EP2841237B1

EP2841237B1 - Handführbare werkzeugmaschine mit gehäuse

Info

Publication number: EP2841237B1
Application number: EP13721257.7A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Blickle; Uwe Früh; Achim Hess
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: WO2013159903A2; EP2841237A2; DK2841237T3; CN104245238A; US20150144367A1; WO2013159903A3; DE102012103604A1; US10160111B2; CN104245238B; EP2841237B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere eine handführbare Oszillations-Werkzeugmaschine mit einem sich im wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckenden Außengehäuse, welches einen Griffbereich aufweist, der zum Umgreifen und zum Führen der Werkzeugmaschine durch eine Hand eines Benutzers vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik sind handführbare Werkzeugmaschinen bekannt, deren Gehäuse entweder fest mit den Antriebseinrichtungen der Werkzeugmaschine verschraubt sind oder Gehäuse aufweisen, welche aus Schalenbauteilen, zumeist Halbschalen bestehen, die miteinander fest verbunden werden. Um eine gute Führung der handführbaren Werkzeugmaschinen bei der Bearbeitung von Werkstücken zu ermöglichen, liegen die Gehäuse der im Stand der Technik bekannten Werkzeugmaschinen wenigstens bereichsweise an den Elementen der Antriebseinrichtung an, wodurch Vibrationen von diesen Antriebseinrichtungen unmittelbar auf das Gehäuse übertragen werden, welche so mit den Antriebseinrichtungen vibrieren, wodurch die Arbeitssicherheit und der Handhabungskomfort einer solchen Werkzeugmaschine beeinträchtigt wird.
EP 1 752 259 A1 offenbart ein Elektrohandwerkzeuggerät umfassend einen in einem Motorgehäuse angeordneten Motor sowie ein Getriebe zur Kopplung des Motors mit einem Werkzeug, wobei das Getriebe in einem separaten Getriebegehäuse gelagert ist, wobei der Motor am Getriebegehäuse festgelegt und im Motorgehäuse frei angeordnet ist und das Getriebegehäuse vom Motorgehäuse schwingungstechnisch entkoppelt mit diesem verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine handführbare Werkzeugmaschine mit einem verbesserten Handhabungskomfort zur Verfügung zu stellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße handführbare Werkzeugmaschine kann insbesondere auch eine handführbare Oszillations-Werkzeugmaschine sein. Eine solche handführbare Werkzeugmaschine weist ein sich im wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckendes Außengehäuse mit einem Griffbereich auf, der zum Umgreifen und zum Führen der Werkzeugmaschine durch eine Hand eines Benutzers vorgesehen ist. Im wesentlichen innerhalb dieses Außengehäuses ist eine elektrische Antriebseinheit aufgenommen, welche eine Antriebswelle der Werkzeugmaschine rotierend antreibt. Dabei ist die Rotationsachse der Antriebswelle im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Außengehäuses ausgerichtet oder kann auch mit dieser zusammenfallen. An einem ersten Ende der elektrischen Antriebseinheit ist eine Werkzeugeinrichtung angeordnet, welche in einem ersten Endbereich des Außengehäuses angeordnet ist.
Die Werkzeugeinrichtung dient zur Übertragung des Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit auf ein bevorzugt an der Werkzeugeinrichtung angeordnetes Werkzeug. Zur Übertragung der Antriebsleistung der elektrischen Antriebseinheit auf ein Werkzeug kann die Werkzeugeinrichtung verschiedene Elemente wie Getriebe, Kupplungen und dergleichen aufweisen. Dabei kann sowohl die elektrische Antriebseinheit als auch die Werkzeugeinheit mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Werkzeugmaschine an dem der elektrischen Antriebseinheit gegenüberliegenden Ende der Werkzeugeinrichtung eine Werkzeugaufnahme auf, deren Antriebsachse auch in einem Winkel gegenüber der Antriebsachse des elektrischen Antriebselements verschwenkt angeordnet sein kann. Grundsätzlich kann die Werkzeugaufnahme an einem äußeren Ende der Antriebsachse angeordnet sein, sie kann jedoch auch in einem vom Ende der Werkzeugeinrichtung beabstandeten Bereich angeordnet sein. Beispielsweise kann die Werkzeugaufnahme auch in einer Ausnehmung im Bereich der Antriebswelle in der Werkzeugeinrichtung angeordnet sein, in welche ein Werkzeug eingesetzt werden kann. Die mit der Werkzeugmaschine verwendbaren Werkzeuge dienen insbesondere zum Schneiden, Bohren Schleifen, Sägen, Raspeln oder zu sonstigen zerspanenden, abtragenden oder umformenden Bearbeitungsvorgängen. Durch die Antriebs- und Bearbeitungsvorgänge am Bearbeitungswerkzeug und die Massenträgheit des Bearbeitungswerkzeugs, das an der Werkzeugeinrichtung angeordnet ist, treten an der Werkzeugeinrichtung Vibrationen und Stöße auf.
