Stand der Technik

Es sind bereits Schlagwerkeinheiten, insbesondere für Bohr- und/oder Schlaghämmer, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Antriebseinheit und/oder ein pneumatisches Schlagwerk zu steuern und/oder zu regeln, bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Schlagwerkeinheit, insbesondere für einen Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Antriebseinheit und/oder ein pneumatisches Schlagwerk zu steuern und/oder zu regeln.

Es wird eine Drucksensoreinheit vorgeschlagen, die zu einer Messung eines Druckverlaufs zu einer Erkennung zumindest eines Schlagwerkzustands vorgesehen ist. Unter einer„Schlagwerkeinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zum Betreiben des Schlagwerks vorgesehen ist. Die Schlagwerkeinheit kann insbesondere eine Steuereinheit aufweisen. Die Schlagwerkeinheit kann eine Antriebseinheit und/oder eine Getriebeeinheit aufweisen, die zu einem Antrieb des Schlagwerks vorgesehen ist. Unter einer„Steuereinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung der Schlagwerkeinheit verstanden werden, die zu einer Steuerung und/oder Regelung insbesondere der Antriebseinheit und/oder des Schlagwerks vorgesehen ist. Die Steuereinheit kann bevorzugt als elektrische, insbesondere als elektronische Steuereinheit ausgebildet sein. Unter einem„Bohr- und/oder Schlaghammer" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Werkzeugma- schine verstanden werden, die zu einer Bearbeitung eines Werkstücks mit einem sich drehenden oder nicht drehenden Werkzeug vorgesehen ist, wobei das Werkzeug durch die Werkzeugmaschine mit Schlagimpulsen beaufschlagt werden kann. Bevorzugt ist die Werkzeugmaschine als von einem Benutzer von Hand geführte Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Unter einem„Schlagwerk" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest ein Bauteil aufweist, das zu einer Erzeugung und/oder Übertragung eines Schlagimpulses, insbesondere eines axialen Schlagimpulses, auf ein in einem Werkzeughalter angeordnetes Werkzeug vorgesehen ist. Ein sol- ches Bauteil kann insbesondere ein Schläger, ein Schlagbolzen, ein Führungselement, wie insbesondere ein Hammerrohr, und/oder ein Kolben, wie insbesondere ein Topfkolben, und/oder ein weiteres, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Bauteil sein. Der Schläger kann den Schlagimpuls direkt auf das Werkzeug übertragen oder bevorzugt indirekt. Bevorzugt kann der Schläger den Schlagimpuls auf einen Schlagbolzen übertragen, der den Schlagimpuls auf das

Werkzeug überträgt. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Die„Drucksensoreinheit" kann insbesondere einen Drucksensor und eine Signalverarbeitungseinheit enthalten. Unter einem„Druckverlauf" soll insbesondere ein zeitlicher Verlauf eines Drucks, insbesondere des Drucks in einem Raum, verstanden werden. Unter einem„Schlagwerkzustand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebsmodus oder ein Betriebszustand des Schlagwerks verstanden werden. Unter einem„Betriebsmodus" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Konfiguration des Schlagwerks verstanden werden, in der es für einen bestimm- ten Betriebszustand vorgesehen ist, insbesondere für einen Schlagbetrieb oder einen Leerlaufbetrieb. Unter einem„Betriebszustand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebsverhalten des Schlagwerks verstanden werden, wie insbesondere der Schlagbetrieb oder der Leerlaufbetrieb. Der Fachmann kennt weitere das Betriebsverhalten des Schlagwerks bestimmende Betriebszu- stände, insbesondere eine Schlagstärke und eine Schlagfrequenz. Unter dem

„Schlagbetrieb" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand des Schlagwerks verstanden werden, in dem vom Schlagwerk bevorzugt regelmäßige Schlagimpulse ausgeübt werden. Bevorzugt ist das Schlagwerk in einem Schlagmodus zu dem Schlagbetrieb vorgesehen. Unter„regelmäßig" soll in die- sem Zusammenhang insbesondere wiederkehrend verstanden werden, insbesondere mit einer vorgesehenen Frequenz. Unter dem„Leerlaufbetrieb" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand des Schlagwerks verstanden werden, der durch Ausbleiben von regelmäßigen Schlagimpulsen gekennzeichnet ist und/oder in dem vom Schläger auf den Schlagbolzen nur sehr schwache Schlagimpulse ausgeübt werden. Unter„sehr schwach" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Schlagstärke weniger als 50%, bevorzugt weniger als 25%, besonders bevorzugt weniger als 10% der Schlagstärke im Schlagbetrieb entspricht. Bevorzugt ist das Schlagwerk im Leerlaufmodus zu dem Leerlaufbetrieb vorgesehen. Das Schlagwerk kann bevorzugt über geeignete Vorrichtungen verfügen, mit dem es zwischen dem Leerlaufmodus und dem Schlagmodus umgeschaltet werden kann. Solche Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere kann das Schlagwerk eine Steuerhülse enthalten, die dazu vorgesehen ist, im Leerlaufmodus Leerlauföffnungen zumindest weitgehend freizugeben und im Schlagmodus die Leerlauföffnungen zumindest weitgehend zu verschließen. Unter„weitgehend" soll in die- sem Zusammenhang zumindest zu mehr als 50%, bevorzugt zumindest zu mehr als 80% verstanden werden. Unter„Leerlauföffnungen" sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Öffnungen, insbesondere im Hammerrohr, verstanden werden, die dazu vorgesehen sind, einen Druckausgleich eines Kompressionsraums mit einem angrenzenden Raum zuzulassen. Unter einem„Kompressions- räum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein von dem Kolben und dem

