EP1869753A1 - Linearaktor fur ein elektro-schlagwerkzeug - Google Patents

Linearaktor fur ein elektro-schlagwerkzeug

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Publication number
EP1869753A1
EP1869753A1 EP06723929A EP06723929A EP1869753A1 EP 1869753 A1 EP1869753 A1 EP 1869753A1 EP 06723929 A EP06723929 A EP 06723929A EP 06723929 A EP06723929 A EP 06723929A EP 1869753 A1 EP1869753 A1 EP 1869753A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
stator
linear actuator
movement
teeth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06723929A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas GRÜNDL
Bernhard Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compact Dynamics GmbH
Original Assignee
Compact Dynamics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compact Dynamics GmbH filed Critical Compact Dynamics GmbH
Publication of EP1869753A1 publication Critical patent/EP1869753A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Definitions

  • the present invention relates to an electrically operated linear actuator in an electric impact tool with a rotor and a stator, wherein the rotor is arranged to act on a tool of the electric impact tool.
  • the fields of application of such electric impact hammers are, for example, civil engineering, plant construction, concrete plants, artificial stone factories, foundries, installation companies, the processing of natural and artificial stone and any type of masonry and concrete, the chiselling, chiselling, breaking up, digging, sticking, Knocking, pounding and deburring, breaking up concrete and asphalt as well as gravel-filled soil, breaking off concrete, masonry and other building materials, tearing roads and concrete, asphalt, tar, wood and stone paving, cutting off clay, clay, peat as well as salts, the comminution of stuck or mashed soils, or the driving in of piles and earthing rods.
  • a beating electric power tool in which along a striking axis by an electric motor, a tool is hit.
  • the electric motor has a rotor shaft arranged transversely to the impact axis with a rotor laminated core and a motor pinion which drives a striking mechanism assembly with an eccentric via a striking mechanism transmission.
  • the rotor core is arranged completely diametrically to the percussion gear with respect to the striking axis.
  • US 1,871,446 shows an electric hammer in which the stator coils are arranged in series and form separate non-cooperating magnetic circuits. In the rotor co-operating secondary coils are provided with the respective stator coils.
  • the invention teaches an electrically operated linear actuator in an electric impact tool, which is defined by the features of claim 1.
  • the linear actuator in the electric percussion tool has a rotor and a stator, wherein the rotor has at least one stack of permanent-magnetic rods arranged one above the other.
  • the stand is at least partially formed of a soft magnetic material and has at least one pair of teeth with opposing teeth, each pair of teeth receiving a stack between them to form a respective air gap.
  • the stator has at least two magnetically conductive inner regions, which are arranged in the direction of movement of the rotor from each other at a predetermined distance and are each at least partially surrounded by a substantially hollow cylindrical coil arrangement whose central longitudinal axis is oriented approximately transversely to the direction of movement of the rotor.
  • the rotor has a stack of superposed, permanent magnetic rods. Laterally next to it, the coil arrangement of the stator and the at least two magnetically conducting inner regions surrounded by the coil arrangements are arranged on one side of the rotor. In order to operate a tool of the electric impact tool, the rotor has a drive member which cooperates via a loose coupling with the tool of the electric impact tool to transmit a mechanical impulse thereto.
  • the invention has recognized that in such an arrangement of the linear actuator, the two coil assemblies can be operated so that the magnetic flux through the one of the two magnetically conductive inner regions at any time substantially equal to the magnetic flux through the other magnetically conductive inner region is.
  • the overall arrangement of the two coil assemblies with the associated stator assembly in conjunction with the permanent magnetic rotor bars forms a self-contained magnetic circuit.
  • the magnetic flux induced by the coil assembly in the one direction can be induced in the other direction from the other coil assembly at the same time, so that the circle closes.
  • the rotor may comprise two or more stacks of permanent-magnetic rods arranged at a predetermined distance from each other, and the magnetically conductive inner regions of the stator may be arranged between the stacks of the rotor.
  • a further concept on which the invention is based is to "separate out" the part of the stator causing the armature flux, namely the coil region with the stator coil arrangement spatially from the part forming the force of the linear actuator, namely the tooth region of the stator.
  • This can be achieved in comparison to conventional linear motors in which the stator coils are each arranged between two teeth of the stator, a significantly higher anchor flux.
  • the coil has considerably less spatial restrictions due to the design according to the invention and can therefore be optimized for minimal (ohmic) losses - and thus for maximum magnetic field induction.
  • stator coil arrangement whose central longitudinal axis is oriented transversely to the direction of movement of the rotor or, in other words, substantially aligned with the central longitudinal axis of two opposing teeth of a pair of teeth, is particularly magnetically efficient, since the magnetic flux induced by such a oriented coil passes through the two Ends of the coil located tooth pairs flows equally.
  • a matching force is generated in two stacks of permanent magnetic rods. This avoids skewing of the rotor without any special measures.
  • the hollow cylindrical coil arrangement has a substantially rectangular cross-section viewed along its central longitudinal axis M.
  • a coil which is substantially rectangular in the outer contour, also encloses the respective magnetically conductive inner regions of the stator with a likewise essentially rectangular recess.
  • the force inducing rotor magnetic pole / stator teeth assemblies are concentrated so that they are not interrupted by stator coil assemblies. This allows a very small pole pitch, which in turn causes a high power density.
  • partial strokes of the rotor are possible with the arrangement according to the invention.
  • ünearaktors Another significant advantage of the invention ünearaktors is that virtually only the magnetically active components (the permanent magnets) contribute to the inertial mass of the rotor, while all other parts of the actuator (coils, magnetic return, etc.) are associated with the stand. Thus, a particularly high ratio of force exerted by the actuator to inert mass can be achieved.
  • Each tooth may according to the invention in the direction of movement of the rotor have a dimension which substantially coincides with the dimension of a permanent magnetic rod in the direction of movement of the rotor, so that in a predetermined position of the rotor at least one pair of teeth of the stator is aligned with a permanent magnet rod.
  • adjacent pairs of teeth of the stator are relative to the dimension of the permanent-magnetic rods in the direction of movement of the rotor so dimensioned that, between two permanent-magnetic rods, which are aligned with two adjacent tooth pairs of the stator, at least one further of the permanent-magnetic rods is arranged.
  • the magnetically conductive inner regions may have at least one of the teeth at their end facing the rotor.
  • the magnetically conductive inner regions of the stator located between the two stacks have their teeth on their ends facing the stacks of the rotor.
  • stator may have at least one magnetically conductive outer region lying outside the stack of the rotor and having at least one of the teeth at its end facing the stack of the rotor.
  • the stand may also have two magnetically conductive outer portions lying outside the two stacks of the runner and having the teeth at their ends facing the stacks.
  • the outer region of the upright is designed to be essentially comb-shaped in cross-section, at least in one section.
  • the teeth of the comb form the outer (outer) teeth of the tooth pairs.
  • Adjacent bars of a stack according to the invention have an alternating magnetic orientation, wherein the longitudinal axis of this orientation is substantially aligned with the central longitudinal axis of two opposing teeth of a pair of teeth.
  • the central longitudinal axis of the coil arrangement can be oriented approximately transversely to the direction of movement of the rotor.
  • the central longitudinal axis of the coil arrangement can be aligned approximately with the central longitudinal axis of two opposing teeth of a pair of teeth or at least partially oriented substantially parallel to it. This allows a cranked configuration of the inner regions of the stator, for example to obtain corresponding mounting space for the coil assemblies.
  • the predetermined distance between the two magnetically conductive inner regions may, in accordance with the invention, be dimensioned to substantially coincide with the Measurement of an even number of permanent magnetic rods of the two stacks in the direction of movement of the rotor coincides.
  • two adjacent permanent magnetic rods of the two stacks of the rotor can be connected according to the invention by magnetically non-effective spacers at a predetermined distance from each other.
  • These spacers may contain a magnetically non-effective lightweight material (aluminum, titanium, plastic - including glass fiber or carbon fiber deposits - or the like.) Contain.
  • a magnetically non-effective lightweight material aluminum, titanium, plastic - including glass fiber or carbon fiber deposits - or the like.
  • a pole pitch which is smaller than the dimension of the stator coil assembly in the direction of movement of the rotor.
  • the outer region (s) of the stator can have at least one stator coil in addition to or instead of the inner regions of the stator.
  • the dimension of the coil arrangement of the stator in the direction of movement of the rotor can be greater according to the invention than the distance between two adjacent tooth pairs of the stator.
  • the stator (the inner and / or the outer magnetically conductive region) is preferably made of electro-sheet metal parts because of the stator's practically exclusively two-dimensional magnetic flux profile. However, it is also possible to produce it at least partially as a soft-magnetic shaped body, preferably made of pressed and / or sintered metal powder.
  • the outer regions of the stator at least partially form a magnetic yoke body.
  • the transverse dimensions of the linear actuator with the necessary performance data can be kept very small. This allows use in tight spaces.
  • the drive member with a percussion part in the direction of movement of the rotor longitudinally displaceable be coupled such gear that the impact part can transmit the mechanical impulse to the tool of the electric percussion tool substantially in the direction of movement of the rotor.
  • the coil assembly of the stator can be adapted to be energized by an electronic control such that the drive member decelerates before striking the impact member on the tool or a tool holder in the electric impact tool movement and the impact member travels a predetermined path in a free flight phase ,
  • free flight phase is understood a movement of the percussion part in the direction of movement of the rotor, in which the impact part is not or practically no longer transported by the drive member to the tool or a tool holder in the electric impact tool; rather, as a result of a previous acceleration exerted by the rotor on the striker by drive member, the striker "flies" toward the tool or tool receptacle without further drive coupling with the striker, in other words the impact member has disengaged from the propulsion member
  • a mechanical decoupling of the tool or of the tool holder from the rotor of the linear actuator is achieved at the moment when the impact part hits the tool or the tool holder.This loose coupling does not cause the individual components of the
  • the stator coil assembly may be further configured to be energized by electronic control such that the drive member directs the impact member toward the tool or tool receptacle in the electric impact tool and away from the tool or tool receptacle moved back to the starting position.