Die elektrische Antriebseinheit und die Werkzeugeinrichtung, in welchen während des Betriebs der Werkzeugmaschine die jeweilige Antriebswelle rotiert, werden mit Stößen und Vibrationen beaufschlagt, welche aus dem Antrieb des Werkzeugs, der Werkzeugbewegung und dem Bearbeitungsvorgang an dem an der Antriebswelle befestigten Werkzeug resultieren. Die Antriebseinrichtungen der handführbaren Werkzeugmaschine sind gegenüber dem Außengehäuse im wesentlichen mechanisch entkoppelt. Damit wird eine unmittelbare Übertragung der Bewegungen der Antriebseinrichtungen auf das vom Benutzer geführte Außengehäuse im wesentlichen unterbrochen. In bezug auf die Erfindung heißt mechanisch entkoppelt, dass die elektrische Antriebseinheit gegenüber dem Außengehäuse weitgehend beweglich angeordnet ist. Das heißt, dass keine wesentliche mechanische Übertragung der Bewegungen der Antriebseinrichtungen auf das Außengehäuse, sondern insbesondere nur eine gedämpfte Übertragung einer Restvibration, insbesondere höherfrequenter Schwingungen in zumindest einer Wirkrichtung, bevorzugt in zwei, und besonders bevorzugt keine wesentliche Übertragung in einer der drei Raumrichtungen erfolgt. Das Außengehäuse der handführbaren Werkzeugmaschine weist bereits daher einen verbesserten Handhabungskomfort gegenüber einem mechanisch mit Antriebselementen gekoppelten Außengehäuse auf.
Das Außengehäuse der handführbaren Werkzeugmaschine weist einen Massenschwerpunkt auf. Dieser ist in Bezug auf die Länge des Außengehäuses entlang der Längsachse in einem Abschnitt angeordnet, der sich im Wesentlichen von der geometrischen Mitte des Außengehäuses aus in eine von dem ersten Endbereich abgewandte Richtung, also bevorzugt nach hinten erstreckt. Vorzugsweise liegt etwa im Bereich der geometrischen Mitte des Außengehäuses - ebenfalls in Bezug auf die Längsachse gesehen - ein vorderer Abschnitt des Griffbereichs, in welchem der Benutzer die handführbare Werkzeugmaschine umgreift und führt. Weiter vorzugsweise ist am Außengehäuse in dem Abschnitt, in dem sich der Griffbereich befindet, eine Griffeinrichtung angeordnet, welche den Benutzer beim Umgreifen und Führen der Werkzeugmaschine unterstützt, wie insbesondere eine Gummierung und/ oder eine Griffmulde. Dabei kann eine Griffeinrichtung vollständig innerhalb des Griffbereichs angeordnet sein, sie kann aber insbesondere auch aus ergonomischen oder ästhetischen Gründen nur in einem Teil des Griffbereichs angeordnet sein und/ oder aus diesem heraus ragen.
Im Massenschwerpunkt eines durch Schwingung angeregten Gegenstands ist die Amplitude der Schwingung gewöhnlich am geringsten. Damit wirken sich beispielsweise Vibrationen des Außengehäuses einer Werkzeugmaschine im Bereich seines Massenschwerpunkts im geringeren Maße aus, als an vom Massenschwerpunkt entfernteren Bereichen des Außengehäuses. Liegt der Massenschwerpunkt eines gegenüber den Antriebseinrichtungen mechanisch entkoppelten Außengehäuses in einem Bereich, der sich von der geometrischer Mitte des Außengehäuses aus in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung erstreckt, so liegt dieser im Griffbereich des Benutzers. Aufgrund der dadurch schwingungstechnisch günstigen Anordnung des Griffbereichs wird so der Handhabungskomfort der handgeführten Werkzeugmaschine verbessert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Werkzeugeinrichtung im wesentlichen starr mit der elektrischen Antriebseinheit gekoppelt. Die Werkzeugeinrichtung kann dabei unmittelbar an einem ersten Ende der elektrischen Antriebseinheit angeordnet sein. Ebenso ist es auch möglich, dass die Werkzeugeinrichtung mittelbar, beispielsweise unter Zwischenschaltung einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise einer Lüftereinrichtung mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist, welche bevorzugt ebenfalls im wesentlichen starr mit der elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet starr gekoppelt, dass diese Einrichtungen mechanisch gekoppelt sind, wodurch Bewegungen, auch hochfrequenter Art, wie beispielsweise Vibrationen unabhängig von deren Wirkrichtung von einem auf das andere Element übertragen werden. Eine starre Verbindung bzw. Kopplung kann daher auch mittels einer integralen Bauweise oder dergleichen ausgeführt sein.
