EP4251370A1

EP4251370A1 - Werkzeugmaschine mit gewindespindeltrieb

Info

Publication number: EP4251370A1
Application number: EP21778362.0A
Authority: EP
Inventors: Florian Schmid; Albert Binder
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-10-04
Also published as: EP4005735A1; WO2022111875A1; CN116507434A; US20230415218A1; EP4005735C0; WO2022111998A1; CN116490299A; EP4251371B1; EP4251371A1; US20230405779A1; EP4005733A1; EP4005735B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine (1), insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb (8), eine Abtriebswelle (11), einen Gewindespindeltrieb (12) und einen Linearaktuator (13), wobei ein von dem Antrieb (8) erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle (11) und den mit der Abtriebswelle (11) verbundenen Gewindespindeltrieb (12) auf den Linearaktuator (13) übertragbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb (12) ein inneres Gewindespindelteil (42) mit einem Außengewinde (50) und ein äußeres Gewindespindelteil (40) mit einem Innengewinde (48) aufweist, wobei das Innengewinde (48) mit dem Außengewinde (50) über wenigstens eine Lagerrolle (44) zusammenwirkt und die wenigstens eine Lagerrolle (44) wenigstens eine radial umlaufende Rille (53) aufweist, mit der die Lagerrolle (44) jeweils in das Außengewinde (50) und in das Innengewinde (48) eingreift. Die Werkzeugmaschine kann eine besonders hohe Energieeffizienz aufweisen und dennoch kostengünstig hergestellt werden.

Description

Werkzeugmaschine mit Gewindespindeltrieb

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle und den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Werkzeugmaschinen für Umform- und Schneideprozesse bekannt. Mit Hilfe dieser speziellen Werkzeugmaschinen können beispielsweise Armierungseisen durchtrennt, Rohre mechanisch verbunden oder Schlauchschellen aufgepresst werden. Zu den Aufgaben des mechanischen Verbindens gehört auch das sogenannte Crimpen, Bördeln und Quetschen.

Um die erforderlichen hohen Presskräfte für beispielsweise das Crimpen von Stahlrohren zu realisieren, verfügen die am Markt erhältlichen Umformmaschinen einen von einem Presszylinder angetriebenen Presskopf. Häufig wird dabei der Presszylinder zum Bewegen des Presskopfs hydraulisch angetrieben. Ein Elektromotor treibt wiederum eine Hydraulikpumpe an, welche die Linearbewegung des Presszylinders abtreibt. Alternativ sind auch mechanische Press-/Schneide- und Crimpwerkzeugmaschinen bekannt, welche statt der Hydraulik den Pressdruck über einen Gewindespindeltrieb in Kombination mit einem Elektromotor erzeugen. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Elektromotors über eine Gewindespindel in eine lineare Bewegung transformiert. Häufig enthalten diese Werkzeugmaschine ein zwischen Spindel und Elektromotor geschaltetes Getriebe zur Reduktion des erforderlichen Motordrehmoments und um dadurch den Motor kleiner dimensionieren zu können.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen mit hydraulisch angetriebenen Linearaktuator neigen jedoch in der Entwicklung zu komplex sowie in der Handhabung zu groß bzw. zu lang, ineffizient und zu schwer zu sein. Des Weiteren benötigen die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen mit hydraulisch angetriebenen Linearaktuator relativ lang für einen einzigen Arbeitszyklus, wobei ein Arbeitszyklus beispielsweise ein Umform- bzw. Schneidezyklus sein kann. Die bisher bei derartigen Werkzeugmaschinen vorgesehenen Gewindespindeltriebe führen zudem zu hohen Reibungsverlusten. Versuche, diese Reibungsverluste zu minimieren, führten bislang ferner zu sehr aufwändigen und damit kostenintensiven Konstruktionen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art anzubieten, die besonders kostengünstig ist und eine hohe Effizienz bei dennoch sehr hoher Lasttragfähigkeit bietet.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb, eine Abtriebswelle, einen Gewindespindeltrieb und einen Linearaktuator, wobei ein von dem Antrieb erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle und den mit der Abtriebswelle verbundenen Gewindespindeltrieb auf den Linearaktuator übertragbar ist, wobei der Gewindespindeltrieb ein inneres Gewindespindelteil mit einem Außengewinde und ein äußeres Gewindespindelteil mit einem Innengewinde aufweist, wobei das Innengewinde mit dem Außengewinde über wenigstens eine Lagerrolle zusammenwirkt und die wenigstens eine Lagerrolle wenigstens eine radial umlaufende Rille aufweist, mit der die Lagerrolle jeweils in das Außengewinde und in das Innengewinde eingreift.

Erfindungsgemäß weist die wenigstens eine Lagerrolle ein oder mehrere radial umlaufende Rillen auf. Durch die wenigstens eine Rille ist somit an der Lagerrolle kein Schraubgewinde ausgebildet. Die Lagerrolle ist somit konstruktiv sehr einfach gehalten und dementsprechend kostengünstig herstellbar. Bei Relativrotation des inneren Gewindespindelteils relativ zum äußeren Gewindespindelteil kann die Lagerrolle am Innen- und am Außengewinde abrollen. Die Lagerrolle bildet somit ein Rollenlager, das gegenüber beispielsweise einer Gleitreibung eine besonders geringe Rollreibung aufweisen kann. Der Gewindespindeltrieb kann somit zur Umsetzung der Drehbewegung in eine Translation, insbesondere parallel zu einer Axialrichtung des Gewindespindeltriebs, lediglich geringe Reibungsverluste und damit eine besonders günstige Effizienz aufweisen. Je mehr radial umlaufende Rillen die Lagerrolle aufweist, desto höhere Lasten können entlang der Axialrichtung des Gewindespindeltriebs übertragen und/oder erzeugt werden.

