CN100522502C - 手持式工具机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及手持式工具机，尤其是锤钻，具有一个工具机壳体(10)及一个集成在该工具机壳体上的刀夹(12)，该刀夹在第一工作方式中可借助一个电动机(19)驱动旋转及在第二工作方式中不可转动地固定在工具机壳体(10)上，该工具机具有一个工作方式转换开关(20)，该转换开关具有一个可被移动以便致使转换工作方式起作用的离合部件(21)及一个引起该离合部件移动的操作机构(22)。为了在工作方式转换时通过操作者无误地操作及避免与其相关的工具机损坏，操作机构(22)被作为电执行机构(23)、优选电磁铁(25)构成，它由一个电子控制单元(24)控制。

Description

手持式工具机
技术领域
本发明涉及一种手持式工具机，尤其是锤钻。
背景技术
在公知的设计成钻孔机/凿锤机(Meisselhammer)的手持式工具机中，刀夹与一个转动或驱动套筒刚性地连接，驱动套筒本身可由一个传动机构的一个配合在该套管上的从动齿轮携带旋转。轴向上可有限移动地保持在刀夹中的刀具在轴向上将由一个冲击机构加载，该冲击机构通过一个锤或冲头将脉冲形式的冲击施加到刀具的杆端部。该手持式工具机可选择地工作在“冲击钻孔”工作方式及“凿钎”工作方式中。在这两种工作方式中刀具由冲击机构加载。在工作方式“冲击钻孔”中，在刀夹中插入冲击钻头，刀夹及由此该刀具可被驱动旋转。在工作方式“凿钎”中，在刀夹中插入凿钎刀具，刀夹不可转动地固定在工具机壳体上，及凿钎刀具在冲击机构的作用下仅进行轴向锤击运动。一个工作方式转换开关用于转换工作方式，该转换开关具有一个手动操作的旋钮及一个可由该旋钮移动的拨叉。该拨叉承载有一个离合环(Kupplungsring)，该离合环在第一移动位置中使转动套管与传动机构的从动齿轮刚性地联接及在第二移动位置中刚性地与工具机壳体相连接。在一个中间位置上离合环既不作用在从动齿轮上也不作用在工具机壳体上，以致转动套管及由此刀夹可无驱动地自由转动。
在带旋转刀具的手持式工具机上由于操作或工件缺陷或刀具的损坏可导致：作用在手持式工具机上的力不再能由操作者控制住及可能导致操作者的受伤。
在公知的带旋转刀具的手持式工具机(EP 0 771 619 B1)中设有一个系统，借助该系统可识别这样的、所谓控制不住的卡死状态及对在此情况下引起的工具机壳体的旋转运动进行制动及限制。该系统包括：一个传感器，该传感器检测总体表征手持式工具机的空间量度的运动参数、例如工具机壳体的加速度、转动速度或转动行程；一个运算器，它在由传感器提供的运动参数达到或超过一个预给定的阈值后产生一个控制信号；及一个执行机构，该执行机构根据运算器的控制信号中断旋转刀具的驱动。该执行机构被作为刀具驱动路径中的去耦离合器和/或作为用于关断驱动电动机的开关和/或作为用于驱动路径与工具机壳体的冲击式连接的离合器构成。
发明内容
按照本发明，提出了一种手持式工具机，具有一个工具机壳体、一个集成在该工具机壳体上的刀夹，该刀夹在第一工作方式中可借助一个电动机驱动旋转及在第二工作方式中不可转动地固定在工具机壳体上，该工具机具有一个工作方式转换开关，该转换开关具有一个可被移动以便激活工作方式的离合部件及一个引起该离合部件移动的操作机构，其中：该操作机构具有一个电执行机构及一个控制该执行机构的电子控制单元，其中，在工具机壳体上设有一个与控制单元连接的传感器，用于在刀夹被旋转地驱动的工作方式中检测刀具的卡死，及控制单元被这样地构造，即当出现传感器信号时该控制单元一方面使电动机转换到无电流及另一方面控制执行机构，以便转换到刀夹被固定在工具机壳体上的工作方式。
