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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem elektronisch kommutierten Antriebsmotor, dem im Betrieb eine Betriebsspannung von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zugeführt wird, wobei die Handwerkzeugmaschine ein zugeordnetes Maschinenvolumen aufweist.
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Aus dem Stand der Technik ist eine derartige, nach Art eines 10,8 V (bzw. 12 V) Elektrowerkzeugs ausgebildete Handwerkzeugmaschine bekannt. Diese weist einen elektronisch kommutierten Antriebsmotor auf, dem im Betrieb z.B. über ein zugeordnetes Akkupack mit sechs Akkuzellen eine Betriebsspannung von 10,8 V zugeführt wird. Der Antriebsmotor ist in einem vergleichsweise großen Maschinengehäuse angeordnet, das mit einer der Handwerkzeugmaschine zugeordneten Werkzeugaufnahme ein entsprechendes Maschinenvolumen ausbildet, das größer als 1,15 l ist.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass eine derartige Handwerkzeugmaschine aufgrund des vergleichsweise großen Maschinengehäuses unhandlich und sperrig ist und deren Einsatzbereiche und Verwendbarkeit somit eingeschränkt sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Handwerkzeugmaschine bereitzustellen, die in einer Vielzahl verschiedener Einsatzbereiche und Anwendungsfälle eine sichere und zuverlässige Verwendung ermöglicht.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine Handwerkzeugmaschine mit einem elektronisch kommutierten Antriebsmotor, dem im Betrieb eine Betriebsspannung von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zugeführt wird. Die Handwerkzeugmaschine weist ein zugeordnetes Maschinenvolumen auf. Das Maschinenvolumen ist kleiner als 1 l.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine mit einem elektronisch kommutierten Antriebsmotor, dem im Betrieb eine Betriebsspannung von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zugeführt wird, und die ein reduziertes Maschinenvolumen aufweist. Somit ist diese Handwerkzeugmaschine in Einsatzbereichen und Anwendungsfällen verwendbar, in denen gebräuchliche Handwerkzeugmaschinen mit einem elektronisch kommutierten Antriebsmotor, dem im Betrieb eine Betriebsspannung von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zugeführt wird, aufgrund ihrer Sperrigkeit und Unhandlichkeit nicht verwendbar sind.
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Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Akkuzellen zur Bereitstellung der Betriebsspannung vorgesehen.
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Somit kann auf einfache Art und Weise die Bereitstellung einer netzunabhängig betreibbaren Handwerkzeugmaschine ermöglicht werden.
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Die Mehrzahl von Akkuzellen ist bevorzugt in einem Maschinengehäuse angeordnet, das das zugeordnete Maschinenvolumen ausbildet. Das Maschinengehäuse bildet vorzugsweise einen Handgriff aus, in dem die Mehrzahl von Akkuzellen angeordnet ist.
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Durch eine Anordnung der Akkuzellen im Maschinengehäuse bzw. im Handgriff der Handwerkzeugmaschine kann auf einfache Art und Weise die Reduzierung des Maschinenvolumens erreicht werden, sodass die Bereitstellung einer im Vergleich zum Stand der Technik verkleinerten Handwerkzeugmaschine ermöglicht wird. Hierdurch kann eine verbesserte Arbeitsplatzgestaltung insbesondere in industriellen Anwendungen durch eine ergonomische Maschinenform ermöglicht werden, sodass Sonderwerkzeuge, wie z.B. Winkelvorsätze usw., eingespart werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform bilden drei in Serie geschaltete Akkuzellen die Mehrzahl von Akkuzellen zur Bereitstellung einer Betriebsspannung von mindestens 10,8 V aus.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung von Handwerkzeugmaschinen eines vorgegebenen Maschinentyps, die durch eine entsprechende Nennspannung eines jeweils von der Mehrzahl von Akkuzellen gebildeten Akkupacks charakterisiert werden, d.h. sogenannte 10,8 V (bzw. 12 V) Elektrowerkzeuge, die einen verkleinerten Akkupack und somit ein reduziertes Maschinenvolumen aufweisen. Des Weiteren kann durch eine Verwendung von nur drei Akkuzellen eine Gewichtsreduzierung der Handwerkzeugmaschine ermöglicht werden.
