DE102011077442A1

DE102011077442A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102011077442A1
Application number: DE102011077442A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hirschburger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-20
Also published as: US20150034352A1; CN103917336A; CN103917336B; US10326399B2; WO2012171696A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer Werkzeugspindel (12a; 12b) und einer Antriebseinheit (14a; 14b), die dazu vorgesehen ist, die Werkzeugspindel (12a; 12b) mit einer Drehzahl größer als 10 000 min–1 anzutreiben. Es wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) einen bürstenlosen Elektromotor (30a) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits eine Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer Werkzeugspindel und einer Antriebseinheit, die dazu vorgesehen ist, die Werkzeugspindel mit einer Drehzahl größer als 10 000 min^–1 anzutreiben, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer Werkzeugspindel und einer Antriebseinheit, die dazu vorgesehen ist, die Werkzeugspindel mit einer Drehzahl größer als 10 000 min^–1 anzutreiben.
Es wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit einen bürstenlosen Elektromotor aufweist. Unter einer „Werkzeugspindel“ soll insbesondere eine Welle verstanden werden, die bei einem Betrieb ein Drehmoment auf ein Werkzeugfutter der Handwerkzeugmaschine überträgt. Bevorzugt überträgt die Werkzeugspindel das Drehmoment direkt auf das Werkzeugfutter. Vorteilhaft ist die Werkzeugspindel drehfest mit dem Werkzeugfutter verbunden. Vorzugsweise ist die Werkzeugspindel in axialer Richtung fest mit dem Werkzeugfutter verbunden. Insbesondere soll unter einer „Antriebseinheit“ eine Einheit verstanden werden, die bei einem Betrieb ein in dem Werkzeugfutter befestigtes Einsatzwerkzeug drehend antreibt. Vorteilhaft wandelt die Antriebseinheit eine elektrische Energie in eine Rotationsenergie um. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Insbesondere soll unter einer „Drehzahl“ eine Kenngröße verstanden werden, die eine Drehgeschwindigkeit der Werkzeugspindel um eine Rotationsachse der Werkzeugspindel angibt. Vorteilhaft treibt die Antriebseinheit die Werkzeugspindel mit einer Drehzahl größer als 15 000 min^–1 besonders vorteilhaft größer als 20 000 min^–1, an. Unter einem „bürstenlosen Elektromotor“ soll insbesondere ein Elektromotor verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, eine Antriebsenergie in einer von einer elektrischen Energie verschiedenen Energie von einem Stator des Elektromotors auf einen Rotor des Elektromotors zu übertagen. Vorzugsweise überträgt der Elektromotor die Antriebsenergie mittels eines magnetischen Feldes von dem Stator auf den Rotor. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Handwerkzeugmaschine können eine kleine Baugröße, ein hoher Wirkungsgrad und ein geringer Verschleiß erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit in zumindest einem Betriebszustand eine Gleichspannung zur Versorgung des Elektromotors aufnimmt, wodurch eine konstruktiv einfache Stromversorgung, insbesondere mit einem Akku, möglich ist. Unter einer „Gleichspannung“ soll insbesondere eine Spannung verstanden werden, die relativ zu einem Nullpotenzial der Antriebseinheit eine gleichbleibende Polarität aufweist. Vorzugsweise weist die Gleichspannung in zumindest einem Betriebszustand über eine Zeitdauer einen konstanten, von dem Nullpotenzial verschiedenen Wert auf.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit einen elektronischen Kommutator aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Gleichspannung zumindest in eine Wechselspannung umzuwandeln, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad und vorteilhaft ein geringer Verschleiß möglich sind. Vorzugsweise weist ein Motortreiber der Antriebseinheit den Kommutator auf. Besonders bevorzugt ist der Kommutator von dem Elektromotor getrennt angeordnet und/oder befestigt. Alternativ oder zusätzlich könnte der Elektromotor der Antriebseinheit einen Kommutator aufweisen. Insbesondere soll unter „elektronisch“ verstanden werden, dass der Kommutator bei einem Betrieb eine von einer mechanischen Umschaltung verschiedene Wandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung aufweist. Vorzugsweise beeinflusst der Kommutator zumindest einen elektrischen Strom in einem Gas, in einem Vakuum und/oder vorteilhaft in einem Halbleiter. Vorzugsweise weist die Elektronik zumindest einen Transistor, besonders bevorzugt zumindest einen Mikroprozessor, auf. Unter einer „Wechselspannung“ soll insbesondere eine Spannung verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand einen um einen Mittelwert insbesondere periodisch schwankenden Wert aufweist. Vorzugsweise schwankt die Wechselspannung sinusförmig. Bevorzugt schwankt der Wert um das Nullpotenzial. Vorzugsweise wandelt der Kommutator die Gleichspannung in mehrere insbesondere phasenverschobene Wechselspannungen um.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Kommutator dazu vorgesehen ist, die Gleichspannung von einer Drehzahl, insbesondere der Werkzeugspindel und/oder vorteilhaft des Rotors, abhängigen in eine Wechselspannung umzuwandeln, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann. Insbesondere soll unter der Wendung „von einer Drehzahl abhängig“ verstanden werden, dass eine Schwankung der Wechselspannung von der Drehzahl abhängig ist. Vorzugsweise ist eine Periode der Wechselspannung linear zu der Drehzahl. Alternativ könnte eine Amplitude der Wechselspannung von der Drehzahl abhängig sein.