EP4011561A1 - Mobile machine tool and method - Google Patents

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EP4011561A1
EP4011561A1 EP20213304.7A EP20213304A EP4011561A1 EP 4011561 A1 EP4011561 A1 EP 4011561A1 EP 20213304 A EP20213304 A EP 20213304A EP 4011561 A1 EP4011561 A1 EP 4011561A1
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EP
European Patent Office
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machine tool
mobile machine
drive unit
lubricant
water
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EP20213304.7A
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German (de)
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Jens Kondratiuk
Phillip Lorenz
Balasubramaniam Vengudusamy
Stefan Seemeyer
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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Priority to PCT/EP2021/083139 priority patent/WO2022122413A1/en
Priority to EP21820536.7A priority patent/EP4259383A1/en
Priority to CA3200706A priority patent/CA3200706A1/en
Priority to US18/038,790 priority patent/US20230405785A1/en
Priority to CN202180076925.2A priority patent/CN116507705A/en
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    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/08—Solids

Definitions

  • the invention relates to a mobile machine tool with a drive unit.
  • the object of the present invention is therefore to offer a mobile machine tool and a method that allow a particularly energy-efficient and yet cost-effective use of a generic mobile machine tool.
  • a mobile machine tool in particular a hand-held machine tool or a construction robot, for example for carrying out work in structural and/or civil engineering, with a drive unit, the drive unit having an aqueous lubricant and/or the drive unit being designed for operation with the water-based lubricant is set up, wherein before the start of a running-in phase of the drive unit, a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces of the drive unit is greater than 0.01 microns.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that friction and subsequent fatigue damage can be remedied precisely by the fact that with an initially comparatively rough surface roughness, a particularly high-quality smoothing of the contact surfaces can be achieved by using a water-based lubricant, especially in the run-in phase of the drive unit.
  • a water-based lubricant especially in the run-in phase of the drive unit.
  • the lubricating film produced by the water-based lubricant can be comparatively thin.
  • the thickness of the resulting lubricating film can be of the order of the bond roughness.
  • boundary friction and/or mixed friction can thus be present as friction states in the drive unit, in particular in nominal operation of the drive unit. The wear caused by the operation of the drive unit can then lead to an automatic smoothing of the contact surfaces.
  • the composite roughness sigma can be understood as the root mean square of the surface roughness of the respectively interacting contact surfaces.
  • a relative lubricating film thickness can be understood as meaning the relationship between a lubricating film thickness and a surface roughness, in particular the composite roughness sigma.
  • the lubricating film thickness can refer to a central lubricating film thickness.
  • the relative lubricating film thickness can be less than one before the start of the running-in phase.
  • the thickness of the lubricating film before the start of the running-in phase can be thinner than the surface roughness, in particular the composite roughness sigma.
  • the relative lubricating film thickness can increase to values greater than one, for example to values of at least three.
  • the lubricating film can be thicker, in particular considerably thicker, than the surface roughness, for example than the composite roughness sigma.
  • the surface roughness can be significantly reduced.
  • the composite roughness sigma can be at least halved, for example reduced to a tenth.
  • the surface roughness can be measurable by means of a stylus method.
  • the measurement can be carried out according to DIN EN ISO 4288.
  • the surface parameters can be calculated according to DIN EN ISO 4287.
  • Various surface parameters can be used to calculate the bond roughness sigma; the square mean value of profile ordinates Rq is preferably used to determine the bond roughness sigma Use.
  • the bond roughness sigma can be understood in particular as the square root of the sum of the squared mean values of the profile ordinates Rq of the interacting contact surfaces.
  • the aqueous lubricant can also provide sufficient scuffing load capacity, for example measured on an FZG gear wheel stress test bench.
  • the lubricating film thickness can be measurable with an elastohydrodynamics (EHD) test stand, for example available from PCS Instruments, Great Britain.
  • EHD elastohydrodynamics
  • the lubricant can be checked by measuring the thickness of the lubricating film in a contact area, in particular a point contact.
  • a steel ball can be loaded against a glass pane, preferably coated with a chromium and a SiO2 layer. The measurement can be based on optical interferometry.
  • the contact area can be illuminated with white light, which is directed onto the contact through a microscope and a glass pane. Part of the light can be reflected by the chrome layer.
  • Part of the light can penetrate the SiO2 layer and the lubricant film and be reflected by the steel ball.
  • the light paths of the two parts of the light can be combined so that an interference pattern can be generated.
  • the interference image can be guided into a spectrometer and/or an image recording device, for example a high-resolution black-and-white CCD camera, for recording an interference image.
  • the interference image can be analyzed using evaluation software.
  • the lubricating film thickness can be determined and/or can be determined by image analysis of the interference pattern.
  • a load can be chosen between 30 N and 50 N.
  • the temperature of the lubricant and/or the remaining material can be between 35°C and 45°C, in particular 40°C.
  • a speed of the glass pane can be adjusted in this way be that the relative speed is between 0.1 m/s and 3.5 m/s.
  • a surface roughness Ra of the steel ball can be 10 1 nm, in particular 10 nm.
  • a surface roughness Ra of the glass pane can also be 10 1 nm, in particular 5 nm.
  • the surface roughnesses Ra can preferably be mean roughness values.
  • the bond roughness sigma is more than 0.01 ⁇ m.
  • it can be in the range from 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the composite roughness sigma can be less than or equal to 0.01 ⁇ m after the running-in phase.
  • the drive unit has the water-based lubricant and/or is set up for operation with the water-based lubricant.
  • water- and/or water-vapour-resistant materials can preferably be used in the drive unit.
  • at least one seal of the drive unit can be made of a water and/or water vapor resistant material.
  • the drive unit can also have at least one dynamic seal, for example a labyrinth seal and/or a centrifugal seal.
  • the mobile power tool can be a hand power tool, for example a A drill, a chisel, a grinder, a saw or the like. It is also conceivable that the mobile machine tool is a construction robot or includes a construction robot.
  • the mobile machine tool can have a manipulator, in particular a multi-axis manipulator.
  • the mobile machine tool can have a drive device for driving a tool, for example a drill, a chisel, a suction device or the like.
  • the mobile machine tool can be set up to machine concrete and/or metal. It can be designed for drilling, chiselling, sawing and/or grinding.
  • the mobile machine tool can be set up to carry out work in building construction and/or civil engineering. It is conceivable that it is not set up for use in mining.
  • the mobile machine tool can be portable; for example, it can weigh less than 50 kg, in particular less than 25 kg.
  • the mobile machine tool can also have a chassis and/or a flight platform, in particular if it is designed as a construction robot or includes one.
  • the increase in energy efficiency that can be achieved according to the invention has a particularly favorable effect particularly in the case of airworthy mobile machine tools, for example in the form of unmanned flying objects such as drones that can be moved autonomously or semi-autonomously.
  • the bond roughness is preferably also limited before the start of the running-in phase in order to facilitate operation of the mobile machine tool at the beginning and during the running-in phase as well.
  • the bond roughness sigma before the start of the run-in phase of the drive unit can be at most 3 ⁇ m, preferably at most 1 ⁇ m.
  • the water-based lubricant can be designed in such a way that the lubricating film thickness is between 10% and 80%, in particular between 30% and 60%, particularly preferably between 50% and 60%, of an anhydrous or at least essentially anhydrous polyglycol-based, preferably a kinematic viscosity of 80 mm 2 /s at 40°C having lubricant (as reference lubricant).
  • an “essentially water-free lubricant” can be understood to mean a lubricant which, preferably at least immediately after production, contains at most 1%, particularly preferably at most 0.2%, of water.
  • the lubricating film thickness of the water-based lubricant is preferably thicker than a lubricating film thickness that results when pure water is used as the lubricant, particularly during normal operation of the drive unit or the mobile machine tool.
  • the reference lubricant can be biodegradable, that is, it can be an EAL lubricant (environmentally acceptable lubricant).
  • the aqueous lubricant can also be biodegradable.
  • the reference lubricant is not biodegradable. This can be the case in particular if the reference lubricant is based on polyglycol.
  • the aqueous lubricant may contain at least 5%, preferably at least 15%, more preferably between 30% and 35%, especially 33% water.
  • the water-based lubricant can have a significant proportion of water. This is particularly noteworthy, as otherwise the oil-based lubricants commonly used in mobile machine tools should be replaced after even small amounts of water have entered.
  • the aqueous lubricant may contain at most 90%, preferably at most 70%, water.
  • the lubricant can also contain at least one glycol, for example a polyglycol.
  • the lubricant can contain one or more polyglycols in a proportion of at least 30%, preferably at least 40%. The proportion may not exceed 60%.
  • the polyglycol can be a polyalkylene glycol.
  • the glycol or glycols can form a second largest portion of the lubricant, especially after water.
  • the water-based lubricant can also have at least one additive, in particular an anti-wear additive, an anti-corrosion additive and/or an antimicrobial, in particular growth-inhibiting, additive.
  • the aqueous lubricant can be set up to suppress the formation of bacteria, fungi and/or algae.
  • the aqueous lubricant can thus be set up to avoid the formation of biofilms.
  • the anti-corrosion additive can in particular be and/or comprise a non-ferrous metal-deactivating additive. It is also conceivable that the water-based lubricant has at least one additive that reduces the coefficient of friction, a solid lubricant, an additive that improves the viscosity index and/or an additive that reduces the freezing point.
  • the aqueous lubricant may also include a scuffing load-increasing additive.
  • the aqueous lubricant can be a fully formulated lubricant.
  • a general reduction in friction can be achieved if the water-based lubricant has a kinematic viscosity in the range of at most 320 mm 2 /s at 40 °C.
  • the water-based lubricant can also have a kinematic viscosity of at least 30 mm 2 /s. In particular, it can have a, preferably significantly, higher kinematic viscosity than water.
  • the machine tool in particular the drive unit
  • the The internal temperature of the drive unit during operation of the mobile machine tool at an ambient temperature of 20 °C is at most 80 °C, preferably at most 60 °C.
  • This can be achieved, for example, in that the machine tool, in particular the drive unit, is regulated in terms of its input power when the maximum temperatures mentioned are reached. It is also conceivable to reduce the speeds of parts that move relative to one another and thus interacting contact surfaces that move relative to one another by constructive-geometric optimization in order to limit the resulting frictional heat already constructively.
  • a further possibility of complying with the specified maximum temperatures of the internal temperature consists in dimensioning and/or regulating a cooling system of the mobile machine tool with correspondingly high performance.
  • the maximum internal temperatures mentioned cannot be reached even during continuous operation and under full load.
