EP3789161A1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

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EP3789161A1
EP3789161A1 EP19195892.5A EP19195892A EP3789161A1 EP 3789161 A1 EP3789161 A1 EP 3789161A1 EP 19195892 A EP19195892 A EP 19195892A EP 3789161 A1 EP3789161 A1 EP 3789161A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
gear shaft
hand machine
hammer
rotary drive
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Withdrawn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
EP19195892.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Ludwig
Erwin Manschitz
Josef Fünfer
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Priority to US17/635,267 priority patent/US11945085B2/en
Priority to EP20764119.2A priority patent/EP4025387A1/de
Priority to CN202080043092.5A priority patent/CN113966262B/zh
Priority to PCT/EP2020/074571 priority patent/WO2021043888A1/de
Publication of EP3789161A1 publication Critical patent/EP3789161A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25D16/00Portable 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25D11/00Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06Means for driving the impulse member
    • B25D11/062Means for driving the impulse member comprising a wobbling mechanism, swash plate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D11/00Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
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    • B25D11/125Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body
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    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B25D2250/00General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/331Use of bearings

Definitions

  • the present invention relates to a hand machine tool with a tool holder for holding a striking and rotating tool on a working axis.
  • the handheld power tool is equipped with an electric motor, which in turn is coupled to a gear shaft, a hammer mechanism that has a hammer that can be periodically moved along the working axis, and a rotary drive that rotates a guide tube carrying the tool holder around the working axis.
  • Such a hand machine tool which can be designed as a hammer drill, for example, is from the EP 3 181 301 A2 known.
  • the object is achieved in that the rotary drive is coupled to the gear shaft via a rocker arm.
  • the invention includes the knowledge that when the drilling tool (striking and rotating tool) is varied, other drill diameters or types of drill sometimes require a slower speed of the tool holder for the best possible drilling behavior. This makes a comparatively more step-down gear necessary, which - at least in the case of the handheld power tools of the prior art - disadvantageously increases the space requirement, the costs, the number of components, the complexity and the weight of these machines.
  • a rocker lever is used in the hand power tool according to the invention.
  • spur gears and / or bevel gears which are used exclusively or at least predominantly in prior art handheld power tools.
  • the rocker lever is coupled to the gear shaft via an eccentric bearing.
  • the gear shaft can be different from a rotor shaft of the electric motor.
  • the gear shaft can be paired with the rotor shaft via a gear pair be rotatably coupled.
  • the gear shaft itself can be the rotor shaft of the electric motor.
  • the rotary drive has a swivel sleeve arranged coaxially to the guide tube, by means of which the guide tube can be rotated about the working axis. It has been found to be advantageous if the swivel sleeve has a pin which is mounted in a pivot bearing of the rocker arm.
  • the rotary drive has a freewheeling sleeve which is arranged coaxially to the guide tube and which has the effect that a torque can only be transmitted in one blocking direction from the pivoting sleeve to the guide tube.
  • the freewheel sleeve can be designed as a force-fit freewheel or as a form-fit freewheel.
  • the freewheel sleeve can be pressed into the swivel sleeve.
  • the freewheel sleeve is mounted in or on the guide tube.
  • an axis of rotation of the rocker arm runs parallel to the transmission shaft.
  • the axis of rotation of the rocker arm can lie between the eccentric bearing and the pivot bearing.
  • the hammer mechanism has a gear component for converting the rotary movement of the gear shaft into a periodic translational movement parallel to the working axis.
  • the transmission component can have an impact mechanism eccentric wheel or a swash plate, which is preferably designed in one piece with the transmission shaft.
  • the eccentric bearing is assigned a rotary drive eccentric wheel, which is preferably designed in one piece with the gear shaft.
  • the hammer mechanism has an exciter piston connected to the transmission component and a pneumatic chamber, the hammer being coupled to the exciter piston via the pneumatic chamber.
  • the rotary drive and the hammer mechanism can be coupled to the gear shaft in such a way that an advancing movement of the exciter piston takes place out of phase with a torque transmission via the swivel sleeve.
  • FIG. 1 shows a hammer drill 101 as an example of a percussive hand-held power tool 100.
  • the hammer drill 101 has a tool holder 2, in which a drill, chisel or other percussive tool 4 can be inserted and locked coaxially to a working axis 3.
  • the hammer drill 101 has a pneumatic hammer mechanism 50 which can periodically exert blows in an impact direction 6 on the tool 4.
  • a rotary drive 70 can rotate the tool holder 2 continuously about the working axis 3.
  • the pneumatic hammer mechanism 50 and the rotary drive are driven by an electric motor 8, which is fed with electrical current from a battery 9 or a power line.