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor einen innenliegenden Rotor aufweist, wodurch konstruktiv einfach eine besonders kleine Bauform möglich ist. Unter einem „innenliegenden Rotor“ soll insbesondere ein Rotor verstanden werden, der innerhalb eines Stators angeordnet ist, der bei einem Betrieb fest mit einem Handwerkzeuggehäuse der Handwerkzeugmaschine verbunden ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit dazu vorgesehen ist, einen Rotor des Elektromotors zu bremsen, wodurch eine hohe Sicherheit und eine vorteilhafte Handhabung erreicht werden können. Insbesondere kann die Handwerkzeugmaschine nach einem Abschalten von einem Bediener schnell und sicher beiseitegelegt werden. In diesem Zusammenhang soll unter „bremsen“ insbesondere verstanden werden, dass die Antriebseinheit eine Bewegung des Rotors relativ zu einem Handwerkzeuggehäuse der Handwerkzeugmaschine entgegenwirkt.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit eine maximale Leistung zwischen 15 Watt und 150 Watt aufweist, wodurch eine wirkungsvolle Werkstückbearbeitung bei einer kleinen Bauform möglich ist. Insbesondere soll unter einer „maximalen Leistung“ eine Leistung verstanden werden, die die Antriebseinheit zum Antrieb der Werkzeugspindel bei einem Betrieb maximal aufnimmt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine einen lithiumbasierten Akku umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit mit einer elektrischen Energie zu versorgen, wodurch ein besonders geringer Bauraum und ein geringes Gewicht bei hoher Leistungsfähigkeit erreicht werden können. Unter einem „lithiumbasierten Akku“ soll insbesondere ein Akku verstanden werden, der bei einem Ladevorgang mittels eines lithiumchemischen Prozesses eine elektrische Energie speichert. Vorzugsweise weist der Akku eine Betriebsspannung zwischen 3 Volt und 15 Volt auf. Besonders bevorzugt weist der Akku eine Betriebsspannung zwischen 3 Volt und 7,6 Volt auf. Vorteilhaft weist der Akku eine Speicherkapazität zwischen 2 und 25 Wh, besonders vorteilhaft zwischen 4 und 10 Wh auf.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit getriebelos mit der Werkzeugspindel verbunden ist, wodurch besonders geringe Stückkosten und ein geringer Verschleiß möglich sind. Insbesondere soll unter „getriebelos verbunden“ verstanden werden, dass ein Rotor der Antriebseinheit und die Werkzeugspindel bei einem Betrieb mit einer gleichen Drehzahl rotieren.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine eine Schlauchkupplung aufweist, die die Antriebseinheit mit der Werkzeugspindel verbindet, wodurch konstruktiv einfach Fertigungstoleranzen ausgeglichen und der Elektromotor geschützt werden können. Unter einer „Schlauchkupplung“ soll insbesondere ein röhrenförmiges, gummielastisches Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine Kraft von der Antriebseinheit auf die Werkzeugspindel zu übertragen. Vorzugsweise ist die Schlauchkupplung mit der Antriebseinheit und/oder der Werkzeugspindel kraftschlüssig verbunden. Vorteilhaft umschließt die Schlauchkupplung die Antriebseinheit und/oder die Werkzeugspindel auf zumindest einer Ebene um 360 Grad. Vorzugsweise ist die Schlauchkupplung dazu vorgesehen, bei einer Blockierung eines Einsatzwerkzeugs eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebseinheit und der Werkzeugspindel zu lösen, insbesondere in dem eine kraftschlüssige Verbindung rutscht.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 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 zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Handwerkzeugmaschine aus 1 ohne ein Handwerkzeuggehäuse der Handwerkzeugmaschine,
3 ein Blockschaltbild eines Teils der Handwerkzeugmaschine aus 1,
4 eine Seitenansicht der Handwerkzeugmaschine aus 1,
5 eine Draufsicht der Handwerkzeugmaschine aus 1,
6 ein Teil einer Leuchteinheit der Handwerkzeugmaschine aus 1,
7 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Handwerkzeugmaschine aus 1 und
8 ein System mit einem Handwerkzeugladegerät und der Handwerkzeugmaschine aus 7.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine 10a mit einer Werkzeugspindel 12a, einer Antriebseinheit 14a, einem Werkzeugfutter 16a, einem Akku 18a und einem Handwerkzeuggehäuse 20a. Die Antriebseinheit 14a treibt bei einer Werkstückbearbeitung die Werkzeugspindel 12a drehend an. Die Antriebseinheit 14a ist getriebelos mit der Werkzeugspindel 12a verbunden. In einem Betriebszustand treibt die Antriebseinheit 14a die Werkzeugspindel 12a mit einer Drehzahl größer als 10 000 min^–1 an. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehzahl von einem Bediener zwischen 10 000 min^–1 und 40 000 min^–1 einstellbar. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist eine Schlauchkupplung 22a auf, die in einem betriebsbereiten Zustand einen Rotor der Antriebseinheit 14a mit der Werkzeugspindel 12a verbindet. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist zwei Lager 24a auf, die in einem betriebsbereiten Zustand die Werkzeugspindel 12a in dem Handwerkzeuggehäuse 20a lagern. Wenn ein Einsatzwerkzeug 26a in dem Werkstück blockiert rutscht eine kraftschlüssige Verbindung der Schlauchkupplung 22a mit der Antriebseinheit 14a oder der Werkzeugspindel 12a. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist eine nicht näher dargestellte Spindelblockierung auf, die in zumindest einem Betriebszustand die Werkzeugspindel relativ zu dem Handwerkzeuggehäuse 20a drehfest befestigt. Die Spindelblockierung weist einen Druckknopf auf, der in eine nicht näher dargestellte Aussparung der Werkzeugspindel 12a greift. Durch eine Blockierung der Werkzeugspindel 12a kann der Bediener das Werkzeugfutter 16a für einen Werkzeugwechsel durch eine Drehbewegung öffnen.
