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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet mechanischer Werkzeugprodukte und insbesondere eine neuartige, schnell arbeitende Befestigungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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Bei schnell arbeitenden Befestigungsmaschinen (z. B. Nagelpistolen) ist es normalerweise erforderlich, Energiespeichermedien (z. B. Gas, Feder, Gummi) zu komprimieren, um so Energie zu speichern, welche anschließend zur Leistung von Arbeit schlagartig freigesetzt wird.
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Wie nach dem Komprimieren eines Energiespeichermediums beim Antriebsmechanismus eine schlagartige Freisetzung erreicht werden kann, stellt eine wichtige Aufgabe im Entwurfsprozess solcher mechanischer Ausrüstungen dar.
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Ferner wird eine Drehbewegung durch den häufig verwendeten Antriebsmechanismus in eine Hin- und Herbewegung umgewandelt. Beim Antriebsmechanismus handelt es sich um einen Kurbelwellen-Pleuel-Aufbau. Allerdings weist ein solcher Aufbau während der Bewegung einen großen Ablenkwinkel, nämlich einen Pleuelschwenkwinkel, auf. Wenn der Ablenkwinkel zu groß ist, treten Probleme wie erhöhte Reibungskraft der Last (Schlageinheit) und hoher Verschleiß des Mechanismus, auf, sodass eine hohe Produktlebensdauer nicht garantiert ist.
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Ausgehend von diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die folgenden technischen Lösungen bereitzustellen:
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Aufgabe der Erfindung
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Zur Lösung der obigen technischen Probleme werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden Lösungen verwendet, umfassend: eine Basis, ein an der Basis angebrachtes Energiespeichermedium, eine mit dem Energiespeichermedium verbundene Schlageinheit und einen in der Basis untergebrachten und zum Drücken und Bewegen der Schlageinheit dienenden Antriebsmechanismus, der zum Komprimieren des Energiespeichermediums und somit zum Speichern von Energie dient; wobei der Antriebsmechanismus ein in der Basis befestigtes innenverzahntes Hohlrad, eine am unteren Ende der Basis angebrachte Antriebswelle, eine auf der Antriebswelle angebrachte Kurbel, ein drehbar am oberen Ende der Kurbel angebrachtes Planetengetriebe und eine auf dem Planetengetriebe angebrachte drehbare Pleuelstange umfasst, wobei das Planetengetriebe im innenverzahnten Hohlrad angeordnet ist und mit dem innenverzahnten Hohlrad so in Eingriff steht, dass es im innenverzahnten Hohlrad umläuft, wobei beim Planetengetriebe am oberen Ende der Kurbel eine Rotationsbewegung um die eigene Achse ausgeführt wird, wobei das obere Ende der Pleuelstange ferner mit einer zur Verbindung mit der Schlageinheit dienenden Eingriffsachse versehen ist, wobei das untere Ende der Antriebswelle aus dem unteren Ende der Basis herausragt und mit der rotierenden Energieübertragungseinheit verbunden ist.
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Hierbei ist der Rotationswinkel des Planetengetriebes gleich dem seines Umlaufwinkels.
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Hierbei beträgt das Verhältnis des Durchmessers des Referenzkreises D1 des innenverzahnten Hohlrads zum Durchmesser des Referenzkreises D2 des Planetengetriebes 2:1.
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Hierbei umfasst die Erfindung ferner eine sich entfernende Anordnung, durch die sich die Schlageinheit von der Eingriffsachse lösen kann.
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Hierbei umfasst die sich entfernende Anordnung eine auf der Basis angebrachte erste Drehachse und einen am oberen Ende der ersten Drehachse angebrachten sich entfernenden Block, oder die sich entfernende Anordnung umfasst eine auf der Basis angebrachte erste Drehachse und einen einstückig mit dem oberen Ende der ersten Drehachse verbundenen sich entfernenden Block.
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Hierbei ist ein Verbindungsabschnitt am oberen Ende des Planetengetriebes ausgebildet, wobei am Ende des Verbindungsabschnitts ein erstes Wellenloch vorgesehen ist, wobei ein erster Wellenkörper auf der Endfläche des anderen Endes der Pleuelstange, an dem eine Eingriffsachse angebracht ist, ausgebildet ist, wobei der erste Wellenkörper in das erste Wellenloch eingesetzt ist.
