CN105451947A - 具有电动机直接驱动装置的手持式工具机 - Google Patents

具有电动机直接驱动装置的手持式工具机 Download PDF

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CN105451947A CN201480044949.XA CN201480044949A CN105451947A CN 105451947 A CN105451947 A CN 105451947A CN 201480044949 A CN201480044949 A CN 201480044949A CN 105451947 A CN105451947 A CN 105451947A
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J·沙多
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Abstract

本发明涉及手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)。包括至少一个第一壳体半壳(13)的第一壳体(12)具有至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)。能够再充电的电池(26)用作能源。提出，所述电动机驱动装置(18)的直径(d1)与所述第二壳体部分(16)的直径(d2)的比例在0.6到1.1之间、但优选地在0.7到0.8之间。

Description

具有电动机直接驱动装置的手持式工具机
技术领域
本发明涉及具有电动机直接驱动装置的手持式工具机。
现有技术
由WO2013084655A1公知了一种根据权利要求1的前序部分的手持式工具机。
发明内容
根据本发明的具有独立权利要求特征的手持式工具机具有优点，其特别紧凑、高效率并同时能够很好地符合人体工程学地操作。手持式工具机的第一壳体有利地具有第一壳体部分和第二壳体部分。
在这里，第一壳体部分和第二壳体部分尤其应理解为理论上的、在实际中不存在的结构。这就是说，第一壳体部分和第二壳体部分不是可装配和/或可拆卸的构件单元。但也可考虑：第一壳体部分和第二壳体部分实施为分开的构件单元。
提出，由第一壳体部分接收电动机驱动装置。第二壳体部分构成为手柄。术语“手柄”应理解为构件，操作者的至少一只手可握住该构件，以便引导手持式工具机10。
有利地，电动机驱动装置的直径与第二壳体部分的直径的比例在0.6到1.1之间，但优选地在0.7到0.8之间。
手持式工具机的长度与第一壳体部分的高度的比例应在1.6到2.8之间，但优选为2.25。由此可得到特别好的可操作性。
这里，高度h应理解为第一壳体部分在y方向上的几何尺寸。对于手持式工具机的长度l应理解为手持式工具机在x方向上的尺寸。长度l包括能够再充电的电池的可从外面看到的、在手持式工具机的上边缘上延伸的长度l1在内。
提出，设有至少一个能够再充电的电池作为用于手持式工具机的能源。这里，能源应理解为构件，该构件提供用于电动机驱动装置的电能。
通过从属权利要求中给出的特征可得到根据权利要求1的手持式工具机的有利的进一步构型。
提出，电动机驱动装置与第一壳体构成共同的第一轴线。有利地，该第一轴线与马达轴线同轴心。
在有利的实施方式中，第一壳体的高度h在70mm到90mm之间，但优选地为80mm。这里，该高度h被定义为沿着第一轴线。
提出，设置有至少一个使电动机驱动装置通电的电子装置。有利地，该电子装置至少部分地接被第二壳体接收。
有利地，能够再充电的电池与第二壳体部分构成共同的第二轴线，该第二轴线穿过能够再充电的电池。
在有利的实施方式中，手持式工具机的长度l在150mm到200mm之间，但优选为180mm。这里，该长度l被定义为沿着第二轴线。这里，手持式工具机的长度l包括能够再充电的电池的长度l1在内。在没有可再充电的电池的长度l1的情况下，手持式工具机的长度l在130mm到170mm之间。但特别优选地，在没有可再充电的电池的长度l1的情况下，手持式工具机的长度l为150mm。
当手持式工具机的长度l与第二壳体部分的周长U的比例在0.8到1.8之间，尤其在1.0到1.6之间，但优选地在1.0到1.3之间时，得到非常符合人体工程学的手持式工具机。
有利地，第二壳体部分的周长U在110mm到200mm之间，尤其在125mm到185mm之间，但优选地在150mm到175mm之间。由此该手持式工具机可很好符合人体工程学地用单手操作地使用。
有利地，电动机驱动装置作为直接驱动装置工作。对于“直接驱动装置”应理解为：电子换向的马达没有中间连接传动装置地与工具主轴连接。
