EP4703094A1 - Gerätesystem von mit schlagwerken ausgestatteten handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher leistungsklassen - Google Patents

Gerätesystem von mit schlagwerken ausgestatteten handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher leistungsklassen

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Publication number
EP4703094A1
EP4703094A1 EP24198153.9A EP24198153A EP4703094A1 EP 4703094 A1 EP4703094 A1 EP 4703094A1 EP 24198153 A EP24198153 A EP 24198153A EP 4703094 A1 EP4703094 A1 EP 4703094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hand
tool
impact
device system
held power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24198153.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Hartmann
Steffen Mucha
Ferdinand Lorenz
Ulrich Mandel
Hamidreza Farivar
Thomas Burtscher
David Höcher
Damian Piontek
Klaus-Peter Bohn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP24198153.9A priority Critical patent/EP4703094A1/de
Priority to PCT/EP2025/073619 priority patent/WO2026052378A1/de
Publication of EP4703094A1 publication Critical patent/EP4703094A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/06—Hammer pistons; Anvils ; Guide-sleeves for pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
    • B25D2217/0015—Anvils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2222/00—Materials of the tool or the workpiece
    • B25D2222/06—Composite materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2222/00—Materials of the tool or the workpiece
    • B25D2222/21—Metals

Definitions

  • the present invention relates to a device system of hand-held power tools of different performance classes equipped with impact mechanisms, each comprising an impact body for impacting an associated tool which can be inserted into a tool holder of a hand-held power tool.
  • the application area of the invention extends in particular to impact drills, chiseling machines, rotary hammer machines or combination hammer machines, which have in common an impact mechanism integrated into the drive train, which is preferably driven by an electric motor.
  • a percussion mechanism serves to convert the rotary drive motion of the drive unit into an alternating working motion for striking the tool, primarily a percussion drill or chisel.
  • a percussion element according to the invention – a so-called impactor – is arranged, which, due to its inertia, generates a sufficiently large impulse.
  • the striking surface of the impactor is located on a first impactor part made of a different material than the rest of the impactor part.
  • both impactor parts may be made of the same material but differ in their heat treatment. This allows the impactor part with the striking surface to be manufactured with higher impact toughness, resulting in a homogeneous impactor.
  • the object of the present invention is to provide a device system of hand-held power tools of different performance classes equipped with impact mechanisms, by means of which an optimized equipment of the hand-held power tools of the device system can be achieved in a simple manner with regard to cost and service life.
  • the invention includes the system-technical teaching that in a device system comprising various hand-held power tools of different performance classes, at least one hand-held power tool of the device system has a striking body made of a steel material and at least one hand-held power tool of the device system has a hybrid striking body comprising at least two different materials.
  • the type of impact element used in a power tool is primarily determined by its power class, meaning that higher-performance power tools typically use a hybrid impact element, while lower-performance tools use a homogeneous impact element. This results in a cost- and performance-optimized tool system.
  • the tool holders of the hand-held power tools are designed to accommodate tools with the same insertion-end geometry.
  • at least one hand-held power tool with an insertion-end system thus has a homogeneous impact element
  • at least one other hand-held power tool with the same insertion-end system has a hybrid impact element.
  • a plug-in end system is characterized by the fact that it is designed to accommodate tools with the same plug-in end geometry. Power tools for the same end-pinning system therefore have correspondingly designed tool holders.
  • the system can include power tools with tool holders for, for example, so-called C, Y, S, and/or H end-pinning systems.
  • the impact elements made of steel and the hybrid impact elements are designed with substantially the same tool-side diameters.
  • the impact elements are, in particular, part of hand-held power tools belonging to a common class of equipment.
  • the tool holders of the hand-held power tools are designed to accommodate tools with differing insertion-end geometries, so that the device system includes hand-held power tools with, for example, so-called C, Y, S, and/or H insertion end systems. It may be provided, for example, that all hand-held power tools with one insertion end system are designed with a homogeneous impact element, and all hand-held power tools with another insertion end system are designed with a hybrid impact element, with hand-held power tools with an insertion end system designed for higher performance being designed with hybrid impact elements.
  • a device class i.e., hand-held power tools with a common shank system
  • at least one hand-held power tool with a homogeneous impact element and at least one hand-held power tool with a hybrid impact element are provided.
  • Hand-held power tools of different device classes have different shank systems.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that at least two hybrid impact elements are available for different hand-held power tools, i.e., for hand-held power tools of different types.
  • Performance classes are provided that are implemented with identical contact elements. In this way, the number of identical parts is advantageously large, thus reducing material and/or manufacturing costs.
  • At least one contact element of at least one hybrid striking body is designed in the form of a support or in the form of an insert.
  • At least one hybrid striking body has a recess on its end face facing the tool for receiving the cylindrical or conical contact element, which is designed, in particular, with a convex impact surface.
  • a conical contact element due to its conical shape, provides a self-centering effect in the direction of impact; however, this results in an increased contact gap load on the outer surface, which can be reduced by centering strips or similar spacers projecting from the outer surface.
  • At least one hybrid striking body has a disc-shaped contact element which is connected to the main part in the area of an end face of a main part of the striking body facing the tool.
  • the contact element is bonded to the end face or within the recess of the striking body.
  • This bond can be achieved through adhesive bonding or soldering and should cover the entire contact area between the contact element and the end face/recess of the striking body, both on the end face and, if applicable, on the outer surface, to maximize holding force.