  • the machine tool can be set up to limit the input power of the drive unit in such a way that the internal temperature of the drive unit during operation of the mobile machine tool at an ambient temperature of 20° C. is at most 80° C., preferably at most 60° C. amounts to.
  • the power loss occurring in the drive unit can be limited.
  • the limitation can be such that the mechanical power output by the drive unit can remain the same despite the reduced input power or can even be increased compared to an input power that is not limited, in particular due to a disproportionately reduced power loss.
  • the machine tool in particular the drive unit, has a solids filter, in particular a filter magnet, which is set up to remove particles, in particular abrasion, from the aqueous lubricant, as a result of which the service life of the aqueous lubricant can be significantly extended.
  • the mobile machine tool in particular the drive unit, a Have lubricant filter.
  • the aqueous lubricant can preferably be free of solids or at least essentially free of solids and/or without solid residues, at least before the start of the running-in phase.
  • the water-based lubricant can be free of nanoparticles or other friction particles before the start of the running-in phase. It can thus be produced in a particularly cost-effective manner. Also, it can be biodegradable. In particular, it can be biologically harmless.
  • the lubricant filter can also be designed in a particularly simple manner, since the particles contained in the originally solids-free, aqueous lubricant can be classified as impurities and can accordingly be removed through the lubricant filter. The separation between contaminants and lubricant can thus take place by means of a simple separation of liquid versus solid material.
  • the water-based lubricant contains nano-friction particles, in particular before the start of the running-in phase. This allows the nano-polishing effect to be further intensified, particularly at the start of the running-in phase.
  • the nanofriction particles can be formed from at least one inorganic and/or from at least one organic material. They can be designed to dissolve and/or decompose in the course of operation of the mobile machine tool, for example during the running-in phase, so that the extent of the additional polishing effect can be limited.
  • the water-based lubricant can contain nanoparticles, especially before the start of the running-in phase.
  • the nanoparticles can be nanofriction particles or at least act as nanofriction particles.
  • the nanoparticles can bring about a tribological effect in the drive unit.
  • the mobile machine tool can particularly preferably be operated wirelessly.
  • the mobile machine tool can have an in particular rechargeable Have energy storage.
  • the rechargeable energy store can be an accumulator or a fuel cell.
  • the mobile power tool can also be set up to drive a tool containing diamonds.
  • the mobile machine tool can be set up to saw, drill and/or grind using the diamond-containing tool.
  • high work performance and often long periods of use are required at the same time.
  • the energy requirement for work typical for diamond-containing tools is therefore particularly high, so that avoiding power loss due to friction is particularly desirable.
  • the scope of the invention also includes a method for the energy-efficient operation of a mobile machine tool according to the invention, wherein a drive unit of the mobile machine tool, in which, before the start of a running-in phase, a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces of the drive unit is greater than 0.01 ⁇ m, with a water-based lubricant, especially in the running-in phase, is lubricated.
  • the method according to the invention thus makes it possible to use the aqueous lubricant to form such a thin lubricant film that the two interacting contact surfaces are moved towards one another in the region of boundary friction and/or mixed friction.
  • Particles can detach, for example from the initially rough contact surfaces, and act as friction particles.
  • the interacting contact surfaces can thus automatically smooth themselves during the running-in phase.
  • the friction can be reduced and the mobile machine tool can be operated in a particularly energy-efficient manner without the need for the advance, in particular during the manufacture of the mobile machine tool interacting contact surfaces would have to be subjected to a particularly high-quality, usually very expensive, surface treatment.
  • the mobile machine tool that is subjected to the method according to the invention, in particular its drive unit and the lubricant used in the drive unit, can have at least one of the features mentioned above in connection with the mobile machine tool and its components.
  • the invention generally includes mobile power tools and thus, for example, construction robots or hand power tools, the invention is explained using the example of a hand power tool solely to facilitate understanding.
  • the hand power tool 10 is designed as a drill, in particular as a diamond drill. It can be operated wirelessly. For this purpose, it has a rechargeable accumulator 14 in the area of a housing 12 .
  • the accumulator 14 contains lithium.
  • the handheld power tool 10 is designed as a portable device. It weighs between 0.5 and 15 kg and generally less than 25 kg.
  • the hand-held power tool 10 also has a tool holder 16 .
  • a tool 18 is accommodated in the tool holder 16 .
  • the tool 18 is designed as a diamond drilling tool. It is therefore containing diamonds.
  • the mobile machine tool it is conceivable for the mobile machine tool to be designed and/or usable as a hammer drill and/or as a chiselling machine.
  • a drive unit 20 of handheld power tool 10 is also shown in 1 recognizable.
  • the drive unit 20 is located within the housing 12 and is shown superimposed on the housing 12 for purposes of illustration only.
  • the drive unit 20 drives a shaft to which in turn the tool holder 16 is coupled.
  • the drive unit 20 has an electropneumatic striking mechanism and a rotary drive, which drive the shaft in a striking or rotating manner.
  • the percussion and the rotary drive are mechanically connected via a transmission of the drive unit 20 to an electric motor of the drive unit 20 and can be driven by the latter.
  • the drive unit 20 has a water-based lubricant that lubricates the transmission elements, for example gears, of the drive unit 20 .
  • the drive unit 20 is water vapor resistant.
  • all seals of the drive unit 20 that can come into contact with the aqueous lubricant are made of a water vapor-resistant material.
  • the water-vapour-resistant material can preferably be temperature-resistant up to at least 120°C.
  • the handheld power tool 10 has a cooling system that is designed such that the internal temperature of the drive unit 20 is at most 60°C when the handheld power tool 10 is in operation at an ambient temperature of 20°C.
  • lubricant S0 has a kinematic viscosity of 80 mm 2 /s at 40°C.
  • water W is also shown schematically in the diagram.
  • Lubricants S1, S2, S3, S4 and S5 are water-based lubricants which, according to the invention, are used in the hand-held power tool 10 ( 1 ) can be used. They have lubricating film thicknesses between 30% and approx. 60% of the lubricating film thickness of the reference serving substantially water-free lubricant S0 .
  • the lubricants have a kinematic viscosity of 100 mm 2 /s at 40°C.
  • the lubricants S1, S2, S3, S4 and S5 each have a water content of between 30% and 35%. They also each contain at least between 40% and 60% polyglycols. Like the lubricant S0 , they are fully formulated.
  • All of the water-based lubricants S1 to S5 mentioned contain further additives, in particular biocidal, anti-corrosion, anti-wear, high-pressure and foam-controlling additives.
  • the water-based lubricants S1 to S5 are formed without solid residues.
  • Figures 3a to 3c show in schematic representations different states of friction of the drive unit 20 ( 1 ).
  • the contact surfaces 22, 24 are shown in a greatly enlarged illustration as schematic sectional views.
  • the contact surfaces 22, 24 can be, for example, areas of gear wheels of the drive unit 20 that mesh with one another.
  • water-based lubricant 26 with different lubricating film thicknesses is located between the contact surfaces 22, 24.
  • the water-based lubricant 26 can be one of the lubricants S1, S2, S3, S4 or S5 (all 2 ) correspond to.
  • the average thickness of the lubricating film is less than the composite roughness sigma.
  • the relative lubricating film thickness is therefore less than 1, for example between 0.1 and 0.4, in particular between 0.1 and 0.2 at a test temperature of 40° C. and a surface pressure of 1 GPa at 20% slip.
  • the condition according to Figure 3a corresponds to a state of the handheld power tool 10 ( 1 ) immediately during manufacture, ie before the start of a running-in phase.
  • the hand-held power tool 10 is operated during a run-in phase.
  • the drive unit 20 is lubricated by the lubricant 26 contained in the drive unit 20 .
  • the hand-held power tool can be operated, for example, over a period of 1 to 10 hours, for example 7 hours.
  • Figure 3b shows a state of friction in which there is mixed friction between the contact surfaces 22, 24.
  • the relative lubricating film thickness ranges between 1 and 3.
  • This condition corresponds to an advanced stage of the running-in phase.
  • 3c shows a friction condition in which there is pure fluid friction between the contact surfaces 22, 24. This state corresponds to a state of the drive unit 20 after the run-in phase has ended.
  • the composite roughness sigma of the contact surfaces 22, 24 has further reduced considerably.
  • the surface formation of the contact surfaces 22, 24 is shown greatly exaggerated solely for reasons of illustration.
  • the relative lubricating film thickness has increased to more than 3.
  • Figures 4a and 4b show microscopic images of areas of transmission parts after completing a long-term stress test.
  • FIG Figure 4a shows the result for a mobile machine tool, the drive unit of which is lubricated with the essentially water-free lubricant S0, which serves as a reference, is shown in the photographs in FIG Figure 4b the result in a mobile machine tool whose drive unit is lubricated according to the invention with the water-based lubricant S3.
  • Figures 5a and 5b Microscopic images of bearing balls after carrying out the endurance tests. Analogously to the two previous illustrations, the upper figure shows Figure 5a , the result for a drive unit, where the essentially water-free lubricant S0 was used as the lubricant, and the figure below, Figure 5b , shows the result for a drive unit in which the water-based lubricant S3 has been used.
  • the bearing ball of the Figure 5b shows a much more pronounced metallic clear luster than the bearing ball of Figure 5a , which is due to a significantly reduced surface roughness compared to the conventionally lubricated bearing ball.
  • the water-based lubricant S3 is free of solids. There are at the Figure 5b associated tests, no nanofriction particles were added to the lubricant S3.
  • the sump temperatures of the aqueous lubricants could be kept below 60°C even with an electrical input power of the machine tool of 2.8 kW.
  • the aqueous lubricant has a viscosity of between 40 and 50 mm 2 /s, in particular 46 mm 2 /s, at 40°C.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine (10) oder einen Bauroboter, beispielsweise zur Ausführung von Arbeiten im Hoch- und/oder Tiefbau, mit einer Antriebseinheit (20). Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20) ein wasserhaltiges Schmiermittel (26) aufweist und/oder dass die Antriebseinheit (20) zum Betrieb mit dem wasserhaltigen Schmiermittel (26) eingerichtet ist, wobei vor Beginn einer Einlaufphase der Antriebseinheit (20) eine Verbundrauheit sigma zweier zusammenwirkender Kontaktflächen (22, 24) der Antriebseinheit (20) größer als 0,01 µm, vorzugsweise mindestens 0,1µm, ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren. Die Erfindung verbessert die Energieeffizienz.The invention relates to a mobile machine tool, in particular a hand-held machine tool (10) or a construction robot, for example for carrying out work in structural and/or civil engineering, with a drive unit (20). It is characterized in that the drive unit (20) has a water-based lubricant (26) and/or that the drive unit (20) is set up for operation with the water-based lubricant (26), with a Composite roughness sigma of two interacting contact surfaces (22, 24) of the drive unit (20) is greater than 0.01 µm, preferably at least 0.1 µm. The invention also relates to a method. The invention improves energy efficiency.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Werkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit.The invention relates to a mobile machine tool with a drive unit.

