sind ein unteres Befestigungsloch 73u und ein oberes Befestigungsloch 73o vorgesehen. Entsprechend ist der zweite Bolzen oder Stift 74 in einem Lagersitz oder einer Lagerhalterung 74A untergebracht, die mit einem Lager versehen ist, welches wiederum ein Pulver- oder Staub-Lager sein kann. Entsprechend sind untere und obere Befestigungslöcher 74u bzw. 74o zur Befestigung der anderen Lagerhalterung 74A am Gehäuse 1 vorgesehen.
  • 4 zeigt ein Seitenloch 85 für einen Stift 76 im Vorderteil 82 der Spindel 8, sowie ebenfalls ein Seitenloch 54 für einen Stift 55. Der Stift 55 ist in 6A dargestellt.
  • Nach 6A ist die Führungsbuchse 9 mit je einem Seitenloch 54 an ihren beiden Seiten versehen. Ein Stift 55 mit einem Stiftkopf 55H ist in jedes der beiden Stiftlöcher 54 eingesetzt. Festzuhalten ist, dass jeder Stiftkopf 55H an seiner Außenfläche ein Gewinde besitzt. Dadurch kann der Stiftkopf 55H in einen Kanal 56 zwischen den Wänden 1a, 1b des Gehäuses 1 eingeschraubt werden. Diese Stifte 55 verhindern eine Bewegung der Führungsbuchse 9 in X-Richtung. Indessen kann die Führungsbuchse 9 ganz leicht um die Längsachse beider Stifte 55 hin und her schwingen, was durch den Doppelpfeil D in 1 symbolisiert ist.
  • Während des Betriebs bewirkt der Motor 2 eine Rotation der Antriebswelle 4. Die Antriebswelle 4 wiederum lässt die auf ihr befestigte Taumel-Antriebseinrichtung 10 rotieren. Daraus ergibt sich, dass die Taumel-Antriebseinrichtung 10 eine Bewegung der ersten und der zweiten Taumelscheibe 5 bzw. 6 bewirkt. Während der erste Taumelarm 51 zusammen mit der Spindel 8 sich in die Position, die in 1 dargestellt ist, bewegt, bewegen sich der zweite Taumelarm 61 und das Gegengewicht 7 in der Gegenrichtung. Schließlich sind die erste Taumelscheibe 5 und die von ihr angetriebene Spindel 8 in ihrer ersten Position, und die zweite Taumelscheibe 6 und das von ihr angetriebene Gegengewicht 7 sind ebenfalls in ihrer ersten Position. Wenn daraufhin der erste Taumelarm 51 und die Spindel 8 sich von ihrer ersten, in 1 dargestellten Position in Richtung auf die zweite, in 2 dargestellte Position bewegen, dann bewegen sich der zweite Taumelarm 61 und das Gegengewicht 7 in Gegenrichtung. Schließlich sind der erste Taumelarm 51 und die von ihr angetriebene Spindel 8 in ihrer zweiten Position, und die zweite Taumelscheibe 6 und das von ihr angetriebene Gegengewicht 7 sind ebenfalls in ihrer zweiten Position. Es muss noch einmal betont werden, dass die Hin- und Herbewegung des Gegengewichts 7 hier eine Rotations- oder Schwenkbewegung ist.
  • Der Drehwinkel des Gegengewichts 7 ist beim Übergang von der ersten in die zweite Position, und umgekehrt, etwa 10°.
  • Es muss angemerkt werden, dass der zweite Taumelarm 61 kürzer ist als ein konventioneller Taumelarm und auch kürzer als der erste Taumelarm 51. Aus 2 lässt sich auch feststellen, dass der erste Taumelarm 51 den zweiten Taumelarm 61 nicht in der zweiten Position berühren kann. Daher kann gemäß 3 der Winkel zwischen dem ersten Taumelarm 51 und dem zweiten Taumelarm 61 – bei Betrachtung entlang der Längsachse X der Spindel 8 – 0° betragen.
