DE4341753A1 - Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Werkzeugbetätigung und -führung bei handlichen oder auch stationären elektrischen Geräten, wie Stichsäge, Bohrhammer, Drehschlaghammer usw. die in der Industrie, im Bauwesen, im Kleinhandwerk, sowie im Haushalt, breiten Einsatz finden.

Bei diesen Geräten geht es um die oszillierende, im wesentli­ chen geradlinige Führung des Werkzeugs, kombiniert mit Dreh- und oft auch Pendelbewegungen. Dies wird, z. B. bei Stichsä­ gen, dadurch erreicht, daß die Antriebswelle eines Elektromo­ tors über einen Exzentermechanismus mit dem Werkzeughalter gelenkig verbunden ist. Über diese klassische Vorrichtung er­ folgt die geradlinige oszillierende Führung des Schneidewerk­ zeugs (Stichbewegung). Gleichzeitig wird der Schneidewerk­ zeughalter über eine ähnliche oder eine, eine Nockenwelle aufweisende, amplitudeneinstellbare Vorrichtung in Querrich­ tung bewegt (Pendelbewegung), so daß durch die Summierung der beiden im wesentlichen senkrecht zueinander erfolgenden Be­ wegungen jeder Punkt des Schneidewerkzeugs ellipsenähnliche Bewegungen ausführt.

Diese Ausführung weist, neben Kompliziertheit und vielen Ver­ schließteilen, eine "Starrheit" auf, erklärt dadurch, daß beim Stoßen des Schneidewerkzeugs auf härtere Materialien, die im bearbeiteten Werkstück enthalten sind (z. B. Nägel oder Knorren im Holz, oder Armierung im Beton), oft sein Brechen zur Folge haben. Ein weiteres Problem bei den Stichsägen ist das Einstechen des Sägeblatts ins Material, um einen Aus­ schnitt mitten im Werkstück zu machen. Meistens, und beson­ ders bei dickerem Material, muß im voraus eine Bohrung ange­ bracht werden, um dann an dieser Stelle das Sägeblatt anset­ zen zu können.

Um Vibrationen und innere Belastungen der Teile der Geräte zu dämpfen, wird bei manchen Bohrhämmern oder Meißelhämmern vom erwähnten Exzentermechanismus in einem Zylinder über einen Kolben ein zweiter Schlagkolben pneumatisch oszillierend be­ wegt, so daß er auf ein Werkzeughalter schlägt, während der letzte eine Drehbewegung ausführt. Diese Drehbewegung wird über Zahnradübersetzungen aus dem Getriebe übergeleitet. Durch das so bedingte Luftkissen im Zylinder wird das genan­ nte Problem teilweise eingedämmt, jedoch auf Kosten einer komplizierteren Konstruktion, erhöhten inneren Widerstands und daher Energieaufwands.

Es liegt daher im Aufgabenbereich der Erfindung eine Werk­ zeugbetätigungs- und -führungsanordnung mit einer vereinfach­ ten Konstruktion zu entwickeln, die die Belastung des jewei­ ligen Geräts und Werkzeugs an das bearbeitende Material oder an Veränderungen in seinen Eigenschaften (Dicke, Dichte, Här­ te, Elastizität usw.) anpaßt.

Dieser Aufgabestellung wird erfindungsgemäß dadurch entspro­ chen, in dem der Rotor eines Elektromotors, seiner Längsachse entlang, beweglich gelagert ist, wobei an der Welle dieses Rotors ein Werkzeughalter angeordnet ist. Eine Steuereinheit ist für die Längsführung und Positionierung des Rotors gegen­ über dem Stator vorgesehen.

Als einfachste Möglichkeit zur Führung des Rotors wird seine federnde Lagerung angesehen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist die pneuma­ tische Achsenführung des Rotors, wobei die Verbindung zwi­ schen der Welle und der Steuereinheit gelenkig ist.