Wenigstens eine Rille, bevorzugt alle Rillen, kann wenigstens eine nach außen gewölbt ausgebildete Flanke aufweisen. Die Werkzeugmaschine kann vorzugsweise eine mobile Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine oder ein mobiler Bauroboter, insbesondere für Arbeiten im Hochbau und/oder im Tiefbau, beispielsweise für Installationsarbeiten, sein. Die Werkzeugmaschine kann eine Pressvorrichtung, eine Trennvorrichtung, beispielsweise eine Trennschere, und/oder eine Crimpvorrichtung sein.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Lagerrollen, insbesondere 3, 4, 6, 8, 10, 12 oder 13 Lagerrollen, aufweisen. Die Lagerrollen können gleichmäßig über den Umfang des inneren Gewindespindelteils verteilt angeordnet sein.

Vorzugsweise sind das Innengewinde und/oder das Außengewinde eingängig.

Eine einfache Montage, insbesondere eine Teilvormontage, ist möglich, wenn die wenigstens eine Lagerrolle in einem Käfig aufgenommen ist. Wenn mehrere Lagerrollen vorgesehen sind, kann ein Käfig eine gleichmäßig entlang des Umfangs des inneren Gewindespindelteils verteilte Anordnung der Lagerrollen besonders erleichtern.

Der Käfig und/oder die Laufrollen können einen Translationsfreiheitsgrad, insbesondere parallel zur Axialrichtung, relativ zum übrigen Gewindespindeltrieb aufweisen. Eine Translation des Käfigs und/oder der Laufrollen kann somit insbesondere parallel zur Längsachse des Gewindespindeltriebs möglich sein. Insbesondere kann es eingerichtet sein, dass sich bei Relativrotation des inneren Gewindespindelteils relativ zum äußeren Gewindespindelteil der Käfig mitsamt den Laufrollen, beziehungsweise im Falle eines Verzichts auf einen Käfig die Laufrollen allein, entlang der Axialrichtung relativ zum inneren Gewindespindelteil und/oder relativ zum äußeren Gewindespindelteil verlagert bzw. verlagern.

Das äußere Gewindespindelteil kann relativ zu einem Gehäuse der Werkzeugmaschine drehfest und / oder verschiebungsfest festgelegt sein. Die Relativrotation kann somit zu einer Translation des inneren Gewindespindelteils relativ zum Gehäuse führen.

Ist das innere Gewindespindelteil mit dem Linearaktuator verbunden, kann der Linearaktuator durch das innere Gewindespindelteil, insbesondere durch die Relativrotation, betätigbar sein und/oder betätigt werden. Auch kann das äußere Gewindespindelteil länger als die wenigstens eine Lagerrolle sein. Alternativ oder ergänzend kann das äußere Gewindespindelteil länger als der Käfig sein. Somit können die Lagerrollen und/oder, sofern vorhanden, der Käfig zumindest über eine gewisse Strecke hinweg in der Axialrichtung verlagert werden ohne den Bereich des äußeren Gewindespindelteils zu verlassen. Besonders bevorzugt kann dazu das äußere Gewindespindelteil wenigstens doppelt so lang sein wie die wenigstens eine Lagerrolle und/oder, sofern vorhanden, der Käfig sein.

Bei einer Klasse von Ausführungsformen der Erfindung ist der Linearaktuator entlang der Längsachse des inneren Gewindespindelteils drehbar am inneren Gewindespindelteil gelagert, sodass der Linearaktuator von Rotationen des inneren Gewindespindelteils, insbesondere relativ zum Gehäuse, entkoppelbar und/oder entkoppelt ist. Dazu kann zwischen dem inneren Gewindespindelteil und dem Linearaktuator ein Wälzlager, ein Kugellager und/oder ein Rollenlager oder dergleichen angeordnet sein.

Bei besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann der Gewindespindeltrieb, vorzugsweise das innere Gewindespindelteil, vom Antrieb über eine teleskopierbare Wellenvorrichtung antreibbar sein, sodass das Drehmoment vom Antrieb auch bei einer Translation des inneren Gewindespindelteils in Axialrichtung auf den Gewindespindeltrieb, insbesondere auf das innere Gewindespindelteil, übertragbar ist. Die Abtriebswelle kann als teleskopierbare Wellenvorrichtung ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die teleskopierbare Wellenvorrichtung als Teil der Abtriebswelle ausgebildet sein. Die teleskopierbare Wellenvorrichtung kann ein mit ein oder mehreren Längsnuten versehenes Nutenelement aufweisen, an dem vorzugsweise ein Passstück geführt sein kann.

Ist der Antrieb als bürstenloser Motor ausgebildet, kann die Werkzeugmaschine eine besonders hohe Lebensdauer aufweisen, was wiederum über die Lebensdauer hinweg betrachtet, die Kosteneffizienz der Werkzeugmaschine verbessern kann.

