EP1157789A1 - Handwerkzeuggerät mit elektromagnetischem Schlagwerk - Google Patents

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EP1157789A1
EP1157789A1 EP01810470A EP01810470A EP1157789A1 EP 1157789 A1 EP1157789 A1 EP 1157789A1 EP 01810470 A EP01810470 A EP 01810470A EP 01810470 A EP01810470 A EP 01810470A EP 1157789 A1 EP1157789 A1 EP 1157789A1
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EP
European Patent Office
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hand tool
coil
stator
axis
assigned
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EP01810470A
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English (en)
French (fr)
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EP1157789B1 (de
Inventor
Harald Geiger
Hubert Daxenberger
Ronald Vuillemin
Marcel Jufer
Udo Schochert
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/064—Means for driving the impulse member using an electromagnetic drive

Definitions

  • the invention relates to an at least partially striking hand tool device, for example. a chisel hammer or rotary hammer with an electromagnetic hammer mechanism.
  • a flying piston is axially limitedly movable with respect to the tool with a ferromagnetic insert, which is coaxial inside one, one in time changing magnetic field generating, coil is arranged, and which for storing the Kickback energy is axially connected to a storage spring.
  • a disadvantage of such Solutions is the poor electrical efficiency of the impact energies that can be achieved. A Increasing this efficiency is only associated with an impermissible reduction lifetime possible.
  • an electrodynamic actuator in a magnetic Flux circuit formed which has a permanent magnet, a coil and a soft magnetic, penetrated ferromagnetic armature.
  • the yoke, here the anchor and the coil is across two springs arranged on both sides transversely to the adjacent surface areas of the flow passing through the U-shaped stator with limited mobility. So that The spring-mass system that can oscillate can be created by a flow through the coil Alternating current can be excited to forced vibrations.
  • a disadvantage of one Such a solution is for use as a striking mechanism in hand tools high mass of the part to be moved as a flying piston and the necessary lifespan power supply of the moving coil of the striking mechanism.
  • an oscillating linear drive works according to the principle a "polarized reluctance actuator" (PRA).
  • PRA polarized reluctance actuator
  • a yoke here the anchor and the magnet
  • This Yoke is made by the coil of a U-shaped stator with its control magnetic field between the two pole pieces, the flux density varied transversely to the adjacent flood areas of the river passing through the yoke or through the river in the flooding area resulting field gradients in the direction of a minimum total flow resistance emotional.
  • a disadvantage of such a solution is that for use as a striking mechanism in Hand tool devices high impact sensitivity of permanent magnets with regard to their magnetic and mechanical properties.
  • the object of the invention is to realize an at least partially striking Hand tool with an electromagnetic hammer mechanism with comparable lifespan increased efficiency of the achievable impact energies.
  • a vibrating linear drive corresponding to the Principle of a "polarized reluctance actuator" (PRA) used, in which one, one magnetic flux generating magnet along one of the directions of impact of a tool of the hand tool corresponding oscillating axis is magnetized and along next to a stator located at one end of a longitudinally U-shaped stator, Segment of a coil is arranged, the axis of which is transverse to the oscillation axis.
  • PRA polarized reluctance actuator
  • the pole piece assigned to the segment of the coil at one end of the stator is over a gap perpendicular to the axis of vibration and the axis of the coil in two pole pieces divided, between which the magnetic coil of the current-carrying coil River can be split.
  • a bridging both pole shoes of the stator, along the Swing axis limits movably mounted yoke, which at least in the pole pieces assigned flow area along the oscillation axis made of soft magnetic, ferroelectric material, has a position with respect to both partial pole shoes along the oscillation axis, at which the resulting total magnetic resistance is minimal in the overall flow cycle.
  • the current strength of the coil is advantageous in accordance with the condition of cancellation of the selected flux generated by the magnet in a partial pole piece, whereby this doubled in the other pole piece. This is an optimal control behavior of the anchor given by the coil.
  • the anchor on the end facing away from the tool is advantageous via a storage spring for storing the rebound energy with the housing of the hand tool connected.
