(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル工具等の電動手持ち工具であって、ハウジング（２）から突出し、駆動モータ（８）からの回転運動を工具（７）へ伝達する回転スピンドル（６）と、工具（７）の突発的なブロックに際して回転スピンドル（６）の軸線（Ａ）を中心とするハウジング（２）の転向を阻止する安全装置（11）とを具え、該安全装置（11）を、工具（７）のブロックに際して検知装置（12）を介して電気機械的に作動可能とし、回転スピンドル（６）のための駆動系（９）に過負荷すべりクラッチ（10）を介挿すると共に、過負荷すべりクラッチ（10）と回転スピンドル（６）との間に前記安全装置（11）を、過負荷すべりクラッチ（10）に対して直列に配置し、該安全装置（11）は、ばね負荷された押し出し素子(110) を有し、該押し出し素子は、手持ち工具（１）の電源が遮断されると、ハウジング（２）と回転スピンドル（６）のための駆動系（９）を互いに回り止め結合することを特徴とする手持ち工具。
【請求項２】
請求項１記載の手持ち工具において、ばね負荷された押し出し素子(110) を磁気コイル(112) の磁場中に配置し、前記磁気コイルは作動中に通電すると共にブロックが検知されると電流を遮断して安全装置（11）を作動可能としたことを特徴とする手持ち工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の手持ち工具において、安全装置（11）は、ハウジング（２）と駆動系（９）とを形状結合するために、作動時に互いに形状結合して協働する少なくとも二個のロック素子（110, 93)を有し、一方のロック素子がハウジング（２）と結合し、他方のロック素子が駆動系（９）に属することを特徴とする手持ち工具。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の手持ち工具において、安全装置（11）は、ハウジング（２）と駆動系（９）とを摩擦結合するために、少なくとも一個の交換可能な制動シュー(113) を有し、該制動シューはハウジング（２）に属すると共にブロック時には駆動系（９）の回転軸（91）と協働することを特徴とする手持ち工具。
【請求項５】
請求項４記載の手持ち工具において、制動シュー(113) は摩擦面を有し、該摩擦面の曲率は回転軸（91）の表面の曲率に一致することを特徴とする手持ち工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ドリル工具等の電動手持ち工具に関し、特に、ハウジングから突出し、駆動モータからの回転運動を工具へ伝達する回転スピンドルと、工具のかじり付きや焼付き等の突発的なブロックに際して回転スピンドルの軸線を中心とするハウジングの転向を阻止する安全装置とを具え、安全装置は工具のブロックに対して検知装置を介して作動可能とする手持ち工具に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
上述の構成を有するドリル工具又は切断グラインダ等の手持ち工具は、特に職工による手作業で使用されるが、家庭工作用としても普及してきた。手持ち工具の作動中には、機器の回転スピンドルに保持した工具が、使用者の誤操作又は、例えば、鉄筋コンクリートの作孔における鉄筋部分との衝突により、挟まって動かなくなる恐れがある。回転スピンドルの突然のブロックにより、大きな反動トルクが生じるため、ハウジングは回転スピンドルの軸線を中心として転向する。通常、使用者はそのような反応を予期しておらず、手持ち工具の転向に驚かされる。その結果、手持ち工具が使用者の手から離れたり、例えば、足場や梯子のような不安定な状態で作業する使用者がバランスを崩し、危険な状況に陥ることもある。
【０００３】
