WO2009089940A1 - Motorisch angetriebene werkzeugmaschine - Google Patents

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    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Definitions

  • the invention relates to a motor-driven
  • Machine tool in particular a hand tool, according to the preamble of claim 1.
  • a hand tool for grinding or polishing which has a drive motor, coupled to the drive motor gearbox and operatively connected to the gear grinding disc.
  • the hand tool can be used for orbital grinding, in which the rotation of the drive shaft is converted into an eccentric rotational movement of the grinding disc by means of an eccentric drive.
  • the invention is based on the object, a motor-driven machine tool, in which the rotational movement of the drive shaft via an eccentric coupling device is transferable to the output shaft, which is the carrier of the tool to form vibration with simple constructive measures.
  • This object is achieved with the features of claim 1.
  • the dependent claims indicate expedient developments.
  • Machine tool is preferably a hand tool.
  • the rotational movement of the drive shaft acted upon by the drive motor is using a
  • a mass balancing device which is in operative connection with at least one of the shafts, so either the drive shaft or the output shaft or both shafts and executes the Exzenterkoppelmother opposing compensatory movement. This vibration compensation causes the vibration or vibration load in the
  • Machine tool is significantly reduced, at least in individual operating phases, and advantageously at least during idling of the machine tool, possibly also during the working operation.
  • the mass balancing device exerts a compensation movement directed counter to the eccentric coupling movement, which at least partially compensates for the torsional vibrations caused by the eccentric coupling device.
  • the mass balancing device comprises a Hubmassenteil which is adjustably mounted in a carriage guide and is acted upon by an eccentric member which is driven by one of the shafts.
  • the Hubmassenteil performs a rotational compensatory movement. This compensating movement is expediently opposite to the eccentric drive movement, on the one hand based on the deflection direction and on the other hand on the height of the Mass balance.
  • the mass balance takes place in particular in such a way that the bearing forces of the output shaft go to zero at idle.
  • another operating point can be selected in which the unbalance vibrations are compensated, for example, an operating point during the regular operation of the machine tool. It is also possible, the compensation vibrations, which over the
  • Mass balancing device are generated to increase or attenuate in a variable manner depending on the current operating mode, for example, by a change in the starting position of the Hubmassenteils.
  • the Hubmassenteil expediently performs within the carriage guide the rotary compensatory movement. It is possible in principle both an exclusively rotational movement of the Hubmassenteils and a combination of rotational and translational movement. In both cases, the possibility of movement of the Hubmassenteils in the carriage guide by appropriately running bearings or by lifting curves or sliding guides between
  • Hubmassenteil and carriage guide are possible.
  • the movement of the Hubmassenteils is generated by the eccentric member, which is driven directly or indirectly by the drive shaft or by the output shaft.
  • the slide or slide guide is expediently arranged fixed to the housing; but possibly also comes to a storage of the carriage guide on a movable component of the machine tool into consideration.
  • a rolling bearing is preferably provided, via which the Hubmassenteil is mounted in the carriage guide.
  • the storage of the Hubmassenteils is advantageously carried out centrally in the carriage guide, so that a symmetrical storage and expediently a uniform deflection of the
  • Eccentric cam is advantageously arranged centrally in the carriage guide, whereby a uniform application of force to the Hubmassenteils is given.
  • the output shaft of the machine tool is, for example, flying eccentrically mounted in the housing.
  • the tool opposite end face of the output shaft is acted upon by the eccentric coupling device.
  • Fig. 1 in plan view a hand tool having an output shaft for supporting a tool, wherein the output shaft can exert an oscillating rotary or pendulum swinging motion for sawing and grinding, with an electric drive motor whose armature is fixedly connected to a coaxial drive shaft which over a
  • Fig. 2 the mass balancing device in a single representation, designed as a rotatably mounted in a carriage guide Hubmassenteil which is driven by an eccentric cam.
  • the hand tool 1 shown in Fig. 1 is provided with an electric drive motor 2, which has an armature 3, with which a coaxially arranged drive shaft 4 is rotatably connected.
  • the drive shaft 4 drives an output shaft 5 via an eccentric coupling device 7, which is the carrier of a replaceable tool 6.
  • Drive shaft 4 and output shaft 5 are perpendicular to each other. Upon actuation of the electric drive motor 2, the Rotary movement of the drive shaft 4 via the
  • Exzenterkoppel issued 7 implemented in a rotary pendulum movement of the output shaft 5 and the tool 6.
