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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Oszillationswerkzeug mit einer Antriebswelle, an der ein Werkzeug festlegbar ist, mit einem Motor, der mit der Antriebswelle zum drehoszillierenden Antrieb der Antriebswelle um ihre Längsachse gekoppelt ist, und mit einem Federelement, das mit der Antriebswelle gekoppelt ist.
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Ein derartiges Oszillationswerkzeug ist aus der
DE 102 20 325 A1 bekannt. Bei dem bekannten Oszillationswerkzeug ist ein mit der Antriebswelle starr verbundenes Schwenkelement, das zum oszillierenden Antrieb der Antriebswelle dient, über je ein Federelement gegen das Gehäuse verspannt.
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Hierdurch sollen die notwendige Antriebsenergie, die mechanische Belastung und die Vibration des Oszillationsantriebs reduziert werden.
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Es ergibt sich zwar bei dem bekannten Oszillationswerkzeug eine geringfügige Reduktion der notwendigen Antriebsenergie und eine gewisse Reduzierung der auftretenden Vibrationen, jedoch werden in der jüngsten Zeit weiter erhöhte Anforderungen an die Antriebsleistung von Oszillationswerkzeugen gestellt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes Oszillationswerkzeug anzugeben, das einen größeren Anteil der Antriebsenergie in eine wirksame Ausgangsleistung umsetzen kann, als dies bei herkömmlichen Oszillationswerkzeugen der Fall ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem handgeführten Oszillationswerkzeug gemäß der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dass eine Steuerung zur Steuerung des Antriebs vorgesehen ist, die derart mit dem Antrieb gekoppelt ist, dass sich die Antriebswelle während des Betriebs mit der Eigenfrequenz des Oszillationswerkzeugs oszillierend bewegt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
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Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug geht von der Tatsache aus, dass durch die Dämpfung infolge von Reibungsverlusten die Schwingungsamplitude des durch die beteiligten beweglichen Komponenten gebildeten Schwingungssystems ohne Zufuhr von Energie von außen nach und nach abnimmt, wobei die Frequenz jedoch konstant bleibt. Führt man dem Schwingungssystem immer zum richtigen Zeitpunkt Energie zu, so kann die Amplitude auf einem konstanten Wert gehalten werden. Dies entspricht der Eigenfrequenz im Leerlauf.
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Verrichtet das Werkzeug während Betriebs Arbeit, etwa indem das Werkzeug zum Schleifen von Material verwendet wird, so wird das Schwingungssystem gedämpft. Es verändert hierbei in der Regel seine Eigenfrequenz nach unten. Über die Energiezufuhr des Antriebs kann hierbei die Amplitude konstant gehalten werden. Jedoch muss die Energiezufuhr, das heißt die Frequenz, die Richtung und der Zeitpunkt an die veränderte Eigenfrequenz angepasst werden.
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Bei dem eingangs zitierten Oszillationswerkzeug gemäß der
DE 102 20 325 A1 wird das mit den dortigen Federn gebildete Schwingungssystem mit einer deutlich höheren Frequenz betrieben, als der Eigenfrequenz des Schwingungssystems entspricht. Der betreffende Oszillationsantrieb wird mit einer Frequenz im Bereich von 5.000 bis 30.000 Schwingungen pro Minute angetrieben. Die Eigenfrequenz eines derartigen Systems liegt in der Praxis deutlich niedriger, je nach Abstimmung des Systems mindestens um eine oder sogar zwei Zehnerpotenzen. Der bekannte Oszillationsantrieb ist also nicht geeignet, in der erfindungsgemäßen Weise zu arbeiten und legt den Erfindungsgegenstand auch nicht nahe, da eine Abstimmung zwischen der Frequenz des Oszillationsantriebs und seiner Eigenfrequenz in keiner Weise in Betracht gezogen wird.