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Bevorzugt sind die drei in Serie geschalteten Akkuzellen Li-Ionen-Zellen.
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Somit können sichere und zuverlässige Akkuzellen bereitgestellt werden.
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Die Mehrzahl von Akkuzellen bildet bevorzugt einen Wechselakku aus.
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Somit kann auf einfache Art und Weise eine zumindest im Wesentlichen unterbrechungsfreie Anwendbarkeit der Handwerkzeugmaschine gewährleistet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der elektronisch kommutierte Antriebsmotor einen Außenkörper mit einem Außendurchmesser von maximal 38 mm auf.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines vergleichsweise klein bauenden, elektronisch kommutierten Antriebsmotors.
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Der elektronisch kommutierte Antriebsmotor ist bevorzugt zur Bereitstellung einer vorgegebenen, maximalen Motorleistung von mindestens 270 W ausgebildet.
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Somit kann eine Handwerkzeugmaschine mit einem vergleichsweise klein bauenden Antriebsmotor bereitgestellt werden, der zur Bereitstellung einer vergleichsweise großen Motorleistung geeignet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine nach Art eines Schraubers, insbesondere eines Trockenbauschraubers oder Schlagschraubers, ausgebildet.
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Die Erfindung kann somit bei Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden, bei denen vergleichsweise große Motorleistungen bei vergleichsweise geringen Maschinenvolumen wünschenswert sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einem Einsatzwerkzeug gemäß einer Ausführungsform.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine mit einer Werkzeugaufnahme 150 zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 160 versehene Handwerkzeugmaschine 100, die ein Maschinengehäuse 110 mit einem Handgriff 126 aufweist. Das Maschinengehäuse 110 ist beispielhaft T-förmig ausgeführt und bildet ein zugeordnetes Maschinenvolumen 115 aus. Spezifischer ausgedrückt umschließen das Maschinengehäuse 110 und die daran angeordnete Werkzeugaufnahme 150 ein Volumen, das im Kontext der vorliegenden Erfindung als das „Maschinenvolumen“ 115 bezeichnet wird und gemäß der vorliegenden Erfindung kleiner als 1 l ist.
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In dem Maschinengehäuse 110 sind illustrativ ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor 114, ein Getriebe 118 und ein optionales Schlagwerk 122 angeordnet. Der elektronisch kommutierte Antriebsmotor 114, der nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung nur noch als der „Antriebsmotor“ 114 bezeichnet wird, ist ein bürstenloser Elektromotor, der vorzugsweise derart elektronisch steuer- bzw. regelbar ist, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit realisierbar sind. Hierbei ist der Antriebsmotor 114 gemäß einer Ausführungsform derart ausgebildet, dass diesem im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 eine Betriebsspannung von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zugeführt wird. Darüber hinaus ist der Antriebsmotor 114 bevorzugt zur Bereitstellung einer vorgegebenen, maximalen Motorleistung von mindestens 270 W ausgebildet.
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Der Antriebsmotor 114 ist beispielhaft in „Open Frame“-Bauweise ausgebildet und somit ohne ein zugeordnetes Motorgehäuse unmittelbar im Maschinengehäuse 110 angeordnet. Im Gegensatz hierzu weist das Getriebe 118 illustrativ ein Getriebegehäuse 119 auf, das im Maschinengehäuse 110 angeordnet ist. Beispielhaft kann zur Realisierung des Getriebes 118 ein dreistufiges Planetengetriebe vom Typ PG6 der Robert Bosch GmbH (Material-Nr. 2609199605) Anwendung finden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Getriebe Anwendung finden können und das Getriebe 118 z.B. auch unmittelbar im Maschinengehäuse 110 angeordnet sein kann, oder dass der Antriebsmotor 114 ein Motorgehäuse aufweisen kann und somit in der sogenannten „Can“-Bauweise realisiert werden kann.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet der Antriebsmotor 114 lediglich illustrativ einen Außenkörper mit einem Außendurchmesser 111 aus. Dieser Außendurchmesser beträgt gemäß einer Ausführungsform maximal 38 mm, wobei am Außenkörper zusätzlich z.B. jeweils 2 mm lange Positionier- und/oder Ausrichtvorsprünge vorgesehen sein können, um eine Positionierung bzw. Ausrichtung des Antriebsmotors 114 beim Einbau in das Maschinengehäuse 110 zu vereinfachen.
