DE10117123A1

DE10117123A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10117123A1
Application number: DE10117123A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Meixner; Oliver Zirn; Egbert Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-17
Also published as: JP2004518552A; CN1460047A; US20040003930A1; EP1379363A1; EP1379363B1; CN1262397C; WO2002081154A1; US6843327B2; DE50212320D1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere von einem Bohr- und/oder Meißelhammer, mit in einem Gehäuse (10) von einem Elektromotor (12) antreibbarem Schlagwerk (14), über das ein in einer Werkzeughalterung (16) angeordnetes Einsatzwerkzeug (18) schlagend antreibbar ist, und mit einer Sensoreinheit (30), über die eine Kenngröße für eine Leerlaufstellung erfaßbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß bei einer erkannten Leerlaufstellung über eine Motorsteuereinheit (22) der Elektromotor (12) und damit das Schlagwerk (14) aktiv abbremsbar ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 303 651 B2 ist eine Handwerkzeugmaschine, und zwar ein Bohrhammer, mit einem von einem Elektromotor an treibbaren Schlagwerk bekannt, bei dem eine im Antriebsstrang angeordnete Kupplung bei Erreichen einer von einem Sensor er faßten vorgegebenen Bewegungsgröße selbständig ausrückt, und zwar zum Unterbrechen einer Schlagantriebstätigkeit des Schlagwerks in einer Leerlaufstellung. Als Bewegungsgröße wird eine auf einer Leerlaufstrecke befindliche Wegposition eines Schlagwerkteils oder eines Einsatzwerkzeugs erfaßt. Bei Verlassen dieser Wegposition rückt die Kupplung selbständig wieder ein. Der Sensor aktiviert bei Erreichen dieser Wegpo sition eine Steuereinrichtung, die ihrerseits einen Steuerim puls auf einen elektromagnetischen Ausrück-Stellantrieb führt, der an der Kupplung angreift und diese ausrückt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine, insbe sondere von einem Bohr- und/oder Meißelhammer, mit in einem Gehäuse von einem Elektromotor antreibbaren Schlagwerk, über das ein in einer Werkzeughalterung angeordnetes Einsatzwerk zeug schlagend antreibbar ist, und mit einer Sensoreinheit, über die eine Kenngröße für eine Leerlaufstellung erfaßbar ist.

Es wird vorgeschlagen, daß bei einer erkannten Leerlaufstel lung über eine Motorsteuereinheit der Elektromotor und damit das Schlagwerk aktiv abbremsbar ist. Eine zusätzliche Leer laufkupplung und eine Fangvorrichtung für einen Schläger kön nen vermieden und zusätzliche Bauteile, Gewicht, Bauraum, Montageaufwand sowie Kosten können eingespart werden. Ver schleißprobleme an einer zusätzlichen Leerlaufkupplung sind vermeidbar. Es kann konstruktiv einfach ein kurzer Leerlauf weg und dadurch bedingt eine kurze Bauweise der Handwerkzeug maschine sowie ein geringer Verschleiß an der Werkzeughalte rung erreicht werden.

Ferner kann ein hoher Komfort erzielt werden, und zwar insbe sondere indem auf eine Leerlauffeder vollständig verzichtet werden kann, beispielsweise indem über einen Drucksensor eine Anpreßkraft des Einsatzwerkzeugs gegen einen zu bearbeitenden Gegenstand ermittelt wird, oder indem eine Leerlauffeder zu mindest leicht und mit einer kleinen Stellkraft ausgeführt werden kann, so daß vorteilhaft eine kleine Betätigungskraft zur Erreichung einer Arbeitsstellung ausreicht.

Das Schlagwerk ist vorteilhaft ausschließlich auf seine Schlagfunktion auslegbar, und eine Leerlauffunktion kann un berücksichtigt bleiben, wodurch sich konstruktive Freiheits grade ergeben. Das Schlagwerk ist robust durch den Verzicht auf Leerlauf- bzw. Entlüftungsbohrungen ausführbar, und es ist eine vorteilhafte Abdichtung gegen Schmutz und Schmier mittelverlust erreichbar.

Aus der Leerlaufstellung kann ein gezieltes und schnelles Hochfahren des Schlagwerks realisiert werden, und das Anlauf verhalten kann durch ein entsprechendes Ansteuern des Elek tromotors konstruktiv einfach auf das Schlagwerk abgestimmt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist grundsätzlich bei sämtlichen Handwerkzeugmaschinen einsetzbar, deren Einsatz werkzeuge schlagend antreibbar sind, wie insbesondere bei Schlagbohrmaschinen, Bohrhämmern, Meißelhämmern usw.