  • the striking mechanism 50 and the rotary drive 70 are arranged in a machine housing 10.
  • a handle 11 is typically arranged on a side of the machine housing 10 facing away from the tool holder 2.
  • the user can hold and guide the hammer drill 101 in operation by means of the handle 11.
  • An additional auxiliary handle can be attached near the tool holder 2.
  • An operating button 22 is arranged on or in the vicinity of the handle 11, which the user can actuate preferably with the holding hand.
  • the electric motor 8 is switched on by pressing the operating button 22. Typically, the electric motor 8 rotates as long as the operating button 22 is held down.
  • the electric motor 8 has a rotor shaft 7 and is connected to a gear shaft 25 of the handheld power tool 100 via a gear pair 26 (here, for example, with spur gear teeth).
  • the tool 4 is movable in the tool holder 2 along the working axis 3.
  • the tool 4 has an elongated groove into which a ball 5 or another locking body of the tool holder 2 engages.
  • the user holds the tool 4 in a working position in that the user presses the tool 4 indirectly against a substrate using the hammer drill 101.
  • the tool holder 2 is fastened to a spindle 19 which, in the exemplary embodiment shown, forms a continuation of the guide tube 13 of the rotary drive 70.
  • the spindle 19 and the guide tube 13 can be formed in one piece with one another.
  • the spindle 19 and the guide tube 13 can be designed as different components.
  • the tool holder 2 can rotate around the working axis 3 with respect to the machine housing 10. At least one claw 1 or other suitable means in the tool holder 2 transmit a torque from the tool holder 2 to the tool 4.
  • the handheld power tool 100 has a rocker lever 20 via which the rotary drive 70 is coupled to the gear shaft 25.
  • the rocker arm 20 is coupled to the gear shaft 25 via an eccentric bearing 27.
  • the gear shaft 25 for its part has a rotary drive eccentric wheel 28 (cf. Fig. 2 ).
  • the rotary drive eccentric wheel 28 is designed in one piece with the gear shaft 25.
  • the rotary drive 70 also has a swivel sleeve 30 which is arranged coaxially to the guide tube 13 and by means of which the guide tube 13 can be rotated about the working axis 3.
  • the swivel sleeve 30 is equipped with a pin 12 which is mounted in a pivot bearing 23 of the rocker lever 20.
  • the rotary drive 70 has a freewheeling sleeve 29 arranged coaxially to the guide tube 13.
  • the freewheeling sleeve 29 has the effect that a torque can only be transmitted in one blocking direction SR from the pivoting sleeve 30 to the guide tube 13.
  • a freewheeling direction FR no torque or only an extremely low torque is transmitted from the swivel sleeve 30 to the guide tube 13.
  • the freewheeling sleeve 29 acts as a simple roller bearing.
  • An axis of rotation DA of the rocker arm 20 lies parallel to the gear shaft 25 and runs between the eccentric bearing 27 and the pivot bearing 23.
  • the pneumatic hammer mechanism 50 has an exciter piston 14, a hammer 15 and a striker 16 along the impact direction 6.
  • the exciter piston 14 is forced to periodically move along the working axis 3 by means of the electric motor 8.
  • the exciter piston 14 is connected via a gear component 17 for converting the rotary movement of the electric motor 8 into a periodic, translational movement along the working axis 3.
  • An exemplary transmission component 17 includes an impact mechanism eccentric wheel 21 with a connected connecting rod 34.
  • a period of the translational movement of the exciter piston 14 is specified by the speed of the electric motor 8 and possibly a reduction ratio in the transmission component 17.
  • the striking mechanism eccentric wheel 21 is designed in one piece with the gear shaft 25.
  • the striker 15 couples to the movement of the exciter piston 14 via an air spring.
  • the air spring is formed by a pneumatic chamber 18 closed off between the exciter piston 14 and the striker 15.
  • the striker 15 moves in the striking direction 6 until the striker 15 strikes the striker 16.
  • the striker 16 rests against the tool 4 in the striking direction 6 and transmits the impact to the tool 4.
  • the period of the movement of the striker 15 is identical to the period of the movement of the exciter piston 14.
  • the striker 15 thus strikes with a number of strikes is equal to the inverse of the period.
  • the optimal number of hits is determined by the mass of the racket 15 and the geometric dimensions of the pneumatic chamber 18 specified.
  • An optimal number of beats can be in the range between 25 Hz and 100 Hz.
  • the exemplary hammer mechanism 50 has a piston-shaped exciter piston 14 and a piston-shaped hammer 15, which are guided by a guide tube 13 along the working axis 3.
  • the exciter piston 14 and the striker 15 rest with their lateral surfaces on the inner surface of the guide tube 13.
