DE3629333A1 - Handwerkzeugmaschine, wie winkelschleifer, poliergeraet od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, wie Win­ kelschleifer, Poliergerät od. dgl. mit einem Antriebsaggre­ gat und mit einem im Betrieb um seine die Drehachse bilden­ de Längsachse rotierenden scheibenförmigen Bearbeitungs­ werkzeug, z. B. eine Schleifscheibe, eine Polierbürste od. dgl., dessen eine Scheibenfläche eine Bearbeitungsfläche aufweist.

Bei diesen Handwerkzeugmaschinen ist das Bearbeitungswerk­ zeug koaxial lösbar an der Abtriebswelle eines vom Antriebs­ aggregat antreibbaren Antriebsstranges angebracht. Im Be­ trieb führt das Bearbeitungswerkzeug eine Rotationsbewegung um die von der Längsachse der Abtriebswelle vorgegebene Drehachse durch. Die der Abtriebswelle entgegengesetzte Scheibenfläche weist eine Bearbeitungsfläche auf bzw. ist als Bearbeitungsfläche ausgebildet, je nach Einsatzgebiet der Maschine kann diese Bearbeitungsfläche von einem Schleif­ belag, einem Schruppbelag, einem Polierbürstenbesatz, einer Polierwatte od. dgl. gebildet sein. Zur Bearbeitung der Ober­ fläche eines Gegenstandes bzw. Werkstückes wird das Bearbei­ tungswerkzeug mit seiner Bearbeitungsfläche auf die Gegen­ standsoberfläche aufgelegt und erforderlichenfalls aufge­ drückt, wobei die rotierende Bearbeitungsfläche auf der Ge­ genstandsfläche einen Poliervorgang, Schleifvorgang od. dgl. ausführt.

Durch die im Betrieb der Handwerkzeugmaschine zwischen der Bearbeitungsfläche des Bearbeitungswerkzeuges und der zu bearbeitenden Gegenstandsoberfläche auftretenden Reibungs­ kräften wird auf das den Arbeitsstrang enthaltende Gehäuse der Maschine ein relativ hohes Drehmoment übertragen, das von der die Maschine haltenden Person aufgenommen werden muß, um eine Gehäusedrehung zu verhindern. Der hierzu erfor­ derliche Kraftaufwand führt zur raschen Ermüdung der Bedien­ person, was schnell zu Konzentrationsschwächen führt, wo­ runter die Bearbeitungsqualität leidet. Hinzu kommt, daß bei nicht exakt plan auf der Gegenstandsoberfläche aufliegendem Bearbeitungswerkzeug Querkräfte auf die Drehachse ausge­ übt werden, die versuchen, das Bearbeitungswerkzeug seit­ lich abzudrängen, so daß eine Bearbeitung mit exakt gerad­ linigem Vorschub praktisch nicht möglich ist. Insgesamt ist also die Führung der Handwerkzeugmaschine gegenüber dem zu bearbeitenden Gegenstand sehr erschwert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeug­ maschine gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein ermüdungsfreieres Arbeiten ermöglicht und zugunsten präziser Bearbeitungsvorgänge wesentlich besser geführt werden kann.

Die obige Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Bearbeitungs­ werkzeug in zwei voneinander unabhängig antreibbare, jeweils einen Abschnitt der Bearbeitungsfläche enthaltende Werkzeug­ partien unterteilt ist, wobei die erste Werkzeugpartie als die zweite, zentrale Werkzeugpartie vollständig umschließen­ der Ring ausgebildet ist und die beiden Abschnitte der Be­ arbeitungsflächen im wesentlichen in einer gemeinsamen Be­ arbeitungsebene angeordnet sind, und daß die beiden Werkzeug­ partien in einer Betriebsart der Maschine gegenläufig um die gemeinsame Drehachse rotieren.

