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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf motorbetriebene
Handwerkzeuge, genauer auf motorbetriebene, hin- und herschwingend
arbeitende Werkzeuge.
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Hin-
und herschwingend arbeitende Werkzeuge, die motorbetrieben sind,
wie etwa Säbelsägen, größere Motorfuchsschwänze und
dergleichen werden im Allgemeinen von Elektromotoren mit einer sich
drehenden Abtriebswelle angetrieben. Um ein Sägeblatt oder dergleichen hin-
und herzubewegen, muss die Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung
umgesetzt werden. Während
in der Technik verschiedenartige Mechanismen zum Umsetzen der Drehbewegung
in eine Hin- und Herbewegung bekannt sind, ist eine allgemeine Art
eines Mechanismus zum Umsetzen der Bewegung als Taumelscheibenantrieb
bekannt. Ein Taumelscheibenantrieb ist allgemein über ein
Getriebe mit dem Motor verbunden, um die Drehzahl der Motorabtriebswelle
zu reduzieren, und der Taumelscheibenantrieb bewirkt, dass ein Taumelarm
sich auf einem Pfad parallel zur Bewegung des Sägeblatts oder dergleichen hin-
und herbewegt. Das Sägeblatt
eines Motorfuchsschwanzes ist in einem Blattklemmmechanismus befestigt, der
sich am Ende einer Hubstange befindet, deren anderes Ende mit einem
Taumelarm wirkend verbunden ist.
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In
einigen Taumelscheibenantrieben bisheriger Bauart besitzt die Hubstange
einen rechtwinkligen oder quadratischen Querschnitt, der sich in
einer rechtwinkligen oder quadratischen Öffnung befindet, um die Hubstange
am Verdrehen zu hindern, was die Winkelausrichtung eines am Antrieb
befestigten Blatts unerwünscht
beeinträchtigen
würde.
Während diese
Hubstangen mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt in einer
erwünschten
Weise arbeiten, erhöht
der nicht kreisförmige
Querschnitt die Kosten bezogen auf eine rohrförmige Hubstangenkonstruktion,
die wünschenswerter
ist. Allerdings neigen Taumelscheibenantriebe dazu, auf die Hubstange
Kräfte auszuüben, die
sie in Drehung versetzen wollen. Es ist in hohem Maße wünschenswert,
eine solche Drehung durch eine wirtschaftliche Konstruktion, die hocheffizient
arbeitet, zu verhindern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausführungsformen
einer Schwingantriebsvorrichtung werden offenbart, die ein Gehäuse, eine im
Gehäuse
drehbar montierte Antriebswelle und eine im Gehäuse montierte, verlängerte Hubstange für die Hin-
und Herbewegung aufweisen, wobei die Hubstange einen hinteren Endteil,
der so konfiguriert ist, dass er eine Taumelscheiben-Übergangsstruktur ergreift,
und einen vorderen Endteil zum Befestigen eines Werkzeugs besitzt,
wobei eine erste Führung im
Gehäuse
zum Halten des vorderen Endteils so angeordnet ist, dass die Hubstange
nicht an einer Drehung um eine erste Drehachse gehindert wird, eine zweite
Führung
im Gehäuse
zum Aufnehmen des hinteren Endteils der verlängerten Hubstange so angeordnet
ist, dass die Hubstange nicht an einer Drehung entlang einer zweiten
Drehachse gehindert wird, während
die Hubstange sich in der Führung hin-und herbewegt, wobei
eine Taumelscheibeneinheit mit der Antriebswelle wirkend verbunden
ist und einen verlängerten
Arm mit einer Taumelscheiben-Übergangsstruktur
zum Ergreifen des hinteren Endteils der Hubstange und zum Hin- und
Herbewegen der Hubstange in der ersten und der zweiten Führung besitzt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
sind die erste und die zweite Drehachse zueinander versetzt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Motorfuchsschwanzes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der Taumelscheibeneinheit
in 1, aus der Teile entfernt sind, um die Innenkonstruktion
zu darzustellen;