有利地，电动机驱动装置是电子换向的电动机。特别有利的是，电子换向的电动机是内转子马达。由此可达到高转速及高的功率密度。在另一有利的实施方式中，电子换向电动机是外转子马达。如果电子换向电动机是外转子马达，电动机驱动装置可设计得坚固及在现有情况下就可提供高转矩。因此这种驱动装置特别适用于要求高转矩的应用。
在手持式工具机的一优选构型中，工具主轴上的转速大于12000min-1。
提出，在第一壳体中布置至少一个通风器。特别有利地，该通风器集成在电动机驱动装置和用于加工工具的接收部之间。由此可保证有效的冷却。
优选地，该手持式工具机的重量在0.5kg到1.0kg之间。特别优选地，该手持式工具机的重量在0.6kg到0.7kg之间。
在有利的实施方式中，用于该手持式工具机的加工工具具有直径d，该直径在60到100mm之间，尤其在70到90mm之间，但优选地在75到80mm之间。
特别有利的是，加工工具的直径d与电动机驱动装置的直径d1的比例在1.5到2.6之间，尤其在1.8到2.4之间，但优选地在1.9到2.1之间。
有利地，加工工具的切削深度在20mm到25mm之间，优选地在15mm到20mm之间。
在有利的实施方式中，设置至少一个照明装置用于照亮工作区或类似区域。该照明装置也可将光学信息投影到加工工具上和/或周围环境中。由此可简单且可靠地给手持式工具机的操作者发送涉及手持式工具机的数据。
其它有利的及符合目的的实施方案可由附图说明及附图得知。
附图说明
在附图中示出根据本发明的手持式工具机的实施例。
附图示出：
图1：以示意图示出根据本发明的手持式工具机，
图2：以示意图示出根据本发明的手持式工具机的部分视图，
图3：以示意图示出根据本发明的手持式工具机的第二实施方式，
图4：以示意图示出根据本发明的手持式工具机的第三实施方式。
对于在不同实施例中采用的相同构件使用相同的参考数字。
具体实施方式
在图1中以示意图示出构成为角磨机的手持式工具机10。第一壳体12包括第一壳体半壳13及第二壳体半壳15。这里，两个壳体半壳之间的分隔平面位于观察者的图平面中。
此外，第一壳体12还包括第一壳体部分14及第二壳体部分16。第一壳体部分14及第二壳体部分16通过假想的分隔线17分开。这两个壳体部分14，16是理论上示出的壳体部分，以便用图说明手持式工具机10的结构。但是，它们不是可装配和/或可拆卸的壳体部分。分隔线17在y方向上垂直地延伸(见图1)及在此情况下与套筒形的区段19的轴线相交叉。这里，套筒形区段19的轴线位于观察者的视线方向上。
在第一壳体部分14中设有电动机驱动装置18。电动机驱动装置18优选实施为电子换向马达20。电动机驱动装置18驱动在图1中未详细示出的工具主轴22。第二壳体部分16被构成为手柄。对于术语“手柄”应理解为构件，围绕该构件可放置操作者的至少一只手，以便引导手持式工具机10。能够再充电的电池26用作电动机驱动装置18的能源。
电动机驱动装置18的几何尺寸大小通过其直径d1来限定，在该实施例中，该直径大约为38mm。该值未考虑在马达制造过程中出现的制造公差。在该优选构型中，电动机驱动装置18的直径d1与第二壳体部分16的直径d2的比例在0.6到1.1之间。优选地，电动机驱动装置18的直径d1与第二壳体部分16的直径d2的比例在0.7到0.8之间。这些数据未考虑通过制造公差可能产生的偏差。
在图2中以部分视图示意性地示出根据本发明的手持式工具机10。
如在图2中可见，第一壳体部分14的几何延伸尺寸通过其高度h来限定。这里，高度h是第一壳体部分14在y方向上的几何尺寸。
手持式工具机10的几何延伸尺寸通过长度l来限定。这里，该长度l是手持式工具机10在x方向上的几何尺寸。这里，长度l被限定为包括能够再充电的电池26的外部可看到的几何尺寸l1在内。这里，能够再充电的电池26的长度l1在手持式工具机10的上边缘21上延伸。
如图2中可看到的，存在手持式工具机10的长度l与第一壳体部分14的高度h的最佳比例。手持式工具机10的长度l与第一壳体部分14的高度h的比例最佳在1.5至2.8之间。优选地，手持式工具机10的长度l与第一壳体部分14的高度h的比例为2.25。这些数据不考虑由制造公差可产生的偏差。
电动机驱动装置18与第一壳体部分14构成共同的第一轴线28。共同的第一轴线28与电动机驱动装置18的马达轴30同轴心。在该实施例中，马达轴30在工具主轴22中延伸。
沿第一轴线28，第一壳体部分的高度h至少在70mm到100mm之间。优选地，该高度h为80mm。这些数据不包括可能的——然而应考虑的——由制造公差可引起的偏差。
电子装置32设置用于，使电动机驱动装置18通电。在该实施例中，电子装置32布置在第二壳体部分中。但也可考虑，电子装置32例如集成或分开地实施到电动机驱动装置18中。
此外，电子装置设置用于：根据涉及手持式工具机10的参数来控制和/或调节手持式工具机10的电动机驱动装置18。
能够再充电的电池26与第二壳体部分16共同构成共同的第二轴线34。这里，该第二轴线穿过能够再充电的电池26并有利地在第二壳体部分16的轴向方向上沿第二壳体部分16延伸。手持式工具机10的长度l沿第二轴线34来定义。
