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Die vorliegende Erfindung betrifft eine handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere eine handführbare Oszillations-Werkzeugmaschine mit einem sich im wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckenden Außengehäuse, welches einen Griffbereich aufweist, der zum Umgreifen und zum Führen der Werkzeugmaschine durch eine Hand eines Benutzers vorgesehen ist.
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Aus dem Stand der Technik sind handführbare Werkzeugmaschinen bekannt, deren Gehäuse entweder fest mit den Antriebseinrichtungen der Werkzeugmaschine verschraubt sind oder Gehäuse aufweisen, welche aus Schalenbauteilen, zumeist Halbschalen bestehen, die miteinander fest verbunden werden. Um eine gute Führung der handführbaren Werkzeugmaschinen bei der Bearbeitung von Werkstücken zu ermöglichen, liegen die Gehäuse der im Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen wenigstens bereichsweise an Elementen der Antriebseinrichtung an, wodurch gleichzeitig mit einer Übertragung der Führungskräfte vom Benutzer auf die Werkzeugmaschine und der Bearbeitungskräfte von der Maschine auf den Benutzer auch Körperschall, Wärme und Vibrationen von den Antriebseinrichtungen an das Gehäuse übertragen werden, wodurch die Arbeitssicherheit und der Handhabungskomfort einer solchen Werkzeugmaschine beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine handführbare Werkzeugmaschine mit einem verbesserten Handhabungskomfort zur Verfügung zu stellen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße handführbare Werkzeugmaschine kann insbesondere auch eine handführbare Oszillations-Werkzeugmaschine sein. Eine solche handführbare Werkzeugmaschine weist ein sich im wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckendes Außengehäuse mit einem Griffbereich auf, der zum Umgreifen und zum Führen der Werkzeugmaschine durch eine Hand eines Benutzers vorgesehen ist. Im wesentlichen innerhalb dieses Außengehäuses ist eine elektrische Antriebseinheit aufgenommen, welche eine Antriebswelle der Werkzeugmaschine rotierend antreibt. Dabei ist die Rotationsachse der Antriebswelle im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Außengehäuses ausgerichtet oder kann auch mit dieser zusammenfallen.
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Mit der elektrischen Antriebseinheit ist eine Werkzeugeinrichtung im wesentlichen starr gekoppelt, welche in einem Endbereich des Außengehäuses angeordnet ist. Die Werkzeugeinrichtung kann dabei unmittelbar an einem ersten Ende der elektrischen Antriebseinheit angeordnet sein. Ebenso ist es auch möglich, dass die Werkzeugeinrichtung an einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise einer Lüftereinrichtung angeordnet ist, welche bevorzugt ebenfalls im wesentlichen starr mit der elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet starr gekoppelt, dass diese Einrichtungen mechanisch gekoppelt sind, wodurch Bewegungen, auch hochfrequenter Art, wie beispielsweise Vibrationen von einem auf das andere Element übertragen werden. Eine starre Verbindung kann daher im Sinne der vorliegenden Erfindung auch mittels einer integralen Bauweise oder dergleichen ausgeführt sein.
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Das Außengehäuse der erfindungsgemäßen handführbaren Werkzeugmaschine weist eine definierte Innenkontur auf. Entsprechend weisen die elektrische Antriebseinheit und die mit dieser im wesentlichen starr gekoppelte Werkzeugeinrichtung eine definierte Außenkontur auf, wobei die Werkzeugeinrichtung zumindest soweit eine definierte Außenkontur aufweist, soweit diese im Bereich des Außengehäuses angeordnet ist. Sofern zwischen der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung weitere Einrichtungen angeordnet sind, deren Außenkontur sich zwischen der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung erstreckt, so stellen diese ebenfalls einen Teil der definierten Außenkontur dar, ohne nachfolgend jeweils explizit erwähnt zu werden. Die Außenkontur dieser Antriebselemente und die Innenkontur des Außengehäuses sind derart ausgebildet, dass diese mit einem vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet sind.
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Zur Einhaltung dieses Mindestabstands ist eine Anzahl N erster Abstützeinrichtungen an der Außenkontur von elektrischer Antriebseinheit und Werkzeugeinrichtung sowie eine Anzahl N zweiter Abstützeinrichtungen an der Innenkontur des Außengehäuses vorgesehen. Die ersten Abstützeinrichtungen und die zweiten Abstützeinrichtungen wirken dabei so zusammen, dass sie die Außenkontur und die Innenkontur in diesem Mindestabstand voneinander halten.
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Durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen wird die Innenkontur und damit das Außengehäuse und insbesondere der Griffbereich der handführbaren Werkzeugmaschine in einem Abstand von der Außenkontur und damit in einem Abstand von der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung gehalten. Die Übertragung von Körperschall, Wärme und Vibrationen dieser im Wesentlichen starr miteinander gekoppelten Antriebselemente an das Gehäuse wird dadurch reduziert, womit die Arbeitssicherheit und der Handhabungskomfort der Werkzeugmaschine deutlich verbessert wird. Die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen ermöglichen eine ausreichende Übertragung der Stützkräfte wie der Führungskräfte vom Benutzer auf die Werkzeugmaschine und der Bearbeitungskräfte vom Werkzeug zum Benutzer.