  • the contact element is provided to consist of a metal matrix composite material comprising a hard metal material, preferably a tungsten carbide-cobalt hard metal material.
  • the metal matrix composite material of the contact element preferably contains hard particles held together by a metal matrix. This results in very high impact strength.
  • the steel material of the remaining impact body can be conventional case-hardening steel, heat-treatable steel, or tool steel.
  • a tungsten carbide-cobalt cemented carbide (WC-Co) is suitable as the cemented carbide material used within the metal matrix composite.
  • the WC to Co ratio is preferably greater than 6, and particularly preferably greater than 10, to achieve the desired workpiece properties.
  • the impact unit of at least one hand-held power tool preferably several hand-held power tools, and particularly preferably all hand-held power tools, is designed in the manner of a pneumatic impact mechanism, comprising an eccentric drive for converting the rotary drive movement into a linear alternating movement by means of coupling to an exciter piston with a connecting rod, which is guided slidably in a guide tube, in order to interact with an opposing impact piston via a compressible air column generated between them.
  • a percussion mechanism for a hand-held power tool essentially consists of a percussion unit 1 for converting a rotary drive motion from an electric motor 2 into a linear alternating working motion for a tool 3, which in this case is a chisel.
  • the pneumatic percussion unit 1 includes an eccentric drive 4 for converting the rotary drive motion generated by the electric motor 2 into the linear alternating motion by coupling it to an exciter piston 5 with a connecting rod 6.
  • the exciter piston 5 slides within a guide tube 7, forming a piston-cylinder unit.
  • a percussion piston 8 is arranged, also sliding within the guide tube 7.
  • a damping air column is generated between the exciter piston 5 and the percussion piston 8 as a result of the linear alternating motion.
  • the impact unit 1 acts on an adjacent impact body 10, made of a steel material, which is also slidably housed in an extension 9 of the guide tube 7.
  • the impact body 10 has a rotationally symmetrical shape and, within the action chain, acts in a backward-percussive manner on the tool 3.
  • Fig. 2 The two end faces 11a and 11b of the striking body 10 are provided with a convex impact surface. Along the chain of action, the global stress on the striking elements is minimized. However, the local stress on the striking elements at the contact points is very high. Due to the convexly shaped end faces 11a and 11b of the The contact stiffness of the impact transmission is reduced and the temporal contact force profile is stretched, which has a stress-reducing effect.
  • FIG. 3 Various electric hand tools EH1, EH2, EH3 of different performance classes are shown, wherein the electric hand tools EH1, EH2, EH3 are part of a device class S1, which in turn is part of a device system 100.
  • the electric hand tools EH1, EH2, EH3 are all designed to hold tools with the same insertion-side geometry and have correspondingly designed tool holders 9.
  • a socket system is understood to be, for example, a C, Y, S, H, or other socket system.
  • Device class S1 thus comprises power hand tools EH1, EH2, and EH3, all of which have the same socket system or the same socket-side geometry for receiving tools.
  • All impact elements 10a to 10c have the same end-face diameter D, so they can be combined with the same tool system WZS1.
  • Various tools with the same connection configuration can be used within the WZS1 tool system.
  • Fig. 5a, Fig. 5b and Fig. 5c are impact elements 10a, 10b, 10c of the electric hand tools EH1, EH2, EH3 according to Fig. 3 Shown individually.
  • the respective striking elements 10a, 10b, and 10c are designed according to performance class and may therefore have different masses and/or shapes.
  • striking elements 10a, 10b, and 10c have different lengths L and essentially identical diameters D at the end face 11a.
  • the impact body 10a is designed as a steel body 14a and is homogeneous, i.e., it is made of a material with essentially homogeneous material properties.
  • the striking elements 10b and 10c have a hybrid shape. This means that each has a contact element 12b on the tool side. or 12c is provided.
  • the contact elements 12b and 12c are identical in construction, i.e., designed as identical parts.
  • the contact elements 12b and 12c are each arranged on an end face 15 of a steel main part 14b or 14c of the impact body 10b or 10c, respectively, the main parts 14b and 14c differing in shape.
  • the contact elements 12b and 12c are disc-shaped and are bonded to the main part 14b or 14c via a flat end face 15, for example, by a soldered connection.
  • the contact elements 12b and 12c are made of a metal matrix composite material, in particular comprising a tungsten carbide-cobalt cemented carbide material, which ensures increased impact strength under high loads.
  • the contact elements 12b and 12c are designed as a support and have a convex contact surface for interaction with the tool 3.
  • the impact elements 10a, 10b, and 10c are optimized for the specific application of the respective electric hand tools EH1, EH2, and EH3, with lower-powered electric hand tools EH1 preferably equipped with a homogeneous impact element 10a or Döpper, and higher-powered electric hand tools EH2 and EH3 preferably equipped with a hybrid impact element 10b or 10c.
  • This allows for the cost-effective production of lower-powered electric hand tools EH1 with a sufficient service life, while ensuring a long service life for high-powered electric hand tools EH2 and EH3.
  • FIG. 4 The device system 100 is shown, with device classes S2 and S3 in addition to device class S1.
  • Device classes S1, S2, and S3 differ in their insertion system or tool system WZS1, WZS2, WZS3, whereby power tools with a tool system WZS1, WZS2, or WZS3 can be used with different tools of the same connection configuration.
  • the device class S2 comprises three electric hand tools EH1' to EH3' with associated impact elements 10a' to 10c', each designed as a hybrid impact element 10a', 10b', 10c'.