Auf diese Weise stellen sich aufgrund der gegenläufig rotie­ renden Werkzeugpartien bei einem Bearbeitungsvorgang einan­ der entgegengesetzte, auf das Maschinengehäuse einwirkende Drehmomente ein, die sich kompensieren können, so daß sich als Resultat eine nach außen hin drehmomentunbeaufschlagte Maschine einstellt. Die die Maschine bei der Bearbeitung haltende Person hat demnach praktisch keine Drehmomente auf­ zunehmen, sie hat lediglich noch die Maschine in die gewünsch­ te Richtung zu führen. Dabei ist auch der Führungsvorgang erheblich erleichtert und verbessert, da selbst bei nicht exakt plan auf der Gegenstandsoberfläche aufliegender Be­ arbeitungsfläche die Drehmomente im wesentlichen ausgegli­ chen sind und mithin nur geringe Kräfte quer zur Drehachse wirken. Die Realisierung des Drehmomentausgleichs erfolgt vorzugsweise durch geeignete Flächenverhältnisse der bei­ den Bearbeitungsflächen-Abschnitte, kann jedoch auch oder zusätzlich durch unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der beiden Werkstückpartien erzielt werden. Vorteilhaft ist des weiteren, daß ein und dieselbe Handwerkzeugmaschine mit Bearbeitungsflächen-Abschnitten unterschiedlicher Beschaf­ fenheit ausgestattet sind, so daß in einem Arbeitsgang bei­ spielsweise sowohl Schrupp- als auch Feinschleifarbeiten ausgeführt werden können, was die Bearbeitungszeit stark verringert. Bei alledem bewirken die gegenläufigen Werk­ zeugpartien einen ruhigeren, feineren Lauf der Maschine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen aufgeführt.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 10 ist es bei vorgege­ benem Flächenverhältnis der beiden Abschnitte von Bearbei­ tungsflächen möglich, während des Betriebes eine Feinab­ stimmung vorzunehmen. Damit kann unabhängig von der jeweili­ gen Bearbeitungsart wie Schleifen, Polieren od. dgl. und unabhängig von der Beschaffenheit der zu bearbeitenden Gegen­ standsoberfläche ein Drehmomentenausgleich realisiert wer­ den.

Bei den Weiterbildungen gemäß Anspruch 10, 11 und 12 lassen sich unterschiedliche Bearbeitungsverfahren in einem einzi­ gen Bearbeitungsvorgang durchführen.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 13 kennzeichnet eine beson­ ders vorteilhafte Konstruktion des Drehantriebes für beide Werkzeugpartien.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine in schematischer Darstellung im Betrieb,

Fig. 2 eine Untersicht der Handwerkzeugmaschine aus Fig. 1 in vergrößerter Teildarstel­ lung,

Fig. 3 eine Ausführungsform des Bearbeitungs­ werkzeuges mit einem Teil der Abtriebs­ welle im Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III aus Fig. 2 und

Fig. 4 in vereinfachter schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Antriebs­ aggregates und eines ein Winkelgetriebe enthaltenden Antriebsstranges.

Bei der in Fig. 1 abgebildeten Bauform der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine handelt es sich um einen Winkelschlei­ fer. Er enthält ein Antriebsaggregat 1 mit einem Stabmotor, an dem stirnseitig ein Getriebegehäuse 2 angebracht ist. Aus diesem ragt der Endbereich 3 eines vom Antriebsaggregat getriebenen Abtriebsstranges 4 heraus, an dem ein scheiben­ förmiges Bearbeitungswerkzeug 5 lösbar und auswechselbar befestigt ist. Der Abtriebsstrang 4 (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt) ist im Getriebegehäuse 2 rechtwinklig abge­ winkelt und weist einen zum Antriebsaggregat 1 führenden ersten Strangabschnitt 4′ und einen rechtwinkelig zu diesem verlaufenden, zum Bearbeitungswerkzeug 5 führenden zweiten Strangabschnitt 4′′ auf. Die Umlenkung erfolgt über ein anhand der Fig. 4 später noch zu erläuterndes Winkelgetrie­ be 11.

Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine wird das Bearbeitungs­ werkzeug 5 über den Abtriebsstrang 4 drehangetrieben und führt eine Rotationsbewegung um seine Längsachse 6 durch, die demnach gleichzeitig die Drehachse 7 dieser Drehbewe­ gung bildet.

Die dem Getriebegehäuse 2 abgewandte Scheibenfläche des Be­ arbeitungswerkzeuges 5 weist eine Bearbeitungsfläche 8 auf bzw. ist als Bearbeitungsfläche 8 ausgebildet - beim Aus­ führungsbeispiel handelt es sich hierbei um eine rauhe Schleiffläche. Wird nun die Maschine im Betrieb mit ihrer Bearbeitungsfläche 8 auf die Oberfläche 9 eines zu bearbei­ tenden Gegenstandes 10 aufgelegt und erforderlichenfalls dagegengedrückt, so findet dort eine Oberflächenbearbeitung statt, beim Ausführungsbeispiel eine spanabhebende Schleif­ behandlung.

