EP1172180A2 - Percussion electrohandtool apparatus - Google Patents

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EP1172180A2
EP1172180A2 EP01810652A EP01810652A EP1172180A2 EP 1172180 A2 EP1172180 A2 EP 1172180A2 EP 01810652 A EP01810652 A EP 01810652A EP 01810652 A EP01810652 A EP 01810652A EP 1172180 A2 EP1172180 A2 EP 1172180A2
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EP
European Patent Office
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hand tool
tool device
electric hand
impact
amplitude
Prior art date
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EP01810652A
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German (de)
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EP1172180A3 (en
EP1172180B1 (en
Inventor
Hans-Werner Bongers-Ambrosius
Martin Richter
Konrad Artmann
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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Publication of EP1172180A2 publication Critical patent/EP1172180A2/en
Publication of EP1172180A3 publication Critical patent/EP1172180A3/en
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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
    • B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/005—Adjustable tool components; Adjustable parameters
    • B25D2250/021—Stroke length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/221—Sensors

Definitions

  • the invention relates to an at least partially striking electric hand tool device, like a hammer drill or chisel hammer, with a pneumatic hammer mechanism.
  • the electric motor of the electric hand tool device generated rotary movement at least partially via suitable transformation means in a swinging or swinging translatory movement transferred. It is common to use wobble transducers for one to the drive shaft parallel swing axis as well as eccentric vibrators with a vertical swing axis.
  • the swinging movement is usually carried out in a pneumatic hammer mechanism Exciter piston on a gas spring on a flying piston and finally axially on the Transfer tool.
  • the drive shaft is also used Suitable gear derived the rotational movement of the tool spindle, which the Vibration frequency or the number of strokes of the tool always in a fixed, optional stepped switchable, relationship to the speed of the tool spindle.
  • EP759341 has an automatic free kick previously known, which in the absence of axial working pressure on the tool suitable means, for example an opening mediated via an axially displaceable switching sleeve of pneumatic striking valves, essentially a discrete, optional graded, interruption of the stroke causes.
  • a constant regulation of the impact energy by the user is not possible.
  • the speed of the tool spindle is used for step-by-step switching uses a planetary gear.
  • a constant adjustment of the beat number Tool spindle speed is not possible.
  • the vibration amplitude is due to the adjustment of the axial position of the eccentric can be continuously adjusted by adjusting the eccentricity via an oblique eccentric pin is constantly changing.
  • a planetary gear is used to drive the eccentric pin, where the dimensions of the single planet gear and the internal gear Sun gear in which it runs are set so that each point on the The pitch circle of the planet gear follows a straight path curve.
  • the sun gear will for constant adjustment of the vibration amplitude by means of a self-locking worm gear or a lockable, radially extending adjustment handle in the respective Fixed angular position.
  • a planetary gear is used as the crank gear, in which the Dimensions of the single planet gear and the internally toothed sun gear, in which it runs, are set so that each point on the pitch circle of the planet gear follows a straight line curve and the eccentric pin of the planet gear over a connecting rod with a reciprocating motion parallel to the tool axis executing, impact-generating means, for example an exciter piston, is connected and The angle of the non-rotatable sun gear depends on that along the tool axis force applied to the handle is adjustable.
  • the angle of the linear back and forth movement is via the non-rotatable adjustable sun wheel of the eccentric pin can be changed continuously. Regarding a certain speed thus the impact energy can be continuously adjusted via the amplitude of the vibration.
  • a blank beat shutdown is of this solution with a setting ⁇ of the sun gear of includes almost 0.
  • the setting ⁇ of the sun gear is done mechanically with a handle, pneumatically or electronically coupled adjustment mechanism, which is necessary is self-locking, so that the opposing forces of the vibration generation on the entire housing and not mainly affect the handle.
  • a worm drive is advantageously in self-locking, helical engagement an associated external toothing of the sun gear.
  • a worm drive Gear transmission is advantageous even through servo control means through the Electric hand tool device powered available energy.
  • the Electric hand tool device powered available energy As energy for the setting ⁇ the kinetic drive energy available via controllable adjusting couplings, the pneumatic compression energy available via controllable valves as well as the electrical energy available via controllable servomotors
  • controllable servomotors can be advantageous by the user or by a microcontroller the impact performance according to the desired operating conditions be adjusted or regulated.
  • a measurement of actually in the tool The actual percussive power introduced can be indirectly via displacement, pressure or acceleration sensors and appropriate measuring electronics.
  • the control of the target impact power via the impact amplitude is advantageously independent from a control of the drive power carried out via the push button, about the axial force applied to the handle of the hand tool device, because this corresponds directly to the intuitive will of the user.
  • the advantage against one Axial counterforce limits axially movable handle in the direction of the tool or Workpiece pressed and thus causes the setting ⁇ of the sun gear, whereby the Impact energy increases.
  • the handle is advantageous over a radially offset to the tool axis and perpendicular to this lying swivel joint is connected to the rest of the hand tool.
  • This Axial force is generated indirectly via a displacement or directly via a piezo force sensor measured and fed to the microcontroller as a setpoint via the measuring electronics.
  • the Microcontroller calculates the setting ⁇ of the sun gear via a from the microcontroller Readable operating data map in the form of a suitable non-linear mapping of the Axial force or the four-shift in the to achieve the necessary impact performance required setting ⁇ of the sun gear and takes this setting ⁇ over the Actuator before.
  • microcontroller such as speed, torque, power consumption and device acceleration as well Optional tool type and size determined and for optimal and safe operation according to the operating data map readable by the microcontroller.
  • the direction of work can be determined by inclination sensors and known dead weight via the microcontroller the true, desired by the user
  • the target value of the impact power can be calculated.
  • the inclination sensor with the Microcontroller connected which measures the real measured axial force on the handle Corrected holding force, which multiplied by the weight of the hand tool device the direction cosine of the working direction of the electric hand tool device Gravitational acceleration corresponds.
  • the planetary gear 5 is designed in such a way that it is continuously rotatable Sun gear 6 is designed as an internally toothed ring gear with the diameter 2r, in which an externally toothed planet gear 7 with the diameter r runs.
  • Sun gear 6 is designed as an internally toothed ring gear with the diameter 2r, in which an externally toothed planet gear 7 with the diameter r runs.
  • the axis of rotation of the planet gear 7 describes the on radially outer edge of the planet gear 7 attached pin 4 a straight back and forth Movement as a special case of a general cycloid orbit.
  • the direction of this straight forward and back Movement are constantly changing.
  • An inclination sensor 15 assigned to the microcontroller 13 determines the direction of work to correct the setpoint for F with a known dead weight A of the electric hand tool device 8.
  • An operating data sensor 16 determines the speed and the torque of the drive shaft 1 in order to be readable by the microcontroller 13 Operating data map, the optimal or one of the axial force F assigned impact amplitude to be able to determine. Additional operating parameters can also be advantageous determined and taken into account in the calculation.
  • the current operating data are thus obtained via operating data sensors 16 of the electric hand tool device 8 and readable to the microcontroller 13 Provided.
  • the microprocessor 13 takes into account the operating data from the manually specified, advantageously via inclination sensors 15 and corrected by the microprocessor 13, the desired value for the impact performance Impact performance or alternatively the optimal impact performance via a in the operating data map, readable at least at reference points, stored illustration in a to achieve this Impact power is converted via the impact amplitude required setting ⁇ .
  • the microprocessor 13 changes this setting ⁇ am Planetary gear 5 made via an actuator 14.
  • the microcontroller 13 takes the step from the further characteristic values detected by sensors an actual impact performance is calculated, this is compared with the target value and the Setting ⁇ on planetary gear 5 counter-adjusted according to the comparison value.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The electric handtool (8) has a handgrip (11) and a housing (10) containing a planetary drive (5) for converting a rotary movement of a drive shaft (1) into an oscillation movement, with adjustment of the oscillation amplitude of an impact hammer (2) via a sun wheel (6) of the planetary drive. The control of the oscillation amplitude is provided in dependence on the manual axial force applied to the handgrip, e.g. via a microprocessor control.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein zumindest teilweise schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät, wie einen Bohrhammer oder einen Meisselhammer, mit einem pneumatischen Schlagwerk.The invention relates to an at least partially striking electric hand tool device, like a hammer drill or chisel hammer, with a pneumatic hammer mechanism.