Schläger begrenzter Raum, insbesondere im Hammerrohr, verstanden werden. Im Schlagmodus kann der Kolben den Schläger durch eine Kolbenbewegung durch Kompression des im Kompressionsraum eingeschlossenen Volumens in einer Schlagrichtung in Richtung des Schlagbolzens beschleunigen. Der Kolben wird bevorzugt mit einer Schlagfrequenz und/oder einer Schlagwerkdrehzahl zyklisch in Schlagrichtung und entgegen der Schlagrichtung bewegt. Unter einer „Schlagwerkdrehzahl" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Drehzahl eines Exzenters verstanden werden, der den Kolben bevorzugt über einen Pleuel bewegt. Führt der Kolben bei einer Exzenterumdrehung einen Bewe- gungszyklus aus, entspricht die Schlagwerkdrehzahl der Schlagfrequenz. Die

Begriffe sind in der Folge äquivalent zu verstehen. Im Leerlaufmodus sind die Leerlauföffnungen zumindest weitgehend geöffnet, so dass bei durch Änderung eines Abstands zwischen dem Kolben und Schläger entstehenden Volumenveränderungen des Kompressionsraums Luft durch die Leerlauföffnungen entwei- chen und/oder in den Kompressionsraum einströmen kann. Die Kolbenbewegung führt dann zu keiner oder nur einer geringen Kompression eines Volumens im Kompressionsraum, so dass der Schläger durch die Kolbenbewegung höchstens geringfügig beschleunigt wird. Unter einer„geringfügigen Beschleunigung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Beschleunigung verstanden werden, die zu einem Leerlaufbetrieb des Schlagwerks führt. Der Schlagwerkzustand kann durch eine Messung des Druckverlaufs vorteilhaft erkannt werden. Insbesondere kann der Schlagmodus und/oder der Schlagbetrieb und/oder die Schlagfrequenz vorteilhaft erkannt werden. Auf weitere Sensoren und/oder Mittel zur Erkennung des Schlagwerkzustands kann verzichtet werden. Die Steuereinheit kann auf den Schlagwerkzustand angemessen reagieren. Störungen und/oder abweichende Betriebszustände und/oder Betriebsmodi können erkannt werden.

Die Steuereinheit kann den Schlagwerkzustand zu einer Steuerung und/oder Regelung des Schlagwerks und/oder der Antriebseinheit nutzen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Drucksensoreinheit zur Messung des Druckverlaufs in einem Raum vorgesehen ist, der in zumindest einem Schlagwerkzustand mit zumindest einem von dem Kolben begrenzten Schlagraum und/oder Kompressionsraum in einer Druckverbindung steht. Unter einem „Schlagraum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein von dem Kolben und dem Schlagbolzen begrenzter und/oder ein in Schlagrichtung vor dem Kol- ben liegender Raum, insbesondere im Hammerrohr, verstanden werden. Der

Raum kann insbesondere das Hammerrohr umgeben. Unter einer„Druckverbindung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest eine Verbindung verstanden werden, die zu einem Druckausgleich zwischen zwei Volumen vorgesehen ist, wie insbesondere eine Öffnung, ein Kanal und/oder eine Druckleitung. Bevorzugt kann der Raum zumindest in dem Leerlaufmodus über die Leerlauföffnungen im Hammerrohr mit dem Kompressionsraum in einer Druckverbindung stehen. Bevorzugt kann der Raum zumindest in einem Schlagwerkzustand über Entlüftungsöffnungen im Hammerrohr mit dem Schlagraum in einer Druckverbindung stehen. Unter„Entlüftungsöffnungen" sollen in diesem Zusammenhang ins- besondere Öffnungen, insbesondere im Hammerrohr, verstanden werden, die dazu vorgesehen sind, einen Druckausgleich des Schlagraums mit einem angrenzenden Raum, insbesondere einem Schlagwerkraum, zuzulassen. Unter einem„Schlagwerkraum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Raum verstanden werden, der das Hammerrohr des Schlagwerks zumindest teilweise umgibt. Der Schlagwerkraum kann zumindest teilweise durch ein Schlagwerkgehäuse begrenzt werden. Das Schlagwerkgehäuse kann Teil des Handwerk- zeugmaschinengehäuses und/oder eines Getriebegehäuses sein. Das Getriebegehäuse kann Bestandteil des Handwerkzeugmaschinengehäuses sein. Bevorzugt können die Entlüftungsöffnungen zu einem Druckausgleich des Schlagraums mit dem Schlagwerkraum vorgesehen sein. Bevorzugt können die Leer- lauföffnungen im Leerlaufmodus zu einem Druckausgleich des Kompressionsraums mit dem Schlagwerkraum vorgesehen sein. Die Drucksensoreinheit kann zur Messung des Druckverlaufs im Schlagwerkraum vorgesehen sein. Der Druckverlauf im Schlagwerkraum wird abhängig vom Betriebsmodus insbesondere durch die Bewegung des Kolbens und/oder des Schlägers beeinflusst. Der Druckverlauf kann besonders gut zur einer Erkennung des Schlagwerkzustands geeignet sein. Der Schlagwerkraum steht abhängig vom Betriebsmodus in einer besonders direkten Druckverbindung mit dem Kompressionsraum und dem Schlagraum. Der Druckverlauf im Schlagwerkraum kann für den Schlagwerkzustand besonders charakteristisch sein.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Drucksensoreinheit zur Messung des Druckverlaufs in einem Getrieberaum vorgesehen ist, der in zumindest einem Schlagwerkzustand mit zumindest dem vom Kolben begrenzten Schlagraum und/oder dem Kompressionsraum in einer Druckverbindung steht. Unter einem „Getrieberaum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein bevorzugt an den Schlagwerkraum angrenzender Raum verstanden werden, der insbesondere die Getriebeeinheit der Antriebseinheit umgibt. Die Getriebeeinheit kann insbesondere dazu vorgesehen sein, aus einer Antriebsbewegung eines Motors der Antriebseinheit eine zyklische Bewegung des Kolbens zu erzeugen. Die Getrie- beeinheit kann insbesondere ein Exzentergetriebe und/oder einen Pleuel enthalten. Der Getrieberaum weist bevorzugt eine Druckverbindung mit dem Schlagwerkraum auf, insbesondere über eine oder mehrere Drosselstellen. Unter einer „Drosselstelle" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verengung eines Strömungsquerschnitts in einem Übergangsbereich zwischen zwei Räumen verstanden werden. Der Druckverlauf im Getrieberaum kann durch den Druckverlauf im Schlagwerkraum beeinflusst werden. Der Getrieberaum steht über den Schlagwerkraum mit dem Kompressionsraum und/oder dem Schlagraum in einer Druckverbindung. Der Druckverlauf im Getrieberaum kann für den Schlagwerkzustand charakteristisch sein. Der Getrieberaum und/oder der Schlagraum kann bevorzugt zumindest eine Schlagwerkentlüftung aufweisen. Die Schlagwerkentlüftung ist bevorzugt als Druckausgleichsventil ausgebildet. Die Schlagwerkent- lüftung ist bevorzugt zu einem Druckausgleich des Getrieberaums und/oder des Schlagwerkraums mit einer Umgebung vorgesehen. Insbesondere kann ein Druckausgleich bei einem Überschreiten eines festgelegten Differenzdrucks und/oder über eine Drosselstelle stattfinden. Die Drosselstelle kann dazu vorge- sehen sein, dass sich der Druck im Schlagwerkgehäuse und/oder Getriebegehäuse im Mittel einem Umgebungsdruck angleicht. Die Steuereinheit kann bevorzugt im oder in der Nähe des Getrieberaums angeordnet sein. Die Signalverarbeitungseinheit der Drucksensoreinheit und/oder der Drucksensor der Drucksensoreinheit kann auf einer Platine der Drucksensoreinheit angeordnet sein. Der Drucksensor kann am Messort, an dem der Druckverlauf gemessen werden soll, angeordnet sein, oder bevorzugt eine Druckverbindung zum Messort aufweisen. Die Druckverbindung kann als Kanal, Rohr oder bevorzugt als Schlauch ausgebildet sein. Ein Messschlauch kann von der Drucksensoreinheit zum Messort führen. Eine Anordnung der Drucksensoren kann besonders kosten- günstig sein. Der Drucksensor kann besonders gut geschützt angeordnet sein.

