CN101535009A - 手把减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手把减振装置，尤其是用于具有一手把(14)的手持式工具机(12)的手把减振装置，包括一阻尼单元(16)，该阻尼单元具有至少一个阻尼装置(18)。本发明提出，该阻尼装置(18)由一流变的阻尼装置(18)构成。

Description

手把减振装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的手把减振装置。此外本发明还涉及根据权利要求11的前序部分的方法。

背景技术

已经公知了一种用于手持式工具机的手把减振装置，它具有一个带有至少一个阻尼装置的阻尼单元。

发明内容

本发明涉及手把减振装置，它尤其用于设有手把的手持式工具机，该减振装置具有阻尼单元，该阻尼单元具有至少一个阻尼装置。

本发明提出，该阻尼装置由一个流变的阻尼装置构成，由此可特别快及有效地影响阻尼装置的阻尼特性，其方式是，通过改变外部特性参数——例如力的作用——可达到内部特性参数——例如阻尼装置的专有特性参数，例如优选为流动特性或黏度——的立即改变。此外，流变的阻尼装置的阻尼特性可在一个特性曲线组内参数化及由此可在其阻尼特性中的一个宽的范围内变化。在这方面对于“流变的阻尼装置”尤其应理解为这样一种阻尼装置，在该阻尼装置中，借助例如外力的作用，尤其是剪切力的作用，可实现施加电场和/或磁场等，可实现阻尼装置的内部结构的直接改变或可实现阻尼装置粒子的相互间交变作用的改变。在此情况下阻尼装置的内部结构的改变尤其引起流动特性的改变-如尤其是黏度的改变-并且影响阻尼力。在此情况下外力的作用可由操作者手动地控制或特别有利地至少部分自动地通过控制或调节单元来调节。流变的阻尼装置优选由阻尼液体，特别优选地由悬浮液，尤其由其中包含聚氨基甲酸乙酯分子的油构成。但原则上也可在本发明的一个变换的构型中随时地考虑专业人员认为有意义的其它液体和/或材料，例如凝胶等。该手把减振装置合乎目的地设置在手持式工具机内，以便保护手把及尤其保护操作者免受手持式工具机工作中不期望的振动。

此外还提出，流变的阻尼装置由一种电流变的阻尼装置构成，由此可在结构上简单地借助电压的施加或电场的施加来改变或调节电流变的阻尼装置的流动特性，尤其是黏度。

此外还提出，该手把减振装置具有计算单元，它被设置来使流变的阻尼装置至少部分自动地适配于至少一个应用情况。由此对于具有该手把减振装置的手持式工具机的操作者可特别有利地达到高的操作舒适性，并且可将阻尼特性特别快速地-优选在数毫秒的范围中-控制和/或调节到当前应用情况下。这里对于“计算单元”应理解为一个检查单元，一个控制单元和/或一个调节单元，其中，计算单元既可仅由一个处理器构成也可由一个处理器与其它的电子部件、如存储器装置构成。

当计算单元根据至少一个特性参数来改变对流变的阻尼装置所施加的电压时，可达到对应用情况的结构上简单的及尤其快速的适配。

在本发明的另一构型中提出，计算单元具有一个传感器单元，该传感器单元被设置来用于检测至少一个运动参数，由此可达到对尤其是手持式工具机的振动运动的有利检测，及此外可达到在手把减振装置内部的有利的协调。这里对于“运动参数”尤其应理解为用于通过位移的改变、速度的改变和/或加速度的改变来检测一运动尤其是一振动运动的特性参数。

此外还提出，计算单元在流变的阻尼装置的至少一个部分区域内施加恒定的电压，由此可实现沿一个阻尼特性曲线对振动阻尼、尤其对一个适配于待加工工件的材料的振动阻尼的有利控制。在此情况下，电压的恒定值及由此产生的电场的恒定值可手动地由手持式工具机的操作者或特别有利地至少部分自动地通过计算单元来设定。优选该电场借助电容器，尤其借助圆柱形电容器来产生，其中，电场基本上被限制在电容器面之间的部分区域上。

如果部分区域的长度可变地可被调节，则流变的阻尼装置的阻尼特性可借助可变的长度来改变及阻尼特性可有利地适配手持式工具机的振动特性。

此外还提出，部分区域的长度可借助用于施加电压的至少一个加载面的运动来改变。在此情况下流变的阻尼装置的具有所施加的电场的部分区域可增大或减小，或者流变的阻尼装置的阻尼特性可有利地适配于当前的振动状态，尤其是当电容器、例如圆柱形电容器的管或套筒可相互地移入的情况下。

