NL1030643C2 - Elektrisch apparaat met slagmechanisme. - Google Patents

Description

Titel: Elektrisch apparaat met slagmechanisme

De onderhavige uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op een apparaat met elektrisch slagmechanisme. Een i voorbeeld van een dergelijk apparaat is een elektrische hamer, en de onderhavige uitvinding zal in het hiernavolgende aan de 5 hand van dit voorbeeld worden uitgelegd, maar de uitvinding is ook toepasbaar op andere apparaten, zoals bijvoorbeeld een hamer-boormachine.

Elektrische hamers zijn op zich bekend, en worden bijvoorbeeld toegepast bij het slopen van muren of vloeren van 10 gebouwen. In zijn algemeenheid heeft een dergelijk apparaat een behuizing, een handgreep waarmee een gebruiker het apparaat kan vasthouden, en een in de behuizing vastgehouden gereedschap, typisch een beitel. In de behuizing is een elektrisch slagmechanisme ondergebracht, dat is in gericht om 15 op het gereedschap mechanische slagen uit te oefenen, in een lengterichting van dat gereedschap. Gebruikelijke apparaten hebben daartoe een elektromotor alsmede een mechanisme om de roterende beweging van de elektromotor om te zetten in een slaande beweging van een op het gereedschap inwerkende 20 actuator.

Al die bewegende onderdelen vormen een ingewikkelde constructie, produceren lawaai en trillingen, en zijn onderhevig aan slijtage.

De onderhavige uitvinding beoogt een elektrisch apparaat 25 met slagmechanisme te verschaffen waarbij het aantal bewegende onderdelen is verminderd.

In een ander aspect beoogt de onderhavige uitvinding een elektrisch apparaat met slagmechanisme te verschaffen zonder roterende onderdelen.

30 In een ander aspect beoogt de onderhavige uitvinding een elektrisch apparaat met slagmechanisme te verschaffen waarbij de hoeveelheid lawaai en trillingen is verminderd.

Volgens een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding heeft een elektrisch apparaat met slagmechanisme 1030643-_ 2 een reciprocerende stoter, die wordt bewogen onder invloed van een elektro-magnetisch veld, opgewekt door één of meerdere elektrische spoelen, waarvan de bekrachtiging wordt bestuurd door een besturingsorgaan zoals bijvoorbeeld een micro-5 controller.

In een uitvoeringsvorm wordt de stoter rechtstreeks j aangedreven door het elektro-magnetisch veld.

In een andere uitvoeringsvorm is de stoter pneumatisch gekoppeld met een door het elektro-magnetisch veld aangedreven 10 zuiger.

De elektrische spoelen kunnen vast bevestigd zijn aan de behuizing. In dat geval zal een reactiekracht door de spoelen rechtstreeks worden overgedragen aan de behuizing, en dus als trilling voelbaar zijn voor de gebruiker. In een speciale 15 uitvoeringsvorm is een spoel of spoelstelsel beweegbaar ten opzichte van de behuizing, en door middel van elastische koppelorganen zoals bijvoorbeeld veren gekoppeld met de behuizing. De reactiekracht wordt daardoor via die koppelorganen overgedragen op de behuizing, zodat de voor de 20 gebruiker voelbare trillingen aanzienlijk zijn verminderd.

Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door de hiernavolgende beschrijving onder verwijzing naar de 25 tekeningen, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, en waarin: figuur IA schematisch een sloophamer volgens de onderhavige uitvinding illustreert; figuur 1B een blokschema is dat de aansturing van de spoelen 30 illustreert; de figuren 2-4 schematisch varianten van de sloophamer volgens de onderhavige uitvinding illustreren.

Figuur IA illustreert schematisch een apparaat 1 met 35 elektrisch slagmechanisme 10. Het apparaat 1, in dit geval een elektrische sloophamer, omvat een behuizing 2 met beugels 3 waaraan een gebruiker het apparaat kan vasthouden. Een slaggereedschap 4, in het voorbeeld een beitel, is bij zijn proximale uiteinde 4a in de behuizing 2 vastgehouden, en heeft 1030643- 3 bij zijn distale uiteinde 4b een punt voor het bewerken van een materiaal zoals bijvoorbeeld steen, beton of dergelijke.

