CN107000181B - 手持式工具机 - Google Patents

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Abstract

手持式工具机具有用于将工具(4)保持在作业轴线(3)上的工具容纳部(2)、用于将冲击施加到所述工具(4)上的气动冲击机构(6)以及由横向于所述作业轴线(3)设置的弯曲弹簧(29)和质量体(28)组成的减震器(27)。中间轴(11)围绕着平行于作业轴线(3)的转动轴线(12)通过马达(5)驱动。在所述中间轴(11)上设置用于驱动所述气动冲击机构(6)的摆动驱动装置(14)。此外，在所述中间轴(11)上设置具有朝平行于作业轴线(3)的推动方向突出的凸轮(39)的凸轮盘(36)。所述弯曲弹簧(29)具有针对凸轮(39)设计的配对件(46)。所述凸轮(39)贴靠在配对件(46)上使弯曲弹簧(29)朝推动方向预紧。

Description

手持式工具机
技术领域
本发明涉及一种凿削用手持式工具机，该手持式工具机包含用于减少振动的减震器。
发明内容
手持式工具机具有用于将工具保持在作业轴线上的工具容纳部、用于将冲击施加到工具上的气动冲击机构以及由横向于作业轴线设置的弯曲弹簧和质量体组成的减震器。中间轴围绕着平行于作业轴线的转动轴线通过马达驱动。在中间轴上设置用于驱动气动冲击机构的摆动驱动装置。此外，在中间轴上设置具有沿着平行于作业轴线的推动方向突出的凸轮的凸轮盘。弯曲弹簧具有针对凸轮设计的配对件。凸轮贴靠在该配对件上使弯曲弹簧朝推动方向预紧。
减震器受到转动的凸轮碰撞。该碰撞在弯曲弹簧因减震器处于静止状态而处在静止位置上时或者在减震器尚未完全起振时发生。凸轮周期性地迫使减震器进行最小偏转。但是减震器可能由于手持式工具机的振动的激励更剧烈地偏转。所述碰撞与冲击机构的运动同步实现，并且因此也与手持式工具机的振动同步实现。
一种构造方案规定，当凸轮和配对件相对于转动轴线处在径向对置的角位置时，凸轮盘不与弯曲弹簧接触。凸轮每围绕转动轴线转动一周，凸轮盘就会与弯曲弹簧松开一次，使得减震器至少在该阶段期间能够自由振动。优选所述减震器在振荡的至少50％可自由振动，即不与凸轮接触并且仅通过质量的惯性驱动。
一种构造方案规定，通过弯曲弹簧在弯曲轨道上引导质量体。该弯曲弹簧能够以第一端部固定在机器壳体上并且在第二端部上固定有质量体，其中，所述第一端部和第二端部设置在与中间轴径向对置的位置上。凸起部可以与第一端部间隔开间距，该间距等于第一端部到第二端部的间距的30％至50％之间。
一种构造方案规定，弯曲弹簧通过贴靠在配对件上的凸轮而从静止位置发生的最大偏转在1度至5度之间。
一种构造方案规定，凸轮具有朝向弯曲弹簧的螺旋状侧翼，该侧翼经由在30度到90度之间的中心角朝推动方向升高。配对件可具有朝向凸轮的螺旋状侧翼，该侧翼经由在30度到90度之间的中心角朝推动方向的反方向升高。在碰撞时被导入到减震器上的力优选保持为小的。由此避免在弯曲弹簧中引发较高频的谐振。
冲击机构的气动锤在中间轴的角位置的情况下被最大程度压缩。在此时刻，凸轮处在相对于凸起部的一个特殊位置上，该特殊位置取决于凸轮是设置在弯曲弹簧的上游还是下游。如果凸轮是在弯曲弹簧的上游，则凸轮和凸起部相对于转动轴线处在相同的角位置上，意即，凸轮能够使凸起部最大程度地偏转。如果凸轮是设置在弯曲弹簧的下游，则凸轮和凸起部相对于转动轴线正好径向对置，意即偏移了180度。减震器最优化地与冲击机构的运动协调一致地被激发。
