DE10341814A1

DE10341814A1 - Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schlagwerkzeugs

Info

Publication number: DE10341814A1
Application number: DE10341814A
Authority: DE
Inventors: Chih Hao Yiu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-04-14
Also published as: US6854530B1; US20050045352A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schlagwerkzeugs, das ein Solenoid (20), einen teilweise in einem Ende (22) des Solenoids (20) aufgenommenen Tauchanker (21) und eine mit dem Tauchanker (21) zusammenwirkende Feder (14) aufweist, drückt das Solenoid (20) bei seiner Aktivierung den Tauchanker (21) von dem federabseitigen Ende (22) zu einem Mittelabschnitt des Solenoids (20). Infolge einer Deaktivierung des Solenoids bewegt sich der Tauchanker (21) gegen die Kraft der Feder (14). Eine nachfolgende erneute Aktivierung und Deaktivierung bewegt den Tauchanker (21) in den Mittelabschnitt und dann in die Antriebsrichtung zusätzlich zu der von der Feder (14) aufgebrachten Federkraft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schlagwerkzeugs, wie beispielsweise einen elektrischen Hammer oder Schlaghammer.
Herkömmliche elektrische Schlagwerkzeuge oder Gegenschlagwerkzeuge weisen einen Tauchanker auf, der gleitbewegbar in einem einzigen Solenoid aufgenommen ist, welches den Tauchanker zum Zweck des Hämmerns, Nagelns oder Klammerns betätigt. Über eine Feder kann der Tauchanker nach jedem Schlag oder Stoß in seine ursprüngliche Position zurückgestellt werden. Andere bekannte Schlagwerkzeuge weisen zwei oder mehr in Reihe geschaltete Solenoide zur Betätigung des Tauchankers auf. Bei allen bekannten elektrischen Schlagwerkzeugen dient die Feder jedoch lediglich dazu, den Tauchanker in seine ursprüngliche Position zurückzustellen.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schlagwerkzeugs gemäß Patentanspruch 1 vor, bei dem die Feder für einen Schlag bzw. Stoß neben der über das Solenoid erzeugten Kraft eine zusätzliche Antriebskraft auf den Tauchanker ausübt.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben. Insbesondere umfassen diese auch ein nach dem Verfahren arbeitendes elektrisches Schlagwerkzeug gemäß Anspruch 6.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Schlagwerkzeugs, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird,
2 eine Ansicht eines elektrischen Schaltkreises für die Betätigung des Schlagwerkzeugs,
3 eine Ansicht eines weiteren, elektrischen Schaltkreises für die Betätigung des Schlagwerkzeugs,
4 eine schematische Darstellung der Antriebssignale,
5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Betriebsablaufs des elektrischen Schlagwerkzeugs, und in
6 eine weitere schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Betriebsablaufs des elektrischen Schlagwerkzeugs.
1 zeigt ein elektrisches Schlagwerkzeug mit einem Gehäuse 10, das eine Kammer 11 und eine Öffnung 12 in einer endseitigen Stirnwand 13 aufweist. In der Kammer 11 ist eine Feder 14 angeordnet, welche in einem von der Öffnung 12 abgewandten Abschnitt des Gehäuses 10 liegt. An dem innerhalb des Gehäuses 10 liegenden bzw. freien Ende der Feder 14 ist eine Platte 15 befestigt, die entlang der Kammer 11 des Gehäuses 10 bewegbar ist und eine Ausnehmung 17 besitzt.
In dem Gehäuse 10 ist ein Solenoid 20 angeordnet, das einen Tauchanker 21 gleitbewegbar aufnimmt. Dabei kann sich der Tauchanker 21 lediglich teilweise jedoch nicht vollständig aus einem Ende 22 bzw. Endabschnitt des Solenoids 20 herausbewegen. Die Feder 14 ist außerhalb des Solenoids 20 dem Tauchanker 21 gegenüberliegend angeordnet. Wie die 4 und 5 zeigen, ist der Tauchanker 21 in Richtung der Feder 14 vollständig aus dem anderen Ende 23 des Solenoids 20 ausfahrbar. Der Tauchanker 21 weist einen Vorsprung 24 auf, der in Eingriff mit der Ausnehmung 17 der Platte 15 bringbar ist.
Eine Hülse 18 ist gegen das Gehäuse 10 abgestützt und umgibt die Feder 14. Der Innendurchmesser der Hülse 18 ist dabei nicht größer als der des Solenoids 20. Zudem besteht die Hülse 18 aus einem nicht-elektromagnetischen Material. Der Tauchanker 21 weist einen Schaft 25 auf, der sich durch die Öffnung 12 des Gehäuses 10 erstreckt, um auf zu bearbeitende Objekte schlagend oder stoßend einzuwirken. Das elektrische Schlagwerkzeug kann beispielsweise zum Nageln, Klammern oder Hämmern eingesetzt werden.