Grundsätzlich wird ein Gegenstand, welcher eine größere Masse aufweist, bei gleicher Anregung weniger zum Schwingen bzw. Vibrieren angeregt, als ein Gegenstand mit einer geringeren Masse. In gleicher Weise ist auch die Auswirkung von Stößen auf einen starren Gegenstand größerer Masse geringer, als an einem starren Gegenstand mit geringerer Masse. Daher werden bei einer bevorzugten Ausführungsform die Einrichtungen der Werkzeugmaschine, welche vorzugsweise nicht zur Ausführung ihrer Funktion mechanisch mit den Antriebseinrichtungen wie insbesondere der elektrischen Antriebseinheit oder der Werkzeugeinrichtung gekoppelt sind, gegenüber diesen beweglich, und damit mechanisch entkoppelt am Außengehäuse der Werkzeugmaschine angeordnet. So wird die Masse des Außengehäuses um die Masse dieser Einrichtungen erhöht und damit die Schwingungsneigung des Außengehäuses verringert. Für eine Anordnung am Außengehäuse kommen insbesondere Bedieneinrichtungen der Werkzeugmaschine, wie Ein-/ Aus-Schalter, Leistungsregler oder sonstige Einstelleinrichtungen in Betracht, welche ohnehin im Bereich des Außengehäuses angeordnet sind. Bevorzugt werden ebenso insbesondere innerhalb des Außengehäuses angeordnete Steuereinrichtungen der Werkzeugmaschine, wie insbesondere die Antriebsmotor- oder Lüftersteuerung mit dem Außengehäuse mechanisch gekoppelt. Neben der Erhöhung der Masse des Außengehäuses verringert sich so insbesondere auch die Schwingungsbelastung der Steuereinrichtung was auch zu einer größeren Lebensdauer und geringeren Fehleranfälligkeit der Steuereinrichtung führt. Zusätzlich wird dadurch, sofern diese Einrichtungen im vorzugsweise hinteren, dem ersten Endbereich abgewandten Bereich der Werkzeugmaschine angeordnet sind, der Massenschwerpunkt des Außengehäuses von der geometrischen Mitte des Außengehäuses aus in eine von dessen ersten Endbereich abgewandte Richtung verschoben.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Versorgungseinrichtung der handführbaren Werkzeugmaschine, insbesondere eine Einrichtung zur Zuführung eines elektrischen Stroms mit dem Außengehäuse mechanisch gekoppelt. Bei einer Einrichtung zur Zuführung eines elektrischen Stroms zur Antriebseinrichtung der Werkzeugmaschine kann es sich insbesondere um eine Zuführleitung für das Zuführen eines Netzstroms sowie eine Anbindung an derselben an das Gehäuse handeln. Ebenso kann es sich bei einer Versorgungseinrichtung der Werkzeugmaschine um eine insbesondere unabhängige Einrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie handeln, welche insbesondere elektrische Energie speichert wie eine Primär- oder Sekundärbatterie oder chemische Energie speichert und mithilfe eines Energiewandlers in elektrische Energie wandelt und insbesondere an die elektrische Antriebseinrichtung abgibt. Vorzugsweise sind diese Versorgungseinrichtungen in einer von dem ersten Endbereich des Außengehäuses abgewandten Richtung hinter der elektrischen Antriebseinrichtung angeordnet und befinden sich damit bevorzugt in oder von der geometrischen Mitte des Außengehäuses aus hinter dem Griffbereich des Außengehäuses. So wird einerseits die Masse des Außengehäuses um die Masse dieser Versorgungseinrichtungen erhöht und damit sowohl die Schwingungsneigung des Außengehäuses verringert als auch der Massenschwerpunkt des Außengehäuses in eine von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung verschoben.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die mit dem Außengehäuse mechanisch gekoppelten Einrichtungen wie insbesondere die wenigstens eine Bedieneinrichtung, die wenigstens eine Steuereinrichtung und/ oder die wenigstens eine Versorgungseinrichtung gegenüber der elektrischen Antriebseinrichtung im wesentlichen mechanisch entkoppelt sind. Damit übertragen diese Einrichtungen vorzugsweise keine zusätzlichen Bewegungen von der elektrischen Antriebseinrichtung oder der Werkzeugeinrichtung auf das Außengehäuse.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist, um die Masse des Außengehäuses der Werkzeugmaschine zu erhöhen, am Außengehäuse eine zusätzliche Masse angeordnet. Dabei kann insbesondere das Außengehäuse selbst schwerer ausgeführt sein, d. h. eine größere Masse aufweisen. Hierfür kann insbesondere in solchen Bereichen, bei welchen eine Massenerhöhung zu einer Verschiebung des Massenschwerpunkts des Außengehäuses hin in einen Abschnitt führt, der von der geometrischen Mitte des Außengehäuses aus in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung angeordnet ist, eine Ausführung mit einer größeren Wandstärke oder mit einem Werkstoff mit höherer spezifischer Dichte bzw. höherem spezifischen Gewicht vorgesehen sein, als dies aus Gründen der Festigkeit erforderlich ist. Ebenso ist es bevorzugt, in diesem Bereich eine zusätzliche Masse insbesondere im Inneren des Außengehäuses, oder insbesondere sofern dies gestalterisch oder ergonomisch vorteilhaft ist, auch außerhalb des Außengehäuses anzuordnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Massenschwerpunkt des Außengehäuses bezogen auf die Gesamtlänge des Außengehäuses in einem Bereich, der sich ausgehend von der geometrischen Mitte des Außengehäuses in einer von dem ersten Endbereich des Außengehäuses abgewandten Richtung erstreckt, und zwar insbesondere bis zu einem Abstand, welcher 20 % der Gesamtlänge des Außengehäuses entspricht, vorzugsweise bis zu einem Abstand, welcher 10% der Gesamtlänge des Außengehäuses entspricht, und besonders bevorzugt in einem Abstand von etwa 7 % von der geometrischen Mitte des Außengehäuses. Bei einem Außengehäuse mit einer Länge von 220 mm liegt der Massenschwerpunkt damit bevorzugt etwa 15 mm von der geometrischen Mitte des Außengehäuses entfernt in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung.
