DUKART, Anton (Eichenweg 1, Gerlingen, 70839, DE)
| Ansprüche 1 . Handwerkzeug mit einem Schlagwerk (1 , 10, 20) und einem mit dem Schlagwerk (1 ) wirkverbundenen Werkzeughalter (14), welcher ausgebildet ist, ein Werkzeug (1 1 , 12, 13) trennbar aufzunehmen, wobei das Handwerkzeug einen Gegenschwinger (39) aufweist, wobei der Gegenschwinger (39) ausgebildet ist, eine von dem Schlagwerk (1 , 10, 20) entlang einer Schlagachse (30) insbesondere durch ein Hin- und Herbewegen erzeugte Kraft wenigstens teilweise zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug wenigstens einen Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) und einen entlang einer Translationsachse beweglich gelagerten und mit dem Gegenschwinger (39) verbundenen Wirbelstromempfänger (35) aufweist. 2. Handwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromempfänger durch den Gegenschwinger gebildet ist. 3. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (1 ) als Wirbelstrom-Schlagwerk ausgebildet ist und dazu einen im Erfassungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordneten Schlagwerk- Wirbelstromempfänger (36, 37) aufweist, wobei der Schlagwerk- Wirbelstromempfänger (36, 37) mit einem Schlagbolzen (25), einem Anker (100) oder mit einem Werkzeug (12, 1 1 , 13) verbunden ist. 4. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsachse des Gegenschwingers und die Schlagachse (30) zueinander koaxial verlaufen. 5. Handwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug ausgebildet ist, den Gegenschwinger (39) und das Werkzeug (1 1 , 12, 13) mit demselben Magnetpuls (77) anzutreiben. 6. Handwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (20) und/oder das Werkzeug (1 1 ) ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlags in ein Drehbewegen (37) des Werkzeugs (1 1 ) um die Schlagachse (30) zu überführen. 7. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromerzeuger (22, 24, 26, 28, 29, 52, 76) eine Flachspule aufweist, deren Windungen (24, 26, 28, 29) sich mit einem von der Schlagachse (30) radial nach außen zunehmenden Windungsradius erstrecken. 8. Handwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (24, 26, 28, 29) der Flachspule (52, 76) aus Litze gebildet sind. 9. Handwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachspule (22, 26, 52, 76) zum Erzeugen des Magnetpulses (77) mit einem Kondensator (verbunden ist und die Flachspule und der Kondensator (54) miteinander elektromagnetisch einen Resonanzkreis bilden. 10. Handwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (35, 39) mittels einer Luftfeder mit dem Werkzeug (1 1 , 12, 13) verbunden ist und zusammen mit dem Werkzeug (1 1 , 12, 13) über die Luftfeder (31 , 33) eine Schwingung erzeugen kann. 1 1. Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk ein Luftfederschlagwerk ist. 12. Verfahren zum Betreiben eines mindestens schlagend ausgebildeten Handwerkzeugs, bei dem ein Impuls eines auf ein Werkzeug (1 1 , 12, 13) wirkenden Schlages mittels eines Gegenschwingers (35, 39) wenigstens teilweise kompensiert wird, wobei ein Magnetpuls in Abhängigkeit eines Erregerstromes erzeugt wird und in Abhängigkeit des Magnetpulses in dem Gegenschwinger (35, 39) ein Wirbel- ström (85) erzeugt wird, wobei der Wirbelstrom (85) einen dem Magnetpuls (77) entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls (78) erzeugt und der Gegenschwinger (35, 39) so durch den Magnetpuls (77, 79) derart entlang einer Translationsachse bewegt wird, dass der Impuls des auf das Werkzeug wirkenden Schlages we- nigstens teilweise kompensiert wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Magnetpuls (77) in einem mit dem Werkzeug (13) wirkverbundenen und mit einem Schlagbolzen (25) verbundenen Schlagwerk- Wirbelstromempfänger (37) ein Wirbelstrom (85) erzeugt wird, und in Abhängig- keit des Wirbelstroms (85) ein dem Magnetpuls entgegengerichteter Gegen- Magnetpuls (78) erzeugt wird und der Schlagwerk-Wirbelstromempfänger (37) in Abhängigkeit des Magnetpulses (77, 79) entlang der Schlagachse (30) bewegt wird und so einen Schlag erzeugt, und der Schlag mindestens mittelbar an das Werkzeug (13) abgegeben wird. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (39) und der das Werkzeug (1 1 , 12, 13) antreibende Schlagwerk-Wirbelstromempfänger (36, 37) durch denselben Wirbelstromerzeuger (24, 26, 28, 29, 52, 76) angetrieben werden. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlags in ein Drehbewegen (37) des Werkzeugs (1 1 ) um die Schlagachse (30) überführt wird. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromerzeuger (24, 26, 28, 29, 52, 76) den Magnetpuls mit ansteigender Pulsamplitude zu erzeugt. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromerzeuger (24, 26, 28, 29, 52, 76, 98, 104) einen Gesamtpuls (1 13) zum Erzeugen eines Schlages einer Folge von Schlägen erzeugt, wobei der Gesamtpuls einen Wechselstrompuls (1 14) zum Erzeugen des Wirbelstroms und einen an den Wechselstrompuls (1 14) anschließenden Gleichstrompuls (1 15) zum Zurückziehen des Wirbelstromempfängers (100) umfasst. |