  • Bei Betrachtung des Bewegungsablaufes, der in 6, 7 und 8 dargestellt ist, wird folgendes deutlich: Wenn sich die Antriebswelle 4, die vom Motor 2 angetrieben ist, eine halbe Drehung gedreht hat, dann haben sich die erste Taumelscheibe 5 und die von ihr angetriebene Spindel 8 von ihrer ersten Position in ihre zweite Position bewegt, und die zweite Taumelscheibe 6 und das von ihr angetriebene Gegengewicht 7 haben sich von ihrer ersten Position ebenfalls in ihre zweite Position bewegt. Das Gegensätzliche geschieht, wenn sich die Antriebswelle 4 die nächste halbe Umdrehung dreht.
  • Um Vibrationen beim Arbeiten der Säge mit Hin- und Herbewegung besonders stark zu reduzieren, sollten der Hub s2 und das Gewicht w2 des Systems, welches den zweiten Taumelarm 61 und das Gegengewicht 7, umfasst abgestimmt sein auf den Hub 51 und das Gewicht w1 des gesamten Systems, welches aus dem ersten Taumelarm 51, der Spindel 8, dem Sägezahnblatt 3 und der Klemmeinrichtung 3a besteht. Bevorzugt sollte das Produkt (s2 × w2) etwa gleich sein dem Produkt (s1 × w1). Wenn z. B. das Gewicht w1 des gesamten Systems 51, 8, 3 und 3a etwa w1 = 200 g und wenn der Hub s1 = 32 mm beträgt, dass ergibt sich für das Produkt (w1 × s1) = 0,2 g × 32 mm = 6,4 kg mm. Zur Unterdrückung oder vollständigen Kompensierung von Schwingungen können dann die Parameter des Gegengewichtssystems 7 so gewählt werden, dass es ein Gewicht w2 = 0,4 kg und einen Hub des Zentrums der Masse s2 = 16 mm besitzt, so dass sich für das Produkt (w2 × s2) = 0,4 kg × 16 mm = 6,4 kg mm, also der gleiche Wert ergibt.
  • Es war bereits erwähnt worden, dass das Gegengewicht 7 drehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, wobei sich eine Rotation um die Stifte 73, 74 ergibt, und dass die Führungsbuchse 9 in dem U-förmigen Gewichtskörper 71 des Gegengewichts 7 untergebracht ist. Dadurch kann das Gegengewicht 7 sich in Bezug auf die Führungsbuchse 9 bewegen, was eine relativ einfache Bewegung darstellt. Es gibt hier keine Reibung mit großer Erwärmung und einer großen Reibungsfläche, und das Gegengewicht 7 behindert nicht die Führungsbuchse 9. Dadurch verbessern die hier gewählte Bewegung des Gegengewichts 7 und der Spindel 8 die Stabilität des Systems. Und die Erzeugung von Wärme ist relativ klein, da ein lineares Gleiten des Gegengewichts 7 auf einer Führungsbuchse, was im Stande der Technik angewendet wird, vermieden ist.

Claims (20)

  1. Motorgetriebene Werkzeugmaschine mit a) einem Gehäuse (1), b) einem Rotationsmotor (2), der im Gehäuse (1) angeordnet ist, c) einer Antriebswelle (4), die mit dem Rotationsmotor (2) verbunden ist, d) einer Spindel (8), die in dem Gehäuse (1) untergebracht und zum Tragen eines Werkzeugs (3) bestimmt ist, e) einer ersten Taumelscheibe (5), die an der Antriebswelle (4) befestigt oder mit dieser derart gekoppelt ist, dass sie die Spindel (8) wenigstens annähernd linear auf einem linearen Weg entlang einer vorgegebenen Achse (X) hin- und herbewegt, f) einem Gegengewicht (7), das im Gehäuse (1) untergebracht ist und eine Hin- und Herbewegung bezüglich des Gehäuses (I) ausführen kann, und g) einer zweiten Taumelscheibe (6), die an der Antriebswelle (4) befestigt oder mit dieser derart gekoppelt ist, dass sie das Gegengewicht (7) bewegt, gekennzeichnet durch h) eine Schwenkachse (Y), die in einer Ebene senkrecht zur vorgegebenen Achse (X) angeordnet und die bezüglich des Gehäuses (1) fixiert ist, so dass das Gegengewicht (7) bezüglich des Gehäuses (1) um die Schwenkachse (Y) schwenkbar ist und dabei die besagte Hin- und Herbewegung als eine Drehbewegung durchführt.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (7) so angeordnet ist, dass es entlang eines Schwenkweges schwenkbar ist, der den linearen Weg (X) der Spindel (8) schneidet.
