WO2016059017A1 - MEIßELNDE HANDWERKZEUGMASCHINE - Google Patents

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Eric Mascall
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Hilti Aktiengesellschaft
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    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/005—Arrangements for adjusting the stroke of the impulse member or for stopping the impact action when the tool is lifted from the working surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/255—Switches

Definitions

  • the present invention relates to a chisel hand tool with a motor-driven pneumatic impact mechanism and a control method.
  • EP 1 170095 A2 discloses a rotary hammer having a pneumatic percussion driven by a motor.
  • the hammer mechanism has a periodically forcibly excited exciter piston along a working axis.
  • An air spring formed by a pneumatic chamber between the exciter piston and a racket couples the racket to the exciter piston. Efficient operation of the impact mechanism is achieved with a nominal stroke rate of the club;
  • the motor rotates at a corresponding nominal speed.
  • the hammer detects idling of the hammer mechanism. Idling typically occurs when the user lifts the hammer from a ground and blows the tool into the air. The hammer reduces the engine speed when idling.
  • the rotary hammer automatically increases the speed from the idling speed to the nominal speed when the user attaches the hammer to the ground with the tool.
  • the reduction of the speed to the idling speed is perceived by the user, when the tool is initially applied, the drivetrain initially delivers only a small amount of power until the motor has accelerated to the nominal speed.
  • a chisel hand tool has a motor and a pneumatic percussion driven by the motor.
  • the user can choose between at least two idle speeds via a selector switch.
  • a motor control regulates in chiseling operation a speed of the motor to a nominal speed.
  • the nominal speed is not adjustable by the user and given for optimum efficiency of the impact mechanism.
  • the engine control adjusts the engine speed to the selected idle speed when the hammer mechanism is idling. At least one of the selectable idle speeds is greater than the nominal speed.
  • the hand tool has a fast response and high Degrading performance. Another of the selectable idle speeds may be equal to the nominal speed.
  • the Schlagtechnik starts slower and allows finer work.
  • the power tool has exactly two adjustable idle speeds, one greater than nominal and one equal to nominal speed.
  • Fig. 1 a hammer drill
  • Fig. 1 shows, as an example of a chiseling hand tool machine schematically a hammer drill 1.
  • the hammer drill 1 has a tool holder 2, in which a shank end 3 of a tool, e.g. a chisel 4, can be used.
  • a primary drive of the hammer drill 1 is a motor 5, which drives a striking mechanism 6 and an output shaft 7.
  • a battery pack or power cord supplies power to the motor 5.
  • a user can perform the hammer drill 1 by means of a handle 8 and take the hammer drill 1 by means of a system switch 9 in operation.
  • the hammer drill 1 rotates the chisel 4 continuously about a working axis 10 and can thereby beat the chisel 4 in the direction of impact 11 along the working axis 10 into a base.
  • the percussion 6 is a pneumatic percussion 6.
  • An exciter piston 12 and a racket 13 are guided in a guide tube 14 in the striking mechanism 6 along the working axis 10 movable.
  • the exciter piston 12 is coupled via a swash plate 15 to the motor 5 and forced to a periodic, linear movement.
  • a wobble finger 16 connects the swash plate 15 with the excitation piston 12.
  • An air spring formed by a pneumatic chamber 17 between the exciter piston 12 and the racket 13 couples a movement of the racket 13 to the movement of the exciter piston 12.
  • the bat 13 can strike directly on a rear end of the bit 4 or indirectly via a substantially quiescent striker 18 a portion of its pulse on the chisel. 4 transfer.
  • the striking mechanism 6 and preferably the further drive components are arranged within a machine housing 19.
  • a motor controller 20 controls the speed of the motor 5.
  • the speed is adjusted in the chiseling operation to a nominal speed.
  • the Schlagtechnik 6 has the highest efficiency at the nominal speed.
  • the movement of the racket 13 has due to the mass of the racket 13 and the coupling strength of the air spring, a natural periodicity, to which the periodicity of the movement of the exciter piston 12 is tuned at the nominal speed.
  • the pneumatic chamber 17 is hermetically sealed from the environment. An air inflow or leakage air leakage is orders of magnitude less than the volume moved by the exciter piston 12.
  • the striking mechanism 6 has a valve 21, which allows an exchange of air of the pneumatic chamber 17 with the environment.
  • the valve 21 is essentially a radial opening in the guide tube 14, which is closed or opened relative to the pneumatic chamber 17 by the racket 13.
  • the bat 13 is stopped in chiseling operation in the direction of impact 11 by the striker 18 or the tool in a point of impact, which are pushed by the contact pressure of the user in the percussion mechanism 6 to a stop 22.
  • the opening is offset in the direction of impact 11 as far as the impact point that the bat 13 covers the opening in the impact point.
  • a motor controller 20 may detect the idling, for example, at the lower power consumption of the motor 5. For example, the engine controller 20 compares the power consumption with a first threshold. The engine controller 20 reduces the speed of the engine to an idling speed.
  • the engine 5 maintains the idle speed as long as the user keeps the system switch 9 pressed.
  • the motor controller 20 increases the speed of the motor 5 to the nominal speed as soon as the user presses the hammer 1 to the ground.
  • pressing the valve 21 is closed and the racket 13 to the excitation piston 12, albeit inefficient, coupled.
  • the current consumption of the motor 5 rises above a second threshold, which is lower than the first threshold value.
  • the hammer drill 1 has a selector switch 24, via which the idle speed is set.
  • the selector switch 24 has, for example, two positions.
  • the idle speed is greater in the first position than in the second position.
  • the first idling speed is for example between 120% to 140% of the nominal speed.
  • the first idle speed is preferably at the threshold at which the pneumatic impact mechanism 6 just starts. At a higher speed, the excitation piston 12 moves too fast to excite the bat 13 via the air spring.
  • the second idle speed is equal to the nominal speed, for example.
  • Idle can be done in place of or in addition to current sensing via other sensors.
  • a position sensor can detect the position of the beatpiece 18. If the striker 18 abuts on the stop 22, the hammer drill 1 is in the chiseling operation, the striker 18 is displaced relative to the stop 22, the hammer drill 1 is in the idle.