  • the impact elements 10a', 10b', 10c' of the electric hand tools EH1' to EH3' are in Fig. 6a, Fig. 6b and Fig. 6c shown and have a diameter D' which in this case is larger than the diameter D of the electric hand tools EH1 to EH3 of the device class S1.
  • the striking elements 10a' to 10c' are each designed as a hybrid, comprising a steel body 14a', 14b' and 14c' (main part) and a contact element 12a', 12b' and 12c' connected to the steel body 14a', 14b' and 14c'.
  • the contact elements 12a', 12b' and 12c' are identical and are each arranged in a recess 13 of the steel body 14a', 14b' and 14c' in the region of a front end face 11a.
  • the cylindrical contact elements 12a', 12b' and 12c' are, for example, metallurgically bonded to the steel body 14a', 14b' and 14c'.
  • the contact elements 12a ⁇ , 12b ⁇ , 12c' are each made of a metal matrix composite material comprising a tungsten carbide-cobalt hard metal material, which provides increased impact strength under high load.
  • the S3 device class comprises two electric hand tools, EH1" and EH2", which are designed for a further, very powerful shank-end system.
  • the impact elements 10a" and 10b" of the electric hand tools have a face diameter D" that is larger than the diameter D and the diameter D', enabling the S3 device class electric hand tools EH1" and EH2" to impact correspondingly large tools.
  • the impact elements 10a" and 10b" are homogeneously designed, whereby, due to the relatively high mass and voluminous shape of such heavy impact elements 10a", 10b" for electric hand tools EH1" and EH2" of device class S3, contact elements can be omitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Gerätesystem (100) von mit Schlagwerken (1) ausgestatteten Handwerkzeugmaschinen (EH1, EH2, EH3; EH1`, EH2`, EH3`, EH1", EH2") unterschiedlicher Leistungsklassen, umfassend je einen Schlagkörper (10) zur Stoßbeaufschlagung eines zugeordneten Werkzeugs, welches in eine Werkzeugaufnahme (9) einer der Handwerkzeugmaschinen einsetzbar ist, wobei wenigstens eine der Handwerkzeugmaschinen des Gerätesystems (100) einen aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper (10a, 10a", 10b"), und wenigstens eine andere der Handwerkzeugmaschinen des Gerätesystems (100) einen wenigstens zwei verschiedene Materialien aufweisenden hybriden Schlagkörper (10b, 10c, 10a`, 10b`, 10c`) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerätesystem von mit Schlagwerken ausgestatteten Handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher Leistungsklassen, umfassend je einen Schlagkörper zur Stoßbeaufschlagung eines zugeordneten Werkzeugs, welches in eine Werkzeugaufnahme einer Handwerkzeugmaschine einsetzbar ist.
  • Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich insbesondere auf Schlagbohrmaschinen, Meißelmaschinen, Bohrhammermaschinen oder auch Kombi-Hammermaschinen, deren Gemeinsamkeit ein in den Antriebsstrang integriertes Schlagwerk ist, welches bevorzugt von einem Elektromotor angetrieben wird.
  • Ein Schlagwerk dient der Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung in eine alternierende Arbeitsbewegung zur Beaufschlagung des Werkzeugs, vornehmlich eines Schlagbohrers oder Meißels. Zwischen dem Schlagwerk und dem Werkzeug ist ein erfindungsgegenständlicher Schlagkörper - ein so genannter Döpper - angeordnet, welcher aufgrund der Massenträgheit einen hinreichend großen Impulsstoß erzeugt.
    • Stand der Technik
  • Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik führt die Kombination aus hoher mechanischer Belastung und hoher abrasiver Verschleißbelastung bei einem Schlagkörper selbst bei Verwendung hochwertiger Stähle zu einem recht hohen Verschleiß der Anschlagfläche des Schlagkörpers. Hochwertige Stähle erfordern darüber hinaus eine prozessaufwändige und energieintensive Wärmebehandlung. Dies führt wiederum zu einer erhöhten Kontaktsteifigkeit, welche die globale Spannungsbelastung des Werkzeugs erhöht und somit zu einem vorzeitigen Ausfall von Werkzeugen führen kann. Da ein Schlagkörper einer Schlagwerksanordnung gewöhnlich über seine Lebensdauer mit einer Vielzahl von Werkzeugen in Kontakt kommt, ist der Verschleiß der Anschlagfläche schwerwiegender als ein üblicher Verschleiß der Stoßstelle der Werkzeuge. Zwar besteht eine Anwendertoleranz dahingehend, dass Werkzeuge verschleißbedingt auszuwechseln sind, jedoch besteht die Erwartung, dass Schlagkörper einer Schlagwerksanordnung eine hohe Lebensdauer aufweisen. Ein verschleißbedingt deformierter Schlagkörper verursacht zudem einen höheren Werkzeugverschleiß, welcher eine schlechte Nachhaltigkeitsbilanz nach sich zieht.
  • Aus der DE 10 2010 043 837 A1 geht ein Elektrohandwerkzeug hervor, dessen Schlagwerk auf einen Schlagkörper einwirkt, welcher wiederum ein Werkzeug beaufschlagt. Der Schlagkörper überträgt den Impulsstoß über eine stirnseitige Anschlagfläche auf das koaxial hierzu angeordnete Werkzeug und ist besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Dies gilt im abgeschwächten Maße auch für die zweite Anschlagfläche auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Schlagkörpers, welche mit dem Schlagwerk zusammenwirkt.