2 zeigt einen elektrischen Schaltkreis 30 für die Werkzeugbetätigung. Dieser umfasst eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 31 und einen Leistungsabschnitt 32 mit einer oder mehreren Dioden 33 sowie Kapazitäten bzw. Kondensatoren 34 für eine stabile Stromversorgung der Mikroprozessoreinheit 31. Weiterhin umfasst der Schaltkreis 30 eine Betätigungseinrichtung 35 mit einer Fotodiode 36, die mit der Mikroprozessoreinheit 31 elektrisch verbunden ist, und mit einem Betätigungselement 37 wie beispielsweise einem Trioden-AC-Schalter oder einem getriggerten bidirektionalen Thyristor (TRIAC) 37, das mit dem Solenoid 20 elektrisch verbunden ist. Das Betätigungselement 37 wird von der Mikroprozessoreinheit 31 über die Fotodiode 36 betätigt, um das Solenoid 20 anzusteuern und den Tauchanker 21 relativ zu dem Solenoid 20 zu bewegen.
Wie in 3 dargestellt, kann alternativ auch ein Transistor 38 und eine Brückengleichrichterschaltung 39 anstelle des TRIAC 37 mit dem Solenoid 20 verbunden sein. Diese Anordnung wird durch die Mikroprozessoreinheit 31 über die Fotodiode 36 betätigt, um das Solenoid 20 anzusteuern und den Tauchanker 21 relativ zu dem Solenoid 20 zu bewegen.
4 zeigt ein Beispiel der gepulsten Triggersignale 40 und 42 zum Triggern des TRIAC 37 für die Betätigung des Solenoids 20. So werden beispielsweise während des Zeitintervalls 0 bis t1 eines oder mehrere gepulste Triggersignale 40 von der Mikroprozessoreinheit 31 über die Fotodiode 36 generiert, um den TRIAC 37 einzuschalten und damit sinusförmige Antriebsignale 41 für die Betätigung des Solenoids 20 bereitzustellen, um den Tauchanker 21 relativ zu dem Solenoid 20 zu bewegen.
In ähnlicher Weise können während eines anderen, späteren Zeitintervalls t3 bis t4 eines oder mehrere gepulste Triggersignale 42 generiert werden, und zwar von der Mikroprozessoreinheit 31 über die Fotodiode 36, um den TRIAC 37 zu veranlassen, sinusförmige Antriebssignale 43 für die Betätigung des Solenoids 20 bereitzustellen, um den Tauchanker 21 relativ zu dem Solenoid 20 zu bewegen. In einem weiteren Zeitintervall t1 bis t3 werden keine sinusförmigen Antriebsignale für die Betätigung des Solenoids 20 bereitgestellt, weil keine gepulsten Triggersignale von der Mikroprozessoreinheit 31 und der Fotodiode erzeugt bzw. bereitgestellt werden.
Die sinusförmigen Antriebssignale 41 bzw. 43 besitzen entweder eine positive oder negative Spannung und können sämtlich dazu verwendet werden, das Solenoid 20 zu betätigen, um den Tauchanker 20 relativ zu dem Solenoid 20 zu bewegen. Unabhängig davon, ob das Solenoid 20 mit einer positive oder negativen Spannung der sinusförmigen Antriebssignale 41 bzw. 43 beaufschlagt wird, wird der Tauchanker 21 stets in den Mittelabschnnitt des Solenoids 20 bzw. in eine Mittelstellung in dem Solenoid 20 gezogen.
Wie 5 zeigt. befindet sich zu Beginn bzw. zu einer Zeit "0" der Tauchanker 21 in einer teilweise ausgefahrenen Position, ist jedoch nicht vollständig aus dem einem, federabseitigen Ende 22 des Solenoids 20 ausgefahren (vgl. Position 51). Um das Solenoid 20 zu aktivieren und den Tauchanker 21 zu einer Bewegung entlang der Schwingachse 50 des Gehäuses 10 (vgl. 1) zu veranlassen, wird eine positive Spannung des Pulssignals 44 oder eines sinusförmigen Antriebssignals 41 über die von der Mikroprozessoreinheit 31 gesteuerte Betätigungsvorrichtung 35 erzeugt. Der Tauchanker 21 bewegt sich in Richtung auf die Mitte oder zu dem gegenüberliegenden Ende 23 des Solenoids 20, bis dieser zu der Zeit t1 den Mittelabschnitt des Solenoids 20 erreicht (Position 52).