  • the rotor may also include a driving ram, which cooperates with a working chamber in which a working piston is slidably received, which is adapted to strike the tool of the electric percussion hammer, wherein in the working chamber between the drive rod and the working piston is a working medium, so that when a movement of the drive rod in the direction of movement of the rotor of the working piston performs a corresponding movement.
  • a driving ram which cooperates with a working chamber in which a working piston is slidably received, which is adapted to strike the tool of the electric percussion hammer, wherein in the working chamber between the drive rod and the working piston is a working medium, so that when a movement of the drive rod in the direction of movement of the rotor of the working piston performs a corresponding movement.
  • the drive rod may protrude at least in sections into the, for example, a hollow cylindrical working chamber.
  • the working medium is preferably a compressible medium, e.g. Air or another gas; however, it is also possible to use an incompressible medium, e.g. Oil, water or the like to use.
  • at least one stop can be provided, with which the working piston cooperates to limit the movement of the working piston in one or both directions of its movement.
  • the working piston can be arranged in the working chamber such that the movement performed by it is oriented approximately along the direction of movement of the rotor.
  • the direction of movement of the rotor and the direction of movement of the working piston or with this associated tool of the electric impact tool are not collinear but enclose an angle with each other.
  • the energy is transferred from the linear actuator to the working piston or the tool.
  • a mechanical decoupling of the working piston or the tool is achieved by the rotor of the linear actuator. This decoupling has the consequence that the individual components of the linear actuator, in particular its rotor, are not so heavily mechanically loaded. If greater coupling is desired, this can be achieved by using an incompressible medium, e.g. by a spring-loaded pressure receiving vessel, the coupling is adjustable.
  • FIG. Ia an alternative embodiment of a loose gear coupling of an impact member to the rotor is illustrated schematically in perspective longitudinal section.
  • FIG. 2 an embodiment of a coil arrangement of the linear actuator according to the invention in the electric impact tool is schematically illustrated in a perspective plan view.
  • FIG. 3 an embodiment of a stator of the linear actuator according to the invention in the electric impact tool is schematically illustrated in a perspective plan view.
  • FIG. 4 an embodiment of a stack of magnetic bars of the linear actuator according to the invention in the electric impact tool is schematically illustrated in a perspective plan view.
  • FIG. 5 schematically illustrates a further embodiment of a linear actuator according to the invention in the electric impact tool in a perspective longitudinal section.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of an electric linear actuator 10 in an electric percussion tool having rotor 16 and a stator 18.
  • the rotor 16 has two mutually spaced at a distance L parallel stack 14, 14 'of a plurality of superimposed, permanent magnetic rods 30, 30' with a substantially parallelepiped shape.
  • the stator 18 is formed as a soft magnetic molded body made of sintered iron-metal powder or layered iron sheets.
  • the stator 18 has a plurality of tooth pairs 22a, 22a '; 22b, 22b '; 22c, 22c '; 22d, 22d '; 22e, 22e '; 22f, 22f with opposing teeth 22. Between the teeth 22 of a pair of teeth each one of the two stacks 14, 14 'is added to form an air gap 24 or 24'.
  • the stator 18 has magnetically conductive inner regions 50, 50a, which are arranged in the direction of movement B of the rotor 16 from each other at a predetermined distance A.
  • Each of the two inner regions 50, 50a of the stator 18 is in each case surrounded by a substantially hollow-cylindrical coil arrangement 60, 60a.
  • the central longitudinal axis M of the respective coil arrangements 60, 60a runs approximately transversely to the direction of movement B of the rotor 16.
  • the coil assembly 60, 60a is designed to achieve the highest possible filling factor as a copper tape coil.
  • the two coil assemblies 60, 60a are to be energized so that they each generate a magnetic field in the opposite direction.
  • the upper coil assembly 60 in the position shown of the rotor 16 generates a magnetic field which is oriented substantially along the central longitudinal axis of the coil assembly 60 from left to right
  • the lower coil assembly 60a generates a magnetic field in the illustrated position of the rotor 16 which is oriented substantially along the central longitudinal axis of the coil assembly 60 from right to left. This changes to drive the rotor 16 along the direction of movement B (up or down).
  • each coil arrangement 60, 60a completely surrounds the respective one of the two inner regions 50, 50a of the stator 18 over its entire extension, it can be filled with maximum winding space. As illustrated in FIGS. 1 and 2 by respective arrowheads and arrowheads, the two coil assemblies 60, 60a are each energized to current each in the middle portion 64 in which they abut one another Lead direction (see Fig. 2).
  • the rotor 16 is formed of two parallel aligned stacks 14, 14 ', the magnetic rods of permanent magnetic material (for example, samarium cobalt) are formed.
  • the individual magnetic bars 30 are arranged flush with one another, wherein the magnetic orientation of the magnetic bars 30 is aligned alternately (from the inner region of the stator 18 to the outside and vice versa).
  • the magnetic rods 30 are dimensioned so that in a predetermined position of the rotor 16 of the magnetic bars 30 between two teeth 22 of a tooth pair of the stator 18 is aligned.
  • Adjacent bars 30, 30 'of a stack 14, 14' have an alternating magnetic orientation N -> S, S ⁇ - N.
  • each of these bars is thus aligned in certain positions of the rotor 14 with teeth 22 of the stator 18, in these escape positions also coincides the central longitudinal axis Z of two opposing teeth 22 of a tooth pair substantially with the magnetic orientation of the respective aligned rod together.
  • the central longitudinal axis M of the coil arrangement 60 is oriented approximately transversely to the direction of movement of the rotor 16 and is aligned approximately with the central longitudinal axis of two opposing teeth of a pair of teeth.
  • the stator 18 furthermore has two magnetically conductive outer regions 52, 52 'lying outside the two stacks 14, 14' of the rotor 16, which are preferably produced as iron sheet packages because of the virtually exclusively two-dimensional magnetic flux guide. However, it is also possible to form these as a soft magnetic molded body made of sintered iron metal powder.
  • These outer areas 52, 52 'of the stator 18 are designed in cross-section substantially comb-shaped and have at their, the stacks 14, 14' of the rotor 16 facing ends of teeth 22, the teeth of the inner areas 50, 50a of the Stand 18 mirror image. correspond.
  • a predetermined distance A which is dimensioned to be substantially equal to the dimension of an even number (in the illustrated embodiment, two) of permanent magnetic rods 30, 30 'of the two stacks 14 , 14 '(with associated spacers) in the direction of movement B of the rotor 16.
  • the length of the outer, in cross-section comb-shaped regions 52, 52 'of the stator 18 is dimensioned so that the magnetic rods of the rotor 16 facing, corresponding teeth 22 facing at both ends in each case a magnetic rod of different orientation.
  • the teeth 22 of the pair of teeth 22d are aligned with an outwardly oriented magnetic bar while the teeth 22 of the corresponding pair of teeth 22c are aligned with an inwardly oriented magnetic bar.
  • the teeth 22 of the tooth pair 22e which correspond to the teeth 22 of the tooth pair 22b
  • the teeth 22 of the tooth pair 22f which correspond to the teeth 22 of the pair of teeth 22a.
  • the outer regions 52 of the stator 18 form a magnetic yoke body.
  • the comb-shaped portions of the outer portions 52, 52 'of the upright 18 are illustrated as three single nested C-shaped yokes.
  • the two outer portions 52, 52 'of the stator 18 each as Package of one-piece soft magnetic comb-shaped sheets, each having the teeth to make.
  • An essential advantage of the arrangement according to the invention of the outer region (s) of the stator 18 is that virtually no magnetic leakage flux is emitted into the environment.
  • stator 18 with its inner 50, 50a and outer regions 52, 52 'is shown exempted in FIG. In this case, one of the outer regions 52 'and the upper inner region 50 is omitted.
  • the outer portions 52, 52 'of the stator 18 in addition to or instead of the inner portions 52 of the stator 18 have at least one stator coil.
  • the dimension of the coil arrangement 60, 60a in the direction of movement of the rotor 16 is greater than the distance between two adjacent tooth pairs of the stator 18.
  • Fig. 5 a second embodiment of an electric linear actuator 10 is illustrated.
  • reference numerals used in the preceding paragraph designate parts or components with the same or comparable function or mode of operation and are therefore explained below only in so far as their specific design, function or mode of operation deviates from those described above.
  • the rotor 16 has a stack 14 of a plurality of superposed, permanent magnetic rods 30 having a substantially cuboidal shape.
  • the stator 18 is formed as a soft magnetic laminated core stack.
  • the stator 18 has a plurality of tooth pairs 22a... 22f with opposing teeth 22. Between the teeth 22 of a pair of teeth, the stack 14 is received to form an air gap 24 or 24 ',
  • On one side of the stack 14 of the rotor 16 (in Rg. 5 on the right side) of the stator 18 has two magnetically conductive inner portions 50, 50 a, which are arranged in the direction of movement B of the rotor 16 from each other at a predetermined distance A.
  • Each of the two inner regions 50, 50a of the stator 18 is in each case surrounded by a substantially hollow-cylindrical coil arrangement 60, 60a.
  • These two inner regions 50, 50a of the stator 18 practically form the legs of a horizontal "U", the Kirsjoch- is formed by a magnetically conductive outer region 52 '.
  • the second stack of the rotor is omitted and the stator iron is continuously formed.
  • the outboard portion 52 of the upright 18 located outside of the runner 16 is substantially comb-shaped in cross-section and has at its the stacking 14 of the rotor 16 end facing teeth 22 which correspond in shape to the teeth of the inner regions 50, 50a of the stator 18 mirror images.
  • a predetermined distance A which is dimensioned to be substantially equal to the dimension of an even number (in the embodiment shown, two) of permanent-magnetic rods 30, 30 '.
  • the two stacks 14, 14 '(with associated spacers) in the direction of movement B of the rotor 16 matches.
