EP4652014A1 - Schlagendes elektrohandwerkzeug mit einer anpresskraft-adaptierten leistungsregelung - Google Patents

Schlagendes elektrohandwerkzeug mit einer anpresskraft-adaptierten leistungsregelung

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Publication number
EP4652014A1
EP4652014A1 EP24700013.6A EP24700013A EP4652014A1 EP 4652014 A1 EP4652014 A1 EP 4652014A1 EP 24700013 A EP24700013 A EP 24700013A EP 4652014 A1 EP4652014 A1 EP 4652014A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
impact
electric hand
hand tool
housing
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.)
Pending
Application number
EP24700013.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Hartmann
Florian Hurka
Steffen Geiger
Maryam Eftekhari
Jasper WESSELINGH
Michael UNSÖLD
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
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4652014A1 publication Critical patent/EP4652014A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/04—Handles; Handle mountings
    • B25D17/043—Handles resiliently mounted relative to the hammer housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/221—Sensors

Definitions

  • the present invention relates to a percussive electric hand tool, such as a hammer drill or chisel hammer, with an electromotive drive unit for generating a rotary drive movement which converts a subsequent impact unit into an alternating linear impact movement which acts on an impact drill or chisel tool which is releasably locked in a subsequent tool holder unit, wherein a housing arrangement composed of an outer housing with a handle and a base housing which is spring-mounted relative to the handle in the direction of impact is provided for accommodating at least the impact unit, wherein an electronic control unit is also provided for the contact force-adapted power control of the electromotive drive unit based on a current contact force on the impact drill or chisel tool determined by means of a sensor when machining a workpiece.
  • the field of application of the invention extends primarily to hand-held drilling or chisel hammers which are equipped with an electric motor drive unit.
  • Such electric hand-held power tools generate a linear alternating working movement via a mechanical impact mechanism, i.e. a back and forth movement to act on the tool, which in the case of a chisel hammer is designed as a chisel and in the case of a hammer drill as an impact drill for machining preferably mineral materials - such as stone, concrete and the like.
  • An electric hand-held power tool which drives a tool by impact usually has a complex vibration behavior as a result of an interaction with the workpiece and the hand-arm system of the operator as well as the internal mass and stiffness distribution, which must be suppressed as far as possible.
  • composite housing arrangements of interest are used here, the outer housing of which is equipped with a handle molded onto it and is combined with a spring-mounted base housing.
  • the base housing houses at least the impact mechanism unit with the tool holder unit attached to it and extending from the base housing, and usually also the electric drive unit.
  • This composite housing concept serves to reduce vibrations in that the working movement generated by the impact mechanism unit is not transferred completely to the handle and thus to the operator, but is dampened by the spring elements arranged between the housing parts.
  • a contact force-adapted power control of the electric motor drive unit ensures that the power of the drive unit is increased with increasing contact force, which is carried out automatically via an electronic control unit.
  • percussive electric hand tools with contact force-adapted impact power are known, which record various concepts for recording the contact force of the tool on the workpiece currently exerted by an operator.
  • percussive electric hand tools with contact force-adapted impact power are known, which record various concepts for recording the contact force of the tool on the workpiece currently exerted by an operator.
  • both the sensor and the corresponding detection element are usually arranged as individual components in the power tool.
  • the sensor is connected to an electronic unit for processing the measurement data and forwarding it in digital or in analog form to the electronic control unit of the power tool.
  • DE 10 2012 005 803 A1 discloses a generic percussive electric hand tool which has an impact mechanism unit driven by a drive unit and a handle formed on the housing for an operator.
  • a force detection device can detect the operator's pressing force on the handle. If the detected pressing force exceeds a predetermined working impact force limit, the impact frequency of the impact mechanism can be increased to a predetermined working frequency. If the detected pressing force of the operator falls below a predetermined idle impact force limit, the impact frequency can be reduced to a predetermined idle speed.
  • the force detection device has a force sensor which is arranged in the force flow between a contact surface provided on the holding device for the operator's hand on the one hand and the drive unit and/or the impact mechanism unit and/or the tool holder unit on the other hand and generates a signal depending on the operator's pressing force.
  • the force sensor is preferably a displacement sensor with which a relative movement of the handle relative to the drive unit and/or the impact mechanism unit can be detected, wherein the relative movement depends on the pressing force of the operator.
  • DE 19738092 C1 also describes a contact force-adapted power control for a percussive power tool, the force sensor of which is arranged directly under a casing section formed by the handle.
  • the sensor surface of the force sensor faces the casing, which has thinner walls in the area of the force sensor than the casing section surrounding this area.
  • the electronic control unit records a signal from the force sensor corresponding to an actuation force and, if it remains constant over a selectable period of time, automatically maintains the operating parameters corresponding to this actuation force.