  • Um den hohen Impulsbelastungen standzuhalten, ist die Anschlagfläche des Schlagkörpers an einem ersten Schlagkörperteil angeordnet, welches aus einem anderen Material besteht als der übrige Schlagkörperteil, wobei gemäß einer ersten Alternative das Material beider Schlagkörperteile stofflich gleich ist und sich diese hinsichtlich ihrer Wärmebehandlung unterscheiden. Der die Anschlagfläche aufweisende Schlagkörperteil lässt sich hierdurch mit einer höheren Schlagzähigkeit ausbilden. Dies ergibt einen homogenen Schlagkörper.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerätesystem von mit Schlagwerken ausgestatteten Handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher Leistungsklassen bereitzustellen, mittels welchem auf einfache Weise eine optimierte Ausstattung der Handwerkzeugmaschinen des Gerätesystems hinsichtlich Kosten und Standzeit erzielbar ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einem Gerätesystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
  • Die Erfindung schließt die systemtechnische Lehre ein, dass in einem verschiedene Handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher Leistungsklassen umfassenden Gerätesystem wenigstens eine Handwerkzeugmaschine des Gerätesystems einen aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper und wenigstens eine Handwerkzeugmaschine des Gerätesystems einen wenigstens zwei verschiedene Materialien aufweisenden hybriden Schlagkörper aufweist.
  • Hierdurch kann auf einfache Weise eine optimierte Standzeit unter Kostenaspekten der einzelnen Handwerkzeugmaschinen dadurch erzielt werden, dass je nach Belastung ein optimierter Schlagkörper eingesetzt wird. Die Art des Schlagkörpers einer Handwerkzeugmaschine wird insbesondere von der Leistungsklasse des Elektrohandwerkzeugs bestimmt, so dass insbesondere eine Handwerkzeugmaschine einer höheren Leistungsklasse mit einem hybriden Schlagkörper und eine Handwerkzeugmaschine mit einer niedrigeren Leistungsklasse mit einem homogenen Schlagkörper ausgeführt ist. Hierdurch ist ein kosten- und leistungsoptimiertes Gerätesystem erzielt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass Werkzeugaufnahmen der Handwerkzeugmaschinen zur Aufnahme von Werkzeugen mit der gleichen einsteckseitigen Geometrie ausgeführt sind. Hierbei weist somit wenigstens eine Handwerkzeugmaschine mit einem Einsteckendensystem einen homogenen Schlagkörper und wenigstens eine andere Handwerkzeugmaschine mit dem gleichen Einsteckendensystem einen hybriden Schlagkörper auf.
  • Ein Einsteckendensystem ist dadurch dadurch gekennzeichnet, dass es zur Aufnahme von Werkzeugen mit der gleichen einsteckseitigen Geometrie ausgeführt ist. Handwerkzeugmaschinen für das gleiche Einsteckendensystem weisen somit entsprechend ausgeführte Werkzeugaufnahmen auf. Das Gerätesystem kann hierbei Handwerkzeugmaschinen mit Werkzeugaufnahmen beispielsweise für sogenannte C-, Y-, S- und/oder H-Einsteckendensysteme aufweisen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper und die hybriden Schlagkörper mit im Wesentlichen gleichen werkzeugseitigen Durchmessern ausgeführt sind. Die Schlagkörper sind dabei insbesondere Teil von Handwerkzeugmaschinen, die einer gemeinsamen Geräteklasse zugehören.
  • Es kann vorgesehen sein, dass Werkzeugaufnahmen der Handwerkzeugmaschinen zur Aufnahme von Werkzeugen mit voneinander abweichender einsteckseitiger Geometrie vorgesehen sind, so dass das Gerätesystem Handwerkzeugmaschinen beispielsweise mit sogenannten C-, Y-, S- und/oder H-Einsteckendensystemen aufweist. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass alle Handwerkzeugmaschinen mit einem Einsteckendensystem mit einem homogenen Schlagkörper und alle Handwerkzeugmaschinen mit einem anderen Einsteckendensystem mit einem hybriden Schlagkörper ausgeführt sind, wobei insbesondere Handwerkzeugmaschinen mit einem für höhere Leistungen vorgesehenen Einsteckendensystem mit hybriden Schlagkörpern ausgeführt sind.
  • Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, dass innerhalb einer Geräteklasse, also Handwerkzeugmaschinen mit einem gemeinsamen Einsteckendensystem, sowohl wenigstens eine Handwerkzeugmaschine mit einem homogenen Schlagkörper als auch wenigstens eine Handwerkzeugmaschine mit einem hybriden Schlagkörper vorgesehen ist. Handwerkzeugmaschinen verschiedener Geräteklasse weisen unterschiedliche Einsteckendensysteme auf.