Wie vor allem die Fig. 2 und 3 deutlich zeigen, weist das Bearbeitungswerkzeug 5 zwei Werkzeugpartien 14, 15 auf, die jeweils einen Abschnitt 16, 17 der Bearbeitungsfläche 8 enthalten. Diese beiden Abschnitte 16, 17 sind in einer gemeinsamen Bearbeitungsebene 18 angeordnet. Die erste 14 der beiden Werkzeugpartien ist ringförmig und vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet und sie umschließt die bezüg­ lich ihr zentral angeordnete zweite Werkzeugpartie 15 vollständig.

Beide Werkzeugpartien 14, 15 sind unabhängig voneinander drehbar, wobei ihre Drehachse identisch ist und von der be­ reits oben erwähnten, rechtwinkelig zur Bearbeitungsebene 18 verlaufenden Drehachse 7 gebildet ist. Die beiden Werk­ zeugpartien 14, 15 sind nun vom Antriebsaggregat 1 derart antreibbar, daß die gegenläufig, d. h. mit entgegengesetzten Drehrichtungen 19, 20 um die gemeinsame Drehachse 7 rotie­ ren. Der Abtriebsstrang 4 ist zur Übertragung der beiden entgegengesetzten Drehbewegungen entsprechend ausgebildet, wobei eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung später noch erläutert wird.

Der große Vorteil der gegenläufigen Betriebsweise der bei­ den Werkzeugpartien 14, 15 liegt darin, daß die Handwerk­ zeugmaschine während ihres Einsatzes beispielsweise gemäß der in Fig. 1 dargestellten Art und Weise besser, präziser und einfacher geführt werden kann, wobei darüber hinaus der Kraftaufwand zum Halten und Führen der Maschine sehr gering ist. Dies rührt daher, daß das aufgrund der Reibung zwischen der Bearbeitungsfläche 8 und der Oberfläche 9 erzeugte und über den Abtriebsstrang 4 auf das Maschinengehäuse übertra­ gene resultierende Drehmoment praktisch gleich Null ist, da die von den gegenläufigen Werkzeugpartien hervorgerufe­ nen Drehmomente einander entgegengesetzt sind und sich kom­ pensieren können. Damit liegt die Aufgabe der Bedienperson der Handwerkzeugmaschine allein darin, die Maschine in der gewünschten Richtung zu führen und erforderlichenfalls an den Gegenstand 10 anzudrücken, ein separater Kraftaufwand um ein Mitdrehen des Maschinengehäuses zu verhindern, ist nicht erforderlich. Die Voraussetzungen für ein ermüdungs­ freies Arbeiten sind damit gegeben, umsomehr, als die Ma­ schine nunmehr auch wesentlich ruhiger läuft.

Der Dremomentenausgleich wird vorzugsweise durch entspre­ chende Wahl der Größenverhältnisse zwischen den beiden Be­ arbeitungsflächen-Abschnitten 16, 17 realisiert, wobei die unterschiedlichen Abstände der Abschnitte von der Drehachse 7 zu berücksichtigen sind. Es ist aus diesem Grunde möglich, auch die zweite, zentrale Werkzeugpartie 15 ringförmig aus­ zubilden, um aber durch die beiden Abschnitte 16, 17 eine zumindest annähernd zusammenhängende, großflächige Bearbei­ tungsfläche zur Verfügung zu stellen, ist es vorteilhaft, die zweite Werkzeugpartie 15 wie beim Ausführungsbeispiel scheibenförmig auszubilden. Um bei alledem evtl. Unwuchten auszuschließen, ist die scheibenförmige Werkzeugpartie 15 kreisscheibenförmig ausgebildet und koaxial zur ersten Werkzeugpartie 14 angeordnet. Der Innendurchmesser der ersten Werkzeugpartie 14 entspricht im wesentlichen dem Außendurch­ messer der zentralen zweiten Werkzeugpartie 15, wobei zwi­ schen den beiden Partien lediglich ein geringer Luftspalt 21 vorgesehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel sind beide Bearbeitungsflächen-Ab­ schnitte 16, 17 als Schleiffläche zur Durchführung von Schleif­ arbeiten ausgebildet. Die Flächenabschnitte 16, 17 können jedoch auch ohne weiteres von anderer Beschaffenheit sein, so ist es insbesondere möglich, daß die Bearbeitungsfläche von der Bürstfläche oder Polierfläche eines Bürsten- bzw. Polierbesatzes gebildet wird (nicht dargestellt). Von be­ sonderem Vorteil ist jedoch die Tatsache, daß die beiden Flächenabschnitte 16, 17 durchaus von unterschiedlicher Be­ schaffenheit sein können, indem beispielsweise der innere Flächenabschnitt 17 als Schruppfläche und der äußere Flä­ chenabschnitt 16 als Feinschleiffläche ausgebildet ist, um auf diese Weise zwei Bearbeitungsarten in einem einzigen Bearbeitungsvorgang in zeitsparender Weise zu kombinieren.