  • the resulting energy-storing, self-oscillating system means that Efficiency further increased.
  • two opposite segments of the coil are each one, each at the end of the pole shoe formed in the longitudinal section U-shaped stator assigned and this is divided into two partial pole shoes with a gap, the Anchor with respect to the partial pole shoes arranged in one direction, associated flow areas with regard to a minimum magnetic resistance is trained.
  • the current flowing through the coil as a result of the Flow division forces acting on the anchor, which are mirror-symmetrical Double training to a plane perpendicular to the swing axis.
  • the movable anchor is a common yoke two more rotationally symmetrical to the oscillation axis, another one U-shaped in longitudinal section Assigned stator, a magnetized magnet, partial pole shoes and assigned Containing segments of a current-carrying coil. This adds up to the Forces acting again anchor, which are in a symmetrical training double again.
  • composite flying piston In addition to the advantageous considering the high mechanical alternating load one-piece design of the anchor used as a flying piston points with respect to lower mass, consisting of lighter material in the distance area, composite flying piston also has advantages.
  • the magnetic flux circuit closes over both of them U-shaped in longitudinal section Stators and the two, axially offset to the oscillation axis, flood areas of the Anchor made yokes.
  • the flow areas are perpendicular to the river Floods swinging axis, which maximizes the resulting force on the anchor.
  • the anchor designed as a flying piston which is advantageously longitudinal, can also be advantageous of the river passing through it is made flatter, a mirror symmetry have, in which, based on the cross-sectional area, the area of the Flooding areas increase because they are flatter along the river that runs through them is executed.
  • the side edges perpendicular to this serve advantageously for storing the Flying piston vertical and as a guide parallel to the swing axis.
  • the cross-sectional area of the flat flying piston serve to enclose an acute angle on both sides as the side edge Partial flow areas for storage or guidance on the correspondingly assigned, in Angled, pole pieces of the U-shaped stators in longitudinal section, with the Reduction of friction and wear a thin, lubricious, preferably a non-ferromagnetic intermediate layer forming a magnetic gap on the pole shoes and / or the partial flow areas is applied.
  • the end face of the flying piston facing the tool advantageously contains one radial circular area, which is used for low-wear transmission of the field to the Tool or designed for intermediate pistons.
  • the end face of the flying piston facing the storage spring also advantageously contains an at least partially radial circular ring surface for at least partially circumferential Contact with the spring.
  • An axial blind bore is advantageous for reducing weight intended.
  • the end face of the flying piston facing the tool with a die is advantageous Prestressed spring preloaded so that the springs instead of in Alternating load range can be operated in the pressure threshold range and thus their Life can be increased.
  • an electromagnetic hammer mechanism 1 is not shown in full Hand tool device 2 with a tool 3, along a parallel to the tool axis Swing axis A is arranged, an axis B of coils 4a, 4b of the striking mechanism 1 is oriented perpendicular to the oscillation axis A and the stator of the striking mechanism 1 the segments the permanent magnets 5a associated with the coils 4a, 4b along the oscillation axis A. includes.
  • Fig. 2 shows the electromagnetic striking mechanism 1 in a not fully shown Hand tool device 2 cut in a containing the oscillation axis A and the axis B. Level.
  • the magnetic flux-producing, advantageously permanently executed, Magnets 5a, 5b are along a direction corresponding to the direction of impact of the tool 3 Vibration axis A magnetized in opposite directions and alongside one, at one end one, partially surrounding one of opposite segments of the coil 4a, Toroidal core 6a and magnet 5a arranged therebetween, U-shaped stator located, segment of the coil 4a, 4b, whose axis B transverse to the oscillation axis A lies.
  • the pole piece assigned to the segment of the coil 4a at one end of the stator is perpendicular to the oscillation axis A and the axis B of the coil 4a in two via a gap 7a Partial pole pieces 8a, 9a divided, between which via a control magnetic field current-carrying segment of the coil 4a the flow can be divided.