Das Werkzeugfutter 16a befestigt in einem betriebsbereiten Zustand das Einsatzwerkzeug 26a. Das Einsatzwerkzeug 26a ist hier als ein Graviermesser ausgebildet. Alternativ könnte das Werkzeugfutter 16a zu einer Werkstückbearbeitung einen Fräser, eine Schleifscheibe, einen Schleifstein, eine Polierspitze, eine Polierscheibe, eine Polierbürste, eine Trennscheibe, ein Sägeblatt mit einem Durchmesser kleiner 50 mm und/oder einen Bohrer mit einem Durchmesser kleiner 5 mm, befestigen.
Der Akku 18a basiert auf einer lithiumchemischen Energiespeicherung. Der Akku 18a weist eine Speicherkapazität von 6 Wh auf. Er stellt in einem betriebsbereiten Zustand eine Spannung von 7,2 Volt zur Verfügung. Der Akku 18a versorgt bei einem Betrieb die Antriebseinheit 14a mit einer elektrischen Energie. Der Akku 18a weist zwei Akkuzellen 28a auf. Die Akkuzellen 28a sind in Reihe geschaltet.
Die Antriebseinheit 14a ist als eine elektrisch kommutierte Antriebseinheit 14a ausgebildet. Die Antriebseinheit 14a weist einen bürstenlosen Elektromotor 30a und einen Motortreiber 32a auf. Der Rotor des Elektromotors 30a ist innenliegend ausgebildet. Der Motortreiber 32a versorgt bei einem Betrieb den Elektromotor 30a mittels einer Wechselspannung mit Energie. Der Motortreiber 32a weist einen in 3 dargestellten elektronischen Kommutator 36a auf. Der Kommutator 36a weist wenigstens einen nicht näher dargestellten Transistoren auf. Der Kommutator 36a wandelt bei einem Betrieb eine Gleichspannung in eine Wechselspannung zur Energieübertrageng an einen in 3 dargestellten Rotor 38a des Elektromotors 30a um. Eine Frequenz der Wechselspannungen entspricht in zumindest einem Betriebszustand einer Drehzahl des Rotors 38a. Dazu weist der Kommutator 36a einen Sensor 40a auf, der eine Ausrichtung und/oder eine Drehzahl des Rotors 38a misst. Der Sensor 40a misst über eine Spule des Elektromotors 30a eine Drehzahl des Rotors 38a. Ein Kommutator und/oder ein Elektromotor könnten auch einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Sensor zur Bestimmung der Drehzahl aufweisen.
Wie 3 zeigt umfasst die Handwerkzeugmaschine 10a eine Recheneinheit 34a. Die Recheneinheit 34a ist als ein Mikrokontroller ausgebildet. Die Recheneinheit 34a regelt über den Motortreiber 32a die Wechselspannung, mit der der Motortreiber 32a den Elektromotor 30a versorgt. Alternativ könnte eine Recheneinheit eine Gleichspannung steuern. Eine von dem Elektromotor 30a an die Werkzeugspindel 12a abgegebene Rotationsleistung ist von der Wechselspannung des Motortreibers 32a abhängig. Der Elektromotor 30a nimmt zum Antrieb der Werkzeugspindel 12a eine maximale Leistung zwischen 15 Watt und 150 Watt an, in diesem Ausführungsbeispiel maximal 40 Watt, auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Motortreiber 32a und die Recheneinheit 34a getrennt ausgebildet. Alternativ könnten ein Motortreiber und eine Recheneinheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein. Vor einem Antreiben der Werkzeugspindel 12a bringt die Recheneinheit 34a den Rotor 38a des Elektromotors 30a in eine vorgesehen Anfahrtsstellung. Bei einem Anfahren beschleunigt die Recheneinheit 34a den Rotor 38a entsprechend einer vorgesehen Beschleunigungsfunktion. Hier beschleunigt die Recheneinheit 34a den Rotor 38a linear.
