工具机和用于工具机的制造方法.pdf

本发明涉及工具机和工具机的制造方法。工具机包括驱动装置(20)，该驱动装置包括用于驱动工具(18)的至少一个轴向驱动装置(22)。此时，轴向驱动装置(22)具有一个包括连接机构(28)的运动传递单元(30)、一个包括接纳部(46，47，46a，47a，46b，47b)和具有纵轴线(52，52a，52b)的活塞部(54，54a，54b)的活塞单元(32，32a，32b)。该运动传递单元(30)的连接机构(28)在接纳部(46，47，46a，47a，46b，47b)通过连接销(59)与该活塞单元(

1.  一种工具机，包括驱动装置(20)，该驱动装置包括用于驱动工具(18)的至少一个轴向驱动装置(22)，该轴向驱动装置(22)具有一个包括连接机构(28)的运动传递单元(30)、一个包括接纳部(46，47，46a，47a，46b，47b)和具有纵轴线(52，52a，52b)的活塞部(54，54a，54b)的活塞单元(32，32a，32b)，该运动传递单元(30)的连接机构(28)在接纳部(46，47，46a，47a，46b，47b)通过连接销(50)与该活塞单元(32，32a，32b)相连，其特征是，接纳部(46，47，46a，47a，46b，47b)具有至少一个基本呈截球形状的接纳部分(60a，60b，61a，61b)和连接部分(62a，62b，63a，63b)，该接纳部分(60a，60b，61a，61b)通过该连接部分(62a，62b，63a，63b)与该活塞部(54a，54b)相连。

2.  根据权利要求1所述的工具机，其特征是，该接纳部分(60a，60b，61a，61b)具有基本呈球状的外周面(58a，58b)。

3.  根据权利要求1所述的工具机，其特征是，该接纳部分(60a，60b，61a，61b)基本成具有基本呈圆柱形外周面(58a，58b)的圆环形状。

4.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该接纳部分(60a，60b，61a，61b)具有接纳孔(48a，49a，48b，49b)。

5.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该接纳部(46a，47a，46b，47b)具有铰窝(56a，56b)，该铰窝在一个垂直于该活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)的凹窝平面(106a，106b)内延伸。

6.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，设有两个接纳部分(60a，60b，61a，61b)，它们分别通过一个连接部分(62a，62b，63a，63b)与该活塞部(54a；54b)相连。

7.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该接纳部(46a，47a，46b，47b)具有垂直于活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)的横向延伸尺寸(64a，64b)，该横向延伸尺寸小于该活塞部的直径(66a，66b)。

8.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该连接部分(62a，62b，63a，63b)具有缩窄部(68a，68b)，该缩窄部的特点是具有垂直于活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)取向的横向延伸尺寸(70a，70b)，该横向延伸尺寸小于该接纳部分(60a，60b，61a，61b)的垂直于活塞单元(32a，32b)纵轴线(52a，52b)取向的横向延伸尺寸(64a，64b)。

9.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该活塞单元(32a，32b)的活塞部(54a，54b)和该接纳部(46a，47a，46b，47b)一体构成。

10.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，该活塞单元(32a，32b)由金属材料制成。

11.  根据前述权利要求1至3中任一项所述的工具机，其特征是，轴向驱动装置(22)是冲击机(36)，活塞单元(32a，32b)是冲击机活塞(34)。

12.  根据权利要求4所述的工具机，其特征是，该接纳孔是垂直于该活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)的且用于接纳连接销(50)的接纳孔(48a，49a，48b，49b)。

13.  根据前述权利要求6所述的工具机，其特征是，两个接纳部分围绕活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)对称设置。

14.  根据前述权利要求13所述的工具机，其特征是，两个接纳部分是镜像对称的。

15.  根据前述权利要求7所述的工具机，其特征是，接纳部分(60a，60b，61a，61b)具有垂直于活塞单元(32a，32b)的纵轴线(52a，52b)的横向延伸尺寸(64a，64b)，该横向延伸尺寸小于该活塞部的直径(66a，66b)。

16.  根据前述权利要求10所述的工具机，其特征是，该活塞单元(32a，32b)由铝基轻金属或镁基轻金属或者相应的轻金属合金制成。

17.  根据前述权利要求11所述的工具机，其特征是，轴向驱动装置是气垫冲击机(38)。

18.  一种制造根据前述权利要求中任一项所述的、包括活塞单元(32a，32b)的工具机的制造方法，其特征是，在一个分步骤中，利用无屑加工工艺制造具有活塞部(54a，54b)和接纳部(46a，47a，46b，47b)的活塞单元(32a，32b)。

