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EP2700477A1 - Getriebeanordnung für eine Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine - Google Patents

Getriebeanordnung für eine Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP2700477A1
EP2700477A1 EP13176696.6A EP13176696A EP2700477A1 EP 2700477 A1 EP2700477 A1 EP 2700477A1 EP 13176696 A EP13176696 A EP 13176696A EP 2700477 A1 EP2700477 A1 EP 2700477A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
drive spindle
gear
countershaft
coaxial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP13176696.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2700477B1 (de
Inventor
Roland Saupp
Michael Kukla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metabowerke GmbH and Co
Original Assignee
Metabowerke GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metabowerke GmbH and Co filed Critical Metabowerke GmbH and Co
Publication of EP2700477A1 publication Critical patent/EP2700477A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2700477B1 publication Critical patent/EP2700477B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/062—Means for driving the impulse member comprising a wobbling mechanism, swash plate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D16/006—Mode changers; Mechanisms connected thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2216/00—Details of portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D2216/0007—Details of percussion or rotation modes
    • B25D2216/0015—Tools having a percussion-only mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2216/00—Details of portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D2216/0007—Details of percussion or rotation modes
    • B25D2216/0023—Tools having a percussion-and-rotation mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2216/00—Details of portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D2216/0007—Details of percussion or rotation modes
    • B25D2216/0038—Tools having a rotation-only mode

Definitions

  • the invention relates to a gear arrangement for a driven machine tool with a rotating tool.
  • a machine tool may in particular comprise a drilling or impact drill or a hammer drill with or without chisel function.
  • one of a drive unit of the machine tool driven shaft protrudes with its front end in the gear assembly and drives a intermediate shaft via a drive pinion.
  • the German Offenlegungsschrift discloses DE 196 51 828 Al such a hammer drill
  • the intermediate shaft is parallel to the Bohrwerkmaschineachse, but at a distance next to this, arranged.
  • the hammer drill further comprises a Lucaspolster Kunststofftechnik and a reciprocating in the direction of Bohrwerkmaschinectionachse reciprocating wobble drive device whose swash bearing or swash plate is mounted on the rotatably driven intermediate shaft.
  • wobble drive device is understood to mean a rotation / translation converter device in which the rotational movement of a drive-side element is converted into a linear translational movement of an output-side element.
  • a rotation element acts on a wobble element, which is referred to below as a wobble bearing, in such a way that it is driven in a reciprocating manner and thereby can put another element in linear translational motion.
  • a drive spindle of the machine tool on which the tool to be rotated can be accommodated, comprises a drill sleeve, which is in engagement with the external toothing of a sprocket of the intermediate shaft seated on the intermediate shaft with an external toothed ring.
  • the length of the gear assembly is thus significantly influenced by the length and the position of the impact mechanism. So it must be ensured that the swash bearing does not collide with the driven shaft and / or the spur gear of the intermediate shaft.
  • a hammer drill which has a drive motor with a motor shaft and a motor spindle connected to the motor shaft.
  • a Schlagtechnik which is also operatively connected to the motor shaft, is via a single-stage gearbox with the Tool spindle connected.
  • the single-stage gearbox includes a Schlagtechnik drive wheel that drives the tool spindle via a ring gear.
  • the motor shaft of the drive motor in turn comprises a motor pinion whose teeth are in operative engagement with an end toothing of the striking mechanism drive wheel.
  • a machine tool comprising a drive spindle for the rotary drive of a tool, a coaxial gear ring which can be coupled to the drive spindle and an intermediate shaft which is capable of transmitting a drive torque from a driven shaft to the drive spindle.
  • the intermediate shaft has for this purpose a gear which is in engagement with the coaxial sprocket of the drive spindle.
  • a gear arrangement is provided which additionally comprises a further countershaft with a gear.
  • an object of the present invention is to provide a gear arrangement which allows better utilization of the available space.
  • a transmission arrangement for a driven Proposed machine tool comprising a rotating tool, which comprises a drive spindle for rotationally driving a tool, a coaxial ring gear which can be coupled to the drive spindle, and an intermediate shaft which can transmit drive torque from a driven shaft to the drive spindle, the intermediate shaft having a gear, which is in engagement with the coaxial sprocket of the drive spindle and wherein the gear assembly additionally comprises a countershaft with a gear.
  • the gear of the countershaft depending on the operating mode of the machine tool in engagement with the coaxial ring gear of the drive spindle or out of engagement with the coaxial ring gear of the drive spindle can be brought.
  • a wobble drive device and the torque transmission via the spur gear of the intermediate shaft can be spatially separated from each other on the drive spindle, whereby the entire gear assembly builds shorter in the direction of Bohrwerkmaschineachse.
