Zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugeinsatzes in einem Werkzeug wie einer Stichsäge, einer Säbelsäge, einem Bohr- oder Meißelhammer oder dgl. kommen Elektromotoren zum Ein- satz, deren Drehbewegung mechanisch beispielsweise über Kulissen in eine translatorische, oszillierende Bewegung des Werkzeugeinsatzes umgesetzt wird. Durch die bewegten Massen entstehen hierbei Vibrationen. Gleichzeitig ist die Geräuschentwicklung durch die bewegten Teile relativ hoch.

Die Hublänge der oszillierenden Bewegung sowie der zeit- liche Verlauf des zurückgelegten Weges sind durch die Mechanik fest vorgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das geringe Vibrationen erzeugt und das flexibel an unterschiedliche Einsatzfälle angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Verwendung eines Piezoaktors als Antriebseinheit können die zu bewegenden Massen gering gehalten werden, so daß kaum Vibrationen und Geräusche erzeugt werden. Gleich- zeitig läßt sich durch die Ansteuerung des Piezoaktors die Hublänge sowie der zeitliche Verlauf des Hubs der oszil- lierenden Bewegung weitgehend frei einstellen. Die Kopplung des Piezoaktors mit einem Stellwegvergrößerer ermöglicht die Umsetzung der geringen Hublänge, die durch einen Piezo- aktor erreicht werden, in den bei elektrisch betriebenen Werkzeugen benötigten Bereich. Der Stellwegvergrößerer bewirkt dabei eine Stellwegvergrößerung auf ein Vielfaches des ursprünglichen Wegs. Mit dem Piezoaktor können Hub- frequenzen von etwa 100 Hz, wie sie bei Elektrowerkzeugen üblich sind, leicht erreicht werden. Gleichzeitig lassen sich Kräfte von einigen 100 N und Hübe von etwa 20 mm realisieren. Durch geeignete Ansteuerung des Piezoaktors kann die Frequenz der oszillierenden Bewegung sowie die Hublänge in Bruchteilen einer Sekunde verändert und auf den jeweiligen Einsatzzweck angepaßt werden. Zusätzlich kann das Zeit-Weg-Profil variiert werden. Durch die geringe Anzahl beweglicher Teile ist die Geräuschentwicklung des Werkzeugs sehr gering.

Für den Stellwegvergrößerer ist vorgesehen, daß dieser einen Geberkolben umfaßt, der über mindestens einen flüs- sigkeitsgefüllten Druckraum auf mindestens einen Nehmer- kolben wirkt. Ein derartig aufgebauter Stellwegvergrößerer ist einfach herzustellen und gewährleistet gleichzeitig eine große Übersetzung der Stellwege von Geberkolben und Nehmerkolben. Gleichzeitig ist die Anzahl der bewegten Teile gering, so daß auch der Verschleiß bei einer derar- tigen Anordnung gering ist. Eine einfache Ausgestaltung er- gibt sich, wenn der Piezoaktor und der Geberkolben fest miteinander verbunden sind. Für eine günstige Übersetzung der Stellwege beträgt die Druckfläche des Nehmerkolbens zweckmäßig 0,2 % bis 20 %, insbesondere 1 % bis 10 % der Druckfläche des Geberkolbens.

Es kann vorteilhaft sein, daß der Druckraum auf zwei Nehmerkolben wirkt, die unterschiedliche Druckflächen be- sitzen. Dadurch lassen sich unterschiedliche Hublängen der Nehmerkolben realisieren. Die beiden Nehmerkolben sind ins- besondere gekoppelt, so daß eine gekoppelte Bewegung des Werkzeugeinsatzes ausgeführt werden kann. Auch eine Kopplung von drei oder mehr Nehmerkolben kann vorteilhaft sein. Durch die Auslegung der Druckflächen sowie der Kopplung können unterschiedlichste Bewegungsabläufe erzielt werden. Dabei können die Nehmerkolben gegenüber der Längs- achse des Piezoaktors in unterschiedliche Richtungen ge- neigt sein.