Bei schlagenden Elektrohandwerkzeuggeräten wird die vom Elektromotor des Elektrohandwerkzeuggerätes erzeugte Drehbewegung zumindest teilweise über geeignete Transformationsmittel in eine schwingende bzw. schlagschwingende translatorische Bewegung überführt. Üblich ist die Verwendung von Taumelschwingern zu einer zur Antriebswelle parallelen Schwingachse sowie von Exzenterschwingern mit einer senkrechten Schwingachse. Zumeist wird die Schwingbewegung in einem pneumatischen Schlagwerk über einen Erregerkolben auf eine Gasfeder auf einen Flugkolben und schliesslich axial auf das Werkzeug übertragen. Bei Bohrhämmern wird zusätzlich von der Antriebswelle über geeignete Getriebe die Drehbewegung der Werkzeugspindel abgeleitet, wodurch die Schwingfrequenz bzw. die Schlagzahl des Werkzeuges stets in einem festen, optional gestuft schaltbaren, Verhältnis zur Drehzahl der Werkzeugspindel steht.In the case of beating electric hand tool devices, the electric motor of the electric hand tool device generated rotary movement at least partially via suitable transformation means in a swinging or swinging translatory movement transferred. It is common to use wobble transducers for one to the drive shaft parallel swing axis as well as eccentric vibrators with a vertical swing axis. The swinging movement is usually carried out in a pneumatic hammer mechanism Exciter piston on a gas spring on a flying piston and finally axially on the Transfer tool. In the case of rotary hammers, the drive shaft is also used Suitable gear derived the rotational movement of the tool spindle, which the Vibration frequency or the number of strokes of the tool always in a fixed, optional stepped switchable, relationship to the speed of the tool spindle.

