专利名称：具有冲击装置的手持式工具机及其运行方法
技术领域：
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个冲击装置，它可以由一个驱动马达驱动，并且该冲击装置具有一个转换元件来将马达运动转换成轴向运动。
本发明还涉及运行上述手持式工具机的方法。
背景技术：
已公开了一些冲击锤，具有一个安置于壳体内的电动机，由它通过一个传动轴可以对一个气动冲击装置的转换元件进行驱动。该转换元件将电机的转动转换成轴向运动，并具有一个曲柄传动机构，后者中一个偏心安置的栓柱上可摆动地安置着一个活塞杆。活塞杆在远离曲柄传动机构的一侧上可摆动地与一个活塞相连接。通过活塞杆，可移动地安置在一个冲击装置管中的活塞，可按照正弦形的位移-时间关系进行运动，并且借助该活塞通过一个气垫来驱动可移动地安置于冲击装置管中的冲击体。
由DE 101 42 569 A1公开了一种转换元件，其中，栓柱沿着可旋转地受驱动的一个曲线元件的材料曲线轨道相对于曲线元件进行相对运动。可以避免活塞按照一个固定不变的正弦形位移-时间关系进行运动，并且曲线轨道的曲线变化能够有目的地与传递机构及其性质相适应。
发明内容
本发明涉及一种具有冲击装置的手持式工具机，所述冲击装置可以由一个驱动马达进行驱动，并且具有一个转换元件，该转换元件将马达的转动转换为轴向运动。
建议，设置一个运行单元，由它有目的地根据至少一个优化判据来对转换元件在一个冲击周期内的旋转运动进行调节。该转换元件使得一个物体、最好是一个活塞或者一个主轴进行轴向运动，后者与转换元件直接作用联接。这样，可以使诸如起着转换元件作用的曲柄传动机构的活塞偏离那种固定不变的正弦形的位移-时间关系(或曲线)，以便根据需要在一个冲击周期内实现一个或多个优化目标。所述冲击周期，尤其是与一个传动机构的传动比相关地，可以包括驱动马达的多个转周。在一个气动冲击装置中，该冲击周期的一部分对应于一个压缩阶段。在一个机械式冲击装置中，该冲击周期等于两次冲击之间的时间。如果每个冲击周期与前面的冲击周期进程相同，既使驱动马达在一个冲击周期内的旋转运动发生了变化，都可以给出转换元件的位移-时间关系的周期过程。然而可选择的是，前后相邻的冲击周期也可以独立地变化。优化判据可以是例如转换元件的对于钻孔推进优化的轴向运动过程、最佳的冲击体速度、低的驱动转矩等。这样，可以使压缩室内具有高的压力尖峰的通常的压力变化过程，由对于钻孔推进或舒适性更有利的过程所替代。压缩室的机械载荷减小，传动能量能够更有效地被利用来进行均匀的压力建立。可以利用低的驱动转矩和低的材料载荷实现对冲击体的特别有利的加速。当在活塞与冲击体之间的传递介质为气垫时，能够避免不必要高的压力尖峰，并且包围压缩室的冲击装置管可以用更薄的壁厚制成。可以减小冲击装置的重量，提高手持式工具机的舒适性。
马达的转速最好可以改变，使得与所述转换元件直接作用联接的物体的轴向运动具有偏离正弦形的位移-时间曲线。这样，避免在气动冲击装置的压缩室中出现所不希望的压力尖峰。手持式工具机可以更舒适地操作并更有效地工作。
最好运行单元的至少一部分由一个控制单元来构成，通过它可以对驱动马达进行控制。选择性地，也可以设置一个调节单元来调节驱动马达。在包含多个旋转周的一个冲击周期内，驱动马达的转速可以从一个转周到另一个转周变化。控制单元或调节单元具有例如存储介质，它们包含有转换元件的先前计算好的轴向运动过程、比如所期望的活塞或刻槽圆盘的轴向位移-时间关系，它们已根据一个或多个优化判据和/或者运行条件设定，如根据使用的刀具类型、刀具直径，所需要加工的材料等。转换元件可以在一个冲击周期内，有目的地按照预定的位移-时间关系导行。转换元件不再均匀地转动，而是有目的地不均匀地进行转动。这样，预先给定了刀具最终要遵从的轴向运动过程。刀具可以进行冲击式的或旋转-冲击式的运动。有利地，手持式工具机的功率消耗可以均匀地进行。尤其是能够大大减弱与电源无关地驱动的手持式工具机的振动倾向。
