JP4559575B2 - 手持ち工作機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手持ち工作機械、特に穿孔器具またはアングルグラインダであって、機械ハウジングと、該機械ハウジング内に収納された、駆動モータと工具収容部との間の駆動力伝達経路もしくはパワートレーンと、当該手持ち工作機械のコントロールされていない不測の運転状態を検知するための検出装置と、ロツク装置とが設けられており、該ロック装置が、コントロールされていない不測の運転状態でパワートレーンを機械ハウジングもしくは該機械ハウジングに固定された構成部分と形状接続的に結合するようになっており、パワートレーンの回転方向では回転不能となるように機械ハウジングに取り付けられた少なくとも１つの係止部材と、パワートレーンでパワートレーンと一緒に回転する少なくとも１つのロック部材とが、互いに係合させられるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コントロールされていない運転事例、たとえば工具がひっかかって動かなくなった後に機械ハウジング自体が突発的に回転し始めるような事態が生じた場合に、駆動力伝達経路、つまりパワートレーンが衝撃的に機械ハウジングとロックされるような手持ち工作機械が既に公知である（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４０７１８号明細書）。このために、手持ち工作機械は検出装置を備えており、この検出装置はコントロールされていない不測の運転状態を検知し、そしてロック装置によってパワートレーンを機械ハウジングに形状接続的に結合する、つまり嵌合に基づく係合により結合する。このためには、ロック装置が、機械ハウジング内に半径方向でパワートレーン内の駆動部材に向かう方向で移動可能に支承された係止部材を有している。この係止部材は、駆動部材に形成された係止歯列と半径方向で形状接続的に係合させられるようになっており、つまり係止歯列と半径方向で噛み合わされるようになっている。このような解決手段の欠点は、係止歯列に対して係止部材が半径方向に配置されていることに基づき、半径方向の比較的大きな構成スペースが必要とされることにある。その場合、係止部材の係合、つまり噛合いは、パワートレーンの回転軸線に対して比較的近傍で行われるので、係止部材には高いロック力が作用する。このような高いロック力に基づき、ロック装置の特に安定的な設計が必要となる。さらに、このような解決手段では、パワートレーンを機械ハウジングとロックした後に係止部材を再び係止歯列との噛合いから解除するために比較的高い噛合い解除力が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の手持ち工作機械を改良して、半径方向の比較的大きな構成スペースや、ロック装置の特に安定的な設計や、係止部材を係止歯列との噛合いから解除するための高い噛合い解除力が必要とならないような手持ち工作機械を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、係止部材とロック部材とが、軸方向でロック部材の回転軸線の方向で互いに係合させられるようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明による手持ち工作機械には、公知先行技術における前記欠点が回避されるという利点がある。特に、係止部材とロック部材との本発明による配置形式に基づき、係止部材とロック部材との係合により生じる構成部分負荷の低減が可能となる。それと同時に、ロック装置のリリース（発動）後にロック装置が再びスムーズにその出発位置へ移動可能となることが保証されている。さらに、ロック装置が軸方向に配置されていることに基づき、手持ち工作機械のフレキシブルでかつスペース節約的な構造が可能となる。
【０００６】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の手持ち工作機械の有利な構成が可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図１には、本発明により形成された手持ち工作機械の例として穿孔器具１０が図示されている。穿孔器具１０は電気的な駆動モータ１１を有しており、この駆動モータ１１は機械ハウジング１２の内部に収納されている。駆動モータ１１はモータシャフトもしくはモータ軸１６を有しており、このモータ軸１６はモータ軸線２１を中心として回転可能である。機械ハウジング１２には、ハンドグリップ１３と補助ハンドグリップ１４とが付設されている。
