DE102012007931A1

DE102012007931A1 - Handwerkzeug

Info

Publication number: DE102012007931A1
Application number: DE201210007931
Authority: DE
Inventors: August Enzler
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kraftgetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse (12) mit einem Getriebekopf (14), mit einer um ihre Längsachse (18) antreibbaren, insbesondere drehoszillatorisch antreibbaren Werkzeugspindel (16), die im Getriebekopf (14) gelagert ist, wobei die Werkzeugspindel (16) ein werkzeugseitiges Ende aufweist, an dem ein anzutreibendes Werkzeug (24) fixierbar ist, und mit einer integrierten Spannvorrichtung (40), die zumindest ein Spannelement (42) aufweist, das relativ zur Werkzeugspindel (16) verlagerbar aufgenommen ist, wobei das Spannelement (42) zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verlagerbar ist, wobei das Spannelement (42) einen Spannabschnitt (44) aufweist, der dazu ausgebildet ist, in der Spannstellung einen Halteabschnitt (54) eines festgelegten Werkzeugs (24) zu kontaktieren, und wobei der Spannabschnitt (44) in der Lösestellung gegenüber seiner Lage in der Spannstellung radial zur Längsachse (18) hin versetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug mit einem Gehäuse mit einem Getriebekopf mit einer um ihre Längsachse antreibbaren, insbesondere drehoszillatorisch antreibbaren Werkzeugspindel, die im Getriebekopf gelagert ist, wobei die Werkzeugspindel ein werkzeugseitiges Ende aufweist, an dem ein anzutreibendes Werkzeug fixierbar ist, und mit einer integrierten Spannvorrichtung, die zumindest ein Spannelement aufweist, das relativ zur Werkzeugspindel verlagerbar aufgenommen ist, wobei das Spannelement zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verlagerbar ist.
Ein derartiges Handwerkzeug ist etwa aus der WO 2005/102605 A1 bekannt.
Das bekannte Handwerkzeug weist eine Arbeitsspindel zum Antrieb eines Werkzeugs auf, wobei das Werkzeug mittels eines Befestigungselements an einem werkzeugseitigen Ende der Arbeitsspindel fixierbar ist. Ferner ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, das Befestigungselement zwischen einer Lösestellung, in der das Befestigungselement von der Arbeitsspindel lösbar ist, und einer Spannstellung zu verschieben, in der das Befestigungselement durch ein Federelement gegen die Arbeitsspindel gespannt ist.
Das bekannte Handwerkzeug kann einen schnellen und einfachen Wechsel eines Werkzeugs ermöglichen, ohne dass es zum Lösen und Fixieren des Werkzeugs separater Hilfsmittel bedarf, wie etwa Schraubenschlüssel, Schraubendreher, Inbusschlüssel oder Ähnliches. Insbesondere bedarf es keiner Spezialwerkzeuge, um das Werkzeug an der Arbeitsspindel festlegen zu können.
Beim Gebrauch eines Handwerkzeugs gehen derartige separate Hilfsmittel häufig verloren oder werden schlichtweg etwa in einem Werkzeugkoffer zurückgelassen. Auf diese Weise kann sich der Aufwand für einen Werkzeugwechsel deutlich erhöhen.
Das aus der WO 2005/102605 A1 bekannte Handwerkzeug kann diesen Nachteil grundsätzlich überwinden. Jedoch ist auch bei diesem Handwerkzeug ein lösbares Teil, nämlich das Befestigungselement, vorgesehen, das beim Werkzeugwechsel von der Arbeitsspindel gelöst wird. In solchen Fällen kann das Befestigungselement verloren gehen. Dies kann etwa dann geschehen, wenn nach einem Einsatz das Werkzeug vom Handwerkzeug gelöst wird, ohne dass das Befestigungselement erneut an der Arbeitsspindel befestigt wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kraftgetriebenes Handwerkzeug anzugeben, das in alternativer Weise einen einfachen Werkzeugwechsel ohne separate Hilfsmittel erlaubt und möglichst gänzlich ohne lösbare Befestigungselemente auskommt.
Diese Aufgabe wird bei einem kraftgetriebenen Handwerkzeug gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Spannelement einen Spannabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, in der Spannstellung einen Halteabschnitt eines festgelegten Werkzeugs zu kontaktieren, und dass der Spannabschnitt in der Lösestellung gegenüber seiner Lage in der Spannstellung radial zur Längsachse hin versetzt ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
Erfindungsgemäß kann nämlich das Spannelement mit dem Spannabschnitt im Gegensatz zu bekannten Spannvorrichtungen nicht ausschließlich axial entlang der Längsachse, sondern zumindest teilweise auch radial gegenüber der Längsachse verlagert werden. Auf diese Weise kann das Spannelement dazu beitragen, dass ein festzulegendes Werkzeug mit einer Haltekraft beaufschlagt werden kann, die ein Lösen des Werkzeugs sicher verhindert. Dies kann insbesondere ohne separate lösbare Befestigungselemente erfolgen, die etwa von außen an das werkzeugseitige Ende der Werkzeugspindel angreifen. Im Gegensatz dazu kann die Befestigung des Werkzeugs ”von innen” ausgelöst werden. Das heißt, es ist nicht unbedingt erforderlich, an der äußeren, dem Gehäuse abgewandten Seite des Werkzeugs mit Befestigungselementen zu hantieren.
Das gespannte Werkzeug kann grundsätzlich durch radiale Spannkräfte gehalten werden. Alternativ ist es vorstellbar, mittels der Bewegung des Spannelements das Werkzeug in eine hinterschnittige Aufnahmekontur einzubringen und zu sichern. Auf diese Weise kann das Werkzeug formschlüssig gegen ein axiales Lösen von der Werkzeugspindel gesichert werden. Es versteht sich, dass die Sicherung grundsätzlich auch sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig erfolgen kann.
Erfindungsgemäß ist der Spannabschnitt in der Lösestellung gegenüber seiner Lage in der Spannstellung jeweils zur Längsachse hin versetzt. Mit anderen Worten weist der Spannabschnitt in der Lösestellung einen ersten Abstand von der Längsachse und in der Spannstellung einen zweiten Abstand von der Längsachse auf, der größer als der erste Abstand ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Spannelement beim Wechsel zwischen der Spannstellung und der Lösestellung, bezogen auf die Längsachse, radial und axial relativ zur Werkzeugspindel verlagerbar.
Auf diese Weise kann das Spannelement bei der Verlagerung eine kombinierte Bewegung mit radialen und axialen Anteilen vollziehen. Diese Bewegung kann grundsätzlich geradlinig sein. Eine gekrümmte Bewegung, etwa entlang einer bogenförmigen Bahn, ist ebenso denkbar.
Eine kombinierte Bewegung kann die Betätigung des Spannelements vereinfachen, da etwa eine im Wesentlichen axial eingebrachte Betätigungsbewegung zur Erzeugung der radialen Verlagerung des Spannabschnitts des Spannelements genutzt werden kann.
Eine im Wesentlichen axiale Betätigungsbewegung kann etwa am maschinenseitigen Ende der Werkzeugspindel aufgebracht werden. Insbesondere kann die Bewegung durch die Werkzeugspindel hindurch erfolgen, also einen Bewegungseintrag umfassen, der am stirnseitigen maschinenseitigen Ende der Werkzeugspindel erfolgt. Das maschinenseitige (oder antriebsseitige) Ende der Werkzeugspindel ist das vom Werkzeug entfernte Ende.
In bevorzugter Weiterbildung ist das Spannelement an der Werkzeugspindel beweglich aufgenommen und verliersicher in das Handwerkzeug integriert.
Diese Maßnahme hat den besonderen Vorteil, dass das Spannelement auch bei einem Werkzeugwechsel nicht von der Werkzeugspindel gelöst werden muss. Vielmehr kann das Spannelement etwa in der Lösestellung in die Werkzeugspindel ”hinein” gefahren werden. Beim Übergang von der Lösestellung in die Spannstellung kann das Spannelement aus der Werkzeugspindel herausbewegt werden, um das Werkzeug kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Werkzeugspindel festzulegen.
