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Die Erfindung betrifft ein Schneidgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Schneidgerät dieser Art kann insbesondere ein Schneidgerät zum Trimmen von Pflanzen, beispielsweise eine Heckenschere oder dergleichen, sein.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Heckenscheren umfassen zwei längliche Schneidmesser, die sich relativ zueinander entlang einer Bewegungsachse bewegen lassen. Bei einer bekannten Ausführungsart ist eines der Schneidmesser bezüglich der Heckenschere fest, während das andere relativ zu dem ersten Schneidmesser vor und zurück bewegt werden kann. Gemäß einer zweiten bekannten Ausführungsform können jedoch auch beide Schneidmesser relativ zueinander und zu dem übrigen Teil der Heckenschere vor und zurück bewegbar sein, wobei diese in Gegenrichtung zueinander bewegt werden.
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Zum Antrieb des wenigstens einen bewegbaren Schneidmessers ist beispielsweise ein Elektromotor oder ein kleiner Verbrennungsmotor vorgesehen, der das wenigstens eine Schneidmesser mittels eines Kurbelelements oder dergleichen antreibt. Ein solches Schneidgerät ist beispielsweise aus der
JP 2005-269972 bekannt.
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Bei bekannten Heckenscheren wird mittels einer Bewegungswandlungseinrichtung die von dem Antrieb abgegebene Drehbewegung um eine Rotationsache in eine translatorische Bewegung des wenigstens einen bewegbaren Schneidmessers entlang seiner Bewegungsachse umgewandelt.
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Ein Problem, das oftmals im Zusammenhang mit Heckenscheren und ähnlichen Schneidgeräten auftritt, besteht darin, dass das bewegbare Schneidmesser im Betrieb in einer Bewegungsrichtung entlang seiner Bewegungsrichtung blockiert sein kann, beispielsweise dann, wenn das Schneidmesser in Eingriff mit einem Ast oder dergleichen gelangt, dessen Größe oder Festigkeit die Kapazität des bzw. der Schneidmesser übersteigt. Alternativ kann es auch passieren, dass sich ein Draht oder dergleichen zwischen den Schneidmessern verklemmt, so dass das wenigstens eine bewegbare Schneidmesser blockiert ist.
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In der Praxis verwendet oftmals der Anwender seine Hände, um den verkeilten Ast oder den Draht zwischen den Schneidmessern herauszulösen und das Schneidgerät weiter benutzen zu können. Dies stellt jedoch ein Sicherheitsrisiko für den Anwender dar und ist daher zu vermeiden.
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Eine mögliche Lösung dieses Problems aus dem Stand der Technik besteht darin, dass in Richtung seiner Bewegung blockierte Schneidmesser durch Richtungsumkehr der Bewegung aus der blockierten Stellung zu lösen. Hierfür schlägt beispielsweise die
EP 2 027 768 A1 eine Antriebssteuerung vor, die dann, wenn die Schneidbelastung einen bestimmten Wert überschreitet (was beispielsweise durch einen erhöhten Stromverbrauch des Motors oder einer verringerten Bewegungsgeschwindigkeit des Schneidmessers ermittelt wird), die Bewegungsrichtung des Motors umkehrt, um damit auch eine Bewegungsumkehr des Schneidmessers zu erreichen.
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Als nachteilig bei dieser Lösung hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass dadurch, dass der Motor zuerst in einen ermittelbaren Blockierzustand gelangen muss, bei dem der Stromverbrauch erhöht ist, sowohl der Motor als auch ein gegebenenfalls verwendeter Akkumulator eine geringere Lebensdauer haben. Des Weiteren kann das Vorsehen einer zusätzlichen Steuerung mit Sensoren und dergleichen eine Erhöhung der Herstellkosten mit sich bringen. Fällt ein solcher Sensor im Betrieb einmal aus, so stellt sich für den Anwender die aus der Praxis bekannte ungewollte Blockiersituation des Motors ein, bei der er wiederum von Hand die Blockierung lösen muss.
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Demgegenüber besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Nachteile zumindest zu verringern.
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Hierfür schlägt die vorliegende Erfindung vor, ein Schneidgerät bereitzustellen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Demgemäß umfasst das Schneidgerät ferner einen Schlagmechanismus, der dazu eingerichtet ist, dann, wenn das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, eine zu der blockierten Bewegung gleichgerichtete Schlagbewegung auf das Schneidmesser zu übertragen.