Weiterhin weist das Außengehäuse der handführbaren Werkzeugmaschine eine definierte Innenkontur auf. Entsprechend weisen die elektrische Antriebseinheit und die mit dieser vorzugsweise im wesentlichen starr gekoppelte Werkzeugeinrichtung eine bevorzugt definierte Außenkontur auf, wobei die Werkzeugeinrichtung zumindest soweit eine definierte Außenkontur aufweist, soweit diese im Bereich des Außengehäuses angeordnet ist. Sofern zwischen der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung weitere Einrichtungen angeordnet sind, deren Außenkontur sich zwischen der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung erstreckt, so stellen diese vorzugsweise ebenfalls einen Teil der definierten Außenkontur dar, ohne nachfolgend jeweils explizit erwähnt zu werden. Die Außenkontur dieser Antriebselemente und die Innenkontur des Außengehäuses sind derart ausgebildet, dass diese mit einem vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet sind. Dieser Mindestabstand und die damit zwischen der Außenkontur und der Innenkontur liegende Luftschicht führt zu einer mechanischen Entkopplung der elektrischen Antriebseinrichtung sowie der Werkzeugeinrichtung von dem Außengehäuse und damit zu einem erhöhten Handhabungskomfort. Zusätzlich ergibt sich durch den Mindestabstand auch eine Reduzierung der von der Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung auf das Gehäuse übertragenen Wärme, was den Handhabungskomfort für den Benutzer ebenfalls erhöht.
Zur Einhaltung dieses Mindestabstands ist eine Anzahl N erster Abstützeinrichtungen an der Außenkontur von elektrischer Antriebseinheit und Werkzeugeinrichtung sowie eine Anzahl N zweiter Abstützeinrichtungen an der Innenkontur des Außengehäuses vorgesehen. Die ersten Abstützeinrichtungen und die zweiten Abstützeinrichtungen wirken dabei bevorzugt so zusammen, dass sie die Außenkontur und die Innenkontur in diesem Mindestabstand voneinander halten.
Durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen wird die Innenkontur und damit das Außengehäuse und insbesondere der Griffbereich der handführbaren Werkzeugmaschine in einem Abstand von der Außenkontur und damit in einem Abstand von der elektrischen Antriebseinheit und der Werkzeugeinrichtung gehalten.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist zwischen einer ersten Abstützeinrichtung und einer zweiten Abstützeinrichtung jeweils wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet, welches die Stützkräfte zwischen einer ersten und einer zweiten Abstützeinrichtung überträgt und gleichzeitig den Mindestabstand zwischen der Außenkontur und der Innenkontur hält. Die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen ermöglichen so eine ausreichende Übertragung der Stützkräfte wie der Führungskräfte vom Benutzer auf die Werkzeugmaschine und der Bearbeitungskräfte vom Werkzeug zum Benutzer. Durch die Anordnung eines solchen Dämpfungselements werden insbesondere die zwischen der ersten und zweiten Abstützeinrichtung übertragenen Bewegungen wie insbesondere Stöße oder Vibrationen gedämpft. Dabei wird insbesondere die Übertragung von höherfrequenten Schwingungen wie Vibrationen unterbrochen. So wird die Übertragung von Vibrationen, Stößen und Wärme der Antriebselemente an das Gehäuse reduziert, womit sich die Arbeitssicherheit und der Handhabungskomfort der Werkzeugmaschine deutlich verbessert.
Ein für diesen Zweck geeignetes Dämpfungselement ist einerseits elastisch verformbar, setzt aber andererseits der Verformung einen zu der Dämpfung führenden inneren Reibungswiderstand entgegen. In Verbindung mit einer geeigneten Gestaltung der ersten und zweiten Abstützeinrichtung werden die Stützkräfte zwischen den ersten und zweiten Abstützeinrichtungen von dem dazwischen angeordneten Kraftübertragungselementen vorzugsweise überwiegend durch Kraftschluss übertragen. Hieraus ergibt sich eine mechanische Entkopplung der Antriebselemente gegenüber dem Außengehäuse.
Die definierte Innenkontur des Außengehäuses folgt bevorzugt zumindest bereichsweise der definierten Außenkontur von elektrischer Antriebseinrichtung und - soweit das Außengehäuse diese umschließt - der Werkzeugeinrichtung. Dabei weisen die Außenkontur und die Innenkontur mit Ausnahme der Bereiche der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen einen Mindestabstand voneinander auf, der bevorzugt zwischen 1 mm und 3 mm beträgt.
