DE2944275A1 - Motorisch betriebenes handwerkzeug - Google Patents
Motorisch betriebenes handwerkzeugInfo
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Description
DR. BERÜ I)IPI-ING STAPF
DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE Postfach 86 02 45 · 8000 München 86
2. Nov. 1979
Anwaltsakte: 30 520
HILTI AG
Schaan / Fürstentum Liechtenstein
Schaan / Fürstentum Liechtenstein
Motorisch betriebenes Handwerkzeug
»(019) W U 72 Telegramme: 1 30020/0325 Bankkonten: Hypo-Buik München 4410122 tSO
91U7J BERGSTAPFPATENT Manchen (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM
91U 74 TELEX: B»yec Vtransbuik Manchen 453100(BLZ 70020270)
9»3J10 0524360 BERO d Postscheck Manchen 65343-(0t (BLZ 70010010)
rVerzögerungskupplung1
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein
Die Erfindung betrifft ein motorisch betriebenes Handwerkzeug, insbesondere einen Bohrhammer mit einer in der Getriebekette
zwischen dem Antriebsmotor und der Arbeitsspindel angeordneten, bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung
unterbrechenden Sicherheitskupplung mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe und einem über Kupplungsglieder mit
der Nabe verbundenen Kranz.
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Bei motorisch betriebenen Handwerkzeugen, insbesondere den genannten Bohrhämmern kommt es vor, dass das Werkzeug verklemmt
und dadurch der Antrieb blockiert wird. Das Verklemmen des Werkzeuges kann beispielsweise beim Durchbohren
von Beton durch die Bewehrungseisen verursacht werden. Bei Holzbearbeitungsmaschinen besteht die Gefahr des Verklemmens
durch im Holz enthaltene Aeste. Um einerseits den Motor und andererseits auch die das Werkzeug bedienende Person zu
schützen, ist es üblich, in solchen Werkzeugen bei Drehmomentüberlastung
die Kraftübertragung unterbrechende Sicherheitskupplungen einzubauen.
Die bekannten Sicherheitskupplungen sind so ausgelegt, dass das nach Ansprechen noch verbleibende Moment von der Bedienungsperson
ohne weiteres bewältigbar ist» Allerdings hat es sich gezeigt, dass bis zum Ansprechen ausserordentlich hohe
Spitzenwerte an Momenten auftreten. Diese grossen Momente wirken schockartig auf die Bedienungsperson ein, was zu
einer erheblichen Unfallgefahr führen kann, insbesondere dann, wenn sich die Bedienungsperson an einer gefährdeten
Stelle, beispielsweise auf einem Gerüst, einer Leiter oder dergleichen befindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art die Betriebssicherheit zu verbessern.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die
Welle mit einem Gewinde versehen ist, die Nabe zur Verbindung mit der Welle in das Gewinde eingreifende Vorsprünge
trägt und zur Uebertragung des Drehmomentes ein dem weiteren Aufschrauben der Nabe auf die Welle entgegenwirkendes Federelement
vorgesehen ist.
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Die Nabe der Sicherheitskupplung ist somit mit der sie tragenden Welle nicht starr verbunden. Wenn die Arbeitsspindel
und damit auch die mit ihr in Eingriff stehende Welle blockiert wird, muss die Sicherheitskupplung nicht
sofort ausgelöst werden. Durch die erfindungsgemässe Verbindung
kann die Nabe der Sicherheitskupplung auf die Welle aufgeschraubt werden. Dabei wird das diesem Aufschrauben
entgegenwirkende Federelement in zunehmendem Masse vorgespannt. Erst wenn die Nabe entweder auf einen festen Anschlag
aufläuft oder die Kraft des Federelementes die über die Gewindeverbindung erzeugte Axialkraft übersteigt, wird
die Sicherheitskupplung ausgelöst. Durch entsprechende Dimensionierung der Federelemente nimmt das Moment langsam
zu und nähert sich dem für das Auslösen der Sicherheitskupplung erforderlichen Moment. Während dieser Zeit kann die
Bedienungsperson entweder den Antrieb ausschalten oder sich auf das Aufbringen eines entsprechenden Gegenmomentes vorbereiten.
Die oben geschilderte Unfallgefahr wird somit praktisch aufgehoben.
Zur Verbindung der Nabe mit der Welle können die Vorsprünge der Nabe als Innengewinde ausgebildet sein. In diesem Falle
ist zu beachten: Die Zeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ist im Falle eines Blockierens der Arbeitsspindel
abhängig vom Steigungswinkel des Gewindes, dh die Zeit wird umso grosser je kleiner der Steigungswinkel ist. Zur Schaffung
der Möglichkeit eines kleineren Steigungswinkels des Gewindes muss die Reibung zwischen der Welle und der Nabe
reduziert werden. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, wenn die Vorsprünge der Nabe als Kugeln einer Kugelspindel
ausgebildet sind. Mit Hilfe einer Kugelspindel wird die Gleitreibung durch die wesentlich geringere Rollreibung
ersetzt. Da die Rollreibung auch weniger abhängig ist vom Schmierzustand und dadurch indirekt auch von der Temperatur,
kann damit auch eine grössere Betriebssicherheit der erfindungsgemässen
Einrichtung erreicht werden.