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Die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst sowohl einen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor oder einen kleinen Verbrennungsmotor, wie auch gegebenenfalls ein Getriebe.
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Im Unterschied zu dem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung die Bewegung des blockierenden Schneidmessers nicht umgekehrt, um die entstandene Blockierung zu lösen, sondern es wird zusätzlich eine gleichgerichtete Schlagbewegung auf das Schneidmesser übertragen, die dazu dienen soll, das Hindernis, welches das Schneidmesser in seiner Bewegung blockiert, schlagartig zu durchtrennen. Handelt es sich bei dieser gleichgerichteten Schlagbewegung um eine Drehbewegung (Drehschlagmechanismus), so weist diese zu der blockierten Bewegung gleichgerichtete Schlagbewegung bezogen auf die Impulsdauer ein deutlich höheres resultierendes Antriebsmoment auf, als dies bei einem konstanten Drehmomentverlauf im Normalbetrieb, d. h. ohne dass das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, der Fall wäre.
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Grundsätzlich wäre es jedoch ebenfalls denkbar, dass die Schlagbewegung als translatorische Bewegung, welche zu der blockierten Bewegung gleichgerichtet ist, auf das Schneidmesser übertragen wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Antriebseinheit eine Antriebswelle zum Antrieb des wenigstens einen Schneidmessers aufweisen und der Schlagmechanismus einen Hammer umfassen, der auf der Antriebswelle geführt ist. Der Hammer ist dabei dazu eingerichtet, die Antriebswelle mit einer mit dem wenigstens einen Schneidmesser koppelbaren Abtriebswelle lösbar zu koppeln, um die Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle und somit auf das wenigstens eine Schneidmesser zu übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform übernimmt der Hammer des Schlagmechanismus quasi die Funktion einer Kupplung, welche zumindest im Normalbetrieb die Antriebswelle mit der Abtriebswelle kuppelt. Der Hammer kann ferner dazu ausgebildet sein, dann, wenn das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, relativ zu der Abtriebswelle eine axiale Bewegung durchzuführen, um die Kopplung der Abtriebswelle mit der Antriebswelle zu lösen. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass gerade in dem Betriebszustand, in dem im Stand der Technik die höchste Belastung auf den Motor einwirkt, d. h. dann, wenn in Folge einer Blockierung des wenigstens einen bewegbaren Schneidmessers auch der Motor in einen Blockierzustand gelangt, die mit dem Schneidmesser koppelbare Abtriebswelle von der Antriebswelle der Antriebseinheit entkoppelt wird. Auf diese Weise kann der Motor weiterlaufen und damit auch kontinuierlich gekühlt werden. Weiterhin gelangt der Motor nicht in den unerwünschten Blockierzustand, so dass auch der Stromverbrauch nicht, wie es in der Praxis bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen der Fallist, ansteigt. Dies ist gerade bei akkubetriebenen Schneidgeräten sehr von Vorteil.
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Des Weiteren kann der Hammer auch dazu eingerichtet sein, sich im Normalbetrieb mit der Antriebswelle mitzudrehen und dann, wenn das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, relativ zu der Antriebswelle eine Rotationsbewegung durchzuführen. Die Rotation des Hammers relativ zu der Antriebswelle ermöglicht es, dass sich der Hammer relativ zu der Antriebswelle schneller oder langsamer drehen kann, wodurch die Schlagbewegung des Schlagmechanismus durch den Hammer erzeugt werden kann.
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Die Antriebswelle kann ferner wenigstens eine V-förmige Nut aufweisen, und der Hammer in der wenigstens einen V-förmigen Nut der Antriebswelle geführt sein. Eine solche Gestaltung des Schlagmechanismus ist im Grundsatz ähnlich der Gestaltung bei einem sogenannten V-Nutenschlagwerk, wie es teilweise bei Schlagschraubern zur Erzeugung einer Schlagbewegung ausgeführt ist. Durch diese spezielle Art der Führung des Hammers bezüglich der Antriebswelle kann sich diese relativ zu letzterem in einem vorgegebenen Maße rotatorisch sowie auch axial bewegen, so dass es zu einem Trennen des Hammers von der Abtriebswelle und gleichzeitig zu einer Verlangsamung oder Beschleunigung des Hammers relativ zu der Antriebswelle kommt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Schlagmechanismus einen Amboss umfasst, der mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei der Hammer und der Amboss des Schlagmechanismus jeweils wenigstens einen Schlagnocken aufweisen, wobei die Schlagnocken im Normalbetrieb aneinander anliegen, um die Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, und wobei die Schlagnocken dann, wenn das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, eine relative Rotationsbewegung und/oder eine axiale Bewegung zueinander auszuführen vermögen. Vorzugsweise sind zwei diametral angeordnete Schlagnocken sowohl am Hammer als auch am Amboss vorgesehen. Alternativ sind jedoch auch mehr als zwei Schlagnocken, beispielsweise drei, vier oder fünf Schlagnocken denkbar, die in regelmäßigen Abständen zueinander an dem Hammer und an dem Amboss ausgebildet sind.
