Titel

Handgeführtes Elektrowerkzeug mit einem schwingfähigen Anregungsaktor Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines Einsatzwerkzeugs, wobei die Antriebseinheit schwingfähig an einem zugeordneten Werkzeuggehäuse gelagert ist und mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor aufweist, der mindestens ein aus einem piezoelektrischen Material ausgebildetes Anregungselement aufweist und mit einem Koppelelement zur Übertragung von Schwingungen auf das Einsatzwerkzeug gekoppelt ist, die im Betrieb der Antriebseinheit vom Anregungsaktor erzeugt werden.

Aus dem Stand der Technik sind derartige handgeführte Elektrowerkzeuge mit Antriebseinheiten bekannt, die schwingfähige Anregungsaktoren aufweisen und z. B. als Schneidgeräte mit Schneidwerkzeugen zum Schneiden von unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein können. Bei diesen Schneidgeräten sind die Schneidwerkzeuge z. B. als stehende Klingen ausgebildet und an zugeordneten, gebräuchlicherweise auch als„Sonotroden" bezeichneten Koppelelementen der Antriebseinheiten befestigt. Die Anregungsaktoren weisen eine oder mehrere, scheibenförmige Piezokeramiken auf, die jeweils zwischen dem Koppelelement und einer zugeordneten Druckplatte einer entsprechenden Antriebseinheit ver- spannt sind.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass derartige Schneidgeräte sich in Gewicht und Ergonomie von gebräuchlichen Schneidgeräten bzw. gewöhnlichen Messern unterscheiden. Dies kann in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Ar- beitsumgebung zu einer vergleichsweise komplizierten und umständlichen

Handhabbarkeit und somit zu Komforteinbußen für den Anwender führen. Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues handgeführtes Elektrowerk- zeug mit einer mit mindestens einem schwingfähigen Anregungsaktor versehenen Antriebseinheit bereitzustellen, das vergleichsweise ergonomisch aufgebaut ist und eine verbesserte Handhabbarkeit in unterschiedlichen Arbeitsumgebungen ermöglicht.

Dieses Problem wird gelöst durch ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines Einsatzwerkzeugs. Die Antriebseinheit ist schwingfähig an einem zugeordneten Werkzeuggehäuse gelagert und weist mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor auf, der mindestens ein aus einem piezoelektrischen Material ausgebildetes Anregungselement aufweist und mit einem Koppelelement zur Übertragung von Schwingungen auf das Einsatzwerkzeug gekoppelt ist, die im Betrieb der Antriebseinheit vom

Anregungsaktor erzeugt werden. Das Werkzeuggehäuse weist mindestens einen ersten und einen zweiten Gehäuseabschnitt auf. Der erste und zweite

Gehäuseabschnitt sind über ein Gelenk miteinander verbunden, um ein Abwinkein des ersten Gehäuseabschnitts relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt zu ermöglichen.

Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines handgeführten Elektro- werkzeugs mit einer mit mindestens einem schwingfähigen Anregungsaktor ver- sehenen Antriebseinheit, das durch die Einstellbarkeit eines veränderbaren Winkels im Griffbereich eines zugeordneten Werkzeuggehäuses eine einer jeweiligen Arbeitsumgebung angepasste Ergonomie des Werkzeuggehäuses ermöglicht. Bevorzugt ist in dem ersten Gehäuseabschnitt zumindest abschnittsweise die

Antriebseinheit angeordnet. Darüber hinaus ist zur netzunabhängigen Stromversorgung vorzugsweise ein Akkupack vorgesehen, der bevorzugt zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Somit kann eine einfache und unkomplizierte Aufteilung und Zuordnung der Bauteile des Elektrowerkzeugs in bzw. zu unterschiedlichen Gehäuseabschnitten ermöglicht werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Gelenk nach Art eines Schwenkgelenks ausgebildet.

Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines stabilen und zuverlässigen Gelenks.

An einem axialen Endbereich des ersten Gehäuseabschnitts ist bevorzugt eine axiale Erweiterung ausgebildet und an einem axialen Endbereich des zweiten Gehäuseabschnitts ist bevorzugt mindestens eine Aussparung zur Aufnahme der axialen Erweiterung vorgesehen.