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Da das von der Antriebswelle, dem mit der Antriebswelle gekoppelten Teil des Antriebs, vom Federelement und vom Werkzeug gebildete Schwingungssystem mit seiner Eigenfrequenz betrieben wird, muss vom Antrieb erfindungsgemäß eine deutlich reduzierte Energie im Vergleich zu herkömmlichen Oszillationsantrieben zugeführt werden. Es ist nämlich nur die Zuführung derjenigen Energie notwendig, die erforderlich ist, um die im System auftretenden Reibungsverluste und die vom System verrichtete Arbeit (z.B. durch das Werkzeug verrichtete Schleifarbeit) auszugleichen.
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Es ergibt sich somit eine deutlich verbesserte Energieeffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Oszillationswerkzeugen. Außerdem ist ein sehr kompakter Aufbau möglich.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Antrieb einen Motor mit einem Rotor auf, der mit der Antriebswelle fest verbunden ist.
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Auf diese Weise kann der Motor seine Antriebsenergie unmittelbar mittels des Rotors auf die Antriebswelle übertragen. Damit ist das System sehr einfach und energiesparend ausgebildet. Ferner ist das Oszillationswerkzeug überlastsicher, das heißt, es bleibt im Überlastfall ohne Schaden stehen.
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Gemäß einer ersten Ausführung ist hierbei die Steuerung dazu ausgebildet, den Motor alternierend mit Stromimpulsen in entgegengesetzter Richtung zu bestromen, wobei der Zeitpunkt und die Richtung der Stromimpulse auf die Eigenfrequenz des Schwingungssystems angepasst werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Motor pulsierend mit Stromimpulsen in derselben Richtung zu bestromen, wobei der Zeitpunkt der Stromimpulse auf die Eigenfrequenz des Schwingungssystems angepasst wird.
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Hier wird dem Schwingungssystem immer nur in einer Richtung Energie zugeführt, während die Rückstellung des Systems ausschließlich über die vom Federelement bereitgestellte Rückstellkraft erfolgt.
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Es versteht sich, dass die Stärke der Stromimpulse in geeigneter Weise angepasst wird, um die gewünschte Amplitude zu erreichen.
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Es versteht sich ferner, dass infolgedessen, dass sich die Eigenfrequenz des Schwingungssystems während des Betriebs verändern kann, das Schwingungssystem nicht zu jedem Zeitpunkt genau mit seiner Eigenfrequenz oszilliert, sondern dass die Oszillation mit der Eigenfrequenz nur dann erreicht wird, wenn sich das System im Gleichgewicht befindet.
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Die Steuerung ist daher erfindungsgemäß dazu ausgebildet, den Zeitpunkt, die Richtung, die Dauer und die Stärke der Stromimpulse in geeigneter Weise an die Eigenfrequenz des Oszillationswerkzeugs anzupassen.
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In zweckmäßiger Weise ist daher ein Mittel zur Positionserfassung der Antriebswelle vorgesehen, dessen Ausgangssignal der Steuerung zur Anpassung der Energiezufuhr zum Antrieb zugeführt ist.
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Auf diese Weise kann die Positionsinformation dazu genutzt werden, die Steuerung der zugeführten Spannungsimpulse derart anzupassen, dass diese jeweils zum richtigen Zeitpunkt zugeführt werden.
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Das Mittel zur Positionserfassung kann hierzu etwa einen Drehwinkelsensor oder einen Hall-Sensor aufweisen.
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Der Motor ist gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung als Synchronmotor, insbesondere als EC-Motor, ausgebildet.
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Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und präzise Steuerungsmöglichkeit für den Motor.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stützt sich das Federelement im Gehäuse des Oszillationswerkzeugs ab.
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Dies ist die einfachste Möglichkeit, um die notwendige Rückstellkraft durch das Federelement zu bewirken.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stützt sich das Federelement an einer Inertialmasse ab, die im Gehäuse des Oszillationswerkzeugs nachgiebig gelagert ist.
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Die Inertialmasse kann hierbei etwa mittels eines Drehlagers auf der Antriebswelle gelagert sein und am Gehäuse über ein elastisches Element, etwa in Form eines Dämpfungselements oder eines Federelements, befestigt sein.
