EP3852978A1 - Handwerkzeugmaschine und verfahren zum betreiben einer handwerkzeugmaschine - Google Patents

Handwerkzeugmaschine und verfahren zum betreiben einer handwerkzeugmaschine

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Publication number
EP3852978A1
EP3852978A1 EP19762833.2A EP19762833A EP3852978A1 EP 3852978 A1 EP3852978 A1 EP 3852978A1 EP 19762833 A EP19762833 A EP 19762833A EP 3852978 A1 EP3852978 A1 EP 3852978A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing element
tool
engine speed
magnetic field
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19762833.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Geiger
Christian Augustin
Darko Saric
Markus Rank
Stefan Schmid
Christian Iglhaut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3852978A1 publication Critical patent/EP3852978A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • 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
    • B25D17/04—Handles; Handle mountings
    • B25D17/043—Handles resiliently mounted relative to the hammer housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/006—Vibration damping means
    • 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
    • B25D2250/091—Electrically-powered tool components
    • B25D2250/095—Electric motors
    • 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
    • B25D2250/121—Housing details
    • 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
    • B25D2250/195—Regulation means
    • B25D2250/201—Regulation means for speed, e.g. drilling or percussion speed
    • 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
    • B25D2250/221—Sensors

Definitions

  • the present invention relates to a handheld power tool and a method for operating a handheld power tool.
  • attaching and gripping a tool is the
  • Hand tool such as a drill, often problematic on a workpiece. This is particularly the case with handheld power tools
  • EP 1 466 702 A1 discloses an electric hand machine tool with a force sensor for measuring a contact pressure of the electric hand machine tool against a workpiece. From EP 1 958 735 A1 a hand tool is known with a base housing and an outer housing, which is held on the base housing by means of decoupling means and with a
  • Main handle and side handle connection means is firmly connected. From EP 1 882 559 A1 hand tool is known with a housing and a handle which is held on the housing via a decoupling arrangement.
  • the object of the present invention is to provide an improved hand tool and to improve a method for operating a hand tool.
  • a handheld power tool is proposed.
  • Hand machine tool comprises a housing which has a first housing element and a second housing element.
  • Housing elements are decoupled from one another and movable relative to one another.
  • Handheld power tool further comprises a tool holder and a motor for rotating and / or driving the tool holder.
  • Hand machine tool also includes a magnetic field sensor for detecting a distance between the first housing element and the second housing element. Further the hand power tool comprises a control device for setting a
  • the hand tool is, for example, a hammer drill, a chisel hammer, a combination hammer, a core drill or a screwdriver.
  • Hand tool is used to insert a rotatable tool, e.g. B. a drill or a chisel tool.
  • the motor of the hand machine tool is
  • the motor of the hand machine tool is in particular a motor with an adjustable speed.
  • the motor of the hand power tool is used, in particular, to set the tool into a rotary movement and / or a striking movement by rotating and / or driving the tool holder.
  • the motor of the hand machine tool is used by rotating
  • the motor of the hand-held power tool is also used to drive the tool in one direction by driving the tool holder in one direction
  • the direction of impact is in particular parallel to the working axis.
  • An object can be chiseled by the impact movement of the tool.
  • Tool of the hand machine tool can have a retroactive force on a handle of the hand machine tool.
  • a rotating torque can act on the handle due to the rotating machining of a workpiece.
  • the handle can be set to vibrate by the rotating and / or striking machining of a workpiece.
  • the housing of the handheld power tool has two mechanically decoupled from one another
  • Housing elements namely the first housing element and the second
  • the tool holder is arranged on the first housing element and the second housing element has the handle of the
  • a housing element of the second housing element does not, or only to a limited extent, transmit a force acting back from the tool and the tool holder to the handle.
  • the first housing element and the second housing element are movably attached to one another with the aid of a decoupling means and mechanically decoupled from one another.
  • the decoupling means keeps the first housing element and the second housing element at a distance from one another.
  • the decoupling means can in particular be compressed, so that the distance between the first housing element and the second housing element can be changed by compressing the decoupling means.
  • Housing element by the decoupling means a variable distance.
  • Decoupling means has, for example, one or more spring elements, bearings and / or spring-loaded bearings.
  • a user who holds the handheld machine tool by the handle exerts a force on the handle in the direction of the workpiece.
  • the distance between the first housing element, on which the tool holder with the tool is arranged, and the second housing element, which includes the handle, is reduced by a contact pressure of the user.
  • the decoupling means is compressed by the pressing force. The harder the user presses against the handle, the smaller the distance between the first housing element and the second housing element.
  • the handheld power tool has the magnetic field sensor for detecting the variable distance between the first housing element and the second housing element.
  • the magnetic field sensor is, for example, a Hall sensor, a magneto-resistive sensor or a field plate sensor.
  • the magnetic field sensor is preferably a one-dimensional one
  • Magnetic field sensor such as a linear Hall sensor, or a multi-dimensional magnetic field sensor, such as a 3D magnetic field sensor and / or 3D Hall sensor.
  • a multi-dimensional magnetic field sensor such as a 3D magnetic field sensor and / or 3D Hall sensor.
  • other magnetic field sensors can also be used in the hand tool.
  • the magnetic field sensor is arranged on the first housing element and measures the distance from the second housing element or it is arranged on the second housing element measures the distance from the first housing element.
  • the contact pressure can be determined, which the user applies to the hand tool via the handle.
  • the control device of the hand-held power tool for setting the motor speed of the motor as a function of the detected distance serves in particular to increase the motor speed when the detected distance decreases.
  • the control device of the hand-held power tool for setting the motor speed of the motor as a function of the detected distance serves in particular to increase the motor speed when the detected distance decreases.
  • Control device set up to increase the engine speed like a ramp when the detected distance decreases.
  • the control device is set up to increase the engine speed in inverse proportion to the detected distance.
  • the control device is set up to increase the engine speed linearly depending on the reciprocal of the detected distance.
  • the rotary operation of the tool holder can also be set as a function of the detected distance.
  • a rotation rate and / or a torque of the tool holder can be set depending on the detected distance and / or a rotational movement of the tool holder can be adjusted depending on the detected
  • the engine speed as a function of the detected distance
  • the percussion operation of the tool holder can also be set as a function of the detected distance. For example, one
  • the setting of the engine speed as a function of the detected distance can include starting the striking drive of the tool holder as a function of the detected distance.
  • Housing element is a measure of the contact pressure of the user, the control device can the hand machine tool depending on the applied by the user
  • the control device is set up to increase the engine speed when the determined contact force increases.
  • the user can intuitively control the power output of the handheld power tool via the contact pressure.
  • the hand-held power tool can, for example, be attached to the workpiece more easily the machining process of the workpiece can be started more easily and better. This is also possible in particular for hand-held machine tools with a low weight.
  • the tool can be attached to a workpiece at a low engine speed and then the engine speed can be increased in a ramp-like manner up to a maximum speed.
  • This allows, for example, a hammer drill without
  • Impact movement are applied to the workpiece and the impact movement can only be triggered by pressing on the workpiece.
  • control device is set up to determine a contact pressure from the detected distance and to set the engine speed of the engine as a function of the determined contact force.