【０００９】
駆動モータ１１により送出したい駆動トルクは、モータ軸１６に装着されているピニオン１７から歯車１８へ伝達可能である。この歯車１８から駆動トルクは過負荷クラッチ１９を介して中間シャフトもしくは中間軸２０へ伝達される。モータ軸線２１に対してほぼ平行に位置するこの中間軸２０は、傘歯車伝動装置２２を介して穿孔スピンドル２３に、動力が伝達されるように結合されている（「伝動結合」と呼ぶ）。穿孔スピンドル２３は端部側に、ワーク４９を加工するために働く穿孔工具２７のための工具収容部２６を備えている。これらの構成部分、つまりモータ軸１６と、ピニオン１７と、歯車１８と、過負荷クラッチ１９と、中間軸２０と、傘歯車伝動装置２２と、穿孔スピンドル２３とは、工具収容部２６もしくはこの工具収容部２６内に収容された穿孔工具２７を回転駆動するための駆動力伝達経路、つまりパワートレーン２５の駆動構成部分を形成している。機械ハウジング１２および穿孔スピンドル２３は付加的に、打撃装置（図示しない）を収容することができるので、その場合、この穿孔器具１０は打撃穿孔機械もしくはドリルハンマとしても使用され得る。
【００１０】
機械ハウジング１２内には、穿孔器具１０のパワートレーン２５のためのロック装置３０が配置されている。このロック装置３０は検出装置４０によって制御可能であり、この検出装置４０は、加速度計として形成されたセンサ４６と、評価装置４７とを有している。検出装置４０は、穿孔器具１０の、コントロールされていない運転状態を検知し、この場合にロック装置３０に電気的なリリース信号を送出するために形成されている。その場合、ロック装置３０（あとで複数の実施例につき詳細に説明する）はパワートレーン２５を機械ハウジング１２と形状接続的に連結させることができるので、パワートレーン２５がロックされる。
こうして、穿孔工具２７は機械ハウジング１２に相対回動不能に結合されており、このことにより、ワーク４９内に穿孔工具２７がロックした場合、つまり穿孔工具２７がひっかかって固着した場合に、穿孔器具１０が穿孔スピンドル２３の長手方向軸線４４を中心として振り回されることが阻止される。ロック装置３０と駆動モータ１１との間に取り付けられた過負荷クラッチ１９はロックが行われた場合に、駆動トルクが中間軸２０もしくは穿孔スピンドル２３へ伝達されることを阻止する。ロックが行われた場合、駆動モータ１１はモータ制御装置４８を介して遮断（スイッチオフ）される。
【００１１】
図２には、ロック装置３０の第１実施例が示されている。この第１実施例および以下に説明する全ての実施例では、同じ構成部分および同じ作用を有する構成部分は同一の符号により示されている。ロック装置３０は電磁石３１を備えており、この電磁石３１は、機械ハウジング１２に位置固定されたハウジング部分１５に固定されている。電磁石３１は二極のプランジャ型磁石として形成されており、このプランジャ型磁石は、磁石可動子を形成する切換ロッド３２を軸方向の２つの終端位置の間でプランジャのように往復運動させることができる。図２には、切換ロッド３２が、噛合い解除された位置で図示されており、この位置ではパワートレーン２５はロックされていない。
【００１２】
切換ロッド３２は中間軸２０に対する延長部の形で対称的に配置されていて、中間軸２０と整合している。切換ロッド３２の、中間軸２０に面した端部は、係止部材３３を有している。この係止部材３３は軸方向摺動可能に切換ロッド３２に枢着されていて、圧縮ばね３４ａによって中間軸２０に面した前方位置に保持される。係止部材３３の、中間軸２０とは逆の側の端部は、内方に向かって突出したつば３５を有しており、このつば３５は、切換ロッド３２の端部に設けられた、軸方向に位置固定された係止体３６に背後から係合している。これによって、係止部材３３は軸方向で制限された範囲で圧縮ばね３４ａの力に抗して摺動可能に切換ロッド３２に保持されている。係止部材３３には、条片状の突出部４２が設けられており、この突出部４２はハウジング部分１５に設けられた案内溝４１内に半径方向で係合していて、こうして機械ハウジング１２に対する係止部材３３のための回動防止手段を形成している。
【００１３】
