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Die
Erfindung betrifft eine Elektrohandwerkzeugmaschine für drehend
und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge, insbesondere Schlagbohrmaschine
oder Schlagbohrhammer, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten
Gattung.
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Eine
solche handgeführte
Elektrowerkzeugmaschine ist aus der
DE 34 43 186 C2 bekannt. Der Werkzeughalter
ist mit einem hohlzylindrischen Schaft auf die Spindelhülse aufgeschoben
und mittels der walzenförmigen
Verriegelungselemente, die durch Axialschlitze in den Schaft hindurch
in korrespondierende, in der Spindelhülse ausgebildeten Taschen einliegen,
an dieser festgelegt. Die Verriegelungselemente haben einerseits
die Funktion der Drehmitnahme des Werkzeughalters und andererseits
der axial verschiebbaren Halterung des Werkzeughalters auf der Spindelhülse. Der
im Innern der Spindelhülse
axial verschieblich einliegende Döpper ist mit einem im Durchmesser
reduzierten Abschnitt im Werkzeughalter axial verschieblich geführt und hämmert unter
der Wirkung des Schlägers
des Schlagwerks auf das Stirnende eines im Werkzeughalter mittels
Spannbacken kraftschlüssig
festgeklemmten Werkzeugs, wie Schlagbohrer, so daß der Werkzeughalter
und das im Werkzeughalter festgespannte Werkzeug im Betrieb infolge
der rotierenden Spindelhülse
und der auf den Döpper
gerichteten Beschleunigung des Schlägers eine drehende und schlagende
(hämmernde)
Bewegung ausführt.
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Aus
der
DE 38 44 311 A1 ist
es bekannt, eine Bohrmaschine mit einer Überlastkupplung auszustatten,
um den die Bohrmaschine haltenden Bediener bei in der Bearbeitungsfläche sich
festsetzendem Bohrer nicht zu gefährden. Die Überlastkupplung ist dabei zwischen
einem von einer Abtriebswelle eines Elektromotors angetriebenen
Zahnrad und der die Werkzeugaufnahme tragenden Spindelhülse angeordnet
und ist dadurch realisiert, daß in
der Stirnseite des freidrehend auf der Spindelhülse sitzenden Zahnrads Rastvertiefungen
eingearbeitet sind, in die walzenförmige Rastkörper mit radial ausgerichteten Körperachsen
mindestens zur Hälfte
eintauchen, und das Zahnrad mittels einer als Druckfeder ausgebildeten
Kupplungsfeder gegen eine drehfest mit der Spindelhülse verbundene
Scheibe gedrückt
wird, die mit den Rastvertiefungen im Zahnkranz korrespondierende
Rastmulden zum Aufnehmen der Rastkörper aufweisen. Tritt bei Betrieb
der Bohrmaschine eine Blockierung des Bohrers auf, z.B. durch Armiereisen im
Stahlbeton, so treten die Rastkörper
aus den Rastmulden heraus, verbleiben aber in den Rastvertiefungen
des Zahnrads. Dadurch wird das Zahnrad gegen die Kupplungsfedern
verschoben und dreht sich, da von der Abtriebswelle nach wie vor
angetrieben, weiter, ohne die Scheibe und damit die Spindelhülse mitzunehmen.
Aus der
US 3 827 260
A sind ebenfalls Überlastkupplungen
zwischen dem Schaft eines Werkzeughalters und einer diesen Schaft
axial unverschiebbar aufnehmenden, angetriebenen Spindelhülse bekannt,
wobei in einem hohlzylindrischen, den Schaft übergreifenden Abschnitt der
Spindelhülse
Verriegelungskugeln in radialen Öffnungen
enthalten sind, die zur Drehmitnahme in radiale Eintiefungen des
Schaftes eingreifen und im Überlastfall
aus diesen Eintiefungen herausgedrückt werden gegen die Wirkung
eines unter Federkraft axial gegen die Kugeln drückenden Stützringes.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Elektrowerkzeugmaschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit wenig
zusätzlichen
Bauelementen in einfacher Weise eine Überlastkupplung beim bohrenden
und schlagenden Betrieb der Maschine realisiert wird. Die Halterung
für den
Werkzeughalter an der Spindelhülse
und die Überlastkupplung
bilden eine integrierte Baueinheit, in welcher den Verriegelungselementen
der Halterung auch die Funktion der Kupplungs- oder Rastelemente
der Überlastkupplung
zukommt. Dadurch bleibt der Aufbau der Elektrowerkzeugmaschine trotz
zusätzlicher Überlastkupplung
einfach und durch Teileeinsparung und verkürzter Montagezeit wird ein
Preisvorteil bei den Herstellkosten erzielt.
