專利名稱：具有沖擊裝置的手持式工具機及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手持式工具機，具有一個沖擊裝置，它可以由一個驅(qū)動馬達驅(qū)動，并且該沖擊裝置具有一個轉(zhuǎn)換元件來將馬達運動轉(zhuǎn)換成軸向運動。
本發(fā)明還涉及運行上述手持式工具機的方法。
背景技術(shù)：
已公開了一些沖擊錘，具有一個安置于殼體內(nèi)的電動機，由它通過一個傳動軸可以對一個氣動沖擊裝置的轉(zhuǎn)換元件進行驅(qū)動。該轉(zhuǎn)換元件將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成軸向運動，并具有一個曲柄傳動機構(gòu)，后者中一個偏心安置的栓柱上可擺動地安置著一個活塞桿?；钊麠U在遠離曲柄傳動機構(gòu)的一側(cè)上可擺動地與一個活塞相連接。通過活塞桿，可移動地安置在一個沖擊裝置管中的活塞，可按照正弦形的位移-時間關(guān)系進行運動，并且借助該活塞通過一個氣墊來驅(qū)動可移動地安置于沖擊裝置管中的沖擊體。
由DE 101 42 569 A1公開了一種轉(zhuǎn)換元件，其中，栓柱沿著可旋轉(zhuǎn)地受驅(qū)動的一個曲線元件的材料曲線軌道相對于曲線元件進行相對運動?？梢员苊饣钊凑找粋€固定不變的正弦形位移-時間關(guān)系進行運動，并且曲線軌道的曲線變化能夠有目的地與傳遞機構(gòu)及其性質(zhì)相適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種具有沖擊裝置的手持式工具機，所述沖擊裝置可以由一個驅(qū)動馬達進行驅(qū)動，并且具有一個轉(zhuǎn)換元件，該轉(zhuǎn)換元件將馬達的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為軸向運動。
建議，設(shè)置一個運行單元，由它有目的地根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)來對轉(zhuǎn)換元件在一個沖擊周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動進行調(diào)節(jié)。該轉(zhuǎn)換元件使得一個物體、最好是一個活塞或者一個主軸進行軸向運動，后者與轉(zhuǎn)換元件直接作用聯(lián)接。這樣，可以使諸如起著轉(zhuǎn)換元件作用的曲柄傳動機構(gòu)的活塞偏離那種固定不變的正弦形的位移-時間關(guān)系(或曲線)，以便根據(jù)需要在一個沖擊周期內(nèi)實現(xiàn)一個或多個優(yōu)化目標。所述沖擊周期，尤其是與一個傳動機構(gòu)的傳動比相關(guān)地，可以包括驅(qū)動馬達的多個轉(zhuǎn)周。在一個氣動沖擊裝置中，該沖擊周期的一部分對應(yīng)于一個壓縮階段。在一個機械式?jīng)_擊裝置中，該沖擊周期等于兩次沖擊之間的時間。如果每個沖擊周期與前面的沖擊周期進程相同，既使驅(qū)動馬達在一個沖擊周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動發(fā)生了變化，都可以給出轉(zhuǎn)換元件的位移-時間關(guān)系的周期過程。然而可選擇的是，前后相鄰的沖擊周期也可以獨立地變化。優(yōu)化判據(jù)可以是例如轉(zhuǎn)換元件的對于鉆孔推進優(yōu)化的軸向運動過程、最佳的沖擊體速度、低的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等。這樣，可以使壓縮室內(nèi)具有高的壓力尖峰的通常的壓力變化過程，由對于鉆孔推進或舒適性更有利的過程所替代。壓縮室的機械載荷減小，傳動能量能夠更有效地被利用來進行均勻的壓力建立?？梢岳玫偷尿?qū)動轉(zhuǎn)矩和低的材料載荷實現(xiàn)對沖擊體的特別有利的加速。當在活塞與沖擊體之間的傳遞介質(zhì)為氣墊時，能夠避免不必要高的壓力尖峰，并且包圍壓縮室的沖擊裝置管可以用更薄的壁厚制成?？梢詼p小沖擊裝置的重量，提高手持式工具機的舒適性。
馬達的轉(zhuǎn)速最好可以改變，使得與所述轉(zhuǎn)換元件直接作用聯(lián)接的物體的軸向運動具有偏離正弦形的位移-時間曲線。這樣，避免在氣動沖擊裝置的壓縮室中出現(xiàn)所不希望的壓力尖峰。手持式工具機可以更舒適地操作并更有效地工作。
最好運行單元的至少一部分由一個控制單元來構(gòu)成，通過它可以對驅(qū)動馬達進行控制。選擇性地，也可以設(shè)置一個調(diào)節(jié)單元來調(diào)節(jié)驅(qū)動馬達。在包含多個旋轉(zhuǎn)周的一個沖擊周期內(nèi)，驅(qū)動馬達的轉(zhuǎn)速可以從一個轉(zhuǎn)周到另一個轉(zhuǎn)周變化。控制單元或調(diào)節(jié)單元具有例如存儲介質(zhì)，它們包含有轉(zhuǎn)換元件的先前計算好的軸向運動過程、比如所期望的活塞或刻槽圓盤的軸向位移-時間關(guān)系，它們已根據(jù)一個或多個優(yōu)化判據(jù)和/或者運行條件設(shè)定，如根據(jù)使用的刀具類型、刀具直徑，所需要加工的材料等。轉(zhuǎn)換元件可以在一個沖擊周期內(nèi)，有目的地按照預(yù)定的位移-時間關(guān)系導(dǎo)行。轉(zhuǎn)換元件不再均勻地轉(zhuǎn)動，而是有目的地不均勻地進行轉(zhuǎn)動。這樣，預(yù)先給定了刀具最終要遵從的軸向運動過程。刀具可以進行沖擊式的或旋轉(zhuǎn)-沖擊式的運動。有利地，手持式工具機的功率消耗可以均勻地進行。尤其是能夠大大減弱與電源無關(guān)地驅(qū)動的手持式工具機的振動傾向。
如果運行單元包括對轉(zhuǎn)換元件的速度根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)的裝置，就能夠通過一個預(yù)先給定的速度變化曲線對一個沖擊周期內(nèi)的鉆孔過程進行優(yōu)化。例如，能夠在沖擊周期的寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)出沖擊體的高速度。在氣動沖擊裝置中，有利的是，可以在盡量低的壓力下調(diào)節(jié)出高速度。
如果運行單元包括對壓縮室中的壓力根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)的裝置，就能夠調(diào)節(jié)出基本上可自由選擇的壓力變化曲線。這一點可以通過曲柄傳動機構(gòu)的活塞按要求改變的位移-時間關(guān)系來實現(xiàn)。這樣能夠避免壓縮室承受因壓力尖峰造成的不希望出現(xiàn)的高壓負載。
如果運行單元包括根據(jù)需要對驅(qū)動轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)的裝置，可以有目的地調(diào)節(jié)出對于鉆孔推進有益的、特別是最小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
如果轉(zhuǎn)換元件包括一個曲柄傳動機構(gòu)，就能夠通過一個所屬的活塞的軸向運動來按要求影響沖擊體的運動。
如果轉(zhuǎn)換元件包括一個刻槽圓盤對，能夠使這兩個刻槽圓盤的相對運動彼此相對地被按要求施加影響。
此外，還建議根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)調(diào)節(jié)將馬達運動轉(zhuǎn)化為軸向運動的轉(zhuǎn)換元件在一個沖擊周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
如果在包含多個馬達轉(zhuǎn)周的一個沖擊周期內(nèi)改變馬達的轉(zhuǎn)速，能夠以非常簡單的方式使曲柄傳動機構(gòu)或者刻槽圓盤對的位移-時間關(guān)系曲線根據(jù)一個優(yōu)化判據(jù)來加以改變。在此，所述沖擊周期可以包含多個馬達旋轉(zhuǎn)周?；钊奈灰?時間關(guān)系曲線可以根據(jù)需要被調(diào)節(jié)。這樣，能夠避免例如在氣動沖擊裝置的壓縮室中出現(xiàn)壓力尖峰，并且對不同邊界條件下的運行特性分別進行優(yōu)化。能夠提高手持式工具機的效率。
如果轉(zhuǎn)換元件的軸向運動根據(jù)一個優(yōu)化判據(jù)進行計算并根據(jù)該計算來調(diào)節(jié)所述馬達運動，可以實現(xiàn)對手持式工具機進行可靠的最佳操作。對于如曲柄傳動機構(gòu)的活塞運動、或者與一個刻槽沖擊裝置相連接的鉆孔主軸的運動向驅(qū)動裝置的倒推運算，以簡單的方式得出待預(yù)先設(shè)定的、必需的馬達運動。該馬達運動則可以相應(yīng)地被電子控制，以便在一個沖擊周期內(nèi)執(zhí)行所計算出的運動過程。如果前后銜接的多個沖擊周期都先后按照這種方式執(zhí)行，則有利地得到了一個周期性過程。在機械式?jīng)_擊裝置中，刻槽沖擊裝置的刻槽圓盤的相對滑動可被相應(yīng)地控制。
也可以根據(jù)一個優(yōu)化判據(jù)來計算沖擊體的軸向運動，并根據(jù)該計算來調(diào)節(jié)馬達的運動。沖擊體通過一個傳遞介質(zhì)與一個活塞間接地作用連接，而活塞則直接由轉(zhuǎn)換元件進行驅(qū)動。這樣，能夠考慮到傳遞介質(zhì)的影響，該傳遞介質(zhì)將轉(zhuǎn)換元件的軸向運動傳遞到?jīng)_擊體上，或者是將沖擊能量的一個相應(yīng)傳遞裝置的軸向運動傳遞到刀具上。


其他的優(yōu)點在以下的

中給出。附圖中，示出了本發(fā)明的兩個實施例。附圖、說明書和其它申請文件中，包含大量的組合起來的特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員為某些目的可將這些特征分割開來單獨考察，并且實現(xiàn)其他的有意義的組合。
圖示為圖1示意性給出的沖擊錘，圖2具有浮動閥芯的優(yōu)選氣動沖擊裝置的示意圖，圖3具有浮動閥芯和活塞缸的優(yōu)選氣動沖擊裝置的示意圖，圖4具有沖擊缽體的優(yōu)選氣動沖擊裝置的示意圖，圖5具有刻槽圓盤的優(yōu)選機械式?jīng)_擊裝置的示意圖具體實施方式
圖1示意性示出了一個沖擊錘，它具有一個位于殼體22內(nèi)而未進一步示出的電驅(qū)動馬達。逆著加工方向50，在夾持著刀具42的刀具夾具40的后面，在殼體22上固定著一個第一把手46，它的伸展方向垂直于加工方向50。在殼體22上遠離刀具夾具40的一側(cè)上，安置著一個弓形的第二把手48，它也垂直于加工方向50伸展著。
優(yōu)選的手持式工具機中的沖擊裝置，可以由一個驅(qū)動馬達10進行驅(qū)動，在圖2至5中借助于一個優(yōu)選的氣動沖擊裝置示出。該手持式工具機最好是一個鉆錘、一個沖擊錘或者錘鑿，一個搗碎錘或者一個沖擊鉆機。
在圖2和3中，設(shè)計一個浮動閥芯作為沖擊體18，來將一個沖桿14朝向一個未示出的刀具加速，而在圖4中為此設(shè)計了一個沖擊缽體來作為沖擊體18。所述沖擊體18是一個轉(zhuǎn)換元件30的沖擊能量向刀具42上傳遞的傳遞裝置?；旧媳３植蛔兊臉?gòu)件原則上以相同的參考標號標明。驅(qū)動馬達10與一個運行單元12、最好為一個控制單元或者一個調(diào)節(jié)單元相連接，并可受其控制或由其進行調(diào)節(jié)。驅(qū)動馬達10驅(qū)動轉(zhuǎn)換元件30，其轉(zhuǎn)動通過一個桿繼續(xù)傳遞給位于沖擊裝置管16中的一個活塞24上，并轉(zhuǎn)換成軸向運動。該轉(zhuǎn)換元件30在這里由具有一個偏心輪的一個曲柄傳動機構(gòu)28構(gòu)成，不過，原則上也可以考慮其它被專業(yè)技術(shù)人員認為是有意義的機構(gòu)?；钊?4的軸向移動可以通過壓縮室20內(nèi)的一個傳遞介質(zhì)傳遞到一個沖擊體18上，并且沖擊體18撞擊一個沖桿14，后者作用在一個未示出的刀具上。傳遞介質(zhì)一般為由諸如空氣形成的氣墊。當然也可以使用其它被專業(yè)技術(shù)人員認為是有意義的彈簧元件或彈性體系來作為傳遞介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)換元件30的轉(zhuǎn)動可以有目的地改變，由此可對活塞24的軸向位移－時間關(guān)系施加影響。優(yōu)選的是由一個運行單元12來改變驅(qū)動馬達10或者說該驅(qū)動馬達10的傳動軸的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)之。轉(zhuǎn)換元件30的運動在這里直接由驅(qū)動馬達10和一個未示出的通常連接在它后面的傳動機構(gòu)決定。該傳動機構(gòu)將馬達轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換元件30的通常更低的轉(zhuǎn)速。在7∶1這樣的典型傳動比下，馬達中例如21000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換元件30的3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。根據(jù)這樣的傳動比，在一個壓縮階段中，驅(qū)動馬達10轉(zhuǎn)動七周，而沖擊體18只對沖桿14進行一次沖擊。在這個壓縮階段中、即在一個沖擊周期中，在馬達10旋轉(zhuǎn)七周過程中，根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)一個或者多個優(yōu)化判據(jù)來改變瞬時的馬達轉(zhuǎn)速，其方式是運行單元12對驅(qū)動馬達10施加影響。在其它的傳動比下，驅(qū)動馬達10在一個沖擊周期中旋轉(zhuǎn)多于或者少于七周。通過改變沖擊周期中馬達的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)換元件30、活塞24的軸向移動速度，以及相應(yīng)地沖擊體18的速度與其在沖擊裝置管16中的位置相關(guān)地被確定。
圖5示例性地示出了由一個刻槽圓盤對來作為轉(zhuǎn)換元件30的一個機械式?jīng)_擊裝置，其中的轉(zhuǎn)換元件30具有一個固定于一個鉆孔主軸44上、可以轉(zhuǎn)動的刻槽圓盤32和一個固定于馬達殼體36上的固定的刻槽圓盤34。在鉆孔主軸44的頭上，設(shè)置有一個刀具夾具40來夾持刀具42。通過鉆孔主軸44的轉(zhuǎn)動，刻槽圓盤32、34的刻槽相疊滑動，并驅(qū)動鉆孔主軸44向前運動。一旦這些刻槽從刻槽尖上滑過，則這些刻槽通過壓緊彈簧38和手持式工具機的操作人員的壓緊壓力、因這些刻槽的垂直側(cè)面而重新落回到其初始位置上。在驅(qū)動馬達10和鉆孔主軸44之間可以設(shè)置傳動機構(gòu)。這里，根據(jù)本發(fā)明，在一個沖擊周期內(nèi)所述瞬間的馬達轉(zhuǎn)速同樣可以根據(jù)一個或多個優(yōu)化判據(jù)來加以改變。如果通常的這些刻槽圓盤32、34具有例如16個刻槽，在這些刻槽圓盤32、34旋轉(zhuǎn)一周時，將對鉆孔面進行八次沖擊。對于優(yōu)選的馬達轉(zhuǎn)速變化，尤其通過運行單元12進行預(yù)先設(shè)定，除了上面所述的傳動機構(gòu)的傳動比外，還可以考慮刻槽的數(shù)量。
在本發(fā)明的方法中，與轉(zhuǎn)換元件30直接作用聯(lián)接的物體、特別是活塞24或者鉆孔主軸44的希望的軸向運動，根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)進行計算，并最好存儲于運行單元12的一個存儲器中，例如作為特性曲線族或類似形式等。驅(qū)動馬達10的運動可以從所期望的運動倒推運算，并根據(jù)該運算來調(diào)節(jié)。在此，例如可以預(yù)先給定一些特性曲線族，它們具有不同的優(yōu)化判據(jù)作為參數(shù)，并涉及到當前的運行條件、刀具類型、刀具尺寸和/或者要加工的材料，如木料、瓦塊或混凝土。如果在一個沖擊周期中驅(qū)動馬達10根據(jù)傳動機構(gòu)的傳動比轉(zhuǎn)動多周，則通過作為優(yōu)選的運行單元12的控制單元或調(diào)節(jié)單元進行的馬達控制或者馬達調(diào)節(jié)，來改變所述瞬時的馬達轉(zhuǎn)速。較佳方式是，在一個沖擊周期過程中，驅(qū)動馬達10在相應(yīng)的馬達旋轉(zhuǎn)周數(shù)內(nèi)，被電子控制，使得它在所述馬達旋轉(zhuǎn)周數(shù)內(nèi)達到所希望的運動過程。
參考標號10驅(qū)動馬達 34刻槽圓盤12運行單元 36刻槽圓盤14沖桿 38壓緊彈簧16沖擊裝置管 40刀具夾具18沖擊體 42刀具20壓縮室 44鉆孔主軸22殼體 46把手24活塞 48把手28曲柄傳動機構(gòu) 50加工方向32轉(zhuǎn)換元件
權(quán)利要求
1.手持式工具機，具有一個沖擊裝置，它可以由一個驅(qū)動馬達(10)驅(qū)動，并且該沖擊裝置具有一個轉(zhuǎn)換元件(30)來將馬達運動轉(zhuǎn)換成軸向運動，其特征為設(shè)置了一個運行單元(12)，通過它可以根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)將轉(zhuǎn)換元件(30)在一個沖擊周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動有目的地進行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的手持式工具機，其特征為馬達轉(zhuǎn)速可以改變，其方式是使得與所述轉(zhuǎn)換元件(30)直接作用聯(lián)接的一個物體(24、44)的軸向運動具有偏離正弦關(guān)系的位移-時間關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1或2所述的手持式工具機，其特征為至少運行單元(12)的一部分由一個對馬達進行控制的控制單元構(gòu)成。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的手持式工具機，其特征為運行單元(12)包括對轉(zhuǎn)換元件(30)的速度進行調(diào)節(jié)的裝置。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的手持式工具機，其特征為運行單元(12)包括對壓縮室(20)內(nèi)的壓力進行調(diào)節(jié)的裝置。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的手持式工具機，其特征為運行單元(12)包括對驅(qū)動轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)的裝置。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的手持式工具機，其特征為轉(zhuǎn)換元件(30)包括一個曲柄傳動機構(gòu)(28)。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的手持式工具機，其特征為轉(zhuǎn)換元件(30)包括多個刻槽圓盤(32、34)。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的、具有一個沖擊裝置的手持式工具機的運行方法，其特征為根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)來改變將馬達運動轉(zhuǎn)換為軸向運動的轉(zhuǎn)換元件(30)在一個沖擊周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征為將馬達轉(zhuǎn)速在一個包含多個馬達旋轉(zhuǎn)周的沖擊周期內(nèi)進行改變。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征為根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)計算一個與所述轉(zhuǎn)換元件(30)直接作用聯(lián)接的物體(24、44)的軸向運動，并且根據(jù)所述計算來調(diào)節(jié)所述馬達運動。
12.如權(quán)利要求9至11之一所述的方法，其特征為根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)計算一個沖擊體(18)的軸向運動，并且根據(jù)所述計算來調(diào)節(jié)所述馬達運動。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征為在一個存儲器中存儲用于所述軸向運動的至少一個特征值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手持式工具機，具有一個沖擊裝置，該沖擊裝置可以由一個驅(qū)動馬達(10)驅(qū)動，并且具有一個轉(zhuǎn)換元件(30)來將馬達運動轉(zhuǎn)換成軸向運動。這里建議，設(shè)置一個運行單元(12)，由它可以根據(jù)至少一個優(yōu)化判據(jù)將轉(zhuǎn)換元件(30)在一個沖擊周期內(nèi)的轉(zhuǎn)動有目的地進行調(diào)節(jié)。
文檔編號B25D17/00GK1605438SQ20041008350
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月7日
發(fā)明者弗里德馬爾·德雷西加, 約阿希姆·黑希特 申請人:羅伯特·博施有限公司