EP2512746A1 - Handwerkzeug mit einem wirbelstromantrieb - Google Patents

Handwerkzeug mit einem wirbelstromantrieb

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Publication number
EP2512746A1
EP2512746A1 EP10782613A EP10782613A EP2512746A1 EP 2512746 A1 EP2512746 A1 EP 2512746A1 EP 10782613 A EP10782613 A EP 10782613A EP 10782613 A EP10782613 A EP 10782613A EP 2512746 A1 EP2512746 A1 EP 2512746A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
eddy current
tool
pulse
impact
eddy
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Withdrawn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
EP10782613A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Dukart
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2512746A1 publication Critical patent/EP2512746A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2222/00—Materials of the tool or the workpiece
    • B25D2222/21—Metals
    • B25D2222/42—Steel
    • 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
    • B25D2250/141—Magnetic parts used in percussive tools
    • 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
    • B25D2250/141—Magnetic parts used in percussive tools
    • B25D2250/145—Electro-magnetic parts

Definitions

  • the invention relates to a hand tool, in particular a percussion hammer, hammer drill or an electric chisel.
  • the hand tool has a striking mechanism.
  • the hand tool preferably has a tool holder operatively connected to the impact mechanism.
  • the tool holder is preferably designed to receive a tool in particular separable.
  • the eddy-current generator is preferably designed to generate at least one impact, preferably temporally successive impacts, by means of an eddy current, in particular at least one eddy-current pulse.
  • the hand tool has an eddy current receiver movably mounted along a striking axis, which is arranged in the area of action of the eddy current generator.
  • the eddy-current generator is preferably designed to generate a magnetic pulse such that an eddy current, in particular the eddy-current pulse, can be generated in the eddy-current receiver and the eddy-current receiver, depending on the eddy current, generates a counter-current to the magnetic pulse.
  • Magnetic pulse can generate.
  • the eddy current receiver can be repelled by the eddy current generator and along the striking axis a Generate shock.
  • the eddy current receiver and the tool holder are preferably arranged relative to one another such that the tool can receive the impact.
  • the hand tool can advantageously produce the impact with low wear and, furthermore, advantageous energy efficiency.
  • the eddy current receiver is connected to the tool or formed by the tool itself.
  • the eddy current receiver is formed by a plate which is in particular highly conductive, in particular made of copper or aluminum.
  • the plate preferably forms an end of the tool facing the eddy current receiver.
  • the tool is preferably formed from steel, in particular along the striking axis from the plate to a tool end formed for machining material.
  • the tool is integrally formed from steel and is designed to form the eddy current as a function of the magnetic pulse.
  • the tool thus forms the eddy current receiver, and can generate a Repulsionskraft by a counter-magnetic pulse as a function of the eddy current and generate the impact by repulsion from the eddy current generator.
  • an embodiment of the hand tool as a nail device.
  • the tool is formed in this embodiment by a nail, which can be driven by means of the eddy current generator in an object. After consumption of the nail, a new nail can be driven with the hand tool.
  • a surface of the nail can remain intact.
  • no impact acting obliquely on a longitudinal axis of the nail can thus bend the nail.
  • the percussion mechanism is designed to transfer at least part of the impact energy of the impact into a rotational movement of the tool about the striking axis.
  • the percussion mechanism is designed to convert at least part of the impact energy of the impact into a rotational movement of the tool about the striking axis.
  • the hammer mechanism can preferably have the tool for this purpose.
  • the tool in particular a Chisel, for example, in a region which is in particular designed to receive a magnetic pulse and to generate the eddy current, have a surface which is helically formed along the striking axis. Due to the helical design of the surface, a magnetic field distribution is advantageously formed to repel the eddy current receiver from the eddy current generator, which transmits an angular momentum during ejection from the eddy current generator, the eddy current receiver and preferably additionally the tool.
  • the vortex generator has a flat coil whose coil windings extend with a radius of curvature that increases radially outward from the striking axis.
  • the coil windings of the flat coil are formed of stranded wire.
  • the coil in particular due to a skin effect, can generate the magnetic pulse particularly efficiently.
  • the coil windings of the flat coil extend helically in a longitudinal section along the striking axis such that the tool can perform a rotational movement about the striking axis in addition to a translation movement along the striking axis.
  • the tool can additionally carry out a drilling movement at least in sections in the circumferential direction of rotation.
  • the eddy current receiver in particular a firing pin or the tool, can be formed in the region of one end with a flat surface which is arranged in the effective region of the eddy current generator and faces the eddy current generator. Further advantageously, an angular momentum can be transmitted to the tool by the flat coil thus formed, so that the tool can also perform a rotational movement in addition to a striking movement.
  • the flat coil is connected to generate the magnetic pulse with a capacitor.
  • the flat coil and the capacitor form electromagnetically a resonant circuit.
  • the magnetic pulse can be generated particularly efficiently.
  • the percussion mechanism preferably has a piezo sensor or an inductive sensor, for example a sensor coil, which is designed to detect a back-reflected impact, in particular a back-reflected shockwave, and to generate a corresponding sensor signal.
  • the hand tool is further preferably designed to generate a further impact as a function of the sensor signal.
  • the inductive sensor is preferably formed by the coil of the eddy current generator.
  • the invention also relates to a percussion mechanism for a hand tool, wherein the impact mechanism on a tool holder.
  • the striking mechanism has an eddy-current generator which is designed to generate at least one impact, preferably a chronological sequence of impacts.
  • the percussion mechanism preferably has an eddy current receiver movably mounted along a striking axis.
  • the eddy current generator is designed to generate a magnetic pulse in such a way that an eddy current can be generated in the eddy current receiver and the eddy current receiver can produce a counter magnetic pulse directed counter to the magnetic pulse as a function of the eddy current and thus be repelled by the eddy current generator and produce a shock along the axis of the impact
  • the impact mechanism has a tool holder, wherein the tool holder and the eddy current receiver are arranged to each other such that a in the
  • Tool holder held tool can receive the shock.
  • the hand tool preferably has a handle with which the hand tool can be held by an adult hand or with two hands.
  • the invention also relates to a method for operating a hand tool that is at least hammering, preferably in addition to drilling, in particular the hand tool described above.
  • a shock acting on a tool is generated by means of an eddy-current generator, wherein the eddy-current generator generates a magnetic pulse and a vortex is generated in a eddy-current receiver movably arranged along a striking axis.
  • the eddy current receiver generates a counter-magnetic pulse directed counter to the magnetic pulse.
  • the eddy current receiver is thus repelled by the eddy current generator in particular by a repulsive force resulting from the forces and generates a shock along the striking axis.
  • the blow is delivered at least indirectly to a tool.
  • the blow may be in addition to a movement of the tool as a whole in the direction of the impact axis - in response to a temporal velocity profile of the shock - comprise a shock wave, which propagates from the eddy current receiver to an end provided for working the tool, in particular a chisel tip. From the end of a portion of the shock wave is reflected back and migrates to the eddy current generator facing the end of the tool. There, the reflected portion of the shock wave can be detected by a sensor, a corresponding sensor signal can be generated. Another blow can be generated as a function of the sensor signal.
  • At least part of the impact energy of the impact is converted into a rotational movement of the tool about the impact axis.
  • a drilling movement can advantageously be carried out which, for example, comprises only a part of a rotational circumference of the tool about the striking axis.
  • the magnetic pulse is generated from the energy of a resonant circuit.
  • the eddy current generator may have a flat coil for generating the magnetic pulse, which is connected to a capacitor and which is in resonance with the capacitor.
  • the magnetic pulse is generated by the eddy current generator with increasing pulse amplitude.
  • the armature can advantageously be gently accelerated so that recoil forces are smaller than in the case of a magnetic pulse, for example rectangular.
  • the magnetic pulse with increasing pulse amplitude for example, has a sawtooth shape at least in pulse sections.
  • the eddy current generator comprises a current source capable of generating a total pulse for generating a train of a train of pulses, the overall pulse comprising an AC pulse for generating the eddy current and a DC pulse subsequent to the AC pulse for retracting the eddy current receiver.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a hammer mechanism of a hand tool with an eddy current generator and with a tool which has an eddy current receiver in the region of an end facing the eddy current generator;
  • Figure 2 shows schematically an embodiment of a striking mechanism of a
  • Hand tool with an eddy current generator which is in operative connection with a trained as a firing pin eddy current receiver.
