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WO2005049267A1 - Handwerkzeugmaschine mit ungleichförmiger bewegung des werkzeugs - Google Patents

Handwerkzeugmaschine mit ungleichförmiger bewegung des werkzeugs Download PDF

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WO2005049267A1
WO2005049267A1 PCT/DE2004/002125 DE2004002125W WO2005049267A1 WO 2005049267 A1 WO2005049267 A1 WO 2005049267A1 DE 2004002125 W DE2004002125 W DE 2004002125W WO 2005049267 A1 WO2005049267 A1 WO 2005049267A1
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machine tool
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drive
hand
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Andreas Strasser
Thilo Henke
Andreas Schlegel
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B23Q5/027—Driving main working members reciprocating members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D51/16—Sawing machines or sawing devices working with straight blades, characterised only by constructional features of particular parts; Carrying or attaching means for tools, covered by this subclass, which are connected to a carrier at both ends of drives or feed mechanisms for straight tools, e.g. saw blades, or bows
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    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools

Definitions

  • the present invention is based on a hand tool according to the preamble of claim 1.
  • the handheld power tool with the features of claim 1 has the advantage that the loads and wear on the motor and motion transmission components are lower and the overall efficiency and the service life of the handheld power tool are significantly improved.
  • the drive is designed as a hydraulic or pneumatic cylinder, it can be controlled particularly precisely.
  • the tool is an insert tool, it can easily be exchanged for different tools for different purposes.
  • gearbox is a coupling or stepping or cam gear
  • the hand tool is designed as a planer or hand milling machine, as a drilling machine, hammer drill, hammer, as an orbital, eccentric or angle grinder, as a circular or reciprocating saw, as a scraper or as scissors, you can help with the corresponding, specific work energy-saving and wear-reducing movement types can be set at lightning speed for the respective hand tool if the tool does not engage in the workpiece.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional side view of a hand-held saw machine according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the hand-held saw machine according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a typical movement curve of the desired non-uniform tool movements.
  • FIG. 1 shows a hand-held saw 10 with an elongated housing 11, the rear area of which serves as a motor housing 12 and the front area of which serves as a gear housing 14.
  • a power connection cable 16 emerges from the rear of the motor housing 12 and an elongated saw blade 18 that can be moved back and forth or back and forth from the transmission housing 14 at the front.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the hand-held saw 10 according to FIG. 1, an electric motor 20 mounted in the motor housing 12 and serving as a drive, with a motor shaft 24 which can be coupled to a transmission input shaft 23 which belongs to a transmission 22 which is in the transmission housing 14 of the hand-held saw 10 is stored.
  • An output tappet 26 emerging from the gear 22 on the left in the viewing direction executes a straight forward and backward movement, which is transmitted to the saw blade 18 and is represented by the movement arrow 28.
  • a servo motor or a stepper motor, but also a hydraulic or pneumatic cylinder with a corresponding control device can serve as the drive.
  • the gear 22 can be a spur gear with non-circular gears, or a toothed belt gear with non-circular toothed belts or as a coupling gear or stepping gear or cam gear.
  • the non-uniformity of the movement is determined by the dimensioning or setting of the aforementioned types of gears.
  • both separately generated forms of acceleration can be generated by both the drive and the gearing can be combined with each other to create a wide variability of the initial movement on the tool.
  • the lifting movement of the scraper tool can be carried out quickly with low torque and the subsequent retraction without workpiece intervention.
  • the cutting stroke of the shear jaws can be carried out with high torque and slow speed and the return movement for opening with high speed and low torque can be carried out.
  • the working stroke is at lower speed and higher torque than the idle stroke
  • the saw blade does not intervene, while routing, vibratory and eccentric grinders, angle grinders, circular saws and the like.
  • the superimposition of a pulsating over the uniform rotating movement improves the working behavior, e.g. in the case of sensor-controlled, quasi-automatic reduction of power or torque if the associated tools do not engage in a workpiece.
  • a gearbox can be connected between the motor and the tool, or the energy can be passed on directly to the tool.
  • Gear units operating in a non-uniform manner will be combined with both a uniformly rotating and a non-uniformly rotating drive.
  • FIG. 3 shows the waveform of a periodically non-uniform rotary movement as a path-time curve display. For example, with rapid turning in idle stroke when the reciprocating saw blade is retracting and with slow, powerful turning during the working stroke when the workpiece saw engages with the reciprocating saw blade. It goes without saying that the invention is not restricted to hand-held machine tools, but can also be used without any problems for stationary machine tools.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling, Drilling, And Turning Of Wood (AREA)
  • Sawing (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Eine Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit durch einen Antrieb, insbesondere Motor (20), bewegtem Werkzeug (18) erhält dadurch einen höheren Wirkungsgrad mit geringerem Energieverbrauch und eine längere Lebensdauer, dass der Antrieb ein gleichförmig drehender Elektromotor ist, dessen Bewegung über ein Getriebe (22) in eine ungleichförmige Bewegung gewandelt und auf das Werkzeug (18) übertragen wird.

