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Dokumentenidentifikation DE102005052037A1 03.05.2007
Titel Werkzeugmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Frauhammer, Karl, 70771 Leinfelden-Echterdingen, DE;
Meixner, Gerhard, 70794 Filderstadt, DE;
Rittner, Martin, 70469 Stuttgart, DE;
Schnerring, Heinz, 72135 Dettenhausen, DE;
Strasser, Andreas, 73635 Rudersberg, DE
DE-Anmeldedatum 31.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005052037
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B23Q 5/10(2006.01)A, F, I, 20051031, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 45/00(2006.01)A, L, I, 20051031, B, H, DE   B23B 47/06(2006.01)A, L, I, 20051031, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor (2), der eine verstellbare, elektrische Bürstenanordnung (3) aufweist, und mit einem verschiedene Schalterstellungen aufweisenden Betriebsartenwahlschalter (6). Dabei ist vorgesehen, dass eine Verstelleinrichtung (8) die Bürstenanordnung (3) in Abhängigkeit der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters (6) verlagert.
Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor, der eine verstellbare, elektrische Bürstenanordnung aufweist und mit einem verschiedene Schalterstellungen aufweisenden Betriebsartenwahlschalter.

Eine Werkzeugmaschine der vorstehend genannten Art ist bekannt. Ein Werkzeug der Werkzeugmaschine wird, von einem Elektromotor angetrieben, in eine oder mehrere einer Werkzeugfunktion entsprechende Bewegungsarten versetzt, um ein Werkstück zu bearbeiten. Dabei kann eine einzelne Bewegungsart oder eine Kombination mehrerer Bewegungsarten zum Betrieb des Werkzeugs in einer Betriebsart nötig sein. Es ist auch möglich, dass die Werkzeugmaschine das Werkzeug in mehreren Betriebsarten betreiben kann, in denen das Werkzeug unterschiedliche Werkzeugfunktionen ausübt. Die Wahl der Betriebsart der Werkzeugmaschine erfolgt dabei über einen Betriebsartenwahlschalter, mit dem man die gewünschte Betriebsart aus einer Reihe von möglichen Betriebsarten der Werkzeugmaschine auswählen kann. Mit einer verstellbaren elektrische Bürstenanordnung ergibt sich eine zusätzliche Einflussmöglichkeit auf die Drehbewegung des Elektromotors und damit auf die von dem Elektromotor erzeugte Bewegung des Werkzeugs. So kann zum Beispiel durch Wahl von geeigneten Stellungen der Bürstenanordnung der Elektromotor sowohl im Rechts- als auch im Linkslauf betrieben werden. Auch die Drehzahl des Elektromotors kann durch geeignete Stellungen der Bürstenanordnung höher oder niedriger gewählt werden. Die verschiedenen Einstellmöglichkeiten erfordern eine nähere Sachkenntnis vom Betrieb der Werkzeugmaschine.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat eine die Bürstenanordnung des Elektromotors in Abhängigkeit der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters verlagernde Verstelleinrichtung und bietet den Vorteil, dass der Bediener nur am Betriebsartenwahlschalter eine gewünschte Einstellung vornehmen muss ohne die zugehörige Einstellungen der Bürstenanordnung kennen zu müssen, da sich diese selbsttätig einstellt. Der Bediener muss lediglich wissen, in welcher Betriebsart er das Werkzeug betreiben möchte und kann diese Betriebsart über den Betriebsartenwahlschalter auswählen. Die Verstelleinrichtung nimmt in Abhängigkeit der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalter alle Einstellungen des Antriebs selbsttätig vor, die zu den der Betriebsart entsprechenden Bewegungen des Werkzeugs führen, insbesondere auch die Einstellung der Bürstenanordnung. Damit sind die Einstellungen der Bürstenanordnung stets passend zur gewählten Betriebsart, so dass die Werkzeugmaschine auch von einem Bediener ohne Sachkenntnis stets richtig betrieben wird. Der Betriebsartenwahlschalter kann dabei als mechanischer Schalter – zum Beispiel als Drehschalter – ausgebildet sein, der die einzelnen Betriebsarten als Schalterstellung aufweist. Alternativ kann der Betriebsartenwahlschalter einen oder mehrere elektrische Schalter umfassen, mit deren Hilfe man die gewünschte Betriebsart zum Beispiel aus einem Menü auswählen kann.