Grundsätzlich können sämtliche, dem Fachmann als geeignet er scheinende Elektromotoren über eine spezielle Motorsteuerein heit aktiv abgebremst werden, wie beispielsweise Asynchronmo toren, Synchronmotoren oder Gleichstrommotoren usw. über eine Bremssteuerung. Besonders vorteilhaft wird der Elektromotor jedoch von einem elektronisch kommutierten Motor gebildet. Die bürstenlosen, elektronisch kommutierten Motoren, insbe sondere Reluktanzmotoren, sind besonders überlastfähig und können kurzzeitig mit einem großen Drehmoment und damit mit einem großen Bremsmoment belastet werden. Es kann ein großer Strom fließen, ohne daß eine Gefahr eines Bürstenfeuers be steht.

Ferner kann ein Anker des elektronisch kommutierten Elektro motors aufgrund einer fehlenden Ankerwicklung im Vergleich zu einem Anker eines herkömmlichen Elektromotors mit einer An kerwicklung mit einer insgesamt geringeren Masse ausgeführt werden. Der Anker des elektronisch kommutierten Elektromotors speichert dadurch während des Betriebs eine geringere Rotati onsenergie und kann mit wenig Energie schnell abgebremst wer den. Der elektronisch kommutierte Elektromotor kann vorteil haft mit einem großen Zwischenkreiskondensator oder mit einem Bremschopper in einer Bremsbeschaltung abgebremst werden.

Ist das Schlagwerk mit einer separaten Bremseinheit abbrems bar, kann das aktive Bremsen des Elektromotors unterstützt und ein Stillstand des Elektromotors bzw. des Schlagwerks be sonders schnell erreicht werden. Die separate Bremseinheit kann verschiedenartig ausgeführt sein, beispielsweise kann diese von einer mechanischen oder einer elektromechanischen Einheit gebildet sein usw.

Besonders vorteilhaft ist ein Antriebskolben des Schlagwerks nach erkannter Leerlaufstellung zwischen 0,1 bis 3 Schlagtak ten des Schlagwerks zum Stillstand abgebremst, wodurch ein Verschleiß des Schlagwerks reduziert und der Komfort gestei gert werden kann, und zwar insbesondere indem unnötige Vibra tionen vermieden werden können.

Weist das Schlagwerk einen Topfkolben auf, kann ein kosten günstiger Kolben erreicht werden, bei dem ein Schläger und der Kolben reibungstechnisch verbindbar sind. Durch den di rekten Kontakt zwischen dem Topfkolben und dem Schläger kann der Schläger über den Topfkolben vorteilhaft beim Übergang von einer Leerlaufstellung in eine Arbeitsstellung in kurzer Zeit beschleunigt und mit der erfindungsgemäßen Lösung durch das aktive Abbremsen des Elektromotors beim Übergang von ei ner Arbeitsstellung in eine Leerlaufstellung in kurzer Zeit verzögert werden. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Lö sung jedoch auch bei Schlagwerken einsetzbar, die einen in einem Zylinder bzw. in einem Hammerrohr geführten Kolben auf weisen.

Wird eine Motorsteuereinheit zumindest teilweise einstückig mit einer bereits vorhandenen Leistungssteuereinheit des Elektromotors ausgeführt, können vorteilhaft Bauteile, Bau raum und Gewicht eingespart werden. Besonders bei elektro nisch kommutierten Motoren kann in einfacher Weise die Motor steuereinheit einstückig mit einer Leistungssteuereinheit des Elektromotors ausgeführt werden.

Die Sensoreinheit kann verschiedene, dem Fachmann als geeig net erscheinende Sensoren aufweisen, beispielsweise elektro nische, elektromechanische und/oder mechanische Sensoren, über die jedoch insbesondere eine Anpreßkraft des Einsatz werkzeugs an einen zu bearbeitenden Gegenstand und/oder eine Wegposition des Einsatzwerkzeugs oder eines mit dem Einsatz werkzeug bewegten Bauteils erfaßbar sein sollte. Besonders vorteilhaft weist die Sensoreinheit zumindest einen elektro nischen Sensor auf. Dieser ist klein und leicht ausführbar und kann besonders vorteilhaft bei kleinen Handwerkzeugma schinen platzsparend integriert werden. Die Informationen vom Sensor zur Motorsteuereinheit können über elektrische Leitun gen, über Funk, optisch und/oder mechanisch übertragen werden usw.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilschnitts durch einen Bohrhammer mit einem in einem Gehäuse 10 von ei nem Elektromotor 12 antreibbaren Schlagwerk 14, wobei der Elektromotor 12 von einem elektrisch kommutierten Motor ge bildet ist.