  • the effective range of the force sensor can be preset to influence the operating parameters using an adjusting wheel assigned to the electronic control unit. All of these state-of-the-art sensor concepts prove to be relatively complex and/or error-prone, particularly with regard to data lines running between a sensor and the electronic control unit, which are exposed to disruptive magnetic fields of the drive unit and the like.
  • the invention includes the technical teaching that a sensor of a contact force-adapted power control is arranged directly on an electronic circuit board which at least partially forms the electronic control unit, which is accommodated within the outer housing of an assembled housing arrangement in such a way that the sensor is positioned adjacent to a detection element arranged on the side of the base housing, specifically within its sensor-effective range.
  • the complexity of the contact force-adapted power control is advantageously reduced by placing the electronic board of the electronic control unit in the power tool in such a way that the sensor is integrated directly on the electronic board.
  • the electronic board is arranged on the side of the outer housing and the detection element is located in the base housing.
  • the electronic board is to be mounted in the outer housing in such a way that the distance to the detection element on the base housing is as small as possible.
  • the electric motor drive unit adjacent to the sensor normally generates strong interference on data lines due to the constantly changing magnetic field of the motor.
  • these interference fields can only feed very little interference into the data lines between the sensor and the electronic control unit, which is also arranged at least partially on the same electronic board, because the length of the data lines is reduced to a minimum. This means that complex shielding measures for such a data line can be dispensed with.
  • the manufacturing effort is significantly reduced because the sensor does not require any additional electronics, such as measuring amplifiers or converters, and no cable connection between the sensor and the electronic control unit. In addition to the pure cost of parts, assembly effort for fastening and laying cables can also be saved.
  • the electronic board with sensor is arranged on a top side within the outer housing in such a way that the electronic board runs parallel and at a distance from the impact axis.
  • This arrangement is suitable for housing shapes that offer sufficient space on the top side to accommodate the electronic board.
  • the electronic board with sensor in a space between the base housing and the outer housing in such a way that the electronic board runs transversely to the impact axis.
  • This arrangement is particularly suitable for housing designs that have a relatively large transverse extension.
  • the electronic board with sensor is arranged on a bottom side of the outer housing in such a way that the electronic board runs parallel and spaced apart from the impact axis.
  • This The arrangement is particularly suitable for housing shapes that accommodate a short motor. It is also conceivable to arrange the electronic board with sensor between the top and bottom, i.e. on the flank of the outer housing, so that the electronic board also runs parallel and at a distance from the impact axis.
  • the senor for detecting the relative movements between the base and outer housing is designed as a 3D magnetic field sensor.
  • This type of sensor is able to detect distance changes in both the longitudinal and transverse directions and is therefore equally suitable for all installation positions of the electronic board.
  • a permanent magnet element can be used as the associated detection element, which is attached to the base housing as close as possible to the sensor.
  • the senor can also be designed as an inductive sensor and the associated detection element can also be formed by metallic/magnetic component structures of the base housing or the components housed therein.
  • the electronic control of the electric hand tool is to be distributed across several electronic boards, it is proposed that at least one logic part of the electronic control unit is arranged on the electronic board with the sensor, whereas the remaining power part can be placed outside of it in the outer housing or in the base housing of the electric hand tool close to the drive. This measure increases the flexibility of accommodating electronic components in particularly compact housing shapes.
  • the senor should be soldered directly onto the electronic board. This does not only refer to the electrical connection of the Sensor connections, but also on the sensor housing, which can then be securely mounted on the electronic board.
  • the electronic board itself can be attached to the corresponding support structures on the inside of the outer housing using a conventional screw connection, which makes it detachable and therefore replaceable.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a first embodiment of a percussive electric hand tool with contact force-adapted power control according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic side view of a second embodiment of a percussive electric hand tool with contact force-adapted power control according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic side view of a third embodiment of a percussive electric hand tool with contact force-adapted power control according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic side view of a fourth embodiment of an impact electric hand tool with contact force-adapted power control according to the invention.
  • a hammer drill has a composite housing arrangement consisting of an outer housing 1 with handle 2 and a base housing 3 which is spring-mounted relative to the outer housing in the direction of the impact force FA and in which an electromotive drive unit 4 and a subsequent impact mechanism unit 5 are housed, on which an outwardly projecting tool holder unit 6 is arranged.
  • An impact drilling tool 8 is releasably locked in the tool holder unit 6 along an impact axis 7.
  • the electromotive drive unit 4 is arranged transversely to this and is connected to the impact mechanism unit 5 via gear means. Overall, the overall arrangement of the various functional units forms the center of gravity s.
  • a manually operable switch 9 for switching the electromotive drive unit 4 on and off is arranged on the handle 2 of the outer housing 1, which switch is placed on the side of the base housing 3.