Hierzu bedarf es keiner separaten Hilfsmittel, insbesondere keiner Spezialwerkzeuge oder ähnlichem.
Gemäß einer weiteren Gestaltung wirkt das Spannelement in der Spannstellung mit einer von der Längsachse weg gerichteten radialen Kraftkomponente auf den Halteabschnitt des Werkzeugs ein.
Auf diese Weise kann einerseits eine im Wesentlichen auf einem Kraftschluss beruhende Haltewirkung erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die radiale Kraftkomponente dazu genutzt werden, das Werkzeug, genauer eine Haltekontur des Werkzeugs, in eine Werkzeugaufnahmekontur einzurücken. Die Werkzeugaufnahmekontur kann etwa hinterschnittig ausgestaltet sein, so dass ein Untergreifen des Werkzeugs erfolgen kann. Auf diese Weise kann zusätzlich oder alternativ eine auf einem Formschluss beruhende Haltewirkung erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Spannelement entlang einer Führungskontur verlagerbar, wobei die Führungskontur eine bezüglich der Längsachse geneigte Führungsbahn definiert, und wobei die Längsachse und die Führungsbahn einen spitzen Winkel einschließen, der in Richtung auf das werkzeugseitige Ende der Werkzeugspindel geöffnet ist.
Die Führungskontur kann etwa durch eine Ausnehmung in der Werkzeugspindel verkörpert sein, die etwa im Wesentlichen einem Querschnitt (senkrecht zur Führungsbahn) durch das Spannelement entspricht.
Es versteht sich, dass die Führungsbahn gerade, grundsätzlich aber auch gekrümmt verlaufen kann. Bei einer gekrümmten oder bogenförmigen Führungsbahn kann ein zugehöriger Schenkel des Winkels etwa durch eine Tangente der Führungsbahn gebildet sein.
Der spitze Winkel kann etwa weniger als 60°, vorzugsweise weniger als 45°, weiter bevorzugt weniger als 30° betragen. Mittels eines spitzen Winkels kann in geeigneter Weise eine Kraftverstärkung erfolgen. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen axial eingebrachte Betätigungsbewegung, die etwa durch eine Betätigungskraft und einen Betätigungsweg gekennzeichnet ist, entlang der Führungsbahn umgeleitet werden, so dass sich eine Radialkomponente ergibt. Dabei kann eine Kraftzerlegung erfolgen, wobei hohe radiale (seitliche) Kräfte auf das Werkzeug einwirken können.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Werkzeugspindel eine definierte Werkzeugaufnahmekontur auf, wobei die Werkzeugspindel und das Spannelement gemeinsam dazu ausgebildet sind, ein Werkzeug mit einer geschlossenen Haltekontur aufzunehmen.
Die geschlossene Haltekontur des Werkzeugs kann etwa als Aufnahmeöffnung am Werkzeug aufgefasst werden. Die Haltekontur kann etwa kreisförmig, sternförmig, dreieckförmig, viereckförmig, n-eckförmig, zahnradförmig oder ähnlich ausgestaltet sein. Ein Werkzeug mit einer geschlossenen Haltekontur kann eine besonders hohe Stabilität aufweisen. Ferner kann sich beim Werkzeug der Vorteil ergeben, dass dieses in verschiedenen (Dreh-)Lagen an der Werkzeugspindel aufgenommen werden kann. Auf diese Weise können mit dem Handwerkzeug etwa spezielle Arbeiten an schlecht zugänglichen Werkstücken durchgeführt werden.
Die geschlossene Haltekontur kann von der Werkzeugspindel und dem Spannelement gemeinsam durchgriffen werden. Die Fähigkeit des Spannelements zur radialen Verlagerung kann im Zusammenspiel mit der Werkzeugaufnahmekontur zur Fixierung des Werkzeugs in der Spannstellung der Spannvorrichtung beitragen.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung weist die Werkzeugaufnahmekontur einen maschinenseitigen axialen Werkzeuganschlag auf, der insbesondere zumindest teilweise als Ringsegment am Umfang der Werkzeugspindel ausgebildet ist.
Somit kann das Werkzeug in Richtung auf das maschinenseitige Ende der Werkzeugspindel in der Spannstellung definiert gehalten werden.
In bevorzugter Weiterbildung ist die Werkzeugaufnahmekontur als Werkzeugaufnahmenut ausgebildet, die insbesondere als Ringabschnittsnut ausgebildet ist, wobei sich die Werkzeugaufnahmenut vorzugsweise in Richtung auf einen Nutgrund verjüngt.
Somit kann in besonders einfacher Weise mittels eines axialen Formschlusses eine axiale Lagesicherung des Werkzeugs in beiden Richtungen entlang der Längsachse erfolgen. Beim Übergang von der Lösestellung in die Spannstellung kann das Spannelement den Halteabschnitt des Werkzeugs radial verlagern und folglich die Haltekontur des Werkzeugs zumindest teilweise in die Werkzeugaufnahmenut einbringen.
Es versteht sich, dass sich die Werkzeugaufnahmenut bei Verwendung eines Werkzeugs mit einer geschlossenen Haltekontur nicht zwingend entlang des gesamten Umfangs der Werkzeugspindel erstrecken muss. Dies könnte etwa bei Verwendung eines Werkzeugs mit einer vollständig umlaufenden, kreisförmigen Haltekontur, die an einen Nutinnendurchmesser angepasst ist, ein Zuführen des Werkzeugs verhindern.
Es besteht die Möglichkeit, für die Zuführung des Werkzeugs entsprechende Freisparungen bei der Werkzeugaufnahmekontur vorzusehen, die einen Bewegungsbereich für das Werkzeug berücksichtigen, so dass dieses in eine zumindest als Ringabschnittsnut ausgebildete Werkzeugaufnahmenut eingeführt werden kann.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Werkzeugaufnahmenut nahezu entlang des gesamten Umfangs der Werkzeugspindel auszuführen. Die Nut könnte etwa lediglich in dem Bereich unterbrochen sein, in dem die Führungskontur für das Spannelement in die Werkzeugspindel eingebracht ist. Bei dieser Ausgestaltung müsste die Haltekontur des Werkzeugs zumindest in bestimmten Bereichen aufgeweitet werden, um ein Einführen des Werkzeugs zu erlauben. Dies könnte etwa bei einer grundsätzlich kreisförmigen Werkzeugaufnahmekontur dazu führen, dass die Haltekontur des Werkzeugs korrespondierende Kreisabschnitte aufweist, jedoch ebenso auch aufgeweitete Bereiche, die etwa Versatzkonturen oder Ähnliches umfassen.
Die genannten Zusammenhänge gelten grundsätzlich auch bei Werkzeugaufnahmekonturen und Haltekonturen mit Ausgestaltungen, die von einer reinen Kreisform abweichen.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn sich die Werkzeugaufnahmenut in Richtung auf den Nutgrund verjüngt. Dies kann etwa dadurch bewirkt werden, dass eine oder beide Schultern der Nut geneigt sind. Die Werkzeugaufnahmenut kann etwa einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.
Auf diese Weise kann beim Fixieren des Werkzeugs eine (axiale) Selbstausrichtung erfolgen. Der Spannabschnitt des Spannelements kann das Werkzeug etwa so weit radial versetzen, bis dieses sicher an beiden Schultern der Nut anliegt. Eine Dicke des Werkzeugs im Bereich der Haltekontur kann stets toleranzbehaftet sein. Auch eine Breite der Nut kann Toleranzen aufweisen. Die verjüngte Gestaltung der Werkzeugaufnahmenut kann Klappern, eine Schiefstellung oder einseitige Anlage des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahmenut vermeiden.