  • control device calculates the contact pressure from the detected distance using an algorithm of the control device.
  • the control device is in particular set up to increase the engine speed as a function of the determined contact pressure.
  • the control device is set up to ramp up the engine speed when the determined one
  • control device is set up to
  • control device is set up to linearly increase the engine speed as a function of the determined contact pressure.
  • the engine speed as a function of the determined contact pressure
  • the rate of rotation and / or the torque of the tool holder can be set as a function of the determined contact pressure and / or the rotary movement of the tool holder can be started as a function of the determined contact force.
  • the engine speed as a function of the determined pressing force
  • the impact operation of the tool holder can also be set as a function of the determined pressing force. For example, an impact frequency, impact amplitude and / or impact force of the tool holder in
  • Dependency of the determined contact pressure can be set and / or an impact movement of the tool holder can be started depending on the determined contact force.
  • the setting of the engine speed as a function of the determined contact pressure that is to say also as a function of the detected distance, can start the have striking drive of the tool holder depending on the determined contact pressure.
  • the idle mode is an operation in which the engine rotates but no workpiece is machined. Furthermore, each time the hand-held power tool is reattached, the hand-held power tool starts gently and intuitively controlled by the contact pressure.
  • control device is set up to increase the engine speed of the engine as a function of the determined contact force if the determined contact force is greater than a first specific threshold value.
  • the first specific threshold value corresponds to a specific contact pressure.
  • the first specific threshold value corresponds to a specific contact pressure, which indicates that the tool is attached to a workpiece.
  • the control device compares in particular the determined contact pressure with the first determined threshold value. If the control device determines that the determined contact pressure is greater than the first determined threshold value, the control device continuously increases the engine speed, for example as the contact pressure increases, and is directly proportional to the determined
  • control device is set up to increase the motor speed of the motor as a function of the determined contact pressure, if the determined contact force is greater than the first determined threshold value, it can be determined that the tool is securely attached to a workpiece, as a result of the the first certain threshold value corresponding minimum pressure is exerted on the workpiece. Furthermore, it can be achieved that the handheld power tool reacts dynamically to the contact pressure of the user. In particular, this can be applied to the workpiece
  • the tool remains in safe contact with the workpiece during further processing.
  • the tool can be prevented from slipping off the workpiece by the drilling and / or impact operation.
  • control device is set up to set the engine speed of the engine to a maximum engine speed if the determined contact pressure is greater than a second specific threshold value.
  • the second determined threshold is greater than the first determined threshold.
  • the second specific threshold value corresponds to a specific contact pressure, which in particular indicates that the tool is securely engaged on the workpiece.
  • Control device in particular compares the determined contact pressure with the second determined threshold value. If the control device determines that the determined contact pressure is greater than the second determined threshold value, it sets the engine speed to the maximum engine speed.
  • the maximum motor speed is, for example, a maximum motor speed for which the motor of the hand machine tool is designed.
  • control device is set up to set the engine speed of the engine to the maximum engine speed when the determined contact force is greater than the second determined threshold value means that the maximum output of the engine
  • the maximum output can be available 250 milliseconds after the first attachment to the workpiece.
  • a magnet is arranged on the first housing element and the magnetic field sensor is arranged on the second housing element. Furthermore, the magnetic field sensor is set up as a distance between the first housing element and the second housing element
  • the magnet is, for example, a permanent magnet or comprises a coil.
  • the magnetic field sensor arranged on the second housing element, which comprises the handle measures a magnetic field of the magnet arranged on the first housing element.
  • the magnetic field detected at the location of the magnetic field sensor is dependent on the distance from the magnet, so that the magnetic field sensor can detect the distance between the magnetic field sensor and the magnet.
  • the magnetic field sensor is arranged on the second housing element, which is preferably decoupled from the vibration movements of the first housing element, the magnetic field sensor can be protected against vibrations.
  • Magnetic field sensor detects the distance between the magnetic field sensor and the magnet, the distance between the first housing element and the second housing element can be detected precisely. This enables the contact pressure to be determined very precisely.
  • the magnetic field sensor is a 3D magnetic field sensor.
  • the 3D magnetic field sensor is a magnetic field sensor that creates a magnetic field in three
  • a 3D magnetic field sensor measures a three-dimensional vector of the magnetic flux density of the magnetic field.
  • the 3D magnetic field sensor is, for example, a 3D Hall sensor in which one or more Hall elements per spatial direction are arranged on a chip.
  • the magnetic field sensor is a 3D magnetic field sensor
  • the magnetic field of the magnet arranged on the first housing element can be determined very precisely.
  • the distance between the first housing element and the second housing element can be determined very precisely. This enables a finely tuned reaction of the power output of the motor to the distance and thus the contact pressure.
  • the tool holder is on the first
  • Housing element arranged and the second housing element has a handle of the handheld power tool.
  • the tool holder can be decoupled from the handle by means of the decoupling of the first housing element from the second housing element. Vibrations of the handle can be weakened or avoided by retroactive forces of the tool and the tool holder.
  • the motor, the striking mechanism and the drive shaft are also arranged in the first housing element.
  • the first housing element is arranged at least partially within the second housing element.
  • Housing element has the handle of the hand machine tool. This means that the handle can be decoupled from the tool holder to reduce vibrations using a sub-chassis solution.
  • the first housing element can also be arranged next to the second, instead of being arranged at least partially within the second housing element
  • Housing element may be arranged.
  • control device is set up
  • Engine speed of the engine depending on the detected distance by controlling the engine speed depending on the detected distance or by regulating the
  • the handheld power tool has a motor for rotating and / or driving a tool holder and a magnetic field sensor.
  • the handheld power tool also has a housing with a first housing element and a second housing element. The first
  • Housing element and the second housing element are decoupled from one another and movable relative to one another.
  • the method has a step of detecting a distance between the first housing element and the second housing element by means of the magnetic field sensor.
  • the method also has a step of setting an engine speed of the engine as a function of the detected distance.
  • the method has a step of determining a contact pressure from the detected distance.
  • the determination of the pressing force from the detected distance is carried out, for example, by the control device described in connection with the handheld power tool.
  • the step of determining the contact pressure from the detected distance takes place in particular after the step of detecting the distance between the first housing element and the second housing element and before the step of setting the engine speed Motor depending on the detected distance.
  • the method steps mentioned are carried out repeatedly in the sequence mentioned, in particular during operation of the handheld power tool.
  • the step of setting the motor speed of the motor as a function of the detected distance comprises, in particular, setting the motor speed of the motor as a function of the determined contact pressure.
  • the setting of the engine speed of the engine as a function of the detected distance comprises controlling the
  • the setting of the motor speed of the motor has an increase in the motor speed as a function of the determined contact force if the determined contact force is greater than a first determined one
  • the setting of the engine speed of the engine has a setting of the engine speed to a maximum
  • Engine speed when the determined contact pressure is greater than a second determined threshold is greater than the first determined threshold.
  • the control device has, for example, a processor and a computer program that can be executed with the aid of the processor.
  • the control device for example that
  • Computer program in particular comprises an algorithm or several algorithms which are / are set up to determine the contact pressure from the detected distance, to compare the determined contact force with the first determined threshold value and the second determined threshold value and / or to set the engine speed.