  • the angular deflection of the rotary pendulum movement of the output shaft 5 is usually a few degrees.
  • the tool 6 can be used both for grinding and for cutting or sawing a workpiece.
  • the eccentric coupling device 7 comprises a coupling device 8, which has on the side facing away from the output shaft 5 a cranked portion 8a, which is in contact with an eccentric cam 9, which is non-rotatably mounted on the drive shaft 4.
  • the coupling fork 8 scans the eccentric contour of the eccentric cam 9 and is thereby offset in the oscillating torsional vibration, which is transmitted to the output shaft 5.
  • Mass balancing device 10 is at least partially compensated.
  • the mass balance device 10 is arranged as well as the eccentric coupling 7 between the drive shaft 4 and the output shaft 5.
  • vibrations are generated, which are directed against the unbalance vibrations, which originate from the Exzenterkoppel worn 7.
  • the mass balance device 10 consists of a Hubmassenteil 16, which is movable in one
  • Carriage guide member 17 is held, which is expediently fixed to the housing fixed to the power tool.
  • the slide guide part 17 consists of a circumferential, closed frame which engages around an eccentric cam 12, which is arranged rotationally fixed on the drive shaft 4.
  • the Hubmassenteil 16 is movably received, which runs over a designed as a rolling bearing Pivot bearing 22 is rotatably held in the carriage guide part 17.
  • the Hubmassenteil 16 has a recess 19, into which the driving eccentric cam 12 protrudes.
  • the eccentric cam 12 is rotatably mounted about the axis of rotation 18, which extends at a distance from the center of the eccentric cam.
  • the rotation axis 18 also represents the axis of rotation of the drive shaft 4.
  • the eccentric cam 12 serves as a drive for the Hubmassenteil 16.
  • the eccentric cam 12 When rotating the eccentric cam 12 whose eccentric rotational movement is transmitted via the inner walls of the recess 19 on the Hubmassenteil 16, which due to its rotatable mounting on the rolling bearing 22 a rotary pendulum motion about the axis of rotation of the bearing 22nd within the carriage guide part 17 exerts.
  • This rotary pendulum movement of the lifting mass part 16 lies in a plane perpendicular to the axis of rotation 18 or to the drive shaft 4.
  • the deflections are in this case directed opposite to the deflections of the output shaft 5 and the tool 6 arranged thereon.
  • Both the pivot bearing 22 and the eccentric cam 12 are arranged symmetrically in the mass balancing device 10.
  • the rotational bearing movement of the Hubmassenteils 16 usually moves in an angular range of a few degrees, the dimensions of Hubmassenteil 16 and carriage guide member 17 are adapted to each other in such a way that the Hubmassenteil 16th always moves within the contour of the carriage guide member 17.

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Abstract

Eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschine weist ein drehbar anzutreibendes Werkzeug auf, eine von einer Antriebseinheit angetriebene Antriebswelle und eine Abtriebswelle, auf der das Werkzeug aufgenommen ist, wobei die Drehbewegung der Antriebswelle über eine Exzenterkoppeleinrichtung auf die Abtriebswelle übertragbar ist. Zum Schwingungsausgleich ist eine Massenausgleichseinrichtung vorgesehen, die ein Hubmassenteil umfasst, das in einer Schlittenführung verstellbar gelagert und von einem Exzenterglied beaufschlagt ist, dasvon einer der Wellen angetrieben ist. Das Hubmassenteil führt eine rotatorische Ausgleichsbewegung aus.

