DE10160864A1

DE10160864A1 - Axial schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät

Info

Publication number: DE10160864A1
Application number: DE10160864A
Authority: DE
Inventors: Orestis Voulkidis; Hans Boeni
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-26
Also published as: EP1319477A1; EP1319477B1; US20030116333A1; DE50214358D1; CN1298471C; US6799643B2; JP2003191178A; CN1424166A

Abstract

Ein Elektrohandwerkzeuggerät (1) zur zumindest teilweise axial schlagenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Schlagwerk (2), mit einem Handgriff (4) und mit einem elektronischen Steuermittel (5) für zumindest einen Leistungsparameter des Elektrohandwerkzeuggerätes, wobei ein flächiger Kraftsensor (6, 6') zwischen zumindest zwei, zumindest teilweise quer zur Schlagachse (A) orientierten, einander zugeordneten Pressflächen (7a, 7b) zur gleitbewegungsfreien Erfassung der vom Nutzer in Richtung auf das Werkstück ausgeübten Anpresskraft (F, F') angeordnet ist und dass das Steuermittel (5) mit dem Kraftsensor (6, 6') steuerbar verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein zumindest teilweise axial schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät wie ein Bohrmeisselgerät oder Meisselgerät zum Abbau von Gestein.
Bei derartigen schlagenden Elektrohandwerkzeuggeräten wird die in einem Schlagwerk erzeugte, axiale Schlagenergie über das Schlagwerkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks verwendet, wobei ein Teil dieser Energie über den Handgriff auf den Nutzer zurückwirkt und in der Hand störende Vibrationen verursacht.
Mit einer höheren Anpresskraft am Handgriff ist bei axial schlagenden Handwerkzeuggeräten der intuitive Wunsch nach einer höheren Abbauleistung verbunden, im Gegensatz zu rein drehenden Handwerkzeuggeräten, welche teilweise bei hoher Anpresskraft extra langsam drehen sollen. Leistungsparameter für die Abbauleistung sind insbesondere die Schlagstärke, Schlagfrequenz und optional die Drehzahl des Schlagwerkzeuges.

Nach der DE 196 49 468 sind Steuerfunktionen des Elektrohandwerkzeuggerätes im Führungshandgriff oder im Hilfshandgriff angeordnet. Nach der DE 38 43 960 wird die Steuerelektronik eines Elektrohandwerkzeuggerätes über ein schleiferloses Potentiometer mit einem Druckpolster gesteuert. Nach der DE 195 10 365 ist bei einem derartigen schleiferlosen Potentiometer im Stellglied zwischen der Druckplatte und dem Sensor ein komprimierbares Medium in Form eines Fluids zur Druckübertragung angeordnet. Nach der US 4250434 ist ein, zur Steuerung einer Maschine dienender, elektropneumatischer Sensor als elastischer Druckschlauch ausgebildet. Nach der DE 197 03 746 ist an der hinteren Griffschale am Handgriff eines Elektrohandwerkzeuggerätes ein Dämpfungselement angeordnet. Nach der US 5987705 weist ein fluidgepolsterter Handgriff einen Drucksensor auf, welcher zur Regelung der Pumpe zur Erzeugung des vibrationsdämpfenden Fülldrucks dient.

Nach der DE 33 16 013 ist mit einem Stellglied am Gehäuse die axiale Schlagenergie eines Bohrhammers stufenlos einstellbar. Nach der DE 42 31 986 erfolgt eine mechanische Steuerung der Kupplung des Schlagwerks eines Bohrhammers über die Anpresskraft des Elektrohandwerkzeuggerätes an das Werkstück. Die dazu erforderlichen, zueinander beweglich aneinander abgleitenden Teile vermindern im rauhen Umfeld des Bauhauptgewerbes bspw. durch eingetragenen Staub, die Ausfallsicherheit des Elektrohandwerkzeuggerätes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer gleitbewegungsfreien Realisierung zur intuitiven Steuerung der Leistungsparameter, insbesondere der axialen Schlagenergie, eines zumindest teilweise axial schlagenden Elektrohandwerkzeuggerätes. Ein weiterer Aspekt besteht in der Verminderung der auf die Hand des Nutzers übertragenen Vibrationen.

Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im wesentlichen weist ein zumindest teilweise axial schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät einen Handgriff und für zumindest einen Leistungsparameter ein elektronisches Steuermittel auf, welches von einem flächigen Kraftsensor, der zwischen zwei, zumindest teilweise quer zur Schlagachse angeordneten, einander zugeordneten Pressflächen angeordnet ist und die vom Nutzer auf den Handgriff in Richtung auf das Werkstück ausgeübte Anpresskraft gleitbewegungsfrei erfasst, steuerbar ist.