  • the firing pin can generate a shock and deliver it to a held by a tool holder tool;
  • Figure 3 shows schematically an embodiment of a striking mechanism of a
  • Hand tool which has an eddy current drive and with which in addition to a blow along a striking axis, a rotational movement of the tool can be generated about the striking axis;
  • Figure 4 shows schematically an embodiment of a coil of a vortex generator, with which a rotational movement of the tool can be generated
  • Figure 5 shows an embodiment of a circuit arrangement for the striking mechanisms shown in Figures 1, 2 and 3;
  • FIG. 6 shows schematically an exemplary embodiment of an arrangement for illustrating an operating principle of a percussion-driven striking mechanism
  • Figure 7 shows an embodiment of a vortex-powered percussion with a ferromagnetically shaped anchor as eddy current receiver.
  • Figure 1 shows an embodiment of a hammer mechanism 1 for a hand tool.
  • the hand tool for example, a hammer, hammer drill or
  • the striking mechanism 1 has a receiving device 14 for a tool 12.
  • the tool 12 is formed in this embodiment as a chisel.
  • the receiving device 14 is designed to guide the chisel 12 such that the chisel 12 can be moved back and forth along a striking axis 30.
  • the receiving device 14 is formed, for example, a hollow cylindrical shape, and encloses a cylindrical lumen, in which the tool, in particular bit, at least partially can be performed.
  • the striking mechanism 1 also has an eddy current drive.
  • the eddy current drive has an electrical coil with coil turns, of which the coil turns 24 and 26 are exemplified.
  • the coil is designed as a flat coil, which in this exemplary embodiment has coil windings made of an electrically, in particular, highly conductive material, for example copper.
  • the coil turns of the coil have a rectangular cross-section in this embodiment.
  • the coil is formed in this embodiment as a flat coil, which is connected to a bobbin 22.
  • the bobbin 22 is formed for example of bonded with epoxy resin glass fibers or of a ceramic material.
  • the flat coil and the coil support 22 each extend in a plane which is perpendicular to the impact axis 30.
  • the coil with coil windings 24 and 26 is designed to generate current flowing through a magnetic pulse, which can generate an eddy current in the effective range of the coil in an eddy current receiver 36.
  • the eddy current receiver 36 is formed in this embodiment as a good electrical conductive plate, for example, copper material, which is connected in this embodiment with the tool, in particular the chisel 12.
  • the tool, in particular the chisel 12 can in this embodiment of a hard, less well electrically conductive material, for example
  • the eddy current generated in the eddy current receiver 36 generates its own counter-magnetic pulse, which cooperates with the magnetic pulse generated by the coil, wherein the magnetic pulse of the coil and the counter-magnetic pulse generated by the eddy current repel each other.
  • a shock wave is generated, which as along the striking axis 30 in the chisel 12 propagating shock wave 34, in particular longitudinal wave, moved from the eddy current receiver to a chisel tip.
  • a cover plate 19 which has an opening in the region of the coil, so that magnetic field lines which have been generated by the coil penetrated through the aperture to the eddy current receiver can.
  • the cover plate 19 is formed, for example, of steel and protrudes radially inwards with a projecting area transverse to the impact axis 30, so that the tool 12, in particular the bit, can strike against the cover plate 19 in a form-fitting manner against the cover when moving back against the coil and thus against advancement is stopped.
  • an acceleration sensor in particular a disk-shaped piezoelectric element 18, is arranged along the striking axis 30.
  • the disk-shaped piezoelectric element 18 has an opening through which magnetic field lines of the magnetic pulse generated by the coil can pass.
  • the piezoelectric element 18 is formed in
  • the hand tool can energize, for example, depending on the acceleration signal, the coil for emitting a magnetic pulse.
  • the coil for emitting a magnetic pulse.
  • a strike of the striking tool can be triggered.
  • a backward movement of the tool and / or a shock wave reflected at a tool end can be detected, and depending on the acceleration signal-for example controlled by a control unit-a triggering of a further impact takes place.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a hammer mechanism 10 of a hand tool.
  • the impact mechanism 10, like the percussion mechanism 1 in FIG. 1, has the same components, which are each provided with the same reference numerals.
  • the same components have the same functions as the components shown in Figure 1, each having the same reference numerals.
  • the hammer mechanism 10 in Figure 2 a chisel 13 as a tool of the percussion.
  • the tool 13 is - unlike the tool 12 in Figure 1 - not formed for generating an eddy current.
  • the percussion mechanism 10 has - unlike in FIG. 1 - a firing pin 25 which extends along the striking axis 30 between the tool 13 and the impactor.
  • Belstromerzeuger comprising the bobbin 22 and the coil is arranged.
  • the firing pin 25 is formed in this embodiment, to generate an eddy current in response to the magnetic pulse generated by the coil.
  • the firing pin 25 has a plate 37 consisting of electrically preferably highly conductive material, which is arranged facing the coil along the striking axis 30.
  • the plate 37 is connected to the firing pin 25 and forms part of the firing pin 25, which may be formed, for example, except for the eddy current receiver made of steel.
  • the firing pin 25 is received by the tool holder 14 and in the
  • Tool holder 14 movably arranged.
  • the tool holder 14 has - in contrast to the tool holder 14 in Figure 1 - in addition to a sensor coil 16.
  • the sensor coil 16 is annular and encloses a lumen in which the tool 13 is at least partially arranged to move back and forth.
  • the sensor coil 16 is configured to move the tool 13 along the
  • the sensor coil 16 can be connected, for example, to a control unit, wherein the control unit is designed to energize the coil for generating a shock as a function of the sensor signal. This can for example be done so efficiently that the coil 30 is first energized to generate a shock when the tool 13 has moved completely along the striking axis 30 in the direction of the coil against the firing pin 25 and is ready for further forward movement.
  • impact energy can advantageously be implemented efficiently insofar as an impact energy given off too early would be canceled out by at least a partial retraction of the tool 13 against a backward movement of the tool.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a striking mechanism 20 of a hand tool.
  • the percussion mechanism 20 has an eddy-current generator with a coil carrier 22, on which a flat coil is arranged, of whose coil turns the coil turns 28 and 29 are designated by way of example.
  • the flat coil is designed in such a way that coil turns lying radially further outward have a dimension extending in the direction of the striking axis 30, which dimension is larger than coil turns located radially further inside.
  • the coil can thus advantageously form a helical shape, which is shown in more detail in Figure 4.
  • the helical shape thus formed by means of the coil causes the tool 1 1 of the impact mechanism 20 in a
  • Rotary movement 32 can be offset, which is superimposed on the impact caused by the shock wave 34 translational movement along the striking axis 30.
  • the tool 1 1 can thus simultaneously exert a drilling rotational movement during a beating operation.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an outer coil turn 29 of FIG
  • the coil turn 29 extends along a circumferential direction increasingly in the direction of the striking axis 30, so that the coil turn along the striking axis 30 forms a helical shape.
  • the helical shape causes the tool 1 1 can perform a rotational movement 32 when energizing the coil.
  • Figure 5 shows a circuit arrangement for a percussion of a hand tool, which is designed to generate an eddy current, which can put a tool in a striking motion.
  • circuit arrangement 50 has a voltage source 60 which, for example, has a high voltage of several kilovolts, preferably at least 7 kilovolts or at least 10 kilovolts.
  • the voltage source 60 is connected via a resistor 62 to an anode terminal of a thyristor 58.
  • the thyristor 58 has a cathode terminal, which is connected to the other terminal of the voltage source 60.
  • the thyristor 58 has a control connection, which is connected via a connecting line 66 to a control unit 56.
  • the control unit 56 is connected on the input side via a connecting line 65 to a sensor coil 16.
  • the control unit 56 is also connected on the input side via a connecting line 64 to the acceleration sensor 18, which has been shown in FIG. 1 and in FIG. 2 and has already been explained.
  • the anode terminal of the thyristor 58 is connected to a first terminal of a capacitor 54.
  • the capacitor 54 has a second terminal which is connected to a first terminal of a coil 52.
  • the coil 52 is part of an eddy current generator already shown in FIGS. 1 and 2, which is designed to generate a magnetic pulse through current.
  • the coil 52 has a second connection, which is connected to the cathode terminal of the thyristor 58 and also to the voltage source 60.