Landscapes

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

Abstract

Eine erfindungsgemäße meißelnde Handwerkzeugmaschine (1) hat einen Motor (5) und ein pneumatisches Schlagwerk (6), das von dem Motor (5) angetrieben wird. Der Anwender kann über einen Wahlschalter (24) zwischen wenigstens zwei Leerlauf-Drehzahlen wählen. Eine Motorsteuerung (20) regelt im meißelnden Betrieb eine Drehzahl des Motors (5) auf eine nominelle Drehzahl. Die nominelle Drehzahl ist von dem Anwender nicht einstellbar und in Hinblick auf eine optimale Effizienz des Schlagwerks (6) vorgegeben. Die Motorsteuerung (20) stellt die Drehzahl des Motors (5) auf die gewählte Leerlauf-Drehzahl ein, wenn das Schlagwerk (6) im Leerlauf ist. Wenigstens eine der wählbaren Leerlauf-Drehzahlen ist größer als die nominelle Drehzahl.

Description

Meißelnde Handwerkzeugmaschine
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine meißelnde Handwerkzeugmaschine mit einem motorgetriebenen pneumatischen Schlagwerk und ein Steuerungsverfahren.
EP 1 170095 A2 offenbart einen Bohrhammer, der ein von einem Motor angetriebenes pneumatisches Schlagwerk aufweist. Das Schlagwerk hat einen von dem Motor längs einer Arbeitsachse periodisch zwangserregten Erregerkolben. Eine Luftfeder ausgebildet durch eine pneumatische Kammer zwischen dem Erregerkolben und einem Schläger koppelt den Schläger an den Erregerkolben an. Ein effizienter Betrieb des Schlagwerks wird bei einer nominellen Schlagzahl des Schlägers erreicht; der Motor dreht mit einer entsprechenden nominellen Drehzahl. Der Bohrhammer erkennt einen Leerlauf des Schlagwerks. Der Leerlauf ergibt sich typischerweise, wenn der Anwender den Bohrhammer von einem Untergrund abhebt und das Werkzeug in die Luft schlägt. Der Bohrhammer reduziert die Drehzahl des Motors im Leerlauf. Der Bohrhammer erhöht automatisch die Drehzahl von der Leerlauf-Drehzahl auf die nominelle Drehzahl, wenn der Anwender den Bohrhammer mit dem Werkzeug an den Untergrund ansetzt. Die Absenkung der Drehzahl auf die Leerlauf- Drehzahl nimmt der Anwender wahr, wenn beim Ansetzen des Werkzeugs das Schlagwerk anfänglich nur eine geringe Leistung abgibt, bis der Motor auf die nominelle Drehzahl beschleunigt ist. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße meißelnde Handwerkzeugmaschine hat einen Motor und ein pneumatisches Schlagwerk, das von dem Motor angetrieben wird. Der Anwender kann über einen Wahlschalter zwischen wenigstens zwei Leerlauf-Drehzahlen wählen. Eine Motorsteuerung regelt im meißelnden Betrieb eine Drehzahl des Motors auf eine nominelle Drehzahl. Die nominelle Drehzahl ist von dem Anwender nicht einstellbar und in Hinblick auf eine optimale Effizienz des Schlagwerks vorgegeben. Die Motorsteuerung stellt die Drehzahl des Motors auf die gewählte Leerlauf-Drehzahl ein, wenn das Schlagwerk im Leerlauf ist. Wenigstens eine der wählbaren Leerlauf-Drehzahlen ist größer als die nominelle Drehzahl. Die Handwerkzeugmaschine hat ein schnelles Ansprechverhalten und eine hohe Abbauleistung. Eine andere der wählbaren Leerlauf-Drehzahlen kann gleich der nominellen Drehzahl sein. Das Schlagwerk startet langsamer und ermöglicht feinere Arbeiten. Beispielsweise hat die Handwerkzeugmaschine genau zwei einstellbare Leerlauf- Drehzahlen, eine die größer als die nominelle und eine die gleich der nominellen Drehzahl ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Bohrhammer