Die Antriebseinheit 14a weist einen Sensor 42a auf, der einen Ausrichtungswinkel und/oder eine Drehzahl der Werkzeugspindel 12a misst. Dieser Sensor 42a ist teilweise drehfest mit der Werkzeugspindel 12a verbunden. Somit weist die Antriebseinheit 14a insgesamt zwei Sensoren 40a, 42a zur Messung einer Drehzahl auf. Die Recheneinheit 34a regelt mittels des Sensors 42 seine Drehzahl der Werkzeugspindel. Die Antriebseinheit 14a treibt die Werkzeugspindel 12a mit einer stufenlos einstellbaren Drehzahl an. Die Recheneinheit 34a vergleicht eine Kenngröße einer Drehzahl der Werkzeugspindel 12a mit einer Kenngröße einer Drehzahl des Rotors 38a des Elektromotors 30a. Alternativ könnte eine Recheneinheit eine Kenngröße einer Drehzahl der Werkzeugspindel 12a mit einer Kenngröße einer Leistungsaufnahme des Elektromotors 30a verknüpfen. Die Recheneinheit 34a erfasst, ob die Schlauchkupplung 22a rutscht. In diesem Fall bremst die Recheneinheit 34a über den Motortreiber 32a den Rotor 38a des Elektromotors 30a ab. Außerdem bremst die Recheneinheit 34a den Rotor 38a, wenn ein Bediener eine Solldrehzahl verringert. Zudem bremst die Recheneinheit 34a den Rotor 38a, wenn ein Bediener die Solldrehzahl auf null setzt. Zudem schaltet die Recheneinheit 34a den Elektromotor 30a ab, wenn sie einen über einen Grenzwert hinausgehenden Lastsprung an der Werkzeugspindel 12a detektiert. Ein solcher Lastsprung tritt insbesondere bei einem Verkanten des Einsatzwerkzeugs 26a auf. Alternativ könnte eine Recheneinheit 34a den Rotor 38a des Elektromotors 30a in diesem Fall bremsen.
Das Handwerkzeuggehäuse 20a der Handwerkzeugmaschine 10a umschließt den Elektromotor 30a lüftungsöffnungsfrei. Das Handwerkzeuggehäuse 20a führt eine Abwärme des Elektromotors 30a durch Wärmeleitung an eine Oberfläche des Handwerkzeuggehäuses 20a. Das Handwerkzeuggehäuse 20a weist ein nicht näher dargestelltes Dichtmittel auf. Das Dichtmittel behindert ein Eindringen von Flüssigkeit, Luftfeuchtigkeit, Luft, Staub und Schmutz in einen Innenraum 44a des Handwerkzeuggehäuses 20a.
Das Handwerkzeuggehäuse 20a weist vier Gehäuseelemente 46a, 48a, 50a, 52a auf. Ein erstes und ein zweites der Gehäuseelemente 46a, 48a sind als Halbschalen ausgebildet. Das erste und das zweite Gehäuseelement 46a, 48a erstrecken sich parallel zu einer Rotationsachse 54a der Werkzeugspindel 12a entlang des Akkus 18a, der Antriebseinheit 14a und der Werkzeugspindel 12a. Das erste und das zweite Gehäuseelement 46a, 48a sind entlang einer Ebene miteinander verbunden, die parallel zu einer Rotationsachse 54a der Werkzeugspindel 12a verläuft. Das erste und das zweite Gehäuseelement 46a, 48a sind miteinander laserverschweißt. Das dritte Gehäuseelement 50a begrenzt den Innenraum 44a des Handwerkzeuggehäuses 20a auf einer dem Werkzeugfutter 16a abgewandten Seite. Das vierte Gehäuseelement 52a begrenzt den Innenraum 44a des Handwerkzeuggehäuses 20a auf einer dem Werkzeugfutter 16a zugewandten Seite. Dazu umschließen das dritte und das vierte Gehäuseelement 50a, 52a das erste und das zweite Gehäuseelement 46a, 48a jeweils teilweise auf jeweils einer Ebene, die senkrecht zu der Rotationsachse 54a ausgerichtet ist. Das dritte und das vierte Gehäuseelement 50a, 52a sind somit als Deckel ausgebildet. Das dritte und das vierte Gehäuseelement 50a, 52a sind mit dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement 46a, 48a laserverschweißt. Somit kann bei dem Handwerkzeuggehäuse 20a auf eine Verschraubung verzichtet werden.
4 zeigt die Handwerkzeugmaschine 10a in einer Draufsicht. Die 5 zeigt die Handwerkzeugmaschine 10a in einer Seitenansicht. Das Handwerkzeuggehäuse 20a weist eine Symmetrieebene 56a auf, die parallel zu der Rotationsachse 54a der Werkzeugspindel 12a verläuft. Das Handwerkzeuggehäuse 20a umfasst einen Akkubereich 58a, einen Griffbereich 60a und einen Leuchteinheitsbereich 62a. Das Handwerkzeuggehäuse 10a weist senkrecht zu der Rotationsachse 54a einen ovalen Querschnitt auf. Das Handwerkzeuggehäuse 10a umfasst eine Oberseite 64a und eine Unterseite 66a. Eine Bedieneinheit 68a der Handwerkzeugmaschine 10a ist auf der Oberseite 64a angeordnet. Das Handwerkzeuggehäuse 10a weist eine Gesamtlänge 70a parallel zu einer Rotationsache 54a kleiner als 250 mm auf. Hier beträgt die Gesamtlänge 180 mm. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist ein Gesamtgewicht auf, das kleiner als 150 g ist. Hier beträgt das Gesamtgewicht 128 g. Ein Schwerpunkt 72a der Handwerkzeugmaschine 10a ist weniger als 40 mm in axialer Richtung von der Bedieneinheit 68a der Handwerkzeugmaschine 10a beabstandet. Hier ist der Schwerpunkt 72a der Handwerkzeugmaschine 10a in axialer von dem Werkzeugfutter 16a abgewandter Richtung 30 mm von der Bedieneinheit 68a beabstandet.