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Hierbei umfasst die vorliegende Erfindung ferner eine Rückstelleinheit, durch die die Pleuelstange zurückgesetzt werden kann, wobei die Rückstelleinheit beliebig aus einem der Elemente elastischer Gummi, Feder oder magnetisches Element ausgewählt werden kann, wobei ein Ende der Rückstelleinheit an der Pleuelstange anliegt oder mit dieser verbunden ist, wobei das andere Ende der Rückstelleinheit mit der Basis oder dem Planetengetriebe befestigt ist.
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Hierbei ist die Rückstelleinheit ein elastischer Gummi, wobei ein Ende des elastischen Gummis mit dem auf einer Seite der Pleuelstange angeordneten Hakenabschnitt befestigt ist, wobei das andere Ende des elastischen Gummis mittels eines Befestigungssockels mit der Basis befestigt ist, wobei die Basis ferner eine zweite Drehachse und eine am oberen Ende der zweiten Drehachse angebrachte Spannrolle aufweist, wobei der elastische Gummi um die Spannrolle herumgeht.
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Hierbei ist die Schlageinheit eine Schlagstange, wobei eine Seite der Schlagstange mit einer Aussparung versehen ist, wobei die Eingriffsachse in der Aussparung angeordnet ist, oder eine Seite der Schlagstange ist mit einem Vorsprung versehen, wobei die Eingriffsachse am Vorsprung anliegt.
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Hierbei ist im Planetengetriebe ein Lager angeordnet, wobei das Lager mittels eines Bolzens am Ende der Kurbel befestigt ist; wobei die Eingriffsachse von der Buchse umfasst wird.
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Im Vergleich zum Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte auf: In der vorliegenden Erfindung ermöglicht der Innenzahnkranz-Planetengetriebe-Aufbau die Umwandlung der Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung, wobei die Antriebswelle durch die rotierende Energieübertragungseinheit zur Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird, wobei das Planetengetriebe im innenverzahnten Hohlrad umläuft, wobei sich das Planetengetriebe relativ zur Kurbel um seine eigene Achse dreht, wobei ferner die Pleuelstange relativ zum Planetengetriebe gedreht wird, um sicherzustellen, dass die Bewegungsbahn der auf der Pleuelstange befindlichen Eingriffsachse in etwa eine gerade Linie ist, wodurch die Reibungskraft der Lastbewegung minimiert wird, Probleme wie Verschleiß vermieden werden, ein stabiler und reibungsloser Betrieb der Schlageinheit sichergestellt wird und die Arbeitsqualität verbessert wird, sodass die Erfindung auf dem Markt sehr wettbewerbsfähig ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine Ansicht der Montage des Antriebsmechanismus und der Schlageinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine weitere Ansicht der Montage des Antriebsmechanismus und der Schlageinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine Explosionsansicht gemäß 3;
- 6 zeigt eine erste Ansicht eines Betriebszustands des Planetengetriebes und des innenverzahnten Hohlrads gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 7 zeigt eine zweite Ansicht eines Betriebszustands des Planetengetriebes und des innenverzahnten Hohlrads gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 8 zeigt eine Ansicht der Montage des Planetengetriebes und des innenverzahnten Hohlrads gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 9 zeigt eine schematische Ansicht des maximalen Schwenkwinkels der Pleuelstange eines herkömmlichen Kurbelwellen-Pleuel-Aufbaus;
- 10 zeigt eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Es wird auf die 1 bis 8 und 10 Bezug genommen, die eine neuartige, schnell arbeitende Befestigungsvorrichtung zeigen. Sie umfasst eine Basis 1, ein an der Basis 1 angebrachtes Energiespeichermedium 2, eine mit dem Energiespeichermedium 2 verbundene Schlageinheit 3 und einen in der Basis 1 untergebrachten und zum Drücken und Bewegen der Schlageinheit 3 dienenden Antriebsmechanismus 4, der zum Komprimieren des Energiespeichermediums 2 und somit zum Speichern von Energie dient.
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Das Energiespeichermedium 2 wird dazu verwendet, es zu komprimieren, um so Energie zu speichern. Anschließend wird die Energie zur Leistung von Arbeit freigesetzt, wodurch die Schlageinheit 3 zur Durchführung von Schlagarbeit angetrieben wird.
