EP4045231A1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

Handwerkzeugmaschine

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Publication number
EP4045231A1
EP4045231A1 EP20781588.7A EP20781588A EP4045231A1 EP 4045231 A1 EP4045231 A1 EP 4045231A1 EP 20781588 A EP20781588 A EP 20781588A EP 4045231 A1 EP4045231 A1 EP 4045231A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
tool
electric motor
acceleration
exciter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20781588.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dario BRALLA
Albert Binder
Donato Clausi
Michael Wierer
Serhey Khandozhko
Nikolaus Hannoschoeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4045231A1 publication Critical patent/EP4045231A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
    • B25D11/125—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/005—Arrangements for adjusting the stroke of the impulse member or for stopping the impact action when the tool is lifted from the working surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/091—Electrically-powered tool components
    • B25D2250/095—Electric motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/131—Idling mode of tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/195—Regulation means
    • B25D2250/201—Regulation means for speed, e.g. drilling or percussion speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/221—Sensors

Definitions

  • the present invention relates to a chiseling hand machine tool with a pneumatic hammer mechanism.
  • a user activates an electric motor by pressing an electrical system button.
  • the hammer mechanism is activated when the user presses a tool inserted into the handheld power tool against a surface.
  • the pressing force on the tool is therefore necessary to keep the hammer mechanism in action. If the contact pressure is not sufficient at the moment, the hammer mechanism switches itself off. Since a slight contact pressure reactivates the striking mechanism after it has been switched off, this can result in an unfavorable, repetitive switching on and off.
  • the control method according to the invention for a handheld power tool includes the steps of: driving an impact mechanism with an electric motor, an exciter piston of the pneumatic impact mechanism being periodically driven by the electric motor and an impact piston of the impact mechanism being coupled to the exciter piston via a pneumatic chamber.
  • the acceleration of a machine housing is recorded along an impact direction of the impact piston at different phases of the movement of the exciter piston.
  • a speed of an electric motor is regulated as a function of the detected acceleration for the different phases.
  • the handheld power tool recognizes, based on the detected accelerations, whether the user controls the handheld power tool in a stable manner or is overwhelmed.
  • the power output of the handheld power tool is controlled accordingly by means of the speed of the electric motor.
  • the hand machine tool has a handle, a machine housing, a tool holder in which a tool is guided along a working axis, and an electric motor for driving an impact mechanism.
  • the pneumatic hammer mechanism has an exciter piston coupled to the electric motor, a percussion piston and a pneumatic chamber coupling the exciter piston to the percussion piston.
  • An acceleration sensor is used to detect an acceleration along a working axis of the machine housing.
  • a sensor is used to detect a phase of the exciter piston.
  • An evaluation unit is used to determine a contact pressure on the tool based on the recorded phase and the recorded acceleration a.
  • a control unit is used to set a speed of the electric motor, the control unit setting a speed in response to specific contact pressure.
  • FIG. 2 acceleration signals with a low contact pressure
  • FIG. 3 acceleration signals with an average contact pressure
  • FIG. 4 acceleration signals with a high contact force
  • FIG. 1 schematically shows a hammer drill 1.
  • the hammer drill 1 shown by way of example has a tool holder 2 in which a tool 3 can be inserted and locked.
  • the tool 3 is, for example, a drill, a chisel, etc.
  • the embodiment shown as an example rotates the tool holder 2 about a working axis 4 and at the same time exerts periodic blows on the tool along the working axis 4.
  • the handheld power tool 1 can have a mode selector switch 5 which enables the user to selectively activate and deactivate the rotary movement and selectively the beating operation.
  • the handheld power tool 1 has a handle 6. The user can hold and guide the handheld power tool 1 with the handle 6 during operation.
  • the operating button 7 is preferably attached to the handle 6 in such a way that the user can actuate the operating button 7 with the hand gripping the handle 6.
  • the handle 6 can be decoupled from a machine housing 8 via damping elements.
  • the handheld power tool 1 is switched on and off by the operating button 7.
  • the operating button 7 is arranged in the handle 6. The user can actuate the operating button 7 preferably with the hand holding the handle 6.
  • the handheld power tool 1 has a rotary drive 9 which is coupled to the tool holder 2.
  • the rotary drive 9 can have, among other things, a step-down gear 10, a slip clutch 11.
  • An output shaft 12 of the rotary drive 9 is connected to the tool holder 2.
  • the rotary drive 9 is coupled to an electric motor 13.
  • the user can switch the electric motor 13 on and off by pressing the operating button 7, the operating button 7 correspondingly controlling a power supply to the electric motor 13.