  • the hand tool for example the hand tool shown in FIG. 2
  • the tool 13 presses against the firing pin 25 and causes the acceleration sensor 18 to generate an acceleration signal, in particular by a pressure exerted thereon Tension.
  • the acceleration sensor 18 may send the acceleration signal to the control unit 56 via the connection line 64.
  • the control unit 56 is designed to generate a trigger signal as a function of the acceleration signal and output this via the connecting line 66 and thus to ignite the thyristor 58.
  • the control unit 56 is connected via a connecting line 67 to the coil 52 and can - in addition to or independent of the acceleration sensor 18 - generate the trigger signal in response to a waveform of a voltage induced by the eddy current in the coil 52.
  • a stroke of the tool 12 or 13 is for example between three and four millimeters.
  • the capacitor 54 which was previously charged by the voltage source 60 via the resistor 62 with electrical charge, so its charge via the thyristor 58, as well as discharged via the capacitor 52 connected in series coil 52.
  • the discharge current of the capacitor 54 - preferably the capacitor 54 and the coil 52 is in resonance - is converted in the coil 52 into a magnetic pulse.
  • the magnetic pulse can be received by the eddy current receiver 36 shown in FIG. 1, or by the eddy current receiver 37 shown in FIG. 2, and generate an eddy current there, which in each case generates an eddy current receiver.
  • gen-generate magnetic pulse so that the firing pin 25 or the eddy current receiver 36 together with the tool 12 along the striking axis 30 can exert a shock.
  • a renewed generation of a trigger signal by the control unit 56 can be effected in dependence on an acceleration signal, a sensor signal of the sensor coil 16 or a signal curve of a voltage induced by the eddy current in the coil 52.
  • the resistor 62 has a resistance value such that during the firing of the thyristor 58, the capacitor 54 can be discharged via the coil 52, wherein the voltage source 60 is not short-circuited.
  • FIG. 6 shows an embodiment of an operation of the in the figures
  • FIG. 6 shows an arrangement 70 which includes a coil 76 as part of an eddy current generator, an AC voltage source 80 connected to the coil 76, and a flat electrically conductive eddy current receiver 74, which has a longitudinally extending tool along a striking axis 30 connected is.
  • the alternating voltage source 80 can generate a current which flows through the coil 76 in a current direction during a half cycle of the alternating voltage - indicated in FIG. 6 by means of the arrows on the coil 76 - and thus generates a magnetic pulse 77.
  • the magnetic pulse 77 causes an eddy current 85 in the eddy current receiver 74, which generates a counter magnetic pulse 78 opposite the magnetic pulse 77.
  • the mutually oppositely directed magnetic pulses 77 and 78 cause a repulsive force 79, which repels the eddy current receiver 74 along with the tool 72 along the striking axis 30 of the coil 76 of the Wirbelstromer- generator.
  • a shock wave can be generated in the tool 72, which propagates in the tool 72 along the striking axis 30 to a tool tip of the tool 72, depending on the time course of the magnetic pulse.
  • the magnetic pulse can have such a length in time that a shockwave can propagate in the tool.
  • FIG. 7 shows schematically an embodiment of a hammer mechanism 90 with eddy current drive in a longitudinal sectional view.
  • the percussion mechanism 90 has a ferromagnetic cup 92, wherein the cup is magnetically conductively connected to a ferromagnetic core 94 in the region of a cup bottom of the cup 92, so that a magnetic flux from the Core can flow into a cup wall.
  • the core 94 is cylindrical in this embodiment and extends from the cup bottom to a cup rim, so that between an outer cylinder wall of the core and a cup inner wall a - transverse to a striking axis 30 - annular air gap is formed.
  • the inner wall of the cup is formed, for example, in the shape of a cone, so that a volume forming the air gap has a conical section with an outer conical surface and a cylindrical inner casing surrounding the core 94.
  • a hollow cylindrical, in this embodiment, cup-shaped ferromagnetically formed armature 100 is arranged back and forth as an eddy current receiver, wherein a cup wall 101 of the armature 100 dips into the air gap 96.
  • the armature has in the region of one end a striking nose 102, which is designed to deliver a shock to a tool 13 when the armature 100 is moved along the striking axis 30.
  • the core is surrounded by an electric cylindrical coil whose magnetic field lines in the energized state run inside the coil 98 along or parallel to the striking axis 30 in the core 94.
  • the coil 98 is connected to a current source 106, which is designed to generate an AC pulse for generating a magnetic pulse for expelling the armature 100 and thus to generate an eddy current in the armature 100, in particular in the cup wall 101, whereby the armature from the air gap is moved along the striking axis 30 and can deliver a blow to the tool 13 with the whip nose 102.
  • the tool 13 is held in a tool holder 14 in particular back and forth.
  • the percussion mechanism can have, in addition to the coil 98, a flat coil 104 arranged on one end side of the core 94, which is connected in series with the coil 98, for example, or is connected to the coil 98 in parallel with the current source 106.
  • the pancake 104 may generate an additional eddy current in a cup bottom of the armature 100, which enhances the impact energy of the armature.
  • the conical shape of the air gap causes an increasing magnetic field strength of the magnetic field generated by the coil 98 in the air gap 96 starting from the cup bottom to the cup rim of the cup 92, so that the armature 100 with increasing exit from the air gap 96 a constant or increasing on the cup wall 101 acting Austriebskraft experiences.
  • FIG. 8 shows the percussion mechanism 90 shown in FIG. 7, in which the armature has partially moved out of the air gap 96 along the striking axis 30 and strikes against the tool 13.
  • the armature is shown in Figure 8 in a position 100 '.
  • the current source 106 is designed to generate a DC pulse after the AC pulse or after a pulse pause to drive off the armature and to withdraw the armature into the air gap 97 by means of the DC pulse. By periodically generating a total pulse or a pair of pulses comprising an AC pulse and a DC pulse, periodic beats can be generated periodically.
  • FIG. 9 shows a diagram with a time axis 1 10 and an amplitude axis 1 12, in which an exemplary embodiment for a previously described overall pulse 1 13 comprising an alternating-current pulse 1 14 and a direct-current pulse following the alternating-current pulse 1 14.
  • the AC pulse 1 14 has an AC pulse duration 1 16 and the DC pulse 1 15 has a DC pulse duration 1 18 on.
  • the ratio of the AC pulse duration 1 16 to the DC pulse duration 1 18 is for example 3: 1, so that the AC pulse duration 1 16 of the AC pulse 1 14 three quarters of a total pulse duration of a total pulse 1 13 for generating a shock, and the DC pulse duration 1 18 of the DC pulse 1 15th is one quarter of the total pulse duration.
  • a beat frequency may be, for example, 50 hertz.
  • the total pulse duration is for example 20 milliseconds, the AC pulse duration 1 16 is then 15 milliseconds and the DC pulse duration 1 18 five milliseconds.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug. Das Handwerkzeug weist ein Schlagwerk und einen mit dem Schlagwerk wirkverbunden Werkzeughalter auf. Der Werkzeughalter ist bevorzugt ausgebildet, ein Werkzeug insbesondere trennbar aufzunehmen. Erfindungsgemäß weist das Schlagwerk des Handwerkzeugs einen Wirbelstromerzeuger und einen entlang einer Schlagachse beweglich gelagerten Wirbelstromempfänger auf, welcher im Wirkungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordnet ist. Der Wirbelstromerzeuger ist ausgebildet, einen Magnetpuls derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger ein Wirbelstrom erzeugt werden kann und der Wirbelstromempfänger in Abhängigkeit des Wirbelstroms einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls erzeugen kann. Der Wirbelstromempfänger kann so von dem Wirbelstromerzeuger abgestoßen werden und entlang der Schlagachse einen Schlag erzeugen. Der Wirbelstromempfänger und der Werkzeughalter sind bevorzugt derart zueinander angeordnet, dass das Werkzeug den Schlag empfangen kann.

