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Dokumentenidentifikation DE10256803A1 24.06.2004
Titel Kupplung und Werkzeugmaschine mit einer derartigen Kupplung
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Wünsch, Steffen, 71088 Holzgerlingen, DE
DE-Anmeldedatum 05.12.2002
DE-Aktenzeichen 10256803
Offenlegungstag 24.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.06.2004
IPC-Hauptklasse F16D 3/58
IPC-Nebenklasse B23Q 5/04   
Zusammenfassung Die Erfindung geht aus von einer Kupplung (30) zur Drehmomentübertragung von einer Abtriebswelle auf eine Antriebswelle bei einer Werkzeugmaschine (10). Es wird vorgeschlagen, dass die Kupplung (30) ein schlauchförmiges Verbindungselement aufweist, das an einem Ende mit der Antriebswelle und an dem gegenüberliegenden Ende mit der Abtriebswelle koppelbar ist. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einer derartigen Kupplung.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Es sind Deltaschleifer bekannt, die ein Gehäuse mit zwei zueinander angewinkelten und einstückig ineinander übergehenden Gehäuseteilen aufweisen, um eine bequeme Handhabung zu ermöglichen. Der eine Gehäuseteil bildet hierbei einen Handgriff und nimmt Akkus sowie elektrische Anschlüsse für die Akkus auf, während sich in dem anderen Gehäuseteil ein Elektromotor zum Antrieb eines Schleiftellers befindet, wobei der Schleifteller an einer Werkzeugaufnahme des Deltaschleifers befestigt werden kann. Der Elektromotor weist hierbei eine Abtriebswelle auf, die über eine Kupplung mit einer Antriebswelle für die Werkzeugaufnahme verbunden ist, wobei die Abtriebswelle des Elektromotors mit der Antriebswelle für die Werkzeugaufnahme fluchtet.

Die Erfindung sieht demgegenüber eine Werkzeugmaschine vor, bei der die Abtriebswelle des Motors gegenüber der Antriebswelle für die Werkzeugaufnahme angewinkelt ist, was vorteilhaft eine platzsparende Unterbringung des Motors in einem Gehäuse der Werkzeugmaschine ermöglicht.

Vorzugsweise ist der Winkel zwischen der Abtriebswelle des Motors und der Antriebswelle für die Werkzeugaufnahme größer als 0° und kleiner als 45°, wobei entsprechend der jeweiligen Gehäusegeometrie beliebige Zwischenwerte möglich sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Werkzeugmaschine ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zu dem ersten Gehäuseteil angewinkelten zweiten Gehäuseteil auf, wobei die Antriebswelle in dem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, während die Abtriebswelle des Motors in dem zweiten Gehäuseteil oder gegenüber der Antriebswelle in Richtung des zweiten Gehäuseteils angewinkelt ist.

Es besteht hierbei also die Möglichkeit, dass die Antriebswelle in dem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, während der Motor mit der Abtriebswelle in dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Die beiden Gehäuseteile müssen hierbei also jeweils nur einen Teil des Antriebs aufnehmen und können deshalb kleiner sein oder ergonomisch optimiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Motor jedoch in einem Übergang zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet und gegenüber dem ersten Gehäuseteil mit der Antriebswelle in Richtung des zweiten Gehäuseteils mit den Akkus abgewinkelt.

Die Abtriebswelle des Motors ist hierbei durch eine Kupplung mit der Antriebswelle für die Werkzeugaufnahme verbunden, wobei die Kupplung ein schlauchförmiges Verbindungselement aufweist, das an einem Ende mit der Antriebswelle und an dem gegenüberliegenden Ende mit der Abtriebswelle koppelbar und vorzugsweise bezüglich seiner Längsachse biegbar ist.

Das schlauchförmige Verbindungselement kann beispielsweise auf die Enden der Abtriebswelle bzw. der Antriebswelle aufgesteckt sein, wobei die Verbindung zwischen dem schlauchförmigen Verbindungselement und der Abtriebswelle bzw. der Antriebswelle vorzugsweise durch Form- oder Stoffschluss erfolgt. Hierzu kann das schlauchförmige Verbindungselement beispielsweise durch Ultraschallschweißen an den Enden der Abtriebswelle und der Antriebswelle befestigt werden.

Es ist jedoch theoretisch auch möglich, dass das schlauchförmige Verbindungselement reibschlüssig mit den Enden der Abtriebswelle und der Antriebswelle verbunden ist, indem das schlauchförmige Verbindungselement eine Presspassung mit den Enden der Abtriebswelle und der Antriebswelle bildet.