  • the respective unit for example the processor, can be implemented in terms of hardware and / or also in terms of software.
  • the unit can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor.
  • the unit can be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • a computer program product, such as a computer program means can be provided or supplied, for example, as a storage medium, such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
  • Fig. 1 is a schematic view of a hand machine tool
  • Fig. 2 is a schematic view of a method for operating the
  • Handheld power tool 1 and a method for operating the handheld power tool 1 are described.
  • the hammer drill 1 shows a hammer drill as an exemplary embodiment of handheld power tool 1.
  • the hammer drill 1 has a tool holder 2, in which a shaft end of a tool 3, for. B. a drill or a chisel tool can be used.
  • a primary drive of the rotary hammer 1 is formed by a motor 4, which has a striking mechanism 5 and one
  • Drive shaft 6 drives.
  • An accumulator 7 or a power line (not shown) supplies the motor 4 with current.
  • the hammer drill 1 has a housing 8 which comprises a first housing element 9 and a second housing element 10.
  • the second housing element 10 has a handle 11 on which a user can hold and guide the hammer drill 1.
  • the user can start the rotary hammer 1 by means of a main switch 12.
  • the motor 4 rotates at an adjustable motor speed, the motor 4 drives the drive shaft 6 and sets the drive shaft 6 in a rotary movement about a working axis 13. This turns the tool 3 around the
  • Working axis 13 rotated.
  • the hammer drill 1 can strike the tool 3 in addition to the rotation about the working axis 13 in a striking direction 14 along the working axis 13 in a subsurface. Due to the fact that the striking mechanism 5 drives the tool holder 2, the tool 3 executes striking movements in the striking direction 14 in addition to the rotary movement about the working axis 13.
  • the striking mechanism 5 drives the tool holder 2
  • the tool 3 executes striking movements in the striking direction 14 in addition to the rotary movement about the working axis 13.
  • the drill hammer 1 has an operating mode selector switch (not shown) by means of which the tool holder 2 can be decoupled from the drive shaft 6, so that a chiseling operation of the rotary hammer 1 is possible.
  • the first housing element 9 and the second housing element 10 of the hammer drill 1 are mechanically decoupled from one another by decoupling means 15. On the first
  • the second housing element 10 comprises the handle 11.
  • Vibration of the first housing element 9 is not transmitted or is only transmitted to the handle 11 in a weakened manner.
  • the decoupling is realized by arranging the first housing element 9 within the second housing element 10.
  • the decoupling of the first housing element 9 from the second housing element 10 can be carried out instead
  • the distance L is predetermined by the decoupling means 15 in the idle state, that is to say without the user pressing the rotary hammer 1 against a workpiece.
  • the user who wants to machine a workpiece with the rotary hammer 1 holds the rotary hammer 1 on the decoupled handle 11 and starts the rotary hammer 1 by actuating the main button 10.
  • Motor 4 is initially rotated at a low motor speed.
  • the tool 3 is rotated about the working axis 13.
  • the user places the tool 3 of the hammer drill 1 on the workpiece.
  • This contact force F is essentially in the direction of the workpiece, i. H. aligned along the working axis 13.
  • Housing element 10 is reduced by the contact pressure F of the user.
  • the decoupling means 15 is compressed by the pressing force F. The harder the user presses against the handle 11, the smaller the distance L between the first housing element 9 and the second housing element 10.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a method for operating the rotary hammer 1 from FIG. 1.
  • Housing element 9 and the second housing element 10 detected by means of the magnetic field sensor 16.
  • the hammer drill 1 has the magnet 17 in addition to the magnetic field sensor 16.
  • the magnetic field sensor 16 is arranged on the second housing element 10.
  • the magnet 17 is arranged on the first housing element 9.
  • Magnetic field sensor 16 detects the magnetic field of magnet 17, in particular that
  • Magnetic field sensor 16 and the magnet 17 the greater of that
  • Magnetic field sensor 16 detected magnetic field. Consequently, the magnetic field sensor 16 can detect the distance L by detecting the magnetic field of the magnet 17. The magnetic field sensor 16 transmits the distance L as a signal to a control device 18 of the rotary hammer 1.
  • the control device 18 determines the contact pressure F from the detected distance L by a calculation using an algorithm of the control device 18.
  • control device 18 is set up to increase the engine speed of the engine 4 as a function of the determined contact force F if the determined contact force F is greater than a first specific threshold value.
  • control device 18 compares the contact pressure F determined in the second step S2 of the method with the first determined threshold value.
  • the first certain threshold is a certain one
  • control device 18 determines that the determined contact force F is greater than the first determined threshold value and consequently the tool 3 is securely attached to the workpiece, the control device 18 sends a signal to the motor 4 to increase the motor speed.
  • the control device 18 sends a signal to the motor 4, the motor speed of the motor 4 continuously and directly with increasing contact pressure
  • the engine speed starts the impact operation of the tool holder 2.
  • an impact frequency, impact amplitude and / or impact force are continuously increased.
  • the fact that the engine speed is only increased and the impact operation does not start until the first certain threshold value is exceeded makes it easier for the tool to be attached to the workpiece.
  • control device 18 is set up to set the engine speed of the engine 4 to a maximum engine speed if the determined contact force F is greater than a second specific threshold value, the second specific threshold value being greater than the first specific threshold value.
  • control device 18 compares the determined contact pressure F with the second determined threshold value.
  • the second specific threshold value corresponds to a specific contact pressure, which in particular indicates that the tool 3 is securely engaged on the workpiece.
  • control device 18 determines that the determined contact pressure F is greater than the second determined threshold value, that is to say as soon as the tool is securely on the
  • control device 18 sets the engine speed to the maximum Engine speed for which the engine 4 is designed. The maximum performance of the hammer drill 1 is thus available.
  • Drill hammer 1 intuitively through a contact pressure-controlled soft start of the drill hammer 1 and a subsequent contact pressure-controlled maximum power output of the

Landscapes

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

Abstract

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine (1) umfasst ein Gehäuse (8), welches ein erstes Gehäuseelement (9) und ein zweites Gehäuseelement (10) aufweist, wobei das erste Gehäuseelement (9) und das zweite Gehäuseelement (10) voneinander entkoppelt und relativ zueinander beweglich sind. Die Handwerkzeugmaschine (1) umfasst des Weiteren eine Werkzeugaufnahme (2) und einen Motor (4) zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben der Werkzeugaufnahme (2). Ferner weist die Handwerkzeugmaschine (1) einen Magnetfeldsensor (16) auf zum Erfassen eines Abstands (L) zwischen dem ersten Gehäuseelement (9) und dem zweiten Gehäuseelement (10). Außerdem umfasst die Handwerkzeugmaschine (1) eine Steuereinrichtung (18) zum Einstellen einer Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L).

Description

Handwerkzeugmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine.