Description

Beschreibung
Titel
Handwerkzeug mit einem Wirbelstromantrieb Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere einen Schlaghammer, Bohrhammer oder einen Elektromeißel. Das Handwerkzeug weist ein Schlagwerk auf. Bevorzugt weist das Handwerkzeug einen mit dem Schlagwerk wirkverbunden Werkzeughalter auf. Der Werkzeughalter ist bevorzugt ausgebildet, ein Werkzeug insbesondere trennbar aufzunehmen.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Handwerkzeugen mit einem Schlagwerk, insbesondere einem Luftfederschlagwerk, stellt sich das Problem, dass Luftfederschlagwerke einem mechanischen Verschleiß unterworfen sind.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist das Schlagwerk des Handwerkzeugs der eingangsgenannten Art einen Wirbelstromerzeuger auf. Der Wirbelstromerzeuger ist bevorzugt ausgebildet, mittels eines Wirbelstroms, insbesondere mindestens eines Wirbelstrompulses, mindestens einen Schlag, bevorzugt zeitlich aufeinanderfolgende Schläge zu erzeugen. Weiter bevorzugt weist das Handwerkzeug einen entlang einer Schlagachse beweglich gelagerten Wirbelstromempfänger auf, welcher im Wirkungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordnet ist. Der Wirbelstromerzeuger ist bevorzugt ausgebildet, einen Magnetpuls derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger ein Wirbelstrom, insbesondere der Wirbelstrompuls erzeugt werden kann und der Wirbelstromempfänger in Abhängig- keit des Wirbelstroms einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen-
Magnetpuls erzeugen kann. Der Wirbelstromempfänger kann so von dem Wirbelstromerzeuger abgestoßen werden und entlang der Schlagachse einen Schlag erzeugen. Der Wirbelstromempfänger und der Werkzeughalter sind bevorzugt derart zueinander angeordnet, dass das Werkzeug den Schlag empfangen kann.
Durch das Schlagwerk mit dem Wirbelstromerzeuger kann das Handwerkzeug den Schlag vorteilhaft verschleißarm und weiter vorteilhaft energetisch effizient erzeugen.
Bevorzugt ist der Wirbelstromempfänger mit dem Werkzeug verbunden oder durch das Werkzeug selbst gebildet. Beispielsweise ist der Wirbelstromempfänger durch eine elektrisch insbesondere gut leitfähige Platte, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium gebildet. Die Platte bildet bevorzugt ein dem Wirbelstromempfänger zugewandtes Ende des Werkzeugs. Bevorzugt ist das Werkzeug in dieser Ausführungsform im Übrigen - insbesondere entlang der Schlagachse von der Platte bis zu einem zum Bearbeiten von Material ausgebildeten Werkzeugende - aus Stahl gebildet.
In einer anderen Ausführungsform ist das Werkzeug einstückig aus Stahl gebildet und ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Magnetpulses den Wirbelstrom auszubilden. Das Werkzeug bildet so den Wirbelstromempfänger, und kann durch einen Gegen-Magnetpuls in Abhängigkeit des Wirbelstroms eine Repulsionskraft erzeugen und durch Abstoßung vom Wirbelstromerzeuger den Schlag erzeugen. Denkbar ist auch eine Ausführungsform des Handwerkzeugs als Nagelvorrichtung. Das Werkzeug ist in dieser Ausführungsform durch einen Nagel gebildet, welcher mittels des Wirbelstromerzeugers in ein Objekt eingetrieben werden kann. Nach Verbrauch des Nagels kann ein neuer Nagel mit dem Handwerkzeug eingetrieben werden. Vorteilhaft braucht so kein mechanischer Schlag auf den Nagel wirken, eine Oberfläche des Nagels kann so unversehrt bleiben. Weiter vorteilhaft kann so auch kein schräg auf eine Längsachse des Nagels wirkender Schlag den Nagel verbiegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist das Schlagwerk ausgebildet, wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlages in ein Dreh- bewegen des Werkzeugs um die Schlagachse zu überführen.
In einer anderen Ausführungsform des Handwerkzeugs ist das Schlagwerk ausgebildet, wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlages in ein Drehbewegen des Werkzeugs um die Schlagachse zu überführen. Das Schlagwerk kann dazu bevorzugt das Werkzeug aufweisen. Das Werkzeug, insbesondere ein Meißel, kann dazu beispielsweise in einem Bereich, welcher insbesondere zum Empfangen eines Magnetpulses und zum Erzeugen des Wirbelstroms ausgebildet ist, eine Oberfläche aufweisen, welche entlang der Schlagachse schraubenförmig ausgebildet ist. Durch die schraubenförmige Ausbildung der Oberfläche wird zum Abstoßen des Wirbelstromempfängers von dem Wirbelstromerzeuger weg vorteilhaft eine Magnetfeldverteilung gebildet, welche während des Abgestoßenwerdens von dem Wirbelstromerzeuger, dem Wirbelstromempfänger und bevorzugt zusätzlich dem Werkzeug einen Drehimpuls überträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs weist der Wirbel- Stromerzeuger eine Flachspule auf, deren Spulenwindungen sich mit einem von der Schlagachse radial nach außen zunehmenden Windungsradius erstrecken. Durch diese Ausbildung des Wirbelstromerzeugers kann der Wirbelstromerzeuger vorteilhaft besonders Platz sparend ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spulenwindungen der Flachspule aus Litze gebildet. Dadurch kann die Spule, insbesondere aufgrund eines Skineffektes, besonders effizient den Magnetpuls erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs erstrecken sich die Spulenwindungen der Flachspule in einem Längsabschnitt entlang der Schlagachse derart schraubenförmig, dass das Werkzeug zusätzlich zu einem Transla- tionsbewegen entlang der Schlagachse ein Drehbewegen um die Schlagachse ausführen kann. Dadurch kann das Werkzeug zusätzlich wenigstens abschnittsweise in Rotationsumfangsrichtung eine Bohrbewegung ausführen.
Durch diese Ausführungsform der Flachspule kann der Wirbelstromempfänger, insbesondere ein Schlagbolzen oder das Werkzeug, im Bereich eines Endes mit einer ebenen Fläche ausgebildet sein, welche im Wirkungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordnet und dem Wirbelstromerzeuger zugewandt ist. Weiter vorteilhaft kann durch die so ausgebildete Flachspule ein Drehimpuls auf das Werkzeug übertragen werden, so dass das Werkzeug zusätzlich zu einer Schlagbewegung auch eine Drehbewegung ausführen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist die Flachspule zum Erzeugen des Magnetpulses mit einem Kondensator verbunden. Die Flachspule und der Kondensator bilden miteinander elektromagnetisch einen Resonanzkreis. Dadurch kann der Magnetpuls besonders effizient erzeugt werden. Das Schlagwerk weist bevorzugt einen Piezo-Sensor oder einen induktiven Sensor, beispielsweise eine Sensorspule auf, welcher ausgebildet ist, einen zurückreflektierten Schlag, insbesondere eine zurückreflektierte Stoßwelle, zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal zu erzeugen. Das Handwerkzeug ist weiter bevorzugt ausgebildet, in Abhängigkeit des Sensorsignals einen weiteren Schlag zu erzeugen. Der induktive Sensor ist bevorzugt durch die Spule des Wirbelstromerzeugers gebildet.
Die Erfindung betrifft auch ein Schlagwerk für ein Handwerkzeug, wobei das Schlagwerk einen Werkzeughalter auf. Bevorzugt weist das Schlagwerk einen Wirbelstromerzeuger auf, welcher ausgebildet ist, mindestens einen Schlag, bevorzugt eine zeitliche Folge von Schlägen zu erzeugen.
Bevorzugt weist das Schlagwerk einen entlang einer Schlagachse beweglich gelagerten Wirbelstromempfänger auf. Der Wirbelstromerzeuger ist ausgebildet, einen Magnetpuls derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger ein Wirbelstrom erzeugt werden kann und der Wirbelstromempfänger in Abhängigkeit des Wirbelstroms einen zum Magnetpuls entgegengerichteten Gegen- Magnetpuls erzeugen kann und so vom Wirbelstromerzeuger abgestoßen werden und entlang der Schlagachse einen Schlag erzeugen kann. Bevorzugt weist das Schlagwerk einen Werkzeughalter auf, wobei der Werkzeughalter und der Wirbelstromempfänger derart zueinander angeordnet sind, dass ein in dem
Werkzeughalter gehaltenes Werkzeug den Schlag empfangen kann.