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Elektrowerkzeugmaschine möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird die Integration von Halterung des Werkzeughalters
auf der Spindelhülse
und Überlastkupplung
zwischen Spindelhülse
und Werkzeughalter in besonders einfacher Weise dadurch realisiert, daß die Spindelhülse einen
hohlzylindrischen Schaft des Werkzeughalter übergreift und im Übergreifungsbereich über den
Umfang verteilt angeordnete, die Hülsenwand durchdringende radiale Öffnungen
aufweist. In dem Schaft des Werkzeughalters sind mit den Öffnungen
radial fluchtende Taschen eingesenkt, und die Verriegelungselemente
sind als in den Öffnungen
geführte
Wälzkörper ausgebildet,
die in die Taschen eintauchen und sich am Taschengrund abstützen können, wobei
bevorzugt die Wälzkörper als
Kugeln und die Öffnungen
in der Spindelhülse
als Radialbohrungen ausgebildet sind: Die Überlastkupplung wird dabei
durch einen Stützring,
der die aus den Öffnungen
herausragenden Wälzkörper umfaßt, und
durch eine Kupplungsfeder ergänzt,
die vorzugsweise als Druckfeder ausgebildet und auf der Spindelhülse aufgeschoben
ist. Der Stützring
weist eine die Wälzkörper mit
Radialabstand übergreifende,
axial ausgerichtete Innenringfläche
und eine an den Wälzkörpern anliegende,
konische Abstützfläche auf,
die mit der Innenringfläche
einen stumpfen Winkel einschließt.
Die Kupplungsfeder stützt
sich einerseits an dem Stützring
und andererseits an einem auf der Spindelhülse axial unverschieblich festgelegten Widerlager
ab. Um die axiale Beweglichkeit des Werkzeughalters zu gewährleisten,
liegt der Stützring unter
der Kraft der Kupplungsfeder an einem auf der Spindelhülse axial
unverschieblich festgelegten Anschlag an, wobei seine Abstützfläche die
Wälzkörper berühren, ohne
sie zu verklemmen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist der die Taschen enthaltende Schaftabschnitt des Werkzeughalters
im Durchmesser reduziert und der Radialabstand der Innenringfläche des
Stützrings
von den Wälzkörpern ist
kleiner als die Summe aus der radialen Tiefe der Taschen und der Radiusdifferenz
zwischen dem die Taschen aufweisenden Schaftabschnitt und dem an
diesem zum vom Werkzeughalter abgekehrten Schaltende hin unmittelbar
angrenzenden Schaftabschnitt bemessen. Durch die dadurch sich zumindest
am hinteren Taschenende ausbildende radiale Ringschulter und durch
die Begrenzung des maximalen radialen Wälzkörperhubs auf ein Maß, das diese
Ringschulter nicht übersteigt,
wird zuverlässig
verhindert, daß der Werkzeughalter
bei blockierendem Werkzeug aus der Spindelhülse heraus gerissen werden
kann, da sich die Wälzkörper an
der hinteren, ringförmigen
Radialschulter abstützen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
Bohrhammers,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts II in 1,
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 2.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Der
in 1 ausschnittweise und im Längsschnitt dargestellte Bohrhammer
als Ausführungsbeispiel
für eine
allgemeine, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeugmaschine
für drehend
und/oder schlagend arbeitende Werkzeuge weist ein Gehäuse 10 auf,
in dem eine von einem hier nicht dargestellten Elektromotor über ein
Getriebe angetriebene Spindelhülse 11 drehbar
gelagert ist. An die Spindelhülse 11 ist
am vorderen Ende ein aus dem Gehäuse 10 vorstehender
Werkzeughalter 12 angesetzt, der mit einer Schutzkappe 13 das
Gehäuse 10 stirnseitig
und mit Spiel übergreift.
Der Werkzeughalter 12 weist einen Futterkörper 121 mit
einer zentralen Aufnahmebohrung 14 zum Einstecken eines
Schaftes eines Werkzeugs 15 und einen sich daran einstückig fortsetzenden
hohlzylindrischen Schaft 122 auf, der innerhalb des Gehäuses 10 von
dem vorderen Ende der Spindelhülse 11 mit
geringem Spiel übergriffen wird.
Das in die Aufnahmebohrung einzuschiebende Werkzeug ist mittels
eines Schnellverschlußelementes 16 drehfest
im Futterkörper 121 festgelegt
und gegen ungewolltes, axiales Herausgleiten aus dem Futterkörper 121 gesichert.