  • the hammer drill is equipped with an electronic control unit 10 for contact force-adapted power control of the electromotor drive unit 4.
  • a sensor 11 determines the distance between the outer housing 1 and the base housing 3, which is spring-mounted in the direction of impact force FA, which represents, in a manner known per se, a measure of the contact force currently exerted on the impact drilling tool 8 when machining a workpiece.
  • the electronic circuit board 12 with sensor 11 is arranged on a top side 14 within the outer housing 1, parallel to the impact axis 7 and positioned so that the sensor 11 is adjacent to a detection element 13 arranged on the side of the base housing 3.
  • the detection element 13 is designed as a permanent magnet element that is embedded in the wall of the base housing 3 close to the sensor 11.
  • Fig. 2 shows an embodiment in which the electronic board 12' with the sensor 11' attached thereto is arranged in a gap 15 between the base housing 3 and the spring housing 1.
  • the gap 15 is formed by the spring travel of the vibration decoupling, which corresponds to the spring stroke L.
  • the electronic board 12' runs transversely to the impact axis 7.
  • the sensor 11' arranged on the side of the outer housing 1 is positioned opposite the detection element 13', whereby the two components sensor 11' and detection element 13' do not come into contact even in the retracted end position of the base housing 3 with respect to the outer housing 1.
  • the remaining structure of the electric hand tool according to the second embodiment corresponds to the first embodiment described above.
  • the electronic board 12" with sensor 11" is arranged on the inside of the underside 16 of the outer housing 1 in such a way that the electronic board 12" runs parallel and spaced from the impact axis 7.
  • This design is particularly suitable for short electric motors, since there is still enough space underneath to arrange the sensor 11" with the corresponding detection element 13", which is positioned below the electromotive drive unit 4.
  • the other components of the electric hand tool correspond to the first embodiment.
  • the electronic board 12"' is arranged on the flank side 17 of the outer housing 1 running between the upper side 14 and the lower side 16, so that the electronic board 12"' here also runs parallel and spaced from the impact axis 7.
  • the electronic board 12" can of course also be arranged inside the housing on the flank side opposite the flank side 17 (without reference symbol).
  • the figure illustrates in one image all the above-described possibilities for a space-saving arrangement of the electronic circuit board 12, 12', 12", 12'", 12"” according to the invention.
  • the invention is not limited to the three embodiments described above. Rather, modifications thereof are also conceivable, which are also covered by the scope of protection of the following claims.
  • an inductive sensor instead of a 3D magnetic field sensor, provided that this can provide sufficiently reliable measured values about the current distance situation between the outer housing 1 and the base housing 2 with regard to the installation position and detection environment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schlagendes Elektrohandwerkzeug, vorzugsweise Bohr- oder Meißelhammer, mit einer elektromotorischen Antriebseinheit (4) zur Erzeugung einer rotatorischen Antriebsbewegung, welche eine nachfolgende Schlagwerkeinheit (5) in eine alternierend lineare Schlagbewegung umwandelt, die ein in einer nachfolgenden Werkzeugaufnahmeeinheit (6) lösbar arretiertes Schlagbohr- oder Meißelwerkzeug (8) beaufschlagt, wobei eine aus einem Außengehäuse (1) mit Handgriff (2) sowie einem in Schlagkraftrichtung (FA) demgegenüber federnd gelagerten Basisgehäuse (3) zur Unterbringung zumindest der Schlagwerkeinheit (5) zusammengesetzte Gehäuseanordnung vorgesehen ist, wobei ferner eine elektronische Steuereinheit (10) zur anpresskraftadaptiven Leistungsregelung der elektromotorischen Antriebseinheit (4) ausgehend von einer mittels Sensor (11) ermittelten aktuellen Anpresskraft auf das Schlagbohr- oder Meißelwerkzeugs (8) bei der Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen, wobei der Sensor (11) auf einer die elektronische Steuereinheit (10) zumindest teilweise bildenden Elektronikplatine (12) angeordnet ist, welche derart innerhalb des Außengehäuses (1) untergebracht ist, dass der Sensor (11) benachbart zu einem seitens des Basisgehäuses (3) angeordneten Detektionselements (13) positioniert ist.