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Die Werkzeugeinrichtung dient zur Übertragung des Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit auf ein bevorzugt an der Werkzeugeinrichtung angeordnetes Werkzeug. Zur Übertragung der Antriebsleistung der elektrischen Antriebseinheit auf ein Werkzeug kann die Werkzeugeinrichtung verschiedene Elemente wie Getriebe, Kupplungen und dergleichen aufweisen. Dabei kann sowohl die elektrische Antriebseinheit als auch die Werkzeugeinheit mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Werkzeugmaschine an dem der elektrischen Antriebseinheit gegenüberliegenden Ende der Werkzeugeinrichtung eine Werkzeugaufnahme auf, deren Antriebsachse auch in einem Winkel gegenüber der Antriebsachse des elektrischen Antriebselements verschwenkt angeordnet sein kann. Grundsätzlich kann die Werkzeugaufnahme an einem äußeren Ende der Antriebsachse angeordnet sein, sie kann jedoch auch in einem vom Ende der Werkzeugeinrichtung beabstandeten Bereich angeordnet sein. Beispielsweise kann die Werkzeugaufnahme auch in einer Ausnehmung im Bereich der Antriebswelle in der Werkzeugeinrichtung angeordnet sein, in welche ein Werkzeug eingesetzt werden kann. Die mit der Werkzeugmaschine verwendbare Werkzeuge dienen insbesondere zum Schneiden, Schleifen, Sägen, Raspeln oder zu sonstigen zerspanenden, abtragenden oder umformenden Bearbeitungsvorgängen.
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Die definierte Außenkontur von elektrischer Antriebseinrichtung und Werkzeugeinrichtung ergibt sich bevorzugt im wesentlichen durch die Gestalt dieser Antriebselemente, die insbesondere durch deren Antriebsfunktion und durch Anforderungen an eine ergonomische Werkzeugmaschinengestaltung beeinflusst ist.
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Die definierte Innenkontur des Außengehäuses folgt bevorzugt zumindest bereichsweise der definierten Außenkontur von elektrischer Antriebseinrichtung und – soweit das Außengehäuse diese umschließt – der Werkzeugeinrichtung. Dabei weisen die Außenkontur und die Innenkontur mit Ausnahme der Bereiche der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen einen Mindestabstand voneinander auf. Dadurch wird eine unmittelbare Übertragung von Körperschall, Wärme und Vibrationen, die insbesondere durch den Antrieb der Werkzeuge und infolge der Bearbeitungsvorgänge entstehen, von der Außenkontur auf die Innenkontur und damit auf das Außengehäuse vermieden. Der vorbestimmte Mindestabstand liegt insbesondere in einem Bereich bis zu 5 mm, bevorzugt beträgt dieser zwischen 1 mm und 3 mm und besonders bevorzugt etwa 2 mm. Der vorbestimmte Mindestabstand und die damit zwischen der Außenkontur und der Innenkontur liegende Luftschicht führt neben einer mechanischen Entkopplung zusätzlich auch zu einer weiteren Reduzierung der von der Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung auf das Gehäuse übertragenen Wärme.
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An der Außenkontur der Antriebselemente sind eine Anzahl N erster Abstützeinrichtungen und an der Innenkontur des Außengehäuses eine Anzahl N zweiter Abstützeinrichtungen angeordnet. Dabei wirkt eine erste Abstützeinrichtung so mit jeweils einer zweiten Abstützeinrichtung zusammen, dass die Außenkontur und die Innenkontur – abgesehen von den ersten und zweiten Abstützeinrichtungen – an jeder Stelle einen vorbestimmten Mindestabstand voneinander aufweisen. Vorzugsweise wirkt ferner jeweils eine erste Abstützeinrichtung so mit einer zweiten Abstützeinrichtung zusammen, dass die Anordnung eine Hauptwirkungsrichtung aufweist.
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Die Anzahl N ergibt sich insbesondere aus der Gestaltung der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen. Einen weiteren Einfluss auf die Anzahl N der Abstützeinrichtungen hat die geometrische Gestaltung der Außenkontur von elektrischer Antriebseinrichtung und Werkzeugeinrichtung sowie die geometrische Gestaltung des Außengehäuses. Vorzugsweise beträgt die Anzahl N ein mehrfaches von zwei und dabei wenigstens zwei. So können jeweils zwei Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung zusammenwirken, um eine Übertragung der Stützkräfte in vorzugsweise allen Raumrichtungen zu ermöglichen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, eine zusätzliche Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung zum Übertragen von Stützkräften in einer weiteren Abstützeinrichtung vorzusehen, wobei die Anzahl N dann auch eine ungerade Zahl sein kann. Bevorzugt ist die Anzahl N jedoch möglichst klein, um die Übertragung von Schall, Wärme und Vibrationen über die Abstützeinrichtungen von der elektrischen Antriebseinheit bzw. der Werkzeugeinrichtung auf das Gehäuse weitgehend zu vermeiden.
