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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es
ist bereits vorgeschlagen worden, eine Vorrichtung mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit
einer Bohrwerkzeugmaschine bereitzustellen. Solche Drehmomentbegrenzungseinheiten
sind in sehr starke, als Bohrhammer ausgebildete Bohrwerkzeugmaschinen
integriert und als Sicherheits-Überrastkupplung
ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, zu verhindern, dass die Bohrwerkzeugmaschine
einem Bediener im Schlagbohrbetrieb der Bohrwerkzeugmaschine entgleitet,
weil sich beispielsweise ein Bohrwerkzeug schlagartig verklemmt und
der Bediener plötzlich
das von der Bohrwerkzeugmaschine erzeugte Drehmoment abstützen muss.
Dadurch können
Gefahrenpotentiale für
den Bediener ausgeräumt
werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit
einer Bohrwerkzeugmaschine.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzungseinheit zum Begrenzen
eines Schraubmoments in einer Schraubfunktion vorgesehen ist. Dadurch
kann vorteilhaft eine Beschädigung eines
Werkstücks
und/oder einer Schraube, die in der Schraubfunktion mit der Bohrwerkzeugmaschine eingedreht
wird, vermieden werden. Es kann erreicht werden, dass auch besonders
leistungsstarke Bohrwerkzeugmaschinen mit einer Schraubfunktion
ausgestattet werden können.
Beispielsweise kann eine Schraubfunktion in einen leistungsstarken
Bohrhammer integriert werden, so dass ein Bohren eines Dübellochs
mit einer Schlagbohrfunktion und ein anschließendes Einschrauben einer Schraube
mit einer Schraubfunktion möglich
ist, ohne die Maschine wechseln zu müssen. Zudem kann ein Verschrauben mit
einem definierten Anzugsmoment ermöglicht werden, wodurch eine
fest vorgegebene Eindringtiefe erreichbar ist.
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Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
Als Bohrwerkzeugmaschine kommen beispielsweise Schlagbohrmaschinen,
Bohrhämmer
und Meißelhämmer in
Betracht.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzungseinheit
ein verstellbares Begrenzungsmoment aufweist. Dadurch kann eine
flexibel an spezifische Anwendungen anpassbare Drehmomentbegrenzungseinheit
erreichbar sein. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen der Erfin dung
denkbar, in denen die Drehmomentbegrenzungseinheit ein festes Drehmoment aufweist.
Ein Anzugsmoment ist in der Schraubfunktion besonders genau dosierbar,
wenn das Begrenzungsmoment stufenlos verstellbar ist.
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Neben
dem Begrenzungsmoment, das ein Anzugsmoment einer Schraube bestimmt,
kann die Drehmomentbegrenzungseinheit auch Schraubmomente bestimmen,
die in Zwischenstadien eines Schraubvorgangs auftreten. Es sind
ferner Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Drehmomentbegrenzungseinheit
ein Schraubmoment beispielsweise zeitabhängig oder abhängig von
einer Eindringtiefe regelt.
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Eine
besonders robuste Ausgestaltung der Drehmomentbegrenzungseinheit
ist erreichbar, wenn ein Begrenzungsmoment von einem Rastmoment
erzeugt ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein
Mittel zum Verstellen des Rastmoments der Drehmomentbegrenzungseinheit
umfasst, wodurch eine robuste und gleichzeitig flexible Drehmomentbegrenzungseinheit
erreichbar ist.
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Eine
Beschädigung
eines Werkstücks und/oder
ein Durchdrehen von handelsüblichen Schrauben
kann vermieden werden, wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit ein
Drehmoment auf ein Begrenzungsmoment beschränkt, das kleiner als 15 Nm
ist. Ein weiterer Sicherheitsgewinn ist erreichbar, wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit
ein Drehmoment auf ein Begrenzungsmoment beschränkt, das kleiner als 10 Nm
ist. Sicherheits-Überrastkupplungen
weisen dagegen ein Beschränkungsmoment auf,
das deutlich oberhalb von 15 Nm liegt und eine übergroße Eindringtiefe von Schrauben
und eine damit einhergehende Be schädigung des Werkstücks und/oder
eines Dübels
nicht vermeiden kann.
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Eine
besonders komfortable Bedienbarkeit der Vorrichtung ist erreichbar,
wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit eine Drehhülse zum Einstellen eines Begrenzungsmoments
aufweist, die um eine Rotationsachse eines Werkzeugs drehbar gelagert
ist.
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Dabei
ist ein schnelles und komfortables Einstellen des Begrenzungsmoments
mit einer einzigen Handbewegung erreichbar, wenn die Drehhülse um einen
Winkelbereich von weniger als 120° drehbar ist.