Bei schlagenden Handwerkzeuggeräten ist bspw. aus der EP759341 eine Freischlagautomatik vorbekannt, welche bei fehlendem axialen Arbeitsdruck auf das Werkzeug über geeignete Mittel, bspw. eine über eine axial verschiebbare Schalthülse vermittelte Öffnung von Ventilen des pneumatischen Schlagwerks, im wesentlichen eine diskrete, optional gestufte, Unterbrechung des Schlages bewirkt. Eine stetige Regelung der Schlagenergie durch den Nutzer ist damit nicht möglich.In the case of beating hand tool devices, EP759341, for example, has an automatic free kick previously known, which in the absence of axial working pressure on the tool suitable means, for example an opening mediated via an axially displaceable switching sleeve of pneumatic striking valves, essentially a discrete, optional graded, interruption of the stroke causes. A constant regulation of the impact energy by the user is not possible.

Nach der JP414653/90 wird zur gestuften Umschaltung der Drehzahl der Werkzeugspindel ein Planetengetriebe verwendet. Eine stetige Verstellung der Schlagzahl gegenüber Drehzahl der Werkzeugspindel ist nicht möglich.According to JP414653 / 90, the speed of the tool spindle is used for step-by-step switching uses a planetary gear. A constant adjustment of the beat number Tool spindle speed is not possible.

Nach der DE3505544 ist die Schwingamplitude durch die Verstellung der axialen Position des Exzenters stetig einstellbar, indem über einen schrägen Exzenterzapfen die Exzentrizität stetig veränderbar ist. According to DE3505544 the vibration amplitude is due to the adjustment of the axial position of the eccentric can be continuously adjusted by adjusting the eccentricity via an oblique eccentric pin is constantly changing.

Nach der EP063725 wird zum Antrieb des Exzenterzapfens ein Planetengetriebe verwendet, bei welchem die Abmessungen des einzigen Planetenrades und des innenverzahnten Sonnenrades, in welchem es abläuft, derart festgelegt sind, dass jeder Punkt auf dem Wälzkreis des Planetenrades einer geradlinigen Bahnkurve folgt. Durch Verdrehung des Sonnenrades um 90° ist der Kolbenhub von einem vollen Hub, welcher dem Wälzkreisdurchmesser des Sonnenrades entspricht, bis auf fast Null veränderbar. Das Sonnenrad wird zur stetigen Einstellung der Schwingamplitude durch ein selbsthemmendes Schneckengetriebe oder einen feststellbaren, sich radial erstreckenden Verstellgriff in der jeweiligen Winkellage fixiert.According to EP063725, a planetary gear is used to drive the eccentric pin, where the dimensions of the single planet gear and the internal gear Sun gear in which it runs are set so that each point on the The pitch circle of the planet gear follows a straight path curve. By twisting the Sun gear by 90 ° is the piston stroke of a full stroke, which is the pitch circle diameter corresponds to the sun gear, can be changed to almost zero. The sun gear will for constant adjustment of the vibration amplitude by means of a self-locking worm gear or a lockable, radially extending adjustment handle in the respective Fixed angular position.

Bei Elektrohandwerkzeuggeräten ist es üblich, die Drehzahl über die Antriebsleistung mittels einer in der Stromversorgung angeordneten elektronischen Phasenanschnittssteuerung durch den im Inneren des Handgriffs liegenden, fingerbetätigten Druckschaltknopf eindrücktiefenabhängig stetig zu steuern, bspw. um ein sanftes Anlaufen des Handwerkzeuggerätes zu ermöglichen bzw. um unter Zwischenschaltung des Nutzers die Drehzahl zu regeln.In the case of electrical hand tool devices, it is common to use the speed via the drive power an electronic phase angle control arranged in the power supply depending on the insertion depth due to the finger-operated push-button located inside the handle to control continuously, for example to gently start the hand tool to enable or to regulate the speed with the interposition of the user.