Das Handwerkzeug weist bevorzugt einen Handgriff auf, mit dem das Handwerkzeug von einer erwachsenen Hand oder mit zwei Händen gehalten werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines mindestens schla- gend, bevorzugt zusätzlich zum Bohren ausgebildeten Handwerkzeugs, insbesondere des zuvor beschriebenen Handwerkzeugs. Bei dem Verfahren wird ein auf ein Werkzeug wirkender Schlag mittels eines Wirbelstromerzeugers erzeugt, wobei der Wirbelstromerzeuger einen Magnetpuls erzeugt und in einem entlang einer Schlagachse beweglich angeordneten Wirbelstromempfänger ein Wirbel- ström erzeugt wird. Der Wirbelstromempfänger erzeugt in Abhängigkeit des Wirbelstroms einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls. Der Wirbelstromempfänger wird so insbesondere durch eine aus den Kräften resultierende Repulsionskraft vom Wirbelstromerzeuger abgestoßen und erzeugt entlang der Schlagachse einen Schlag. Der Schlag wird mindestens mittelbar an ein Werkzeug abgegeben. Der Schlag kann neben einer Bewegung des Werkzeugs als Ganzes in Richtung der Schlagachse - in Abhängigkeit von einem zeitlichen Geschwindigkeitsprofil des Schlages - eine Stoßwelle umfassen, welche sich vom Wirbelstromempfänger bis hin zu einem zum Arbeiten des Werkzeugs vorgesehenen Ende, insbesondere einer Meißelspitze, ausbreitet. Von dem Ende wird ein Anteil der Stoßwelle zurückreflektiert und wandert zum dem Wirbelstromerzeuger zugewandten Ende des Werkzeugs. Dort kann der zurückreflektierte Anteil der Stoßwelle von einem Sensor erfasst werden, ein entsprechendes Sensorsignal erzeugt werden. Ein weiterer Schlag kann in Abhängigkeit des Sensorsignals erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird wenigstens ein Teil der Schlagenergie des Schlags in ein Drehbewegen des Werkzeugs um die Schlagachse überführt. Dadurch kann vorteilhaft zusätzlich zu einer Schlagbewegung eine Bohrbewegung ausgeführt werden, welche beispielsweise nur einen Teil eines Rotationsumfanges des Werkzeugs um die Schlagachse umfasst.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Magnetpuls aus der Energie eines Schwingkreises erzeugt. Dazu kann der Wirbelstromerzeuger eine Flachspule zum Erzeugen des Magnetpulses aufweisen, welche mit einem Kondensator verbunden ist und welche mit dem Kondensator in Resonanz steht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Magnetpuls von dem Wirbelstromerzeuger mit ansteigender Pulsamplitude erzeugt. Durch die so gebildete ansteigende Pulsflanke kann der Anker vorteilhaft sanft beschleunigt werden, so dass Rückstoßkräfte kleiner sind als bei einem beispielsweise recht- eckförmigen Magnetpuls. Der Magnetpuls mit ansteigender Pulsamplitude weist beispielsweise eine wenigstens pulsabschnittsweise eine Sägezahnform auf.
Bevorzugt weist der Wirbelstromerzeuger eine Stromquelle auf, welche einen Gesamtpuls zum Erzeugen eines Schlages einer Folge von Schlägen erzeugen kann, wobei der Gesamtpuls einen Wechselstrompuls zum Erzeugen des Wirbelstroms und einen an den Wechselstrompuls anschließenden Gleichstrompuls zum Zurückziehen des Wirbelstromempfängers umfasst.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmalen, sowie aus den in der Figurenbeschreibung genannten Merkmalen. Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk eines Handwerkzeugs mit einem Wirbelstromerzeuger und mit einem Werkzeug, welches im Bereich eines dem Wirbelstromerzeuger zugewandten Endes einen Wirbelstromempfänger aufweist;
Figur 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk eines
Handwerkzeugs mit einem Wirbelstromerzeuger, welcher mit einem als Schlagbolzen ausgebildeten Wirbelstromempfänger in Wirkverbindung steht. Der Schlagbolzen kann einen Schlag erzeugen und diesen an ein von einem Werkzeughalter gehaltenes Werkzeug abgeben;
Figur 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk eines
Handwerkzeugs, welches einen Wirbelstromantrieb aufweist und mit welchem zusätzlich zu einem Schlag entlang einer Schlagachse eine Drehbewegung des Werkzeugs um die Schlagachse erzeugt werden kann;
Figur 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Spule eines Wirbel- Stromerzeugers, mit der eine Drehbewegung des Werkzeugs erzeugt werden kann;
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung für die in den Figuren 1 , 2 und 3 gezeigten Schlagwerke;
Figur 6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zum Ver- anschaulichen eines Wirkungsprinzips eines wirbelstromgetriebenen Schlagwerks;
Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein wirbelstromgetriebenes Schlagwerk mit einem ferromagnetisch ausgebildeten Anker als Wirbelstromempfänger.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 1 für ein Handwerkzeug. Das Handwerkzeug kann beispielsweise ein Schlaghammer, Bohrhammer oder
Elektromeißel sein.
Das Schlagwerk 1 weist eine Aufnahmevorrichtung 14 für ein Werkzeug 12 auf. Das Werkzeug 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Meißel ausgebildet. Die Aufnahmevorrichtung 14 ist ausgebildet, den Meißel 12 derart zu führen, dass der Meißel 12 entlang einer Schlagachse 30 hin- und herbewegt werden kann.
Die Aufnahmevorrichtung 14 ist beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet, und umschließt ein zylinderförmiges Lumen, in dem das Werkzeug, insbesondere Meißel, wenigstens teilweise geführt werden kann. Das Schlagwerk 1 weist auch einen Wirbelstromantrieb auf. Der Wirbelstromantrieb weist eine elektrische Spule mit Spulenwindungen auf, von denen die Spulenwindungen 24 und 26 beispielhaft bezeichnet sind. Die Spule ist als Flachspule ausgebildet, welche in diesem Ausführungsbeispiel Spulenwindungen aus ei- nem elektrisch insbesondere gut leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer aufweist. Die Spulenwindungen der Spule weisen in diesem Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Spule ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flachspule ausgebildet, welche mit einem Spulenträger 22 verbunden ist. Der Spulenträger 22 ist beispielsweise aus mit Epoxidharz gebundenen Glasfasern oder aus einem keramischen Material gebildet. Die Flachspule und der Spulenträger 22 erstrecken sich jeweils in einer Ebene, welche senkrecht zur Schlagachse 30 verläuft.
Die Spule mit Spulenwindungen 24 und 26 ist ausgebildet, stromdurchflossen einen Magnetpuls zu erzeugen, welcher im Wirkungsbereich der Spule in einem Wirbelstromempfänger 36 einen Wirbelstrom erzeugen kann. Der Wirbelstromempfänger 36 ist in diesem Ausführungsbeispiel als elektrisch gut leitfähige Platte ausgebildet, beispielsweise aus Kupfermaterial, welche in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Werkzeug, insbesondere dem Meißel 12 verbunden ist. Das Werkzeug, insbesondere der Meißel 12 kann in diesem Ausführungsbeispiel aus einem harten, weniger gut elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise
Stahl ausgebildet sein.
Der in dem Wirbelstromempfänger 36 erzeugte Wirbelstrom erzeugt einen eigenen Gegen-Magnetpuls, welcher mit dem von der Spule erzeugten Magnetpuls zusammenwirkt, wobei der Magnetpuls der Spule und der von dem Wirbelstrom erzeugte Gegen-Magnetpuls einander abstoßen. So wird sowohl bewirkt, dass durch die Abstoßung der Meißel 12 entlang der Schlagachse 30 bewegt wird, als auch im Bereich des zur Spule zugewandten Meißelendes, also im Bereich des Wirbelstromempfängers 36, eine Stoßwelle erzeugt wird, welcher sich als entlang der Schlagachse 30 im Meißel 12 ausbreitende Stoßwelle 34, insbesondere Lon- gitudinalwelle, von dem Wirbelstromempfänger zu einer Meißelspitze hin bewegt.