  • One both Stator bridging pole pieces limited movement along the oscillation axis A.
  • the yoke 10 which forms the movable armature of a vibrating linear motor is open the end facing away from the tool 3 via a storage spring 12 for storage the rebound energy with the housing 13 of the hand tool 2 and on the Tool 3 facing end face connected to a biasing spring 14.
  • Two, opposite segments of the coil 4a is one, each at the end of the U-shaped Stator trained, associated pole piece and this with a gap 7a in each divides two partial pole shoes 8a, 9a, the yoke 10 forming the armature with respect that assigned to the partial pole shoes 8a and 9a, respectively, arranged in one direction Flooding areas 11 is formed area-wide.
  • the distance area 15 of the armature located between the flow areas 11 forming yoke 10 consists of another, non-ferromagnetic, material such as Aluminum or plastic.
  • the movable anchor as a common yoke 10 is twofold Another U-shaped stator is assigned rotationally symmetrically to the oscillation axis A, one oppositely magnetized permanent magnets 5b and partial pole shoes 8b, 9b one, an assigned segment of an identically oriented current-carrying coil 4b partially surrounding toroidal core 6b, including.
  • the two coils 4a, 4b are each partially around the vibration axis A. curved around, only the ring core 6a lying around a segment of the coil 4a is shown.
  • the anchor designed as a flying piston, which forms the yoke 10, has a mirror symmetry flat along the flow passing through it along the axis B. on.
  • the side edges 16 advantageously serve to support the flying piston vertically and as Guide parallel to the swing axis A.
  • the rhombic side edges 16 are (in only indicated once in the illustration), formed at an angle, pole pieces with two through assigned a gap 7a to separate partial pole pieces 8a, 9a of the U-shaped stators, wherein in between is a thin, slidable, non-ferromagnetic one that forms a magnetic gap Liner 17 is applied to the partial flooding areas.
  • the tool facing end face of the flying piston includes a radial circular surface 18 which for low-wear transmission of the impact to the tool or to intermediate pistons is designed.
  • the end face of the flying piston facing the storage spring contains around an axial blind bore 19 an at least partially radial annular surface 20 for at least partial, extensive contact with the storage spring.

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Abstract

Ein Handwerkzeuggerät (2) zur Erzeugung einer zumindest teilweise schlagenden Bewegung eines Werkzeugs (3) entlang einer Schwingachse (A) mit einem elektromagnetischen Schlagwerk (1), zumindest einer Spule (4a) und einem als ein Joch (10) im magnetischen Fluss ausgebildeten, begrenzt längs der Schwingachse (A) beweglichen, Flugkolben, welcher zumindest einen weichmagnetischen ferromagnetischen Durchflutungsbereich (11) aufweist, weist im Stator des elektromagnetischen Schlagwerks (1) zumindest einen längs der Schwingachse (A) magnetisierten Magneten (5a) auf, welcher längs neben zumindest einem, an einem Ende des Stators befindlichen, Segment der Spule (4a) angeordnet ist, wobei die Spule (4a) eine Achse (B) quer zur Schwingachse (A) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezeichnet ein zumindest teilweise schlagendes Handwerkzeuggerät, bspw. einen Meisselhammer oder einen Bohrhammer, mit einem elektromagnetischem Schlagwerk.
Bei Handwerkzeuggeräten mit elektromagnetischem Schlagwerk wird über ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld eine Hin- und Herbewegung eines Flugkolbens bewirkt, welcher zumeist über einen Zwischenkolben axiale Schläge auf das Werkzeug ausführt.
Nach der US4215297 befindet sich zum Werkzeug axial begrenzt beweglich ein Flugkolben mit einer ferromagnetischen Einlage, welcher koaxial im Inneren einer, ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugenden, Spule angeordnet ist, und welcher zur Speicherung der Rückschlagenergie axial mit einer Speicherfeder verbunden ist. Nachteilig bei derartigen Lösungen ist der schlechte elektrische Wirkungsgrad der erreichbaren Schlagenergien. Eine Steigerung dieses Wirkungsgrades ist nur verbunden mit einer unzulässigen Verminderung der Lebensdauer möglich.