  • the driven shaft is driven by a drive unit, for example by an electric motor or a pneumatic drive unit, and transmits its drive torque in a conventional manner to the intermediate shaft of the gear assembly.
  • the drive spindle is used for the rotary drive of a recordable on the machine tool, wherein the intermediate shaft is able to transmit the drive torque to the drive spindle via a coaxial ring gear which can be coupled to the drive spindle.
  • the drive torque can be transmitted from the driven shaft via the intermediate shaft and the coaxial sprocket on the countershaft.
  • This torque transmission can be interrupted as needed.
  • the coaxial sprocket is rotatably mounted relative to the drive spindle between at least two positions on the drive spindle rotatably.
  • the displaceable coaxial sprocket is thus not only used in this embodiment, the torque transmission, but is also used to switch between at least two operating modes of the machine tool.
  • the countershaft is co-driven while it is stationary in the at least second of the at least two operating modes.
  • the countershaft is arranged parallel to the intermediate shaft.
  • the drive spindle may comprise a drill sleeve, which comprises a coupling portion which is engageable with the coaxial sprocket of the drive spindle.
  • a coupling portion may for example comprise a coaxial flange with an internal toothing or an external toothing, which can be coupled to the coaxial toothed ring.
  • the coaxial sprocket may comprise both a first portion with an external toothing and a second portion with an internal toothing. The first section is used in this particular embodiment for coupling with the intermediate shaft and the second for coupling with the drill sleeve.
  • the coaxial sprocket can also be rotatably mounted on the outer circumference of the drill sleeve to be relatively displaceable relative to the coupling portion.
  • an actuator may be provided which is connected to an actuating element and is able to displace the coaxial ring gear relative to the drive spindle.
  • the actuator may for example comprise a slide switch, which is manually displaceable by an operator between different operating positions and as a result of its displacement, the actuator also in the Moves way that a relative displacement of the coaxial ring gear is made to the drive spindle.
  • a Heilpolster Farbwerk be provided with a wobble drive device, wherein the wobble drive device is rotatably connected to the countershaft and is able to convert a rotational movement of the countershaft in a translational movement and transmitted to the striking mechanism.
  • the wobble drive device may comprise a swash bearing which is received on the countershaft.
  • the wobble drive device is arranged with the swash bearing on the countershaft, the spur gear for transmitting the torque from the intermediate shaft to the drive spindle and the swash bearing can be arranged substantially parallel to each other. This makes it already possible to save space in the direction of the drilling tool axis. Furthermore, the torque transmission does not take place from the driven shaft directly to that shaft on which the wobble drive device is arranged, but via a separate shaft, namely the intermediate shaft. Thus, the wobble drive device, in particular the wobble bearing can be built closer towards the drive unit, since a collision with the driven shaft is not to be feared.
  • the present invention also relates to a machine tool with a rotating tool, which further comprises a drive unit for driving a driven shaft and a gear assembly having the features described above.
  • the Figure 1A shows a transmission assembly according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the gear assembly 10 includes a driven shaft 12 which is driven by a drive unit, not shown, a drive spindle 14 and an intermediate shaft 20 and a countershaft 30.
  • the drive spindle 14 has at its free remote from the driven shaft 12 end 16 a tool holder for receiving a Tool, such as a drill or chisel on.
  • the drive spindle 14 comprises a drill sleeve 18 which engages in sections thereof.
  • the drive spindle 14 extends in a longitudinal direction L, which coincides with a tool axis (Bohrwerkmaschinemaschinese).
  • the intermediate shaft 20 is used in the present transmission arrangement 10 for transmitting a drive torque from the driven shaft 12 to the drive spindle 14.
  • the intermediate shaft 20 has a first ring gear 22 which is provided with an external toothing 12a of the driven shaft 12 is engaged.
  • the drive torque is transmitted to the intermediate shaft 20 via the external teeth 12 a and the first ring gear 22.
  • the intermediate shaft 20 further includes a second ring gear 24 which is in engagement with a ring gear 28 which is rotatably mounted coaxially with the drill sleeve 18 and the drive spindle 14 at this.
  • the coaxial ring gear 28 engages around, as in the Figure 1A It can be seen, the drill sleeve 18. It is rotatable on its outer circumference and relative to the drill sleeve 18 in the direction of the longitudinal axis L displaceable (see also FIGS. 2 to 4 ) stored. In the embodiment shown, in particular, three different positions of the coaxial ring gear 28 are shown, through which this, as will be explained below, different modes of the gear assembly 10 and an associated machine tool can specify.