Vorzugsweise ist die Verstelleinrichtung eine mechanische Verstelleinrichtung, eine elektrische Verstelleinrichtung oder eine Kombination aus mechanischer und elektrischer Verstelleinrichtung. Bei einem mechanischen Betriebsartenwahlschalter kann die Umschaltbewegung von einer Schalterstellung in eine andere Schalterstellung dazu genutzt werden, die Antriebselemente des Werkzeugs, die die Bewegungsart des Werkzeugs bestimmen, mechanisch zu verstellen. Im Falle der Bürstenanordnung wird diese beim Umschalten des Betriebsartenwahlschalters von der Verstelleinrichtung selbsttätig mitverstellt. Bei einer Verstelleinrichtung mit mechanischen und elektrischen Komponenten kann zum Beispiel ein Elektromotor, der die Bürstenanordnung über ein Getriebe verlagert, mittels mindestens einem Schalter zur Betriebsartenwahl elektrisch angesteuert werden.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn es einen Ein/Aus-Schalter für den Elektromotor gibt, der mit der Verstelleinrichtung wirkverbunden ist und hierdurch in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters im Tastschalterbetrieb oder Rastschalterbetrieb arbeitet. Der Ein/Aus-Schalter kann zum Beispiel so ausgebildet sein, das er manuell niedergedrückt seine Ein-Stellung erreicht und im Tastschalterbetrieb beim Loslassen in die Aus-Stellung zurückkehrt. Im Rastschalterbetrieb kann der Ein/Aus-Schalter in der niedergedrückten Ein-Stellung durch ein Fixierelement, zum Beispiel durch Einrasten einer Raste in den Schalter, bis zum Lösen des Fixierelementes dauerhaft gehalten werden. Die Verstelleinrichtung kann bei einem solchen Schalter zum Beispiel auf das Fixierelement wirken und beim Loslassen des Ein/Aus-Schalters in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters die Rückkehr in die Aus-Stellung oder das Halten in der Ein-Stellung bewirken.

Die Verstelleinrichtung kann dabei auf verschiedenen Wegen auf den Ein/Aus-Schalter wirken. Alternativ kann ein Abzweig der zwischen Betriebsartenwahlschalter und Bürstenanordnung wirkenden Verstelleinrichtung oder ein separater Teil der Verstelleinrichtung, der direkt vom Betriebsartenwahlschalter oder von der Bürstenanordnung ausgeht, mit dem Ein/Aus-Schalter wirkverbunden verbunden sein und zum Beispiel auf dessen Fixierelement wirken.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine eine Handwerkzeugmaschine ist. Die bereits erwähnte Verknüpfung des Betriebsartenwahlschalters mit der Bürstenanordnung des zum Antrieb des Werkzeugs dienenden Elektromotors ist für eine Handwerkzeugmaschine wie zum Beispiel einen Bohrhammer besonders geeignet, da zum Beispiel eine Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters für Meißelbetrieb die Bürstenanordnung in eine Stellung verlagert, bei der der Elektromotor schneller dreht als im „normalen" Meißelbetrieb und somit eine erhöhte Schlagzahl – beziehungsweise Hammerleistung – ohne eine zusätzliche Elektronik erreicht werden kann. Eine Verknüpfung des Betriebsartenwahlschalters mit dem Ein/Aus-Schalter ist für eine Handwerkzeugmaschine wie den Bohrhammer ebenfalls geeignet, da sich der Bohrhammer in der Betriebsart „Hammer" (Meißelbetrieb) mit einem Ein/Aus-Schalter als Rastschalter optimal handhaben lässt und bei der Betriebsart „Bohrer" (Bohr- und Schlagbohrbetrieb) der Ein/Aus-Schalter aufgrund von Sicherheitsvorschriften nur als Tastschalter (Totmannschalter) betrieben werden darf.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor, der eine verstellbare Bürstenanordnung aufweist und mit einem verschiedene Schalterstellungen aufweisenden Betriebsartenwahlschalter. Dabei ist vorgesehen, dass ein selbstständiges Verstellen der Bürstenanordnung in Abhängigkeit der am Betriebsartenwahlschalter gewählten Betriebsart erfolgt. Ein separates Einstellen der Bürstenanordnung durch den Bediener, sowie Kenntnisse des Bedieners, welche Einstellung der Bürstenanordnung bei welcher Betriebsart zu wählen ist, ist nicht erforderlich.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Betriebsart mit rotierendem Werkzeug der Ein/Aus-Schalter eine Tastschalterfunktion aufweist, mit der zum Beispiel eine Totmannschaltung der Werkzeugmaschine realisiert ist.

Vorzugsweise weist bei einer Betriebsart mit schlagendem Werkzeug der Ein/Aus-Schalter eine Rastschalterfunktion auf, die bei dieser Betriebsart optimal für die Handhabung ist, zum Beispiel beim Meißelbetrieb von Handwerkzeugmaschinen wie einem Bohrhammer.