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3 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
der Innenkonstruktion eines vorderen Teils der in 2 gezeigten
Ausführungsform;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Innenkonstruktion des in 3 gezeigten
vorderen Teils;
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5 ist
eine Stirnansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils der Innenkonstruktion
des vorderen Teils der in 2 gezeigten
Ausführungsform;
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6 ist
eine Seitenansicht der Innenkonstruktion des vorderen Teils einer
alternativen bevorzugten Ausführungsform,
teilweise im Schnitt und mit der Hubstange in Einfahrstellung gezeigt;
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7 ist
eine weitere Seitenansicht der Innenkonstruktion des vorderen Teils
der alternativen bevorzugten Ausführungsform, teilweise im Schnitt und
mit der Hubstange in Ausfahrstellung gezeigt; und
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der Innenkonstruktion des vorderen
Teils der alternativen bevorzugten Ausführungsform, teilweise im Schnitt und
mit der Hubstange in Einfahrstellung gezeigt.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
in den Zeichnungen gezeigte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist ein Motorfuchsschwanz, der in der allgemeinen Größe und Form
den derzeit auf dem Markt erhältlichen
Sägen ähnlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch an andere Werkzeugarten wie etwa
Säbelsägen oder andere
Werkzeugarten angepasst, die hin- und herschwingend arbeiten und
durch einen Motor mit einer sich drehenden Abtriebswelle angetrieben
werden. Eine Patentanmeldung unter dem Titel ANTIROTATION SYSTEM
FOR A RECIPROCATING SAW, laufende Nummer
US 10/856,015 , eingereicht am 28. Mai
2004, die demselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung übertragen
worden ist, ist durch Bezugnahme hier ausdrücklich einbezogen.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, besitzt der Motorfuchsschwanz,
allgemein mit 10 bezeichnet, ein Außengehäuse 12, das einen
Nasenteil 14 aufweist, der auswärts so aufgeweitet ist, dass
ein Benutzer mit der einen Hand den Nasenteil und mit der anderen
einen Griff 16 halten kann. Ein Betätigungsschalter 18 ist
im Griffstück
vorgesehen, mit dem ein Motor 20 eingeschaltet wird, der
das Werkzeug antreibt. Die Säge
besitzt am Nasenteil 14 ein Aufsatzstück 22, und ein Sägeblatt 24 ist
in einem Blattklemmmechanismus 26 befestigt, der am Ende einer
verlängerten
Hubstange montiert ist, die allgemein mit 28 bezeichnet
wird und in der vorderen und der hinteren Führungsbaueinheit, mit 30 bzw. 32 bezeichnet,
gleitfähig
ist. Der Motor 20 besitzt eine Abtriebswelle 34 mit
einem auf der Welle 34 montierten Ritzelrad 36,
wobei das Rad 36 in ein größeres Zahnrad 38 greift,
das mit einer Taumelscheibeneinheit, allgemein mit 40 bezeichnet,
verbunden ist, welche die Hubstange 28 hin- und herbewegt,
während
das Zahnrad 38 die Taumelscheibeneinheit antreibt.
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Genauer
gesagt besitzt die Taumelscheibeneinheit 40 eine allgemein
mit 42 bezeichnete Antriebswelle, an der das Zahnrad 38 befestigt
ist. Die Welle besitzt einen Endteil 44, der in einem Kugellager
oder dergleichen gehalten wird, und ihr gegenüberliegendes Ende 46 wird
in einem weiteren Kugellager gehalten, das im Gehäuse 12 montiert
ist. Es sollte verständlich
sein, dass die Art, wie der Motor 20, die Zahnräder 36 und 38 sowie
die Welle 42 in der Struktur montiert sind, nicht im eigentlichen
Sinn Teil der vorliegenden Erfindung ist und die Art, wie das Gehäuse ausgeführt und
die drehenden Teile gehalten werden, denjenigen, die über durchschnittliches Fachwissen
verfügen,
bekannt ist.