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Die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen sind ferner bevorzugt außerhalb des Griffbereichs am Außengehäuse angeordnet. Die Innenkontur ist dabei im Griffbereich des Außengehäuses in einem Mindestabstand von der Außenkontur der Antriebselemente der Werkzeugmaschine angeordnet und kann sich bevorzugt entsprechend der Elastizität des Außengehäuses in diesem Bereich gegenüber der Außenkontur bewegen, woraus zusätzlich eine gewisse mechanische Entkopplung des Griffbereichs von den Antriebselementen resultiert. Dies trägt ebenfalls zum verbesserten Handhabungskomfort der Werkzeugmaschine bei.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist am vorderem Ende des Außengehäuses ein Randbereich angeordnet, welcher bevorzugt in Richtung zur Werkzeugeinheit hin ausgebildet ist, jedoch gleichzeitig einen Mindestabstand zwischen dem Außengehäuse und der Außenkontur der Werkzeugeinrichtung einhält. Der Randbereich ist so ausgebildet, dass dieser vorzugsweise sowohl als Sichtschutz, als auch als Sicherheitseinrichtung dient, welche ein Eindringen von Gegenständen von der Werkzeugeinrichtung her verhindert. Solche Gegenstände könnten zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Werkzeugmaschine und insbesondere zu einer Übertragung von Vibrationen, Schall oder Wärme von den Antriebselementen auf das Außengehäuse führen.
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Bei einer weiter verbesserten Ausführungsform ist zwischen einer ersten Abstützeinrichtung und einer zweiten Abstützeinrichtung jeweils wenigstens ein Kraftübertragungselement angeordnet, welches die Stützkräfte zwischen einer ersten und einer zweiten Abstützeinrichtung überträgt und gleichzeitig den Mindestabstand zwischen der Außenkontur und der Innenkontur hält. Durch die Anordnung eines solchen Kraftübertragungselements werden insbesondere die zwischen der ersten und zweiten Abstützeinrichtung übertragenen Bewegungen wie insbesondere Stöße oder Vibrationen gedämpft. Dabei wird insbesondere die Übertragung von höherfrequenten Schwingungen wie Schall oder Vibrationen unterbrochen. Ein für diesen Zweck geeignetes Kraftübertragungselement ist einerseits elastisch verformbar, setzt aber andererseits der Verformung einen zu der Dämpfung führenden inneren Reibungswiderstand entgegen. In Verbindung mit einer geeigneten Gestaltung der ersten und zweiten Abstützeinrichtung werden die Stützkräfte zwischen den ersten und zweiten Abstützeinrichtungen von dem dazwischen angeordneten Kraftübertragungselementen vorzugsweise überwiegend durch Kraftschluss übertragen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der handführbaren Werkzeugmaschine ist das zwischen einer ersten und einer zweiten Abstützeinrichtung angeordnete Kraftübertragungselement im eingebauten Zustand mit einer Vorspannung beaufschlagt. Vorzugsweise liegt eine solche Vorspannung insbesondere in jeder Richtung an, in welcher eine Kraftübertragung vorgesehen ist. Eine geeignete Vorspannung des Kraftübertragungselements beträgt insbesondere zwischen 20% und 40%, vorzugsweise 35%.
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Dabei kann es wünschenswert sein, dass der Kraftschluss und damit auch die Dämpfungswirkung in verschiedene Raumrichtungen unterschiedlich ausgeprägt ist. Vorzugsweise ist zur Ausbildung einer solchen Kraftübertragung die erste und zweite Abstützeinrichtung mit einem dazwischen angeordneten Kraftübertragungselement vorzugsweise geometrisch derart ausgestaltet, dass in verschiedenen Raumrichtungen eine unterschiedliche Vorspannung eines aus einem homogenen Material bestehenden Kraftübertragungselements erreicht wird. Ein solcher Effekt kann auch dadurch erreicht werden, dass ein Kraftübertragungselement mit in bestimmten Bereichen unterschiedlichen Materialeigenschaften, einer unterschiedlichen Dicke oder einer Formgebung verwendet wird, woraus sich in Verbindung mit der aufgebrachten Vorspannung ein inhomogener Spannungszustand im Kraftübertragungselement ergibt. Insbesondere kann das Kraftübertragungselement zum Erzielen eines inhomogenen Spannungszustands auch mehrteilig ausgeführt sein oder beispielsweise Aussparungen aufweisen, in welche sich im vorgespannten Zustand Material aus einem benachbarten Bereich ausdehnen kann, um diesen zu entlasten, oder um die Vorspannung im ausgesparten Bereich selbst zu vermindern.