Ein Verschmutzen des Drucksensors, insbesondere mit Schmierstoffen aus dem Getrieberaum und/oder dem Schlagwerkraum, kann vermieden werden. Bevorzugt kann der Messort und/oder der Drucksensor in der oder im Bereich der Schlagwerkentlüftung angeordnet sein. Die Schlagwerkentlüftung kann vor Ver- schmutzung insbesondere durch Schmierstoffe geschützt sein. Ein Schutz vor

Verschmutzung durch Schmierstoffe kann den Drucksensor und die Schlagwerkentlüftung schützen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Amplitude des Druckverlaufs auszuwerten. Unter einer„Amplitude" soll in diesem

Zusammenhang insbesondere eine maximale Auslenkung des Druckverlaufs während eines Zeitintervalls zwischen einem Minimum und einem Maximum verstanden werden. Das„Zeitintervall" entspricht bevorzugt zumindest dem Zeitintervall eines Schlagzyklus und ist bevorzugt kürzer als 50 Schlagzyklen, beson- ders bevorzugt kürzer als 10 Schlagzyklen. Unter einem„Schlagzyklus" soll ein

Zeitabstand zweier Schlagimpulse im Schlagbetrieb und/oder einer zyklischen Kolbenbewegung mit der Schlagfrequenz und/oder der Schlagwerkdrehzahl im Schlagbetrieb oder im Leerlaufbetrieb verstanden werden. Der Druck kann insbesondere durch Bewegungen des Schlägers und/oder des Kolbens und/oder Bewegungen weiterer Bauteile, die das Volumen des Schlagwerkraums und/oder

Getrieberaums und/oder weiterer, mit dem Schlagwerkraum und/oder Getriebe- räum in Druckverbindung stehender Räume beeinflussen, schwanken. Die Amplitude kann insbesondere durch ein Gesamtvolumen der in Druckverbindung stehenden Räume beeinflusst werden. Die Amplitude kann ein besonders gutes Maß sein, einen Schlagwerkzustand zu erkennen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, ein Frequenzspektrum des Druckverlaufs auszuwerten. Unter einem„Frequenzspektrum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Frequenzspektrum des Druckverlaufs während des beschriebenen Zeitintervalls verstanden werden. Frequenzen im Druckverlauf können insbesondere durch Bewegungen des