Ferner kann die verjüngte Werkzeugaufnahmenut das Zuführen des Werkzeugs zur Werkzeugaufnahmekontur vereinfachen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Spannabschnitt in der Lösestellung einen ersten Abstand von der Längsachse und in der Spannstellung einen zweiten Abstand von der Längsachse auf, der größer als der erste Abstand ist, wobei der zweite Abstand um ein Differenzmaß größer als der erste Abstand ist, das gleich einer wirksamen Nuttiefe der Werkzeugaufnahmenut bei einem aufgenommenen Werkzeug ist.
Es versteht sich, dass die wirksame Nuttiefe etwa abhängig von der Dicke des Werkzeugs variieren kann. Demzufolge kann auch das Differenzmaß variieren. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, dass das Spannelement, etwa entlang der geneigten Führungsbahn, derart verfahrbar ist, dass toleranzbedingte Abweichungen ausgeglichen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist zumindest das Spannelement oder die Werkzeugspindel Formschlusselemente auf, die mit Formschlussgegenelementen eines festgelegten Werkzeugs korrespondieren.
Auf diese Weise kann eine Verdrehsicherung für das Werkzeug realisiert werden. Die Formschlussgegenelemente und die Formschlusselemente können etwa im Bereich der Werkzeugaufnahmekontur bzw. der Haltekontur angeordnet sein. Es könnte sich etwa um miteinander korrespondierende Aussparungen und Vorsprünge handeln. Es versteht sich, dass grundsätzlich bereits lediglich ein Formschlusselement und ein Formschlussgegenelement eine Verdrehsicherung bewirken können.
In alternativer Weise können die Formschlusselemente und die Formschlussgegenelemente von der Werkzeugaufnahmekontur bzw. der Haltekontur beabstandet sein. Dies könnte etwa durch separate Ausnehmungen im Werkzeug, die von der Haltekontur des Werkzeugs beabstandet sind, sowie damit korrespondierende Vorsprünge der Werkzeugspindel realisiert werden.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die Formschlusselemente und die Formschlussgegenelemente derart ausgestaltet sind, dass die Anzahl der Elemente, die durch Ausnehmungen verkörpert sind, größer als die Anzahl der Elemente ist, die durch Vorsprünge verkörpert ist. Bei geeigneter Anordnung können sich hierdurch für das Werkzeug eine Mehrzahl von Vorzugspositionen ergeben. Es kann sich dabei etwa um verschiedene Winkellagen bezüglich der Werkzeugspindel handeln.
Gemäß einer Weiterbildung sind die der Werkzeugspindel zugeordneten Formschlusselemente am Spannelement selbst angeordnet. Durch diese Maßnahme kann das Einrasten der Formschlusselemente mit korrespondierenden Formschlussgegenelementen des Werkzeugs vereinfacht werden, da die Verfahrbarkeit des Spannelements auch eine Verfahrbarkeit der Formschlusselemente umfassen kann.
Gemäß einer weiteren Gestaltung weist das Spannelement eine Anlageschulter auf, die in der Spannstellung einen Axialanschlag für das Werkzeug definiert.
Auf diese Weise kann sich für das Werkzeug eine axiale Anlage ergeben, die etwa gemeinsam durch die Werkzeugaufnahmekontur der Werkzeugspindel und die Anlageschulter gebildet ist.
Bei dieser Ausgestaltung kann es sich empfehlen, bei der Werkzeugspindel einen definierten Anschlag für das Spannelement vorzusehen, der die Bewegung des Spannelements in Richtung auf die Spannstellung begrenzt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Anlageschulter in einer gewünschten axialen Lage verharrt, die etwa der Lage des axialen Werkzeuganschlags entspricht, der an der Werkzeugspindel ausgebildet ist. Der der Werkzeugspindel zugeordnete Werkzeuganschlag kann ein Bestandteil der Werkzeugaufnahmenut sein.
Somit kann eine Schrägstellung des Werkzeugs bei Anlage an beiden Axialanschlägen vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Handwerkzeug ein Federelement auf, das das Spannelement in Richtung auf die Spannstellung beaufschlagt.
Das Federelement kann Bestandteil der Spannvorrichtung sein und beispielsweise in der Werkzeugspindel aufgenommen sein. Bei dem Federelement kann es sich etwa um eine Druckfeder, ebenso jedoch auch um eine Zugfeder handeln. Das Federelement kann als Schraubenfeder ausgebildet sein. In alternativer Weise kann das Federelement etwa als Tellerfederpaket ausgebildet sein. Weitere Gestaltungen sind denkbar. Es ist ferner vorstellbar, das Federelement etwa als fluidische Feder, beispielsweise als Gasdruckfeder, auszuführen.
Das Federelement kann die Bedienung der Spannvorrichtung deutlich vereinfachen. Mittels einer definierten Federkraft kann sich eine definierte radiale Kraftkomponente ergeben, mit der der Spannabschnitt des Spannelements auf den Halteabschnitt des Werkzeugs einwirkt.
Gemäß einer weitern Ausgestaltung weist das Handwerkzeug ein Betätigungselement auf, das mit dem Spannelement zu dessen Verlagerung koppelbar ist.
Das Betätigungselement kann der Spannvorrichtung zugeordnet sein und beispielsweise als Schwenkhebel, Drehhebel, Schieber oder Ähnliches ausgeführt sein. Das Betätigungselement kann derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass bei einer vergleichsweise geringen Betätigungskraft mit einer hohen radialen Kraftkomponente zum Spannen auf das Werkzeug eingewirkt wird. Das Betätigungselement kann am Gehäuse, genauer am Getriebekopf, des Handwerkzeugs aufgenommen sein. Beispielhaft kann das Betätigungselement an einem dem Werkzeug abgewandten Bereich des Getriebekopfs angeordnet sein. Das Betätigungselement kann ferner dazu ausgestaltet sein, im Wesentlichen axial entlang der Längsachse gerichtete Stellkräfte und Stellwege aufzubringen. Diese können etwa stirnseitig in das maschinenseitige Ende der Werkzeugspindel eingeleitet werden. Das Betätigungselement kann beispielsweise verschwenkbar oder verschieblich gehalten sein.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist das Betätigungselement mittelbar über zumindest ein Koppelglied mit dem Spannelement koppelbar, wobei dem Betätigungselement und dem Spannelement vorzugsweise zumindest ein Ausgleichselement zwischengeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, das Betätigungselement von antriebsbedingten Bewegungen, insbesondere Oszillationsbewegungen, des Spannelements zu entkoppeln.
Insbesondere dann, wenn das Handwerkzeug einen Oszillationsantrieb aufweist, vollzieht die Werkzeugspindel im Betrieb hochfrequente Drehschwingungen mit vergleichsweise geringen Verschwenkwinkeln. Grundsätzlich kann eine derartige Bewegung etwa durch ausreichendes Spiel in Koppelstellen zwischen dem Betätigungselement und dem Spannelement ausgeglichen werden. Ebenso ist es vorstellbar, das Betätigungselement nur temporär mit dem Spannelement zu koppeln. So kann das Betätigungselement im Betrieb entkoppelt sein und nur während eines Werkzeugwechsels, wenn die Werkzeugspindel angehalten ist, in Eingriff gebracht werden.
So kann das Betätigungselement etwa derart gestaltet sein, dass eine Außer-Eingriff-Stellung gegeben ist, in der keine Kopplung zwischen dem Betätigungselement und den übrigen Elementen der Spannvorrichtung besteht. Diese Ausgestaltung macht sich zunutze, dass eine solche Kopplung grundsätzlich nur dann erforderlich ist, wenn die Werkzeugspindel still steht, also keine Antriebseinflüsse auftreten.
In alternativer Weise können die Ausgleichselemente zwischengeschaltet werden, die etwa Gelenke mit bestimmten Freiheitsgraden darstellen. Besonders geeignet hierfür sind etwa Drehlager, sphärische Lager, kardanische Lager und ähnliche Lager, die eine Übertragung von Zugkräften bzw. Druckkräften erlauben und dabei eine Relativverdrehung zwischen zu koppelnden Elementen ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Handwerkzeug nach einem der vorgenannten Aspekte, mit einem Werkzeug mit einer geschlossenen Haltekontur, das in der Spannstellung an der Werkzeugspindel festgelegt ist, wobei das Werkzeug formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist.