19.  根据权利要求18所述的制造方法，其特征是，无屑加工工艺是铸造、喷射、压铸、粉末压铸或者烧结工艺。

20.  根据权利要求18或19所述的制造方法，其特征是，该分步骤是用于活塞单元(32a，32b)的制造的唯一工艺步骤。

工具机和用于工具机的制造方法
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的类型的工具机和用于工具机的制造方法。
背景技术
具有驱动装置的工具机是已知的，驱动装置包括用于驱动工具的至少一个轴向驱动装置。此时，轴向驱动装置具有包括连接机构的运动传递单元。此外，设有一个包括接纳部和有纵轴线的活塞部的活塞单元。此外，已知的活塞单元，尤其是已知的活塞单元的活塞部，具有基本呈圆柱形的构形，其以纵轴线为中心以圆柱体对称形式延伸。运动传递单元的连接机构在活塞单元的接纳部通过连接销与活塞单元相连接。
活塞单元的接纳部一般通过精加工工序来制造。此时，垂直于纵轴线地在活塞圆柱体中开设接纳孔。此外，在活塞圆柱体的一端中切制出铰窝。在大多数情况下，铰窝呈铰接凹槽的形式，因此，活塞单元具有两个基本对称构成的接纳部。
在工具机中，活塞单元一般借助轴向驱动装置被驱动做基本轴向的往复运动。在往复运动的转向点，因活塞单元的惯性质量而出现了所谓的惯性力或者说惯力，其可能以振动形式反作用于工具机。除在转向点的速度变化强弱外，惯性力大小还主要取决于造成运动反向的惯性质量本身。
发明内容
具有对独立权利要求特征的本发明的工具机的优点在于，在工具驱动用轴向驱动装置的功率相同的情况下，在往复运动的转向点出现较小的惯性力。为此，活塞单元的接纳部具有基本呈截球形状的接纳部分和具有连接部分。接纳部分此时通过连接部分与活塞部相连接。在这里，“呈截球形状”尤其是指成球状、部分截球状、圆筒罩状或类似圆环状。接纳部分的截球形状尤其导致能以最小材料用量形成接纳部分。这样一来，本发明的活塞单元的惯性质量将会有利地被减小。
通过从属权利要求所述的措施，得到了在独立权利要求中给出的特征的有利改进和改善。
按以下方式得到本发明活塞单元的一个特别有利的实施方案，接纳部分具有基本呈球形的外周面。
如果接纳部分基本成具有大体呈圆柱形外周面的圆环形状，则将得到本发明活塞单元的另一个有利实施方案。
本发明活塞单元与轴向驱动装置的运动传递单元的连接机构的简单有效的作用连接是如此实现的，即接纳部分具有用于接纳连接销的接纳孔。尤其是当接纳孔是垂直于活塞部的纵轴线的接纳孔时，也获得了易于组装的实施方案。此时，接纳孔具有孔轴线，孔轴线垂直于活塞部的纵轴线，最好与之相交。孔轴线和纵轴线此时最好确定活塞单元的第一主平面。
按以下方式得到在运动传递单元的连接机构和本发明活塞单元之间的特别好的可运动性，接纳部具有铰窝，铰窝在一个垂直于活塞部纵轴线的凹窝平面中延伸。凹窝平面最好基本垂直于第一主平面。
在本发明工具机的一个优选实施方案中，设有两个尤其以活塞部纵轴线为中心地对称布置的且最好是镜像对称地构成的接纳部分。此时，每个接纳部分通过一个连接部分与活塞部相连接。每个接纳部分最好各有一个接纳孔。尤其是，孔轴线的取向此时是共轴的。
在一个非常优选而且有利的实施方案中，接纳部具有垂直于活塞部的纵轴线的横向延伸尺寸，横向延伸尺寸小于活塞部直径。尤其是接纳部的横向延伸尺寸绝不会大于或等于活塞部直径。
如果连接部分具有缩窄部，其中缩窄部的特点是具有垂直于活塞部纵轴线的、小于接纳部分的垂直于活塞部纵轴线的横向延伸尺寸的横向延伸尺寸，则将获得活塞单元的另一个有利实施方案。尤其是缩窄部具有从活塞部的周面开始的、基本呈凹形的表面断面变化。
在一个低成本的实施方案中，活塞单元的活塞部和接纳部一体构成。
按以下方式得到本发明工具机的一个非常简单的实施方案，活塞单元由金属材料、尤其是铝基轻金属或镁基轻金属或相应的轻金属合金制成。
在根据本发明的工具机的一个优选实施方案中，轴向驱动装置是冲击机，尤其是气垫冲击机。活塞单元此时呈冲击机活塞的形式。
不过，按照本发明的工具机也能以锯的形式构成，其中本发明的活塞单元被构造成锯驱动装置的轴向往复运动的工具主轴。此外，能采用本发明活塞单元的工具机的其它实施方案也是可行的。