  • Um Schlagkörper eines erfindungsgemäßen Gerätesystem besonders kostengünstig ausführen zu können, ist es bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens zwei hybride Schlagkörper für verschiedene Handwerkzeugmaschinen, d. h., für Handwerkzeugmaschinen unterschiedlicher Leistungsklassen, vorgesehen sind, die mit gleichbauenden Kontaktelementen ausgeführt sind. Auf diese Weise ist die Anzahl von Gleichteilen vorteilhafterweise groß, so dass Material- und/oder Herstellungskosten reduziert sind.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist wenigstens ein Kontaktelement wenigstens eines hybriden Schlagkörpers in Form einer Auflage oder in Form eines Einsatzes ausgebildet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist wenigstens ein hybrider Schlagkörper an der dem Werkzeug zugewandten Stirnseite eine Ausnehmung zur Aufnahme des insbesondere mit balliger Stoßfläche ausgebildeten zylindrischen oder konischen Kontaktelements auf. Ein konisches Kontaktelement bietet durch dessen konische Grundform einen Selbstzentrierungseffekt in Schlagrichtung, wobei allerdings eine erhöhte mantelflächenseitige Fügespaltbelastung auftritt, die jedoch durch von der Mantelfläche hervortretende Zentrierstreifen oder dergleichen Abstandshalter verringert werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist wenigstens ein hybrider Schlagkörper ein scheibenförmiges Kontaktelement auf, das im Bereich einer dem Werkzeug zugewandten Stirnseite eines Hauptteils des Schlagkörpers mit dem Hauptteil verbunden ist.
  • Vorzugsweise wird das Kontaktelement stoffschlüssig mit der Stirnfläche beziehungsweise innerhalb der Ausnehmung am Schlagkörper befestigt. Die stoffschlüssige Verbindung kann dabei als Klebeverbindung oder Lötverbindung ausgeführt werden und sollte den gesamten stirn- sowie gegebenenfalls mantelflächenseitigen Kontaktbereich zwischen Kontaktelement und Stirnfläche/Ausnehmung des Schlagkörpers einnehmen, um ein Maximum an Haltekraft zu entfalten.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff besteht, umfassend ein Hartmetallmaterial, vorzugsweise ein Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetallmaterial. Der Metallmatrix-Verbundwerkstoff des Kontaktelements enthält vorzugsweise Hartstoffe als Partikel, welche durch eine Matrix aus Metall zusammengehalten werden. Hierauf beruht eine sehr hohe Schlagzähigkeit. Demgegenüber kann das Stahlmaterial des übrigen Schlagkörpers als herkömmlicher Einsatzstahl, Vergütungsstahl oder Werkzeugstahl ausgebildet werden. Als im Rahmen des Metallmatrix-Verbundwerkstoffs verwendetes Hartmetallmaterial kommt beispielsweise ein Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetall (WC-Co) in Betracht. Das Verhältnis von WC zu Co ist vorzugsweise größer als 6, und besonders vorzugsweise größer als 10, um die hier gewünschten Werkstückeigenschaften zu erzielen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung eines Gerätesystems nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schlagwerkseinheit wenigstens einer Handwerkzeugmaschine, vorzugsweise mehrerer Handwerkzeugmaschinen, besonders bevorzugt aller Handwerkzeugmaschinen, nach Art eines pneumatischen Schlagwerks ausgebildet ist, umfassend einen Exzentertrieb zur Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in eine linear alternierende Bewegung mittels Ankopplung an einen Erregerkolben mit Pleuel, der gleitend in einem Führungsrohr geführt ist, um mit einem gegenüberliegenden Schlagkolben über eine dazwischen erzeugte komprimierbare Luftsäule zusammenzuwirken.
    • Detailbeschreibung anhand Zeichnung
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen schematischen Längsschnitt durch eine exemplarische Schlagwerksanordnung eines Meißelhammers mit eingesetztem Werkzeug,
    Fig. 2
    einen schematisch detaillierten Längsschnitt durch die Schlagwerksanordnung gemäß Fig. 1 zur Veranschaulichung der Stoßkette,
    Fig. 3
    eine tabellarische Darstellung eines Gerätesystems von Elektrohandwerkzeugen unterschiedlicher Leistungsklassen mit homogenen und hybriden Schlagkörpern für Elektrohandwerkzeuge mit der gleichen einsteckseitigen Geometrie,
    Fig. 4
    eine tabellarische Darstellung eines Gerätesystems, wobei Elektrohandwerkzeuge unterschiedlicher Leistungsklassen mit homogenen und hybriden Schlagkörpern vorgesehen sind, wobei das Gerätesystem mehrere Geräteklassen aufweist, die Elektrohandwerkzeuge mit unterschiedlichen einsteckseitigen Geometrien umfassen,
    Fig. 5a
    einen Längsschnitt durch einen homogenen Schlagkörper eines Elektrohandwerkzeugs einer Geräteklasse des Gerätesystems,
    Fig. 5b
    einen Längsschnitt durch einen hybriden Schlagkörper eines weiteren Elektrohandwerkzeugs der gleichen Geräteklasse wie das Elektrohandwerkzeug gemäß Fig. 5a mit scheibenförmigem Kontaktelement, wobei das Elektrohandwerkzeug für das gleiche Einsteckendensystem wie der Elektrohandwerkzeug gemäß Fig. 5a ausgeführt ist,