Titel
Handwerkzeug mit einem Gegenschwinger
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere einen Schlaghammer, Bohrhammer oder einen Elektromeißel. Das Handwerkzeug weist ein Schlagwerk auf. Bevorzugt weist das Handwerkzeug einen mit dem Schlagwerk wirkverbundenen Werkzeughalter auf. Der Werkzeughalter ist bevorzugt ausgebildet, ein Werkzeug, beispielsweise einen Meißel, insbesondere trennbar aufzunehmen. Das Handwerkzeug weist einen Gegenschwinger auf, wobei der Gegenschwinger ausgebildet ist, eine von dem Schlagwerk entlang einer Schlagachse insbesondere durch ein Hin- und Herbewegen erzeugte Kraft wenigstens teilweise zu kompensieren.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Handwerkzeugen mit einem Gegenschwinger weist das Handwerkzeug im Falle eines Luftfederschlagwerks einen Antrieb mit einem Exzenter auf, wobei der Exzenter mit einem Arbeitskolben gekoppelt ist. Der Antrieb treibt im Falle eines Handwerkzeugs mit einem Gegenschwinger auch den Gegenschwinger an, welcher mittels des Antriebs entlang einer Translationsachse hin- und herbewegt wird und durch das Hin- und Herbewegen phasenversetzt zu einer Hin- und Herbewegung des Arbeitskolbens bewegt wird und so einen Impuls des Arbeitskolben wenigstens teilweise kompensieren kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist das Handwerkzeug der eingangsgenannten Art wenigstens einen Wirbelstromerzeuger und einen entlang einer Translationsachse beweglich gelagerten und mit dem Gegenschwinger verbundenen - oder durch den Gegenschwinger gebildeten - Wirbelstromempfänger auf. Bevorzugt ist der Wirbelstromerzeuger ausgebildet, einen Magnetpuls derart zu erzeugen, dass in dem Wirbelstromempfänger ein Wirbelstrom erzeugt werden kann, und der Wirbelstromempfänger in Abhängigkeit des Wirbelstroms einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls erzeugen kann und so vom Wirbelstromerzeuger abgestoßen werden und entlang der Translationsachse eine die Kraft wenigstens teilweise kompensierende Gegenbewegung erzeugen kann.
Durch den mittels des Wirbelstromerzeugers angetriebenen Gegenschwinger kann der Gegenschwinger vorteilhaft von dem Schlagwerk mechanisch entkoppelt angetrieben werden. Ein Antrieb und eine Phasensteuerung des Gegenschwingers kann vorteilhaft von einer Steuereinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Sensorsignal gesteuert erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wirbelstromempfänger insbesondere als Ganzes durch den Gegenschwinger gebildet, oder der Gegenschwinger weist den Wirbelstromempfänger auf. Der Wirbelstromempfänger kann beispielsweise durch eine elektrisch insbesondere gut leitfähige Platte, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, gebildet sein, wobei die Platte mit dem Gegenschwinger, beispielsweise einem bevorzugt zylindrisch geformten Eisen- oder Stahlgewicht, verbunden ist. Ein als Ganzes gebildeter Gegenschwinger ist beispielsweise insbesondere einstückig ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisen oder Stahl gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist das Schlagwerk als Wirbelstrom-Schlagwerk ausgebildet. Bevorzugt weist das Schlagwerk einen im Erfassungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordneten Schlagwerk- Wirbelstromempfänger, bevorzugt in Form eines mit einem Werkzeug wirkver- bindbar ausgebildeten Schlagbolzens oder eines Ankers auf.
In einer anderen Ausführungsform weist das Schlagwerk einen im Erfassungsbereich des Wirbelstromerzeugers angeordneten Schlagwerk- Wirbelstromempfänger in Form eines Werkzeugs auf.
Der Wirbelstromerzeuger ist bevorzugt ausgebildet, einen Magnetpuls derart zu erzeugen, dass in dem Schlagwerk-Wirbelstromempfänger ein Wirbelstrom erzeugt werden kann, und der Schlagwerk-Wirbelstromempfänger in Abhängigkeit des Wirbelstroms einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen- Magnetpuls erzeugen kann, so dass der Schlagwerk-Wirbelstromempfänger von dem Wirbelstromerzeuger abgestoßen werden und entlang der Schlagachse einen Schlag erzeugen kann.