  • a tumble drive device 32 On the countershaft 30, which extends parallel to the intermediate shaft 20 and is arranged at a predetermined distance to this (see also FIG. 1B ), a tumble drive device 32 is arranged. This includes a swash bearing 34 which is rotatably connected to the intermediate shaft 20, and a connecting means 36 which is received in the manner of a ball joint in a corresponding receptacle 38a of a reciprocating piston or a exciter sleeve 38.
  • the wobble drive device 32 is used in a known manner to a rotational movement of the countershaft 30 in a translational movement T (see. Figures 3 and 4 ) and transfer them via an air spring on the exciter sleeve 38.
  • the countershaft 30 includes a ring gear 26, which may be in engagement with the coaxial ring gear 28 depending on the position of the coaxial ring gear 28 of the sleeve 18 or not.
  • a ring gear 26 which may be in engagement with the coaxial ring gear 28 depending on the position of the coaxial ring gear 28 of the sleeve 18 or not.
  • the gear assembly 10 includes a percussion mechanism, in the illustrated embodiment, an air cushion impactor 40 that includes a percussion piston (not shown), an anvil (not shown), and an exciter sleeve 38 and a drill sleeve 42, wherein the exciter sleeve 38 is slidably received within the drill sleeve 42 is and with this forms the air cushion receiving space 42a.
  • the percussion piston and a reciprocating motion are offset, which is transmitted via the striker to a recorded in the tool holder of the drive spindle 14 tool. Consequently, when the countershaft 30 is driven via the coaxial sprocket 28, the wobble drive device 32 converts this rotational movement into a translational movement T which, with the aid of the percussion mechanism 40, generates a striking movement of the received tool.
  • the gear assembly 10 is at least partially accommodated in a housing G and thus protected against external influences, such as dust and dirt.
  • Both the intermediate shaft 20 and the countershaft 30 are rotatably mounted in the usual manner and attached via fastening means 44 and 46 to the housing G.
  • FIG. 2 shows a first operating mode (drilling), in which the tool should only be put in a rotary motion.
  • the coaxial ring gear 28 assumes a first operating position (drilling position), in which it is in engagement with the ring gear 24 of the intermediate shaft 20 and is connected via a coupling portion 48 with the drill sleeve 18 in rotating engagement.
  • the drill sleeve 18 is thus rotated in this mode of the coaxial ring gear 28 and transmits this rotational movement in the usual way to a recorded in the tool holder tool.
  • the coaxial ring gear 28 is in its first operating position out of engagement with the ring gear 26 of the countershaft 30, so that no torque is transmitted to this.
  • the wobble drive device is therefore stationary, so that the striking mechanism 40 is also inactive.
  • the coaxial sprocket 28 by an adjustment S1 in its second Transferring operating position (hammer drilling position), this remains in engagement with the coupling portion 48 of the drill sleeve 18, so that the tool continues to perform a rotational movement.
  • the coaxial ring gear 28 engages with the ring gear 26 of the countershaft 30, whereby it is set in a rotational movement.
  • the tumble drive device 32 converts the rotary motion into a translational motion T and transmits it to the percussion mechanism 40.
  • the tool thus experiences a striking movement (hammer drilling operation) in addition to a rotary motion.
  • the coaxial ring gear 28 If the coaxial ring gear 28 is moved by a second displacement S2 along the longitudinal axis L in its third operating position (bit position), so it comes out of engagement with the coupling portion 48, whereby no rotational movement is transmitted to the drill sleeve 18. Consequently, a tool received by the tool holder is no longer subjected to a rotational movement by the torque of the driven shaft 12. However, the coaxial ring gear 28 remains engaged with the ring gear 26 of the countershaft 30, so that via the wobble drive device 32 and the percussion mechanism 40 further a beating movement is transmitted to a recorded on the tool holder tool (hammer operation or chisel operation).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (10) für eine angetriebene Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug, umfassend eine Antriebsspindel (14) zum Drehantrieb eines Werkzeugs, einen mit der Antriebsspindel (14) koppelbaren koaxialen Zahnkranz (28), sowie eine Zwischenwelle (20), welche ein Antriebsdrehmoment von einer angetriebenen Welle (12) auf die Antriebsspindel (14) zu übertragen vermag, wobei die Zwischenwelle (20) ein Zahnrad (24) aufweist, das in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) steht. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (10) zusätzlich eine Vorgelegewelle (30) mit einem Zahnrad (26) umfasst, das je nach Betriebsart der Werkzeugmaschine in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) oder außer Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) bringbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine angetriebene Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug. Eine solche Werkzeugmaschine kann insbesondere eine Bohr- oder Schlagbohrmaschine oder einen Bohrhammer mit oder ohne Meißelfunktion umfassen.