Description

BeSchreibung
Titel
Motorisch angetriebene Werkzeugmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine motorisch angetriebene
Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 101 04 993 Al ist eine Handwerkzeugmaschine zum Schleifen oder Polieren bekannt, die einen Antriebsmotor aufweist, ein mit dem Antriebsmotor gekoppeltes Getriebe sowie einen mit dem Getriebe wirkungsmäßig verbundenen Schleifteller. Die Handwerkzeugmaschine kann zum Schwingschleifen eingesetzt werden, bei der mithilfe eines Exzenterantriebs die Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine exzentrische Drehbewegung des Schleiftellers umgesetzt wird. Da bei Schleifgeraten mit exzentrischem Antrieb Unwuchtschwingungen entstehen, die zu Komforteinbußen sowie zu erhöhten
Materialbelastungen führen, muss darauf geachtet werden, dass derartige Schwingungen ein zulässiges Maß nicht überschreiten.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschine, bei der die Drehbewegung der Antriebswelle über eine Exzenterkoppeleinrichtung auf die Abtriebswelle übertragbar ist, welche Träger des Werkzeugs ist, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen schwingungsarm auszubilden . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei der erfindungsgemäßen, motorisch angetriebenen
Werkzeugmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine Handwerkzeugmaschine. Die Drehbewegung der vom Antriebsmotor beaufschlagten Antriebswelle wird mithilfe einer
Exzenterkoppeleinrichtung auf die Abtriebswelle übertragen, die Träger des Werkzeuges ist. Mittels der Exzenterkoppeleinrichtung wird eine Drehpendelbewegung der Abtriebswelle erzeugt.
Zur Kompensation der Unwuchtschwingungen, die auf Grund der exzentrischen Antriebsbewegung entstehen, ist eine Massenausgleichseinrichtung vorgesehen, die mit mindestens einer der Wellen, also entweder der Antriebswelle oder der Abtriebswelle oder beiden Wellen in Wirkverbindung steht und eine der Exzenterkoppelbewegung entgegengerichtete Ausgleichsbewegung ausführt. Dieser Schwingungsausgleich führt dazu, dass die Schwingungs- bzw. Vibrationsbelastung in der
Werkzeugmaschine zumindest in einzelnen Betriebsphasen erheblich reduziert ist, und zwar vorteilhafterweise zumindest im Leerlauf der Werkzeugmaschine, gegebenenfalls auch während des Arbeitsbetriebs. Zur Reduzierung der Schwingungen übt die Massenausgleichseinrichtung eine zur Exzenterkoppelbewegung entgegengerichtete Ausgleichsbewegung aus, welche die Drehschwingungen, hervorgerufen durch die Exzenterkoppeleinrichtung, wenigstens teilweise kompensiert.
Die Massenausgleichseinrichtung umfasst ein Hubmassenteil, welches in einer Schlittenführung verstellbar gelagert ist und von einem Exzenterglied beaufschlagt wird, das von einer der Wellen angetrieben wird. Das Hubmassenteil führt eine rotatorische Ausgleichsbewegung aus. Diese Ausgleichsbewegung ist zweckmäßigerweise der exzentrischen Antriebsbewegung entgegengesetzt, und zwar einerseits bezogen auf die Auslenkungsrichtung und andererseits auf die Höhe des Massenausgleichs . Der Massenausgleich erfolgt insbesondere in der Weise, dass die Lagerkräfte der Abtriebswelle im Leerlauf gegen Null gehen. Gegebenenfalls kann aber auch ein anderer Arbeitspunkt gewählt werden, bei dem die Unwuchtschwingungen ausgeglichen werden, beispielsweise ein Arbeitspunkt während des regulären Betriebs der Werkzeugmaschine. Es ist auch möglich, die Ausgleichsschwingungen, welche über die
Massenausgleichseinrichtung erzeugt werden, in veränderlicher Weise in Abhängigkeit des aktuellen Betriebsmodus zu verstärken oder abzuschwächen, beispielsweise durch eine veränderte Ausgangsposition des Hubmassenteils.
Das Hubmassenteil führt zweckmäßigerweise innerhalb der Schlittenführung die rotatorische Ausgleichsbewegung aus. Möglich ist hierbei grundsätzlich sowohl eine ausschließlich rotatorische Bewegung des Hubmassenteils als auch eine Kombination aus rotatorischer und translatorischer Bewegung. In beiden Fällen kann die Bewegungsmöglichkeit des Hubmassenteils in der Schlittenführung durch entsprechend ausgeführte Lager oder durch Hubkurven bzw. Kulissenführungen zwischen
Hubmassenteil und Schlittenführung ermöglicht werden. In jedem Fall wird die Bewegung des Hubmassenteils von dem Exzenterglied erzeugt, das von der Antriebswelle oder von der Abtriebswelle mittelbar oder unmittelbar angetrieben wird. Die Schlitten- bzw. Kulissenführung ist hierbei zweckmäßigerweise gehäusefest angeordnet; gegebenenfalls kommt aber auch eine Lagerung der Schlittenführung an einem beweglichen Bauteil der Werkzeugmaschine in Betracht.