    Fig. 5c
    einen Längsschnitt durch einen hybriden Schlagkörper eines weiteren Elektrohandwerkzeugs des Gerätesystems mit gleichbauend scheibenförmigem Kontaktelement, wobei das Elektrohandwerkzeug für das gleiche Einsteckendensystem wie die Elektrohandwerkzeuge gemäß Fig. 5a und 5b ausgeführt ist,
    Fig. 6a
    einen Längsschnitt durch einen hybriden Schlagkörper eines Elektrohandwerkzeugs des Gerätesystems mit zylindrischem Kontaktelement, wobei das Elektrohandwerkzeug für ein anderes Einsteckendensystem wie die Elektrohandwerkzeuge gemäß Fig. 5a, Fig. 5b und Fig. 5c ausgeführt ist und somit einer anderen Geräteklasse als die Elektrohandwerkzeuge gemäß Fig. 5a, Fig. 5 und Fig. 5c angehört,
    Fig. 6b
    einen Längsschnitt durch einen hybriden Schlagkörper eines weiteren Elektrohandwerkzeugs des Gerätesystems mit gleichbauend zylindrischem Kontaktelement, wobei das Elektrohandwerkzeug für das gleiche Einsteckendensystem wie der Elektrohandwerkzeug gemäß Fig. 6a ausgeführt ist,
    Fig. 6c
    einen Längsschnitt durch einen hybriden Schlagkörper eines weiteren Elektrohandwerkzeugs des Gerätesystems mit gleichbauend zylindrischem Kontaktelement, wobei das Elektrohandwerkzeug für das gleiche Einsteckendensystem wie die Elektrohandwerkzeuge gemäß Fig. 6a und 6b ausgeführt ist,
    Fig. 7a
    einen Längsschnitt durch einen homogenen Schlagkörper eine Elektrohandwerkzeugs einer weiteren Geräteklasse des Gerätesystems, wobei das Elektrohandwerkzeug für ein anderes Einsteckendensystem wie die Elektrohandwerkzeuge gemäß Fig. 5a, Fig. 5b und Fig. 5c und Fig. 6a, Fig. 6b und 6c ausgeführt ist, und
    Fig. 7b
    einen Längsschnitt durch einen homogenen Schlagkörper eines weiteren Elektrohandwerkzeugs des Gerätesystems, wobei das Elektrohandwerkzeug für das gleiche Einsteckendensystem wie das Elektrohandwerkzeug gemäß Fig. 7a ausgeführt ist.
  • Gemäß Fig. 1 besteht eine Schlagwerksanordnung für eine als Elektrohandwerkzeugmaschine, insbesondere als Meißelhammer ausgeführten Handwerkzeugmaschine im Wesentlichen aus einer Schlagwerkseinheit 1 zur Umwandlung einer rotatorischen Antriebsbewegung einer als Elektromotor 2 ausgeführten Antriebseinrichtung in eine linear alternierende Arbeitsbewegung für ein Werkzeug 3, welches hier als Meißel ausgebildet ist. Die pneumatische Schlagwerkseinheit 1 umfasst einen Exzentertrieb 4 zur Umwandlung der vom Elektromotor 2 erzeugten rotatorischen Antriebsbewegung in die linear alternierende Bewegung mittels Ankopplung an einen Erregerkolben 5 mit Pleuel 6. Der Erregerkolben 5 ist gleitend in einem Führungsrohr 7 unter Bildung einer Kolben-Zylinder-Einheit geführt. Gegenüberliegend des Erregerkolbens 5 ist ein ebenfalls im Führungsrohr 7 gleitend angeordneter Schlagkolben 8 angeordnet. Zwischen dem Erregerkolben 5 und dem Schlagkolben 8 wird infolge der linear alternierenden Bewegung eine dämpfende Luftsäule erzeugt.
  • Die Schlagwerkseinheit 1 beaufschlagt einen benachbarten, aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper 10, der ebenfalls gleitend in einer Verlängerung 9 des Führungsrohrs 7 untergebracht ist. Der Schlagkörper 10 weist eine rotationssymmetrische Gestalt auf und wirkt im Rahmen der Wirkkette rückwärtig schlagend auf das Werkzeug 3 ein.
  • Gemäß Fig. 2 sind die beidseitigen Stirnseiten 11a und 11b des Schlagkörpers 10 mit einer balligen Stoßfläche versehen. Entlang der Wirkkette ist die globale Belastung der Schlagteile minimiert. Die lokale Belastung der Schlagteile an den Kontaktstellen fällt jedoch sehr hoch aus. Durch die ballig geformten Stirnseiten 11a und 11b des Schlagkörpers 10 wird die Kontaktsteifigkeit der Stoßübertragung reduziert und der zeitliche Kontaktkraftverlauf wird gestreckt, was sich spannungsreduzierend auswirkt.
  • In Fig. 3 sind verschiedenen Elektrohandwerkzeugen EH1, EH2, EH3 unterschiedlicher Leistungsklassen gezeigt, wobei die Elektrohandwerkzeuge EH1, EH2, EH3 Teil einer Geräteklasse S1 sind, die wiederum Teil eines Gerätesystems 100 ist. Die Elektrohandwerkzeuge EH1, EH2, EH3 sind alle zur Aufnahme von Werkzeugen mit der gleichen einsteckseitigen Geometrie vorgesehen sind und weisen entsprechend ausgeführte Werkzeugaufnahmen 9 auf.
  • Unter einem Einsteckendensystem wird beispielsweise ein C-, Y-, S-, H- oder sonstiges Einsteckendensystem verstanden. Die Geräteklasse S1 umfasst somit Elektrohandwerkzeuge EH1, EH2, EH3, die alle das gleiche Einsteckendensystem bzw. die gleiche einsteckseitige Geometrie zur Aufnahme von Werkzeugen aufweist. Alle Schlagkörper 10a bis 10c weisen denselben stirnseitigen Durchmesser D auf, so dass diese mit demselben Werkzeugsystem WZS1 kombinierbar sind. Im Rahmen des Werkzeugsystems WZS1 können verschiedene Werkzeuge derselben Anschlusskonfiguration verwendet werden.