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Hinsichtlich
der Taumelscheibeneinheit 40 und mit Bezug auf die 2 und 4 besitzt
die Welle 42 einen vergrößerten Mittelteil 48 der
Welle 42 mit einem zylinderförmigen Teil 50, der
in einem spitzen Winkel zur Achse der Welle 42 ausgerichtet
ist, und Kugellager (nicht gezeigt) sind vorgesehen, damit ein verlängerter
Arm 52 sich relativ zum zylindrischen Teil 50 drehen
kann. Während
die Welle 42 gedreht wird, ändert sich die Winkelausrichtung
des zylindrischen Teils 50 so, dass ein äußeres Ende 56 des
Arms 52 hin- und herbewegt wird, d.h. nach links und rechts,
wie in den 6 und 7 gegenübergestellt.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt,
hat der Arm 52 allgemein flache Seiten 54, die
sich von unten aufwärts
in Richtung des äußeren Endes 56 erstrecken,
das dann in einen gebogenen Teil übergeht, der kleiner wird und
einen kreisförmigen
Querschnitt annimmt. Er geht dann in ein erstes kugeliges Übergangsstück 58 über, das
wiederum in einen Übergangsteil 60 übergeht,
der wiederum in ein zweites kugeliges Übergangsstück 62 übergeht.
Die Übergangsstücke 58 und 62 sind
allgemein kugelförmig, allerdings
abgeschnitten, wobei jedes davon in die benachbarte Struktur 56 und/oder 60 übergeht.
Es sollte verständlich
sein, dass diese kugeligen Übergangsstücke nicht
genau kugelförmig
sein müssen, sondern
allgemein nahezu kugelförmig
sein sollten, sodass eine Punktberührung zwischen diesen Übergangsstücken und
der Hubstange 28 hergestellt wird.
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In
den 3 und 5 hat die Hubstange 28 einen
rohrförmigen
Teil 64, der am rechten Ende in einen massiven, allgemein
zylindrischen Abschnitt 66 übergeht, welcher eine vertikale
Ausnehmung (siehe 8) besitzt, in den der Schaft
des Sägeblatts 24 gesteckt
werden kann. Das Ende 66 hat auch eine Öffnung 68, in der
ein Stift des Blattklemmmechanismus 26 befestigt werden
kann. Am gegenüberliegenden
Ende der Hubstange 28 befindet sich ein Aufnahmeteil, allgemein
mit 70 bezeichnet, mit einer zylindrischen Verlängerung 72,
die so groß ist, dass
sie genau in das Innere des Rohrteils 64 passt, und auch
vorzugsweise hartgelötet
ist, um die zwei Komponenten sicher zusammenzuhalten, weil von der
Hubstange 28 während
des Betriebes äußerst hohe
Kräfte
ausgeübt
werden.
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Der
Aufnahmeteil 70 hat einen Hauptkörper 74 mit einer
kreisförmigen Öffnung 76,
die in eine verlängerte
Ausnehmung 78 übergeht,
die der Länge nach
in dieselbe Richtung weist wie die Achse des rohrförmigen Teils 64,
wie in den 3 und 5 gezeigt.
Die Enden der Ausnehmung 78 sind auswärts aufgeweitet, wie bei 80 gezeigt,
um die Hin- und Herbewegung aufzunehmen, die durch den verlängerten
Arm 52 und besonders durch die kugeligen Übergangsstücke 58 und 62,
die in der Öffnung 76 bzw.
Ausnehmung 78 angeordnet sind, herbeigeführt wird.
Wie in den 3 und 5 gezeigt,
ist das erste kugelige Übergangsstück 58 in
der Öffnung 76 angeordnet,
wobei die Außenseite
des Übergangsstücks allgemein
in einer Punktberührung
mit der Seitenwand der Öffnung 76 steht.
Das zweite kugelige Übergangsstück 62 sitzt
auch in der Ausnehmung 78 und lässt sich am besten in 5 erkennen,
und der Durchmesser des Übergangsstücks 62 ist
nur geringfügig
kleiner als die Breite der Ausnehmung 78 und verhindert
somit wirksam, dass die Hubstange 28 sich aus ihrer vertikalen
Bewegungsebene herausdreht.
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Wegen
der vorzugsweise kugelförmigen Konfiguration
der Übergangsstücke 58 und 62 in
der Öffnung 76 bzw.
Ausnehmung 78, die jeweils gerade Wandflächen, die
berührt
werden, besitzen, gibt es während
der gesamten Bewegung des verlängerten Taumelarms 52 nur
eine Punktberührung
zwischen den Übergangsstücken und
den Seitenwänden.