Um den Nehmerkolben in beiden Richtungen antreiben zu können, ist vorgesehen, daß der Geberkolben und mindestens ein Nehmerkolben jeweils zwei gegenüberliegende Druck- flächen aufweisen, wobei jede Druckfläche des Geberkolbens über einen abgeschlossenen Druckraum mit einer zugeordneten Druckfläche des Nehmerkolbens verbunden ist.

Der Druckraum ist vorteilhaft mit Glycerin, Kautschuk, Gummi, Fett, Öl oder Wasser gefüllt. Ein vorteilhafter Auf- bau des Piezoaktors ergibt sich, wenn dieser aus geschich- teten Piezoelementen gebildet ist. Dabei weist jedes Piezo- element zweckmäßig eine Dicke von 0,02 mm bis 2 mm, insbe- sondere von 0,5 mm bis 1 mm auf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an- hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohr-und Meißelhammers, Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Antriebseinheit, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Aus- führungsbeispiels einer Antriebseinheit, Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Antriebseinheit aus Fig. 3, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Aus- führungsvariante einer Antriebseinheit, Fig. 6 eine Seitenansicht der Antriebseinheit aus Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6.

Der in Fig. 1 in Seitenansicht dargestellte Bohr-und Meißelhammer 1 besitzt einen Werkzeugeinsatz 2, der ro- tierend um seine Längsachse 3 sowie oszillierend in Richtung der Längsachse 3 angetrieben ist. Der Werkzeug- einsatz 2 ist in einem Spannfutter 4 am Gehäuse 5 des Bohr- und Meißelhammers 1 festgelegt. Am Gehäuse 5 ist ein Be- diengriff 6 angeordnet. Der Bohr-und Meißelhammer 1 ist elektrisch angetrieben. Zur Versorgung der elektrischen An- triebseinheit ist eine Leitung 7 vorgesehen.

In Fig. 2 ist eine Antriebseinheit 8 zum oszillierenden Antrieb des Werkzeugeinsatzes 2 in Richtung der Längsachse 3 im Teilschnitt dargestellt. Zum rotierenden Antrieb des Werkzeugeinsatzes 2 um die Längsachse 3 ist ein zusätz- licher, nicht dargestellter Antrieb vorgesehen. Die An- triebseinheit 8 besitzt einen in einem Gehäuse 19 ange- ordneten Piezoaktor 9 sowie einen Stellwegvergrößerer 12.

Der Piezoaktor 9 ist am Boden 27 des Gehäuses 19 über eine Befestigungsschraube 25 festgelegt. Der Piezoaktor 9 be- sitzt zwei Anschlüsse 10 und 11, die durch einen Schlitz 28 auf die Außenseite des Gehäuses 19 ragen. Der Anschluß 10 kann dabei ein Anschluß für die elektrische Spannung sein und der Anschluß 11 ein Anschluß für die Reglerüberwachung.

Bei Anlegen einer Spannung dehnt sich der Piezoaktor 9 in Richtung der Längsachse 26 aus. Der Piezoaktor 9 ist aus einzelnen, paketförmig aufeinandergeschichteten Piezo- elementen aufgebaut. Die einzelnen Piezoelemente besitzen dabei eine Dicke von 0,02 mm bis 2 mm. Vorteilhaft besitzen die Piezoelemente eine Dicke von 0,5 mm bis 1 mm. Um einen ausreichenden Stellweg zu erzeugen, ist vorgesehen, daß der Piezoaktor 9 in Richtung der Längsachse 26 einen Länge von 100 mm bis 200 mm, insbesondere von 130 mm bis 160 mm auf- weist.