Description

SCHLAGENDES ELEKTROHANDWERKZEUG MIT EINER ANPRESSKRAFT¬
ADAPTIERTEN LEISTUNGSREGELUNG
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schlagendes Elektrohandwerkzeug, wie beispielsweise einen Bohr- oder Meißelhammer, mit einer elektromotorischen Antriebseinheit zur Erzeugung einer rotatorischen Antriebsbewegung, welche eine nachfolgende Schlagwerkeinheit in eine alternierend lineare Schlagbewegung umwandelt, die ein in einer nachfolgenden Werkzeugaufnahmeeinheit lösbar arretiertes Schlagbohr- oder Meißelwerkzeug beaufschlagt, wobei eine aus einem Außengehäuse mit Handgriff sowie einem in Schlagrichtung demgegenüber federnd gelagerten Basisgehäuse zur Unterbringung zumindest der Schlagwerkeinheit zusammengesetzte Gehäuseanordnung vorgesehen ist, wobei ferner eine elektronische Steuereinheit zur anpresskraftadaptierten Leistungsregelung der elektromotorischen Antriebseinheit ausgehend von einer mittels sensorermittelten aktuellen Anpresskraft auf das Schlagbohr- oder Meißelwerkzeug bei der Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen ist.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf handgehaltene Bohroder Meißelhämmer, welche mit einer elektromotorischen Antriebseinheit ausgestattet sind. Derartige Elektrohandwerkzeugmaschinen erzeugen über ein mechanisches Schlagwerk eine linear alternierende Arbeitsbewegung, also eine Hin- und Her- Bewegung zur Beaufschlagung des Werkzeugs, welches im Falle eines Meißelhammers als Stemmmeißel und im Falle eines Bohrhammers als Schlagbohrer zur Bearbeitung von vorzugsweise mineralischen Werkstoffen - wie Stein, Beton und dergleichen - ausgebildet ist. Eine ein Werkzeug schlagend antreibende Elektrohandwerkzeugmaschine weist gewöhnlich infolge einer Wechselwirkung mit dem Werkstück und dem Hand-Arm-System des Bedieners sowie der internen Massen- und Steifigkeitsverteilung ein komplexes Schwingverhalten auf, welches weitestgehend zu unterdrücken ist. Aus diesem Grunde kommen hier interessierende zusammengesetzte Gehäuseanordnungen zum Einsatz, deren Außengehäuse mit einem hieran angeformten Handgriff ausgestattet ist und mit einem demgegenüber federnd gelagerten Basisgehäuse kombiniert ist. Im Basisgehäuse sind zumindest die Schlagwerkeinheit mit hieran angebrachter und sich aus dem Basisgehäuse erstreckender Werkzeugaufnahmeeinheit sowie meist auch die elektrische Antriebseinheit untergebracht. Dieses zusammengesetzte Gehäusekonzept dient einer Vibrationsreduktion, indem die von der Schlagwerkeinheit erzeugte Arbeitsbewegung nicht vollständig auf das Griffstück und damit dem Bediener übertragen wird, sondern gedämpft über die zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Federelemente.
Eine meist in Ergänzung hierzu geschaffene anpresskraftadaptierte Leistungsregelung der elektromotorischen Antriebseinheit bewirkt, dass die Leistung der Antriebseinheit mit steigender Anpresskraft erhöht wird, was automatisch über eine elektronische Steuereinheit durchgeführt wird.
Stand der Technik
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind schlagende Elektrohandwerkzeuge mit anpresskraftadaptierter Schlagleistung bekannt, welche verschiedene Konzepte zur Erfassung der aktuell durch einen Bediener ausgeübten Anpresskraft des Werkzeugs auf das Werkstück erfassen. Insbesondere bei zusammengesetzten Gehäuseanordnungen, welche aus einem Basis- und Außengehäuse bestehen, welche durch Federmittel gegeneinander vorgespannt sind, bietet es sich an, aus der Relativbewegung zwischen Basis- und Außengehäuse unter Kenntnis der Federkennlinie auf die Anpresskraft zu schließen, beispielsweise durch eine Wegsensorik.
Bei vorbekannten Sensoranordnungen zur Erfassung dieser Relativbewegung sind gewöhnlich sowohl der Sensor als auch das hiermit korrespondierende Detektionselement als Einzelbauteile im Elektrohandwerkzeug angeordnet. Dem Sensor ist eine Elektronik zur Messdatenaufbereitung und Weiterleitung in digitaler oder analoger Form an die elektronische Steuereinheit des Elektrohandwerkzeugs zugeordnet.
Aus der DE 10 2012 005 803 A1 geht ein gattungsgemäßes schlagendes Elektrohandwerkzeug hervor, das eine über eine Antriebseinheit angetriebene Schlagwerkeinheit sowie einen am Gehäuse ausgebildeten Haltegriff für einen Bediener aufweist. Eine Krafterkennungseinrichtung kann die Andrückkraft des Bedieners am Handgriff detektieren. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Arbeitsschlag- Kraftgrenzwerts durch die detektierte Andrückkraft kann die Schlagfrequenz des Schlagwerks auf eine vorgegebene Arbeitsfrequenz erhöht werden. Bei Unterschreiten eines vorgegebenen Leerlaufschlag-Kraftgrenzwerts durch die detektierte Andrückkraft des Bedieners kann die Schlagfrequenz auf eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl vermindert werden. Hierzu weist die Krafterkennungseinrichtung einen Kraftsensor auf, der im Kraftfluss zwischen einer an der Halteeinrichtung vorgesehenen Berührfläche für die Hand des Bedieners einerseits und der Antriebseinheit und/oder der Schlagwerkeinheit und/oder der Werkzeugaufnahmeeinheit andererseits angeordnet ist und ein Signal in Abhängigkeit von der Andrückkraft des Bedieners erzeugt. Der Kraftsensor ist vorzugsweise ein Wegsensor, mit dem eine Relativbewegung des Handgriffs relativ zur Antriebseinheit und/oder der Schlagwerkeinheit detektierbar, wobei die Relativbewegung von der Andrückkraft des Bedieners abhängt.