  • Bei bekannten Werkzeugmaschinen dieser Art, insbesondere bei Bohrhämmern, ragt eine von einer Antriebseinheit der Werkzeugmaschine angetriebene Welle (Motorwelle) mit ihrem vorderen Ende in die Getriebeanordnung und treibt über ein Antriebsritzel eine Zwischenwelle an. So offenbart beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 196 51 828 Al einen solchen Bohrhammer, dessen Zwischenwelle parallel zur Bohrwerkzeugachse, jedoch in einem Abstand neben dieser, angeordnet ist. Der Bohrhammer umfasst ferner ein Luftpolsterschlagwerk sowie eine sich in Richtung der Bohrwerkzeugachse hin- und herbewegende Taumeltriebvorrichtung, deren Taumellager bzw. Taumelscheibe auf der rotierend antreibbaren Zwischenwelle gelagert ist.
  • Unter der Bezeichnung Taumeltriebvorrichtung wird eine Rotations-/Translationswandler-Vorrichtung verstanden, bei der die Rotationsbewegung eines antriebsseitigen Elements in eine lineare Translationsbewegung eines abtriebsseitigen Elements umgewandelt wird. Hierbei wirkt ein Rotationselement derart auf ein im Folgenden als Taumellager bezeichnetes Taumelelement ein, dass dieses hin- und herkippend angetrieben wird und dabei ein weiteres Element in lineare Translationsbewegung versetzen kann.
  • Beispielsweise wird, wie in der DE 196 51 828 Al offenbart, eine Translationsbewegung auf einen Schlagbolzen des Luftpolsterschlagwerks übertragen, welches wiederum eine schlagende Bewegung des Werkzeugs bewirkt. Zusätzlich dient die Zwischenwelle dazu, das Antriebsdrehmoment von der angetriebenen Welle auf das Werkzeug zu übertragen. Hierzu umfasst eine Antriebsspindel der Werkzeugmaschine, an der das zu drehende Werkzeug aufgenommen werden kann, eine Bohrhülse, welche mit einem außenseitigen Zahnkranz in Eingriff mit der Außenverzahnung eines auf der Zwischenwelle sitzenden Stirnrades der Zwischenwelle steht.
  • Die Baulänge der Getriebeanordnung wird somit wesentlich durch die Länge und die Position des Schlagwerks beeinflusst. So muss sichergestellt werden, dass das Taumellager nicht mit der angetriebenen Welle und/oder dem Stirnrad der Zwischenwelle kollidiert. Der zu diesem Zweck vorzusehende Abstand zwischen der angetriebenen Welle, dem Taumellager und dem Stirnrad der Zwischenwelle führt dazu, dass die Getriebeanordnung insgesamt einen verhältnismäßig großen Bauraum in Anspruch nimmt, ohne dass dieser vollständig ausgenutzt werden kann.
  • In der DE 10 2008 054 458 Al ist ferner ein Bohrhammer beschrieben, der einen Antriebsmotor mit einer Motorwelle und einer mit der Motorwelle wirkverbundenen Werkzeugspindel aufweist. Ein Schlagwerk, das ebenfalls mit der Motorwelle wirkverbunden ist, ist über ein einstufiges Getriebe mit der Werkzeugspindel verbunden. Das einstufige Getriebe umfasst ein Schlagwerk-Antriebsrad, das die Werkzeugspindel über ein Tellerrad antreibt. Die Motorwelle des Antriebsmotors umfasst ihrerseits ein Motorritzel, dessen Verzahnung mit einer Stirnverzahnung des Schlagwerk-Antriebsrads im Wirkeingriff steht.
  • Als nächstliegender Stand der Technik offenbart die US 4,158,313 A schließlich eine Werkzeugmaschine umfassend eine Antriebsspindel zum Drehantrieb eines Werkzeugs, einen mit der Antriebsspindel koppelbaren koaxialen Zahnkranz sowie eine Zwischenwelle, welche ein Antriebsdrehmoment von einer angetriebenen Welle auf die Antriebsspindel zu übertragen vermag. Die Zwischenwelle weist hierzu ein Zahnrad auf, das in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel steht. Weiterhin ist eine Getriebeanordnung vorgesehen, die zusätzlich eine weitere Vorgelegewelle mit einem Zahnrad umfasst.
  • Auch diese beiden Getriebeanordnungen aus dem Stand der Technik benötigen einen vergleichsweise großen Bauraum, der nicht vollständig ausgenutzt werden kann.