Bei Handwerkzeugmaschinen ist das Ansetzen und Angreifen eines Werkzeugs der
Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise eines Bohrers, an einem Werkstück oft problematisch. Dies ist insbesondere bei Handwerkzeugmaschinen mit hoher
Einzelschlagenergie und/oder niedrigem Eigengewicht der Fall. Aus der EP 1 466 702 A1 ist eine Elektrohandwerkzeugmaschine mit einem Kraftsensor zur Messung einer Anpresskraft der Elektrohandwerkzeugmaschine gegen ein Werkstück bekannt. Aus der EP 1 958 735 A1 ist ein Handwerkzeuggerät bekannt mit einem Basisgehäuse und einem Übergehäuse, das über Entkoppelungsmittel an dem Basisgehäuse gehalten ist und das mit einem
Haupthandgriff und Seitenhandgriffverbindungsmitteln fest verbunden ist. Aus der EP 1 882 559 A1 ist Handwerkzeuggerät bekannt mit einem Gehäuse und einem Handgriff, der über eine Entkoppelungsanordnung an dem Gehäuse gehalten ist.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Handwerkzeugmaschine zu schaffen und ein Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine zu verbessern.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Handwerkzeugmaschine vorgeschlagen. Die
Handwerkzeugmaschine umfasst ein Gehäuse, welches ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement aufweist. Das erste Gehäuseelement und das zweite
Gehäuseelement sind voneinander entkoppelt und relativ zueinander beweglich. Die
Handwerkzeugmaschine umfasst weiter eine Werkzeugaufnahme und einen Motor zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben der Werkzeugaufnahme. Die
Handwerkzeugmaschine umfasst außerdem einen Magnetfeldsensor zum Erfassen eines Abstands zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement. Ferner umfasst die Handwerkzeugmaschine eine Steuereinrichtung zum Einstellen einer
Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands.
Die Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise ein Bohrhammer, ein Meißelhammer, ein Kombihammer, ein Kernbohrer oder ein Schrauber. Die Werkzeugaufnahme der
Handwerkzeugmaschine dient zum Einsetzen eines drehbaren Werkzeugs, z. B. eines Bohrers oder eines Meißelwerkzeugs. Der Motor der Handwerkzeugmaschine ist
insbesondere ein Elektromotor. Der Motor der Handwerkzeugmaschine ist insbesondere ein Motor mit einstellbarer Drehzahl. Der Motor der Handwerkzeugmaschine dient insbesondere dazu, durch drehendes und/oder schlagendes Antreiben der Werkzeugaufnahme das Werkzeug in eine Drehbewegung und/oder eine Schlagbewegung zu versetzen.
Beispielsweise dient der Motor der Handwerkzeugmaschine dazu, durch drehendes
Antreiben der Werkzeugaufnahme um eine Arbeitsachse das Werkzeug in eine Rotation um die Arbeitsachse zu versetzen. Durch die Rotation des Werkzeugs kann ein Werkstück, wie beispielsweise ein Untergrund und/oder eine Wand, bohrend bearbeitet werden.
Beispielsweise dient der Motor der Handwerkzeugmaschine auch dazu, durch schlagendes Antreiben der Werkzeugaufnahme in einer Schlagrichtung das Werkzeug in eine
Schlagbewegung in Schlagrichtung zu versetzen. Die Schlagrichtung ist insbesondere parallel zur Arbeitsachse. Durch die Schlagbewegung des Werkzeugs kann ein Gegenstand meißelnd bearbeitet werden.
Durch das Bearbeiten eines Werkstücks mit dem drehenden und/oder schlagenden
Werkzeug der Handwerkzeugmaschine kann eine rückwirkende Kraft auf einen Handgriff der Handwerkzeugmaschine wirken. Beispielsweise kann durch das drehende Bearbeiten eines Werkstücks ein rückwirkendes Drehmoment auf den Handgriff wirken. Insbesondere kann durch das drehende und/oder schlagende Bearbeiten eines Werkstücks der Handgriff in Vibrationsbewegungen versetzt werden.
Zur Dämpfung oder Vermeidung von Vibrationsbewegungen des Handgriffs weist das Gehäuse der Handwerkzeugmaschine zwei voneinander mechanisch entkoppelte
Gehäuseelemente auf, nämlich das erste Gehäuseelement und das zweite
Gehäuseelement. Insbesondere ist die Werkzeugaufnahme an dem ersten Gehäuseelement angeordnet und das zweite Gehäuseelement weist den Handgriff der
Handwerkzeugmaschine auf. Durch die mechanische Entkopplung des ersten
Gehäuseelements von dem zweiten Gehäuseelement wird eine von dem Werkzeug und der Werkzeugaufnahme aus rückwirkende Kraft nicht oder nur eingeschränkt auf den Handgriff übertragen. Insbesondere sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement mit Hilfe eines Entkopplungsmittels aneinander beweglich befestigt und voneinander mechanisch entkoppelt. Insbesondere hält das Entkopplungsmittel das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement auf Abstand zueinander. Das Entkopplungsmittel ist insbesondere zusammendrückbar, sodass der Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement durch Zusammendrücken des Entkopplungsmittels veränderbar ist. Insbesondere besteht zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten
Gehäuseelement durch das Entkopplungsmittel ein variabler Abstand. Das
Entkopplungsmittel weist beispielsweise ein oder mehrere Federelemente, Lager und/oder gefederte Lager auf.
Zur Bearbeitung eines Werkstücks übt ein Benutzer, der die Handwerkzeugmaschine an dem Handgriff hält, eine Kraft auf den Handgriff in Richtung des Werkstücks aus. Der Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement, an welchem die Werkzeugaufnahme mit dem Werkzeug angeordnet ist, und dem zweiten Gehäuseelement, welches den Handgriff umfasst, wird durch eine Anpresskraft des Benutzers verkleinert. Insbesondere wird durch die Anpresskraft das Entkopplungsmittel zusammengedrückt. Je stärker der Benutzer gegen den Handgriff drückt, umso kleiner wird der Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement.
Zum Erfassen des variablen Abstands zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement weist die Handwerkzeugmaschine den Magnetfeldsensor auf. Der Magnetfeldsensor ist beispielsweise ein Hallsensor, ein magneto-resistiver Sensor oder ein Feldplattensensor. Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise ein eindimensionaler
Magnetfeldsensor, wie beispielsweise ein linearer Hallsensor, oder ein mehrdimensionaler Magnetfeldsensor, wie beispielsweise ein 3D-Magnetfeldsensor und/oder 3D-Hallsensor. Es können aber auch andere Magnetfeldsensoren in der Handwerkzeugmaschine zum Einsatz kommen.
Der Magnetfeldsensor ist an dem ersten Gehäuseelement angeordnet und misst den Abstand zum zweiten Gehäuseelement oder er ist an dem zweiten Gehäuseelement angeordnet misst den Abstand zum ersten Gehäuseelement.
Dadurch, dass die Handwerkzeugmaschine den Magnetfeldsensor zum Erfassen des Abstands zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement aufweist, kann die Anpresskraft ermittelt werden, die der Benutzer über den Handgriff auf die Handwerkzeugmaschine aufbringt.