Aus der DE 19738092 C1 geht ebenfalls eine anpresskraftadaptierte Leistungsregelung bei einem schlagenden Elektrohandwerkzeug hervor, deren Kraftsensor unmittelbar unter einem Mantel des Handgriffs ausgebildeten Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Dabei ist die Sensorfläche des Kraftsensors dem Mantel zugewandt, der im Bereich des Kraftsensors dünnwandiger ausgeführt ist, als der diesen Bereich umgebenden Gehäuseabschnitt. Von der elektronischen Steuereinheit wird ein einer Betätigungskraft entsprechendes Signal des Kraftsensors erfasst und bei Konstantheit über eine wählbare Zeitspanne die dieser Betätigungskraft entsprechenden Betriebsparameter automatisch gehalten. Über ein der elektronischen Steuereinheit zugeordnetes Stellrad kann der Wirkbereich des Kraftsensors zur Beeinflussung der Betriebsparameter voreingestellt werden. All diese Sensorkonzepte des Standes der Technik erweisen sich als relativ komplex und/oder fehleranfällig, insbesondere hinsichtlich von zwischen einem Sensor und der elektronischen Steuereinheit verlaufenden Datenleitungen, welche störenden Magnetfeldern der Antriebseinheit und dergleichen ausgesetzt sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein schlagendes Elektrohandwerkzeug mit anpresskraftadaptierter Leistungsregelung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass ein einfacher Aufbau mit gleichzeitig verminderter Störanfälligkeit erzielt wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einem schlagenden Elektrohandwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Sensor einer anpresskraftadaptierten Leistungsregelung direkt auf eine die elektronische Steuereinheit zumindest teilweise bildenden Elektroplatine angeordnet ist, welche derart innerhalb des Außengehäuses einer zusammengesetzten Gehäuseanordnung untergebracht ist, dass der Sensor benachbart zu einem seitens des Basisgehäuses angeordneten Detektionselement positioniert ist, und zwar in dessen sensorwirksamen Reichweite.
In vorteilhafter Weise wird die Komplexität der anpresskraftadaptierten Leistungsregelung dadurch reduziert, dass die Elektronikplatine der elektronischen Steuereinheit derart im Elektrohandwerkzeug platziert wird, dass der Sensor direkt auf der Elektronikplatine mit integriert ist. Dabei ist die Elektronikplatine seitens des Außengehäuses angeordnet und das Detektionselement findet im Basisgehäuse Platz. Die Elektronikplatine ist derart im Außengehäuse zu montieren, dass die Beabstandung zum Detektionselement am Basisgehäuse möglichst gering ist. Die zum Sensor benachbarte elektromotorische Antriebseinheit erzeugt normalerweise durch das ständig veränderliche Magnetfeld des Motors starke Störungen auf Datenleitungen. Da der Sensor erfindungsgemäß jedoch direkt auf der Elektronikplatine angeordnet ist, können diese Störfelder nur sehr geringe Störungen auf die Datenleitungen zwischen Sensor und elektronischer Steuereinheit, die ebenfalls zumindest teilweise auf derselben Elektronikplatine angeordnet ist, einspeisen, weil die Länge der Datenleitungen auf ein Minimum reduziert ist. So können aufwändige Abschirmmaßnahmen einer solchen Datenleitung entfallen. Gleichzeitig ist der Herstellungsaufwand deutlich reduziert, weil der Sensor keine zusätzliche Elektronik, wie Messverstärker oder Wandler, und keine Kabelverbindung zwischen Sensor und elektronischer Steuereinheit erfordert. Neben dem reinen Teileaufwand kann zusätzlich Montageaufwand zur Befestigung und Leitungsverlegung eingespart werden. Dies senkt nicht nur den Herstellungsaufwand, sondern auch die mechanische Robustheit des Sensorkonzepts der anpresskraftadaptierten Leistungsregelung, da zusätzliche Datenleitungen bei dem vorherrschenden hohen Schwingungsniveau von schlagenden Elektrohandwerkzeugen immer auch anfällig für mechanische Beschädigungen sind, was zur Kommunikationsunterbrechung der Gerätekommunikation und somit zum Geräteausfall führen kann, was durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden wird.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektronikplatine mit Sensor derart an einer Oberseite innerhalb des Außengehäuses angeordnet, dass die Elektronikplatine parallel beabstandet zur Schlagachse verläuft. Diese Anordnung eignet sich für Gehäuseformen, welche an der Oberseite hinreichend Platz zur Unterbringung der Elektronikplatine bietet.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Elektronikplatine mit Sensor derart an einem Zwischenraum zwischen Basisgehäuse und Außengehäuse anzuordnen, dass die Elektronikplatine quer zur Schlagachse verläuft. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Gehäusebauformen, welche eine relativ große Quererstreckung aufweisen.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Elektronikplatine mit Sensor derart an einer Unterseite des Außengehäuses angeordnet ist, dass die Elektronikplatine parallel beabstandet zur Schlagachse verläuft. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Gehäuseformen, welche einen kurzbauenden Motor beherbergen. Daneben ist es auch denkbar, die Elektronikplatine mit Sensor zwischen Oberseite und Unterseite, also an der Flankenseite des Außengehäuses anzuordnen, so dass die Elektronikplatine hier ebenfalls parallel beabstandet zur Schlagachse verläuft.