Das Drehmoment kann über eine Getriebevorrichtung, insbesondere über ein Untersetzungsgetriebe, besonders bevorzugt über eine Exzentergetriebevorrichtung, auf den Gewindespindeltrieb übertragbar sein und/oder übertragen werden. Bevorzugt kann eine Untersetzung um einen Faktor im Bereich von 10 bis 1000, insbesondere im Bereich von 10 bis 100, beispielsweise 20, vorgesehen sein. So kann die Werkzeugmaschine eine Exzentergetriebevorrichtung für eine Drehmomentanpassung zwischen dem Antrieb und dem Gewindespindeltrieb enthalten, wobei die Exzentergetriebevorrichtung ein von dem Antrieb antreibbaren Antriebsexzenter, ein von dem Antriebexzenter antreibbares Exzenterzahnrad, eine von dem Exzenterzahnrad antreibbare Ausgleichskupplung zur Drehmomentübertragung von dem Exzenterzahnrad auf die Abtriebswelle enthält.

Auf die Lagerrollen wirkende Belastungen können räumlich verteilt werden, insbesondere können unter Last auf die Lagerrollen wirkende Kippmomente reduziert oder gänzlich vermieden werden, wenn die Lagerrolle wenigstens eine radial umlaufende Ausgleichsrille mit einer Entlastungsflanke aufweist. Vorzugsweise kann die Lagerrolle wenigstens zwei, insbesondere eine geradzahlige Anzahl, gleichartige oder im Wesentlichen gleichartige Ausgleichsrillen aufweisen. Vorzugsweise können die wenigstens zwei, insbesondere die geradzahlige Anzahl, Ausgleichsrillen jeweils in gleichen Abständen von einer Mitte der Lagerrolle und insbesondere gleichmäßig auf beide Längshälften der Lagerrolle verteilt angeordnet und/oder ausgebildet sein.

Insbesondere kann somit durch die Ausgleichsrillen und insbesondere durch die Entlastungsflanken das Oberflächenprofil der Lagerrollen, vorzugsweise in Endbereichen der Lagerrolle zurückgesetzt sein. Besonders bevorzugt weisen die Entlastungsflanken in Richtung der Mitte der Lagerrolle zu.

Die Entlastungsflanke kann ausgebildet sein, dass das innere Gewindespindelteil und / oder das äußere Gewindespindelteil auch unter Last die Lagerrolle, insbesondere die Ausgleichsrille, im Bereich der Entlastungsflanke allenfalls mit einem im Vergleich zu einem auf die Rillen wirkenden Anpressdruck geringeren Anpressdruck kontaktiert oder - besonders bevorzugt - nicht kontaktiert.

Eine Klasse von Werkzeugmaschinen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb ein Axiallager zur Aufnahme von Kräften parallel zur Längsachse des inneren Gewindespindelteils aufweist. Das Axiallager kann somit insbesondere ausgebildet sein, den übrigen Gewindespindeltrieb und / oder den Antrieb von Belastungen parallel zur Längachse zu entkoppeln. Es hat sich gezeigt, dass die Lebensdauer der Werkzeugmaschine maßgeblich durch die Haltbarkeit des Axiallagers beeinflusst werden kann. Letztere kann wiederum von der Größe, insbesondere von einem größten Durchmesser, des Axiallagers abhängen.

So ist es günstig, wenn das Axiallager einen größten Durchmesser aufweist, der größer ist als der größte Durchmesser des Innengewindes. Insbesondere kann der größte Durchmesser des Axiallagers wenigstens 3 cm, beispielsweise wenigstens 5 cm, besonders bevorzugt wenigstens 6 cm, betragen.

Beispielsweise bei Rohrpressen ist üblicherweise zumindest ein Großteil des Gewindespindeltriebs im Bereich eines Griffbereichs der Werkzeugmaschine untergebracht. Um einen solchen Griffbereich greifen zu können, sollte der Griffbereich einen Durchmesser von höchstens 5 cm, besser höchstens 4 cm, aufweisen.

Somit ist es günstig, wenn das Axiallager außerhalb des Griffbereichs ausgebildet und/oder angeordnet ist.

Insbesondere kann das Axiallager zwischen dem Antrieb und dem äußeren Gewindespindelteil angeordnet und/oder ausgebildet sein. Dieser Bereich zwischen dem Antrieb und dem äußeren Gewindespindelteil befindet sich üblicherweise außerhalb des Griffbereichs oder zumindest erstreckt sich der Griffbereich nicht gesamthaft über diesen Bereich. Somit kann das in diesem Bereich angeordnete Axiallager einen besonders großen größten Durchmesser aufweisen.

Bei einer weiteren Klasse von Ausführungsformen ist das äußere Gewindespindelteil relativ zu dem Gehäuse der Werkzeugmaschine drehfest und parallel zur Längsachse verschiebbar.

Bei einer solchen Ausführungsform kann dann der Linearaktuator mit dem äußeren Gewindespindelteil gekoppelt sein. Insbesondere kann das äußere Gewindespindelteil eingerichtet sein, den Linearaktuator, insbesondere parallel zur Längsachse, zu verschieben.

Zur weiteren Steigerung der Lebensdauer kann die Werkzeugmaschine einen Überlastungsschutz aufweisen. Ein solcher Überlastungsschutz kann auch ermöglichen, den Antrieb mit einer höheren mittleren Geschwindigkeit zu betreiben. Im Falle, dass die Werkzeugmaschine als Rohrpresse ausgebildet ist, kann somit beispielsweise das Werkzeug erheblich schneller geöffnet oder geschlossen werden. Der Überlastungsschutz kann eine Rutschkupplung aufweisen.

Alternativ oder ergänzend kann der Überlastungsschutz einen dynamischen Anschlag aufweisen. Insbesondere kann der dynamische Anschlag ausgebildet sein, die effektive Federhärte der Gesamtkonstruktion von dem Gewindespindeltrieb bis zum Werkzeug herabzusetzen. Wird beispielsweise ein als Presswerkzeug mit Klauen ausgebildetes Werkzeug vollständig geschlossen, können somit ein harter Anschlag der Klauen aufeinander und ein entsprechend starker rückwirkender Impuls gedämpft oder vermieden werden.