Vorzugsweise weist das schlauchförmige Verbindungselement eine Wandung mit umlaufenden Spiralrillen auf, wobei die Steigung der Spiralrillen vorzugsweise im Bereich von 3 mm bis 8 mm liegt.

Hierbei sind die Spiralrillen vorzugsweise in einem einzigen Spiralgang angeordnet, jedoch ist es alternativ auch möglich, dass die Spiralrillen in mehreren Spiralgängen angeordnet sind.

Weiterhin können die Spiralrillen wahlweise rechtsläufig oder linksläufig sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Steigungsrichtung der Spiralrillen an die Drehrichtung des Motors angepasst ist, indem die Steigungsrichtung der Spiralrillen der Drehrichtung des Motors entgegen gerichtet oder gleich gerichtet ist.

Die Spiralrillen sind vorzugsweise sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite des schlauchförmigen Verbindungselements angeordnet, jedoch ist es auch möglich, dass die Spiralrillen entweder nur an der Außenseite oder nur an der Innenseite angeordnet sind. Vorteilhaft an einer derartigen Gestaltung des schlauchförmigen Verbindungselements ist die Möglichkeit einer Drehmomentübertragung bei einer Biegefähigkeit bezüglich der Längsrichtung des Verbindungselements. Das schlauchförmige Verbindungselement kann also bei der Montage entsprechend dem gewünschten Winkel zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle gebogen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in den Spiralrillen Querstege angeordnet, die benachbarte Spiralrillen ausfüllen bzw. benachbarte Spiralstege miteinander verbinden. Auf diese Weise kann die Festigkeit des schlauchförmigen Verbindungselements entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment erhöht werden.

Vorzugsweise sind die Querstege jeweils in einer bestimmten Winkelposition bei jeder zweiten Spiralrille angeordnet. In den dazwischen liegenden Spiralrillen können die Querstege dann jeweils an einer anderen Winkelposition angeordnet sein.

Bei einem Umlauf entlang einer Spiralrille kann jeweils nach einem vorgegebenen Teilungswinkel ein Quersteg angeordnet sein, wobei der Teilungswinkel vorzugsweise im Bereich von 90° bis 270° liegt und in einer bevorzugten Ausführungsform gleich 90° ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist weiterhin ein Verstärkungselement vorgesehen, das an die Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements angrenzend angeordnet ist, um das schlauchförmige Verbindungselement zu versteifen und die Übertragung großer Drehmomente zu ermöglichen.

Das Verstärkungselement kann beispielsweise ein spiralförmiger Draht sein, der innen und/oder außen in den Spiralrillen der Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der spiralförmige Draht fest mit der Wandung des Verbindungselements verbunden. Hierzu kann der spiralförmige Draht beispielsweise mit dem Material des Verbindungselements umspritzt sein.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der spiralförmige Draht lediglich lose in den Spiralrillen liegt, ohne an der Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements befestigt zu sein.

In einer anderen Variante der Erfindung weist das schlauchförmige Verbindungselement dagegen eine Wandung auf, die mindestens teilweise aus einem Gitternetz besteht, wobei das Gitternetz vorzugsweise aus mehreren Ronden zusammengesetzt ist.

Als Material für das schlauchförmige Verbindungselement eignen sich insbesondere dauerelastische Kunststoffe, wie beispielsweise PA 6 ABS. Dieser Werkstoff hat sich bei Versuchen an Schwing- und Deltaschleifern wegen seiner hohen Dauerstandzeit bewährt.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist in der Kupplung ein Ausgleichsgewicht angeordnet, um die Vibrationen zu verringern, die durch den schwingenden Schleifteller verursacht werden. Das Ausgleichsgewicht kann beispielsweise antriebsseitig oder abtriebsseitig in der Kupplung angeordnet sein, wobei sich das Ausgleichsgewicht mit der Kupplung dreht.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Werkzeugmaschine als Ganzes beschränkt, sondern beansprucht auch Schutz für eine Kupplung, die in eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine eingebaut werden kann.

Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die eingangs erwähnten Deltaschleifer beschränkt, sondern auch bei anderen Werkzeugmaschinen realisierbar, wie beispielsweise Exzenterschleifern, Schwingschleifern, Poliergeräten, Varioschleifern und Winkelschleifern.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele 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.