两个轴线28，34彼此成角度a，该角度在60°及120°之间，尤其在80°及100°之间，但优选地约为90°。该角度数据未考虑制造公差。
手持式工具机10沿第二轴线34的长度l至少在150mm到200mm之间。该长度l优选为180mm。手持式工具机10的长度l包括能够再充电的电池26的长度l1在内。该数据未考虑可能的制造公差。在没有能够再充电的电池26的长度l1的情况下，手持式工具机10的长度l在130mm到170mm之间，但优选地为150mm。
该手持式工具机10的另一很好符合人体工程学的构型是这样得到的，即，第二壳体部分16的长度l与第二壳体部分16的周长U的比例被最佳地设计。第二壳体部分16的长度l与第二壳体部分16的周长U的最佳比例至少在0.8到1.8之间，尤其在1.0到1.6之间，但优选地在1.0到1.3之间。这里，第二壳体部分16的周长U限定了手柄24的手柄周长。这些数据未考虑由制造公差可引起的偏差。
该手持式工具机10的特别符合人体工程学的构型通过第二壳体部分16的最佳周长来达到。在根据本发明的实施例中，手柄24的手柄周长在110mm至200mm之间，尤其在125mm至185mm之间，但优选地在150mm到175mm之间。如果手柄24的手柄周长在该数值范围内，则在操作者的任何工作位置中可用一只手引导手持式工具机10。该数据未考虑由制造公差可引起的偏差。
电子换向的电动机20直接地驱动工具主轴22。对于“直接”应理解为：电子换向电动机20没有中间连接传统的传动装置地与工具主轴22连接。
如在图2中可看到的，该电子换向电动机20是内转子马达。在该类型的马达中，定子36位于马达壳体40处，该定子承载导电的绕组38。承载永久磁铁44的转子44与马达轴30相连接。内转子马达的优点是，在高的功率密度的情况下可达到的转速高。
在图3中示出手持式工具机10的根据本发明的另一实施方式。如图3中可看到的，电子换向电动机20是外转子马达。在该类型的马达中，承载绕组38的定子36被转子42包围。磁场通过永久磁铁44来产生，这些永久磁铁布置在转子42中。转子42通常被固定在马达轴30上，而定子布置在定子支架上。这些马达的可能优点是可达到的转矩高。
在该实施例中，工具主轴上的转速至少为12000min-1。该转速可提高到20000min-1。
因为在具有电子换向电动机20的手持式工具机10中电子装置32比电刷电动机中设计得功效更高及尺寸与体积更大，冷却起到更重要的作用并因此有必要最佳地冷却。该冷却可被动或主动地实施。在被动冷却的情况下热能的排出通过对流来实现。在主动冷却的情况下待冷却的部件的热能借助冷却系统来排出。
在该实施例中，冷却系统是通风器46。通风器46集成在第一壳体部分14中。特别有利的是，该通风器46集成在电动机驱动装置18与用于加工工具48的接收部之间。但也可考虑：使用其它的冷却系统如珀尔贴元件(Peltierelemente)，闭合的冷却回路或类似系统。
同样好地可考虑：不使用通风器及例如通过智能地布置的冷却筋和/或冷却体来实现冷却。
根据本发明的手持式工具机10的另一优点是与该类型的手持式工具机的重量相比手持式工具机10具有相对小的重量。手持式工具机10的重量在0.5kg到1.0kg之间。优选地，手持式工具机10的重量在0.6kg到0.7kg之间。该重量包括能够再充电的电池26的重量及加工工具48的重量在内。
根据本发明的手持式工具机10的另一优点在于加工工具48的结构尺寸小。手持式工具机10的加工工具48例如为磨削盘，分割盘或粗加工盘。加工工具48具有直径d，该直径在60mm到100mm之间，但尤其在70mm到90mm之间。优选地，加工工具的直径d在75mm到80mm之间。这些数据未考虑由制造公差可产生的偏差。通过加工工具48的该紧凑的构型，可实现加工工具48的高旋转速度。如果工具主轴上的转速例如为20000min-1，则具有直径d为80mm的加工工具48以约80m/s的速度转动。
用于加工工具的紧凑性及电动机驱动装置18的功效的另一指标是加工工具48的直径d与电动机驱动装置18的直径d1的比例关系。在该优选构型中，加工工具48的直径d与电动机驱动装置18的直径d1的比例在1.5到2.6之间，但尤其在1.8到2.4之间。优选地，加工工具48的直径d与电动机驱动装置18的直径d1的比例在1.9到2.1之间。这些数据未考虑由制造公差可产生的偏差。
通过手持式工具机10、电动机驱动装置18及加工工具48的根据本发明的构型，实现加工工具48的切削深度，该切削深度在20mm到25mm之间，但优选地在15mm到20mm之间。
此外，防护罩49在径向方向上遮盖加工工具48的周向区域及在轴向上遮盖手持式工具机10的径向延伸的端侧区域50。