Aus der DE19503526 ist vorbekannt, den Handgriff des Handwerkzeuggerätes senkrecht zur Werkzeugachse und versetzt zu dieser drehbar zu lagern und den dadurch entstehenden begrenzten Bewegungsfreiheitsgrad längs der Werkzeugachse zur Vibrationsdämpfung des Handgriffs zu nutzen.From DE19503526 it is previously known that the handle of the hand tool is perpendicular to Tool axis and offset to this rotatably and the resulting limited degree of freedom of movement along the tool axis to dampen the vibration To use the handle.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine von der Drehzahl des Antriebs unabhängige stetige Steuerung bzw. unter Zwischenschaltung des Nutzers eine Regelung der Schlagleistung von schlagenden Handwerkzeuggeräten zu ermöglichen.It is an object of the invention to have a constant, independent of the speed of the drive Control or with the interposition of the user a regulation of the impact performance of to allow striking hand tools.

Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task is essentially solved by the features of the independent claims. Advantageous further developments result from the subclaims.

Im wesentlichen wird als Kurbelgetriebe ein Planetengetriebe verwendet, bei welchem die Abmessungen des einzigen Planetenrades und des innenverzahnten Sonnenrades, in welchem es abläuft, derart festgelegt sind, dass jeder Punkt auf dem Wälzkreis des Planetenrades einer geradlinigen Bahnkurve folgt und der Exzenterzapfen des Planetenrades über eine Pleuelstange mit einem parallel zur Werkzeugachse eine Hin- und Herbewegung ausführenden, schlagerzeugenden Mittel, bspw. einem Erregerkolben, verbunden ist sowie der Winkel des drehfest einstellbaren Sonnenrades abhängig von der längs der Werkzeugachse auf den Handgriff aufgebrachten Kraft einstellbar ist. Essentially, a planetary gear is used as the crank gear, in which the Dimensions of the single planet gear and the internally toothed sun gear, in which it runs, are set so that each point on the pitch circle of the planet gear follows a straight line curve and the eccentric pin of the planet gear over a connecting rod with a reciprocating motion parallel to the tool axis executing, impact-generating means, for example an exciter piston, is connected and The angle of the non-rotatable sun gear depends on that along the tool axis force applied to the handle is adjustable.

Über das drehfest einstellbare Sonnenrad ist der Winkel der geradlinigen Hin- und Herbewegung des Exzenterzapfens stetig veränderbar. Bezüglich einer bestimmten Drehzahl ist somit über die Amplitude der Schwingung die Schlagenergie stetig einstellbar. Eine Leerschlagabschaltung ist von dieser Lösung bei einer Einstellung α des Sonnenrades von nahezu 0 mitumfasst.The angle of the linear back and forth movement is via the non-rotatable adjustable sun wheel of the eccentric pin can be changed continuously. Regarding a certain speed thus the impact energy can be continuously adjusted via the amplitude of the vibration. A blank beat shutdown is of this solution with a setting α of the sun gear of includes almost 0.

Die Einstellung α des Sonnenrades erfolgt über einen mit dem Handgriff mechanisch, pneumatisch oder elektronisch gekoppelten Einstellmechanismus, welcher notwendig selbsthemmend ausgeführt ist, damit die Gegenkräfte der Schwingungserzeugung auf das gesamte Gehäuse und nicht überwiegend auf den Handgriff zurückwirken. Dabei wird ein, die Schlagleistung steuernder, Verschiebungsbereich des Handgriffs im Bereich bis zu 3 cm über Stellmittel auf eine Winkeländerung Δα des Sonnenrades bis π/2 abgebildet.The setting α of the sun gear is done mechanically with a handle, pneumatically or electronically coupled adjustment mechanism, which is necessary is self-locking, so that the opposing forces of the vibration generation on the entire housing and not mainly affect the handle. In doing so, the stroke performance controlling displacement range of the handle in the range up to 3 cm mapped to a change in angle Δα of the sun gear by means of adjusting means to π / 2.

Vorteilhaft steht ein Schneckentrieb im selbsthemmenden, schneckenförmigen Eingriff in eine zugeordnete Aussenverzahnung des Sonnenrades. Ein den Schneckentrieb antreibendes Zahnradgetriebe wird vorteilhaft selbst über Servosteuerungsmittel durch die im Elektrohandwerkzeuggerät verfügbare Energie angetrieben. Als Energie für die Einstellung α des Sonnenrades stehen die über steuerbare Stellkupplungen verfügbare kinetische Antriebsenergie, die über steuerbare Ventile verfügbare pneumatische Kompressionsenergie sowie die über steuerbare Stellmotoren verfügbare elektrische Energie zur VerfügungA worm drive is advantageously in self-locking, helical engagement an associated external toothing of the sun gear. A worm drive Gear transmission is advantageous even through servo control means through the Electric hand tool device powered available energy. As energy for the setting α the kinetic drive energy available via controllable adjusting couplings, the pneumatic compression energy available via controllable valves as well as the electrical energy available via controllable servomotors

