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Title:
BATTERY-OPERATED PORTABLE POWER TOOL HAVING A MOTOR AXIS AND A WORKING AXIS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/001086
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a battery-operated grinder (10), in particular of the angle grinder type, having an electronically commutated electric motor (16) that acts on a motor shaft (18), wherein the motor shaft (18) defines a motor axis (20) with the electronically commutated electric motor (16), said motor axis (20) being coaxial with the motor shaft (18), having a working shaft (24) which carries a machining tool (26), wherein the working shaft (24) defines a working axis (38) which is coaxial with the working shaft (24). It is proposed that the motor axis (20) and the working axis (38) are arranged in particular in a parallel manner, spaced apart from one another and are connected together via a belt drive (28).

Inventors:
SCHADOW, Joachim (Oesterfeldstrasse 34, Stuttgart, 70563, DE)
ESENWEIN, Florian (Schulstr. 41/1, Leinfelden-Echterdingen, 70771, DE)
TRICK, Achim (Sielminger Hauptstr. 29, Sielmingen, 70794, DE)
LUTZ, Manfred (Sandbuehlstrasse 18, Filderstadt, 70794, DE)
Application Number:
EP2016/059770
Publication Date:
January 05, 2017
Filing Date:
May 02, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
B25F5/00; B24B23/02; B24B47/12
Foreign References:
US20110081847A12011-04-07
EP2607016A22013-06-26
EP2366483A12011-09-21
JP2002066960A2002-03-05
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1. Batteriebetriebenes Schleifgerät (10), insbesondere in der Art eines Winkelschleifers, mit einem auf eine Motorwelle (18) wirkenden elektronisch kommutierten

Elektromotor (16), wobei die Motorwelle (18) mit dem elektronisch kommutierten Elektromotor (16) eine Motorachse (20) definiert, die koaxial zur Motorwelle (18) liegt, mit einer Arbeitswelle (24), die ein Bearbeitungswerkzeug (26) trägt, wobei die Arbeitswelle (24) eine Arbeitsachse (38) definiert, die koaxial zur Arbeitswelle (24) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorachse (20) und die Arbeitsachse (38) insbesondere parallel, beabstandet zueinander angeordnet sind und über einen Riementrieb (28) miteinander verbunden sind.

2. Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswelle (24) ein Bearbeitungswerkzeug (26) trägt, wobei das Bearbeitungswerkzeug (26) eine Schleif- Trenn- und/oder Schruppscheibe ist, die einen Durchmesser dScheibe aufweist.

3. Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl nScheibe des Bearbeitungswerkzeugs (26) zwischen 7.500rpm und 15.500rpm, besonders zwischen lO.OOOrpm und 13.500rpm und besonders bevorzugt ll.OOOrpm, bei einer Motordrehzahl von 15000 bis 30000, insbesondere von 17500 bis 22000 rpm, insbesondere aber kleiner 13000 rpm beträgt, wobei dadurch der Durchmesser dScheibe des Bearbeitungswerkzeugs (26) 100 bis 150mm, bevorzugt 115 bis 125mm betragen kann.

4. Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riementrieb (28) eine Untersetzung von 1,5 bis 3,5 besonders zwischen 1,8 und 2,5, bevorzugt jedoch von 2,1 aufweist. Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsverhältnis des Riementriebs (28) insbesondere anpassbar ist.

Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronisch kommutierte Elektromotor (16) ein Innenläufermotor ist.

Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das batteriebetriebene Schleifgerät (10) eine wiederaufladbare Batterie (50) aufweist, die als Energiequelle dient und eine

Batteriespannung aufweist, die zwischen 3,6 und 40V, insbesondere zwischen 4,0 und 36V, besonders zwischen 7,2 und 20V, besonders bevorzugt zwischen 8,0 und 18V liegt, bevorzugt 10,8 V, besonders bevorzugt aber 12V beträgt.

Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktorelement (70) über eine Schubstange (72) auf den Riementrieb (28) einwirkt.

Batteriebetriebenes Schleifgerät (10) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das batteriebetriebene Schleifgerät (10) ein Gewicht aufweist, das zwischen 400 und 750 g, insbesondere

zwischen 450 und 650 g, bevorzugt aber zwischen 500 und 550 g liegt, wobei das Gewicht ein Gewicht der wiederaufladbaren Batterie (50) ausschliesst.