Die vorbeschriebenen Vorteile treten insbesondere bei Werkzeugen mit geschlossener Haltekontur deutlich zu Tage.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Handwerkzeugs;
2 einen Längsschnitt durch ein Handwerkzeug etwa gemäß 1 im Bereich seines Getriebekopfes, wobei das Handwerkzeug eine Spannvorrichtung aufweist;
3a, 3b zwei schematisch stark vereinfachte Ansichten einer Werkzeugspindel von unten her zur Verdeutlichung geometrischer Aspekte;
4a, 4b zwei weitere, an den Darstellungen in 3a und 3b orientierte schematische Darstellungen einer Werkzeugspindel von unten her, mit einem Spannelement in einer Spannstellung (4a) und einer Lösestellung (4b);
5a–5d verschiedene beispielhafte gebrochene Darstellungen von Werkzeugen im Bereich der jeweiligen Haltekontur;
6 eine vereinfachte seitliche Darstellung einer Spannvorrichtung, die gegenüber der Darstellung in 2 abgewandelt ist;
7a eine weitere vereinfachte seitliche Darstellung einer weiteren gegenüber der Darstellung in 2 abgewandelten Spannvorrichtung;
7b einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß 7b im Bereich einer Werkzeugaufnahmekontur;
8a, 8b stark vereinfachte, schematische Darstellungen zweier Ausgleichselemente; und
9a–9c drei stark vereinfachte geschnittene seitliche Darstellungen von Spannelementen, die in Werkzeugspindeln geführt sind, wobei verschiedene axiale Werkzeuganschläge gezeigt werden.
In 1 wird ein Handwerkzeug dargestellt, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist.
Bei dem Handwerkzeug 10 kann es sich um ein kraftgetriebenes Handwerkzeug handeln, insbesondere ein elektromotorisch angetriebenes Handwerkzeug. Das Handwerkzeug 10 kann etwa als Oszillationsantrieb ausgestaltet sein.
Ein Handwerkzeug mit einem drehoszillatorischen Antrieb kann für eine Vielzahl von Sägearbeiten, Schneidarbeiten, Spachtelarbeiten, Schleifarbeiten oder Ähnliches eingesetzt werden. Üblicherweise weisen derartige Handwerkzeuge (Oszillationswerkzeuge) Verschwenkfrequenzen im Bereich von etwa 10000 bis 25000 Oszillationen pro Minute auf. Die Oszillationen können etwa bei einem geringen Verschwenkwinkel erfolgen, der beispielsweise zwischen 0,5° und 7° beträgt.
Es versteht sich jedoch gleichfalls, dass das Handwerkzeug 10 etwa auch als Handwerkzeug mit einem zeitweise oder vollständig rotatorischen Antrieb ausgebildet sein kann. Ein solches Handwerkzeug kann etwa als Winkelschleifer, Handsäge oder Ähnliches ausgestaltet sein.
Das Handwerkzeug 10 weist ein Gehäuse 12 auf, dem sich ein Getriebekopf 14 anschließt. Es versteht sich, dass der Getriebekopf 14 integraler Bestandteil des Gehäuses 12 sein kann. Ebenso ist es vorstellbar, den Getriebekopf 14 modulartig an das Gehäuse 12 anzuflanschen. Im Gehäuse 12 (und dem Getriebekopf 14) kann eine Kraftübertragungseinrichtung, etwa ein Exzenterkoppeltrieb aufgenommen sein (in 1 nicht dargestellt). Das Gehäuse 12 kann einen Motor beherbergen, beispielsweise einen Elektromotor oder einen Druckluftmotor. Im Gehäuse 12 können ferner Energiespeichereinrichtungen vorgesehen sein. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn es sich bei dem Handwerkzeug 10 um ein netzunabhängig betreibbares Handwerkzeug 10 handelt, insbesondere um ein Handwerkzeug 10 mit einem Akkumulatorpaket.
Im Getriebekopf 14 ist eine Werkzeugspindel 16 aufgenommen, deren werkzeugseitiges Ende das Gehäuse 12 im Bereich des Getriebekopfes 14 nach außen durchragt. Die Werkzeugspindel 16 kann eine Abtriebsbewegung ausführen, beispielsweise eine Drehoszillation oder eine Rotation um eine Längsachse 18. Die sich bei einer bevorzugten Gestaltung des Handwerkzeugs 10 als Oszillationswerkzeug ergebende drehoszillatorische Abtriebsbewegung wird durch einen mit 20 bezeichneten Doppelpfeil veranschaulicht.
An der Werkzeugspindel 16 ist ein Werkzeug 24 aufgenommen und mittels eines Befestigungselements 22 gesichert. Bei dem Werkzeug 24 handelt es sich beispielsweise um ein Sägewerkzeug oder Schneidwerkzeug mit einer räumlich begrenzten Verzahnung. Wie eingangs erwähnt, kann das Werkzeug 24 jedoch auch als Schneidwerkzeug, Schleifwerkzeug, Räumwerkzeug oder ähnlich gestaltet sein.
Eine mit 26 bezeichnete Kreislinie veranschaulicht, dass auch im Wesentlichen rotationssymmetrische Werkzeuge verwendbar sind, beispielsweise Schleifteller, Kreissägeblätter oder Ähnliches. Insbesondere dann, wenn das Handwerkzeug 10 dazu ausgebildet ist, die Werkzeugspindel 16 rotatorisch oder intermittierend anzutreiben, können kreisförmige Werkzeuge 26 zur Anwendung gelangen.
Das Gehäuse 12 kann etwa stabförmig ausgebildet sein und in einem oberen Bereich, der dem Werkzeug 24 abgewandt ist, einen Betriebsschalter 28 aufweisen. So kann ein Benutzer das Handwerkzeug 10 in einem rückwärtigen Bereich halten und führen und das Handwerkzeug 10 über den Betriebsschalter 28 in Gang setzen oder zum Stillstand bringen. An einem rückwärtigen Ende, das dem Getriebekopf 14 abgewandt ist, weist das Handwerkzeug 10 ferner eine Versorgungsleitung 30 auf, die in 1 lediglich gebrochen dargestellt ist. Mittels der Versorgungsleitung 30 kann das Handwerkzeug 10 etwa mit einem Versorgungsnetz gekoppelt werden, beispielsweise einem Stromnetz oder einem Luftdrucknetz. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann das Handwerkzeug 10 jedoch auch netzunabhängig betrieben werden, beispielsweise mithilfe eines Akkumulatorpakets.
Handwerkzeuge mit drehoszillatorischem Abtrieb sind im Allgemeinen hochflexibel einsetzbar. Diese hohe Flexibilität kann jedoch dazu führen, dass das Werkzeug 24 vergleichsweise häufig gewechselt werden muss. Bei bekannten Handwerkzeugen sind für einen Wechselvorgang beispielsweise Spezialwerkzeuge und ähnliche Hilfsmittel erforderlich. Ein möglicher Ansatz zur Vereinfachung eines Werkzeugwechselvorgangs kann darin gesehen werden, einen Werkzeugwechsel ausschließlich mit ”Bordmitteln” zu ermöglichen. Bekannte Lösungen schlagen etwa Befestigungselemente vor, die zum Werkzeugwechsel von der Werkzeugspindel 16 lösbar sind. Eine Befestigung oder ein Lösen der lösbaren Befestigungselemente kann ohne Spezialwerkzeuge oder separate Hilfsmittel erfolgen, die nicht der Maschine zugehörig sind. Es besteht jedoch weiterhin die Gefahr, dass lösbare Befestigungselemente verloren gehen.
Nachfolgend werden verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen des Handwerkzeugs 10 erläutert, bei denen ein Werkzeugwechselvorgang gänzlich ohne lösbare (trennbare) Befestigungselemente sowie ohne separate Spezialwerkzeuge oder ähnliche Hilfsmittel erfolgen kann.