Denkbar ist insbesondere, dass der Gewindespindeltrieb, der Linearaktuator, die Kraftflussumlenkungseinrichtung und / oder das Werkzeug den dynamischen Anschlag, beispielsweise in Form eines Federpaketes, aufweisen.

Für weitere Details zu möglichen Ausgestaltungen der Exzentergetriebevorrichtung wird ausdrücklich auf die europäische Patentanmeldung Aktenzeichen EP20210196, Anmeldetag 27.11.2020, Bezug genommen, deren Beschreibung, Ansprüche und Zeichnung hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme vollumfänglich eingebunden sein sollen. Weitere Vorteile ergeben sich auch aus der folgenden Figurenbeschreibung.

In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die Figuren, die Beschreibung und die Patentansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten und Baugruppen mit gleichen Bezugszeichen beziffert.

Es zeigen:

Figur 1 eine seitliche Ansicht auf eine Werkzeugmaschine in Ausgestaltung einer Rohrpresse; Figur 2 eine seitliche Schnittansicht auf die beispielhaft als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine mit einem Antrieb, einer Abtriebswelle, einem

Gewindespindeltrieb, einem Linearaktuator und einer Exzentergetriebevorrichtung;

Figur 3 eine perspektivische Schnittansicht auf die beispielhaft als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine mit dem Antrieb, der Abtriebswelle, dem Gewindespindeltrieb, dem Linearaktuator und der Exzentergetriebevorrichtung;

Figur 4 bis Figur 6 perspektivische Schnittansichten auf den Gewindespindeltrieb mit einem inneren Gewindespindelteil, einem äußeren Gewindespindelteil und einem Käfig mit Lagerrollen in unterschiedlichen Zuständen;

Figur 7 eine perspektivische Schnittansicht des Gewindespindeltriebs;

Figur 8 eine teilgeschnittene Ansicht eines Ausschnitts des Gewindespindelantriebs entlang einer Lagerrolle;

Figur 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Abbildung gemäß Figur 8;

Figur 10 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Abbildung gemäß Figur 9 und

Figur 11 eine Querschnittsansicht einer weiteren Werkzeugmaschine.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung:

In Figur 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung als Rohrpresse gezeigt. Anstelle der Ausgestaltung als Rohrpresse kann die Werkzeugmaschine 1 auch als jedes andere Schneid- oder Umformwerkzeug ausgestaltet sein. So ist es insbesondere auch möglich, dass die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 als Auspressgerät für chemische Substanzen, wie z.B. Klebstoff oder Dübelmasse ausgestaltet ist. Derartige Auspressgeräte können auch als Dispenser bezeichnet werden.

Wie in Figur 1 zu erkennen ist, weist die als Rohrpresse ausgestaltete Werkzeugmaschine 1 im Wesentlichen ein Gehäuse 2, eine Werkzeugaufnahme 3 und eine Energieversorgung 4 auf. Das Gehäuse 2 der Werkzeugmaschine 1 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und enthält ein vorderes Ende 2a, ein hinteres Ende 2b, eine linke Seitenfläche 2c, eine rechte Seitenfläche 2d, eine Oberseite 2e und eine Unterseite 2f. Ein mittlerer Anteil 2g des Gehäuses 2 dient als Handgriff zum Halten bzw. Führen der Werkzeugmaschine 1. In den Figuren 1 bis 3 ist lediglich die linke Seitenfläche 2c dargestellt. Das Gehäuse 2 geht in einen, vorzugsweise metallischen, Gehäuseabschnitt 52 über.

An dem hinteren Ende 2b des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist die Energieversorgung 4 positioniert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgung 4 als Akkumulator (auch Akku oder Batterie genannt), vorzugsweise als Lithium-basierter Akkumulator, ausgestaltet. Die als Akkumulator ausgestaltete Energieversorgung 4 kann wiederlösbar über eine Schnittstelle 5 mit dem hinteren Ende 2b des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 verbunden werden. Mit Hilfe des Akkumulators 4 wird die Werkzeugmaschine 1 bzw. die elektrischen Verbraucher der Werkzeugmaschine 1 mit elektrischer Energie versorgt.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Energieversorgung 4 der Werkzeugmaschine 1 auch als Stromkabel ausgestaltet sein zum Verbinden der Werkzeugmaschine 1 mit einer Stromnetzquelle (d.h. Steckdose).

An dem vorderen Ende 2a des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist die Werkzeugaufnahme 3 positioniert zum wiederlösbaren Aufnehmen und Halten eines Werkzeugs 6. An der Werkzeugaufnahme 3 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Werkzeug 6 in Form eines Umformwerkzeugs positioniert. Das Umformwerkzeug 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannter Presskopf ausgestaltet. Das als Presskopf ausgestaltete Umformwerkzeug 6 dient im Wesentlichen zum Bearbeiten und insbesondere Umformen von Leitungen, d.h. Rohre und Röhren. Die Leitungen sind in den Figuren nicht gezeigt.

An der Unterseite 2f des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist ein Aktivierungsschalter 7 positioniert. Mit Hilfe des Aktivierungsschalters 7 kann die Werkzeugmaschine 1 gestartet und gestoppt werden.

