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Stand der Technik
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Es ist bereits eine tragbare Bohrmaschine mit einer Einsatzwerkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs, mit einer Antriebseinheit und mit einer Energiespeichereinheit zur netzunabhängigen Bereitstellung einer Betriebsleistung vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer tragbaren Ultraschallbohrmaschine mit zumindest einer Einsatzwerkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs, mit zumindest einer Antriebseinheit und mit einer Energiespeichereinheit zur netzunabhängigen Bereitstellung einer Betriebsleistung.
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Es wird vorgeschlagen, dass die tragbare Ultraschallbohrmaschine eine Schwingungserzeugungseinheit mit einem Schwingungsgeber aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest das Einsatzwerkzeug in insbesondere mechanische Schwingungen mit einer Frequenz von wenigstens 10 kHz, vorteilhaft von wenigstens 15 kHz und besonders vorteilhaft von wenigstens 20 kHz und/oder mit einer Frequenz von höchstens 100 kHz, vorteilhaft von höchstens 50 kHz und besonders vorteilhaft von höchstens 25 kHz zu versetzen.
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Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einer „tragbaren Ultraschallbohrmaschine“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Handwerkzeugmaschine wie ein Bohrhammer, ein Bohrmeißel und/oder eine Bohrmaschine verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine Vibration im Ultraschallbereich erzeugt und/oder in dem Betriebszustand im Ultraschallbereich vibriert. Unter einer „Einsatzwerkzeugaufnahme“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Werkzeugaufnahme und/oder ein Werkzeugfutter zum lösbaren Befestigen eines Einsatzwerkzeugs an der Ultraschallbohrmaschine verstanden werden, die vorteilhaft werkzeuglos bedienbar ausgebildet ist. Die Einsatzwerkzeugaufnahme ist vorzugsweise zu einer Aufnahme von einem Einsatzwerkzeug mit zumindest einem zu einem Einstecksystem gehörenden Schaft vorgesehen. Vorteilhaft weist ein in der Einsatzwerkzeugaufnahme befestigter Schaft eines Einsatzwerkzeugs ein Spiel von weniger als 100 µm, besonders vorteilhaft von weniger als 50 µm und bevorzugt von weniger als 10 µm in der Einsatzwerkzeugaufnahme auf. Beispielsweise kann der Schaft zumindest ein Gewinde aufweisen, mithilfe dessen das Einsatzwerkzeug in die Einsatzwerkzeugaufnahme geschraubt werden kann. Ferner ist auch denkbar, dass die Einsatzwerkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs mit einem Rundschaft und/oder einem HEX-Schaft und/oder einem polygonalen Schaft vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein entsprechender Schaft zumindest eine Befestigungsnut und/oder zumindest ein Rastelement oder dergleichen aufweisen und insbesondere für eine Verwendung mit einem Einsteck-Schnellwechselsystem nach Art eines SDS®-Systems vorgesehen sein, wobei ein Spiel eines befestigten Einsatzwerkzeugs vorteilhaft kleiner ist als bei einem SDS®-Werkzeug.
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Vorteilhaft weist die Energiespeichereinheit zumindest eine Batterie, besonders vorteilhaft zumindest eine wiederaufladbare Batterie, wie beispielsweise einen Akkupack, auf. Besonders vorteilhaft ist die Energiespeichereinheit als ein Akkupack ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Energiespeichereinheit zumindest einen Superkondensator und/oder zumindest einen Kondensator und/oder zumindest eine Brennstoffzelle und/oder zumindest einen Tank, beispielsweise für Wasserstoff oder Methanol oder Methan oder dergleichen umfasst. Bevorzugt weist die tragbare Handwerkzeugmaschine zumindest eine Schnittstelle auf, die zu einer, insbesondere mechanischen und/oder elektrischen, Verbindung mit der Energiespeichereinheit, insbesondere werkzeuglos und/oder durch einen Bediener, vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinheit zu einer Verwendung mit einer Betriebsspannung von 36 V vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass die Energiespeichereinheit zu einer Verwendung mit einer Betriebsspannung von 9 V oder 18 V oder 24 V oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Betriebsspannung vorgesehen ist.