Het langwerpige slaggereedschap 4 heeft een longitudinale as I 5.

i 5 Het slagmechanisme 10 omvat een in de behuizing 2 vast gemonteerde geleider 11, typisch een buis, die is uitgelijnd met de as 5 van de beitel 4. De geleiderbuis 11 heeft een slaguiteinde 14 nabij het proximale uiteinde 4a van de beitel 4. In de geleiderbuis 11 is een stoter 12 geleid, waarbij de 10 stoter 12 een bewegingsvrijheid heeft in de lengterichting van de buis 11. De stoter 12 heeft een eerste uiterste positie in de geleiderbuis 11, in het hiernavolgende ook aangeduid als slagpositie, waarbij de stoter 12 in aanraking is met het proximale beiteluiteinde 4a.

15 Het slagmechanisme 10 omvat ten minste één langs de geleiderbuis 11 opgestelde elektromagnetische spoel 13. In figuur IA zijn drie van dergelijke spoelen weergegeven, onderling onderscheiden door toevoeging van de letters A, B of C. Het aantal spoelen kan echter verschillen van drie. De 20 spoelen kunnen onderling identieke constructie hebben, maar dat is niet essentieel.

Elke spoel 13 is ingericht om een bekrachtigings-stroom te ontvangen, en dan een magneetveld te genereren in de geleiderbuis 11, dat in staat is de stoter 12 te verplaatsen I 25 in de lengterichting van de geleiderbuis 11. Figuur 1B

illustreert, dat het slagmechanisme 10 voor het bekrachtigen van de spoelen 13 een besturingsorgaan 15 heeft, dat bijvoorbeeld een geschikt geprogrammeerde microcontroller omvat. Het besturingsorgaan 15 kan de respectieve bekrachtiging van de 30 spoelen 13 zodanig sturen, dat de stoter 12 naar het slaguiteinde 14 toe beweegt of juist in de tegenovergestelde richting, en ook kan het besturingsorgaan 15 de snelheid en/of versnelling van de stoter 12 regelen.

35 De figuren 2-4 zijn met figuur IA vergelijkbare schematische aanzichten van varianten van de sloophamer 1, waarbij ter wille van de eenvoud de behuizing 2 is weggelaten.

1030643-

---- -----I

4

Figuur 2 illustreert een variant van het apparaat 20, waarbij in de geleiderbuis 11 meerdere stoters 22A, 22B zijn opgenomen. Figuur 2 toont twee van dergelijke stoters, maar het aantal stoters kan groter zijn dan twee. De stoters werken 5 samen om de slagkracht op de beitel 4 te vergroten, maar doordat de slagkracht is verdeeld over meerdere stoters, zijn i de trillingen in het apparaat 20 verminderd.

Meer in het bijzonder is de werking als volgt. Alleen de eerste stoter 22A werkt in op de beitel 4. Deze stoter wordt 10 aangedreven door bijvoorbeeld de spoelen 13D en 13E. De tweede stoter 22B, die zich verder van de beitel 4 af bevindt, wordt aangedreven door andere spoelen, bijvoorbeeld de spoelen 13A, 13B, 13C. Het aantal spoelen dat een stoter aandrijft, is minimaal gelijk aan één, is bij voorkeur gelijk aan twee, maar 15 kan ook gelijk zijn aan drie of meer. Hoewel de twee stoters 22A en 22B vrijwel zonder wrijving in de geleiderbuis 11 verplaatsbaar zijn, sluiten zij dermate goed aan op de wanden van de geleiderbuis 11 dat er tussen de twee stoters 22A en 22B in de geleiderbuis 11 een luchtkussen 24 wordt gevormd, 20 zodat er een pneumatische koppeling is tussen de twee stoters 22A en 22B. De tweede stoter 22B wordt aangedreven in tegenfase met de eerste stoter 22A, zodanig, dat de kinetische energie van de tweede stoter 22B voor ten minste een groot deel wordt overgedragen aan de eerste stoter 22A. Aldus wordt 25 de snelheid, en daarmede de slagkracht, van de eerste stoter 22A vergroot.

Opgemerkt wordt, dat de twee stoters 22A en 22B elkaar onder normale bedrijfsomstandigheden niet raken.