In 2 ist ein Längsschnitt durch ein Handwerkzeug gezeigt, das in seinem Grundaufbau dem Handwerkzeug 10 gemäß 1 entsprechen kann und eine besondere Spannvorrichtung 40 zum Festlegen des Werkzeugs 24 an der Werkzeugspindel 16 aufweist. Die Darstellung in 2 ist auf einen Ausschnitt im Bereich des Getriebekopfes 14 des Handwerkzeugs 10 beschränkt.
Die Werkzeugspindel 16 ist mittels zweier Lager 34a, 34b im Gehäuse 12 aufgenommen. Das Lager 34a nimmt ein maschinenseitiges Ende der Werkzeugspindel 16 auf, das dem werkzeugseitigen Ende abgewandt ist. Das Lager 34b ist von dem Lager 34a in Richtung auf das werkzeugseitige Ende der Werkzeugspindel 16 versetzt. Beispielhaft ist die Werkzeugspindel 16 im Bereich zwischen den Lagern 34a, 34b mit einer Exzentergabel 36 gekoppelt, die Bestandteil eines Exzenterkoppeltriebs sein kann (in 2 nicht näher dargestellt). Exzenterkoppeltriebe zur Überführung einer rotatorischen Antriebsbewegung in eine drehoszillatorische Abtriebsbewegung sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise kann eine Motorwelle einen umlaufenden exzentrischen Abschnitt aufweisen, der etwa über ein balliges Lager mit der Exzentergabel 36 gekoppelt ist, um die Werkzeugspindel 16 in eine kontinuierliche Hin- und Herbewegung um die Längsachse 18 zu versetzen.
Im Getriebekopf 14 ist ferner eine Spannvorrichtung 40 vorgesehen, die vollständig integriert ist. Mit anderen Worten bedarf es zum Spannen und Lösen des Werkzeugs 24 keinerlei externer Komponenten oder Hilfsmittel.
Die Spannvorrichtung 40 weist ein Spannelement 42 auf, das mit einem Spannabschnitt 44 versehen ist. Beispielhaft ist das Spannelement 42 in 2 etwa als Kolben bzw. Schieber ausgestaltet. Das Spannelement 42 ist entlang einer Führungsbahn 48 verfahrbar, die durch eine Führungskontur 46 definiert wird, die in der Werkzeugspindel 16 vorgesehen ist. Die Führungskontur 46 kann etwa eine Bohrung oder Ausnehmung in der Werkzeugspindel 16 umfassen, die einem Querschnitt des Spannelements 42 senkrecht zu dessen Führungsbahn 48 entspricht. Die Führungsbahn ist in 2 durch einen mit 48 bezeichneten Doppelpfeil veranschaulicht.
Die Führungsbahn 48 ist gegenüber der Längsachse der Werkzeugspindel 16 geneigt. Auf diese Weise kann der Spannabschnitt 44 des Spannelements 42 beim Verfahren entlang der Führungsbahn 48 zumindest teilweise radial verlagert werden. Unter ”radial” ist eine Bewegung senkrecht zur Längsachse 18 zu verstehen, die etwa zur Längsachse 18 hin oder von dieser weg gerichtet sein kann.
Die Werkzeugspindel 16 weist in einem Umfangsbereich eine Werkzeugaufnahmekontur 50 auf. Es kann sich um einen Bereich handeln, der, bezogen auf die Längsachse 18, dem Spannelement 42 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 kann etwa als Werkzeugaufnahmenut, insbesondere als Ringabschnittsnut, ausgebildet sein. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 kann eine Soll-Position für ein festzulegendes Werkzeug 24 in einer Axialrichtung (längs der Längsachse) definieren. Das Werkzeug 24 weist eine Haltekontur 52 auf, die etwa derart an die Aufnahmekontur 50 angepasst sein kann, dass eine sichere Aufnahme des Werkzeugs 24 ermöglicht ist.
In 2 ist die Spannvorrichtung 40 in einer Spannstellung gezeigt. In der Spannstellung kontaktiert der Spannabschnitt 44 des Spannelements 42 das Werkzeug 24. Der Spannabschnitt 44 wirkt auf einen Halteabschnitt 54 des Werkzeugs 24 ein.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann der Spannabschnitt 44 beim Verfahren entlang der Führungsbahn 48 radial verlagert werden. Somit kann der Spannabschnitt 44 beim Übergang in die Spannstellung den Halteabschnitt 54 radial nach außen drängen, so dass ein, bezogen auf die Längsachse 18 gegenüberliegender, Abschnitt der Haltekontur 52 sicher in die Werkzeugaufnahmekontur 50 einrücken kann. Auf diese Weise kann das Werkzeug 24 formschlüssig in seiner Axiallage an der Werkzeugspindel 16 gesichert werden. Dies kann ohne separate Hilfsmittel erfolgen. Es ist ferner nicht erforderlich, eine Komponente der Spannvorrichtung 40 vorübergehend zu lösen bzw. zu trennen.
Zum Übergang von der in 2 gezeigten Spannstellung in eine Lösestellung, in der das Werkzeug 24 von der Werkzeugspindel 16 gelöst werden kann, kann ein Benutzer ein Betätigungselement 64 betätigen. Das Spannelement 42 ist mittelbar über ein erstes Koppelglied 56 und ein zweites Koppelglied 58 mit dem Betätigungselement 64 gekoppelt. Das Koppelglied 56 kann beispielhaft jeweils über ein Drehgelenk mit dem Spannelement 42 und dem Koppelglied 58 verknüpft sein. Das Koppelglied 58 weist ferner ein Druckstück 60 auf. Dem Druckstück 60 ist ein Federelement 62 zugeordnet, das sich an einer Anschlagsfläche der Werkzeugspindel 16 abstützt. Das Federelement 62 ist derart angeordnet, dass es das Druckstück 60 und somit auch das Koppelglied 58 und das Koppelglied 56 sowie das Spannelement 42 in Richtung auf die Spannstellung beaufschlagt.
Beim Übergang in die Lösestellung muss eine durch das Federelement 62 aufgebrachte Spannkraft überwunden werden. Zu diesem Zweck ist das Koppelglied 58 etwa schaftförmig ausgeführt und ragt mit seinem dem Werkzeug 24 abgewandten Ende aus dem maschinenseitigen Ende der Werkzeugspindel 16 heraus. Das Koppelglied 58 kann mit dem Betätigungselement 64 zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt sein.
Beispielhaft ist das Betätigungselement 64 in 2 schwenkbar ausgestaltet und weist einen Schwenkhebel 66 auf. Der Schwenkhebel 66 ist drehbar am Gehäuse 12 aufgenommen, vgl. einen Drehpunkt oder Lagerpunkt 68. Ferner weist der Schwenkhebel 66 einen Mitnahmeabschnitt 70 auf. Das Koppelglied 58 ist über ein Übertragungselement 72, etwa einen Stift, Bolzen oder einen Bund, mit dem Mitnahmeabschnitt 70 des Schwenkhebels 66 koppelbar. Andere Gestaltungen sind denkbar.
Ein Verschwenken des Schwenkhebels 66, vgl. einen mit 74 bezeichneten Pfeil, bewirkt eine axiale Verlagerung des Koppelglieds 58, vgl. einen mit 76 bezeichneten Pfeil. Die Verlagerung des Koppelglieds 58 kann mittelbar eine Verlagerung des Spannelements 42 in Richtung auf das Betätigungselement 64 bewirken. Dabei wird der Spannabschnitt 44 radial in Richtung auf die Längsachse 18 verlagert und kann den Halteabschnitt 54 des Werkzeugs 24 freigeben. Ist genügend Freiraum vorhanden, kann die Haltekontur 52 von der Werkzeugaufnahmekontur 50 entfernt werden. Das Werkzeug 24 kann entnommen werden. In umgekehrter Weise kann eine Fixierung eines neuen Werkzeugs 24 erfolgen. Beim Übergang von der Lösestellung in die Spannstellung erfolgt die Bewegung des Spannelements 42 mit Unterstützung des Federelements 62. Beim Übergang von der Spannstellung in die Lösestellung erfolgt die Bewegung des Spannelements 42 regelmäßig gegen eine vom Federelement 62 aufgebrachte Spannkraft.