Description

HANDWERKZEUGMASCHINE MIT UNGLEICHFÖRMIGER BEWEGUNG DES WERKZEUGS
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 102 30 726 AI ist eine Stichsäge mit einem Linearmotor bekannt, der eine einstellbare, ungleichförmig beschleunigte Bewegung des Werkzeugs ermöglicht, so dass dieses individuell für jeden Bearbeitungsfall beim Werkstückeingriff langsam mit hohem Drehmoment oder schneller mit geringerem Drehmoment einstellbar bewegbar ist.
Robuste, für Handwerkzeugmaschinen brauchbare Linearmotoren sind zu schwer und zu teuer für eine breite Anwendung bei Handwerkzeugmaschinen.
Vorteile der Erfindung
Die Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Belastungen und der Verschleiß an Motor und Bewegungsübertragungsbauteilen geringer und der Gesamtwirkungsgrad sowie die Lebensdauer der Handwerkzeugmaschine deutlich verbessert werden.
Durch Einsatz eines besonders genau steuerbaren, robusten Motors kann bei bestimmten Handwerkzeugmaschinen ein sonst übliches Getriebe eingespart werden. Dadurch, dass der Antrieb als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgestaltet ist, ist er besonders präzise steuerbar.
Dadurch, dass das Werkzeug ein Einsatzwerkzeug ist, kann es gegen unterschiedliche Werkzeuge für unterschiedliche Einsatzzwecke leicht ausgetauscht werden.
Dadurch, dass ein herkömmlicher, gleichförmig drehender Elektromotor verwendet wird, dessen Bewegung über ein Getriebe so gewandelt wird, dass beispielsweise über Unrundzahnräder oder Unrundzahnriemen die gleichförmige Motorbewegung in eine ungleich- förmige Ausgangsbewegung des Getriebes umgewandelt wird, kann für jeden Handwerkzeugmaschinentyp ein kostengünstiger, robuster Motor mit einem speziellen, individuell auswählbaren Getriebe kombiniert werden, mit dem insbesondere im Leerlauf Energie gespart und die Belastung der Kraftübertragungselemente gesenkt wird.
Dadurch, dass das Getriebe ein Koppel- oder Schritt- oder Kurvengetriebe ist, kann das
Werkzeug mit einer periodisch ungleichförmigen Bewegung angetrieben werden.
Dadurch, dass ein ungleichförmig antreibender Motor mit einem Getriebe kombiniert wird, das ebenfalls ungleichförmige Bewegungen erzeugt, kann eine Vielzahl ungleich- förmiger Bewegungsvarianten am Werkzeug für einen optimalen Arbeitsfortschritt in nahezu allen möglichen Arbeitsfällen einstellbar erzielt werden.
Dadurch, dass die Handwerkzeugmaschine als Hobel oder Handfräsmaschine, als Bohrmaschine, Bohrhammer, Schlaghammer, als Schwing-, Exzenter- oder Winkelschleifer, als Kreis- oder Hubsäge, als Schaber oder als Schere ausgestaltet ist, können bei den ent- , sprechenden spezifischen Arbeiten mit dem jeweiligen Handwerkzeug bei Nichteingriff des Werkzeugs im Werkstück energiesparende und verschleißmindernde Bewegungsarten blitzschnell eingestellt werden.
Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit zugehöriger Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine räumliche Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handhubsägemaschine, Fig. 2 einen Längsschnitt der Handhubsägemaschine nach Fig. 1 und Fig. 3 eine typische Bewegungskurve der angestrebten ungleichförmigen Werkzeugbewegungen.
Ausfuhrungsbeispiel
Fig. 1 zeigt eine Handhubsägemaschine 10 mit einem länglichen Gehäuse 11, dessen hinterer Bereich als Motorgehäuse 12 und dessen vorderer Bereich als Getriebegehäuse 14 dient.
Hinten tritt aus dem Motorgehäuse 12 ein Stromanschlusskabel 16 und vorne aus dem Getriebegehäuse 14 ein hin- und her bzw. vor- und zurückbewegbares, längliches Sägeblatt 18.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt der Handhubsägemaschine 10 gemäß Fig. 1 einen im Motorgehäuse 12 gelagerten, als Antrieb dienenden Elektromotor 20 mit einer Motorwelle 24, die mit einer Getriebeeingangswelle 23 kuppelbar ist, die zu einem Getriebe 22 gehört, das im Getriebegehäuse 14 der Handhubsägemaschme 10 gelagert ist.
Ein in Betrachtungsrichtung links aus dem Getriebe 22 tretender Abtriebsstößel 26 führt eine gerade Vor- und Zurückbewegung aus, die auf das Sägeblatt 18 übertragen wird und durch den Bewegungspfeil 28 dargestellt ist. Als Antrieb kann ein Servomotor oder ein Schrittmotor aber auch ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder mit entsprechender Re- gelungseinrichtung dienen.
Das Getriebe 22 kann ein Stirnradgetriebe mit Unrundzahnrädern sein, oder ein Zahnriemengetriebe mit Unrundzahnriemen bzw. als Koppelgetriebe oder Schrittgetriebe bzw. Kurvengetriebe ausgestaltet sein. Bei Kombination der genannten Getriebearten mit ei- nem gleichförmig drehenden Servomotor wird die Ungleichförmigkeit der Bewegung durch die Dimensionierung bzw. Einstellung der vorgenannten Getriebearten bestimmt. Bei einer Kombination der genannten Getriebearten mit einem gesondert ansteuerbaren Schrittmotor oder mit einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder können sowohl durch den Antrieb als auch das Getriebe jeweils gesondert erzeugte Beschleunigungsformen miteinander kombiniert werden zu einer breiten Variierbarkeit der Ausgangsbewegung am Werkzeug gestaltet werden.
So könnte beispielsweise bei einem Bohrhammer nicht nur die Schlagbewegung un- gleichförmig, d.h. die axiale Bewegung des Hammerbohrers, sondern auch dessen Drehung ungleichförmig verlaufend gestaltet sein.
Bei einem Hobel kann durch ungleichförmiges Bewegen des Hobelmessers dessen Wirkungsgrad erhöht werden, wenn bei einem Eingriff ins Werkstück mit verringerter Um- fangsgeschwindigkeit und hohem Drehmoment aber im Bereich des Nichteingriff des
Hobelmessers dieses bei minimalem Drehmoment schneller gedreht wird.
Bei einem Schaber kann die Hubbewegung des Schabewerkzeugs nach vom mit hohem Drehmoment und das anschließende Zurückfahren ohne Werkstückeingriff schnell und mit geringem Drehmoment erfolgen.
Bei Scheren oder Nagern ist der Schneidhub der Scherbacken mit hohem Drehmoment und langsamer Geschwindigkeit und das Zurückfahren zum Öffnen mit hoher Geschwindigkeit und geringem Drehmoment vollziehbar. Bei Pendelsägemaschinen ist der Ar- beitshub mit niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment als der Leerhub bei
Nichteingriff des Sägeblatts zu vollziehen, während bei Oberfräsen, bei Schwing- und Exzenterschleifern, Winkelschleifern, Kreissägen und dgl. das Überlagern einer pulsierenden über die gleichförmige drehende Bewegung das Arbeitsverhalten verbessert, z.b. bei sensorgesteuerter, quasi automatische Zurücknahme der Leistung bzw. des Drehmo- mentes bei Nichteingriff der zugehörigen Werkzeuge in ein Werkstück.
Bei ungleichförmig antreibendem Antrieb kann ein Getriebe zwischen Motor und Werkzeug geschaltet sein oder die Energie unmittelbar an das Werkzeug weitergegeben werden. Ungleichförmig arbeitende Getriebe werden sowohl mit einem gleichförmig drehen- den als auch mit ungleichförmig drehendem Antrieb kombiniert werden.
Figur 3 zeigt den Schwingungsverlauf einer periodisch ungleichförmig verlaufenden Drehbewegung als Weg-Zeit-Kurvendarstellung. z.B. mit raschem Drehen im Leerhub beim Zurücklaufen des Hubsägeblatts und mit langsam-kraftvollem Drehen beim Ar- beitshub beim Werksttickeingriff des Hubsägeblatts. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Handwerkzeugmaschinen beschränkt ist, sondern ohne weiteres auch für stationäre Werkzeugmaschinen verwendbar ist.

