EP0297041A2

EP0297041A2 - Handgerät

Info

Publication number: EP0297041A2
Application number: EP88810405A
Authority: EP
Inventors: Anton Neumaier; Uto Plank
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1988-12-28
Anticipated expiration: 2008-06-14
Also published as: DK335088A; DE3720512A1; US4830549A; EP0297041B1; DK335088D0; AU1811288A; ATE63712T1; CA1285834C; MX168864B; FI882826A0; JPS6416383A; DE3862898D1; ES2022706B3; ZA884316B; FI882826A; AU593449B2; EP0297041A3

Abstract

Das Handgerät erlaubt das automatische Umschalten auf unterschiedliche Betriebsarten. An den einzusetzenden Werkzeugen (5) sind unterschiedlicher Konturen vorgesehen, die durch Kugeln (21, 22, 23, 24) abgetastet und über Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) zur Erzeugung von Schaltsignalen für das Einleiten eines Schaltvorganges genutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handgerät mit einer Werkzeugaufnahme für Werkzeuge und einer dem Erfassen der Kontur der Werkzeuge dienenden, mit einem geräteseitigen Sensor zusammenwirkenden Tastvorrichtung zum Einleiten eines Schaltvorganges, wobei die Tastvorrichtung zumindest ein im wesentlichen quer zur Werkzeugachse in eine Führungsbohrung der Werkzeugaufnahme einrückbares Steuerelement und ein Tastorgan für das Steuerelement aufweist.
Aus der DE-Patentanmeldung 36 42 976 ist ein elektrisch betriebenes Handgerät bekannt, welches unterschiedliche Betriebsarten automatisch einstellt. Hierzu verfügt das Gerät über eine Tastvorrichtung zum Einleiten des Schaltvorganges, wobei dem jeweils in eine Werkzeugaufnahme des Gerätes eingesetzten Werkzeug die Kontur des Einsteckschaftes abgetastet und für den Schaltvorgang verwertet wird. Die Tastvorrichtung besteht aus einem entlang der Achse der Werkzeugaufnahme verstellbaren Schieber und einem oder mehreren Steuerelementen, an denen sich der Schieber - je nach werkzeugseitiger Kontur - axial abstützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handgerät mit einer Tastvorrichtung zur werkzeugbezogenen Einleitung von Schaltvorgängen zu schaffen, welche eine kurze Baulänge des Handgerätes erlaubt und sich zum Abtasten auch wenig ausgeprägter Konturen eignet.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Tastorgan als zweiarmiger Schwenkhebel mit quer zur Werkzeugachse verlaufender Schwenkachse ausgebildet ist, wobei unter Abstützen des einen Hebelarmes am Steuerelement der vom Steuerelement abgewandte andere Hebelarm mit dem Sensor zusammenwirkt und bei in die Führungsbohrung eingerücktem Steuerelement einen kleineren radialen Abstand zum Sensor aufweist als bei aus der Führungsbohrung ausgerücktem Steuerelement.
Der vom Steuerelement abgewandte Hebelarm führt gegenüber dem mit dem Steuerelement zusammenwirkenden Hebelarm eine gegensinnige Schwenkbewegung aus. Durch entsprechende Wahl der Länge der Hebelarme lässt sich eine Uebersetzung des radialen Ein- bzw Ausrückweges des Steuerelementes bezüglich des abgewandten Hebelarmes erzielen. Die abzutastenden Konturen können so mit derart geringer Ausprägung ausgeführt werden, dass die Festigkeit des Einsteckschaftes nicht beeinträchtigt wird.
Je nach Ausbildung der abzutastenden Kontur am Werkzeug können mehrere Steuerelemente und dieselbe Anzahl Schwenkhebel mit den von den Steuerelementen abgewandten Hebelarmen in den Erkennungsbereich des Sensors geschwenkt werden. Beim Einschalten des Handgerätes drehen die Schwenkhebel zusammen mit der Werkzeugaufnahme um die Achse der Werkzeugaufnahme, wobei die von den Steuerelementen abgewandten Hebelarme analog deren Schwenkstellung im Sensor, beispielsweise induktiv, Schaltsignale hervorrufen. Die Schaltsignale können zur Ausführung von Schaltvorgängen verwertet werden. So lässt sich beispielsweise durch die abzutastende Kontur eines eingesetzten Werkzeugs eine bestimmte Drehzahl in Verbindung mit einer bestimmten, auf das Werkzeug einwirkenden Schlagzahl einstellen.
Vorzugsweise sind mehrere, in Umfangsrichtung der Werkzeugaufnahme versetzt angeordnete Schwenkhebel vorgesehen. Die Versetzung der Schwenkhebel und der diesen zugeordneten Steuerelemente beträgt beispielsweise 90°, dh es sind in gleicher axialer Lage zum Werkzeughalter kreuzweise versetzt zwei Paare einander diametral gegenüberliegender Schwenkhebel und Steuerelemente vorhanden. Diese Anordnung ermöglicht in Verbindung mit kurzer Baulänge des Handgerätes das Einleiten einer Mehrzahl Schaltvorgänge.