Vorzugsweise ist der Sensor zur Erfassung der Relativbewegungen zwischen Basis- und Außengehäuse als ein 3D-Magnetfeldsensor ausgebildet. Dieser Sensortyp ist in der Lage Abstandsänderungen sowohl in Längs- als auch Querrichtung zu detektieren und eignet sich damit für alle Einbaulagen der Elektronikplatine gleichermaßen. Als zugeordnetes Detektionselement kann ein Permanentmagnetelement zum Einsatz kommen, welches seitens des Basisgehäuses in größtmöglicher Nähe zum Sensor befestigt ist.
Alternativ hierzu kann der Sensor auch als induktiver Sensor ausgebildet werden und das zugeordnete Detektionselement kann auch durch metallisch/magnetische Bauteilstrukturen des Basisgehäuses oder der hierin untergebrachten Bauteile ausgebildet sein.
Falls die elektronische Steuerung des Elektrohandwerkzeugs auf mehrere Elektronikplatinen verteilt angeordnet werden soll, so wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Logikteil der elektronischen Ansteuereinheit auf der Elektronikplatine mit dem Sensor angeordnet ist, wohingegen der verbleibende Leistungsteil außerhalb derselben im Außengehäuse oder im Basisgehäuse des Elektrohandwerkzeugs antriebsnah platziert werden kann. Diese Maßnahme erhöht die Flexibilität der Unterbringung von Elektronikkomponenten bei besonders kompakt bauenden Gehäuseformen.
Ist hinreichend Bauraum vorhanden, so sollte einer elektronischen Steuereinheit Vorzug gegeben werden, die vollständig auf der Elektronikplatine angeordnet ist, um die Funktionssicherheit der Elektronik zu maximieren und den Montageaufwand zu reduzieren.
Vorzugsweise sollte der Sensor direkt auf der Elektronikplatine aufgelötet sein. Dies bezieht sich also nicht allein auf die Herstellung der elektrischen Verbindung der Sensoranschlüsse, sondern auch auf das Sensorgehäuse, welches sich damit zuverlässig fest auf der Elektronikplatine montieren lässt. Die Elektronikplatine selbst kann beispielsweise über eine herkömmliche Schraubverbindung innenseitig des Außengehäuses auf entsprechenden Tragstrukturen lösbar und damit austauschbar befestigt werden.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines schlagenden Elektrohandwerkzeugs mit erfindungsgemäßer anpresskraftadaptierter Leistungsregelung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines schlagenden Elektrohandwerkzeugs mit erfindungsgemäßer anpresskraft- adaptierter Leistungsregelung,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines schlagenden Elektrohandwerkzeugs mit erfindungsgemäßer anpresskraftadaptierter Leistungsregelung, und
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines schlagenden Elektrohandwerkzeugs mit erfindungsgemäßer anpresskraftadaptierter Leistungsregelung. Gemäß Fig. 1 weist ein Bohrhammer eine zusammengesetzte Gehäuseanordnung, bestehend aus einem Außengehäuse 1 mit Handgriff 2 sowie einem in Schlagkraftrichtung FA demgegenüber federnd gelagerten Basisgehäuse 3 auf, worin eine elektromotorische Antriebseinheit 4, eine nachfolgende Schlagwerkeinheit 5 untergebracht sind, an welcher eine nach außen ragende Werkzeugaufnahmeeinheit 6 angeordnet ist. In die Werkzeugaufnahmeeinheit 6 ist ein Schlagbohrwerkzeug 8 entlang einer Schlagachse 7 lösbar arretiert. Während die Schlagwerkeinheit 5, die Werkzeugaufnahmeeinheit 6 sowie das Schlagbohrwerkzeug 8 auf der gemeinsamen Schlagachse 7 liegen, ist die elektromotorische Antriebseinheit 4 quer hierzu angeordnet und über Getriebemittel mit der Schlagwerkeinheit 5 verbunden. Insgesamt bildet die Gesamtanordnung der verschiedenen Funktionseinheiten den Schwerpunkt s.