  • the pneumatic chamber 18 is closed off by the exciter piston 14 and the hammer 15 along the working axis 3 and by the guide tube 13 in the radial direction. Sealing rings in the outer surfaces of the exciter piston 14 and the hammer 15 can improve the airtight seal of the pneumatic chamber 18.
  • the rotary drive 70 contains the guide tube 13, which is arranged coaxially to the working axis 3.
  • the guide tube 13 is, for example, hollow, and the striking mechanism 50 is arranged inside the guide tube.
  • the tool holder 2 is placed on the spindle 19, which here, as already mentioned, forms a continuation of the guide tube 13 by way of example.
  • the tool holder 2 can be detachably or permanently connected to the guide tube 13 via a locking mechanism.
  • the guide tube 13 is connected to the electric motor 8, more precisely via its gear shaft 25, via the reducing eccentric gear 20.
  • the speed of the guide tube 13 is lower than the speed of the electric motor 8.
  • FIGS. 2 to 5 show a vertical section through the arrangement (analogous to FIG Fig. 1 ).
  • Figures b) each show a view of the rocker arm 20 "from below”.
  • a horizontal section (section C) through the connecting rod 34 is shown in each of the figures c).
  • Figures d) finally show a vertical section from the direction of the tool holder (section line BB).
  • rocker arm 20 coupled to the gear shaft 25.
  • the rocker arm 20 is connected to the gear shaft 25 via an eccentric bearing 27 Working axis 3 can be rotated.
  • the swivel sleeve 30 has a pin 12 which is mounted in a pivot bearing 23 of the rocker lever 20.
  • a freewheeling sleeve 29 arranged coaxially to the guide tube 13 has the effect that a torque can only be transmitted from the swiveling sleeve 30 to the guide tube 13 in a blocking direction SR.
  • An axis of rotation DA of the rocker arm 20 is oriented parallel to the gear shaft 25 and lies between the eccentric bearing 27 and the pivot bearing 23.
  • Fig. 2 is first a return movement RB (in Fig. 2a oriented to the right) of the exciter piston 14, which is used to drive the guide tube 13.
  • the rocker arm 20 in the area of the pivot bearing 23 and the swivel sleeve 30 perform an angular rotation WA in the blocking direction SR (in Fig. 2a upwards), the freewheeling sleeve 29 being coupled to the swiveling sleeve 30 and locking, as a result of which a torque is transmitted to the guide tube 13.
  • the angular rotation WA is specified via the eccentricity EX (cf. Figure 2b ), the lever ratio between the first lever arm HA and the second lever arm HB (cf. Fig. 2a ), as well as the swivel distance SA (cf. Fig. 2a ).
  • a feed movement VB of the exciter piston 14 is shown, ie an impact mechanism pressure is generated by the exciter piston 14.
  • the rocker arm 20 in the area of the pivot bearing 23 and the swivel sleeve 30 perform an angular rotation WA in the freewheeling direction FR (in Figure 4a downwards), as a result of which the pivoting movement of the pivoting sleeve 30 is carried out without torque, ie the freewheeling sleeve acts like a roller bearing (blocking is canceled) and the guide tube 13 does not rotate.
  • Fig. 5 that are timed to Fig. 4 then the feed movement VB of the exciter piston 14 is ended.
  • An "empty turning" of the freewheel sleeve 30 is complete.
  • the exciter piston 14 is in a front dead position VT.
  • the pin 12 of the swivel sleeve 30 is - based on the in Fig. 4 State shown - deflected in the freewheeling direction FR.
  • the in Fig. 2 state shown in Fig. 5 connect the state shown, ie there is a renewed return movement RB of the exciter piston 14.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohrhammer oder Kombihammer, mit einer Werkzeugaufnahme zum Halten eines schlagenden und drehenden Werkzeugs auf einer Arbeitsachse, einem mit einer Getriebewelle gekoppelten Elektromotor, einem Schlagwerk, das einen längs der Arbeitsachse periodisch bewegten Schläger aufweist, und mit einem Drehantrieb, der ein die Werkzeugaufnahme tragendes Führungsrohr um die Arbeitsachse drehend antreibt, wobei der Drehantrieb über einen Wipphebel mit der Getriebewelle gekoppelt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme zum Halten eines schlagenden und drehenden Werkzeugs auf einer Arbeitsachse. Die Handwerkzeugmaschine ist ausgestattet mit einem Elektromotor, der seinerseits mit einer Getriebewelle gekoppelt ist, einem Schlagwerk, das einen längs der Arbeitsachse periodisch bewegbaren Schläger aufweist, und mit einem Drehantrieb, der ein die Werkzeugaufnahme tragendes Führungsrohr um die Arbeitsachse drehend antreibt.