Es zeigen:

1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Deltaschleifers,

2a eine erfindungsgemäße Kupplung für eine Handwerkzeugmaschine,

2b eine Detailansicht der Kupplung aus 2a,

3a ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung für eine Handwerkzeugmaschine sowie

3b eine Detailansicht der Kupplung aus 3a.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Schnittbild in 1 zeigt einen akkubetriebenen Deltaschleifer 10 mit einem Gehäuse, das zwei zueinander annähernd rechtwinklig angewinkelte Gehäuseteile 12, 14 aufweist, die einstückig ineinander übergehen.

Das Gehäuseteil 12 dient hierbei als Handgriff und nimmt zwei Akkus 16, 18 auf, wobei an der in der Zeichnung unten liegenden Stirnfläche des Gehäuseteils 12 elektrische Anschlüsse für ein Ladegerät angeordnet sind.

Das vordere Gehäuseteil 14 weist dagegen an seiner in der Zeichnung rechts liegenden Stirnfläche eine Werkzeugaufnahme 20 auf, an der ein Schleifteller 22 befestigt werden kann. Die Werkzeugaufnahme 20 ist hierbei durch mehrere elastische Schwingbeine 24 aus Kunststoff gegenüber dem Gehäuseteil 14 schwingfähig gelagert, so dass der Schleifteller 22 im Betrieb planparallele Schleifbewegungen ausführen kann.

Zum Antrieb des Schleiftellers 22 ist ein Elektromotor 26 mit einer Abtriebswelle 28 vorgesehen, wobei die Abtriebswelle 28 über eine Kupplung 30 mit einer Antriebswelle 32 verbunden ist, die in einem Kugellager 34 gelagert ist.

Die Antriebswelle 32 treibt wiederum über eine Exzenteranordnung die Werkzeugaufnahme 20 an, die dadurch zusammen mit dem Schleifteller 22 während des Schleifbetriebs planparallele Schwingbewegungen ausführt, wobei die Schwingbeine 24 verhindern, dass sich die Werkzeugaufnahme 20 mit dem Schleifteller 22 dreht.

Im fertig montierten Zustand ist die Abtriebswelle 28 des Elektromotors 26 hierbei gegenüber der Antriebswelle 32 für die Werkzeugaufnahme 20 in Richtung des Gehäuseteils 12 abgewinkelt, wodurch der zur Verfügung stehende Bauraum in dem Übergang zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 14 besser genutzt wird. Durch die Abwinkelung der Abtriebswelle 28 gegenüber der Antriebswelle 32 können die Gehäuseteile 12, 14 also vorteilhaft kleiner gefertigt werden, da die Baulänge des Antriebssystems gegenüber herkömmlichen Schleifgeräten verringert wird.

Die Kupplung 30 weist einen biegeelastischen Kunststoffschlauch 36 aus PA 6 ABS auf, der an seinen Enden durch Ultraschallschweißen stoffschlüssig mit der Mantelfläche jeweils einer Aufnahmehülse 38, 40 für die Abtriebswelle 28 bzw. die Antriebswelle 32 verbunden ist. Die Abtriebswelle 28 ist hierbei in die Aufnahmehülse 40 eingepresst, während die Antriebswelle 32 ein Ausgleichsgewicht 42 trägt, an dessen kupplungsseitigem Ende ein Wellenzapfen 44 angebracht ist, der in die Aufnahmehülse 38 eingepresst ist. Das Ausgleichsgewicht 42 hat hierbei die Aufgabe, die Vibrationen zu kompensieren, die durch die Schwingbewegungen des Schleiftellers 22 verursacht werden.

Die Wandung des Kunststoffschlauchs 36 weist über die gesamte Länge des Kunststoffschlauchs 36 umlaufende Spiralrillen 46 mit einer Steigung von 5 mm auf, so dass sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des Kunststoffschlauchs 36 wellig ist.

Zur mechanischen Verstärkung der Kupplung 30 ist an der Innenseite des Kunststoffschlauchs 36 ein spiralförmiger Draht 48 aus Federstahl lose in die spiralförmige Innenkontur eingelegt.

Zur weiteren mechanischen Verstärkung der Kupplung 30 sind zusätzlich Querstege 50 vorgesehen, die der umlaufenden Spiralrille 46 folgend jeweils nach einem Teilungswinkel von 180° in der Spiralrille 46 angeordnet sind und die Spiralrille 46 dadurch aussteifen.