Am Handgriff 2 des Außengehäuses 1 ist ferner ein manuell betätigbarer Schalter 9 zum Ein- und Ausschalten der elektromotorischen Antriebseinheit 4 angeordnet, welcher seitens des Basisgehäuses 3 platziert ist. Im nicht betätigten Zustand des Elektrohandwerkzeugs besteht zwischen dem Außengehäuse 1 und dem Basisgehäuse 3 ein Abstand L, welcher den Federhub bestimmt.
Der Bohrhammer ist mit einer elektronischen Steuereinheit 10 zur anpresskraftadaptierten Leistungsregelung der elektromotorischen Antriebseinheit 4 ausgestattet. Dabei ermittelt ein Sensor 11 den Abstand zwischen dem Außengehäuse 1 und dem federnd demgegenüber in Schlagkraftrichtung FA gelagerten Basisgehäuse 3, welcher in an sich bekannter Weise ein Maß für die aktuell auf das Schlagbohrwerkzeug 8 bei der Bearbeitung eines Werkstücks ausgeübten Anpresskraft darstellt.
Dabei ist der hier als 3D-Magnetfeldsensor ausgebildete Sensor 11 auf einer die elektronische Steuereinheit 10 bildenden Elektronikplatine 12 durch Anlöten fest angeordnet. In die Elektronikplatine 12 mit Sensor 11 ist an einer Oberseite 14 innerhalb des Außengehäuses 1 parallel beabstandet zur Schlagachse 7 angeordnet und so positioniert, dass der Sensor 11 benachbart zu einem seitens des Basisgehäuses 3 angeordneten Detektionselement 13 ist. Das Detektionselement 13 ist als Permanentmagnetelement ausgebildet, das in die Wandung des Basisgehäuses 3 ortsnah zum Sensor 11 eingelassen ist. Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Elektronikplatine 12‘ mit hierauf befestigtem Sensor 11 ‘ an einem Zwischenraum 15 zwischen dem Basisgehäuse 3 und dem Federgehäuse 1 angeordnet ist. Der Zwischenraum 15 wird durch den Federweg der Vibrationsentkopplung gebildet, die dem Federhub L entspricht. Dabei verläuft die Elektronikplatine 12‘ quer zur Schlagachse 7. Der seitens des Außengehäuses 1 angeordnete Sensor 11 ‘ ist gegenüberliegend des Detektionselements 13‘ positioniert, wobei die beiden Bauelemente Sensor 11‘ und Detektionselement 13‘ selbst in der eingefahrenen Endposition des Basisgehäuses 3 bezüglich des Außengehäuses 1 nicht in Kontakt kommen. Der übrige Aufbau des Elektrohandwerkzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 3 ist bei der dritten Ausführungsform eines Elektrohandwerkzeugs die Elektronikplatine 12“ mit Sensor 11“ derart an der Unterseite 16 des Außengehäuses 1 innenseitig angeordnet, dass die Elektroplatine 12“ parallel beabstandet zur Schlagachse 7 verläuft. Diese Bauform eignet sich insbesondere für kurzbauende Elektromotoren, da unterhalb dieser noch genügend Bauraum zur Anordnung von Sensor 11“ mit dem hierzu korrespondierenden Detektionselement 13“ besteht, welcher insoweit unterhalb der elektromotorischen Antriebseinheit 4 positioniert ist. Auch hier entsprechen die übrigen Bestandteile des Elektrohandwerkzeugs der ersten Ausführungsform.
Nach der in Fig. 4 illustrierten vierten Ausführungsform ist die Elektronikplatine 12“‘ an der zwischen der Oberseite 14 und der Unterseite 16 verlaufenden Flankenseite 17 des Außengehäuses 1 angeordnet, so dass die Elektronikplatine 12“‘ hier ebenfalls parallel beabstandet zur Schlagachse 7 verläuft.
Alternativ dazu kann die Elektronikplatine 12““ natürlich auch gehäuseinnenseitig an der der Flankenseite 17 gegenüberliegenden Flankenseite (ohne Bezugszeichen) angeordnet sein.