Durch die vom flächigen Kraftsensor zwischen den einander zugeordneten Pressflächen gleitbewegungsfreie Erfassung der Anpresskraft zur elektronischen Steuerung der Leistungsparameter ist diese auch im rauhen Umfeld ausfallsicher.

Vorteilhaft ist der flächige Kraftsensor als ein elektropneumatischer Sensor ausgebildet, welcher zwischen einer Druckfläche und dem Kraftsensorelement ein hohles pneumatisches Kraftübertragungsglied aufweist, wodurch dieser sehr einfach, sensibel und robust ist.

Vorteilhaft ist das Kraftübertragungsglied mit einem leicht deformierbaren oder fluiden Druckübertragungsmedium gefüllt, bspw. einem Pneumatiköl, einem Gel oder einem hoch viscoelastischen Festkörper, welcher verdunstungsfrei und nicht frei fliessfähig ist.

Vorteilhaft ist das hohle pneumatische Kraftübertragungsglied als Kissen oder Schlauch ausgebildet, deren Querschnitte durch die Anpresskraft zusammengedrückt und dadurch derart deformiert werden, dass der hydrostatische Druck des Druckübertragungsmediums steigt.

Vorteilhaft ist der flächige Kraftsensor vorne im Elektrohandwerkzeuggerät unter der axialen Lagerung der Werkzeugaufnahme bspw. dem Spindel-Kugellager angeordnet, wodurch die gesamte Anpresskraft gemessen wird.

Vorteilhaft ist das Kraftübertragungsglied bis zum Handgriff verlängert, wodurch die Messung der gesamten Anpresskraft am Kraftsensorelement im Handgriff möglich ist.

Vorteilhaft sind die Pressflächen bezüglich des Kraftflusses zwischen dem Schlagwerk und der Grifffläche des Handgriffs angeordnet, weiter vorteilhaft an der werkzeugseitigen axialen Festlegung des Schlagwerks zur äusseren Gehäuseschale mit dem Handgriff oder an der modularen Festlegung des Antriebsmoduls zum Griffmodul mit dem Handgriff.

Vorteilhaft ist das Kraftübertragungsglied quer zur Schlagachse flächig ausgebildet und weiter vorteilhaft zwischen dem Handgriff und einer vibrationsgedämpften Griffschale angeordnet, wodurch Vibrationen innerhalb des Druckübertragungsmediums gedämpft und somit nur vermindert auf die Hand des Nutzers übertragen werden.

Vorteilhaft ist zusätzlich der Seitenhandgriff mit einem derartigen Kraftübertragungsglied zur Ausbildung eines flächigen Kraftsensors ausgebildet, welches mit einem weiteren Kraftsensorelement versehen und über Signalleitungen elektrisch mit dem Kraftsensorelement des Handgriffs verbunden ist, wodurch in Summe die Anpresskräfte sowohl des Handgriffs als auch des Seitenhandgriffs zur Steuerung benutzt werden.

Alternativ vorteilhaft ist das Kraftübertragungsglied des Seitenhandgriffs direkt über einen Verbindungsschlauch pneumatisch mit dem Kraftübertragungsglied des Handgriffs verbunden, wodurch ein gemeinsames Kraftsensorelement ausreichend ist und keine, in den vorderen Teil des Handwerkzeuggerätes hineinführende, spannungsführenden Leitungen notwendig sind, wodurch diesbezügliche Sicherheitsprobleme vermieden werden.