そのような状況を回避するため、これまでに様々な措置が提案されてきた。その際、慣性質量原理が応用され、手持ち工具の転向時にはハウジングとブロックした工具との間に回転可能とする連結が確実となる。そのような解決法の一例がドイツ連邦共和国特許第 43 00 021号明細書に記載されている。特に、 そこで開示された手持ち工具の場合、回転スピンドルの形状結合ブロックに係るハウジングと結合した機械的なロック手段が提案され、そのロック手段は手持ち工具が突然転向すると慣性質量を介して作動する。慣性質量原理に基づく安全装置は、ハウジングが不意に旋回して初めて作動する。したがって、純機械的に作用する安全装置を具える手持ち工具の場合、相変わらず比較的大きな転向角度となる可能性がある。
【０００４】
欧州特許第 0 486 843号明細書に記載された手持ち工具においては、回転スピンドルのための駆動系にスプリング弾性クラッチが介挿されている。この手持ち工具は、工具ブロックの検知装置と協働する安全装置を有する。安全装置に使用されるばねクラッチは、ブロックを検知すると電気的に作動し、制動ばねを介してハウジングの駆動軸を中心とする回転を阻止する。この既知の手持ち工具における安全装置は、比較的遅く反応する慣性質量を介して作動するものではない。ブロックを検知すると同時に電気信号が発生し、該電気信号に基づいて電磁ブレーキを構成する電磁コイルが通電する。電磁ブレーキは開閉ハウジングと協働し、該開閉ハウジングはばねクラッチを収縮させると共に、駆動軸とハウジングとを回り止め結合する。この提案に係る安全装置は比較的コストの嵩む構造を有し、回転スピンドルの駆動系にばねクラッチを装備した手持ち工具の専用品として設計されている。ばねは、通常の作動状態において、駆動軸から離間して配置する。ブロック時には、先ず、その間隔を克服し、ハウジングと駆動軸とを相対回転可能に連結しなければならない。そのため、安全装置の応答には若干の遅延が生じ、使用者にとって許容しがたい手持ち工具の転向に達する恐れがある。
【０００５】
【発明の開示】
本発明の課題は、ブロック時に使用者にとって許容しがたい手持ち工具の転向を阻止する安全装置を具えた手持ち工具を提案することにある。安全装置は極めて速い応答特性を有すると共に、簡単な構造でなければならない。特に、手持ち工具は安全装置を具え、該安全装置はブロックを早期に認識する検知装置と結合して使用可能とし、この検知装置を介して作動しうるものとする。さらに、 駆動モータは工具のブロック時に保護されねばならない。加えて、手持ち工具は、空間的条件により小さい旋回角度の限定された転向しか可能でない場合でも、例えば、手持ち工具が壁に接する場合のコーナーにおけるドリル作業でも使用者に十分な安全性を確保しなければならない。
【０００６】
この課題を解決するために、本発明による電動手持ち工具は、ハウジングから突出し、駆動モータからの回転運動を工具へ伝達する回転スピンドルと、工具の突発的なブロックに際して回転スピンドルの軸線を中心とするハウジングの転向を阻止する安全装置とを具える。安全装置を、工具のブロックに際して検知装置を介して電気機械的に作動可能とする。回転スピンドルのための駆動系に過負荷すべりクラッチを介挿すると共に、過負荷すべりクラッチと回転スピンドルとの間に前記安全装置を、過負荷すべりクラッチに対して直列に配置する。安全装置は、ばね負荷された押し出し素子を有し、該押し出し素子は、手持ち工具の電源が遮断されると、ハウジングと回転スピンドルのための駆動系を互いに回り止め結合する。
【０００７】
本発明による手持ち工具における安全装置は、回転スピンドル側の駆動系において、過負荷すべりクラッチの後方及び回転スピンドルの前方に配置されるものである。この配置により、駆動系領域では、ギアに準ずる変速比に基づき比較的小さなトルクしか生じないことが有利であり、そのトルクは回転スピンドルのブロック時に安全装置によって吸収され、抑制されねばならない。安全装置は、サイズが比較的小さい駆動系の領域に配置する。その結果、安全装置についても克服すべき比較的短いストロークが実現され、工具ブロックの検知に際してハウジングと回転スピンドル側の駆動系とを互いに回り止め結合する。過負荷すべりクラッチは、一方では工具ブロック時に駆動モータを保護するものであり、他方では回転スピンドルのための駆動系に過負荷すべりクラッチを配置することにより、例えば、空間的条件から手持ち工具がブロック時に転向不能となると共に、回転加速度の測定から幾度もブロックを確定する検知装置が応答しない場合、使用者を補完的に保護することができる。この場合、安全装置は制御信号を受けないために作動しない。その代わりに、所定のトルク値において過負荷すべりクラッチが応答し、駆動モータと回転スピンドルとの間で駆動系を分離する。