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Nach einem infolge Blockierens der Arbeitsspindel erfolgten Aufschrauben der Nabe auf die Welle, ist für eine erneute
Funktionstüchtigkeit das Rückstellen der Nabe auf der Welle erforderlich. Damit dies durch die Kraft des Federelementes
selbsttätig erfolgen kann, ist es zweckmässig, dass das Gewinde an Welle und Nabe ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches
dimensioniert ist. Beim Abschalten des Antriebes wird somit die Nabe durch das Federelement in ihre ursprüngliche
Lage zurückgestellt. Bei den für metallische Berührung üblichen Reibungsverhältnissen ist für eine sichere Funktion
ein Steilgewinde erforderlich.
Das auf die Nabe wirkende Federelement muss ein grosses Arbeitsspeichervermögen und insbesondere einen relativ
grossen Arbeitsweg aufweisen. Da der dafür zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist, ist es zweckmässig, wenn das
Federelement als Druckfeder ausgebildet ist. Durch die Wahl der Federcharakteristik und einer entsprechenden Vorspannung,
kann die Verzögerungszeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ziemlich genau festgelegt werden.
Im Normalbetrieb drehen sich die Welle und die Nabe mit gleicher Drehzahl. Damit dabei keine unnötige Reibung
entsteht, ist es zweckmässig, dass das Federelement auf der Welle axial abgestützt ist. Beim Blockieren der Arbeitsspindel
steht auch die Welle still. Durch entsprechende Reibungsverhältnisse kann erreicht werden, dass sich das
Federelement mit einer geringeren Drehzahl als die Nabe dreht, so dass auch die Relativbewegung an den Berührungsflächen
mit der Welle bzw. mit der Nabe und die sich daraus ergebende Abnützung reduziert wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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Fig. 1 Ein erfindungsgemässes Handwerkzeug, teilweise
geschnitten dargestellt«
Fig. 2 Einen Ausschnitt einer weiteren effindungsgemässen
Ausführung.
Der aus Fig. 1 ersichtliche, erfindungsgemässe Bohrhammer
besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einem seitlich daran angeordneten Handgriff 2« Eine Zuleitung 3
mündet in den Handgriff 2 und dient dem Zuführen der elektric sehen Energie. Der Handgriff 2 weist weiterhin einen Drücker
4 auf, mit dem der Bohrhammer eingeschaltet wird, im Gehäuse
1 ist ein an sich bekannter, nicht dargestellter Antriebsmotor angeordnet. Eine insgesamt mit 5 bezeichnete Antriebswelle
ist mit der Motorwelle gekuppelt oder einstückig mit ihr verbunden. Das dem Antriebsmotor abgewandte Ende der
Antriebswelle 5 ist mit einem Ritzel 5ä versehen. Das Ritzel 5a steht im Eingriff mit einem Zahnrad 6, das seinerseits
mit einer Kurbelwelle 7 verbunden ist. Durch die Kurbelwelle 7 wird über einen Pleuel 8 ein Erregerkolben 9 in eine hin-
und hergehende Bewegung versetzt. Der Erregerkölben 9 wird in einem insgesamt mit 10 bezeichneten» im Gehäuse ί drehbar
gelagerten Zylinder geführt. Die vom Erregerkolben 9 erzeugten Schläge werden über ein Luftpolster Il auf einen Schlagkolben
12 übertragen.
Auf der Keilwelle 5b ist ein Schieberad 13 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert* Das Schieberad 13 steht Im
Eingriff mit einem Zahnkranz 14* Im Innern des Zahnkranzes 14 ist eine insgesamt mit 15 bezeichnete Sicherheitskupplung
angeordnet. Die Sicherheitskupplung 15 besteht aus einer Nabe 15a sowie in radialen Bohrungen am Umfang der Nabe 15a
angeordneten Kugelrasten 15b. Die Kugelrasten 15b unterbrechen bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung zwischen
dem Zahnkranz 14 und der Nabe 15a. Die Nabe 15a ist auf einer insgesamt mit 16 bezeichneten Welle angeordnet« Die
Welle 16 ist über einen Teil ihrer Länge mit einem Gewinde
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16a versehen. Die Nabe 15a weist zur Verbindung mit der Welle 16 ein entsprechendes Innengewinde 15c auf. Die Nabe
15a ist somit auf die Welle 16 aufschraubbar. Ein als Druckfeder
17 ausgebildetes Federelement wirkt jedoch dem weiteren Aufschrauben der Nabe 15a auf die Welle 16 entgegen. Das
Gewinde 16a sowie das Innengewinde 15c sind so dimensioniert, dass sich diese ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches
befinden. Die Druckfeder 17 kann somit die zwischen der Nabe 15a und der Welle 16 vorhandene Reibung überwinden und die
Nabe 15a selbsttätig in die gezeigte Ausgangslage zurückstellen.