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Auf diese Weise wird die Übertragung von Vibrationen auf das Maschinengehäuse deutlich reduziert. Allerdings führt die Inertialmasse zu einer gewissen Erhöhung des Gesamtgewichts des Oszillationswerkzeugs.
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Beim Federelement selbst kann es sich grundsätzlich um ein beliebig ausgebildetes Federelement handeln, soweit dies eine ausreichende Rückstellkraft für die Antriebswelle in beiden Richtungen bereitstellt. Die Federkonstante des Federelementes sollte in geeigneter Weise auf die Trägheitsmasse des Schwingungssystems abgestimmt sein, um für die betreffende Arbeitsaufgabe (z.B. Schleifen) eine Schwingung mit einer geeigneten Eigenfrequenz zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das Federelement als Spiralfeder, als Drehstabfeder oder auch als Schraubenfeder oder Blattfeder ausgebildet. Es kann natürlich auch aus mehreren Federlementen bestehen.
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Während eine Ausführung als Spiralfeder oder Drehstabfeder ein unmittelbares Angreifen der Feder an der Antriebswelle ermöglicht, um so eine Rückstellkraft in beide Drehrichtungen zu bewirken, sind die Ausgestaltungen als Schraubenfeder oder Blattfeder insbesondere für einen indirekten Angriff des Federelementes geeignet, bei dem das Federelement nicht unmittelbar auf die Antriebswelle wirkt, sondern auf ein daran befestigtes Teil, beispielsweise einen Schwinghebel, der starr mit der Antriebswelle verbunden ist.
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Eine solche Ausführung ist insbesondere dann denkbar, wenn der Antrieb einen Motor aufweist, der über einen Exzentertrieb mit der Antriebswelle gekoppelt ist.
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Hierbei kann das Federelement etwa zwischen dem Gehäuse und einem mit der Antriebswelle fest verbundenen Schwenkelement angreifen, das vom Exzenter angetrieben ist.
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Jedoch ist es bei einer solchen Ausführung mit Exzentertrieb auch möglich, dass das Federelement unmittelbar zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle angreift.
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Wird ein grundsätzlich im Stand der Technik bekannter Antrieb in Form eines Motors verwendet, dessen Motorwelle die Antriebswelle über einen Exzentertrieb oszillierend antreibt, so wird hierbei die Motorwelle immer nur rotierend in einer Drehrichtung angetrieben. In diesem Fall wird die Drehzahl des Motors erfindungsgemäß über die Steuerung derart angepasst, dass das Oszillationswerkzeug mit seiner Eigenfrequenz schwingt, so dass sich Resonanz einstellt.
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Die Steuerung ist zweckmäßigerweise zur Regelung einer Amplitude der Oszillationsbewegung ausgebildet.
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Dies bedeutet, dass die Intensität der Energiezufuhr verändert werden kann, um dann, wenn das Oszillationswerkzeug mit seiner Resonanzfrequenz schwingt, die Amplitude auf einen gewünschten Wert einzustellen.
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Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug eignet sich insbesondere für Werkzeuge, die für einen bestimmten Einsatzzweck konzipiert sind, beispielsweise in Form von oszillierend angetriebenen Schleifgeräten, bei denen lediglich ein an der Schleifplatte befestigtes Schleifblatt austauschbar ist. Da das Schleifwerkzeug nur eine geringe Masse aufweist, sind Massenunterschiede des Schwingungssystems bei der Verwendung unterschiedlich großer Schleifwerkzeuge, und damit auch die Veränderung der Eigenfrequenz, relativ gering.
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Im Falle von vielseitig einsetzbaren Oszillationswerkzeugen, die etwa zum Schaben, Sägen, Raspeln, Schleifen, usw. einsetzbar sind, ist es sinnvoll, das Federelement einstellbar zu machen.
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Es kann also ein Einstellmittel zur Verstellung der Federkonstante des Federelements vorgesehen sein.
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Auf diese Weise kann die Federkonstante des Federelements in geeigneter Weise eingestellt werden, um die Eigenfrequenz bei Verwendung von Werkzeugen mit unterschiedlichen Massenträgheitsmomenten auf geeignete Frequenzen einstellen zu können.