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Unter einem „Schwingungsgeber“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil und/oder eine Baugruppe und/oder eine Funktionseinheit verstanden werden, die zur Erzeugung zumindest einer mechanischen Schwingung vorgesehen und insbesondere elektrisch betreibbar ist. Insbesondere ist denkbar, dass der Schwingungsgeber zur Erzeugung von unterschiedlichen, sich überlagernden Schwingungen vorgesehen ist, beispielsweise von Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden und/oder Frequenzen und/oder Phasen. Vorzugsweise entspricht eine Frequenz der Schwingung zumindest im Wesentlichen einer Resonanzfrequenz und/oder zumindest einer Frequenz zumindest einer Antiresonanz der schwingenden Komponenten der Ultraschallbohrmaschine. Unter „zumindest im Wesentlichen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % des vorgegebenen Werts entspricht.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der tragbaren Ultraschallbohrmaschine können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Handhabung erzielt werden. Vorteilhaft kann eine reduzierte Geräuschentwicklung bei einem Bohren ermöglicht werden. Ferner kann ein zumindest teilweise störungsfreies Bohren ermöglicht werden. Außerdem kann ein Benutzer vorteilhaft entlastet werden. Weiterhin können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich eines Bohrergebnisses und/oder eines Verschleißes erzielt werden. Insbesondere kann eine Abnutzung eines Einsatzwerkzeugs vorteilhaft reduziert werden. Ferner kann eine kompakte Bauweise ermöglicht werden. Außerdem kann ein hoher Benutzungskomfort und/oder eine gute Handlichkeit erzielt werden. Weiterhin kann eine geringe Geräuschentwicklung auch bei Verwendung eines Einsatzwerkzeugs mit einer hohen Materialhärte ermöglicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Energiespeichereinheit zu einer Energieversorgung der Schwingungserzeugungseinheit und der Antriebseinheit vorgesehen ist. Insbesondere ist die Energiespeichereinheit dazu vorgesehen, sämtliche zu versorgende Komponenten der Ultraschallbohrmaschine mit Energie zu versorgen. Vorteilhaft weist die tragbare Ultraschallbohrmaschine zumindest ein Betätigungselement zur Aktivierung der Antriebseinheit auf. Besonders vorteilhaft ist die Energiespeichereinheit dazu vorgesehen, zumindest in einem Ultraschallmodus die Schwingungserzeugungseinheit bei einer Betätigung des Betätigungselements, beispielsweise durch einen Benutzer, zu aktivieren. Vorzugsweise weist die Ultraschallbohrmaschine zumindest ein Umschaltelement auf, welches zu einem Umschalten zwischen dem Ultraschallmodus und einem Normalmodus vorgesehen ist. Besonders bevorzugt wird in dem Normalmodus bei einer Betätigung des Betätigungselements lediglich die Antriebseinheit und insbesondere nicht die Schwingungserzeugungseinheit aktiviert. Es ist aber auch denkbar, dass die Schwingungserzeugungseinheit und die Antriebseinheit getrennt voneinander aktivierbar ausgebildet sind. Ferner ist denkbar, dass die Energiespeichereinheit dazu vorgesehen ist, bei einer Aktivierung der Schwingungserzeugungseinheit und/oder der Antriebseinheit die Schwingungserzeugungseinheit und/oder die Antriebseinheit mit Energie zu versorgen. Hierdurch können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Kompaktheit und/oder einer reduzierten Komponentenzahl