Der Akkubereich 58a weist auf einer Akkuebene einen Durchmesser kleiner als 35 mm auf. Die Akkuebene schneidet den Akku 18a und ist senkrecht zu der Rotationsachse 54a ausgerichtet. Hier weist der Akkubereich 58a auf der Akkuebene parallel zur Symmetrieebene 56a einen Durchmesser 74a von etwa 29 mm auf. Die Oberseite 64a weist auf der Akkuebene und parallel zur Symmetrieebene 56a einen Abstand 76a von 13 mm von der Rotationsachse 54a auf. Die Unterseite 66a weist auf der Akkuebene und parallel zur Symmetrieebene 56a einen Abstand 78a von 16 mm von der Rotationsachse 54a auf. Senkrecht zur Symmetrieebene 56a weist der Akkubereich 58a einen Durchmesser 80a von 26 mm auf.
Der Griffbereich 60a weist an einer Außenseite ein gummielastisches, rutschhemmendes Griffmaterial auf. Der Griffbereich 60a verläuft im Durchschnitt parallel zu der Rotationsachse 54a der Werkzeugspindel 12a. Der Griffbereich 60a umfasst einen Verjüngungsbereich 82a, einen Griffanschlagsbereich 84a und ein Einschnürungsmaximum 86a. Das Einschnürungsmaximum 86a ist zwischen dem Verjüngungsbereich 82a und dem Griffanschlagsbereich 84a angeordnet. Das Einschnürungsmaximum 86a ist auf einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Rotationsachse 54a ausgerichtet ist. An dem Einschnürungsmaximum 86a weist der Griffbereich einen minimalen Durchmesser 90a auf. Der Durchmesser 88a am Einschnürungsmaximum 86a parallel zu der Symmetrieebene 56a beträgt 16,1 mm. Ein Durchmesser 90a am Einschnürungsmaximum 86a senkrecht zur Symmetrieebene 56a beträgt 15,6 mm. Das Einschnürungsmaximum 86a ist weniger als 22 mm von einer Werkstückseite 92a des Handwerkzeuggehäuses 20a beabstandet angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Einschnürungsmaximum 19 mm von der Werkstückseite 92a angeordnet. Ein Teil des Griffbereichs 60a ist weniger als 10 mm von der Werkstückseite 92a beabstandet.
Der Verjüngungsbereich 82a ist zwischen dem Einschnürungsmaximum 86a und dem Akkubereich 58a angeordnet. Er weist eine Erstreckung 94a parallel zu der Rotationsachse 54a von 50 mm auf. Auf der Unterseite 66a verjüngt er sich mit einem Winkel 96a von 10 Grad relativ zu dem Akkubereich 58a. Relativ zur Symmetrieebene 56a verjüngt sich der Verjüngungsbereich 82a mit einem Winkel 98a von ungefähr 6 Grad. Der Griffanschlagsbereich 84a ist auf einer dem Werkzeugfutter 16a zugewandten Seite des Einschnürungsmaximums 86a angeordnet. Er weist eine Erstreckung 100a parallel zu der Rotationsachse 54a von 11 mm auf. Er verbreitert sich vom Einschnürungsmaximum 86a in Richtung des Werkzeugfutters 16a. Er verbreitert sich entsprechend einer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden elliptischen Kurve 102a, hier mit Ellipsenachsen von 11 mm bzw. 19 mm. Der Griffanschlagsbereich 84a weist einen maximalen Durchmesser 104a auf, der kleiner als 1,2 Mal der Durchmesser 88a, 90a des Einschnürungsmaximums 86a ist. Hier weist der Griffanschlagsbereich den maximalen Durchmesser 104a auf, etwa 1,15 Mal so groß wie ein Durchmesser 88a, 90a des Einschnürungsmaximums 86a.
Zwischen dem Griffanschlagsbereich 84a und dem Werkzeugfutter 16a ist der Leuchteinheitsbereich 62a angeordnet. Der Leuchteinheitsbereich 62a ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. Der Leuchteinheitsbereich 62a weist einen Durchmesser 104a von 18,5 mm radial zu der Rotationsachse 54a auf. Der Durchmesser 104a des Leuchteinheitsbereichs 62a entspricht dem maximalen Durchmesser 104a des Griffanschlagsbereich 84a. Der Leuchteinheitsbereich 62a begrenzt den Innenraum 44a des Handwerkzeuggehäuses 20a in Richtung des Werkzeugfutters 16a. Der Leuchteinheitsbereich 62a des Handwerkzeuggehäuses 10a umschließt auf zumindest einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse 54a eine Leuchteinheit 106a der Handwerkzeugmaschine 10a. Die Leuchteinheit 106a beleuchtet in zumindest einem Betriebszustand, nicht näher dargestellt, einen Arbeitsbereich des Werkstücks.