  • a speed of the electric motor 13 can be set via the operating button 7.
  • the handheld power tool 1 has a pneumatic hammer mechanism 14.
  • the pneumatic hammer mechanism 14 has an exciter piston 15 and an impact piston 16.
  • the exciter piston 15 is permanently coupled to the electric motor 13. Since the exciter piston 15 is permanently coupled to the electric motor 13, the exciter piston 15 moves as soon as the electric motor 13 rotates, ie when the user presses the operating button 7.
  • the ratio of the speed of the electric motor 13 to the periodicity of the movement of the exciter piston 15 is predetermined by the gear components in the drive train between the electric motor 13 and the exciter piston 15.
  • Exemplary transmission components are an eccentric wheel 17 and a connecting rod 18, which transform the rotational movement of the electric motor 13 into a translational movement on the working axis 4.
  • the exciter piston 15 and the percussion piston 16 close a pneumatic chamber 19 between one another.
  • a radial closure of the pneumatic chamber 19 is provided by a guide tube 20 which at the same time guides the exciter piston 15 and the percussion piston.
  • the percussion piston can be made hollow and the exciter piston 15 is guided in the percussion piston or vice versa.
  • the air enclosed in the pneumatic chamber 19 is compressed and decompressed by the exciter piston 15.
  • the pressure changes couple the hammer piston to the movement of the exciter piston 15, the pneumatic chamber 19 behaves like a spring, hence the name air spring.
  • the exciter piston 15 and the percussion piston 16 can be fully cylindrical.
  • the exciter piston 15 can be cup-shaped and the percussion piston 16 is guided in the exciter piston 15.
  • the exciter piston 15 can analogously be guided in the percussion piston 16.
  • the percussion piston 16 can strike the tool 3 directly or indirectly via a striker 21 on the tool.
  • the user exerts a force on the handle 6 in the striking direction 22 in order to press the tool 3 against the wall.
  • the tool 3 can be moved in the tool holder 2 along the striking direction 22.
  • the tool 3 is shifted against the striking direction 22 into the tool holder 2 and in the process shifts the anvil 21 until it comes to rest against a stop.
  • This position of the striker 21 is referred to below as the working position.
  • the percussion piston 16 strikes the anvil 21 in its working position.
  • the striker 21 in the working position defines the running distance and running time which the percussion piston 16 covers between two strokes.
  • the position in which the striker strikes the striker 21 in the working position is referred to below as the striking point.
  • the pressing force of the user must be sufficient so that the anvil 21 returns to the working position before each next stroke. If the user does not exert any or too little pressing force on the tool 3, the anvil 21 is not pushed back into the working position after an impact. The striker 21 is now in a blank position. In this case, the pneumatic hammer mechanism 14 deactivates itself automatically in order to avoid damage to the hand-held power tool 1 and injuries to the user. It is switched off by venting the pneumatic chamber 19. The percussion piston 16 is no longer coupled to the exciter piston 15, which continues to move, and comes to a standstill.
  • the pneumatic chamber 19 can be ventilated through ventilation openings in the guide tube 20.
  • the ventilation openings can be opened or closed, for example, by a path-controlled valve.
  • a path-controlled valve is based on a lateral surface of the percussion piston 16, which, depending on the position, overlaps or does not overlap with the ventilation openings.
  • the ventilation openings are closed when the percussion piston 16 is in front of the percussion point in the direction of impact.
  • the pneumatic chamber 19 is active and the percussion piston 16 is coupled to the exciter piston 15. If the percussion piston 16 exceeds the percussion point in the direction of impact, the ventilation openings are open.
  • the pneumatic chamber 19 is ventilated and thus deactivated.
  • the air moved by the exciter piston 15 can pass through the ventilation openings flow in and out.
  • the pneumatic chamber 19 can also be ventilated using other controlled valves.
  • the ventilation can also take place directly or indirectly through the anvil 21.
  • the striking mechanism 14 is activated again when the user presses the tool 3 against the substrate.
  • the ventilation openings 23 are closed and the percussion piston 16 is coupled to the exciter piston 15 again.
  • the percussion piston 16 strikes the weakly pressed striker 21, the percussion piston 16 can slide beyond the point of impact.
  • the striking mechanism 14 deactivates itself again. The user experiences difficulties in gaining control of the handheld power tool 1.
  • the handheld power tool 1 has a sensor system 24 for detecting the contact pressure of the user.
  • the sensor system 24 is based on an acceleration sensor 25 for detecting an acceleration of the machine housing 8.