Insbesondere bei unterschiedlicher Beschaffenheit der Flä­ chenabschnitte 16, 17 ist es vorteilhaft, wenn sich die beiden Werkzeugpartien 14, 15 bzw. Flächenabschnitte 16, 17 mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten bewegen, um zugunsten des Drehmomentenausgleiches den unterschiedlichen Reibwerten zwischen den einzelnen Flächenabschnitten 16, 17 und der Gegenstandsoberfläche 9 Rechnung zu tragen. Hierbei ist die Drehzahl der beiden Werkzeugpartien zweckmäßigerwei­ se unabhängig voneinander insbesondere stufenlos einstell­ bar, so daß im Betrieb der Maschine mühelos eine Anpassung der Drehzahlen dergestalt erfolgen kann, daß sich das Maschinengehäuse drehmomentenfrei im Gleichgewicht befindet.

Es versteht sich, daß sich die Erfindung nicht auf eine als Winkelschleifer ausgebildete Handwerkzeugmaschine be­ schränkt, die Wirkungsweise des erfindungsgemäß ausgestalte­ ten und betriebenen Bearbeitungswerkzeuges ist vielmehr un­ abhängig vom Verlauf des Abtriebsstranges 4 und der Anord­ nungsweise des Antriebsaggregates 1. Aus diesem Grunde ist die in Fig. 3 abgebildete Ausführungsform des Endbereiches des Strangabschnittes 4′′ nicht an die Weiterführung über ein Winkelgetriebe 11 gebunden, wie dies beim Ausführungs­ beispiel nach den Fig. 1 und 2 erforderlich und in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Gemäß Fig. 3 ist die zentrale zweite Werkzeugpartie 15 koaxial an eine Zentralwelle 22 an­ gebracht, die unter Drehspiel koaxial von einer Hohlwelle 23 umgeben ist, die sich im Bereich des Bearbeitungswerk­ zeuges 5 flanschartig radial nach außen erweitert (bei 24) und die ringförmige äußere Werkzeugpartie 14 trägt.

Bei der winkelschleiferartigen Ausführungsform der Handwerk­ zeugmaschine führt die Hohlwelle 23 des Strangabschnittes 4′′ zu einem Kegelrad 25 im Innern des Getriebegehäuses 2. Dieses kämmt mit einem zweiten Kegelrad 25′, dessen Drehach­ se 29 rechtwinkelig zur Drehachse 7 des erstgenannten Kegel­ rades 25 verläuft, und an das sich ein weiteres Abtriebsor­ gan des ersten Strangabschnittes 4′ ebenfalls in Gestalt ei­ ner Hohlwelle 23′ anschließt. Letztere umschließt ebenfalls ein inneres Abtriebsorgan in Gestalt einer Zentralwelle 22′; beide Zentralwellen durchbringen das zugeordnete Kegelrad 25 bzw. 25′ mit Spiel und stehen ihrerseits über eine Kegel­ radpaarung 30, 30′ in kraftschlüssiger Verbindung. Der Strang­ abschnitt 4′ führt zum Antriebsaggregat 1 und dort zu einem Getriebe G, das an einen Antriebsmotor M angeflanscht ist. Das Getriebe G setzt die Drehung der nicht dargestellten Motorwelle in zwei separate Drehbewegungen entgegengesetzten Drehsinnes um, die auf die beiden Abtriebsorgane 22′, 23′ des Strangabschnittes 4′ übertragen werden. Auf diese Wei­ se läßt sich auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise der gegensinnige Drehantrieb der beiden Werkzeug­ partien 14, 15 (in Fig. 4 gestrichelt dargestellt) realisie­ ren.