Bevorzugt weist das Werkzeug in Form eines Schlagwerk- Wirbelstromempfängers eine im Wirkungsbereich des Schlagwerk- Wirbelstromerzeugers angeordnete elektrisch insbesondere gut leitfähige Platte auf. Die elektrisch leitfähig Platte ist beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium gebildet. Durch das so ausgebildete Wirbelstrom-Schlagwerk braucht das Schlagwerk vorteilhaft weniger bewegliche Teile aufweisen als ein Luftfeder- Schlagwerk. Denkbar ist auch ein einstückig ausgebildetes Werkzeug als Wirbel- Stromempfänger, welches beispielsweise aus Eisen oder Stahl gebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs verlaufen die Translationsachse des Gegenschwingers und die Schlagachse zueinander koaxial. Dadurch kann vorteilhaft eine den Impuls des Werkzeugs kompensierende Gegenbewegung hebelfrei erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Handwerkzeug ausgebildet, den
Gegenschwinger und das Werkzeug mit demselben Magnetpuls anzutreiben. Dadurch kann vorteilhaft ein Wirbelstromerzeuger eingespart werden. Weiter vorteilhaft kann derselbe Wirbelstromerzeuger zum Antreiben des Gegenschwingers und des Werkzeugs.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Handwerkzeug ausgebildet, den insbesondere ferromagnetisch ausgebildeten Gegenschwinger mittels eines Magnetpulses anzuziehen und wieder in eine Ausgangslage zurück zu bewegen.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Schlagwerk und/oder das Werkzeug ausgebildet, wenigstens einen Teil der Schlagenergie des Schlages in ein Dreh- bewegen des Werkzeugs um die Schlagachse zu überführen. Das Schlagwerk kann dazu bevorzugt das Werkzeug aufweisen. Das Werkzeug, insbesondere ein Meißel, kann dazu beispielsweise in einem Bereich, welcher insbesondere zum Empfangen eines Magnetpulses und zum Erzeugen des Wirbelstroms ausgebildet ist, eine Oberfläche aufweisen, welche entlang der Schlagachse schrauben- förmig ausgebildet ist. Durch die schraubenförmige Ausbildung der Oberfläche wird zum Abstoßen des Schlagwerk-Wirbelstromempfängers von dem Wirbelstromerzeuger weg vorteilhaft eine Magnetfeldverteilung gebildet, welche während des Abgestoßenwerdens von dem Wirbelstromerzeuger, dem Wirbelstromempfänger und bevorzugt zusätzlich dem Werkzeug einen Drehimpuls überträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs weist der Wirbelstromerzeuger eine Flachspule auf, deren Spulenwindungen sich mit einem von der Schlagachse radial nach außen zunehmenden Windungsradius erstrecken. Durch diese Ausbildung des Wirbelstromerzeugers kann der Wirbelstromerzeuger vorteilhaft besonders Platz sparend ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spulenwindungen der Flachspule aus Litze gebildet. Dadurch kann die Spule, insbesondere aufgrund eines Skineffektes, besonders effizient den Magnetpuls erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs erstrecken sich die Spulenwindungen der Flachspule in einem Längsabschnitt entlang der Schlagachse derart schraubenförmig, dass das Werkzeug zusätzlich zu einem Transla- tionsbewegen entlang der Schlagachse ein Drehbewegen um die Schlagachse ausführen kann. Dadurch kann das Werkzeug zusätzlich wenigstens abschnittsweise in Rotationsumfangsrichtung eine Bohrbewegung ausführen.
Durch diese Ausführungsform der Flachspule kann der Schlagwerk- Wirbelstromempfänger, insbesondere ein Schlagbolzen oder das Werkzeug, im Bereich eines Endes mit einer ebenen Fläche ausgebildet sein, welche sich im Wirkungsbereich des Wirbelstromerzeugers befindet und welche dem Wirbelstromerzeuger zugewandt ist. Weiter vorteilhaft kann durch die so ausgebildete Flachspule ein Drehimpuls auf das Werkzeug übertragen werden, so dass das Werkzeug zusätzlich zu einer Schlagbewegung auch eine Drehbewegung ausführen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist die Flachspule zum Erzeugen des Magnetpulses mit einem Kondensator verbunden. Die Flachspule und der Kondensator bilden miteinander elektromagnetisch einen Resonanzkreis. Dadurch kann der Magnetpuls besonders effizient erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist das Schlagwerk ein Luftfederschlagwerk. Dadurch kann vorteilhaft ein Handwerkzeug mit einem Luftfederschlagwerk mittels eines wirbelstromgetriebenen Gegenschwingers besonders aufwandsgünstig mit dem Gegenschwinger versehen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gegenschwinger mittels einer Luftfeder mit dem Werkzeug verbunden und zusammen mit dem Werkzeug über die Luftfeder eine Schwingung erzeugen kann. Dazu kann ein von einer Gegenschwinger-Aufnahme eingeschlossenes Lumen, weiter bevorzugt über ein Lu- men eines Rohrs, mit einem von der Werkzeugaufnahme umschlossenen Lumen verbunden sein. Bevorzugt ist das Werkzeug mit dem Gegenschwinger über das Lumen oder zusätzlich über das Lumen des Rohrs in Resonanz.
Das Handwerkzeug weist bevorzugt einen Handgriff auf, mit dem das Handwerk- zeug von einer erwachsenen Hand oder mit zwei Händen gehalten werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines mindestens schlagend, bevorzugt zusätzlich bohrend ausgebildeten Handwerkzeugs, bei dem ein Impuls eines auf ein Werkzeug wirkenden Schlages mittels eines Gegenschwingers wenigstens teilweise kompensiert wird, wobei ein Magnetpuls in Abhängig- keit eines Erregerstromes erzeugt wird und in Abhängigkeit des Magnetpulses in dem Gegenschwinger ein Wirbelstrom erzeugt wird, wobei der Wirbelstrom einen dem Magnetpuls entgegengerichteten Gegen-Magnetpuls erzeugt und der Gegenschwinger so durch den Magnetpuls derart entlang einer Translationsachse bewegt wird, dass der Impuls des auf das Werkzeug wirkenden Schlages we- nigstens teilweise kompensiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erzeugt der Magnetpuls in einem mit dem Werkzeug wirkverbundenen Schlagwerk-Wirbelstromempfänger einen Wirbelstrom, wobei in Abhängigkeit des Wirbelstroms ein dem Magnetpuls entgegengerichteter Gegen-Magnetpuls erzeugt wird und der Schlagwerk- Wirbelstromempfänger in Abhängigkeit des Magnetpulses entlang der Schlagachse bewegt wird und so einen Schlag erzeugt, und der Schlag mindestens mittelbar an ein Werkzeug abgegeben wird. Der Schlagwerk-Wirbelstromempfänger ist bevorzugt mit einem Schlagbolzen verbunden, wobei der Schlag von dem Schlagbolzen auf das Werkzeug übertragen werden kann. Dadurch kann vorteil- haft ein gewöhnliches Werkzeug über den Schlagbolzen mit dem Wirbelstromerzeuger wirkverbunden werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden der Gegenschwinger und der das Werkzeug antreibende Schlagwerk- Wirbelstromempfänger durch denselben Wirbelstromerzeuger angetrieben. Bevorzugt wird bei dem Verfahren wenigstens einen Teil der Schlagenergie des
Schlags in ein Drehbewegen des Werkzeugs um die Schlagachse überführt. Dadurch kann zusätzlich zur Schlagbewegung eine Bohrbewegung erzeugt werden.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen für ein Handwerkzeug ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmalen, sowie aus den in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmalen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 1 für ein Handwerkzeug. Das Handwerkzeug kann beispielsweise ein Schlaghammer oder Elektromeißel sein.
