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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer oder Meisselhammer, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Werkzeugmaschine ist ausgestattet mit einem einen hinteren Griffbereich aufweisenden Gehäuse, mit einer eine Schlagwerkeinrichtung und eine Antriebseinrichtung umfassenden Baugruppe, wobei die Baugruppe zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und gegenüber dem Gehäuse bewegbar angeordnet ist, wobei die Schlagwerkeinrichtung eine eine Längsrichtung definierende Schlagachse aufweist, und wobei die Baugruppe einen Massenschwerpunkt aufweist, und mit zumindest einer rückwärtigen Z-Entkopplungseinrichtung, welche zwischen der Baugruppe und dem Gehäuse angeordnet ist, und welche einfedert, wenn die Baugruppe in Längsrichtung zum Griffbereich hin bewegt wird, wobei die Schlagachse und der Massenschwerpunkt eine Sagittalebene definieren, wobei die Schlagachse und der Massenschwerpunkt in der Sagittalebene liegen, wobei die Schlagachse und die Sagittalebene eine Frontalebene definieren, wobei die Frontalebene orthogonal zur Sagittalebene verläuft und die Schlagachse in der Frontalebene liegt, wobei die Frontalebene einen oberen Halbraum abgrenzt, der den Massenschwerpunkt nicht umfasst.
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EP4331774 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer oder Meisselhammer, mit einem einen Griffbereich aufweisenden Gehäuse und einer eine Schlagwerkeinrichtung und eine Antriebseinrichtung umfassenden Baugruppe, wobei die Baugruppe im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und gegenüber dem Gehäuse bewegbar angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine anzugeben, die bei besonders geringem Herstellung- und Wartungsaufwand besonders gute Vibrationsentkopplungseigenschaften aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemässe Werkzeugmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Z-Entkopplungseinrichtung zumindest bereichsweise im oberen Halbraum angeordnet ist.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde erkannt, dass, insbesondere wenn die Baugruppe in sogenannter Winkelbauweise ausgeführt, die Schlagachse häufig vom Massenschwerpunkt der Baugruppe beabstandet ist, wobei die Schlagachse bei aufrechter Position der Werkzeugmaschine oberhalb des Massenschwerpunktes verläuft. Infolgedessen teilen sich die in Längsrichtung Z nach hinten gerichteten Schlagimpulse in eine Translationsbewegung und in eine Rotationsbewegung um den Massenschwerpunkt herum auf, insbesondere in eine nach hinten unten gerichtete Rotationsbewegung um den Massenschwerpunkt herum. Diese Rotationsbewegung ist häufig vergleichsweise schwer zu entkoppeln.
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Hier setzt die Erfindung an und sieht vor, die Z-Entkopplungseinrichtung so anzuordnen, dass sie bei aufrechter Position der Werkzeugmaschine zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, oberhalb der Schlagachse liegt. Die Z-Entkopplungseinrichtung liegt somit bereichsweise, vorzugsweise vollständig, in einem Halbraum, der auf der dem Massenschwerpunkt abgewandten Seite der Frontalebene der Baugruppe angeordnet ist. Die Frontalebene der Baugruppe zeichnet sich dabei dadurch aus, dass sie die Schlagachse umfasst und orthogonal auf einer Sagittalebene steht, wobei die Sagittalebene wiederum die Schlagachse und den Massenschwerpunkt umfasst. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Z-Entkopplungseinrichtung oberhalb der Schlagachse (bei aufrechter Werkzeugmaschine) kann die Z-Entkopplungseinrichtung der oben beschriebenen nach unten gerichteten Rotationsneigung in konstruktiv besonders einfacher Weise besonders wirksam entgegenwirken, und kann insbesondere zu einer im Wesentlichen translatorischen Bewegung der Baugruppe führen.
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Die Z-Entkopplungseinrichtung definiert eine Federachse, die insbesondere parallel zur Schlagachse verläuft. Besonders bevorzugt ist es, dass die Federachse im oberen Halbraum angeordnet ist. Je tiefer die Federachse im oberen Halbraum angeordnet ist, das heisst, je grösser der Abstand der Federachse von der Schlagachse ist, desto geringer muss die Gegenkraft der Z-Entkopplungseinrichtung sein, d.h. desto konstruktiv einfacher kann diese ausgestaltet werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Z-Entkopplungseinrichtung vollständig im oberen Halbraum angeordnet ist, was im Hinblick auf die Kraftaufnahme und den konstruktiven Aufwand vorteilhaft sein kann.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Z-Entkopplungseinrichtung zumindest ein Elastomerelement aufweist. Insbesondere kann das Elastomerelement aus einem offenporigen, mikrozelligen und/oder wassergeschäumten Elastomerschaumstoff auf Polyurethanbasis bestehen. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise eine besonders wirksame Z-Entkopplungseinrichtung erhalten werden.