Die Steuereinrichtung der Handwerkzeugmaschine zum Einstellen der Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands dient insbesondere dazu, die Motordrehzahl zu erhöhen, wenn sich der erfasste Abstand verkleinert. Beispielsweise ist die
Steuereinrichtung eingerichtet, die Motordrehzahl rampenartig zu erhöhen, wenn sich der erfasste Abstand verkleinert. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, die Motordrehzahl umgekehrt proportional zum erfassten Abstand zu erhöhen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, die Motordrehzahl linear abhängig vom Kehrwert des erfassten Abstands zu erhöhen.
Durch das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands kann insbesondere auch der Drehbetrieb der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten Abstands eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Drehrate und/oder ein Drehmoment der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten Abstands eingestellt werden und/oder es kann eine Drehbewegung der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten
Abstands gestartet werden. Durch das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands kann insbesondere auch der Schlagbetrieb der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten Abstands eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine
Schlagfrequenz, Schlagamplitude und/oder Schlagkraft der Werkzeugaufnahme in
Abhängigkeit des erfassten Abstands eingestellt werden und/oder eine Schlagbewegung der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten Abstands gestartet werden. Insbesondere kann das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands ein Starten des schlagenden Antriebs der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit des erfassten Abstands aufweisen.
Da der erfasste Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten
Gehäuseelement ein Maß für die Anpresskraft des Benutzers ist, kann die Steuereinrichtung die Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit der von dem Benutzer aufgebrachten
Anpresskraft einstellen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Motordrehzahl zu erhöhen, wenn sich die ermittelte Anpresskraft vergrößert. Dadurch kann der Benutzer über die Anpresskraft die Leistungsabgabe der Handwerkzeugmaschine intuitiv steuern.
Durch die anpressdruck-abhängige Einstellung der Handwerkzeugmaschine kann die Handwerkzeugmaschine beispielsweise leichter an dem Werkstück angesetzt werden und der Bearbeitungsvorgang des Werkstücks leichter und besser begonnen werden. Dies ist insbesondere auch für Handwerkzeugmaschinen mit einem geringen Eigengewicht möglich.
Beispielsweise kann das Werkzeug bei niedriger Motordrehzahl an einem Werkstück angesetzt werden und sodann die Motordrehzahl rampenartig bis zu einer maximalen Drehzahl erhöht werden. Dadurch kann beispielsweise ein Bohrhammer ohne
Schlagbewegung an dem Werkstück angesetzt werden und die Schlagbewegung erst durch ein Andrücken an das Werkstück ausgelöst werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, aus dem erfassten Abstand eine Anpresskraft zu ermitteln und die Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft einzustellen.
Beispielsweise berechnet die Steuereinrichtung die Anpresskraft aus dem erfassten Abstand mit Hilfe eines Algorithmus der Steuereinrichtung.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, die Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft zu erhöhen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Motordrehzahl rampenartig zu erhöhen, wenn sich die ermittelte
Anpresskraft erhöht. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die
Motordrehzahl proportional zur ermittelten Anpresskraft zu erhöhen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Motordrehzahl linear abhängig von der ermittelten Anpresskraft zu erhöhen.
Durch das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft kann insbesondere auch der Drehbetrieb der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Drehrate und/oder das Drehmoment der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft eingestellt werden und/oder kann die Drehbewegung der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft gestartet werden. Durch das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft kann insbesondere auch der Schlagbetrieb der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Schlagfrequenz, Schlagamplitude und/oder Schlagkraft der Werkzeugaufnahme in
Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft eingestellt werden und/oder eine Schlagbewegung der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft gestartet werden. Insbesondere kann das Einstellen der Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft, das heißt auch in Abhängigkeit des erfassten Abstands, ein Starten des schlagenden Antriebs der Werkzeugaufnahme in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft aufweisen.
Dadurch kann beispielsweise eine störende Schlagbewegung des Werkzeugs im
Leerlaufbetrieb vermieden werden. Der Leerlaufbetrieb ist ein Betrieb, in dem sich der Motor dreht, jedoch kein Werkstück bearbeitet wird. Des Weiteren kann bei jedem erneuten Ansetzen der Handwerkzeugmaschine ein von dem Benutzer über die Anpresskraft intuitiv gesteuertes sanftes Anlaufen der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft zu erhöhen, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als ein erster bestimmter Schwellenwert ist.
Der erste bestimmte Schwellenwert entspricht einer bestimmten Anpresskraft. Insbesondere entspricht der erste bestimmte Schwellenwert einer bestimmten Anpresskraft, die ein Ansetzen des Werkzeugs an einem Werkstück anzeigt. Die Steuereinrichtung vergleicht insbesondere die ermittelte Anpresskraft mit dem ersten bestimmten Schwellenwert. Wenn die Steuereinrichtung ermittelt, dass die ermittelte Anpresskraft größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist, erhöht die Steuereinrichtung die Motordrehzahl beispielsweise mit steigender Anpresskraft kontinuierlich und direkt proportional zu der ermittelten
Anpresskraft.
Dadurch, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft zu erhöhen, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist, kann ermittelt werden, dass das Werkzeug sicher an einem Werkstück angesetzt ist, da ein dem ersten bestimmten Schwellenwert entsprechender Mindestdruck auf das Werkstück ausgeübt wird. Des Weiteren kann dadurch erreicht werden, dass die Handwerkzeugmaschine dynamisch auf die Anpresskraft des Benutzers reagiert. Insbesondere kann dadurch das an dem Werkstück angesetzte
Werkzeug bei der weiteren Bearbeitung in sicherem Kontakt mit dem Werkstück bleiben. Insbesondere kann ein Abrutschen des Werkzeugs von dem Werkstück durch den Bohr- und/oder Schlagbetrieb vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Motordrehzahl des Motors auf eine maximale Motordrehzahl einzustellen, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als ein zweiter bestimmter Schwellenwert ist. Der zweite bestimmte Schwellenwert ist größer als der erste bestimmte Schwellenwert. Der zweite bestimmte Schwellenwert entspricht einer bestimmten Anpresskraft, die insbesondere anzeigt, dass das Werkzeug sicher an dem Werkstück angreift. Die
Steuereinrichtung vergleicht insbesondere die ermittelte Anpresskraft mit dem zweiten bestimmten Schwellenwert. Wenn die Steuereinrichtung ermittelt, dass die ermittelte Anpresskraft größer als der zweite bestimmte Schwellenwert ist, stellt sie die Motordrehzahl auf die maximale Motordrehzahl ein. Die maximale Motordrehzahl ist beispielsweise eine maximale Motordrehzahl, für die der Motor der Handwerkzeugmaschine ausgelegt ist.
Dadurch, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Motordrehzahl des Motors auf die maximale Motordrehzahl einzustellen, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als der zweite bestimmte Schwellenwert ist, steht die maximale Leistung der
Handwerkzeugmaschine bereit, sobald erkannt ist, dass das Werkzeug sicher an dem Werkstück angreift. Beispielsweise kann bei entsprechender Anpresskraft die maximale Leistung 250 Millisekunden nach dem ersten Ansetzen am Werkstück bereitstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem ersten Gehäuseelement ein Magnet angeordnet und der Magnetfeldsensor ist an dem zweiten Gehäuseelement angeordnet. Des Weiteren ist der Magnetfeldsensor dazu eingerichtet, als den Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement einen Abstand zwischen dem
Magnetfeldsensor und dem Magnet zu erfassen.