30 In de uitvoeringsvorm van figuur 1 wordt de stoter 12 rechtstreeks verplaatst door het magneetveld van de spoel(en) 13. Daartoe is de stoter 12 gemaakt van een magnetisch of magnetiseerbaar materiaal, bijvoorbeeld een geschikte staalsoort. Een probleem in dit verband is, dat de stoter 35 enerzijds moet voldoen aan materiaaleisen met betrekking tot de samenwerking met het magneetveld, en anderzijds moet voldoen aan materiaaleisen met betrekking tot sterkte, vervorming, hardheid, brosheid en dergelijke in verband met de mechanische belasting door het stotend contact met de beitel 1030643- 5 4. Figuur 3 illustreert een variant van het apparaat 30, waarbij dit probleem is geëlimineerd. In de geleiderbuis 11 is een stoter 32 aanwezig, alsmede een door het magneetveld van de spoel(en) 13 verplaatsbare plunjer 33, waarbij de stoter 32 5 zich bevindt tussen de plunjer 33 en het slaguiteinde 14. Hoewel de plunjer 33 en de stoter 32 in de geleiderbuis 11 verplaatsbaar zijn, sluiten zij dermate goed aan op de wanden van de geleiderbuis 11 dat er tussen de plunjer 33 en de stoter 32 in de geleiderbuis 11 een luchtkussen 34 wordt 10 gevormd, dat een beweging van de plunjer 33 omzet in een drukverandering en aldus een op de stoter 32 inwerkende kracht. De stoter hoeft niet gemaakt te zijn van een magnetisch of magnetiseerbaar materiaal en kan geoptimaliseerd zijn voor stotende samenwerking met de beitel 4, terwijl de plunjer 33 15 niet hard of sterk hoeft te zijn en geoptimaliseerd kan zijn voor magnetische aandrijving door de spoelen. In plaats van een relatief duur materiaal dat twee verschillende functies moet vervullen, kan dus volgens figuur 3 gebruik gemaakt worden van twee verschillende materialen die elk geoptimali-20 seerd zijn voor een enkele functie, hetgeen op zich bekende en minder dure materialen kunnen zijn.

Door het luchtkussen 34 (en dit geldt ook voor het luchtkussen 24 in figuur 2) wordt op betrekkelijk eenvoudige wijze een geleidelijke versnelling van de stoter bereikt. De 25 slag (afgelegde weg) die de stoter maakt, kan aanzienlijk groter zijn dan de slag die de plunjer maakt. Omgekeerd betekent dit, dat de aandrijfspoelen compacter gebouwd kunnen worden. Alles bij elkaar kan een efficiënter en compacter slagmechanisme worden gerealiseerd.

30 Opgemerkt wordt, dat de stoter 32 en de plunjer 33 elkaar onder normale bedrijfsomstandigheden niet raken.

De spoel(en) 13 oefenen op de stoter en/of plunjer in de geleiderbuis 11 een axiaal gerichte kracht uit, die in staat 35 is om de stoter en/of plunjer te verplaatsen, maar omgekeerd wordt op de spoel(en) 13 ook een reactiekracht uitgeoefend (volgens de bekende wet ACTIE = -REACTIE). Indien de spoel(en) 13 vast zijn bevestigd aan de behuizing 2, wordt die reactiekracht onverminderd doorgegeven aan de gebruiker (terugslag).

1030643- 6

Figuur 4 illustreert een variant van het apparaat 40 waarbij dit effect aanzienlijk is verminderd. In deze variant is een spoel 43 axiaal verplaatsbaar langs de geleiderbuis 11. Figuur 4 illustreert dit voor een enkele spoel 43, maar, indien er 5 een stelsel is van meerdere spoelen, zijn die meerdere spoelen verplaatsbaar langs de geleiderbuis 11, waarbij bij voorkeur het stelsel van meerdere spoelen als een geheel verplaatsbaar is. De spoel 43 is opgesloten in een spoelhuis 42, dat vast is verbonden met de geleiderbuis 11 en/of de behuizing 2. Door 10 middel van elastische middelen 44, bij voorbeeld één of meerdere veren, is er een mechanische koppeling tussen het spoelhuis 42 en de spoel 43. Als alternatief zou die i mechanische koppeling rechtstreeks kunnen aangrijpen op de | geleiderbuis 11 en/of de behuizing 2, zodat er geen afzonder- 15 lijk spoelhuis 42 nodig is.

De op de spoel 43 werkende reactiekracht wordt nu naar de behuizing 2 doorgegeven via de veren 44, zodat, als gevolg van de massatraagheid van de spoel en de geschikt gekozen veerconstante van de veren 44, de op de behuizing 2 inwerkende 20 kracht gelijkmatiger is, hetgeen voor de gebruiker een aanzienlijke verbetering is.

Opgemerkt wordt, dat ook in de uitvoeringsvorm van figuur 2 de terugslag is verminderd. Elke stoter 22A, 22B oefent een reactiekracht uit op de bijbehorende spoelen. Omdat de twee 25 stoters 22A, 22B onderling in tegenfase bewegen, zijn ook de door de twee stoters 22A, 22B uitgeoefende reactiekrachten onderling in tegenfase, zodat die reactiekrachten elkaar grotendeels compenseren.