Nach der DE19839464A1 wird ein elektrodynamischer Aktuator in einem magnetischen Flusskreis ausgebildet, welcher einen Permanentmagneten, eine Spule und einen weichmagnetischen, ferromagnetischen Anker durchsetzt. Das Joch, hier der Anker und die Spule, ist über zwei beidseitig angeordnete Federn quer zum die angrenzenden Flächenbereiche des U-förmigen Stators durchsetzenden Fluss begrenzt beweglich gelagert. Das somit entstandene, schwingfähige Feder-Masse-System kann durch einen die Spule durchfliessenden Wechselstrom zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden. Nachteilig bei einer derartigen Lösung ist die für eine Verwendung als Schlagwerk in Handwerkzeuggeräten hohe Masse des als Flugkolben zu bewegenden Teils sowie die notwendige, die Lebensdauer des Schlagwerks begrenzende Stromzuführung der bewegten Spule.
Nach der WO9940673A1 arbeitet ein schwingender Linearantrieb entsprechend dem Prinzip eines "polarized reluctance aktuator" (PRA). In einem magnetischen Flusskreis, welcher einen Permanentmagneten, eine Spule und einen weichmagnetischen ferromagnetischen Anker durchsetzt, ist ein Joch, hier der Anker und der Magnet, beweglich gelagert. Dieses Joch wird durch die von der Spule eines U-förmigen Stators mit ihrem Steuermagnetfeld zwischen den beiden Polschuhen variierte Flussdichte quer zum die angrenzenden Durchflutungsbereiche des Jochs durchsetzenden Fluss bzw. durch den so im Durchflutungsbereich entstehenden Feldgradienten in Richtung eines minimalen Gesamtflusswiderstandes bewegt. Nachteilig bei einer derartigen Lösung ist die für eine Verwendung als Schlagwerk in Handwerkzeuggeräten hohe Schlagempfindlichkeit von Permanentmagneten bezüglich ihrer magnetischen und mechanischen Eigenschaften.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines zumindest teilweise schlagenden Handwerkzeuggerätes mit einem elektromagnetischem Schlagwerk mit bei vergleichbarer Lebensdauer gesteigertem Wirkungsgrad der erreichbaren Schlagenergien.
Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im wesentlichen wird als Schlagwerk ein schwingender Linearantrieb entsprechend dem Prinzip eines "polarized reluctance aktuator" (PRA) eingesetzt, bei welchem ein, einen magnetischen Fluss erzeugender, Magnet längs einer der Schlagrichtung eines Werkzeugs des Handwerkzeuggerätes entsprechenden Schwingachse magnetisiert ist sowie längs neben einem, an einem Ende eines im Längsschnitt U-förmigen Stators befindlichen, Segment einer Spule angeordnet ist, deren Achse quer zur Schwingachse liegt.
Der an einem Ende des Stators dem Segment der Spule zugeordnete Polschuh ist über einen Spalt senkrecht zur Schwingachse und zur Achse der Spule in zwei Teilpolschuhe unterteilt, zwischen denen über ein Steuermagnetfeld der stromdurchflossenen Spule der Fluss aufgeteilt werden kann. Ein beide Polschuhe des Stators überbrückendes, längs der Schwingachse begrenzt beweglich gelagertes Joch, welches zumindest im den Polschuhen zugeordneten Durchflutungsbereich längs der Schwingachse aus weichmagnetischem, ferroelektrischem Material besteht, weist bezüglich beider Teilpolschuhe je eine Position längs der Schwingachse auf, bei welcher der sich einstellende magnetische Gesamtwiderstand im Gesamtflusskreis minimal ist.
Somit ist durch die Stromrichtung der Spule ein bipolares Verhalten bezüglich der Position des Ankers realisierbar bzw. auf einen zwischen beiden Positionen befindlichen Anker sind Kräfte in beide Richtungen realisierbar, welche zur Schwingungserzeugung benutzt werden können. Durch die geringe notwendige Masse des als Flugkolben ausgebildeten Ankers entstehen nur geringe Vibrationen des Handwerkzeuggerätes.