Der Magnet ist beispielsweise ein Permanentmagnet oder umfasst eine Spule. Insbesondere misst der an dem zweiten Gehäuseelement, das den Handgriff umfasst, angeordnete Magnetfeldsensor ein Magnetfeld des an dem ersten Gehäuseelement angeordneten Magnets. Das an dem Ort des Magnetfeldsensors erfasste Magnetfeld ist von dem Abstand zu dem Magneten abhängig, sodass der Magnetfeldsensor den Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Magneten erfassen kann.
Dadurch, dass der Magnetfeldsensor an dem zweiten Gehäuseelement angeordnet ist, welches vorzugsweise von den Vibrationsbewegungen des ersten Gehäuseelements entkoppelt ist, kann der Magnetfeldsensor vor Vibrationen geschützt werden.
Dadurch, dass der Magnet an dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist, der
Magnetfeldsensor an dem zweiten Gehäuseelement angeordnet ist und der
Magnetfeldsensor den Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Magnet erfasst, kann der Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement genau erfasst werden. Dadurch kann die Anpresskraft sehr genau ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor ein 3D-Magnetfeldsensor.
Der 3D-Magnetfeldsensor ist ein Magnetfeldsensor, der ein Magnetfeld in drei
Raumrichtungen erfassen kann. Insbesondere misst ein 3D-Magnetfeldsensor einen dreidimensionalen Vektor der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds. Der 3D- Magnetfeldsensor ist beispielsweise ein 3D-Hallsensor, bei welchem ein oder mehrere Hall- Elemente pro Raumrichtung auf einem Chip angeordnet sind.
Dadurch, dass der Magnetfeldsensor ein 3D-Magnetfeldsensor ist, kann beispielsweise das Magnetfeld des an dem ersten Gehäuseelement angeordneten Magneten sehr genau bestimmt werden. Insbesondere kann dadurch, dass der Magnetfeldsensor ein 3D- Magnetfeldsensor ist, der Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement sehr genau bestimmt werden. Dadurch ist ein feinabgestimmtes Reagieren der Leistungsabgabe des Motors auf den Abstand und somit die Anpresskraft möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Werkzeugaufnahme an dem ersten
Gehäuseelement angeordnet und das zweite Gehäuseelement weist einen Handgriff der Handwerkzeugmaschine auf.
Dadurch kann die Werkzeugaufnahme von dem Handgriff mit Hilfe der Entkopplung des ersten Gehäuseelements von dem zweiten Gehäuseelement entkoppelt werden. Dadurch können Vibrationen des Handgriffs durch rückwirkende Kräfte des Werkzeugs und der Werkzeugaufnahme abgeschwächt oder vermieden werden.
Insbesondere sind bei dieser Ausführungsform auch der Motor, das Schlagwerk und die Antriebswelle in dem ersten Gehäuseelement angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Gehäuseelement mindestens teilweise innerhalb des zweiten Gehäuseelements angeordnet.
Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform die Werkzeugaufnahme an dem
innenliegenden ersten Gehäuseelement angeordnet und das außenliegende zweite
Gehäuseelement weist den Handgriff der Handwerkzeugmaschine auf. Dadurch kann die Entkopplung des Handgriffs von der Werkzeugaufnahme zur Reduzierung von Vibrationen durch eine Sub-Chassis-Lösung verwirklicht werden.
In Ausführungsformen kann auch das erste Gehäuseelement, anstatt mindestens teilweise innerhalb des zweiten Gehäuseelements angeordnet zu sein, neben dem zweiten
Gehäuseelement angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung eingerichtet, die
Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands durch ein Steuern der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands oder durch ein Regeln der
Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands einzustellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer
Handwerkzeugmaschine vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschine weist einen Motor zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben einer Werkzeugaufnahme und einen Magnetfeldsensor auf. Außerdem weist die Handwerkzeugmaschine ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement auf. Das erste
Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement sind voneinander entkoppelt und relativ zueinander beweglich. Das Verfahren weist einen Schritt eines Erfassens eines Abstands zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement mittels des Magnetfeldsensors auf. Außerdem weist das Verfahren einen Schritt eines Einstellens einer Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands auf.
Eigenschaften und Vorteile, die für die Handwerkzeugmaschine beschrieben wurden, gelten für das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine
entsprechend.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts weist das Verfahren einen Schritt eines Ermittelns einer Anpresskraft aus dem erfassten Abstand auf.
Das Ermitteln der An presskraft aus dem erfassten Abstand wird beispielsweise von der im Zusammenhang mit der Handwerkzeugmaschine beschriebenen Steuereinrichtung ausgeführt.
Der Schritt des Ermittelns der Anpresskraft aus dem erfassten Abstand erfolgt insbesondere nach dem Schritt des Erfassens des Abstands zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement und vor dem Schritt des Einstellens der Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands. Die genannten Verfahrensschritte werden insbesondere während eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine in der genannten Reihenfolge wiederholt ausgeführt.
Der Schritt des Einstellens der Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands weist insbesondere ein Einstellen der Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts weist das Einstellen der Motordrehzahl des Motors in Abhängigkeit des erfassten Abstands ein Steuern der
Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands oder ein Regeln der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts weist das Einstellen der Motordrehzahl des Motors ein Erhöhen der Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft auf, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als ein erster bestimmter
Schwellenwert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts weist das Einstellen der Motordrehzahl des Motors ein Einstellen der Motordrehzahl auf eine maximale
Motordrehzahl auf, wenn die ermittelte Anpresskraft größer als ein zweiter bestimmter Schwellenwert ist. Der zweite bestimmte Schwellenwert ist größer als der erste bestimmte Schwellenwert.
Die Steuereinrichtung weist beispielsweise einen Prozessor und ein mit Hilfe des Prozessors ausführbares Computerprogramm auf. Die Steuereinrichtung, beispielsweise das
Computerprogramm, umfasst insbesondere einen Algorithmus oder mehrere Algorithmen, welcher/welche dazu eingerichtet ist/sind, die Anpresskraft aus dem erfassten Abstand zu ermitteln, die ermittelte Anpresskraft mit dem ersten bestimmten Schwellenwert und dem zweiten bestimmten Schwellenwert zu vergleichen und/oder die Motordrehzahl einzustellen.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel der Prozessor, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor, ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikations-Netzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die Handwerkzeugmaschine entsprechend und umgekehrt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen
Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Betreiben der
Handwerkzeugmaschine gemäß Fig. 1.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden anhand der Figuren 1 und 2 eine Ausführungsform der
Handwerkzeugmaschine 1 und ein Verfahren zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine 1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Handwerkzeugmaschine 1 einen Bohrhammer. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende eines Werkzeugs 3, z. B. eines Bohrers oder eines Meißelwerkzeugs, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 4, welcher ein Schlagwerk 5 und eine
Antriebswelle 6 antreibt. Ein Akkumulator 7 oder eine Netzleitung (nicht gezeigt) versorgt den Motor 4 mit Strom.