如果运行单元包括对转换元件的速度根据需要进行调节的装置，就能够通过一个预先给定的速度变化曲线对一个冲击周期内的钻孔过程进行优化。例如，能够在冲击周期的宽范围内调节出冲击体的高速度。在气动冲击装置中，有利的是，可以在尽量低的压力下调节出高速度。
如果运行单元包括对压缩室中的压力根据需要进行调节的装置，就能够调节出基本上可自由选择的压力变化曲线。这一点可以通过曲柄传动机构的活塞按要求改变的位移-时间关系来实现。这样能够避免压缩室承受因压力尖峰造成的不希望出现的高压负载。
如果运行单元包括根据需要对驱动转矩进行调节的装置，可以有目的地调节出对于钻孔推进有益的、特别是最小的驱动转矩。
如果转换元件包括一个曲柄传动机构，就能够通过一个所属的活塞的轴向运动来按要求影响冲击体的运动。
如果转换元件包括一个刻槽圆盘对，能够使这两个刻槽圆盘的相对运动彼此相对地被按要求施加影响。
此外，还建议根据至少一个优化判据调节将马达运动转化为轴向运动的转换元件在一个冲击周期内的旋转运动。
如果在包含多个马达转周的一个冲击周期内改变马达的转速，能够以非常简单的方式使曲柄传动机构或者刻槽圆盘对的位移-时间关系曲线根据一个优化判据来加以改变。在此，所述冲击周期可以包含多个马达旋转周。活塞的位移-时间关系曲线可以根据需要被调节。这样，能够避免例如在气动冲击装置的压缩室中出现压力尖峰，并且对不同边界条件下的运行特性分别进行优化。能够提高手持式工具机的效率。
如果转换元件的轴向运动根据一个优化判据进行计算并根据该计算来调节所述马达运动，可以实现对手持式工具机进行可靠的最佳操作。对于如曲柄传动机构的活塞运动、或者与一个刻槽冲击装置相连接的钻孔主轴的运动向驱动装置的倒推运算，以简单的方式得出待预先设定的、必需的马达运动。该马达运动则可以相应地被电子控制，以便在一个冲击周期内执行所计算出的运动过程。如果前后衔接的多个冲击周期都先后按照这种方式执行，则有利地得到了一个周期性过程。在机械式冲击装置中，刻槽冲击装置的刻槽圆盘的相对滑动可被相应地控制。
也可以根据一个优化判据来计算冲击体的轴向运动，并根据该计算来调节马达的运动。冲击体通过一个传递介质与一个活塞间接地作用连接，而活塞则直接由转换元件进行驱动。这样，能够考虑到传递介质的影响，该传递介质将转换元件的轴向运动传递到冲击体上，或者是将冲击能量的一个相应传递装置的轴向运动传递到刀具上。
其他的优点在以下的
中给出。附图中，示出了本发明的两个实施例。附图、说明书和其它申请文件中，包含大量的组合起来的特征。本领域技术人员为某些目的可将这些特征分割开来单独考察，并且实现其他的有意义的组合。
图示为图1示意性给出的冲击锤，图2具有浮动阀芯的优选气动冲击装置的示意图，图3具有浮动阀芯和活塞缸的优选气动冲击装置的示意图，图4具有冲击钵体的优选气动冲击装置的示意图，图5具有刻槽圆盘的优选机械式冲击装置的示意图具体实施方式
图1示意性示出了一个冲击锤，它具有一个位于壳体22内而未进一步示出的电驱动马达。逆着加工方向50，在夹持着刀具42的刀具夹具40的后面，在壳体22上固定着一个第一把手46，它的伸展方向垂直于加工方向50。在壳体22上远离刀具夹具40的一侧上，安置着一个弓形的第二把手48，它也垂直于加工方向50伸展着。