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Dies kann beispielsweise durch Veränderung der wirksamen Länge des Federelements erreicht werden. Etwa bei einer Drehstabfeder kann dies durch Variation des Festlegungsorts entlang der Länge des Drehstabs erreicht werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges;
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2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Hauptkomponenten des Oszillationswerkzeuges gemäß 1, bei dem aus Gründen der besseren Erkennbarkeit auf die Darstellung des umgebenden Gehäuses verzichtet wurde;
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3 eine vereinfachte Schnittansicht einer abgewandelten Ausführung eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges;
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4 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Motors mit zugehöriger Steuerung;
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5 einen Querschnitt durch eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges im Bereich des Getriebekopfes;
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6 eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges in einer Schnittansicht durch den Getriebekopf quer zur Längsachse der Antriebswelle und
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7 eine vereinfachte Darstellung eines Einstellmittels zur Veränderung der Federkonstante im Falle einer Torsionsfeder.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in perspektivischer Darstellung. Es handelt sich hierbei um ein Oszillationswerkzeug, das insbesondere als Schleifmaschine einsetzbar ist.
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Im dargestellten Fall weist das Oszillationswerkzeug 10 ein längliches Gehäuse 12 mit einem abgewinkelten Gehäusekopf 13 auf, aus dem eine Antriebswelle 14 winklig nach außen hervorsteht.
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Die Antriebswelle 14 ist um ihre Längsachse 24 drehoszillierend antreibbar, wie durch den Doppelpfeil 25 angedeutet ist.
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Es versteht sich, dass anstelle einer winkligen Anordnung der Antriebswelle 14 die Antriebswelle 14 auch in Richtung der Längsachse 15 des Gehäuses 12 ausgebildet sein könnte. Je nach Bauart des Oszillationsantriebs ist die eine oder andere Ausführung bevorzugt.
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Bei dem Oszillationswerkzeug gemäß 1 ist an der Oberseite des Gehäuses 12 ferner noch ein Ein-/Ausschalter 18 erkennbar, sowie ein Anschlusskabel 16 zur Spannungsversorgung, etwa mit Wechselspannung. Es versteht sich, dass das Oszillationswerkzeug stattdessen auch mittels eines Akkumulators betrieben werden könnte.
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In 1 sind ferner noch zwei Einstellelemente 20, 21 erkennbar, wobei das erste Einstellelement 20 im hinteren Bereich des Gehäuses 12 zur Einstellung der Amplitude der Oszillationsfrequenz dienen kann und das vordere Einstellelement 21 im Bereich des Gehäusekopfes 13 etwa zur Verstellung einer Federkonstante eines Federelements ausgebildet sein kann, wie im Folgenden noch beschrieben wird.
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2 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges 10 in vereinfachter Darstellung.
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Hierbei ist ein Werkzeug 22 in Form eines Schleiftellers unmittelbar am äußeren Ende der Antriebswelle 14 mittels einer geeigneten Werkzeugaufnahme 26 abnehmbar befestigt. Die Antriebswelle 14 ist mittels eines Lagers 27 im Bereich des unteren Endes der Antriebswelle am Gehäuse 12 gelagert und mittels eines zweiten Lagers am entgegengesetzten Ende (nicht dargestellt) gleichfalls am Gehäuse 12 gelagert.
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Die Antriebswelle 14 ist mittels eines Antriebs, der insgesamt mit 28 bezeichnet ist, um die Längsachse 24 drehoszillierend antreibbar. Der Antrieb 28 weist im dargestellten Fall einen Synchronmotor in Form eines EC-Motors 30 auf, dessen Rotor 32 unmittelbar auf der Antriebswelle 14 angeordnet ist. Der außenliegende Stator ist in geeigneter Weise über entsprechende Anschlussleitungen 33, 34 mit einer Steuerung (nicht dargestellt) verbunden.