Während sich der Tauchanker 21 zu der Mitte des Solenoids 20 (Position 52) bewegt, wird der TRIAC 37 automatisch ausgeschaltet, so dass keine weiteren Betätigungssignale zu dem Solenoid 20 gelangen. Dies bedeutet, dass auch das Solenoid 20 zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet wird. Der Tauchanker 21 bewegt sich jedoch aufgrund seiner Trägheitsmasse über die Mitte des Solenoids 20 hinaus in Richtung des anderen, federseitigen Endes 23 und weiter gegen die Kraft der Feder 14. Die Feder 14 ist vorzugsweise so angeordnet und konfiguriert, um ein vollständiges Herausbewegen des Tauchankers 21 aus dem Solenoid 20 über das Ende 23 hinaus zu ermöglichen (Position 52).
Die Feder 14 ist an dem anderen Ende des Gehäuses 10 angeordnet und kann mit dem Tauchanker 21 verbunden sein, um auf diesen eine Zugkraft 21 ausüben, so dass der Tauchanker sich über das andere Ende 23 des Solenoids 20 hinaus bewegen kann. In dieser Stellung, in der sich der Tauchanker 21 außerhalb des Solenoids befindet, kann dieser durch das Solenoid 20 nicht betätigt werden. Die Feder 14 drückt den Tauchanker 21 daher auch wieder in Richtung des Solenoids 20, bis der Tauchanker 21 zumindest teilweise in das andere Ende 23 des Solenoids 20 eintaucht (Position 54), und zwar zum Zeitpunkt t3, zu dem der Tauchanker 21 wieder durch das Solenoid 20 betätigbar ist.
Bevor der Tauchanker 21 zum Zeitpunkt t2 teilweise in das andere Ende 23 des Solenoids 20 eintaucht, ist es vorteilhaft, dass der Tauchanker 21 gerade das andere Ende 23 des Solenoid erreicht, jedoch noch nicht in das andere Ende 23 des Solenoids 20 eintritt. Dieser Zeitpunkt wird hier durch den Zeitpunkt "t2" repräsentiert, zu dem der negative Signalabschnitt 45 des sinusförmigen Antriebssignals endet. Alternativ kann die Feder 14 auch so konfiguriert werden, dass der Tauchanker 21 zumindest teilweise in dem anderen Ende 23 des Solenoids verbleibt, und verhindern, dass der Tauchanker 21 vollständig aus dem anderen Ende 23 des Solenoids 20 ausgefahren wird. Sobald oder während der Tauchanker 21 teilweise in das andere Ende 23 des Solenoids 20 eingetaucht ist (Position 54), wird das Solenoid 20 wieder durch die positive Spannung des Pulssignals 46 oder des sinusförmigen Antriebssignals 43 aktiviert, das durch den TRIAC 37 unter Ansteuerung der Mikroprozessoreinheit 31 an dem Solenoid 20 bereitgestellt wird.
In diesem Moment wird der Tauchanker 21 durch das Solenoid 20 angezogen, um sich entlang der Schwingungsachse des Gehäuses 10 (vgl. 1) zu bewegen, und zwar in Richtung des Mittelabschnitts oder des ersten Endes 22 des Solenoids 20, bis der Tauchanker 21 zum Zeitpumkt t4 den Mittelabschnitt des Solenoids 20 (Position 55) erreicht. Sobald sich der Tauchanker 21 in der Mitte des Solenoids 20 in Position 55 befindet, wird der TRIAC 37 automatisch abgeschaltet, so dass keine weiteren Betätigungssignale an das Solenoid 20 gelangen und dieses im gleichen Moment abgeschaltet wird.
Der durch das Solenoid 20 betätigte Tauchanker 21 bewegt sich jedoch aufgrund seiner Trägheitsmasse über die Mitte des Solenoid 20 hinaus in Richtung des ersten Endes 22 des Solenoids 20 in die eigentliche Antriebsrichtung (Schlagtakt). Gleichzeitig kann der Tauchanker 21 zusätzlich in die Antriebsrichtung, d.h. in Richtung von dem anderen Ende 23 zu dem ersten Ende 22 des Solenoids 20, gedrückt werden, und zwar mittels der Feder 14, so dass der Schaft 25 des Tauchankers 21 seine Schlagwirkung an zu bearbeitenden Objekten sowohl durch die elektromagnetische Betätigung des Solenoids 20 als auch durch die Federkraft der Feder 14 erhält.
Es wird nun auf 6 Bezug genommen. Das Solenoid 20 kann durch einen oder mehrere positive und/oder negative Spannungsabschnitte der sinusförmigen Antriebssignale 41 bzw. 43 betätigt werden, um den Tauchanker 21 von den Enden des Solenoids 20 (Position 51 oder 54) in den Mittelabschnitt bzw. die Mitte (Position 52 oder 55) desselben zu ziehen.