Als besonders vorteilhaft ist die elektromagnetische Ausfüh­ rung der Steuereinheit anzusehen, bei der über entsprechende Wicklungen dem Rotor gleichzeitig auch die Eigenschaften und das Verhalten des Herzens eines Solenoids verliehen werden.

Diese Erfindung ermöglicht, daß etliche Teile und Knoten der zur Zeit benutzten Geräte entfallen und somit die Übertragung der Bewegungen und der Kräfte vom Getriebe zum Werkzeug, mit allen daraus folgenden Vorteilen, kürzer wird. Außerdem, wird der Werkzeughalter nicht starr zwangsgeführt. So wird der Elektromotor, als solcher, mechanisch nicht belastet, sondern es findet eine viel günstigere Verteilung der Kräfte auf das ganze Gehäuse der Geräte statt. Weiterhin, führt die erhöhte Beweglichkeit des Rotors zu einer verbesserten Kühlung des Elektromotors und vereinfachter Ausgestaltung einer Vorrich­ tung zum Wegblasen der sich bei der Arbeit der Werkzeuge er­ gebenden Späne. Durch eine bewegliche, bevorzugt federnde, Lagerung auch des Stators gegenüber dem Gehäuse ist eine noch effektivere Vibrationsdämpfung gewährleistet. Selbstverständ­ lich soll dabei die axiale Federung stärker als die radiale sein.

Die Erfindung löst nicht nur die am Anfang hervorgehobenen Probleme, sondern gibt eine Reihe zusätzlicher Möglichkeiten zur Verbesserung und Kombinierung von Funktionen und Eigen­ schaften. Durch die Möglichkeit Drehbewegungen, geradlinige oszillierende und Pendelbewegungen beliebig zu kombinieren sind auch neue Funktionen dieser Geräte realisierbar. Es wird z. B. nicht erforderlich eine Bohrmaschine an das zu bearbei­ tende Werkstück zu drücken, sondern lediglich beim Stützen an der notwendigen Stelle wird sie sich allein in das Material einbohren. Ein exakter Ansatzpunkt, sowie genaue Werkzeugfüh­ rung, sind gewährleistet. Es ist auch möglich mit einem Gerät verschiedene austauschbare oder kombinierte Werkzeuge zum Bohren, Sägen, Feilen, Schleifen, Meißeln usw. zu betätigen, wobei der Elektromotor auch zum Ausführen von nur Dreh- oder geradlinigen oszillierenden Bewegungen gesteuert werden kann.

Dem Benutzer ist die Möglichkeit geschaffen, das Gerät belie­ big zu bewegen und dadurch Ausschnitte und Bohrungen mit kom­ plizierter Form und in verschiedenen Ebenen zu machen, sie nachzubearbeiten, korrigieren oder einfach zu feilen. Es ist ferner möglich gleichzeitig auch Schlagbewegungen durchzufüh­ ren.

So schafft diese Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung eine Grundlage, weitere Geräte und Instrumente zu koppeln und zu kombinieren: Scheren, Messer, Nibbler, Meißel, Kolbenpum­ pen usw.

Zwei Ausführungsbeispiele veranschaulichen vorteilhafte Kon­ struktionen von Stichsägen und Bohrschlaghämmern nach der Erfindung. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt Fig. 1. eine Stichsage mit sich drehend und stechend schneidendem Werk­ zeug. Fig. 2. stellt einen Bohrschlaghammer mit sich drehend und schlagend eindringendem Bohrwerkzeug dar.

Die Stichsäge besteht aus einem mit Handgriff (8 ) versehenem Gehäuse (9), in dem ein Elektromotor (1) federnd unterge­ bracht ist. Die Welle (2), und somit auch der Rotor (5) die­ ses Elektromotors (1), ist achsenbeweglich gelagert. An dieser Welle (2) ist ein Werkzeughalter (3) angeordnet. Eine Steuereinheit (4) ist im Handgriff (8) angeordnet und mit entsprechenden Wicklungen am Stator (6) und am Rotor (5) des Elektromotors (1) verbunden, so daß dieser Rotor (5) kombi­ nierte oder nur Dreh- und/oder geradlinige oszillierende Be­ wegungen um und entlang seiner Längsachse ausführen kann. Als Werkzeug ist am Werkzeughalter (3) eine "Stichstachelfeile" (7) dargestellt.