  • Eine solche Handwerkzeugmaschine, die beispielweise als Bohrhammer ausgebildet sein kann, ist aus der EP 3 181 301 A2 bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer oder Kombihammer, mit einem vergleichsweise kompakten und robusten Drehantrieb bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drehantrieb über einen Wipphebel mit der Getriebewelle gekoppelt ist.
  • Die Erfindung schliesst die Erkenntnis ein, dass, wenn das Bohrwerkzeug (schlagendes und drehendes Werkzeug) variiert wird, andere Bohrerdurchmesser oder Bohrerarten mitunter eine langsamere Drehzahl der Werkzeugaufnahme für ein bestmögliches Bohrverhalten erfordern. Dies macht ein vergleichsweise stärker untersetzendes Getriebe erforderlich, welches - zumindest bei den Handwerkzeugmaschinen des Standes der Technik - den Platzbedarf, die Kosten, die Komponentenanzahl, die Komplexität und das Gewicht dieser Maschinen nachteiligerweise erhöht.
  • Bei der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine, die als Bohrhammer oder Kombihammer ausgebildet sein kann, kommt ein Wipphebel zum Einsatz. Dies anstatt von Stirnrädern und/oder Kegelrädern, die bei Handwerkzeugmaschinen des Standes der Technik ausschließlich oder zumindest überwiegend zum Einsatz kommen. Dadurch kann ein vergleichsweise kompakter und robuster Drehantrieb bereitgestellt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Wipphebel über ein Exzenterlager mit der Getriebewelle gekoppelt. Die Getriebewelle kann verschieden von einer Rotorwelle des Elektromotors sein. Die Getriebewelle kann über eine Zahnradpaarung mit der Rotorwelle drehbar gekoppelt sein. Alternativ kann die Getriebewelle selbst die Rotorwelle des Elektromotors sein.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Drehantrieb eine koaxial zum Führungsrohr angeordnete Schwenkhülse auf, mittels der das Führungsrohr um die Arbeitsachse gedreht werden kann. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schwenkhülse einen Zapfen aufweist, der in einem Gelenklager des Wipphebel gelagert ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Drehantrieb eine koaxial zum Führungsrohr angeordnete Freilaufhülse aufweist, die bewirkt, dass ein Drehmoment lediglich in einer Sperrrichtung von der Schwenkhülse auf das Führungsrohr übertragen werden kann. Die Freilaufhülse kann als kraftschlüssiger Freilauf oder als formschlüssiger Freilauf ausgebildet sein. Die Freilaufhülse kann in die Schwenkhülse eingepresst sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Freilaufhülse in oder an dem Führungsrohr gelagert.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Drehachse des Wipphebels parallel zur Getriebewelle verläuft. Die Drehachse des Wipphebels kann zwischen dem Exzenterlager und dem Gelenklager liegen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Schlagwerk eine Getriebekomponente zum Wandeln der Drehbewegung der Getriebewelle in eine zu der Arbeitsachse parallele periodische Translationsbewegung aufweist. Die Getriebekomponente kann ein Schlagwerks-Exzenterrad oder eine Taumelscheibe aufweisen, die vorzugsweise einstückig mit der Getriebewelle ausgebildet ist. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist dem Exzenterlager ein Drehantriebs-Exzenterrad zugeordnet, das vorzugsweise einstückig mit der Getriebewelle ausgebildet ist.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Schlagwerk einen mit der Getriebekomponente verbundenen Erregerkolben und eine pneumatische Kammer aufweist, wobei der Schläger über die pneumatische Kammer an den Erregerkolben angekoppelt ist. Der Drehantrieb und das Schlagwerk können derart mit der Getriebewelle verkoppelt sein, dass eine Vorschubbewegung des Erregerkolbens phasenverschoben zu einer Drehmomentübertragung über die Schwenkhülse erfolgt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine;
    Fig. 2
    ein erster Bewegungszustand des Drehantriebs mit Wipphebel;
    Fig. 3
    ein zweiter Bewegungszustand des Drehantriebs mit Wipphebel;
    Fig. 4
    ein dritter Bewegungszustand des Drehantriebs mit Wipphebel; und
    Fig. 5
    ein vierter Bewegungszustand des Drehantriebs mit Wipphebel.