  • Demgegenüber besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Getriebeanordnung bereitzustellen, welche eine bessere Ausnutzung des vorhandenen Bauraums ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass eine Getriebeanordnung für eine angetriebene Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug vorgeschlagen wird, die eine Antriebsspindel zum Drehantrieb eines Werkzeugs umfasst, einen mit der Antriebsspindel koppelbaren koaxialen Zahnkranz sowie eine Zwischenwelle, welche ein Antriebsdrehmoment von einer angetriebenen Welle auf die Antriebsspindel zu übertragen vermag, wobei die Zwischenwelle ein Zahnrad aufweist, das in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel steht und wobei die Getriebeanordnung zusätzlich eine Vorgelegewelle mit einem Zahnrad umfasst. Ferner ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad der Vorgelegewelle je nach Betriebsart der Werkzeugmaschine in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel oder außer Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel bringbar ist.
  • Durch Vorsehen einer Zwischenwelle sowie einer Vorgelegewelle können beispielsweise eine Taumeltriebvorrichtung und die Drehmomentübertragung über das Stirnrad der Zwischenwelle auf die Antriebsspindel räumlich voneinander getrennt werden, wodurch die gesamte Getriebeanordnung in Richtung der Bohrwerkzeugachse kürzer baut.
  • Die angetriebene Welle wird von einer Antriebseinheit, beispielsweise von einem Elektromotor oder einer pneumatischen Antriebseinheit, angetrieben und überträgt ihr Antriebsdrehmoment in üblicher Weise auf die Zwischenwelle der Getriebeanordnung. Die Antriebsspindel dient zum Drehantrieb eines an der Werkzeugmaschine aufnehmbaren Werkzeugs, wobei die Zwischenwelle über einen mit der Antriebsspindel koppelbaren koaxialen Zahnkranz das Antriebsdrehmoment auf die Antriebsspindel zu übertragen vermag. Dadurch, dass die Vorgelegewelle mit ihrem Zahnrad in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel bringbar ist, kann das Antriebsdrehmoment von der angetriebenen Welle über die Zwischenwelle und den koaxialen Zahnkranz auch auf die Vorgelegewelle übertragen werden. Dadurch, dass das Zahnrad der Vorgelegewelle jedoch auch außer Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel bringbar ist, kann diese Drehmomentübertragung je nach Bedarf unterbrochen werden.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass der koaxiale Zahnkranz relativ zu der Antriebsspindel zwischen wenigstens zwei Stellungen verschiebbar auf der Antriebsspindel drehbar gelagert ist. Der verschiebbare koaxiale Zahnkranz dient bei dieser Ausführungsform folglich nicht nur der Drehmomentübertragung, sondern wird auch zum Umschalten zwischen wenigstens zwei Betriebsarten der Werkzeugmaschine genutzt. Dabei wird bei wenigstens einer der wenigstens zwei Betriebsarten die Vorgelegewelle mitangetrieben, während sie bei der wenigstens zweiten der wenigstens zwei Betriebsarten stillsteht.
  • Dadurch dass der koaxiale Zahnkranz zum Umschalten zwischen den wenigstens zwei Betriebsarten genutzt wird, ergibt sich eine vergleichsweise einfache Schaltmimik, die ebenfalls Bauraum und Gewicht einsparen kann.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Vorgelegewelle parallel zur Zwischenwelle angeordnet ist.
  • Weiterhin kann die Antriebsspindel eine Bohrhülse aufweisen, welche einen Koppelabschnitt umfasst, der mit dem koaxialen Zahnkranz der Antriebsspindel in Eingriff bringbar ist. Ein solcher Koppelabschnitt kann beispielsweise einen koaxialen Flansch mit einer Innenverzahnung oder einer Außenverzahnung umfassen, die mit dem koaxialen Zahnkranz koppelbar ist. In letzterem Fall kann der koaxiale Zahnkranz sowohl einen ersten Abschnitt mit einer Außenverzahnung als auch einen zweiten Abschnitt mit einer Innenverzahnung umfassen. Der erste Abschnitt dient bei dieser speziellen Ausführungsform zur Koppelung mit der Zwischenwelle und der zweite zur Koppelung mit der Bohrhülse.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der die Antriebsspindel eine Bohrhülse aufweist, kann der koaxiale Zahnkranz ferner auf dem Außenumfang der Bohrhülse relativ verschiebbar zu dem Koppelabschnitt drehbar gelagert sein.
  • Weiterhin kann unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Antriebsspindel ein Stellglied vorgesehen sein, das mit einem Betätigungselement verbunden ist und den koaxialen Zahnkranz relativ zu der Antriebsspindel zu verschieben vermag. Das Betätigungselement kann beispielsweise einen Schiebeschalter umfassen, der von einem Bediener manuell zwischen unterschiedlichen Betriebsstellungen verschiebbar ist und infolge seiner Verschiebung das Stellglied ebenfalls in der Weise verschiebt, dass eine Relativverschiebung des koaxialen Zahnkranzes zu der Antriebsspindel erfolgt.