Vor dem eigentlichen Stichsägen kann bei Notwendigkeit das Gerät so gesteuert werden, daß der Werkzeughalter (3) nur Drehbewegungen ausführt und somit die Stichstachelfeile (7) ins Material eine Bohrung anbringt. Danach wird auch die ge­ radlinige oszillierende Bewegung des Rotors (5) miteinge­ schaltet und so durch kombiniertes Drehen und Stichsägen, oder auch nur durch Stichsägen, kann z. B. einen Ausschnitt mitten in einem Werkstück gemacht werden.

Der Bohrhammer hat prinzipiell die gleiche, jedoch stabilere Konstruktion, da dem Rotor (5) auch noch die Rolle ei­ ner Schlagvorrichtung zugeschrieben ist. Der Rotor (5) und der Werkzeughalter (3) sind unabhängig voneinander im Gehäuse (9) gelagert, wobei die Welle (2) des Rotors (5) längsgezahnt und in einer entsprechend gezahnten Bohrung (10) im Schaft (11) des Werkzeughalters (3) geführt ist. Der Werkzeughalter (3) ist drehbar und entlang seiner Längsachse beweglich gela­ gert. Der Boden der Bohrung (10) im Werkzeughalter (3) bildet eine Anschlagfläche (12) für die Welle (2) des Rotors (5). Als Arbeitswerkzeug (7) am Werkzeughalter (3) ist ein Stein­ bohrer (7) dargestellt.

Durch die Drehbewegung des Rotors (5) wird der Werkzeughalter (3) über die gezahnte Führung der Welle (2) mitgedreht. Die geradlinige oszillierende Bewegung des Rotors (5) endet mit Schlägen seiner Welle (2) an der Anschlagfläche (12) in der Bohrung (10) im Schaft (11) des Werkzeughalters (3).

Claims (10)

1. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung, bestehend aus einem Elektromotor (1), an dessen Antriebswelle (2) ein austauschbarer Werkzeughalter (3) angeordnet ist und aus einer Steuereinheit (4), dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Rotor (5) des Elektromotors (1), seiner Längs­ achse entlang, beweglich gelagert ist und
• - daß die Steuereinheit (4) zur Führung dieses Rotors (5) entlang seiner Längsachse, sowie zur Positionierung ge­ genüber dem Stator (6) des Elektromotors (1) mitbe­ stimmt ist.

2. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) pneumatisch ist und gelenkig mit der Welle (2) des Rotors (5) verbunden ist.

3. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) elektromagnetisch oder elektronisch ist und über entspre­ chende Wicklungen dem Rotor (5) die Eigenschaften und das Verhalten des Herzens eines Solenoids mitverleiht.

4. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drehbewegung des Rotors (5) über die Steuereinheit (4) be­ einflußbar ist.

5. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach den vor­ hergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) bezüglich Frequenz, Amplitude, Drehzah­ len usw. einstellbar ist.

6. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach den vor­ hergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) zur Führung verschiedener arbeitsspezi­ fischer Werkzeuge (7) einstellbar und umschaltbar ist.

7. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach den vor­ hergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (3) gelenkig mit der Antriebswelle (2) des Elektromotors (1) verbunden ist.

8. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelstellung der Achsen des Werkzeughalters (3) und der Welle (2) des Elek­ tromotors (1) über eine zweite Steuereinheit bestimmbar und umschaltbar ist.

9. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach den vor­ hergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) Federstützen (13) aufweist.

10. Werkzeugbetätigungs- und -führungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstützen (13) in axialer Richtung stärker als die in radialer Richtung sind.