erzielt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schwingungserzeugungseinheit dazu vorgesehen ist, die Einsatzwerkzeugaufnahme in Schwingungen mit der Frequenz von wenigstens 10 kHz, vorteilhaft von wenigstens 15 kHz und besonders vorteilhaft von wenigstens 20 kHz und/oder mit einer Frequenz von höchstens 100 kHz, vorteilhaft von höchstens 50 kHz und besonders vorteilhaft von höchstens 25 kHz zu versetzen. Vorzugsweise ist in zumindest einem montierten Zustand das Einsatzwerkzeug fest mit der Einsatzwerkzeugaufnahme verbunden. Besonders bevorzugt versetzt die Schwingungserzeugungseinheit in dem montierten Zustand das Einsatzwerkzeug und die Einsatzwerkzeugaufnahme in gemeinsame Schwingungen. Hierdurch kann eine vorteilhafte Schwingungsübertragung auf ein Werkzeug ermöglicht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schwingungsgeber und die Einsatzwerkzeugaufnahme um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar gelagert sind. Vorteilhaft ist die Antriebseinheit dazu vorgesehen, die Einsatzwerkzeugaufnahme und den Schwingungsgeber in eine gemeinsame Rotation um die Rotationsachse zu versetzen. Besonders vorteilhaft verläuft die Rotationsachse durch einen Schwerpunkt des Schwingungsgebers und/oder der Einsatzwerkzeugaufnahme. Vorzugsweise weisen die Einsatzwerkzeugaufnahme und der Schwingungsgeber eine gemeinsame Schwerpunktsachse auf. Hierdurch können vorteilhaft Schwingungen zielgerichtet erzeugt werden.
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Es ist aber auch denkbar, dass der Schwingungsgeber unbeweglich angeordnet ist, insbesondere von der Einsatzwerkzeugaufnahme entfernt, beispielsweise in einem Griffbereich und/oder in einem vorderen Bereich und/oder in einem Bereich der Antriebseinheit der tragbaren Ultraschallbohrmaschine. Insbesondere rotiert in diesem Fall die Einsatzwerkzeugaufnahme bei einem Bohren relativ zu dem Schwingungsgeber. Insbesondere kann der Schwingungsgeber dazu vorgesehen sein, die gesamte Ultraschallbohrmaschine in Schwingungen zu versetzen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schwingungsgeber zumindest ein Piezoelement aufweist. Vorteilhaft ist das Piezoelement als eine Piezoscheibe ausgebildet, die sich insbesondere senkrecht zu der Rotationsachse erstreckt. Besonders vorteilhaft weist der Schwingungsgeber vier insbesondere zumindest im Wesentlichen identische Piezoscheiben auf, die vorzugsweise in einer Betrachtung entlang der Rotationsachse hintereinander angeordnet sind. Es ist aber auch eine andere Anzahl an Piezoelementen denkbar, wie beispielsweise zwei oder drei oder fünf oder sechs oder zehn oder auch mehr. Auch sind von Scheiben abweichende Geometrien denkbar, wie beispielsweise Quader und/oder Spate und/oder andere geometrische Körper. Unter „zumindest im Wesentlichen identischen“ Objekten soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Objekte derart konstruiert sind, dass sie jeweils eine gemeinsame Funktion erfüllen können und sich in ihrer Konstruktion abgesehen von Fertigungstoleranzen höchstens durch einzelne Elemente unterscheiden, die für die gemeinsame Funktion unwesentlich sind. Bevorzugt ist die Energiespeichereinheit dazu vorgesehen, das Piezoelement für eine Erzeugung der Schwingungen mit Energie zu versorgen. Besonders bevorzugt ist das Piezoelement zu einer Erzeugung der Schwingungen vorgesehen, insbesondere als ein