EP3083155B1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

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EP3083155B1
EP3083155B1 EP14812196.5A EP14812196A EP3083155B1 EP 3083155 B1 EP3083155 B1 EP 3083155B1 EP 14812196 A EP14812196 A EP 14812196A EP 3083155 B1 EP3083155 B1 EP 3083155B1
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EP
European Patent Office
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anvil
striker
anvil portion
power tool
guide
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EP14812196.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3083155A1 (de
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Aaron Wiedner
Thomas Hofbrucker
Eduard Pfeiffer
Markus Hartmann
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/06—Hammer pistons; Anvils ; Guide-sleeves for pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/24—Damping the reaction force
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    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
    • B25D2217/0015—Anvils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
    • B25D2217/0019—Guide-sleeves
    • 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
    • B25D2250/225—Serrations

Definitions

  • the present invention relates to a hand machine tool, as from the DE 10323606 A1 known and described in the preamble of claim 1.
  • the hand tool according to the invention according to claim 1 has a tool holder for receiving a tool on a working axis and an electric motor.
  • a pneumatic striking mechanism has an exciter which is periodically moved back and forth by the motor parallel to the working axis, a striker movable on the working axis, which is coupled to the exciter via an air spring, and a striker which is movably arranged on the working axis and which is arranged in the striking direction after the Racket is arranged.
  • the striker has a cylindrical striker section with a diameter and in the striker section several grooves extending over the entire length of the striker section. A cross-sectional area of the striking section is at most 5% smaller than a circular area defined by the diameter.
  • the cross-sectional area of the anvil section is preferably at least 1.0% smaller than the circular area.
  • the grooves enable a low and defined air exchange, which brakes the striker in the event of an empty stroke.
  • a guide sleeve has a cylindrical guide section in which the cylindrical striker section is guided. An inner diameter of the guide section is equal to the diameter of the striking section. The cylindrical inner surface of the guide section is smooth and unstructured.
  • Fig. 1 shows schematically a hammer drill 1 as an example of a chiseling hand machine tool .
  • the hammer drill 1 has a tool holder 2, into which a shaft end 3 of a tool, for example one of the drill 4, can be inserted.
  • a battery pack 8 or a power line supplies the motor 5 with current.
  • a user can guide the hammer drill 1 by means of a handle 9 and put the hammer drill 1 into operation by means of a system switch 10 .
  • the rotary hammer 1 continuously rotates the drill 4 about a working axis 11 and can strike the drill 4 in a direction of impact 12 along the working axis 11 in a subsurface.
  • the striking mechanism 6 is a pneumatic striking mechanism 6.
  • An excitation piston 13 and a striker 14 are movably guided in the guide tube 15 in the striking mechanism 6 along the working axis 11 .
  • the excitation piston 13 is coupled to the motor 5 via an eccentric 16 and is forced to perform a periodic, linear movement.
  • a connecting rod 17 connects the eccentric 16 to the exciter piston 13.
  • An air spring formed by a pneumatic chamber 18 between the exciter piston 13 and the striker 14 couples a movement of the striker 14 to the movement of the exciter piston 13 .
  • the striker 14 strikes a striker 19 , which forwards the blow to the drill 4 .
  • the striking mechanism 6 and preferably the further drive components are arranged within a machine housing 20 .
  • the anvil 19 has three in the impact direction 12 consecutive portions 21, 22 23.
  • the three (Döpper-) sections 21, 22, 23 are substantially cylindrical.
  • the front, first section 21 forms a striking face 24, on which the striker 14 strikes.
  • the rear, third section 23 forms the impact-emitting impact surface 25, which transmits the impact to the drill 4 .
  • the rear section 23 is the longest three sections and serves to axially guide the striker 19.
  • the second and middle Section 22 also serves to axially guide the striker 19.
  • the striker 19 is movable along the working axis 11 and is inhibited in the radial direction by the two sections 22, 23 .
  • the diameter 26 of the central section 22 is larger than the diameter 27 of the front and rear sections 21, 23.
  • the central section 22 is adjoined on both sides by two conical sections 28 which merge into the front and rear sections 21, 23 .
  • the middle section 22 has a knurled lateral surface 29.
  • the knurling produces a plurality of, for example more than 20, identical grooves 30.
  • the grooves 30 are, for example, parallel to the working axis 11.
  • FIG. 4 shows an exaggerated depth and width of the grooves 30.
  • the depth is preferably in the range from 0.25% to 2.5% of the diameter 26 of the section 22.
  • the width of the grooves 30 can be approximately equal to the depth of the grooves 30 .
  • the number of grooves 30 and their dimensions reduce the cross-sectional area of the central section 22 compared to the corresponding un-knurled solid cylinder.
  • the cross-sectional area is at most 5% and preferably at least 1.0% less than a circular area whose diameter is equal to the diameter of the central section 22 .
  • Each of the grooves 30 extends over the entire length 31 of the central section 22, ie the grooves 30 begin and end at the conical sections 28.
  • the anvil 19 is guided strictly coaxially to the working axis 11 by a guide sleeve 32 .
  • the guide sleeve 32 is manufactured with a radial clearance of 10 ⁇ m so that the striker 19 can slide in the guide sleeve 32 .
  • the guide sleeve 32 lies in the radial direction on the middle striking section 22 and the third section 23 .
  • the guide sleeve 32 has a first guide section 33 and, in the direction of impact 12, a second guide section 34.
  • the first guide section 33 guides the middle striker section 22, and accordingly the inside diameter of the first guide section 33 is equal to the diameter 26 of the middle striker section 22.
  • the second guide section 34 guides the third striker section 23 and has an inner diameter equal to the smaller diameter 27 of the third striker section 23.
  • the first striker section 21 is unguided.
  • the inner surfaces of the guide sleeve 32, in particular of the two guide sections 33, 34, are smooth without any structures, such as grooves, grooves, holes, etc. introduced therein.
  • a funnel-shaped surface 35 connects the first guide section 33 to the second guide section 34.
  • the funnel-shaped surface 35 serves for the anvil 19 as a stop 12 in the direction of impact, the funnel-shaped surface 35 is preferably formed complementary to the pointing in the direction of impact 12 conical portion 28 of the striker 19th
  • the striker 19 has a further stop 36, against which the striker 19 rests in the basic position against the striking direction 12 .
  • the striker 19 and the guide 32 close an air chamber 35 .
  • the grooves 30 in the anvil 19 constitute the single channel through which air in the air chamber 35 can enter and exit the air chamber 35th
  • the air is strongly compressed by the striker 19 when it flies in the direction of impact 12 due to a blow.
  • a displacement rate of the air displaced by the fast-flying striker 19 is higher than the exit rate of the air from the air chamber 35 through the grooves 30 forming the channel.
  • the increasing pressure in the air chamber brakes the striker 19 . As soon as the striker 19 has clearly lost speed, the exit rate exceeds the displacement rate. The pressure drops.
  • the striker 19 is braked in the direction of impact 12 , but is not moved against the direction of impact 12 by the air.
  • the guide sleeve 32 can be suspended in the machine housing 20 so that it can move in the direction of impact 12 .
  • a gap 37 separates an end face of the guide sleeve 32 pointing in the direction of impact 12 from the machine housing 20.
  • a damping element 38 for example a ring made of rubber, prestresses the guide sleeve 32 against the direction of impact 12 .
  • the guide sleeve 32 is deflected against the damping element 38 in the direction of impact.