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Als Werkstoff für ein geeignetes Kraftübertragungselement kann insbesondere ein zelliger Polyurethan-Elastomer verwendet werden, welcher eine Dichte von insbesondere zwischen 0,35 und 0,65 kg/dm3 und vorzugsweise 0,4 kg/dm3 aufweist. Ein solches Material ist insbesondere in Verbindung mit einer geeigneten Vorspannung in der Lage Stützkräfte, wie die Führungskräfte vom Benutzer auf die Werkzeugmaschine oder die Bearbeitungskräfte von der Werkzeugmaschine auf den Benutzer zu übertragen und gleichzeitig den Handhabungskomfort zu erhöhen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der handführbaren Werkzeugmaschine ist eine erste Abstützeinrichtung im Abstützbereich im wesentlichen konkav und eine zweite Abstützeinrichtung im Abstützbereich im wesentlichen konvex ausgebildet. In gleicher Weise könnte eine erste Abstützeinrichtung im Abstützbereich im wesentlichen konvex und eine zweite Abstützeinrichtung im Abstützbereich im wesentlichen konkav ausgebildet sein. Hierbei ist wesentlich, dass der Abstützbereich einer Abstützeinrichtung räumlich in den Abstützbereich der anderen Abstützeinrichtung eingreift. Damit können auch Kräfte abgestützt werden, welche in einem Winkel oder sogar senkrecht zur Eingreifrichtung, welche bevorzugt der Richtung der hauptsächlich abzustützenden Kräfte entspricht, wirken.
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Die Abstützbereiche weisen vorzugsweise eine aufeinander abgestimmte Raumform auf, wobei der konkav ausgebildete Abstützbereich – bei der Verwendung eines Kraftübertragungselements – abhängig vom Kraftübertragungselement bevorzugt geometrisch größer ausgebildet ist, um eine gute Kraftübertragung zu gewährleisten und insbesondere die gewünschte Vorspannung des Kraftübertragungselements zu erhalten. Geeignete Formen für die Geometrie der Abstützbereiche sind insbesondere sich einseitig verjüngende rotationssymmetrische Grundkörper wie Kugelabschnitte (Kalotten), Kegelstümpfe, Abschnitte ellipsoider Körper oder dergleichen. Ein besonders gutes Verhältnis zwischen den geometrischen Abmessungen der Abstützeinrichtungen und den davon übertragbaren Kräften ist erreichbar, wenn eine erste Abstützeinrichtung im Abstützbereich hohlkalottenförmig und eine zweite Abstützeinrichtung im Abstützbereich kalottenförmig ausgebildet ist.
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Ein zwischen einer ersten und einer zweiten Abstützeinrichtung angeordnetes Kraftübertragungselement kann bereits im unverbauten Zustand eine an die spätere Einbausituation angepasste Form aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Kraftübertragungselement im unverbauten Zustand z. B. flach ausgebildet ist und durch die Vorspannung im eingebauten Zustand eine andere Form annimmt. Hieraus kann sich ein günstiger Einfluss auf die Ausbildung der Vorspannung innerhalb des Kraftübertragungselements ergeben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement im unverbauten Zustand flach ausgebildet und weist im eingebauten, vorgespannten Zustand zwischen einem hohlkalottenförmigen ersten Abstützbereich und einem kalottenförmigen zweiten Abstützbereich eine schüsselartige Form auf. Zum Erreichen eines vorteilhaften Spannungszustands in einem derartigen Kraftübertragungselement kann dieses in seinem zentralen Bereich bevorzugt mit einer Aussparung wie beispielsweise einer kreisrunden Öffnung versehen sein.
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Die handführbare Werkzeugmaschine weist wenigstens eine erste Abstützeinrichtung auf, welche an der Werkzeugeinrichtung oder an der elektrischen Antriebseinheit angeordnet ist. Dabei sind die Antriebselemente der Werkzeugmaschine, wie insbesondere die elektrische Antriebseinheit und die Werkzeugeinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass diese zueinander und bezüglich dieser einen ersten Abstützeinrichtung im Wesentlichen starr gelagert sind. Eine solche im wesentlichen starre Lagerung der Antriebseinrichtungen zueinander kann insbesondere auch mittels eines inneren Trägergerüstes verwirklicht sein. Bei der Verwendung nur einer einzigen ersten Abstützeinrichtung, welche insbesondere entweder an der Werkzeugeinrichtung oder an der elektrischen Antriebseinheit angeordnet sein kann, ist diese so ausgebildet, dass sie Kräfte in allen Richtungen übertragen kann, in welchen Kräfte zwischen den Antriebselementen und dem Außengehäuse der Werkzeugmaschine wirken.
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Vorzugsweise weist die handführbare Werkzeugmaschine jedoch wenigstens zwei erste Abstützeinrichtungen auf, welche bevorzugt – insbesondere bei im wesentlichen gleicher und insbesondere rotationssymmetrischer Gestaltung von erster und zweiter Abstützeinrichtung – eine gemeinsame Achse oder zumindest eine gemeinsame Hauptwirkungsrichtung aufweisen.