elektroakustischer Wandler. Hierdurch können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer einfachen und/oder zuverlässigen Schwingungserzeugung erzielt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schwingungserzeugungseinheit zumindest einen digital angesteuerten Wechselrichter aufweist, welcher zu einer Bereitstellung einer Wechselspannung für einen Betrieb des Schwingungsgebers vorgesehen ist, insbesondere mittels zumindest einer Pulsweitenmodulation. Vorzugsweise ist die Schwingungserzeugungseinheit frei von einem Linearverstärker. Vorteilhaft ist die Energiespeichereinheit dazu vorgesehen, den digital angesteuerten Wechselrichter mit Energie zu versorgen. Vorzugsweise weist die Schwingungserzeugungseinheit zumindest eine Steuereinheit auf, die zu einer Ansteuerung des digital angesteuerten Wechselrichters vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, abhängig von einem Strom und/oder einer Spannung der Wechselspannung eine Istgröße zu ermitteln und diese mit einer Sollgröße zu vergleichen, um eine Steuergröße zur Ansteuerung des digital angesteuerten Wechselrichters zu ermitteln. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, ein Steuersignal für eine Ansteuerung des Wechselrichters in einer Weise zu erzeugen, dass der digital angesteuerte Wechselrichter wenigstens zwei Spannungspulse während einer halben Periode der Wechselspannung abgibt. Insbesondere ist der digital angesteuerte Wechselrichter zur Erzeugung der Wechselspannung mit einer elektrischen Leistung von wenigstens 100 W, vorteilhaft von wenigstens 200 W, besonders vorteilhaft von wenigstens 500 W, vorzugsweise von wenigstens 1 kW und besonders bevorzugt von wenigstens 2 kW vorgesehen. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Leistungsdichte erzielt werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Schwingungserzeugungseinheit zumindest eine insbesondere induktive Koppeleinheit aufweist, welche zu einer insbesondere induktiven Übertragung von elektrischer Energie an den Schwingungsgeber vorgesehen ist. Vorteilhaft überträgt die Koppeleinheit in zumindest einem rotierenden Zustand des Schwingungsgebers elektrische Energie von der Energiespeichereinheit an den Schwingungsgeber. Beispielsweise kann die Koppeleinheit zumindest einen Schleifring und/oder zumindest eine Bürste aufweisen. Insbesondere ist denkbar, dass die Koppeleinheit zumindest einen Gleitkontakt, insbesondere zwischen zumindest einem Schleifring und zumindest einer Bürste, aufweist, der zu einer Energieübertragung auf eine rotierende Einheit vorgesehen ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine effiziente Energieübertragung und/oder eine zuverlässige Energieversorgung eines insbesondere rotierenden Schwingungsgebers ermöglicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit zumindest einen Rotationstransformator aufweist. Vorzugsweise ist der Rotationstransformator dazu vorgesehen, elektrische Energie von der Energiespeichereinheit zu dem Schwingungsgeber zu übertragen. Vorteilhaft umfasst der Rotationstransformator zumindest einen relativ zu der Energieversorgungseinheit unbeweglichen Stator. Besonders vorteilhaft umfasst der Rotationstransformator zumindest einen relativ zu der Energieversorgungseinheit und insbesondere relativ zu dem Stator beweglich gelagerten Rotor. Vorzugsweise ist der Rotor um die Rotationsachse drehbar gelagert.