    Ausführungsbeispiele:
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine 100 ist in Fig. 1 dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Bohrhammer 101 als Beispiel für eine schlagende handgehaltene Handwerkzeugmaschine 100. Der Bohrhammer 101 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welchen koaxial zu einer Arbeitsachse 3 ein Bohrer, Meißel oder anderes schlagendes Werkzeug 4 eingesetzt und verriegelt werden kann. Der Bohrhammer 101 hat ein pneumatisches Schlagwerk 50, welches periodisch Schläge in einer Schlagrichtung 6 auf das Werkzeug 4 ausüben kann. Ein Drehantrieb 70 kann die Werkzeugaufnahme 2 kontinuierlich um die Arbeitsachse 3 drehen. Das pneumatische Schlagwerk 50 und der Drehantrieb sind von einem Elektromotor 8 angetrieben, welcher aus einem Akku 9 oder einer Netzleitung mit elektrischem Strom gespeist wird.
  • Das Schlagwerk 50 und der Drehantrieb 70 sind in einem Maschinengehäuse 10 angeordnet. Ein Handgriff 11 ist typischerweise an einer der Werkzeugaufnahme 2 abgewandten Seite des Maschinengehäuses 10 angeordnet. Der Anwender kann den Bohrhammer 101 mittels des Handgriffs 11 im Betrieb halten und führen. Ein zusätzlicher Hilfsgriff kann nahe der Werkzeugaufnahme 2 befestigt werden. An oder in der Nähe des Handgriffs 11 ist ein Betriebstaster 22 angeordnet, welchen der Anwender vorzugsweise mit der haltenden Hand betätigen kann. Der Elektromotor 8 wird durch Betätigen des Betriebstasters 22 eingeschaltet. Typischerweise dreht sich der Elektromotor 8 solange, wie der Betriebstaster 22 gedrückt gehalten ist. Der Elektromotor 8 weist eine Rotorwelle 7 und ist über eine Zahnradpaarung 26 (hier beispielhaft stirnradverzahnt) mit einer Getriebewelle 25 der Handwerkzeugmaschine 100 verbunden.
  • Das Werkzeug 4 ist in der Werkzeugaufnahme 2 längs der Arbeitsachse 3 beweglich. Beispielsweise hat das Werkzeug 4 eine längliche Nut, in welche eine Kugel 5 oder ein anderer Sperrkörper der Werkzeugaufnahme 2 eingreift. Der Anwender hält das Werkzeug 4 in einer Arbeitsstellung, indem der Anwender das Werkzeug 4 mittelbar durch den Bohrhammer 101 an einen Untergrund anpresst. Die Werkzeugaufnahme 2 ist an einer Spindel 19 befestigt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Fortsetzung des Führungsrohr 13 des Drehantriebs 70 bildet. In allen Ausführungsbeispielen können die Spindel 19 und das Führungsrohr 13 einstückig miteinander ausgebildet sein. Alternativ können die Spindel 19 und das Führungsrohr 13 als verschiedene Komponenten ausgebildet sein. Der Werkzeugaufnahme 2 kann sich gegenüber dem Maschinengehäuse 10 um die Arbeitsachse 3 drehen. Wenigstens eine Klaue 1 oder andere geeignete Mittel in der Werkzeugaufnahme 2 übertragen ein Drehmoment von der Werkzeugaufnahme 2 auf das Werkzeug 4.
  • Erfindungsgemäß weist die Handwerkzeugmaschine 100 einen Wipphebel 20 auf über den der Drehantrieb 70 mit der Getriebewelle 25 gekoppelt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der der Wipphebel 20 über ein Exzenterlager 27 mit der Getriebewelle 25 gekoppelt ist. Die Getriebewelle 25 weist ihrerseits ein Drehantriebs-Exzenterrad 28 auf (vgl. Fig. 2). Das Drehantriebs-Exzenterrad 28 ist einstückig mit der Getriebewelle 25 ausgebildet.
  • Der Drehantrieb 70 weist weiter eine koaxial zum Führungsrohr 13 angeordnete Schwenkhülse 30 auf, mittels der das Führungsrohr 13 um die Arbeitsachse 3 gedreht werden kann. Die Schwenkhülse 30 ist ausgestattet mit einem Zapfen 12, der in einem Gelenklager 23 des Wipphebels 20 gelagert ist. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, weist der Drehantrieb 70 eine koaxial zum Führungsrohr 13 angeordnete Freilaufhülse 29 auf. Die Freilaufhülse 29 bewirkt, dass ein Drehmoment lediglich in einer Sperrrichtung SR von der Schwenkhülse 30 auf das Führungsrohr 13 übertragen werden kann. In einer Freilaufrichtung FR wird kein Drehmoment oder nur ein äußerst geringes Drehmoment on der Schwenkhülse 30 auf das Führungsrohr 13 übertragen. In Freilaufrichtung FR wirkt die Freilaufhülse 29 als einfaches Wälzlager. Eine Drehachse DA des Wipphebels 20 liegt parallel zur Getriebewelle 25 und verläuft zwischen dem Exzenterlager 27 und dem Gelenklager 23.