Schlägers und/oder des Kolbens beeinflusst werden und/oder von der Schlagfrequenz abhängig sein. Insbesondere kann die Steuereinheit das Frequenzspektrum auswerten, indem die Amplitude von definierten Frequenzen im Frequenzspektrum ausgewertet wird. Die definierten Frequenzen können insbesondere die durch die Schlagwerkdrehzahl bestimmte Schlagfrequenz und/oder Vielfache davon sein. Für die Auswertung definierter Frequenzen verfügt die Steuereinheit bevorzugt über Schwellwerte, mit denen die Amplituden verglichen werden. Die Schwellwerte sind bevorzugt einstellbar. Das Frequenzspektrum kann Merkmale enthalten, die besonders dazu geeignet sind, einen Schlagwerkzustand zu er- kennen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Druckverlauf zur Ermittlung des Betriebsmodus zu nutzen. Der Schlagwerkraum und/oder Getrieberaum können im Leerlaufmodus mit dem Schlagraum, im Schlagmodus mit dem Schlagraum und dem Kompressionsraum in Druckverbindung stehen. Ein Gesamtvolumen der in Druckverbindung stehenden Räume kann im Schlagmodus geringer als im Leerlaufmodus sein. Die Amplitude des Druckverlaufs kann im Schlagmodus größer als im Leerlaufmodus sein. Die Steuereinheit kann den Schlagmodus erkennen, wenn die Amplitude größer ist als ein Grenzwert. Der Grenzwert wird bevorzugt so festgelegt, dass er im Leerlaufmodus unterschritten und im Schlagmodus überschritten wird. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Druckverlauf zur Ermittlung eines Betriebsmoduswechsels vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus zu nutzen. Der Schlagbolzen kann bevorzugt im Hammerrohr verschiebbar gelagert sein. Der Schlagbolzen kann bevorzugt mit der Steuerhülse in Verbindung stehen. Wird das Werkzeug gegen ein Werkstück angedrückt, kann das Werkzeug bevorzugt den Schlagbolzen entgegen der Schlagrichtung verschieben, so dass der Schlagbolzen die Steuerhülse entgegen der Schlagrichtung von einer Leerlaufstellung in eine Schlagstellung verschiebt. In der Schlagstellung kann die Steuerhülse die Leerlauföffnung zumindest weitgehend verschließen. Die Verlagerung des Schlagbolzens entgegen der Schlagrichtung kann einen

Abstand zwischen Schlagbolzen und Schläger und damit das im Hammerrohr von Schläger und Schlagbolzen eingeschlossene Volumen des Schlagraums zumindest zeitweise reduzieren. Das Gesamtvolumen von Schlagraum und Schlagwerkraum und/oder Getrieberaum kann zumindest zweitweise reduziert sein. Der Druckverlauf im Schlagwerkraum und/oder Getrieberaum kann zumindest zeitweise einen Druckanstieg aufweisen. Die Steuereinheit kann den Druckanstieg auswerten und ein Umschalten vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus erkennen. Die Steuereinheit kann zuverlässig den Schlagmodus und/oder den Leerlaufmodus des Schlagwerks erkennen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Druckverlauf zur Ermittlung des Betriebszustands zu nutzen. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, aus dem Druckverlauf einen Schlagbetrieb zu erkennen. Insbesondere kann der Schläger bei einem Rückprall vom Schlagbolzen eine Druckwelle verursachen. Die Druckwelle kann das Frequenzspektrum des Druckverlaufs beeinflussen. Insbesondere kann im Schlagbetrieb der Druckverlauf einen Frequenzanteil mit der doppelten Schlagfrequenz aufweisen. Die Steuereinheit kann insbesondere dazu vorgesehen sein, zur Schlagerkennung den Frequenzanteil mit doppelter Schlagfrequenz zu bewerten. Der Schlagbetrieb kann erkannt werden, wenn der Frequenzanteil mit doppelter

Schlagfrequenz größer ist als ein diesem Frequenzanteil zur Bewertung zugeordneter Schwellwert. Der Frequenzanteil kann aus der Messung des Druckverlaufs bevorzugt durch eine Fourier-Transformation ermittelt werden, besonders bevorzugt durch eine 1 -Punkt-Fourier-Transformation mit der doppelten Schlagfrequenz. Ein zuverlässiges Erkennen des Schlagbetriebs kann möglich sein. Insbesondere kann die Steuereinheit im Schlagmodus prüfen, ob sich das Schlagwerk im Schlagbetrieb befindet und/oder ob ein Schlagwerkstart erfolgreich war.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Wechsel von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb die Schlagwerkdrehzahl auf einen Startwert einzustellen. Bevorzugt kann der Startwert vorübergehend zumindest bis zu einem erfolgreichen Schlagwerkstart eingestellt werden. Unter einem„Startwert" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Schlagfrequenz verstanden werden, die zu ei- nem zuverlässigen Starten des Schlagwerks geeignet ist. Unter„zuverlässig" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass bei einem Umschalten des Schlagwerks vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus in mehr als 90%, bevorzugt in mehr als 95%, besonders bevorzugt in mehr als 99% der Fälle der Schlagbetrieb einsetzt. Insbesondere kann eine zu hohe Schlagwerk- drehzahl für einen Schlagwerkstart ungeeignet sei. Ab welcher Schlagwerkdrehzahl ein Schlagwerkstart ausbleibt, kann vom Schlagwerkstyp und insbesondere von einem Umgebungsdruck abhängen. Die Schlagwerkdrehzahl kann im Leerlaufmodus auf einen Leerlaufwert eingestellt sein. Die Schlagwerkdrehzahl kann im Schlagmodus auf einen Arbeitswert eingestellt sein. Der Arbeitswert kann ab- hängig von einem Bearbeitungsmodus und/oder zu bearbeitenden Werkstoff und/oder Werkzeugtyp eingestellt sein. Leerlaufwert und Arbeitswert können identisch sein. Der Leerlaufwert kann erhöht sein, insbesondere um eine bessere Kühlung des Schlagwerks durch eine höhere Drehzahl einer durch die Antriebseinheit angetriebenen Lüftereinheit zu erreichen. Erkennt die Steuereinheit einen Wechsel des Betriebsmodus vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus und der