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Besonders bevorzugt ist der Rotor mit dem Schwingungsgeber starr verbunden und/oder gemeinsam mit dem Schwingungsgeber und/oder der Einsatzwerkzeugaufnahme um die Rotationsachse drehbar gelagert. Insbesondere wird in dem Ultraschallmodus Energie von der Energieversorgungseinheit zu dem Stator und/oder von dem Stator zu dem Rotor und/oder von dem Rotor zu dem Schwingungsgeber übertragen. Hierdurch kann vorteilhaft eine effiziente Energieübertragung auf ein rotierendes Bauteil und/oder eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schwingungserzeugungseinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Pulsmodus die Schwingungen gepulst zu erzeugen. Vorteilhaft ist die Schwingungserzeugungseinheit dazu vorgesehen, in dem Pulsmodus den Schwingungsgeber wiederholt zu aktivieren und zu deaktivieren, um die Schwingungen gepulst zu erzeugen. Ein Puls umfasst dabei insbesondere eine Vielzahl von Schwingungen. Beispielsweise kann ein Puls eine Pulsweite von zumindest 0,01 s oder zumindest 0,02 s oder zumindest 0,05 s oder zumindest 0,1 s oder zumindest 0,2 s oder zumindest 0,5 s oder zumindest 1 s oder zumindest 2 s oder zumindest 5 s lang sein. Insbesondere können Wartezeiten zwischen einzelnen Pulsen variieren und/oder eine von einer Pulslänge abweichende Länge aufweisen. Vorzugsweise ist die Schwingungserzeugungseinheit dazu vorgesehen, eine Pulsweite und/oder eine Pulsfrequenz bedarfsweise anzupassen, beispielsweise an ein zu bearbeitendes Material und/oder an ein verwendetes Einsatzwerkzeug und/oder an eine verwendete Drehzahl oder dergleichen. Hierdurch können Ultraschallschwingungen zur Unterstützung eines Bearbeitungsvorgangs präzise abgestimmt werden.
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Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Handhabung und/oder einer geräuscharmen Bearbeitung können mit einem System mit einer erfindungsgemäßen tragbaren Ultraschallbohrmaschine und mit zumindest einem Einsatzwerkzeug, insbesondere mit einem Bohrer, das zu einer Montage in der Einsatzwerkzeugaufnahme der tragbaren Ultraschallbohrmaschine vorgesehen ist, erzielt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Einsatzwerkzeug eine Werkzeugspitze mit einer Vickers-Härte von wenigstens 1000 HV, vorzugsweise von wenigstens 1200 HV und besonders bevorzugt von wenigstens 1500 HV aufweist. Besonders vorteilhaft ist das Einsatzwerkzeug ein Bohrer mit zumindest einem Bohrerschaft, welcher insbesondere aus einem anderen Material ausgebildet sein kann als die Werkzeugspitze. Beispielsweise kann die Werkzeugspitze aus einem Hartmetall ausgebildet sein. Hierdurch können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Verschleißfestigkeit erzielt werden.
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Die erfindungsgemäße tragbare Ultraschallbohrmaschine soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße tragbare Ultraschallbohrmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 ein System mit einer tragbaren Ultraschallbohrmaschine und einem Einsatzwerkzeug in einer schematischen Darstellung und
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2 das Einsatzwerkzeug in einer schematischen Darstellung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 zeigt ein System 42 mit einer tragbaren Ultraschallbohrmaschine 10 und mit einem Einsatzwerkzeug 14. Die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 weist eine Einsatzwerkzeugaufnahme 12 zur Aufnahme des Einsatzwerkzeugs 14 auf. Im vorliegenden Fall ist die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 als eine Schnellwechselwerkzeugaufnahme für Einsatzwerkzeuge mit einem zu einem Einstecksystem gehörenden Schaft ausgebildet. Die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 weist eine Antriebseinheit 16 auf. Die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 weist ein Betätigungselement 44 auf, mittels dessen ein Benutzer die Antriebseinheit 16 bei einem Bohren aktivieren kann. Ferner weist die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 eine Energiespeichereinheit 18 auf, die zur netzunabhängigen Bereitstellung einer Betriebsleistung vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist die Energiespeichereinheit 18 als ein auswechselbarer 36V-Akkupack ausgebildet. Weiterhin weist die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 eine Schwingungserzeugungseinheit 20 mit einem Schwingungsgeber 22 auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest das Einsatzwerkzeug 14 in Schwingungen mit einer Frequenz von wenigstens 10 kHz zu versetzen. Im vorliegenden Fall beträgt die Frequenz etwa 20 kHz bis 25 kHz.
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Das Einsatzwerkzeug 14 ist zu einer Montage in der Einsatzwerkzeugaufnahme 12 der tragbaren Ultraschallbohrmaschine 10 vorgesehen.