Landscapes

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

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, wie aus der DE 10323606 A1 bekannt und im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 hat eine Werkzeugaufnahme zum Aufnehmen eines Werkzeuges auf einer Arbeitsachse und einen Elektromotor. Ein pneumatisches Schlagwerk hat einen von dem Motor periodisch parallel zu der Arbeitsachse vor- und zurückbewegten Erreger, einen auf der Arbeitsachse beweglichen Schläger, der über eine Luftfeder an den Erreger angekoppelt ist, und einen auf der Arbeitsachse beweglich angeordneten Döpper, der in Schlagrichtung nach dem Schläger angeordnet ist. Der Döpper hat einen zylindrischen Döpperabschnitt mit einem Durchmesser und in dem Döpperabschnitt mehrere sich über die gesamte Länge des Döpperabschnitts erstreckende Rillen. Eine Querschnittsfläche des Döpperabschnitts ist um höchstens 5 % geringer als eine durch den Durchmesser definierte Kreisfläche. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des Döpperabschnitts mindestens 1,0 % geringer als die Kreisfläche. Die Rillen ermöglichen einen geringen und definierten Luftaustausch, welcher den Döpper bei einem Leerschlag bremst. Eine Führungshülse hat einen zylindrischen Führungsabschnitt, in welchem der zylindrische Döpperabschnitt geführt ist. Ein Innendurchmesser des Führungsabschnitts ist gleich dem Durchmesser des Döpperabschnitts. Die zylindrische Innenfläche des Führungsabschnitts ist glatt und unstrukturiert.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    einen Bohrhammer
    Fig. 2
    einen Döpper in einer Führungshülse
    Fig. 3
    einen Querschnitt in Ebene III-III
  • 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 des Bohrers 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 8 oder eine Netzleitung versorgt den Motor 5 mit Strom. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 9 führen und mittels eines Systemschalters 10 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrer 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 11 und kann dabei den Bohrer 4 in Schlagrichtung 12 längs der Arbeitsachse 11 in einen Untergrund schlagen.
  • Das Schlagwerk 6 ist ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erregerkolben 13 und ein Schläger 14 sind in einem Führungsrohr 15 in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 11 beweglich geführt. Der Erregerkolben 13 ist über einen Exzenter 16 an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Ein Pleuel 17 verbindet den Exzenter 16 mit dem Erregerkolben 13. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 18 zwischen dem Erregerkolben 13 und dem Schläger 14 koppelt eine Bewegung des Schlägers 14 an die Bewegung des Erregerkolbens 13 an. Der Schläger 14 schlägt auf einen Döpper 19 auf, der den Schlag auf den Bohrer 4 weiterleitet. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 20 angeordnet.
  • Der Döpper 19 hat drei in Schlagrichtung 12 aufeinanderfolgende Abschnitte 21, 22 23. Die drei (Döpper-)Abschnitte 21, 22, 23 sind im Wesentlichen zylindrisch. Der vordere, erste Abschnitt 21 bildet eine schlagaufnehmende Schlagfläche 24, auf welche der Schläger 14 aufschlägt. Der hintere, dritte Abschnitt 23 bildet die schlagabgebende Schlagfläche 25, welche den Schlag auf den Bohrer 4 überträgt. Der hintere Abschnitt 23 ist der längste drei Abschnitte und dient der axialen Führung des Döppers 19. Der zweite und mittlere Abschnitt 22 dient ebenfalls der axialen Führung des Döppers 19. Der Döpper 19 ist längs der Arbeitsachse 11 beweglich und in radialer Richtung durch die beiden Abschnitte 22, 23 gehemmt. Der Durchmesser 26 des mittleren Abschnitts 22 ist größer als die Durchmesser 27 der vorderen und hinteren Abschnitte 21, 23. An den mittleren Abschnitt 22 schließen sich beidseitig zwei konische Abschnitte 28 an, welche in den vorderen bzw. hinteren Abschnitt 21, 23 übergehen.