Aus Gründen des Klimaschutzes besteht ein Bedarf an besonders energieeffizienten, gattungsgemäßen mobilen Werkzeugmaschinen.For reasons of climate protection, there is a need for particularly energy-efficient, generic mobile machine tools.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine mobile Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren anzubieten, die einen besonders energieeffizienten und dennoch kostengünstig Einsatz einer gattungsgemäßen mobilen Werkzeugmaschine erlauben.The object of the present invention is therefore to offer a mobile machine tool and a method that allow a particularly energy-efficient and yet cost-effective use of a generic mobile machine tool.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine mobile Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine oder ein Bauroboter, beispielsweise zur Ausführung von Arbeiten im Hoch- und / oder Tiefbau, mit einer Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit ein wasserhaltiges Schmiermittel aufweist und / oder wobei die Antriebseinheit zum Betrieb mit dem wasserhaltigen Schmiermittel eingerichtet ist, wobei vor Beginn einer Einlaufphase der Antriebseinheit eine Verbundrauheit sigma zweier zusammenwirkender Kontaktflächen der Antriebseinheit größer als 0,01 µm ist.The task is solved by a mobile machine tool, in particular a hand-held machine tool or a construction robot, for example for carrying out work in structural and/or civil engineering, with a drive unit, the drive unit having an aqueous lubricant and/or the drive unit being designed for operation with the water-based lubricant is set up, wherein before the start of a running-in phase of the drive unit, a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces of the drive unit is greater than 0.01 microns.

Der Erfindung liegt daher die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass Reibung und nachfolgend Ermüdungsschäden gerade dadurch behebbar sind, dass bei einer anfänglich vergleichsweise rauen Oberflächenrauheit durch die Verwendung eines wasserhaltigen Schmiermittels, insbesondere in der Einlaufphase der Antriebseinheit, eine besonders hochwertige Einglättung der Kontaktflächen erzielt werden kann. Dabei wird ausgenutzt, dass der sich durch das wasserhaltige Schmiermittel ergebende Schmierfilm vergleichsweise dünn sein kann. Insbesondere kann die Dicke des sich ergebenden Schmierfilms in der Größenordnung der Verbundrauheit liegen. Während der Einlaufphase können somit in der Antriebseinheit, insbesondere in einem Nennbetrieb der Antriebseinheit, Grenzreibung und / oder Mischreibung als Reibungszustände vorliegen. Der durch den Betrieb der Antriebseinheit erzeugte Verschleiß kann dann zu einer selbsttätigen Glättung der Kontaktflächen führen.The invention is therefore based on the surprising finding that friction and subsequent fatigue damage can be remedied precisely by the fact that with an initially comparatively rough surface roughness, a particularly high-quality smoothing of the contact surfaces can be achieved by using a water-based lubricant, especially in the run-in phase of the drive unit. This exploits the fact that the lubricating film produced by the water-based lubricant can be comparatively thin. In particular, the thickness of the resulting lubricating film can be of the order of the bond roughness. While During the running-in phase, boundary friction and/or mixed friction can thus be present as friction states in the drive unit, in particular in nominal operation of the drive unit. The wear caused by the operation of the drive unit can then lead to an automatic smoothing of the contact surfaces.

Unter der Verbundrauheit sigma kann das quadratische Mittel der Oberflächenrauheiten der jeweils zusammenwirkenden Kontaktflächen verstanden werden.The composite roughness sigma can be understood as the root mean square of the surface roughness of the respectively interacting contact surfaces.

Unter einer relativen Schmierfilmdicke kann das Verhältnis zwischen einer Schmierfilmdicke und einer Oberflächenrauheit, insbesondere der Verbundrauheit sigma, verstanden werden. Vorzugsweise kann sich die Schmierfilmdicke auf eine zentrale Schmierfilmdicke beziehen.A relative lubricating film thickness can be understood as meaning the relationship between a lubricating film thickness and a surface roughness, in particular the composite roughness sigma. Preferably, the lubricating film thickness can refer to a central lubricating film thickness.

Die relative Schmierfilmdicke kann vor Beginn der Einlaufphase kleiner eins betragen. Insbesondere kann die Schmierfilmdicke vor Beginn der Einlaufphase dünner als die Oberflächenrauheit, insbesondere der Verbundrauheit sigma, sein.The relative lubricating film thickness can be less than one before the start of the running-in phase. In particular, the thickness of the lubricating film before the start of the running-in phase can be thinner than the surface roughness, in particular the composite roughness sigma.

Während der Einlaufphase und / oder nach der Einlaufphase kann die relative Schmierfilmdicke auf Werte größer eins, beispielsweise auf Werte von mindestens drei, ansteigen. Mit anderen Worten kann der Schmierfilm dicker, insbesondere erheblich dicker, als die Oberflächenrauheit, beispielsweise als die Verbundrauheit sigma, sein.During the running-in phase and/or after the running-in phase, the relative lubricating film thickness can increase to values greater than one, for example to values of at least three. In other words, the lubricating film can be thicker, in particular considerably thicker, than the surface roughness, for example than the composite roughness sigma.

Es kann somit ein in-situ Nanopolitur-Effekt erzielt werden. Während oder nach der Einlaufphase kann die Oberflächenrauheit wesentlich gesenkt sein. Beispielsweise kann die Verbundrauheit sigma mindestens halbiert, beispielsweise auf ein Zehntel gesenkt, sein.An in-situ nano-polishing effect can thus be achieved. During or after the running-in phase, the surface roughness can be significantly reduced. For example, the composite roughness sigma can be at least halved, for example reduced to a tenth.

Die Oberflächenrauheit kann mittels Tastschnittverfahren messbar sein. Hierbei kann die Messung nach DIN EN ISO 4288 erfolgen. Die Oberflächenkennwerte können nach DIN EN ISO 4287 berechnet werden. Zur Berechnung der Verbundrauheit sigma können verschiedene Oberflächenkennwerte Verwendung finden, bevorzugt findet zur Ermittlung der Verbundrauheit sigma der quadratische Mittelwert von Profilordinaten Rq Verwendung. Die Verbundrauheit sigma kann insbesondere als Quadratwurzel der Summe der quadrierten quadratischen Mittelwerte der Profilordinaten Rq der zusammenwirkenden Kontaktflächen verstanden werden.The surface roughness can be measurable by means of a stylus method. The measurement can be carried out according to DIN EN ISO 4288. The surface parameters can be calculated according to DIN EN ISO 4287. Various surface parameters can be used to calculate the bond roughness sigma; the square mean value of profile ordinates Rq is preferably used to determine the bond roughness sigma Use. The bond roughness sigma can be understood in particular as the square root of the sum of the squared mean values of the profile ordinates Rq of the interacting contact surfaces.

Durch das wasserhaltige Schmiermittel kann auch eine hinreichende Fresstragfähigkeit, beispielsweise auf einem FZG-Zahnradverspannungsprüfstand gemessen, gegeben sein.The aqueous lubricant can also provide sufficient scuffing load capacity, for example measured on an FZG gear wheel stress test bench.

Die Schmierfilmdicke kann mit einem Elastohydrodynamik (EHD)-Prüfstand, beispielsweise beziehbar von PCS Instruments, Großbritannien, messbar sein. Dazu kann das Schmiermittel durch eine Messung der Schmierfilmdicke in einem Kontaktbereich, insbesondere einem Punktkontakt, geprüft werden. Insbesondere kann eine Stahlkugel gegen eine Glasscheibe, vorzugsweise beschichtet mit einer Chrom- und einer SiO2-Schicht, belastet werden. Die Messung kann auf optischer Interferometrie basieren. Insbesondere kann der Kontaktbereich mit Weißlicht beleuchtbar sein, das durch ein Mikroskop und eine Glasscheibe auf den Kontakt gerichtet wird. Ein Teil des Lichts kann von der Chromschicht reflektiert werden. Ein Teil des Lichts kann die SiO2-Schicht und den Schmiermittelfilm durchdringen und von der Stahlkugel reflektiert werden. Die Lichtwege der beiden Teile des Lichts können zusammengeführt sein, sodass ein Interferenzbild erzeugbar ist. Das Interferenzbild kann in ein Spektrometer und/oder ein Bildaufnahmegerät, beispielsweise eine hochauflösende Schwarzweiß-CCD-Kamera, zur Aufnahme eines Interferenzbildes, leitbar sein. Das Interferenzbild kann mittels einer Auswertungssoftware analysierbar sein. Insbesondere kann die Schmierfilmdicke durch Bildanalyse des Interferenzbildes bestimmt werden und/oder bestimmbar sein.The lubricating film thickness can be measurable with an elastohydrodynamics (EHD) test stand, for example available from PCS Instruments, Great Britain. For this purpose, the lubricant can be checked by measuring the thickness of the lubricating film in a contact area, in particular a point contact. In particular, a steel ball can be loaded against a glass pane, preferably coated with a chromium and a SiO2 layer. The measurement can be based on optical interferometry. In particular, the contact area can be illuminated with white light, which is directed onto the contact through a microscope and a glass pane. Part of the light can be reflected by the chrome layer. Part of the light can penetrate the SiO2 layer and the lubricant film and be reflected by the steel ball. The light paths of the two parts of the light can be combined so that an interference pattern can be generated. The interference image can be guided into a spectrometer and/or an image recording device, for example a high-resolution black-and-white CCD camera, for recording an interference image. The interference image can be analyzed using evaluation software. In particular, the lubricating film thickness can be determined and/or can be determined by image analysis of the interference pattern.

Diese Untersuchungen können beispielsweise unter folgenden Bedingungen durchgeführt werden:
Eine Belastung kann zwischen 30 N und 50 N gewählt sein. Die Temperatur des Schmiermittels und/oder des übrigen Materials kann zwischen 35 °C und 45 °C, insbesondere 40 °C, betragen. Eine Drehzahl der Glasscheibe kann derart eingestellt sein, dass sich eine Relativgeschwindigkeit zwischen 0,1 m/s und 3,5 m/s ergibt. Eine Oberflächenrauheit Ra der Stahlkugel kann 101 nm, insbesondere 10 nm, betragen.These examinations can be carried out under the following conditions, for example:
A load can be chosen between 30 N and 50 N. The temperature of the lubricant and/or the remaining material can be between 35°C and 45°C, in particular 40°C. A speed of the glass pane can be adjusted in this way be that the relative speed is between 0.1 m/s and 3.5 m/s. A surface roughness Ra of the steel ball can be 10 1 nm, in particular 10 nm.

Eine Oberflächenrauheit Ra der Glasscheibe kann ebenfalls 101 nm, insbesondere 5 nm, betragen. Bei den Oberflächenrauheiten Ra kann es sich vorzugsweise um Mittenrauwerte handeln.A surface roughness Ra of the glass pane can also be 10 1 nm, in particular 5 nm. The surface roughnesses Ra can preferably be mean roughness values.