Mit Vorteil greifen an den Schwenkhebeln diese mit dem einen Hebelarm gegen die Steuerelemente treibende Federmittel an. Bei den Federmitteln handelt es sich beispielsweise um auf jeden Schwenkhebel einwirkende Druckfedern. Durch die Fe dermittel werden bei vorhandener, dem jeweiligen Steuerelement zugeordneter Kontur am Einsteckschaft des Werkzeugs die Steuerelemente beim Verriegeln des Einsteckschaftes in der Werkzeugaufnahme gegen das Werkzeug gerückt. Der vom Steuerelement entfernte Hebelarm des jeweiligen Schwenkhebels nimmt so die konturbezogene Schwenkstellung ein.
Zur Erzeugung unterschiedlich langer Schaltsignale und damit zur Erzielung einer Differenzierung der Schaltvorgänge weisen die Schwenkhebel an den von den Steuerelementen abgewandten Hebelarmen untereinander unterschiedlich grosse, in den Erkennungsbereich des Sensors eintretende Wirkflächen auf.
Beim Vorhandensein von zwei Paaren von Schwenkhebeln weist zweckmässig das eine Paar die Hebelarme mit grösseren Wirkflächen auf.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der vom Steuerelement abgewandte Hebelarm der Schwenkhebel magnetisch ausgebildet. Dabei ist es möglich, nur diesen Hebelarm magnetisch, vorzugsweise dauermagnetisch, auszubilden oder den Schwenkhebel gesamthaft als Magnet zu gestalten. Bei magnetischen Hebelarmen eignet sich als Sensor ein Hallelement, das den Vorteil günstiger Gestehungskosten hat. Das Hallelement erkennt entsprechend den Stellungen der Schwenkhebel ein Magnetfeld.
Die Schwenkhebel sind vorzugsweise in einer gegenüber dem Werkzeughalter begrenzt verdrehbaren Betätigungshülse geführt. Zweckmässig wirkt die Betätigungshülse mit der Halterung der Werkzeuge im Werkzeughalter dienenden Verriegelungskörpern zusammen, so dass durch Verdrehen der Betätigungshülse in eine definierte Drehstellung die Schwenkhebel in die funktionswirksame Lage zu den Steuerelementen und die Verriegelungskörper in Verriegelungsposition gelangen. So wird eine definierte gegenseitige lagemässige Abhängigkeit der Halterung der Werkzeuge zur Abstützung der Schwenkhebel an den Steuerelementen erreicht. Dies hat nebst einfacher Handha bung hinsichtlich der Steuerung der Schaltvorgänge Vorteile, insbesondere in Verbindung mit Hebelarmen, die unterschiedlich grosse Wirkflächen aufweisen.
Die Steuerelemente sind vorzugsweise als Kugeln ausgebildet. Deren geometrische Form ist montagemässig und funktionell vorteilhaft.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist an dem Werkzeug für das Handgerät am Einsteckschaft wenigstens eine Vertiefung für das Steuerelement der Tastvorrichtung vorgesehen. Die zweckmässig als Längsnuten gestalteten Vertiefungen bilden die abzutastende Kontur. Die Tiefe der Längsnuten kann klein bemessen sein, da durch unterschiedlich lange Hebelarme der Schwenkhebel die voran erwähnte ausreichende Uebersetzung, dh Vergrösserung des radialen Ein- und Ausrückweges der Steuerelemente erfolgt. Ist der Einsteckschaft mit mehr als einer Längsnut versehen, so sind die Längsnuten über den Umfang des Einsteckschaftes verteilt angeordnet. Dabei bietet sich die Möglichkeit, die Längsnuten in gleichem oder in unterschiedlichem Winkelabstand zueinander zu plazieren. Unterschiedliche Winkelabstände können als bei der Erzeugung von Schaltsignalen nutzbare Einflussfaktoren verwertet werden.
Das Werkzeug kann ferner durch entsprechende Länge der Längsnuten oder durch hintereinander angeordnete Längsnuten, Handgeräten unterschiedlicher Bauart zugeordnet sein. Die Handgeräte unterschiedlicher Bauart unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich der schaltbaren Funktionen oder der Leistung voneinander und weisen auch masslich unterschiedlich ausgebildete Tastvorrichtungen auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein bestimmtes Werkzeug nur in für dieses geeigneten Handgeräten einsetzbar ist und hier unterschiedliche Betriebsarten zu steuern vermag. Wird ein solches Werkzeug in ein dafür nicht vorgesehenes Handgerät eingesetzt, so werden keine Schaltsignale erzeugt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Vorderbereich eines Handgerätes mit Tastvorrichtung und eingesetztem Werkzeug, im Längsschnitt;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 gemäss Schnittverlauf II-II;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 gemäss Schnittverlauf III-III;
Fig. 4 ein verkürzt dargestelltes Werkzeug;
Fig. 5 einen Schnitt V-V durch das Werkzeug nach Fig. 4; in vergrösserter Darstellung;
Fig. 6 bis 8 Schnitte analog Fig. 5, betreffend weitere Ausbildungsformen.