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An der Antriebswelle 14 greift ferner ein Federelement 36 in Form einer Spiralfeder an, die mit ihrem einen Ende an der Antriebswelle 14 befestigt ist und mit ihrem anderen Ende 37 am Gehäuse 12 festgelegt ist.
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Die Spiralfeder dient somit als Drehfeder, die eine Rückstellkraft bei einer Drehung in beide Drehrichtungen erzeugt.
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Der Motor 30 wird mittels einer geeigneten Steuerung 48 (vgl. 4) gesteuert, die über Leitungen 49 mit dem Motor 30 verbunden ist. Ferner ist ein Sensor 50, etwa in Form eines Hall-Sensors, vorgesehen, der über eine Leitung 51 mit der Steuerung 48 verbunden ist und mittels dessen die Winkellage der Antriebswelle 14 exakt erfassbar ist.
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Im Betrieb werden dem Motor 30 über die Steuerung 48 in geeigneter Weise alternierende Spannungsimpulse, das heißt Spannungsimpulse mit wechselnder Polarität, zugeführt, um eine Drehschwingung der Antriebswelle 14 um die Längsachse derart zu steuern, dass sich im Betrieb eine Schwingung mit der Eigenfrequenz ergibt, also das Schwingungssystem mit Resonanzfrequenz schwingt.
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Da die Eigenfrequenz des Schwingungssystems durch die erhöhte Dämpfung im Betrieb abnimmt, werden die Spannungsimpulse in geeigneter Weise an die im Betrieb auftretenden Bedingungen angepasst. Die Steuerung 48 erhält hierzu die Positionsinformation über den Sensor 50, so dass die Spannungsimpulse hinsichtlich des Zeitpunkts und der Richtung in geeigneter Weise angepasst werden können, um das Schwingungssystem trotz Dämpfung mit Resonanzfrequenz anzutreiben. Hierbei kann die Größe der Amplitude verändert werden, indem die zugeführte Energiemenge, das heißt die Stromstärke und/oder Dauer, der Stromimpulse angepasst wird.
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Die Eigenfrequenz des Systems ist einerseits von der Masse des Schwingsysytems gebildet durch die Masse der Antriebswelle 14, des Werkzeugs 22 samt Werkzeugaufnahme 26 und Rotor 32 abhängig und andererseits von der Federkonstante des Federelements 36 abhängig. Durch Dämpfung im Betrieb nimmt die Eigenfrequenz gegenüber der Eigenfrequenz im Leerlauf ab.
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Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug 10 zeichnet sich durch geringe mechanische Verluste und eine sehr geringe Geräuschentwicklung aus. Außerdem ist ein sehr kompakter Aufbau möglich. Ferner ist das Oszillationswerkzeug 10 überlastsicher, das heißt im Überlastfall bleibt es ohne Schaden stehen.
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Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Handwerkzeuges ist in 3 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10a bezeichnet.
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Hierbei und bei den folgenden Figuren werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.
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Der wesentliche Unterschied zu der zuvor anhand von 2 beschriebenen Ausführungsform liegt darin, dass das Federelement 36 nicht unmittelbar am Gehäuse 12 angreift, sondern vielmehr an einer Inertialmasse 40 befestigt ist. Die Inertialmasse 40 ist mittels zweier Lager 43 auf der Antriebswelle 14 drehbar gelagert und ist am Gehäuse 12 mittels eines elastischen Elements 42 in Form eines Dämpfungselements oder Federelements befestigt. Die Inertialmasse 40 kann sich also um einen (relativ geringen) Winkelbetrag gegenüber der Antriebswelle 14 und dem Gehäuse 12 in beiden Richtungen verdrehen. Das wiederum spiralförmige Federelement 36 ist mit seinem äußeren Ende 37 an der Inertialmasse 40 befestigt und mit seinem inneren Ende 39 unmittelbar an der Antriebswelle 14 befestigt.