Vor Beginn der Einlaufphase beträgt die Verbundrauheit sigma mehr als 0,01 µm. Sie kann beispielsweise im Bereich von 0,1 µm bis 1 µm liegen.Before the start of the running-in phase, the bond roughness sigma is more than 0.01 µm. For example, it can be in the range from 0.1 μm to 1 μm.

Die Verbundrauheit sigma kann nach der Einlaufphase beispielsweise kleiner oder gleich 0,01 µm betragen.The composite roughness sigma can be less than or equal to 0.01 µm after the running-in phase.

Somit ist es bei der erfindungsgemäßen mobilen Werkzeugmaschine nicht notwendig, während der Herstellung der Antriebseinheit die zusammenwirkenden Kontaktflächen besonders hochwertig zu glätten, beispielsweise durch aufwändige und damit kostenträchtige Hartbearbeitungsverfahren, beispielsweise Gleitschleifen, Honen oder Läppen. Somit können Herstellungskosten eingespart werden.With the mobile machine tool according to the invention, it is therefore not necessary to smooth the interacting contact surfaces to a particularly high standard during production of the drive unit, for example using complex and therefore costly hard machining processes such as vibratory grinding, honing or lapping. Thus, manufacturing costs can be saved.

Im Laufe des Betriebs der mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere während der Einlaufphase, können sich aufgrund der sich bildenden, sehr geringen Oberflächenrauheit sehr geringe Reibungsverluste ergeben, sodass die mobile Werkzeugmaschine besonders energieeffizient betreibbar ist.In the course of the operation of the mobile machine tool, particularly during the run-in phase, very low friction losses can result due to the very low level of surface roughness, so that the mobile machine tool can be operated in a particularly energy-efficient manner.

Die Antriebseinheit weist das wasserhaltige Schmiermittel auf und / oder ist zum Betrieb mit dem wasserhaltigen Schmiermittel eingerichtet. Bevorzugt können dazu wasser- und / oder wasserdampfbeständige Materialien in der Antriebseinheit verwendet sein. Insbesondere kann wenigstens eine Dichtung der Antriebseinheit aus einem wasser- und / oder wasserdampfbeständigen Material ausgebildet sein. Die Antriebseinheit kann auch wenigstens eine dynamische Dichtung, beispielsweise eine Labyrinthdichtung und / oder eine Fliehkraftdichtung, aufweisen.The drive unit has the water-based lubricant and/or is set up for operation with the water-based lubricant. For this purpose, water- and/or water-vapour-resistant materials can preferably be used in the drive unit. In particular, at least one seal of the drive unit can be made of a water and/or water vapor resistant material. The drive unit can also have at least one dynamic seal, for example a labyrinth seal and/or a centrifugal seal.

Die mobile Werkzeugmaschine kann eine Handwerkzeugmaschine, beispielsweise eine Bohrmaschine, eine Meißelmaschine, eine Schleifmaschine, eine Sägemaschine oder dergleichen sein. Denkbar ist auch, dass die mobile Werkzeugmaschine ein Bauroboter ist oder einen Bauroboter umfasst. Die mobile Werkzeugmaschine kann einen Manipulator, insbesondere einen mehrachsigen Manipulator, aufweisen. Die mobile Werkzeugmaschine kann eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers, eines Meißels, eines Saugers oder dergleichen aufweisen.The mobile power tool can be a hand power tool, for example a A drill, a chisel, a grinder, a saw or the like. It is also conceivable that the mobile machine tool is a construction robot or includes a construction robot. The mobile machine tool can have a manipulator, in particular a multi-axis manipulator. The mobile machine tool can have a drive device for driving a tool, for example a drill, a chisel, a suction device or the like.

Die mobile Werkzeugmaschine kann zur Bearbeitung von Beton und / oder Metall eingerichtet sein. Sie kann zum Bohren, Meißeln, Sägen und / oder Schleifen ausgebildet sein.The mobile machine tool can be set up to machine concrete and/or metal. It can be designed for drilling, chiselling, sawing and/or grinding.

Allgemein kann die mobile Werkzeugmaschine zur Ausführung von Arbeiten im Hoch- und / oder Tiefbau eingerichtet sein. Denkbar ist, dass sie nicht für einen Einsatz im Bergbau eingerichtet ist.In general, the mobile machine tool can be set up to carry out work in building construction and/or civil engineering. It is conceivable that it is not set up for use in mining.

Die mobile Werkzeugmaschine kann tragbar sein; sie kann beispielsweise ein Gewicht von weniger als 50 kg, insbesondere von weniger als 25 kg, aufweisen.The mobile machine tool can be portable; for example, it can weigh less than 50 kg, in particular less than 25 kg.

Die mobile Werkzeugmaschine kann, insbesondere, wenn sie als Bauroboter ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, auch ein Fahrwerk und / oder ein Flugplattform, aufweisen. Gerade bei flugfähigen mobilen Werkzeugmaschinen, beispielsweise in Form von unbemannten Flugobjekten wie beispielsweise autonom oder teilautonom bewegbaren Drohnen, wirkt sich die erfindungsgemäß erreichbare Steigerung der Energieeffizienz besonders günstig aus.The mobile machine tool can also have a chassis and/or a flight platform, in particular if it is designed as a construction robot or includes one. The increase in energy efficiency that can be achieved according to the invention has a particularly favorable effect particularly in the case of airworthy mobile machine tools, for example in the form of unmanned flying objects such as drones that can be moved autonomously or semi-autonomously.

Vorzugsweise ist die Verbundrauheit auch vor Beginn der Einlaufphase begrenzt, um einen Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine auch zu Beginn und während der Einlaufphase zu erleichtern. Beispielsweise kann die Verbundrauheit sigma vor Beginn der Einlaufphase der Antriebseinheit höchstens 3 µm, vorzugsweise höchstens 1 µm, betragen.The bond roughness is preferably also limited before the start of the running-in phase in order to facilitate operation of the mobile machine tool at the beginning and during the running-in phase as well. For example, the bond roughness sigma before the start of the run-in phase of the drive unit can be at most 3 μm, preferably at most 1 μm.

Das wasserhaltige Schmiermittel kann derart ausgebildet sein, dass die Schmierfilmdicke zwischen 10% und 80%, insbesondere zwischen 30% und 60%, besonders bevorzugt zwischen 50% und 60%, eines wasserfreien oder zumindest im Wesentlichen wasserfreien polyglykolbasierten, vorzugsweise eine kinematische Viskosität von 80 mm2/s bei 40°C aufweisenden, Schmiermittels (als Referenzschmiermittel) beträgt.The water-based lubricant can be designed in such a way that the lubricating film thickness is between 10% and 80%, in particular between 30% and 60%, particularly preferably between 50% and 60%, of an anhydrous or at least essentially anhydrous polyglycol-based, preferably a kinematic viscosity of 80 mm 2 /s at 40°C having lubricant (as reference lubricant).

Dabei kann im Rahmen der Erfindung unter einem "im Wesentlichen wasserfreien Schmiermittel" ein Schmiermittel verstanden werden, das, vorzugsweise zumindest unmittelbar nach Herstellung, höchstens 1%, besonders bevorzugt höchstens 0,2%, Wasser enthält.In the context of the invention, an “essentially water-free lubricant” can be understood to mean a lubricant which, preferably at least immediately after production, contains at most 1%, particularly preferably at most 0.2%, of water.

Ein solcher Bereich der Schmierfilmdicke lässt erwarten, dass sich Grenzreibung und / oder Mischreibung, zumindest zeitweise und / oder bereichsweise innerhalb der Antriebseinheit, einstellen. Bevorzugt, insbesondere im Normbetrieb der Antriebseinheit beziehungsweise der mobilen Werkzeugmaschine, ist die Schmierfilmdicke des wasserhaltigen Schmiermittels dicker als eine sich bei Verwendung von reinem Wasser als Schmiermittel ergebende Schmierfilmdicke.Such a lubricating film thickness range leads to the expectation that boundary friction and/or mixed friction will set in, at least temporarily and/or in certain areas within the drive unit. The lubricating film thickness of the water-based lubricant is preferably thicker than a lubricating film thickness that results when pure water is used as the lubricant, particularly during normal operation of the drive unit or the mobile machine tool.

Das Referenzschmiermittel kann biologisch abbaubar sein, das heißt, es kann ein EAL-Schmiermittel (environmentally acceptable lubricant) sein. Auch das wasserhaltige Schmiermittel kann biologisch abbaubar sein. Denkbar ist alternativ, dass das Referenzschmiermittel nicht biologisch abbaubar ist. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das Referenzschmiermittel polyglykolbasiert ist.The reference lubricant can be biodegradable, that is, it can be an EAL lubricant (environmentally acceptable lubricant). The aqueous lubricant can also be biodegradable. Alternatively, it is conceivable that the reference lubricant is not biodegradable. This can be the case in particular if the reference lubricant is based on polyglycol.

Das wasserhaltige Schmiermittel kann wenigstens 5%, vorzugsweise wenigstens 15%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 35%, insbesondere 33%, Wasser aufweisen. Insbesondere kann das wasserhaltige Schmiermittel einen wesentlichen Anteil an Wasser aufweisen. Dies ist besonders bemerkenswert, da sonst bei den bei mobilen Werkzeugmaschinen üblichen ölbasierten Schmierstoffen nach Eintritt auch nur geringer Mengen von Wasser üblicherweise ein Austausch empfohlen wird.The aqueous lubricant may contain at least 5%, preferably at least 15%, more preferably between 30% and 35%, especially 33% water. In particular, the water-based lubricant can have a significant proportion of water. This is particularly noteworthy, as otherwise the oil-based lubricants commonly used in mobile machine tools should be replaced after even small amounts of water have entered.

Das wasserhaltige Schmiermittel kann höchstens 90%, vorzugsweise höchstens 70%, Wasser aufweisen.The aqueous lubricant may contain at most 90%, preferably at most 70%, water.

Das Schmiermittel kann auch wenigstens ein Glykol, beispielsweise ein Polyglykol, enthalten. Beispielsweise kann das Schmiermittel ein oder mehrere Polyglykole in einem Anteil von mindestens 30%, bevorzugt mindestens 40%, enthalten. Der Mengenanteil kann höchstens 60% betragen. Das Polyglykol kann ein Polyalkylenglykol sein. Das Glykol oder die Glykole können, insbesondere nach Wasser, einen zweitgrößten Anteil am Schmiermittel bilden.The lubricant can also contain at least one glycol, for example a polyglycol. For example, the lubricant can contain one or more polyglycols in a proportion of at least 30%, preferably at least 40%. The proportion may not exceed 60%. The polyglycol can be a polyalkylene glycol. The glycol or glycols can form a second largest portion of the lubricant, especially after water.