Eine Begrenzung des Winkelbereichs kann vorteilhaft durch Anschlagelemente
erreicht werden. Dabei können
die Anschlagelemente die Bewegung der Drehhülse in Umfangsrichtung direkt
oder indirekt durch einen axialen Anschlag begrenzen. Ein axialer Anschlag
begrenzt eine axiale Bewegung der Drehhülse, die über ein Gewinde mit einer Drehbewegung verknüpft ist.
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Ein
unbeabsichtigtes axiales Verschieben und eine präzise Einstellbarkeit des Begrenzungsmoments
ist erreichbar, wenn eine axiale Position der Drehhülse über ein
Gewinde durch eine Drehlage der Drehhülse bestimmt ist.
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Eine
robuste Ausführung
der Drehmomentbegrenzungseinheit ist erreichbar, wenn diese als Überrastkupplung
ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft kann die Drehmomentbegrenzungseinheit
einstückig
mit einer Überrastkupplung
ausgebildet sein, die in einer Schlagbohrfunktion der Bohrwerkzeugmaschine
als Sicherheits-Überrastkupplung
Verwendung findet.
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Prinzipiell
kann die Drehmomentbegrenzungseinheit Teil eines auswechselbaren
Bohrfutters, und dadurch von der Bohrwerkzeugmaschine lösbar oder
mit der Bohrwerkzeugmaschine fest verbunden sein. Es sind auch Ausgestaltungen
der Erfindung denkbar, in denen die Drehmomentbegrenzungseinheit
Teil eines Nachrüstsets
für Bohrwerkzeugmaschinen
ist.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Bohrwerkzeugmaschine mit einer Schraubfunktion,
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2 eine
Drehmomentbegrenzungseinheit der Bohrwerkzeugmaschine aus 1 in
einer Schnittdarstellung,
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3 eine
Lagerungsausnehmung der Drehmomentbegrenzungseinheit aus 2,
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4 die
Drehmomentbegrenzungseinheit aus 2 in einer
Schlagbohrkonfiguration und
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5 eine
alternative Drehmomentbegrenzungseinheit in einer Schnittdarstellung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine als Bohrhammer ausgebildete Bohrwerkzeugmaschine 12,
die neben einer Schlagbohrfunktion, einer Meißelfunktion und einer Bohrfunktion über eine
Schraubfunktion verfügt.
Die Bohrwerkzeugmaschine 12 weist zwei Drehmomentbegrenzungseinheiten 10 auf,
und zwar eine hier nicht dargestellte Sicherheits-Überrastkupplung
und eine zweite, in 2 dargestellte Drehmomentbegrenzungseinheit 10,
die zum Begrenzen eines Schraubmoments durch ein Begrenzungsmoment vorgesehen
ist, das in einem Bereich zwischen etwa 3 Nm und 10 Nm stufenlos
einstellbar ist.
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Die
Bohrwerkzeugmaschine 12 weist einen Kunststoffkörper 20 auf,
in dem ein Elektromotor angeordnet ist, der in der Bohrhammerfunktion,
der Bohrfunktion und in der Schraubfunktion ein Werkzeugfutter 22 rotatorisch
antreibt und um eine Rotationsachse 16 der Bohrwerkzeugmaschine 12 dreht. Mittels
eines am Kunststoffkörper 20 angeordneten Drehwahlschalters 24 kann
ein Bediener die Funktion der Bohrwerkzeugmaschine 12 bestimmen
bzw. auswählen.
Zwischen dem Kunststoffkörper 20 und dem
Werkzeugfutter 22 ist zunächst eine Drehhülse 14 und
in Arbeitsrichtung 26 anschließend ein Haltegriff 28 befestigt.
Die Drehhülse 14 ist über ein
Gewinde 30 drehbar an einem Schlagwerkgehäuse 32 der
Bohrwerkzeugmaschine 12 gelagert (2).
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Am
Kunststoffkörper 20 ist
ein Kennzeichnungselement 34 angebracht, das rampenförmig ausgebildet
ist und einem Bediener einen Drehsinn zum Vergrößern und Verkleinern des durch
ein Drehen der Drehhülse 14 einstellbaren
Begrenzungsmoments anzeigt.
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In
der Schnittdarstellung in 2 ist das Schlagwerkgehäuse 32,
ein Hammerrohr 36 und ein Werkzeughalter 38 dargestellt.