Bei dem in der Zeichnung mit dem Vorderbereich dargestellten Handgerät handelt es sich um einen Bohrhammer, welcher eingespannten Werkzeugen Drehbewegung und Schläge zu vermitteln vermag. Die an die Werkzeuge abgegebene Schlagenergie geben diese an ein Bearbeitungsgut weiter, wozu eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit der Werkzeuge im Bohrhammer erforderlich ist.
Der Bohrhammer gemäss Fig. 1 bis 3 verfügt über eine im wesentlichen hülsenförmige Werkzeugaufnahme 1, an die sich einstückig achsgleich ein Führungszylinder 2 anschliesst. Der Führungszylinder 2 ist von einer Lagerbohrung 2a durchsetzt, in die eine die Werkzeugaufnahme 1 durchragende Führungsbohrung 1a kleineren Durchmessers einmündet. In der Lagerbohrung 2a ist ein Döpper 3 sowie ein diesen beaufschlagender, andeutungsweise erkennbarer Schlagkolben 4 eines an sich bekannten Schlagwerkes verschiebbar angeordnet. Der Döpper 3 überträgt die vom Schlagkolben 4 vermittelten Schläge an ein Werkzeug 5, das mit einem zylindrischen Einsteckschaft 5a in die Führungsbohrung 1a eingesetzt ist und mit dem freien Ende in den Wirkbereich des Döppers 3 ragt.
Zum Drehantrieb der Werkzeugaufnahme 1 sitzt auf dem Führungszylinder 2 drehfest ein Zahnrad 6, das mit einem weiteren Zahnrad 7 einer Vorgelegewelle 8 kämmt. Die Vorgelegewelle 8 trägt ferner ein Kegelrad 9, das mit einem antreibenden Kegelrad 11 in Eingriff steht. Letzteres wird über eine Welle 12 und ein Zahnrad 13, das mit einem andeutungsweise erkennbaren Motorritzel 14 kämmt, angetrieben.
Zur begrenzt verschiebbaren Halterung und Drehmitnahme des Werkzeugs 5 verfügt der Einsteckschaft 5a über zwei einander diametral gegenüberliegende Mitnahmenuten 5b, 5c. In diese greifen kugelförmige Verriegelungskörper 15, 16 ein, die in der Werkzeugaufnahme 1 radial verschiebbar gelagert sind und von einer Betätigungshülse 17 in die gezeigte Eingriffstellung gebracht werden. Die Betätigungshülse 17 weist hierzu eine an sich bekannte, in Umfangsrichtung sich ändernde Innenkontur 17a auf, an welcher sich die Verriegelungskörper 15, 16 radial abstützen. Durch begrenztes Verdrehen der Betätigungshülse 17 gegenüber der Werkzeugaufnahme 1 kommt es so zum Ein- bzw Ausrücken der Verriegelungskörper 15, 16. Dem Verdrehen der Betätigungshülse 17 dient eine fest auf dieser sitzende Betätigungsmanschette 18. Ein aus vorzugsweise elastischem Material bestehender, frontseitig auf der Werkzeugaufnahme 1 festsitzender Schutzring 19 verhindert das Eindringen von Bohrklein und dergleichen in das Innere des Gerätes.
In definierter Drehlage zur Anordnung der Verrieglungskörper 15, 16 sind in der Werkzeugaufnahme 1 ferner Steuerelemente in Form von Kugeln 21, 22, 23, 24 radial verschiebbar und, wie der Fig. 2 entnehmbar, zueinander in gleichmässigem Winkelabstand versetzt gelagert. Den Kugeln 21, 22, 23, 24 können zum Codierungszwecke am Einsteckschaft 5a bis zu vier Vertiefungen in Form von Längsnuten 5d, 5e, 5f, 5g (Fig. 4 bis 8) zugeordnet sein. Entsprechend der Anzahl Kugeln 21, 22, 23, 24 ist eine gleiche Anzahl Schwenkhebel 25, 26, 27, 28 in schlitzförmigen Ausnehmungen 17b, 17c, 17d, 17e der Betätigungshülse 17 geführt. Als Schwenklager dient ein an der Betätigungshülse 17 radial abgestützter, alle Schwenkhebel 25, 26, 27, 28 fassender Federring 29. Ein Hebelarm 25a, 26a, 27a, 28a