Diese Punktberührung
ergibt die Vorteile eines reduzierten Verschleißes zwischen den Übergangsstücken und
dem Aufnahmeteil 70 und einer geringeren Wärmeentwicklung
während
des Betriebs. Außerdem gibt
es wegen der Krümmung
der kugeligen Übergangsstücke zu den
berührten
vertikalen Wänden unabhängig von
den Toleranzen und Abständen
zwischen den Teilen jederzeit nur eine Punktberührung. Es wird auch bevorzugt,
dass auf den Aufnahmeteil 70 Fett aufgetragen wird, um
die Reibung zwischen den kugeligen Übergangsstücken und dem Aufnahmeteil 70 weiter
zu reduzieren.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil wird dadurch erzielt, dass die Punktberührung der Positionierung des
ersten kugeligen Übergangsstücks 58 im
Aufnahmeteil 70 in vertikaler Höhe bezogen auf den Rohrteil 64 stattfindet,
der sich im Rohrteil befindet. Diese Berührungsstelle bringt eine Schwingkraft
auf, um die Hubstange, wie gewünscht,
in die Nähe
des Mittelpunktes des Rohrteils 64 zu bewegen.
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Der
Aufnahmeteil 70 hat einen kugelförmigen hinteren Endteil 82,
der in gleitfähiger
Beziehung zur hinteren Führung 84 steht,
die allgemein zylindrisch geformt ist und einen Innendurchmesser 86 hat, der
nur geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
des kugelförmigen
Teils 82 ist. Auf der Unterseite der Führung 84 befindet
sich eine axiale Ausnehmung 88, die so groß ist, dass
sie eine berührungslose
Bewegung des Arms 52 mit der Führung 84 erlaubt.
Die Verwendung des kugelförmigen
Endteils 82 erfordert keine kritischen Toleranzen beim
Außendurchmesser
der Führung
in Bezug auf die Führung 84 und
reduziert damit die Herstellungskosten der Baueinheit 32.
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Die
Mittenachse des kugelförmigen
Endteils 82, mit 92 bezeichnet, ist vorzugsweise
konzentrisch mit der Achse des rohrförmigen Teils 64, mit 94 bezeichnet.
Um jede Drehbewegung entlang den Hubstangenachsen zu verhindern,
wird eine Drehung der Taumelplatteneinheit 40 sowie der
Hubstange dadurch verhindert, dass das zweite kugelige Übergangsstück 62 vorgesehen
wird. Diese Wechselwirkung mit den Seitenwänden der Ausnehmung 78 wird verhindern,
dass der Arm 52 sich aus seiner vertikalen Ebene der Hin-
und Herbewegung dreht, und auch eine Drehung der Hubstange 28 unterbinden.
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Wie
beschrieben, wird das hintere Ende der Hubstange 28 an
der Rückseite
von der Führungseinheit 32 gleitfähig getragen,
und das vordere Ende wird von der vorderen Führungseinheit 30 getragen. Wie
am besten in den 3 und 4 zu sehen, besitzt
die vordere Führungseinheit 30 eine
Führung, allgemein
mit 100 bezeichnet, die einen kugelförmigen vorderen Teil 102 aufweist,
die in einen kugelförmigen,
im Gehäuse
gebildeten Hohlraum oder Sitz 104 greift. Der kugelförmige Teil 102 kann
sich unter dem Einfluss von Kräften,
die während
des Betriebes des Werkzeugs ausgeübt werden können, frei um die Achse 94 des
rohrförmigen
Teils drehen.
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Die
Führung 100 hat
eine ringförmige
Schulter 106, einen zylindrischen Teil 108 mit
einem kleineren Durchmesser, der größer als der rohrförmige Teil 64 ist,
und einen vorderen zylindrischen Teil 110. Jeder der Führungsteile 102, 106, 108 und 110 hat
eine Öffnung,
durch die der rohrförmige
Teil 64 geführt werden
kann, sodass die Hin- und Herbewegung der Hubstange 28 möglich ist.