Das Schlagwerk 1 weist eine Aufnahmevorrichtung 14 für ein Werkzeug 12 auf. Das Werkzeug 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Meißel ausgebildet. Die Aufnahmevorrichtung 14 ist ausgebildet, den Meißel 12 derart zu führen, dass der Meißel 12 entlang einer Schlagachse 30 hin- und herbewegt werden kann.
Die Aufnahmevorrichtung 14 ist beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet, und umschließt ein zylinderförmiges Lumen, in dem das Werkzeug, insbesondere Meißel, wenigstens teilweise geführt werden kann.
Das Schlagwerk 1 weist auch einen Wirbelstromantrieb auf. Der Wirbelstroman- trieb weist eine elektrische Spule mit Spulenwindungen auf, von denen die Spulenwindungen 24 und 26 beispielhaft bezeichnet sind. Die Spule ist als Flachspule ausgebildet, welche in diesem Ausführungsbeispiel Spulenwindungen aus einem elektrisch insbesondere gut leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer aufweist. Die Spulenwindungen der Spule weisen in diesem Ausführungsbeispiel ei- nen rechteckigen Querschnitt auf. Die Spule ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flachspule ausgebildet, welche mit einem Spulenträger 22 verbunden ist. Der Spulenträger 22 ist beispielsweise aus mit Epoxidharz gebundenen Glasfasern oder aus einem keramischen Material gebildet. Die Flachspule und der Spulenträger 22 erstrecken sich jeweils in einer Ebene, welche senkrecht zur Schlag- achse 30 verläuft.
Die Spule mit Spulenwindungen 24 und 26 ist ausgebildet, stromdurchflossen einen Magnetpuls zu erzeugen, welcher im Wirkungsbereich der Spule in einem Wirbelstromempfänger 36 einen Wirbelstrom erzeugen kann. Der Wirbelstromempfänger 36 ist als elektrisch gut leitfähige Platte ausgebildet, beispielsweise aus Kupfermaterial, welche in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Werkzeug, insbesondere dem Meißel 12 verbunden ist. Das Werkzeug, insbesondere der Meißel 12 kann in diesem Ausführungsbeispiel aus einem harten, weniger gut e- lektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Stahl ausgebildet sein. Der in dem Wirbelstromempfänger 36 erzeugte Wirbelstrom erzeugt einen eigenen Gegen-Magnetpuls, welcher mit dem von der Spule erzeugten Magnetpuls zusammenwirkt, wobei der Magnetpuls der Spule und der von dem Wirbelstrom erzeugte Gegen-Magnetpuls einander abstoßen. So wird sowohl bewirkt, dass durch die Abstoßung der Meißel 12 entlang der Schlagachse 30 bewegt wird, als auch im Bereich des zur Spule zugewandten Meißelendes, also im Bereich des Wirbelstromempfängers 36, eine Stoßwelle erzeugt wird, welcher sich als entlang der Schlagachse 30 im Meißel 12 ausbreitende Stoßwelle 34, insbesondere Lon- gitudinalwelle, von dem Wirbelstromempfänger zu einer Meißelspitze hin bewegt.
Zwischen der Werkzeugaufnahme 14, welche in diesem Ausführungsbeispiel als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, und dem Spulenträger 22, befindet sich entlang der Schlagachse 30 eine Deckplatte 19, welche im Bereich der Spule einen Durchbruch aufweist, so dass Magnetfeldlinien, welche von der Spule erzeugt worden sind, durch den Durchbruch hindurch zum Schlagwerk- Wirbelstromempfänger gelangen können. Die Deckplatte 19 ist beispielsweise aus Stahl ausgebildet und ragt mit einem Vorsprungsbereich quer zur Schlagachse 30 radial nach innen, so dass das Werkzeug 12, insbesondere der Meißel, beim Zurückbewegen entgegen der Spule formschlüssig gegen die Deckplatte 19 anschlagen kann und somit gegen ein Weiterbewegen aufgehalten wird.
Zwischen der Deckplatte 19 und dem Spulenträger 22 ist entlang der Schlagachse 30 ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein scheibenförmig ausgebildetes Piezoelement 18 angeordnet. Das scheibenförmige Piezoelement 18 weist einen Durchbruch auf, durch den Magnetfeldlinien des von der Spule erzeugten Magnetpulses hindurchtreten können. Das Piezoelement 18 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines von dem Werkzeug 12 über die Deckplatte 19 auf das Piezoelement 18 ausgeübten Druckes ein Beschleunigungssignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben.