【０００８】
使用者の安全を最大限に確保すると共に、工具のブロックに際しての安全装置の確実な応答を可能とするために、本発明においては、安全装置を電気機械的に作動させるものである。
【０００９】
安全装置は、ばね負荷された押し出し素子を有し、該押し出し素子は手持ち工具の作動停止時にハウジングと駆動系とを互いに回り止め結合する。したがって、回転スピンドルのための回転駆動を突発的に停止させる手持ち工具の故障に際し、安全装置は確実に作動する。
【００１０】
本発明の有利な実施例において、ばね負荷された押し出し素子を磁気コイルの磁場中に配置し、該磁気コイルは作動中に通電する一方、ブロックが検知されると電源が遮断されて安全装置を作動させる。この場合、安全装置の作動は、磁気コイルの通電に要するスイッチ回路の自動的な作動だけである。スイッチ回路が作動すると、磁場によりばね力に抗して抑制されていた押し出し素子が自動的に解除され、ハウジングと回転スピンドル側の駆動系とを互いに回り止め結合する。電源が遮断された状態でも、選択された構成配置では自動的に安全装置が作動する。
【００１１】
本発明による手持ち工具の一実施例において、ハウジングと駆動系との間に配置される安全装置を、形状結合を実現しうる構成とする。そのために、安全装置は作動時に互いに形状結合して協働する少なくとも二個のロック素子を有する。一方のロック素子はハウジングと、他方のロック素子は駆動系と結合する。ギアに準じた変速比のために、形状結合して協働するロック素子によって受けるトルクは比較的小さい。したがって、ロック素子の比較的簡単な設計が可能であり、安全装置の応答速度に対応することができる。例えば、押し出し素子は、一方のロック素子を形成する。このロック素子は、工具のブロック時に回転スピンドル側の駆動系における歯付き部材の歯に噛み合うと共にハウジングと回転スピンドル側の駆動系とを連結する。その際、駆動モータの過負荷は過負荷すべりクラッチによって回避される。
【００１２】
本発明による手持ち工具の別の実施例において、ハウジングと駆動系との間に配置される安全装置を、摩擦結合を実現しうる構成とする。安全装置は少なくとも一個の制御シューを具えることが有利であり、該制御シューはハウジングに付属すると共に工具のブロック時には回転スピンドル側の駆動系の軸と摩擦結合して協働する。摩擦結合に基づく安全装置の応答特性は、基本的にばね力に依存する。このばね力により、制御シューを配置したことが有利な押し出し素子は、制動すべき軸の方向で予めばね負荷される。本発明による手持ち工具の上記実施例においては、押し出し素子の引張力を用途に応じて変化させることができる。制動シューは交換可能であることが有利である。適切な摩擦特性を有する制動シューを選択することにより、安全装置の応答特性に影響を与えることができる。
【００１３】
本発明の有利な実施例において、制動シューの摩擦面の曲率は、制動すべき軸の表面曲率に一致させる。その結果、安全装置の作動時には制動シューの制動面と軸の表面との間に面接触が生じ、摩擦力が高まる。
【００１４】
【最良の実施形態】
以下、本発明を図示実施例について一層具体的に詳述する。
【００１５】
図１は、本発明による手持ち工具１の全体を示す構成図である。例示した手持ち工具１はドリル工具である。上述の構成を有するドリル工具は、通常、作動中に軸線方向の衝撃を工具に加える衝撃機構を有する。図１の構成図では、理解を容易とするために衝撃機構の図示を省略する。手持ち工具は、通常、プラスチック製のハウジング２を有し、ハウジング２にはグリップ部材３を固定する。接続ケーブル５を介して手持ち工具にエネルギーを供給される。グリップ部材に具えたスイッチ４は、手持ち工具１の作動を開始するものである。ハウジング２内に回転スピンドル６を配置し、この回転スピンドル６はグリップ部材３に対向する側でハウジング２から突出すると共に、例えば、ドリル工具等の回転スピンドル６によって駆動可能な工具７を受けるものである。回転スピンドル６は、駆動系９およびギアを介して駆動モータ８と結合する。駆動系９は、駆動モータ８の回転運動を工具７付きの回転スピンドル６へ伝達するものである。回転軸線Ａを中心とする回転スピンドルの回転は、図１に双方向矢印として示した。これは、多くの手持ち工具において、回転スピンドル６の右回り駆動と左回り駆動とが選択可能であることを意味している。