Die Kupplung 30 ermöglicht also eine Drehmomentübertragung von der Abtriebswelle 28 des Elektromotors 26 auf die Antriebswelle 32 für die Werkzeugaufnahme 20, ohne dass die Antriebswelle 32 mit der Abtriebswelle 28 fluchten muss, wie dies bei herkömmlichen Schleifgeräten der Fall war. Vielmehr kann die Abtriebswelle 28 zusammen mit dem Elektromotor 26 gegenüber der Antriebswelle 32 abgewinkelt werden, wodurch der erforderliche Bauraum verringert wird.

Das in den 3a und 3b dargestellte alternative Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 30' stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird und für funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die zur Unterscheidung lediglich durch ein Apostroph gekennzeichnet sind.

Eine Besonderheit der Kupplung 30' besteht darin, dass die Wandung des Kunststoffschlauchs 36' aus einem Gitternetz 52 besteht, das in 3b im abgewickelten Zustand dargestellt ist. Daraus ist ersichtlich, dass das Gitternetz 52 aus zahlreichen miteinander verbundenen Ronden besteht. Die Geometrie der einzelnen Stege des Gitternetzes 52 sowie deren Winkellage zur Dreh- und Auslenkachse ist so berechnet, dass für eine vorgegebene Winkellage zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle, eine bestimmte Drehzahl und ein vorgegebenes Drehmoment die konstruktiven Daten der Geometrie der Kupplung 30' bestimmt werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

10 Deltaschleifer 12 Gehäuseteil 14 Gehäuseteil 16 Akku 18 Akku 20 Werkzeugaufnahme 22 Schleifteller 24 Schwingbein 26 Elektromotor 28 Abtriebswelle des Elektromotors 30, 30' Kupplung 32 Antriebswelle 34 Kugellager 36, 36' Kunststoffschlauch 38, 38' Aufnahmehülse 40, 40' Aufnahmehülse 42 Ausgleichsgewicht 44 Wellenzapfen 46 Spiralrille 48 Draht 50 Querstege 52 Gitternetz

Anspruch[de]
  1. Kupplung zur Drehmomentübertragung von einer Abtriebswelle (28) auf eine Antriebswelle (32), insbesondere bei einer Werkzeugmaschine (10), gekennzeichnet durch ein schlauchförmiges Verbindungselement (36, 36'), das an einem Ende mit der Antriebswelle (32) und an dem gegenüberliegenden Ende mit der Abtriebswelle (28) koppelbar ist.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige Verbindungselement (36) eine Wandung mit mindestens einer umlaufenden Spiralrille (46) aufweist.
  3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralrille (46) eine Steigung zwischen 3 mm und 8 mm aufweist.
  4. Kupplung nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spiralrille (46) mindestens ein Quersteg (50) angeordnet ist.
  5. Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungselement (48) vorgesehen ist, das an die Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements (36) angrenzend angeordnet ist.
  6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (48) ein spiralförmiger Draht ist, der innen und/oder außen in der Spiralrille (46) der Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements (36) angeordnet ist.
  7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige Draht fest mit der Wandung des schlauchförmigen Verbindungselements (36) verbunden ist.
  8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige Verbindungselement (36') eine Wandung aufweist, die mindestens teilweise aus einem Gitternetz (52) besteht.
  9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitternetz (52) aus mehreren miteinander verbundenen Ronden besteht.
  10. Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige Verbindungselement (36, 36') aus Kunststoff besteht.
  11. Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifgerät, mit einem eine Abtriebswelle (28) aufweisenden Motor (26), einer Antriebswelle (32) zum Antrieb eines Werkzeugs (22) und einer Kupplung (30, 30') zur Verbindung der Abtriebswelle (28) des Motors (26) mit der Antriebswelle (32) , dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (28) des Motors (26) gegenüber der Antriebswelle (32) angewinkelt ist.
  12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil (14) und einem zu dem ersten Gehäuseteil (14) angewinkelten zweiten Gehäuseteil (12), wobei die Antriebswelle (32) in dem ersten Gehäuseteil (14) angeordnet ist, während die Abtriebswelle (28) des Motors (26) in dem zweiten Gehäuseteil (12) oder gegenüber der Antriebswelle (32) in Richtung des zweiten Gehäuseteils (12) angewinkelt ist.
  13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 und/oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (30, 30') entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgestaltet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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