係止部材３３はその中間軸２０に面した端面３７に、複数の係止歯３９から成る係止歯列３８を有している。係止部材３３にはロック部材４３が向かい合って位置している。このロック部材４３はロック歯列２８を備えており、このロック歯列２８は複数のロック歯２９から形成されている。ロック歯列２８は中間軸２０の、傘歯車伝動装置２２とは反対の側の端面５２に形成されているので、ロック部材４３はこの場合、中間軸２０自体により形成される。ロック部材４３と係止部材３３とは１つの共通の係合軸線もしくは噛合い軸線４５を形成しており、この噛合い軸線４５はロック部材４３の回転軸線２４と整合している。この実施例ではロック部材４３は中間軸２０と同一の回転軸線２４を有している。
【００１４】
図３には、歯列対（ロック歯列２８と係止歯列３８）の第１の実施例が示されている。この場合、係止歯列３８は互いに向かい合って位置する２つの係止歯３９から形成されており、それに対してロック歯列２８は、中間軸２０の端面にわたり均一に分配された合計６つのロック歯２９を有している。この場合、係止歯３９とロック歯２９は半径方向内側へ噛合い軸線４５へ向かって円錐状に先細りにされている。
【００１５】
図４には歯列対（２８，３８）の第２実施例が示されている。ロック歯列２８はやはり合計６つのロック歯２９を有している。それに対して、係止歯列３８は２つの係止歯の代わりに、６つの係止歯３９を有している。歯数増大に基づき、係止部材３３の負荷を、２つの歯しか有しない構成に比べて全体的に高めることができる。
【００１６】
上述の２つの実施例において、ロック装置３０は同様に機能する。ロックが行われる場合、電磁石３１が評価装置４７によって制御され、この場合、切換ロッド３２はその第２の終端位置（ロック位置）の方向で軸方向にロック歯列２８に向かって移動させられる。係止部材３３と切換ロッド３２とが軸方向の遊びを持って互いに連結されているので、切換ロッド３２は、回転するロック歯列２８に係止歯列３８が実際に噛み合うかどうかとは無関係に、その終端位置に到達する。その場合、圧縮ばね３４ａのプレロードもしくは予負荷に基づき、係止部材３３はロック歯列２８へ向かって押圧されるので、係止歯列３８はロック部材４３の短い相対回動の後にロック歯列２８と噛み合う。
【００１７】
係止歯列３８とロック歯列２８とのロック噛合いを解除するためには、電磁石３１が評価装置４７から対応する噛合い解除信号を受け取る。この噛合い解除信号により、切換ロッド３２は軸方向でその出発位置（噛合い解除位置）にまで戻される。このとき、切換ロッド３２は係止部材３３を、リングつば３５と係止体３６との形状接続、つまり嵌合に基づく係合により、ロック歯列２８との形状接続的な噛合いから引き出す。複数のロック歯２９と係止歯３９とを形成して、ロック歯列２８と係止歯列３８とを軸方向で対称的に配置することに基づき、それぞれ個々のロック歯２９および係止歯３９の負荷を減少させることができ、しかもロック歯列２８と係止歯列３８とがひっかかって動かなくなることを阻止することができる。こうして、出発位置への係止部材３３のスムーズな自動的な戻しが永続的に保証されている。
【００１８】
図５にはロック装置３０の第２実施例が示されている。この実施例においても、噛合い軸線４５はロック部材４３の回転軸線２４と整合している。すなわち、係止部材３３はロック部材４３に対して対称的に配置されている。しかし、電磁石３１は単極に形成されている。すなわち、切換ロッド３２はばね力で負荷されている。
【００１９】
図５に示した実施例では、切換ロッド３２が圧縮ばね３４ｂによって負荷されており、この圧縮ばね３４ｂは切換ロッド３２を、ロック解除された出発位置へ押圧している。係止部材３３を噛み合わせるためには、電磁石３１が通電されるので、切換ロッド３２は圧縮ばね３４ｂのばね力に抗してロツク部材４３へ向かう方向へ移動させられ、係止部材３３がロツク歯列２８と噛み合わされる。
【００２０】
切換ロッド３２はねじ山結合を介して係止部材３３を軸方向で不動に支持している。係止部材３３は外歯列５４を備えており、この外歯列５４は図６に示したように、半径方向に突出した５つの係止歯３９を有している。これらの係止歯３９のうち２つの係止歯３９が、ハウジング部分１５に設けられた長手方向溝４１内に係合している。これらの係止歯３９を介して係止部材３３は機械ハウジング１２に対して回転回動防止されている。
【００２１】
この場合、ロツク歯列２８は別体のロツク部材４３に形成されており、このロツク部材４３は中間軸２０と相対回動不能に連結されている。このために、ロツク部材４３は中間軸２０に端部側で配置されたピン５７に被せられて、プレス嵌めされている。ロツク歯列２８は図７から明らかなように、ロツク部材４３に設けられた内歯列５５として形成されている。したがって、ロツク歯２９は相応して半径方向内側に向かって延びている。
【００２２】