Im Inneren des Gehäuses 2 der Werkzeugmaschine 1 ist im Wesentlichen ein Antrieb 8, eine Antriebswelle 9, eine Exzentergetriebevorrichtung 10, eine Abtriebswelle 11 , ein Gewindespindeltrieb 12 und ein Linearaktuator 13 positioniert. Der Antrieb 8 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als bürstenloser Elektromotor ausgestaltet. Wie beispielsweise aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist der als bürstenloser Elektromotor ausgestaltete Antrieb 8 über die Antriebswelle 9 mit der Exzentergetriebevorrichtung 10 verbunden. Durch die Verbindung mit der Antriebswelle 9 wird ein in dem Antrieb 8 erzeugtes Drehmoment von dem Antrieb 8 auf die Exzentergetriebevorrichtung 10 übertragen.

Mit Hilfe der Exzentergetriebevorrichtung 10 kann eine Drehzahlübersetzung vom Antrieb 8 auf die Abtriebswelle 11 erzeugt werden.

Die Abtriebswelle 11 grenzt an den Gewindespindeltrieb 12 an. Der Gewindespindeltrieb 12 ist mit der Abtriebswelle 11 verbunden. Durch den Gewindespindeltrieb 12 kann die Drehbewegung der Abtriebswelle 11 in eine Linearbewegung umgewandelt werden.

Die Abtriebswelle 11 ist als teleskopierbare Wellenvorrichtung ausgebildet. Sie ist somit längenveränderlich. Dazu weist sie ein mit ein oder mehreren Längsnuten versehenes Nutenelement 54 auf, an dem ein Passstück 56 axial verschiebbar geführt ist. In der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 ist dazu beispielhaft eine der Längsnuten 58 zu erkennen. Das Nutenelement 54 wird von der Exzentergetriebevorrichtung 10 rotatorisch angetrieben, wodurch wiederum das im Nutenelement 54 geführte Passstück 56 mitgenommen und damit angetrieben wird. Das Passstück 56 ist wiederum über einen axial angeordneten Wellenabschnitt 60 drehfest, insbesondere über eine Keilwellenverbindung, mit einem Teil des Gewindespindeltriebs 12 verbunden.

Wie den Figuren 2 und 3 entnommen werden kann, ist der Gewindespindeltrieb 12 mit dem Linearaktuator 13, insbesondere mittels eines noch näher zu erläuternden inneren Gewindespindelteils 42 und einem Wälzlager 62, verbunden. Durch das Wälzlager 62 ist der Linearaktuator 13 rotatorisch vom Gewindespindeltrieb 12 und damit auch von der Abtriebswelle 11 entkoppelt, sodass er rein translatorische Bewegungen ausführen kann.

Der Linearaktuator 13 enthält im Wesentlichen eine Druckfeder 25 sowie eine Schubstange 26. Die Druckfeder 25 agiert dabei als Rückstellfeder für den Linearaktuator 13.

An dem Linearaktuator 13 ist eine Kraftflussumlenkungseinrichtung 27 vorgesehen. Mit Hilfe des Linearaktuators 13 und der Kraftflussumlenkungseinrichtung 27 wird die lineare Kraft des Linearaktuators 13 so auf die Werkzeugaufnahme 3 übertragen, dass das als Presskopf ausgestaltete Werkzeug 6 zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegt werden kann.

Der als Elektromotor ausgestaltete Antrieb 8 kann eingerichtet sein, sich bei einer maximalen Ausfahr- und Einfahrgeschwindigkeit des Linearaktuators 13 mit einem Drehzahlwert zwischen 10.000 und 30.000 rpm zu drehen. Insbesondere ist ein Drehzahlwert zwischen 15.000 bis 25.000 rpm für den Antrieb 8 vorgesehen.

Figuren 4 bis 6 zeigen teilgeschnittene, perspektivische Ansichten des Gewindespindeltriebs 12 in verschiedenen Zuständen.

Der Gewindespindeltrieb 12 weist ein äußeres Gewindespindelteil 40 auf, in dem das innere Gewindespindelteil 42 verschieblich mittels Lagerrollen 44, von denen eine beispielhaft in Figur 4 mit einem Bezugszeichen versehen ist, gelagert ist. Die beiden Gewindespindelteile 40, 42 sind zylinderförmig oder zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Das äußere Gewindespindelteil 40 und das innere Gewindespindelteil 42 sind aus einem Metall ausgebildet.

Wie noch im Detail erläutert wird, ist das innere Gewindespindelteil 42 entlang einer Axialrichtung A des Gewindespindeltriebs 12, insbesondere entlang seiner Längsrichtung, bewegbar.

Dazu weisen das äußere Gewindespindelteil 40 ein Innengewinde 48 und das innere Gewindespindelteil 42 ein Außengewinde 50 auf. Zur Vereinfachung der Darstellung sind das Innengewinde 48 und das Außengewinde 50 lediglich in Figur 4 mit einem Bezugszeichen markiert. Die Gewinde 48, 50 sind aufeinander abgestimmt. Insbesondere entsprechen sich ihre Steigungen. Die Gewinde 48, 50 können vorzugsweise Steigungswinkel im Bereich von 0,4 bis 4°, beispielsweise 2°, aufweisen.

Die Lagerrollen 44 sind stabförmig, insbesondere vollzylinderförmig, ausgebildet. Ihre Durchmesser entsprechen vorzugsweise im Wesentlichen der halben Differenz der Durchmesser der beiden Gewindespindelteile 40, 42. Die Lagerrollen 44 weisen umfangsseitig eine Vielzahl von umlaufenden, geschlossenen Rillen auf, von denen in Fig. 4 beispielhaft eine Rille 53 markiert ist. Die Rillen 53 verlaufen parallel zueinander. Ihr Abstand voneinander ist auf die Gewinde 48, 50 abgestimmt. Die Lagerrollen 44 sind in einem Käfig 46 angeordnet. Der Käfig 46 ist aus einem Kunststoff ausgebildet, alternativ kann er auch aus einem Metall ausgebildet sein.