Der Bohrhammer 1 hat ein Gehäuse 8, welches ein erstes Gehäuseelement 9 und ein zweites Gehäuseelement 10 umfasst. Das zweite Gehäuseelement 10 weist einen Handgriff 1 1 auf, an dem ein Benutzer den Bohrhammer 1 halten und führen kann. Der Benutzer kann den Bohrhammer 1 mittels eines Haupttasters 12 in Betrieb nehmen. Durch Betätigen des Haupttasters 12 dreht der Motor 4 mit einer einstellbaren Motordrehzahl, treibt der Motor 4 die Antriebswelle 6 an und versetzt die Antriebswelle 6 die Werkzeugaufnahme 2 in eine Drehbewegung um eine Arbeitsachse 13. Dadurch wird das Werkzeug 3 um die
Arbeitsachse 13 gedreht. Während des Betriebs kann der Bohrhammer 1 das Werkzeug 3 zusätzlich zur Drehung um die Arbeitsachse 13 in einer Schlagrichtung 14 längs der Arbeitsachse 13 in einen Untergrund schlagen. Dadurch, dass das Schlagwerk 5 die Werkzeugaufnahme 2 antreibt, führt das Werkzeug 3 zusätzlich zur Drehbewegung um die Arbeitsachse 13 Schlagbewegungen in der Schlagrichtung 14 aus. In einem
Ausführungsbeispiel hat der Bohrhammer 1 einen Betriebswahlschalter (nicht gezeigt), durch den die Werkzeugaufnahme 2 von der Antriebswelle 6 entkoppelt werden kann, sodass ein rein meißelnder Betrieb des Bohrhammers 1 möglich ist.
Das erste Gehäuseelement 9 und das zweite Gehäuseelement 10 des Bohrhammers 1 sind durch Entkopplungsmittel 15 mechanisch voneinander entkoppelt. An dem ersten
Gehäuseelement 9 sind die Werkzeugaufnahme 2, der Motor 4, das Schlagwerk 5, die Antriebswelle 6 und der Akkumulator 7 angeordnet. Das zweite Gehäuseelement 10 umfasst den Handgriff 1 1. Bei einem Bohr- und/oder Schlagbetrieb des Bohrhammers 1 können rückwirkende Kräfte des Werkzeugs 3 und der Werkzeugaufnahme 2 zu einer Vibration des ersten Gehäuseelements 9 führen. Durch das Entkoppeln des ersten Gehäuseelements 9 von dem zweiten Gehäuseelement 10 mittels des Entkopplungsmittels 15 wird diese
Vibration des ersten Gehäuseelements 9 nicht oder nur abgeschwächt auf den Handgriff 11 übertragen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Entkopplung durch ein Anordnen des ersten Gehäuseelements 9 innerhalb des zweiten Gehäuseelements 10 verwirklicht. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Entkopplung des ersten Gehäuseelements 9 von dem zweiten Gehäuseelement 10 stattdessen durch
Anordnen des zweiten Gehäuseelements 10 mit dem Handgriff 11 neben dem ersten Gehäuseelement 9 verwirklicht sein.
Zwischen dem ersten Gehäuseelement 9 und dem zweiten Gehäuseelement 10 ist ein variabler Abstand L. Der Abstand L ist im Ruhezustand, das heißt ohne dass der Benutzer den Bohrhammer 1 gegen ein Werkstück drückt, durch das Entkopplungsmittel 15 vorbestimmt.
Der Benutzer, der mit dem Bohrhammer 1 ein Werkstück bearbeiten möchte, hält den Bohrhammer 1 an dem entkoppelten Handgriff 1 1 und nimmt den Bohrhammer 1 durch Betätigen des Haupttasters 10 in Betrieb. Durch Betätigen des Haupttasters 10 wird der Motor 4 zunächst in eine Drehbewegung mit geringer Motordrehzahl versetzt. Weiter wird das Werkzeug 3 in eine Drehbewegung um die Arbeitsachse 13 versetzt. Der Benutzer setzt das Werkzeug 3 des Bohrhammers 1 an dem Werkstück an. Zur Bearbeitung des
Werkstücks und zum Starten des Schlagbetriebs übt der Benutzer eine Anpresskraft F auf den Handgriff 11 aus. Diese Anpresskraft F ist im Wesentlichen in Richtung des Werkstücks, d. h. entlang der Arbeitsachse 13 ausgerichtet.
Der variable Abstand L zwischen dem ersten Gehäuseelement 9 und dem zweiten
Gehäuseelement 10 wird durch die Anpresskraft F des Benutzers verkleinert. Insbesondere wird durch die Anpresskraft F das Entkopplungsmittel 15 zusammengedrückt. Je stärker der Benutzer gegen den Handgriff 11 drückt, umso kleiner wird der Abstand L zwischen dem ersten Gehäuseelement 9 und dem zweiten Gehäuseelement 10.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Betreiben des Bohrhammers 1 aus Fig. 1.
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird der Abstand L zwischen dem ersten
Gehäuseelement 9 und dem zweiten Gehäuseelement 10 mittels des Magnetfeldsensor 16 erfasst.
Zur Erfassung des Abstands L zwischen dem ersten Gehäuseelement 9 und dem zweiten Gehäuseelement 10 weist der Bohrhammer 1 zusätzlich zu dem Magnetfeldsensor 16 den Magneten 17 auf. Der Magnetfeldsensor 16 ist an dem zweiten Gehäuseelement 10 angeordnet. Der Magnet 17 ist an dem ersten Gehäuseelement 9 angeordnet. Der
Magnetfeldsensor 16 erfasst das Magnetfeld des Magneten 17, insbesondere die
magnetische Flussdichte des Magneten 17. Je größer die Anpresskraft F des Benutzers gegen den Handgriff 1 1 , umso kleiner ist der Abstand L zwischen dem ersten
Gehäuseelement 9 und dem zweiten Gehäuseelement 10, insbesondere zwischen dem Magnetfeldsensor 16 und dem Magneten 17. Je kleiner der Abstand L zwischen dem
Magnetfeldsensor 16 und dem Magneten 17, umso größer ist das von dem
Magnetfeldsensor 16 erfasste Magnetfeld. Folglich kann der Magnetfeldsensor 16 über das Erfassen des Magnetfelds des Magneten 17 den Abstand L erfassen. Der Magnetfeldsensor 16 übermittelt den Abstand L als Signal an eine Steuereinrichtung 18 des Bohrhammers 1.
In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird aus dem erfassten Abstand L die
Anpresskraft F ermittelt. Insbesondere ermittelt die Steuereinrichtung 18 die Anpresskraft F aus dem erfassten Abstand L durch eine Berechnung mit Hilfe eines Algorithmus der Steuereinrichtung 18.
In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die Motordrehzahl des Motors 4 in
Abhängigkeit des erfassten Abstands L, insbesondere in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft F, eingestellt.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung 18 dazu eingerichtet, die Motordrehzahl des Motors 4 in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft F zu erhöhen, wenn die ermittelte Anpresskraft F größer als ein erster bestimmter Schwellenwert ist. Dazu vergleicht die Steuereinrichtung 18 die in dem zweiten Schritt S2 des Verfahrens ermittelte Anpresskraft F mit dem ersten bestimmten Schwellenwert. Der erste bestimmte Schwellenwert ist eine bestimmte
Anpresskraft, die ein sicheres Ansetzen des Werkzeugs 3 an dem Werkstück anzeigt.