  • the length of the cross-sectionally comb-shaped regions 52, 52 'of the stator 18 is dimensioned so that the magnetic rods of the rotor 16 facing, corresponding teeth 22 are opposite to a magnetic rod of different orientation at both ends.
  • the rotor 16 a rod-shaped drive member 15 which has a slot 15a at its free end (in Rg. 1 below).
  • a rod 19 engages in the direction of movement B of the rotor 16 longitudinally displaceable a rod 19 with a at its free end (in Rg. 1 below) trained, opposite same slot 19a.
  • the rod 19 is connected to a circular cylindrical impact member 21 made of high-strength steel. Through the two with their slots 15a, 19a nested in the ends of the impact member 21 is coupled with the rotor 16 so geared that the impact member 21 can transmit a mechanical impulse to a direction indicated by reference numeral 23 tool of electric percussion hammer in the direction of movement B.
  • the tool 23 of the electric percussion hammer and the impact member 21 are at least partially in a direction indicated by the reference numeral 25 guide tube - in the sliding seat - added.
  • the path of the tool 23 of the electric percussion hammer is limited by a step 25a in the guide tube, so that during the retraction of the percussion part 21 of the tool 23, these two separate from each other spatially in the direction of movement of the rotor 16.
  • the stepped guide tube 25 instead of the stepped guide tube 25, however, other configurations, for. B. guide rails with corresponding travel limit stops 25a for the tool 23 of the electric percussion hammer possible.
  • a loose coupling is exemplified in Fig. Ia, which is also an acceleration of the percussion part 21 by the rotor 16 in the direction of the tool 23 and a tool holder, a free-flying phase of the percussion part 21 until its impact on the tool 23, as well a return of the sliding part 21 away from the tool 23 allows.
  • Fig. Ia is also an acceleration of the percussion part 21 by the rotor 16 in the direction of the tool 23 and a tool holder, a free-flying phase of the percussion part 21 until its impact on the tool 23, as well a return of the sliding part 21 away from the tool 23 allows.
  • the coil assembly of the stator 18 is electrically connected to an electronic control not further illustrated and is energized by the latter so that the rotor
  • the coil assembly 60, 60 a can be energized by electronic control such that the rotor 16 the striking member 21 in the opposite direction (back) pulls.
  • the rotor 16 moves the impact member 21 on the tool or the tool holder in the electric impact tool out with a first speed, and with a second, lower speed of the tool 23 or the tool holder away.
  • the rotor in another, also exemplary embodiment of the loose coupling can also be provided with a driving rod, which projects into a substantially circular cylindrical working chamber and is slidable in this by a seal in the sealing seat in the direction of movement of the rotor.
  • a working piston In the working chamber is also a working piston, which is also slidable in the direction of movement of the rotor. The working piston can thus strike a tool of the electric impact tool, which is in a tool holder -. by plugging, a catch, or the like - is held.
  • a working fluid for example in the form of air, so that upon movement of the drive rod in the direction of movement B of the rotor, the working piston performs a corresponding - albeit cushioned - longitudinal thrust movement on the tool holder.
  • the "air cushion" between the drive ram and the working piston practically prevents an immediate reaction from a backlash of the tool on the runner.
  • the wall of the cylindrical working chamber may be provided with a stepped stop to limit the movement of the tool holder, so that during the retraction of the drive rod of the working piston from the tool in the direction of movement of the rotor spatially separate.
  • a stepped tubular working chamber but other configurations, for. B. guide rails with corresponding Wegbegrenzungsanellen for the tool of the electric impact tool possible.
  • the illustrated embodiments are particularly suitable to realize the required stroke of the tool of about 10-200 mm with the required single impact energy of about 3 to about 150 joules and a stroke rate of about 150 to 3000 per minute in a relatively small space.

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Abstract

Ein Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeuges ist ausgestattet mit Läufer und einem Ständer, wobei der Läufer wenigstens zwei voneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnete Stapel übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe aufweist, der Ständer zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material gebildet ist und zumindest zwei Zahnpaare mit einander gegenüberstehenden Zähnen aufweist, von denen jedes Zahnpaar jeweils einen der beiden Stapel zwischen sich unter Bildung eines Luftspaltes aufnimmt, wobei der Ständer wenigstens zwei zwischen den beiden Stapeln befindliche magnetisch leitende innere Bereiche aufweist, die in der Bewegungsrichtung des Läufers voneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind und jeweils zumindest teilweise von einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Spulenanordnung umgeben sind, deren Mittellängsachse etwa quer zu der Bewegungsrichtung des Läufers orientiert ist, und der Läufer ein Antriebsglied aufweist, das auf ein Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges einen mechanischen Impuls übertragen kann.

Description

LINEARAKTOR FÜR EIN ELEKTRO-SCHLAGWERKZEUG
Beschreibung
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch zu betreibenden Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug mit einem Läufer und einem Ständer, wobei der Läufer auf ein Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges einzuwirken eingerichtet ist. Die Anwendungsgebiete derartiger Elektro-Schlaghämmer sind zum Beispiel Hoch- und Tiefbau, Anlagenbau, Betonwerke, Kunststeinbetriebe, Gießereien, Installationsfirmen, die Bearbeitung von Natur- und Kunststein sowie jeder Art von Mauerwerk und Beton, das Stemmen, Meißeln, Aufbrechen, Graben, Stocken, Klopfen, Stampfen und Entgraten, das Aufbrechen von Beton und Asphalt sowie gerölldurchsetzten Erdreich, das Abbrechen in Beton, Mauerwerk und anderen Baustoffen, das Aufreißen von Straßen und Beton, Asphalt, Teer sowie Holz- und Steinpflaster, das Abstechen von Ton, Lehm, Torf sowie Salzen, das Zerkleinern festgefahrener oder gestampfter Böden, oder das Einrammen von Pfählen und Erdungsstäben.
Stand der Technik
Aus der betrieblichen Paxis sind Aufbruchhämmer bekannt, bei denen nach Betätigung eines Handschalthebels ein Wechselstrom-Universalmotor durch ein Getriebe einen Kurbeltrieb antreibt. Die daraus resultierende rotierende Bewegung eines Kurbeltriebzapfens des Kurbeltriebes wird mit Hilfe eines Pleuels und einem Führungskolben zur geradlinigen Bewegung umgewandelt und durch ein Luftpolster an einen Schlagkolben weitergegeben. Der Schlagkolben schlägt dann direkt auf ein an dem Aufbruchhammer angebrachtes, vom Einsatzzweck abhängiges Werkzeug (Spitzmeißel, Sternprofilmeißel, Flachmeißel, Keilmeißel, Breitmeißel, Spaten, Asphaltschneider, Stampfeinsatz, Stampfstößel, Rammhaube zum Rammen von Pfählen, oder Treibdorn). Eine eingebaute Elektronik-Regelung sorgt für geringen Einschaltstrom und eine konstante Drehzahl des Antriebsmotors.
Aus der DE 10259566 Al ist eine schlagende Elektro-Handwerkzeugmaschine bekannt, bei der längs einer Schlagachse durch einen Elektromotor ein Werkzeug geschlagen wird. Dabei hat der Elektromotor eine quer zur Schlagachse angeordnete Rotorwelle mit einem Rotorblechpaket und einem Motorritzel, welches eine Schlagwerksbaugruppe mit einem Exzenter über ein Schlagwerksgetriebe antreibt. Das Rotorblechpaket ist bezüglich der Schlagachse vollständig diametral zum Schlagwerksgetriebe angeordnet. Die US 1,871,446 zeigt einen Elektrohammer, bei dem die Ständerspulen in Reihe angeordnet sind und separate, nicht zusammenwirkende Magnetkreise bilden. Im Läufer sind mit den jeweiligen Ständerspulen kooperierende Sekundärspulen vorgesehen.
Technologischen Hintergrund zeigende Schriften sind die US 2,892,140, die DE 10025 371 Al, die DE 30 30 910 Al, und die DE 102 04 8861 Al.
Der Erfindung zugrunde liegendes Problem
Die für viele Anwendungsgebiete, zum Beispiel Abbau- und Abbrucharbeiten von Beton, Mauerwerk und Stein, aber auch bei mittleren und schweren Wanddurchbrüchen, Wandabbrüchen und Nacharbeiten, bei der Bausanierung und im Sanitärbereich, sowie für Abbrucharbeiten am Boden und Durchbrüche am Boden erforderliche Schlagleistung, Einzelschlagenergie und Schlagzahl kann bei relativ niedrigem Gewicht des Elektro-Schlaghammers nur schwer erreicht werden. Außerdem benötigen bekannte Anordnungen viel Bauraum.
Erfindunqsgemäße Lösung
Zur Behebung dieser Nachteile lehrt die Erfindung einen elektrisch zu betreibenden Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug, der durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert ist.
Aufbau, Weiterbildungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung Erfindungsgemäß hat der Linearaktor in dem Elektro-Schlagwerkzeug einen Läufer und einen Ständer, wobei der Läufer wenigstens einen Stapel übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe aufweist. Der Ständer ist zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material gebildet und weist wenigstens ein Zahnpaar mit einander gegenüberstehenden Zähnen auf, von denen jedes Zahnpaar einen Stapel zwischen sich unter Bildung eines jeweiligen Luftspaltes aufnimmt. Der Ständer weist wenigstens zwei magnetisch leitende innere Bereiche auf, die in der Bewegungsrichtung des Läufers voneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind und jeweils zumindest teilweise von einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Spulenanordnung umgeben sind, deren Mittellängsachse etwa quer zu der Bewegungsrichtung des Läufers orientiert ist. In seiner einfachsten Ausgestaltung hat der Läufer einen Stapel übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe. Seitlich daneben sind auf einer Seite des Läufers die Spulenanordnung des Ständers sowie die von den Spulenanordnungen umgebenen wenigstens zwei magnetisch leitenden inneren Bereiche angeordnet. Um ein Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges zu betätigen, weist der Läufer ein Antriebsglied auf, das über eine lose Kopplung mit dem Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges zusammenwirkt, um einen mechanischen Impuls auf dieses zu übertragen. Dabei hat die Erfindung erkannt, dass bei einer solchen Anordnung des Linearaktors die beiden Spulenanordnungen so betrieben werden können, dass der magnetische Fluss durch den einen der beiden magnetisch leitenden inneren Bereiche zu jedem Zeitpunkt im Wesentlichen gegengleich zum magnetischen Fluss durch den anderen magnetisch leitenden inneren Bereich ist. Somit bildet die Gesamtanordnung aus den beiden Spulenanordnungen mit der zugehörigen Ständeranordnung im Zusammenspiel mit den dauermagnetischen Läuferstäben einen in sich geschlossenen Magnetkreis. Mit anderen Worten kann bei der Erfindung der von der einen Spulenanordnung in die eine Richtung induzierte magnetische Fluss von der anderen Spulenanordnung zur gleichen Zeit in die andere Richtung induziert werden, so dass sich der Kreis schließt.