30 Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse varianten en modificaties mogelijk zijn binnen de beschermingsomvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.

35 Zo zouden bijvoorbeeld de onder verwijzing naar figuur 4 besproken elastische middelen 44, in plaats van veren, kunnen worden gevormd door een magnetisch veld.

Voorts kunnen de technische maatregelen die besproken zijn onder verwijzing naar figuur 4, desgewenst gecombineerd 1030643* 7 worden met de technische maatregelen die besproken zijn onder verwijzing naar figuur 2 of 3.

Voorts is het bijvoorbeeld mogelijk dat de geleiderbuis 11 in de uitvoeringsvormen die besproken zijn onder verwijzing 5 naar figuur 2 of 3 niet over zijn gehele lengte een constante diameter heeft. Een versterking van het luchtkussen-effect treedt op als de diameter van de plunjer 33 of de feitelijk als plunjer fungerende tweede stoter 22B groter is dan die van de stoter 32 respectievelijk 22A. De geleiderbuis 11 heeft dan 10 een voorste buisgedeelte met een diameter die correspondeert met die van de stoter 32 respectievelijk 22A, en een tweede buisgedeelte met grotere diameter, corresponderend met de diameter van de plunjer 33 respectievelijk de tweede stoter 22B, alsmede begrenzingsmiddelen om te voorkomen dat de stoter 15 32 respectievelijk 22A vanuit het voorste buisgedeelte het tweede buisgedeelte kan binnengaan.

1030643*

Claims (10)

1. Slagapparaat (1; 20; 30; 40), in het bijzonder een sloophamer, omvattende: een behuizing (2), bij voorkeur met één of meerdere vasthoud-beugels (3); 5 een in de behuizing (2) vastgehouden langwerpige slag-gereedschap (4) met een longitudinale as (5); een elektrisch slagmechanisme (10) dat is ingericht om op het gereedschap mechanische slagen uit te oefenen in de richting van genoemde longitudinale as (5); 10 waarbij het slagmechanisme omvat: een met genoemde longitudinale as (5) uitgelijnde geleider dl); een door de geleider (11) geleide stoter (12; 22; 32) met een bewegingsvrijheid in de richting van de genoemde longitudinale 15 as (5) ; ten minste één elektromagnetische spoel (13; 43) voor het opwekken van een magneetveld om op de stoter (12) een in de richting van de genoemde longitudinale as (5) gerichte kracht uit te oefenen. 20

2. Apparaat volgens conclusie 1, waarbij de geleider (11) een buis is, en de stoter (12) in de buis (11) heen en weer beweegbaar langs de genoemde longitudinale as (5).

3. Apparaat volgens conclusie 1 of 2, voorzien van een besturingsorgaan (15) voor het besturen van de bekrachtiging van de spoel of spoelen.

4. Apparaat (20) volgens een willekeurige der voorgaande 30 conclusies, waarbij meerdere stoters (22A, 22B) axiaal met elkaar samenwerken.

5. Apparaat volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij een stoter rechtstreeks wordt aangedreven 35 door een magneetveld en daartoe is gemaakt van een magnetisch of magnetiseerbaar materiaal. 1030643-_ I . 9

6. Apparaat (20; 30) volgens een willekeurige der voorgaande conclusies 1-3, waarbij de geleider (11) is uitgevoerd als een buis, waarbij in de buis (11) een stoter (22A; 32) en een 5 magnetisch verplaatsbare plunjer (22B; 33) zijn opgesteld, en waarbij de stoter (22A; 32) pneumatisch is gekoppeld met de plunjer (22B; 33) door middel van een luchtkussen (34).

7. Apparaat (20) volgens conclusie 6, waarbij zowel de stoter 10 (22A) als de plunjer (22B) magnetisch worden aangedreven.

8. Apparaat (30) volgens conclusie 6, waarbij alleen de plunjer (33) magnetisch wordt aangedreven.

9. Apparaat (20; 30) volgens een willekeurige der voorgaande conclusies 6-8, waarbij de plunjer (22B; 33) een diameter heeft die verschilt van de diameter van de stoter (22A; 32).

10. Apparaat (40) volgens een willekeurige der voorgaande 20 conclusies, waarbij een spoel (43) een axiale bewegingsvrijheid heeft langs de geleider (11), en door middel van elastische koppelorganen (44) is gekoppeld met de geleider (11) of de behuizing (2). 1030643-