工具機器的制造方法
【專利說明】
[0001 ] 優(yōu)先權(quán)文件DE202013006900.7的全部內(nèi)容在此通過援引并入本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種工具機器并且特別是一種手動引導的工具機器，其具有圍繞從動 軸運動的工具接收裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 下面將主要W特別是手動引導的工具機器的示例對本發(fā)明進行說明，運種工具機 器具有圍繞從動軸轉(zhuǎn)動振蕩地運動的工具接收裝置。但是，運種描述的限制并不構(gòu)成對運 種工具機器的可能用途的限制。
[0004] 術(shù)語"工具接收裝置"在本文中也被簡單地用術(shù)語"工具接收器"來替代。但是運也 不應(yīng)該被理解為一種限制。
[000引工具機器是一種裝置，其具有一個或多個驅(qū)動電機和可能的一個或多個傳動裝置W及至少一個從動軸，該從動軸具有幾何意義上的從動軸線。工具接收裝置被直接或間接 地設(shè)置在從動軸上。工具接收裝置是用于在工具上施加轉(zhuǎn)矩的一個或多個構(gòu)件，在此，工具 接收裝置特別是在手動引導的工具機器中優(yōu)選地還抓住工具，使得單獨通過工具接收裝置 不僅抓住工具，還向工具施加從動轉(zhuǎn)矩。術(shù)語從動力矩和與從動一起組成的術(shù)語，是指從工 具機器傳遞到工具的力矩或工具機器的相應(yīng)的構(gòu)件，術(shù)語驅(qū)動力矩是指由工具接收的力 矩。
[0006] 手動引導的工具機器具有攜帶裝置，特別是把手等，利用運些把手，工具機器可W 與固定于其上的工具一起由操作力引導。手動引導的工具機器通常配備有電驅(qū)動馬達，但 是也公知其它的結(jié)構(gòu)型式(例如有液壓或氣動運行的工具機器)并且能夠應(yīng)用于本發(fā)明中。
[0007] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已知許多被設(shè)計用于與具有旋轉(zhuǎn)的工具接收裝置的工具機器一起 使用的工具或工具裝置。運樣的工具例如是鉆機、砂輪和切割盤、圓銀等。運些工具被固定 在工具接收裝置上，根據(jù)用途、工具和機器的不同，工具接收裝置W接近0到幾千轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn)動，在極端情況下其還能夠W明顯更高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。工具在運行中會在與工件的接觸 中帶來或多或少的高的按壓力，然后在工件上實施相應(yīng)的加工過程。運種在此相對于轉(zhuǎn)動 軸間隔開地發(fā)生的加工力，也就是例如切割力或磨削力，會導致產(chǎn)生圍繞從動軸的轉(zhuǎn)矩，該 轉(zhuǎn)矩通過從工具機器傳遞到工具裝置的從動力矩來平衡。將從動力矩傳遞到工具是通過工 具的接口裝置來實現(xiàn)的，工具通過該接口裝置被固定在工具接收裝置上。因此，對于在加工 時基本上總是沿相同的方向旋轉(zhuǎn)的工具來說，在使用工具期間作用于工具接收裝置的力基 本上發(fā)生在相同的方向上，但是高度不同。
[0008] 另外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知，具有轉(zhuǎn)動振蕩的工具接收裝置的工具機器。具有振蕩的 或轉(zhuǎn)動振蕩的工具接收裝置的工具機器，在此是指具有工具接收裝置的運動的工具機器， 其中，該工具接收裝置從中間位置開始沿第一轉(zhuǎn)動方向運動并被制動至停止狀態(tài)，然后再 沿相反的轉(zhuǎn)動方向運動至停止狀態(tài)。
[0009] 從中間位置到各個終點位置的角距離通?？蒞最高為5%然而在所實施的機器中 大多數(shù)情況下為較低的角度1°至2.5%運相當于2°至5°的總角運動（第一終點位置-第2終 點位置）。運種振蕩運動通常實施為每分鐘5000至50000,然而也可W有更小和更高的振蕩 頻率(在此表達為振動/分鐘）。
[0010] 正如在本發(fā)明中所討論的那樣，特別是不能將對工具接收裝置的轉(zhuǎn)動振蕩驅(qū)動看 作是往復(fù)振蕩驅(qū)動，例如特別是在往復(fù)銀切裝置中所知的那樣。往復(fù)銀切裝置特別是指線 銀、月牙形銀或狐尾銀等。