Description:
Beschreibung Titel

Batteriebetriebene Handwerkzeugmaschine mit einer Motorachse und einer Arbeitsachse

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer Motorachse und einer Arbeitsachse.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist schon eine Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße batteriebetriebene Schleifgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist insbesondere in der Art eines Winkelschleifers ausgeführt. Ein elektronisch kommutierter Elektromotor treibt eine Motorwelle an, wobei die Motorwelle mit dem elektronisch kommutierten Elektromotor eine Motorachse definiert. Die Motorachse ist hierbei eine theoretische Achse, die koaxial zur Motorwelle liegt. Eine Arbeitswelle trägt ein Bearbeitungswerkzeug, wobei die Arbeitswelle eine Arbeitsachse definiert. Die Arbeitsachse ist hierbei eine theoretische Achse, die koaxial zur Arbeitswelle liegt. Es wird vorgeschlagen, dass die Motorachse und die Arbeitsachse insbesondere parallel, beabstandet zueinander angeordnet sind und über einen Riementrieb miteinander verbunden sind. Unter„parallel" soll hier insbesondere verstanden werden, dass die Motorachse und die Arbeitsachse in einem Winkel zueinander angeordnet sind, der zwischen 0 und 5° liegt. Durch Verwendung eines Riementriebs kann vorteilhaft eine geringe Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs bei hoher Drehzahl des elektronisch kommutierten Elektromotors erreicht werden, was dazu führt, dass das Bearbeitungswerkzeug beispielsweise einen größeren Durchmesser aufweisen kann. Das erfindungsgemäße batteriebetriebene Schleifgerät kann darüber hinaus sehr kompakt ausgeführt werden.

Vorteilhafterweise ist das Bearbeitungswerkzeug eine Schleif- Trenn- oder Schruppscheibe, welches einen Durchmesser d Sc heibe aufweist. Vorteilhafterweise kann die Drehzahl n Sc heibe des Bearbeitungswerkzeugs zwischen 7.500rpm und 15.500rpm liegen, besonders zwischen lO.OOOrpm und 13.500rpm und besonders bevorzugt 11.000 rpm betragen, wobei eine Motordrehzahl von 15000 bis 30000, insbesondere von 17500 bis 22000 rpm liegt, insbesondere aber kleiner 13000 rpm beträgt. Dadurch kann besonders vorteilhaft der Durchmesser dscheibe des Bearbeitungswerkzeuges 100 bis 150mm, bevorzugt aber 115 bis 125mm betragen. Die Angaben für den Durchmesser d Sc heibe des

Bearbeitungswerkzeuges berücksichtigen keine möglichen Fertigungstoleranzen. Dies wird vorteilhaft dadurch erreicht, dass der Riementrieb eine Untersetzung von 1,5 bis 3,5 besonders zwischen 1,8 und 2,5, bevorzugt jedoch von 2,1 aufweist. Somit kann das erfindungsgemäße batteriebetriebene Schleifgerät vorteilhaft sehr kompakt ausgeführt werden.

Vorteilhafterweise ist der elektronisch kommutierte Elektromotor ein

Innenläufermotor. Dadurch sind hohe Drehzahlen bei einer hohen

Leistungsdichte erreichbar. Es ist aber auch denkbar, dass der elektronisch kommutierte Elektromotor als Außenläufermotor ausgeführt ist.

In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das

batteriebetriebene Schleifgerät eine wiederaufladbare Batterie auf, die als Energiequelle für das batteriebetriebene Schleifgerät dient. Vorteilhafterweise weist die wiederaufladbare Batterie eine Batteriespannung auf die zwischen 3,6 und 40V, insbesondere zwischen 4,0 und 36V, besonders zwischen 7,2 und 20V, besonders bevorzugt zwischen 8,0 und 18V liegt, bevorzugt aber 10,8V, besonders bevorzugt aber 12V beträgt. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das

batteriebetriebene Schleifgerät ein Aktorelement auf, wobei das Aktorelement über eine Schubstange auf den Riementrieb einwirkt.

Vorteilhafterweise weist das batteriebetriebene Schleifgerät ein Gewicht auf, das zwischen 400 und 750 g, insbesondere zwischen 450 und 650 g, bevorzugt zwischen 500 und 550 g liegt. Dieses Gewicht schließt das Gewicht der wiederaufladbaren Batterie aus. Die wiederaufladbare Batterie weist ein Gewicht auf, das zwischen 150 und 400 g liegt.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Zeichnungen

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine gezeigt.

Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines batteriebetriebene

Schleifgerätes in schematischer Darstellung,

Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines batteriebetriebene

Schleifgerätes in schematischer Darstellung,

Figur 3 eine dritte Ausführungsform eines batteriebetriebene

Schleifgerätes in schematischer Darstellung,

Figur 4 eine Teilansicht eines Riementriebs in schematischer

Darstellung.

Beschreibung Für die in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen vorkommenden gleichen Bauteile werden dieselben Bezugszahlen verwendet.

Figur 1 zeigt ein batteriebetriebenes Schleifgerät 10 in der Art eines

Winkelschleifers. Ein Winkelschleifer ist eine elektrisch angetriebene

Handwerkzeugmaschine mit rotierender, runder Schleifscheibe. Die

Schleifscheibe wird über ein Winkelgetriebe angetrieben, das dem

Winkelschleifer seinen Namen gibt.

In der Art eines Winkelschleifers heißt im vorliegenden Fall, dass das

batteriebetriebene Schleifgerät 10 eine elektrisch angetriebene

Handwerkzeugmaschine mit rotierender runder Schleifscheibe ist, jedoch kein Winkelgetriebe aufweist. Außerdem ist das äußerliche Design des einen

Winkelschleifers ähnlich.

In einem ersten Gehäuseteil 14 ist ein elektronisch kommutierter Elektromotor 16 angeordnet, der eine Motorwelle 18 antreibt. Die Motorwelle 18 bildet zusammen mit dem elektronisch kommutierten Elektromotor 16 eine Motorachse 20. Die Motorachse 20 ist eine theoretische Achse, die koaxial zur Motorwelle 18 liegt. Ein zweites Gehäuseteil 22 ist mit dem ersten Gehäuseteil 14 verbunden. Das zweite Gehäuseteil 22 ist als ein Handgriff ausgebildet. Eine Arbeitswelle 24 ist im ersten Gehäuseteil 14 angeordnet und trägt ein Bearbeitungswerkzeug 26. Das Bearbeitungswerkzeug 26 ist im Ausführungsbeispiel eine Schleif- Trennoder Schruppscheibe. Eine Schutzhaube 27 deckt das Bearbeitungswerkzeug 26 zumindest teilweise ab. Wie in Figur 1 ersichtlich, ist der elektronisch

kommutierte Elektromotor 16 über einen Riementrieb 28 mit der Arbeitswelle 24 verbunden. Beginnt der elektronisch kommutierte Elektromotor 16 zu drehen, überträgt er ein Drehmoment beziehungsweise eine Rotationsbewegung an die Motorwelle 18. Auf der Motorwelle 18 sind eine erste Zahnhülse 30 und ein erstes Lager 32 angeordnet. Auf der Arbeitswelle 24 sitzt benachbart zur ersten Zahnhülse 30 eine zweite Zahnhülse 34 und ein zweites Lager 36. Über der ersten Zahnhülse 30 und der zweiten Zahnhülse 34 ist ein Riemen 39 gespannt, der das Drehmoment von der Motorwelle 18 auf die Arbeitswelle 24 überträgt. Die Arbeitswelle 24 definiert eine Arbeitsachse 38, die koaxial zur Arbeitswelle 24 liegt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt darin, dass die

Motorachse 20 und Arbeitsachse 38 parallel zueinander angeordnet sind. Unter „parallel" soll hier verstanden werden, dass die zwei Achsen (20, 38) in einem

Winkel zueinander angeordnet, der zwischen 0 und 5° liegt.

Wie in Figur 1 ersichtlich, weist die Schleif- Trenn- oder Schruppscheibe 26 einen Durchmesser d Sc heibe auf.

Durch die Übertragung der Drehzahl des elektronisch kommutierten

Elektromotors 16 auf die Arbeitswelle 24 durch den Riementrieb beträgt in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Drehzahl n Sc heibe des

Bearbeitungswerkzeugs 24 vorteilhafterweise zwischen 7.500rpm und

15.500rpm, besonders zwischen lO.OOOrpm und 13.500rpm und bevorzugt

ll.OOOrpm bei einer Motordrehzahl von 15000 bis 30000 rpm, besonders aber zwischen 17500 und 22000 rpm. Dadurch kann vorteilhafterweise der

Durchmesser d Sc heibe des Bearbeitungswerkzeugs 24 zwischen 100 bis 150mm, bevorzugt aber zwischen 115 bis 125 mm betragen. Die Angaben für den