根据本发明的、具有上述技术方案的手持式工具机具有其优点，即通过将工作方式转换装置由一个手动的旋钮改为一个电子控制的执行机构可实现在工作方式之间与操作者无关的转换，该转换可排除工具机工作期间的转换及由此可避免部件的误操作及磨损，这就总地导致了工具机工作寿命的增高。在最简单的情况下，工作方式由操作者通过一个设置在工具机壳体上的键盘来预选择，在一个高级的实施形式中自动地进行工作方式的设置，其方式是，一个传感器检测刀夹中存在的刀具的类型及将相应的识别信号输出给电子控制单元，由该控制单元本身来调节到所属的工作方式。在后一情况下附加地得到安全性的提高，因为可避免由以下引起的事故危险：将手持式工具机调节到一个工作方式，该工作方式与在刀夹中插入的加工刀具不适配，例如在“冲击钻孔”的工作方式中在刀夹中插入了凿钎刀具。
通过在下面说明中描述的措施可得到在上述技术方案中给出的手持式工具机的有利的进一步构型及改进。
根据本发明的一个有利的实施形式，在工具机壳体上设有一个手动操作的、用于工具机接通及关断的电开关，它作为所谓的“防意外开关”构成，用于在钻孔工作时对操作者提供附加的安全性，即在刀具旋转的工作方式“冲击钻孔”时必需手动地抵抗一个复位弹簧的力地保持在其闭合位置中。当松开该开关时，该开关被打开及工具机停机。因为在工作方式“凿钎”时刀夹固定在工具机壳体上，不需要这种“防意外开关”，所以根据本发明的一个有利的实施形式，对该电开关配置了一个由控制装置控制的电磁铁，它的磁力大于复位弹簧的弹簧力。控制单元被这样构造，即在刀具非旋转的工作方式中它对电磁铁提供一个励磁电流，当操作者取消对开关的操作时该励磁电流使电开关保持在闭合位置中。
根据本发明的一个有利的实施形式，电开关被这样构造，即为了转换到其打开位置该电开关可手动地从通电的电磁铁上抬起，由此即使在纯冲击工作时也可在任何时候关断工具机。因为随着电开关的打开也中断了对电磁铁的供电，所以该电磁铁只有在电开关下次闭合才可被通电。
在本发明的另一构型中，用于转换工作方式的电子信号还可附加地被用来：致使手持式工具机中本身公知的升压功能起作用。在转换到纯冲击工作时这种升压功能对电驱动电动机进行再调节。
根据本发明的一个有利的实施形式，在工具机壳体上设有一个与控制单元连接的传感器，用于在刀夹旋转的工作方式中检测刀具的卡死，及控制单元被这样地构造，即当出现传感器信号时一方面使电动机转换到无电流及另一方面控制执行机构，以转换到刀夹固定在工具机壳体上的工作方式或将刀夹置成空转。通过该结构上的措施就以简单的方式在手持式工具机中集成了用于控制不住的卡死状态的安全功能，该功能动用了现有的部件及除了用于识别卡死状态的传感器外不需要附加的硬件。在此，通过执行机构的相应控制可作到：使将刀具置成转动的驱动套筒固定到工具机壳体上或使它无驱动地自由转动。
附图说明
以下将借助在附图中所示的实施例来详细描述本发明：
图1：一个部分剖割的手持式工具机的示意性侧视图，
图2：图1中部分II的放大视图。
具体实施方式