Somit kann die Bereitstellung eines einfachen und robusten Schwenkgelenks ermöglicht werden.

Die axiale Erweiterung ist bevorzugt im Bereich der mindestens einen Aussparung über ein Schwenkglied schwenkbar gelagert, um ein Abwinkeln des ersten Gehäuseabschnitts relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt zu ermöglichen.

Somit kann die Bereitstellung eines sicheren und kostengünstigen Schwenkgelenks ermöglicht werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Gelenk nach Art eines Drehgelenks ausgebildet.

Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines stabilen und zuverlässigen Gelenks.

Bevorzugt ist an einem axialen Endbereich des ersten Gehäuseabschnitts eine erste, zumindest bereichsweise keilförmige axiale Erweiterung ausgebildet und an einem axialen Endbereich des zweiten Gehäuseabschnitts eine zweite, zumindest bereichsweise keilförmige axiale Erweiterung ausgebildet. Somit kann die Bereitstellung eines robusten und kostengünstigen Drehgelenks ermöglicht werden.

Die erste keilförmige axiale Erweiterung ist bevorzugt im Bereich einer Drehflä- che mit der zweiten keilförmigen axialen Erweiterung gekoppelt.

Somit kann die Bereitstellung eines einfachen und stabilen Drehgelenks ermöglicht werden. Die erste keilförmige axiale Erweiterung ist bevorzugt im Bereich der Drehfläche gegen die zweite keilförmige axiale Erweiterung verdrehbar, um ein Abwinkein des ersten Gehäuseabschnitts relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt zu ermöglichen. Somit kann die Bereitstellung eines sicheren und zuverlässigen Drehgelenks ermöglicht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines handgeführten Elektro- werkzeugs mit einem Gelenk gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Elektrowerkzeug von Fig. 1 mit einem Gelenk gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Elektrowerkzeug von Fig. 2 mit einem abgewin- kelten Gehäuseabschnitt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Elektrowerkzeug von Fig. 1 mit einem Gelenk gemäß einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 5 eine Draufsicht auf das Elektrowerkzeug von Fig. 4 mit einem abgewinkelten Gehäuseabschnitt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein beispielhaft nach Art eines Schneidgeräts ausgebildetes, handge- führtes Elektrowerkzeug 100 mit einem nach Art einer Schneidklinge ausgebildeten Einsatzwerkzeug 130 und einem Werkzeuggehäuse 1 10. Dieses bildet illustrativ einen Innenraum 1 15 aus, in dem zumindest abschnittsweise eine zum schwingenden Antrieb der Schneidklinge 130 vorgesehene Antriebseinheit 170 angeordnet ist, die mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor 180 auf- weist. Darüber hinaus sind in dem Innenraum 1 15 beispielhaft ein Kontaktelement 143, mindestens eine Elektronikkomponente 120 sowie zumindest abschnittsweise eine Bedientaste 150 angeordnet.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Schneidgerät 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 140

verbindbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-betriebene Schneidgeräte beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen handgeführten Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein schwingfähiger Anregungsaktor zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs verwendet wird, unabhängig davon, ob das Elektrowerkzeug netzabhängig oder netzunabhängig mit dem Akkupack 140 betreibbar ist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch bei handgeführten Bohr- und/oder Sägewerkzeugen Anwendung finden, bei denen ein schwingfähiger Anregungsaktor zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs verwendet wird.

Der Akkupack 140 ist illustrativ über das Kontaktelement 143 und zugeordnete elektrische Leitungen 145 mit der Elektronikkomponente 120 verbunden. Diese weist beispielhaft eine Steuereinheit 125 auf, die über elektrische Leitungen 129 mit der Bedientaste 150 verbunden ist, die von außerhalb des Werkzeuggehäuses 1 10 aus über eine zugeordnete Schutzabdeckung 160 betätigbar ist. Darüber hinaus ist die Elektronikkomponente 120 z. B. über elektrische Leitungen 127 mit der Antriebseinheit 170 verbunden.