Bei der Verwendung von steuerbaren Stellmotoren kann vorteilhaft vom Nutzer oder von einem Mikrocontroller die Schlagleistung entsprechend der gewünschten Betriebsbedingungen eingestellt oder geregelt werden. Eine Messung der tatsächlich in das Werkzeug eingebrachten Ist-Schlagleistung kann mittelbar über Weg-, Druck- oder Beschleunigungssensoren und entsprechender Messelektronik erfolgen.When using controllable servomotors can be advantageous by the user or by a microcontroller the impact performance according to the desired operating conditions be adjusted or regulated. A measurement of actually in the tool The actual percussive power introduced can be indirectly via displacement, pressure or acceleration sensors and appropriate measuring electronics.

Die Steuerung der Soll-Schlagleistung über die Schlagamplitude erfolgt, vorteilhaft unabhängig von einer über den Druckschaltknopf vorgenommenen Steuerung der Antriebsleistung, über die auf den Handgriff der Handwerkzeuggerätes aufgebrachte Axialkraft, weil diese dem intuitiven Willen des Nutzers unmittelbar entspricht. Dazu wird der vorteilhaft gegen eine Axialgegenkraft begrenzt axial beweglich ausgeführte Handgriff in Richtung Werkzeug bzw. Werkstück gedrückt und damit die Einstellung α des Sonnenrades bewirkt, wodurch die Schlagenergie zunimmt.The control of the target impact power via the impact amplitude is advantageously independent from a control of the drive power carried out via the push button, about the axial force applied to the handle of the hand tool device, because this corresponds directly to the intuitive will of the user. For this, the advantage against one Axial counterforce limits axially movable handle in the direction of the tool or Workpiece pressed and thus causes the setting α of the sun gear, whereby the Impact energy increases.

Vorteilhaft ist der Handgriff über ein radial versetzt zur Werkzeugachse und senkrecht zu dieser liegendes Drehgelenk mit dem restlichen Handwerkzeuggerät verbunden. Diese Axialkraft wird mittelbar über eine Verschiebung oder unmittelbar über einen Piezokraftsensor gemessen und über die Messelektronik dem Mikrocontroller als Sollwert zugeführt. Der Mikrocontroller berechnet die Einstellung α des Sonnenrades über ein vom Mikrocontroller lesbares Betriebsdatenkennfeld in Form einer geeigneten nichtlinearen Abbildung der Axialkraft oder der Vierschiebung in die zur Realisierung der notwendigen Schlagleistung erforderliche Einstellung α des Sonnenrades und nimmt diese Einstellung α über den Stellmotor vor.The handle is advantageous over a radially offset to the tool axis and perpendicular to this lying swivel joint is connected to the rest of the hand tool. This Axial force is generated indirectly via a displacement or directly via a piezo force sensor measured and fed to the microcontroller as a setpoint via the measuring electronics. The Microcontroller calculates the setting α of the sun gear via a from the microcontroller Readable operating data map in the form of a suitable non-linear mapping of the Axial force or the four-shift in the to achieve the necessary impact performance required setting α of the sun gear and takes this setting α over the Actuator before.

Vorteilhaft werden zur Berechnung vom Mikrocontroller zusätzlich weite geeignete Kennwerte wie Drehzahl, Drehmoment, Stromaufnahme und Gerätebeschleunigung sowie optional Werkzeugart- und -grösse bestimmt und für einen optimalen und sicheren Betrieb entsprechend des vom Mikrocontroller lesbaren Betriebsdatenkennfeldes berücksichtigt.Additional suitable characteristic values are advantageous for the calculation by the microcontroller such as speed, torque, power consumption and device acceleration as well Optional tool type and size determined and for optimal and safe operation according to the operating data map readable by the microcontroller.

Bei der Bestimmung des Sollwertes der Schlagleistung über die Axialkraft am Handgriff des Handwerkzeuggerätes wirkt sich, vermittelt über dessen Arbeitsrichtung und Masse sowie die Erdbeschleunigung, dessen Eigengewicht verfälschend aus. Um diesen störenden Einfluss zu vermindern, ist durch Neigungssensoren die Arbeitsrichtung bestimmbar und bei bekanntem Eigengewicht über den Mikrocontroller der wahre, vom Nutzer gewünschte, Sollwert der Schlagleistung berechenbar. Dazu ist der Neigungssensor mit dem Mikrokontroller verbunden, welcher die real gemessene Axialkraft am Handgriff um die Haltekraft korrigiert, welche dem Eigengewicht des Handwerkzeuggerätes multipliziert mit dem Richtungskosinus der Arbeitsrichtung des Elektrohandwerkzeuggerätes zur Erdbeschleunigung entspricht.When determining the target value of the impact power via the axial force on the handle of the Hand tool device acts, mediates about its working direction and dimensions as well the acceleration due to gravity, its own weight falsifying. To this annoying To reduce influence, the direction of work can be determined by inclination sensors and known dead weight via the microcontroller the true, desired by the user The target value of the impact power can be calculated. For this purpose, the inclination sensor with the Microcontroller connected, which measures the real measured axial force on the handle Corrected holding force, which multiplied by the weight of the hand tool device the direction cosine of the working direction of the electric hand tool device Gravitational acceleration corresponds.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von:

  • Fig. 1 als Prinzip der Schwingungserzeugung
  • Fig. 2 als dem speziellen Planetengetriebe
  • Fig. 3 als eine Mikroprozessorsteuerung
    • The invention is explained in more detail below with reference to:
  • Fig. 1 as a principle of vibration generation
  • Fig. 2 as the special planetary gear
  • Fig. 3 as a microprocessor controller

    • Nach Fig. 1 ist zur Transformation einer Drehbewegung ω einer Antriebswelle 1 in eine dazu senkrechte Schwingbewegung ν parallel zu einer in einer Ebene der Antriebswelle 1 liegenden Werkzeugachse A ein schlagerzeugendes Mittel 2, bspw. ein Erregerkolben in einem pneumatischen Schlagwerk, über einen Pleuel 3 mit einem auf der durch eine Einstellung α als Sonderfall einer allgemeinen Zykloidenbahn bestimmten Geraden angeordneten Zapfen 4 eines zykloiden Planetengetriebes 5 verbunden. Somit wird, ausgehend von einer senkrecht zur Ebene verlaufenden Hin- und Herbewegung des Zapfens 4 über eine Einstellung α des Planetengetriebes 5 von α=[0, π/2], die monotone stetige Änderung der Amplitude der Hin- und Herbewegung des schlagerzeugenden Mittels 2 im Bereich von fast Null (bis auf eine durch die Trigonometrie bei endlicher Pleuellänge bestimmte Restbewegung) bis zum maximalen Betrag des Bahndurchmessers des Planetengetriebes 5 ermöglicht, wobei die Amplitude genähert proportional dem Sinus der Einstellung α ist. Bezüglich einer bestimmten Drehzahl ist somit über die Einstellung α die Amplitude der Schwingung ν und somit die Schlagenergie stetig einstellbar. Eine Leerschlagabschaltung mit einer Amplitude von nahe Null ist von dieser Lösung mitumfasst.1 is to transform a rotary movement ω of a drive shaft 1 into one vertical oscillating movement ν parallel to one in a plane of the drive shaft 1 lying tool axis A an impact generating means 2, for example an exciter piston in a pneumatic hammer mechanism, via a connecting rod 3 with one on the by Setting α arranged as a special case of a general cycloid trajectory Pin 4 of a cycloidal planetary gear 5 connected. Thus, starting from a back and forth movement of the pin 4 running perpendicular to the plane via a Setting α of the planetary gear 5 of α = [0, π / 2], the monotonous constant change in Amplitude of the back and forth movement of the impact generating means 2 in the range of almost Zero (except for a residual movement determined by trigonometry with finite connecting rod length) allows up to the maximum amount of the orbit diameter of the planetary gear 5, where the amplitude is approximately proportional to the sine of the setting α. In terms of A certain speed is thus the amplitude of the vibration ν via the setting α and thus the impact energy is continuously adjustable. A blank beat shutdown with a This solution also includes amplitude of near zero.

    Nach Fig. 2 ist das Planetengetriebe 5 derart ausgeführt, dass das stetig drehfest einstellbare Sonnenrad 6 als ein innenverzahntes Hohlrad mit dem Durchmesser 2r ausgeführt ist, in welchem ein aussenverzahntes Planetenrad 7 mit dem Durchmesser r abläuft. Wird über die Antriebswelle 1 die Drehachse des Planetenrades 7 angetrieben, beschreibt der am radial äusseren Rand des Planetenrades 7 angebrachte Zapfen 4 eine geradlinige Hin- und Herbewegung als Sonderfall einer allgemeinen Zykloidenbahn. Über die Einstellung α des drehfest einstellbaren Sonnenrades 6 kann die Richtung dieser geradlinigen Hin- und Herbewegung stetig verändert werden.According to FIG. 2, the planetary gear 5 is designed in such a way that it is continuously rotatable Sun gear 6 is designed as an internally toothed ring gear with the diameter 2r, in which an externally toothed planet gear 7 with the diameter r runs. Will over the drive shaft 1 driven the axis of rotation of the planet gear 7 describes the on radially outer edge of the planet gear 7 attached pin 4 a straight back and forth Movement as a special case of a general cycloid orbit. About the setting α des non-rotatable adjustable sun gear 6, the direction of this straight forward and back Movement are constantly changing.