  • Bei einer Ausführungsform kann ein Luftpolsterschlagwerk mit einer Taumeltriebvorrichtung vorgesehen sein, wobei die Taumeltriebvorrichtung mit der Vorgelegewelle drehfest verbunden ist und eine Rotationsbewegung der Vorgelegewelle in eine Translationsbewegung umzuwandeln und an das Schlagwerk zu übertragen vermag.
  • Insbesondere kann die Taumeltriebvorrichtung ein Taumellager umfassen, das auf der Vorgelegewelle aufgenommen ist.
  • Dadurch, dass die Taumeltriebvorrichtung mit dem Taumellager auf der Vorgelegewelle angeordnet ist, können das Stirnrad zur Übertragung des Drehmoments von der Zwischenwelle auf die Antriebsspindel und das Taumellager im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden. Hierdurch ist es bereits möglich, in Richtung der Bohrwerkzeugachse Bauraum einzusparen. Weiterhin erfolgt die Drehmomentübertragung nicht von der angetriebenen Welle unmittelbar auf diejenige Welle, auf der die Taumeltriebvorrichtung angeordnet ist, sondern über eine separate Welle, nämlich die Zwischenwelle. Somit kann die Taumeltriebvorrichtung, insbesondere das Taumellager, näher in Richtung zu der Antriebseinheit gebaut werden, da eine Kollision mit der angetriebenen Welle nicht zu befürchten steht.
  • Insgesamt wird somit ein gegenüber dem Stand der Technik in der Länge deutlich verringertes Getriebe bereitgestellt, das den verfügbaren Bauraum optimal ausnutzt. Die Getriebeanordnung wird somit kürzer und durch Einsparung von Teilen bei der Schaltmimik auch leichter im Vergleich zum Stand der Technik.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug, die ferner eine Antriebseinheit zum Antrieb einer angetriebenen Welle sowie eine Getriebeanordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen umfasst.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, die schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Merkmale der Erfindung in Kombination miteinander dargestellt. Der Fachmann wird jedoch diese losgelöst voneinander betrachten und gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Unterkombinationen miteinander verbinden können.
  • Die Figuren zeigen schematisch:
    • Figur 1A
    eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht;
    Figur 1B
    eine quergeschnittene Ansicht gemäß der Schnittebene B-B der Figur 1A;
    Figur 2-4
    schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung der Figur 1A und 1B in unterschiedlichen Betriebsarten.
  • Die Figur 1A zeigt eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Getriebeanordnung 10 umfasst eine angetriebene Welle 12, welche von einer nicht dargestellten Antriebseinheit angetrieben ist, eine Antriebsspindel 14 sowie eine Zwischenwelle 20 und eine Vorgelegewelle 30. Die Antriebsspindel 14 weist an ihrem freien von der angetriebenen Welle 12 abgewandten Ende 16 eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Meißels, auf. Ferner umfasst die Antriebsspindel 14 eine Bohrhülse 18, die diese abschnittsweise umgreift. Die Antriebsspindel 14 erstreckt sich in einer Längsrichtung L, welche mit einer Werkzeugachse (Bohrwerkzeugachse) zusammenfällt.
  • Parallel zu der Antriebsspindel 14 erstrecken sich die Zwischenwelle 20 und die Vorgelegewelle 30. Die jeweiligen Drehachsen sind mit dem Bezugszeichen Z für die Drehachse der Zwischenwelle 20 und V für die Drehachse der Vorgelegewelle 30 bezeichnet.
  • Die Zwischenwelle 20 dient bei der vorliegenden Getriebeanordnung 10 zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von der angetriebenen Welle 12 auf die Antriebsspindel 14. Hierzu weist die Zwischenwelle 20 einen ersten Zahnkranz 22 auf, der mit einer Außenverzahnung 12a der angetriebenen Welle 12 in Eingriff steht. Das Antriebsdrehmoment wird über die Außenverzahnung 12a und den ersten Zahnkranz 22 auf die Zwischenwelle 20 übertragen. Die Zwischenwelle 20 weist ferner einen zweiten Zahnkranz 24 auf, der in Eingriff mit einem Zahnkranz 28 steht, welcher koaxial zu der Bohrhülse 18 und der Antriebsspindel 14 an dieser drehbar gelagert ist.