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Als Antriebsmotor mit einem Außendurchmesser von 38 mm, der durch seine vergleichsweise kleinen Abmessungen zur erfindungsgemäßen Reduzierung des Maschinenvolumens 115 auf weniger als 1 l beiträgt, kann beispielsweise ein elektronisch kommutierter Open Frame-Motor vom Typ BL 38 der Robert Bosch GmbH (Material-Nr. 160702264A) Anwendung finden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Antriebsmotoren Anwendung finden können und die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind und deshalb hier zwecks Knappheit der Beschreibung nicht weiter beschrieben werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Antriebsmotor 114 über einen mit einem E/A-Schalter 130 verbundenen Handschalter 128 betätigbar, d.h. ein- und ausschaltbar, wobei der bevorzugt mit galvanischer Trennung ausgebildete E/A-Schalter 130 z.B. einen Potentiometer 132 aufweist, der bei einer Betätigung des Handschalters 128 im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 als Signalsteller zur Einstellung einer jeweils vom Antriebsmotor 114 bereitzustellenden Motorleistung dient. Darüber hinaus kann der E/A-Schalter 130 mit einem Drehrichtungsschalter verbunden sein, mit dem eine jeweils gewünschte Drehrichtung des Einsatzwerkzeugs 160 vorgebbar ist, um einen Reversierbetrieb des Antriebsmotors 114 zu ermöglichen.
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Illustrativ ist der Antriebsmotor 114 über eine zugeordnete Motorwelle 116 mit dem Getriebe 118 verbunden, das eine Drehung der Motorwelle 116 in eine Drehung eines zwischen Getriebe 118 und optionalem Schlagwerk 122 vorgesehenen Antriebsglieds 120, z.B. einer Antriebswelle, umwandelt. Diese Umwandlung erfolgt bevorzugt derart, dass die Antriebswelle 120 sich jeweils aufgrund einer vom Antriebsmotor 114 erzeugten Motorleistung relativ zur Motorwelle 116 mit vergrößertem Drehmoment, aber verringerter Drehgeschwindigkeit dreht. Hierbei kann z.B. auf der Motorwelle 116 ein optionales Lüfterrad angeordnet sein, das dazu ausgebildet ist, einen Kühlluftstrom im Maschinengehäuse 110 zu erzeugen, der eine im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 z.B. über eine Motor- und/oder Getriebeverlustleistung im Maschinengehäuse 110 entstehende Wärme durch Konvektion abführen kann.
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Das mit der Antriebswelle 120 verbundene, optionale Schlagwerk 122 ist beispielhaft ein mit einem Schlagkörper 125 versehenes Dreh- bzw. Rotationsschlagwerk, das schlagartige Drehimpulse mit hoher Intensität erzeugt und über den Schlagkörper 125 auf eine Abtriebswelle 124, z.B. eine Abtriebsspindel, überträgt. Illustrativ ist das Schlagwerk 122 in einem zugeordneten Schlagwerkgehäuse 123 angeordnet, kann aber alternativ hierzu in einem anderen geeigneten Gehäuse, z.B. dem Getriebegehäuse 119 oder dem Maschinengehäuse 110, angeordnet sein.
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Bevorzugt ist das optionale Schlagwerk
122 nach Art eines mechanischen Schlagwerks zum schlagenden Antrieb der Abtriebswelle
124 ausgebildet, bei dem der Schlagkörper
125 z.B. längsverschiebbar und zumindest teilweise drehbeweglich auf der Antriebswelle
120 angeordnet ist und dort in Richtung der Abtriebswelle
124 federbeaufschlagt ist. Ein beispielhaftes mechanisches Schlagwerk, mit dem das Schlagwerk
122 realisiert werden kann, ist in der
DE 20 2006 014 850 U1 beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Lehren als ein Teil der vorliegenden Beschreibung zu verstehen sind, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung des Schlagwerks
122 verzichtet werden kann.