  • the acceleration sensor 25 is arranged in the machine housing 8. The arrangement is such that the acceleration sensor 25 can detect accelerations occurring in the hammer mechanism 14, preferably in an undamped manner.
  • the acceleration sensor 25 is arranged, for example, on the hammer mechanism housing 20, for example the guide tube 20 or a component rigidly connected to the guide tube 20.
  • the impact mechanism housing 20 is accelerated as a function of the movement of impact piston 16, anvil 21 and tool 3, the type of tool 3, the substrate to be processed and on the behavior of the user, including the contact pressure exerted by the user.
  • FIGS. 2, 3 and 4 show the course of the acceleration a as a function of time.
  • the amplitude varies from beat to beat.
  • this is to be expected due to the increasingly degraded subsoil and its inhomogeneities, and a slightly changed behavior of the user also contributes to this.
  • the short-term and very high accelerations can only be recorded with a large tolerance, the accelerations are in the range of 10 times the acceleration due to gravity (dashed line).
  • the amplitude is therefore not suitable for reliably determining the contact pressure.
  • the behavior of the acceleration at the time of the bounce 26 of the striker 21 proves to be a good indication of the contact pressure.
  • the point in time and the duration until the bouncing blow subsides, ie the striker 21 remains in its working position, depends on the contact pressure, among other things.
  • the influence of the ground and the tool on the time and duration of the bounce shows a different behavior than their influence on the amplitude. This enables the different influences to be differentiated and the contact pressure to be estimated.
  • the acceleration curves specific to the handheld power tool 1 and parameters are stored in a table in a parameterized manner.
  • the table can be stored in a memory 27 in the sensor system 24.
  • the contact pressure is based on the table and a currently recorded acceleration curve can be determined.
  • the acceleration curve is parameterized. The greatest correspondence to the parameters obtained is determined in the table and the associated contact pressure is output.
  • the sensor system 24 can also contain a sensor 28 for detecting a phase of the exciter piston 15.
  • the strictly periodic movement of the exciter piston 15 dominates the timing of the movement of the percussion piston 16 and the anvil 21.
  • the percussion mechanism 14 has a compression phase 29 when the exciter piston 15 and percussion piston 16 compress the pneumatic chamber 19 at the smallest distance from one another. At this point in time, the percussion piston 16 has the greatest reaction on the exciter piston 15 and thus the percussion mechanism housing 20. Outside of this compression phase, the percussion piston 16 should exert almost no force on the percussion mechanism housing 20 under optimal operating conditions.
  • the other peaks of the acceleration are essentially caused by the kickback of the striker 21 or the impact of the percussion piston 16 in damping elements.
  • the evaluation of the acceleration a is preferably based on the peaks outside the compression phase.
  • the tips can advantageously be assigned to the different phases by separately determining the phase of the exciter piston 15 or the tips outside the compression phase can be selected for the evaluation of the contact pressure.
  • the knowledge of the current phase is important for the exact determination of the point in time when a peak, flank or other characteristic of the acceleration a occurs.
  • a zero point of the time can for example be related to a certain phase of the exciter piston 15, for example the phase of the position of the exciter piston 15 facing away from the tool 3 of the tool 3
  • Evaluation unit 30 for determining the contact pressure can contain a microprocessor or some other data processing device.
  • the phase of the exciter piston 15 can take place by evaluating the acceleration over time. However, several cycles and computing power are required for this.
  • a sensor 28 can determine the phase of the exciter piston 15.
  • the sensor 28 can be integrated, for example, on the exciter piston 15, on the transmission 10 or in the electric motor 13.
  • the sensor 28 is, for example, an angle sensor, optical sensor, electrical sensor, etc.
  • the motor controller or similar control unit 31 of the handheld power tool 1 reduces the speed of the electric motor 13 if the estimated contact force is less than a setpoint value.
  • the speed can be determined depending on the contact pressure. For example, a table is stored in the motor controller 31 which assigns a speed to a contact force. The assignment can also be stored in the sensor system 24. A reduction in the speed results in a lower impact force of the striking mechanism 14 and can be kept in operation with a lower contact pressure.

Landscapes

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

Abstract

Ein Steuerungsverfahren für eine Handwerkzeugmaschine beinhaltet die Schritte: Antreiben eines Schlagwerks mit einem Elektromotor, wobei ein Erregerkolben des pneumatischen Schlagwerks periodisch von dem Elektromotor angetrieben wird und ein Schlagkolben des Schlagwerks über eine pneumatische Kammer mit dem Erregerkolben gekoppelt ist. Die Beschleunigung eines Maschinengehäuses wird längs einer Schlagrichtung des Schlagkolbens zu unterschiedlichen Phasen der Bewegung des Erregerkolbens erfasst. Eine Drehzahl eines Elektromotors wird in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu den unterschiedlichen Phasen geregelt.