优选的手持式工具机中的冲击装置，可以由一个驱动马达10进行驱动，在图2至5中借助于一个优选的气动冲击装置示出。该手持式工具机最好是一个钻锤、一个冲击锤或者锤凿，一个捣碎锤或者一个冲击钻机。
在图2和3中，设计一个浮动阀芯作为冲击体18，来将一个冲杆14朝向一个未示出的刀具加速，而在图4中为此设计了一个冲击钵体来作为冲击体18。所述冲击体18是一个转换元件30的冲击能量向刀具42上传递的传递装置。基本上保持不变的构件原则上以相同的参考标号标明。驱动马达10与一个运行单元12、最好为一个控制单元或者一个调节单元相连接，并可受其控制或由其进行调节。驱动马达10驱动转换元件30，其转动通过一个杆继续传递给位于冲击装置管16中的一个活塞24上，并转换成轴向运动。该转换元件30在这里由具有一个偏心轮的一个曲柄传动机构28构成，不过，原则上也可以考虑其它被专业技术人员认为是有意义的机构。活塞24的轴向移动可以通过压缩室20内的一个传递介质传递到一个冲击体18上，并且冲击体18撞击一个冲杆14，后者作用在一个未示出的刀具上。传递介质一般为由诸如空气形成的气垫。当然也可以使用其它被专业技术人员认为是有意义的弹簧元件或弹性体系来作为传递介质。
根据本发明，转换元件30的转动可以有目的地改变，由此可对活塞24的轴向位移－时间关系施加影响。优选的是由一个运行单元12来改变驱动马达10或者说该驱动马达10的传动轴的转动来实现之。转换元件30的运动在这里直接由驱动马达10和一个未示出的通常连接在它后面的传动机构决定。该传动机构将马达转速转换成转换元件30的通常更低的转速。在7∶1这样的典型传动比下，马达中例如21000转/分钟的转速转换成转换元件30的3000转/分钟的转速。根据这样的传动比，在一个压缩阶段中，驱动马达10转动七周，而冲击体18只对冲杆14进行一次冲击。在这个压缩阶段中、即在一个冲击周期中，在马达10旋转七周过程中，根据本发明，可以根据一个或者多个优化判据来改变瞬时的马达转速，其方式是运行单元12对驱动马达10施加影响。在其它的传动比下，驱动马达10在一个冲击周期中旋转多于或者少于七周。通过改变冲击周期中马达的转速，转换元件30、活塞24的轴向移动速度，以及相应地冲击体18的速度与其在冲击装置管16中的位置相关地被确定。
图5示例性地示出了由一个刻槽圆盘对来作为转换元件30的一个机械式冲击装置，其中的转换元件30具有一个固定于一个钻孔主轴44上、可以转动的刻槽圆盘32和一个固定于马达壳体36上的固定的刻槽圆盘34。在钻孔主轴44的头上，设置有一个刀具夹具40来夹持刀具42。通过钻孔主轴44的转动，刻槽圆盘32、34的刻槽相叠滑动，并驱动钻孔主轴44向前运动。一旦这些刻槽从刻槽尖上滑过，则这些刻槽通过压紧弹簧38和手持式工具机的操作人员的压紧压力、因这些刻槽的垂直侧面而重新落回到其初始位置上。在驱动马达10和钻孔主轴44之间可以设置传动机构。这里，根据本发明，在一个冲击周期内所述瞬间的马达转速同样可以根据一个或多个优化判据来加以改变。如果通常的这些刻槽圆盘32、34具有例如16个刻槽，在这些刻槽圆盘32、34旋转一周时，将对钻孔面进行八次冲击。对于优选的马达转速变化，尤其通过运行单元12进行预先设定，除了上面所述的传动机构的传动比外，还可以考虑刻槽的数量。