Zwischen der Werkzeugaufnahme 14, welche in diesem Ausführungsbeispiel als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, und dem Spulenträger 22, befindet sich entlang der Schlagachse 30 eine Deckplatte 19, welche im Bereich der Spule einen Durchbruch aufweist, so dass Magnetfeldlinien, welche von der Spule erzeugt worden sind, durch den Durchbruch hindurch zum Wirbelstromempfänger gelan- gen können. Die Deckplatte 19 ist beispielsweise aus Stahl ausgebildet und ragt mit einem Vorsprungsbereich quer zur Schlagachse 30 radial nach innen, so dass das Werkzeug 12, insbesondere der Meißel, beim Zurückbewegen entgegen der Spule formschlüssig gegen die Deckplatte 19 anschlagen kann und so- mit gegen ein Weiterbewegen aufgehalten wird.
Zwischen der Deckplatte 19 und dem Spulenträger 22 ist entlang der Schlagachse 30 ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein scheibenförmig ausgebildetes Piezoelement 18 angeordnet. Das scheibenförmige Piezoelement 18 weist einen Durchbruch auf, durch den Magnetfeldlinien des von der Spule erzeugten Magnetpulses hindurchtreten können. Das Piezoelement 18 ist ausgebildet, in
Abhängigkeit eines von dem Werkzeug 12 über die Deckplatte 19 auf das Piezoelement 18 ausgeübten Druckes ein Beschleunigungssignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben.
Das Handwerkzeug kann beispielsweise in Abhängigkeit des Beschleunigungs- Signals die Spule zum Aussenden eines Magnetpulses bestromen. So kann dabei bei einer Anwendung des Handwerkzeugs in Abhängigkeit von einem auf das Werkzeug 12, insbesondere die Meißelspitze wirkenden Druckes ein Schlag des Schlagwerkzeugs ausgelöst werden. Zusätzlich dazu kann in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals ein Rückbewegen des Werkzeugs und/oder eine an ei- nem Werkzeugende reflektierte Stoßwelle erfasst werden, und in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals - beispielsweise gesteuert durch eine Steuereinheit - ein Auslösen eines weiteren Schlages erfolgen.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 10 eines Handwerkzeugs. Das Schlagwerk 10 weist wie das Schlagwerk 1 in Figur 1 gleiche Kom- ponenten auf, welche jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die gleichen Komponenten haben die gleichen Funktionen wie die in Figur 1 gezeigten Komponenten mit jeweils gleichen Bezugszeichen.
Anders als das Schlagwerk 1 in Figur 1 weist das Schlagwerk 10 in Figur 2 einen Meißel 13 als Werkzeug des Schlagwerks auf. Das Werkzeug 13 ist - anders als das Werkzeug 12 in Figur 1 - nicht zum Erzeugen eines Wirbelstroms ausgebildet.
Das Schlagwerk 10 weist - anders als in Figur 1 - einen Schlagbolzen 25 auf, welcher entlang der Schlagachse 30 zwischen dem Werkzeug 13 und dem Wir- belstromerzeuger, umfassend den Spulenträger 22 und die Spule, angeordnet ist.
Der Schlagbolzen 25 ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, einen Wirbelstrom in Abhängigkeit des von der Spule erzeugten Magnetpulses zu erzeugen. Der Schlagbolzen 25 weist dazu eine Platte 37, bestehend aus elektrisch bevorzugt gut leitfähigem Material auf, welche entlang der Schlagachse 30 der Spule zugewandt angeordnet ist. Die Platte 37 ist mit dem Schlagbolzen 25 verbunden und bildet einen Bestandteil des Schlagbolzens 25, welcher beispielsweise bis auf den Wirbelstromempfänger aus Stahl gebildet sein kann.
Der Schlagbolzen 25 ist von dem Werkzeughalter 14 aufgenommen und in dem
Werkzeughalter 14 beweglich angeordnet. Der Werkzeughalter 14 weist - anders als der Werkzeughalter 14 in Figur 1 - zusätzlich eine Sensorspule 16 auf. Die Sensorspule 16 ist ringförmig ausgebildet und umschließt ein Lumen, in welchem das Werkzeug 13 wenigstens teilweise hin- und herbeweglich angeordnet ist. Die Sensorspule 16 ist ausgebildet, ein Bewegen des Werkzeugs 13 entlang der
Schlagachse 30 - also durch die Sensorspule 16 hindurch - zu erfassen und mittels elektromagnetischer Induktion ein Sensorsignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben. Die Sensorspule 16 kann beispielsweise mit einer Steuereinheit verbunden sein, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, in Abhän- gigkeit des Sensorsignals die Spule zum Erzeugen eines Schlages zu bestro- men. Das kann beispielsweise derart effizient geschehen, dass die Spule 30 zum Erzeugen eines Schlages erst bestromt wird, wenn das Werkzeug 13 sich vollständig entlang der Schlagachse 30 in Richtung Spule gegen den Schlagbolzen 25 bewegt hat und so zum weiteren Vorwärtsbewegen bereit ist. Dadurch kann vorteilhaft Schlagenergie effizient umgesetzt werden, insoweit eine zu früh abgegebene Schlagenergie gegen ein Zurückbewegen des Werkzeugs wenigstens teilweise durch das Zurückbewegen des Werkzeugs 13 aufgehoben werden würde. Anders als mittels des Beschleunigungssensors 18, kann die Steuereinheit mittels der Spule 52 des Wirbelstromerzeugers - gebildet aus der Spule mit den Spulenwindungen 24 und 26 und dem Spulenträger 22 - einen zeitlichen Verlauf der Wirbelstromausbildung in dem Wirbelstromempfänger erfassen, ein den Wirbelstrom repräsentierendes Wirbelstromsignal erzeugen und einen weiteren Magnetpuls - beispielsweise als Teil einer zeitlichen Folge von Magnetpulsen - in Abhängigkeit des Wirbelstromsignals erzeugen. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 20 eines Handwerkzeugs. Das Schlagwerk 20 weist einen Wirbelstromerzeuger mit einem Spulenträger 22 auf, auf dem eine Flachspule angeordnet ist, von deren Spulenwindungen die Spulenwindungen 28 und 29 beispielhaft bezeichnet sind. Die Flach- spule ist in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass radial weiter nach außen liegende Spulenwindungen eine sich in Richtung der Schlagachse 30 erstreckende Abmessung aufweisen, welche größer ist als radial weiter innen liegende Spulenwindungen. Die Spule kann so vorteilhaft eine Schraubenform bilden, welche in Figur 4 näher dargestellt ist. Die so mittels der Spule gebildete Schraubenform bewirkt, dass das Werkzeug 1 1 des Schlagwerks 20 in eine
Drehbewegung 32 versetzt werden kann, welcher der durch die Stoßwelle 34 verursachten Translationsbewegung entlang der Schlagachse 30 überlagert ist. Das Werkzeug 1 1 kann so während eines Schlagvorgangs gleichzeitig eine bohrende Drehbewegung ausüben.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine äußere Spulenwindung 29 der in
Figur 3 bereits dargestellten Flachspule.
Die Spulenwindung 29 erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung zunehmend in Richtung der Schlagachse 30, so dass die Spulenwindung entlang der Schlagachse 30 eine Schraubenform bildet. Die Schraubenform bewirkt, dass das Werkzeug 1 1 bei einem Bestromen der Spule eine Drehbewegung 32 ausführen kann.