Der zylindrische vordere Teil 110 ist so groß, dass
er bequem in eine größere Kammer 112 im
Gehäuse
passt, wenn der kugelförmige
Teil 102 im Hohlraum 104 sitzt. Eine Feder 112 liegt
an der Schulter 106 und an einer Halteplatte 114 an,
die mit Schrauben 116 im Zusammenwirken mit einer im Gehäuse gebildeten
Schulter 118 am Gehäuse 12 angebracht
ist. Es gibt vorzugsweise drei Schrauben 116, von denen
zwei in den 3 und 4 zu sehen
sind und die dritte sich auf der anderen Seite des rohrförmigen Teils 64 auf
derselben Höhe
wie die obere sichtbare Schraube 116 befindet. Es wird
bevorzugt, dass die Führung 100 mit
ihren Bestandteilen 102, 104, 106, 108 und 110 als
ein Stück
ausgeführt
und aus Stahl oder einem sonstigen reibungsarmen Metall hergestellt
wird. Es sollte jedoch verständlich
sein, dass, wenn gewünscht,
eine oder mehr der Komponenten getrennt hergestellt werden können.
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Die
Feder 112 liefert eine Vorspannkraft, um den kugelförmigen vorderen
Teil 102 im Kontakt mit dem kugelförmigen Sitz 104 zu
halten, jedoch nicht mit so viel Kraft, dass die Führung während des
Betriebs an der Drehung um die Achse 94 gehindert wird.
Es wurde festgestellt, dass diese lockere Wechselwirkung es der
Führung
erlaubt, sich so zu bewegen und auszurichten, dass Kräfte, die
während
des Betriebs des Werkzeugs allgemein auf sie wirken, reduziert werden.
Eine solche Drehbewegung trägt
zur Verlängerung
der Lebensdauer bei und erzeugt während des Betriebs auch weniger
Wärme.
Die Reduzierung der Wärme,
die während
des Betriebs entsteht, trägt
auch zu einer Verlängerung
der Lebensdauer des Werkzeugs bei. Es wird bevorzugt, dass der Raum,
in dem sich die vordere Führungseinheit 30 befindet,
mit einer Fettpackung gefüllt
wird.
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Eine
alternative Ausführungsform
wird in den 6, 7 und 8 gezeigt
und wird weniger ausführlich
als in den 1 bis 5, welche
die bevorzugte Ausführungsform
illustrieren, dargestellt. Die in diesen Zeichnungen gezeigte alternative
Ausführungsform
enthält
einen modifizierten Aufnahmeteil 70', der geringfügig anders konfiguriert ist,
um das kugelige Übergangsstück 58' aufzunehmen.
Die kreisförmige Öffnung 76' hat keinen
oberen Ausnehmungsbereich und, mehr noch, das zweite kugelige Übergangsstück 62' befindet sich
auf der Unterseite des Arms 52', und das kugelige Übergangsstück 62' sitzt in einer
Ausnehmung 120 einer U-förmigen Konsole 122.
Die Ausnehmung ist nur geringfügig
breiter als der Außendurchmesser
des kugeligen Übergangsstücks 62' und hat die
Aufgabe, die Hin- und Herbewegung des Arms 52' in ihrer vertikalen
Ebene zu halten ähnlich
dem zweiten kugeligen Übergangsstück 62 der
bevorzugten Ausführungsform.
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Die
Mittenachse des kugelförmigen
Endteils 82' ist
mit 92 und die Achse des rohrförmigen Teils 64 ist
mit 94 bezeichnet. Die Achse 92 ist bezogen auf die
Achse 94 in einer vertikalen Ebene versetzt, um das Bestreben
der Hubstange 28',
sich aufgrund der Trägheit
des Mechanismus entlang der Achse des Hubstangensystems zu drehen,
auszugleichen. Um diese Drehbewegung entlang den Hubstangenachsen
zu verhindern, ist der kugelförmige
Endteil 82' bezogen
auf die Achse 94 des rohrförmigen Teils versetzt, was
eine Drehung der Hubstange 28' wirksam unterbindet. Die übrigen Teile
dieser Ausführungsform
sind der bevorzugten Ausführungsform
im Wesentlichen ähnlich
und sind deshalb nicht mit Kennnummern versehen.
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Zwar
sind verschiedene Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden, doch sollte
verständlich
sein, dass weitere Modifikationen, Ersetzungen und Alternativen
demjenigen, der über
durchschnittliches Fachwissen verfügt, erkennbar sind. Solche
Modifikationen, Ersetzungen und Alternativen können vorgenommen werden, ohne
vom Gedanken und Umfang der Erfindung, die den angefügte Ansprüchen zu
entnehmen sind, abzuweichen.
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Verschiedene
Merkmale der Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen dargelegt.