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Insbesondere kann die Baugruppe in Winkelbauweise ausgeführt sein. Wie schon weiter oben angedeutet, ist die erfindungsgemässe Konfiguration insbesondere für die Winkelbauweise mit dem vergleichsweise tief gelegenen Massenschwerpunkt geeignet. Bei einer Winkelbauweise kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Abtriebsachse der Antriebseinrichtung orthogonal zu Schlagachse verläuft und diese vorzugsweise schneidet. Insbesondere kann die Abtriebsachse in der Sagittalebene liegen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, wobei einzelne Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung grundsätzlich einzeln oder in beliebiger Kombination realisiert werden können. In den Figuren zeigen schematisch:
- Fig. 1
- eine vereinfachte seitliche Schnittansicht mit Schnittebene senkrecht zur Querrichtung (und parallel zur Sagittalebene der Baugruppe) einer ersten Ausführungsform einer Werkzeugmaschine in Ruheposition der Werkzeugmaschine;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht der Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1 mit Schnittebene senkrecht zur Hochrichtung (und parallel zur Frontalebene der Baugruppe), in Ruheposition der Werkzeugmaschine.
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Die Figuren zeigen eine erste Ausführungsform einer Werkzeugmaschine 1, die vorliegend als Bohrhammer bzw. Kombihammer ausgeführt ist, bei einer alternativen Ausführung beispielsweise auch als Meisselhammer oder dergleichen ausgeführt sein kann. Die Werkzeugmaschine 1 ist vorliegend als kabellose Werkzeugmaschine mit einem Akkumulator 3 ausgeführt, kann bei einer alternativen Ausführung aber auch für einen Netzbetrieb vorgesehen sein.
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Die Werkzeugmaschine 1 und weist ein Gehäuse 5 auf, welches einen hinteren Griffbereich 7 in einer D-Form aufweist. Das Gehäuse 5, welches ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, ist hier fest mit dem von einem Anwender greifbaren Griffbereich 7 verbunden. Das Gehäuse 5 ist vorliegend in Längsrichtung Z geteilt und in sogenannter Topfbauweise ausgeführt. Alternativ hierzu kann das Gehäuse 5 auch insbesondere zwei in Querrichtung X miteinander verbindbare Gehäusehälften aufweisen und in sogenannter Schalenbauweise ausgeführt sein.
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Innerhalb des Gehäuses 5 ist eine Baugruppe 9 angeordnet, die eine in herkömmlicher Weise ausgeführte Schlagwerkeinrichtung 11 und eine als Elektromotor ausgeführte Antriebseinrichtung 13, die zum Antrieb der Schlagwerkeinrichtung 11 ausgeführt ist, aufweist. Die Baugruppe 9 ist vorliegend in Winkelbauweise ausgeführt und somit L-förmig ausgeführt, wobei die Schlagwerkeinrichtung 11 einen ersten Schenkel der L-Form und die Antriebseinrichtung 13 einen zweiten Schenkel der L-Form bildet. Insbesondere weist die Antriebseinrichtung 13 eine Abtriebswelle auf, welche sich entlang einer Abtriebsachse 99 erstreckt, und welche die Schlagwerkeinrichtung 11 antreibt. Aufgrund der Winkelbauweise verläuft die Abtriebsachse 99 orthogonal zur Schlagachse 19.
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Die Werkzeugmaschine 1 weist in herkömmlich bekannter Weise eine Werkzeugaufnahme 16 auf, über welche ein Werkzeug 17, beispielsweise ein Meissel oder dergleichen, mit der Baugruppe 9, insbesondere deren Schlagwerkeinrichtung 11, lösbar wirkverbindbar ist.
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Mittels der Baugruppe 9 ist vorliegend ein Meisselbetrieb möglich, wobei im Meisselbetrieb das Werkzeug 17 oszillierend in Richtung Schlagachse 19 vor und zurück bewegt wird. In einem Hammerbohrbetrieb vollführt einer das Werkzeug 17 zusätzlich eine drehende Bewegung um die Schlagachse 19.
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In den Figuen sind eine Längsrichtung Z, eine Hochrichtung Y und eine Querrichtung X gezeigt. X, Y und Z sind Achsen eines kartesischen Koordinatensystems und stehen jeweils senkrecht aufeinander. Die Längsrichtung Z ist ohne Einwirken einer äußeren Kraft deckungsgleich mit der Schlagachse 19, die durch eine Mittelachse des in der Werkzeugaufnahme 16 aufgenommen Werkzeugs 17 bzw. der Werkzeugaufnahme 16 definiert ist. Die Hochrichtung Y ist ohne Einwirken einer äußeren Kraft parallel zur Abtriebsachse 99 der Antriebseinrichtung 13.