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines Meißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Batteriepaket oder eine Netzleitung versorgt den Motor 5 mit Strom. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Meißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Meißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erregerkolben 12 und ein Schläger 13 sind in einem Führungsrohr 14 in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erregerkolben 12 ist über eine Taumelscheibe 15 an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Ein Taumelfinger 16 verbindet die Taumelscheibe 15 mit dem Erregerkolben 12. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 17 zwischen dem Erregerkolben 12 und dem Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregerkolbens 12 an. Der Schläger 13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Meißels 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Döpper 18 einen Teil seines Impulses auf den Meißel 4 übertragen. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 19 angeordnet.
Eine Motorsteuerung 20 kontrolliert die Drehzahl des Motors 5. Die Drehzahl ist in dem meißelnden Betrieb auf eine nominelle Drehzahl ausgeregelt. Das Schlagwerk 6 hat bei der nominellen Drehzahl die höchste Effizienz. Die Bewegung des Schlägers 13 hat bedingt durch die Masse des Schlägers 13 und die Kopplungsstärke der Luftfeder eine natürliche Periodizität, auf welche die Periodizität der Bewegung des Erregerkolbens 12 bei der nominellen Drehzahl abgestimmt ist.
Die pneumatische Kammer 17 ist gegenüber der Umgebung luftdicht abgeschlossen. Ein Lufteinstrom oder Luftausstrom durch Leckage ist um Größenordnungen geringer als das von dem Erregerkolben 12 bewegte Volumen. Das Schlagwerk 6 hat ein Ventil 21 , das einen Luftaustausch der pneumatischen Kammer 17 mit der Umgebung ermöglicht. Das Ventil 21 ist im Wesentlichen eine radiale Öffnung in dem Führungsrohr 14, welche gegenüber der pneumatischen Kammer 17 durch den Schläger 13 verschlossen bzw. geöffnet wird. Der Schläger 13 wird im meißelnden Betrieb in Schlagrichtung 11 durch den Döpper 18 oder das Werkzeug in einem Schlagpunkt gestoppt, welche durch den Anpressdruck des Anwenders in das Schlagwerk 6 bis zu einem Anschlag 22 hineingeschoben sind. Die Öffnung ist in Schlagrichtung 11 soweit gegenüber dem Schlagpunkt versetzt, dass der Schläger 13 im Schlagpunkt die Öffnung abdeckt. Wenn der Anpressdruck fehlt, können das Werkzeug und der Döpper 18 gegenüber dem Anschlag 22 in Schlagrichtung 11 versetzt liegen. Der Schläger 13 gleitet entsprechend über den Schlagpunkt hinaus, bevor er durch den Döpper 18 gestoppt wird. Die Öffnung ist längs der Arbeitsachse 10 so angeordnet, dass der Schläger 13 die Öffnung freigibt, ergo die pneumatische Kammer 17 mit