Die Leuchteinheit 106a umfasst ein Optikelement 108a, das teilweise einstückig mit dem Handwerkzeuggehäuse 20a ausgebildet ist. Und zwar ist das Optikelement 108a einstückig mit dem vierten Gehäuseelement 52a ausgebildet, das den Innenraum 44a des Handwerkzeuggehäuses 20a auf einer dem Werkzeugfutter 16a zugewandten Seite begrenzt. Somit ist das Optikelement 108a dazu vorgesehen, das erste und das zweite Gehäuseelement 46a, 48a zu befestigen. Das vierte Gehäuseelement 52a bildet einen Teil des Leuchteinheitsbereichs 62a. Das Optikelement 108a weist nicht näher dargestellte Linsen auf, die einen von Leuchtmitteln 110a, 112a der Leuchteinheit 106a ausgesendeten Lichtstrom bündeln. Zudem weist das Optikelement 108a einen nicht näher dargestellten Diffusor auf, der bei einem Betrieb den Lichtstrom streut, wodurch ein Schatten des Einsatzwerkzeugs 26a weiche Übergänge aufweist. Alternativ könnte das Optikelement 108a nur Linsen aufweisen und/oder könnten Linsen einstückig mit einem Diffusor ausgebildet sein.
Die Leuchteinheit 106a weist die acht Leuchtmittel 110a, 112a auf. Zudem weist die Leuchteinheit 106a einen Leuchtmittelträger 114a auf. Der Leuchtmittelträger 114a befestigt die Leuchtmittel 110a, 112a auf einer Axialebene der Werkzeugspindel 54a bezogen auf die Werkzeugspindel 54a mit einem Winkel 116a von 45 Grad zueinander angeordnet. Sie sind um die Rotationsachse 54a gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Leuchtmittelträger 114a ist als eine Leiterplatte ausgebildet. Er weist eine ringförmige Form auf. Der Leuchtmittelträger 114a umschließt die Werkzeugspindel 12a auf zumindest einer Ebene um 360 Grad.
Die Leuchteinheit 106a weist eine hier nicht nähr dargestellte Verzögerungseinheit auf, die nach einem Abschalten der Antriebseinheit 14a ein Abschalten der Leuchtmittel 110a, 112a um eine vorgesehene Zeit verzögert. Die Zeit ist von einem Bediener einstellbar. Die Verzögerungseinheit ist als eine Rechenroutine der Recheneinheit 34a ausgebildet. Die Verzögerungseinheit beginnt die Leuchtmittel 110a, 112a beispielsweise zwei Sekunden nach dem Abschalten der Antriebseinheit 14a zu dimmen. Innerhalb von zwei Sekunden dimmt die Verzögerungseinheit die Leuchtmittel 110a, 112a, bis sie keinen Lichtstrom mehr aussenden.
Die Leuchtmittel 110a, 112a sind teilweise als weiß leuchtende Leuchtmittel 110a ausgebildet. Zudem sind die Leuchtmittel 110a, 112a teilweise als farbig leuchtende Leuchtmittel 112a ausgebildet. Die weiß leuchtenden Leuchtmittel 110a sind als weiß leuchtende Leuchtdioden ausgebildet. Die farbig leuchtenden Leuchtmittel 112a sind als RGB-Leuchtdioden ausgebildet. Das heißt, sie sind dazu vorgesehen rotes, grünes und blaues Licht auszusenden. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Leuchteinheit 106a sechs weiß leuchtende Leuchtmittel 110a und zwei farbig leuchtende Leuchtmittel 112a auf. Die farbig leuchtenden Leuchtmittel sind dazu vorgesehen, Licht mit unterschiedlichen Farben mit veränderbaren Farbanteilen auszustrahlen.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist eine Anzeigeeinheit 118a auf. Die farbig leuchtenden Leuchtmittel 112a sind Teil der Anzeigeeinheit 118a. Somit ist die Anzeigeeinheit 118a teilweise einstückig mit der Leuchteinheit 106a ausgebildet. Die farbig leuchtenden Leuchtmittel 112a strahlen bei einem Betrieb den Arbeitsbereich in einer von jeweils einer Kenngröße abhängigen Farbe an. Somit ist die Anzeigeeinheit 118a dazu vorgesehen, zwei unterschiedliche Kenngrößen auszugeben. Die Recheneinheit 34a steuert die Ausgabe der Kenngrößen. Der Bediener kann wählen welche Kenngröße ausgegeben werden sollen. Dabei kann auch eine einzelne Kenngröße von beiden farbig leuchtenden Leuchtmitteln 112a gleichzeitig ausgegeben werden. Wählbare Kenngrößen sind dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kenngrößen, insbesondere jedoch eine Temperatur der Antriebseinheit 14a und/oder des Akkus 18a, eine Drehzahl der Werkzeugspindel 12a, ein Ladezustand des Akkus 18a, ein Anpressdruck des Einsatzwerkzeug auf das Werkstück, eine Leistungsaufnahme der Antriebseinheit 14a und/oder eine Temperatur bzw. Ladezustandswarnung beim Überschreiten eines Schwellwerts. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist ein nicht näher dargestelltes Display auf, hier ein OLED-Display, das dem Bediener eine Art der ausgegebenen Kenngröße anzeigt. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist einen Temperatursensor 119a auf, der bei einem Betrieb eine Temperatur des Elektromotors 30a misst.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist eine weitere Anzeigeeinheit 120a auf, die an einem dem Werkzeugfutter 16a abgewandten Ende des Handwerkzeuggehäuses 20a angeordnet ist. Die weitere Anzeigeeinheit 120a weist vier grün leuchtende Leuchtmittel 122a und vier rot leuchtende Leuchtmittel 124a auf. Zwei unterschiedlich farbig leuchtende Leuchtmittel 122a, 124a leuchten jeweils durch eine Aussparung 126a des Handwerkzeuggehäuses 10a. Alternativ zu den zwei Anzeigeeinheiten 118a, 120a könnte eine Handwerkzeugmaschine 10a auch nur eine der zwei Anzeigeeinheiten 118a, 120a aufweisen.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist die Bedieneinheit 68a mit zwei Bedienelementen 128a, 130a auf. Das Handwerkzeuggehäuse 20a befestigt die Bedienelemente 128a, 130a. Das erste der Bedienelemente 128a ist als ein kapazitiver Taster ausgebildet. Bei einem Betrieb stoppen und starten der Bediener mittels des ersten Bedienelements 128a einen Antrieb der Werkzeugspindel 12a. Das erste Bedienelement 128a ist weniger als 30 mm von dem Einschnürungsmaximum 86a des Griffbereichs 60a beabstandet angeordnet, und zwar 24 mm. Das erste Bedienelement 128a ist auf der Symmetrieebene 56a angeordnet. Das zweite der Bedienelemente 130a umfasst zwei kapazitive Taster. Die beiden Taster weisen einen Abstand 132a von 8 mm zueinander auf und sind symmetrisch zur Symmetrieebene 56a angeordnet.