An der Außenkontur der Antriebselemente sind eine Anzahl N erster Abstützeinrichtungen und an der Innenkontur des Außengehäuses eine Anzahl N zweiter Abstützeinrichtungen angeordnet. Dabei wirkt eine erste Abstützeinrichtung bevorzugt in Verbindung mit einem Dämpfungselement so mit jeweils einer zweiten Abstützeinrichtung zusammen, dass die Außenkontur und die Innenkontur - abgesehen von den ersten und zweiten Abstützeinrichtungen - an jeder Stelle einen vorbestimmten Mindestabstand voneinander aufweisen. Die Anzahl N ergibt sich insbesondere aus der Gestaltung der ersten und zweiten Abstützeinrichtungen. Einen weiteren Einfluss auf die Anzahl N der Abstützeinrichtungen hat die geometrische Gestaltung der Außenkontur von elektrischer Antriebseinrichtung und Werkzeugeinrichtung sowie die geometrische Gestaltung des Außengehäuses. Allgemein ist es bevorzugt, dass jeweils eine erste Abstützeinrichtung bevorzugt in Verbindung mit einem Dämpfungselement mit einer zweiten Abstützeinrichtung zusammenwirkt und dadurch eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung gebildet wird. Damit entspricht eine Anzahl N wirksamer erster Abstützeinrichtungen an den Antriebselementen vorzugsweise der Anzahl N wirksamer zweiter Abstützeinrichtungen am Außengehäuse.
Die zweiten Abstützeinrichtungen sind ferner bevorzugt außerhalb des Griffbereichs am Außengehäuse angeordnet. Die Innenkontur des Außengehäuses ist dabei im Griffbereich in einem Mindestabstand von der Außenkontur der Antriebselemente der Werkzeugmaschine angeordnet und kann sich bevorzugt entsprechend der Elastizität des Außengehäuses in diesem Bereich gegenüber der Außenkontur bewegen, woraus zusätzlich eine gewisse mechanische Entkopplung des Griffbereichs von den Antriebselementen resultiert. Dies trägt ebenfalls zum verbesserten Handhabungskomfort der Werkzeugmaschine bei.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine sind wenigstens zwei Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung möglichst weit voneinander entfernt angeordnet. Dabei ist vorzugsweise wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinrichtung und wenigstens eine andere Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an dem der Werkzeugeinrichtung entgegengesetzten Ende der elektrischen Antriebseinheit angeordnet. Über die wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinrichtung wird eine gute Führung der Werkzeugmaschine durch den Benutzer ermöglicht. Die wenigstens eine Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an dem der Werkzeugeinrichtung entgegengesetzten Ende der elektrischen Antriebseinheit ermöglicht eine ausreichende Verbindung der elektrischen Antriebseinheit mit dem Außengehäuse und damit in Verbindung mit der Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinheit zu einer ausreichenden Übertragung der Führungskräfte des Benutzers auf die Antriebseinrichtungen der Werkzeugmaschine. Zudem führt eine solche Gestaltung, insbesondere wenn das entgegengesetzte Ende der elektrischen Antriebseinheit außerhalb des Griffbereichs des Außengehäuses liegt, in Verbindung mit der Elastizität des Außengehäuses zu einer weitgehenden mechanischen Entkopplung des Griffbereichs gegenüber den Vibrationen und Stößen an den Antriebseinrichtungen.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Außengehäuse aus mindestens zwei Schalenbauteilen ausgebildet. Dabei verläuft die Teilungsebene mindestens zweier Schalenbauteile des Außengehäuses bevorzugt wenigstens teilweise in einer Richtung senkrecht zu wenigstens einer Wirkachse wenigstens einer, bevorzugt zweier Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung, so dass Kräfte, welche dem Zusammenbau des Außengehäuses entgegenwirken, abgestützt werden. Dabei sind die mindestens zwei Schalenbauteile des Außengehäuses vorzugsweise in einem Bereich, in welchem wenigstens eine zweite Abstützeinrichtung angeordnet ist, in Richtung der Antriebsachse miteinander formschlüssig und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren.
Es zeigt:

Fig. 1:: eine beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2:: die beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine aus Fig. 1 ohne die vordere Außengehäuse-Halbschale;
Fig. 3:: einen vertikalen Schnitt durch eine beispielhafte Werkzeugmaschine; und
Fig. 4:: eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung, gemäß dem in Fig. 3 eingezeichneten Ausschnitt IV.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche im Ausführungsbeispiel als Oszillations-Werkzeugmaschine ausgeführt ist. Das Außengehäuse 12 weist eine definierte Innenkontur auf und setzt sich aus zwei Gehäusehälften zusammen. Ferner weist das Außengehäuse 12 eine am Außengehäuse angeordnete Griffeinrichtung 13 sowie einen gestrichelt eingezeichneten Griffbereich 21 auf, welchen der Benutzer beim Einsatz der Werkzeugmaschine umgreift. Das Außengehäuse 12 umschließt eine die Werkzeugmaschine antreibende elektrische Antriebseinrichtung sowie einen Bereich der Werkzeugeinrichtung 15, welche in einem ersten Endbereich 3 des Außengehäuses 12 angeordnet ist. Die Werkzeugeinrichtung 15 weist eine um eine Antriebsachse 17 oszillierend angetriebene Antriebswelle 16 auf, wobei die Antriebsachse 17 um 90° gegenüber der Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung, die im Ausführungsbeispiel mit der Längsachse 11 der Werkzeugmaschine zusammenfällt, nach unten verschwenkt angeordnet ist. Am Ende der Antriebswelle 16 ist eine Werkzeugaufnahme 18 zur Aufnahme eines geeigneten Bearbeitungswerkzeugs angeordnet.