der Schwenkhebel 25, 26, 27, 28 stützt sich jeweils an einer Kugel 21, 22, 23, 24 ab. Den Kugeln 21, 23 stehen gemäss Ausführung nach Fig. 1 bis 3 zwei werkzeugseitige Längsnuten 5d, 5f gegenüber, so dass diese Kugeln in diese Längsnuten eingerückt werden. Dem Einrücken dienen Druckfedern 31, 32, 33, 34 die auf einen zweiten, von den Kugeln 21, 22, 23, 24 abgewandten Hebelarm 25b, 26b, 27b, 28b einwirken. Dieser Hebelarm 25b, 26b, 27b, 28b führt jeweils eine gegensinnige Schwenkbewegung zum zugehörigen anderen Hebelarm 25a, 26a, 27a, 28a aus. Ein Einrücken der Kugeln 21, 23 in die Längsnuten 5d, 5f hat demnach ein Ausschwenken der von den Kugeln 21, 23 abgewandten Hebelarme 25b, 27b zur Folge.
An einem ringförmigen Fortsatz 17f der Betätigungshülse 17 sind in Verlängerung der Ausnehmungen 17b, 17c, 17d, 17e schlitzförmige Durchtrittsöffnungen 17g, 17h, 17i, 17j vorgesehen. Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, treten die ausgeschwenkten Hebelarme 25b und 27b in die Durchtrittsoeffnungen 17g und 17i ein. Wie der Fig. 3 ferner zu entnehmen ist, besitzen die von den Kugeln 21, 22, 23, 24 abgewandten Hebelarme 25b, 26b, 27b, 28b paarweise unterschiedliche Breiten, was analog auch für die Durchtrittsöffnungen 17g, 17h, 17i, 17j zutrifft.
In einem den Fortsatz 17f umschliessenden Teil eines Gehäuses 3b ist im axialen Bereich der Durchtrittsöffnungen 17g, 17h, 17i, 17j ein Sensor 35 in kleinem radialem Abstand zum Fortsatz 17f angeordnet. Unter Drehen der Werkzeugaufnahme 1 samt der Betätigungshülse 17 und den Schwenkhebeln 25, 26, 27, 28 erkennt der Sensor 35 induktiv, ob und wieviel Durchtrittsoeffnungen 17g, 17h, 17i, 17j entsprechend der jeweiligen Schwenkstellung der Schwenkhebel 25, 26, 27, 28 freiliegen und ob es sich bei den in die Durchtrittsöffnungen 17g, 17h, 17i, 17j eingeschwenkten Hebelarmen 25b, 26b, 27b, 28b - je nach Breite - um solche mit grosser oder kleiner, dem Sensor 35 zugewandter Wirkfläche handelt. Der Sensor 35 gibt diese Information in Form von Schaltsignalen zur elektrischen Verwertung für einen Schaltvorgang weiter. Es stellt sich sohin automatisch die durch die werkzeugseitige Codierung vorgegebene Betriebsart ein.
Zum Entfernen des Werkzeugs 5 aus der Werkzeugaufnahme 1 wird über die Betätigungsmanschette 18 die Betätigungshülse 17 begrenzt verdreht. Dadurch können einerseits die Verriegelungskörper 15, 16 in an sich bekannte Ausweichnischen der Innenkontur 17a radial austreten; andererseits gelangen die Schwenkhebel 25, 26, 27, 28 aus der radialen Projektion zu den Kugeln 21, 22, 23, 24, wodurch diese aus dem Bereich der Ausnehmungen 17b, 17c, 17d, 17e in den Bereich von Vertiefungen 17k, 17l, 17m, 17n (Fig. 2) radial entweichen können.
In Fig. 4 ist das Werkzeug 5 in einer gegenüber den Fig. 1 und 2 hinsichtlich der Längsnuten abweichenden Ausbildungsform dargestellt. Hier ist lediglich die Längsnut 5e vorhanden, wie dies auch die Fig. 5 verdeutlicht. In der Ausbildungsform nach Fig. 6 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Längsnuten 5d, 5e, in der Fig. 7 drei Längsnuten 5d, 5e, 5f in ungleichem Winkelabstand und in Fig. 8 vier Längsnuten 5d, 5e, 5f, 5g in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet. Auch weitere Anordnungen von Längsnuten sind möglich und zur Erzielung unterschiedlicher Schaltsignale nutzbar.