Description

Handwerkzeugmaschine
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine meißelnde Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk.
Bei einer Handwerkzeugmaschine aktiviert ein Anwender einen Elektromotor durch Betätigen eines elektrischen Systemtasters. Das Schlagwerk wird aktiviert, wenn der Anwender ein in die Handwerkzeugmaschine eingesetztes Werkzeug an einen Untergrund drückt. Die Anpresskraft auf das Werkzeug ist somit notwendig, um das Schlagwerk in Aktion zu halten. Falls die Anpresskraft momentan nicht ausreichend ist, schaltet sich das Schlagwerk ab. Da nach Abschalten des Schlagwerks eine geringe Anpresskraft dieses wieder aktiviert, kann sich ein ungünstiges repetitives an- und abschalten ergeben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren für eine Handwerkzeugmaschine beinhaltet die Schritte: Antreiben eines Schlagwerks mit einem Elektromotor, wobei ein Erregerkolben des pneumatischen Schlagwerks periodisch von dem Elektromotor angetrieben wird und ein Schlagkolben des Schlagwerks über eine pneumatische Kammer mit dem Erregerkolben gekoppelt ist. Die Beschleunigung eines Maschinengehäuses wird längs einer Schlagrichtung des Schlagkolbens zu unterschiedlichen Phasen der Bewegung des Erregerkolbens erfasst. Eine Drehzahl eines Elektromotors wird in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu den unterschiedlichen Phasen geregelt.
Die Handwerkzeugmaschine erkennt basierend auf den erfassten Beschleunigungen, ob der Anwender die Handwerkzeugmaschine stabil führt oder überfordert ist. Entsprechend wird die Leistungsabgabe der Handwerkzeugmaschine mittels der Drehzahl des Elektromotors gesteuert.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Maß für eine Anpresskraft auf ein Werkzeug der Handwerkzeugmaschine basierend auf der Beschleunigung und der Phase geschätzt wird und die Drehzahl basierend auf der geschätzten Anpresskraft geregelt wird. Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat einen Handgriff, ein Maschinengehäuse, einen Werkzeughalter, in welchem ein Werkzeug längs einer Arbeitsachse geführt ist, und einen Elektromotor zum Antreiben eines Schlagwerks. Das pneumatischen Schlagwerk hat einen mit dem Elektromotor gekoppelten Erregerkolben, einen Schlagkolben und eine den Erregerkolben an den Schlagkolben ankoppelnde pneumatische Kammer. Ein Beschleunigungssensor dient zum Erfassen einer Beschleunigung längs einer Arbeitsachse des Maschinengehäuses. Ein Sensor dient zum Erfassen einer Phase des Erregerkolbens. Eine Auswertungseinheit dient zum Bestimmen einer Anpresskraft auf das Werkzeug basierend auf der erfassten Phase und der erfassten Beschleunigung a. Eine Steuereinheit dient zum Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors, wobei die Steuereinheit eine Drehzahl ansprechend auf bestimmte Anpresskraft einstellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Bohrhammer
Fig. 2 Beschleunigungssignale bei geringer Anpresskraft Fig. 3 Beschleunigungssignale bei mittlerer Anpresskraft Fig. 4 Beschleunigungssignale bei hoher Anpresskraft
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt als Beispiel einer handgeführten Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der beispielhafte Bohrhammer 1 hat einen Werkzeughalter 2, in welchen ein Werkzeug 3 eingesetzt und verriegelt werden kann. Das Werkzeug 3 ist beispielsweise ein Bohrer, ein Meißel, etc.. Die beispielhaft dargestellt Ausführungsform dreht den Werkzeughalter 2 um eine Arbeitsachse 4 und übt zugleich periodisch Schläge auf das Werkzeug längs der Arbeitsachse 4 auf. Die Handwerkzeugmaschine 1 kann einen Moduswahlschalter 5 aufweisen, welcher dem Anwender ermöglicht selektiv die Drehbewegung und selektiv den schlagenden Betrieb zu aktivieren und zu deaktivieren. Die Handwerkzeugmaschine 1 hat einen Handgriff 6. Der Anwender kann die Handwerkzeugmaschine 1 während des Betriebs mit dem Handgriff 6 halten und führen. Vorzugsweise ist der Betriebstaster 7 an dem Handgriff 6 derart angebracht, dass der Anwender den Betriebstaster 7 mit der den Handgriff 6 greifenden Hand betätigen kann. Der Handgriff 6 kann von einem Maschinengehäuse 8 über Dämpfelemente entkoppelt sein. Die Handwerkzeugmaschine 1 wird durch den Betriebstaster 7 ein- und ausgeschaltet. Der Betriebstaster 7 ist in dem Handgriff 6 angeordnet. Der Anwender kann den Betriebstaster 7 vorzugsweise mit der den Handgriff 6 haltenden Hand betätigen.