在本发明的一个有利的进一步构型中提出，阻尼单元具有至少一个弹簧装置，该弹簧装置与流变的阻尼装置并联设置地连接。由此借助阻尼装置及同时借助弹簧装置可实现手持式工具机手把的有利的及特别有效的振动脱耦。

此外还提出，阻尼单元具有至少一个弹簧装置，该弹簧装置与流变的阻尼装置串联设置地连接，由此可达到用于振动阻尼的、有利的相继联接的振动过滤装置。此外在具有大冲量的振动的情况下，借助串联设置可达到特别有效的减振。

在本发明的另一构型中提出用于手把减振装置的方法，该手把减振装置尤其是用于具有一手把的手持式工具机，其中，流变的阻尼装置的阻尼特性可被改变，由此可特别快且有效地影响阻尼装置的阻尼特性，其方式是，通过改变外部特性参数-例如力的作用-可达到内部特性参数-例如阻尼装置的专有特性参数、尤其是流动特性或黏度-的立即改变。此外，流变的阻尼装置的阻尼特性可在一个特性曲线组内被参数化及由此在其阻尼特性中的一个宽的范围内变化。在此情况下外力的作用可由操作者手动地控制或特别有利地至少部分自动地通过控制和/或调节单元来调节。

此外还提出，根据一个运动参数来改变流变的阻尼装置的至少一个部分区域中的电压，由此可达到对应用情况特别快的适配。优选由计算单元来调节该电压，由此对于具有手把减振装置的手持式工具机的操作者可附加地达到高的操作舒适性。

当在流变的阻尼装置的至少一个部分区域中施加恒定电压时，可实现对振动阻尼的有利的控制，尤其可实现沿一个阻尼特性曲线对适配于待加工工件的材料的振动阻尼的有利控制。在此情况下，恒定的电压及由此产生的一个电场可手动地由手持式工具机的操作者或特别有利地至少部分自动地通过计算单元来设定。优选该电场借助电容器，尤其借助圆柱形电容器来产生，其中电场基本上被限制在电容器面之间的部分区域上。

如果具有恒定电压的部分区域的长度可变化，则可改变流变的阻尼装置的阻尼特性及有利地根据手持式工具机的振动特性来调节阻尼特性。优选地，部分区域的长度可借助至少一个用于施加电压的电的加载面的运动来改变，例如在电容器、尤其是圆柱形电容器的管或套筒可相互移入的情况下，并且由此流变的阻尼装置的具有所施加的电场的部分区域可增大或减小，或者流变的阻尼装置的阻尼特性可被改变。

在本发明的一个有利的进一步构型中提出，借助材料的识别来调节振动阻尼，由此在流变的阻尼装置中可实现对待加工工件的材料适配的振动阻尼。在此情况下，该手把减振装置的材料识别可由操作者手动地调节和/或特别有利地借助至少部分自动的材料识别在工作过程开始时进行。优选地，手把减振装置或计算单元在手持式工具机工作中借助振动图或振荡图来识别待加工工件的材料及自动地决定用于手持式工具机的手把的减振的有利的阻尼策略。

附图说明

本发明的其它优点可从以下的附图说明中得到。在附图中表示出本发明的实施例。附图，说明及权利要求组合地包括多个特征。专业人员可符合目的地个别地考察这些特征及总结出有意义的其它组合。