Das elektrische Schlagwerkzeug weist ein einziges Solenoid 20 zum Antrieb des Tauchankers 21 auf. Die Feder 14 kann so angeordnet werden, dass dieser durch den Tauchanker 21 zusammengedrückt wird, um eine Federkraft zu speichern und diese nachfolgend wieder an dem Tauchanker 21 abzugeben, und zwar derart, dass dieser in die Antriebsrichtung auf das erste Ende 22 des Solenoids 20 bewegt wird. Dies erfolgt zusätzlich zu der elektromagnetischen Betätigung durch das Solenoid 20.
Die Feder 14 wird durch den Tauchanker 21 in ihrer Dehnung verändert bzw. zusammengedrückt, wenn sich der Tauchanker 2l von dem ersten Ende 22 des Solenoids 20 in Richtung des Mittelabschnitts desselben bewegt, und/oder sich von dem Mittelabschnitt zu dem anderen Ende 23 bewegt, und/oder wenn sich der Tauchanker 21 aus dem anderen Ende 23 des Solenoids 20 herausbewegt. In entsprechender Weise kann die Feder 14 durch den Tauchanker 21 gezogen bzw. gedehnt zu werden, um eine Federkraft gegen den Tauchanker 21 zu speichern.
In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels können auch zwei oder mehrere Solenoide 20 zur Betätigung des Tauchankers 21 vorgesehen werden, um den Tauchanker 21 von den Enden des Solenoids in Richtung zu dessen Mittelabschnitt zu ziehen. Die Feder 14 kann ebenfalls dazu verwendet werden, um durch den Tauchanker 21 zusammengedrückt zu werden und eine Federkraft zu speichern, welche den Tauchanker 21 wiederum in die Antriebrichtung auf das erste Ende 22 des Solenoids 20 drückt. Dies erfolgt zusätzlich zu der elektromagnetischen Betätigung durch die zwei oder mehr Solenoide 20.
Alternativ kann die Feder 14 auch mit dem Tauchanker 21 gekoppelt werden, um eine Zugkraft auf den Tauchanker 21 ausüben.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schlagwerkzeugs, das ein Solenoid (20), einen gleitbewegbar in dem Solenoid (20) aufgenommenen Tauchanker (21) und eine Feder (14) aufweist, bei dem das Solenoid (20) bei seiner Aktivierung eine elektromagnetische Kraft auf den Tauchanker (21) ausübt, um diesen in eine Antriebsrichtung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkraft der Feder (14) weiter auf den Tauchanker (21) einwirkt, um diesen zusätzlich zu der elektromagnetischen Kraft des Solenoids (20) in die Antriebsrichtung zu drücken und die Schlagwirkung zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchanker (21) teilweise in ein erstes Ende (22) des Solenoids (20) eintaucht und das Solenoid (20) hierbei aktiviert wird, um den Tauchanker (21) von dem ersten Ende (22) des Solenoids (20) in einen Mittelabschnitt desselben zu ziehen, dass das Solenoid (20) hernach deaktiviert wird, so dass sich der Tauchanker (20) infolge seiner Trägheit von dem Mittelabschnitt zu einem zweiten Ende (23) des Solenoids (20) bewegt, und dass anschließend das Solenoid (20) wieder aktiviert wird, um den Tauchanker (21) von dem zweiten Ende (23) des Solenoids (20) in Richtung des Mittelabschnitts desselben zu ziehen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Solenoid (20) wieder deaktiviert wird, so dass sich der Tauchanker (21) infolge seiner Trägheit von dem Mittelabschnitt des Solenoids (20) zu dem ersten Ende (22) desselben bewegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) derart neben dem Solenoid (20) angeordnet ist, dass sich der Tauchanker (21) vollständig über das zweite Ende (23) hinaus aus dem Solenoid (20) bewegen kann, wobei der Tauchanker (21) gegen die Kraft der Feder (14) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Solenoid (20) wieder aktiviert wider, um den Tauchanker (21) von dem zweiten Ende (23) des Solenoids (20) zu dem Mittelabschnitt desselben zu ziehen, nachdem der Tauchanker (21) durch die Kraft der Feder (14) teilweise in das zweite Ende (23) des Solenoids (20) eintaucht.
Elektrisches Schlagwerkzeug, umfassend ein Solenoid (20), einen gleitbewegbar in dem Solenoid (20) aufgenommenen Tauchanker (21), der über eine Aktivierung und Deaktivierung des Solenoids (20) zur Erzeugung von Schlägen hin und herbewegbar ist, sowie eine neben dem Solenoid (20) angeordnete Feder (14), die den Tauchanker (21) in Richtung des Solenoids (20) rückstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) für einen Schlag bzw. Stoß neben der über das Solenoid (20) erzeugten Kraft eine zusätzliche Antriebskraft auf den Tauchanker (21) ausübt.