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Da das Federelement 36 nicht unmittelbar am Gehäuse 12, sondern lediglich an der Inertialmasse 40 festgelegt ist, werden Vibrationen auf das Gehäuse 12 nur sehr gedämpft übertragen. Die Inertialmasse 40 erfährt infolge ihrer relativ großen Masse nur eine geringe Auslenkung im Vergleich zur Auslenkung der Antriebswelle 14, da das Schwingungssystem mit Antriebswelle 14, Rotor 32 und Werkzeug 22 samt Werkzeugaufnahme 26 ein geringeres Massenträgheitsmoment als die Inertialmasse 40 aufweist.
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Der hier mit 28a bezeichnete Antrieb umfasst wiederum den Motor 30 in Form eines EC-Motors, bei dem der Rotor 32 mit Permanentmagneten 47 unmittelbar auf der Antriebswelle 14 aufgenommen ist. Außen ist der zugeordnete Stator 46 mit den Statorwicklungen vorgesehen, der im Gehäuse 12 aufgenommen ist.
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In 3 ist zusätzlich zu dem Lager 28 am unteren Ende der Antriebswelle 14 noch das zweite Lager 44 am oberen Ende der Antriebswelle 14 erkennbar.
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Die Steuerung 48 wirkt in der gleichen Weise wie bei der zuvor anhand der 2 beschriebenen Ausführung.
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Anstatt den Motor 30 alternierend mit Stromimpulsen in entgegengesetzter Richtung zu bestromen, kann in alternativer Ausführung der Erfindung der Motor auch pulsierend mit Stromimpulsen nur in derselben Richtung bestromt werden, wobei wiederum der Zeitpunkt der Stromimpulse auf die Eigenfrequenz des Schwingungssystems angepasst wird.
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In diesem Fall übernimmt ausschließlich das Federelement 36 die Rückstellung bis zu dem Punkt, an dem wiederum ein Stromimpuls zugeführt wird.
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In 5 ist eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10b bezeichnet.
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Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungen, bei denen der Motor mit seinem Rotor unmittelbar mit der Antriebswelle 14 gekoppelt war, weist der Antrieb 28b nunmehr einen separaten Motor 30 auf, der über einen Exzentertrieb 56 mit der Antriebswelle 14 gekoppelt ist, um diese drehoszillierend anzutreiben.
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Hierbei ist der Motor 30 zum Rotieren in einer Drehrichtung ausgelegt, wobei lediglich die Drehzahl über die Steuerung in geeigneter Weise angepasst wird, um das Schwingungssystem mit seiner Resonanzfrequenz schwingen zu lassen.
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Gemäß 5 weist der Motor 30 eine Motorwelle 53 auf, die im Gehäuse 12 gelagert ist, wobei eines der beiden Lager am vorderen Ende, das mit 54 bezeichnet ist, erkennbar ist.
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Am Ende der Motorwelle ist ein Exzenterstutzen 57 vorgesehen, der sich bei Drehung der Motorwelle 53 exzentrisch bewegt, und auf dem ein Exzenterlager 58 gehalten ist.
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Die Antriebswelle 14 ist am Gehäuse 12 mittels zweier Lager 28, 44 gelagert und ist fest mit einem Schwenkelement 60 verbunden, das mit seinem Ende die Außenoberfläche 59 des ballig ausgebildeten Exzenterlagers 58 beidseitig von außen umschließt.
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Somit wird durch den Exzentertrieb 56 die Exzenterbewegung des Exzenterstutzens 57 in eine Drehoszillationsbewegung der Antriebswelle 14 um ihre Längsachse 24 umgesetzt.
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An der Antriebswelle 14 ist ein Federelement 36 in Form einer Spiralfeder mit ihrem einen Ende befestigt, die mit ihrem anderen Ende am Gehäuse 12 festgelegt ist.
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Bei dieser Ausführung wird die Eigenfrequenz des Oszillationswerkzeugs 10b neben dem Werkzeug 22, der Werkzeugaufnahme 26, der Antriebswelle 14 und dem Federelement 36 durch den gesamten Antrieb 28b beeinflusst, der den Motor 30 einschließlich aller Komponenten des Exzentertriebs 56 umfasst.