图1中以侧视图示意性示出的手持式工具机被设计为锤钻，它可选择地工作方式“冲击钻孔”及工作方式“凿钎”中运行。该手持式工具机具有一个机器壳体10，在该壳体上成型有一个用于抓持工具机的弓形手把11。在工具机壳体10的背离弓形手把11的端部上，在工具机壳体10中集成了一个刀夹12，在其中可无相对转动地及轴向有限运动地接收一个可更换的刀具13。在冲击钻孔工作时刀具13是一个冲击钻头及在锤击或凿钎工作时是一个凿钎刀具。如图中非详细表示地，刀夹12刚性地与一个可转动地支承在工具机壳体10中的驱动套筒14联接，该驱动套筒可由一个这里示意性示出的电动机19通过一个在这里作为锥齿轮传动装置构成的齿轮传动装置15旋转地驱动。该齿轮传动装置15具有一个可转动地接收在驱动套筒14上的从动齿轮16及一个与该从动齿轮16啮合的锥形小齿轮17。锥形小齿轮17无相对转动地配合在一个输出轴18上，该输出轴由电动机19直接地或通过一个中间传动装置43驱动。如这里非详细表示地，由电动机19还驱动一个冲击机构，该冲击机构通过一个可在驱动套筒14中轴向移动地导行的冲击活塞及锤或冲头在中间夹有空气垫的情况下用固定在刀夹12中的刀具13的前端施行冲击。在DE 28 20 128 A1中描述了冲击机构的一个示范结构。
为了调节工作方式，设有一个工作方式转换开关20，它具有一个轴向可移动的离合部件21及一个引起该离合部件移动的操作机构22。该离合部件21被设计成这样，即它在第一移动位置中使齿轮传动装置15的从动齿轮16与驱动套筒14刚性地联接及在第二移动位置中使驱动套筒14无相对转动地固定在工具机壳体10上。操作机构22为此具有一个电执行机构23及一个控制该执行机构23的电子控制单元24。在图1的实施例中该电执行机构23被作为电磁铁25构成。变换地，电执行机构23也可以是伺服电动机。由执行机构23操作的离合部件21包括一个拨叉26及一个固定在该拨叉26上的、带有内齿部分271(图2)的中间环27。当使电磁铁25通电时拨叉26可抵抗一个复位弹簧28的力移动。这里作为压簧构成的复位弹簧28的在一侧支撑在拨叉26上及另一侧支撑在一个固定在工具机壳体10上的支架29上。支架29用一个一体成形的保持套筒291包围着驱动套筒14。保持套筒291在其向着从动齿轮16的端部区段上带有一个环形的外齿段30。从动齿轮16在其向着支架29的端部区段上带有一个外齿环31，它的齿距与保持套筒291上的齿段30的齿距相等。在保持套筒291与从动齿轮16之间，一个带有外齿部分的齿轮32无相对转动地设置在驱动套筒14上，该齿轮32的齿距也等于齿段30与齿环31的齿距。齿轮32的端部靠触在保持套筒291及从动齿轮16上及具有一个轴向宽度，该宽度大于中间环27的轴向宽度一些。中间环27用其内齿部分271啮合在齿轮32的外齿部分中，及可视移动而定，附加地沉入从动齿轮16上的齿环31中或沉入保持套筒291上的齿段30中。在中间环27的所述第一移动位置-该位置是当电磁铁25未通电流及在复位弹簧28的作用下占据的位置-中，从动齿轮16通过中间环27无相对转动地与齿轮32连接，以使得从动齿轮16与驱动套筒14无相对转动地连接。在第二移动位置-当电磁铁25通过最大电流时通过拨叉26的抵抗复位弹簧28的力的移动使中间环27转换到该位置-中，齿轮32与齿段30刚性地连接，以使得无相对转动地承载齿轮32的驱动套筒14不可转动地被固定在支架29上。在中间环27的第一移动位置上，手持式工具机工作在“冲击钻孔”的工作方式中，在该工作方式中不仅旋转驱动装置而且冲击机构均起作用，在中间环27的第二移动位置上，手持式工具机工作在“凿钎”工作方式中，在该工作方式中刀具13仅由冲击机构来驱动。
属于工作方式转换开关20的还有一个设置在工具机壳体10上的键盘33，借助它可由操作者手动地预选择所需的工作方式。该键盘33通过一个在图1中用虚线表示的连接导线34与控制单元24相连接。控制单元24与电磁铁25的连接导线用35来指示。