Der Werkzeughalter 38 ist dazu vorgesehen, ein Werkzeug 18 in
Grenzen axial verschiebbar und drehfest zu lagern. Dazu weist der
Werkzeughalter 38 ein Langloch auf, durch das hindurch
ein kugelförmiger
Rastkörper 40 in
eine Ausnehmung im Werkzeug 18 eingreifen kann. Ein ringförmiger Verriegelungskörper 42 des
Werkzeugfutters 22 ist federbelastet axial verschiebbar
am Werkzeughalter 38 gelagert und ist dazu vorgesehen,
eine radiale Bewegung des Rastkörpers 40 zu blockieren.
Der Rastkörper 40 und
der Verriegelungskörper 42 verriegeln
das Werkzeug 18 im Werkzeugfutter 22.
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Zum
Entriegeln verschiebt ein Bediener eine mit dem Verriegelungskörper 42 verbundene
Betätigungshülse 44 des
Werkzeugfutters 22 entgegen der Arbeitsrichtung 26 und
entgegen einer Rückstellkraft eines
Federelements 46, bis der Verriegelungskörper 42 den
Rastkörper 40 radial
freigibt und der Bediener das Werkzeug 18 aus dem Werkzeugfutter 22 herausziehen
kann.
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Im
Hammerrohr 36 ist ein Döpper 48 axial beweglich
gelagert und dazu vorgesehen, in einer Schlagbohrfunktion und in
einer Meißelfunktion
der Bohrwerkzeugmaschine 12 axiale Schlagimpulse auf das
Werkzeug 18 zu übertragen.
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In
einer Schraubfunktion ist ein Schlagwerk, das den Döpper 48 antreibt,
deaktiviert. Ein Bediener kann dann in den Werkzeughalter 38 ein
Schraubwerkzeug, beispielsweise ein Kreuz schlitzschraubwerkzeug,
ein Schlitzschraubwerkzeug, ein Imbusschraubwerkzeug, ein Torxschraubwerkzeug
oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Schraubwerkezug
einrasten. Besonders flexibel einsetzbar sind Universalhalterungen,
die mit einem ersten Ende in den Werkzeughalter 38 der
Bohrwerkzeugmaschine 12 einführbar sind, und an deren zweiten
Ende eine Vielzahl von verschiedenen Schrauberbits befestigbar ist.
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Die
Drehmomentbegrenzungseinheit 10 wirkt zwischen dem Hammerrohr 36 und
dem Werkzeughalter 38 und verbindet beide Bauteile axial
fest. Eine Drehfestigkeit der Verbindung zwischen dem Hammerrohr 36 und
dem Werkzeughalter 38 wird von der Drehmomentbegrenzungseinheit 10 auf
das Begrenzungsmoment beschränkt.
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Die
Drehmomentbegrenzungseinheit 10 weist vier über einen
Umfang des Hammerrohrs 36 gleichmäßig verteilte, kugelförmige Rastkörper 50 auf,
die jeweils in eine Öffnung
im Hammerrohr 36 und in einer Rastkonfiguration gleichzeitig
in eine muldenförmige
Kugeltasche 52 am Werkzeughalter 38 eingreifen.
Dabei sind auch Ausgestaltungen der Erfindung mit mehr oder weniger
als vier gleichmäßig oder
ungleichmäßig verteilten
Rastkörpern
denkbar. Die Kugeltaschen 52 sind durch eine umfängliche, rinnenförmige Eindrehung 54 an
einem Außenumfang
des Werkzeughalters 38 miteinander verbunden. Ein Ringkörper 56 ist
zur radialen Sicherung der Rastkörper 50 vorgesehen
und weist eine Innenfläche
auf, die einen zylindermantelförmigen
Teilbereich 58 und eine sich daran in Arbeitsrichtung 26 konisch verjüngenden
Teilbereich 60 umfasst. Am Ringkörper 56 greift eine
Spiralfeder 62 an, die den Ringkörper 56 axial entgegen
der Arbeitsrichtung 26 verschiebt bzw. belastet. Ein in
die Arbeitsrichtung 26 weisendes Ende stützt sich über eine
Abstandshülse 66,
die die Spiralfeder 62 radial übergreift, an einem Axiallager 64 ab.
Der konische Teilbereich 60 liegt an den Rastkörpern 50 an
und lenkt die Federkraft der Spiralfeder 62 radial nach
innen, um die Rastkörper 50 in
den Kugeltaschen 52 bzw. in der Eindrehung 54 zu halten.
Eine Tiefe der Kugeltaschen 52 macht etwa ein Viertel des
Durchmessers der kugelförmigen Rastkörper 50 aus.