Erfindungsgemäß kann der Läufer zwei oder mehr voneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnete Stapel dauermagnetischer Stäbe aufweisen und die magnetisch leitenden inneren Bereiche des Ständers können zwischen den Stapeln des Läufers angeordnet sein.
Ein weiteres der Erfindung zugrunde liegendes Konzept besteht darin, den die Ankerdurch- flutung bewirkenden Teil des Ständers, nämlich den Spulenbereich mit der Ständerspulenanordnung räumlich aus dem die Kraft des Linearaktors bildenden Teil, nämlich dem Zahnbereich des Ständers "herauszutrennen". Damit kann im Vergleich zu herkömmlichen Linearmotoren, bei denen die Ständerspulen jeweils zwischen zwei Zähnen des Ständers angeordnet sind, eine erheblich höhere Ankerdurchflutung erreicht werden. Dies liegt daran, dass die Spule durch die erfindungsgemäße Gestaltung erheblich weniger räumliche Einschränkungen hat und so auf minimale (ohmsche) Verluste - und damit einhergehende maximale Magnetfeldinduktion - optimiert werden kann. Die Anordnung der Ständerspulenanordnung, deren Mittellängsachse quer zur Bewegungsrichtung des Läufers orientiert ist oder mit anderen Worten im Wesentlichen mit der Mittellängsachse zweier einander gegenüberstehender Zähne eines Zahnpaares fluchtet, ist magnetisch besonders effizient, da der durch eine so orientierte Spule induziert magnetische Fluss durch die zu beiden Stirnseiten der Spule befindlichen Zahnpaare gleichermaßen fließt. Damit wird in beiden Stapeln der dauermagnetischen Stäbe eine übereinstimmende Kraft erzeugt. Dies vermeidet ohne weitere besondere Maßnahmen einen Schräglauf des Läufers.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die hohlzylindrische Spulenanordnung einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt gesehen längs ihrer Mittellängsachse M hat. Damit umschließt eine in der Außenkontur im Wesentlichen rechteckige Spule mit einer ebenfalls im Wesentlichen rechteckigen Ausnehmung die jeweiligen magnetisch leitenden inneren Bereiche des Ständers. Durch die Abmessungen der dauermagnetischen Stäbe in der Bewegungsrichtung des Läufers bzw. die Abmessungen eines Zahns des Ständers in der Bewegungsrichtung des Läufers ist eine Polteilung definiert, die kleiner ist als die Abmessung der Ständerspule in deren Längsrichtung.
Gleichermaßen werden die Kraft bzw. Bewegung hervorrufenden Läufermagnetpol/Ständerzahn-Anordnungen konzentriert, so dass diese nicht durch Ständerspulenanordnungen unterbrochen sind. Dies erlaubt eine sehr kleine Polteilung, welche wiederum eine hohe Kraftdichte bewirkt. Außerdem sind mit der erfindungsgemäßen Anordnung Teilhübe des Läufers möglich.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen ünearaktors besteht darin, dass praktisch nur die magnetisch wirksamen Komponenten (die Dauermagnete) zur trägen Masse des Läufers beitragen, während alle anderen Teile des Aktors (Spulen, magnetischer Rückschluss, etc.) dem Ständer zugeordnet sind. Damit kann ein besonders hohes Verhältnis von durch den Aktor ausgeübter Kraft zu träger Masse erzielt werden.
Durch die sehr einfach gestaltbare (einphasige und hohlzylindrische, zum Beispiel im Querschnitt rechteckige) Anordnung der Ständerspulenanordungen ist es möglich, den Einfluss der auf die Spule wirkenden Rüttelkräfte gering zu halten, so dass Vibrationen der Spule oder Reibung der Spule an der Wandung der Ständerspulenkammer gering sind. Damit ist es möglich, mit minimalem Isolationsmaterial bzw. Auskleidungsmaterial der Ständerspulenkammer auszukommen. Auch dies trägt zur Kompaktheit und Zuverlässigkeit der Gesamtanordnung bei. Außerdem bewirkt der einfache Aufbau eine hohe Leistungsdichte auch bei kleinen Linearaktoren, da der erzielbare Füllfaktor der Ständerspulenkammer (Spulenvolumen in der Ständerspulenkammer bezogen auf das Gesamtvolumen der Ständerspulenkammer) hoch ist.
Jeder Zahn kann erfindungsgemäß in der Bewegungsrichtung des Läufers eine Abmessung aufweisen, die im wesentlichen mit der Abmessung eines dauermagnetischen Stabes in der Bewegungsrichtung des Läufers übereinstimmt, so dass in einer vorbestimmten Stellung des Läufers wenigstens ein Zahnpaar des Ständers mit jeweils einem dauermagnetischen Stab fluchtet.
Vorzugsweise sind in der Bewegungsrichtung des Läufers sind benachbarte Zahnpaare des Ständers relativ zu der Abmessung der dauermagnetischen Stäbe in der Bewegungsrichtung des Läufers so bemessen, dass, zwischen zwei dauermagnetischen Stäben, die mit zwei einander benachbarten Zahnpaaren des Ständers fluchten, wenigstens ein weiterer der dauermagnetischen Stäbe angeordnet ist.
Erfindungsgemäß können die magnetisch leitenden inneren Bereiche an ihren, dem Läufer zugewandten Ende wenigstens einen der Zähne aufweisen. Im Fall von einem Läufer mit zwei oder mehreren Stapeln haben die zwischen den beiden Stapeln befindlichen magnetisch leitenden inneren Bereiche des Ständers an ihren, den Stapeln des Läufers zugewandten Enden die Zähne.
Weiterhin kann der Ständer wenigstens einen außerhalb des Stapels des Läufers liegenden magnetisch leitenden äußeren Bereich aufweisen, der an seinen, dem Stapel des Läufers zugewandten Ende wenigstens einen der Zähne aufweist.
Im Fall von einem Läufer mit zwei Stapeln kann der Ständer auch zwei außerhalb der beiden Stapel des Läufers liegende magnetisch leitende äußere Bereiche aufweisen, die an ihren, den Stapeln zugewandten Enden die Zähne aufweisen.
Erfindungsgemäß ist der außen liegende Bereich des Ständers zumindest in einem Teilabschnitt im Querschnitt im Wesentlichen kammförmig gestaltet. Dabei bilden die Zähne des Kamms die äußeren (außen liegenden) Zähne der Zahnpaare.
Benachbarte Stäbe eines Stapels haben erfindungsgemäß eine abwechselnde magnetische Orientierung, wobei die Längsachse dieser Orientierung im Wesentlichen mit der Mittellängsachse zweier einander gegenüberstehender Zähne eines Zahnpaares fluchtet.
Erfindungsgemäß kann die Mittellängsachse der Spulenanordnung etwa quer zur Bewegungsrichtung des Läufers orientiert sein. Gleichermaßen kann erfindungsgemäß die Mittellängsachse der Spulenanordnung etwa mit der Mittellängsachse zweier einander gegenüberstehender Zähne eines Zahnpaares fluchten oder zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zu ihr orientiert sein. Dies erlaubt eine abgekröpfte Gestaltung der inneren Bereiche des Ständers, zum Beispiel um entsprechenden Montageraum für die Spulenanordnungen zu erhalten.
Der vorbestimmte Abstand zwischen den zwei magnetisch leitenden inneren Bereichen kann in Übereinstimmung mit der Erfindung so bemessen sein, dass er im Wesentlichen mit der Abmessung einer geraden Anzahl von dauermagnetischen Stäben der beiden Stapel in der Bewegungsrichtung des Läufers übereinstimmt.
Jeweils zwei benachbarte dauermagnetische Stäbe der beiden Stapel des Läufers können erfindungsgemäß durch magnetisch nicht wirksame Abstandshalter in einem vorbestimmten Abstand miteinander verbunden sein. Diese Abstandshalter können ein magnetisch nicht wirksames Leichtmaterial (Aluminium, Titan, Kunststoff - auch mit Glasfaser- oder Kohlefasereinlagerungen - oder dergl.) enthalten. Damit ist die träge Masse des Läufers gering aber seine Stabilität hoch.
Durch die Abmessungen der dauermagnetischen Stäbe in der Bewegungsrichtung des Läufers und die Abmessungen der Zähne des Ständers in der Bewegungsrichtung des Läufers kann erfindungsgemäß eine Polteilung definiert sein, die kleiner ist als die Abmessung der Ständerspulenanordnung in der Bewegungsrichtung des Läufers.
Der/die äußeren Bereich/e des Ständers können erfindungsgemäß zusätzlich oder an Stelle der inneren Bereiche des Ständers wenigstens eine Ständerspule aufweisen.
Die Abmessung der Spulenanordnung des Ständers in Bewegungsrichtung des Läufers kann erfindungsgemäß größer sein als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zahnpaaren des Ständers.