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Die axiale Bewegung des Hammers relativ zu der Antriebswelle oder relativ zu dem Amboss kann oszillierend sein. Bei einer axial oszillierenden Bewegung wird der Hammer des Schlagmechanismus dann, wenn das wenigstens eine Schneidmesser in Richtung seiner Bewegung blockiert ist, auf der Antriebswelle abwechselnd axial in Richtung auf das antriebsseitige Ende der Antriebswelle und das abtriebsseitige Ende (in Richtung zu der Abtriebswelle) auf der Antriebswelle hin und her bewegt.
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Bei einer Ausführungsform, bei der eine V-förmige Nut an der Antriebswelle ausgebildet ist, in der der Hammer geführt ist, ist die Spitze des V in Richtung zu der Abtriebswelle an der Antriebswelle ausgebildet, so dass durch die axiale Bewegung aufgrund der V-Form der Nut zugleich auch eine relative Rotationsbewegung des Hammers zur Antriebswelle ausgeführt wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Schlagmechanismus ein elastisches Element zum Zwischenspeichern einer für die Schlagbewegung benötigten Schlagenergie umfasst. Dabei kann das elastische Element insbesondere eine Feder umfassen, die den Hammer axial in Richtung zu der Antriebswelle vorzuspannen vermag.
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Eine alternative Ausgestaltung, bei der das elastische Element beispielsweise ein Elastomerelement oder dergleichen umfasst, ist jedoch ebenfalls denkbar.
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Die Führung des Hammers in der wenigstens einen V-förmigen Nut der Antriebswelle kann beispielsweise über eine Kugelführung oder dergleichen realisiert sein.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform des Schlagmechanismus dreht sich der Hammer im Normalbetrieb mit der Antriebwelle mit, wobei der wenigstens eine Schlagnocken des Hammers an dem wenigstens einen Schlagnocken des Amboss anliegt, so dass die mit letzterem fest verbunden Abtriebswelle über den Hammer von der Antriebswelle angetrieben wird. Die Abtriebswelle gibt das Antriebsdrehmoment beispielsweise über eine Bewegungswandlungseinrichtung an das wenigstens eine bewegbare Schneidmesser ab, wobei die Bewegungswandlungseinrichtung die Drehbewegung in eine Linearbewegung überführt. Stößt das wenigstens eine bewegbare Schneidmesser nun auf ein Hindernis, das seine Schneidbewegung blockiert, so führt dies auch zu einem Blockieren der Abtriebswelle. Der über den wenigstens einen Schlagnocken mit der Abtriebswelle gekoppelte Hammer führt nun aufgrund des weiterhin anliegenden Antriebsdrehmoments der Antriebswelle eine rotatorische Relativbewegung zu dieser aus, wobei aufgrund der Führung in der wenigstens einen V-Nut zugleich eine axiale Bewegung des Hammers relativ zu der Antriebswelle und von der Abtriebswelle weg erfolgt. Dadurch kommt es zu einer Entkoppelung von Hammer und Amboss, so dass der Antrieb und die Antriebswelle sich weiterhin, trotz der Blockierung des wenigstens einen bewegbaren Schneidmesser, bewegen können. Die vorgesehene Feder, die den Hammer in Richtung zu der Abtriebswelle vorspannt, wird bei dieser axialen Bewegung relativ zu der Antriebswelle und von der Abtriebswelle weg weiter vorgespannt und speichert dadurch Energie zwischen. Diese zwischengespeicherte Energie kann dann, wenn der Hammer vollständig von dem Amboss gelöst wird, wieder freigesetzt werden und den Hammer in der V-Nut geführt beschleunigen, bis er am Ende seiner Drehbewegung und axialen Bewegung mit seinem wenigstens einen Schlagnocken auf den wenigstens einen Schlagnocken des Ambosses auftrifft und so einen Schlag in Umfangsrichtung ausführt, welcher sich über die Abtriebswelle auf das blockierte Schneidmesser überträgt. Nach dem Schlag erfolgt das Spannen des Schlagmechanismus durch eine Axial- und Radialbewegung des Hammers erneut, so lange, bis das Hindernis, wie beispielsweise ein Ast, durchschlagen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorspannkraft der Feder des Schlagmechanismus variabel einstellbar sein, so dass hierüber eine Drehmomenteneinstellung realisiert werden kann.