Das wasserhaltige Schmiermittel kann ferner wenigstens ein Additiv, insbesondere ein Verschleißschutzadditiv, ein Korrosionsschutzadditiv und/oder ein antimikrobielles, insbesondere wachstumshemmendes, Additiv, aufweisen. Insbesondere kann das wasserhaltige Schmiermittel eingerichtet sein, die Bildung von Bakterien, Pilzen und / oder Algen zu unterdrücken. So kann das wasserhaltige Schmiermittel eingerichtet sein, die Entstehung von Biofilmen zu vermeiden. Das Korrosionsschutzadditiv kann insbesondere ein Buntmetall-deaktivierendes Additiv sein und / oder umfassen. Denkbar ist auch, dass das wasserhaltige Schmiermittel wenigstens ein reibwertverminderndes Additiv, einen Festschmierstoff, ein viskositätsindexverbesserndes Additiv und / oder ein Gefrierpunkts-verminderndes Additiv aufweist. Das wasserhaltige Schmiermittel kann auch ein Fresstragfähigkeits-erhöhendes Additiv umfassen.The water-based lubricant can also have at least one additive, in particular an anti-wear additive, an anti-corrosion additive and/or an antimicrobial, in particular growth-inhibiting, additive. In particular, the aqueous lubricant can be set up to suppress the formation of bacteria, fungi and/or algae. The aqueous lubricant can thus be set up to avoid the formation of biofilms. The anti-corrosion additive can in particular be and/or comprise a non-ferrous metal-deactivating additive. It is also conceivable that the water-based lubricant has at least one additive that reduces the coefficient of friction, a solid lubricant, an additive that improves the viscosity index and/or an additive that reduces the freezing point. The aqueous lubricant may also include a scuffing load-increasing additive.

Allgemein kann das wasserhaltige Schmiermittel ein voll formuliertes Schmiermittel sein.In general, the aqueous lubricant can be a fully formulated lubricant.

Eine allgemeine Reibungsreduktion lässt sich erreichen, wenn das wasserhaltige Schmiermittel bei 40 °C eine kinematische Viskosität im Bereich von höchstens 320 mm2/s aufweist. Vorzugsweise kann das wasserhaltige Schmiermittel auch eine kinematische Viskosität von mindestens 30 mm2/s aufweisen. Insbesondere kann es eine, vorzugsweise erheblich, höhere kinematische Viskosität als Wasser aufweisen.A general reduction in friction can be achieved if the water-based lubricant has a kinematic viscosity in the range of at most 320 mm 2 /s at 40 °C. Preferably, the water-based lubricant can also have a kinematic viscosity of at least 30 mm 2 /s. In particular, it can have a, preferably significantly, higher kinematic viscosity than water.

Aufgrund des Wassergehalts des wasserhaltigen Schmiermittels ist es vorteilhaft, wenn die Werkzeugmaschine, insbesondere die Antriebseinheit, eingerichtet ist, dass die Innentemperatur der Antriebseinheit im Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C höchstens 80 °C, vorzugsweise höchstens 60 °C, beträgt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Werkzeugmaschine, insbesondere die Antriebseinheit, bei Erreichen der genannten Höchsttemperaturen in ihrer Eingangsleistung abgeregelt wird. Auch ist denkbar, durch konstruktiv-geometrische Optimierung Geschwindigkeiten relativ zueinander bewegter Teile und damit relativ zueinander bewegter, zusammenwirkender Kontaktflächen, zu reduzieren, um so entstehende Reibungswärme bereits konstruktiv zu begrenzen.Due to the water content of the water-based lubricant, it is advantageous if the machine tool, in particular the drive unit, is set up that the The internal temperature of the drive unit during operation of the mobile machine tool at an ambient temperature of 20 °C is at most 80 °C, preferably at most 60 °C. This can be achieved, for example, in that the machine tool, in particular the drive unit, is regulated in terms of its input power when the maximum temperatures mentioned are reached. It is also conceivable to reduce the speeds of parts that move relative to one another and thus interacting contact surfaces that move relative to one another by constructive-geometric optimization in order to limit the resulting frictional heat already constructively.

Eine weitere Möglichkeit, die genannten Höchsttemperaturen der Innentemperatur einzuhalten, besteht darin, ein Kühlsystem der mobilen Werkzeugmaschine entsprechend leistungsstark zu dimensionieren und / oder zu regeln.A further possibility of complying with the specified maximum temperatures of the internal temperature consists in dimensioning and/or regulating a cooling system of the mobile machine tool with correspondingly high performance.

Vorzugsweise sind die genannten Höchsttemperaturen der Innentemperatur selbst bei Dauerbetrieb und unter Volllast nicht erreichbar.Preferably, the maximum internal temperatures mentioned cannot be reached even during continuous operation and under full load.

Besonders bemerkenswert ist dabei die Möglichkeit, dass die Werkzeugmaschine eingerichtet sein kann, die Eingangsleistung der Antriebseinheit derart zu begrenzen, dass die Innentemperatur der Antriebseinheit im Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C höchstens 80 °C, vorzugsweise höchstens 60 °C, beträgt. Durch die Begrenzung der Innentemperatur kann die in der Antriebseinheit entstehende Verlustleistung begrenzt sein. Die Begrenzung kann derart ausfallen, dass die von der Antriebseinheit abgegebene mechanische Leistung trotz der reduzierten Eingangsleistung gleich bleiben kann oder sogar insbesondere aufgrund einer überproportional reduzierten Verlustleistung gegenüber einer nicht begrenzten Eingangsleistung erhöht sein kann.Particularly noteworthy is the possibility that the machine tool can be set up to limit the input power of the drive unit in such a way that the internal temperature of the drive unit during operation of the mobile machine tool at an ambient temperature of 20° C. is at most 80° C., preferably at most 60° C. amounts to. By limiting the internal temperature, the power loss occurring in the drive unit can be limited. The limitation can be such that the mechanical power output by the drive unit can remain the same despite the reduced input power or can even be increased compared to an input power that is not limited, in particular due to a disproportionately reduced power loss.

Denkbar ist auch, dass die Werkzeugmaschine, insbesondere die Antriebseinheit, einen Feststofffilter, insbesondere einen Filtermagneten, aufweist, der eingerichtet ist, Partikel, insbesondere Abrieb, aus dem wasserhaltigen Schmiermittel zu entfernen, wodurch sich die Standzeit des wasserhaltigen Schmiermittels erheblich verlängern lässt. Allgemein kann die mobile Werkzeugmaschine, insbesondere die Antriebseinheit, einen Schmiermittelfilter aufweisen.It is also conceivable that the machine tool, in particular the drive unit, has a solids filter, in particular a filter magnet, which is set up to remove particles, in particular abrasion, from the aqueous lubricant, as a result of which the service life of the aqueous lubricant can be significantly extended. In general, the mobile machine tool, in particular the drive unit, a Have lubricant filter.

Vorzugsweise kann dazu das wasserhaltige Schmiermittel, zumindest vor Beginn der Einlaufphase feststofffrei oder zumindest im Wesentlichen feststofffrei und / oder ohne feste Rückstände ausgebildet sein.For this purpose, the aqueous lubricant can preferably be free of solids or at least essentially free of solids and/or without solid residues, at least before the start of the running-in phase.

Insbesondere kann das wasserhaltige Schmiermittel vor Beginn der Einlaufphase frei von Nanopartikeln oder sonstigen Reibpartikeln sein. Es kann somit besonders kostengünstig herstellbar sein. Auch kann es biologisch abbaubar sein. Es kann insbesondere biologisch unbedenklich sein. In diesem Fall lässt sich der Schmiermittelfilter auch besonders einfach ausbilden, da in dem ursprünglich feststofffreien, wasserhaltigen Schmiermittel enthaltene Partikel als Störstoffe klassifizierbar sind und dementsprechend durch den Schmiermittelfilter entfernbar sein können. Die Trennung zwischen Störstoffen und Schmiermittel kann somit mittels einer einfachen Trennung von flüssigem versus festem Material erfolgen.In particular, the water-based lubricant can be free of nanoparticles or other friction particles before the start of the running-in phase. It can thus be produced in a particularly cost-effective manner. Also, it can be biodegradable. In particular, it can be biologically harmless. In this case, the lubricant filter can also be designed in a particularly simple manner, since the particles contained in the originally solids-free, aqueous lubricant can be classified as impurities and can accordingly be removed through the lubricant filter. The separation between contaminants and lubricant can thus take place by means of a simple separation of liquid versus solid material.

Denkbar ist auch, dass das wasserhaltige Schmiermittel, insbesondere vor Beginn der Einlaufphase, Nanoreibpartikel enthält. Hierdurch lässt sich der Nanopolitur-Effekt, insbesondere zu Beginn der Einlaufphase, weiter verstärken. Die Nanoreibpartikel können aus wenigstens einem anorganischen und / oder aus wenigstens einem organischen Material gebildet sein. Sie können ausgebildet sein, sich im Laufe des Betriebs der mobilen Werkzeugmaschine, beispielsweise während der Einlaufphase, aufzulösen und / oder zu zersetzen, sodass der Umfang des zusätzlichen Politureffekts begrenzbar ist.It is also conceivable that the water-based lubricant contains nano-friction particles, in particular before the start of the running-in phase. This allows the nano-polishing effect to be further intensified, particularly at the start of the running-in phase. The nanofriction particles can be formed from at least one inorganic and/or from at least one organic material. They can be designed to dissolve and/or decompose in the course of operation of the mobile machine tool, for example during the running-in phase, so that the extent of the additional polishing effect can be limited.

Allgemein kann das wasserhaltige Schmiermittel, insbesondere vor Beginn der Einlaufphase, Nanopartikel enthalten. Die Nanopartikel können Nanoreibpartikel sein oder zumindest als Nanoreibpartikel wirken. Allgemein können die Nanopartikel einen tribologischen Effekt in der Antriebseinheit bewirken.In general, the water-based lubricant can contain nanoparticles, especially before the start of the running-in phase. The nanoparticles can be nanofriction particles or at least act as nanofriction particles. In general, the nanoparticles can bring about a tribological effect in the drive unit.

Besonders bevorzugt ist die mobile Werkzeugmaschine kabellos betreibbar. Dazu kann die mobile Werkzeugmaschine einen, insbesondere wiederaufladbaren, Energiespeicher aufweisen. Der wiederaufladbare Energiespeicher kann ein Akkumulator oder eine Brennstoffzelle sein. Bei derartigen kabellos betreibbaren mobilen Werkzeugmaschinen kann sich die erreichbare Effizienzsteigerung unmittelbar auf den Nutzungskomfort für einen Benutzer der mobilen Werkzeugmaschine, beispielsweise in Form längerer Laufzeiten und / oder höherer Arbeitsleistungen, besonders positiv auswirken.The mobile machine tool can particularly preferably be operated wirelessly. For this purpose, the mobile machine tool can have an in particular rechargeable Have energy storage. The rechargeable energy store can be an accumulator or a fuel cell. With mobile machine tools of this type that can be operated wirelessly, the achievable increase in efficiency can have a direct, particularly positive effect on the convenience of use for a user of the mobile machine tool, for example in the form of longer running times and/or higher work performance.