Der Ständer (der innere und/oder der äußere magnetisch leitende Bereich) ist wegen des praktisch ausschließlich zweidimensionalen Magnetflussverlaufs durch den Ständer vorzugsweise aus Elektroblechteilen aufgebaut. Es ist jedoch auch möglich, ihn zumindest teilweise als einen weichmagnetischen Formkörper, vorzugsweise aus gepresstem und/oder gesintertem Metallpulver herzustellen.
Erfindungsgemäß bilden die äußeren Bereiche des Ständers zumindest teilweise einen magnetischen Rückschlusskörper.
Durch die hohe Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Anordnung können die Querabmessungen des Linearaktors mit den notwendigen Leistungsdaten sehr klein gehalten werden. Dies erlaubt den Einsatz in beengten Bauräumen.
Für die lose Kopplung des erfindungsgemäßen Linearaktors mit dem Werkzeug des Elektro- Schlagwerkzeuges zur Übertragung der Schlagenergie sind die unterschiedlichsten Ausgestal- tungen möglich. So kann zum Beispiel das Antriebsglied mit einem Schlagteil in Bewegungsrichtung des Läufers längsverschieblich derart getrieblich gekoppelt sein, dass das Schlagteil den mechanischen Impuls auf das Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Läufers übertragen kann.
Die Spulenanordnung des Ständers kann dazu eingerichtet sein, durch eine elektronische Steuerung derart bestromt zu werden, dass das Antriebsglied vor einem Auftreffen des Schlagteils auf das Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlagwerkzeug seine Bewegung abbremst und das Schlagteil einen vorbestimmten Weg in einer Freiflugphase zurücklegt. Unter Freiflugphase ist dabei eine Bewegung des Schlagteils in Bewegungsrichtung des Läufers verstanden, in der das Schlagteil nicht oder praktisch nicht mehr von dem Antriebsglied auf das Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlagwerkzeug befördert wird; vielmehr „fliegt" das Schlagteil infolge einer vorherigen, von dem Läufer durch Antriebsglied auf das Schlagteil ausgeübten, Beschleunigung ohne weitere Antriebskopplung mit dem Läufer auf das Werkzeug oder die Werkzeugaufnahme zu. Mit anderen Worten hat sich das Schlagteil von dem Antriebsteil gelöst. Durch die Freiflugphase des Schlagteils wird eine mechanische Entkopplung des Werkzeugs oder der Werkzeugaufnahme von dem Läufer des Linearaktors im Moment des Auftreffens des Schlagteils auf das Werkzeug oder die Werkzeugaufnahme erreicht. Diese lose Kopplung hat zur Folge, dass die einzelnen Komponenten des Linearaktors, insbesondere dessen Läufer, nicht so stark mechanisch belastet sind.
Die Spulenanordnung des Ständers kann des Weiteren dazu eingerichtet sein, durch eine elektronische Steuerung derart bestromt zu werden, dass das Antriebsglied das Schlagteil in Richtung auf das auf das Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlagwerkzeug hin, und von dem Werkzeug oder der Werkzeugaufnahme weg wieder in die Ausgangsposition bewegt.
Um ein Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeug zu betätigen, kann der Läufer auch einen Treibstößel aufweisen, der mit einer Arbeitskammer zusammenwirkt, in der ein Arbeitskolben verschieblich aufgenommen ist, der dazu eingerichtet ist, auf das Werkzeug des Elektro- Schlaghammers zu schlagen, wobei sich in der Arbeitskammer zwischen dem Treibstößel und dem Arbeitskolben ein Arbeitsmedium befindet, so dass bei einer Bewegung des Treibstößels in der Bewegungsrichtung des Läufers der Arbeitskolben eine damit korrespondierende Bewegung ausführt. Bn Unterschied der erfindungsgemäßen Anordnung zu der oben geschilderten bekannten Anordnung eines Aufbruchhammers ist, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Linearaktors bzw. dessen lose Ankopplung an das Werkzeug des Elektro-Schalgwerkzeuges die zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Wechselstrom-Universalmotors in eine geradlinige Bewegung erforderlichen Komponenten (Getriebe, Kurbeltrieb mit Kurbeltriebzapfen, und Pleuel) entfallen.
Dabei kann der Treibstößel zumindest abschnittsweise in die zum Beispiel hohlzylindrisch gestaltete Arbeitskammer hinein ragen. Außerdem ist das Arbeitsmedium vorzugsweise ein kompressibles Medium, z.B. Luft oder ein anderes Gas; es ist jedoch auch möglich, ein in- kompressibles Medium, z.B. Öl, Wasser oder dergl. zu verwenden. Schließlich kann wenigstens ein Anschlag vorgesehen sein, mit dem der Arbeitskolben zusammenwirkt, um die Bewegung des Arbeitskolbens in eine oder beide Richtungen seiner Bewegung zu begrenzen.
Der Arbeitskolben kann in der Arbeitskammer derart angeordnet sein, dass die durch ihn ausgeführte Bewegung etwa längs der Bewegungsrichtung des Läufers orientiert ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bewegungsrichtung des Läufers und die Bewegungsrichtung des Arbeitskolben bzw. mit diesem verbundenen Werkzeuges des Elektro-Schlagwerkzeugs nicht kolinear sind sondern einen Winkel miteinander einschließen.
Durch das Arbeitsmedium zwischen dem Treibstößel und dem Arbeitskolben in der Arbeitskammer wird die Energie von dem Linearaktor auf den Arbeitskolben bzw. das Werkzeug übertragen. Dabei wird im Fall eines kompressiblen Mediums eine mechanische Entkopplung des Arbeitskolben bzw. des Werkzeugs von dem Läufer des Linearaktors erreicht. Diese Entkopplung hat zur Folge, dass die einzelnen Komponenten des Linearaktors, insbesondere dessen Läufer, nicht so stark mechanisch belastet sind. Falls eine stärkere Kopplung gewünscht ist, kann dies durch Verwendung eines inkompressiblen Mediums erreicht werden, wobei z.B. durch ein federbelastetes Druckaufnahmegefäß die Kopplung einstellbar ist.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden anhand der nachstehenden Beschreibung erläutert, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.
Kurzbeschreibunα der Zeichnungen
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearaktors in einem Elektro-
Schlagwerkzeug schematisch in perspektivischem Längsschnitt veranschaulicht. In Rg. Ia ist eine alternative Ausführungsform einer losen getrieblichen Kopplung eines Schlagteils mit dem Läufer schematisch in perspektivischem Längsschnitt veranschaulicht.
In Rg. 2 ist eine Ausführungsform einer Spulenanordnung des erfindungsgemäßen Linearaktors in dem Elektro-Schlagwerkzeug schematisch in perspektivischer Draufsicht veranschaulicht.
In Rg. 3 ist eine Ausführungsform eines Ständers des erfindungsgemäßen Linearaktors in dem Elektro-Schlagwerkzeug schematisch in perspektivischer Draufsicht veranschaulicht.
In Rg. 4 ist eine Ausführungsform eines Stapels aus Magnetstäben des erfindungsgemäßen Linearaktors in dem Elektro-Schlagwerkzeug schematisch in perspektivischer Draufsicht veranschaulicht.
In Rg. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearaktors in dem Elektro-Schlagwerkzeug schematisch in perspektivischem Längsschnitt veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen
In Rg. 1 ist eine erste Ausführungsform eines elektrischen Linearaktors 10 in einem Elektro- Schlagwerkzeug veranschaulicht, der Läufer 16 und einen Ständer 18 hat.
Der Läufer 16 hat zwei voneinander in einem Abstand L angeordnete parallele Stapel 14, 14' aus einer Vielzahl übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe 30, 30' mit im Wesentlichen quaderförmiger Gestalt.
Der Ständer 18 ist als weichmagnetischer Formkörper aus gesintertem Eisen-Metallpulver oder aus geschichteten Eisenblechen gebildet. Der Ständer 18 hat mehrere Zahnpaare 22a, 22a'; 22b, 22b'; 22c, 22c'; 22d, 22d'; 22e, 22e'; 22f, 22f mit einander gegenüberstehenden Zähnen 22. Zwischen den Zähnen 22 eines Zahnpaares ist jeweils einer der beiden Stapel 14, 14' unter Bildung eines Luftspaltes 24 bzw. 24' aufgenommen.
Zwischen den beiden Stapeln 14, 14' des Läufers 16 hat der Ständer 18 magnetisch leitende innere Bereiche 50, 50a, die in der Bewegungsrichtung B des Läufers 16 voneinander in einem vorbestimmten Abstand A angeordnet sind. Jeder der beiden inneren Bereiche 50, 50a des Ständers 18 ist jeweils von einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Spulenanordnung 60, 60a umgeben. Die Mittellängsachse M der jeweiligen Spulenanordnungen 60, 60a ver- läuft etwa quer zu der Bewegungsrichtung B des Läufers 16. Die Spulenanordnung 60, 60a ist zum Erzielen eines möglichst hohen Füllfaktors als Kupferbandspule ausgeführt.
Die beiden Spulenanordnung 60, 60a sind so mit Strom zu beaufschlagen, dass sie jeweils ein Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung erzeugen. In Fig. 1 erzeugt die obere Spulenanordnung 60 in der gezeigten Stellung des Läufers 16 ein Magnetfeld, das im Wesentlichen längs der Mittellängsachse der Spulenanordnung 60 von links nach rechts orientiert ist, während die untere Spulenanordnung 60a in der gezeigten Stellung des Läufers 16 ein Magnetfeld erzeugt, das im Wesentlichen längs der Mittellängsachse der Spulenanordnung 60 von rechts nach links orientiert ist. Dies wechselt, um den Läufer 16 längs der Bewegungsrichtung B (auf oder ab) zu treiben.
Da jede Spulenanordnung 60, 60a über ihre gesamte Erstreckung den jeweiligen der beiden inneren Bereiche 50, 50a des Ständers 18 vollständig umgibt, kann sie mit maximalem Wicklungsraum ausgefüllt sein. Wie in den Fig. 1 und 2 durch entsprechende Pfeile - bzw. Pfeilspitzen und Pfeilenden - veranschaulicht, sind die beiden Spulenanordnungen 60, 60a so zu bestromen, dass sie in dem mittleren Abschnitt 64, in dem sie aneinander anliegen, jeweils Strom in der gleichen Richtung führen (siehe Fig. 2).