在中间轴处在第一角位置的情况下，摆动驱动装置位于背离于工具的死点上。在第二角位置的情况下，凸轮位于使弯曲弹簧最大程度偏转的角位置上。只要凸轮是设置在弯曲弹簧的背离于工具的侧上，第二角位置就能够有利地在95度和115度之间跟随第一角位置。只要凸轮是设置在弯曲弹簧的朝向工具的侧上，第一角位置就能够有利地在65度和85度之间跟随第二角位置。
附图说明
下面的说明将根据示例性的实施方式和附图阐述本发明。附图如下：
图1示出冲击钻头；
图2示出冲击钻头的处于静止位置上的减震器；
图3示出冲击钻头的、朝冲击方向偏转的减震器；
图4示出冲击钻头的、朝冲击方向的反方向偏转的减震器；
图5示出减震器的弯曲弹簧；
图6示出用于碰撞减震器的凸轮盘；
图7示出减震器和凸轮盘的凸轮的相对运动；
图8示出冲击机构的同步于图7的运动。
如无另行说明，则相同的或者功能相同的元件在各附图中用相同的附图标记标识。
具体实施方式
图1示出示例性的冲击钻头1。该冲击钻头1具有工具保持件2，该工具保持件能够沿作业轴线3容纳钻头4、凿子或者其它工具。马达5能够驱动工具保持件2围绕作业轴线3转动。此外，冲击机构6能够周期性地沿作业轴线3将冲击朝冲击方向7施加到处在工具容纳部2中的工具上以用于凿削运行。所述冲击机构6由马达5驱动。使用者借助主开关8使马达5投入运行。马达5和冲击机构6设置在机器壳体9中。电池组或者电源线为马达5供电。使用者能够借助固定在机器壳体9上的手柄10引导冲击钻头1。
所述冲击钻头1具有带有中间轴11的可换档的传动装置。该中间轴11围绕转动轴线12可转动地支承。该转动轴线12平行于作业轴线3。马达5与在中间轴11上的驱动小齿轮13啮合并且永久驱动该中间轴11。所述中间轴11将转矩传递到用于冲击机构6的摆动驱动装置14和用于工具容纳部2的转动驱动装置15上。该示例性的传动装置能够使工具容纳部2的转动驱动装置接通和断开。换挡套16可在中间轴11上轴向地在第一位置和第二位置之间运动。在示出的第一位置上，所述换挡套16的内啮合部嵌接到中间轴11的啮合部17中，在第二位置上，换挡套16脱离啮合状态。所述换挡套16处于与齿圈18永久嵌接的状态中，该齿圈与转动驱动装置15和工具容纳部2耦联。换档手柄球能够让使用者操作换挡套16在所述两个位置之间运动。类似的换挡套可以设置在中间轴11上以用于接通和断开摆动驱动装置。
所述摆动驱动装置14将中间轴11的转动运动转换成用于冲击机构6的、周期性的线性运动。该摆动驱动装置14包含摆动盘19和摆动指部20。示例性的摆动盘19包括具有由中间轴11驱动的内环和与摆动指部20连接的外环的滚动轴承。所述外环能相对于所述内环围绕朝转动轴线12倾斜的轴线转动，但是所述外环通过摆靠在冲击机构6上的摆动指部20相对于围绕转动轴线12的转动制动。受到驱动的内环强制使外环和摆动指部20在由中间轴11的转动轴线12和作业轴线3构成的平面E中围绕枢转轴线周期性地枢转运动，该枢转轴线穿过所述转动轴线12延伸并且垂直于所构成的平面E。
所述气动冲击机构6具有激励活塞21和冲击器22，所述二者在冲击机构6的导管23中同轴于作业轴线3地引导。所述激励活塞21与摆动指部20相连接。摆动指部20的枢转运动转换成激励活塞21的周期性的线性运动。由在激励活塞21和冲击器22之间的气动腔24构成的空气弹簧将冲击器22的运动耦联到激励活塞21的运动上(图8)。冲击器22可以直接冲击到钻头4的后端部上或者间接经由基本静止的中间冲击器25将其脉冲的一部分传递到钻头4上。冲击机构6的冲击次数与中间轴11的转数相同。