Die mobile Werkzeugmaschine kann ferner eingerichtet sein, ein diamanthaltiges Werkzeug anzutreiben. Beispielsweise kann die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet sein, mittels des diamanthaltigen Werkzeugs zu sägen, zu bohren und / oder zu schleifen. Gerade bei Einsatzbereichen, bei denen ein derartiges diamanthaltiges Werkzeug üblicherweise zum Einsatz kommt, sind hohe Arbeitsleistungen bei gleichzeitig oftmals langen Einsatzdauern erforderlich. Somit ist der Energiebedarf bei für diamanthaltige Werkzeuge typischen Arbeiten besonders hoch, sodass die Vermeidung von Verlustleistung durch Reibung besonders wünschenswert ist.The mobile power tool can also be set up to drive a tool containing diamonds. For example, the mobile machine tool can be set up to saw, drill and/or grind using the diamond-containing tool. Especially in areas of application in which such a diamond-containing tool is usually used, high work performance and often long periods of use are required at the same time. The energy requirement for work typical for diamond-containing tools is therefore particularly high, so that avoiding power loss due to friction is particularly desirable.

In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren ein Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer erfindungsgemäßen, mobilen Werkzeugmaschine, wobei eine Antriebseinheit der mobilen Werkzeugmaschine, bei der vor Beginn einer Einlaufphase eine Verbundrauheit sigma zweier zusammenwirkender Kontaktflächen der Antriebseinheit größer als 0,01 µm ist, mit einem wasserhaltigen Schmiermittel, insbesondere in der Einlaufphase, geschmiert wird.The scope of the invention also includes a method for the energy-efficient operation of a mobile machine tool according to the invention, wherein a drive unit of the mobile machine tool, in which, before the start of a running-in phase, a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces of the drive unit is greater than 0.01 μm, with a water-based lubricant, especially in the running-in phase, is lubricated.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, durch das wasserhaltige Schmiermittel einen derart dünnen Schmiermittelfilm auszubilden, dass die zwei zusammenwirkenden Kontaktflächen im Bereich von Grenzreibung und / oder Mischreibung zueinander bewegt werden. Es können sich Partikel, beispielsweise von den anfangs rauen Kontaktflächen lösen und als Reibpartikel wirken. Die zusammenwirkenden Kontaktflächen können sich somit während der Einlaufphase selbsttätig glätten. Hierdurch lassen sich die Reibung reduzieren und die mobile Werkzeugmaschine besonders energieeffizient betreiben, ohne dass im Vorfeld, insbesondere während der Herstellung der mobilen Werkzeugmaschine, die zusammenwirkenden Kontaktflächen einer besonders hochwertigen, in der Regel sehr kostspieligen, Oberflächenbehandlung unterzogen werden müssten.The method according to the invention thus makes it possible to use the aqueous lubricant to form such a thin lubricant film that the two interacting contact surfaces are moved towards one another in the region of boundary friction and/or mixed friction. Particles can detach, for example from the initially rough contact surfaces, and act as friction particles. The interacting contact surfaces can thus automatically smooth themselves during the running-in phase. As a result, the friction can be reduced and the mobile machine tool can be operated in a particularly energy-efficient manner without the need for the advance, in particular during the manufacture of the mobile machine tool interacting contact surfaces would have to be subjected to a particularly high-quality, usually very expensive, surface treatment.

Die mobile Werkzeugmaschine, die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wird, insbesondere deren Antriebseinheit sowie das in der Antriebseinheit verwendete Schmiermittel, kann wenigstens eines der vorangehend im Zusammenhang mit der mobilen Werkzeugmaschine und ihrer Komponenten erwähnten Merkmale aufweisen.The mobile machine tool that is subjected to the method according to the invention, in particular its drive unit and the lubricant used in the drive unit, can have at least one of the features mentioned above in connection with the mobile machine tool and its components.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention result from the following detailed description of exemplary embodiments of the invention, using the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The features shown there are not necessarily to be understood to scale and are presented in such a way that the special features according to the invention can be made clearly visible. The various features can each be implemented individually or in groups in any combination in variants of the invention.

In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.In the schematic drawing, exemplary embodiments of the invention are shown and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

Fig. 11
eine Handwerkzeugmaschine;a hand tool;
Fig. 22
ein Diagramm zu Schmierfilmdicken unterschiedlicher Schmiermittel unda diagram of lubricating film thicknesses of different lubricants and
Fig. 3a bis 3cFigures 3a to 3c
schematische Darstellungen verschiedener Reibungszustände;schematic representations of different states of friction;
Fig. 4a bis 4bFigures 4a to 4b
mikroskopische Aufnahmen von Getriebeteilen undmicroscopic images of transmission parts and
Fig. 5a bis 5bFigures 5a to 5b
mikroskopische Aufnahmen von Lagerkugeln.micrographs of bearing balls.

In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.In the following description of the figures, the same reference symbols are used in each case for identical or functionally corresponding elements in order to facilitate understanding of the invention.

Wenngleich die Erfindung allgemein mobile Werkzeugmaschinen und somit beispielsweise Bauroboter oder Handwerkzeugmaschinen umfasst, wird allein zur Erleichterung des Verständnisses die Erfindung am Beispiel einer Handwerkzeugmaschine erläutert.Although the invention generally includes mobile power tools and thus, for example, construction robots or hand power tools, the invention is explained using the example of a hand power tool solely to facilitate understanding.

Fig. 1 zeigt eine mobile Werkzeugmaschine in Form einer Handwerkzeugmaschine 10. Die Handwerkzeugmaschine 10 ist als Bohrmaschine, insbesondere als Diamantbohrmaschine, ausgebildet. Sie ist kabellos betreibbar. Dazu weist sie im Bereich eines Gehäuses 12 einen wiederaufladbaren Akkumulator 14 auf. Der Akkumulator 14 weist Lithium auf. Die Handwerkzeugmaschine 10 ist als tragbares Gerät ausgebildet. Sie weist ein Gewicht zwischen 0,5 und 15 kg und allgemein von weniger als 25 kg auf. 1 shows a mobile power tool in the form of a hand power tool 10. The hand power tool 10 is designed as a drill, in particular as a diamond drill. It can be operated wirelessly. For this purpose, it has a rechargeable accumulator 14 in the area of a housing 12 . The accumulator 14 contains lithium. The handheld power tool 10 is designed as a portable device. It weighs between 0.5 and 15 kg and generally less than 25 kg.

Die Handwerkzeugmaschine 10 weist ferner eine Werkzeugaufnahme 16 auf. In der Werkzeugaufnahme 16 ist ein Werkzeug 18 aufgenommen. Das Werkzeug 18 ist als Diamantbohrwerkzeug ausgebildet. Es ist somit diamanthaltig. Denkbar ist alternativ oder ergänzend, dass die mobile Werkzeugmaschine als Bohrhammermaschine und / oder als Meißelmaschine ausgebildet und / oder verwendbar ist.The hand-held power tool 10 also has a tool holder 16 . A tool 18 is accommodated in the tool holder 16 . The tool 18 is designed as a diamond drilling tool. It is therefore containing diamonds. Alternatively or additionally, it is conceivable for the mobile machine tool to be designed and/or usable as a hammer drill and/or as a chiselling machine.

In schematisierter Darstellung ist ferner eine Antriebseinheit 20 der Handwerkzeugmaschine 10 in Fig. 1 erkennbar. Die Antriebseinheit 20 befindet sich innerhalb des Gehäuses 12 und ist nur aus Darstellungsgründen dem Gehäuse 12 überlagert dargestellt.In a schematic representation, a drive unit 20 of handheld power tool 10 is also shown in 1 recognizable. The drive unit 20 is located within the housing 12 and is shown superimposed on the housing 12 for purposes of illustration only.

Die Antriebseinheit 20 treibt eine Welle an, an die wiederum die Werkzeugaufnahme 16 gekoppelt ist.The drive unit 20 drives a shaft to which in turn the tool holder 16 is coupled.

Die Antriebseinheit 20 weist ein elektropneumatisches Schlagwerk und einen Drehantrieb auf, die die Welle schlagend beziehungsweise drehend antreiben. Das Schlagwerk und der Drehantrieb sind über ein Getriebe der Antriebseinheit 20 mit einem Elektromotor der Antriebseinheit 20 mechanisch verbunden und durch diesen antreibbar.The drive unit 20 has an electropneumatic striking mechanism and a rotary drive, which drive the shaft in a striking or rotating manner. The percussion and the rotary drive are mechanically connected via a transmission of the drive unit 20 to an electric motor of the drive unit 20 and can be driven by the latter.

Die Antriebseinheit 20 weist ein wasserhaltiges Schmiermittel auf, durch das Getriebeelemente, beispielsweise Zahnräder, der Antriebseinheit 20 geschmiert werden. Die Antriebseinheit 20 ist wasserdampfbeständig ausgebildet. Dazu sind insbesondere alle Dichtungen der Antriebseinheit 20, die in Kontakt mit dem wasserhaltigen Schmiermittel kommen können, aus einem wasserdampfbeständigen Material ausgebildet. Das wasserdampfbeständige Material kann vorzugsweise mindestens bis 120°C temperaturbeständig sein. Zusätzlich weist die Handwerkzeugmaschine 10 ein Kühlsystem auf, das derart ausgelegt ist, dass die Innentemperatur der Antriebseinheit 20 im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 10 bei einer Umgebungstemperatur von 20°C höchstens 60°C beträgt.The drive unit 20 has a water-based lubricant that lubricates the transmission elements, for example gears, of the drive unit 20 . The drive unit 20 is water vapor resistant. For this purpose, in particular, all seals of the drive unit 20 that can come into contact with the aqueous lubricant are made of a water vapor-resistant material. The water-vapour-resistant material can preferably be temperature-resistant up to at least 120°C. In addition, the handheld power tool 10 has a cooling system that is designed such that the internal temperature of the drive unit 20 is at most 60°C when the handheld power tool 10 is in operation at an ambient temperature of 20°C.

Oberflächen im Inneren der Antriebseinheit 20, insbesondere jeweils zusammenwirkende Kontaktflächen miteinander gepaarter Zahnräder, sind mit einer Verbundrauheit sigma von mindestens 0,1 µm hergestellt und weisen somit vor Beginn einer Einlaufphase eine solche Verbundrauheit auf.Surfaces inside the drive unit 20, in particular interacting contact surfaces of paired gears, are produced with a compound roughness sigma of at least 0.1 μm and thus have such a compound roughness before the start of a run-in phase.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm von Schmierfilmdicken unterschiedlicher Schmiermittel, wobei die Schmierfilmdicken auf 100% für ein im Wesentlichen wasserfreies, polyglykolbasiertes Schmiermittel, in Fig. 2 als Schmiermittel S0 gekennzeichnet, normiert dargestellt sind. Das Schmiermittel S0 weist eine kinematische Viskosität von 80 mm2/s bei 40°C auf. 2 shows a diagram of lubricating film thicknesses of different lubricants, with the lubricating film thicknesses set to 100% for a substantially water-free, polyglycol-based lubricant, in 2 marked as lubricant S0 , are shown in normalized form. The lubricant S0 has a kinematic viscosity of 80 mm 2 /s at 40°C.