Insbesondere ist vorgesehen, dass mindestens eine der mittels des Betriebsartenwahlschalters einstellbarer Stellung der Bürstenanordnung eine Stellung ist, durch die die Drehzahl des Elektromotors erhöht ist. Hierdurch kann eine erhöhte Werkzeugleistung ohne zusätzliche Elektronik ermöglicht werden.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in drei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Verstelleinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

2 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Verstelleinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

3 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Verstelleinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Werkzeugmaschine 1 gezeigt, wobei die Darstellung auf wesentliche Antriebs- und Bedienkomponenten der Werkzeugmaschine 1 reduziert ist. Ein nicht dargestelltes Werkzeug in einer ebenfalls nicht dargestellten Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 wird von einem Elektromotor 2 über weitere Komponenten der Werkzeugmaschine 1 angetrieben, die dessen Drehbewegung in eine Bewegung des Werkzeugs umsetzen. Der Elektromotor 2 weist eine elektrische, verstellbare Bürstenanordnung 3 auf, die um einen festen Drehpunkt 4 verdreht werden kann (Doppelpfeil 5). Die Winkelstellung der Bürstenanordnung 3 bestimmt den Kommutierungswinkel des Elektromotors 2 und damit die elektrischen und antriebstechnischen Parameter.

Zur Bedienung der Werkzeugmaschine 1 gibt es mindestens einen Betriebsartenwahlschalter 6 und einen Ein/Aus-Schalter 7. Der Betriebsartenwahlschalter 6 dient zur Auswahl der Betriebsart des nicht dargestellten Werkzeugs. Er kann zum Beispiel als mechanischer Schalter ausgebildet sein, der über eine Mechanik auf die Komponenten der Werkzeugmaschine 1 wirkt, die aus der Drehbewegung des Elektromotors die Bewegung des Werkzeugs generieren und weist die einzelnen, möglichen Betriebsarten als Schalterstellungen auf. Alternativ ist der Betriebsartenwahlschalter mindestens ein elektrischer Schalter, der über eine elektrische Schaltung/Steuerung auf die oben genannten Komponenten wirkt. Mit einer Verstelleinrichtung 8 wird die Bürstenanordnung 3 des Elektromotors 2 in Abhängigkeit der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters 6 selbsttätig mit verdreht (Doppelpfeil 5). Ein Abzweig 9 der Verstelleinrichtung 8 wirkt auf den Ein/Aus-Schalter, wobei dieser seinerseits über den Elektromotor 2 ebenfalls auf den Antrieb des Werkzeugs wirkt. Der Ein/Aus-Schalter 7 ist dazu zum Beispiel als Druckschalter ausgebildet, der in der niedergedrückten Ein-Stellung durch ein von der Verstelleinrichtung 8 gesteuertes Fixierelement wahlweise gehalten und wieder gelöst werden kann. Beim Loslassen des Ein/Aus-Schalters 7kehrt dieser entweder in die Aus-Stellung zurück oder wird von dem aktiven Fixierelement in der Ein-Stellung gehalten.

Es ergeben sich folgende Vorteile durch die Wirkverbindung zwischen Betriebsartenwahlschalter 6 und Bürstenanordnung 3 beziehungsweise Ein/Aus-Schalter 7 mittels der Verstelleinrichtung 8: Bei einer Betriebsart, die eine schnellere Werkzeugbewegung erfordert, dreht die Verstelleinrichtung 8 die Bürstenanordnung 3 in eine Stellung, in der der Elektromotor 2 schneller dreht und damit – ohne zusätzliche Elektronik – eine höhere Werkzeugleistung erzielt wird. Ein Umschalten von Rechts- auf Linkslauf des Motors kann durch das von der Verstelleinrichtung 8 bewirkte Verdrehen der Bürstenanordnung 3 ebenfalls realisiert werden. Der entscheidende Vorteil beim selbsttätigen Verstellen der Bürstenanordnung 3 in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters 6 ist, dass der Bediener keine Kenntnis darüber benötigt, welche Stellung der Bürstenanordnung 3 für welche Betriebsart sinnvoll ist, sodass die Werkzeugmaschine auch von einem Bediener ohne Sachkenntnis stets richtig betrieben wird. Über den Abzweig 9 der Verstelleinrichtung 8 wirkt der Betriebsartenwahlschalter 6 auch auf den Ein/Aus-Schalter 7. Die Verstelleinrichtung 8 beeinflusst zum Beispiel das Fixierelement des Ein/Aus-Schalters 7 derart, dass dieser, je nach gewählter Betriebsart im Tastschalterbetrieb oder Rastschalterbetrieb arbeitet. Im Tastschalterbetrieb kehrt der Ein/Aus-Schalter beim Loslassen in die Aus-Stellung zurück, während das Fixierelement den Schalter im Rastschalterbetrieb bis zum Lösen des Fixierelementes dauerhaft in der Ein-Stellung hält. Eine derartige Verknüpfung von Betriebsartenwahlschalter 6 und Ein/Aus-Schalter 7 ist insbesondere für Handwerkzeugmaschinen 10 sinnvoll, die Betriebsarten aufweisen, bei denen sich das Werkzeug – je nach gewählter Betriebsart – dreht oder nicht dreht. Bei einem Bohrhammer lässt sich zum Beispiel der Ein/Aus-Schalter 7 in der Betriebsart „Hammer" (Meißelbetrieb) im Rastschalterbetrieb optimal handhaben, während er bei der Betriebsart „Bohrer" aufgrund von Sicherheitsvorschriften nur als Tastschalter (Totmannschalter) betrieben werden darf.

Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Wesentlichen dem der 1 entspricht, so dass nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Diese bestehen darin, dass nun der Betriebsartenwahlschalter 6 nicht mehr über einen Abzweig 9 der Verstelleinrichtung 8 auf den Ein/Aus-Schalter 7 wirkt, sondern ein separater Teil 11 der Verstelleinrichtung 8 die Wirkverbindung zwischen dem Betriebsartenwahlschalter 6 und dem Ein/Aus-Schalter 7 herstellt. Eine Verstelleinrichtung 8 mit separaten Teile wird immer dann verwandt, wenn zum Beispiel bei einer mechanischen Verstelleinrichtung 8 die benötigte Verstellbewegung des Ein/Aus-Schalters 7 so stark von der der Bürstenanordnung abweicht, dass ein Ableiten der Bewegung über einen Abzweig 9 nicht sinnvoll ist. Werden Bürstenanordnung 3 und Ein/Aus-Schalter 7 auf ganz unterschiedliche Arten verstellt, zum Beispiel einerseits elektrisch andererseits mechanisch, so erfolgt dies ebenfalls über separate Teile der Verstelleinrichtung 8 – einen elektrischen und einen mechanischen Teil.

Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verstelleinrichtung 8 weiterhin zwischen Betriebsartenwahlschalter 6 und Bürstenanordnung 3 wirkt, jedoch die Wirkverbindung mit dem Ein/Aus-Schalter 7 nun über einen separaten Teil 12 zwischen Bürstenanordnung 3 und Ein/Aus-Schalter 7 erfolgt. Dabei ist auch hier gewährleistet, dass die Betriebsart des Ein/Aus-Schalters (Tastschalterbetrieb oder Rastschalterbetrieb) von der mit dem Betriebsartenwahlschalter 6 gewählten Betriebsart abhängt.


Anspruch[de]
Werkzeugmaschine mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor, der eine verstellbare, elektrische Bürstenanordnung aufweist, und mit einem verschiedene Schalterstellungen aufweisenden Betriebsartenwahlschalter, gekennzeichnet durch eine die Bürstenanordnung (3) in Abhängigkeit der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters (6) verlagernde Verstelleinrichtung (8). Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (8) eine mechanische und/oder elektrische Verstelleinrichtung (8) ist. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ein/Aus-Schalter (7) für den Elektromotor (2), der mit der Verstelleinrichtung (8) wirkverbunden ist und hierdurch in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Betriebsartenwahlschalters (6) in Tastschalterbetrieb oder Rastschalterbetrieb arbeitet. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Abzweig (9) der zwischen Betriebsartenwahlschalter (6) und Bürstenanordnung (3) wirkenden Verstelleinrichtung (8), die den Betriebsartenwahlschalter (6) auch auf den Ein/Aus-Schalter (7) wirken lässt oder einen separaten Teil (11, 12) der Verstelleinrichtung (8), der die Wirkverbindung zwischen Betriebsartenwahlschalter (6) und Ein/Aus-Schalter (7) und/oder zwischen Bürstenanordnung (3) und Ein/Aus-Schalter (7) herstellt. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) eine Handwerkzeugmaschine (10) ist. Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor, der eine verstellbare, elektrische Bürstenanordnung aufweist und mit einem verschiedene Schalterstellungen aufweisenden Betriebsartenwahlschalter, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der am Betriebsartenwahlschalter gewählten Betriebsart eine selbsttätige Verstellung der Bürstenanordnung erfolgt. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betriebsart mit rotierendem Werkzeug der Ein/Aus-Schalter eine Tastschalterfunktion aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betriebsart mit schlagendem Werkzeug der Ein/Aus-Schalter eine Rastschalterfunktion aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen mittels des Betriebsartenwahlschalters einstellbare Stellung der Bürstenanordnung, durch die die Drehzahl des Elektromotors erhöht ist.






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