在本发明的方法中，与转换元件30直接作用联接的物体、特别是活塞24或者钻孔主轴44的希望的轴向运动，根据至少一个优化判据进行计算，并最好存储于运行单元12的一个存储器中，例如作为特性曲线族或类似形式等。驱动马达10的运动可以从所期望的运动倒推运算，并根据该运算来调节。在此，例如可以预先给定一些特性曲线族，它们具有不同的优化判据作为参数，并涉及到当前的运行条件、刀具类型、刀具尺寸和/或者要加工的材料，如木料、瓦块或混凝土。如果在一个冲击周期中驱动马达10根据传动机构的传动比转动多周，则通过作为优选的运行单元12的控制单元或调节单元进行的马达控制或者马达调节，来改变所述瞬时的马达转速。较佳方式是，在一个冲击周期过程中，驱动马达10在相应的马达旋转周数内，被电子控制，使得它在所述马达旋转周数内达到所希望的运动过程。
参考标号10驱动马达 34刻槽圆盘12运行单元 36刻槽圆盘14冲杆 38压紧弹簧16冲击装置管 40刀具夹具18冲击体 42刀具20压缩室 44钻孔主轴22壳体 46把手24活塞 48把手28曲柄传动机构 50加工方向32转换元件
权利要求
1.手持式工具机，具有一个冲击装置，它可以由一个驱动马达(10)驱动，并且该冲击装置具有一个转换元件(30)来将马达运动转换成轴向运动，其特征为设置了一个运行单元(12)，通过它可以根据至少一个优化判据将转换元件(30)在一个冲击周期内的旋转运动有目的地进行调节。
2.如权利要求1所述的手持式工具机，其特征为马达转速可以改变，其方式是使得与所述转换元件(30)直接作用联接的一个物体(24、44)的轴向运动具有偏离正弦关系的位移-时间关系。
3.如权利要求1或2所述的手持式工具机，其特征为至少运行单元(12)的一部分由一个对马达进行控制的控制单元构成。
4.如上述权利要求之一所述的手持式工具机，其特征为运行单元(12)包括对转换元件(30)的速度进行调节的装置。
5.如上述权利要求之一所述的手持式工具机，其特征为运行单元(12)包括对压缩室(20)内的压力进行调节的装置。
6.如上述权利要求之一所述的手持式工具机，其特征为运行单元(12)包括对驱动转矩进行调节的装置。
7.如上述权利要求之一所述的手持式工具机，其特征为转换元件(30)包括一个曲柄传动机构(28)。
8.如上述权利要求之一所述的手持式工具机，其特征为转换元件(30)包括多个刻槽圆盘(32、34)。
9.如上述权利要求之一所述的、具有一个冲击装置的手持式工具机的运行方法，其特征为根据至少一个优化判据来改变将马达运动转换为轴向运动的转换元件(30)在一个冲击周期内的旋转运动。
10.如权利要求9所述的方法，其特征为将马达转速在一个包含多个马达旋转周的冲击周期内进行改变。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征为根据至少一个优化判据计算一个与所述转换元件(30)直接作用联接的物体(24、44)的轴向运动，并且根据所述计算来调节所述马达运动。
12.如权利要求9至11之一所述的方法，其特征为根据至少一个优化判据计算一个冲击体(18)的轴向运动，并且根据所述计算来调节所述马达运动。
13.如权利要求12所述的方法，其特征为在一个存储器中存储用于所述轴向运动的至少一个特征值。
全文摘要
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个冲击装置，该冲击装置可以由一个驱动马达(10)驱动，并且具有一个转换元件(30)来将马达运动转换成轴向运动。这里建议，设置一个运行单元(12)，由它可以根据至少一个优化判据将转换元件(30)在一个冲击周期内的转动有目的地进行调节。
文档编号B25D17/00GK1605438SQ20041008350
公开日2005年4月13日 申请日期2004年10月8日 优先权日2003年10月7日
发明者弗里德马尔·德雷西加, 约阿希姆·黑希特 申请人:罗伯特·博施有限公司