[0011] 轉(zhuǎn)動方向的反轉(zhuǎn)引起工具的加工力也改變其方向，運些加工力眾所周知地總是與 運動方向相反地或在此與轉(zhuǎn)動方向相反地起作用?；诜较蜃兓募庸ち?，獲得與杠桿臂、 即工具的加工點到轉(zhuǎn)動軸線的距離相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩隨著振蕩使方向反轉(zhuǎn)。運種由加工 力引發(fā)的轉(zhuǎn)矩與無論是在加工期間還是在空轉(zhuǎn)期間起作用的另一轉(zhuǎn)矩相疊加，即，該另一 轉(zhuǎn)矩為由工具的慣性力矩引發(fā)的轉(zhuǎn)矩，其用于在工具達到其最高速度(例如在工具接收裝 置的正弦形狀的轉(zhuǎn)速變化過程中正弦曲線的各個最大振幅)之后使工具制動W及使工具在 轉(zhuǎn)動方向反轉(zhuǎn)之后在相反方向上實現(xiàn)被重新加速。
[0012] 通過加工力和通過振蕩驅(qū)動的運動情況產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩由工具機器施加，并通過工具 接收裝置傳導至工具裝置中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于提出一種工具機器，使得能夠通過工具接收裝置可靠地傳遞從 動轉(zhuǎn)矩。
[0014] 本發(fā)明的目的是通過權(quán)利要求1的主題來實現(xiàn)。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)選的擴展方案由從屬權(quán)利要求給出。
[0016] 此外，本發(fā)明還提出了一種加工系統(tǒng)或者說一種工具機器系統(tǒng)，其具有根據(jù)權(quán)利 要求1或任一項從屬權(quán)利要求所述的工具機器和一種工具裝置。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的工具機器具有工具接收裝置，工具裝置可W通過該工具接收裝置固 定在工具機器上，W使其從動軸與工具轉(zhuǎn)動軸基本相合。術(shù)語"從動軸"和"工具轉(zhuǎn)動軸"在 此表示工具機器或工具裝置的幾何學上的轉(zhuǎn)動軸。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的工具機器具有工具接收裝置，該工具接收裝置被設(shè)計用于將工具裝 置保持在工具機器上，使得從動軸和工具轉(zhuǎn)動軸基本相合。
[0019] 為此可W使工具接收裝置固定地連接工具機器，但是也可W將工具接收裝置可松 脫地固定在從動軸、從動主軸等上。
[0020] 工具接收裝置具有轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)域和保持裝置。轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)域被設(shè)計用于將工具機 器的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到工具裝置。反過來也可W將轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)域設(shè)計為，將轉(zhuǎn)矩、特別是在使 工具運動制動時產(chǎn)生的制動力矩從工具裝置傳遞到工具機器。
[0021] 工具接收裝置還具有保持裝置，用于在運行期間使工具固定。在此必須將保持裝 置設(shè)計為，在空轉(zhuǎn)時和運行時在工具接收裝置與工具裝置之間所產(chǎn)生的力能夠被可靠地吸 收。特別是優(yōu)選將保持裝置設(shè)計為，無論是由工具裝置沿工具機器的方向施加于工具機器 的力，還是由工具裝置沿從工具機器離開的方向所施加的力，均能夠被可靠地接收。正如稍 后還將詳細說明的那樣，優(yōu)選將保持裝置設(shè)計為，盡管其能夠防止工具裝置從工具接收裝 置上的意外松脫，但是另一方面卻能夠?qū)崿F(xiàn)對工具裝置的簡單的更換。
[0022] 轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)域和保持裝置還可W被設(shè)計成一個共同的裝置或者共同的構(gòu)件。