Wenn die Steuereinrichtung 18 ermittelt, dass die ermittelte Anpresskraft F größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist und folglich das Werkzeug 3 sicher an dem Werkstück angesetzt ist, sendet die Steuereinrichtung 18 ein Signal an den Motor 4 zur Erhöhung der Motordrehzahl. Insbesondere sendet die Steuereinrichtung 18 ein Signal an den Motor 4, die Motordrehzahl des Motors 4 mit steigender Anpresskraft kontinuierlich und direkt
proportional zu der ermittelten Anpresskraft F zu erhöhen. Durch die Erhöhung der
Motordrehzahl setzt der Schlagbetrieb der Werkzeugaufnahme 2 ein. Durch die weitere Erhöhung der Motordrehzahl werden eine Schlagfrequenz, Schlagamplitude und/oder Schlagkraft kontinuierlich erhöht. Dadurch, dass die Motordrehzahl erst erhöht wird und der Schlagbetrieb erst einsetzt, wenn der erste bestimmte Schwellenwert überschritten wird, kann das Werkzeug leichter an dem Werkstück angesetzt werden.
Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 18 dazu eingerichtet, die Motordrehzahl des Motors 4 auf eine maximale Motordrehzahl einzustellen, wenn die ermittelte Anpresskraft F größer als ein zweiter bestimmter Schwellenwert ist, wobei der zweite bestimmte Schwellenwert größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist. Dazu vergleicht Steuereinrichtung 18 die ermittelte Anpresskraft F mit dem zweiten bestimmten Schwellenwert. Der zweite bestimmte Schwellenwert entspricht einer bestimmten Anpresskraft, die insbesondere anzeigt, dass das Werkzeug 3 sicher an dem Werkstück angreift.
Wenn die Steuereinrichtung 18 ermittelt, dass die ermittelte Anpresskraft F größer als der zweite bestimmte Schwellenwert ist, das heißt sobald das Werkzeug sicher an dem
Werkstück angreift, stellt die Steuereinrichtung 18 die Motordrehzahl auf die maximale Motordrehzahl ein, für die der Motor 4 ausgelegt ist. Somit steht die maximale Leistung des Bohrhammers 1 zur Verfügung.
Mit dem beschriebenen Bohrhammer 1 und dem beschriebenen Verfahren zum Betreiben des Bohrhammers 1 kann der Benutzer ein Werkstück mit dem Werkzeug 3 des
Bohrhammers 1 intuitiv durch einen anpresskraft-gesteuerten Sanftanlauf des Bohrhammers 1 und eine darauffolgende anpresskraft-gesteuerte maximale Leistungsabgabe des
Bohrhammers 1 sicher bearbeiten.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Handwerkzeugmaschine (Bohrhammer)
2 Werkzeugaufnahme
3 Werkzeug
4 Motor
5 Schlagwerk
6 Antriebswelle
7 Akkumulator
8 Gehäuse
9 erstes Gehäuseelement
10 zweites Gehäuseelement
1 1 Handgriff
12 Haupttaster
13 Arbeitsachse
14 Schlagrichtung
15 Entkopplungsmittel
16 Magnetfeldsensor
17 Magnet
18 Steuereinrichtung
51 Verfahrensschritt
52 Verfahrensschritt
53 Verfahrensschritt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Handwerkzeugmaschine (1 ) mit
einem Gehäuse (8), welches ein erstes Gehäuseelement (9) und ein zweites Gehäuseelement (10) aufweist, wobei das erste Gehäuseelement (9) und das zweite Gehäuseelement (10) voneinander entkoppelt und relativ zueinander beweglich sind,
einer Werkzeugaufnahme (2),
einem Motor (4) zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben der
Werkzeugaufnahme (2),
einem Magnetfeldsensor (16) zum Erfassen eines Abstands (L) zwischen dem ersten Gehäuseelement (9) und dem zweiten Gehäuseelement (10), und
einer Steuereinrichtung (18) zum Einstellen einer Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L).
2. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, aus dem erfassten Abstand (L) eine
Anpresskraft (F) zu ermitteln und die Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft (F) einzustellen.
3. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Motordrehzahl des Motors (4) in
Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft (F) zu erhöhen, wenn die ermittelte Anpresskraft (F) größer als ein erster bestimmter Schwellenwert ist.
4. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Motordrehzahl des Motors (4) auf eine maximale Motordrehzahl einzustellen, wenn die ermittelte Anpresskraft (F) größer als ein zweiter bestimmter Schwellenwert ist, wobei der zweite bestimmte Schwellenwert größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist.
5. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass
an dem ersten Gehäuseelement (9) ein Magnet (17) angeordnet ist und an dem zweiten Gehäuseelement (10) der Magnetfeldsensor (16) angeordnet ist, und
der Magnetfeldsensor (16) dazu eingerichtet ist, als den Abstand (L) zwischen dem ersten Gehäuseelement (9) und dem zweiten Gehäuseelement (10) einen Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor (16) und dem Magnet (17) zu erfassen.
6. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (16) ein 3D-Magnetfeldsensor ist.
7. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (2) an dem ersten Gehäuseelement (9) angeordnet ist und das zweite Gehäuseelement (10) einen Handgriff (1 1 ) der
Handwerkzeugmaschine (1 ) aufweist.
8. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (9) mindestens teilweise innerhalb des zweiten Gehäuseelements (10) angeordnet ist.
9. Handwerkzeugmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) eingerichtet ist, die Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) durch ein Steuern der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) oder durch ein Regeln der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) einzustellen.
10. Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine (1 ), welche einen Motor (4) zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben einer Werkzeugaufnahme (2), einen
Magnetfeldsensor (16) und ein Gehäuse (8) mit einem ersten Gehäuseelement (9) und einem zweiten Gehäuseelement (10) aufweist, wobei das erste Gehäuseelement (9) und das zweite Gehäuseelement (10) voneinander entkoppelt und relativ zueinander beweglich sind, mit den Schritten:
Erfassen (S1 ) eines Abstands (L) zwischen dem ersten Gehäuseelement (9) und dem zweiten Gehäuseelement (10) mittels des Magnetfeldsensors (16), und
Einstellen (S3) einer Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L).
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Schritt:
Ermitteln (S2) einer Anpresskraft (F) aus dem erfassten Abstand (L).
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen (S3) der Motordrehzahl des Motors (4) in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) ein Steuern der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) oder ein Regeln der Motordrehzahl in Abhängigkeit des erfassten Abstands (L) aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen (S3) der Motordrehzahl des Motors (4) ein Erhöhen der Motordrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Anpresskraft (F) aufweist, wenn die ermittelte Anpresskraft (F) größer als ein erster bestimmter Schwellenwert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen (S3) der Motordrehzahl des Motors (4) ein Einstellen der Motordrehzahl auf eine maximale
Motordrehzahl aufweist, wenn die ermittelte Anpresskraft (F) größer als ein zweiter bestimmter Schwellenwert ist, wobei der zweite bestimmte Schwellenwert größer als der erste bestimmte Schwellenwert ist.
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