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Allgemein ist es bevorzugt, dass jeweils eine erste Abstützeinrichtung mit einer zweiten Abstützeinrichtung zusammenwirkt und die beiden damit eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung bilden. Damit entspricht eine Anzahl N wirksamer erster Abstützeinrichtungen an den Antriebselementen vorzugsweise der Anzahl N wirksamer zweiter Abstützeinrichtungen am Außengehäuse.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der handführbaren Werkzeugmaschine verläuft die Achse der Hauptwirkungsrichtung mindestens einer Anordnung von Abstützeinrichtungen durch die Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit. So können Kräfte mit einer Wirkrichtung, die in der betreffenden Richtung zu einer Auslenkung der Werkzeugmaschine im Wesentlichen in einer Ebene der Rotationsachse führen, von der Anordnung von Abstützeinrichtungen aufgenommen werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Hauptwirkungsrichtung einer Anordnung von Abstützeinrichtungen in einer zur Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit senkrechten Ebene verläuft. Solche Abstützeinrichtungen können vor allem Kräfte aufnehmen, deren Wirkrichtung im Wesentlichen quer zur Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit verläuft und damit ebenfalls zu einer Auslenkung der Werkzeugmaschine führen. Zum Aufnehmen solcher Kräfte ist es besonders bevorzugt, ein Paar Anordnungen von Abstützeinrichtungen symmetrisch zur Rotationsachse so anzuordnen, dass deren gemeinsame Hauptwirkungsrichtung durch die Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit verläuft. Vorzugsweise verläuft deren gemeinsame Hauptwirkungsrichtung zudem gleichzeitig in einer zu dieser Rotationsachse senkrechten Ebene.
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Weiterhin ist eine Anordnung von Abstützeinrichtungen bevorzugt, deren Hauptwirkungsrichtung windschief zur Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit angeordnet ist. Dabei kann eine solche windschief angeordnete Anordnung von Abstützeinrichtungen in einer Ebene quer zur Richtung der Rotationsachse oder auch in einer in einem Winkel zur Rotationsachse angeordneten Ebene verlaufen. Mittels so angeordneter Abstützeinrichtungen können Kräfte zwischen dem Außengehäuse und den Antriebselementen der Werkzeugmaschine abgestützt werden, die im wesentlichen rotatorisch um die Rotationsachse wirken.
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Durch eine entsprechende Wahl der Wirkungsrichtungen der verwendeten Anordnungen von Abstützeinrichtungen kann die Übertragung von Stützkräften zwischen den Antriebselementen und dem Gehäuse der handführbaren Werkzeugmaschine insbesondere entsprechend der geometrischen Anordnung der Werkzeugaufnahme an der Antriebswelle, der weiteren Gehäusegestaltung, dem vorgesehenen Einsatzzweck oder weiterer Einflussfaktoren entsprechend angepasst werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der handführbaren Werkzeugmaschine ist wenigstens eine erste Abstützeinrichtung im Bereich eines zweiten Endes der elektrischen Antriebseinheit angeordnet. Das zweite Ende der elektrischen Antriebseinheit liegt bei einer handführbaren Werkzeugmaschine gewöhnlich gegenüber der Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine. Damit kann in dem Bereich des zweiten Endes aufgrund der Hebelwirkung eine besonders günstige Aufnahme von Stützkräften erfolgen. Abhängig von der Gestaltung der Werkzeugmaschine und der bei deren Einsatz wirkenden Kräfte ist eine erste Abstützeinrichtung vorzugsweise so im Bereich des zweiten Endes der elektrischen Antriebseinheit angeordnet, dass sie eine gemeinsame Hauptwirkungsrichtung mit einer wirkverbundenen zweiten Abstützeinrichtung aufweist, wobei die Achse der gemeinsamen Hauptwirkungsrichtung dieser Anordnung von Abstützeinrichtungen bevorzugt in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Rotationsachse der elektrischen Antriebseinheit angeordnet ist, und die Rotationsachse schneidet oder windschief dazu verläuft. Damit ist es möglich, die Abstützeinrichtungen der handführbaren Werkzeugmaschine so anzuordnen, dass die in einem der Werkzeugaufnahme gegenüberliegenden Bereich wirkenden Kräfte insbesondere hinsichtlich kurzer Kraftübertragungswege möglichst günstig zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung und dem Gehäuse abgestützt werden können.