    Nach Fig. 3 ist am Umfang des Sonnenrades 6 des Planetengetriebes 5 ein selbsthemmender Schneckentrieb 9 angeordnet. Zur Einstellung α des drehfest einstellbaren Sonnenrades 6 wird die Axialkraft F über einen am Gehäuse 10 des Elektrohandwerkzeuggerätes 8 befestigten Piezokraftsensor 12 gemessen und über die Messelektronik einem Mikrocontroller 13 als Sollwert zugeführt, welcher über eine geeignete nichtlineare Abbildung der Axialkraft F in die zur Realisierung der notwendigen Schlagleistung erforderliche Einstellung α des Planetengetriebes 5 diese berechnet und die Einstellung α des Planetengetriebes 5 gegen das Gehäuse 10 über ein mit dem selbsthemmenden Schneckentrieb 9 verbundenen Stellmotor 14 vornimmt. Ein dem Mikrocontroller 13 zugeordneter Neigungssensor 15 bestimmt zur Korrektur des Sollwertes zu F bei bekanntem Eigengewicht die Arbeitsrichtung A des Elektrohandwerkzeuggerätes 8. Ein Betriebsdatensensor 16 bestimmt die Drehzahl und das Drehmoment der Antriebswelle 1, um über ein für den Mikrocontroller 13 lesbares Betriebsdatenkennfeld die jeweils optimale bzw. eine der Axialkraft F zugeordnete Schlagamplitude bestimmen zu können. Dabei können vorteilhaft noch weitere Betriebsparameter bestimmt und bei der Berechnung berücksichtigt werden.3 is a self-locking on the circumference of the sun gear 6 of the planetary gear 5 Worm drive 9 arranged. For setting α of the non-rotatable sun gear 6 becomes the axial force F via a on the housing 10 of the electric hand tool device 8 attached piezo force sensor 12 measured and a microcontroller via the measuring electronics 13 is supplied as a setpoint, which can be obtained via a suitable nonlinear mapping of the Axial force F in the setting required to achieve the necessary impact power α of the planetary gear 5 calculates this and the setting α of the planetary gear 5 against the housing 10 via a connected to the self-locking worm gear 9 Servomotor 14 performs. An inclination sensor 15 assigned to the microcontroller 13 determines the direction of work to correct the setpoint for F with a known dead weight A of the electric hand tool device 8. An operating data sensor 16 determines the speed and the torque of the drive shaft 1 in order to be readable by the microcontroller 13 Operating data map, the optimal or one of the axial force F assigned impact amplitude to be able to determine. Additional operating parameters can also be advantageous determined and taken into account in the calculation.

    Somit werden in einem ersten Schritt über Betriebsdatensensoren 16 die aktuellen Betriebsdaten des Elektrohandwerkzeuggerätes 8 erfasst und dem Mikrocontroller 13 lesbar zur Verfügung gestellt. In einem zweiten Schritt werden vom Mikroprozessor 13 unter Berücksichtigung der Betriebsdaten aus dem manuell vorgegebenen, vorteilhaft über Neigungssensoren 15 und vom Mikroprozessor 13 korrigierten, Sollwert für die Schlagleistung diese Schlagleistung oder alternativ die optimale Schlagleistung über eine in dem Betriebsdatenkennfeld, zumindest an Stützstellen lesbar, hinterlegte Abbildung in eine zur Erzielung dieser Schlagleistung über die Schlagamplitude erforderlichen Einstellung α umgerechnet. In einem dritten Schritt werden vom Mikroprozessor 13 die Änderungen dieser Einstellung α am Planetengetriebe 5 über einen Stellmotor 14 vorgenommen. In einem vorteilhaften letzten Schritt wird vom Mikrocontroller 13 aus den von Sensoren erfassten weiteren Kennwerten eine tatsächliche Schlagleistung berechnet, diese mit dem Sollwert verglichen und die Einstellung α am Planetengetriebe 5 entsprechend dem Vergleichswert gegengeregelt.In a first step, the current operating data are thus obtained via operating data sensors 16 of the electric hand tool device 8 and readable to the microcontroller 13 Provided. In a second step, the microprocessor 13 takes into account the operating data from the manually specified, advantageously via inclination sensors 15 and corrected by the microprocessor 13, the desired value for the impact performance Impact performance or alternatively the optimal impact performance via a in the operating data map, readable at least at reference points, stored illustration in a to achieve this Impact power is converted via the impact amplitude required setting α. In one third step, the microprocessor 13 changes this setting α am Planetary gear 5 made via an actuator 14. In an advantageous last The microcontroller 13 takes the step from the further characteristic values detected by sensors an actual impact performance is calculated, this is compared with the target value and the Setting α on planetary gear 5 counter-adjusted according to the comparison value.