Die Handwerkzeugmaschine 1 hat einen Drehantrieb 9, welcher mit dem Werkzeughalter 2 gekoppelt ist. Der Drehantrieb 9 kann unter anderem ein untersetzendes Getriebe 10, eine Rutschkupplung 11 aufweisen. Eine Abtriebswelle 12 des Drehantriebs 9 ist an den Werkzeughalter 2 angebunden. Der Drehantrieb 9 ist an einen Elektromotor 13 gekoppelt. Der Anwender kann den Elektromotor 13 durch Betätigen des Betriebstasters 7 ein- und ausschalten, wobei der Betriebstaster 7 entsprechend eine Stromversorgung des Elektromotor 13 steuert. In einer Ausführungsform kann eine Drehzahl des Elektromotors 13 über den Betriebstaster 7 eingestellt werden.
Die Handwerkzeugmaschine 1 hat ein pneumatisches Schlagwerk 14. Das pneumatische Schlagwerk 14 hat einen Erregerkolben 15 und einen Schlagkolben 16. Der Erregerkolben 15 ist dauerhaft an den Elektromotor 13 angekoppelt. Da der Erregerkolben 15 dauerhaft mit dem Elektromotor 13 gekoppelt ist, bewegt sich der Erregerkolben 15 sobald sich der Elektromotor 13 dreht, d.h. wenn der Anwender den Betriebstaster 7 betätigt. Das Verhältnis der Drehzahl des Elektromotors 13 zu der Periodizität der Bewegung des Erregerkolbens 15 ist durch die Getriebekomponenten in dem Antriebsstrang zwischen Elektromotor 13 und Erregerkolben 15 vorgegeben. Beispielhafte Getriebekomponenten sind ein Exzenterrad 17 und ein Pleuel 18, welche die Rotationsbewegung des Elektromotors 13 in eine translatorische Bewegung auf der Arbeitsachse 4 transformieren. Der Erregerkolben 15 und der Schlagkolben 16 schließen zwischen einander eine pneumatische Kammer 19 ab. Ein radialer Abschluss der pneumatischen Kammer 19 ist bei der dargestellten Ausführungsform durch ein Führungsrohr 20 gegeben, welches zugleich den Erregerkolben 15 und den Schlagkolben führt. In anderen Ausführungsformen kann der Schlagkolben hohl ausgebildet sein und der Erregerkolben 15 ist in dem Schlagkolben geführt oder vice versa. Die in der pneumatischen Kammer 19 eingeschlossene Luft wird durch den Erregerkolben 15 komprimiert und dekomprimiert. Die Druckwechsel koppeln den Schlägerkolben an die Bewegung des Erregerkolbens 15 an, die pneumatische Kammer 19 verhält sich analog einer Feder, daher auch der Name Luftfeder. Der Erregerkolben 15 und der Schlagkolben 16 können vollzylindrisch ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Erregerkolben 15 topfförmig ausgebildet sein und der Schlagkolben 16 ist in dem Erregerkolben 15 geführt. Analog kann der Erregerkolben 15 in dem Schlagkolben 16 geführt sein. Der Schlagkolben 16 kann unmittelbar auf das Werkzeug 3 oder mittelbar über einen Döpper 21 auf das Werkzeug aufschlagen.
Der Anwender übt auf den Handgriff 6 eine Kraft in Schlagrichtung 22 aus, um das Werkzeug 3 an die Wand anzupressen. Das Werkzeug 3 ist in dem Werkzeughalter 2 längs der Schlagrichtung 22 beweglich. Das Werkzeug 3 wird entgegen der Schlagrichtung 22 in den Werkzeughalter 2 verschoben und verschiebt dabei den Döpper 21, bis dieser an einem Anschlag zum Anliegen kommt. Diese Stellung des Döppers 21 wird nachfolgend als Arbeitsstellung bezeichnet. Im meißelnden Betrieb schlägt der Schlagkolben 16 auf den Döpper 21 in dessen Arbeitsstellung auf. Der Döpper 21 in Arbeitsstellung definiert die Laufstrecke und Laufzeit, welche der Schlagkolben 16 zwischen zwei Schlägen zurücklegt. Die Stellung, in welcher der Schläger auf den Döpper 21 in Arbeitsstellung schlägt, wird nachfolgend Schlagpunkt genannt.
