EP0206981B1 - Schwingungen erzeugendes Handwerk - Google Patents

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EP0206981B1
EP0206981B1 EP86810196A EP86810196A EP0206981B1 EP 0206981 B1 EP0206981 B1 EP 0206981B1 EP 86810196 A EP86810196 A EP 86810196A EP 86810196 A EP86810196 A EP 86810196A EP 0206981 B1 EP0206981 B1 EP 0206981B1
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EP
European Patent Office
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handle
electromagnet
housing
hand tool
force
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EP86810196A
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EP0206981A2 (de
EP0206981A3 (en
Inventor
Karl Blaas
Hansjörg Nipp
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/04—Handles; Handle mountings
    • B25D17/043—Handles resiliently mounted relative to the hammer housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/006—Vibration damping means

Definitions

  • the invention relates to a hammer drill, chisel hammer and the like with vibration-generating drive device arranged in a housing with striking mechanism and a handle which is connected to the housing so as to be displaceable to a limited extent parallel to the main axis of vibration between two stops, the stop arranged in the feed direction being formed by the housing and the opposite the stop acting in the feed direction is in the handle.
  • Drill and / or chisel hammers with vibration-generating drive devices are mainly used in the construction industry for drilling and mining work.
  • the vibrations can be generated electromechanically, ie by means of an electric motor and a mechanical or electropneumatic hammer mechanism, and are used, for example, to act on a drilling or chiseling tool.
  • these vibrations are transmitted to the operator via the handles in the known hand tools.
  • the alternating stress on the joints and muscles that occurs during operation can lead to health damage for the operator over time.
  • the operator must exert a greater or lesser force to track the device. Due to the vibrations superimposed on this contact pressure, the operator becomes very tired after a short time.
  • radially acting spring elements in the form of rubber blocks are known from DE-A-3 121 882.
  • the spring elements In order to ensure that the hand tool can be guided with sufficient precision despite the arrangement of such spring elements, the spring elements must have a relatively tight spring characteristic. This tight spring characteristic means that a large part of the vibrations is still transmitted to the handle.
  • the invention has for its object to provide a hammer drill and / or chisel with vibration generating drive device having a striking mechanism, in which the transmission of the vibrations from the housing to the handle is effectively prevented.
  • this is achieved in that an electromagnet arranged in the handle is provided, the force of the electromagnet acting counter to the feed direction and being constant within a partial range of the entire displacement path of the handle.
  • Electromagnets are very often used for the actuation of valves, electrical switches and the like and are therefore mass-produced economically in large series.
  • the force of the electromagnet is expediently constant within a partial range of the displacement path of the handle. Since vibrations of high frequency are very often involved, the displacement path of the housing that occurs within one vibration is relatively small and can be, for example, fractions of a millimeter.
  • the required contact pressure of the device depends on the working position of the device and on the type of work to be done with the hand tool.
  • the force of the electromagnet can advantageously be regulated as a function of the position of the handle.
  • a control circuit is required which is controlled, for example, via a signal from a position measuring system of the handle relative to the housing.
  • the distance between the handle and the housing can be large with a low contact force and small with a high contact force.
  • the electromagnet is expediently operated with a direct current that remains essentially constant. Since mains-dependent, electrically operated hand tools are usually operated using alternating current, a rectifier circuit known per se and a constant current circuit are required for this. For example, in the case of mains-independent devices operated by means of rechargeable batteries, the existing voltage of the batteries can also be used directly for the operation of the electromagnets.
  • Electromagnets with a laminated yoke are known per se. However, these are mostly operated using alternating current. The yoke is sheeted in order to avoid losses and heating of the iron parts as a result of the eddy currents caused by the alternating current.
  • Electromagnets with a laminated armature are also known per se and are mostly operated by means of alternating current. When the electromagnet is operated by means of direct current, however, the sheet metal of the armature and / or the yoke serves to avoid eddy currents occurring as a result of the dynamic movement.