Zur Realisierung der Rotationsbewegung des Hubmassenteils in der Schlittenführung ist bevorzugt ein Wälzlager vorgesehen, über das das Hubmassenteil in der Schlittenführung gelagert ist. Die Lagerung des Hubmassenteils erfolgt zweckmäßig mittig in der Schlittenführung, so dass eine symmetrische Lagerung besteht und zweckmäßigerweise eine gleichmäßige Auslenkung aus der
Ausgangslage zu beiden Richtungen durchgeführt werden kann. Auch das Exzenterglied, insbesondere in seiner Ausführung als - A -
Exzenternocken, ist vorteilhafterweise mittig in der Schlittenführung angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung des Hubmassenteils gegeben ist.
Die Abtriebswelle der Werkzeugmaschine ist beispielsweise fliegend exzentrisch im Gehäuse gelagert. Bei dieser Art der Lagerung ist die dem Werkzeug gegenüberliegende Stirnseite der Abtriebswelle von der Exzenterkoppeleinrichtung beaufschlagt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 in Draufsicht eine Handwerkzeugmaschine, die eine Abtriebswelle zur Halterung eines Werkzeuges aufweist, wobei die Abtriebswelle eine oszillierende Dreh- bzw. Pendelschwingbewegung zum Sägen und Schleifen ausüben kann, mit einem elektrischen Antriebsmotor, dessen Anker fest mit einer koaxialen Antriebswelle verbunden ist, welche über eine
Exzenterkoppeleinrichtung die Abtriebswelle antreibt, und mit einer Massenausgleichseinrichtung zum Ausgleichen von Unwuchtschwingungen,
Fig. 2 die Massenausgleichseinrichtung in Einzeldarstellung, ausgeführt als ein in einer Schlittenführung drehbar gelagertes Hubmassenteil, welches von einem Exzenternocken angetrieben wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Handwerkzeugmaschine 1 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 2 versehen, der einen Anker 3 aufweist, mit dem eine koaxial angeordnete Antriebswelle 4 drehfest verbunden ist. Die Antriebswelle 4 treibt über eine Exzenterkoppeleinrichtung 7 eine Abtriebswelle 5 an, die Träger eines auswechselbaren Werkzeugs 6 ist. Die Drehachsen von
Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 5 stehen senkrecht zueinander. Bei Betätigung des elektrischen Antriebsmotors 2 wird die Drehbewegung der Antriebswelle 4 über die
Exzenterkoppeleinrichtung 7 in eine Drehpendelbewegung der Abtriebswelle 5 sowie des Werkzeuges 6 umgesetzt. Der Winkelausschlag der Drehpendelbewegung der Abtriebswelle 5 beträgt üblicherweise wenige Grad. Das Werkzeug 6 kann sowohl zum Schleifen als auch zum Schneiden oder Sägen eines Werkstückes eingesetzt werden.
Die Exzenterkoppeleinrichtung 7 umfasst eine Koppeleinrichtung 8, die auf der der Abtriebwelle 5 abgewandten Seite einen abgekröpften Abschnitt 8a aufweist, welcher mit einem Exzenternocken 9 in Kontakt steht, der drehfest auf der Antriebswelle 4 angeordnet ist. Die Koppelgabel 8 tastet die exzentrische Kontur des Exzenternockens 9 ab und wird hierdurch in die pendelnde Drehschwingung versetzt, die auf die Abtriebwelle 5 übertragen wird.
Bei der Bewegungsübertragung der Drehbewegung der Antriebswelle 4 auf die Abtriebswelle 5 mithilfe der Exzenterkoppeleinrichtung 7 entsteht eine Massenunwucht, die mittels einer
Massenausgleichseinrichtung 10 zumindest teilweise kompensiert wird. Die Massenausgleichseinrichtung 10 ist ebenso wie die Exzenterkoppeleinrichtung 7 zwischen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 5 angeordnet. In der Massenausgleichseinrichtung 10 werden Schwingungen erzeugt, die den Unwuchtschwingungen entgegengerichtet sind, welche von der Exzenterkoppeleinrichtung 7 herrühren.
Wie Fig. 2 zu entnehmen, besteht die Massenausgleichseinrichtung 10 aus einem Hubmassenteil 16, welches beweglich in einem
Schlittenführungsteil 17 gehalten ist, das zweckmäßigerweise gehäusefest an der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Das Schlittenführungsteil 17 besteht aus einem umlaufenden, geschlossenen Rahmen, der einen Exzenternocken 12 umgreift, welcher drehfest auf der Antriebswelle 4 angeordnet ist.