Das zylinderseitige Ende der Welle 16 ist mit einem Kegelritzel 16b versehen. Das Kegelritzel 16b steht im Eingriff
mit einer am Zylinder 10 angeordneten Kegelradverzahnung 10a. Der Zylinder 10 wird somit von der Antriebswelle 5 über
das Schieberad 13, den Zahnkranz 14, die Sicherheitskupplung 15 und die Welle 16 in* eine Drehbewegung versetzt. Eine
Arbeitsspindel 18 ist mit dem Zylinder 10 drehfest verbunden. Wenn nun die Arbeitsspindel 18 beispielsweise durch
Verklemmen eines in die Arbeitsspindel 18 eingesetzten Werkzeuges 19 blockiert wird, steht auch die Welle 16 still.
Wenn nun die Sicherheitskupplung 15 nicht auslöst, wird die Nabe 15a weitergedreht. Dabei schraubt sich die Nabe 15
entgegen der Kraft der Druckfeder 17 auf das Aussengewinde 16a der Welle 16 auf. Das axiale Zusammendrücken der Druckfeder
17 erfordert ein zunehmend grosser werdendes Drehmoment. Nach einer bestimmten, durch die Federcharakteristik
der Kugelrasten 15b sowie der Druckfeder 17 veränderbaren Anzahl Umdrehungen übersteigt das erforderliche Drehmoment
das Auslösemoment der Sicherheitskupplung 15. Das Ansprechen der Sicherheitskupplung 15 wird dadurch zeitlich verzögert.
Die Bedienungsperson erhält so die Möglichkeit, den Drücker 4 loszulassen und dadurch das Werkzeug auszuschalten. Bei
Arbeiten, die ein knapp unterhalb des Auslösemomentes
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liegendes Drehmoment erfordern, kann sich die Bedienungsperson ausserdem auf das Auftreten solcher Spitzenmomente
bzw. Kräfte einstellen. Nach einem erfolgten Abschalten des Werkzeuges wird die Nabe 15a sowie, über den Zahnkranz 14,
auch das Schieberad 13 durch die Druckfeder 17 wieder in die dargestellte Ausgangslage zurückgebracht.
Der in Fig. 2 dargestellte Ausschnitt einer weiteren Ausführung zeigt eine insgesamt mit 25 bezeichnete Sicherheitskupplung
mit einer Nabe 25a und am Umfang angeordneten Kugelrasten 25b. Die Nabe 25a ist mit einer insgesamt mit
bezeichneten Welle verbunden. Die Welle 26 weist im Bereich der Verbindung mit der Nabe 25a ein spindelartiges Gewinde 26a
auf. Die Verbindung mit der Nabe 25a erfolgt über eine Kugelspindel, wobei die Vorsprünge von Kugeln 25c gebildet
werden. Im Prinzip funktioniert diese Lösung genau gleich wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführung. Durch die wesentlich
geringere Rollreibung kann jedoch der Steigungswinkel des Gewindes geringer gewählt werden, so dass für den zur
Verfügung stehenden, axialen Verschiebeweg mehr Umdrehungen und somit eine grössere Verzögerungszeit erforderlich sind.
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Leerseite
Claims (6)
1. Motorisch betriebenes Handwerkzeug, insbesondere Bohrhammer, mit einer in der Getriebekette zwischen dem
Antriebsmotor und der Arbeitsspindel angeordneten, bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung unterbrechenden
Sicherheitskupplung mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe und einem über Kupplungsglieder mit
der Nabe verbundenen Kranz, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (16, 26) mit einem Gewinde (16a, 26a) versehen ist, die Nabe (15a,
25a) zur Verbindung mit der Welle (16, 26) in das Gewinde (16a, 26a) eingreifende Vorsprünge trägt und
zur Uebertragung des Drehmomentes ein dem weiteren Aufschrauben der Nabe (15a, 2.5a) auf die Welle (16, 26)
entgegenwirkendes Federelement vorgesehen ist.
2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Nabe (15a) als Innengewinde
(15c) ausgebildet sind.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Nabe (25a) als Kugeln (25c)
einer Kugelspindel ausgebildet sind.
4. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gewinde (16a, 26a) der Welle (16, 26) ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches liegt.
5. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Druckfeder
(17) ausgebildet ist.
6. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement auf der Welle
(16, 26) axial abgestützt ist.
130020/0325
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