Figur 5 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein Schlagwerk eines Handwerkzeugs, welches zum Erzeugen eines Wirbelstroms ausgebildet ist, welcher ein Werkzeug in eine Schlagbewegung versetzen kann. Schaltungsanordnung 50 weist dazu eine Spannungsquelle 60 auf, welche beispielsweise eine Hochspannung von mehreren Kilovolt, bevorzugt wenigstens 7 Kilovolt oder wenigstens 10 Kilovolt aufweist. Die Spannungsquelle 60 ist über einen Widerstand 62 mit einem Anodenanschluss eines Thyristors 58 verbunden. Der Thyristor 58 weist einen Kathodenanschluss auf, welcher mit dem anderen Anschluss der Span- nungsquelle 60 verbunden ist. Der Thyristor 58 weist einen Steueranschluss auf, welche über eine Verbindungsleitung 66 mit einer Steuereinheit 56 verbunden ist. Die Steuereinheit 56 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 65 mit einer Sensorspule 16 verbunden. Die Steuereinheit 56 ist ebenfalls eingangsseitig ü- ber eine Verbindungsleitung 64 mit dem Beschleunigungssensor 18 verbunden, welcher in Figur 1 und in Figur 2 gezeigt und bereits erläutert worden ist. Der Anodenanschluss des Thyristors 58 ist mit einem ersten Anschluss eines Kondensators 54 verbunden. Der Kondensator 54 weist einen zweiten Anschluss auf, welcher mit einem ersten Anschluss einer Spule 52 verbunden ist. Die Spule 52 ist Bestandteil eines in den Figuren 1 und 2 bereits dargestellten Wirbelstrom- erzeugers, welche ausgebildet ist, stromdurchflossen einen Magnetpuls zu erzeugen. Die Spule 52 weist einen zweiten Anschluss auf, welcher mit dem Ka- thodenanschluss des Thyristors 58 und auch mit der Spannungsquelle 60 verbunden ist. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 50 wird nun im Folgenden erläutert:
Wenn das Handwerkzeug, beispielsweise das in Figur 2 dargestellte Handwerkzeug, mit dem Werkzeughalter 13 gegen ein zu bearbeitendes Objekt gedrückt wird, so drückt das Werkzeug 13 gegen den Schlagbolzen 25 und veranlasst den Beschleunigungssensor 18 durch einen auf diesen ausgeübten Druck zum Erzeugen eines Beschleunigungssignals insbesondere einer Spannung. Der Be- schleunigungssensor 18 kann das Beschleunigungssignal über die Verbindungsleitung 64 an die Steuereinheit 56 senden. Die Steuereinheit 56 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals ein Trigger-Signal zu erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 66 auszugeben und so den Thyristor 58 zu zünden. Die Steuereinheit 56 ist über eine Verbindungsleitung 67 mit der Spule 52 verbunden und kann - zusätzlich oder unabhängig von dem Beschleunigungssensor 18 - das Triggersignal in Abhängigkeit eines Signalverlaufs einer durch den Wirbelstrom in der Spule 52 induzierten Spannung erzeugen. So kann beispielsweise verhindert werden, dass der Thyristor 58 gezündet wird, bevor die Stoßwelle zum Wirbelstromempfänger 36 oder 37 zurückgekehrt ist oder das Werkzeug 12 oder 13 noch nicht zurückgeschwungen ist. Ein Hubweg des Werkzeugs 12 oder 13 beträgt beispielsweise zwischen drei und vier Millimetern.
Der Kondensator 54, welcher zuvor von der Spannungsquelle 60 über den Widerstand 62 mit elektrischer Ladung aufgeladen wurde, kann so seine Ladung über den Thyristor 58, sowie über die mit dem Kondensator in Serie geschaltete Spule 52 entladen. Der Entladestrom des Kondensators 54 - vorzugsweise befindet sich der Kondensator 54 und die Spule 52 in Resonanz - wird in der Spule 52 in einen Magnetpuls umgesetzt.
Der Magnetpuls kann von dem in Figur 1 dargestellten Wirbelstromempfänger 36, oder von dem in Figur 2 dargestellten Wirbelstromempfänger 37 empfangen werden und dort jeweils einen Wirbelstrom erzeugen, welcher jeweils einen Ge- gen-Magnetpuls erzeugen kann, so dass der Schlagbolzen 25 oder der Wirbelstromempfänger 36 zusammen mit dem Werkzeug 12 entlang der Schlagachse 30 einen Schlag ausüben kann. Ein erneutes Erzeugen eines Triggersignals durch die Steuereinheit 56 kann in Abhängigkeit eines Beschleunigungssignals, eines Sensorsignals der Sensorspule 16 oder eines Signalverlaufs einer durch den Wirbelstrom in der Spule 52 induzierten Spannung erfolgen.
Der Widerstand 62 weist einen derartigen Widerstandswert auf, dass während des Zündens des Thyristors 58 der Kondensator 54 über die Spule 52 entladen werden kann, wobei die Spannungsquelle 60 nicht kurzgeschlossen wird.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Wirkungsweise des in den Figuren
1 , 2 und 3 bereits dargestellten Schlagwerks. Figur 6 zeigt dazu eine Anordnung 70, welche eine Spule 76 als Bestandteil eines Wirbelstromerzeugers, eine mit der Spule 76 verbundene Wechselspannungsquelle 80, sowie einen flach ausgebildeten, elektrisch insbesondere gut leitfähigen Wirbelstromempfänger 74, welcher mit einem sich entlang einer Schlagachse 30 längs erstreckenden Werkzeug 72 verbunden ist. Die Wechselspannungsquelle 80 kann einen Strom erzeugen, welcher während einer Halbwelle der Wechselanspannung - in Figur 6 mittels der Pfeile an der Spule 76 angedeutet - in einer Stromrichtung durch die Spule 76 fließt und so einen Magnetpuls 77 erzeugt. Der Magnetpuls 77 verur- sacht in dem Wirbelstromempfänger 74 einen Wirbelstrom 85, welcher einen dem Magnetpuls 77 entgegengesetzten Gegen-Magnetpuls 78 erzeugt.
Die zueinander entgegengerichteten Magnetpulse 77 und 78 bewirken eine Re- pulsionskraft 79, welche den Wirbelstromempfänger 74 zusammen mit dem Werkzeug 72 entlang der Schlagachse 30 von der Spule 76 des Wirbelstromer- zeugers abstößt. Wie bereits zuvor erläutert, kann in Abhängigkeit des Zeitverlaufes des Magnetpulses zusätzlich zu einem Abstoßen entlang der Schlagachse 30 eine Stoßwelle in dem Werkzeug 72 erzeugt werden, welche sich in dem Werkzeug 72 entlang der Schlagachse 30 zu einer Werkzeugspitze des Werkzeugs 72 ausbreitet. Der Magnetpuls kann dazu eine derart zeitliche Länge auf- weisen, dass sich eine Stoßwelle in dem Werkzeug ausbreiten kann.
Figur 7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 90 mit Wirbelstromantrieb in einer Längsschnittdarstellung. Das Schlagwerk 90 weist einen ferromagnetisch ausgebildeten Becher 92 auf, wobei der Becher mit einem ferromagnetischen Kern 94 im Bereich eines Becherbodens des Bechers 92 magnetisch leitfähig verbunden ist, so dass ein magnetischer Fluss von dem Kern in eine Becherwand fließen kann. Der Kern 94 ist in diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich vom Becherboden bis hin zu einem Becherrand, so dass sich zwischen einer äußeren Zylinderwand des Kerns und einer Becherinnenwand ein - quer zu einer Schlagachse 30 - ringförmiger Luftspalt gebildet ist. Die Becherinnenwand ist beispielsweise kegelab- schnittsförmig gebildet, so dass ein den Luftspalt bildendes Volumen einen Kegelabschnitt mit einem äußeren Kegelmantel und einen den Kern 94 umgebenden zylinderförmigen Innenmantel aufweist.
In dem so gebildeten Luftspalt ist ein Hohlzylinderförmiger, in diesem Ausführungsbeispiel becherförmiger ferromagnetisch ausgebildeter Anker 100 als Wirbelstromempfänger hin- und herbeweglich angeordnet, wobei eine Becherwand 101 des Ankers 100 in den Luftspalt 96 eintaucht. Der Anker weist im Bereich eines Endes eine Schlagnase 102 auf, welche ausgebildet ist, bei einem Bewegen des Ankers 100 entlang der Schlagachse 30 einen Schlag an ein Werkzeug 13 abzugeben. Der Kern ist von einer elektrischen Zylinderspule umgeben, deren magnetische Feldlinien im bestromten Zustand im Inneren der Spule 98 entlang oder parallel zur Schlagachse 30 im Kern 94 verlaufen. Die Spule 98 ist mit einer Stromquelle 106 verbunden, welche ausgebildet ist, einen Wechselstrompuls zum Erzeugen eines Magnetpulses zum Austreiben des Ankers 100 zu erzeugen und so einen Wirbelstrom in dem Anker 100, insbesondere in der Becherwand 101 zu erzeugen, wodurch der Anker aus dem Luftspalt entlang der Schlagachse 30 herausbewegt wird und mit der Schlagnase 102 einen Schlag an das Werkzeug 13 abgeben kann. Das Werkzeug 13 ist in einer Werkzeugaufnahme 14 insbesondere hin- und herbeweglich gehalten. Das Schlagwerk kann zusätzlich zur Spule 98 eine an einer Stirnseite des Kerns 94 angeordnete Flachspule 104 aufweisen, welche beispielsweise mit der Spule 98 in Serie geschaltet ist oder zur Spule 98 parallel mit der Stromquelle 106 verbunden ist. Die Flachspule 104 kann einen zusätzlichen Wirbelstrom in einem Becherboden des Ankers 100 erzeugen, was die Schlagenergie des Ankers verstärkt. Die konische Form des Luftspaltes bewirkt eine anwachsende magnetische Feldstärke des von der Spule 98 erzeugten Magnetfeldes im Luftspalt 96 beginnend vom Becherboden bis hin zum Becherrand des Bechers 92, so dass der Anker 100 mit zunehmendem Austritt aus dem Luftspalt 96 eine gleichbleibende oder zunehmende auf die Becherwand 101 wirkende Austriebskraft erfährt. Figur 8 zeigt das in Figur 7 dargestellte Schlagwerk 90, bei dem der Anker sich entlang der Schlagachse 30 aus dem Luftspalt 96 teilweise herausbewegt hat und gegen das Werkzeug 13 schlägt. Der Anker ist in Figur 8 in einer Stellung 100' dargestellt. Die Stromquelle 106 ist ausgebildet, anschließend an den Wechselstrompuls - oder nach einer Pulspause - zum Austreiben des Ankers einen Gleichstrompuls zu erzeugen und mittels des Gleichstrompulses den Anker in den Luftspalt 97 zurückzuziehen. Durch periodisches Erzeugen eines Gesamtpulses oder eines Pulspaares umfassend einen Wechselstrompuls und einen Gleichstrompuls, können so periodisch aufeinanderfolgende Schläge erzeugt werden.