  • Der koaxiale Zahnkranz 28 umgreift, wie in der Figur 1A zu erkennen ist, die Bohrhülse 18. Er ist an ihrem Außenumfang drehbar und relativ zu der Bohrhülse 18 in Richtung der Längsachse L verschiebbar (vgl. auch Figuren 2 bis 4) gelagert. In der gezeigten Ausführungsform sind insbesondere drei unterschiedliche Stellungen des koaxialen Zahnkranzes 28 gezeigt, durch welche dieser, wie nachfolgend erläutert wird, unterschiedliche Betriebsarten der Getriebeanordnung 10 und einer zugehörigen Werkzeugmaschine vorgeben kann.
  • An der Vorgelegewelle 30, welche sich parallel zu der Zwischenwelle 20 erstreckt und mit einem vorgegebenen Abstand zu dieser angeordnet ist (vgl. auch Figur 1B), ist eine Taumeltriebvorrichtung 32 angeordnet. Diese umfasst ein Taumellager 34, welches drehfest mit der Zwischenwelle 20 verbunden ist, sowie ein Verbindungsmittel 36, das in der Art eines Kugelgelenks in einer entsprechenden Aufnahme 38a eines Hubkolbens bzw einer Erregerhülse 38 aufgenommen ist. Die Taumeltriebvorrichtung 32 dient in bekannter Weise dazu, eine Rotationsbewegung der Vorgelegewelle 30 in eine Translationsbewegung T (vgl. Figuren 3 und 4) umzuwandeln und diese über eine Luftfeder auf die Erregerhülse 38 zu übertragen.
  • Ferner umfasst die Vorgelegewelle 30 einen Zahnkranz 26, der je nach Stellung des koaxialen Zahnkranzes 28 der Bohrhülse 18 in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz 28 stehen kann oder nicht. Somit kann in wenigstens einer Betriebsart, bei der gezeigten Ausführungsform in zwei Betriebsarten (gezeigt in den Figuren 3 und 4), das Antriebsdrehmoment von der angetriebenen Welle 12 über die Zwischenwelle 20 und den koaxialen Zahnkranz 28 auf die Vorgelegewelle 30 übertragen werden.
  • Die Getriebeanordnung 10 umfasst schließlich ein Schlagwerk, in der gezeigten Ausführungsform ein Luftpolsterschlagwerk 40, das einen Schlagkolben (nicht dargestellt), einen Döpper (nicht dargestellt) sowie eine Erregerhülse 38 und eine Bohrhülse 42 umfasst, wobei die Erregerhülse 38 innerhalb der Bohrhülse 42 verschiebbar aufgenommen ist und mit dieser einen das Luftpolster aufnehmenden Raum 42a bildet. In bekannter Weise wird innerhalb des Raums 42a mittels der Erregerhülse 38 der Schlagkolben und in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, welche über den Döpper auf ein in der Werkzeugaufnahme der Antriebsspindel 14 aufgenommene Werkzeug übertragen wird. Wird folglich die Vorgelegewelle 30 über den koaxialen Zahnkranz 28 angetrieben, so wandelt die Taumeltriebvorrichtung 32 diese Drehbewegung in eine translatorische Bewegung T um, welche mit Hilfe des Schlagwerks 40 eine schlagende Bewegung des aufgenommenen Werkzeugs erzeugt.
  • Die Getriebeanordnung 10 ist zumindest abschnittsweise in einem Gehäuse G aufgenommen und somit gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise Staub und Verschmutzung, gesichert. Sowohl die Zwischenwelle 20 als auch die Vorgelegewelle 30 sind in üblicher Weise drehbar gelagert und über Befestigungseinrichtungen 44 und 46 an dem Gehäuse G angebracht.
  • Anhand der Figuren 2 bis 4 werden nun nachfolgend die unterschiedlichen Betriebsarten der Getriebeanordnung 10 und somit einer mit dieser Getriebeanordnung 10 ausgestatteten Werkzeugmaschine erläutert. Die Figur 2 zeigt dabei eine erste Betriebsart (Bohren), bei der das Werkzeug nur in eine rotatorische Bewegung versetzt werden soll. Hierfür nimmt der koaxiale Zahnkranz 28 eine erste Betriebsstellung (Bohrstellung) ein, in der er in Eingriff mit dem Zahnkranz 24 der Zwischenwelle 20 steht und über einen Koppelabschnitt 48 mit der Bohrhülse 18 in drehendem Eingriff verbunden ist. Die Bohrhülse 18 wird in dieser Betriebsart folglich von dem koaxialen Zahnkranz 28 mitgedreht und überträgt diese Drehbewegung in üblicher Weise auf ein in der Werkzeugaufnahme aufgenommenes Werkzeug. Weiterhin steht der koaxiale Zahnkranz 28 in seiner ersten Betriebsstellung außer Eingriff mit dem Zahnkranz 26 der Vorgelegewelle 30, so dass auf diese kein Drehmoment übertragen wird. Die Taumeltriebvorrichtung steht folglich still, so dass das Schlagwerk 40 ebenfalls inaktiv ist.