Das äußere Gewindespindelteil 40 ist am Gehäuseabschnitt 52 (siehe Figur 3) drehfest und verschiebungsfest festgelegt. Das äußere Gewindespindelteil 40 ist somit ortsfest relativ zur übrigen Werkzeugmaschine 1 (siehe auch Figur 3).

Wie aus der Zusammenschau der Figuren 4 bis 6 ersichtlich ist, führt eine Rotation des inneren Gewindespindelteils 42 relativ zum äußeren Gewindespindelteil 40 zu einer Translation des inneren Gewindespindelteils 42 entlang der Axialrichtung A relativ zum relativ zur übrigen Werkzeugmaschine 1 ortsfesten äußeren Gewindespindelteil 40. Während der Rotation wandert dabei auch der Käfig 46 mitsamt den Lagerrollen 44 innerhalb des äußeren Gewindespindelteils 40 mit. Insbesondere wird das innere Gewindespindelteil 42 mit der doppelten Geschwindigkeit entlang der Axialrichtung A verlagert wie der Käfig 46 bzw. die Lagerrollen 44. Dementsprechend ist auch der Amplitudenhub der Verlagerungsbewegung des inneren Gewindespindelteils 42 doppelt so groß wie der des Käfigs 46 bzw. der Lagerrollen 44. Um trotz eines ausreichenden Amplitudenhubs des inneren Gewindespindelteils 42 sicherzustellen, dass sich der Käfig 46 und die Lagerrollen 44 stets innerhalb des äußeren Gewindespindelteile 40 bewegen und somit eine optimale Lastübertragung sichergestellt bleibt, ist das äußere Gewindespindelteil 40 doppelt so lang wie der Käfig 46.

Figur 7 zeigt den Gewindespindeltrieb 12 in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Ansicht. Zu erkennen ist dabei insbesondere, dass das innere Gewindespindelteil 42 einenends, insbesondere an dem der Abtriebswelle 11 (Figur 3) zugewandten Ende, einen Keilwellenabschnitt 64 zur Verbindung mit dem Wellenabschnitt 60 (Figur 3) aufweist.

Aus der Zusammenschau der Figuren 3 und 7 ergibt sich somit, dass die rotierende Abtriebswelle 11 das innere Gewindespindelteil 42 in Rotation versetzt, wodurch sich letzteres je nach Drehrichtung nach vorne, also in Richtung des Werkzeugs 6 (Figur 3), oder nach hinten, also in Richtung des Antriebs 8 (Figur 3) entlang der Axialrichtung A verlagert. Hierdurch wiederum wird der Linearaktuator 13 (Figur 3) betätigt, sodass sich je nach Drehrichtung das beispielsweise als Umformwerkzeug ausgebildete Werkzeug 6 öffnet oder schließt bzw. einen Anpressdruck erhöht oder reduziert. Der Gewindespindeltrieb 12, insbesondere in Verbindung mit dem Antrieb 8, kann eingerichtet sein, auf den Linearaktuator 13 einen maximalen Scherdruck im Bereich von 7 N/mm² bis 14 N/mm², vorzugsweise 14 N/mm², auszuüben. Er kann alternativ oder ergänzend eingerichtet sein, den Linearaktuator mit einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 5 m/s bis zu 100 m/s, insbesondere 60 m/s, anzutreiben.

Figur 8 zeigt in einer teilgeschnittenen Ansicht eines Ausschnitts des Gewindespindeltriebs 12 die Lagerrolle 44. Figur 9 zeigt den Ausschnitt IX gemäß Figur 8 In vergrößerter Darstellung. Figur 10 zeigt in weiter vergrößerter Darstellung den Ausschnitt X aus Figur 9.

Die Lagerrolle 44 greift mit Rillen jeweils in das Außengewinde 50 und in das Innengewinde 48 ein. Beispielhaft für die Rillen ist in Figuren 9 und 10 jeweils eine Rille 53 mit einem Bezugszeichen markiert.

Pfeile deuten in Figur 8 und Figur 10 an, dass die Rillen Lasten über Lastaufnahmeflanken, von denen wiederum beispielhaft für die Rille 53 die Lastaufnahmeflanke 70 mit einem Bezugszeichen markiert ist, vom inneren Gewindespindelteil 42 mit seinem Außengewinde 50 und / oder vom äußeren Gewindespindelteil 40 mit seinem Innengewinde 48 aufnehmen und / oder übertragen können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Lagerrolle 44 wenigstens eine Ausgleichsrille 66 auf. Die Ausgleichsrille 66 ist radial umlaufend um die Lagerrolle 44 ausgebildet. Vorzugsweise weist die Lagerrolle 44 wenigstens zwei, insbesondere eine geradzahlige Anzahl, gleichartige oder im Wesentlichen gleichartige Ausgleichsrillen auf. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Ausgleichsrillen jeweils in gleichen Abständen von der Mitte der Lagerrolle 44 und insbesondere gleichmäßig auf beide Längshälften der Lagerrolle 44 verteilt angeordnet und/oder ausgebildet.

Die Ausgleichsrille 66 ist ausgebildet, ein unter Last auf die Lagerrolle 44 wirkendes Kippmoment auszugleichen.