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Das Energiespeichermedium umfasst ein beliebiges Medium, das zum Speichern von Energie komprimierbar und zur Leistung von Arbeit expandierbar ist, wie z. B. Gas, Feder, Gummi, verschiedene Elastomere. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Energiespeichermedium 2 einen Zylinderblock 21 und im Zylinder gespeicherte Luft. Die Schlageinheit 3 ist mit dem im Zylinderblock 21 befindlichen Kolben verbunden. Wenn die Schlageinheit 3 durch das Antreiben des Antriebsmechanismus 4 in Richtung des Zylinderblocks 21 bewegt wird, wird der Kolben nach innen bewegt, wodurch die im Zylinderblock 21 befindliche Luft komprimiert wird, um das Ziel des Speicherns von Energie zu erreichen. Sobald sich die Schlageinheit 3 von dem Antriebsmechanismus 4 löst, wird die im Zylinderblock 21 gespeicherte Energie freigesetzt, um die Schlageinheit 3 zu einem schnellen nach außen Schlagen anzutreiben.
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Der Antriebsmechanismus 4 ist ein Mechanismus, durch den eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt werden kann, um mit ihr die Schlageinheit zum Komprimieren des Energiespeichermediums anzutreiben. Genauer gesagt umfasst der Antriebsmechanismus 4 ein in der Basis 1 befestigtes innenverzahntes Hohlrad 41, eine am unteren Ende der Basis 1 angebrachte Antriebswelle 42, eine auf der Antriebswelle 42 angebrachte Kurbel 43, ein drehbar am oberen Ende der Kurbel 43 angebrachtes Planetengetriebe 44 und eine auf dem Planetengetriebe 44 angebrachte drehbare Pleuelstange 45, wobei das Planetengetriebe 44 im innenverzahnten Hohlrad 41 angeordnet ist und mit dem innenverzahnten Hohlrad 41 so in Eingriff steht, dass es im innenverzahnten Hohlrad 41 umläuft. Beim Planetengetriebe 44 wird am oberen Ende der Kurbel 43 eine Rotationsbewegung um die eigene Achse ausgeführt. Das obere Ende der Pleuelstange 45 ist ferner mit einer zur Verbindung mit der Schlageinheit 3 dienenden Eingriffsachse 46 versehen. Das untere Ende der Antriebswelle 42 ragt aus dem unteren Ende der Basis 1 heraus und ist mit der rotierenden Energieübertragungseinheit verbunden. Die rotierende Energieübertragungseinheit dient zum Übertragen von Ausgangsarbeit an den Antriebsmechanismus und ist zum Übertragen von Ausgangsarbeit normalerweise mit einem Untersetzungsgetriebe oder einer Antriebsmaschine verbunden. Das heißt, die Antriebswelle 42 kann durch die rotierende Energieübertragungseinheit zur Drehung angetrieben werden. Während des Betriebs des Antriebsmechanismus 4 wird die Antriebswelle 42 durch die rotierende Energieübertragungseinheit zur Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben, wobei das Planetengetriebe 44 im innenverzahnten Hohlrad 41 umläuft, wobei sich das Planetengetriebe 44 relativ zur Kurbel 43 um seine eigene Achse dreht, wobei ferner die Pleuelstange 45 relativ zum Planetengetriebe 44 gedreht wird, um sicherzustellen, dass die Bewegungsbahn der auf der Pleuelstange 45 befindlichen Eingriffsachse 46 in etwa eine gerade Linie ist, wodurch die Reibungskraft der Lastbewegung minimiert wird, Probleme wie Verschleiß vermieden werden, ein stabiler und reibungsloser Betrieb der Schlageinheit 3 sichergestellt wird und die Arbeitsqualität verbessert wird, sodass die Erfindung auf dem Markt sehr wettbewerbsfähig ist.