Vorteilhaft wird die Stromstärke der Spule entsprechend der Bedingung der Aufhebung des durch den Magneten erzeugten Flusses in einem Teilpolschuh gewählt, wodurch dieser sich im anderen Teilpolschuh verdoppelt. Somit ist ein optimales Steuerverhalten des Ankers durch die Spule gegeben.
Vorteilhaft ist der Anker auf der dem Werkzeug abgewandten Stirnseite über eine Speicherfeder zur Speicherung der Rückprallenergie mit dem Gehäuse des Handwerkzeuggerätes verbunden. Durch das entstandene energiespeichernde, selbstschwingende System wird der Wirkungsgrad weiter gesteigert.
In einer vorteilhaften Variante ist zweien, gegenüberliegenden Segmenten der Spule je ein, jeweils am Ende des im Längsschnitt U-förmigen Stators ausgebildeter, Polschuh zugeordnet und dieser mit je einem Spalt in jeweils zwei Teilpolschuhe unterteilt, wobei der Anker bezüglich der, den jeweils in einer Richtung angeordneten Teilpolschuhen, zugeordneten Durchflutungsbereiche bezüglich eines minimalen magnetischen Widerstands ausgebildet ist. Somit addieren sich die durch die stromdurchflossene Spule als Folge der Flussaufteilung auf den Anker wirkenden Kräfte, welche sich bei einer spiegelsymmetrischen Ausbildung zu einer Ebene senkrecht zur Schwingachse verdoppeln.
Es ist vorteilhaft, den zwischen den Durchflutungsbereichen befindlichen Distanzbereich des Ankers unter Berücksichtigung einer hinreichenden Druckstabilität mit geringer Masse auszuführen, was durch entsprechende, vorzugsweise jeweils symmetrische, Verjüngung des Querschnitts unter Berücksichtigung des minimal notwendigen Flussquerschnitts die Masse des Flugkolbens minimiert.
In einer weiteren vorteilhaften Variante ist dem beweglichen Anker als gemeinsames Joch zweizählig rotationssymmetrisch zur Schwingachse ein weiterer im Längsschnitt U-förmiger Stator zugeordnet, einen magnetisierten Magneten, Teilpolschuhe und zugeordnete Segmente einer stromdurchflossenen Spule beinhaltend. Dadurch addieren sich die auf den Anker wirkenden Kräfte nochmals, welche sich bei einer symmetrischen Ausbildung wiederum verdoppeln.
Vorteilhaft sind bezüglich beider im Längsschnitt U-förmiger Statoren die Stromrichtungen beider Spulen gleich und die Magnetisierungsrichtung beider Magneten entgegengesetzt orientiert. Dadurch hebt sich bei jeweils symmetrischer Ausführung der nun vier Teilpolschuhpaare der Fluss im Anker längs der Schwingachse zwischen den beiden Durchflutungsbereichen auf. Dadurch muss kein minimaler Flussquerschnitt für den Distanzbereich berücksichtigt werden und es ist zudem für den Distanzbereich der Einsatz eines anderen, weniger dichten Werkstoffs möglich, dessen magnetische Eigenschaften in diesem Fall unbeachtlich sind.
Neben der unter Berücksichtigung der hohen mechanischen Wechselbelastung vorteilhaften einstückigen Ausführung des als Flugkolben eingesetzten Ankers weist bezüglich einer geringeren Masse ein, aus leichterem Material im Distanzbereich bestehender, zusammengesetzter Flugkolben ebenfalls Vorteile auf.
Der magnetische Flusskreis schliesst sich vielmehr über beide im Längsschnitt U-förmigen Statoren und die beiden, axial zur Schwingachse versetzten, Durchflutungsbereiche des als Anker ausgeführten Jochs. Die Durchflutungsbereiche werden vom Fluss senkrecht zur Schwingachse durchflutet, wodurch die resultierende Kraft auf den Anker maximiert wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die beiden Spulen teilweise um die Schwingungsachse herum zu krümmen, wodurch der Raumbedarf bei gleicher Leistung minimiert wird.