在该实施例中，手持式工具机10构成为电池运行的手持式工具机10。如在图1中可看到的，在后侧52上连接能够再充电的电池26。电池电压在3.6V到36V之间的范围中，尤其在7.2V到14.4V之间的范围中，但优选地为10.8V。该电池电压值未考虑可能的电池电压波动。
能够再充电的电池26尤其包括锂离子电池单元。这里，该能够再充电的电池26包括一个或多个电池单元串，电池单元串又相互地并联。每个单个单元具有约65mm的长度及约18mm的直径。但也可考虑：单元具有65mm至70mm的长度及14mm至约20mm的直径。锂离子蓄电池的特征是高的能量密度及即使在高负荷情况下的热稳定性，这意味着高的功率。另一大优点是很少自放电，这使得即使在较长时间停用的情况下还可提供使用。由这些优点得到了根据本发明的应用的优点，尤其是该电池运行的表面铣机10一方面可在其尺寸上作得小而紧凑另一方面可得到高的功率。
但也可考虑，能够再充电的电池26由锂空气单元、锂硫单元、锂聚合物单元或类似单元组成。此外，能够再充电的电池26能够与所示出的几何形状实施方案不同地实现，例如角形的实施方案。
在第二壳体半壳15中集成电池电压指示器54。该电池电压指示器54被设置用于：光学地指示电池电压高度。这可借助彩色LED，闪光的LED，数字指示元件，LCD及类似元件实现。
此外，可在第二壳体部分16中布置传感器装置，该传感器装置在手持式工具机10运行时检测损坏的和/或错误装配的加工工具和/或加工工具的卡紧和/或加工工具48的破裂。
此外，可以通过开关元件的操作启动阻塞装置，以便锁止工具主轴22。该阻塞装置可实施为滑块、销或杠杆。主轴的锁止可形状锁合和/或力锁合地实现。在此情况下可考虑：将例如卡锁片或摩擦片的元件安装到从动轴30上。该阻塞装置可实施为分开的构件。但也可考虑，阻塞装置集成到现有的构件中或与其组合。这样的构件可以是开关元件，调节元件或类似元件。主轴锁止可自动地进行。但也可设想，手动地操作主轴锁止。
在一实施例中，手持式工具机10不仅可在节能模式中运行，而且也可在推进模式(Boostmodus)中运行。
在图4中的实施例中，在手持式工具机10的第一壳体部分14上布置照明装置70。但该照明装置70也可布置在第二壳体部分16上。照明装置70可照亮工作区，但也可将光学信息投影到工件上和/或周围环境中。照明装置70既可具有单个LED，也可具有多个LED。LED能够以不同的结构方式和尺寸大小来设置。但照明装置70也可实施为点状光源。但也可考虑，照明装置70实施为投影装置。照明装置70可具有照明元件，所述照明元件可以不同构型地布置在第一壳体部分14上和/或第二壳体部分16上。
照明装置70可实施为光学指示装置。该光学指示装置可设置用于：给手持式工具机10的操作者提供涉及手持式工具机10的参数的指示。属于手持式工具机10的参数至少如下：
·能够再充电的电池26的充电状态
·手持式工具机10的、尤其电动机驱动装置18的、电子装置32的和/或能够再充电的电池26的过载状态
·电动机驱动装置18的转速
·电动机驱动装置18的电流、电压和/或温度
·电动机驱动装置18和/或电子装置32的温度
手持式工具机10的参数的指示例如可通过以下的指示可能性来实现：
·光色彩的改变
·光强度的改变
·不同长度的光脉冲
·不同亮度的光脉冲
·光的移动方向改变的移动光
·光脉冲，其在脉冲频率和/或亮度方面变化
此外，手持式工具机10的参数的在专业人员看来有意义的其它指示是可能的。

Claims (17)

1.手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)；包括至少一个第一壳体半壳(13)的至少一个第一壳体(12)，所述至少一个第一壳体包括至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)；和用作能源的能够再充电的电池(26)，其特征在于，所述电动机驱动装置(18)的直径d1与所述第二壳体部分(16)的直径d2的比例在0.6到1.1之间、但优选地在0.7到0.8之间。
2.手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)；包括至少一个第一壳体半壳(13)的至少一个第一壳体(12)，所述至少一个第一壳体包括至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)；和用作能源的能够再充电的电池(26)，尤其根据权利要求1的手持式工具机，其特征在于，所述手持式工具机(10)的长度l与所述第一壳体部分(14)的高度h的比例在1.5到2.8之间、但尤其为2.25，其中，所述手持式工具机(10)的长度l被定义为包括所述能够再充电的电池(26)的长度l1在内。
3.根据权利要求1的手持式工具机(10)，其特征在于，所述电动机驱动装置(18)与所述第一壳体部分(14)构成共同的第一轴线(28)，所述第一轴线与所述从动轴(30)同轴心。