Durchmesser d Sc heibe des Bearbeitungswerkzeuges berücksichtigen keine

möglichen Fertigungstoleranzen.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Riementrieb 28 eine Untersetzung von 1,5 bis 3,5 besonders von 1,8 bis 2,5, bevorzugt jedoch von 2,1 auf. Insbesondere ist das Untersetzungsverhältnis des Riementriebs 28 jedoch anpassbar ist

Der elektronisch kommutierte Elektromotor 16 ist im Ausführungsbeispiel als

Innenläufer ausgebildet. Bei Motoren dieser Art befindet sich ein Stator, der die stromführenden Wicklungen trägt, am Motorgehäuse. Ein Rotor, der die

Permanentmagnete trägt, ist mit der Motorwelle 18 verbunden. Die Vorteile des Innenläufermotors sind eine hohe zu erreichende Drehzahl bei hoher

Leistungsdichte. Es ist aber auch denkbar, dass der elektronisch kommutierte

Elektromotor 16 als Außenläufermotor ausgeführt ist. Ein Schaltelement 40 ist am ersten Gehäuse 14 angeordnet. Das Schaltelement 40 ist dazu vorgesehen, das batteriebetriebene Schleifgerät 10 einzuschalten.

Das Schaltelement 40 ist im Ausführungsbeispiel als Schalterknopf ausgeführt.

Bei Betätigung des Schalterknopfs 40 wird über einen internen Schaltschiebers 42 ein interner Schalter 44 betätigt, der eine Elektronik 46 einschaltet. Die

Elektronik 46 bestromt und/oder regelt und/oder steuert den elektronisch

kommutierten Elektromotor 16.

Eine wiederaufladbare Batterie 50 ist am zweiten Gehäuseteil 22 angeordnet.

Die wiederaufladbare Batterie 50 dient der Energieversorgung für das

batteriebetriebene Schleifgerät 10.

Wie in Figur 1 ersichtlich, ist die wiederaufladbare Batterie 50 auf einer dem

Bearbeitungswerkzeug 26 abgewandten Seite angeordnet. Die Einschubrichtung der wiederaufladbare Batterie 50 verläuft hierbei in einer Haupterstreckungsrichtung x des batteriebetriebene Schleifgerätes 10.

Die Batteriespannung liegt in einem Bereich zwischen 3,6 und 40V,

insbesondere zwischen 4,0 und 36V, besonders zwischen 7,2 und 20V,

besonders bevorzugt zwischen 8,0 und 18V. Bevorzugt beträgt die

Batteriespannung 10,8 V, besonders bevorzugt aber 12V. Die Werte der

Batteriespannung berücksichtigen keine möglichen

Batteriespannungsschwankungen.

Die wiederaufladbare Batterie 50 besteht insbesondere aus Lithium Ionen

Batteriezellen. Die wiederaufladbare Batterie 50 umfasst dabei eine oder

mehrere Reihen von Batteriezellen, die wiederum parallel und/oder in Reihe zueinander geschaltet sind. Jede einzelne Zelle weist eine Länge von ungefähr 65 mm und einen Durchmesser von ungefähr 18 mm auf. Es ist aber auch

denkbar, dass eine Zelle eine Länge von 65 bis 70 mm und einen Durchmesser von 14 bis ungefähr 20 mm aufweist. Diese Angaben berücksichtigen keine möglichen Fertigungstoleranzen. Lithium Ionen Akkus zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte und eine thermische Stabilität auch bei hohen Belastungen aus, was eine hohe Leistung bedeutet. Ein weiterer großer Vorteil ist die geringe Selbstentladung, die bewirkt, dass auch die Akkus auch bei längeren Standzeiten einsatzbereit sind. Aus diesen Vorteilen ergeben sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Anwendung, insbesondere dass das batteriebetriebene Schleifgerät 10 in seinen

Abmessungen einerseits klein und kompakt werden kann und andererseits hohe Leistungen bringt.

Es ist aber auch denkbar, dass die wiederaufladbare Batterie 50 aus Lithium- Luft-Zellen, aus Lithium-Schwefel-Zellen, Lithium-Polymer-Zellen oder dergleichen besteht. Des Weiteren kann die wiederaufladbare Batterie 50 in einer anderen als der gezeigten geometrischen Ausführung realisiert sein, wie zum Beispiel einer eckigen Ausführung.