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An der Abtriebswelle 124 ist beispielhaft die zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 160, z.B. eines Schrauberbits, ausgebildete Werkzeugaufnahme 150 vorgesehen. Diese ist illustrativ als ein mit einer Spannhülse 152 versehenes Spannfutter ausgebildet und wird deshalb nachfolgend auch als das „Spannfutter 150“ bezeichnet. Zwischen diesem Spannfutter 150 und der Abtriebswelle 124 ist gemäß einer Ausführungsform eine dauerhafte Verbindung ausgebildet, um zumindest ein werkzeugfreies Lösen des Spannfutters 150 von der Abtriebswelle 124 zu verhindern.
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Im Kontext der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „dauerhaft“, dass ein Abnehmen des Spannfutters 150 von der Handwerkzeugmaschine 100 durch einen Benutzer nicht vorgesehen ist und das Spannfutter 150 somit integraler Bestandteil der Handwerkzeugmaschine 100 ist. Hierbei kann zwar ein Austauschen des Spannfutters 150 prinzipiell möglich sein, z.B. um nach einer Beschädigung eine komplette Neuanschaffung einer entsprechenden Handwerkzeugmaschine zu vermeiden, aber zumindest nicht werkzeugfrei und bevorzugt nicht ohne ein Öffnen des Maschinengehäuses 110. Anders ausgedrückt bedeutet der Begriff „dauerhaft“ im Kontext der vorliegenden Erfindung somit, dass das Spannfutter 150 die Hauptwerkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine 100 ist und nicht in der Form eines lösbaren bzw. austauschbaren Adapters oder Werkzeugvorsatzes mit der Handwerkzeugmaschine 100 verbunden ist.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibung einer Verwendung des dauerhaft mit der Abtriebswelle 124 verbundenen Spannfutters 150 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist. Vielmehr kann auch ein sogenannter Bithalter Anwendung finden oder eine beliebige andere, auch bereits dem Fachmann bekannte Werkzeugaufnahme, die auch lös- bzw. austauschbar mit der Abtriebswelle 124 verbunden sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Handwerkzeugmaschine 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung des Antriebsmotors 114 eine Mehrzahl von Akkuzellen 140 auf. Diese ist zur Bereitstellung der Betriebsspannung im Bereich von mehr als 3,6 V und weniger als 14,4 V zum Betrieb des Antriebsmotors 114 vorgesehen und bevorzugt zur Bereitstellung einer Betriebsspannung von mindestens 10,8 V ausgebildet. Hierzu weist die Mehrzahl von Akkuzellen 140 bevorzugt drei in Serie geschaltete Akkuzellen 142, 144, 146 auf, die insbesondere zur Bereitstellung der Betriebsspannung von mindestens 10,8 V ausgebildet sein können und illustrativ zwecks Bauraumoptimierung bzw. -reduzierung in dem Maschinengehäuse 110 und insbesondere im Handgriff 126 angeordnet sind.
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Die drei in Serie geschalteten Akkuzellen 142, 144, 146 können einen sogenannten Wechselakku ausbilden und zur Bereitstellung einer Betriebsspannung von 10,8 V z.B. mit Li-Ion-Zellen realisiert werden. Hierbei kann zur Realisierung der drei in Serie geschalteten Akkuzellen 142, 144, 146 beispielsweise ein Akkupack vom Typ OXI (d.h. ein sogenanntes OXI-Pack) der Robert Bosch GmbH (Material-Nr. 2607336879) Anwendung finden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendung eines derartigen Akkupacks beschränkt ist und auch andere Akkupacks Anwendung finden können.
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Darüber hinaus ist im Handgriff 126 illustrativ eine elektronische Steuereinheit 180 angeordnet. Diese dient zumindest zur Ansteuerung bzw. Kommutierung des Antriebsmotors 114 auf eine geeignete, auch z.B. dem Fachmann gebräuchliche Art und Weise.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 100 als Akku-Drehschlagschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Drehschlagschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr generell bei Schraubern, insbesondere Schlagschraubern und/oder Trockenbauschraubern, und darüber hinaus allgemein bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden kann, bei denen ein Maschinenvolumen von weniger als 1 l wünschenswert ist, z. B. bei einer Schlagbohrmaschine etc., unabhängig davon, ob die Handwerkzeugmaschine elektrisch, d.h. netzunabhängig mit der Mehrzahl von Akkuzellen 140 oder netzabhängig, und/oder nicht-elektrisch betreibbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006014850 U1 [0033]