Die Anpresskraft des Anwenders muss ausreichend sein, damit der Döpper 21 vor jedem nächsten Schlag in die Arbeitsstellung zurückkehrt. Falls der Anwender keine oder eine zu geringe Anpresskraft auf das Werkzeug 3 ausübt, wird der Döpper 21 nach einem Schlag nicht in die Arbeitsstellung zurückgeschoben. Der Döpper 21 liegt nun in einer Leerschlagstellung. In diesem Fall deaktiviert sich das pneumatische Schlagwerk 14 selbsttätig, um Beschädigungen des Handwerkzeugmaschine 1 und Verletzungen des Anwenders zu vermeiden. Die Abschaltung erfolgt durch Belüften der pneumatischen Kammer 19. Der Schlagkolben 16 ist nicht mehr an den sich weiterhin bewegenden Erregerkolbens 15 angekoppelt und kommt zum Liegen.
Eine Belüftung der pneumatischen Kammer 19 kann durch Belüftungsöffnungen in dem Führungsrohr 20 erfolgen. Die Belüftungsöffnungen können beispielsweise durch ein weggesteuertes Ventil geöffnet bzw. geschlossen werden. Ein weggesteuertes Ventil basiert auf einer Mantelfläche des Schlagkolbens 16, welcher in Abhängigkeit der Position mit den Belüftungsöffnungen überlappt bzw. nicht überlappt. Die Belüftungsöffnungen sind geschlossen, wenn der Schlagkolben 16 in Schlagrichtung vor dem Schlagpunkt ist. Die pneumatische Kammer 19 ist aktiv und der Schlagkolben 16 ist an den Erregerkolben 15 angekoppelt. Überschreitet der Schlagkolben 16 den Schlagpunkt in der Schlagrichtung, sind die Belüftungsöffnungen offen. Die pneumatische Kammer 19 ist belüftet und damit deaktiviert. Die durch den Erregerkolben 15 bewegte Luft kann über die Belüftungsöffnungen ein- und ausströmen. Die Belüftung der pneumatischen Kammer 19 kann auch andere gesteuerte Ventile erfolgen. Die Belüftung kann auch mittelbar oder unmittelbar durch den Döpper 21 erfolgen.
Das Schlagwerk 14 wird wieder aktiviert, wenn der Anwender das Werkzeug 3 gegen den Untergrund anpresst. Die Belüftungsöffnungen 23 werden geschlossen und der Schlagkolben 16 ist wieder an den Erregerkolben 15 angekoppelt. Hierbei ergibt sich die Problematik, dass die Belüftungsöffnungen typischerweise bereits durch eine geringe Anpresskraft verschlossen werden können. Wenn der Schlagkolben 16 auf den schwach angepressten Döpper 21 aufschlägt, kann der Schlagkolben 16 über den Schlagpunkt hinausgleiten. Das Schlagwerk 14 deaktiviert sich erneut. Der Anwender bekommt Schwierigkeiten, die Kontrolle über die Handwerkzeugmaschine 1 zu gelangen.
Die Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Sensorik 24 zum Erfassen der Anpresskraft des Anwenders. Die Sensorik 24 basiert auf einem Beschleunigungssensor 25 zum Erfassen einer Beschleunigung des Maschinengehäuses 8. Der Beschleunigungssensor 25 ist in dem Maschinengehäuse 8 angeordnet. Die Anordnung ist derart, dass der Beschleunigungssensor 25 vorzugsweise ungedämpft in dem Schlagwerk 14 auftretende Beschleunigungen erfassen kann. Der Beschleunigungssensor 25 ist beispielsweise an dem Schlagwerksgehäuse 20, z.B. dem Führungsrohr 20 oder einer mit dem Führungsrohr 20 starr verbundenen Komponente angeordnet. Das Schlagwerksgehäuse 20 erfährt eine Beschleunigung in Abhängigkeit von der Bewegung von Schlagkolben 16, Döppers 21 und Werkzeug 3, dem Typ des Werkzeugs 3, des zu bearbeitenden Untergrunds und auf von dem Verhalten des Anwenders, unter anderem der von dem Anwender ausgeübten Anpresskraft.
Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen den Verlauf der Beschleunigung a in Abhängigkeit der Zeit. Entsprechend der periodischen Bewegung des Schlagkolbens 16 ist ein etwa periodisches Verhalten der Beschleunigung erkennbar. Die Amplitude variiert jedoch von Schlag zu Schlag. Einerseits ist dies aufgrund des zunehmend abgebauten Untergrunds und dessen Inhomogenitäten zu erwarten, auch trägt ein leicht verändertes Verhalten des Anwenders hierzu bei. Zudem sind die kurzzeitigen und sehr hohen Beschleunigungen nur mit einer großen Toleranz erfassbar, die Beschleunigungen liegen im Bereich des 10-fachen der Erdbeschleunigung (gestrichelte Linie). Die Amplitude eignet sich daher nicht, die Anpresskraft verlässlich zu bestimmen. Das Verhalten der Beschleunigung zum Zeitpunkt des Prellschlags 26 des Döppers 21 erweist sich als gutes Indiz für die Anpresskraft. Neben der Amplitude ist unter Anderem der Zeitpunkt und die Dauer bis der Prellschlag abklingt, d.h. der Döpper 21 in seiner Arbeitsstellung verharrt, von der Anpresskraft abhängig. Der Einfluss des Untergrunds und des Werkzeugs auf den Zeitpunkt und die Dauer des Prellschlags zeigt ein anderes Verhalten, als deren Einfluss auf die Amplitude. Dies ermöglicht die unterschiedlichen Einflüsse zu unterscheiden und die Anpresskraft zu schätzen.
Untersuchungsreihen mit der Handwerkzeugmaschine 1 für unterschiedliche Werkzeuge, unterschiedliche Untergründe und unterschiedliche Anpresskraft wurden durchgeführt. Aus den für die Handwerkzeugmaschine 1 und Parametern spezifischen Beschleunigungskurven sind parametrisiert in einer Tabelle abgelegt. Die Tabelle kann in einem Speicher 27 in der Sensorik 24 abgespeichert sein. Die Anpresskraft wird basierend kann anhand der Tabelle und einer aktuell aufgenommenen Beschleunigungskurve bestimmt werden. Die Beschleunigungskurve wird parametrisiert. Zu den erhaltenen Parametern wird die größte Übereinstimmung in der Tabelle ermittelt und die zugehörige Anpresskraft ausgegeben.
Die Sensorik 24 kann zudem einen Sensor 28 zum Erfassen einer Phase des Erregerkolbens 15 enthalten. Die streng periodische Bewegung des Erregerkolben 15 dominiert den zeitlichen Ablauf der Bewegung des Schlagkolbens 16 und des Döppers 21. Das Schlagwerk 14 hat eine Kompressionsphase 29, wenn Erregerkolben 15 und Schlagkolben 16 in geringstem Abstand zueinander die pneumatische Kammer 19 komprimieren. Der Schlagkolben 16 übt zu diesem Zeitpunkt die größte Rückwirkung auf den Erregerkolben 15 und damit das Schlagwerksgehäuse 20 aus. Außerhalb dieser Kompressionsphase sollte der Schlagkolben 16 bei optimalen Betriebsbedingungen nahezu keine Kraft auf das Schlagwerksgehäuse 20 ausüben. Die anderen Spitzen der Beschleunigung sind im Wesentlichen durch den Rückschlag des Döppers 21 oder den Aufprall des Schlagkolbens 16 in Dämpfelemente verursacht. Die Auswertung der Beschleunigung a beruht vorzugsweise auf den Spitzen außerhalb der Kompressionsphase. Hierfür können vorteilhafter weise durch separates Bestimmen der Phase des Erregerkolbens 15 die Spitzen den unterschiedlichen Phasen zugeordnet werden bzw. die Spitzen außerhalb der Kompressionsphase für die Auswertung der Anpresskraft ausgewählt werden. Ferner ist die Kenntnis der aktuellen Phase für die genaue Bestimmung des Zeitpunkts des Auftretens einer Spitze, Flanke oder anderer Charakteristika der Beschleunigung a von Bedeutung. Ein Nullpunkt der Zeit kann beispielsweise auf eine bestimmte Phase des Erregerkolbens 15 bezogen werden, z.B. die Phase der vom Werkzeug 3 abgewandten Stellung des Erregerkolbens 15 vom Werkzeug 3. Eine Auswertungseinheit 30 zum Bestimmen der Anpresskraft kann einen Mikroprozessor oder eine andere Datenverabeitungseinrichtung beinhalten.