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Schließlich kann die Antriebseinheit des Schneidgeräts ferner wenigstens ein Getriebe mit wenigstens einer Getriebestufe umfassen, wobei die Antriebswelle getriebeausgangsseitig angeordnet ist. Das Getriebe kann erfindungsgemäß eine einzige Getriebestufe umfassen, d. h. nicht schaltbar sein, oder mehrere Getriebestufen umfassen und damit schaltbar ausgebildet sein, wobei jede der Getriebestufen unterschiedliche Über- oder Untersetzungen des Ausgangsdrehmoments des Antriebs bereitstellen kann.
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Alternativ ist es jedoch ebenfalls denkbar kein Getriebe vorzusehen, sondern das von dem Antrieb abgegebene Drehmoment ohne Über- bzw. Untersetzung an die Antriebswelle weiterzugeben. Als Antrieb kann in diesem Fall vorteilhaft ein sogenannter Langsamläufer, wie beispielsweise ein EC-Motor (bürstenlose Gleichstrommaschine), verwendet werden. Desweiteren kann je nach Gestaltung des Hammers und der koppelbaren Abtriebswelle der Schlagmechanismus eine Unter- oder Übersetzung des von der Antriebswelle abgegebenen Drehmoments erreichen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Figur. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von ihren Kombinationen sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von der erfindungsgemäßen Ausführungsform erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind der Figur zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbezügen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Der Fachmann wird die offenbarten Merkmale für sich genommen erkennen und diese gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenführen können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figur detaillierter beschrieben.
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Die Figur zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schneidgerät, wobei die Schnittebene mit der Rotationsachse des Antriebs zusammenfällt.
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Das erfindungsgemäße Schneidgerät ist bei der dargestellten Ausführungsform als eine Heckenschere dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Heckenschere 10 umfasst dabei einen werkzeugseitigen Abschnitt bzw. Werkzeugabschnitt 12 sowie einen Antriebsabschnitt 14. Der Werkzeugabschnitt 12 weist eine Schneidmesserkassette 16 auf, in der zwei zueinander relativ bewegbare Schneidmesser 16a und 16b gelagert aufgenommen sind. Des Weiteren ist zur Abstützung und Befestigung eine Befestigungsanordnung 18 vorgesehen.
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Um eine Drehbewegung einer vorgesehenen Antriebseinheit 30 des Antriebsabschnitts 14 in eine translatorische Bewegung der Schneidmesser 16a und 16b zu überführen, ist zudem eine Bewegungswandlungseinrichtung 20 vorgesehen, die in bekannter Weise Kupplungsglieder 20a und 20b aufweist, welche mit Hilfe von Nutensteinen 36a und 36b mit den zugehörigen Schneidmessern 16a und 16b verbunden sind. Hierzu sind die Nutensteine 36a und 36b in zugehörigen Ausnehmungen 38a und 38b in den Schneidmessern 16a und 16b aufgenommen. Die Bewegungswandlungseinrichtung 20 umfasst zudem eine Kurbelwelle 22, deren Drehbewegung eine translatorische Bewegung der damit wirktechnisch verbundenen Kupplungsglieder 20a und 20b zur Folge hat.
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Die Kurbelwelle 22 wird in an sich bekannter Weise von der Abtriebswelle 24 angetrieben.
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Der Antriebsabschnitt 14 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 28, in dem ein nicht näher dargestellter Antrieb 30 aufgenommen ist. Dieser ist über ein Getriebe 32 mit einer Antriebswelle 26 verbunden, wobei die Antriebswelle 26 sich um eine Rotationsachse R dreht. Das Getriebe 32 kann ein- oder mehrstufig ausgebildet sein, so dass auch ein Über- oder Untersetzen des von dem Antrieb 30 abgegebenen Drehmoments möglich ist. Bei dem Antrieb 30 kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln, der beispielsweise akkubetrieben oder über eine übliche Wechselstromquelle mit Strom versorgt wird.