Das Handwerkzeug kann beispielsweise in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals die Spule zum Aussenden eines Magnetpulses bestromen. So kann dabei bei einer Anwendung des Handwerkzeugs in Abhängigkeit von einem auf das Werkzeug 12, insbesondere die Meißelspitze wirkenden Druckes ein Schlag des Schlagwerkzeugs ausgelöst werden. Zusätzlich dazu kann in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals ein Rückbewegen des Werkzeugs und/oder eine an einem Werkzeugende reflektierte Stoßwelle erfasst werden, und in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals - beispielsweise gesteuert durch eine Steuereinheit - ein Auslösen eines weiteren Schlages erfolgen.
Das Schlagwerk 1 weist auch einen Gegenschwinger 39 auf, welcher mit einem Wirbelstromempfänger 35 verbunden ist. Der Wirbelstromempfänger 35 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem insbesondere gut elektrisch leitfähigen
Material gebildet, beispielsweise Kupfer. Das Schlagwerk 1 weist auch eine Gegenschwinger-Aufnahme 15 auf, welche mit dem Spulenträger 22 verbunden ist. Die Gegenschwinger-Aufnahme 15 ist ausgebildet, den Gegenschwinger 39 entlang der Schlagachse 30 in einem Lumen 31 zu führen. Das Lumen 31 ist im Be- reich eines Endes der Gegenschwinger-Aufnahme 15 mit einem Rohr 42 verbunden, wobei das Rohr 42 ein Lumen 33 umschließt und das Lumen 31 mit dem von der Werkzeugaufnahme 14 eingeschlossenen Lumen im Bereich des Spulenträgers 22 verbindet. Das von der Werkzeugaufnahme 14 eingeschlossene Lumen ist somit über das Lumen 33 des Rohrs 42 mit dem Lumen 31 der Ge- genschwinger-Aufnahme 15 verbunden. Die Gegenschwinger-Aufnahme 15 weist im Bereich des Endes eine Feder, insbesondere eine Tellerfeder 44 auf.
Die Feder 44 ist ausgebildet, durch den sich entlang der Schlagachse 30 in Richtung der Feder 44 bewegenden Gegenschwinger 39 komprimiert zu werden und wieder in Richtung der Schlagachse zurück zu stoßen. Wenn der Gegenschwin- ger 39 das Luftvolumen 31 komprimiert, so wird auch das Luftvolumen der 33 in dem Rohr 42 komprimiert.
Das Werkzeug 12 kann so während eines Zurückbewegens in Richtung des Spulenträgers 22 entlang der Schlagachse 30 das Luftvolumen 33 zusammen mit dem Luftvolumen 31 komprimieren und den in Gegenschwinger 39 wieder in die Ausgangslage Zurückbewegen. Das Luftvolumen 31 und das Luftvolumen 33 können gemeinsam mit dem Gegenschwinger 39 ein Feder-Masse-System bilden, dessen Resonanzfrequenz einer Schlagfrequenz des Handwerkzeugs entspricht. Unabhängig oder zusätzlich zu der Luftfeder 33 und 31 kann ein Zurückbewegen des insbesondere ferromagnetisch ausgebildeten Gegenschwingers 39 mittels eines von der Spule mit den Spulenwindungen 24 und 26 erzeugten Magnetpulses bewirkt oder unterstützt werden, so dass der Gegenschwinger 39 von der Spule angezogen und wieder in eine Ausgangslage zurückbewegt werden kann.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 10 eines Handwerk- zeugs. Das Schlagwerk 10 weist wie das Schlagwerk 1 in Figur 1 gleiche Korn- ponenten auf, welche jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die gleichen Komponenten haben die gleichen Funktionen wie die in Figur 1 gezeigten Komponenten mit jeweils gleichen Bezugszeichen. Das Schlagwerk 10 kann anstelle des Schlagwerks 1 mit dem Gegenschwinger 39 und der Gegenschwin- ger-Aufnahme 15, oder zusätzlich mit dem Rohr 42 verbunden sein. Ein Impuls des Werkzeugs 13 oder zusätzlich des Schlagbolzens 25 kann dann durch den Gegenschwinger 39 wenigstens teilweise kompensiert werden.
Anders als das Schlagwerk 1 in Figur 1 weist das Schlagwerk 10 in Figur 2 einen Meißel als Werkzeug 13 des Schlagwerks 10 auf. Das Werkzeug 13 ist - anders als das Werkzeug 12 in Figur 1 - nicht zum Erzeugen eines Wirbelstroms ausgebildet.
Das Schlagwerk 10 weist - anders als in Figur 1 - einen Schlagbolzen 25 auf, welcher entlang der Schlagachse 30 zwischen dem Werkzeug 13 und dem Wirbelstromerzeuger, umfassend den Spulenträger 22 und die Spule, angeordnet ist.
Der Schlagbolzen 25 ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, einen Wirbelstrom in Abhängigkeit des von der Spule erzeugten Magnetpulses zu erzeugen. Der Schlagbolzen 25 weist dazu eine Platte 37, bestehend aus elektrisch bevorzugt gut leitfähigem Material auf, welche entlang der Schlagachse 30 der Spule zugewandt angeordnet ist. Die Platte 37 ist mit dem Schlagbolzen 25 verbunden und bildet einen Bestandteil des Schlagbolzens 25, welcher beispielsweise bis auf den Wirbelstromempfänger aus Stahl gebildet sein kann.