Zu erkennen ist, dass die Lagerrolle 44 auch mit der Ausgleichsrille 66 jeweils in das innere Gewindespindelteil 42 sowie in das äußere Gewindespindelteil 40 eingreift. Dazu kann die Ausgleichsrille 66, soweit im Folgenden nicht anders erläutert, den Rillen der Lagerrolle 44, insbesondere der Rille 53 entsprechen. Sie weist aber im Gegensatz zu der Rille 53, insbesondere im Gegensatz zu der Lastaufnahmeflanke 70, eine Entlastungsflanke 68 auf. Die Entlastungsflanke 68 ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass unter Last das innere Gewindespindelteil 42 im Bereich der Entlastungsflanke 68 die Lagerrolle 44, insbesondere die Ausgleichsrille 66, nicht oder allenfalls mit einem im Vergleich zu einem auf die übrigen Rillen wirkenden Anpressdruck geringeren Anpressdruck kontaktiert. Dazu ist die Entlastungsflanke 68 vorzugsweise bereichsweise eben oder zumindest im Wesentlichen bereichsweise eben ausgebildet. Selbst bei Last ergibt sich somit ein Zwischenraum 72 in einem Bereich zwischen der Entlastungsflanke 68 und einem dieser gegenüberliegenden, vorzugsweise leicht gewölbt ausgebildeten, Abschnitt 74 des Außengewindes 50.

Figur 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Innenbereichs einer weiteren Ausführungsform einer Werkzeugmaschine 1. Soweit nachfolgend nicht anders erläutert, kann die Werkzeugmaschine 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels den vorangehend beschriebenen Werkzeugmaschinen 1 entsprechen. Insbesondere kann sie soweit nachfolgend nicht anders beschrieben ein oder mehrere Merkmale der vorangehend beschriebenen Werkzeugmaschinen 1 aufweisen. Ihre Elemente, beispielsweise das äußere Gewindespindelteil 40, das innere Gewindespindelteil 42 und/oder die Lagerrollen 44, können soweit nicht anders beschrieben den vorangehend beschriebenen gleichartigen Elementen entsprechen.

Auch diese Werkzeugmaschine 1 kann insbesondere als Rohrpresse und insbesondere als Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein.

Ihr Gewindespindeltrieb 12 weist einen dynamischen Anschlag 76 auf. Dieser ist zwischen dem äußeren Gewindespindelteil 40 und dem Linearaktuator 13 angeordnet. Der dynamische Anschlag 76 ist als Federpaket, insbesondere als Tellerfederpaket, ausgebildet.

Bei dieser Ausführungsform der Werkzeugmaschine 1 ist das äußere Gewindespindelteil 40 relativ zu dem Gehäuse 2 der Werkzeugmaschine 1 drehfest und parallel zur Längsachse, also parallel zur Axialrichtung A, verschiebbar.

Dazu ist am äußeren Gewindespindelteil 40 ein Führungselement 78 angeordnet, das in einer Führungsnut 80 parallel zur Axialrichtung A geführt ist. Die Führungsnut 80 ist in ein Gehäuseteil 82 des Gehäuses 2 eingearbeitet. Somit ist das äußere Gewindespindelteil 40 durch das Führungselement 78 in Verbindung mit der Führungsnut 80 drehfest festgelegt. Der Linearaktuator 13 ist mit dem äußeren Gewindespindelteil 40 gekoppelt.

Bei dieser Ausführungsform kann der Antrieb 8 das innere Gewindespindelteil 42 antreiben. Dieses wiederum kann über die Lagerrollen 44 das äußere Gewindespindelteil 40 antreiben. Insbesondere kann somit das äußere Gewindespindelteil 40 parallel zur Längsachse verschoben werden. Durch diese Verschiebung kann dann an das äußere Gewindespindelteil 40 gekoppelte Linearaktuator 13 parallel zur Längsachse verschoben und damit betätigt werden, sodass auch die Kraftflussumlenkungseinrichtung 27 damit betätigbar ist.

Das Gehäuseteil 82 befindet sich in einem Griffbereich 84 der Werkzeugmaschine 1. Der Griffbereich 84 bildet einen Teil des Gehäuses 2. Er kann eine zusätzliche Gehäusewand (in Figur 7 nicht dargestellt) aufweisen. Die Gehäusewand kann ausgebildet sein, das Innere des Gehäuses 2, insbesondere des Griffbereichs 84, vor Umwelteinflüssen, beispielsweise vor Schmutz oder Feuchtigkeit, zu schützen.

Der Griffbereich 84 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Sein größter Durchmesser ist derart gewählt, dass die Werkzeugmaschine 1 am Griffbereich 84 von einer Hand eines Benutzers der Werkzeugmaschine 1 umgriffen werden kann. Beispielsweise kann der Griffbereich einen größten Durchmesser von etwa 4 cm aufweisen. Dabei beträgt der Durchmesser des äußeren Gewindeteils 40, das sich zumindest teilweise im Griffbereich 84 befindet, etwa 3,5 cm.

Der Gewindespindeltrieb 12 weist ein Axiallager 88 zur Aufnahme von Kräften parallel zur Längsachse des inneren Gewindespindelteils 42 auf. Das Axiallager 88 weist einen größten Durchmesser von wenigstens 5 cm auf.