  • the electromagnet In order to achieve the best possible vibration isolation, it is necessary for the electromagnet to have an approximately horizontal force / displacement characteristic, i.e. has a constant force independent of the path. This can be achieved, for example, by a corresponding geometry of the armature and the yoke. In order to avoid losses due to friction due to the armature touching the yoke and the like, the armature must be guided precisely in the yoke.
  • the hand tool essentially consists of a housing, generally designated 1, and a slidably connected handle, generally designated 2.
  • the housing 1 has a shoulder 1a on the handle side and the handle 2 has a corresponding guide bead 2a which interacts with the shoulder 1a.
  • the handle 2 can thus be moved with the housing 1 parallel to the main vibration axis to a limited extent connected.
  • the handle 2 is connected to the housing 1 by means of two hexagon screws 3 made of magnetically non-conductive material, which are screwed into the internal thread 1b of the housing 1.
  • the handle 2 has a supply line 4 and a switch 5 which serves to actuate the hand tool. In the handle 2, a total of 6 electromagnets are arranged.
  • the electromagnets 6 consist of a yoke 6a, an armature 6b which is displaceably guided relative to the yoke 6a and a magnet coil 6c surrounding the armature.
  • the yoke 6a is connected to the handle 2 via countersunk screws 7.
  • the armature 6b is connected to the housing 1 by means of the hexagon screws 3 and is clamped between the head of the hexagon screw 3 and the housing 1 by means of spacer sleeves 8, which are also magnetically non-conductive.
  • the electromagnets 6 are operated with a constant direct current.
  • a measuring probe 9 is arranged below the lower electromagnet 6. The measuring probe 9 measures the distance s between the housing 1 and the handle 2.
  • the signal which is produced in this case is passed to a regulator 10 which regulates the current intensity of the electrical current flowing through the magnetic coils 6c.
  • This regulation can take place, for example, in such a way that the distance s becomes smaller and the current in the magnet coils 6c increases as the contact force increases.
  • the current intensity of the current flowing through the magnetic coils 6c or the required contact pressure can, for example, also be set from the outside in accordance with the intended working position of the hand tool.
  • connection of the yoke 6a of the electromagnets 6 to the handle 2 and the armature 6b to the housing 1 is purely arbitrary and could just as well be reversed.
  • the division of the required magnetic force into two electromagnets 6 arranged parallel to one another is also not mandatory and was chosen in the construction shown only for reasons of space.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bohr-, Meisselhammer und der­gleichen mit Schwingungen erzeugender, in einem Gehäuse an­geordneter Antriebseinrichtung mit Schlagwerk und einem mit dem Gehäuse parallel zur Hauptschwingungsachse zwischen zwei Anschlägen begrenzt verschiebbar verbundenen Handgriff, wo­bei der in Vorschubrichtung angeordnete Anschlag vom Gehäuse gebildet ist und der entgegen der Vorschubrichtung wirkende Anschlag sich im Handgriff befindet.
  • Bohr- und/oder Meisselhämmer mit Schwingungen erzeugender Antriebseinrichtung werden hauptsächlich im Baugewerbe für Bohr- und Abbauarbeiten eingesetzt. Die Schwingungen können elektromechanisch, dh mittels eines Elektromotors und eines mechanischen oder elektropneumatischen Schlagwerks erzeugt werden und dienen beispielsweise der Beaufschlagung eines Bohr- oder Meisselwerkzeuges. Infolge der Reaktionskräfte werden diese Schwingungen bei den bekannten Handwerkzeugen über die Handgriffe auf die Bedienungsperson übertragen. Die sich im Betrieb ergebende Wechselbelastung der Gelenke und Muskeln kann bei der Bedienungsperson mit der Zeit zu ge­sundheitlichen Schäden führen. Je nach Art und Arbeitslage des Werkzeuges muss von der Bedienungsperson eine mehr oder weniger grosse Kraft zum Nachführen des Gerätes aufgebracht werden. Durch die dieser Anpresskraft überlagerten Schwin­gungen erfolgt zudem nach kurzer Zeit eine starke Ermüdung der Bedienungsperson.