4.根据权利要求1至3中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述第一壳体部分(14)沿所述第一轴线(28)的高度h在70mm到100mm之间、但优选为80mm。
5.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，用于使所述电动机驱动装置(18)通电的至少一个电子装置(32)至少部分地被所述第二壳体部分(16)接收。
6.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述能够再充电的电池(26)与所述第二壳体部分(16)构成共同的第二轴线(34)。
7.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述手持式工具机(10)沿所述第二轴线(34)的长度l在150mm到200mm之间、但优选为180mm。
8.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述手持式工具机(10)的长度l与所述第二壳体部分(14)的周长U的比例在0.8到1.8之间、尤其在1.0到1.6之间、但优选地在1.0到1.3之间。
9.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述第二壳体部分(16)的周长U在110到200mm之间、尤其在125到185mm之间、但优选地在150到175mm之间，以便使得在任何工作位置中能够用单手运行来操作所述手持式工具机(10)。
10.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，电子换向的电动机(20)驱动、并尤其直接地驱动所述工具主轴(22)。
11.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，电子换向的电动机(20)是内转子马达。
12.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述工具主轴上的转速n大于12000min-1、但尤其小于或等于20000min-1。
13.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，在所述第一壳体(14)中、尤其在所述电动机驱动装置(18)和加工工具(48)的接收部之间集成有至少一个通风器(46)。
14.根据以上权利要求中一项的手持式工具机(10)，其特征在于，所述手持式工具机(10)的重量在0.5kg到1.0kg之间、但优选在0.6kg到0.7kg之间。
15.手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)；包括至少一个第一壳体半壳(13)的至少一个第一壳体(12)，所述至少一个第一壳体包括至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)；和用作能源的能够再充电的电池(26)，具有加工工具(48)，尤其根据以上权利要求中一项的手持式工具机，其特征在于，所述加工工具(48)具有直径d，该直径在60mm到101mm之间、尤其在70mm到90mm之间、但优选地在75mm到80mm之间。
16.手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)；包括至少一个第一壳体半壳(13)的至少一个第一壳体(12)，所述至少一个第一壳体包括至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)；和用作能源的能够再充电的电池(26)，具有加工工具(48)，尤其根据权利要求15的手持式工具机，其特征在于，所述加工工具(48)的直径d与所述电动机驱动装置(18)的直径d1的比例在1.5到2.6之间、尤其在1.8到2.4之间、但优选地在1.9到2.1之间。
17.手持式工具机(10)、尤其角磨机，其具有：作用到从动轴(30)上的至少一个电动机驱动装置(18)、尤其电子换向的马达(20)，所述至少一个电动机驱动装置设置用于驱动工具主轴(22)；包括至少一个第一壳体半壳(13)的至少一个第一壳体(12)，所述至少一个第一壳体包括至少一个第一壳体部分(14)和第二壳体部分(16)，所述第一壳体部分接收所述电动机驱动装置(18)，所述第二壳体部分用作手柄(24)；和用作能源的能够再充电的电池(26)，具有加工工具(48)，尤其根据权利要求15和16的手持式工具机，其特征在于，所述加工工具(48)的切削深度在20mm到25mm之间、但优选地在15mm到20mm之间。
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