Wechsel vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb bleibt aus, kann die Steuereinheit die Schlagwerkdrehzahl auf den Startwert absenken. Nach erfolgtem Schlagwerkstart kann die Steuereinheit die Schlagwerkdrehzahl auf den Arbeitswert einstellen. Eine Zuverlässigkeit des Schlagwerks kann erhöht sein. Eine Leistungsfähigkeit des Schlagwerks kann erhöht sein.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Druckverlauf zur Ermittlung eines Wartungszustands zu nutzen. Unter einem „Wartungszustand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verschleiß- zustand des Schlagwerks verstanden werden. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, eine Notwendigkeit von Reparaturen und/oder einer Wartung und einer Reinigung des Schlagwerks zu erkennen. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, den Zustand einer Schlagwerkentlüftung zu ermitteln. Die Schlagwerkentlüftung kann bei korrekter Funktion vermeiden, dass durch einen Temperaturanstieg ein mittlerer Druck im Schlagwerkraum und/oder Getrieberaum ansteigt. Die Steuereinheit kann insbesondere dazu vor- gesehen sein, einen Mittelwert des Druckverlaufs zu bewerten. Steigt der Mittelwert über einen definierten Zeitraum an und/oder überschreitet er einen

Schwellwert, kann die Steuereinheit ein Wartungssignal ausgeben und den Benutzer auf eine Fehlfunktion der Schlagwerkentlüftung hinweisen. Der Fachmann wird anhand des Druckverlaufs weitere sinnvolle Wartungszustände festlegen, die die Steuereinheit dem Benutzer signalisieren kann. Eine Fehlfunktion und/oder beginnende Fehlfunktion kann zuverlässig erkannt werden. Eine Wartung des Schlagwerks kann rechtzeitig erfolgen. Betriebsausfälle können vermieden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Drucksensoreinheit dazu vorgesehen ist, zusätzlich eine Temperatur zu messen. Unter einer„Temperatur" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Umgebungstemperatur am Einsatzort des Schlagwerks verstanden werden. Insbesondere kann der Drucksensor einen Temperatursensor enthalten. Die Temperatur kann einen Einfluss auf den Betrieb des Schlagwerks haben. Insbesondere kann eine Viskosität von Schmierstoffen und/oder eine Reibung der Schlägerbewegung temperaturabhängig sein. Zulässige Arbeitswerte und Startwerte der Schlagwerkdrehzahl können temperaturabhängig sein. Die Steuereinheit kann den Startwert und den Arbeitswert tem- peraturabhängig festlegen. Die Zuverlässigkeit des Schlagbetriebs und/oder des

Schlagwerkstarts kann erhöht sein. Die Leistungsfähigkeit des Schlagwerks kann verbessert werden. Bevorzugt nutzt die Drucksensoreinheit zu einer Temperaturmessung einen Temperatursensor, der zu einer temperaturabhängigen Sensorkompensation des Drucksensors vorgesehen ist. Ein weiterer Temperatur- sensor kann eingespart werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Drucksensoreinheit dazu vorgesehen ist, zusätzlich den Umgebungsdruck zu messen. Unter einem„Umgebungsdruck" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Luftdruck an einem Einsatzort des Schlagwerks verstanden werden. Der Luftdruck kann einen Einfluss auf einen mittleren Druck in den vom Schläger begrenzten Räumen im Hammerrohr haben. Insbesondere kann der Luftdruck einen Einfluss auf den Druck in einem in Schlagrichtung vor dem Schläger angeordneten Raum haben. Der Luftdruck kann insbesondere die Bewegung des Schlägers in Rückholrichtung beeinflus- sen. Insbesondere kann die Bewegung in Rückholrichtung abhängig vom Luftdruck bei zu hohen Schlagwerkdrehzahlen unzuverlässig sein. Insbesondere der zulässige Startwert der Schlagwerkdrehzahl kann luftdruckabhängig sein. Die Steuereinheit kann den Startwert und den Arbeitswert luftdruckabhängig festlegen. Die Zuverlässigkeit des Schlagbetriebs und/oder des Schlagwerkstarts kann erhöht sein. Die Leistungsfähigkeit des Schlagwerks kann verbessert werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Druckverlauf zur Ermittlung der Schlagfrequenz zu nutzen. Insbesondere kann die Steuereinheit die Schlagfrequenz aus dem Frequenzspektrum des Druckverlaufs ermitteln. Das Frequenzspektrum enthält einen Frequenzanteil, der der Schlagfrequenz entspricht. Das Frequenzspektrum kann insbesondere in dem Schlagbetrieb einen weiteren Frequenzanteil enthalten, der der doppelten Schlagfrequenz entspricht. Die Steuereinheit kann die Schlagfrequenz ermitteln, indem sie Maxima des Frequenzspektrums im Bereich der möglichen Schlagfrequenz und/oder im Bereich des doppelten Betrags der möglichen Schlagfrequenz auswertet. Die aus dem Druckverlauf ermittelte Schlagfrequenz kann zur Bestimmung der Schlagwerkdrehzahl genutzt werden und/oder kann für die Steuerung und/oder Regelung der Antriebseinheit genutzt werden. Die aus dem Druckverlauf ermittelte Schlagfrequenz kann als direkte Steuer- und Regelgröße zu einer Drehzahlregelung genutzt werden. Auf einen Sensor zur Bestimmung der Schlagwerkdrehzahl kann verzichtet werden. Bevorzugt kann die aus dem Druckverlauf ermittelte Schlagwerkdrehzahl mit dem Drehzahlsignal der Antriebseinheit verglichen werden. Betriebsstörungen können erkannt werden.

Weiter wird eine Handwerkzeugmaschine mit einer Schlagwerkeinheit mit den beschriebenen Eigenschaften vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschine kann die beschriebenen Vorteile aufweisen.