Innerhalb des Schlittenführungsteils 17 ist das Hubmassenteil 16 beweglich aufgenommen, das über ein als Wälzlager ausgeführtes Drehlager 22 drehbar im Schlittenführungsteil 17 gehalten ist. Das Hubmassenteil 16 weist eine Ausnehmung 19 auf, in die der antreibende Exzenternocken 12 einragt. Der Exzenternocken 12 ist um die Drehachse 18 drehbar gelagert, die mit Abstand zum Mittelpunkt des Exzenternockens verläuft. Die Drehachse 18 stellt zugleich die Drehachse der Antriebswelle 4 dar.
Der Exzenternocken 12 dient als Antrieb für das Hubmassenteil 16. Beim Umlaufen des Exzenternockens 12 wird dessen exzentrische Drehbewegung über die Innenwandungen der Ausnehmung 19 auf das Hubmassenteil 16 übertragen, das auf Grund seiner drehbaren Lagerung über das Wälzlager 22 eine Drehpendelbewegung um die Drehachse des Lagers 22 innerhalb des Schlittenführungsteils 17 ausübt. Diese Drehpendelbewegung des Hubmassenteils 16 liegt in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 18 bzw. zur Antriebswelle 4. Die Auslenkungen sind hierbei entgegengesetzt gerichtet zu den Auslenkungen der Abtriebswelle 5 bzw. des daran angeordneten Werkzeuges 6.
Sowohl das Drehlager 22 als auch der Exzenternocken 12 sind in der Massenausgleichseinrichtung 10 symmetrisch angeordnet. Das Drehlager 22 ist mittig im Schlittenführungsteil 17 angeordnet, ebenso der Exzenternocken 12. Die Drehpendelbewegung des Hubmassenteils 16 bewegt sich üblicherweise in einem Winkelbereich von wenigen Grad, wobei die Dimensionen von Hubmassenteil 16 und Schlittenführungsteil 17 in der Weise aufeinander angepasst sind, dass das Hubmassenteil 16 sich stets innerhalb der Kontur des Schlittenführungsteils 17 bewegt.

Claims

Ansprüche
1. Motorisch angetriebene Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine (1) mit drehbar anzutreibendem Werkzeug
(6), mit einer von einer Antriebseinheit (2) angetriebenen
Antriebswelle (4) und einer Abtriebswelle (5) , auf der das Werkzeug (6) aufgenommen ist, wobei die Drehbewegung der
Antriebswelle (4) über eine Exzenterkoppeleinrichtung (7) auf die Abtriebswelle (5) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schwingungsausgleich eine
Massenausgleichseinrichtung (10) vorgesehen ist, die mit zumindest einer der Wellen (4, 5) in Wirkverbindung steht und eine der Exzenterkoppelbewegung entgegengerichtete
Ausgleichsbewegung ausführt, und dass die
Massenausgleichseinrichtung (10) ein Hubmassenteil (16) umfasst, das in einer Schlittenführung (17) verstellbar gelagert und von einem Exzenterglied (12) beaufschlagt ist, das von einer der
Wellen (4, 5) angetrieben ist, wobei das Hubmassenteil (16) eine rotatorische Ausgleichsbewegung ausführt.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorische Ausgleichsbewegung in einer Ebene senkrecht zur Antriebswelle (4) stattfindet.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubmassenteil (16) in der Schlittenführung (17) drehbar gelagert ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubmassenteil (16) in der Schlittenführung (17) eine ausschließlich rotatorische Ausgleichsbewegung durchführt.
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubmassenteil (16) in der Schlittenführung (17) eine kombiniert rotatorisch- translatorische Ausgleichsbewegung durchführt.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubmassenteil (16) in der Schlittenführung (17) über ein Wälzlager (22) drehbar gelagert ist.
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (22) des Hubmassenteils (16) mittig in der Schlittenführung (17) angeordnet ist.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterglied als Exzenternocken (12) ausgebildet ist, der das Hubmassenteil (16) beaufschlagt .
9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterglied (12) mittig in der Schlittenführung (17) angeordnet ist.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (4) fliegend exzentrisch im Gehäuse (14) gelagert ist.
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