Bei einem Betrieb kann der Bediener mittels des zweiten Bedienelements 130a eine Drehzahl der Werkzeugspindel 12a wählen. Das zweite Bedienelement 130a ist dazu vorgesehen, eine Kenngröße zur Steuerung einer Drehzahl der Werkzeugspindel 12a auszugeben. Durch gleichzeitiges Drücken der beiden Taster kann der Bediener eine den Anzeigeeinheiten 118a, 120a ausgegebene Kenngröße wählen. Das zweite Bedienelement 130a ist weniger als 80 mm von dem Einschnürungsmaximum 86a des Griffbereichs 60a beabstandet angeordnet, und zwar 50 mm. Die Taster weisen nur einen unbetätigten stabilen Zustand auf, das heißt, sie verrasten nicht in einem bedrückten Zustand. Die Bedieneinheit 68a erfasst eine kraftlose Berührung eines Bedieners. Alternativ oder zusätzlich könnte die Bedieneinheit 68a teilweise bewegbare Taster, insbesondere mit einem mechanisch schließenden Kontakt, aufweisen.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist einen Ladeenergieeingang 134a auf. Der Ladeenergieeingang 134a ist als eine USB-Schnittstelle ausgebildet. Der Ladeenergieeingang 134a ist an einer dem Werkzeugfutter 16a abgewandten Seite des Handwerkzeuggehäuses 20a angeordnet. Der Ladeenergieeingang 134a ist dazu vorgesehen, Daten zu übertragen. Und zwar ist die Recheneinheit 34a mittels eines nicht näher dargestellten Computers über den Ladeenergieeingang 134a einstellbar. Der Bediener kann einen mit den Bedienelementen 130a einstellbaren Drehzahlbereich konfigurieren, eine von den farbig leuchtenden Leuchtmitteln 124a dargestellte Kenngröße konfigurieren und andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einstellungen vornehmen. Zudem kann der Bediener über den Ladeenergieeingang 134a, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Betriebsdaten wie Betriebsstunden und/oder Arbeitsvorgänge der Handwerkzeugmaschine 10a von der Handwerkzeugmaschine 10a auf den Computer übertragen.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist einen nicht näher dargestellten Drucksensor auf, der bei einem Betrieb einen Druck des Einsatzwerkzeugs 26a auf das Werkstück erfasst. Der Drucksensor ist an einem der Lager 24a der Werkzeugspindel 12a angeordnet. Die Anzeigeeinheit 118a zeigt in einem Betriebszustand einen von dem Einsatzwerkzeug 26a auf das Werkstück ausgeübten Druck an. Dadurch ist eine besonders genaue Werkstückbearbeitung möglich.
Die Handwerkzeugmaschine 10a weist einen Annäherungssensor 136a auf, der eine Annäherung des Einsatzwerkzeugs 26a an das Werkstück erfasst. Der Annäherungssensor 136a ist als ein optischer Sensor ausgebildet. Alternativ könnte ein Annäherungssensor als ein kapazitiver Sensor ausgebildet sein, der eine Kapazität des Einsatzwerkzeugs 26a erfasst. Bei einer vorgesehenen und insbesondere von einem Bediener einstellbaren Annäherung startet die Recheneinheit 34a einen Antrieb der Werkzeugspindel 12a selbstständig. Dadurch ist ein besonders komfortables Arbeiten mit häufigem Absetzen, insbesondere zur Kontrolle eines Bearbeitungsergebnisses, möglich. Alternativ oder zusätzlich könnte die Handwerkzeugmaschine einen Bewegungssensor aufweisen, der eine Geschwindigkeit einer Bewegung der Handwerkzeugmaschine 10a relativ zu dem Werkstück erfasst. Insbesondere könnte eine Anzeigeeinheit die Geschwindigkeit ausgeben. Des Weiteren könnte die Handwerkzeugmaschine einen Beschleunigungssensor, ein Gyroskop und/oder einen Lagesensor aufweisen. Insbesondere könnte eine Recheneinheit dazu vorgesehen sein, mittels dieser Sensoren einen Blockierfall eines Einsatzwerkzeugs und/oder eine Information über einen Bearbeitungsvorgang zu ermitteln und insbesondere mittels einer Anzeigeeinheit auszugeben.