附图表示：

图1：具有根据本发明的手把减振装置的手持式工具机的示意侧视图，

图2：手把减振装置的、与弹簧并联设置的流变的阻尼装置，

图3：相对图2变换地与弹簧并联设置的流变的阻尼装置，

图4：与弹簧串联设置的流变的阻尼装置，

图5：手把减振装置的电流变的阻尼装置，

图6a：具有位移传感器的手把减振装置，

图6b：位移传感器根据时间的电压特性曲线，

图7a：在手把中设有加速度传感器的手把减振装置，

图7b：在手持式工具机中设有加速度传感器的手把减振装置，

图7c：加速度传感器根据时间的电压特性曲线，

图8a：在第一阻尼位置中的、相对图5变换的电流变的阻尼装置，

图8b：在第二阻尼位置中的、图8a中的电流变的阻尼装置，

图9a：图8中的电流变的阻尼装置的覆盖长度与时间的关系，及

图9b：图8中的电流变的阻尼装置的合成反力与时间的关系。

具体实施方式

图1中表示手持式工具机12，它设有根据本发明的手把减振装置10及未示出的用于刀具接收器38或置于刀具接收器38中的刀具的旋转的和/或冲击的驱动装置。手把减振装置10是由主手把构成的手把14的一部分及与该主手把一起设置在手持式工具机12的手持式工具机基体42的背着刀具接收器38的一侧40上。借助该主手把，在手持式工具机12工作中使操作者的力传递到手持式工具机基体42上。在手持式工具机基体42的向着刀具接收器38的一侧44上，该手持式工具机具有附加手把46，其中该附加手把46被设置来用于在手持式工具机12工作中通过操作者来引导手持式工具机12。原则上也可考虑，将手把减振装置10设置在专业人员认为有意义的其它手持式工具机12上。

为了阻尼在手持式工具机12工作中引起的振动或振荡，手把减振装置10具有阻尼单元16。在示意表示的图2至4中该阻尼单元16具有一设有电流变的阻尼液体66的电流变的阻尼装置18、一构造成弹簧装置34，36的阻尼装置及一电压单元48。这里电流变的阻尼液体66由含有聚氨基甲酸乙酯分子的油构成。但原则上在变换的构型中也可考虑专业人员认为有意义的其它阻尼装置18，例如磁流变的阻尼装置等。

在根据本发明的手把减振装置10的第一构型中，电流变的阻尼装置18及弹簧装置34彼此并联地设置(图2及3)。借助并联设置，在手把减振装置10中的减振过程时使手持式工具机12的振动同时地被阻尼及被弹性缓冲，由此实现手把14相对手持式工具机基体42的最大脱耦。在图3中本发明的相对图2变换的设置中，除电流变的阻尼装置18与弹簧装置34的并联设置外，手把14还通过手把14的可轴向运动的导向装置50与手持式工具机基体42连接。在此情况下，该导向装置50与并联设置的电流变的阻尼装置18及弹簧装置34并联地联接及在此情况下平衡手持式工具机基体42相对手把的运动，所述运动在轴向上沿加工轴线52延伸。此外，在图4中表示电流变的阻尼装置18与弹簧装置36一起相对图2及3变换的设置，其中，电流变的阻尼装置18与弹簧装置串联地连接。

图5中表示电流变的阻尼装置18的放大局部，该电流变的阻尼装置基于液压式阻尼器的工作原理。为此，电流变的阻尼装置18包括一个联接在手持式工具机基体42上的活塞54及一个联接在手把14上的缸56，它们可彼此相对运动地设置。活塞54在缸56内通过活塞导向部分58可沿轴线60运动，该轴线平行于缸56的主延伸方向62。此外，缸56形成由圆柱形电容器64构成的电压单元48的正极加载面30及活塞54形成该电压单元的负极加载面。在手把减振装置10或手持式工具机12工作中，借助电压单元48在电流变的阻尼液体66的部分区域26内施加电压或电场。活塞54具有圆柱形的形状，使得部分区域26被限制在活塞54的圆柱面与缸56的、径向外部的相对的圆柱面之间的间隙上。借助保证活塞54沿轴线60在缸56内稳定地定向及运动的活塞导向部分58，使活塞54与缸56之间的距离几乎保持恒定，并且避免活塞54与缸56的不希望的接触及避免圆柱形电容器64的不希望的放电。

借助所施加的电压或所施加的电场可在部分区域26内影响聚氨基甲酸乙酯分子的定向或链接，这将对电流变的阻尼液体66的流动特性或黏度起作用。分子的定向随着所施加的电压的增大而增强及由此在部分区域26中的电流变的阻尼液体66的黏度或液压阻力也增大。因此随之而来地使阻尼特性以电流变的阻尼液体66的阻尼力的形式增强。

此外手把减振装置10包括一个计算单元20，它被设置来至少部分地用于对手持式工具机12的应用状况的自动适配(图6a，7a及7b)。借助计算单元20将在手持式工具机工作中使所施加的电压或电场根据一特性参数快速并可逆地改变。为此计算单元20包括传感器单元22，24和控制及调节单元68。传感器单元22，24在手把减振装置10内部检测一个运动参数，借助该运动参数，通过控制及调节单元68以电压单元48中的电压形式来调节所需的阻尼特性。在此情况下，该运动参数根据手持式工具机基体42相对手把14的相对振动运动的位移参数、速度参数或加速度参数来确定。