Es versteht sich, daß die beiden Werkzeugpartien 14, 15 vor­ zugsweise lösbar und auswechselbar an den zugeordneten Ab­ triebsorganen 22, 23 befestigt sind, was im Verschleißfalle von Vorteil ist. Dabei bietet sich insbesondere bei der äußeren, ringförmigen Werkzeugpartie 14 eine Verbindung mittels eines Bayonettverschlusses an.

Claims (14)

1. Handwerkzeugmaschine, wie Winkelschleifer, Polierge­ rät od. dgl. mit einem Antriebsaggregat und mit einem im Be­ trieb um seine die Drehachse bildende Längsachse rotierenden scheibenförmigen Bearbeitungswerkzeug, z. B. eine Schleif­ scheibe, eine Polierbürste od. dgl., dessen eine Scheiben­ fläche eine Bearbeitungsfläche aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bearbeitungswerkzeug (5) in zwei voneinander unabhängig antreibbare, jeweils einen Abschnitt (16, 17) der Bearbeitungsfläche (8) enthaltende Werkzeugpartien (14, 15) unterteilt ist, wobei die erste Werkzeugpartie (14) als die zweite, zentrale Werkzeugpartie (15) vollständig um­ schließender Ring ausgebildet ist und die beiden Abschnitte (16, 17) der Bearbeitungsfläche im wesentlichen in einer gemeinsamen Bearbeitungsebene (18) angeordnet sind, und daß die beiden Werkzeugpartien (14, 15) in einer Betriebsart der Maschine gegenläufig um die gemeinsame Drehachse (7) rotieren.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite, zentrale Werkzeugpartie (15) scheibenförmig ausgebildet ist.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite, zentrale Werkzeugpartie (15) ringförmig ausgebildet ist.

4. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeugpartien (14, 15) koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der kleinste Innendurchmesser der äußeren ringförmigen Werkzeugpartie (14) annähernd gleich groß oder größer ist als der größte Außendurchmesser der zweiten, zen­ tralen Werkzeugpartie.

6. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Werkzeugpartie (14) kreisringförmig ausgebildet ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, zentrale Werkzeug­ partie kreisscheibenförmig oder kreisringförmig ausgebil­ det ist.

8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der äußeren ersten Werkzeugpartie (14) im wesentlichen dem Außendurchmesser der zentralen zweiten Werkzeugpartie (15) entspricht.

9. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Bearbeitungs­ kontaktes der Bearbeitungsflächen-Abschnitte (16, 17) mit einem zu bearbeitenden Gegenstand (10) auf die Maschine einwirkenden Drehmomente im Gleichgewicht sind.

10. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeugpartien (14, 15) mit voneinander unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen betreibbar sind, wobei die Drehzahlen zweck­ mäßigerweise unabhängig voneinander insbesondere stufenlos einstellbar sind.

11. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bearbeitungs­ flächen-Abschnitte (16, 17) von unterschiedlicher Beschaf­ fenheit sind und insbesondere unterschiedliche Reibwerte bzw. unterschiedliche Rauhigkeit aufweisen.

12. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eine Bearbeitungsflächen-Abschnitt (16) als Polierfläche bzw. -belag und der andere Bearbeitungsflä­ chen-Abschnitt (17) als Schleiffläche bzw. -belag ausgebil­ det ist.

13. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (1) ein Getriebe (G) enthält, das mit einem zwei im Betrieb ge­ genläufige Abtriebsorgane (22, 22′ bzw. 23, 23′) umfassenden, die beiden Werkzeugpartien (14, 15) antreibenden Abtriebs­ strang (4) in Verbindung steht, wobei die Abtriebsorgane zweckmäßigerweise als Zentralwelle (22, 22′) und diese um­ gebende Hohlwelle (23, 23′) ausgebildet sind.

14. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch lösbar und auswechselbar an den Ab­ triebsorganen (22, 23) befestigte Werkzeugpartien (14, 15).