Zum Vergleich ist zusätzlich noch Wasser W im Diagramm schematisch abgebildet.For comparison, water W is also shown schematically in the diagram.

Schmiermittel S1, S2, S3, S4 und S5 sind wasserhaltige Schmiermittel, die erfindungsgemäß in der Handwerkzeugmaschine 10 (Fig. 1) verwendbar sind. Sie weisen Schmierfilmdicken zwischen 30% und ca. 60% der Schmierfilmdicke des als Referenz dienenden im Wesentlichen wasserfreien Schmiermittels S0 auf. Die Schmiermittel weisen eine kinematische Viskosität von 100 mm2/s bei 40°C auf.Lubricants S1, S2, S3, S4 and S5 are water-based lubricants which, according to the invention, are used in the hand-held power tool 10 ( 1 ) can be used. They have lubricating film thicknesses between 30% and approx. 60% of the lubricating film thickness of the reference serving substantially water-free lubricant S0 . The lubricants have a kinematic viscosity of 100 mm 2 /s at 40°C.

Die Schmiermittel S1, S2, S3, S4 und S5 weisen jeweils einen Wassergehalt zwischen 30% und 35% auf. Sie enthalten ferner jeweils mindestens zwischen 40% und 60% Polglykole. Sie sind - ebenso wie das Schmiermittel S0 - voll formuliert.The lubricants S1, S2, S3, S4 and S5 each have a water content of between 30% and 35%. They also each contain at least between 40% and 60% polyglycols. Like the lubricant S0 , they are fully formulated.

Alle der genannten wasserhaltigen Schmierstoffe S1 bis S5 enthalten weitere Additive, insbesondere biozide, korrosionsschützende, verschleißschützende, Hochdruck- und schaumkontrollierende Additive.All of the water-based lubricants S1 to S5 mentioned contain further additives, in particular biocidal, anti-corrosion, anti-wear, high-pressure and foam-controlling additives.

Die wasserhaltigen Schmierstoffe S1 bis S5 sind ohne feste Rückstände ausgebildet.The water-based lubricants S1 to S5 are formed without solid residues.

Der Gesamtschau der Fig. 2 kann entnommen werden, dass die Schmiermittel S1, S2, S3, S4 und S5 gegenüber dem als Referenz dienenden Schmiermittel S0 reduzierte Schmierfilmdicken aufweisen, die jedoch größer als diejenige des Wassers W bleiben.The overall view of 2 it can be seen that the lubricants S1, S2, S3, S4 and S5 have reduced lubricating film thicknesses compared to the lubricant S0 serving as reference, but which remain greater than that of the water W.

Fig. 3a bis 3c zeigen in schematischen Darstellungen unterschiedliche Reibungszustände der Antriebseinheit 20 (Fig. 1). Figures 3a to 3c show in schematic representations different states of friction of the drive unit 20 ( 1 ).

Dargestellt sind in stark vergrößerter Abbildung zwei zusammenwirkende Kontaktflächen 22, 24 als schematische Schnittansichten. Die Kontaktflächen 22, 24 können beispielsweise Bereiche miteinander kämmender Zahnräder der Antriebseinheit 20 sein.Two interacting contact surfaces 22, 24 are shown in a greatly enlarged illustration as schematic sectional views. The contact surfaces 22, 24 can be, for example, areas of gear wheels of the drive unit 20 that mesh with one another.

Die Oberflächenformungen der Kontaktflächen 22, 24 sind aus Darstellungsgründen, insbesondere um die Welligkeit der Oberflächen erkennbar darzustellen, nicht maßstabsgetreu abgebildet.The surface formations of the contact surfaces 22, 24 are not shown true to scale for reasons of illustration, in particular in order to show the waviness of the surfaces in a recognizable manner.

Je nach Reibungszustand befindet sich zwischen den Kontaktflächen 22, 24 wasserhaltiges Schmiermittel 26 mit unterschiedlichen Schmierfilmdicken. Das wasserhaltige Schmiermittel 26 kann einem der Schmiermittel S1, S2, S3, S4 oder S5 (alle Fig. 2) entsprechen.Depending on the state of friction, water-based lubricant 26 with different lubricating film thicknesses is located between the contact surfaces 22, 24. The water-based lubricant 26 can be one of the lubricants S1, S2, S3, S4 or S5 (all 2 ) correspond to.

Im Zustand gemäß Fig. 3a herrscht Grenzreibung. Die Verbundrauheit sigma der Kontaktflächen 22, 24 beträgt 0,1 µm, sodass Spitzen 28, von denen in Fig. 3a bis 3c nur einzelne beispielhaft markiert und mit Bezugszeichen versehen sind, der Kontaktflächen 22, 24 bei einer Relativbewegung der Kontaktflächen 22, 24 zueinander aufeinandertreffen.In condition according to Figure 3a there is boundary friction. The composite roughness sigma of the contact surfaces 22, 24 is 0.1 µm, so that peaks 28, of which Figures 3a to 3c only some are marked as an example and provided with reference symbols, of the contact surfaces 22, 24 meet one another during a relative movement of the contact surfaces 22, 24.

Zu erkennen ist auch, dass die Dicke des ausbildenden Schmierfilms im Schnitt geringer als die Verbundrauheit sigma ist. Die relative Schmierfilmdicke beträgt somit weniger als 1, beispielsweise zwischen 0,1 und 0,4, insbesondere zwischen 0,1 und 0,2 bei einer Testtemperatur von 40°C und einer Flächenpressung von 1 GPa bei 20% Schlupf.It can also be seen that the average thickness of the lubricating film is less than the composite roughness sigma. The relative lubricating film thickness is therefore less than 1, for example between 0.1 and 0.4, in particular between 0.1 and 0.2 at a test temperature of 40° C. and a surface pressure of 1 GPa at 20% slip.

Der Zustand gemäß Fig. 3a entspricht einem Zustand der Handwerkzeugmaschine 10 (Fig. 1) unmittelbar ihrer Herstellung, d. h. vor Beginn einer Einlaufphase.The condition according to Figure 3a corresponds to a state of the handheld power tool 10 ( 1 ) immediately during manufacture, ie before the start of a running-in phase.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, die Handwerkzeugmaschine 10 während einer Einlaufphase zu betrieben. Durch das in der Antriebseinheit 20 enthaltene Schmiermittel 26 wird dabei die Antriebseinheit 20 geschmiert. Dazu kann die Handwerkzeugmaschine beispielsweise über eine Zeitdauer von 1 bis 10 Stunden, beispielsweise 7 h, hinweg betrieben werden.According to the method according to the invention, it is provided that the hand-held power tool 10 is operated during a run-in phase. The drive unit 20 is lubricated by the lubricant 26 contained in the drive unit 20 . For this purpose, the hand-held power tool can be operated, for example, over a period of 1 to 10 hours, for example 7 hours.

Durch die zumindest zu Beginn der Einlaufphase herrschende Grenzreibung kommt es zu einem Abtrag von Partikeln von den Kontaktflächen 22, 24 und damit zu einer selbsttätigen Glättung der Kontaktflächen 22, 24. Dazu sind in Fig. 3a bis 3c einzelne Partikel 30 im wasserhaltigen Schmiermittel 26 beispielhaft dargestellt und mit einem Bezugszeichen versehen.Due to the boundary friction prevailing at least at the beginning of the running-in phase, particles are removed from the contact surfaces 22, 24 and thus the contact surfaces 22, 24 are automatically smoothed Figures 3a to 3c separate Particles 30 shown in the water-based lubricant 26 as an example and provided with a reference number.

Fig. 3b zeigt einen Reibungszustand, bei dem zwischen den Kontaktflächen 22, 24 Mischreibung herrscht. Figure 3b shows a state of friction in which there is mixed friction between the contact surfaces 22, 24.

Insgesamt hat sich die Verbundrauheit sigma der Kontaktflächen 22, 24 bereits erheblich reduziert, sodass sich nur noch einzelne, wenige Spitzen 28 der Kontaktflächen 22, 24 gegenseitig kontaktieren können. Die relative Schmierfilmdicke liegt im Bereich zwischen 1 und 3.Overall, the composite roughness sigma of the contact surfaces 22, 24 has already been reduced considerably, so that only a few individual tips 28 of the contact surfaces 22, 24 can contact one another. The relative lubricating film thickness ranges between 1 and 3.

Dieser Zustand entspricht einem fortgeschrittenen Stadium der Einlaufphase.This condition corresponds to an advanced stage of the running-in phase.

Fig. 3c zeigt einen Reibungszustand, bei dem zwischen den Kontaktflächen 22, 24 reine Flüssigkeitsreibung herrscht. Dieser Zustand entspricht einem Zustand der Antriebseinheit 20 nach Beendigung der Einlaufphase. 3c shows a friction condition in which there is pure fluid friction between the contact surfaces 22, 24. This state corresponds to a state of the drive unit 20 after the run-in phase has ended.

Die Verbundrauheit sigma der Kontaktflächen 22, 24 hat sich weiter erheblich reduziert. Lediglich aus Darstellungsgründen ist Oberflächenformung der Kontaktflächen 22, 24 stark überzeichnet dargestellt.The composite roughness sigma of the contact surfaces 22, 24 has further reduced considerably. The surface formation of the contact surfaces 22, 24 is shown greatly exaggerated solely for reasons of illustration.

Die relative Schmierfilmdicke hat sich auf größer 3 erhöht.The relative lubricating film thickness has increased to more than 3.

Durch die sich selbsttätig geglätteten Kontaktflächen 22, 24 ist somit ein erheblich reibungsreduzierter weiterer Betrieb der Handwerkzeugmaschine 10 und insbesondere der Antriebseinheit 20 möglich.As a result of the contact surfaces 22, 24 which are automatically smoothed, further operation of the hand-held power tool 10 and in particular of the drive unit 20 is possible with considerably reduced friction.

Fig. 4a und 4b zeigen mikroskopische Aufnahmen von Bereichen von Getriebeteilen nach Absolvierung eines Dauerbelastungstests. Figures 4a and 4b show microscopic images of areas of transmission parts after completing a long-term stress test.