  • Um die Uebertragung der Schwingungen vom Handwerkzeug auf die Bedienungsperson zu mindern, ist es aus der DE-A-3 122 979 bekannt, den Handgriff parallel zur Haupt­schwingungsachse gegen die Kraft von Federelementen am Ge­ häuse abzustützen. Obwohl solche Federelemente zu einer gewissen Dämpfwirkung führen, gelingt es aufgrund der Eigen­frequenz nicht, die Uebertragung sämtlicher Schwingungen auf den Handgriff wirksam zu verhindern. Aus diesem Grunde ist als weitere Massnahme eine federnd am Gehäuse abgestützte Zusatzmasse vorgesehen. Diese zusätzliche Vorkehrung führt einerseits zu einem hohem Aufwand und andererseits zu einer Gewichtserhöhung der Handwerkzeuge.
  • Anstelle von axial wirkenden Dämpfelementen sind aus der DE-A-3 121 882 radial wirkende Federelemente in Form von Gummiklötzen bekannt. Um zu gewährleisten, dass trotz Anord­nung solcher Federelemente das Handwerkzeug ausreichend prä­zis geführt werden kann, müssen die Federelemente eine rela­tiv straffe Federkennlinie aufweisen. Diese straffe Feder­kennlinie führt dazu, dass nach wie vor ein Grossteil der Schwingungen auf den Handgriff übertragen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr- und/­oder Meisselhammer mit Schwingungen erzeugender, ein Schlag­werk aufweisender Antriebseinrichtung zu schaffen, bei dem die Uebertragung der Schwingungen vom Gehäuse auf den Hand­griff wirksam verhindert wird.
  • Gemäss Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein im Handgriff angeordneter Elektromagnet vorgesehen ist, wobei die Kraft des Elektromagneten entgegen der Vorschubrichtung wirkt und innerhalb eines Teilbereiches des gesamten Ver­schiebeweges des Handgriffes konstant ist.
  • Die Kraft eines im Handgriff angeordneten Elektromagneten, der die Funktion des in Vorschubrichtung wirkenden Anschla­ges übernimmt, ist abhängig vom verketteten magnetischen Fluss und lässt sich somit über die Stromstärke des die Spule durchfliessenden elektrischen Stromes in weiten Be­reichen von aussen beeinflussen. Elektromagnete werden für die Betätigung von Ventilen, elektrischen Schaltern und dgl. sehr häufig verwendet und sind deshalb in grossen Serien wirtschaftlich herstellbare Massenprodukte.
  • Um die Uebertragung der Schwingungen vom Gehäuse auf den Hand­griff möglichst vollständig zu verhindern, ist zweckmässiger­weise die Kraft des Elektromagneten innerhalb eines Teilbe­reiches des Verschiebeweges des Handgriffes konstant. Da es sich sehr oft um Schwingungen von hoher Frequenz handelt, ist der innerhalb einer Schwingung erfolgende Verschiebeweg des Gehäuses relativ klein und kann beispielsweise Bruchteile von Millimetern betragen.
  • Wie erwähnt, ist die erforderliche Anpresskraft des Gerätes abhängig von der Arbeitslage des Gerätes und von der Art der mit dem Handwerkzeug zu verrichtenden Arbeit. Um für die je­weilige Arbeitsstellung eine definierte Lage des Handgriffes gegenüber dem Gehäuse zu erreichen, ist vorteilhafterweise die Kraft des Elektromagneten in Abhängigkeit von der Stel­lung des Handgriffes regelbar. Um dies zu ermöglichen, ist ein Regelkreis erforderlich, der beispielsweise über ein Sig­nal eines Wegmesssystems des Handgriffes gegenüber dem Ge­häuse gesteuert wird. So kann der Abstand zwischen dem Hand­griff und dem Gehäuse beispielsweise bei geringer Anpress­kraft gross und bei hoher Anpresskraft klein sein.