Der Stellwegvergrößerer 12 umfaßt einen Geberkolben 13 und einen Nehmerkolben 14, die über einen Druckraum 22 mitein- ander gekoppelt sind. Die Druckfläche 29 des Geberkolbens 13 ist dabei wesentlich größer als die Druckfläche 30 des Nehmerkolbens 14. Vorteilhaft beträgt die Druckfläche 30 des Nehmerkolbens 14 0,2 % bis 20 %, insbesondere 1 % bis 10 % der Druckfläche 29 des Geberkolbens 13. Der Geber- kolben 13 ist über einen Gewindebolzen 15 fest mit dem Piezoaktor 9 verbunden. Im Bereich des Stellwegvergrößerers 12 besitzt das Gehäuse 19 einen Absatz 70 mit vergrößertem Durchmesser. In dem Absatz 70 ist ein Ring 23 gelagert, in dem der Geberkolben 13 geführt und über zwei Dichtungen 16 abgedichtet ist. An der Stirnseite des Geberkolbens 13 ist eine Scheibe 24 angeordnet, die eine mittige Bohrung 71 be- sitzt. In der Bohrung 71 ist der Nehmerkolben 14 geführt und mit einer Dichtung 18 gegenüber der Umgebung abge- dichtet. Zwischen der Scheibe 24 und dem Ring 23 ist ein O- Ring 17 zur Abdichtung angeordnet. Zwischen dem Geberkolben 13 und der Scheibe 24 ist der Druckraum 22 gebildet. Das Gehäuse 19 ist mit einem Deckel 20 verschlossen, der mit Schrauben 21 am Gehäuse 19 festgelegt ist. Der Deckel 20 hält dabei gleichzeitig die Scheibe 24. Der Nehmerkolben 14 durchragt den Deckel 19 an einer Bohrung 72. Der Druckraum 22 ist vorteilhaft mit Glycerin, Kautschuk, Gummi, Fett, Öl oder Wasser gefüllt. Auch eine Füllung mit anderen Fluiden oder mit einer Mischung aus mehreren Fluiden kann vorteil- haft sein.

Zum oszillierenden Antrieb des Nehmerkolbens 14 wird über den Anschluß 10 am Piezoaktor 9 eine Spannung angelegt.

Aufgrund der Spannung dehnt sich der Piezoaktor 9 in Richtung der Längsachse 26 aus. Hierdurch übt der Geber- kolben 13 auf den Druckraum 22 eine Kraft aus. Der aufgrund der Kraft erhöhte Druck im Druckraum 22 führt zu einer Kraft auf den Nehmerkolben 14. Dieser wird in Richtung der Längsachse 26 aus dem Gehäuse 19 gedrückt und treibt hier- durch einen insbesondere in Richtung der Längsachse 26 angeordneten Werkzeugeinsatz an. Die Rückbewegung des Nehmerkolbens 14 erfolgt über die vom Werkstück auf den Werkzeugeinsatz und den Nehmerkolben 14 übertragene Kraft.

Um den Nehmerkolben 14 in Richtung der Längsachse 26 zu sichern, kann es zweckmäßig sein, daß der Nehmerkolben 14 an seinem dem Geberkolben 13 zugewandten Ende einen Absatz aufweist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Bohrungen 71 und 72 ist, so daß ein Herausdrücken des Nehmerkolbens 14 aus dem Gehäuse 19 verhindert ist.

Es kann vorteilhaft sein, anstatt des hydraulischen Stell- wegvergrößerers einen mechanischen Stellwegvergrößerer vor- zusehen. Der Piezoaktor kann dabei über eine Hebelmechanik mit dem Werkzeugeinsatz gekoppelt sein. Auch die Über- tragung der Bewegung des Piezoaktors über eine Getriebe- anordnung auf den Werkzeugeinsatz kann vorteilhaft sein.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel darge- stellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Bau- teile wie in Fig. 2. An der in Fig. 3 perspektivisch darge- stellten Antriebseinheit 31 ist ein Werkzeugeinsatz 32 angeordnet, der beispielsweise ein Sägeblatt sein kann. Die Antriebseinheit 31 besitzt ein Gehäuse 19 mit einem Deckel 20 und einem Boden 27. Der Boden 27 ist mit Schrauben 37 am Gehäuse 19 fixiert. Der in Fig. 4 dargestellte Geberkolben 13 wirkt über den mit Kautschuk, Glycerin, Gummi, Fett, Öl oder Wasser gefüllten Druckraum 22 auf zwei Nehmerkolben 33 und 34. Der erste Nehmerkolben 33 besitzt eine Druckfläche 35 und der zweite Nehmerkolben 34 eine Druckfläche 36. Die Druckfläche 36 ist dabei größer als die Druckfläche 35.

Somit legt der erste Nehmerkolben 33 bei einer bestimmten Auslenkung des Geberkolbens 13 einen größeren Weg zurück als der zweite Nehmerkolben 34.