Vorteilhaft ist der flächige Kraftsensor über einen Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz kleiner 30 Hz mit dem Steuermittel verbunden, welche die niederfrequenten Steuersignale herausfiltert und die höherfrequenten Vibrationen unterdrückt.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit
Fig. 1 als Elektrohandwerkzeuggerät
Fig. 2 als Kraftsensor
Nach Fig. 1 weist ein axial schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät 1 mit einem ein Schlagwerk 2 antreibenden Elektromotor 3 einen Handgriff 4 und ein als Phasenanschnittssteuerung ausgebildetes elektronisches Steuermittel 5 auf, welches mit einem senkrecht zur Schlagachse A angeordneten, flächigen Kraftsensor 6, der die vom Nutzer in Richtung auf das Werkstück ausgeübte Anpresskraft F auf den Handgriff 4 gleitbewegungsfrei erfasst, steuerbar verbunden ist. Der Kraftsensor 6 befindet sich gleitbewegungsfrei zwischen zwei einander zugeordneten Pressflächen 7a, 7b, welche sich zwischen dem Schlagwerk 2 und der Grifffläche 8 des Handgriffs 4 anordnen. Schematisch dargestellt sind die vorteilhaften Pressflächen 7a, 7b jeweils bei I an der werkzeugseitigen axialen Festlegung des Schlagwerks 2 zur äusseren Gehäuseschale 9 mit dem Handgriff 4, bei II an der modularen Festlegung des Antriebsmoduls 10 zum Griffmodul 11 mit dem Handgriff 4 und bei III zwischen dem Handgriff 4 und einer durch den flächigen Kraftsensor 6 vibrationsgedämpften Griffschale 12 angeordnet. Ein Seitenhandgriff 13 ist über den Verbindungsschlauch 14 direkt pneumatisch mit dem Handgriff 4 verbunden. Der kreisringförmige Kraftsensor 6" ist vorne im Elektrohandwerkzeuggerät 1 unter der axialen Lagerung einer Werkzeugaufnahme 20 im Spindel-Kugellager 21 angeordnet und mit dem Verbindungsschlauch 14 bis zum Handgriff 4 verlängert.
Nach Fig. 2 ist der flächige Kraftsensor 6 als ein elektropneumatischer Sensor ausgebildet, welcher zwischen einer Druckfläche 15 und dem Kraftsensorelement 16 ein hohles pneumatisches Kraftübertragungsglied 17 aufweist, welches mit einem leicht deformierbaren Druckübertragungsmedium 18 gefüllt ist und als flächig verlaufender Schlauch ausgebildet ist. Dem Kraftsensor 6 ist im Ausgang zum Steuermittel 5 ein Tiefpassfilter 19 nachgeschaltet.

Claims

1. Elektrohandwerkzeuggerät zur zumindest teilweise axial schlagenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Schlagwerk (2), mit einem Handgriff (4) und mit einem elektronischen Steuermittel (5) für zumindest einen Leistungsparameter des Elektrohandwerkzeuggerätes, dadurch gekennzeichnet, dass ein flächiger Kraftsensor (6, 6') zwischen zumindest zwei, zumindest teilweise quer zur Schlagachse (A) orientierten, einander zugeordneten Pressflächen (7a, 7b) zur gleitbewegungsfreien Erfassung der vom Nutzer in Richtung auf das Werkstück ausgeübten Anpresskraft (F, F') angeordnet ist und dass das Steuermittel (5) mit dem Kraftsensor (6, 6') steuerbar verbunden ist.

2. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Kraftsensor (5) als ein elektropneumatischer Sensor ausgebildet ist, welcher zwischen einer Druckfläche (15) und dem Kraftsensorelement (16) ein hohles pneumatisches Kraftübertragungsglied (17, 17') aufweist.

3. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (17, 17') mit einem leicht deformierbaren oder fluiden Druckübertragungsmedium (18) gefüllt ist.

4. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (17, 17') als Kissen oder Schlauch ausgebildet ist.

5. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Seitenhandgriff (13) mit einem weiteren Kraftübertragungsglied (17') zur Ausbildung eines weiteren flächigen Kraftsensors (6') ausgebildet ist.

6. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Kraftsensor (6, 6') vorne im Elektrohandwerkzeuggerät unter der axialen Lagerung einer Werkzeugaufnahme angeordnet ist.

7. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (17, 17') bis zum Handgriff (4) verlängert ist.

8. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (7a, 7b) bezüglich des Kraftflusses zwischen dem Schlagwerk (2) und der Grifffläche des Handgriffs (4) angeordnet sind, weiter optional an der werkzeugseitigen axialen Festlegung des Schlagwerks (2) zu einer äusseren Gehäuseschale (9) mit dem Handgriff (4) oder an der modularen Festlegung des Antriebsmoduls (10) zu einem Griffmodul (11) mit dem Handgriff (4).

9. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (7a, 7b) zwischen einem Handgriff (4) und einer vibrationsgedämpften Griffschale (12) angeordnet sind.

10. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (17, 17') eines Seitenhandgriffs (13) direkt über einen Verbindungsschlauch (14) pneumatisch mit dem Kraftübertragungsglied (17, 17') des Handgriffs (4) verbunden ist.

11. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Kraftsensor (6, 6') über einen Tiefpassfilter (19) mit einer Grenzfrequenz kleiner 30 Hz mit dem Steuermittel (5) verbunden ist.