为了检测相对位移参数，图6中的传感器单元22由位移传感器构成，它借助变化的距离来测定手持式工具机基体42与手把14之间的相对运动。借助感测到的运动参数，借助计算单元20并通过调节和/或控制装置来调节电压单元48中用于手把14的阻尼所需的电压。为此计算单元20附加地具有一个特性曲线组存储器单元70，其中，将传感器单元22的感测到的特性参数与在特性曲线组存储器单元70中存储的特性曲线或存储的电流变的阻尼液体66的特性曲线组进行比较。借助所存储的数据将特别快地求出电流变的阻尼液体66上待被调节的电压及使电流变的阻尼液体66的阻尼特性或阻尼力尽可能好地适配手持式工具机基体42中产生的振动的振幅和/或频率。

图6b中表示可调节的电压U随位移参数x形式的、感测的运动参数的变化曲线，其中电压U正比于感测的位移参数x。在此情况下位移参数x相应于手持式工具机基体42振动的振幅，使得在大振幅-该振幅相应于大的位移参数x-的强振动的情况下，将由控制及调节单元68在电流变的阻尼装置18的部分区域26中施加一个大的电压U及由此在手把减振装置10中与位移参数相关地产生出适配于振动的大阻尼力。因为振动运动的位移参数x根据时间在改变，由此借助通过计算单元的、电流变的阻尼装置18的快速适配可在数毫秒内根据时间来改变电压及由此使阻尼力适配于瞬时的振动运动。

在图7a，7b的相对图6a的作为位移传感器的传感器单元22的变换构型中表示出由加速度传感器构成的传感器单元24。在此情况下该加速度传感器设置在手持式工具机12的手把14中(图7a)或对此变换地设置在手持式工具机基体42中(图7b)。在此情况下，感测在手持式工具机基体42振动期间的或手把14与手持式工具机基体42之间相对运动期间的加速度，并且以与具有位移传感器的传感器单元22的构型(图6a)类似的方式通过控制及调节单元68与特性曲线组存储器单元70一起来求得待施加在电流变的阻尼装置18上的电压。

图7c中表示可调节的电压U随加速度参数a形式的感测的运动参数的变化曲线，其中电压U随着感测的加速度参数a的增大而增长。在加速度大的情况下，例如在由手持式工具机基体42产生的振动的频率高的情况下，由控制及调节单元68在电流变的阻尼装置18的部分区域26内施加一个相应大的电压U并在手把减振装置10中产生出与该振动适配的大阻尼力。加速度参数a随着振动运动与时间相关地改变，因此以与图6b或与借助位移传感器调节阻尼力类似的方式，根据时间来改变电压U及由此使阻尼力适配瞬时的振动运动。

借助控制及调节单元68来实现电压对当前应用情况的适配。在此情况下，对于手持式工具机12的操作者存在这样的可能性，即，通过控制及调节单元68的调节回路或控制回路来调节手把减振装置10的阻尼特性。如果通过控制回路来调节阻尼特性，则操作者可在一个手动的、可由操作者调节的控制与通过控制及调节单元68的自动控制之间作出选择。在手动控制时，操作者通过手持式工具机12上一个未示出的操作装置对控制及调节单元68预给定一个待控制的及在控制及调节单元68或在特性曲线组存储器单元70中已预设定的阻尼特性，该阻尼特性由操作者例如根据待加工工件的材料来确定。借助已预设定的阻尼特性，可使手持式工具机12的振动通过手把减振装置10近似地被阻尼。

在自动控制阻尼特性时，手持式工具机12的工作首先不被阻尼，使得借助计算单元根据振动图来推断材料特性或推断待加工工件的材料。由计算单元根据材料特性或待加工工件的材料及借助在特性曲线组存储器单元70中存储的特性曲线来制定出一个阻尼策略。在此情况下，阻尼策略的阻尼特性与待加工材料的和/或工件的振动图相协调。通过控制及调节单元68借助所制定的阻尼策略的控制，实现了电流变的阻尼装置18中阻尼特性的快速控制。

如果通过调节回路进行振动阻尼，则由此在电流变的阻尼装置中调节出与所产生的振动的振幅和/或频率相关的阻尼力。借助适配的调节，通过传感器单元22，24与控制及调节单元68使阻尼特性持续地适配于应用情况或振动情况及由此达到有效并高效的振动阻尼。在另一调节方案中，操作者可以仅以确定的时间间隔使用所述调节，以检查所述手动或自动的控制。