  • Das pneumatische Schlagwerk 50 hat längs der Schlagrichtung 6 einen Erregerkolben 14, einen Schläger 15 und einen Döpper 16. Der Erregerkolben 14 wird mittels des Elektromotors 8 zu einer periodischen Bewegung längs der Arbeitsachse 3 gezwungen. Der Erregerkolben 14 ist über eine Getriebekomponente 17 zum Wandeln der Drehbewegung des Elektromotors 8 in eine periodische, translatorische Bewegung entlang der Arbeitsachse 3 angebunden. Eine beispielhafte Getriebekomponente 17 beinhaltet ein Schlagwerks-Exzenterrad 21 mit angeschlossenem Pleuel 34. Eine Periode der translatorischen Bewegung des Erregerkolbens 14 ist durch die Drehzahl des Elektromotors 8 und ggf. ein Untersetzungsverhältnis in der Getriebekomponente 17 vorgeben. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schlagwerks-Exzenterrad 21 einstückig mit der Getriebewelle 25 ausgebildet.
  • Der Schläger 15 koppelt über eine Luftfeder an die Bewegung des Erregerkolbens 14 an. Die Luftfeder ist durch eine zwischen dem Erregerkolben 14 und dem Schläger 15 abgeschlossene pneumatische Kammer 18 gebildet. Der Schläger 15 bewegt sich in die Schlagrichtung 6 bis der Schläger 15 auf den Döpper 16 aufschlägt. Der Döpper 16 liegt in der Schlagrichtung 6 an dem Werkzeug 4 an und überträgt den Schlag auf das Werkzeug 4. Die Periode der Bewegung des Schlägers 15 ist identisch zu der Periode der Bewegung des Erregerkolbens 14. Der Schläger 15 schlägt somit mit einer Schlagzahl, die gleich dem Inversen der Periode ist. Die optimale Schlagzahl ist durch die Masse des Schlägers 15 und die geometrischen Abmessungen der pneumatischen Kammer 18 vorgegeben. Eine optimale Schlagzahl kann im Bereich zwischen 25 Hz und 100 Hz liegen.
  • Das beispielhafte Schlagwerk 50 hat einen kolbenförmigen Erregerkolben 14 und einen kolbenförmigen Schläger 15, die durch ein Führungsrohr 13 längs der Arbeitsachse 3 geführt sind. Der Erregerkolben 14 und der Schläger 15 liegen mit ihren Mantelflächen an der Innenfläche des Führungsrohrs 13 an. Die pneumatische Kammer 18 ist durch den Erregerkolben 14 und den Schläger 15 längs der Arbeitsachse 3 und durch das Führungsrohr 13 in radialer Richtung abgeschlossen. Dichtungsringe in den Mantelflächen von Erregerkolben 14 und Schläger 15 können den luftdichten Abschluss der pneumatischen Kammer 18 verbessern.
  • Der Drehantrieb 70 beinhaltet das Führungsrohr 13, welche koaxial zu der Arbeitsachse 3 angeordnet ist. Das Führungsrohr 13 ist beispielsweise hohl, und das Schlagwerk 50 ist innerhalb des Führungsrohrs angeordnet. Die Werkzeugaufnahme 2 ist auf der Spindel 19 aufgesetzt, die hier beispielhaft wie bereits erwähnt eine Fortsetzung des Führungsrohrs 13 bildet. Die Werkzeugaufnahme 2 kann über einen Verschlussmechanismus lösbar oder dauerhaft mit dem Führungsrohrs 13 verbunden sein. Das Führungsrohr 13 ist über das untersetzendes Exzentergetriebe 20 an den Elektromotor 8, genauer gesagt über dessen Getriebewelle 25, angebunden. Die Drehzahl des Führungsrohrs 13 ist geringer als die Drehzahl des Elektromotors 8.
  • Der Bewegungsablauf des über den Wipphebel 20 mit der Getriebewelle 25 gekoppelten Drehantriebs soll nun mit Bezug auf die Fig. 2 bis Fig. 5 genauer beschrieben werden. Dabei zeigen die Figuren a) jeweils einen vertikalen Schnitt durch die Anordnung (analog zu Fig. 1). Die Figuren b) zeigen jeweils einen Blick auf den Wipphebel 20 "von unten". In den Figuren c) ist jeweils ein horizontaler Schnitt (Schnitt C) durch den Pleuel 34 dargestellt. Die Figuren d) zeigen schließlich einen vertikalen Schnitt aus Richtung der Werkzeugaufnahme (Schnittlinie B-B).