周期性冲击的冲击机构6在机器壳体9中产生震动，所述震动对于使用者的感受而言即为手柄10的振动。所述振动导致使用者过早疲劳并且在过度加载的情况下可能造成健康损害。手柄10可为了减少振动经由减震元件26与机器壳体9连接。各减震元件26尤其减少振动的高频部分并且将所述高频部分转换成热。所述减震元件26优选由开孔的聚合物泡沫组成。减震元件26的效果有限。手持式工具机1的引导要求手柄10稳定刚性地连接到机器壳体9上，而对于理想的减震来说，宽松柔性的连接才是有利的。
示例性的冲击钻头1具有减震器27以减少振动。所述减震器27具有质量体28和弯曲弹簧29。该质量体28仅由弯曲弹簧29保持并且优选此外不受引导。质量体28可沿着作业轴线3在弯曲的轨道(近似于圆形轨道)上向前和向后运动。所述弯曲的轨道优选处在由作业轴线3和中间轴11的转动轴线12构成的平面E(图2的图平面)中。减震器27具有静止位置30(在图2中示出)，当没有力作用到减震器27上时，质量体28和弯曲弹簧29返回到所述静止位置中。质量体28可在所述弯曲的轨道上从静止位置30中偏转出来(参见图3和图4)。弯曲弹簧29在此弹性地弯曲并且将回弹到静止位置30中的力施加到质量体28上。减震器27在从静止位置30中偏转31出来后以其固有频率围绕同一静止位置振动。质量弹簧系统的固有频率通过弯曲弹簧29的刚性和质量体28的质量预先给定。
减震器27与冲击机构6协调一致。所述固有频率选择为大致与冲击机构6的冲击次数相同，例如在冲击次数的100％至105％之间。所述仅经由弯曲弹簧29耦联到机器壳体9上的、具有惯性的质量体28动态地反作用于冲击机构6的振动，由此减少机器壳体9的、作用到手柄10上的振动。一旦冲击机构6接通并且产生振动，所述惯性的质量体28就基于其自身的惯性开始相对于机器壳体9运动。受到冲击机构6激励后，质量体28在两个反转点之间摆动，所述两个反转点在图3和图4中示出。偏转31的幅度取决于冲击钻头1的负载。所述偏转对于典型的应用(例如在加工钢筋混凝土时)从系列试验中是已知的。偏转31在下面表示弯曲弹簧29相对于其静止位置30的倾斜角度。
图2示出示例性的、处在其静止位置30上的减震器27。弯曲弹簧29在静止位置上设置成基本垂直于作业轴线3。所述弯曲弹簧29的一个端部构造为悬挂部32并且固定在机器壳体9上。质量体28固定在弯曲弹簧29的远离悬挂部32的端部33上。远侧端部33到悬挂部32的间距是弯曲弹簧29的最大尺寸或者说长度34。弯曲弹簧29的厚度35，即其沿着作业轴线3的尺寸比长度34小至少一个数量级。所述弯曲弹簧29能沿着作业轴线3弹性地弯曲。质量体28在弯曲轨道上围绕悬挂部32运动。弯曲弹簧29的长度34预先给定到悬挂部32的间隔。所述弯曲轨道非常近似于具有半径等于长度34的圆弧。弯曲弹簧29随着偏转增大而逐渐弯曲，由此缩短半径。优选所述弯曲弹簧29朝第三空间方向是刚性的。弯曲轨道在由作业轴线3和中间轴11的转动轴线12构成的平面E(图2的图平面)中延伸。质量体28和悬挂部32相对于平面E对称地设置。减震器27优选设置在机器壳体9中的足够大的空腔中，使得质量体28在典型的振动的情况下不接触在机器壳体9中的元件，弯曲弹簧29除外。
凸轮盘36使减震器27的起振变得更容易，尤其是在最初所述冲击机构6尚未加速到预定的冲击次数时。所述凸轮盘36使减震器27朝推动方向37偏转到其静止位置30的一侧；例如沿冲击方向7设置在减震器27上游的凸轮盘36使减震器27偏转到静止位置30的沿冲击方向7背离的侧上。当减震器27振动到静止位置30的另一侧时，凸轮盘36不接触减震器27(图4)。有利地，减震器27的所述典型偏转30在起振状态下以及在主动的冲击机构6的情况下大于减震器27的由凸轮盘36可能强制产生的偏转38。减震器27按照其固有频率自由振动，意即，只通过质量体28的惯性和弯曲弹簧29的刚性预先给定。