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Das Übersetzungsverhältnis des innenverzahnten Hohlrads 41 zum Planetengetriebe 44 beträgt 2:1. Der Rotationswinkel des Planetengetriebes ist gleich dem seines Umlaufwinkels. Das Verhältnis des Durchmessers des Referenzkreises D1 des innenverzahnten Hohlrads zum Durchmesser des Referenzkreises D2 des Planetengetriebes beträgt 2:1. Auf diese Weise dreht sich, wenn die Kurbel vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt um 180° gedreht wird, das Planetengetriebe gegenüber dem innenverzahnten Hohlrad um seine eigene Achse um 360°. Zu diesem Zeitpunkt beschreibt die Umlaufbahn des Planetengetriebes einen 180°-Bogen, sodass sich das Planetengetriebe bezogen auf die Basis um 360° - 180° = 180° dreht. Wenn sich die Kurbel um 360° dreht, dreht sich das Planetengetriebe bezogen auf die Basis ebenfalls um 360°, wobei der Mechanismus zum ursprünglichen Punkt zurückkehrt. Die Pleuelstange und das Planetengetriebe sind mit dem 0-Punkt 10 der Gelenkmitte gekoppelt, wobei der Abstand vom 0-Punkt 10 zum Rotationszentrum der Kurbel als A bezeichnet wird. Es wird auf 6 Bezug genommen. Wenn sich die Kurbel am unteren Totpunkt befindet und A = D2 ist, ist die Bewegungsbahn am 0-Punkt 10 eine gerade Linie. Es wird auf 7 Bezug genommen. Wenn A > D2 oder A < D2 ist, ist die Bewegungsbahn am 0-Punkt 10 ungefähr elliptisch. Es wird auf 8 Bezug genommen. Wenn die Länge der Pleuelstange L ist, beträgt der maximale Schwenkwinkel der Pleuelstange a = ArcSin ((A - D2) / L). Es wird auf 9 Bezug genommen. Der maximale Schwenkwinkel der Pleuelstange des herkömmlichen Kurbelwellen-Pleuel-Aufbaus beträgt a = ArcSin (A / L). Aus der Formel ist ersichtlich, dass der Schwenkwinkel a der Pleuelstange durch Verwendung des erfindungsgemäßen innenverzahnten Hohlrads und des Planetengetriebes stark verringert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine sich entfernende Anordnung 5, durch die sich die Schlageinheit 3 von der Eingriffsachse 46 lösen kann. Genauer gesagt umfasst die sich entfernende Anordnung 5 eine auf der Basis 1 angebrachte erste Drehachse 51 und einen am oberen Ende der ersten Drehachse 51 angebrachten sich entfernenden Block 52. Oder die sich entfernende Anordnung 5 umfasst eine auf der Basis 1 angebrachte erste Drehachse 51 und einen einstückig mit dem oberen Ende der ersten Drehachse 51 verbundenen sich entfernenden Block 52. Wenn sich das Planetengetriebe 44 zu einer Seite des sich entfernenden Blocks 52 dreht, wird der sich entfernende Block 52 mit der Pleuelstange 45 in Kontakt gebracht und die Pleuelstange 45 dadurch blockiert, wobei gleichzeitig der sich entfernende Block 52 auf einen solchen Winkel gedreht werden kann, dass der sich entfernende Block 52 mit der Pleuelstange 45 in Kontakt kommt. Nachdem sich die Pleuelstange 45 von der Schlageinheit 3 gelöst hat, können sich das Planetengetriebe 4 und die Pleuelstange 45 weiter drehen, um den sich entfernenden Block 52 zu überqueren. Zu diesem Zeitpunkt schlägt die Schlageinheit 3 schnell, um die Schlagarbeit abzuschließen.
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Im Planetengetriebe 44 ist ein Lager 443 angeordnet, wobei das Lager 443 mittels eines Bolzens 444 am Ende der Kurbel 43 befestigt ist, wodurch sich das Planetengetriebe 44 relativ zur Kurbel 43 dreht.