一个电开关36用于接通及关断手持式工具机的电动机19，这里该电动机如控制单元24那样由一个蓄电池(Akku)供给电流，该电开关可手动地通过一个翻转键(Kipptaste)37来操作，并且是这样的，即随着翻转键37的压下使开关36闭合及随着翻转键37的松开使开关36打开。在此，翻转键的复位是通过一个压簧38来实现的。该作为所谓的防意外开关构成的电开关36用于操作者的安全，以便当释放翻转键37时使手持式工具机转换到无驱动。
通过电开关36的闭合也实现了对控制单元24的供电。由键盘输入的、用于手持式工具机的所希望的工作方式的预选择信号在控制单元24中被处理及根据预给定导致对电磁铁25通电或不通电。如果预选择了工作方式“凿钎”，则电磁铁25被通电，及该电磁铁抵抗复位弹簧28的力使拨叉26与中间环27转移到图1及2所示的移动位置上，在该位置上中间环27使驱动套筒14不可转动地固定在保持套筒291上。被接通的电动机19仅驱动冲击机构，而同样被该电动机19驱动转动的从动齿轮16在驱动套筒14上空转。如果预选择了工作方式“冲击钻孔”，则电磁铁25被控制单元24转换成无电流，及复位弹簧28使拨叉26与中间环27在图1及2中向右移动，直到中间环27的内齿部分271沉入到从动齿轮16上的齿环31中。现在从动齿轮16通过中间环27及齿轮32与驱动套筒14无相对转动地连接，及现在刀具13通过驱动套筒14及刀夹12也被驱动旋转。
因为在工作方式“凿钎”中出于安全的原因电开关36的防意外功能是不需要的及也是不理想的，所以对电开关36配置了一个电磁铁39，该电磁铁通过一个连接导线40与控制单元24相连接。电磁铁39被这样地设计，以致它在被通电流时产生磁力，该磁力大于压簧38的复位力。如果通过键盘33预选择了工作方式“凿钎”，则控制单元24起动电磁铁39的供电，该电磁铁抵抗压簧38的力使电开关36保持在闭合位置中，即使当电开关36的翻转键37被释放时亦如此。为了在工作方式“凿钎”中在任何时候也可使冲击机构停止，翻转键37被构成具有一个长杠杆臂371及一个短杠杆臂372的肘形杆形式。如果操作者用一个手指在翻转键37的长杠杆臂371上施加一个压力，则电开关36被转换到其闭合位置，在该位置中通过对电磁铁39通电流使它保持在工作方式“凿钎”中。如果操作者在短杠杆臂372上施加压力，则电开关36抵抗电磁铁39的磁力地又回到其打开位置及中断对电动机19的电流供给。
在手持式工具机的另一构型中，工作方式的电子转换不是通过操作者的预选择，而是根据在刀夹12中插入的刀具13的类型自动地执行的。为此在刀夹12中置入一个传感器41，它既识别刀夹12中的刀具13的存在，也识别该刀具13的类型，即能够确定，它是一个冲击钻头还是一个凿钎刀具。传感器41通过连接导线42与电子控制单元24相连接。键盘33及连接导线34被取消。如果现在使手持式工具机的电开关36闭合，则由传感器41对控制单元24发出一个刀具类别信号。如果该类别信号表征凿钎刀具，则电控制单元24起动对电磁铁25的通电，及在驱动系统中调节出工作方式“凿钎”，即仅是冲击机构由电动机19驱动。如果由传感器41向控制单元23提供的类别信号表征冲击钻头刀具，则由控制单元24不引起电磁铁25的通电。复位弹簧28负责驱动系统中工作方式“冲击钻孔”的设定。由电动机19既驱动冲击机构也驱动驱动套筒14。