    Claims (9)

    Schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät (8) mit einem Handgriff (11) und einem, in einem Gehäuse (10) angeordneten, Planetengetriebe (5) zur Transformation einer Drehbewegung (ω) einer Antriebswelle (1) in eine Schwingbewegung (v), wobei über eine Einstellung (α) eines Sonnenrades (6) des Planetengetriebes (5) die Schlagamplitude der Hin- und Herbewegung eines schlagerzeugenden Mittels (2) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung der Schlagamplitude über eine auf einen Handgriff (11) des Handwerkzeuggerätes (8) manuell aufgebrachte Axialkraft (F) erfolgt.Striking electric hand tool device (8) with a handle (11) and a planetary gear (5) arranged in a housing (10) for transforming a rotary movement (ω) of a drive shaft (1) into an oscillating movement (v), with an adjustment ( α) of a sun gear (6) of the planetary gear (5), the stroke amplitude of the back and forth movement of a stroke-generating means (2) is adjustable, characterized in that the stroke amplitude is controlled manually by means of a handle (11) of the hand tool device (8) applied axial force (F). Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von (α)=[0, π/2] der Einstellung (α) des Sonnenrades (6) die Schlagamplitude der Hin- und Herbewegung des schlagerzeugenden Mittels (2) stetig monoton einstellbar ist.Electric hand tool device according to claim 1, characterized in that in the range of (α) = [0, π / 2] the setting (α) of the sun gear (6) the stroke amplitude of the back and forth movement of the impact-generating means (2) is continuously monotonously adjustable , Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Einstellung (α)=0 eine Leerschlagabschaltung mit einer Schlagamplitude von nahe Null realisiert ist.Electric hand tool device according to claim 1 or claim 2, characterized in that with the setting (α) = 0 an empty beat shutdown with a stroke amplitude of close to zero is realized. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schlagerzeugende Mittel (2) als Erregerkolben eines pneumatischen Schlagwerks ausgeführt ist.Electric hand tool device according to one of the preceding claims, characterized in that the impact-generating means (2) is designed as an excitation piston of a pneumatic hammer mechanism. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Schlagamplitude die drehfeste Lagerung des Sonnenrades (6) bezüglich des Gehäuses (10) über einen selbsthemmenden Schneckentrieb (9) einstellbar ist.Electric hand tool device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotationally fixed mounting of the sun wheel (6) with respect to the housing (10) is adjustable via a self-locking worm gear (9) in order to change the impact amplitude. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Schlagamplitude die drehfeste Lagerung des Sonnenrades (6) bezüglich des Gehäuses (10) über einen Stellmotor (14) oder andere Servosteuerungsmittel steuerbar ist.Electric hand tool device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotationally fixed bearing of the sun wheel (6) with respect to the housing (10) can be controlled via a servomotor (14) or other servo control means in order to change the impact amplitude. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (14) oder die Servosteuerungsmittel von einem Mikrocontroller (13) angesteuert werden, welcher optional unter Verwendung eines Betriebsdatensensors (16) und eines lesbaren Betriebsdatenkennfeldes die Schlagleistung optimal einstellt oder regelt. Electric hand tool device according to claim 6, characterized in that the servomotor (14) or the servo control means are controlled by a microcontroller (13) which optionally adjusts or regulates the impact performance optimally using an operating data sensor (16) and a readable operating data map. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrocontroller (13) ein Neigungssensor (15) zugeordnet ist, welcher die Arbeitsrichtung des Elektrohandwerkzeuggerätes (8) bestimmt, wodurch über den Mikrocontroller (13) aus der Axialkraft (F) am Handgriff (11) der wahre, nicht von der Erdbeschleunigung verfälschte, Sollwert für die Schlagleistung berechenbar ist.Electric hand tool device according to claim 7, characterized in that the microcontroller (13) is assigned an inclination sensor (15) which determines the working direction of the electric hand tool device (8), whereby the microcontroller (13) from the axial force (F) on the handle (11) the true target value for the impact performance, which is not distorted by the acceleration due to gravity, can be calculated. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (11) ausserhalb und quer zur Werkzeugachse A begrenzt drehbar gelagert und mit einem Axialdruck vorgespannt ist, wodurch dieser durch die Axialkraft (F) begrenzt axial beweglich ist.Electric hand tool device according to one of the preceding claims, characterized in that the handle (11) is rotatably supported outside and transversely to the tool axis A and is pretensioned with an axial pressure, as a result of which this is axially movable to a limited extent by the axial force (F).
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