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Das
Axiallager 64 liegt an einem radial nach innen ragenden
Anlageflansch der Drehhülse 14 an, die
einen vorderen Rand des röhrenförmigen Schlagwerkgehäuses 32 innen
und außen
entgegen der Arbeitsrichtung 26 umgreift, wobei die Drehhülse 14 in ein
an das Schlagwerkgehäuse 32 angeformtes,
als Innengewinde ausgebildetes Gewinde 30 eingreift. An
einem Außenumfang
des Schlagwerkgehäuses 32 ist
ein Dichtungsgummiring 68 angeordnet, der ein Eindringen
von Staub in den Bereich des Gewindes 30 verhindert.
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Dreht
ein Bediener die Drehhülse 14 in
eine erste Richtung um die Rotationsachse 16, so übersetzt
das Gewinde 30 die Drehung in eine zur Drehung proportionale,
axiale Verschiebung der Drehhülse 14 entgegen
der Arbeitsrichtung 26, wobei sich mit der Drehhülse 14 auch
das Axiallager 64 und die Abstandshülse 66 axial verschieben
und die Spiralfeder 62 einrücken. Dadurch vergrößert sich
die Vorspannung der Spiralfeder 62 und mit ihr ein Begrenzungsmoment
der Drehmomentbegrenzungseinheit 10. Dreht der Bediener
die Drehhülse 14 in
eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, verringert
sich entsprechend die Vorspannung der Spiralfeder 62 und
das Begrenzungsmoment. In die erste Richtung ist ein Winkelbereich,
um den die Drehhülse 14 drehbar
ist, dadurch beschränkt,
dass ein die Spiralfeder 62 radial übergreifender Teilbereich der
Abstandshülse 66 an
den Ringkörper 56 anschlägt (4),
während
der Winkelbereich in der zweiten Richtung dadurch begrenzt ist,
dass der Anlageflansch der Drehhülse 14 an
einen den Werkzeughalter 38 umgreifenden, an einem Sprengring abgestützten Stützring 76 anschlägt ( 2).
Durch beide Begrenzungen ist der Winkelbereich auf etwa 120° beschränkt.
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Wirkt
in der Rastkonfiguration ein Drehmoment auf ein im Werkzeughalter 38 eingespanntes Werkzeug 18,
so überträgt sich
dieses über
die Rastkörper 40 und über weitere,
hier nicht dargestellte Drehmitnahmeelemente auf den Werkzeughalter 38, von
diesem über
Ränder
der Kugeltaschen 52 auf die Rastkörper 50 und von den
Rastkörpern 50 über Ränder der Öffnungen
auf das Hammerrohr 36. Dabei lenken die Ränder der
Kugeltaschen 52 eine Kraftkomponente in eine radiale Richtung
um und verschieben die Rastkörper 50 radial
nach außen, wobei
die Rastkörper 50 über den
konischen Teilbereich 60 die Ringkörper 56 gegen die
Federkraft der Spiralfeder 62 in die Arbeitsrichtung 26 verschieben.
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Überschreitet
das Drehmoment das durch die Vorspannung der Spiralfeder 62 bzw.
durch die Drehlage der Drehhülse 14 bestimmte
Begrenzungsmoment, bewegen sich die Rastkörper 50 über den Rand
der Kugeltaschen 52 hinaus in die rinnenförmige Eindrehung 54 in
eine Überrastkonfiguration,
und eine Verbindung zwischen Hammerrohr 36 und Werkzeughalter 38 in
Umfangsrichtung ist gelöst,
bis sich das Hammerrohr 36 mit den in den Öffnungen mitgeführten Rastkörpern 50 unter
der Wirkung eines Drehmoments des Elektromotors um 90° gedreht
hat und die Rastkörper 50 durch
die Spiralfeder 62 und den konischen Teilbereich 60 in
eine weitere Kugeltasche 52 eingeschoben werden. Baut sich
anschließend
von neuem ein Drehmoment auf, das das Begrenzungsmoment übertrifft,
beginnt der oben beschriebene Vorgang von neuem.
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Schlägt der die
Spiralfeder 62 radial übergreifende
Teilbereich der Abstandshülse 66 an
den Ringkörper 56 an
(4), ist eine axiale Verschiebung des Ringkörpers 56 blockiert,
so dass das Begrenzungsmoment unendlich und die Drehmomentbegrenzungseinheit 10 deaktiviert
ist. Wird die Bohrwerkzeugmaschine 12 in der Schlagbohrfunktion
und der Meißelfunktion
betrieben, sollte sich die Drehmomentbegrenzungseinheit 10 stets
in dieser Konfiguration befinden.
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Es
sind Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Drehhülse 14 in
der Konfiguration mit deaktivierter Drehmomentbegrenzungseinheit 10 einrastet
und/oder in der der Drehwahlschalter 24 mechanisch blockiert
ist, wenn sich die Drehmomentbegrenzungseinheit 10 nicht
in dieser Konfiguration befindet.