Dazu ist das Axiallager 88 in einem Bereich zwischen dem Antrieb 8 und dem äußeren Gewindespindelteil 40 angeordnet. In diesem Bereich weist das Gehäuse 2 einen größeren größten Durchmesser auf als im Griffbereich 84, sodass das innerhalb dieses Bereichs ausreichend Platz für das Axiallager 88 verfügbar ist. Bezugszeichenliste

1 Werkzeugmaschine

2 Gehäuse

2a vorderes Ende 2a des Gehäuses

2b hinteres Ende des Gehäuses

2c linke Seitenfläche des Gehäuses

2d rechte Seitenfläche des Gehäuses

2e Oberseite des Gehäuses

2f Unterseite des Gehäuses

3 Werkzeugaufnahme

4 Energieversorgung

5 Schnittstelle

6 Werkzeug

7 Aktivierungsschalter

8 Antrieb

9 Antriebswelle

10 Exzentergetriebevorrichtung

11 Abtriebswelle

12 Gewindespindeltrieb

13 Linearaktuator

25 Druckfeder

26 Schubstange

27 Kraftflussumlenkungseinrichtung

30 Lager

40 äußeres Gewindespindelteil

42 inneres Gewindespindelteil

44 Lagerrolle

46 Käfig

48 Innengewinde

50 Außengewinde

52 Gehäuseabschnitt

53 Rille 54 Nutenelement

56 Passstück

58 Längsnute

60 Wellenabschnitt

62 Wälzlager

64 Keilwellenabschnitt

66 Ausgleichsrille

68 Entlastungsflanke

70 Lastaufnahmeflanke

72 Zwischenraum

74 Abschnitt

76 dynamischer Anschlag

78 Führungselement

80 Führungsnut

82 Gehäuseteil

84 Griffbereich

86 Antriebsabschnitt

88 Axiallager

A Axialrichtung

DA Durchmesser einer Aussparung

DK Durchmesser eines Kupplungselements

DH Innendurchmesser des Hohlzahnrads

E Exzentrizität des Exzenterzahnrads

IX Ausschnitt

X Ausschnitt

Claims

Patentansprüche

1. Werkzeugmaschine (1), insbesondere eine Rohrpresse, enthaltend einen Antrieb (8), eine Abtriebswelle (11), einen Gewindespindeltrieb (12) und einen Linearaktuator (13), wobei ein von dem Antrieb (8) erzeugtes Drehmoment über die Abtriebswelle (11) und den mit der Abtriebswelle (11) verbundenen Gewindespindeltrieb (12) auf den Linearaktuator (13) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb (12) ein inneres Gewindespindelteil (42) mit einem Außengewinde (50) und ein äußeres Gewindespindelteil (40) mit einem Innengewinde (48) aufweist, wobei das Innengewinde (48) mit dem Außengewinde (50) über wenigstens eine Lagerrolle (44) zusammenwirkt und die wenigstens eine Lagerrolle (44) wenigstens eine radial umlaufende Rille (53) aufweist, mit der die Lagerrolle (44) jeweils in das Außengewinde (50) und in das Innengewinde (48) eingreift.

2. Werkzeugmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerrolle (44) in einem Käfig (46) aufgenommen ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (46) und/oder die wenigstens eine Laufrolle (44) einen Translationsfreiheitsgrad relativ zum übrigen Gewindespindeltrieb (12) aufweisen.

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gewindespindelteil (40) relativ zu einem Gehäuse (2) der Werkzeugmaschine (1) drehfest und / oder verschiebungsfest festgelegt ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des äußeren Gewindespindelteils (40) länger als die wenigstens eine Lagerrolle (44) ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des äußeren Gewindespindelteils (40) wenigstens doppelt so lang wie die kürzeste Lagerrolle (44) ist.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (13) entlang der Längsachse des inneren Gewindespindelteils (42) drehbar am inneren Gewindespindelteil (42) gelagert ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb (12), vorzugsweise das innere Gewindespindelteil (42), vom Antrieb (8) über eine teleskopierbare Wellenvorrichtung antreibbar ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8) ein bürstenloser Motor ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment über eine Getriebevorrichtung, insbesondere ein

Untersetzungsgetriebe, besonders bevorzugt über eine Exzentergetriebevorrichtung (10), auf den Gewindespindeltrieb (12) übertragbar ist und/oder übertragen wird.

11 . Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrolle (44) wenigstens eine radial umlaufende Ausgleichsrille (66) mit einer Entlastungsflanke (68) aufweist, wobei die Entlastungsflanke (68) ausgebildet ist, dass das innere Gewindespindelteil (42) und / oder das äußere Gewindespindelteil (40) auch unter Last die Lagerrolle (44), insbesondere die Ausgleichsrille (66), im Bereich der Entlastungsflanke (68) nicht oder allenfalls mit einem im Vergleich zu einem auf die Rillen (53) wirkenden Anpressdruck geringeren Anpressdruck kontaktiert.

12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb (12) ein Axiallager (88) zur Aufnahme von Kräften parallel zur Längsachse des inneren Gewindespindelteils (42) aufweist.

13. Werkzeugmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (88) einen größten Durchmesser aufweist, der größer ist als der größte Durchmesser des äußeren Gewindespindelteils (40).

14. Werkzeugmaschine nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (88) außerhalb eines Griffbereichs (84) angeordnet und/oder ausgebildet ist.

15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (88) zwischen dem Antrieb (8) und dem äußeren Gewindespindelteil (40) angeordnet und/oder ausgebildet ist.

16. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gewindespindelteil (40) relativ zu dem Gehäuse (2) der Werkzeugmaschine (1) drehtest und parallel zur Längsachse verschiebbar ist.

17. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindespindeltrieb (12), der Linearaktuator (13), die Kraftflussumlenkungseinrichtung (27) und / oder das Werkzeug (6) einen dynamischen

Anschlag (76), beispielsweise in Form eines Federpaketes, aufweisen.