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Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine sind wenigstens zwei Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung möglichst weit voneinander entfernt angeordnet. Dabei ist vorzugsweise wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinrichtung und wenigstens eine andere Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an dem der Werkzeugeinrichtung entgegengesetzten Ende der elektrischen Antriebseinheit angeordnet. Über die wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinrichtung wird eine gute Führung der Werkzeugmaschine durch den Benutzer ermöglicht. Die wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an dem der Werkzeugeinrichtung entgegengesetzten Ende der elektrischen Antriebseinheit ermöglicht eine ausreichende Verbindung der elektrischen Antriebseinheit mit dem Außengehäuse und damit in Verbindung mit der Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinheit zu einer ausreichenden Übertragung der Führungskräfte des Benutzers auf die Antriebseinrichtungen der Werkzeugmaschine.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der handführbaren Werkzeugmaschine ist wenigstens eine zweite Abstützeinrichtung am Außengehäuse in Arbeitsrichtung vor dem Griffbereich angeordnet. Wie bereits ausgeführt, ist es bevorzugt, dass die zweiten Abstützeinrichtungen außerhalb des Griffbereichs am Außengehäuse angeordnet sind, um insbesondere eine gewisse zusätzliche mechanische Entkopplung des Griffbereichs durch die Elastizität des Außengehäuses zu erreichen. Um eine möglichst gute Führung der Werkzeugmaschine durch den Benutzer zu ermöglichen, ist der Griffbereich üblicherweise in einem nahe an der Werkzeugaufnahme liegenden Bereich angeordnet, wobei es besonders bevorzugt ist, dass zwischen der Werkzeugaufnahme an der Werkzeugeinrichtung und dem Griffbereich am Außengehäuse – also in Bearbeitungsrichtung vor dem Griffbereich – eine gute Abstützung der wirkenden Kräfte erfolgt. Dabei ist es bevorzugt, wenigstens eine an der Werkzeugeinrichtung angeordnete erste Abstützeinrichtung an einer zweiten Abstützeinrichtung am Außengehäuse abzustützen, wobei die zweite Abstützeinrichtung vor dem Griffbereich des Außengehäuses angeordnet ist.
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Ebenso ist es bevorzugt, wenigstens eine zweite Abstützeinrichtung am Außengehäuse in Arbeitsrichtung hinter dem Griffbereich anzuordnen, um insbesondere solche Kräfte am Gehäuse abzustützen, welche insbesondere eine Auslenkung der handführbaren Werkzeugmaschine um einen vor oder im Bereich des Griffbereichs angeordneten Drehpunkt bewirken. Abhängig vom Aufbau der Antriebselemente der Werkzeugmaschine wirkt diese zweite Abstützeinrichtung vorzugsweise mit einer ersten Abstützeinrichtung zusammen, die an der elektrischen Antriebseinheit, vorzugsweise an derem zweiten Ende angeordnet ist.
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Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Außengehäuse aus mindestens zwei Schalenbauteilen ausgebildet. Dabei verläuft die Teilungsebene mindestens zweier Schalenbauteile des Außengehäuses bevorzugt wenigstens teilweise in einer Richtung senkrecht zu wenigstens einer Wirkachse wenigstens einer, bevorzugt zweier Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung, so dass Kräfte, welche dem Zusammenbau des Außengehäuses entgegenwirken, abgestützt werden. Dabei sind die mindestens zwei Schalenbauteile des Außengehäuses vorzugsweise in dem Bereich, in welchem wenigstens eine zweite Abstützeinrichtung angeordnet ist, in Richtung der Antriebsachse miteinander formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren.
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Es zeigt:
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1: eine beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2: die beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine aus 1 ohne die vordere Außengehäuse-Halbschale;
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3: eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Abstützeinrichtung;
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4: einen horizontalen Schnitt durch die Werkzeugmaschine, gemäß dem in 2 eingezeichneten Schnittverlauf IV-IV;
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5: einen vertikalen Schnitt durch eine beispielhafte Werkzeugmaschine, gemäß dem in 4 eingezeichneten Schnittverlauf V-V; und
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6: eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung, gemäß dem in 5 eingezeichneten Ausschnitt VI.
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1 zeigt eine beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche im Ausführungsbeispiel als Oszillations-Werkzeugmaschine ausgeführt ist. Das Außengehäuse 12 weist eine definierte Innenkontur auf und setzt sich aus zwei Gehäusehälften 21 und 22 zusammen. Ferner weist das Außengehäuse 12 einen Griffbereich 13 auf, welchen der Benutzer beim Führen der Werkzeugmaschine umgreift. Das Außengehäuse 12 umschließt eine die Werkzeugmaschine antreibende elektrische Antriebseinrichtung sowie einen Bereich der Werkzeugeinrichtung 15, welche darüber hinaus nach vorne aus dem Außengehäuse 12 ragt. Die Werkzeugeinrichtung 15 weist eine um eine Antriebsachse 17 oszillierend angetriebene Antriebswelle 16 an, wobei die Antriebsachse 17 um 90° gegenüber der Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung, die im Ausführungsbeispiel mit der Längsachse der Werkzeugmaschine zusammenfällt, nach unten verschwenkt angeordnet ist. Am Ende der Antriebswelle 16 ist eine Werkzeugaufnahme 18 zur Aufnahme eines geeigneten Bearbeitungswerkzeugs angeordnet.
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2 zeigt die beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine 10 aus 1, wobei die vordere Halbschale des Außengehäuses 12 nicht dargestellt ist. Die Antriebselemente der Werkzeugmaschine 10, insbesondere die elektrische Antriebseinrichtung 14 sowie die daran mittels Schraubverbindungen 25 zu einer weitgehend starren Einheit befestigte Werkzeugeinrichtung 15 sind in sind in dieser Darstellung erkennbar. Die Rotationsachse 11 der elektrischen Antriebseinrichtung 14 fällt im vorderen Bereich mit dem eingezeichneten Schnittverlauf zusammen.