Zudem kann vorteilhaft auch der als Flugkolben ausgeführte Anker, welcher vorteilhaft längs des diesen durchsetzenden Flusses flacher ausgeführt ist, eine Spiegelsymmetrie aufweisen, bei welcher, bezogen auf die Querschnittsfläche, die Fläche der Durchflutungsbereiche steigt, da diese längs des diesen durchsetzenden Flusses flacher ausgeführt ist. Die dazu senkrechten Seitenkanten dienen vorteilhaft zur Lagerung des Flugkolbens senkrecht und als Führung parallel zur Schwingachse.
Bei einer vorteilhaften rhombischen Ausführung der Querschnittsfläche des flachen Flugkolbens dienen die jeweils beidseitig einen spitzen Winkel als Seitenkante einschliessenden Teildurchflutungsflächen zur Lagerung bzw. Führung an den entsprechend zugeordneten, im Winkel ausgebildeten, Polschuhen der im Längsschnitt U-förmigen Statoren, wobei zur Verminderung der Reibung und des Verschleisses eine dünne, gleitfähige, vorzugsweise einen Magnetspalt ausbildende nicht ferromagnetische, Zwischenlage auf den Pohlschuhen und/oder den Teildurchflutungsflächen aufgebracht ist.
Vorteilhaft beinhaltet die dem Werkzeug zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens eine radiale Kreisfläche, welche zur verschleissarmen Übertragung des Schlages auf das Werkzeug oder auf Zwischenkolben ausgelegt ist.
Weiter vorteilhaft beinhaltet die der Speicherfeder zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens eine zumindest teilweise radiale Kreisringfläche zum zumindest teilweisen, umfänglichen Kontakt mit der Speicherfeder. Vorteilhaft ist innerhalb eine axiale Sackbohrung zur Gewichtsreduzierung vorgesehen.
Vorteilhaft ist die dem Werkzeug zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens mit einer die Speicherfeder vorspannenden Vorspannfeder vorgespannt, damit die Federn statt im Wechsellastbereich im Druckschwellbereich betrieben werden können und somit deren Lebensdauer erhöht werden kann.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
  • Fig. 1 als elektromagnetisches Schlagwerk für ein Handwerkzeuggerät,
  • Fig. 2 als Schnittdarstellung durch Fig. 1;
  • Fig. 3 als Schlagwerkskomponenten mit rhombischem Schlagkolben.
    • Nach Fig. 1 ist ein elektromagnetisches Schlagwerk 1 in einem nicht vollständig dargestellten Handwerkzeuggerät 2 mit einem Werkzeug 3, längs einer zur Werkzeugachse parallelen Schwingachse A angeordnet, wobei eine Achse B von Spulen 4a, 4b des Schlagwerks 1 senkrecht zur Schwingachse A orientiert ist und der Stator des Schlagwerks 1 den Segmenten der Spulen 4a, 4b längs zur Schwingachse A zugeordnete permanente Magnete 5a beinhaltet.