Der Werkzeughalter 12 ist an der Spindelhülse 11 drehfest
und begrenzt axial verschieblich angekoppelt. Hierzu weist die Spindelhülse 11 in
ihren Übergreifungsbereich
des Schaftes 122 mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, die
Hülsenwand
vollständig
durchdringende Radialbohrungen 17 auf, und in dem Schaft 122 des
Werkzeughalters 12 sind mit den Radialbohrungen 17 radial
fluchtende, axiale Taschen 18 eingesenkt, deren axiale
Länge ein
Mehrfaches des Bohrungsdurchmessers der Radialbohrungen 17 beträgt. In den
Radialbohrungen 17 sind als Kugeln 19 ausgebildete Verriegelungselemente
geführt,
die auf der Innen- und
Außenseite
der Spindelhülse 11 vorstehen
und sich am Taschengrund 181 der Taschen 18 abstützen können. Die
in den Radialbohrungen 17 mit geringem Spiel einliegenden
und in die Taschen 18 eintauchenden Kugeln 19 gewährleisten
die Drehmitnahme des Werkzeughalters 12 beim Rotieren der
Spindelhülse 11 und
erlauben gleichzeitig eine begrenzte, axiale Verschiebung des Werkzeughalters 12 um
einen durch die axiale Länge
der Taschen 18 vorgegebenen Verschiebeweg.
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Zwischen
der Spindelhülse 11 und
dem Werkzeughalter 12 ist eine Überlastkupplung 20 angeordnet,
die beim Blockieren des Werkzeugs in der Bearbeitungsfläche, z.B.
durch Armierungseisen im Stahlbeton, den Werkzeughalter 12 von
der Spindelhülse 11 automatisch
abkoppelt, so daß sich
letztere bei stillstehendem Werkzeughalter 12 frei drehen kann.
Diese Überlastkupplung 20 benutzt
die als Kugeln 19 ausgebildeten Verriegelungselemente für die drehfeste
und axial verschiebliche Halterung des Werkzeughalters 12 an
der Spindelhülse 11 als
lastbegrenzende Kupplungs- oder Rastelemente und weist zusätzlich einen
Stützring 21 und
eine als Druckfeder ausgebildete Kupplungsfeder 22 auf,
die auf die Spindelhülse 11 aufgeschoben
ist und sich einerseits am Stützring 21 und
andererseits an einem auf der Spindelhülse 11 axial unverschieblich
festgelegtem Widerlager 23 abstützt. Der die aus den Radialbohrungen 17 herausragenden
Kugeln 19 umfaßende
Stützring 21 weist
eine die Kugeln 19 mit Radialabstand übergreifende, axial ausgerichtete
Innenringfläche 211 und
eine an den Kugeln 19 anliegende, konische Abstützfläche 212 auf,
die mit der Innenringfläche 211 einen
stumpfen Winkel einschließt
(2). Um die axiale Beweglichkeit des Werkzeughalters 12 zu
gewährleisten,
wird mittels eines Sprengrings 24, der in eine Umfangsnut
in der Spindelhülse 11 einliegt,
ein Anschlag für
den Stützring 21 gebildet,
der verhindert, daß die
Kupplungsfeder 22 die Kugeln 19 über die
Abstützfläche 212 festklemmt.
Die Lage des Sprengrings 24 ist so gewählt, daß die konische Abstützfläche 212 die
Kugeln 19 gerade tangiert, ohne daß eine axiale Verschiebekraft
auf die Kugeln 19 wirkt. Die in Umfangsrichtung des Schaftes 122 weisenden,
sich in Achsrichtung erstreckenden, seitlichen Begrenzungswände 182 der Taschen 181 sind
zur Radialebene geneigt ausgeführt,
so daß sie
einen stumpfen Winkel mit dem Taschengrund 181 einschließen (3).
Dieses Schrägstellen
der seitlichen Begrenzungswände 182 erleichtert
das Austreten der Kugeln 19 aus den Taschen 18 im Überlastfall.
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Im Überlastfall
ist das Drehmoment an der Spindelhülse 11 größer als
das von den Kugeln 19 und der Kupplungsfeder 22 aufgebrachte
Rastmoment zwischen Spindelhülse 11 und
Werkzeughalter 12. Die Kugeln 19 schieben sich
dann über
die seitlichen Begrenzungswände 182 in
radialer Richtung nach außen
und verschieben dabei den Stützring 21 über dessen
konische Abstützfläche 212 gegen
die Kraft der Kupplungsfeder 22. In dem Moment, in dem die
Kugeln 19 vollständig
aus den Taschen 18 austreten, ist die Überlastkupplung 20 gelöst, und
die Spindelhülse 11 kann
sich relativ zum Werkzeughalter 12 drehen. Damit die Kugeln 19 im Überlastfall
vollständig
aus den Taschen 18 austreten können, ist der Radialabstand
der Innenringfläche 211 des
Stützrings 21 von
der Oberfläche
der Kugeln 19 etwas größer bemessen
als die Differenz aus dem Kugeldurchmesser der Kugeln 19 und
der radialen Tiefe oder Höhe
h (2) der Taschen 18, anders gesagt: der radiale Abstand
der Innenringfläche 211 von
dem Taschengrund 181 ist etwas größer als die Summe aus Kugeldurchmesser
und Taschentiefe h.