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Die elektrische Antriebseinheit 14 und die Werkzeugeinrichtung 15, soweit diese im Bereich des Außengehäuses 12 angeordnet sind, weisen eine definierte Außenkontur 19 auf. In dieser Darstellung ist ebenfalls erkennbar, dass der Rand der hinteren Halbschale 22, welcher die Teilungsebene des Außengehäuses 12 und damit auch einen Teil der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 bildet, in einem Abstand a von den Antriebselementen der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Die weiteren Einrichtungen der Werkzeugmaschine wie die Steuerungseinrichtung, die Stromzuführung oder Bedienelemente, welche überwiegend im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet sind, sind gegenüber der elektrischen Antriebseinrichtung 14 mechanisch entkoppelt, um eine Übertragung von Kräften auf das Außengehäuse 12 zu verhindern. Ebenfalls gut zu erkennen sind die an der Halbschale 22 angeordneten Gehäuseverbindungsstellen 27a bis 27e, an welchen die beiden Halbschalen 21 und 22 mittels Schraubverbindungen miteinander verbunden werden.
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An der Werkzeugeinrichtung 15 ist in dem Bereich, der im Außengehäuse 12 aufgenommen ist, eine erste Abstützeinrichtung 31 angeordnet. Eine weitere erste Abstützeinrichtung 32 ist im hinteren Bereich der elektrischen Antriebseinheit 14 angeordnet. An gleicher Position sind auf der verdeckten, gegenüberliegenden Seite der Werkzeugeinrichtung 15 und der elektrischen Antriebseinheit 14 ebenfalls erste Abstützeinrichtungen 31 und 32 angeordnet. Damit sind vor dem Griffbereich 13 auf Höhe der Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14 jeweils zwei erste Abstützeinrichtungen 31 angeordnet, welche zur Übertragung der Stützkräfte von der Werkzeugeinrichtung 15 auf das Außengehäuse 12 dienen. Hinter dem Griffbereich 13 sind damit in einem Abstand zur Rotationsachse 11 zwei erste Abstützeinrichtungen 32 an der, der Werkzeugeinrichtung 15 gegenüberliegenden Seite der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordnet. So sind hinter dem Griffbereich 13 im Abstand zur Rotationsachse 11 der elektrischen Antriebseinrichtung 14 jeweils zwei erste Abstützeinrichtungen 32 angeordnet, welche zur Übertragung der Stützkräfte von der elektrischen Antriebseinrichtung 14 auf das Außengehäuse 12 dienen. Durch die quer zur Rotationsachse 11 und gegenüber dieser versetzten Anordnung sind die beiden ersten Abstützeinrichtungen 32 dazu geeignet, um die Rotationsachse 11 herum wirkende Drehmomente gegenüber dem Außengehäuse 12 abzustützen.
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3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Abstützeinrichtung 31 an der Werkzeugeinrichtung 15, wobei die Geometrie der ersten Abstützeinrichtung 31 im wesentlichen der Geometrie der an der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordneten ersten Abstützeinrichtung 32 entspricht. Die erste Abstützeinrichtung 31 ist in Form einer – nach außen verstärkten – rotationssymmetrischen Vertiefung ausgebildet, welche in ihrem Endbereich eine Hohlkalottenform d. h. die Form eines Hohlkugelabschnitts aufweist. Durch diese Form ist die Abstützeinrichtung 31 geeignet, Kräfte in einem weiten Bereich von Wirkrichtungen zu übertragen (vgl. 6). In 3 ist die Rotationsachse der Geometrie der Abstützeinrichtung 31 eingezeichnet, welche im wesentlichen der Hauptwirkungsrichtung 40 der von der Abstützeinrichtung 31 aufnehmbaren Kräfte entspricht.
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4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Werkzeugmaschine, welcher entlang dem in 2 eingezeichneten Schnittverlauf IV-IV verläuft. Die Schnittebene ist dabei so angeordnet, dass sie durch die ersten Abstützeinrichtungen 31 und 32 sowie im vorderen Bereich durch die Rotationsachse 11 der elektrischen Antriebseinheit 14 verläuft. An den beiden Gehäusehälften 21 und 22 sind zweite Abstützeinrichtungen 36 und 37 angeordnet, welche mit den ersten Abstützeinrichtungen 31 und 32 zusammenwirken, um die Außenkontur und die Innenkontur in einem Abstand a, der zumindest einem Mindestabstand entspricht, voneinander zu halten. Bei dem ab 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine sind die ersten Abstützeinrichtungen 31 und 32 und die zweiten Abstützeinrichtungen 36 und 37 für ein Zusammenwirken mit einem dazwischen angeordneten Kraftübertragungselement 39 ausgebildet, welches beim Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften 21 und 22 mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Wie in 2 erkennbar ist, sind die Verbindungsstellen 27a bis 27d im Bereich der Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31, 32 und 36, 37 positioniert, um bei einer Verwendung eines Kraftübertragungselements 39 ein Beaufschlagen der Kraftübertragungselemente 39 mit einer geeigneten Vorspannung zu erreichen. In 4 ist gut zu erkennen, dass die Hauptwirkungsrichtungen 40 der beiden Paare von Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31, 32 und 36, 37 jeweils in einer Ebene quer zur Längsachse der Werkzeugmaschine und damit auch zur Rotationsachse 11 der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordnet sind.