    Fig. 2 zeigt das elektromagnetische Schlagwerk 1 in einem nicht vollständig dargestellten Handwerkzeuggerät 2 geschnitten in einer die Schwingachse A und die Achse B enthaltenden Ebene. Die einen magnetischen Fluss erzeugenden, vorteilhaft permanent ausgeführten, Magnete 5a, 5b sind längs einer der Schlagrichtung des Werkzeugs 3 entsprechenden Schwingachse A entgegengesetzt magnetisiert sowie längs neben einem, an einem Ende eines, aus einen, gegenüberliegende Segmenten der Spule 4a teilweise umgebenden, Ringkern 6a und dazwischen angeordnetem Magneten 5a ausgebildeten, U-förmigen Stators befindlichen, Segment der Spule 4a, 4b angeordnet, deren Achse B quer zur Schwingachse A liegt. Der an einem Ende des Stators dem Segment der Spule 4a zugeordnete Polschuh ist über einen Spalt 7a senkrecht zur Schwingachse A und zur Achse B der Spule 4a in zwei Teilpolschuhe 8a, 9a unterteilt, zwischen denen über ein Steuermagnetfeld des stromdurchflossenen Segmentes der Spule 4a der Fluss aufgeteilt werden kann. Ein beide Polschuhe des Stators überbrückendes, längs der Schwingachse A begrenzt beweglich gelagertes Joch 10, welches zumindest im den Polschuhen zugeordneten Durchflutungsbereich 11 längs der Schwingachse A aus weichmagnetischen, ferroelektrischem Material besteht, befindet sich zwischen den, durch maximale Flächendeckung zwischen dem Durchflutungsbereich 11 und dem Teilpolschuh 8a bzw. dem Teilpolschuh 9a gekennzeichneten, über die wechselseitig stromführende Spule 4a bistabil schaltbaren Positionen längs der Schwingachse A.
    Das den beweglichen Anker eines schwingenden Linearmotors ausbildende Joch 10 ist auf der dem Werkzeug 3 abgewandten Stirnseite über eine Speicherfeder 12 zur Speicherung der Rückprallenergie mit dem Gehäuse 13 des Handwerkzeuggerätes 2 und auf der dem Werkzeug 3 zugewandten Stirnseite mit einer Vorspannfeder 14 verbunden.
    Zweien, gegenüberliegenden Segmenten der Spule 4a ist je ein, jeweils am Ende des U-förmigen Stators ausgebildeter, Polschuh zugeordnet und dieser mit je einem Spalt 7a in jeweils zwei Teilpolschuhe 8a, 9a unterteilt, wobei das den Anker bildende Joch 10 bezüglich der, den jeweils in einer Richtung angeordneten Teilpolschuhen 8a bzw. 9a, zugeordneten Durchflutungsbereiche 11 flächendeckend ausgebildet ist.
    Der zwischen den Durchflutungsbereichen 11 befindliche Distanzbereich 15 des den Anker bildenden Jochs 10 besteht aus einem anderen, nicht ferromagnetischen, Material wie Aluminium oder Kunststoff. Dem beweglichen Anker als gemeinsames Joch 10 ist zweizählig rotationssymmetrisch zur Schwingachse A ein weiterer U-förmiger Stator zugeordnet, einen entgegengesetzt magnetisierten permanenten Magneten 5b und Teilpolschuhe 8b, 9b eines, ein zugeordnetes Segment einer gleich orientierten stromdurchflossenen Spule 4b teilweise umgebenden Ringkerns 6b, beinhaltend.
    Nach Fig. 3 sind die beiden Spulen 4a, 4b jeweils teilweise um die Schwingungsachse A herum gekrümmt, wobei nur der um ein Segment der Spule 4a herum liegende Ringkern 6a dargestellt ist. Der als Flugkolben ausgeführte Anker, welcher das Joch 10 ausbildet, weist eine längs des diesen durchsetzenden Flusses längs zur Achse B flache Spiegelsymmetrie auf. Die Seitenkanten 16 dienen vorteilhaft zur Lagerung des Flugkolbens senkrecht und als Führung parallel zur Schwingachse A. Den rhombisch ausgeführten Seitenkanten 16 sind (in der Darstellung nur einmal angedeutete) im Winkel ausgebildete, Polschuhen mit zwei durch einen Spalt 7a getrennte Teilpolschuhen 8a, 9a der U-förmigen Statoren zugeordnet, wobei dazwischen eine dünne, gleitfähige, einen Magnetspalt ausbildende, nicht ferromagnetische Zwischenlage 17 auf den Teildurchflutungsflächen aufgebracht ist. Die dem Werkzeug zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens beinhaltet eine radiale Kreisfläche 18, welche zur verschleissarmen Übertragung des Schlages auf das Werkzeug oder auf Zwischenkolben ausgelegt ist. Die der Speicherfeder zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens beinhaltet um eine axiale Sackbohrung 19 eine zumindest teilweise radiale Kreisringfläche 20 zum zumindest teilweisen, umfänglichen Kontakt mit der Speicherfeder.