In den 7 und 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung das anderen Ausführungsbeispiels der 1 bis 6, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 6 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
7 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 10b mit einer Werkzeugspindel 12b und einer Antriebseinheit 14b. Die Antriebseinheit 14b treibt in einem Betriebszustand die Werkzeugspindel 12b mit einer Drehzahl größer als 10 000 min^–1 an. Die Handwerkzeugmaschine 10b umfasst eine Bedieneinheit 68b, die bei einer Bedienung eine kraftlose Berührung durch einen Bediener erfasst. Die Bedieneinheit 68b erfasst bereits eine Annäherung eines Körperteils des Bedieners. Dazu weist die Bedieneinheit 68b ein Bedienelement 130b mit zwei kapazitiven Sensoren 138b und einer elektrisch leitenden Bedienfläche 140b auf. Die Bedienfläche 140b ist streifenförmig ausgebildet. Sie weist ein Seitenverhältnis größer als eins zu fünf auf. Die Sensoren 138b detektieren, wo ein Bediener die Bedienfläche 140b berührt. Diesen Wert geben die Sensoren 138b als eine Kenngröße eines Bedienzustands aus. Somit ist die Bedieneinheit 68b dazu vorgesehen, mehr als drei verschiedene Bedienzustände zu detektieren. Eine Recheneinheit 34b der Handwerkzeugmaschine 10b verstellt eine Solldrehzahl der Werkzeugspindel 12b, wenn der Bediener eine Berührstelle auf der Bedienfläche 140b verschiebt. Die Recheneinheit 34b startet oder stoppt einen Antrieb der Werkzeugspindel 12b, wenn der Bediener die Bedienfläche 140b antippt. Die Bedieneinheit 68b weist eine Anzeigeeinheit 142b auf, die bei einem Betrieb eine gewählte Kenngröße eines Bedienzustands darstellt. Die Anzeigeeinheit 142b durchleuchtet die Bedienfläche 140b.
8 zeigt ein System 144b mit einem Handwerkzeugladegerät 146b und der Handwerkzeugmaschine 10b. Die Handwerkzeugmaschine 10b weist einen Ladeenergieeingang 134b mit zwei Ladekontakten 148b auf. Der Ladeenergieeingang 134b ist an einer dem Werkzeugfutter 16b zugewandten Seite des Handwerkzeuggehäuses 20b angeordnet. Bei einem Laden eines Akkus 18b der Handwerkzeugmaschine 10b kontaktiert das Handwerkzeugladegerät 146b die Ladekontakte 148b. Dazu weist das Handwerkzeugladegerät 146b nicht näher dargestellte angefederte Kontakte auf. Das Handwerkzeugladegerät 146b überträgt bei einem Laden der Handwerkzeugmaschine 10b über die Ladekontakte 148b eine elektrische Energie auf die Handwerkzeugmaschine 10b. Alternativ oder zusätzlich könnten ein Handwerkzeugladegerät und eine Handwerkzeugmaschine jeweils eine Spule aufweisen, die bei einem Ladevorgang eine Energie von dem Handwerkzeugladegerät auf die Handwerkzeugmaschine übertragen.
Das Handwerkzeugladegerät 146b umschließt die Handwerkzeugmaschine 10b bei einem Ladevorgang auf einer Ebene um mehr als 180 Grad. Hier umschließt das Handwerkzeugladegerät 146b die Handwerkzeugmaschine 10b auf der Ebene um 360 Grad. Das Handwerkzeugladegerät 146b umschließt das Handwerkzeuggehäuse 20b der Handwerkzeugmaschine 10b auf einer dem Werkzeugfutter 16b zugewandten Seite.

Claims

Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer Werkzeugspindel (12a; 12b) und einer Antriebseinheit (14a; 14b), die dazu vorgesehen ist, die Werkzeugspindel (12a; 12b) mit einer Drehzahl größer als 10 000 min^–1 anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) einen bürstenlosen Elektromotor (30a) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) in zumindest einem Betriebszustand eine Gleichspannung zur Versorgung des Elektromotors (30a) aufnimmt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) einen elektronischen Kommutator (36a) aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Gleichspannung zumindest in eine Wechselspannung umzuwandeln.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommutator (36a) dazu vorgesehen ist, die Gleichspannung von einer Drehzahl abhängigen in eine Wechselspannung umzuwandeln.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (30a) einen innenliegenden Rotor (38a) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) dazu vorgesehen ist, einen Rotor (38a) des Elektromotors (30a) zu bremsen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) eine maximale Leistung zwischen 15 Watt und 150 Watt aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen lithiumbasierten Akku (18a; 18b), der dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit (14a; 14b) mit einer elektrischen Energie zu versorgen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (14a; 14b) getriebelos mit der Werkzeugspindel (12a; 12b) verbunden ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schlauchkupplung (22a; 22b), die die Antriebseinheit (14a; 14b) mit der Werkzeugspindel (12a; 12b) verbindet.