Die Antriebseinheit 170 weist illustrativ ein zur Übertragung von Schwingungen auf die Schneidklinge 130 ausgebildetes Koppelelement 172 auf, das an einem vom Werkzeuggehäuse 1 10 wegweisenden axialen Ende mit einer Befestigungseinheit 175 versehen ist, an der die Schneidklinge 130 nach Art einer stehenden Klinge dauerhaft befestigt ist. Zwischen einem gegenüberliegenden, beispielhaft im Innenraum 1 15 des Werkzeuggehäuses 1 10 angeordneten axialen Ende des Koppelelements 172 und einem Spannglied 186 ist der

Anregungsaktor 180 verspannt. Das illustrativ zumindest abschnittsweise scheibenförmig ausgebildete Spannglied 186 ist hierzu gemäß einer Ausführungsform unmittelbar am Koppelelement 172 befestigt, z. B. mit diesem verschraubt. Darüber hinaus ist am Außenumfang des Koppelelements 172 illustrativ ein stegartig umlaufender Vorsprung 174 ausgebildet, über den die Antriebseinheit 170 schwingfähig in einer am Werkzeuggehäuse 1 10 ausgebildeten Ringnut 1 12 gelagert ist, die beispielhaft zwischen einem axialen Ende des Werkzeuggehäuses 1 10 und einem in dessen Innenraum 1 15 ausgebildeten, ringförmigen Vorsprung 1 14 ausgebildet ist.

Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der hier beschriebene Aufbau der Antriebseinheit 170 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist. Diese kann vielmehr mit unterschiedlich aufgebauten Antriebseinheiten Anwendung finden, bei denen z. B. das Spannglied 186 über ein zugeordnetes Spannelement, z. B. eine Spannschraube, lediglich mittelbar am Koppelelement 172 befestigt ist, oder bei denen die Schneidklinge 130 auswechselbar ist usw.

Gemäß einer Ausführungsform hat der Anregungsaktor 180 mindestens ein und illustrativ zwei zumindest bereichsweise eben bzw. plan und beispielhaft scheibenförmig ausgebildete Anregungselemente 182, 184. Diese weisen zumindest bereichsweise ein piezoelektrisches Material auf und werden deshalb nachfolgend auch als„Piezoringe" bezeichnet. Der Anregungsaktor 180 wird nachfolgend auch als„Piezoaktor" bezeichnet und das Schneidgerät 100 auch als „Piezomesser". Ein beispielhafter Piezoaktor sowie beispielhafte Piezoringe bzw. -Scheiben sind in der WO 2010/076184 A1 beschrieben, deren Offenbarung explizit in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird, sodass auf eine eingehende Beschreibung des Piezoaktors 180 bzw. der Piezoringe 182, 184 und deren Funktionalität verzichtet werden kann. Der Piezoring 182 liegt illustrativ zumindest bereichsweise flächig gegen das Spannglied 186 und/oder den Piezoring 184 an. Der Piezoring 184 liegt darüber hinaus illustrativ zumindest bereichsweise flächig gegen das Koppelelement 172 an. Durch die unmittelbare Befestigung des Spannglieds 186 am Koppelelement 172 sind die Piezoringe 182, 184 wie oben beschrieben zwischen diesen beiden

Bauteilen verspannt.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Werkzeuggehäuse 1 10 mindestens einen ersten Gehäuseabschnitt 192 auf, der über ein schematisch dargestelltes Gelenk 190 mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 194 des Werkzeuggehäuses

1 10 verbunden ist, um ein Abwinkein des ersten Gehäuseabschnitts 192 relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 zu ermöglichen. Hierbei sind der erste und zweite Gehäuseabschnitt 192, 194 bevorzugt in einer beliebigen, abgewinkelten Position relativ zueinander arretierbar.