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Die Energiespeichereinheit 18 ist zu einer Energieversorgung der Schwingungserzeugungseinheit 20 und der Antriebseinheit 16 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Energiespeichereinheit 18 dazu vorgesehen, bedarfsweise bis zu 4 kW an elektrischer Leistung für die Schwingungserzeugungseinheit 20 und die Antriebseinheit 16 bereitzustellen.
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Die Schwingungserzeugungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 in Schwingungen mit der Frequenz von wenigstens 10 kHz zu versetzen. Im vorliegenden Fall ist der Schwingungsgeber 22 mechanisch mit der Einsatzwerkzeugaufnahme 12 verbunden. In einem Ultraschallmodus versetzt der Schwingungsgeber 22 die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 und das montierte Einsatzwerkzeug 14 in die Schwingungen. Dabei findet insbesondere keine Relativbewegung des Einsatzwerkzeugs 14 relativ zu der Einsatzwerkzeugaufnahme 12 statt. Es sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen ein Schwingungsgeber lediglich ein Einsatzwerkzeug insbesondere unmittelbar in Schwingungen versetzt und/oder eine Einsatzwerkzeugaufnahme höchstens indirekt mitschwingt.
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Der Schwingungsgeber 22 und die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 sind um eine gemeinsame Rotationsachse 24 drehbar gelagert. Im vorliegenden Fall ist die Rotationsachse 24 eine gemeinsame Schwerpunktsachse der Einsatzwerkzeugaufnahme 12 und des Schwingungsgebers 22. Ferner ist in dem montierten Zustand die Rotationsachse 24 eine Schwerpunktsachse des Einsatzwerkzeugs 14. Bei einem Bohren versetzt die Antriebseinheit 16 die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 24. Ferner versetzt die Antriebseinheit 16 bei einem Bohren den Schwingungsgeber 22 in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 24. Die tragbare Ultraschallbohrmaschine 10 weist eine Antriebswelle 54 auf, die zu einer Übertragung eines Antriebsmoments von der Antriebseinheit 16 auf die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 und im vorliegenden Fall ferner auf den Schwingungsgeber 22 vorgesehen ist.
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Der Schwingungsgeber 22 weist zumindest ein Piezoelement 26 auf. Im vorliegenden Fall ist das Piezoelement 26 als eine Piezoscheibe ausgebildet, die sich senkrecht zu der Rotationsachse 24 erstreckt. Das Piezoelement 26 fungiert als ein elektromechanischer Wandler, der elektrische Energie in mechanische Schwingungsenergie wandelt. In dem Ultraschallmodus erzeugt der Schwingungsgeber 22 die Schwingungen zumindest teilweise mittels des Piezoelements 26. Im vorliegenden Fall weist der Schwingungsgeber 22 drei weitere Piezoelemente 28, 30, 32 auf, die analog zu dem Piezoelement 32 aufgebaut sind. Die Piezoelemente 26, 28, 30, 32 sind als ein Stapel von entlang der Rotationsachse 24 betrachtet hintereinander angeordneten Piezoscheiben ausgebildet. In dem Ultraschallmodus erzeugt der Schwingungsgeber 22 die Schwingungen mittels der Piezoelemente 26, 28, 30, 32.
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Die Schwingungserzeugungseinheit 20 weist zumindest einen digital angesteuerten Wechselrichter 34 auf, welcher zu einer Bereitstellung einer Wechselspannung für einen Betrieb des Schwingungsgebers 22 vorgesehen ist. Ferner weist die Schwingungserzeugungseinheit 20 eine Steuereinheit 46 auf, die zu einer Ansteuerung des digital angesteuerten Wechselrichters 34 vorgesehen ist. Die Steuereinheit 46 ist dazu vorgesehen, ein Aktivierungssignal des Betätigungselements 44 zu verarbeiten. Ferner ist die Steuereinheit 46 dazu vorgesehen, zumindest einen Betriebsparameter der Schwingungserzeugungseinheit 20, wie beispielsweise eine Schwingungsfrequenz und/oder eine Schwingungsamplitude und/oder eine Aktivierung und/oder eine Deaktivierung und/oder einen ausgewählten Betriebsmodus anzusteuern und/oder festzulegen und/oder auszuwählen.