Weiter wird ein Verfahren zum Betrieb eines Schlagwerks mit den beschriebenen Merkmalen vorgeschlagen. Das Verfahren kann die beschriebenen Vorteile aufweisen.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bohr- und Schlaghammers mit einer erfindungsgemäßen Schlagwerkeinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Leerlaufmodus,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bohr- und Schlaghammers in einem Schlagmodus,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Druckverlaufs in dem Leerlaufmodus in einem Leerlaufbetrieb,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs in dem Schlagmodus in einem Schlagbetrieb und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Frequenzspektrums des Druckverlaufs in dem Leerlaufbetrieb und in dem Schlagbetrieb.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt einen Bohr- und Schlaghammer 12 mit einer Schlagwerkeinheit 10. Die Schlagwerkeinheit 10 umfasst eine Steuereinheit 14, die dazu vorgesehen ist, eine Antriebseinheit 16 eines pneumatischen Schlagwerks 18 zu steuern.

Die Antriebseinheit 16 enthält einen Motor 32 mit einer Getriebeeinheit 34, die über ein erstes Zahnrad 36 ein Hammerrohr 38 drehend antreibt und über ein zweites Zahnrad 40 einen Exzenter 42 antreibt. Das Hammerrohr 38 ist mit einem Werkzeughalter 44 drehfest verbunden, in dem ein Werkzeug 46 eingespannt werden kann. Der Werkzeughalter 44 und das Werkzeug 46 können für einen Bohrbetrieb über das Hammerrohr 38 mit einer drehenden Arbeitsbewegung 48 angetrieben werden. Wird ein Schläger 24 in einem Schlagbetrieb in einer Schlagrichtung 50 in Richtung des Werkzeughalters 44 beschleunigt, übt er bei einem Aufprall auf einen zwischen dem Schläger 24 und dem Werkzeug 46 angeordneten Schlagbolzen 52 einen Schlagimpuls aus, der vom Schlagbolzen 52 an das Werkzeug 46 weitergegeben wird. Das Werkzeug 46 übt durch den Schlagimpuls eine schlagende Arbeitsbewegung 54 aus. Ein Kolben 56 ist ebenfalls beweglich im Hammerrohr 38 auf der der Schlagrichtung 50 abgewandten Seite des Schlägers 24 gelagert. Der Kolben 56 wird über einen Pleuel 58 vom mit einer Schlagwerkdrehzahl angetriebenen Exzenter 42 periodisch im Hammerrohr 38 in Schlagrichtung 50 und wieder zurück bewegt. Der Kolben 56 verdichtet ein in einem Kompressionsraum 60 zwischen dem Kolben 56 und dem Schläger 24 im Hammerrohr 38 eingeschlossenes Druckpolster 62. Bei einer Bewegung des Kolbens 24 in Schlagrichtung 50 wird der Schläger 24 in Schlagrichtung 50 beschleunigt. Ein Schlagbetrieb 94 (Figur 4) kann einsetzen. Durch einen Rückprall am Schlagbolzen 52 und/oder durch einen durch die Rückbewegung des Kolbens 56 entgegen der Schlagrichtung 50 zwischen dem Kolben 56 und dem Schläger 24 entstehenden Unterdruck und/oder durch einen Gegendruck in einem Schlagraum 64 zwischen dem Schläger 24 und dem Schlagbolzen 52 kann der Schläger 24 wieder entgegen der Schlagrichtung 50 zurückbewegt werden und anschließend für einen nächsten Schlagimpuls erneut in Schlagrichtung 50 beschleunigt werden. Ob die Bewegungen und insbesondere der Schlagbetrieb 94 stattfinden, hängt von Betriebsparametern, insbesondere der Schlagwerkdrehzahl, ab. Bei einer zu hohen Schlagwerkdrehzahl kann der Schläger 24 der durch den Kolben 56 angeregten Bewegung nicht folgen, so dass der Schlagbetrieb 94 ausbleibt. Für einen Schlagwerkstart muss die Schlagwerkdrehzahl dann auf einen tieferen Startwert abgesenkt sein.

In einem Bereich zwischen Schläger 24 und Schlagbolzen 52 sind im Hammerrohr 38 Entlüftungsöffnungen 66 angeordnet, so dass die zwischen dem Schläger 24 und dem Schlagbolzen 52 eingeschlossene Luft entweichen kann. In einem Bereich zwischen dem Schläger 24 und dem Kolben 56 sind im Hammerrohr 38 Leerlauföffnungen 68 angeordnet. Der Werkzeughalter 44 ist in Schlagrichtung 50 verschiebbar gelagert und stützt sich an einer Steuerhülse 70 ab. Ein Federelement 72 übt auf die Steuerhülse 70 eine Kraft in Schlagrichtung 50 aus. In einem Schlagmodus (Figur 2), in dem das Werkzeug 46 vom Benutzer gegen ein Werkstück gedrückt wird, verschiebt der Werkzeughalter 44 gegen die Kraft des Federelements 72 die Steuerhülse 70 so, dass sie die Leerlauföffnungen 68 verdeckt. Wird das Werkzeug 46 vom Werkstück abgesetzt, werden der Werkzeughalter 44 und die Steuerhülse 70 durch das Federelement 72 so in Schlag- richtung 50 in einen Leerlaufmodus (Figur 1 ) verschoben, dass die Steuerhülse 70 die Leerlauföffnungen 68 frei gibt. Ein Druck im Druckpolster 62 zwischen dem Kolben 56 und dem Schläger 24 kann durch die Leerlauföffnungen 68 entweichen. Der Schläger 24 wird im Leerlaufmodus nicht oder nur wenig durch das Druckpolster 62 beschleunigt (Figur 1 ). In einem Leerlaufbetrieb 92 übt der

Schläger 24 keine oder nur geringe Schlagimpulse auf den Schlagbolzen 52 aus. Der Bohr- und Schlaghammer 12 verfügt über ein Handwerkzeugmaschinengehäuse 76 mit einem Handgriff 78 und einem Zusatzhandgriff 80, an denen er von einem Benutzer geführt wird.