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Die Baugruppe 9 kann ein separates Innengehäuse 21, insbesondere aus Kunststoff, aufweisen, welches insbesondere die Schlagwerkeinrichtung 11 und die Antriebseinrichtung 13 einhaust bzw. innerhalb dessen die Schlagwerkeinrichtung 11 und die Antriebseinrichtung 13 insbesondere nahezu vollständig oder vollständig angeordnet sind.
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Die Werkzeugmaschine 1 weist zudem einen Seitengriff 27 auf, der einen vorderen Griffbereich bildet. Der Seitengriff 27 ist in einem in der Nähe der Werkzeugaufnahme 16 angeordneten Seitengriff-Befestigungsbereich mit dem Gehäuse 5 verbunden. In den Figuren verläuft der Seitengriff 27 im Wesentlichen in Querrichtung X. Er kann aber insbesondere stufenlos in Umfangsrichtung zur Längsrichtung Z verstellbar an dem Gehäuse 5 angeordnet werden.
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Die Baugruppe 9 ist im Gehäuse 5 beweglich gelagert, insbesondere zumindest in Längsrichtung Z. Die Baugruppe 9 ist in den Figuren in der Ruheposition gezeigt, in der die Werkzeugmaschine 1 nicht betrieben wird bzw. in der die Baugruppe 9 in einer in Längsrichtung Z vorderen Endposition relativ zum Gehäuse 5 angeordnet ist. Im Betrieb der Werkzeugmaschine entstehen durch die Wechselwirkung zwischen einem zu bearbeitenden Untergrund und dem Werkzeug 17 Vibrationen, die hauptsächlich in Richtung der Schlagachse 19, also in Längsrichtung Z wirken. Diese können über eine hintere Z-Entkopplungseinrichtung 35 auf das Gehäuse 5 übertragen werden. Die rückwärtige Z-Entkopplungseinrichtung 35 ist zwischen der Baugruppe 9 und dem Gehäuse 5 angeordnet und federt ein, wenn die Baugruppe 9 in Längsrichtung Z zum Griffbereich 7 hin bewegt wird. Es ist das Ziel durch die hintere Entkopplungseinrichtung 35 die im Betrieb der Werkzeugmaschine 1 im Bereich der Baugruppe 9 entstehenden Vibrationen bzw. Beschleunigungen möglichst stark zu reduzieren bzw. zu dämpfen. Zusätzlich zur rückwärtigen Z-Entkopplungseinrichtung 35 können weitere Z-Entkopplungseinrichtungen, parallel zur Z-Entkopplungseinrichtung 35, sowie weitere Entkopplungseinrichtungen zwischen dem Gehäuse 5 und der Baugruppe 9 vorgesehen sein.
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Bedingt durch die winkelförmige Bauweise der Werkzeugmaschine 1 befindet sich der Massenschwerpunkt 15 der Baugruppe 9 nicht auf der Schlagachse 19, sondern bei aufrechter Position der Werkzeugmaschine 1 unterhalb der Schlagachse 19. Infolgedessen bewirken in Richtung der Schlagachse 19 nach hinten gerichtete Schläge eine Tendenz der Baugruppe 9 zur Rotation um die Querachse X herum.
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Dieser Rotationsneigung wird durch die Positionierung der Z-Entkopplungseinrichtung 35 entgegengewirkt. So befindet sich die Z-Entkopplungseinrichtung 35 in der Seitenansicht der Figur 1 oberhalb der Schlagachse 19. Im dreidimensionalen Raum befindet sich die Z-Entkopplungseinrichtung 35 zumindest bereichsweise, im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch komplett, in einem Halbraum, der von der Frontalebene abgegrenzt wird, welche in Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene und in Figur 2 parallel zur Zeichenebene verläuft, und welche die Schlagachse 19 enthält, wobei der Massenschwerpunkt 15 ausserhalb des besagten Halbraumes liegt. Die Frontalebene der Baugruppe 9 verläuft orthogonal zur Sagittalebene der Baugruppe 9, welche sowohl die Schlagachse 19 als auch den Massenschwerpunkt 15 enthält, wobei die Sagittalebene in Figur 1 parallel zur Zeichenebene und in Figur 2 senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
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Die Z-Entkopplungseinrichtung 35 weist Federeigenschaften und/oder Dämpfungseigenschaften zumindest in der Längsrichtung Z auf (sie kann grundsätzlich zusätzlich auch in X- und Y-Richtung wirken) und ist hier mit einer Federachse 91 ausgeführt, die im oberen Halbraum parallel zur Schlagachse 19 verläuft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Federachse 91 in der Sagittalebene.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Z-Entkopplungseinrichtung 35 beispielhaft als Spiralfeder gezeigt. Alternativ oder zusätzlich kann sie auch zumindest ein Elastomerelement aufweisen, vorzugsweise ein Elastomerelement auf Polyurethanbasis.