An einem einer Rotationsachse eines Einsatzwerkzeugs 18 zuge wandten Ende einer Welle 34 des Elektromotors 12 ist ein Rit zel 36 angeformt, das mit einem auf einem Lagerbolzen 38 ge lagerten Stirnrad 40 kämmt. Auf dem Stirnrad 40 ist ein Ex zenterzapfen 42 befestigt, über den ein Topfkolben 24 des Schlagwerks 14 antreibbar ist. Im Topfkolben 24 ist ein Schläger 26 verschiebbar gelagert, der über einen Döpper 46 auf das in einer Werkzeughalterung 16 befestigte Einsatzwerk zeug 18 bzw. auf einen in der Werkzeughalterung 16 befestig ten Bohrer wirkt.

Ferner besitzt der Bohrhammer eine Sensoreinheit 30, mit ei nem elektronischen Sensor 20, über den eine Kenngröße für ei ne Leerlaufstellung erfaßbar ist.

Erfindungsgemäß ist bei einer erkannten Leerlaufstellung der Elektromotor 12 und damit das Schlagwerk 14 über eine Motor steuereinheit 22 aktiv abbremsbar, wobei die Motorsteuerein heit 22 weitgehend einstückig mit einer bereits vorhandenen Leistungssteuereinheit 28 des Elektromotors 12 ausgeführt ist.

Wird das vom Elektromotor 12 über den Exzenterzapfen 42, den Topfkolben 24, den Schläger 26 und den Döpper 46 schlagend angetriebene Einsatzwerkzeug 18 von einem zu bearbeitenden Gegenstand abgehoben, drückt eine nicht näher dargestellte Leerlauffeder den mit dem Einsatzwerkzeug 18 in Wirkverbin dung stehenden und in der Werkzeughalterung 16 axial ver schiebbar gelagerten Döpper 46 in eine Ausgangsstellung axial in Richtung des zu bearbeitenden Gegenstands. Der im Bereich der Werkzeughalterung 16 im Gehäuse 10 befestigte elektroni sche Sensor 20 der Sensoreinheit 30 erfaßt eine Leerlaufstel lung bzw. eine der Leerlaufstellung zugeordnete Wegposition des Döppers 46 und sendet ein Signal über eine Signalleitung 32 an eine Auswerteeinheit 48, die wiederum einen Impuls über eine Signalleitung 44 an die Motorsteuereinheit 22 weiter leitet.

Die Motorsteuereinheit 22 veranlaßt ein aktives Bremsen des Elektromotors 12, und zwar in der Weise, daß elektromagne tisch erzeugte Kräfte des Elektromotors 12 entgegen der Dreh richtung der Welle 34 wirken und der Topfkolben 24 des Schlagwerks 14 nach erkannter Leerlaufstellung ca. nach einem Schlagtakt zum Stillstand kommt.

Wird das Einsatzwerkzeug 18 wieder gegen einen zu bearbeiten den Gegenstand gedrückt und der Döpper 46 aus der Leerlauf stellung in seine Arbeitsstellung verschoben, sendet der elektronische Sensor 20 ein Signal über die Signalleitung 32 an die Auswerteeinheit 48 und diese wiederum ein Signal über die Signalleitung 44 an die Motorsteuereinheit 22, die ein gezieltes, auf das vorliegende Schlagwerk 14 abgestimmtes Hochfahren des Elektromotors 12 veranlaßt.

Bezugszeichen

10

Gehäuse

12

Elektromotor

14

Schlagwerk

16

Werkzeughalterung

18

Einsatzwerkzeug

20

Sensor

22

Motorsteuereinheit

24

Antriebskolben

26

Schläger

28

Leistungssteuerein heit

30

Sensoreinheit

32

Signalleitung

34

Welle

36

Ritzel

38

Lagerbolzen

40

Stirnrad

42

Exzenterzapfen

44

Signalleitung

46

Döpper

48

Auswerteeinheit

Claims

1. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und/oder Mei ßelhammer, mit in einem Gehäuse (10) von einem Elektromotor (12) antreibbaren Schlagwerk (14), über das ein in einer Werkzeughalterung (16) angeordnetes Einsatzwerkzeug (18) schlagend antreibbar ist, und mit einer Sensoreinheit (30), über die eine Kenngröße für eine Leerlaufstellung erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erkannten. Leer laufstellung über eine Motorsteuereinheit (22) der Elektromo tor (12) und damit das Schlagwerk (14) aktiv abbremsbar ist.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Elektromotor (12) von einem elektronisch kommutierten Motor gebildet ist.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Antriebskolben (24) des Schlagwerks (14) nach erkannter Leerlaufstellung zwischen 0,1 und 3 Schlagtakten des Schlagwerks (14) zum Stillstand abgebremst ist.

4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (14) mit einer separaten Bremseinheit abbremsbar ist.

5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerk (14) ei nen von einem Topfkolben gebildeten Antriebskolben (24) auf weist.

6. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (22) zumindest teilweise einstückig mit einer bereits vorhan denen Leistungssteuereinheit (28) des Elektromotors (12) aus geführt ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (30) zumindest einen elektronischen Sensor (20) aufweist.