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (8) eine longitudinale Achse (X) besitzt, und dass das Gegengewicht (7) so angeordnet ist, dass es um die Schwenkachse (Y) in einer Schwenkebene schwenkbar ist, wobei diese Schwenkebene parallel liegt zur longitudinalen Achse (X) der Spindel (8) oder diese Achse (X) enthält.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (8) eine longitudinale Achse (X) besitzt, und dass das Gegengewicht (7) so angeordnet ist, dass es um die Schwenkachse (Y) schwenkbar ist, wobei diese Schwenkachse (Y) im wesentlichen senkrecht zur longitudinalen Achse (X) liegt.
  5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hin- und hergehende Maschine, insbesondere eine Säge, wie eine Hand-Stichsäge, ist.
  6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (7) einen U-förmigen Gewichtskörper (71) besitzt, in den in axialer Richtung eine Führungsbuchse (9) eingeführt ist, wobei der U-förmige Gewichtskörper (71) einen ersten Massenkörper (76A), einen zweiten Massenkörper (76B) und ein quer verlaufendes Verbindungsglied (77) aufweist, und wobei das Verbindungsglied (77) die beiden Massenkörper (76A, 76B) mit einander verbindet.
  7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (7) ein Aufnahmebauteil (72) besitzt, das sich an den U-förmigen Gewichtskörper (71) anschließt und bevorzugt eine rechteckige Gestalt besitzt.
  8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwenkachse (Y) auf dem Gegengewicht (7) befindet.
  9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwenkachse (Y) auf dem Aufnahmebauteil (72) befindet.
  10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (7) drehbar angeordnet ist auf einem ersten querverlaufenden und einem zweiten querverlaufenden Stift (73, 74) derart, dass ein Taumelarm (61) das Gegengewicht (7) relativ zum Gehäuse (1) um die Schwenkachse (Y) schwenkt.
  11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Stift (73, 74) in Lagersitzen (73B, 74A) untergebracht sind, die mit dem Gehäuse (1) fest verbunden sind.
  12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Taumelscheibe (5) und der zweiten Taumelscheibe (6) bei Betrachtung in longitudinaler Richtung der Antriebswelle (4) ein Winkel vorhanden ist, der zumindest annähernd Null Grad beträgt.
  13. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Taumelscheibe (6) einem zweiten Taumelarm (61) besitzt, und dass das Verbindungsglied (77) mit einem Aufnahmeloch (75) zur Aufnahme der Spitze (611) des zweiten Taumelarms (61) versehen ist.
  14. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Taumelscheibe (5) einen ersten Taumelarm (51) umfasst, dass die zweite Taumelscheibe (6) einen zweiten Taumelarm (61) umfasst, und dass der erste Taumelarm (51) länger ist als der zweite Taumelarm (61).
  15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Spindel (8) eine Führungsbuche (9) vorgesehen ist, die zumindest bezüglich einer Bewegung entlang der vorgegebenen Achse (X) in dem Gehäuse (1) festgehalten ist.
  16. Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Hin- und Herschwenken des Endes der Spindel (8) in einer Richtung (D), die im wesentlichen senkrecht zur vorgegebenen Achse (X) liegt, ein Stift (55) vorgesehen ist.
  17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (8) ein vorseitiges Teilstück (82) zum Anbringen eines Werkzeugs (3), wie einer Schneide, und ein rückseitiges Teilstück (81) besitzt.
  18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das vorseitige Teilstück (82) am rückseitigen Teilstück (81) mit Hilfe eines Stifts (82) festgemacht ist.
  19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (9) einen ersten in Längsrichtung langgestreckten Schlitz (91) besitzt, und dass das rückseitige Teilstück (81) ein herausragendes Teil (811) besitzt, welches in dem ersten Schlitz (91) entlang einer Längsachse der Spindel (8) verschiebbar festgehalten ist.
  20. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (9) einen zweiten in Längsrichtung langgestreckten Schlitz (92) besitzt, dass das rückseitige Teilstück (81) ein Zusatzstück (812) und einen Hohlraum (813) besitzt, und dass die erste Taumelscheibe (5) einen ersten Taumelarm (51) umfasst, der durch den zweiten Schlitz (92) und durch den Hohlraum (813) hindurchgreift und der im Zusatzstück (812) endseitig aufgenommen ist.
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