In der gezeigten Anordnung ist der Läufer 16 aus zwei parallel ausgerichteten Stapeln 14, 14' gebildet, dessen Magnetstäbe aus dauermagnetischem Material (zum Beispiel Samarium- Cobalt) gebildet sind. Die einzelnen Magnetstäbe 30 sind bündig übereinander angeordnet, wobei die magnetische Orientierung der Magnetstäbe 30 abwechselnd (vom inneren Bereich des Ständers 18 nach außen und umgekehrt) ausgerichtet ist. Außerdem sind die Magnetstäbe 30 in ihren Abmessungen so gestaltet, dass in einer vorbestimmten Stellung des Läufers 16 einer der Magnetstäbe 30 zwischen zwei Zähnen 22 eines Zahnpaares des Ständers 18 fluchtet. Benachbarte Stäbe 30, 30' eines Stapels 14, 14' haben eine abwechselnde magnetische Orientierung N -> S, S <- N. Jeder dieser Stäbe fluchtet damit in bestimmten Stellungen des Läufers 14 mit Zähnen 22 des Ständers 18, In diesen Flucht-Stellungen fällt auch die Mittellängsachse Z zweier einander gegenüberstehender Zähne 22 eines Zahnpaares im Wesentlichen mit der magnetischen Orientierung des jeweiligen fluchtenden Stabes zusammen. Ersichtlich ist auch die Mittellängsachse M der Spulenanordnung 60 etwa quer zur Bewegungsrichtung des Läufers 16 orientiert und fluchtet etwa mit der Mittellängsachse zweier einander gegenüberstehender Zähne eines Zahnpaares.
Zwischen zwei benachbarten Magnetstäben 30 eines Stapels 14, 14' sind zur Verringerung der trägen Masse des Läufers 16 magnetisch nicht wirksame, ebenfalls quaderförmige Ab- standshalter 34, 34' aus Kunststoff, zum Beispiel aus kohlefaserverstärktem Kunststoff eingefügt. Die zueinander benachbarten Dauermagnetstäbe 30 und die magnetisch nicht wirksamen Abstandshalter 34, 34' sind fest mit einander verbunden. Mit anderen Worten befinden sich im beweglichen Teil des Aktors (dem Läufer) keine Magnetfluss leitenden Teile (wie zum Beispiel Fluss-Leitstücke), sondern nur Dauermagnete, die stets optimal im magnetischen Feld angeordnet sind. Diese Anordnung hat auch den Vorteil einer Gewichtseinsparung. Sofern quaderförmige Stäbe aus dauermagnetischem Material nicht mit ausreichender magnetischer Feldstärke zur Verfügung stehen, ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Stäbe aus Dauermagnetsegmenten so zusammenzusetzen, dass ein (von innen nach außen oder umgekehrt) gerichtetes Magnetfeld quer zur Bewegungsrichtung des Läufers 16 entsteht.
Der Ständer 18 hat des Weiteren zwei außerhalb der beiden Stapel 14, 14' des Läufers 16 liegende, magnetisch leitende äußere Bereiche 52 52', die wegen der praktisch ausschließlich zweidimensionalen Magnetflussführung bevorzugt als Eisenblechpakete hergestellt sind. Es ist jedoch ebenfalls möglich, diese als weichmagnetische Formkörper aus gesintertem Eisen- Metallpulver zu formen. Diese außen liegenden Bereiche 52, 52' des Ständers 18 im Querschnitt im Wesentlichen kammförmig gestaltet und haben an ihren, den Stapeln 14, 14' des Läufers 16 zugewandten Enden Zähne 22, die in ihrer Form den Zähnen der innen liegenden Bereiche 50, 50a des Ständers 18 spiegelbildlich. entsprechen.
Zwischen den magnetisch leitenden inneren Bereichen 50, 50a liegt ein vorbestimmter Abstand A, der so bemessen ist, dass er im Wesentlichen mit der Abmessung einer geraden Anzahl (in der gezeigten Ausführungsform sind es zwei) von dauermagnetischen Stäben 30, 30' der beiden Stapel 14, 14' (mit zugehörigen Abstandshaltern) in der Bewegungsrichtung B des Läufers 16 übereinstimmt. Die Länge der außen liegenden, im Querschnitt kammförmig gestalteten Bereiche 52, 52' des Ständers 18 ist so bemessen, dass den Magnetstäben des Läufers 16 zugewandte, korrespondierende Zähne 22 an beiden Enden jeweils einem Magnetstab unterschiedlicher Orientierung gegenüberstehen. Mit anderen Worten fluchten in einer bestimmten Stellung des Läufers die Zähne 22 des Zahnpaares 22d mit einem nach außen orientierten Magnetstab, während die Zähne 22 des korrespondierenden Zahnpaares 22c mit einem nach innen orientierten Magnetstab fluchten. Entsprechendes gilt für die Zähne 22 des Zahnpaares 22e, die mit den Zähnen 22 des Zahnpaares 22b korrespondieren, so-wie für die Zähne 22 des Zahnpaares 22f, die mit den Zähnen 22 des Zahnpaares 22a korrespondieren. Damit bilden die äußeren Bereiche 52 des Ständers 18 einen magnetischen Rückschlusskörper. In der Fig. 1 sind die kammförmigen Bereiche der äußeren Bereiche 52, 52' des Ständers 18 als drei einzelne ineinander gesteckte C-förmige Joche veranschaulicht. Es ist jedoch auch möglich, die beiden äußeren Bereiche 52, 52' des Ständers 18 jeweils als Paket aus einstückigen weichmagnetischen kammförmigen Blechen, die jeweils die Zähne aufweisen, zu gestalten. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der/des äußeren Bereiche/s des Ständers 18 liegt darin, dass praktisch kein magnetischer Streufluss in die Umgebung abgegeben wird.
Zur besseren Veranschaulichung ist in Rg. 3 der Ständer 18 mit seinen inneren 50, 50a und äußeren Bereichen 52, 52' freigestellt gezeigt. Dabei ist einer der äußeren Bereichen 52' und der obere innere Bereich 50 weggelassen. In der Zeichnung nicht veranschaulicht, aber im Bereich der Erfindung liegt es, dass die äußeren Bereiche 52, 52' des Ständers 18 zusätzlich oder an Stelle der inneren Bereiche 52 des Ständers 18 wenigstens eine Ständerspule aufweisen. Ersichtlich ist die Abmessung der Spulenanordnung 60, 60a in Bewegungsrichtung des Läufers 16 größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zahnpaaren des Ständers 18.
In Rg. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Linearaktors 10 veranschaulicht. Dabei bezeichnen in den vorherigen Rg. verwendete Bezugszeichen Teile oder Komponenten mit gleicher oder vergleichbarer Funktion oder Wirkungsweise und sind daher nachstehend nur in so weit erneut verläutert, als ihre konkrete Ausgestaltung, Funktion oder Wirkungsweise von der oben beschriebenen abweicht.
Bei dieser Ausführungsform hat der Läufer 16 einen Stapel 14 aus einer Vielzahl übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe 30 mit im Wesentlichen quaderförmiger Gestalt. Der Ständer 18 ist als weichmagnetischer Blechpaketstapel gebildet. Der Ständer 18 hat mehrere Zahnpaare 22a ... 22f mit einander gegenüberstehenden Zähnen 22. Zwischen den Zähnen 22 eines Zahnpaares ist der Stapel 14 unter Bildung eines Luftspaltes 24 bzw. 24' aufgenommen,
Auf der einen Seite des Stapels 14 des Läufers 16 (in Rg. 5 auf der rechten Seite) hat der Ständer 18 zwei magnetisch leitende innere Bereiche 50, 50a, die in der Bewegungsrichtung B des Läufers 16 voneinander in einem vorbestimmten Abstand A angeordnet sind. Jeder der beiden inneren Bereiche 50, 50a des Ständers 18 ist jeweils von einer im Wesentlichen hohl- zylindrischen Spulenanordnung 60, 60a umgeben. Diese beiden inneren Bereiche 50, 50a des Ständers 18 bilden praktisch die Schenkel eines liegenden "U", dessen Verbindungsjoch- durch einen magnetisch leitenden äußeren Bereich 52' gebildet ist. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform der zweite Stapel des Läufers weggelassen und das Statoreisen durchgehend geformt. Der außerhalb des Läufers 16 liegende außen liegende Bereich 52 des Ständers 18 ist im Querschnitt im Wesentlichen kammförmig gestaltet und hat an seinen, dem Stapeln 14 des Läufers 16 zugewandten Ende Zähne 22, die in ihrer Form den Zähnen der innen liegenden Bereiche 50, 50a des Ständers 18 spiegelbildlich entsprechen.
Auch bei dieser Ausführungsform liegt zwischen den magnetisch leitenden inneren Bereichen 50, 50a ein vorbestimmter Abstand A, der so bemessen ist, dass er im Wesentlichen mit der Abmessung einer geraden Anzahl (in der gezeigten Ausführungsform sind es zwei) von dauermagnetischen Stäben 30, 30' der beiden Stapel 14, 14' (mit zugehörigen Abstandshaltern) in der Bewegungsrichtung B des Läufers 16 übereinstimmt. Gleichermaßen ist die Länge der im Querschnitt kammförmig gestalteten Bereiche 52, 52' des Ständers 18 so bemessen, dass den Magnetstäben des Läufers 16 zugewandte, korrespondierende Zähne 22 an beiden Enden jeweils einem Magnetstab unterschiedlicher Orientierung gegenüberstehen.
Vorstehend sind einphasig zu betreibende Linearaktoren beschrieben. Es ist jedoch auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, ein zwei- oder mehrphasige Anordnung des Linearaktors zu gestalten um eine gleichmäßigere Leistungsaufnahme des Linearaktors zu erzielen. Dazu sind die Zähne eines weiteren Statorensystems mit zugehörigen Spulen entsprechend dem/ den vorgesehenen Phasenversätzen der elektrischen Antriebsleistung geometrisch entlang des Magneten des Läufers versetzt zu positionieren.