Der Schlagbolzen 25 ist von dem Werkzeughalter 14 aufgenommen und in dem Werkzeughalter 14 beweglich angeordnet. Der Werkzeughalter 14 weist - anders als der Werkzeughalter 14 in Figur 1 - zusätzlich eine Sensorspule 16 auf. Die
Sensorspule 16 ist ringförmig ausgebildet und umschließt ein Lumen, in welchem das Werkzeug 13 wenigstens teilweise hin- und herbeweglich angeordnet ist. Die Sensorspule 16 ist ausgebildet, ein Bewegen des Werkzeugs 13 entlang der Schlagachse 30 - also durch die Sensorspule 16 hindurch - zu erfassen und mit- tels elektromagnetischer Induktion ein Sensorsignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben. Die Sensorspule 16 kann beispielsweise mit einer Steuereinheit verbunden sein, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Sensorsignals die Spule zum Erzeugen eines Schlages zu bestro- men. Das kann beispielsweise derart effizient geschehen, dass die Spule 30 zum Erzeugen eines Schlages erst bestromt wird, wenn das Werkzeug 13 sich voll- ständig entlang der Schlagachse 30 in Richtung Spule gegen den Schlagbolzen 25 bewegt hat und so zum weiteren Vorwärtsbewegen bereit ist. Dadurch kann vorteilhaft Schlagenergie effizient umgesetzt werden, insoweit eine zu früh abgegebene Schlagenergie gegen ein Zurückbewegen des Werkzeugs wenigstens teilweise durch das Zurückbewegen des Werkzeugs 13 aufgehoben werden würde. Anders als mittels des Beschleunigungssensors 18, kann die Steuereinheit mittels der Spule 52 des Wirbelstromerzeugers - gebildet aus der Spule mit den Spulenwindungen 24 und 26 und dem Spulenträger 22 - einen zeitlichen Verlauf der Wirbelstromausbildung in dem Schlagwerk-Wirbelstromempfänger erfassen, ein den Wirbelstrom repräsentierendes Wirbelstromsignal erzeugen und einen weiteren Magnetpuls - beispielsweise als Teil einer zeitlichen Folge von Magnetpulsen - in Abhängigkeit des Wirbelstromsignals erzeugen.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 20 eines Handwerkzeugs. Das Schlagwerk 20 weist einen Wirbelstromerzeuger mit einem Spulen- träger 22 auf, auf dem eine Flachspule angeordnet ist, von deren Spulenwindungen die Spulenwindungen 28 und 29 beispielhaft bezeichnet sind. Die Flachspule ist in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass radial weiter nach außen liegende Spulenwindungen eine sich in Richtung der Schlagachse 30 erstreckende Abmessung aufweisen, welche größer ist als radial weiter innen liegende Spulenwindungen. Die Spule kann so vorteilhaft eine Schraubenform bilden, welche in Figur 4 näher dargestellt ist. Die so mittels der Spule gebildete Schraubenform bewirkt, dass das Werkzeug 1 1 des Schlagwerks 20 in eine Drehbewegung 32 versetzt werden kann, welcher der durch die Stoßwelle 34 verursachten Translationsbewegung entlang der Schlagachse 30 überlagert ist. Das Werkzeug 1 1 kann so während eines Schlagvorgangs gleichzeitig eine bohrende Drehbewegung ausüben. Das Schlagwerk 20 kann anstelle des Schlagwerks 1 mit dem Gegenschwinger 39 und der Gegenschwinger-Aufnahme 15, oder zusätzlich mit dem Rohr 42 verbunden sein. Ein Impuls des Werkzeugs 1 1 kann dann durch den Gegenschwinger 39 wenigstens teilweise kompensiert werden.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine äußere Spulenwindung 29 der in Figur 3 bereits dargestellten Flachspule. Die Spulenwindung 29 erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung zunehmend in Richtung der Schlagachse 30, so dass die Spulenwindung entlang der Schlagachse 30 eine Schraubenform bildet. Die Schraubenform bewirkt, dass das Werkzeug 1 1 bei einem Bestromen der Spule eine Drehbewegung 32 ausführen kann.
Figur 5 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein Schlagwerk eines Handwerkzeugs, welches zum Erzeugen eines Wirbelstroms ausgebildet ist, welcher ein Werkzeug in eine Schlagbewegung versetzen kann. Schaltungsanordnung 50 weist dazu eine Spannungsquelle 60 auf, welche beispielsweise eine Hochspannung von mehreren Kilovolt, bevorzugt wenigstens 7 Kilovolt oder wenigstens 10 Kilovolt aufweist. Die Spannungsquelle 60 ist über einen Widerstand 62 mit einem Anodenanschluss eines Thyristors 58 verbunden. Der Thyristor 58 weist ei- nen Kathodenanschluss auf, welcher mit dem anderen Anschluss der Spannungsquelle 60 verbunden ist. Der Thyristor 58 weist einen Steueranschluss auf, welche über eine Verbindungsleitung 66 mit einer Steuereinheit 56 verbunden ist. Die Steuereinheit 56 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 65 mit einer Sensorspule 16 verbunden. Die Steuereinheit 56 ist ebenfalls eingangsseitig ü- ber eine Verbindungsleitung 64 mit dem Beschleunigungssensor 18 verbunden, welcher in Figur 1 und in Figur 2 gezeigt und bereits erläutert worden ist.