  • In allen Figuren zu erkennen ist, der mit der Getriebewelle 25 gekoppelte Wipphebel 20. Der Wipphebel 20 ist über ein Exzenterlager 27 mit der Getriebewelle 25. Der Drehantrieb 70 weist eine koaxial zum Führungsrohr 13 angeordnete Schwenkhülse 30 auf, mittels der das Führungsrohr 13 um die Arbeitsachse 3 gedreht werden kann. Die Schwenkhülse 30 verfügt über einen Zapfen 12, der in einem Gelenklager 23 des Wipphebels 20 gelagert ist. Eine koaxial zum Führungsrohr 13 angeordnete Freilaufhülse 29 bewirkt, dass ein Drehmoment lediglich in einer Sperrrichtung SR von der Schwenkhülse 30 auf das Führungsrohr 13 übertragen werden kann. Eine Drehachse DA des Wipphebels 20 ist parallel zur Getriebewelle 25 orientiert und liegt zwischen dem Exzenterlager 27 und dem Gelenklager 23. Ein Exzenterrad 21, was durch einen hier nicht dargestellten Elektromotor im Uhrzeigersinn (vgl. Fig. 2c) angetrieben wird, ist über einen Pleuel 34 mit einem Erregerkolben 14 (als Teil des hier nicht vollständig dargestellten Schlagwerks 50) gekoppelt.
  • In Fig. 2 ist zunächst eine Rückholbewegung RB (in Fig. 2a nach rechts orientiert) des Erregerkolbens 14 dargestellt, die zum Antreiben des Führungsrohrs 13 genutzt wird. Der Wipphebel 20 im Bereich des Gelenklagers 23 und die Schwenkhülse 30 vollführen dabei eine Winkeldrehung WA in Sperrrichtung SR (in Fig. 2a nach oben), wobei die Freilaufhülse 29 mit der Schwenkhülse 30 gekoppelt sperrt, wodurch ein Drehmoment auf das Führungsrohr 13 übertragen wird. Die Winkeldrehung WA ist vorgegeben über die Exzentrizität EX (vgl. Fig. 2b), dem Hebelverhältnis zwischen dem ersten Hebelarm HA und dem zweiter Hebelarm HB (vgl. Fig. 2a), sowie dem Schwenkabstand SA (vgl. Fig. 2a).
  • In Fig. 3, die sich zeitlich gesehen an Fig. 2 anschließt, ist die Rückholbewegung RB des Erregerkolbens 14 beendet, d.h. der Erregerkolben 14 befindet sich in einer hinteren Totstellung HT. Die Drehmomentübertragung auf das Führungsrohr 13 ist abgeschlossen. Der Zapfen 12 der Schwenkhülse 30 ist - bezogen auf den in Fig. 2 gezeigten Zustand - in Sperrrichtung SR ausgelenkt.
  • In Fig. 4, die sich zeitlich gesehen an Fig. 3 anschließt, ist eine Vorschubbewegung VB des Erregerkolbens 14 dargestellt, d.h. es wird ein Schlagwerksdruck durch den Erregerkolben 14 erzeugt. Der Wipphebel 20 im Bereich des Gelenklagers 23 und die Schwenkhülse 30 vollführen dabei eine Winkeldrehung WA in Freilaufrichtung FR (in Fig. 4a nach unten), wodurch die Schwenkbewegung der Schwenkhülse 30 momentenfrei durchgeführt wird, d.h. die Freilaufhülse wie ein Wälzlager (Sperrung aufgehoben) wirkt und keine Drehung des Führungsrohrs 13 erfolgt.
  • In Fig. 5, die sich zeitlich gesehen an Fig. 4 anschließt, ist die Vorschubbewegung VB des Erregerkolbens 14 beendet. Ein "Leerdrehen" der Freilaufhülse 30 ist abgeschlossen. Der Erregerkolben 14 befindet sich in einer vorderen Totstellung VT. Der Zapfen 12 der Schwenkhülse 30 ist - bezogen auf den in Fig. 4 gezeigten Zustand - in Freilaufrichtung FR ausgelenkt. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine würde sich der in Fig. 2 gezeigte Zustand nun an den in Fig. 5 gezeigten Zustand anschließen, d.h. es erfolgt eine erneute Rückholbewegung RB des Erregerkolbens 14.