Das Betätigungselement 64 kann zumindest zeitweise vom Koppelglied 58 entkoppelt werden. Dies könnte etwa dann erfolgen, wenn die Werkzeugspindel 16 beim Betrieb des Handwerkzeugs 10 angetrieben wird. Auf diese Weise kann eine Übertragung von Antriebseinflüssen über das Übertragungselement 72 auf das Betätigungselement 64 unterbunden werden. Es ist vorstellbar, etwa den Mitnahmeabschnitt 70 und das Übertragungselement 72 derart auszuführen, dass genügend Spiel vorhanden ist, um Antriebseinflüsse kompensieren zu können. Daneben ist es vorstellbar, separate Ausgleichselemente zwischenzuschalten, etwa Drehlager, sphärische Lager oder Ähnliches, vergleiche auch 8a und 8b.
Es versteht sich, dass abweichend von der in 2 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung die Spannvorrichtung 40 grundsätzlich auch spiegelverkehrt ausgestaltet sein kann. Das heißt, das Spannelement 42 kann etwa ebenso in Richtung eines rückwärtigen Endes des Gehäuses 12 geneigt sein. Andere geeignete Ausrichtungen und Orientierungen sind denkbar. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, mehrere Spannelemente, etwa um 180° versetzt, anzuordnen.
3a zeigt eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Werkzeugspindel 16 etwa gemäß der Gestaltung in 2 von unten her. Ein mit d_a bezeichneter Durchmesser beschreibt einen Außendurchmesser, der etwa dem Durchmesser eines Nutgrunds einer Werkzeugaufnahmekontur entsprechen kann. Mit anderen Worten beschreibt d_a den Bereich, in dem ein Werkzeug 24 mit einer kreisrunden Haltekontur aufgenommen werden kann.
Es versteht sich, dass die in Zusammenhang mit den 3a und 3b und den 4a, 4b veranschaulichten Gestaltungen ausgehend von einer reinen Kreisform auch auf andere Gestaltungen der Haltekontur 52 bzw. der Werkzeugaufnahmekontur 50 übertragen werden können.
Die 3a beispielhaft gezeigte Aufnahmekontur 50 weist ferner eine Nuttiefe e auf. Zu Montagezwecken ist es erforderlich, dass das zu montierende Werkzeug 24 über einen äußeren Nutdurchmesser zugeführt wird. Aus diesem Grund kann die Werkzeugaufnahmekontur 50 nicht als Nut ausgeführt werden, die sich um den gesamten Umfang der Werkzeugspindel 16 erstreckt.
Es versteht sich, dass die hier erläuterten Einschränkungen im Wesentlichen auf eine Schulter einer nutartigen Werkzeugaufnahmekontur 50 zutreffen, die an einer dem Gehäuse 12 abgewandten Seite eines fixierten Werkzeugs 24 eine axiale Lagesicherung gegen ein Lösen des Werkzeugs 24 von der Werkzeugspindel 16 bewerkstelligen soll.
In 3a ist ferner mit d_i ein Durchmesser bezeichnet, dessen Größe grundsätzlich dem Durchmesser d_a entsprechen kann. Der Durchmesser d_i ist jedoch gegenüber d_a um das Maß e verlagert. Ein mit 78 bezeichneter schraffierter Überdeckungsbereich kennzeichnet den Bereich, in dem die Werkzeugaufnahmekontur 50 als Werkzeugaufnahmenut ausgebildet sein kann. Ein Zuführen eines Werkzeugs 24 mit einem Innendurchmesser d_i ist dann noch möglich.
Die in 3b gezeigte Darstellung basiert grundsätzlich auf der Darstellung gemäß 3a. Zu Veranschaulichungszwecken ist ein Querschnittsbereich 80 schraffiert dargestellt. Der Querschnittsbereich 80 kann den Bereich beschreiben, in dem etwa die Werkzeugspindel 16 im Bereich eines Nutgrunds maximal ausgebildet sein kann, um eine Zuführung des Werkzeugs 24 mit dem Innendurchmesser d_i zu erlauben. Mit 82 bezeichnete schraffierte Bereiche kennzeichnen einen auszusparenden Bereich. In den Bereichen 82 kann ein aufgenommenes Werkzeug 24, dessen Haltekonturabmessungen (entsprechend d_i) durch eine Umfangslinie 84 veranschaulicht sind, radial nicht zur Anlage an einen Nutgrund oder Ähnliches gelangen kann. Eine Versatzlinie 86 kennzeichnet einen Bereich, in dem ein ”tatsächlicher” Nutgrund vorhanden sein kann. Mit anderen Worten beschreibt der Querschnittsbereich 80 eine Schnittmenge der um das Maß e versetzten Durchmesser d_a und d_i.
3b zeigt ferner einen weiteren schraffierten Bereich, in dem das Spannelement 42 beispielhaft angeordnet sein kann. Umfangsseitig ist am Spannelement 42 der Spannabschnitt 44 ausgebildet, dessen Verlauf grundsätzlich mit dem Verlauf der Umfangslinie 84 übereinstimmen kann. Das Spannelement 42 kann über den Spannabschnitt 44 auf einen korrespondierenden Halteabschnitt 54 des Werkzeugs 24 einwirken, um dieses festzulegen. Insgesamt kann das Werkzeug 24 gemäß der beispielhaften Darstellung in 3b, abgesehen von den auszusparenden Bereichen 82, über weite Teile eines inneren Umfangs der Haltekontur 52 kontaktiert werden. Der Überdeckungsbereich 78, der in 3a schraffiert dargestellt ist, kennzeichnet dabei den Bereich, in dem das Werkzeug 24 zusätzlich formschlüssig gegen axiales Lösen gesichert ist.
Die in den 4a und 4b gezeigten Darstellungen beruhen etwa auf der Gestaltung gemäß 3b. Das Spannelement 42 ist jedoch zusätzlich im Bereich des Spannabschnitts 44 mit Formschlusselementen 88 versehen, die etwa mit geeigneten Formschlussgegenelementen 92 des Werkzeugs 24 zusammenwirken können, vgl. insbesondere 5d. In 4a ist das Spannelement 42 in der Spannstellung gezeigt. In 4b ist das Spannelement 42 in der Lösestellung gezeigt. In der Lösestellung ist das Spannelement 42 radial eingerückt, vgl. einen mit 90 bezeichneten Pfeil. In der Lösestellung ist es notwendig, eine Silhouette oder Projektion (parallel zur Längsachse 18) des Spannelements 42 vollständig innerhalb eines durch die Versatzlinie 86 gebildeten Bereichs einzurücken. Dann kann das Werkzeug 24 aufgesteckt und durch Überführen des Spannelements 42 in die Spannstellung festgelegt werden.
Mit anderen Worten kann es etwa dann, wenn am Spannelement 42 Formschlusselemente 88 angebracht sind, erforderlich sein, das Spannelement 42 um ein Maß radial zu verfahren, das größer als das Maß e gemäß 3a ist. Wenn insbesondere am Spannelement 42 keine Formschlusselemente 88 vorgesehen sind, kann grundsätzlich eine Verlagerung um das Maß e genügen, um das Werkzeug 24 montieren zu können.
Es versteht sich, dass die Formschlusselemente 88 alternativ oder zusätzlich ebenso auch an der Werkzeugspindel 16 direkt angebracht sein können. Hierfür bietet sich insbesondere der Überdeckungsbereich 78 an, vgl. 3a.
In den 5a, 5b, 5c und 5d sind verschiedene beispielhafte Haltekonturen 52a, 52b, 52c und 52d von Werkzeugen 24 erläuternd dargestellt. Die Werkzeuge 24 sind dabei jeweils in gebrochener Darstellung gezeigt. Das Werkzeug 24a weist eine grundsätzlich eckige Haltekontur 52a auf. Die Zahl der Ecken kann variieren. Es versteht sich, dass die Ecken der Haltekontur 52a verrundet sein können.