Der Massenschwerpunkt 27 des Außengehäuses 12 liegt bei einer Gehäusegestaltung, wie sie in der Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, etwa im Bereich der Markierung des Massenschwerpunkts 27a. Im oberen Bereich der beispielhaften handführbaren Werkzeugmaschine 10 ist ein am Außengehäuse 12 angebrachter Ein-/ Ausschalter 22 und im zweiten Endbereich der Werkzeugmaschine 10, welcher der Werkzeugeinrichtung 15 gegenüber liegt, ist ein am Außengehäuse 12 angebrachter Leistungsregler 23 angeordnet. Der Ein-/Ausschalter 22 sowie der Leistungsregler 23 sind fest mit dem Außengehäuse 12 verbunden und erhöhen damit die Masse des Außengehäuses 12. Zusätzlich verschieben die Massen des Ein-/Ausschalters 22 sowie des Leistungsreglers 23 den Massenschwerpunkt 27 des Außengehäuses 12 entlang der Längsachse 11 der Werkzeugmaschine in Richtung des zweiten Endbereichs, der in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung liegt, nach hinten. Ein zweiter Massenschwerpunkt 27b des Außengehäuses 12 ist im Bereich der geometrischen Mitte 29 des Außengehäuses 10 dargestellt, welche in Fig. 1 durch die Achse 29 dargestellt ist. Der optimale Massenschwerpunkt 27 des beispielhaft dargestellten Außengehäuses 12 liegt etwa mittig im Griffbereich 21 der Werkzeugmaschine 10 und ist durch den dargestellten Massenschwerpunkt 27c angedeutet.
Fig. 2 zeigt die beispielhafte handführbare Werkzeugmaschine 10 aus Fig. 1, wobei die vordere Halbschale des Außengehäuses 12 nicht dargestellt ist. Die Antriebselemente der Werkzeugmaschine 10, insbesondere die elektrische Antriebseinrichtung 14 sowie die daran zu einer weitgehend starren Einheit befestigte Werkzeugeinrichtung 15 sind in dieser Darstellung erkennbar. Die Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14 fällt mit der Längsachse 11 der handführbaren Werkzeugmaschine 10 zusammen.
Die elektrische Antriebseinheit 14 und die Werkzeugeinrichtung 15, soweit diese im Bereich des Außengehäuses 12 angeordnet sind, weisen eine definierte Außenkontur 19 auf. In dieser Darstellung ist ebenfalls erkennbar, dass der Rand der hinteren Halbschale, welcher die Teilungsebene des Außengehäuses 12 und damit auch einen Teil der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 bildet, in einem Abstand a von den Antriebselementen der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Ebenfalls gut zu erkennen sind die an der Halbschale angeordneten Gehäuseverbindungsstellen an welchen die beiden Halbschalen mittels Schraubverbindungen miteinander verbunden werden.
An der Werkzeugeinrichtung 15 ist in dem Bereich, in dem diese im Außengehäuse 12 aufgenommen ist, eine erste Abstützeinrichtung 31 angeordnet. Eine weitere erste Abstützeinrichtung 32 ist im hinteren Bereich der elektrischen Antriebseinheit 14 angeordnet. An gleicher Position sind auf der verdeckten, gegenüberliegenden Seite der Werkzeugeinrichtung 15 und der elektrischen Antriebseinheit 14 ebenfalls erste Abstützeinrichtungen 31 und 32 angeordnet. Damit sind vor dem Griffbereich 21 auf Höhe der Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14 jeweils zwei erste Abstützeinrichtungen 31 angeordnet, welche zur Übertragung der Stützkräfte von der Werkzeugeinrichtung 15 auf das Außengehäuse 12 dienen. Auch hinter dem Griffbereich 21 sind in einem Abstand zur Längsachse 11 zwei erste Abstützeinrichtungen 32 an der Seite der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordnet, welche der Werkzeugeinrichtung 15 gegenüberliegt. Damit sind auch hinter dem Griffbereich 21 jeweils zwei erste Abstützeinrichtungen 32 angeordnet, welche zur Übertragung der Stützkräfte von der elektrischen Antriebseinrichtung 14 auf das Außengehäuse 12 dienen. An den beiden Gehäusehälften sind jeweils zweite Abstützeinrichtungen angeordnet, welche mit den ersten Abstützeinrichtungen 31 und 32 zusammenwirken, um die Außenkontur und die Innenkontur in einem Abstand a, der zumindest dem Mindestabstand a entspricht, voneinander zu halten.
Zwischen den ersten Abstützeinrichtungen 31, 32 und den zweiten Abstützeinrichtungen am Außengehäuse 12 ist ein Dämpfungselement 39 angeordnet, wodurch die Übertragung insbesondere von Abstützkräften und Vibrationen insbesondere durch innere Reibungskräfte des Dämpfungselements mechanisch im wesentlichen entkoppelt ist. Durch diesen Aufbau der handführbaren Werkzeugmaschine 10 werden die Stützkräfte über die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen gegenüber dem Außengehäuse 12 abgestützt, wobei dieses in Verbindung mit dem Mindestabstand a von elektrischer Antriebseinheit 14 und der Werkzeugeinrichtung 15 insbesondere hinsichtlich Vibrationen und Stößen dieser Einrichtungen weitgehend entkoppelt ist.