    Claims (12)

    1. Handwerkzeuggerät zur Erzeugung einer zumindest teilweise schlagenden Bewegung eines Werkzeugs (3) entlang einer Schwingachse (A) mit einem einen Stator aufweisenden elektromagnetischen Schlagwerk (1), mit zumindest einer Spule (4a) und einem als ein Joch (10) im magnetischen Fluss ausgebildeten, begrenzt längs der Schwingachse (A) beweglichen, Flugkolben, welcher zumindest einen weichmagnetischen ferromagnetischen Durchflutungsbereich (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stator des elektromagnetischen Schlagwerks (1) zumindest ein Magnet (5a) längs der Schwingachse (A) magnetisiert zugeordnet sowie längs neben zumindest einem, an einem Ende des Stators befindlichen, Segment der Spule (4a) angeordnet ist, wobei die Spule (4a) eine Achse (B) quer zur Schwingachse (A) aufweist.
    2. Handwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einem Ende des Stators dem Segment der Spule (4a) zugeordnete Polschuh über einen Spalt (7a) quer zur Schwingachse (A) und zur Achse (B) der Spule (4a) in zwei Teilpolschuhe (8a, 9a) unterteilt ist.
    3. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweien, gegenüberliegenden Segmenten der Spule (4a) je ein, jeweils am Ende des Stators ausgebildeter, Polschuh zugeordnet ist, wobei das Joch (10) bezüglich der, den jeweils in einer Richtung angeordneten Teilpolschuhen (8a bzw. 9a) zugeordneten, Durchflutungsbereiche (11) bezüglich eines minimalen magnetischen Widerstands ausgebildet ist.
    4. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Joch (10) zweizählig rotationssymmetrisch zur Schwingachse (A) ein weiterer Stator zugeordnet ist, einen magnetisierten Magneten (5b), Teilpolschuhe (8b, 9b) und zugeordnete Segmente einer stromdurchflossenen Spule (4b) beinhaltend.
    5. Handwerkzeuggerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich beider Statoren die Magnetisierungsrichtung der Magneten (5a, 5b) entgegengesetzt und die Stromrichtung durch die Spulen (4a, 4b) gleich orientiert ist.
    6. Handwerkzeuggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflutungsbereiche (11) des Jochs (10) vom resultierenden magnetischen Fluss senkrecht zur Schwingachse (A) durchflutet sind.
    7. Handwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen (4a, 4b) teilweise um die Schwingungsachse (A) herum gekrümmt sind.
    8. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkolben eine Spiegelsymmetrie aufweist, längs des diesen durchsetzenden Flusses flacher ausgeführte und mit Seitenkanten (15) versehen ist.
    9. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe der Statoren winkelig angeordnet und den Teildurchflutungsflächen des rhombische Querschnittsflächen aufweisenden Flugkolbens zugeordnet sind.
    10. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dünne, gleitfähige, optional nicht ferromagnetische, Zwischenlage auf den Pohlschuhen und/oder den Teildurchflutungsflächen aufgebracht ist.
    11. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkolben auf der dem Werkzeug (3) abgewandten Stirnseite über eine Speicherfeder (12) zur Speicherung der Rückprallenergie mit einem Gehäuse (13) des Handwerkzeuggerätes (2) verbunden ist.
    12. Handwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Werkzeug (3) zugewandte Stirnfläche des Flugkolbens mit einer die Speicherfeder (12) vorspannenden Vorspannfeder (14) vorgespannt ist.
    EP01810470A 2000-05-23 2001-05-14 Handwerkzeuggerät mit elektromagnetischem Schlagwerk Expired - Lifetime EP1157789B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10025371A DE10025371A1 (de) 2000-05-23 2000-05-23 Handwerkzeuggerät mit elektromagnetischem Schlagwerk
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