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5 zeigt einen senkrecht zur Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordneten vertikalen Schnitt durch die Werkzeugmaschine, welcher dem in 4 eingezeichneten Verlauf V-V folgt. Die beiden Gehäusehälften 21 und 22 des Außengehäuses 12 werden dabei nur im vertikal mittleren Bereich von der Schnittebene erfasst. Auch in dieser Abbildung ist der Abstand a zwischen der Außenkontur 19 an der Werkzeugeinrichtung 15 und der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 gut erkennbar. Die Hauptwirkungsrichtung 40 der beiden Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 verläuft durch die Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 wird in Verbindung mit 6, welche eine vergrößerte Darstellung des Details VI zeigt, näher beschrieben.
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6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 mit dazwischen angeordnetem Kraftübertragungselement 39. Wie bereits ausgeführt, ist die erste Abstützeinrichtung 31 in Form einer rotationssymmetrischen Vertiefung ausgebildet, welche in ihrem Endbereich die Form einer Hohlkalotte aufweist. Die zweite Abstützeinrichtung 36 ist in Form eines rotationssymmetrischen Zapfens ausgebildet, welcher in seinem Endbereich entsprechend kalottenförmig ausgebildet ist. Dabei sind die Durchmesser D1 und D2 von Vertiefung und Zapfen sowie die Radien R1 und R2 der hohlkalotten- und kalottenförmigen Bereiche von Vertiefung und darin eingreifenden Zapfen in Verbindung mit den Abmessungen und Materialeigenschaften des dazwischen angeordneten Kraftübertragungselements 39 so aufeinander abgestimmt, dass das Kraftübertragungselement 39 im montierten Zustand, d. h. bei fest miteinander verbundenen Halbschalenhälften 21, 22 des Außengehäuses 12 in möglichst jeder Richtung, in welcher eine Abstützung von Kräften F erfolgen soll, die jeweils gewünschte Vorspannung aufweist. So kann erreicht werden, dass Kräfte – zumindest bis zu einer bestimmten Größe – durch einen Reibschluss im Kraftübertragungselement 39 übertragen werden, ohne dass die jeweilige erste und zweite Abstützeinrichtungen "auf Block gehen" also ein Formschluss zwischen den Abstützeinrichtungen 31 und 36 ausbildet wird. Der Bereich der Wirkrichtungen der Kräfte F, welche die in 6 dargestellte Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 mit dazwischen angeordneten Kraftübertragungselement 39 abstützen kann, ist in dieser Darstellung durch die Pfeile "F“ angedeutet. Geeignete Größen des Durchmessers D1 und des Radius R1 der ersten Abstützeinrichtung 31 sind D1 = 15 mm und R1 = 11 mm, die bei der Verwendung eines Kraftübertragungselements 39 mit einer Dicke von 5 mm mit einer zweiten Abstützeinrichtung 36 mit einem Durchmesser D2 = 9 mm und einem Radius R2 = 8 mm zusammenwirken.
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Dieses in den 4 bis 6 dargestellte beispielhafte Ausführungsbeispiel verwendet, um einen vorbestimmten Mindestabstand a zwischen der Außenkontur 19 von elektrischer Antriebseinheit 14 und Werkzeugeinrichtung 15 und der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 zu halten, erste und zweite Abstützeinrichtungen 31, 32, 36, 37, zwischen denen ein Kraftübertragungselement 39 angeordnet ist. In gleicher Weise können auch die ersten Abstützeinrichtungen 31, 32 der 1 bis 3 mit entsprechend ausgebildeten zweiten Abstützeinrichtungen 36 und 37 zusammenwirken, ohne dass ein Kraftübertragungselements 39 zwischen den Abstützeinrichtungen angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Abstützkräfte sowie Körperschall, Wärme und Vibrationen von den Antriebselementen der Werkzeugmaschine in gleicher Weise auf das Außengehäuse 12 übertragen, wie im Falle der Überwindung der inneren Reibungskräfte eines verwendeten Kraftübertragungselements 39, d. h. bei einem "auf Block gehen" von ersten und zweiten Abstützeinrichtungen 31, 32, 36, 37. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der handführbaren Werkzeugmaschine 10 werden die Stützkräfte über die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen 31, 32, 36, 37 gegenüber dem Außengehäuse 12 abgestützt, wobei das Außengehäuse 12 aufgrund des Mindestabstands a von elektrischer Antriebseinheit 14 und der Werkzeugeinrichtung 15 insbesondere hinsichtlich Körperschall, Wärme und Vibrationen dieser Einrichtungen entkoppelt ist.