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Wie
aus 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der
die Taschen 18 enthaltende Schaftabschnitt 122a des
hohlzylindrischen Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 im
Durchmesser etwas reduziert. Die axiale Länge dieses Schaftabschnitts 122a entspricht exakt
der axialen Länge
der Taschen 18. Der Radius der Außenfläche des im Durchmesser reduzierten Schaftabschnitts 122a ist
in 3 mit r1 und der Radius
der Außenfläche des übrigen Schaftes 122 mit
r2 bezeichnet. Der Radialabstand der Innenfläche 211 des
Stützrings 21 von
den Kugeln 19 ist zusätzlich kleiner
gemacht als die Summe aus der radialen Tiefe h der Taschen und der
Radiusdifferenz r2 – r1 zwischen
dem Radius r1 des die Taschen 18 aufweisenden
Schaftabschnitts und dem Radius r2 der an
diesem unmittelbar angrenzenden beiden Schaftabschnitte 122b.
Durch diese Radiusdifferenz r2 – r1 wird an den beiden quer zur Achsrichtung
ausgerichteten Stirnseiten der Taschen 18 jeweils eine
radiale Schulter gebildet. Im Überlastfall
stützen
sich die Kugeln 19 an der hinteren, dem vom Werkzeughalter 12 abgekehrten
freien Schaftende näherliegenden
Ringschulter (in 2 nicht zu sehen) ab und verhindern, daß der Werkzeughalter 12 aus
der Spindelhülse 11 gerissen
wird. Die vorstehend erwähnte
Bemessung des Radialabstands der Innenringfläche 211 des Stützrings 21 von
den Kugeln 19 verhindert, daß diese radiale Ringschultern
von den Kugeln 19 überwunden
wird.
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Der
Bohrhammer besitzt zum zusätzlichen Axialantrieb
des sich drehenden Werkzeugs 15 ein Schlagwerk 25,
von dem in 1 ausschnittweise ein Schläger 26,
der axial verschieblich im Innern der Spindelhülse 11 geführt ist,
und ein Döpper 27 zu
sehen ist, der axial verschieblich im Innern des hohlzylindrischen
Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 einliegt und
mit seinem vom Schläger 26 abgekehrten
Stirnende 271 an der ihm zugekehrten Stirnfläche des
im Werkzeughalter 12 aufgenommenen Werkzeugs 15 anliegt.
Der Schläger 26 wird
von einem hier nicht dargestellten Antrieb in Axialrichtung beschleunigt
und trifft auf den Döpper 27,
der diese Aufschlagkraft direkt auf das Werkzeug 15 überträgt. Der Werkzeughalter 12 wird
infolge der Werkzeugandruckkraft durch den Bediener in Richtung
auf seine tiefer in die Spindelhülse 11 eingreifende
Endstellung verschoben. Ein Dichtring 28, der in eine Umfangsnut des
Döppers 27 eingelegt
ist und sich an der Innenwand des Schaftes 122 des Werkzeughalters 12 abstützt, verhindert,
daß Schmiermittel
nach vorn austritt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
So können
die zugleich als Kupplungs- oder Rastelemente der Überlastkupplung 20 sowie
als Verriegelungselemente zur Drehmitnahme und Axialführung des
Werkzeughalters 12 durch die Spindelhülse 11 dienenden Kugeln 19 auch
durch andere Wälzkörperformen
ersetzt werden, beispielsweise durch Walzen, deren Walzenachsen
parallel zur Spindelhülsenachse
ausgerichtet sind. Der hohlzylindrische Schaft des Werkzeughalters
kann auch das vordere Ende der Spindelhülse übergreifen, wobei dann die
Taschen zum Eintauchen der Wälzkörper in
der Spindelhülse 11 und
die radialen Öffnungen
zur Führung der
Wälzkörper in
dem hohlzylindrischen Schaft des Werkzeughalters angeordnet sind.
Der Stützring
der Überlastkupplung
sitzt dann ebenso wie die Kupplungsfeder auf dem Schaft des Werkzeughalters.
Des weiteren kann die Verschiebbarkeit des Werkzeughalters 12 in
Achsrichtung relativ zur Spindelhülse 11 entfallen und
der Werkzeughalter 12 ausschließlich drehfest mit der Spindelhülse 11 gekuppelt
sein. In diesem Fall ist die Länge
der axialen Taschen 18 weitgehend reduziert, so daß die Kugeln 19 oder Wälzkörper nur
noch mit geringem Spiel in die Taschen 18 eintauchen.