In dem ersten Gehäuseabschnitt 192 ist die Antriebseinheit 170 zumindest abschnittsweise angeordnet und in dem zweiten Gehäuseabschnitt 194 ist der Akkupack 140 zumindest abschnittsweise angeordnet. Hierbei ist die Antriebseinheit 170 in dem ersten Gehäuseabschnitt 192 beispielhaft derart angeordnet, dass die Schneidklinge 130 und zumindest abschnittsweise das Koppelelement

172 durch eine an einem axialen Endbereich des ersten Gehäuseabschnitts 192 bzw. des Werkzeuggehäuses 1 10 vorgesehene Öffnung 1 19 durchgreifen und somit außerhalb des Werkzeuggehäuses 1 10 angeordnet sind. Darüber hinaus sind sowohl die Elektronikkomponente 120 als auch die mit der Schutzabde- ckung 160 abgedeckte Bedientaste 150 illustrativ in dem ersten

Gehäuseabschnitt 192 angeordnet, können alternativ hierzu aber je nach Auslegung des Werkzeuggehäuses 1 10 auch in dem zweiten Gehäuseabschnitt 194 angeordnet sein. Im Betrieb des Piezomessers 100 betätigt ein Benutzer die Bedientaste 150 durch Drücken der Schutzabdeckung 160, sodass die Elektronikkomponente 120 und somit die Steuereinheit 125 vom Akkupack 140 mit Strom versorgt werden. Die mit Strom versorgte Steuereinheit 125 steuert den Piezoaktor 180 derart an, dass dieser wie in der WO 2010/076184 A1 beschrieben Schwingungen erzeugt, die auf das Koppelelement 172 und von diesem auf die Schneidklinge 130 übertragen werden. Hierbei dient das als Schnittstelle zur Schneidklinge 130 ausge- bildete Koppelelement 172 bevorzugt zur Verstärkung einer vom Piezoaktor 180 erzeugten Schwingungsamplitude.

Fig. 2 zeigt das Piezomesser 100 von Fig. 1 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 192 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 194 des Werkzeuggehäuses 1 10, gesehen in Richtung eines Pfeils 199 von Fig. 1. Der erste und zweite

Gehäuseabschnitt 192, 194 sind wie bei Fig. 1 beschrieben über das gestrichelt angedeutete Gelenk 190 miteinander verbunden, das gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform nach Art eines Schwenkgelenks 290 ausgebildet ist.

Dem Schwenkgelenk 290 sind beispielhaft eine an einem axialen Endbereich 292 des ersten Gehäuseabschnitts 192 ausgebildete axiale Erweiterung 293 und mindestens eine an einem axialen Endbereich 294 des zweiten

Gehäuseabschnitts 194 vorgesehene Aussparung 295 zur Aufnahme der axialen Erweiterung 293 zugeordnet. Illustrativ ist die axiale Erweiterung 293 gabelförmig ausgebildet nach Art einer Gabelung mit zwei Verzweigungen 298, von denen in Fig. 2 nur eine mit einer Öffnung 291 versehene, obere Verzweigung 298' sichtbar ist. Die mindestens eine Aussparung 295 ist beispielhaft derart ausgebildet, dass diese beidseitig am axialen Endbereich 294 des zweiten

Gehäuseabschnitts 194 vorgesehen ist und somit einen z. B. etwa auf der

Längsachse des zweiten Gehäuseabschnitts 194 angeordneten, plattenförmigen Abschnitt 297 an diesem axialen Endbereich 294 ausbildet.

Gemäß einer Ausführungsform greift die axiale Erweiterung 293 derart in die Aussparung 295 ein, dass deren Verzweigungen 298 den plattenförmigen Abschnitt 297 - in Fig. 2 - von oben und unten umgreifen. Um ein Abwinkein des ersten Gehäuseabschnitts 192 relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 zu ermöglichen, ist illustrativ durch die an der oberen Verzweigung 298' vorgesehene Öffnung 291 sowie durch entsprechende Öffnungen an dem plattenförmigen Ab- schnitt 297 und der unteren Verzweigung der Verzweigungen 298 ein Schwenkglied 296 nach Art eines Stifts oder Bolzens durchgeführt und dort fixiert, um ein Ausrutschen dieses Stifts oder Bolzens aus den Öffnungen zu verhindern. Über dieses stift- bzw. bolzenförmige Schwenkglied 296 ist die axiale Erweiterung 293 im Bereich der mindestens einen Aussparung 295 schwenkbar gelagert, sodass der erste Gehäuseabschnitt 192 in Richtung von Pfeilen 201 oder 203 verschwenkt und somit relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 abgewinkelt werden kann.