Das Werkzeug 24b gemäß 5b weist eine runde Haltekontur 52b auf. Zusätzlich sind am Werkzeug 24b Formschlussgegenelemente 92a vorgesehen, die jedoch von der Haltekontur 52b getrennt angeordnet sind. Mit 54a und 54b sind in 5b Halteabschnitte angedeutet, die Teilbereiche der Haltekontur 52b darstellen. Halteabschnitte 54 kennzeichnen grundsätzlich die Bereiche, in denen der Spannabschnitt 44 das Werkzeug 24 kontaktieren kann. Es versteht sich, dass insbesondere bei einer runden Haltekontur 52 abhängig von einer jeweiligen Lageorientierung des Werkzeugs 24 relativ zur Werkzeugspindel 16 jeweils neue Halteabschnitte 54 denkbar sind. Insbesondere dann, wenn konstruktiv Vorzugslagen für das Werkzeug 24 an der Werkzeugspindel festgelegt sind, etwa durch eine besondere Gestaltung der Haltekontur 52 oder geeignete Formschlusselemente 88 und Formschlussgegenelemente 92, kann der Haltebereich 54 genau definiert sein.
Das Werkzeug 24c gemäß 5c weist eine etwa sternförmige Haltekontur 52c auf. Alternativ ist etwa auch eine Verzahnungskontur oder eine Keilnutkontur denkbar. Eine solche Gestaltung kann eine Mehrzahl von Vorzugslagen des Werkzeugs 24c relativ zur Werkzeugspindel 16 ermöglichen.
Das Werkzeug 24d gemäß 5d weist eine grundsätzlich runde Haltekontur 52d auf, die jedoch mit Formschlussgegenelementen 92b verknüpft ist. Eine solche Haltekontur 52d kann bspw. mit dem Spannelement 42 gemäß den 4a und 4b zusammenwirken. Mit 92c sind in 5d in gestrichelter Darstellung weitere Formschlussgegenelemente angedeutet.
Eine weitere Spannvorrichtung 40a, die grundsätzlich der Spannvorrichtung 40 gemäß 2 ähnlich gestaltet ist, wird anhand der 6 veranschaulicht.
Die Spannvorrichtung 40a weist in Abwandlung vom Betätigungselement 64 ein Betätigungselement 64a auf, das einen Betätigungsschieber 94 zur Bedienung bereitstellt. Die Spannvorrichtung 40a gemäß 6 ist in der Lösestellung abgebildet. An der Werkzeugaufnahmekontur 50 ist vorliegend kein Werkzeug 24 aufgenommen. Das Spannelement 42 ist entlang der Führungsbahn 48 in die Werkzeugspindel 16 eingerückt.
Der Betätigungsschieber 94 ist translatorisch verschiebbar, vgl. einen mit 96 bezeichneten Pfeil. Der Betätigungsschieber 94 weist eine Führungskontur 98 auf, die mit dem Übertragungselement 72 des Koppelglieds 58 verknüpft ist. Abhängig von der Lage des Betätigungsschiebers 94 kann das Koppelglied 58 etwa axial verlagert werden, vgl. den Pfeil 76. Hierdurch kann sich durch geeignete Koppelglieder und Koppelmechanismen eine Verlagerung des Spannelements 42 zwischen der Spannstellung und der Lösestellung ergeben.
7a zeigt eine weitere Spannvorrichtung 40b, die gegenüber der Spannvorrichtung 40 gemäß 2 abgewandelt ist. Das Betätigungselement 64b ist mit einem Schwenkhebel 66a versehen und über lediglich ein Koppelglied 58a mit dem Spannelement 42 verbunden. Es ist ferner ein Druckstück 60a vorgesehen, das jedoch beispielhaft in das Spannelement 42 integriert ist. Das Federelement 62 kann sich an einem Anschlag 100 abstützen, der an der Werkzeugspindel 16 festgelegt ist. Das Federelement 62 kann direkt auf das Spannelement 42 zu dessen Verlagerung einwirken. Die Spannvorrichtung 40b gemäß 7a befindet sich in der Spannstellung. Ein Verschwenken des Schwenkhebels 66a (Pfeil 74') kann die Spannvorrichtung 40b in die Lösestellung überführen.
In 7a ist ferner zu Veranschaulichungszwecken eine Komponentendarstellung mit dem Pfeil 48, der die Führungsbahn kennzeichnet, und Pfeilen 97, 99 abgebildet. Der Pfeil 97 veranschaulicht eine Axialkomponente, die parallel zur Längsachse 18 ist. Der Pfeil 99 veranschaulicht eine Radialkomponente, die senkrecht zur Längsachse 18 ist. Die Führungsbahn 48 und die Längsachse 18 können einen spitzen Winkel einschließen. Ein Winkel γ zwischen der Führungsbahn 48 und der Axialkomponente 97 veranschaulicht diesen Zusammenhang. Gewünschte Kraftverhältnisse oder Wegverhältnisse können durch Variationen des Winkels γ erzielt werden.
In 7b ist eine vergrößerte gebrochene Darstellung der Werkzeugspindel 16 etwa gemäß 7a im Bereich der Werkzeugaufnahmekontur 50 dargestellt. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 kann grundsätzlich als Werkzeugaufnahmenut ausgeführt sein. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 weist eine erste Schulter 102a und eine zweite Schulter 102b auf. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 kann in Richtung auf einen Nutgrund 104 verjüngt sein. Ein festzulegendes Werkzeug 24 kann beispielsweise aus einem Material der Dicke a gefertigt sein. Die Werkzeugaufnahmekontur 50 kann eine erste Nutbreite b und eine zweite Nutbreite (in 7b nicht separat gekennzeichnet) aufweisen, die durch die Gestaltung des Nutgrunds 104 bedingt ist. Die äußere Nutbreite b ist vorzugsweise größer als die Dicke a des Werkzeugs 24. Auf diese Weise kann das Werkzeug 24 besonders einfach zugeführt werden. Beim Überführen des Spannelements 42 in die Spannstellung erfährt der Spannabschnitt 44 eine radiale Verlagerung. Diese Verlagerung kann auf das Werkzeug 24 übertragen werden, um dieses sicher in der Werkzeugaufnahmekontur 50 zu fixieren, vgl. einen mit 106 bezeichneten Pfeil in 7d.
Eine wirksame Nuttiefe e kann sich dann ergeben, wenn die Haltekontur 52 des Werkzeugs 24 beidseitig an den Schultern 102a, 102b der Werkzeugaufnahmekontur 50 zur Anlage gelangt. Die wirksame Nuttiefe e kann sich von einer maximalen Nuttiefe d unterscheiden. Dieser Zusammenhang kann sinngemäß auf die Veranschaulichungen gemäß den 3a und 3b übertragen werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann es sich empfehlen, Ausgleichselemente zur Entkopplung des Betätigungselements von antriebsseitigen Einflüssen vorzusehen. In den 8a und 8b sind zwei beispielhafte Mechanismen 108a, 108b gezeigt, die als Ausgleichselemente fungieren können. Die Ausgleichselemente 108a, 108b können am Betätigungselement 64 oder entlang eines Pfads aus Koppelgliedern 56, 58 zwischen dem Betätigungselement 64 und dem Spannelement 42 vorgesehen sein. Die Ausgleichselemente 108a, 108b gemäß den 8a und 8b verknüpfen jeweils beispielhaft die zwei Koppelglieder 56, 58.
Das Ausgleichselement 108a weist einen grundsätzlich einem Radialrillenkugellager ähnlichen Aufbau auf. Auch wenn derartige Gelenke grundsätzlich für radiale Lasten vorgesehen sind, erlauben sie doch in gewisser Hinsicht auch eine Übertragung axialer Kräfte. Bei der Betätigung der Spannvorrichtung 40 können von einem Benutzer über das Betätigungselement 64 im Wesentlichen axiale-Kräfte erzeugt und übertragen werden. Das Ausgleichselement 108a weist zumindest einen Drehfreiheitsgrad auf, vgl. einen mit 110 bezeichneten Pfeil. Ein Längsfreiheitsgrad, vgl. einen mit 112 bezeichneten Pfeil, ist dagegen gesperrt und zur Kraftübertragung bzw. Bewegungsübertragung fähig.