  • Um eine vom Weg unabhängige konstante Magnetkraft zu erreichen, wird zweckmässigerweise der Elektromagnet mit im wesentlichen konstant bleibendem Gleichstrom betrieben. Da vom Netz ab­hängige, elektrisch betriebene Handwerkzeuge meist mittels Wechselstrom betrieben werden, ist dafür eine an sich bekann­te Gleichrichter-Schaltung sowie eine Konstantstrom-Schaltung erforderlich. Beispielsweise bei netzunabhängigen, mittels aufladbarer Batterien betriebenen Geräten kann die vorhandene Spannung der Batterien auch direkt für den Betrieb der Elek­tromagnete verwendet werden.
  • Bei dynamischer Bewegung des Ankers gegenüber dem Joch werden in den Eisenteilen des Magneten Wirbelströme induziert. Da diese Wirbelströme die Charakteristik und somit auch die Schwin­gungsisolation beeinträchtigen, müssen die Wirbelströme mög­ lichst vermieden werden. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, dass der Elektromagnet ein geblechtes Joch aufweist. Elektromagnete mit geblechtem Joch sind zwar an sich bekannt. Diese werden jedoch meist mittels Wechselstrom betrieben. Das Blechen des Joches erfolgt dabei, um Verluste und Erwärmungen der Eisenteile infolge der durch den Wechsel­strom auftretenden Wirbelströme zu vermeiden.
  • Eine weitere zweckmässige Möglichkeit, um Wirbelströme zu ver­meiden, besteht darin, dass der Elektromagnet einen geblech­ten Anker aufweist. Elektromagnete mit geblechtem Anker sind an sich ebenfalls bekannt und werden meist mittels Wechsel­strom betrieben. Beim Betrieb des Elektromagneten mittels Gleichstrom dient jedoch das Blechen des Ankers und/oder des Jochs dem Vermeiden von infolge der dynamischen Bewegung auf­tretenden Wirbelströme.
  • Um eine möglichst gute Schwingungs-Isolation zu erreichen, ist es notwendig, dass der Elektromagnet eine annähernd hori­zontale Kraft/Weg-Kennlinie, d.h. eine vom Weg unabhängige, konstante Kraft aufweist. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie des Ankers und des Jochs erreicht werden. Um Verluste durch Reibung infolge Berührens des An­kers mit dem Joch und dgl. zu vermeiden, ist eine genaue Füh­rung des Ankers im Joch erforderlich.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden. Diese zeigt ein Handwerkzeug, teilweise im Schnitt dargestellt.