Ferner ist in Fig. 2 die Steuerungseinrichtung 24 dargestellt, welche im hinteren Bereich des Außengehäuses 12 der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Die Steuerungseinrichtung 24 ist gegenüber der elektrischen Antriebseinrichtung 14 sowie der Werkzeugeinrichtung 15 mechanisch entkoppelt und am Außengehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10 angeordnet. Die Masse der Steuerungseinrichtung 24 erhöht damit die Masse des Außengehäuses 12 und verringert damit die Schwingungsneigung des Außengehäuses 12. Auch die Versorgungseinrichtung 25, welche bei der beispielhaften Ausführungsform durch die Zuführung einer Versorgungsleitung dargestellt ist, ist gegenüber den Antriebselementen 14, 15 der Werkzeugmaschine 10 mechanisch entkoppelt und fest mit dem Außengehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10 verbunden. Die zusätzlichen Massen der Steuerungseinrichtung 24 sowie der Versorgungseinrichtung 25, welche im hinteren Bereich des Außengehäuses 12 angeordnet sind, verschieben den Massenschwerpunkt 27 des Außengehäuses 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel entlang der Längsachse 11 in eine von dem ersten Endbereich 3 abgewandte Richtung. Dieser liegt damit etwa in der geometrischen Mitte 29 der Werkzeugmaschine 10 etwa in dem Bereich der Markierung des Massenschwerpunkts 27b und damit im vorderen Bereich des Griffbereichs 21.
Zusätzlich zu diesen Einrichtungen der Werkzeugmaschine 10 sind im hinteren Bereich der beispielhaften Ausführungsform zwei zusätzliche Massen 26 und 28 am Außengehäuse 12 angeordnet, welche die Schwingungsneigung des Außengehäuses aufgrund der zusätzlichen in Schwingung zu versetzenden Massen vermindern. Außerdem verschieben diese Zusatzmassen 26 und 28, da sie im hinteren Bereich des Außengehäuses 12 angeordnet sind, den Massenschwerpunkt 27 des Außengehäuses 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel weiter entlang der Längsachse 11 in eine von dem ersten Endbereich abgewandte Richtung um etwa 15 mm über die geometrische Mitte 29 des Außengehäuses 12 hinaus, ungefähr in den mittleren Bereich des Griffbereichs 21. An der Stelle ist in Fig. 1 die Markierung des Massenschwerpunkts 27c dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen senkrecht zur Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung 14 angeordneten vertikalen Schnitt durch die Werkzeugmaschine 10 im Bereich der Abstützeinrichtung 31 an der Werkzeugeinrichtung 15. Das Außengehäuse 12 wird dabei nur im vertikal mittleren Bereich von der Schnittebene erfasst. Am Außengehäuse 12 sind symmetrisch zur Längsachse 11 zweite Abstützeinrichtungen 36 ausgebildet, welche mit ersten Abstützeinrichtungen 31 zusammenwirken. Zwischen den ersten 31 und zweiten 36 Abstützeinrichtungen ist jeweils ein Dämpfungselement 39 angeordnet. Auch in dieser Abbildung ist der Abstand a zwischen der Außenkontur 19 an der Werkzeugeinrichtung 15 und der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 gut erkennbar. Die Hauptwirkungsrichtung der beiden Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 schneidet die Längsachse 11 der Werkzeugmaschine 10. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Anordnungen aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 wird in Verbindung mit Fig. 4, welche eine vergrößerte Darstellung des Details IV zeigt, näher beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch eine Anordnung von erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 mit dazwischen angeordnetem Dämpfungselement 39. Die erste Abstützeinrichtung 31 ist in Form einer rotationssymmetrischen Vertiefung ausgebildet, welche in ihrem Endbereich die Form einer Hohlkalotte aufweist. Die zweite Abstützeinrichtung 36 ist in Form eines rotationssymmetrischen Zapfens ausgebildet, welcher in seinem Endbereich entsprechend kalottenförmig ausgebildet ist. Dabei sind die Durchmesser D1 und D2 von Vertiefung und Zapfen sowie die Radien R1 und R2 der hohlkalotten- und kalottenförmigen Bereiche von Vertiefung und darin eingreifenden Zapfen in Verbindung mit den Abmessungen und Materialeigenschaften des dazwischen angeordneten Dämpfungselements 39 so aufeinander abgestimmt, dass das Dämpfungselement 39 im montierten Zustand in jeder Richtung, in welcher eine Abstützung von Kräften F erfolgen soll, eine gewünschte Vorspannung aufweist. Dadurch werden die Kräfte - zumindest bis zu einer bestimmten Größe - durch das Dämpfungselement 39 im Reibschluss übertragen, ohne dass die jeweiligen ersten und zweiten Abstützeinrichtungen "auf Block gehen" also ein Formschluss zwischen den Abstützeinrichtungen 31 und 36 ausbildet wird. Der Bereich der Wirkrichtungen der Kräfte F, welche die in Fig. 4 dargestellte Anordnung aus erster und zweiter Abstützeinrichtung 31 und 36 mit dazwischen angeordneten Kraftübertragungselement 39 abstützen kann, ist in dieser Darstellung durch die Pfeile "F" angedeutet.
Dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel verwendet, um einen vorbestimmten Mindestabstand a zwischen der Außenkontur 19 von elektrischer Antriebseinheit 14 und Werkzeugeinrichtung 15 und der Innenkontur 20 des Außengehäuses 12 zu halten, erste und zweite Abstützeinrichtungen 31, 32, 36 zwischen denen ein Dämpfungselement 39 angeordnet ist. Durch den gezeigten Aufbau der handführbaren Werkzeugmaschine 10 werden die Stützkräfte über die ersten und zweiten Abstützeinrichtungen 31, 32, 36 gegenüber dem Außengehäuse 12 abgestützt, wobei das Außengehäuse 12 im wesentlichen mechanisch gegenüber der elektrischen Antriebseinheit 14 und der Werkzeugeinrichtung 15 entkoppelt ist.

Claims

Handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere handführbare Oszillations-Werkzeugmaschine mit einem sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckenden Außengehäuse (12), welches einen Griffbereich (21) aufweist, welcher zum Umgreifen und zum Führen der Werkzeugmaschine (10) durch eine Hand eines Benutzers vorgesehen ist,
einer im Wesentlichen in diesem Außengehäuse (12) aufgenommenen elektrischen Antriebseinheit (14), welche eine Antriebswelle der Werkzeugmaschine (10) rotierend antreibt, wobei die Rotationsachse der Antriebswelle im Wesentlichen parallel zur Längsachse (11) des Außengehäuses (12) ausgerichtet ist oder mit dieser zusammenfällt, und einer Werkzeugeinrichtung (15), welche in einem ersten Endbereich (3) des Außengehäuses (12) angeordnet ist,
wobei die elektrische Antriebseinheit (14) und die Werkzeugeinrichtung (15) gegenüber dem Außengehäuse (12) im Wesentlichen mechanisch entkoppelt sind,
wobei das Außengehäuse (12) einen Massenschwerpunkt (27) aufweist, welcher in Bezug auf die Länge des Außengehäuses (12) entlang der Längsachse (11) in einem Abschnitt angeordnet ist, der sich im Wesentlichen von der geometrischen Mitte (29) des Außengehäuses (12) aus in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung erstreckt,
wobei das Außengehäuse (12) eine definierte Innenkontur (20) aufweist, und die elektrische Antriebseinheit (14) und die Werkzeugeinrichtung (15), soweit diese im Bereich des Außengehäuses (12) angeordnet sind, eine definierte Außenkontur (19) aufweisen,
wobei diese Außenkontur (19) und diese Innenkontur (20) einen vorbestimmten Mindestabstand voneinander aufweisen, wobei zur Einhaltung dieses Mindestabstands eine Anzahl N erster Abstützeinrichtungen (31, 32) an der Außenkontur (19) sowie eine Anzahl N zweiter Abstützeinrichtungen an der Innenkontur (20) vorgesehen sind und wobei die ersten Abstützeinrichtungen (31, 32) und die zweiten Abstützeinrichtungen (36) zusammenwirken, um die Außenkontur (19) und die Innenkontur (20) in diesem Mindestabstand voneinander zu halten, und
wobei wenigstens eine Anordnung aus erster (31, 32) und zweiter (36) Abstützeinrichtung an der elektrischen Antriebseinrichtung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anordnung aus erster (31, 32) und zweiter (36) Abstützeinrichtung an der Werkzeugeinrichtung (15) angeordnet ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinrichtung (15) im Wesentlichen starr mit der elektrischen Antriebseinheit (14) gekoppelt ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bedieneinrichtung (22, 23) der Werkzeugmaschine (10) mit dem Außengehäuse (12) mechanisch gekoppelt ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuereinrichtung (24) der Werkzeugmaschine (10) mit dem Außengehäuse (12) mechanisch gekoppelt ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Versorgungseinrichtung (25) der Werkzeugmaschine (10) mit dem Außengehäuse (12) mechanisch gekoppelt ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine wenigstens eine Bedieneinrichtung (22, 23), und/ oder wenigstens eine Steuereinrichtung (24), und/ oder wenigstens eine Versorgungseinrichtung (25) gegenüber der elektrischen Antriebseinrichtung (14) im Wesentlichen mechanisch entkoppelt ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zusatzmasse (26, 28) an dem Außengehäuse (12) angeordnet ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Abstützeinrichtung (31, 32) und einer zweiten Abstützeinrichtung (36) jeweils wenigstens ein Dämpfungselement (39) angeordnet ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenschwerpunkt (27) des Außengehäuses (12) bezogen auf die Gesamtlänge des Außengehäuses (12) in einem Bereich angeordnet ist, der sich ausgehend von der geometrischen Mitte (29) des Außengehäuses (12) in einer von dem ersten Endbereich (3) des Außengehäuses abgewandten Richtung bis zu einem Abstand erstreckt, welcher 20 % der Gesamtlänge des Außengehäuses (12) entspricht, der sich insbesondere bis zu einem Abstand erstreckt, welcher 10 % der Gesamtlänge des Außengehäuses (12) entspricht, und welcher besonders bevorzugt in einem Abstand von etwa 7 % von der geometrischen Mitte (29) des Außengehäuses (12) angeordnet ist.
Handführbare Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenschwerpunkt (27) des Außengehäuses (12) etwa 15 mm entfernt von der geometrischen Mitte (29) des Außengehäuses (12) in einer von dem ersten Endbereich abgewandten Richtung angeordnet ist.