  • Der mittlere Abschnitt 22 hat eine gerändelte Mantelfläche 29. Die Rändelung erzeugt eine Vielzahl von, z.B. mehr als 20, identischer Rillen 30. Die Rillen 30 sind beispielhaft parallel zu der Arbeitsachse 11. Fig. 3 stellt eine Tiefe und Breite der Rillen 30 überzeichnet dar. Die Tiefe liegt vorzugsweise im Bereich von 0,25 % bis 2,5 % des Durchmessers 26 des Abschnitts 22. Die Breite der Rillen 30 kann etwa gleich der Tiefe der Rillen 30 sein. Die Zahl der Rillen 30 und ihre Abmessungen verringern die Querschnittsfläche des mittleren Abschnitts 22 gegenüber dem entsprechenden ungerändelten Vollzylinder. Die Querschnittsfläche ist höchstens 5 % und vorzugsweise mindestens 1,0 % geringer als eine Kreisfläche, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des mittleren Abschnitts 22 ist. Jede der Rillen 30 verläuft über die gesamte Länge 31 des mittleren Abschnitts 22, d.h. die Rillen 30 beginnen und enden an den konischen Abschnitten 28.
  • Der Döpper 19 ist durch eine Führungshülse 32 streng koaxial zu der Arbeitsachse 11 geführt. Die Führungshülse 32 ist wie üblich mit einem radialen Spiel von 10 µm gefertigt, damit der Döpper 19 in der Führungshülse 32 gleiten kann. Die Führungshülse 32 liegt in radialer Richtung an dem mittleren Döpperabschnitt 22 und dem dritten Abschnitt 23 an. Die Führungshülse 32 hat einen ersten Führungsabschnitt 33 und in Schlagrichtung 12 folgend einen zweiten Führungsabschnitt 34. Der erste Führungsabschnitt 33 führt den mittleren Döpperabschnitt 22, entsprechend ist der Innendurchmesser des ersten Führungsabschnitts 33 gleich dem Durchmesser 26 des mittleren Döpperabschnitts 22. Der zweite Führungsabschnitt 34 führt den dritten Döpperabschnitt 23 und hat einen Innendurchmesser gleich dem geringeren Durchmesser 27 des dritten Döpperabschnitt 23. Der erste Döpperabschnitt 21 ist ungeführt. Die Innenflächen der Führungshülse 32, insbesondere der beiden Führungsabschnitte 33, 34 sind glatt ohne eingebrachte Strukturen, wie Nuten, Rillen, Löcher etc.. Eine trichterförmige Fläche 35 verbindet den ersten Führungsabschnitt 33 mit dem zweiten Führungsabschnitt 34. Die trichterförmige Fläche 35 dient für den Döpper 19 als Anschlag in Schlagrichtung 12. Die trichterförmige Fläche 35 ist vorzugsweise komplementär zu dem in Schlagrichtung 12 weisenden konischen Abschnitt 28 des Döppers 19 ausgebildet. Der Döpper 19 hat einen weiteren Anschlag 36, an welchem der Döpper 19 in seiner Grundstellung entgegen der Schlagrichtung 12 anliegt.
  • Der Döpper 19 und die Führung 32 schließen eine Luftkammer 35 ab. Die Rillen 30 in dem Döpper 19 bilden den einzigen Kanal, über welchen Luft in die Luftkammer 35 eintreten und aus der Luftkammer 35 austreten kann. Bei einem beispielhaften gerändelten Kanal, der 1,5 % des Querschnitts des mittleren Führungsabschnitts 33 entspricht, wird die Luft durch den Döpper 19 stark komprimiert, wenn dieser aufgrund eines Schlages in Schlagrichtung 12 fliegt. Eine Verdrängungsrate der von dem schnell fliegenden Döpper 19 verdrängten Luft ist höher, als der Austrittsrate der Luft aus der Luftkammer 35 durch die den Kanal bildenden Rillen 30. Der sich erhöhende Druck in der Luftkammer bremst den Döpper 19 ab. Sobald der Döpper 19 deutlich an Geschwindigkeit verloren hat, übersteigt die Austrittsrate die Verdrängungsrate. Der Druck fällt ab. Der Döpper 19 wird zwar in Schlagrichtung 12 gebremst, aber durch die Luft nicht entgegen der Schlagrichtung 12 bewegt.
  • Die Führungshülse 32 kann in dem Maschinengehäuse 20 in Schlagrichtung 12 beweglich aufgehängt sein. Ein Spalt 37 separiert eine in Schlagrichtung 12 weisende Stirnfläche der Führungshülse 32 von dem Maschinengehäuse 20. Ein Dämpfelement 38, z.B. ein Ring aus Gummi, spannt die Führungshülse 32 entgegen der Schlagrichtung 12 vor. Bei einem Aufprall des Döppers 19 an die trichterförmige Fläche 35 wird die Führungshülse 32 gegen das Dämpfelement 38 in Schlagrichtung ausgelenkt.