Eine Drucksensoreinheit 20 ist zu einer Messung eines Druckverlaufs 22 zu einer Erkennung zumindest eines Schlagwerkzustands vorgesehen. Die Drucksensoreinheit 20 ist zur Messung des Druckverlaufs 22 in einem Raum 120 vorgesehen, der in zumindest einem Schlagwerkzustand mit zumindest dem vom Kolben 56 begrenzten Schlagraum 64 und/oder dem Kompressionsraum 60 in einer Druckverbindung steht. Die Drucksensoreinheit 20 ist zur Messung des Druckverlaufs 22 in einem Getrieberaum 124 vorgesehen, der in zumindest einem Schlagwerkzustand mit zumindest dem vom Kolben 24 begrenzten Schlagraum 64 und/oder dem Kompressionsraum 60 in einer Druckverbindung steht. Die Drucksensorein- heit 20 umfasst eine auf der Steuereinheit 14 angeordnete Signalverarbeitungseinheit 82 und Drucksensoren 84, 86, 88, 126 und 130. Durch die Messung mit mehreren Drucksensoren 84, 86, 88, 126 und 130 kann die Drucksensoreinheit 20 den Schlagwerkzustand besonders zuverlässig erkennen. Es ist aber auch möglich, die Erfindung mit nur einem oder nur einem Teil der Drucksensoren 84, 86, 88, 126 und 130 zu realisieren. Der Fachmann wird den geeigneten Ort und die geeignete Anzahl Drucksensoren 84, 86, 88, 126 und 130 auswählen.

Der Drucksensor 84 ist in einem Schlagwerkraum 122 angeordnet. Der Schlagwerkraum 122 umgibt das Hammerrohr 38 und steht über die Entlüftungsöffnun- gen 66 in einer Druckverbindung mit dem Schlagraum 64. Im Leerlaufmodus steht der Schlagraum 122 über die Leerlauföffnung 68 in Druckverbindung mit dem Kompressionsraum 60. An den Schlagraum 122 grenzt auf der dem Exzenter 42 zugewandten Seite der Getrieberaum 124 an. Der Getrieberaum 124 umgibt die Getriebeeinheit 34 mit den Zahnrädern 36, 40 und dem Exzenter 42. Der Schlagraum 122 und der Getrieberaum 124 stehen über Drosselstellen 134 in Druckverbindung. Der Schlagwerkraum 122 und der Getrieberaum 124 befinden sich innerhalb des Handwerkzeugmaschinengehäuses 76. Im Bereich des Getrieberaums 124 ist eine Schlagwerkentlüftung 1 18 angeordnet, die zu einem Druckausgleich mit einer Umgebung des Bohr- und Schlaghammers 12 vorgese- hen ist. Die Schlagwerkentlüftung 1 18 ist als Überdruckventil ausgebildet, das sich bei Überschreiten einer festgelegten Druckdifferenz öffnet. Der Drucksensor 86 ist im Getrieberaum 124 angeordnet und misst den Druckverlauf 22 des Getrieberaums 124. Der Drucksensor 88 ist an der dem Getrieberaum 124 zugewandten Seite des Überdruckventils der Schlagwerkentlüftung 1 18 angeordnet und misst ebenfalls den Druckverlauf 22 des Getrieberaums 124. Die Drucksensoren 84, 86 und 88 sind über eine Signalverbindung 90 mit der Signalverarbeitungseinheit 82 verbunden. Weiter sind auf der Signalverarbeitungseinheit 82 die Drucksensoren 126 und 130 angeordnet. Der Drucksensor 126 ist mit einem Druckschlauch 128 mit dem Schlagwerkraum 122 verbunden. Der Drucksensor 130 ist mit einem Druckschlauch 132 mit dem Getrieberaum 124 verbunden. Die

Drucksensoren 126, 130 sind besonders gut vor Verschmutzung durch Fett aus dem Getrieberaum 124 oder dem Schlagwerkraum 122 geschützt. Da der Schlagwerkraum 122 und der Getrieberaum 124 über die Drosselstellen 134 in Druckverbindung stehen, unterscheidet sich der Druck im Schlagwerkraum 122 und im Getrieberaum 124 nur geringfügig. In der Folge wird der Druckverlauf 22 im Getrieberaum 124 beschrieben. Druckverläufe im Schlagwerkraum 122 sind vergleichbar für das Erkennen des Schlagwerkzustands nutzbar und unterscheiden sich nur unwesentlich. Die Steuereinheit 14 ist dazu vorgesehen, eine Amplitude 26 und ein Frequenzspektrum 28 des Druckverlaufs 22 auszuwerten. Die Steuereinheit 14 ist dazu vorgesehen, den Druckverlauf 22 zu einer Ermittlung eines Betriebsmodus und eines Betriebszustands zu nutzen. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Druckverlaufs 22 im Leerlaufmodus bei dem Leerlaufbetrieb 92. Der Druckverlauf 22 weist eine sinusförmige Schwingung auf, wobei die Frequenz der Schlagwerkdrehzahl des Exzenters 42 und damit einem Bewegungszyklus des Kolbens 56 entspricht. Der Kompressionsraum 60, der Schlagraum 64, der Schlagwerkraum 122 und der Getrieberaum 124 stehen in Druckverbindung. Insbesondere die Bewegung des Kolbens 56 mit der Frequenz der Schlagwerkdrehzahl verursacht den Druckverlauf 22. Der Schläger 24 bewegt sich frei und verursacht in der abfallenden und in der steigenden Flanke des Druckverlaufs 22 jeweils in Bereichen 136 und 138 leichte Abweichungen vom sinusförmigen Verlauf. Eine Periode T des Druckverlaufs 22 entspricht einer Schlagwerkumdrehung. Die Schlagwerkfrequenz beträgt 1/T.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Druckverlaufs 22 im Schlagmodus bei dem Schlagbetrieb 94. Der Druckverlauf 22 weist eine sinusförmige Schwingung auf, wobei die Frequenz der Schlagwerkdrehzahl des Exzenters 42 und damit einem Bewegungszyklus des Kolbens 56 entspricht. Der Schlagraum