本发明的另一方面涉及用于根据本发明的、具有活塞单元的工具机的制造方法，其中在一个步骤中，利用无屑加工制造具有活塞部和接纳部的活塞单元。尤其是，本发明的活塞单元可以利用铸造、喷射、压铸、粉末压铸或烧结工艺来制造。在特别优选的实施方案中，无屑加工可以是所谓的MIM工艺。
在制造方法的一个成本非常低的实施方案中，该步骤是用于制造活塞单元的唯一工序。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例并且在下文中将详加说明，其中：
图1是冲击钻的局剖侧视示意图；
图2根据现有技术的活塞单元的透视图；
图3a是本发明活塞单元的第一实施例的透视侧视图；
图3b是按照图3a的活塞单元的接纳部的局部放大视图；
图3c是图3b所示接纳部的侧视图；
图3d是图3c的接纳部按照线A-A的剖视图；
图3e是图3c的沿线B-B的剖视图；
图4a是活塞单元的第二实施例的透视图；
图4b是图4a所示活塞单元的侧视图。
具体实施方式
作为工具机10a、尤其是手工工具机10b的例子，图1示意性示出了冲击钻10。冲击钻10具有机身12。在机身12的前端14设有工具夹16。工具夹16用于接纳、尤其是可更换地接纳工具18。
在机身12中设有驱动装置20，其包括轴向驱动装置22。此时，驱动装置20与工具18的驱动机构有效连接。驱动装置20还具有驱动马达24，尤其是电动机26，其在图1中仅被示意示出。此外，轴向驱动装置22把驱动马达24、26的转动100转换为轴向运动，尤其是基本沿轴向的轴向往复运动102。轴向往复运动102通过运动传递单元30的连接机构28被传递给活塞单元32。
在是冲击钻10的情况下，活塞单元32以冲击机36尤其是气垫冲击机38的冲击机活塞34的形式构成。活塞单元32可沿工具轴线40在冲击管42内轴向运动地设置在冲击钻10中。这种冲击机36、38已充分公开，因此在此省略对其结构和工作方式的描述。
活塞单元32的从冲击管42中伸出的端部44以接纳部46的形式构成。接纳部46具有接纳孔48。在接纳孔48中容纳有连接销50。此时，连接销50尤其可转动运动地支承在该接纳孔中。运动传递单元30的连接机构28被容纳在连接销50的一个在此未示出的承孔中。通过这种方式，连接机构28的运动、尤其是基本沿工具轴线40轴向延伸的连接机构28的由轴向往复运动102引起的回转运动被传递给活塞单元32。
图2示出了如从现有技术中知道的活塞单元32。活塞单元32此时基本成圆柱体形状。在此，圆柱体构造本身沿纵轴线52延伸。如在图2的视图中看到的那样，活塞单元32具有两个接纳部46、47。接纳部46、47各有一个接纳孔48、49，其中接纳孔48、49沿孔轴线51取向，尤其是与孔轴线51共轴。孔轴线51和纵轴线52此时界定第一主平面104。
除了接纳部46、47之外，活塞单元32还包括活塞部54。在本例子中，活塞部54完全成圆柱体形状并具有圆柱体直径Dz。接纳部46、47各有外周面58，该外周面基本光滑地突出活塞部54之外，没有与圆柱体直径Dz的偏差。
在接纳部46和47之间设有垂直于活塞单元的纵轴线52且垂直于孔轴线51延伸的铰窝56。铰窝56此时大体平行于一垂直于第一主平面104且由孔轴线51和纵轴线52的交点确定的凹窝平面106延伸。凹窝平面最好至少沿孔轴线51以凹窝平面106为中心地对称延伸。在本例子中，铰窝56以铰接凹槽的形式制成。连接机构28插在铰窝56中，如图1所示。
在按照图2的实施方案中，接纳部46、47、尤其是外周面58在垂直于铰窝的区域内相对活塞部54具有基本平坦的阶梯面。此阶梯面减小了活塞单元32的占地要求并允许至驱动装置20的较短轴向间距。
通常，活塞单元32由圆柱体形坯件制成。接纳孔48此时以孔洞形式形成，而铰窝56例如通过铣削制成。事实证明，这样产生的接纳部46就活塞单元32的运动质量而言不是最佳的。
图3a以透视侧视图表示本发明活塞单元32a的第一实施例。以下，在对第一实施例的说明中，所有相同或作用相同的特征具有后缀“a”。