Die wiederaufladbare Batterie 50 ist im Ausführungsbeispiel in Figur 1 als auswechselbare wiederaufladbare Batterie 50 ausgeführt. Es ist aber auch denkbar, dass die wiederaufladbare Batterie 50 als integrierte Einheit ausgeführt ist.

Weiterhin ist es möglich, durch Betätigung eines Schaltelements 40 eine

Blockiervorrichtung zu aktivieren, um die Arbeitswelle 24 zu arretieren. Die Spindelarretierung kann form- und /oder kraftschlüssig erfolgen. Dabei ist auf der Arbeitswelle 24 eine Rastscheibe 55 aufgebracht. Die Spindelarretierung kann automatisch erfolgen. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Spindelarretierung manuell zu betätigen ist.

Eine Sensoreinheit 60 ist insbesondere als Hall Sensor ausgeführt. Die

Sensoreinheit 60 ermittelt die Position des Rotors gegenüber dem Stator des elektronisch kommutierten Elektromotors 16.

Im Ausführungsbeispiel in Figur 1 ist ein Lüfter 62 auf der Motorwelle 18 angebracht und zwischen dem elektronisch kommutierten Elektromotor 16 und dem Riementrieb angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass der Lüfter 62 nicht an der Motorwelle 18 angebracht ist, sondern über Elemente wie Riemen oder Zahnräder mit der Motorwelle 18 verbunden ist. Genauso gut ist es denkbar, dass andere Kühlsysteme wie Peltierelemente, Kühlkörper, zusätzliche Aktoren mit Luftführungselementen oder dergleichen zum Einsatz kommen.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des batteriebetriebenen

Schleifgerätes 10. in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wirkt ein Aktorelement 70 über eine Schubstange 72 auf den Riementrieb 28 ein.

Es ist aber auch denkbar, dass ein mechanisches Stellelement, beispielsweise ein Stellrad zum Einsatz kommt.

Bewegt der Aktor 70, wie in Figur 4 ersichtlich die Schubstange 72 in Richtung des ersten Riemenscheibenpaares 80 wird die erste Riemenscheibe 82 des ersten Riemenscheibenpaares 80 in Richtung des zweiten Riemenscheibe 84 des ersten Riemenscheibenpaares 80 gedrückt, wodurch sich der Abstand zwischen der ersten Riemenscheibe 82 des ersten Riemenscheibenpaares 80 und der zweiten Riemenscheibe 84 des ersten Riemenscheibenpaares 80 verringert wird. Der Riemen 39 wird dadurch nach außen gedrückt. Da die Länge des Riemens 39 konstant ist, passt sich ein zweites Riemenscheibenpaar 90 an.

Die erste Riemenscheibe 92 des zweiten Riemenscheibenpaares 90 ist gegenüber einer zweiten Riemenscheibe 94 des zweiten

Riemenscheibenpaares 90 axial verschiebbar gegen eine Federkraft. Wird der Wirkdurchmesser auf dem ersten Riemenscheibenpaar 80 erhöht, erhöht sich der Zug auf den Riemen 39 und die beiden Riemenscheiben 92, 94 des zweiten Riemenscheibenpaares 90 werden gegen ihre Federkraft auseinander gedrückt. Die Federkraft ist so ausgelegt, dass der Riemen 39 bei den zu erwartenden Drehmomenten nicht durchrutscht. Des Weiteren ist es vorstellbar, dass eine mechanische Kopplung oder ein weiterer Aktor für die Anpassung des zweiten Riemenscheibenpaares 90 vorgesehen ist. Der Riemen 39 kann als

Zahnriemen, als Flachriemen, als Keilriemen, als Bandriemen, als Schnurriemen, als Kette oder dergleichen ausgeführt sein.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des batteriebetriebenen Schleifgerätes 10 mit einem Zusatzhandgriff 100. Somit kann ein Bediener das batteriebetriebene Schleifgerätes 10 vorteilhaft mit beiden Händen bedienen. Der Zusatzhandgriff 100 ist derart montierbar, dass das batteriebetriebene Schleifgerät 10 von Linkshändern als auch von Rechtshändern bedient werden kann. Das batteriebetriebene Schleifgerät 10 weist ein Gewicht auf, das zwischen 400 und 750 g, insbesondere zwischen 450 und 650 g, bevorzugt zwischen 500 und 550 g liegt. Dieses Gewicht schließt das Gewicht der wiederaufladbaren Batterie 50 aus. Die wiederaufladbare Batterie 50 weist ein Gewicht auf, das zwischen 150 und 400 g liegt.