Figur 9 zeigt ein Diagramm mit einer Zeitachse 1 10 und einer Amplitudenachse 1 12, in dem ein Ausführungsbeispiel für einen zuvor beschriebenen Gesamtpuls 1 13 umfassend einen Wechselstrompuls 1 14 und einen an den Wechselstrompuls 1 14 anschließenden Gleichstrompuls umfasst. Der Wechselstrompuls 1 14 weist eine Wechselstrompulsdauer 1 16 auf und der Gleichstrompuls 1 15 weist eine Gleichstrompulsdauer 1 18 auf. Das Verhältnis der Wechselstrompulsdauer 1 16 zu der Gleichstrompulsdauer 1 18 beträgt beispielsweise 3 : 1 , so dass die Wechselstrompulsdauer 1 16 des Wechselstrompulses 1 14 drei viertel einer Gesamtpulsdauer eines Gesamtpulses 1 13 zum Erzeugen eines Schlages beträgt, und die Gleichstrompulsdauer 1 18 des Gleichstrompulses 1 15 ein viertel der Gesamtpulsdauer beträgt. Eine Schlagfrequenz kann beispielsweise 50 Hertz betragen. Die Gesamtpulsdauer beträgt beispielsweise 20 Millisekunden, die Wechselstrompulsdauer 1 16 beträgt dann 15 Millisekunden und die Gleichstrompulsdauer 1 18 fünf Millisekunden. Eine Modulationsfrequenz des Wechselstrompulses 1 14, also eine Wechselstromfrequenz des Wechselstrompulses 1 14 beträgt beispielsweise wenigstens oder genau 10 Kilohertz.

Claims

Ansprüche
1 . Handwerkzeug mit einem Schlagwerk (1 , 10, 20)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlagwerk (1 , 10, 20) einen Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) aufweist, welcher ausgebildet ist, mittels eines Wirbelstroms, insbesondere mindestens eines Wirbelstrompulses, mindestens einen Schlag zu erzeugen.
2. Handwerkzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Handwerkzeug einen entlang einer Schlagachse (30) beweglich gelagerten und im Wirkungsbereich des Wirbelstromerzeugers (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) angeordneten Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) aufweist, wobei der Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) ausgebildet ist, einen Magnetpuls (77) derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger (85) ein Wirbelstrom erzeugt werden kann und der Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) in Abhängigkeit des Wirbelstroms (85) einen dem Magnetpuls (77) entgegengerichteten Gegen- Magnetpuls (78) erzeugen kann und so vom Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) abgestoßen werden und entlang der Schlagachse (30) einen Schlag erzeugen kann, wobei der Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) und der Werkzeughalter (14) zueinander angeordnet sind, dass das Werkzeug (1 1 , 12, 13) den Schlag empfangen kann.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Wirbelstromempfänger mit dem Werkzeug verbunden oder durch das Werkzeug selbst gebildet ist.
4. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlagwerk (20) ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlags in ein Drehbewegen (32) des Werkzeugs (1 1 ) um die Schlagachse (30) zu überführen.
5. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) eine Flachspule (52, 76) aufweist, deren Spulenwindungen (24, 26, 28, 29) sich mit einem von der Schlagachse (30) radial nach außen zunehmenden Windungsradius erstrecken.
6. Handwerkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spulenwindungen (24, 26, 28, 29) der Flachspule (52, 76) aus Litze gebildet sind.
7. Handwerkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spulenwindungen (28, 29) der Flachspule sich in einem Längsabschnitt entlang der Schlagachse derart schraubenförmig erstrecken, dass das Werkzeug (1 1 ) zusätzlich zu einem Bewegen entlang der Schlagachse (30) ein Drehbewegen (32) um die Schlagachse (30) ausführen kann.
8. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Flachspule (22, 26, 52, 76) zum Erzeugen des Magnetpulses (77) mit einem Kondensator (54) verbunden ist und die Flachspule (22, 26, 52, 76) und der Kondensator (54) miteinander elektromagnetisch einen Resonanzkreis bilden.
9. Schlagwerk (1 , 10, 20) für ein Handwerkzeug, wobei das Schlagwerk (1 , 10, 20) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlagwerk einen Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 52, 76) aufweist, welcher ausgebildet ist, mindestens einen Schlag zu erzeugen.
10. Schlagwerk nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlagwerk einen entlang einer Schlagachse (30) beweglich gelagerten Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) aufweist, wobei der Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 52, 76) ausgebildet ist, einen Magnetpuls (77) derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) ein Wirbelstrom (85) erzeugt werden kann und der Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) in Abhängigkeit des Wirbelstroms (85) einen zum Magnetpuls (77) entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls (78) erzeugen kann und so vom Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 52, 76) abgestoßen werden und entlang der Schlagachse (30) einen Schlag erzeugen kann, wobei das Schlagwerk (1 , 10, 20) einen Werkzeughalter (14) aufweist, wobei der Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) und der Werkzeughalter (14) derart zueinan- der angeordnet sind, dass ein in dem Werkzeughalter (14) gehaltenes Werkzeug den Schlag empfangen kann.
1 1 . Verfahren zum Betreiben eines mindestens schlagend ausgebildeten Handwerkzeugs, insbesondere eines Handwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem mindestens ein auf ein Werkzeug (1 1 , 12, 13) wirkender Schlag mittels eines Wirbelstromerzeugers (22, 24, 26, 52, 76) erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
wobei der Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 52, 76) einen Magnetpuls (77) erzeugt und in einem entlang einer Schlagachse (30) beweglich angeordneten Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) ein Wirbelstrom (85) erzeugt wird, und der
Wirbelstromempfänger (36, 37, 74) in Abhängigkeit des Wirbelstroms (85) einen dem Magnetpuls (77) entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls (78) erzeugt und so vom Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 52, 76) abgestoßen wird und entlang der Schlagachse (30) einen Schlag erzeugt, wobei der Schlag (30) mindestens mittelbar an das Werkzeug (1 1 , 12, 13) abgegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Teil der Schlagenergie des Schlags in ein Drehbewegen (32) des Werkzeugs (1 1 ) um die Schlagachse überführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Magnetpuls (77) aus der Energie eines Schwingkreises (54, 52, 76, 24, 26, 28, 29) erzeugt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
der Wirbelstromerzeuger den Magnetpuls mit ansteigender Pulsamplitude zu erzeugt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
der Wirbelstromerzeuger einen Gesamtpuls (1 13) zum Erzeugen eines Schlages einer Folge von Schlägen erzeugt, wobei der Gesamtpuls einen Wechselstrom- puls (1 14) zum Erzeugen des Wirbelstroms und einen an den Wechselstrompuls
(1 14) anschließenden Gleichstrompuls (1 15) zum Zurückziehen des Wirbelstromempfängers (100) umfasst.
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