Claims (6)

  1. Handwerkzeugmaschine (1) mit:
    einer Werkzeugaufnahme zum Aufnehmen eines Werkzeuges auf einer Arbeitsachse (10),
    einem Elektromotor (5),
    einem pneumatischen Schlagwerk (6), das einen von dem Motor (5) periodisch parallel zu der Arbeitsachse (10) vor- und zurückbewegten Erreger (13), einen auf der Arbeitsachse (11) beweglichen Schläger (14), der über eine Luftfeder (18) an den Erreger angekoppelt ist, und einen auf der Arbeitsachse (11) beweglich angeordneten Döpper (19), der in Schlagrichtung (11) nach dem Schläger (14) angeordnet ist,
    eine Führungshülse (32), die einen zylindrischen Führungsabschnitt (33) aufweist, wobei der Döpper (19) einen zylindrischen Döpperabschnitt (22) mit einem Durchmesser aufweist und wobei in dem Führungsabschnitt (33) der zylindrische Döpperabschnitt (22) geführt ist, und ein Innendurchmesser des Führungsabschnitts (33) gleich dem Durchmesser des Döpperabschnitts (22) ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Döpper (19) in dem Döpperabschnitt (22) mehrere sich über die gesamte Länge (31) des Döpperabschnitts (22) erstreckende Rillen (30) aufweist, und wobei eine Querschnittsfläche des Döpperabschnitts (22) um höchstens 5 % geringer als eine durch den Durchmesser (26) definierte Kreisfläche ist.
  2. Handwerkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Döpperabschnitts (22) mindestens 1,0 % geringer als die Kreisfläche ist.
  3. Handwerkzeugmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Döpper (19) einen weiteren zylindrischen Döpperabschnitt (23) aufweist, welcher in Schlagrichtung (12) nach dem Döpperabschnitt (22) angeordnet ist, und die Führungshülse (32) einen weiteren Führungsabschnitt (34) aufweist, in welchem der weitere Döpperabschnitt (23) luftdicht geführt ist.
  4. Handwerkzeugmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Döpper (19) und die Führungshülse (32) eine Luftkammer (35) abschließen, die nur durch die Rillen (30) belüftet ist.
  5. Handwerkzeugmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Döpperabschnitts (22) über die Länge (31) des Döpperabschnitts (22) konstant ist.
  6. Handwerkzeugmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (32) längs der Arbeitsachse (11) beweglich und durch ein Dämpfelement (38) entgegen der Schlagrichtung (12) vorgespannt ist.
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