  • In Fig. 5a, Fig. 5b und Fig. 5c sind Schlagkörper 10a, 10b, 10c der Elektrohandwerkzeuge EH1, EH2, EH3 gemäß Fig. 3 in Alleinstellung gezeigt. Die jeweiligen Schlagkörper 10a, 10b beziehungsweise 10c sind leistungsklassenspezifisch gestaltet und können insoweit eine unterschiedliche Masse und/oder Form aufweisen. Die Schlagkörper 10a, 10b und 10c weisen hier eine voneinander abweichende Länge L und einen im Wesentlichen identischen Durchmesser D im Bereich der Stirnseite 11a auf.
  • Der Schlagkörper 10a ist insgesamt als Stahlkörper 14a ausgeführt und ist homogen ausgeführt, d. h., er ist aus einem Material mit im Wesentlichen homogenen Materialeigenschaften ausgeführt.
  • Im Unterschied zu dem Schlagkörper 10a weisen die Schlagkörper 10b und 10c eine hybride Gestalt auf. Dies bedeutet, dass werkzeugseitig jeweils ein Kontaktelement 12b bzw. 12c vorgesehen ist. Die Kontaktelemente 12b und 12c sind vorliegend gleichbauend, d.h. als Gleichteile ausgeführt.
  • Die Kontaktelemente 12b und 12c sind jeweils an einer Stirnseite 15 eines stählernen Hauptteils 14b bzw. 14c des Schlagkörpers 10b bzw. 10c angeordnet, wobei die Hauptteile 14b und 14c sich hinsichtlich ihrer Form voneinander unterscheiden. Die Kontaktelemente 12b und 12c sind scheibenförmig ausgeführt und über eine plane Stirnseite 15 stoffschlüssig, beispielsweise über eine Lötverbindung, mit dem Hauptteil 14b bzw. 14c verbunden. Die Kontaktelemente 12b und 12c sind aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff hergestellt, insbesondere umfassend ein Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetallmaterial, was für eine erhöhte Schlagzähigkeit bei hoher Belastung sorgt. Die Kontaktelemente 12b und 12c sind in der Art einer Auflage ausgeführt und weisen hier eine ballige Stoßfläche zum Zusammenwirken mit dem Werkzeug 3 auf.
  • Die Schlagkörper 10a, 10b und 10c sind bezüglich des Anwendungsfall des jeweiligen Elektrohandwerkzeugs EH1, EH2, EH3 optimiert, wobei leistungsschwächere Elektrohandwerkzeuge EH1 vorzugsweise mit einem homogenen Schlagkörper 10a bzw. Döpper und leistungsstarke Elektrohandwerkzeuggeräte EH2, EH3 vorzugsweise mit einem hybriden Schlagkörper 10b bzw. 10c ausgeführt sind. Hierdurch sind leistungsschwächere Elektrohandwerkzeuge EH1 kostengünstig mit ausreichender Lebensdauer ausführbar, wohingegen bei leistungsstarken Elektrohandwerkzeuge EH2, EH3 eine hohe Lebensdauer sichergestellt werden kann.
  • In Fig. 4 ist das Gerätesystem 100 ersichtlich, wobei neben der Geräteklasse S1 weitere Geräteklassen S2 und S3 ersichtlich sind. Die Geräteklassen S1, S2 und S3 unterscheiden sich hinsichtlich ihres Einsteckendensystems bzw. Werkzeugsystems WZS1, WZS2, WZS3, wobei Elektrohandwerkzeuge mit einem Werkzeugsystem WZS1, WZS2 bzw. WHS3 mit verschiedene Werkzeugen derselben Anschlusskonfiguration verwendet werden können.
  • Die Geräteklasse S2 umfasst vorliegend drei Elektrohandwerkzeuge EH1' bis EH3' mit zugeordneten Schlagkörpern 10a' bis 10c`, die jeweils als hybride Schlagkörper 10a', 10b', 10c` ausgeführt sind. Die Schlagkörper 10a', 10b', 10c' der Elektrohandwerkzeuge EH1' bis EH3' sind in Fig. 6a, Fig. 6b und Fig. 6c dargestellt und weisen einen Durchmesser D' auf, der vorliegend größer als der Durchmesser D der Elektrohandwerkzeuge EH1 bis EH3 der Geräteklasse S1 ist.
  • Die Schlagkörper 10a' bis 10c' sind jeweils hybrid ausgeführt, wobei jeweils ein Stahlkörper 14a', 14b' und 14c' bzw. Hauptteil und ein mit dem Stahlkörper 14a', 14b' und 14c' verbundenes Kontaktelement 12a`, 12b' und 12c' vorgesehen sind. Die Kontaktelemente 12a', 12b' und 12c' sind vorliegend als Gleichteile ausgeführt und jeweils im Bereich einer vorderen Stirnseite 11a in einer Ausnehmung 13 des Stahlkörpers 14a', 14b' bzw. 14c' angeordnet sind. Die zylindrischen Kontaktelemente 12a', 12b' und 12c' sind beispielsweise mittels einer Lötverbindung stoffschlüssig mit dem Stahlkörper 14a', 14b' bzw. 14c' verbunden.
  • Die Kontaktelemente 12a`, 12b`, 12c' sind jeweils aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff hergestellt, umfassend ein Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetallmaterial, was für eine erhöhte Schlagzähigkeit bei hoher Belastung sorgt.