所述凸轮盘36设置在中间轴11上，与弯曲弹簧29相邻。凸轮盘36可以集成在驱动小齿轮13中、集成在摆动盘19中或者构造成独立的盘。中间轴11以与摆动盘19相同的转速驱动凸轮盘36，由此摆动盘19的摆动运动和凸轮盘36的转动运动具有恒定的角偏移。凸轮盘36可以与摆动盘19一起由中间轴11耦联或者松开，以激活或者去激活冲击机构6。
所述凸轮盘36具有唯一的凸轮39，该凸轮沿着平行于作业轴线3的推动方向37朝着弯曲弹簧29突出。示例性的凸轮39具有顶部40、沿着运转方向41直至升高到顶部40的侧翼42以及到顶部40后下降的侧翼43(图6)。螺旋状的侧翼42、43朝着推动方向37升高或朝着推动方向37下降。侧翼42能够线性地以围绕转动轴线12的转动角度升高。升高的侧翼42的中心角44例如处在45度至90度之间的区间内。下降的侧翼43优选构造成与升高的侧翼42对称。整个凸轮39最大覆盖180度的中心角。在凸轮39的外部，所述示例性的凸轮盘36以与转动轴线12相同的径向间距具有凹部45。凸轮盘36只能以所述一个凸轮39接触弯曲弹簧29。受中间轴11的驱动，凸轮39覆盖与转动轴线12同轴的、环形的旋转容积。
弯曲弹簧29具有朝着凸轮盘36、与推动方向37相反地突出的凸起部46，凸轮39可在该凸起部上敲击。为此，当弯曲弹簧29处于静止位置上时，所述凸起部46突出进入到被凸轮39越过的旋转容积中。凸起部46可以与凸轮39相同地构造。所述示例性的凸起部46具有顶部47，该顶部朝着凸轮盘36的方向突出。凸起部46具有朝着顶部47沿转动反向升高的侧翼48和到顶部47后下降的侧翼49。所述升高的侧翼48的中心角50例如处在45度至90度之间的区间内。所述顶部47优选处在平面E中并且在质量体28和中间轴11之间。
图7说明减震器27受到的凸轮盘36的碰撞。纵坐标示出凸轮盘36和弯曲弹簧29沿着作业轴线3在平面E中的位置。所述位置通过中间轴11的周期性的角位置51表示。所述角位置51在0度的情况下位于平面E中并且指向质量体28。减震器27的运动通过凸起部46或者说其顶部47体现。所示出的减震器28的运动在下面的阐述中不包括通过振动产生的激励，伴随所述振动典型地会出现较大的偏转。虚线表示在静止位置30中顶部47的位置。
凸轮盘36受中间轴11驱动围绕转动轴线12转动。凸轮39向弯曲弹簧29的凸起部46靠近。凸轮39沿推动方向37以升高的侧翼42超过凸起部46的静止位置30。示例性地，所述凸轮39在角位置52为-45度的情况下超过静止位置30。所述角位置52通过凸轮盘36到静止位置30的轴向间距得出。只要减震器27不运动并且因此凸起部46处在静止位置30上，凸轮盘39就会开始使减震器27朝推动方向37偏转并且拉紧。当凸轮39的顶部40具有与凸起部46的顶部47相同定向的角位置53时，通过凸轮39强制产生的偏转38是最大的。所述两个相同定向的顶部40、47例如都在0度。所述两个顶部40、47位于具有质量体28的平面E中和减震器27的振动平面中。所述强制产生的最大偏转38在1度至5度的范围内。
到达强制产生的最大偏转38后，凸轮39立即以下降的侧翼43离开凸起部46。所述凸轮39不再朝着推动方向37将力施加到弯曲弹簧29上。相应地，弯曲弹簧29放松并且使质量体28沿着推动方向37的反方向朝着静止位置30的方向加速。凸起部46以增加的速度反向于推动方向37运动。所述下降的侧翼48的在中间轴11的转速的情况下的升高率选择为大于凸起部46的速度。相应地在弯曲弹簧29和凸轮盘36之间开有间隙。减震器27的运动此时只通过质量体28的惯性和弯曲弹簧29的刚性预先给定。中间轴11的一圆周的至少75％是自由运动(270度)。