Am ersten Nehmerkolben 33 ist über ein Gelenk 38 ein Stell- hebel 42 schwenkbar gelagert. Der Stellhebel 42 besitzt eine Aufnahme 43 für den Werkzeugeinsatz 32. Der Werkzeug- einsatz 32 wird in der Aufnahme 43 über eine Schraube 44 fixiert. Der zweite Nehmerkolben 34 ist mit dem ersten Nehmerkolben 33 über einen Koppelhebel 40 gekoppelt. Der Koppelhebel 40 ist dabei am zweiten Nehmerkolben 34 über ein Gelenk 39 schwenkbar gelagert. Der Koppelhebel 40 ist über ein Gelenk 41 mit dem Stellhebel 42 verbunden. Das Gelenk 41 befindet sich dabei auf der dem Druckraum 22 abgewandten Seite des Gelenks 38. Durch die Kopplung der beiden Nehmerkolben 33 und 34 führt der Werkzeugeinsatz 32 eine oszillierende Bewegung durch, die sich aus einer Be- wegung in Richtung der Längsachse 26 und einer Schwenkbe- wegung um das Gelenk 38 zusammensetzt.

Über die Kopplung von zwei oder mehreren Nehmerkolben können unterschiedliche Bewegungen des Werkzeugeinsatzes 32 erreicht werden. Es kann zweckmäßig sein, drei oder mehr Nehmerkolben miteinander zu koppeln. Dabei können ein oder mehrere Nehmerkolben zur Längsachse 26 geneigt angeordnet sein.

Fig. 5 zeigt eine Antriebseinheit 45, wie sie beispiels- weise für eine Stichsäge Verwendung finden kann. Gleiche Bezugszeichen bedeuten in Fig. 5 gleiche Bauteile wie in Fig. 1. Die Antriebseinheit 45 besitzt ein Gehäuse 19, an dem eine Auflage 47 für das Werkzeug fixiert ist. Die Auf- lage 47 besitzt eine Öffnung 68, durch die der Werkzeugein- satz 46, insbesondere ein Sägeblatt, ragt. Der Werkzeugein- satz 46 ist in einer Aufnahme 48 über eine Schraube 49 fixiert. Mit dem Gehäuse 19 ist ein Gehäusetopf 50 ver- bunden, der mit dem Deckel 20 über Befestigungsschrauben 21 verschlossen ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist auf der dem Werkzeugeinsatz 46 zugewandten Seite des Gehäusetopfes 50 und des Deckels 20 eine Platte 64 fixiert.

Fig. 7 zeigt die Antriebseinheit 45 im Teilschnitt. Der Ge- häusetopf 50 ist am Gehäuse 19 über Befestigungsschrauben 51 fixiert. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, Gehäuse 19 und Gehäusetopf 50 einteilig auszubilden. Im Gehäuse 19 ist ein Piezoaktor 9 angeordnet, der aus paketförmig aufein- andergeschichteten einzelnen Piezoelementen aufgebaut ist.

Der Piezoaktor 9 ist über eine Verbindung 65 fest mit einem Geberkolben 54 verbunden. Die Verbindung 65 durchragt dabei eine Bohrung 66 im Gehäuse 19 sowie eine Bohrung 67 im Ge- häusetopf 50. Die Bohrung 67 ist dabei so ausgebildet, daß sie mit der Verbindung 65 dicht abschließt. Der Geberkolben 54 besitzt eine erste Druckfläche 55 auf der dem Piezoaktor 9 abgewandten Seite sowie eine zweite Druckfläche 56 auf der dem Piezoaktor 9 zugewandten Seite. Die zweite Druck- fläche 56 ist dabei um die Fläche der Verbindung 65 kleiner als die erste Druckfläche 55.

An der Platte 64 ist ein Nehmerkolben 59 gelagert, der in Richtung der Bewegungsachse 53 beweglich ist. Die Bewe- gungsachse 53 erstreckt sich dabei etwa senkrecht zur Längsachse 52 des Piezoaktors 9. Die Längsachse 52 stellt gleichzeitig die Bewegungsachse des Geberkolbens 54 dar.