Claims

Ansprüche
1. Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit durch einen Antrieb, insbesondere Motor (20), bewegtem Werkzeug (18), dadurch gekennzeichnet^ dass der Antrieb ein gleichförmig drehender Elektromotor ist, dessen Bewegung über ein Getriebe (22) in eine ungleichförmige Bewegung gewandelt und auf das Werkzeug (18) übertragen wird.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, insbesondere mit einer zugeordneten Steuereinrichtung, ausgestaltet ist.
3. Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit durch einen Antrieb, insbesondere Motor (20), bewegtem Werkzeug (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Servo- oder Schrittmotor ausgestaltet ist, der das Werkzeug (18) einstellbar ungleichförmig beschleunigend antreibt.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (18) ein Einsatzwerkzeug, z. B. Stichsägeblatt oder Bohrer ist.
5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) mit Unwuchtzahnrädern bzw. Unwuchtzahnriemen versehen ist.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) ein Koppelgetriebe ist.
7. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) ein Schrittgetriebe ist.
8. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) ein Kurvengetriebe ist.
9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Motoren (20) nach Anspruch 1 oder 2 ausgestaltet und mit einem der Getriebe nach Anspruch 4 bis 7 gekuppelt ist.
0. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine als als Hobel oder Schaber oder Schere oder Kreis- oder Hubsäge, als Fräsmaschine oder Schleifmaschine wie Winkelschleifer oder Schwing- und Exzenterschleifer oder als Bohrmaschine, Bohr- oder Schlaghammer ausgestaltete Handwerkzeugmaschine ist.
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