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Die Antriebswelle 26 ist an ihrem abtriebswellenseitigen Ende 26a innerhalb einer Lageraufnehmung 24a an der Abtriebswelle 24 lagernd aufgenommen. Eine Übertragung des von ihr abgegebenen Drehmoments erfolgt jedoch über einen Hammer 42, welcher Teil des erfindungsgemäßen Schlagmechanismus 40 ist.
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Der Hammer 42 weist an seinem abtriebsseitigen Ende (Stirnfläche) Schlagnocken 44 auf, die mit korrespondierenden Schlagnocken (nicht dargestellt) an der gegenüberliegenden Stirnseite der Abtriebswelle 24 zusammenwirken. Das dem Hammer 42 zugewandten Ende der Abtriebswelle 24 bildet somit einen Amboss für den Hammer 42.
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Der Hammer 42 ist ferner beispielsweise über Kugelführungen (angedeutet durch das Bezugszeichen 48) mit der Antriebswelle 26 verbunden. Diese weist vorzugsweise zwei V-förmige Nuten (nicht dargestellt) an ihrer Außenumfangsfläche auf, in denen die Kugelführung des Hammers 42 laufen. Die vorzugsweise V-förmigen Nuten können in der Weise an der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 26 ausgebildet sein, dass die Spitze des V in Richtung zu der Abtriebswelle 24 weist. Eine Feder 46 des Schlagmechanismus 40 spannt den Hammer 42 in Richtung zu der Abtriebswelle 24 vor, so dass die Kugelführungen an der Spitze der V-förmigen Nuten anliegen. In dieser Stellung dreht sich der Hammer 42 im Normalbetrieb mit der Antriebswelle 26 mit und überträgt deren Drehmoment über seine Schlagnocken 44 auf die Abtriebswelle 24.
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Erst wenn in Folge eines Blockierens eines oder beider Schneidmesser 16a, 16b die Abtriebswelle 24 blockiert wird, wird der Hammer 42 aufgrund des anliegenden Gegendrehmoments der Abtriebswelle 24 relativ zu der Antriebswelle 26 in dem durch die V-förmigen Nuten vorgegebenen Maße rotatorisch wie auch axial bewegt, so dass es zu einem Trennen seiner Schlagnocken 44 von den Schlagnocken der Abtriebswelle 24 kommt. Bei dieser geführten Bewegung des Hammers 42 kommt es in Folge der axialen Komponente der Bewegung in Richtung zu dem Antrieb 30 zu einer zusätzlichen Vorspannung der Feder 46, welche dadurch eine Schlagenergie zwischenspeichert. Ist der Kontakt zu den Schlagnocken der Abtriebswelle 24 vollständig aufgehoben, wird diese zwischengespeicherte Schlagenergie von der Feder 46 freigesetzt und führt zu einer in V-förmigen Nuten geführten Rotationsbewegung des Hammers 42 in Abtriebsrichtung, die dann durch das Aufeinandertreffen der Schlagnocken 44 mit den Schlagnocken der Abtriebswelle 24 gestoppt wird. Dabei wird ein Impuls bzw. Schlag auf die Schlagnocken der Abtriebswelle 24 ausgeübt, der zu einer kurzzeitigen Drehmomentspitze führt, welche eine Schlagbewegung des blockierten Schneidmessers zur Folge hat. Eine solche Schlagbewegung kann von dem Schlagmechanismus 40 mehrmals hintereinander in kurzen Abständen, d. h. oszillierend, ausgeführt werden, bis das blockierende Hindernis überwunden ist.
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Dadurch, dass sich auch im Falle eines Blockierens eines oder beider Schneidmesser des erfindungsgemäßen Schneidgeräts der Antrieb zu jedem Zeitpunkt weiterdrehen kann, wird eine Lebensdauererhöhung des Motors erzielt und gleichzeitig vermieden, dass ein erhöhter Stromverbrauch, wie er bei einem Blockieren des Motors auftritt, sich einstellen kann.
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In der vorliegenden Darstellung der Figur ist ein einfacher, im Wesentlichen zylinderförmiger Griff 34 an dem mehrteiligen Gehäuse 28 dargestellt. Alternativ kann selbstverständlich auch eine andere Gehäuseform mit einem D-förmigen Griff vorgesehen sein.