如图1中示意性示出地，电动机19到蓄电池44的电连接通过一个电磁继电器45的开关触点451来实现，该开关触点被设置在电动机19及蓄电池44的连接导线46中。该继电器45由控制单元24控制。只要电开关36闭合，继电器45就流过电流及继电器触点451闭合。
工作方式转换开关20附加地用于：使手持式工具机具有用于不受控制的卡死情况的安全功能。当旋转的刀具由于操作或工件缺陷被极度制动或完全卡死时，发生该卡死情况，由此引起手持式工具机壳体的强烈转动，这可导致操作者的受伤。为此在工具机壳体10中设置了一个传感器47，它检测刀具的卡死及通过连接导线48对控制单元24输出一个相应的输出信号。为此该传感器检测工具机壳体10的一个运动参数，例如它的加速度或速度或转动行程。该运动参数在控制单元24中与一个预给定阈值比较。当传感器信号达到或超过该阈值时，控制单元24一方面使继电器45转换到无电流，由此继电器触点451被打开及电动机19被关断。控制单元24另一方面引起电磁铁25的通电。通电的电磁铁25抵抗复位弹簧28的力使拨叉26这样程度地移动，直到与它连接的中间环27的内齿部分271与从动齿轮16上的齿环31脱离啮合，由此使从动齿轮16在驱动套筒14上空转及用于刀具13转动的传动路径被中断。在此，通过电磁铁25流过相应大的电流使中间环27或移动这样远，直到它的内齿部分271沉入构造在保持套筒291上的齿段30中及由此使驱动套筒14通过齿轮32无相对转动地固定在工具机壳体10上，或仅这样程度地移动，即内齿部分271仅与齿轮32相配合。在后一情况下，驱动套筒14及由此刀夹12保持无驱动地可自由转动。

Claims (17)

1.手持式工具机，具有一个工具机壳体(10)、一个集成在该工具机壳体上的刀夹(12)，该刀夹在第一工作方式中可借助一个电动机(19)驱动旋转及在第二工作方式中不可转动地固定在工具机壳体(10)上，该工具机具有一个工作方式转换开关(20)，该转换开关具有一个可被移动以便激活工作方式的离合部件(21)及一个引起该离合部件移动的操作机构(22)，其特征在于：该操作机构具有一个电执行机构(23)及一个控制该执行机构(23)的电子控制单元(24)，其中，在工具机壳体(10)上设有一个与控制单元(24)连接的传感器(47)，用于在刀夹(12)被旋转地驱动的工作方式中检测刀具的卡死，及控制单元被这样地构造，即当出现传感器信号时该控制单元一方面使电动机(19)转换到无电流及另一方面控制执行机构(23)，以便转换到刀夹(12)被固定在工具机壳体(10)上的工作方式。
2.根据权利要求1的手持式工具机，其特征在于：工作方式转换开关(20)具有一个设置在工具机壳体(10)上的键盘(33)，用于预选择工作方式，该键盘与控制单元(24)相连接。
3.根据权利要求1的手持式工具机，其特征在于：工作方式转换开关(20)具有一个与控制单元(24)相连接的传感器(41)，用于对插入刀夹(12)的刀具(13)分类；控制单元(24)根据该传感器(41)的分类信号控制执行机构(23)，用于调节出对于刀夹(12)中存在的刀具(13)所需的工作方式。
4.根据权利要求1-3中一项的手持式工具机，其特征在于：该执行机构(23)是一个伺服电动机。
5.根据权利要求1-3中一项的手持式工具机，其特征在于：该执行机构(23)是一个电磁铁(25)。
6.根据权利要求5的手持式工具机，其特征在于：操作机构(22)具有一个复位弹簧(28)，它具有与该电磁铁(25)的磁力方向相反的弹簧力。