このロック装置３０の機能は第１実施例と同様である。検出装置４０が、コントロールされていない運転状態を検出するやいなや、電磁石３１が適宜に制御される。この場合には、電磁石３１を通電するだけで十分であり、その結果、磁気的な吸着作用に基づき、切換ロッド３２の移動が行なわれ、係止部材３３がロック歯列２８へ向かって軸方向に移動させられる。回転するロック部材４３と、ハウジング部分１５にロック部材４３の回転方向で位置固定された係止部材３３との間の短い相対回動の後に、係止歯列３８とロック歯列２８とが互いに噛み合わされるので、中間軸２０が機械ハウジング１２に相対回動不能に結合される。
【００２３】
係止部材３３の噛合いを解除するためには、電磁石３１が再び適宜に制御され、この場合、通電が遮断されるので、圧縮ばね３４ｂのプレロードもしくは予荷重が切換ロッド３２をその図５に示した出発位置へ押し戻す。
【００２４】
この実施例では、ロック部材４３のロック歯列２８の直径が十分大きく形成されていると、ロック部材４３の外面がたとえば支承目的およびシール目的のための機能担体として利用され得るようになり、ひいてはロック部材３４もしくは中間軸２０の小さな軸方向延在長さが可能となることが有利である。ロック力がすべての係止歯に均一に分配されるので、それぞれの歯に作用する面圧は最適に小さくなる。
【００２５】
図８には、ロック装置３０の第３実施例が示されている。上述の両実施例とは異なり、第３実施例では噛合い軸線４５がロック部材４３の回転軸線２４に対して平行にずらされている。これに対応して、切換ロッド３２を備えた電磁石３１は回転軸線２４に対して平行にずらされている。
【００２６】
係止部材３３はピン状に形成されていて、直接に切換ロッド３２の、噛合い側の端部により形成される。切換ロッド３２は圧縮ばね３４ｂにより噛合い方向とは反対の方向に所定の力で負荷されている。ロック歯列２８は複数の切欠き５１により形成される。これらの切欠き５１はリング板５３に周方向で均一に分配されている。この場合、リング板５３は中間軸２０に相対回動不能に結合されている。リング板５３はそれと同時に、過負荷クラッチ１９における出力側の駆動部分として使用され得る。このことは付加的な構成部分を節約する。
【００２７】
図９にはリング板５３が平面図で示されている。図９から判るように、切欠き５１はリング板５３の周方向で規則的に分配されていて、長孔として形成されている。電磁石３１は中間軸２０の回転軸線２４に対して平行にずらされて配置されている。回転軸線２４に対して電磁石３１が平行にずらされていることにより、係止部材３３を形成するピン５０はこの場合、ハウジング部分１２に対する相対回動防止手段を必要としない。ロック部材４３の回転軸線２４からの半径方向間隔が比較的大きく形成されていることに基づき、係止部材３３とロック部材４３とに作用するロック力が減じられているので、唯一つの係止部材３３だけで十分となる。さらに、大きな半径方向間隔には、次のような利点がある。すなわち、ロック装置３０の規定の反応時間で進められる、ロック部材４３の回転角度が、ロック歯列のロック歯に相応する切欠き５１の数の増大に基づき一層短くなる。少数の構成部分に基づき、コンパクトで廉価な構成が得られる。
【００２８】
図１０には、機械ハウジング１２もしくはこの機械ハウジング１２に結合されたハウジング部分を貫通したピン５０によって形状接続的に相対回動不能に位置固定されたリング板５３が示されている。係止部材３３もしくはピン５０は機械ハウジング１２に設けられた貫通孔５６内に長手方向摺動可能に案内されている。
【００２９】
非対称的な配置形式に基づき、第３実施例によるリング板５３を備えたロック装置３０は、通常では穿孔スピンドル２３の延長上に配置される打撃装置用駆動装置を考慮することなく、穿孔器具１０の穿孔スピンドル２３に直接に設けることもできる。
【００３０】
本発明は穿孔器具に限定されるものではなく、その他の手持ち工作機械、たとえばアングルグラインダにおいても使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】穿孔器具の長手方向断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による穿孔器具のロック装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるロック部材および係止部材の歯列対の１実施例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例によるロック部材および係止部材の歯列対の別の１実施例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例によるロック装置の断面図である。
【図６】図５に示した係止部材を２つの方向から見た図である。
【図７】図５に示したロック部材を２つの方向から見た図である。
【図８】本発明の第３実施例によるロック装置の断面図である。
【図９】図８に示したロック部材の端面図である。
【図１０】図８に示したロック装置の部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 穿孔器具、 １１ 駆動モータ、 １２ 機械ハウジング、 １３ ハンドグリップ、 １４ 補助ハンドグリップ、 １５ ハウジング部分、 １６モータ軸、 １７ ピニオン、 １８ 歯車、 １９ 過負荷クラッチ、 ２０ 中間軸、 ２１ モータ軸線、 ２２ 傘歯車伝動装置、 ２３ 穿孔スピンドル、 ２４ 回転軸線、 ２５ パワートレーン、 ２６ 工具収容部、 ２７ 穿孔工具、 ２８ ロック歯列、 ２９ ロック歯、 ３０ ロック装置、 ３１ 電磁石、 ３２ 切換ロッド、 ３３ 係止部材、 ３４ａ，３４ｂ圧縮ばね、 ３５ つば、 ３６ 係止体、 ３７ 端面、 ３８ 係止歯列、 ３９ 係止歯、 ４０ 検出装置、 ４１ 案内溝、 ４２ 突出部、 ４３ ロック部材、 ４４ 長手方向軸線、 ４５ 噛合い軸線、 ４６ センサ、 ４７ 評価装置、 ４８ モータ制御装置、 ４９ ワーク、 ５０ ピン、 ５１ 切欠き、 ５２ 端面、 ５３ リング板、 ５４ 外歯列、 ５５内歯列、 ５６ 貫通孔、 ５７ ピン

Claims (7)

1. 手持ち工作機械であって、機械ハウジング（１２）と、該機械ハウジング（１２）内に収納された、駆動モータ（１１）と工具収容部（２６）との間のパワートレーン（２５）と、当該手持ち工作機械のコントロールされていない不測の運転状態を検知するための検出装置（４０）と、ロック装置（３０）とが設けられており、該ロック装置（３０）が、コントロールされていない不測の運転状態でパワートレーン（２５）を機械ハウジング（１２）もしくは該機械ハウジング（１２）に固定された構成部分（１５）と形状接続的に結合するようになっており、パワートレーン（２５）の回転方向では回転不能となるように機械ハウジングに取り付けられた少なくとも１つの係止部材（３３）と、パワートレーン（２５）でパワートレーン（２５）と一緒に回転する少なくとも１つのロック部材（４３）とが、互いに係合させられるようになっている形式のものにおいて、係止部材（３３）とロック部材（４３）とが、ロック部材（４３）の回転軸線（２４）の方向で互いに係合させられるようになっており、係止部材（３３）がロック部材（４３）と共に１つの係合軸線（４５）を形成しており、該係合軸線（４５）がロック部材（４３）の回転軸線（２４）と整合していることを特徴とする手持ち工作機械。
2. 係止部材（３３）が、複数の係止歯（３９）を備えた係止歯列（３８）を有しており、ロック部材（４３）が、複数のロック歯（２９）を備えたロック歯列（２８）を有している、請求項１記載の手持ち工作機械。
3. 係止歯列（３８）およびロック歯列（２８）が、それぞれ係止部材（３３）の端面およびロック部材（４３）の端面に形成されていて、係止歯（３９）およびロック歯（２９）がそれぞれ係止部材（３３）もしくはロック部材（４３）の軸方向に突出している、請求項２記載の手持ち工作機械。
4. 係止歯列（３８）およびロック歯列（２８）が、半径方向歯列として形成されていて、係止歯（３９）およびロック歯（２９）が半径方向に向けられており、一方では内歯列として、他方では外歯列として形成されている、請求項２記載の手持ち工作機械。
5. 係止部材（３３）が切換ロッド（３２）と連結されており、該切換ロッド（３２）が、電磁石（３１）の磁石可動子として該切換ロッド（３２）の軸方向に移動可能である、請求項２から４までのいずれか１項記載の手持ち工作機械。
6. 係止部材（３３）と前記切換ロッド（３２）との間に、圧縮ばね（３４ａ）が配置されており、該圧縮ばね（３４ａ）が、係止部材（３３）をロック部材（４３）へ向かう方向で所定の噛み合わせ力で負荷している、請求項５記載の手持ち工作機械。
7. 係止部材（３３）が前記切換ロッド（３２）に固く結合されており、該切換ロッド（３２）が、圧縮ばね（３４ｂ）によって噛合い方向とは反対の方向に所定の力で負荷されている、請求項５記載の手持ち工作機械。

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