Claims

1. Handgerät mit einer Werkzeugaufnahme (1) für Werkzeuge (5) und einer dem Erfassen der Kontur der Werkzeuge (5) dienenden, mit einem geräteseitigen Sensor (35) zusammenwirkenden Tastvorrichtung zum Einleiten eines Schaltvorganges, wobei die Tastvorrichtung zumindest ein im wesentlichen quer zur Werkzeugachse in eine Führungsbohrung (1a) der Werkzeugaufnahme (1) einrückbares Steuerelement (21, 22, 23, 24) und ein Tastorgan für das Steuerelement (21, 22, 23, 24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastorgan als zweiarmiger Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) mit quer zur Werkzeugachse verlaufender Schwenkachse ausgebildet ist, wobei unter Abstützen des einen Hebelarmes (25a, 26a, 27a, 28a) am Steuerelement (21, 22, 23, 24) der vom Steuerelement abgewandte andere Hebelarm (25b, 26b, 27b, 28b) mit dem Sensor (35) zusammenwirkt und bei in die Führungsbohrung (1a) eingerücktem Steuerelement (21, 22, 23, 24) einen kleineren radialen Abstand zum Sensor (35) aufweist als bei aus der Führungsbohrung (1a) ausgerücktem Steuerelement (21, 22, 23,24).

2. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Umfangsrichtung der Werkzeugaufnahme (1) versetzt angeordnete Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) vorgesehen sind.

3. Handgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schwenkhebeln (25, 26, 27, 28), diese mit dem einen Hebelarm (25a, 26a, 27a, 28a) gegen die Steuerelemente (21, 22, 23, 24) treibende Federmittel (31, 32, 33, 34) angreifen.

4. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) an den von den Steuerelementen (21, 22, 23, 24) abgewandten Hebelarmen (25b, 26b, 27b, 28b) untereinander unterschiedlich grosse, in den Erkennungsbereich des Sensors (35) eintretende Wirkflächen aufweisen.

5. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Steuerelement (21, 22, 23, 24) abgewandte Hebelarm (25b, 26b, 27b, 28b) der Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) magnetisch ausgebildet ist.

6. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (25, 26, 27, 28) in einer gegenüber dem Werkzeughalter (1) begrenzt verdrehbaren Betätigungshülse (17) geführt sind.

7. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente als Kugeln (21, 22, 23, 24) ausgebildet sind.

8. Werkzeug für ein Handgerät nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Einsteckschaft (5a) wenigstens eine Vertiefung (5d, 5e, 5f, 5g) für das Steuerelement (21, 22, 23, 24) der Tastvorrichtung vorgesehen ist.