7.根据权利要求1-3中一项的手持式工具机，其特征在于：刀夹(12)刚性地与一个可转动地支承在工具机壳体(10)中的驱动套筒(14)联接；在驱动套筒(14)上可转动地配合有一个与电动机(19)联接的齿轮传动装置(15)的从动齿轮(16)，及无相对转动地配合有一个在轴向上与该从动齿轮(16)紧邻的齿轮(32)；该从动齿轮(16)具有一个齿环(31)，该齿环的齿距与齿轮(32)的齿距相一致；在壳体(10)上设有一个向着齿轮(32)的、环绕驱动套筒(14)的、具有相同齿距的齿段(30)；离合部件(21)具有一个轴向上可移动的、带有内齿部分(271)的中间环(27)，该中间环被这样构造，即它可选择地被与齿轮(32)及工具机壳体(10)上的齿段(30)形成配合或与齿轮(32)形成配合或与齿轮(32)及从动齿轮(16)上的齿环(31)形成配合。
8.根据权利要求7的手持式工具机，其特征在于：离合部件(21)具有一个由执行机构(23)操作的拨叉(26)，中间环(27)固定在该拨叉上及该操作机构(22)的复位弹簧(28)作用在该拨叉上。
9.根据权利要求1-3中一项的手持式工具机，其特征在于：在工具机壳体(10)上设有一个手动操作的电开关(36)，用于工具机的接通及关断，该电开关这样地构造，即它在刀夹被旋转驱动的工作方式中必需手动地抵抗复位弹簧(38)的力被保持住。
10.根据权利要求9的手持式工具机，其特征在于：对电开关(36)配置了一个由控制装置(24)控制的电磁铁(39)，它的磁力大于复位弹簧(38)的弹簧力；控制单元(24)被这样构造，即它在刀夹(12)被固定在工具机壳体(10)上的工作方式期间对配置给电开关(36)的电磁铁(39)提供励磁电流。
11.根据权利要求10的手持式工具机，其特征在于：电开关(36)被这样构造，即该电开关可被手动地从通电的该配置给电开关(36)的电磁铁(39)上抬起，以转换到其打开位置。
12.根据权利要求11的手持式工具机，其特征在于：电开关(36)具有被构造成带一个长杠杆臂及一个短杠杆臂(371，372)的肘形杆形式的翻转键(37)并且被这样地构造，即，该电开关(36)通过作用在长杠杆臂(371)上的压力可转换到其闭合位置，及通过作用在短杠杆臂(372)上的压力可抵抗通电的该配置给电开关(36)的电磁铁(39)的磁力地转换到其打开位置。
13.根据权利要求7的手持式工具机，其特征在于：通过对所述作为执行机构(23)的电磁铁(25)的控制使中间环(27)转换到一个移动位置中，在该位置中该中间环的内齿部分(271)与驱动套筒(14)上的齿轮(32)及与工具机壳体(10)上的齿段(30)形成齿啮合。
14.根据权利要求13的手持式工具机，其特征在于：所述作为执行机构(23)的电磁铁(25)以减小的励磁电流被控制，该励磁电流的量值被如此地确定，以致中间环(27)的移动行程足够使其内齿部分(271)与从动齿轮(16)上的齿环(31)脱离啮合。
15.根据权利要求13的手持式工具机，其特征在于：在刀夹(12)被旋转地驱动的工作方式中，所述作为执行机构(23)的电磁铁(25)被转换到无电流及中间环(27)由该操作机构(22)的作用在拨叉(26)上的复位弹簧(28)转换到一个移动位置中，在该位置中该中间环的内齿部分(271)与从动齿轮(16)上的齿环(31)啮合。
16.根据权利要求1的手持式工具机，其特征在于：该手持式工具机是锤钻。
17.根据权利要求7的手持式工具机，其特征在于：所述齿轮传动装置是锥齿轮传动装置。
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