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Ein Verbindungsabschnitt 441 ist am oberen Ende des Planetengetriebes 44 ausgebildet, wobei am Ende des Verbindungsabschnitts 441 ein erstes Wellenloch 442 vorgesehen ist. Ein erster Wellenkörper 451 ist auf der Endfläche des anderen Endes der Pleuelstange 45, an dem eine Eingriffsachse 46 angebracht ist, ausgebildet, wobei der erste Wellenkörper 451 in das erste Wellenloch 442 eingesetzt ist, wodurch die Pleuelstange 45 relativ zum Planetengetriebe 44 gedreht werden kann. Die Eingriffsachse 46 wird von der Buchse 461 umfasst.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Rückstelleinheit, durch die die Pleuelstange 45 zurückgesetzt werden kann, wobei die Rückstelleinheit beliebig aus einem der Elemente elastischer Gummi, Feder oder magnetisches Element ausgewählt werden kann, wobei ein Ende der Rückstelleinheit an der Pleuelstange 45 anliegt oder mit dieser verbunden ist, wobei das andere Ende der Rückstelleinheit mit der Basis 1 oder dem Planetengetriebe 44 befestigt ist. Insbesondere ist die Rückstelleinheit ein elastischer Gummi 6, wobei ein Ende des elastischen Gummis 6 mit dem auf einer Seite der Pleuelstange 45 angeordneten Hakenabschnitt 452 befestigt ist, wobei das andere Ende des elastischen Gummis 6 mittels eines Befestigungssockels 61 mit der Basis 1 befestigt ist, wobei die Basis 1 ferner eine zweite Drehachse 11 und eine am oberen Ende der zweiten Drehachse 11 angebrachte Spannrolle 12 aufweist, wobei der elastische Gummi 6 um die Spannrolle 12 herumgeht. Oder die Rückstelleinheit ist eine Feder, wobei ein Ende der Feder an der Pleuelstange 45 anliegt und das andere Ende mit dem Planetengetriebe 44 befestigt ist.
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Die Schlageinheit 3 ist eine Schlagstange, wobei eine Seite der Schlagstange mit einer Aussparung 31 versehen ist, wobei die Eingriffsachse 46 in der Aussparung 31 angeordnet ist. Oder eine Seite der Schlagstange ist mit einem Vorsprung versehen, wobei die Eingriffsachse 46 am Vorsprung anliegt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der folgende Aufbau verwendet: Die Schlageinheit 3 ist eine Schlagstange, wobei eine Seite der Schlagstange mit einer Aussparung 31 versehen ist, wobei die Eingriffsachse 46 zum Eingriff in die Aussparung 31 angeordnet ist, wobei die Aussparung 31 schief angeordnet ist, sodass sich die Eingriffsachse 46 unter der Wirkung der sich entfernenden Anordnung 5 schnell aus der Aussparung 31 lösen kann.
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Es wird auf 10 Bezug genommen. Im Folgenden sind die Arbeitsschritte der vorliegenden Erfindung beschrieben: Wenn die Kurbel in die Nähe des unteren Totpunkts gedreht wird (Zustand 1), wird die Pleuelstange mechanisch mit der Schlageinheit in Eingriff gebracht. Wenn die Kurbel weitergedreht wird, wird in der Reihenfolge von Zustand 1 zu Zustand 4 die Schlageinheit durch die Pleuelstange gedrückt, um das Energiespeichermedium zu komprimieren und somit das Speichern von Energie zu erzielen. Wenn sich die Kurbel dem oberen Totpunkt nähert (Zustand 4), wird die sich entfernende Anordnung durch den Antriebsmechanismus so angetrieben, dass die sich entfernende Anordnung die Pleuelstange drückt, wodurch sich die Pleuelstange von der Schlageinheit löst. Bezugnehmend auf Zustand 5 wird die Schlageinheit, nachdem sich die Pleuelstange von der Schlageinheit gelöst hat, zur Leistung von Arbeit durch das Energiespeichermedium gedrückt. Wenn sich die Abtriebswelle weiter dreht, bis sie den Zustand 1 erreicht, handelt es sich um eine Schleife, wobei der Startpunkt dieser Schleife nicht auf den Zustand 1 beschränkt ist.
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Zusammenfassung: In der vorliegenden Erfindung ermöglicht der Innenzahnkranz-Planetengetriebe-Aufbau die Umwandlung der Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung, wobei die Antriebswelle 42 durch die rotierende Energieübertragungseinheit zur Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird, wobei das Planetengetriebe 44 im innenverzahnten Hohlrad 41 umläuft, wobei sich das Planetengetriebe 44 relativ zur Kurbel 43 um seine eigene Achse dreht, wobei ferner die Pleuelstange 45 relativ zum Planetengetriebe 44 gedreht wird, um sicherzustellen, dass die Bewegungsbahn der auf der Pleuelstange 45 befindlichen Eingriffsachse 46 in etwa eine gerade Linie ist, wodurch die Reibungskraft der Lastbewegung minimiert wird, Probleme wie Verschleiß vermieden werden, ein stabiler und reibungsloser Betrieb der Schlageinheit 3 sichergestellt wird und die Arbeitsqualität verbessert wird, sodass die Erfindung auf dem Markt sehr wettbewerbsfähig ist.