Das Ausgleichselement 108b gemäß 8b ist beispielhaft als Kugelgelenk ausgebildet. Ein Kugelgelenk weist eine Vielzahl von Drehfreiheitsgraden auf. Auch das Kugelgelenk kann jedoch axiale Kräfte übertragen. Andere Gestaltungen der Ausgleichselemente 108a, 108b sind ohne Weiteres denkbar.
In den 9a, 9b, und 9c sind stark vereinfachte Gestaltungen von in der Werkzeugspindel 16 aufgenommenen Spannelementen 42 dargestellt. Die entsprechenden Spannvorrichtungen 40c, 40d und 40e unterscheiden sich hinsichtlich verschiedener für das Werkzeug 24 bereitgehaltener axialer Anlageflächen.
Bei der Spannvorrichtung 40c gemäß 9a ist das Spannelement 42 dazu ausgebildet, mittels des Spannabschnitts 44 radial auf das Werkzeug 24 einzuwirken. Ein axialer Anschlag wird von der Werkzeugaufnahmekontur 50 realisiert. In der Werkzeugspindel 16 ist ein Ausfahranschlag 114 für das Druckstück 60 vorgesehen. In der in 9a gezeigten Spannstellung liegt das Druckstück 60 nicht am Ausfahranschlag 114 an. Mit anderen Worten kann das Spannelement 42 in der Spannstellung etwa dann, wenn kein Werkzeug 24 aufgenommen ist, weiter aus der Werkzeugspindel 16 herausfahren. Somit kann in der Spannstellung bei aufgenommenem Werkzeug 24 eine radiale Kraftreserve bzw. Wegreserve bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann etwa auf schwankende Gestaltungen und Toleranzen von Haltekonturen 52 der Werkzeuge 24 reagiert werden.
Die Spannvorrichtung 40d gemäß 9b ist ebenso in der Spannstellung gezeigt. Dabei gelangt das Spannelement 42a am Ausfahranschlag 114 der Werkzeugspindel 16a zur Anlage. Das Spannelement 42a stellt ferner eine Anlageschulter 116 bereit, die gemeinsam mit der Werkzeugaufnahmekontur 50 der Werkzeugspindel 16a einen axialen Anschlag für das Werkzeug 24 definieren kann. Gemäß der in 9b gezeigten Ausgestaltung kann sich in der Spannstellung für das Spannelement 42a eine definierte Lage ergeben. Nach einer Anlage an der Ausfahranlage 114 drängt das Spannelement 42a nicht weiter radial nach außen.
Die Spannvorrichtung 40e gemäß 9c weist an ihrer Werkzeugspindel 16b einen Axialanschlag 118 auf, der etwa einen Fortsatz einer der Schultern 102 der Werkzeugaufnahmekontur 50 darstellen kann (vgl. 7b). Auf diese Weise kann sich für das aufgenommene Werkzeug 24 in der Spannstellung eine nahezu geschlossene Anlagefläche ergeben. Das Spannelement 42 kann mit dem Spannabschnitt 44 nicht über den Axialanschlag 118 der Werkzeugspindel 16b hinausfahren, so dass auch hier eine Kraftbegrenzung bzw. Lagebegrenzung ermöglicht ist. Dies kann unabhängig davon erfolgen, ob das Druckstück 60 am Ausfahranschlag 114 zur Anlage gelangt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/102605 A1 [0002, 0006]

Claims

Kraftgetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse (12) mit einem Getriebekopf (14), mit einer um ihre Längsachse (18) antreibbaren, insbesondere drehoszillatorisch antreibbaren Werkzeugspindel (16), die im Getriebekopf (14) gelagert ist, wobei die Werkzeugspindel (16) ein werkzeugseitiges Ende aufweist, an dem ein anzutreibendes Werkzeug (24) fixierbar ist, und mit einer integrierten Spannvorrichtung (40), die zumindest ein Spannelement (42) aufweist, das relativ zur Werkzeugspindel (16) verlagerbar aufgenommen ist, wobei das Spannelement (42) zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) einen Spannabschnitt (44) aufweist, der dazu ausgebildet ist, in der Spannstellung einen Halteabschnitt (54) eines festgelegten Werkzeugs (24) zu kontaktieren, und dass der Spannabschnitt (44) in der Lösestellung gegenüber seiner Lage in der Spannstellung radial zur Längsachse (18) hin versetzt ist.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) beim Wechsel zwischen der Spannstellung und der Lösestellung, bezogen auf die Längsachse (18), radial und axial relativ zur Werkzeugspindel (16) verlagerbar ist.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) an der Werkzeugspindel (16) beweglich aufgenommen ist und verliersicher in das Handwerkzeug (10) integriert ist.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) in der Spannstellung mit einer von der Längsachse (18) weg gerichteten radialen Kraftkomponente auf den Halteabschnitt (54) des Werkzeugs (24) einwirkt.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) entlang einer Führungskontur (46) verlagerbar ist, dass die Führungskontur (46) eine bezüglich der Längsachse (18) geneigte Führungsbahn (48) definiert, und dass die Längsachse (18) und die Führungsbahn (48) einen spitzen Winkel einschließen, der in Richtung auf das werkzeugseitige Ende der Werkzeugspindel (16) geöffnet ist.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (16) eine definierte Werkzeugaufnahmekontur (50) aufweist, und dass die Werkzeugspindel (16) und das Spannelement (42) gemeinsam dazu ausgebildet sind, ein Werkzeug (24) mit einer geschlossenen Haltekontur (52) aufzunehmen.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmekontur (50) einen maschinenseitigen axialen Werkzeuganschlag aufweist, der insbesondere zumindest teilweise als Ringsegment am Umfang der Werkzeugspindel (16) ausgebildet ist.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmekontur (50) als Werkzeugaufnahmenut ausgebildet ist, die insbesondere als Ringabschnittsnut ausgebildet ist, und dass sich die Werkzeugaufnahmenut vorzugsweise in Richtung auf einen Nutgrund (104) verjüngt.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (44) in der Lösestellung einen ersten Abstand von der Längsachse (18) und in der Spannstellung einen zweiten Abstand von der Längsachse (18) aufweist, der größer als der erste Abstand ist, und dass der zweite Abstand um ein Differenzmaß größer als der erste Abstand ist, das gleich einer wirksamen Nuttiefe (e) der Werkzeugaufnahmenut (50) bei einem aufgenommenen Werkzeug (24) ist.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Spannelement (42) oder die Werkzeugspindel (16) Formschlusselemente (88) aufweist, die mit Formschlussgegenelementen (92) eines festgelegten Werkzeugs (24) korrespondieren.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) eine Anlageschulter (116) aufweist, die in der Spannstellung einen Axialanschlag für das Werkzeug (24) definiert.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Federelement (62), dass das Spannelement (42) in Richtung auf die Spannstellung beaufschlagt.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Betätigungselement (64), das mit dem Spannelement (42) zu dessen Verlagerung koppelbar ist.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (64) mittelbar über zumindest ein Koppelglied (56, 58) mit dem Spannelement (42) koppelbar ist, und dass dem Betätigungselement (64) und dem Spannelement (42) vorzugsweise zumindest ein Ausgleichselement (108) zwischengeordnet ist, dass dazu ausgebildet ist, das Betätigungselement (64) von antriebsbedingten Bewegungen, insbesondere Oszillationsbewegungen, des Spannelements (42) zu entkoppeln.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Werkzeug (24) mit einer geschlossenen Haltekontur (52), das in der Spannstellung an der Werkzeugspindel (16) festgelegt ist, wobei das Werkzeug formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist.