手工具机的制作方法

本发明涉及一种电气的手工具机(handwerkzeugmaschine)、尤其蓄电池驱动螺丝刀(akkuschrauber)，带有容纳在壳体中的优选地电的驱动器，其驱动驱动轴；带有从动单元，其可借助于机械的断路耦联器(abschaltkupplung)与驱动器力配合地连接，以便将转矩从驱动器传递到与从动单元连接的插入工具(einsatzwerkzeug)，其中，机械的断路耦联器包括轴向地抵抗复位弹簧的力所支承的切换环(schaltring)和至少一个在控制曲线上引导的切换元件，其中，控制曲线一端通过用于提供断路耦联器的触发力矩的第一切换轮廓(schaltkontur)且另一端通过限制轮廓来限制。

背景技术：

对于螺丝刀、尤其对于蓄电池驱动螺丝刀(其被用于工业上系列旋拧(serienverschraubung),例如在生产汽车时)，存在即在限定的拧紧力矩(anzugsmoment)的情况下以非常高的重复精度且在尽可能高的旋入转速的情况下过程可靠地执行旋拧的必要性。这样的蓄电池驱动螺丝刀例如从文件de10124569a1中已知。在此经常使用机械的断路耦联器，其在超过可预设的拧紧力矩的情况下能够实现在驱动器与从动单元之间的力传递的断开。该断路耦联器在此包括切换环，其在超过可预设的拧紧力矩的情况下轴向地抵抗复位弹簧的力被调节且由此开启或者说打开或触发断路耦联器。为了打开断路耦联器，驱动系(antriebstrang)的转矩即最终必须克服复位弹簧的力。在引入断路耦联器中的转矩增加的情况下，引入的转矩即一直传递到切换环上，直到在轴向上反作用于切换环的复位弹簧的力小于由于存在的转矩在轴向上产生的力分量。切换环然后抵抗复位弹簧的力轴向地偏转且造成在第一切换轮廓和切换元件之间的相对扭转。

切换环的该轴向的偏转和因此最终断路耦联器的打开通常被用作传感器信号，以便切断驱动器并且必要时使其制动且因此停止。在此应用不同的技术。尤其在此可将微开关用于切换或通过轴向的偏转还改变磁场。在本发明的范畴中但是也设置成，对此在切换环的轴向偏转的情况下还使带有容纳在其中的磁体的切换滑块(schaltschieber)轴向地偏转。借助于霍尔传感器，可检测通过磁体的轴向偏转引起的磁场的改变，这然后可用作传感器信号用于切断驱动器。

在触发断路耦联器后，切换环通过复位弹簧的力轴向地又在驱动器的方向上被挤压且迫使切换元件又返回到控制曲线上。断路耦联器的与驱动器抗扭地连接的部分然后通过驱动器的存在的旋转能继续转动，直到马达停止。在驱动器的转速较小的情况下，驱动器的切断和制动在此如此快地实现，从而避免断路耦联器的重新触发。为了确保限定的旋拧过程，此外经常在较短时间之后使驱动器还一直以非常低的转速继续运行，直到第一切换轮廓又贴靠在切换元件处。此时，断路耦联器在其初始位置中用于下一旋拧。

然而如果旋拧过程在过高的旋入转速进行，则存在以下危险，即旋转能大到使得制动时间不再足以在断路耦联器触发之后如此及时地使马达停止使得断路耦联器实际仅一次被触发。而在这些情况中在驱动器被制动且停止之前造成断路耦联器的至少一个另外的触发。断路耦联器的多次触发然而导致提高的拧紧力矩且由此导致在旋拧过程内过程不安全。此外，断路耦联器的触发与声学效应相联系，其通常可被表示为啪嗒声。如果断路耦联器现在多次触发，则这对于使用者而言常常是令人讨厌的，因为如果使用者多次察觉到啪嗒声其那么得出旋拧错误地被实施。

技术实现要素：

本发明因此目的在于减少前述缺点，即尤其提供一直手工具机，其在高旋拧转速的情况下提供改善的过程安全性。

该目的根据本发明对于开头所提到的类型的手工具机由此来实现，即，控制曲线关联有第二切换轮廓用于提供预接力矩(vorschaltmoment)，其小于触发力矩。

通过第二切换轮廓，最终提供预接力矩，其同样导致轴向地抵抗复位弹簧的力所支承的切换环的轴向偏转。该附加的轴向偏转现在可被用于已明显地在达到真正的触发力矩(其最终相应于拧紧力矩)之前产生时间上前置的预接信号，以便已在该较早的时刻切断或制动驱动器或者至少已预备这些步骤。在本发明的范畴中在此但是也备选地或补充地设置成，除了探测切换环的轴向调节之外，还探测切换环相对于断路耦联器的抗扭地与驱动轴相连接的部分的相对扭转。如果预接力矩被超过且切换元件滑动超过第二切换轮廓且然后贴靠在第一切换轮廓处，那么该相对扭转最终出现。通过第二切换轮廓即可已在断路耦联器的真正触发之前检测增加的转矩，以便以此导入或预备驱动器的切断或制动。

如果第一切换轮廓具有切换点，其切线斜度(tangentensteigung)限定了断路耦联器的触发力矩，且如果控制曲线关联有带有预接点的第二切换轮廓，其切线斜度限定了小于触发力矩的预接力矩，在此也证实为有利的。因为可根据在切换点处或在预接点处切线的斜度确定触发力矩或预接力矩，由此提供限定触发力矩和预接力矩的简单的可能性。就此而言，如果在切换点中的切线斜度大于在预接点中的切线斜度，那么也示出为有利的。倘若第二切换轮廓的升程等于或小于第一切换轮廓的升程，由此在触发第二切换轮廓时保证可使预接力矩明显地与第一切换轮廓的触发力矩相区分。

如果在切换点的切线斜度和预接点的切线斜度之间的比为优选地1.2:1或更大，优选地1.5:1或更大，且特别优选地1.8:1或更大，且另外优选地4:1或更小，优选地3:1或更小，且完全特别优选地2:1，也证明可行。由此确保预接力矩的值显著低于触发力矩的值，以便能够在预接力矩与触发力矩之间进行可靠的区分。

此外，如果在切换点的切线斜度与垂直于驱动轴定向的平面之间的角度为优选地50°或更大，优选地55°或更大，且特别优选地60°或更大，且另外优选地80°或更小，优选地75°或更小，且特别优选地70°或更小，也还证实为有利的。如果该角度过大，则存在如下风险，切换元件在触发断路耦联器时仅可困难地在第一切换轮廓上滑动，即尤其触发力矩过强地升高。就此而言，如果在预接点的切线斜度与垂直于驱动轴定向的平面之间的角度为优选地20°或更大，优选地25°或更大，且特别优选地30°或更大，且另外优选地45°或更小，优选地40°或更小，且特别优选地35°或更小，那么也示出为有利的。那么也由此实现，可在预接力矩与触发力矩之间进行合适的区分。

如果控制曲线在第二切换轮廓的区域中具有恒定的斜度，制造技术上在此也证实为有利的。尤其这可在制造技术上特别简单地实现。此外，可通过力矩的由此产生的特征性的提升来检测到切换元件位于第二切换轮廓的区域中，由此然后可发动或实施驱动器的切断和/或制动。此外，可通过检测和评估在已知的旋入转速的情况下切换环的轴向偏转的在时间上的持续时间推断出转矩率(drehmomentrate)。轴向偏转越快地实现，螺旋接头(schraubfall)也就越硬。这因此最终使能够根据螺旋接头的硬度控制驱动器的关断或制动行为。如此可在较硬的螺旋接头的情况下(即在时间上较短的提升的情况下)发动早期的且较强的制动，而在较软的螺旋接头的情况下(即在时间上较长的提升的情况下)制动过程可较迟地或较弱地实现或者甚至完全不发生。驱动器的切断或制动在此由手工具机的电子装置来控制。

但是如果控制曲线包括限定触发力矩的第一最大值和限定预接力矩的第二最大值，也证实为有利的。通过应用两个最大值最终实现了，轴向地抵抗复位弹簧的弹簧力可调节的切换环的偏转通过第二切换轮廓在时间上可明显地在通过第一切换轮廓偏转之前被移置。如果第一最大值大于第二最大值，就此而言但是尤其也证明可行。这在此考虑了以下情况，即通过轴向地可调节的切换环的偏转来产生切换信号，即最终应检测切换环的轴向偏转。通过最大值的不同高度，那么可在预接力矩与触发力矩之间进行区分。此外，可通过最大值还更简单地检测在调节环和与驱动轴抗扭地连接的断路耦联器的部分之间的相对扭转。

如果第一最大值的高度与第二最大值的高度的比为优选地1.5:1或更大，优选地3:1或更大，且特别优选地4:1或更大，且另外优选地10:1或更小，优选地8:1或更小，且特别优选地6:1或更小，且完全特别优选地5:1，也证实为有利的。也由此保证了在预接力矩与触发力矩之间可清楚区分，由此最终降低了切换环的通过预接力矩引起的轴向偏转针对通过触发力矩引起的运动被保持的风险。

在本发明的范畴中，如果在第一切换轮廓和第二切换轮廓的区域中控制曲线的走向的导数的值大于0，此外证实为特别有利的。由此最终在这两个切换轮廓之间提供连续地提升的控制曲线，在其中但是不仅预接力矩而且触发力矩分别通过清楚地限定的切换轮廓来划界。此外，由此保证了，在触发断路耦联器以及切断和制动驱动器之后切换元件不能持久地到达在第一切换轮廓与第二切换轮廓之间的中间位置中。这那么即会导致，在通过切换元件的中间位置的另外的螺旋过程(schraubvorgang)中不能利用第二预接力矩，由此会存在接下来的螺旋过程不能及时地结束且因此断路耦联器将多次被触发的风险。

如果在第一切换轮廓和第二切换轮廓的区域中控制曲线的走向的二阶导数大于或等于0，此外证明是可行的。这最终导致，斜度和因此作用到切换元件上的力矩持续变大。

如果切换元件和控制曲线设置成多重、尤其三重，也证实为有利的。由此除了断路耦联器的对称结构之外尤其还实现力矩的改善的传递。

如果在第一控制曲线的第一切换轮廓处构造相邻的第二控制曲线的限制轮廓，也示出为有利的。由此尤其进一步降低制造耗费。就此而言，如果限制轮廓的侧沿(flanke)比第一切换轮廓更陡，此外也示出为有利的是。由此那么即实现了，在驱动器的运行方向反转之后，即为了松开存在的螺旋连接，松开力矩大于螺旋连接的拧紧力矩。

如果断路耦联器包括抗扭地与驱动轴连接的凸轮环(nockenring)，在其上构造控制曲线，此外也示出为特别有利的。通过优选地轴向不可移动的凸轮环尤其提供一种功能划分，其预防各个构件的机械过载。就此而言，如果切换元件构造为切换球(schaltkugel)，那么也示出为有利的。在本发明的范畴中，在此但是也设置成，切换元件例如构造为切换柱，其在控制曲线上被引导。

如果复位弹簧构造为压力弹簧，其弹簧力可调节，此外也证明可行。尤其通过弹簧力的可调节性可实现，以电气的手工具机可实施不同的旋拧。

附图说明

在下面，以多个在附图中示出的实施例更详细地来阐述本发明；其中：

图1示出了手工具机的透视图，

图2示出了通过图1中的手工具机的纵剖面的截段，

图3示出了断路耦联器的第一实施形式的侧视图，

图4示出了断路耦联器的第一实施形式的控制曲线的透视图，

图5示出了断路耦联器的第一实施形式的第一切换状态，

图6示出了断路耦联器的第一实施形式的第二切换状态，

图7示出了断路耦联器的第一实施形式的第三切换状态，

图8示出了断路耦联器的第一实施形式的控制曲线的详细视图，

图9示出了断路耦联器的第二实施形式的控制曲线的透视图，

图10示出了断路耦联器的第二实施形式的第一切换状态，以及

图11示出了断路耦联器的第二实施形式的第二切换状态。

具体实施方式

图1以透视图示出了电气的手工具机1，其在示出的实施例中形成为带有高精度的工业蓄电池驱动螺丝刀2，更精确地形成为杆角螺丝刀(stabwinkelschrauber)3，其通常使用在工业系列旋拧中。该杆角螺丝刀3在此具有容纳在壳体4中的驱动器5，其转动方向可借助于调节开关(stellschalter)6来调节，以便给使用者提供又松开旋拧的可能性。对于驱动器5的电压供给所需的电能在示出的实施形式中由蓄电池7来提供，其可松开地固定在杆角螺丝刀3处。在从蓄电池7远离指向的端部处，在杆角螺丝刀3处构造有容纳部8，不同的套件(aufsatz)或插入工具可与其相连接。在示出的实施例中，这示例性地是角头(winkelkopf)9。

从在图2中示出的通过杆角螺丝刀3的纵剖面的截段可得知，驱动器5经由传动机构10驱动驱动轴11。驱动轴11在此经由机械的断路耦联器12力配合地与从动单元13连接。该从动单元13在此通入容纳部8中，在其处可固定有不同的套件或插入工具。

如尤其同样可从图3中得出的那样，其示出断路耦联器12的第一实施形式，它包括轴向地抵抗复位弹簧14的力所支承的切换环15，其与切换元件16基本上抗扭地来实施，切换元件在示出的实施例中形成为切换球17。切换球17在此在控制曲线18上行进，控制曲线18构造在抗扭地与驱动轴11连接的凸轮环19处。由驱动器5施加的转矩在此从传动机构10出来在凸轮环19处被引入断路耦联器12中且在断路耦联器12闭合的情况下最终传递至从动单元13。在此，转矩从构造在凸轮环19处的控制曲线18经由切换元件16(其在示出的实施例中三重地来设置)传递到切换环15处。切换元件16在此相应在切换环15处防遗失地容纳在球袋20中，然而在其中具有一定的运动自由度。如上面已提及的那样，切换环15在从动单元13处轴向地抵抗预紧的复位弹簧14的力来支承，复位弹簧支承在切换环15与压力环21之间。压力环21在容纳部8的方向上的轴向位置在此借助于调节环22来限制，调节环经由螺纹连接23在从动单元13处可调节地来支承。通过调节环22以此可改变压力环21的轴向位置和因此复位弹簧14的弹簧张紧。由此可调节复位弹簧14的张紧的长度和由此复位弹簧14到切换环15上的轴向预紧力。因此可调节触发力矩和因此旋拧力矩。凸轮环19在此相对于从动单元13可转动地支承，以便能够实现对于触发断路耦联器12所需的相对转动。控制曲线18一端通过第一切换轮廓24而另一端通过限制轮廓25来限制。通过第一切换轮廓24最终来提供断路耦联器12的触发力矩，其相应于旋拧力矩。除了第一切换轮廓24和限制轮廓25之外，控制曲线18还包括第二切换轮廓26，其功能尤其接下来还根据图4至8更详细地来阐述。

从图4尤其可见第二切换轮廓26，其构造在限制轮廓25与第一切换轮廓24之间。该第二切换轮廓26在此提供预接力矩，其小于触发力矩。当控制曲线18在第一切换轮廓24的区域中具有带有匹配于切换元件16的曲率或半径的曲线走向时，控制曲线18在第二切换轮廓26的区域中具有恒定的斜度，因此最终形成为直线。在第一切换轮廓24和第二切换轮廓26的区域中控制曲线18的走向的导数的值在此恒定地大于0且控制曲线18的走向的二阶导数在第一切换轮廓24和第二切换轮廓26的区域中大于或等于0。从图4此外还可得知，在第一控制曲线18的第一切换轮廓24处构造有相邻的第二控制曲线18的限制轮廓25。

图5至7示出了根据本发明的手工具机1的通过控制曲线18实现的触发行为的过程。图5示出了断路耦联器12在旋拧期间的状态。在此，切换元件16贴靠在第二切换轮廓26(其限定了预接力矩)处，且转矩由驱动器5经由传动机构10和闭合的断路耦联器12传递到从动单元13上。驱动器5的在凸轮环19处引入的力矩在此一直传递到切换环15上，直到超过预接力矩。切换元件16然后在第二切换轮廓26上滑动，如在图6中所示。在此，切换环15轴向地抵抗复位弹簧14的力来调节。切换环15的该轴向的调节现在可被探测，例如借助于磁体和对应的霍尔传感器，并且被用于已在该较早的时刻借助于相应的驱动电子装置预备或已引入驱动器5的断路和制动。然后当达到真正的触发力矩时，即当切换元件16滑动超过第一切换轮廓24时，切换环15还进一步轴向地抵抗复位弹簧14的力被调节。这尤其可从图7得出。该调节现在同样被检测，例如通过刚才已提及的磁体和霍尔传感器，并且关闭驱动器5的断路和制动且因此结束旋拧。复位弹簧14的力之后将带有切换元件16的切换环15又压回到凸轮环19的控制曲线18上。通过第二切换轮廓26在此保证，针对驱动轴11的制动的时间上更早的信号及时地实现成使得避免断路耦联器12的多次触发。通过驱动器5，但是使凸轮环19如此久地以非常低的转速继续转动，直到切换元件16到达第二切换轮廓26。其在那里停止。此时，断路耦联器12在其用于下一旋拧的初始位置中，在其中切换元件16贴靠在第二切换轮廓26处。

在此从图8可得知，第一切换轮廓24具有切换点31，其切线斜度限定了断路耦联器12的触发力矩。预接力矩在此通过预接点32的切线斜度来限定，预接点关联于第二切换轮廓26。切换点31的切线斜度在此大于预接点32的切线斜度，这最终导致预接力矩小于触发力矩，其通过在第一切换轮廓24的切换点31中的切线斜度来确定。在示出的实施例中，在切换点31的切线斜度与预接点32的切线斜度之间的比为大约2:1。在此，在切换点31的切线斜度与垂直于驱动轴11定向的平面33之间的角度在60°与70°之间。而在预接点32的切线斜度与平面33之间的角度在30°与35°之间。

图9示出了断路耦联器12的第二实施形式的控制曲线18的透视图。在此，控制曲线18具有第一最大值34(其形成第一切换轮廓24且限定触发力矩)和第二最大值35(其形成第二切换轮廓26且限定预接力矩)。第一最大值34在此大于第二最大值35且第一最大值34的高度与第二最大值35的高度的比为5:1。此外，第一最大值34的侧沿的斜度大于第二最大值35的侧沿的斜度。

图10和图11以部分剖开的视图示出了当存在的转矩超过预接力矩时切换环15的轴向调节。即在该情况中将形成为切换球17的切换元件16调节了形成预接力矩的第二最大值35的高度。在此，由于第二最大值35相对于第一最大值34的较小的高度还造成切换环15比当使切换元件16调节了第一最大值34的高度(这在触发断路耦联器12的情况下实现)时较小的轴向移动。轴向调节的该区别因此又可被用以可进行以下区分，切换环15的轴向调节是通过预接力矩还是通过触发力矩实现。

附图标记清单

1手工具机

2蓄电池驱动螺丝刀

3杆角螺丝刀

4壳体

5驱动器

6调节开关

7蓄电池

8容纳部

9角头

10传动机构

11驱动轴

12断路耦联器

13从动单元

14复位弹簧

15切换环

16切换元件

17切换球

18控制曲线

19凸轮环

20球袋

21压力环

22调节环

23螺纹连接

24第一切换轮廓

25限制轮廓

26第二切换轮廓

31切换点

32预接点

33平面

34第一最大值

35第二最大值。