Der Anodenanschluss des Thyristors 58 ist mit einem ersten Anschluss eines Kondensators 54 verbunden. Der Kondensator 54 weist einen zweiten Anschluss auf, welcher mit einem ersten Anschluss einer Spule 52 verbunden ist. Die Spule 52 ist Bestandteil eines in den Figuren 1 und 2 bereits dargestellten Wirbelstromerzeugers, welche ausgebildet ist, stromdurchflossen einen Magnetpuls zu erzeugen. Die Spule 52 weist einen zweiten Anschluss auf, welcher mit dem Kathodenanschluss des Thyristors 58 und auch mit der Spannungsquelle 60 verbunden ist. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 50 wird nun im Fol- genden erläutert:
Wenn das Handwerkzeug, beispielsweise das in Figur 2 dargestellte Handwerkzeug, mit dem Werkzeughalter 13 gegen ein zu bearbeitendes Objekt gedrückt wird, so drückt das Werkzeug 13 gegen den Schlagbolzen 25 und veranlasst den Beschleunigungssensor 18 durch einen auf diesen ausgeübten Druck zum Er- zeugen eines Beschleunigungssignals insbesondere einer Spannung. Der Beschleunigungssensor 18 kann das Beschleunigungssignal über die Verbindungsleitung 64 an die Steuereinheit 56 senden. Die Steuereinheit 56 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals ein Trigger-Signal zu erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 66 auszugeben und so den Thyristor 58 zu zünden. Die Steuereinheit 56 ist über eine Verbindungsleitung 67 mit der Spule 52 verbunden und kann - zusätzlich oder unabhängig von dem Beschleunigungssensor 18 - das Triggersignal in Abhängigkeit eines Signalverlaufs einer durch den Wirbelstrom in der Spule 52 induzierten Spannung erzeugen. So kann beispielsweise verhindert werden, dass der Thyristor 58 gezündet wird, bevor die Stoßwelle zum Schlagwerk-Wirbelstromempfänger 36 oder 37 zurückgekehrt ist oder das Werkzeug 12 oder 13 noch nicht zurückgeschwungen ist. Ein Hubweg des Werkzeugs 12 oder 13 beträgt beispielsweise zwischen drei und vier Millimetern.
Der Kondensator 54, welcher zuvor von der Spannungsquelle 60 über den Wi- derstand 62 mit elektrischer Ladung aufgeladen wurde, kann so seine Ladung über den Thyristor 58, sowie über die mit dem Kondensator in Serie geschaltete Spule 52 entladen. Der Entladestrom des Kondensators 54 - vorzugsweise befindet sich der Kondensator 54 und die Spule 52 in Resonanz - wird in der Spule 52 in einen Magnetpuls umgesetzt.
Der Magnetpuls kann von dem in Figur 1 dargestellten Schlagwerk-
Wirbelstromempfänger 36, von dem in Figur 2 dargestellten Schlagwerk- Wirbelstromempfänger 37 oder von dem in Figur 1 dargestellten Wirbelstromempfänger 35 des Gegenschwingers 39 empfangen werden und dort jeweils einen Wirbelstrom erzeugen, welcher jeweils einen Gegen-Magnetpuls erzeugen kann, so dass der Schlagbolzen 25 oder der Schlagwerk-Wirbelstromempfänger
36 zusammen mit dem Werkzeug 12 entlang der Schlagachse 30 einen Schlag ausüben kann. Ein erneutes Erzeugen eines Triggersignals durch die Steuereinheit 56 kann in Abhängigkeit eines Beschleunigungssignals, eines Sensorsignals der Sensorspule 16 oder eines Signalverlaufs einer durch den Wirbelstrom in der Spule 52 induzierten Spannung erfolgen. Die Steuereinheit 56 ist ausgebildet, den insbesondere ferromagnetisch ausgebildeten Gegenschwinger 39 mittels eines Magnetpulses, insbesondere eines Gleichstrom-Magnetpulses anzuziehen und wieder in eine Ausgangslage zurück zu bewegen. Dazu kann der Thyristor von der Steuereinheit 56 gezündet werden.
Der Widerstand 62 weist einen derartigen Widerstandswert auf, dass während des Zündens des Thyristors 58 der Kondensator 54 über die Spule 52 entladen werden kann, wobei die Spannungsquelle 60 nicht kurzgeschlossen wird.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Wirkungsweise des in den Figuren 1 , 2 und 3 bereits dargestellten Schlagwerks. Figur 6 zeigt dazu eine Anordnung 70, welche eine Spule 76 als Bestandteil eines Wirbelstromerzeugers, eine mit der Spule 76 verbundene Wechselspannungsquelle 80, sowie einen flach ausgebildeten, elektrisch insbesondere gut leitfähigen Wirbelstromempfänger 74, welcher mit einem sich entlang einer Schlagachse 30 längs erstreckenden Werkzeug 72 verbunden ist. Die Wechselspannungsquelle 80 kann einen Strom er- zeugen, welcher während einer Halbwelle der Wechselanspannung - in Figur 6 mittels der Pfeile an der Spule 76 angedeutet - in einer Stromrichtung durch die Spule 76 fließt und so einen Magnetpuls 77 erzeugt. Der Magnetpuls 77 verursacht in dem Wirbelstromempfänger 74 einen Wirbelstrom 85, welcher einen dem Magnetpuls 77 entgegengesetzten Gegen-Magnetpuls 78 erzeugt.
Figur 7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk 90 mit
Wirbelstromantrieb in einer Längsschnittdarstellung. Das Schlagwerk 90 weist einen ferromagnetisch ausgebildeten Becher 92 auf, wobei der Becher mit einem ferromagnetischen Kern 94 im Bereich eines Becherbodens des Bechers 92 magnetisch leitfähig verbunden ist, so dass ein magnetischer Fluss von dem Kern in eine Becherwand fließen kann. Der Kern 94 ist in diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich vom Becherboden bis hin zu einem Becherrand, so dass sich zwischen einer äußeren Zylinderwand des Kerns und einer Becherinnenwand ein - quer zu einer Schlagachse 30 - ringförmiger Luftspalt gebildet ist. Die Becherinnenwand ist beispielsweise kegelab- schnittsförmig gebildet, so dass ein den Luftspalt bildendes Volumen einen Kegelabschnitt mit einem äußeren Kegelmantel und einen den Kern 94 umgebenden zylinderförmigen Innenmantel aufweist.