64, der Schlagwerkraum 122 und der Getrieberaum 124 stehen in Druckverbindung. Damit ist das Volumen der in Druckverbindung stehenden Räume geringer als im Leerlaufmodus, da der Kompressionsraum 60 durch die von der Steuerhülse 70 geschlossene Leerlauföffnung 68 gegenüber dem Schlagraum 64 ab- gedichtet ist. Durch das geringere Volumen ist die Amplitude 26 im Schlagmodus größer als im Leerlaufmodus (Figur 3). Der Schläger 24 prallt im Schlagbetrieb 94 hart vom Schlagbolzen 52 zurück. Der Rückprall bewirkt eine deutliche Abweichung des Druckverlaufs 22 von der Sinusform im Bereich 140 seiner ansteigenden Flanke.

Die Steuereinheit 14 vergleicht die Amplitude 26 mit einem Schwellwert 96. Im Leerlaufmodus (Figur 3) ist die Amplitude 26 geringer als der Schwellwert 96; die Steuereinheit 14 erkennt den Leerlaufmodus. Im Schlagmodus (Figur 4) ist die Amplitude 26 größer als der Schwellwert 96, die Steuereinheit 14 erkennt den Schlagmodus. Bei einem Wechsel vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus verursacht die durch die Bewegung des Schlagbolzens 52 verursachte Volumenänderung ebenfalls eine hier nicht dargestellte Schwankung im Druckverlauf 22, welche die Steuereinheit 14 ebenfalls zum Erkennen des Wechsels vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus nutzen kann.

Figur 5 zeigt das Frequenzspektrum 28 des Druckverlaufs 22 im Leerlaufbetrieb und ein Frequenzspektrum 30 des Druckverlaufs 22 im Schlagbetrieb. Im Leerlaufbetrieb weist das Frequenzspektrum 28 einen Frequenzanteil 98 auf, der der Schlagfrequenz beziehungsweise der Schlagwerkdrehzahl entspricht. Im

Schlagbetrieb weist das Frequenzspektrum 30 einen zusätzlichen Frequenzanteil 100 auf, der der doppelten Schlagfrequenz entspricht. Dieser Frequenzanteil 100 wird durch die deutliche Abweichung des Druckverlaufs 22 von der Sinusform im Bereich 140 durch den Rückprall des Schlägers 24 vom Schlagbolzen 52 verursacht und charakterisiert den Schlagbetrieb. Die Steuereinheit 14 erkennt den Frequenzanteil 100 durch eine Fourier-Transformation des Druckverlaufs 22 mit der doppelten Schlagfrequenz. Übersteigt der Frequenzanteil 100 einen

Schwellwert 102, erkennt die Steuereinheit 14 den Schlagbetrieb.

Die Steuereinheit 14 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Schlagwerkzu- stand zu einem Wechsel vom Leerlaufbetrieb 92 in den Schlagbetrieb 94 die

Schlagwerkdrehzahl auf einen Startwert einzustellen. Erkennt die Steuereinheit 14 einen Wechsel vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus, ohne dass in Folge ein Wechsel vom Leerlaufbetrieb 92 in den Schlagbetrieb 94 stattfindet, senkt die Steuereinheit 14 die Schlagwerkdrehzahl auf den Startwert ab. Der Startwert ist so gewählt, dass unter allen Bedingungen ein sicherer Schlagwerkstart erfolgt.

Erkennt die Steuereinheit 14 den Schlagbetrieb 94, stellt sie die vom Benutzer eingestellte Schlagwerkdrehzahl ein. Die Drucksensoreinheit 20 ist dazu vorgesehen, einen Umgebungsdruck und eine Umgebungstemperatur zu messen. Der Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur beeinflussen die Schlagwerk- drehzahl, mit der ein sicherer Schlagwerkstart möglich ist. Die Steuereinheit 14 legt den Startwert abhängig von Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur fest. Zu diesem Zweck sind auf der Steuereinheit 14 Kennfelder abgespeichert, die zulässige Startwerte abhängig von Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur enthalten.

Weiter ist die Steuereinheit 14 dazu vorgesehen, den Druckverlauf 22 zur Ermittlung eines Wartungszustands zu nutzen. Die Schlagwerkentlüftung 1 18 dient einem Druckausgleich des Getrieberaums 124 mit einer Umgebung. Bei einer Verschmutzung der Schlagwerkentlüftung 1 18 steigt der Druck im Getrieberaum 124 an. Die Steuereinheit 14 bildet einen Mittelwert des Druckverlaufs 22. Steigt der

Mittelwert des Druckverlaufs 22 über einen eingestellten Schwellwert für einen Druckmittelwert, wird dem Benutzer auf einer nicht näher dargestellten Anzeigeeinheit ein Signal ausgegeben, dass die Schlagwerkentlüftung 1 18 gewartet werden muss. Weiter ist die Steuereinheit 14 dazu vorgesehen, den Druckverlauf 22 zur Ermittlung der Schlagfrequenz zu nutzen. Die Schlagfrequenz entspricht der Frequenz des Frequenzanteils 98 des Druckverlaufs 22 (Figur 5). Die Steuereinheit 14 vergleicht die aus dem Druckverlauf 22 ermittelte Schlagwerkdrehzahl mit einer ein- gestellten Solldrehzahl und nutzt diese als Rückführgröße einer auf der Steuereinheit 14 angeordneten Regeleinheit für die Antriebseinheit 16.