Die Figur veranschaulicht in einem Bild alle vorstehend beschriebenen Möglichkeiten einer platzsparenden Anordnung der erfindungsgegenständlichen Elektronikplatine 12, 12‘, 12“, 12‘“, 12““. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen drei Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle eines 3D-Magnetfeldsensors einen induktiven Sensor zu verwenden, sofern dieser hinsichtlich Einbauposition und Detektionsumfeld hinreichend zuverlässige Messwerte über die aktuelle Abstandssituation zwischen Außengehäuse 1 und Basisgehäuse 2 liefern kann.
Bezugszeichenliste
1 Außengehäuse
2 Handgriff
3 Basisgehäuse
4 Antriebseinheit
5 Schlagwerkeinheit
6 Werkzeugaufnahmeeinheit
7 Schlagachse
8 Schlagbohr- oder Meißelwerkzeug
9 Schalter
10 elektronische Steuereinheit
11 Sensor
12 Elektronikplatine
13 Detektionselement
14 Oberseite
15 Zwischenraum
16 Unterseite
17 Flankenseite
FA Schlagkraftrichtung
S Schwerpunkt
L Abstand

Claims

ANSPRÜCHE
1. Schlagendes Elektrohandwerkzeug, vorzugsweise Bohr- oder Meißelhammer, mit einer elektromotorischen Antriebseinheit (4) zur Erzeugung einer rotatorischen Antriebsbewegung, welche eine nachfolgende Schlagwerkeinheit (5) in eine alternierend lineare Schlagbewegung umwandelt, die ein in einer nachfolgenden Werkzeugaufnahmeeinheit (6) lösbar arretiertes Schlagbohr- oder Meißelwerkzeug (8) beaufschlagt, wobei eine aus einem Außengehäuse (1) mit Handgriff (2) sowie einem in Schlagkraftrichtung (FA) demgegenüber federnd gelagerten Basisgehäuse (3) zur Unterbringung zumindest der Schlagwerkeinheit (5) zusammengesetzte Gehäuseanordnung vorgesehen ist, wobei ferner eine elektronische Steuereinheit (10) zur anpresskraftadaptiven Leistungsregelung der elektromotorischen Antriebseinheit (4) ausgehend von einer mittels Sensor (11 ; 1 T; 11“) ermittelten aktuellen Anpresskraft auf das Schlagbohr- oder Meißelwerkzeugs (8) bei der Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11; 11 ‘; 11“) auf einer die elektronische Steuereinheit (10) zumindest teilweise bildenden Elektronikplatine (12; 12‘; 12“; 12‘“; 12““) angeordnet ist, welche derart innerhalb des Außengehäuses (1) untergebracht ist, dass der Sensor (11) benachbart zu einem seitens des Basisgehäuses (3) angeordneten Detektionselements (13, 13‘, 13“) positioniert ist.
2. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12) mit Sensor (11) derart in einer Oberseite (14) des Außengehäuses (1) angeordnet ist, dass die Elektronikplatine (12) parallel beabstandet zur Schlagachse (7) verläuft.
3. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12‘) mit Sensor (11‘) derart in oder an einem Zwischenraum (15) zwischen Basisgehäuse (3) und Außengehäuse (1) angeordnet ist, dass die Elektronikplatine (12‘) quer zur Schlagachse (7) verläuft.
4. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12“) mit Sensor (11“) derart an einer Unterseite (16) des Außengehäuses (1) angeordnet ist, dass die Elektronikplatine (12“) parallel beabstandet zur Schlagachse (7) verläuft.
5. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12“‘; 12““) mit Sensor (11“) derart an einer der zwischen Oberseite (14) und Unterseite (16) verlaufenden Flankenseite (17) des Außengehäuses (1) angeordnet ist, dass die Elektronikplatine (12“) parallel beabstandet zur Schlagachse (7) verläuft.
6. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11; 11 11“) als ein 3D-Magnetfeldsensor ausgebildet ist und das zugeordnete Detektionselement (13, 13‘, 13“) als ein Permanentmagnetelement ausgebildet ist.
7. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11; 11 ‘; 11“) als ein induktiver Sensor ausgebildet ist und das zugeordnete Detektionselement durch Bauteilstrukturen des Basisgehäuses (3) oder der hierin untergebrachten Bauteile ausgebildet ist.
8. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Antriebseinheit (4) ebenfalls im Basisgehäuse (3) untergebracht ist.
9. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Logikteil der elektronischen Steuereinheit (10) auf der Elektronikplatine (12, 12‘, 12“; 12‘“; 12““)) angeordnet ist, wohingegen ein Leistungsteil außerhalb derselben im Außengehäuse (1) oder im Basisgehäuse (3) untergebracht ist.
10. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (10) vollständig auf der Elektronikplatine (12, 12‘, 12“; 12‘“; 12““) des Außengehäuses (1) angeordnet ist.
11. Schlagendes Elektrohandwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11; 11 ‘; 11“) durch Löten fest auf der Elektronikplatine befestigt ist.
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