  • Aus der Zusammenschau der Fig. 2 bis Fig. 5 wird deutlich, dass der Drehantrieb 70 und das Schlagwerk 50 derart mit der Getriebewelle 25 verkoppelt sind, dass die Vorschubbewegung VB des Erregerkolbens 14 phasenverschoben zu einer Drehmomentübertragung über die Schwenkhülse 30 erfolgt. In der Vorschubbewegung VB wird im Schlagwerk 50 Druck erzeugt was eine erhöhte Leistungsaufnahme des Elektromotors bedeutet. In dieser Bewegung ist die Freilaufhülse 30 momentenfrei. In der Rückholbewegung RB wird das Schlagwerk 50 entlastet und die Antriebsleistung des Elektromotors vorteilhafterweise zur Drehmomentübertragung verwendet, wobei die Freilaufhülse 29 sperrt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Klaue
    2
    Werkzeugaufnahme
    3
    Arbeitsachse
    4
    schlagendes Werkzeug
    5
    Kugel
    6
    Schlagrichtung
    7
    Rotorwelle
    8
    Elektromotor
    9
    Akku
    10
    Maschinengehäuse
    11
    Handgriff
    12
    Zapfen
    13
    Führungsrohr
    14
    Erregerkolben
    15
    Schläger
    16
    Döpper
    17
    Getriebekomponente
    18
    pneumatische Kammer
    19
    Spindel
    20
    Wipphebel
    21
    Schlagwerks-Exzenterrad
    22
    Betriebstaster
    23
    Gelenklager
    25
    Getriebewelle
    26
    Zahnradpaarung
    27
    Exzenterlager
    28
    Drehantriebs-Exzenterrad
    29
    Freilaufhülse
    30
    Schwenkhülse
    31
    Zapfen
    34
    Pleuel
    50
    Schlagwerk
    70
    Drehantrieb
    100
    Handwerkzeugmaschine
    101
    Bohrhammer
    DA
    Drehachse
    EX
    Exzentrizität
    FR
    Freilaufrichtung
    HA
    erster Hebelarm
    HB
    zweiter Hebelarm
    HT
    hintere Totstellung
    RB
    Rückholbewegung
    SA
    Schwenkabstand
    SR
    Sperrrichtung
    VB
    Vorschubbewegung
    VT
    vordere Totstellung
    WA
    Winkeldrehung

Claims (10)

  1. Handwerkzeugmaschine (100), insbesondere Bohrhammer (101) oder Kombihammer, mit einer Werkzeugaufnahme (2) zum Halten eines schlagenden und drehenden Werkzeugs (4) auf einer Arbeitsachse (3), einem mit einer Getriebewelle (25) gekoppelten Elektromotor (8), einem Schlagwerk (50), das einen längs der Arbeitsachse (3) periodisch bewegbaren Schläger (15) aufweist, und mit einem Drehantrieb (70), der ein die Werkzeugaufnahme (2) tragendes Führungsrohr (13) um die Arbeitsachse (3) drehend antreibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (70) über einen Wipphebel (20) mit der Getriebewelle (25) gekoppelt ist.
  2. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Wipphebel (20) über ein Exzenterlager (27) mit der Getriebewelle (25) gekoppelt ist.
  3. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (70) eine koaxial zum Führungsrohr (13) angeordnete Schwenkhülse (30) aufweist, mittels der das Führungsrohr (13) um die Arbeitsachse (3) gedreht werden kann, wobei die Schwenkhülse (30) einen Zapfen (12) aufweist, der in einem Gelenklager (23) des Wipphebel (20) gelagert ist.
  4. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (70) eine koaxial zum Führungsrohr (13) angeordnete Freilaufhülse (29) aufweist, die bewirkt, dass ein Drehmoment lediglich in einer Sperrrichtung (SR) von der Schwenkhülse (30) auf das Führungsrohr (13) übertragen werden kann.
  5. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (DA) des Wipphebels (20) parallel zur Getriebewelle (25) verläuft und/oder zwischen dem Exzenterlager (27) und dem Gelenklager (23) liegt.
  6. Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (50) eine Getriebekomponente (17) zum Wandeln der Drehbewegung der Getriebewelle (25) in eine zu der Arbeitsachse (3) parallele periodische Translationsbewegung aufweist.
  7. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekomponente (17) ein Schlagwerks-Exzenterrad (21) oder eine Taumelscheibe aufweist, die vorzugsweise einstückig mit der Getriebewelle (25) ausgebildet ist.
  8. Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Exzenterlager (27) ein Drehantriebs-Exzenterrad (28) zugeordnet ist, das vorzugsweise einstückig mit der Getriebewelle (25) ausgebildet ist.
  9. Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (50) einen mit der Getriebekomponente verbundenen Erregerkolben (14) und eine pneumatische Kammer (18) aufweist, wobei der Schläger (15) über die pneumatische Kammer (18) an den Erregerkolben (14) angekoppelt ist.
  10. Handwerkzeugmaschine (100) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (70) und das Schlagwerk (50) derart mit der Getriebewelle (25) verkoppelt sind, dass eine Vorschubbewegung (VB) des Erregerkolbens (14) phasenverschoben zu einer Drehmomentübertragung über die Schwenkhülse (30) erfolgt.
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