【００１６】
使用者が工具ブロックによる危険な状態を適時に検知するために、手持ち工具は検知装置12を具える。検知装置12は、回転スピンドル６の回転軸線Ａを中心とする手持ち工具１の転向を検知するセンサを具える。検知した測定値をデジタル化すると共に、例えば、記憶回路および演算回路を具えるマイクロプロセッサよりなる評価システム13に測定値を転送する。評価システム13では測定値を、回転加速度、回転速度、転向角度のような回転運動を特徴付ける特性値に変換する。これらの特性値から、所定の判断基準に従って予測される使用者の危険度を判定し、例えば予測される転向角度または事故確率を決定する。評価システム13で決定した値は比較ユニット14に送られる。比較ユニットは、特に予め設定可能なしきい値を超えると信号を発する。この信号は駆動モータ８に送られ、使用者の過大な危険度が認識されると駆動モータを自動的に停止する。他方、比較ユニットから発生した信号が回転スピンドル６のための駆動系９に配置した安全装置11を作動させる。したがって、安全装置11は検知装置12と協働するものであり、センサで検知され、評価システム13で処理された測定値に依存して作動する。安全装置11により、回転スピンドル６の回転軸線Ａを中心とするハウジング２の転向運動は抑制され、その際にハウジング２と、工具７によってブロックされた回転スピンドル６とが互いに回り止め結合される。
【００１７】
安全装置11は、駆動系９に介挿した過負荷すべりクラッチ10と、回転スピンドル６との間に配置する。検知装置12を介して自動的に作動可能な安全装置11と、回転スピンドル６のための駆動系９に設けた過負荷すべりクラッチ10とを直列に配置することにより、使用者を可能な限り保護すると共に、大きな反動トルクに驚く恐れのある危険状態を回避することができる。検知装置12、評価システム13、比較ユニット14、駆動モータ８および安全装置11は信号導線15, 16, 17, 18を介して相互に結合する。
【００１８】
図２は、手持ち工具１を部分的に破断して示している。特に、軸線方向の衝撃機構を具えるハンマードリルの場合、工具ホルダ71に装着した作動中のドリル工具７に軸線方向の衝撃を与える。工具ホルダ71は、回転スピンドル６の軸線方向延長部に配置すると共に、回転可能として回転スピンドルと結合する。回転スピンドル６は駆動モータ８により駆動系９を介して作動する。そのために、モータ軸81の歯は過負荷すべりクラッチ10の歯と噛合する。その駆動出力側の部分はシャフト92と回り止め結合する。シャフト92を、ハウジング２に付属する支持板19に設け、支持板19によりベベルギア91を支持する。ベベルギア91は、回転スピンドル６と回り止め結合した歯車61の歯に噛合し、シャフト92の回転運動を回転スピンドル６に伝達する。
【００１９】
モータ軸81は、衝撃機構の直立駆動シャフト20も駆動する。ピン21は、シャフト20の端面から偏心的に突出し、中空の回転スピンドル６を通過する衝撃機構の励起ピストン22と結合する。励起ピストン22を偏心的にシャフト20に固定することにより、駆動シャフト20の回転運動が回転スピンドル６の内部における励起ピストン22の往復運動に変換される。励起ピストン22はフリーピストン23と協働し、該フリーピストンも回転スピンドル６で軸線方向に変位可能である。励起ピストン22とフリーピストン23との間に配置したエアークッションにより、両ピストンの衝突を回避する。作動中のフリーピストン23はアンビル素子24に突き当たり、アンビル素子24は工具ホルダ71に向けて突出すると共に軸線方向の衝撃を工具７に伝達する。
【００２０】