Während Fig. 4a das Ergebnis bei einer mobilen Werkzeugmaschine, deren Antriebseinheit mit dem als Referenz dienenden im Wesentlichen wasserfreien Schmiermittel S0 geschmiert ist, zeigt, zeigen die Aufnahmen gemäß Fig. 4b das Ergebnis bei einer mobilen Werkzeugmaschine, deren Antriebseinheit der Erfindung entsprechend mit dem wasserhaltigen Schmiermittel S3 geschmiert ist.While Figure 4a shows the result for a mobile machine tool, the drive unit of which is lubricated with the essentially water-free lubricant S0, which serves as a reference, is shown in the photographs in FIG Figure 4b the result in a mobile machine tool whose drive unit is lubricated according to the invention with the water-based lubricant S3.

In Fig. 4a zeigt sich erheblicher Lochfraß, während Fig. 4b nahezu Lochfraß-frei geblieben ist.In Figure 4a shows significant pitting while Figure 4b has remained almost free of pitting.

Ferner zeigen Fig. 5a und Fig. 5b mikroskopische Aufnahmen von Lagerkugeln nach Durchführung der Dauerbelastungstests. Analog zu den beiden vorangehenden Darstellungen zeigt die obere Abbildung, Fig. 5a, das Ergebnis bei einer Antriebseinheit, wobei als Schmiermittel das im Wesentlichen wasserfreie Schmiermittel S0 eingesetzt worden ist, und die untere Abbildung, Fig. 5b, zeigt das Ergebnis bei einer Antriebseinheit, bei der das wasserhaltige Schmiermittel S3 eingesetzt worden ist..Also show Figures 5a and 5b Microscopic images of bearing balls after carrying out the endurance tests. Analogously to the two previous illustrations, the upper figure shows Figure 5a , the result for a drive unit, where the essentially water-free lubricant S0 was used as the lubricant, and the figure below, Figure 5b , shows the result for a drive unit in which the water-based lubricant S3 has been used.

Zu erkennen ist, dass die Lagerkugel der Fig. 5b einen deutlich ausgeprägteren metallischen Klarglanz zeigt als die Lagerkugel der Fig. 5a, was auf eine gegenüber der herkömmlich geschmierten Lagerkugel erheblich verringerte Oberflächenrauheit zurückzuführen ist.It can be seen that the bearing ball of the Figure 5b shows a much more pronounced metallic clear luster than the bearing ball of Figure 5a , which is due to a significantly reduced surface roughness compared to the conventionally lubricated bearing ball.

Besonders bemerkenswert dabei ist, dass das wasserhaltige Schmiermittel S3 feststofffrei ausgebildet ist. Es sind bei den zu Fig. 5b gehörigen Versuchen auch keine Nanoreibpartikel dem Schmiermittel S3 beigemengt gewesen.It is particularly noteworthy that the water-based lubricant S3 is free of solids. There are at the Figure 5b associated tests, no nanofriction particles were added to the lubricant S3.

Ferner ließen sich mit der vorangehend beschriebenen Erfindung Energieeinsparungen von bis zu 180 W eingesparter Verlustleistung bzw. ca. 8 Prozent des mechanischen Getriebewirkungsgrades bei einer Netzstrom-versorgten mobilen Werkzeugmaschine erzielen.Furthermore, with the invention described above, energy savings of up to 180 W of saved power loss or approx. 8 percent of the mechanical transmission efficiency can be achieved in a mobile machine tool supplied with mains electricity.

Durch die erheblich verbesserte Schmierung konnte zudem festgestellt werden, dass die Sumpftemperatur wasserhaltiger Schmiermittel um bis zu 8°C bzw. um bis zu ca. 13 % bei gleichzeitig um bis zu ca. 9 % gesteigerter mechanischer Getriebeausgangsleistung im Vergleich zum Referenzschmiermittel S0 gesenkt werden konnten.Due to the significantly improved lubrication, it was also possible to determine that the sump temperature of water-based lubricants could be reduced by up to 8°C or by up to approx. 13% while at the same time increasing the mechanical transmission output power by up to approx. 9% compared to the reference lubricant S0 .

Im Gegensatz zu der Sumpftemperatur des Referenzschmiermittels S0 konnten die Sumpftemperaturen der wasserhaltigen Schmiermittel selbst bei einer elektrischen Eingangsleistung der Werkzeugmaschine von 2,8 kW unter 60°C gehalten werden.In contrast to the sump temperature of the reference lubricant S0, the sump temperatures of the aqueous lubricants could be kept below 60°C even with an electrical input power of the machine tool of 2.8 kW.

Es hat sich ferner hinsichtlich der Reduktion der Sumpftemperatur als besonders günstig erwiesen, wenn das wasserhaltige Schmiermittel eine Viskosität zwischen 40 und 50 mm2/s, insbesondere von 46 mm2/s, bei 40°C aufweist.Furthermore, with regard to the reduction of the sump temperature, it has proven to be particularly favorable if the aqueous lubricant has a viscosity of between 40 and 50 mm 2 /s, in particular 46 mm 2 /s, at 40°C.

Claims (15)

Mobile Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine (10) oder Bauroboter, beispielsweise zur Ausführung von Arbeiten im Hoch- und/oder Tiefbau, mit einer Antriebseinheit (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (20) ein wasserhaltiges Schmiermittel (26) aufweist und/oder dass die Antriebseinheit (20) zum Betrieb mit dem wasserhaltigen Schmiermittel (26) eingerichtet ist, wobei vor Beginn einer Einlaufphase der Antriebseinheit (20) eine Verbundrauheit sigma zweier zusammenwirkender Kontaktflächen (22, 24) der Antriebseinheit (20) größer als 0,01 µm, vorzugsweise mindestens 0,1µm, ist. Mobile machine tool, in particular hand-held machine tool (10) or construction robot, for example for carrying out work in structural and/or civil engineering, with a drive unit (20),
characterized,
that the drive unit (20) has a water-based lubricant (26) and/or that the drive unit (20) is set up for operation with the water-based lubricant (26), wherein before the start of a running-in phase of the drive unit (20) a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces (22, 24) of the drive unit (20) is greater than 0.01 µm, preferably at least 0.1 µm. Mobile Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundrauheit sigma vor Beginn der Einlaufphase der Antriebseinheit (20) höchstens 3 µm, vorzugsweise höchstens 1 µm, beträgt.Mobile machine tool according to Claim 1, characterized in that the composite roughness sigma before the start of the running-in phase of the drive unit (20) is at most 3 µm, preferably at most 1 µm. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26) derart ausgebildet ist, dass die Schmierfilmdicke zwischen 10% und 80%, insbesondere zwischen 30% und 60%, besonders bevorzugt zwischen 50% und 60%, eines wasserfreien oder zumindest im Wesentlichen wasserfreien polyglykolbasierten, vorzugsweise eine kinematische Viskosität von 80 mm2/s bei 40°C aufweisenden, Schmiermittels (S0), beträgt.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the water-based lubricant (26) is designed in such a way that the lubricating film thickness is between 10% and 80%, in particular between 30% and 60%, particularly preferably between 50% and 60% anhydrous or at least essentially anhydrous polyglycol-based lubricant (S0), preferably having a kinematic viscosity of 80 mm 2 /s at 40°C. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26) wenigstens 5%, vorzugsweise wenigstens 15%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 35%, insbesondere 33%, Wasser (W) aufweist.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous lubricant (26) has at least 5%, preferably at least 15%, particularly preferably between 30% and 35%, in particular 33%, water (W). Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26) höchstens 90%, vorzugsweise höchstens 70%, Wasser (W) aufweist.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the water-containing lubricant (26) contains at most 90%, preferably at most 70%, water (W). Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26) wenigstens ein Additiv, insbesondere ein Verschleißschutzadditiv, ein Korrosionsschutzadditiv und/oder ein antimikrobielles, insbesondere wachstumshemmendes Additiv, aufweisen.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous lubricant (26) has at least one additive, in particular an anti-wear additive, an anti-corrosion additive and/or an antimicrobial, in particular growth-inhibiting additive. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26) bei 40°C eine kinematische Viskosität im Bereich von höchstens 320 mm2/s und vorzugsweise von mindestens 30 mm2/s aufweist.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous lubricant (26) at 40°C has a kinematic viscosity in the range of at most 320 mm 2 /s and preferably at least 30 mm 2 /s. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine, insbesondere die Antriebseinheit (20), eingerichtet ist, dass die Innentemperatur der Antriebseinheit (20) im Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine (10) bei einer Umgebungstemperatur von 20°C höchstens 80°C, vorzugsweise höchstens 60° C, beträgt.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile machine tool, in particular the drive unit (20), is set up so that the internal temperature of the drive unit (20) during operation of the mobile machine tool (10) at an ambient temperature of 20°C at most 80°C, preferably at most 60°C. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet ist, die Eingangsleistung der Antriebseinheit (20) derart zu begrenzen, dass die Innentemperatur der Antriebseinheit (20) im Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine bei einer Umgebungstemperatur von 20°C höchstens 80°C, vorzugsweise höchstens 60° C, beträgt.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile machine tool is set up to limit the input power of the drive unit (20) in such a way that the internal temperature of the drive unit (20) during operation of the mobile machine tool at an ambient temperature of 20°C at most 80°C, preferably at most 60°C. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine einen Feststofffilter, insbesondere einen Filtermagneten aufweist, der eingerichtet ist, Partikel (30), insbesondere Abrieb, aus dem wasserhaltigen Schmiermittel (26) zu entfernen.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile machine tool has a solids filter, in particular has a filter magnet which is set up to remove particles (30), in particular abrasion particles, from the aqueous lubricant (26). Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26), zumindest vor Beginn der Einlaufphase feststofffrei oder zumindest im Wesentlichen feststofffrei, und / oder ohne feste Rückstände ausgebildet ist.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous lubricant (26), at least before the start of the run-in phase, is free of solids or at least essentially free of solids and/or without solid residues. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Schmiermittel (26), insbesondere vor Beginn der Einlaufphase, Nanoreibpartikel enthält.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the water-based lubricant (26), in particular before the start of the running-in phase, contains nanofriction particles. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine kabellos betreibbar ist.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile machine tool can be operated wirelessly. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet ist, ein diamanthaltiges Werkzeug (18) anzutreiben.Mobile machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile machine tool is set up to drive a diamond-containing tool (18). Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer mobilen Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Antriebseinheit (20) der mobilen Werkzeugmaschine, bei der vor Beginn einer Einlaufphase eine Verbundrauheit sigma zweier zusammenwirkender Kontaktflächen (22, 24) der Antriebseinheit (20) größer als 0,01 µm, insbesondere größer als 0,1 µm, ist, mit einem wasserhaltigen Schmiermittel (26), insbesondere während der Einlaufphase, geschmiert wird. Method for the energy-efficient operation of a mobile machine tool according to one of the preceding claims, wherein a drive unit (20) of the mobile machine tool in which, before the start of a run-in phase, a composite roughness sigma of two interacting contact surfaces (22, 24) of the drive unit (20) is greater than 0.01 µm, in particular greater than 0.1 µm, is lubricated with a water-based lubricant (26), in particular during the running-in phase.
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