[0023] 轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)域具有至少兩個與工具轉(zhuǎn)動軸間隔開設(shè)置的從動面區(qū)域，運些從動面 區(qū)域分別具有許多面點。術(shù)語"從動面區(qū)域"（W下有時也僅稱為"從動面"）是指至少部分地 間接或直接與工具裝置相接觸的面，W便將從動轉(zhuǎn)矩傳遞到工具裝置。術(shù)語"面點"在此是 指位于該從動面的上側(cè)的點，并從幾何學上來理解。
[0024] 該術(shù)語被用于表征幾何學上的點，在該點上切平面貼靠一個面。該面點上的垂直 于切平面的矢量描述了該面在例如通過=維坐標系或通過另外的參考平面或參考面所限 定的空間中在該點上的方位。
[0025] 由于面的每個點同時也是本發(fā)明意義上的面點，所W-個面具有無限多的面點。 為了在實踐中描述單向或多向的彎曲的面，然而有限數(shù)量的面點就足夠了。術(shù)語單向彎曲 是指在每個點上只沿一個方向彎曲的面，例如圓柱形面，而術(shù)語多向彎曲是指在至少一個 點上沿多個方向彎曲的面，例如球形表面。
[0026] 平的面僅具有與該面本身相合的切平面。因此一個面點就足W表征一個平的面， 在此，該面點可W是該平的面的任意一個點。
[0027] 由于面點是幾何學上的點，所W運些面點在面上是不可見的。
[0028] 對于運些面點上的切平面來說，適用特殊的幾何條件。如同幾何學的通常做法，切 平面是指垂直于面點的法向矢量并接觸面點的表面的面。術(shù)語"法向矢量"在此是指在面點 上完全垂直于該面取向的矢量。
[0029] 在運些面點上的切平面是沿兩個方向傾斜的。首先是切平面相對于包含工具轉(zhuǎn)動 軸的軸向平面傾斜。另外，運些切平面相對于垂直于工具轉(zhuǎn)動軸延伸的徑向平面傾斜。
[0030] 因此，運種從動面的設(shè)計與現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于振蕩機器的工具接收裝置不 同。
[0031 ] 在已知的工具裝置中，例如在德國專利申請DE102011005818A1和DE29605728U1所 描述的工具裝置中，工具在與工具機器的工具接收裝置連接的區(qū)域中基本上被設(shè)計為平 的，即，運些工具在該區(qū)域中在垂直于從動軸設(shè)置的平面中延伸。從動面在運種類型的工具 機器中垂直于徑向平面并平行于從動軸的平面。
[0032] 現(xiàn)在已經(jīng)注意到，在一種優(yōu)選的實施方式中，從動面基本上是平的，也就是說，所 有面點的法向矢量彼此平行地取向W及因此從動面總共僅具有一個單一的切平面。但是在 本發(fā)明的框架下，從動面也可W是單向或雙向彎曲的；在運種情況下，那么法向矢量不再彼 此平行。
[0033] 本發(fā)明基于W下的考慮：
[0034] 無論是工具裝置還是工具的被導入轉(zhuǎn)矩的區(qū)域都會由于振蕩運動而處于彎曲交 變應(yīng)力（Biege-Wechsel-Beanspruchung)下。運對于通常用于制造在此所述的工具接收裝 置和工具的金屬材料來說是特別有問題的。運些金屬具有一種晶體結(jié)構(gòu)。如果在金屬構(gòu)件 的一個區(qū)域中發(fā)生局部過載，即，在該點上作用于該構(gòu)件中的張力大于該構(gòu)件可承受的張 力，則在金屬組織的單個粒子之間會產(chǎn)生微裂紋。運些裂紋會在兩個方面損害構(gòu)件的強度。 首先，在產(chǎn)生微裂紋的區(qū)域中沒有張力能被傳遞到構(gòu)件中。運意味著，由于用于力傳遞的有 效面積的減小，該區(qū)域內(nèi)的負載會由于裂紋形成而增大。
[0035] 另一方面還會出現(xiàn)一種現(xiàn)象，其在機械工程中通常被稱為"切口效應(yīng)"。運個名稱 來自于：因為在切口的區(qū)域中，特別是當該切口是尖棱的時，會形成局部的張力集中，該張 力集中在包圍該切口的材料的區(qū)域中導致剪切應(yīng)力，運些剪切應(yīng)力大于不受運種幾何形狀 影響的構(gòu)件的區(qū)域中的剪切應(yīng)力。
[0036] 運種增大的負載會導致裂紋形成進一步擴大，并最終使構(gòu)件損壞。
[0037]運種過程稱為損傷累積（Schadensakkumulation)，其例如在化Imgren和M