减震器27振动超过静止位置30，并且当凸轮39在约180度时，减震器达到其与推动方向37的反方向的最大偏转31。凸轮39再次处于平面E中，然而是在中间轴11的朝向弯曲弹簧29的悬挂部32的侧上。凸轮39和凸起部46相对于转动轴线12正好径向对置。优选沿着转动轴线12与凸轮39相对地设置弯曲弹簧29的凹部54，凸轮盘36的凹部45优选沿着转动轴线12与凸起部46相对。无论弯曲弹簧29的偏转31的幅度大小，凸轮盘36和弯曲弹簧29在径向对置的角位置55上不相互接触。在图7中示出的幅度38仅包括通过凸轮盘36产生的激励，在凿削用的冲击钻头1中，所述偏转38在典型应用的情况下更大至少20％。
减震器27的强制产生的最大偏转38优选与气动腔24的最大压缩同时实现。中间轴11同步驱动摆动指部20，由此间接驱动冲击机构6，并且也驱动凸轮盘36。在角位置57的情况下，例如在255度(-105度)的情况下，摆动指部20周期性到达其背离于工具的死点56。所述摆动指部20使自身和激励活塞21随后朝冲击方向7运动。冲击机构6的气动腔24被压缩。在死点56后，在95度和115度之间达到最大压缩。摆动驱动装置14到凸轮盘36的固定的角偏移这样选择，使得凸轮39到凸起部46的相同定向的角位置53在95度至115度之间跟随摆动驱动装置14的背离于工具的死点56。如果凸轮盘36设置在弯曲弹簧29的工具侧，则角偏移移动180度。
已处于振动中的减震器27应当尽可能少地受凸轮39干扰。凸起部46设计为可快速离开被凸轮39覆盖的区域。顶部47为此处于中间轴11的背离于悬挂部32的侧上。顶部47到悬挂部32的间距在弯曲弹簧29的长度34的30％至50％之间。
所述弯曲弹簧29可垂直于平面紧固。弯曲弹簧29的宽度58优选大于其厚度35并且小于其长度34。所述示例性的弯曲弹簧29构造成板状的板式弹簧(图5)。弯曲弹簧29包围中间轴11。所述弯曲弹簧29的悬挂部和连同质量体28在一起的远侧端部33在中间轴11的在径向上相反的相对置的侧上。弯曲弹簧29例如具有凹部59，穿过该凹部引导中间轴11。所述弯曲弹簧29可具有一个另外的凹部54，穿过该凹部引导平行于中间轴11设置的冲击机构6。各凹部54、59具有足够大的尺寸，使得弯曲弹簧29在其由于质量体28发生偏转的情况下不会碰撞中间轴11和冲击机构6。所述弯曲弹簧29例如由弹簧钢或者纤维复合材料制成。

Claims (11)

1.手持式工具机，所述手持式工具机具有：
-工具容纳部(2)，用于将工具(4)保持在作业轴线(3)上；
-马达(5)；
-气动冲击机构(6)，用于将冲击施加到所述工具(4)上；
-由横向于所述作业轴线(3)设置的弯曲弹簧(29)和质量体(28)组成的减震器(27)；
-中间轴(11)，所述中间轴围绕平行于所述作业轴线(3)的转动轴线(12)通过马达(5)驱动；
-设置在所述中间轴(11)上的摆动驱动装置(14)，用于驱动所述气动冲击机构(6)；
-设置在所述中间轴(11)上的凸轮盘(36)，所述凸轮盘具有沿平行于作业轴线(3)的推动方向(37)突出的凸轮(39)；
-设置在所述弯曲弹簧(29)上的、针对所述凸轮(39)的配对件(46)，其中，所述凸轮(39)贴靠在所述配对件(46)上使弯曲弹簧(29)沿推动方向(37)预紧。