工具７のブロック時に手持ち工具１のハウジング２が突発的に転向することを回避するため、過負荷すべりクラッチ10と回転スピンドル６との間で回転スピンドル６のための駆動系９に安全装置11を配置する。図３に示すように、安全装置11は押し出し素子110 を有し、該押し出し素子は、ばね111 によって軸92に具えるブレーキ歯93の方向に予め付勢される。ばね負荷された押し出し素子110 は、磁気コイル112 により案内され、軸線方向に変位可能である。磁気コイル112 はハウジング２に付属する支持板19に保持する。
【００２１】
通常、ばね負荷された押し出し素子110 は、磁気コイル112 の磁場によって、軸のブレーキ歯93から離間した位置に保持する。ブロックが検知され、安全装置11が作動すると、磁気コイル112 は信号によって電流が遮断される。その結果、ばね111 によって押し出し素子110 は軸92のブレーキ歯93に向けて変位し、前端がブレーキ歯の間に係合する。このようにして、ハウジング２と軸92とは形状結合により互いに回り止め結合される。工具７がブロックされると、回転スピンドル６もブロックされる。その結果、軸92に対して回り止め結合したベベルギア91もブロックされる。したがって、ブロック時にはハウジング２とブロックされた工具７との間に回り止め結合が達成され、ハウジング２は転向不能となる。ブロックに際して、手持ち工具１の全体質量が工具７に対して回り止め結合されると、工具７は再び引き離すことが可能となり、ドリル工程を中断なしに継続することができる。
【００２２】
図４に示す手持ち工具１は、他の実施例による安全装置11を具える。この実施例における安全装置11も、ばね111 により軸92に抗して予め付勢された押し出し素子110 を有し、該押し出し素子は磁気コイル112 の磁場に応じて軸線方向に変位可能である。軸92の表面に対向する端部では、押し出し素子110 が制動シュー113 を具え、該制動シューはブレーキライニングを有する。正常な作動状態では、押し出し素子は磁気コイル112 の磁場により、軸92から離間した位置に保持される。ブロックの可能性が検知されると、磁気コイル112 の電流回路を閉じる信号が生ずる。それにより磁気コイル112 の磁場が消失し、制動シュー113 を具える押し出し素子110 が軸92の表面に対して押圧される。制動シュー113 のブレーキライニングは高い表面摩擦係数を有し、ハウジング２をブロックした軸92に対して摩擦結合する。制動シュー113 は軸92の曲率に適合することが有利である。制動シュー113 及びそのブレーキライニングを交換可能として押し出し素子110 に配置する。
【００２３】
安全装置11は、駆動モータ８と協働する検知装置12を介して作動する。安全装置11の作動と同時に駆動モータ８も停止する。駆動モータ８の残留トルクは過負荷すべりクラッチ10によって吸収され、該過負荷すべりクラッチは駆動系９を駆動モータ８から分離する。手持ち工具１の使用を再開し、工具７を緩めると、当初の状態が回復すると共に、ハウジング２と軸92との間の回り止め結合が磁気コイル112 の通電によって解消される。その結果、手持ち工具１は工具７が再びブロックされる事態に備え、使用者を最大限に保護する用意をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による手持ち工具の一例として、ドリル工具を示す構成図である。
【図２】図２は、第一実施例による安全装置を具える手持ち工具を一部破断して示す全体図である。
【図３】図３は、図２に示した安全装置の III−III 線に沿う断面図である。
【図４】図４は、第二実施例による安全装置を具える手持ち工具を一部破断して示す全体図である。
【符号の説明】
１  手持ち工具
２  ハウジング
６  回転スピンドル
７  工具
８  駆動モータ
９  駆動系
10  過負荷すべりクラッチ
11  安全装置
12  検知装置
91  回転軸
110  押し出し素子
111  ばね素子
112  磁気コイル
113  制動シュー
【図１】
0004223585.tif 000002
【図２】
0004223585.tif 000003
【図３】
0004223585.tif 000004
【図４】
0004223585.tif 000005