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Das Schwingungssystem ist infolge der festen Kopplung mit dem Exzenterstutzen 57 nicht selbsttätig in der Lage, mit seiner Eigenfrequenz zu schwingen, sondern wird durch die feste Kopplung mit dem Exzenterstutzen 57 mit einer erzwungenen Frequenz angetrieben.
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Die Steuerung ist nun dazu ausgebildet, die Drehzahl des Motors 30 in geeigneter Weise derart anzupassen, dass sich die Antriebswelle 14 mit der Eigenfrequenz des Oszillationswerkzeugs 10b oszillierend bewegt.
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Im Resonanzfall übernimmt das Federelement 36 die Kraft für die Drehrichtungsumkehr, so dass der Exzentertrieb 56 nicht mehr die Energie für die Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle 14 aufbringen muss.
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Auch mit einer solchen Ausführung ergibt sich somit eine erhebliche Energieeinsparung.
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6 zeigt eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeuges, das insgesamt mit 10c bezeichnet ist.
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Im dargestellten Querschnitt durch den Antrieb 28c ist ersichtlich, dass in Abwandlung zu der zuvor anhand von 5 beschriebenen Ausführung das Federelement 36 nicht unmittelbar an der Antriebswelle 14 angreift, sondern dass hierbei zwei Federelemente 36, 36' in Form von Schraubenfedern vorgesehen sind, die an beiden Seiten des Schwenkelementes 60 von außen angreifen.
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Vom Aufbau her entspricht diese Ausführung der grundsätzlich aus der
DE 102 20 325 A1 bekannten Ausführung mit der Ausnahme, dass die Drehzahl des Motors
30 derart angepasst wird, dass sich das Schwingungssystem mit seiner Resonanzfrequenz bewegt.
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Soll das Oszillationswerkzeug für unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt werden, also beispielsweise einerseits zum Schleifen und andererseits für andere Aufgaben, bei denen sich eine deutlich veränderte Eigenfrequenz ergibt, so ist es sinnvoll, die Federkonstante des Federelementes 36 einstellbar zu machen.
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Eine Möglichkeit hierfür ist schematisch in 7 dargestellt. Das Oszillationswerkzeug 10d gemäß 7 entspricht in seinem Aufbau grundsätzlich etwa dem aus 2 bekannten Aufbau, enthält jedoch anstelle eines spiralförmigen Federelementes 36 ein Federelement 36 in Form eines Drehstabes, der am Ende der Antriebswelle 14 mit einem Befestigungselement 65 zentral festgelegt ist.
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Die wirksame Länge des Federelementes 36 kann verändert werden, indem ein Stellmittel 66 entlang des Federelementes 36 verschiebbar ist. Das Stellmittel 66 ist am Federelement 36 drehfest aufgenommen und in einer geeigneten Führung 68 am Gehäuse 12 verschiebbar. Das Federelement 36 könnte beispielsweise einen quadratischen Querschnitt aufweisen und das Stellmittel 66 mit einer zugeordneten quadratischen Ausnehmung auf dem Federelement 36 geführt sein, so dass durch den Formschluss ohne Weiteres eine drehfeste Verbindung gewährleistet ist.
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Durch die Verstellung des Stellmittels 66 entlang der Längserstreckung des Federelementes 36, wie durch den Doppelpfeil 67 angedeutet ist, kann die wirksame Länge des Federelementes 36 verstellt werden, und somit die Federkonstante.
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Das Stellmittel 66 kann von außen am Gehäuse 12 bedienbar sein, wie mit 21 in 1 angedeutet ist.
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Somit wird durch die Verstellung der Federkonstante mittels des Stellelementes 66 eine Verstellung der Eigenfrequenz des Schwingungssystems ermöglicht. Dies ist insbesondere bei multifunktionalen Oszillationswerkzeugen sinnvoll, bei denen je nach Einsatzbedingungen deutlich unterschiedliche Eigenfrequenzen auftreten können. Auf diese Weise kann die Eigenfrequenz auf einen für die Arbeitsbedingungen sinnvollen Bereich angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10220325 A1 [0002, 0010, 0093]