In dem so gebildeten Luftspalt ist ein Hohlzylinderförmiger, in diesem Ausführungsbeispiel becherförmiger ferromagnetisch ausgebildeter Anker 100 als Wir- belstromempfänger hin- und herbeweglich angeordnet, wobei eine Becherwand
101 des Ankers 100 in den Luftspalt 96 eintaucht. Der Anker weist im Bereich eines Endes eine Schlagnase 102 auf, welche ausgebildet ist, bei einem Bewegen des Ankers 100 entlang der Schlagachse 30 einen Schlag an ein Werkzeug 13 abzugeben. Der Kern ist von einer elektrischen Zylinderspule umgeben, deren magnetische Feldlinien im bestromten Zustand im Inneren der Spule 98 entlang oder parallel zur Schlagachse 30 im Kern 94 verlaufen. Die Spule 98 ist mit einer Stromquelle 106 verbunden, welche ausgebildet ist, einen Wechselstrompuls zum Erzeugen eines Magnetpulses zum Austreiben des Ankers 100 zu erzeugen und so einen Wirbelstrom in dem Anker 100, insbesondere in der Becherwand 101 zu erzeugen, wodurch der Anker aus dem Luftspalt entlang der Schlagachse 30 herausbewegt wird und mit der Schlagnase 102 einen Schlag an das Werkzeug 13 abgeben kann. Das Werkzeug 13 ist in einer Werkzeugaufnahme 14 insbesondere hin- und herbeweglich gehalten. Das Schlagwerk kann zusätzlich zur Spule 98 eine an einer Stirnseite des Kerns 94 angeordnete Flachspule 104 aufweisen, welche beispielsweise mit der Spule 98 in Serie geschaltet ist oder zur Spule 98 parallel mit der Stromquelle 106 verbunden ist. Die Flachspule 104 kann einen zusätzlichen Wirbelstrom in einem Becherboden des Ankers 100 erzeugen, was die Schlagenergie des Ankers verstärkt. Die konische Form des Luftspaltes bewirkt eine anwachsende magnetische Feldstärke des von der Spu- le 98 erzeugten Magnetfeldes im Luftspalt 96 beginnend vom Becherboden bis hin zum Becherrand des Bechers 92, so dass der Anker 100 mit zunehmendem Austritt aus dem Luftspalt 96 eine gleichbleibende oder zunehmende auf die Becherwand 101 wirkende Austriebskraft erfährt.
Figur 8 zeigt das in Figur 7 dargestellte Schlagwerk 90, bei dem der Anker sich entlang der Schlagachse 30 aus dem Luftspalt 96 teilweise herausbewegt hat und gegen das Werkzeug 13 schlägt. Der Anker ist in Figur 8 in einer Stellung 100' dargestellt. Die Stromquelle 106 ist ausgebildet, anschließend an den Wechselstrompuls - oder nach einer Pulspause - zum Austreiben des Ankers einen Gleichstrompuls zu erzeugen und mittels des Gleichstrompulses den Anker in den Luftspalt 97 zurückzuziehen. Durch periodisches Erzeugen eines Gesamtpulses oder eines Pulspaares umfassend einen Wechselstrompuls und einen Gleichstrompuls, können so periodisch aufeinanderfolgende Schläge erzeugt werden.
Das Schlagwerk 90 kann wie das Schlagwerk in Figur 1 mit einem wirbelstrom- getriebenen Gegenschwinger verbunden sein.
Figur 9 zeigt ein Diagramm mit einer Zeitachse 1 10 und einer Amplitudenachse 1 12, in dem ein Ausführungsbeispiel für einen zuvor beschriebenen Gesamtpuls 1 13 umfassend einen Wechselstrompuls 1 14 und einen an den Wechselstrompuls 1 14 anschließenden Gleichstrompuls umfasst. Der Wechselstrompuls 1 14 weist eine Wechselstrompulsdauer 1 16 auf und der Gleichstrompuls 1 15 weist eine Gleichstrompulsdauer 1 18 auf. Das Verhältnis der Wechselstrompulsdauer 1 16 zu der Gleichstrompulsdauer 1 18 beträgt beispielsweise 3 : 1 , so dass die Wechselstrompulsdauer 1 16 des Wechselstrompulses 1 14 drei viertel einer Gesamtpulsdauer eines Gesamtpulses 1 13 zum Erzeugen eines Schlages beträgt, und die Gleichstrompulsdauer 1 18 des Gleichstrompulses 1 15 ein viertel der Ge- samtpulsdauer beträgt. Eine Schlagfrequenz kann beispielsweise 50 Hertz betragen. Die Gesamtpulsdauer beträgt beispielsweise 20 Millisekunden, die Wechselstrompulsdauer 1 16 beträgt dann 15 Millisekunden und die Gleichstrompulsdauer 1 18 fünf Millisekunden. Eine Modulationsfrequenz des Wechselstrom- pulses 1 14, also eine Wechselstromfrequenz des Wechselstrompulses 1 14 beträgt beispielsweise wenigstens oder genau 10 Kilohertz.