Fig. 3 zeigt das Piezomesser 100 von Fig. 2 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 192 des Werkzeuggehäuses 1 10, der in Richtung des Pfeils 203 von Fig. 2 verschwenkt wurde und somit relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 abgewinkelt ist. Ein entsprechender maximaler Schwenkwinkel und somit eine maximal mögliche Abwinklung zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 192, 194 wird hierbei illustrativ durch ein Anschlagen der axialen Erweiterung 293 des ersten Gehäuseabschnitts 192 gegen den axialen Endbereich 294 des zweiten

Gehäuseabschnitts 194 vorgegeben. Um nun das Werkzeuggehäuse 1 10 in die in Fig. 2 gezeigte Ausgangsposition zurück zu bewegen, wird der erste

Gehäuseabschnitt 192 in Richtung des Pfeils 201 verschwenkt. Fig. 4 zeigt das Piezomesser 100 von Fig. 1 mit den über das gestrichelt angedeutete Gelenk 190 miteinander verbundenen, ersten und zweiten

Gehäuseabschnitten 192, 194 des Werkzeuggehäuses 1 10, gesehen in Richtung des Pfeils 199 von Fig. 1 , wobei das Gelenk 190 gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform nach Art eines Drehgelenks 490 ausgebildet ist. Darü- ber hinaus sind am zweiten Gehäuseabschnitt 194 illustrativ Griffmulden 450 zur verbesserten Handhabung des Piezomessers 100 vorgesehen.

Dem Drehgelenk 490 sind beispielhaft eine erste, an einem axialen Endbereich 492 des ersten Gehäuseabschnitts 192 vorgesehene und zumindest bereichs- weise keilförmig ausgebildete axiale Erweiterung 493, sowie eine zweite, an einem axialen Endbereich 494 des zweiten Gehäuseabschnitts 194 vorgesehene und zumindest bereichsweise keilförmig ausgebildete axiale Erweiterung 495 zugeordnet. Die erste keilförmige axiale Erweiterung 493 ist illustrativ im Bereich einer Drehfläche 497 derart mit der zweiten keilförmigen axialen Erweiterung 495 gekoppelt, dass die erste keilförmige axiale Erweiterung 493 im Bereich dieser

Drehfläche 497 gegen die zweite keilförmige axiale Erweiterung 495 in Richtung eines Pfeils 401 verdrehbar ist, um ein Abwinkein des ersten Gehäuseabschnitts 192 relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 zu ermöglichen. Hierzu ist zwischen den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten 192, 194 z. B. eine Verbin- dung nach Art eines Kugelgelenks vorgesehen, die die Gehäuseabschnitte 192,

194 dauerhaft miteinander verbindet und ein derartiges Verdrehen ermöglicht. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibung einer Verbindung nach Art eines Kugelgelenks lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist. Diese ist vielmehr mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verbindungen realisierbar, die eine Verdrehung der ersten keilförmigen axialen Erweiterung 493 im Bereich der Drehfläche 497 gegen die zweite keilförmige axiale Erweiterung 495 ermöglicht, z. B mit einem Formgelenk.

Fig. 5 zeigt das Piezomesser 100 von Fig. 4 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 192 des Werkzeuggehäuses 1 10, der in Richtung des Pfeils 401 von Fig. 4 verdreht wurde und somit relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 194 abgewinkelt ist. Hierbei kann je nach Grad der Verdrehung eine mehr oder weniger große Abwinklung zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 192, 194 erreicht werden, wobei eine maximal mögliche Abwinklung zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 192, 194 von der jeweils vorgegebenen Keilform der ersten und zweiten keilförmigen axialen Erweiterungen 493, 495 abhängig ist. Um das Werkzeuggehäuse 1 10 in die in Fig. 4 gezeigte Ausgangsposition zurück zu bewegen, wird der erste Gehäuseabschnitt 192 z. B. weiter in Richtung des Pfeils 401 von Fig. 4 oder in Richtung eines Pfeils 501 verdreht.