2.根据权利要求1所述的手持式工具机(1)，其特征在于，当所述凸轮(39)和配对件(46)相对于转动轴线(12)在径向对置的角位置中时，所述凸轮盘(36)不与弯曲弹簧(29)接触。
3.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述凸轮盘(36)在围绕转动轴线(12)的一周的至少75％上不与所述弯曲弹簧(29)接触。
4.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述质量体(28)通过弯曲弹簧(29)在弯曲的轨道上引导。
5.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述弯曲弹簧(29)以第一端部(32)固定在机器壳体(9)上并且所述质量体固定在第二端部(33)上，其中，所述第一端部(32)和所述第二端部(33)与所述中间轴(11)径向对置地设置。
6.根据权利要求5所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述凸轮(39)的配对件(46)与所述第一端部(32)间隔开间距，所述间距等于所述第一端部(32)到第二端部(33)的间距(34)的30％至50％之间。
7.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述弯曲弹簧(29)的基于贴靠在配对件(46)上的凸轮(39)而强制产生的偏离静止位置(30)的最大偏转(38)在1度至5度之间。
8.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述凸轮(39)具有朝向所述弯曲弹簧(29)的螺旋状的侧翼，所述凸轮的侧翼在30度至90度之间的中心角上沿所述推动方向(37)升高。
9.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，所述配对件(46)具有朝向所述凸轮(39)的螺旋状的侧翼，所述配对件的侧翼在30度至90度之间的中心角上朝着所述推动方向(37)的反方向升高。
10.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，在所述中间轴(11)的一个角位置中，所述冲击机构(6)的气动腔(24)被最大程度压缩，并且其中，在所述中间轴(11)的角位置中以及在所述凸轮(39)被设置在弯曲弹簧(29)的背离于工具(4)的侧上的情况下，所述凸轮(39)相对于转动轴线(12)处在与所述配对件(46)相同的角位置中，或者其中，在所述角位置中以及在所述凸轮(39)被设置在弯曲弹簧(29)的朝向工具(4)的侧上的情况下，所述凸轮(39)相对于转动轴线(12)与配对件(46)径向对置。
11.根据权利要求1或2所述的手持式工具机(1)，其特征在于，在所述中间轴(11)的第一角位置的情况下，所述摆动驱动装置(14)在背离于工具(4)的死点(56)上，并且在第二角位置中，所述凸轮(39)在使弯曲弹簧(29)最大程度偏转的角位置中，并且其中，在所述凸轮(39)被设置在弯曲弹簧(29)的背离于工具(4)的侧上的情况下，所述第二角位置在95度至115度之间跟随所述第一角位置，并且其中，在所述凸轮(39)被设置在弯曲弹簧(29)的朝向工具(4)的侧上的情况下，所述第一角位置在65度至85度之间跟随所述第二角位置。
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