在这里，活塞单元32a的活塞部54a也基本成圆柱体形状。活塞部54a此时沿纵轴线52a延伸。活塞单元32a的接纳部46a和47a具有基本尤其是单个截球状特别是球状的外周面58a。此时，单个尤其指外周面58a基本呈截球形状，尤其是球状，除接纳孔48a和49a以及铰窝56a之外。
如图3c最清楚所示，每个接纳部46a和47a被分为一个接纳部分60a和61a和一个连接部分62a和63a。在第一实施例的优选实施方案中，尤其是接纳部分60a和61a具有单个截球状尤其是球状的外周面58a。因为第一实施例中的两个接纳部46a和47a的构造相对铰窝56a镜像对称地延伸，所以以下将只描述一个接纳部46a，其中此描述将相似地套用到另一个接纳部47a。接纳部分60a的主要特点是单个截球状尤其是球状的外周面58a。在按照图3a的实施例中，在每个接纳部分60a、61a上设有一个靠后的平端面65a、67a。端面65a、67a有利于将本发明的活塞单元32a结构紧凑地安装到驱动装置20a中。外周面58a具有最大的横向延伸尺寸64a，其小于活塞部54a的外直径66a，尤其是小于圆柱直径Dz。对此，横向延伸尺寸64a是指垂直于纵轴线52a的横向延伸长度或者说直径。作为接纳部分60a和活塞部54a之间的连接部分62a的区域的主要特点是缩窄部68a。缩窄部68a的横向延伸尺寸70a此时小于接纳部分62a的横向延伸尺寸64a。
图3d和图3e表示按照第一实施例的活塞单元32a的端部44a的两个不同剖面。此时，尤其是图3d又示出了接纳部分60a的外周面58a的单个截球状构形尤其是单个球状构形。
图4a表示活塞单元32b的第二实施例。在以下的说明中，所有与之前描述的例子相同或作用相同的特征具有后缀“b”。
此时，活塞单元32b与活塞单元32a的第一实施例的区别尤其在于其接纳部46a和47a。因为在第一实施例中的两个接纳部46a和47a的构造相对铰窝56b呈镜像对称地延伸，所以以下将只描述一个接纳部46b，其中该描述相似地套用到另一个接纳部47b。
接纳部分60b具有基本呈圆柱形的外周面58b。在按照图4a的实施例中，在每个接纳部分60b和61b上，设有靠后的平端面65b和67b。平端面65b和67b有利于将本发明的活塞单元32b结构紧凑地安装到驱动装置20b中。在接纳部分60b中，也设有已经从第一实施例中知道的接纳孔48b。外周面58b以接纳孔48b为中心基本成圆柱形地延伸。尤其是，它近似与孔轴线51b共轴地形成。由此一来，接纳部分60b基本呈耳状。
活塞单元32a和32b的这两个实施例的功能基本上与按照现有技术的活塞单元32没有差异，因此省略了说明并且参见已知的现有技术。
为使本发明的活塞单元32a和32b获得较小的惯性质量，活塞单元基于轻金属如铝或镁或相应的轻金属合金制成。
此外，本发明活塞单元的第一实施例的活塞单元32a和32b可以非常简单地在利用圆柱体坯件的车削加工的情况下制造。而且，可以通过铸造、喷射、压铸、粉末压铸或者烧结来制造具有活塞部54a和54b以及接纳部46a、47a和46b、47b的活塞单元32a和32b。尤其是，在这里可以有利地采用所谓的MIM工艺。最好按照无需其它加工步骤就能制造活塞单元32a和32b的工艺来完成。
除了在此示出的实施例，可以通过组合在此所述的特征来获得本发明活塞单元32a和32b的其它有利实施方式。
尤其是，本发明不局限于总是有两个尤其是两个对称构成的接纳部46a、47a和46b、47b的活塞单元32a和32b。在本发明活塞单元32a和32b的一个非常轻便的实施方式中，活塞单元可以只有一个接纳部46a和46b。此时，可以如在所述例子中示出的那样构成接纳部46a和46b，从而运动传递单元30的连接机构28与在此所述的例子相似地与纵轴线52a、52b共轴地作用。此外可以规定，连接销50与接纳部46a和46b或者连接机构28相连，尤其是固定连接或者一体形成。作为替代方式，也可以规定，接纳部46a和46b本身近似包括由孔轴线51和纵轴线52a和52b限定的第一主平面，从而接纳部52a和52b近似以纵轴线为中心地对称延伸。在此情况下，连接机构28夹住接纳部46a和46b可能是有利的。