在根据本发明的手把减振装置10的另一构型中，电流变的阻尼液体66的被施加电压或电场的一个部分区域可改变其长度L。在此情况下借助计算单元20在部分区域26内施加恒定的电压，使得通过部分区域26的可变长度L调节出不同的及适配于手持式工具机12的应用情况的阻尼特性。部分区域26的可变长度L由圆柱形电容器64的两个加载面30，32沿轴线60彼此相对运动来产生，该相对运动则由手持式工具机基体42相对手把14的振动运动引起。

为了在两个加载面30，32彼此相对运动时实现部分区域26的可变长度L，构造成圆柱形的电容器64的、被加载负电荷的及联接在手持式工具机基体42上的活塞54也构造成圆柱形。两个加载面30，32相重叠的部分区域26的长度L借助手持式工具机12或手持式工具机基体42的振动特性被影响并因此影响阻尼单元的阻尼特性，其方式是，圆柱形活塞54根据手持式工具机基体42的当前振动特性不同深度地伸入被加载了正电荷及联接在手把14上的缸56内。在具有大振幅的强振动的情况下，通过振动使圆柱形活塞54压入圆柱形电容器64的缸56内，并且两个加载面30，32相重叠的部分区域26的长度L增大(图8b)。

图9a中表示两个加载面30，32的重叠长度L随时间t的变化曲线。由手把减振装置10的静止状态中的重叠长度L₀出发，该长度L随着手持式工具机基体42相对手把14的振动特性而改变以及与此相应地随着该振动特性而增大或减小。因为两个加载面30，32的有效面随着重叠的长度L而改变，电流变的阻尼装置18的阻尼力F随着该长度的有效面积而改变(图9b)。

Claims (16)

1.手把减振装置，尤其是用于具有一手把(14)的手持式工具机(12)的手把减振装置，包括一阻尼单元(16)，该阻尼单元具有至少一个阻尼装置(18)，其特征在于：该阻尼装置(18)由一流变的阻尼装置(18)构成。

2.根据权利要求1的手把减振装置，其特征在于：所述流变的阻尼装置(18)由一电流变的阻尼装置(18)构成。

3.根据以上权利要求之一的手把减振装置，其特征在于一计算单元(20)，该计算单元被设置用于使所述流变的阻尼装置(18)至少部分自动地适配于至少一个应用情况。

4.至少根据权利要求3的手把减振装置，其特征在于：所述计算单元(20)根据至少一个特性参数来改变一被施加的电压。

5.至少根据权利要求3或4的手把减振装置，其特征在于：所述计算单元(20)具有一传感器单元(22，24)，该传感器单元被设置用于检测至少一个运动参数。

6.至少根据权利要求3或4的手把减振装置，其特征在于：所述计算单元(20)在所述流变的阻尼装置(18)的至少一个部分区域(26)内施加一恒定的电压。

7.至少根据权利要求6的手把减振装置，其特征在于：所述部分区域(26)的长度(L)可被可变地调节。

8.至少根据权利要求6的手把减振装置，其特征在于：所述部分区域(26)的长度(L)可借助至少一个用于施加所述电压的电的加载面(30，32)的运动来改变。

9.根据以上权利要求之一的手把减振装置，其特征在于：所述阻尼单元(16)具有至少一个弹簧装置(34)，该弹簧装置与所述流变的阻尼装置(18)并联设置地联接。

10.根据以上权利要求之一的手把减振装置，其特征在于：所述阻尼单元(16)具有至少一个弹簧装置(36)，该弹簧装置与所述流变的阻尼装置(18)串联设置地联接。

11.用于根据以上权利要求之一的手把减振装置的方法，该手把减振装置尤其是用于具有一手把(14)的手持式工具机(12)，其特征在于：改变一流变的阻尼装置(18)的阻尼特性。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于：根据一运动参数来改变所述流变的阻尼装置(18)的至少一个部分区域(26)中的一电压。

13.至少根据权利要求11至12之一的方法，其特征在于：在所述流变的阻尼装置(18)的至少一个部分区域(26)中施加一恒定的电压。

14.至少根据权利要求13的方法，其特征在于：改变所述具有恒定电压的部分区域(26)的长度(L)。

15.根据权利要求11至14之一的方法，其特征在于：借助一材料识别来调节振动阻尼。

16.至少根据权利要求15的方法，其特征在于：在一工作过程开始时自动地进行所述材料识别。

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