Der Läufer 16 ein stangenförmiges Antriebsglied 15, das an seinem freien Ende (in Rg. 1 unten) ein Langloch 15a hat. In das Langloch 15a greift in Bewegungsrichtung B des Läufers 16 längsverschieblich ein Stab 19 mit einem an seinem freien Ende (in Rg. 1 unten) ausgebildeten, gegengleichen Langloch 19a ein. Der Stab 19 ist mit einem kreiszylindrischen Schlagteil 21 aus hochfestem Stahl verbunden. Durch die beiden mit ihren Langlöchern 15a, 19a ineinander fassenden Enden ist das Schlagteil 21 mit dem Läufer 16 derart getrieblich gekoppelt, dass das Schlagteil 21 auf ein mit dem Bezugszeichen 23 angedeutetes Werkzeug des Elektro-Schlaghammers in der Bewegungsrichtung B einen mechanischen Impuls übertragen kann.
Dabei liegen während einer „Schubphase" ein freies Ende v des Antriebsgliedes 15 sowie eine innere Stelle u dessen Langloches 15a jeweils an einer inneren Stelle v' des Langloches 19a des Stabes 19 bzw. an einem freien Ende u' des Stabes 19 an. Dann wird durch entsprechendes Ansteuern der Spulenanordnung des Ständers 18 ein Verlangsamen oder Abbremsen des Läufers 16 bewirkt, so dass die Schubberührung zwischen dem Stab 19 und dem Antriebsgliedes 15 sich löst; das Schlagteil befindet sich in einer „Freiflugphase", in der es keine Beschleunigung mehr erfährt. Die Freiflugphase ist beendet, wenn das von dem Läufer 16 in Richtung auf das Werkzeug 23 des Elektro-Schlaghammers beschleunigte Schlagteil 21 auf die diesem zugewandte Stirnfläche 23a des Werkzeugs 23a trifft. Dadurch wird das Werkzeug 23 des Elektro-Schlaghammers in der Bewegungsrichtung des Schlagteils 21 (in Fig. 1 nach unten) beschleunigt. Anschließend wird das Schlagteil 21 von dem Antriebsglied
15 wieder zurück gezogen (in Rg. 1 nach oben), wobei hierzu die jeweiligen entgegengesetzten inneren Stellen w und w' der Langlöcher 15a und 19a aneinander anliegen.
Das Werkzeug 23 des Elektro-Schlaghammers und das Schlagteil 21 sind zumindest teilweise in einem mit dem Bezugszeichen 25 angedeuteten Führungsrohr - im Gleitsitz - aufgenommen. Der Weg des Werkzeugs 23 des Elektro-Schlaghammers ist durch eine Stufe 25a in dem Führungsrohr begrenzt, so dass während des Zurückziehens des Schlagteils 21 von dem Werkzeug 23 diese beiden sich auch in Bewegungsrichtung des Läufers 16 voneinander räumlich trennen. Anstelle des gestuften Führungsrohres 25 sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, z. B. Führungsschienen mit entsprechenden Wegbegrenzungsanschlägen 25a für das Werkzeug 23 des Elektro-Schlaghammers möglich.
Anstelle der in Fig. 1 veranschaulichten Ausgestaltung einer losen getrieblichen Kopplung des Schlagteils 21 mit dem Läufer 16 über das Antriebsglied 15 und die Stange 19 mit ihren beiden ineinander greifenden Enden sind auch andere Ausführungsformen möglich. Dazu ist beispielhaft in Fig. Ia eine lose Kopplung veranschaulicht, die ebenfalls ein Beschleunigen des Schlagteils 21 durch den Läufer 16 in Richtung auf das Werkzeug 23 bzw. eine Werkzeugaufnahme hin, eine Freiflugphase des Schlagteils 21 bis zu dessen Auftreffen auf das Werkzeug 23, sowie ein Rückholen des Schiagteils 21 von dem Werkzeug 23 weg ermöglicht. Mit Fig. 1 übereinstimmende oder gleichwirkende Komponenten tragen dabei übereinstimmende Bezugszeichen.
Die Spulenanordnung des Ständers 18 ist mit einer nicht weiter veranschaulichten elektronische Steuerung elektrisch verbunden und wird von dieser derart bestromt, dass der Läufer
16 vor einem Auftreffen des Schlagteils 21 auf das Werkzeug 23 oder eine Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlaghammer seine Bewegung abbremst und das Schlagteil 21 einen vorbestimmten Weg in einer Freiflugphase zurücklegt.
Nachdem der Impuls von dem Schlagteil 21 auf das Werkzeug 23 oder die Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlagwerkzeug übertragen worden ist so dass das Werkzeug einen Vorschub in Bewegungsrichtung ausführt, kann die Spulenanordnung 60, 60a durch eine elektronische Steuerung derart bestromt werden, dass der Läufer 16 das Schlagteil 21 in entgegengesetzter Richtung (zurück) zieht. Dabei bewegt der Läufer 16 das Schlagteil 21 auf das Werkzeug oder die Werkzeugaufnahme in dem Elektro-Schlagwerkzeug hin mit einer ersten Geschwindigkeit, und mit einer zweiten, geringeren Geschwindigkeit von dem Werkzeug 23 oder der Werkzeugaufnahme weg.
Der Läufer in einer anderen, ebenfalls beispielhaften Ausgestaltung der losen Kopplung kann auch mit einem Treibstößel versehen sein, der in eine im Wesentlichen kreiszylindrische Arbeitskammer hineinragt und in dieser durch eine Dichtung im Dichtsitz in Bewegungsrichtung des Läufer gleitend verschiebbar ist. In der Arbeitskammer befindet sich außerdem ein Arbeitskolben, der ebenfalls in Bewegungsrichtung des Läufers gleitend verschiebbar ist. Der Arbeitskolben kann damit auf ein Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges schlagen, das in einer Werkzeugaufnahme - z.B. durch Einstecken, ein Rasten, oder dergl. - gehalten ist. In der Arbeitskammer befindet zwischen dem Treibstößel und dem Arbeitskolben ein Arbeitsmedium, zum Beispiel in Form von Luft, so dass bei einer Bewegung des Treibstößels in der Bewegungsrichtung B des Läufers der Arbeitskolben eine entsprechende - wenn auch abgefederte - längsgerichtete Stoßbewegung auf die Werkzeugaufnahme ausführt. Das "Luftkissen" zwischen dem Treibstößel und dem Arbeitskolben verhindert praktisch eine unmittelbare Rückwirkung von einem Rückschlag des Werkzeuges auf den Läufer.
Die Wand der zylindrischen Arbeitskammer kann mit einem stufenförmigen Anschlag versehen sein, um die Bewegung der Werkzeugaufnahme zu begrenzen, so dass während des Zurückziehens des Treibstößel der Arbeitskolben sich von dem Werkzeug in Bewegungsrichtung des Läufers voneinander räumlich trennen. Anstelle einer gestuften rohrförmigen Arbeitskammer sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, z. B. Führungsschienen mit entsprechenden Wegbegrenzungsanschlägen für das Werkzeug des Elektro-Schlagwerkzeuges möglich.
Die erläuterten Ausführungsformen eignen sich besonders um den geforderten Hub des Werkzeuges von etwa 10 - 200 mm mit der erforderlichen Einzelschlagenergie von etwa 3 bis zu etwa 150 Joule und einer Schlagzahl von ca. 150 - 3000 pro Minute in relativ schmalen Bauraum zu realisieren.
Es versteht sich für einen Fachmann, dass einzelne Aspekte oder Merkmale der vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen auch untereinander kombinierbar sind.

Claims

Ansprüche
1. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug, mit
- einem Läufer (16) und einem Ständer (18), wobei
- der Läufer (16) wenigstens einen Stapel (14, 140 übereinander angeordneter, dauermagnetischer Stäbe (30, 300 aufweist,
- der Ständer (18) zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material gebildet ist und wenigstens ein Zahnpaar (22a, 22a'; 22b, 22b'; 22c, 22c'; 22d, 22d'; 22e, 22e'; 22f, 22P) mit einander gegenüberstehenden Zähnen (22) aufweist, von denen jedes Zahnpaar einen Stapel (14, 140 zwischen sich unter Bildung eines jeweiligen Luftspaltes (24, 240 aufnimmt, wobei
- der Ständer (18) wenigstens zwei magnetisch leitende innere Bereiche (50, 50a) aufweist, die in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) voneinander in einem vorbestimmten Abstand A angeordnet sind und jeweils zumindest teilweise von einer im Wesentlichen hohl- zylindrischen Spulenanordnung (60, 60a) umgeben sind, deren Mittellängsachse M etwa quer zu der Bewegungsrichtung B des Läufers (16) orientiert ist, und
- der Läufer (16) ein Antriebsglied (15) aufweist, das über eine lose Kopplung mit einem Werkzeug (23) des Elektro-Schlagwerkzeuges zusammenwirkt, um einen mechanischen Impuls auf dieses zu übertragen.
2. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16) zwei oder mehr voneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnete Stapel (14, 140 dauermagnetischer Stäbe (30, 300 aufweist, und die magnetisch leitenden inneren Bereiche (50, 50a) des Ständers (18) zwischen den Stapeln (14, 140 des Läufers (16) angeordnet sind.
3. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Spulenanordnung (60, 60a) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
4. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn (22) in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) eine Abmessung aufweist, die im wesentlichen mit der Abmessung eines dauermagnetischen Stabes (30, 300 in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) übereinstimmt, so dass in einer vorbestimmten Stellung des Läufers (16) wenigstens ein Zahnpaar des Ständers (18) mit einem dauermagnetischen Stab (30, 300 fluchtet.
5. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) benachbarte Zahnpaare des Ständers (18) relativ zu der Abmessung der dauermagnetischen Stäbe (30, 307) in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) so bemessen sind, dass, zwischen zwei dauermagnetischen Stäben, die mit zwei einander benachbarten Zahnpaaren des Ständers (18) fluchten, wenigstens ein weiterer der dauermagnetischen Stäbe (30, 3C) angeordnet ist.
6. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch leitenden inneren Bereiche (50, 50a) an ihren, dem Läufer (16) zugewandten Enden wenigstens einen der Zähne (22) aufweisen.
7. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (18) wenigstens einen außerhalb des Stapels (14, 140 des Läufers (16) liegenden magnetisch leitende äußeren Bereich (52) aufweist, der an seinen, dem Stapel (14, W) des Läufers (16) zugewandten Ende wenigstens einen der Zähne (22) aufweist.
8. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der außen liegende Bereich (52, 520 des Ständers (18) zumindest in einem Teilabschnitt im Querschnitt im Wesentlichen kammförmig gestaltet ist.
9. Linearaktor für ein Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Stäbe (30, 30*) eines Stapels eine abwechselnde magnetische Orientierung (N -> S, S <- N) haben, die im Wesentlichen mit der Mittellängsachse (Z) zweier einander gegenüberstehender Zähne (22) eines Zahnpaares fluchtet.
10. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellängsachse (M) der Spulenanordnung (60) etwa quer zur Bewegungsrichtung des Läufers (16) orientiert ist oder etwa mit der Mittellängsachse zweier einander gegenüberstehender Zähne eines Zahnpaares fluchtet oder zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zu ihr orientiert ist.
11. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Abstand (A) zwischen den magnetisch leitenden inneren Bereichen (50, 50a) so bemessen ist, dass er im Wesentlichen mit der Abmessung einer geraden Anzahl von dauermagnetischen Stäben (30, 3O7) der beiden Stapel (14, 140 in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) übereinstimmt.
12. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte dauermagnetische Stäbe (30, 300 der beiden Stapel (14, 140 des Läufers (16) durch magnetisch nicht wirksame Abstandshalter (34, 340 in einem vorbestimmten Abstand miteinander verbunden sind.
13. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abmessungen der dauermagnetischen Stäbe (30) in der Bewegungsrichtung (B) des Läufers (16) und die Zähne (22) des Ständers (18) eine Polteilung definiert ist, die kleiner ist als die Abmessung der Ständerspule (28) in der Bewegungsrichtung B des Läufers (16).
14. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1- 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Bereiche (52) des Ständers (18) zusätzlich oder an Stelle der inneren Bereiche (52) des Ständers (18) wenigstens eine Ständerspule (28) aufweisen.
15. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung der Spulenanordnung (60, 60a) in Bewegungsrichtung des Läufers (16) größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zahnpaaren des Ständers (18).
16. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (18) zumindest teilweise ein weichmagnetischer Formkörper, vorzugsweise aus gepresstem und/oder gesintertem Metallpulver ist.
17. Linearaktor in einem Elektro-Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Bereiche (52) des Ständers zumindest teilweise einen magnetischen Rückschlusskörper bilden.
18. Elektro-Schlagwerkzeug mit einem Linearaktor nach einem der Ansprüche 1 - 17.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000085A1 (de) 2007-02-13 2008-08-14 Hilti Ag Verfahren zur Steuerung eines Linearmotors zum Antrieb eines Schlagwerks
DE102007000488A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Hilti Aktiengesellschaft Handwerkzeugmaschine mit Luftfederschlagswerk, Linearmotor und Steuerverfahren
CN102934337B (zh) * 2010-06-09 2016-04-27 株式会社日立制作所 发电机以及使用发电机的发电装置
JP5796575B2 (ja) * 2010-06-09 2015-10-21 株式会社日立製作所 リニアモータおよびそれを用いた位置決め装置
DE102011079828A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-31 Hilti Aktiengesellschaft Handwerkzeugmaschine mit Dreipunktlagerung
DE102013201084A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
UA107733C2 (uk) * 2013-05-17 2015-02-10 Volodymyr Fedorovych Boliukh Ударний електромеханічний перетворювач комбінованого типу
US10364605B2 (en) 2014-04-28 2019-07-30 Smith International, Inc. Rotary percussive device
CN106451990A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 深圳市兆业电子科技有限公司 一种永磁直线电机及直线振动器
DE102017127021A1 (de) * 2017-11-16 2019-05-16 Technische Universität Wien Reluktanz-Linearaktor und damit ausgeführte Werkzeuge/Antriebe
SE544592C2 (en) * 2020-12-04 2022-09-20 Construction Tools Pc Ab Hammer device with an electrically operated piston drive arrangement
DE102021104761B4 (de) 2021-02-26 2024-02-29 Nachum Zabar Linearmotor für Linearpumpen und Linearkompressoren
US20230339088A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-26 Snap-On Incorporated Impact mechanism for a hammer tool
DE102022117759A1 (de) 2022-07-15 2024-01-18 Technische Universität Wien Linearaktor mit optimierter Induktivität und Verfahren zum Wickeln und Verschalten von Spulen

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE470140C (de) * 1925-08-23 1929-01-05 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Elektromagnetisches Werkzeug mit oszillierender Bewegung
GB258725A (en) * 1925-09-05 1926-09-30 Peter Grant Improvements in or relating to electromagnetically actuated hammers, drills, vibrators, and other reciprocating or vibrating tools or devices
US1871446A (en) * 1928-04-24 1932-08-16 Stiles M Decker Electric hammer
US2892140A (en) * 1956-08-30 1959-06-23 Maxim Electronies Ltd Current switching device for electromagnetic hammers
US3453463A (en) * 1968-02-05 1969-07-01 Gulf General Atomic Inc Electrodynamic actuator
US3853102A (en) * 1973-05-31 1974-12-10 L Harvill Magnetic valve train for combustion engines
DE3030910A1 (de) * 1979-08-17 1981-03-26 Dobson Park Industries Ltd., Nottingham, Nottinghamshire Schlagendes oder stossendes werkzeug
US4454426A (en) * 1981-08-17 1984-06-12 New Process Industries, Inc. Linear electromagnetic machine
US4675563A (en) * 1982-10-29 1987-06-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Reciprocating linear motor
DE3307070C2 (de) * 1983-03-01 1985-11-28 FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH, 5100 Aachen Stelleinrichtung für ein zwischen zwei Endstellungen verstellbares Schaltelement
DE3500540A1 (de) * 1985-01-10 1986-07-10 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Bedienfeld fuer ein magnetbandgeraet
JPS62193553A (ja) * 1986-02-18 1987-08-25 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 永久磁石形リニア電磁アクチユエ−タ
US4829947A (en) * 1987-08-12 1989-05-16 General Motors Corporation Variable lift operation of bistable electromechanical poppet valve actuator
EP0312216B1 (de) * 1987-09-22 1993-01-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ventilsteuerungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen
US4883025A (en) * 1988-02-08 1989-11-28 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Potential-magnetic energy driven valve mechanism
JPH0658047B2 (ja) * 1988-06-14 1994-08-03 本田技研工業株式会社 内燃機関の動弁制御装置
US4878484A (en) * 1988-07-15 1989-11-07 Machida Endoscope Co., Ltd. Water-tight endoscope
US4915015A (en) * 1989-01-06 1990-04-10 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Pneumatic actuator
US4967702A (en) * 1989-01-06 1990-11-06 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Fast acting valve
US4991548A (en) * 1989-01-06 1991-02-12 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Compact valve actuator
JPH02223367A (ja) * 1989-02-23 1990-09-05 Atsugi Unisia Corp アクチュエータ
JP2596459B2 (ja) * 1989-03-30 1997-04-02 株式会社いすゞセラミックス研究所 バルブの電磁力駆動装置
JP2709742B2 (ja) * 1989-12-20 1998-02-04 株式会社いすゞセラミックス研究所 電磁力バルブ駆動装置
JPH04175408A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk 電磁力バルブ駆動装置
JPH04276363A (ja) * 1991-03-01 1992-10-01 Hitachi Ltd ディスク装置、リニアアクチュエータ
DE19518056B4 (de) * 1995-05-17 2005-04-07 Fev Motorentechnik Gmbh Einrichtung zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung und Verfahren zur Ansteuerung
JPH10146564A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Mitsubishi Electric Corp 磁石可動型振動子および磁石可動型振動子を用いた圧縮機
DE19719197A1 (de) * 1997-05-09 1998-11-12 Abb Research Ltd Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Brennkammer einer Gasturbinenanlage mit Flüssigbrennstoff
US6039014A (en) * 1998-06-01 2000-03-21 Eaton Corporation System and method for regenerative electromagnetic engine valve actuation
DE19855750A1 (de) * 1998-12-03 2000-06-08 Hilti Ag Handgeführtes Bohr- und/oder Meisselgerät
JP3851012B2 (ja) * 1999-02-22 2006-11-29 三洋電機株式会社 リニア振動モータ
DE10025371A1 (de) * 2000-05-23 2001-11-29 Hilti Ag Handwerkzeuggerät mit elektromagnetischem Schlagwerk
JP2004518841A (ja) * 2000-07-24 2004-06-24 コンパクト ダイナミックス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング バルブ制御燃焼機関用のガス交換バルブ駆動装置
DE10204861B4 (de) * 2002-02-06 2004-01-29 Wacker Construction Equipment Ag Luftfederschlagwerk mit elektrodynamisch bewegtem Antriebskolben
JP4074123B2 (ja) * 2002-04-15 2008-04-09 株式会社東芝 磁気ばね制振装置
DE10259566A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Hilti Ag Schlagende Elektrohandwerkzeugmaschine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006108524A1 *

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Publication number Publication date
WO2006108524A1 (de) 2006-10-19
CN101204000A (zh) 2008-06-18
DE102005017483A1 (de) 2006-10-19
DE102005017483B4 (de) 2007-04-05
JP2008536462A (ja) 2008-09-04
US20080252150A1 (en) 2008-10-16

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