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In 5 ist
eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Analoge
Merkmale werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Beschreibung
wird im Wesentlichen nur auf Unterschiede zu dem in den 1 – 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
eingegangen. Hinsichtlich gleichbleibender Merkmale kann auf die
Beschreibung zu dem in den 1 – 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
verwiesen werden.
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In
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Sicherheits-Überrastkupplung
in eine Drehmomentbegrenzungseinheit 10 integriert, die zum
Begrenzen eines Schraubmoments vorgesehen ist. Eine Spiralfeder 62 stützt sich
in Arbeitsrichtung 26 an zwei Scheiben 70, 72 ab,
zwischen denen ein Axiallager 64 sitzt. Entgegen der Arbeitsrichtung 26 stützt sich
die Spiralfeder 62 an einem Ringkörper 56 der Drehmomentbegrenzungseinheit 10 ab,
der an einer der Arbeitsrichtung 26 abgewandten Seite Lagertaschen
für Rastkörper 50 aufweist.
Die Rastkörper 50 greifen
jeweils in eine korrespondierende Lagertasche an einem zweiten,
fest mit einem Hammerrohr 36 verbundenen Ringkörper 74 der
Drehmomentbegrenzungseinheit 10 ein. Ferner weist der Ringkörper 56 eine
umfängliche
Verzahnung auf, die in eine korrespondierende Verzahnung an einer
hier nicht dargestellten Antriebswelle eingreift und den Ringkörper 56 drehfest
und axial in Grenzen verschiebbar mit der Antriebswelle koppelt.
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Die
Scheibe 72 stützt
sich in Arbeitsrichtung 26 an einer Abstandshülse 66 ab,
die sich wiederum an einer Drehhülse 14 abstützt, über die
analog zum Ausführungsbeispiel
in den 1 – 4 eine
Vorspannung der Spiralfeder 62 einstellbar ist.
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Wird
ein Drehmoment über
die Drehmomentbegrenzungseinheit 10 übertragen, das ein von der
Vorspannung der Spiralfeder 62 bzw. von der Drehlage der
Drehhülse 14 bestimmtes
Begrenzungsmoment überschreitet,
löst sich
die durch die Rastkörper 50 erzeugte
Verbindung der Ringkörper 56, 74 und
die Ringkörper 56, 74 drehen
durch. Durch ein Verdrehen der Drehhülse 14 ist das Begrenzungsmoment
kontinuierlich verstellbar. In ei ner ersten, in 5 dargestellten
Drehlage beträgt
das Begrenzungsmoment etwa 15 Nm und die Drehmomentbegrenzungseinheit 10 fungiert
als Sicherheits-Überrastkupplung.
Zwischen einer zweiten und einer dritten Drehlage, die in 5 durch
die der entsprechenden Drehlage zugeordnete axiale Position der
Scheibe 70 gestrichelt dargestellt ist, liegt ein Begrenzungsmoment
im Bereich von Anzugsmomenten zwischen 5 Nm 10 Nm, die im Trockenbau üblicherweise
vorteilhaft einsetzbar sind. Ein hier nicht dargestelltes Kennzeichnungselement
an einem Kunststoffkörper
einer die Vorrichtung umfassenden Bohrwerkzeugmaschine markiert
die entsprechenden Drehlagen für
den Benutzer deutlich erkennbar.
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- 10
- Drehmomentbegrenzungs
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- einheit
- 12
- Bohrwerkzeugmaschine
- 14
- Drehhülse
- 16
- Rotationsachse
- 18
- Werkzeug
- 20
- Kunststoffkörper
- 22
- Werkzeugfutter
- 24
- Drehwahlschalter
- 26
- Arbeitsrichtung
- 28
- Haltegriff
- 30
- Gewinde
- 32
- Schlagwerkgehäuse
- 34
- Kennzeichnungselement
- 36
- Hammerrohr
- 38
- Werkzeughalter
- 40
- Rastkörper
- 42
- Verriegelungskörper
- 44
- Betätigungshülse
- 46
- Federelement
- 48
- Döpper
- 50
- Rastkörper
- 52
- Kugeltasche
- 54
- Eindrehung
- 56
- Ringkörper
- 58
- Teilbereich
- 60
- Teilbereich
- 62
- Spiralfeder
- 64
- Axiallager
- 66
- Abstandshülse
- 68
- Dichtungsgummiring
- 70
- Scheibe
- 72
- Scheibe
- 74
- Ringkörper
- 76
- Stützring