  • Die Geräteklasse S3 weist vorliegend zwei Elektrohandwerkzeug EH1" und EH2" auf, wobei die Elektrohandwerkzeuge EH1" und EH2" für ein weiteres, sehr leistungsstarkes Einsteckendensystem ausgeführt sind. Die Schlagkörper 10a" und 10b" der Elektrohandwerkzeuge weisen hierzu einen stirnseitigen Durchmesser D" auf, der größer als der Durchmesser D und der Durchmesser D' ist, so dass die Elektrohandwerkzeuge EH1" und EH2" der Geräteklasse S3 in der Lage sind, entsprechend groß dimensionierte Werkzeuge zu beaufschlagen.
  • Die Schlagkörper 10a" und 10b" sind homogen ausgeführt, wobei wegen der relativ hohen Masse und voluminösen Form bei derart schweren Schlagkörpern 10a", 10b" für Elektrohandwerkzeuge EH1" und EH2" der Geräteklasse S3 Kontaktelemente vorliegend entfallen können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schlagwerk
    2
    Elektromotor
    3
    Werkzeug
    4
    Exzentertrieb
    5
    Erregerkolben
    6
    Pleuel
    7
    Führungsrohr
    8
    Schlagkolben
    9
    Werkzeugaufnahme
    10
    Schlagkolben
    11
    Stirnseite
    12
    Kontaktelement
    13
    Ausnehmung
    14
    Hauptteil
    15
    Stirnseite
    100
    Gerätesystem
    D
    Durchmesser
    EH
    Elektrohandwerkzeug
    L
    Länge
    S
    Geräteklasse
    WZS
    Werkzeugsystem

Claims (10)

  1. Gerätesystem (100) von mit Schlagwerken (1) ausgestatteten Handwerkzeugmaschinen (EH1, EH2, EH3; EH1`, EH2', EH3', EH1", EH2") unterschiedlicher Leistungsklassen, umfassend je einen Schlagkörper (10) zur Stoßbeaufschlagung eines zugeordneten Werkzeugs (3), welches in eine Werkzeugaufnahme (9) einer Handwerkzeugmaschine (EH) einsetzbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Handwerkzeugmaschine (EH) des Gerätesystems (100) einen aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper (10a, 10a", 10b") und wenigstens eine andere Handwerkzeugmaschine (EH) des Gerätesystems (100) einen wenigstens zwei verschiedene Materialien aufweisenden hybriden Schlagkörper (10b, 10c, 10a', 10b', 10c`) aufweist.
  2. Gerätesystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugaufnahmen (9) der Handwerkzeugmaschinen (EH) zur Aufnahme von Werkzeugen (3) mit der gleichen einsteckseitigen Geometrie vorgesehen sind.
  3. Gerätesystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem Stahlmaterial bestehenden Schlagkörper (10a, 10a", 10b") und die hybriden Schlagkörper (10b, 10c, 10a`, 10b', 10c`) mit im Wesentlichen gleichen werkzeugseitigen Durchmessern (D; D'; D") ausgeführt sind.
  4. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugaufnahmen (9) der Handwerkzeugmaschinen (EH) zur Aufnahme von Werkzeugen (3) mit voneinander abweichender einsteckseitiger Geometrie vorgesehen sind.
  5. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei hybride Schlagkörper (10b, 10c, 10a`, 10b', 10c`) für verschiedene Handwerkzeugmaschinen (EH) vorgesehen sind, die mit gleichbauenden Kontaktelementen (12b, 12c bzw. 12a', 12b', 12c`) ausgeführt sind.
  6. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktelement (12b, 12c; 12a', 12b', 12c`) wenigstens eines hybriden Schlagkörpers (10b, 10c; 10a', 10b', 10c`) in Form einer Auflage oder in Form eines Einsatzes ausgebildet ist.
  7. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein hybrider Schlagkörper (10a` - 10c`) an der dem Werkzeug (3) zugewandten Stirnseite (11a) eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme des insbesondere mit balliger Stoßfläche ausgebildeten zylindrischen oder konischen Kontaktelements (12a', 12b', 12c`) aufweist.
  8. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein hybrider Schlagkörper (10b, 10c) ein scheibenförmiges Kontaktelement (12b, 12c) aufweist, das im Bereich einer dem Werkzeug (3) zugewandten Stirnseite (15) eines Hauptteils (14b, 14c) des Schlagkörpers (10b, 10c) mit dem Hauptteil (14b, 14c) verbunden ist.
  9. Gerätesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (12a - 12c; 12a'; 12b') aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff besteht, umfassend ein Hartmetallmaterial, vorzugsweise ein Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetallmaterial.
  10. Gerätesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagwerkseinheit (1) wenigstens einer Handwerkzeugmaschine (EH), vorzugsweise mehrerer Handwerkzeugmaschinen (EH), besonders bevorzugt aller Handwerkzeugmaschinen (EH), nach Art eines pneumatischen Schlagwerks ausgebildet ist, umfassend einen Exzentertrieb (4) zur Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in eine linear alternierende Bewegung mittels Ankopplung an einen Erregerkolben (5) mit Pleuel (6), der gleitend in einem Führungsrohr (7) geführt ist, um mit einem gegenüberliegenden Schlagkolben (8) über eine dazwischen erzeugte komprimierbare Luftsäule zusammenzuwirken.
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