  • Das Handwerkzeug besteht im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse und einem damit verschiebbar ver­bundenen, insgesamt mit 2 bezeichneten Handgriff. Das Gehäuse 1 weist handgriffseitig einen Ansatz 1a und der Handgriff 2 einen entsprechenden, mit dem Ansatz 1a zusammenwirkenden Füh­rungswulst 2a auf. Der Handgriff 2 ist somit mit dem Gehäuse 1 parallel zur Hauptschwingungsachse begrenzt verschiebbar verbunden. Die Verbindung des Handgriffes 2 mit dem Gehäuse 1 erfolgt über zwei Sechskantschrauben 3 aus magnetisch nicht leitendem Material, welche in Innengewinde 1b des Gehäuses 1 eingeschraubt sind. Der Handgriff 2 weist eine Zuleitung 4 sowie einen zur Betätigung des Handwerkzeuges dienenden Schalter 5 auf. Im Handgriff 2 sind zwei insgesamt mit 6 be­zeichnete Elektromagnete angeordnet. Die Elektromagnete 6 bestehen aus einem Joch 6a, einem gegenüber dem Joch 6a ver­schiebbar geführten Anker 6b und einer den Anker umgebenden Magnetspule 6c. Das Joch 6a ist über Senkschrauben 7 mit dem Handgriff 2 verbunden. Der Anker 6b ist mittels der Sechs­kantschrauben 3 mit dem Gehäuse 1 verbunden und wird über ebenfalls magnetisch nicht leitende Distanzhülsen 8 zwischen dem Kopf der Sechskantschraube 3 und dem Gehäuse 1 eingespannt. Die Elektromagnete 6 werden mit im wesentlichen konstant blei­bendem Gleichstrom betrieben. Unterhalb des unteren Elektro­magneten 6 ist ein Messtaster 9 angeordnet. Der Messtaster 9 misst den Abstand s zwischen dem Gehäuse 1 und dem Handgriff 2. Das dabei entstehende Signal wird auf einen Regler 10 ge­leitet, der die Stromstärke des die Magnetspulen 6c durch­fliessenden, elektrischen Stromes regelt. Diese Regelung kann beispielsweise so erfolgen, dass mit grösser werdender An­presskraft der Abstand s kleiner und der Strom in den Magnet­spulen 6c grösser wird. Innerhalb des durch die Schwingungen erzeugten Weges des Gehäuses 1 bleibt die Kraft der Elektro­magnete 6 jedoch weitgehend konstant. Die Stromstärke des die Magnetspulen 6c durchfliessenden Stromes bzw. die erforder­liche Anpresskraft kann beispielsweise auch von aussen ent­sprechend der vorgesehenen Arbeitslage des Handwerkzeuges eingestellt werden.
  • Das Verbinden des Joches 6a der Elektromagnete 6 mit dem Handgriff 2 und des Ankers 6b mit dem Gehäuse 1 ist rein willkürlich und könnte ebensogut umgekehrt sein. Die Auf­teilung der erforderlichen Magnetkraft auf zwei parallel zueinander angeordnete Elektromagnete 6 ist ebenfalls nicht zwingend und wurde in der dargestellten Konstruktion ledig­lich aus Platzgründen gewählt.

Claims (5)

1. Bohr-, Meisselhammer und dergleichen mit Schwingungen erzeugender, in einem Gehäuse (1) angeordneter Antriebs­einrichtung mit Schlagwerk und einem mit dem Gehäuse (1) parallel zur Hauptschwingungsachse zwischen zwei Anschlägen begrenzt verschiebbar verbundenen Handgriff, wobei der in Vorschubrichtung angeordnete Anschlag vom Gehäuse (1) gebildet ist und der entgegen der Vorschub­richtung wirkende Anschlag sich im Handgriff (2) befin­det, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Handgriff (2) angeordneter Elektromagnet (6) vorgesehen ist, wobei die Kraft des Elektromagneten (6) entgegen der Vorschub­richtung wirkt und innerhalb eines Teilbereiches des ge­samten Verschiebeweges des Handgriffes (2) konstant ist.
2. Handwerkzeug nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft des Elektromagneten (6) in Abhängigkeit von der Stellung (s) des Handgriffes (2) gegenüber dem Gehäuse regelbar ist.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) mit im wesentli­chen konstant bleibendem Gleichstrom betrieben wird.
4. Handwerkzeug nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) ein geblechtes Joch (6a) aufweist.
5. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) einen geblechten Anker (6b) aufweist.
EP86810196A 1985-06-19 1986-04-30 Schwingungen erzeugendes Handwerk Expired - Lifetime EP0206981B1 (de)

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DE19853521808 DE3521808A1 (de) 1985-06-19 1985-06-19 Schwingungen erzeugendes handwerkzeug
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EP0206981A2 EP0206981A2 (de) 1986-12-30
EP0206981A3 EP0206981A3 (en) 1988-11-09
EP0206981B1 true EP0206981B1 (de) 1991-02-27

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