der Öffnung längs der Arbeitsachse 10 überlappt. Der Luftaustausch der Umgebung mit der pneumatischen Kammer 17 entkoppelt den Schläger 13 von dem Erregerkolben 12. Das Schlagwerk 6 ist in einem Leerlauf. Eine Motorsteuerung 20 kann den Leerlauf beispielsweise an der geringeren Stromaufnahme des Motors 5 erkennen. Die Motorsteuerung 20 vergleicht beispielsweise die Stromaufnahme mit einem ersten Schwellwert. Die Motorsteuerung 20 reduziert die Drehzahl des Motors auf eine Leerlauf-Drehzahl. Der Motor 5 hält die Leerlauf-Drehzahl aufrecht, solange der Anwender den Systemschalter 9 betätigt hält. Die Motorsteuerung 20 erhöht die Drehzahl des Motors 5 auf die nominelle Drehzahl, sobald der Anwender den Bohrhammer 1 an den Untergrund anpresst. Bei dem Anpressen wird das Ventil 21 geschlossen und der Schläger 13 an den Erregerkolben 12, wenn auch ineffizient, angekoppelt. Die Stromaufnahme des Motors 5 steigt über einen zweiten Schwellwert, welcher geringer als der erste Schwellwert ist.
Der Bohrhammer 1 hat einen Wahlschalter 24, über welchen die Leerlauf-Drehzahl eingestellt wird. Der Wahlschalter 24 hat beispielsweise zwei Stellungen. Die Leerlauf- Drehzahl ist in der ersten Stellung größer als in der zweiten Stellung. Die erste Leerlauf- Drehzahl liegt beispielsweise zwischen 120 % bis 140 % der nominellen Drehzahl. Die erste Leerlauf-Drehzahl liegt vorzugsweise an der Schwelle, an welcher das pneumatische Schlagwerk 6 gerade noch anläuft. Bei einer höheren Drehzahl bewegt sich der Erregerkolben 12 zu schnell, um den Schläger 13 über die Luftfeder anzuregen. Die zweite Leerlauf-Drehzahl ist beispielsweise gleich der nominellen Drehzahl.
Der Leerlauf kann anstelle oder zusätzlich zu der Stromerfassung über andere Sensoren erfolgen. Beispielsweise kann ein Positionssensor die Stellung des Döppers 18 erfassen. Liegt der Döpper 18 an dem Anschlag 22 an, ist der Bohrhammer 1 in dem meißelnden Betrieb, ist der Döpper 18 gegenüber dem Anschlag 22 verschoben, ist der Bohrhammer 1 in dem Leerlauf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Meißelnde Handwerkzeugmaschine (1 ) mit
einem Motor (5),
einem pneumatischen Schlagwerk (6), das einen von dem Motor (5) zwangserregten
Erregerkolben (12) und einen über eine pneumatische Kammer (17) an den Erregerkolben (12) angekoppelten Schläger (13) aufweist,
einem Wahlschalter (24) zum Wählen einer Leerlauf-Drehzahl zwischen wenigstens einer ersten Leerlauf-Drehzahl und einer zweiten Leerlauf-Drehzahl,
einer Motorsteuerung (20), die im meißelnden Betrieb eine Drehzahl des Motors (5) auf eine nominelle Drehzahl regelt, und in einem Leerlauf die Drehzahl des Motors (5) in Abhängigkeit des Wahlschalters (24) auf die gewählte Leerlauf-Drehzahl regelt, wobei die erste Leerlauf-Drehzahl größer als die nominelle Drehzahl ist.
2. Meißelnde Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leerlauf-Drehzahl zwischen 120 % und 140 % der nominellen Drehzahl liegt.
3. Meißelnde Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leerlauf-Drehzahl gleich der nominellen Drehzahl ist.
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