  • Wird nun, wie in der Figur 3 gezeigt, der koaxiale Zahnkranz 28 durch eine Verstellbewegung S1 in seine zweite Betriebsstellung (Hammerbohrstellung) überführt, so bleibt dieser weiterhin in Eingriff mit dem Koppelabschnitt 48 der Bohrhülse 18, so dass das Werkzeug weiterhin eine Drehbewegung ausführt. Zusätzlich gelangt jedoch der koaxiale Zahnkranz 28 in Eingriff mit dem Zahnkranz 26 der Vorgelegewelle 30, wodurch diese in eine Drehbewegung versetzt wird. Infolgedessen wandelt die Taumeltriebvorrichtung 32 die Drehbewegung in eine Translationsbewegung T um und überträgt diese auf das Schlagwerk 40. Das Werkzeug erfährt somit zusätzlich zu einer Drehbewegung noch eine Schlagbewegung (Hammerbohrbetrieb).
  • Wird der koaxiale Zahnkranz 28 durch eine zweite Verschiebung S2 entlang der Längsachse L in seine dritte Betriebsstellung (Meißelstellung) bewegt, so gelangt er außer Eingriff mit dem Koppelabschnitt 48, wodurch keine Drehbewegung mehr auf die Bohrhülse 18 übertragen wird. Ein von der Werkzeugaufnahme aufgenommenes Werkzeug wird folglich nicht mehr durch das Drehmoment der angetriebenen Welle 12 mit einer Drehbewegung beaufschlagt. Der koaxiale Zahnkranz 28 verbleibt jedoch in Eingriff mit dem Zahnkranz 26 der Vorgelegewelle 30, so dass über die Taumeltriebvorrichtung 32 und das Schlagwerk 40 weiterhin eine schlagende Bewegung auf ein an der Werkzeugaufnahme aufgenommenes Werkzeug übertragen wird (Hammerbetrieb bzw. Meißelbetrieb).

Claims (9)

  1. Getriebeanordnung (10) für eine angetriebene Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug, umfassend:
    - eine Antriebsspindel (14) zum Drehantrieb eines Werkzeugs,
    - einen mit der Antriebsspindel (14) koppelbaren koaxialen Zahnkranz (28), sowie
    - eine Zwischenwelle (20), welche ein Antriebsdrehmoment von einer angetriebenen Welle (12) auf die Antriebsspindel (14) zu übertragen vermag, wobei die Zwischenwelle (20) ein Zahnrad (24) aufweist, das in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) steht, und
    wobei die Getriebeanordnung (10) zusätzlich eine Vorgelegewelle (30) mit einem Zahnrad (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (26) der Vorgelegewelle (30) je nach Betriebsart der Werkzeugmaschine in Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) oder außer Eingriff mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) bringbar ist.
  2. Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der koaxiale Zahnkranz (28) relativ zu der Antriebsspindel (14) zwischen wenigstens zwei Stellungen verschiebbar auf der Antriebsspindel (14) drehbar gelagert ist.
  3. Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (30) parallel zur Zwischenwelle (20) angeordnet ist.
  4. Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspindel (14) eine Bohrhülse (18) aufweist, welche einen Koppelabschnitt (48) umfasst, der mit dem koaxialen Zahnkranz (28) der Antriebsspindel (14) in Eingriff bringbar ist.
  5. Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der koaxiale Zahnkranz (28) auf dem Außenumfang der Bohrhülse (18) relativ verschiebbar zu dem Koppelabschnitt (48) drehbar gelagert ist
  6. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied vorgesehen ist, das mit einem Betätigungselement verbunden ist und den koaxialen Zahnkranz relativ zu der Antriebsspindel zu verschieben vermag.
  7. Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftpolsterschlagwerk (40) mit einer Taumeltriebvorrichtung (32) vorgesehen ist, wobei die Taumeltriebvorrichtung (32) mit der Vorgelegewelle (30) drehfest verbunden ist und eine Rotationsbewegung der Vorgelegewelle (30) in eine Translationsbewegung (T) umzuwandeln und an das Schlagwerk (40) zu übertragen vermag.
  8. Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Taumeltriebvorrichtung (32) ein Taumellager (34) umfasst, das auf der Vorgelegewelle (30) aufgenommen ist.
  9. Werkzeugmaschine mit einem sich drehenden Werkzeug, einer Antriebseinheit zum Antrieb einer angetriebenen Welle sowie einer Getriebeanordnung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 8.
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