Der Nehmerkolben 59 besitzt eine erste, dem Werkzeugeinsatz 46 abgewandte Druckfläche 60 und eine zweite, dem Werkzeug- einsatz 46 zugewandte Druckfläche 61. Die beiden Druck- flächen 60 und 61 sind gleich groß. Die erste Druckfläche 60 steht über eine Verbindung 62 mit dem ersten Druckraum 57 in fluidischer Verbindung. Der erste Druckraum 57 grenzt dabei an die erste Druckfläche 55 des Geberkolbens 54 an.

Der an der zweiten Druckfläche 56 gebildete zweite Druck- raum 58 steht über eine Verbindung 63 mit der zweiten Druckfläche 61 in Verbindung. Die Verbindungen 62 und 63 sind als Kanäle ausgebildet.

Bei Bewegung des Geberkolbens 54 in Richtung auf den Druck- raum 57 wird im ersten Druckraum 57 ein Überdruck erzeugt.

Hierdurch wird eine Kraft auf die erste Druckfläche 60 des Nehmerkolbens 59 in Richtung des Pfeils 73 ausgeübt.

Gleichzeitig entsteht im zweiten Druckraum 58 ein Unter- druck, der auf die zweite Druckfläche 61 eine Kraft in Richtung des Pfeils 73 auswirkt. Der Werkzeugeinsatz 46 wird somit in Richtung des Pfeils 73 bewegt. Zur Rückbe- wegung in Richtung des Pfeils 74 wird am Piezoaktor 9 die Spannung insbesondere bis auf Null abgesenkt, wodurch eine Bewegung des Geberkolbens 54 in Richtung auf den Druckraum 58 bewirkt wird. Der dadurch im Druckraum 58 erzeugte Über- druck übt auf die zweite Druckfläche 61 eine Kraft in Richtung des Pfeils 74 aus. Der gleichzeitig im Druckraum 57 entstehende Unterdruck übt auf die Druckfläche 60 eine Kraft in Richtung des Pfeils 74 aus. Somit bewegt sich der Werkzeugeinsatz 46 in Richtung des Pfeils 74. Somit ist der Werkzeugeinsatz 46 in beiden Bewegungsrichtungen ange- trieben. Es kann zweckmäßig sein, einen oder mehrere weitere Nehmerkolben an einem oder an beiden Druckräumen anzuordnen, die mit dem Nehmerkolben 59 gekoppelt sind.

Hierdurch kann eine überlagerte Bewegung erreicht werden.

Beispielsweise kann der Nehmerkolben 59 zusätzlich zu der senkrecht zur Längsachse 52 verlaufenden Bewegung ver- schwenkt werden.

Eine Antriebseinheit aus einem Piezoaktor und einem Stell- wegvergrößerer kann als alleiniger Antrieb in einem Werk- zeug dienen. Es kann jedoch zweckmäßig sein, die Antriebs- einheit mit einer oder mehreren Antriebseinheiten zu koppeln. So kann insbesondere zum rotierenden Antrieb eines Werkzeugeinsatzes zusätzlich ein Elektromotor zum Einsatz kommen. Die Antriebseinheit kann für alle Arten von hin- und hergehenden Bewegungen zum Einsatz kommen. Je nach Aus- legung des Stellwegvergrößerers können unterschiedliche Hubwege und Kräfte erzielt werden. Durch geeignete An- ordnung und Kopplung eines oder mehrerer Nehmerkolbens können unterschiedlichste Bewegungsabläufe realisiert werden. Zweckmäßig wirkt der Stellwegvergrößerer hydrau- lisch. Der Druckraum des Stellwegvergrößerers ist dabei vorteilhaft mit Glycerin, Kautschuk, Gummi, Fett oder mit Fluiden wie Öl oder Wasser gefüllt. Auch andere Füllmedien können zweckmäßig sein.

Es kann jedoch auch ein mechanischer Stellwegvergrößerer vorgesehen sein. Der mechanische Stellwegvergrößerer kann den Stellweg beispielsweise über eine Hebelmechanik ver- größern. Auch eine Vergrößerung über eine Getriebeanordnung kann vorteilhaft sein.