Die Phase des Erregerkolbens 15 kann durch eine Auswertung der Beschleunigung über die Zeit erfolgen. Allerdings werden hierfür mehrere Zyklen und Rechenleistung benötigt. Alternativ kann ein Sensor 28 die Phase des Erregerkolbens 15 bestimmen. Der Sensor 28 kann beispielsweise an dem Erregerkolben 15, an dem Getriebe 10 oder in dem Elektromotor 13 integriert sein. Der Sensor 28 ist beispielsweise ein Winkelsensor, optischer Sensor, elektrischer Sensor, etc..
Die Motorsteuerung oder ähnliche Steuereinheit 31 der Handwerkzeugmaschine 1 reduziert die Drehzahl des Elektromotors 13, wenn die geschätzte Anpresskraft geringer als ein Soll- Wert ist. Die Drehzahl kann in Abhängigkeit der Anpresskraft festgelegt werden. Beispielsweise ist eine Tabelle in der Motorsteuerung 31 hinterlegt, welche einer Anpresskraft eine Drehzahl zuordnet. Die Zuordnung kann auch in der Sensorik 24 hinterlegt sein. Eine Reduktion der Drehzahl bewirkt eine geringere Schlagkraft des Schlagwerks 14 und kann bei geringerer Anpresskraft in Betrieb gehalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Steuerungsverfahren für eine Handwerkzeugmaschine (1) mit den Schritten:
Antreiben eines Schlagwerks (14) mit einem Elektromotor (13), wobei ein Erregerkolben (15) des pneumatischen Schlagwerks (14) periodisch von dem Elektromotor (13) angetrieben wird und ein Schlagkolben (16) des Schlagwerks (14) über eine pneumatische Kammer (19) mit dem Erregerkolben (15) gekoppelt ist,
Erfassen einer Beschleunigung eines Maschinengehäuses (8) längs einer Schlagrichtung (22) des Schlagkolbens (16) zu unterschiedlichen Phasen der Bewegung des Erregerkolbens (15), und
Regeln einer Drehzahl eines Elektromotors (13) in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu den unterschiedlichen Phasen.
2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für eine Anpresskraft auf ein Werkzeug (3) der Handwerkzeugmaschine (1) basierend auf der Beschleunigung und der Phase geschätzt wird und die Drehzahl basierend auf der geschätzten Anpresskraft geregelt wird.
3. Handwerkzeugmaschine mit einem Handgriff (6), einem Maschinengehäuse (8), einem Werkzeughalter (2), in welchem ein Werkzeug (3) längs einer Arbeitsachse (4) geführt ist, einem Elektromotor (13) zum Antreiben des Schlagwerks (14), einem pneumatischen Schlagwerk (14), das einen mit dem Elektromotor (13) gekoppelten Erregerkolben (15), einen Schlagkolben (16) und eine den Erregerkolben
(15) an den Schlagkolben (16) ankoppelnde pneumatische Kammer (19) aufweist, einen Beschleunigungssensor (25) zum Erfassen einer Beschleunigung längs einer
Arbeitsachse (4) des Maschinengehäuses (8), einen Sensor (28) zum Erfassen einer Phase des Erregerkolbens (15), eine Auswertungseinheit (30) zum Bestimmen einer Anpresskraft auf das Werkzeug (3) basierend auf der erfassten Phase und der erfassten Beschleunigung und eine Steuereinheit (31) zum Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors (13), wobei die
Steuereinheit (31) eine Drehzahl ansprechend auf bestimmte Anpresskraft einstellt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1502710B1 (de) * 2003-07-31 2008-07-23 Makita Corporation Elektrowerkzeug
DE102009000515A1 (de) * 2009-01-30 2010-08-05 Hilti Aktiengesellschaft Steuerungsverfahren und Handwerkzeugmaschine
EP2213422B1 (de) * 2009-01-30 2011-10-05 HILTI Aktiengesellschaft Pneumatisches Schlagwerk
DE102009045758A1 (de) * 2009-10-16 2011-04-21 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeug mit einer Werkstofferfassungsvorrichtung
DE202011110069U1 (de) 2011-12-21 2013-02-08 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugmaschine
DE102012005803A1 (de) 2012-03-21 2013-09-26 Wacker Neuson Produktion GmbH & Co. KG Bohr-und/oder Schlaghammer mit belastungsabhängiger Anpassung der Schlagzahl
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DE102012208902A1 (de) 2012-05-25 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Schlagwerkeinheit
EP3028820A1 (de) * 2014-12-03 2016-06-08 HILTI Aktiengesellschaft Handwerkzeugmaschine und Steuerungsverfahren dafür

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