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Die Schwingungserzeugungseinheit 20 weist zumindest eine Koppeleinheit 36 auf, welche zu einer induktiven Übertragung von elektrischer Energie an den Schwingungsgeber 22 vorgesehen ist. Die Koppeleinheit 36 ist über den digital angesteuerten Wechselrichter 34 von der Energiespeichereinheit 18 mit elektrischer Energie versorgbar ausgebildet. Die Koppeleinheit 36 ist zu einer induktiven Energieübertragung von der Energiespeichereinheit 18 an den Schwingungsgeber 22 während einer Rotation des Schwingungsgebers 22 um die Rotationsachse 24 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Koppeleinheit 36 als eine induktive Koppeleinheit ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass eine Koppeleinheit zumindest einen Gleitkontakt aufweist, der beispielsweise zumindest eine Schleifscheibe und zumindest eine Bürste aufweist.
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Die Koppeleinheit 36 weist zumindest einen Rotationstransformator 38 auf. Der Rotationstransformator 38 weist einen Stator 48 auf, der relativ zu der Energiespeichereinheit 18 unbeweglich gelagert ist, insbesondere in einem montierten Zustand der Energiespeichereinheit 18. Ferner weist der Rotationstransformator 38 einen Rotor 50 auf, der um die Rotationsachse 24 drehbar gelagert ist. Bei einem Bohren rotiert der Rotor 50 um die Rotationsachse 24 und insbesondere relativ zu dem Stator 48. Der Rotor 50 ist mit dem Schwingungsgeber 22 verbunden. Die Energiespeichereinheit 18 ist dazu vorgesehen, Energie über den digital angesteuerten Wechselrichter 34 und über den Stator 48 an den Rotor 50 und an den Schwingungsgeber 22 zu übertragen.
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Die Schwingungserzeugungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Pulsmodus die Schwingungen gepulst zu erzeugen. Im vorliegenden Fall ist die Schwingungserzeugungseinheit 20 in einem Dauerbetriebsmodus und in einem Pulsmodus betreibbar. In dem Pulsmodus aktiviert und deaktiviert die Schwingungserzeugungseinheit 20 den Schwingungsgeber 22 wiederholt in Intervallen von etwa 1 s. Selbstverständlich sind aber verschiedene Pulsmodi mit unterschiedlichen Pulsweiten und/oder Zeitintervallen zwischen Pulsen denkbar. Ferner ist denkbar, dass eine Schwingungsamplitude zeitlich variiert wird, insbesondere periodisch.
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2 zeigt das Einsatzwerkzeug 14 des Systems 42 in einer schematischen Darstellung. Das Einsatzwerkzeug 14 weist einen Werkzeugschaft 52 auf. Der Werkzeugschaft 52 ist aus Stahl ausgebildet. Der Werkzeugschaft 52 ist lediglich schematisch dargestellt. Beispielsweise kann der Werkzeugschaft 52 zumindest ein Gewinde aufweisen, welches zu einem Einschrauben in die Einsatzwerkzeugaufnahme 12 vorgesehen ist. Ferner ist denkbar, dass ein Werkzeugschaft nach Art eines Schnellwechselwerkzeugs in eine Einsatzwerkzeugaufnahme einsteckbar ausgebildet ist. Ferner weist das Einsatzwerkzeug 14 eine Werkzeugspitze 40 mit einer Vickers-Härte von wenigstens 1000 HV auf. Im vorliegenden Fall beträgt die Vickers-Härte der Werkzeugspitze 40 etwa 1500 HV. Ferner ist im vorliegenden Fall die Werkzeugspitze 40 aus einem Hartmetall ausgebildet.
