-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus
von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
-
Es
ist bereits eine Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine
bekannt, die eine Dämpfungseinheit
mit zumindest einem Dämpfungsmittel
aufweist.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
Erfindung geht aus von einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung,
insbesondere für
Handwerkzeugmaschinen mit einem Handgriff, mit einer Dämpfungseinheit,
die zumindest ein Dämpfungsmittel
aufweist.
-
Es
wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungsmittel
von einem rheologischen Dämpfungsmittel
gebildet ist, wodurch besonders schnell und effektiv eine Dämpfungseigenschaft
des Dämpfungsmittels
beeinflusst werden kann, indem durch Änderung eines äußeren Parameters,
beispielsweise ein Einwirken einer Kraft, eine sofortige Änderung
eines inneren Parameters, insbesondere eines dämpfungsmittelspezifischen Parameters,
wie vorzugsweise einer Fließeigenschaft
bzw. eine Viskosität,
erreicht werden kann. Zusätzlich
ist die Dämpfungseigenschaft
des rheologischen Dämpfungsmittels
innerhalb eines Kennfelds parametrisierbar und somit innerhalb eines
weiten Bereichs in seiner Dämpfungseigenschaft
variierbar. In diesem Zusammenhang soll unter einem „rheologischen
Dämpfungsmittel" insbesondere ein
Dämpfungsmittel
verstanden werden, bei dem mittels eines Einwirkens von beispielsweise äußeren Kräften, wie
insbesondere eine Scherkraft, ein Anlegen eines elektrischen Feldes und/oder
eines magnetischen Feldes usw., eine unmittelbare Änderung
einer inneren Struktur des Dämpfungsmittels
bzw. eine Änderung
einer Wechselwirkung von Dämpfungsmittelpartikeln
untereinander erzielt werden kann. Die Änderung der inneren Struktur
des Dämpfungsmittels
bewirkt dabei vorzugsweise eine Änderung
eines Fließverhaltens,
wie insbesondere eine Änderung
einer Viskosität
und beeinflusst eine Dämpfungskraft.
Das Einwirken der äußeren Kräfte kann
dabei manuell von einem Bediener gesteuert werden oder besonders
vorteilhaft zumindest teilautomatisch über eine Steuer- oder Regeleinheit
eingestellt werden. Das rheologische Dämpfungsmittel ist vorzugsweise
von einer Dämpfungsflüssigkeit,
besonders bevorzugt von einer Suspension, insbesondere von einem Öl mit darin
enthaltenen Polyurethanmolekülen,
gebildet. Grundsätzlich
sind jedoch auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Flüssigkeiten
und/oder Materialien, wie beispielsweise ein Gel usw. in einer alternativen
Ausgestal tung der Erfindung jederzeit denkbar. Zweckmäßigerweise
ist die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
innerhalb einer Handwerkzeugmaschine angeordnet, um einen Handgriff
und insbesondere einen Bediener vor unerwünschten Schwingungen im Betrieb
der Handwerkzeugmaschine zu schützen.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass das rheologische Dämpfungsmittel
von einem elektrorheologischen Dämpfungsmittel
gebildet ist, wodurch konstruktiv einfach mittels eines Anlegens
einer elektrischen Spannung bzw. eines Anlegens eines elektrischen
Feldes eine Fließeigenschaft,
wie insbesondere eine Viskosität,
des elektrorheologischen Dämpfungsmittels
variiert bzw. eingestellt werden kann.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
eine Recheneinheit aufweist, die zu einer zumindest teilautomatischen
Anpassung des rheologischen Dämpfungsmittels
an zumindest eine Anwendungssituation vorgesehen ist. Hierdurch
kann besonders vorteilhaft ein hoher Bedienkomfort für einen
Bediener einer Handwerkzeugmaschine mit einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
und eine insbesondere schnelle Steuerung und/oder Regelung der Dämpfungseigenschaft,
vorzugsweise im Bereich von Millisekunden, an die momentane Anwendungssituation erreicht
werden. Dabei soll unter einer „Recheneinheit" eine Kontrolleinheit,
eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit verstanden werden,
wobei eine Recheneinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch
insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen,
wie Speichermitteln, gebildet sein kann.
-
Eine
konstruktiv einfache und insbesondere schnelle Anpassung an eine
Anwendungssituation kann erreicht werden, wenn die Recheneinheit
eine an das rheologische Dämpfungsmittel
angelegte elektrische Spannung abhängig von zumindest einer Kenngröße variiert.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Recheneinheit eine Sensoreinheit aufweist, die zur Erfassung
zumindest einer Bewegungskenngröße vorgesehen
ist, wodurch eine vorteilhafte Sensierung einer Schwingungsbewegung,
insbesondere einer Handwerkzeugmaschine, und zudem eine vorteilhafte
Abstimmung innerhalb der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung erreicht
werden kann. Unter einer „Bewegungskenngröße" soll insbesondere
eine Kenngröße zur Erfassung
einer Bewegung, insbesondere einer Schwingungsbewegung, mittels
einer Wegänderung,
einer Geschwindigkeitsänderung und/oder
einer Beschleunigungsänderung
verstanden werden.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit eine konstante elektrische
Spannung innerhalb zumindest eines Teilbereichs des rheologischen
Dämpfungsmittels
anlegt, wodurch eine vorteilhafte Steuerung einer Schwingungsdämpfung, insbesondere
eine an ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste
Schwingungsdämpfung
entlang einer Dämpfungskennlinie,
erzielt werden kann. Ein Wert der konstanten elektrischen Spannung
und eines damit erzeugten elektrischen Felds kann dabei manuell
von einem Bediener der Handwerkzeugmaschine oder besonders vorteilhaft zumindest
teilautomatisch durch die Recheneinheit eingestellt werden. Vorzugsweise
wird das elektrische Feld mittels eines Kondensators, insbesondere mittels
eines zylinderförmigen
Kondensators erzeugt, wobei das elektrische Feld im Wesentlichen
auf den Teilbereich zwischen Kondensatorflächen beschränkt ist.
-
Ist
eine Länge
des Teilbereichs variabel einstellbar, so kann ein Dämpfungsverhalten
des rheologischen Dämpfungsmittels
mittels der variablen Länge
geändert
werden und eine Dämpfungseigenschaft vorteilhaft
an ein Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine angepasst werden.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Länge des Teilbereichs mittels
eines Bewegens zumindest einer elektrischen Ladungsfläche zum
Anlegen der elektrischen Spannung variierbar ist. Hierbei kann der
Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels
mit angelegtem elektrischen Feld vergrößert oder verkleinert werden
bzw. ein Dämpfungsverhalten
des rheologischen Dämpfungsmittels
vorteilhaft an eine momentane Schwingungssituation angepasst werden,
insbesondere bei ineinander verschiebbaren Röhren bzw. Zylindern eines Kondensators,
wie beispielsweise eines zylinderförmigen Kondensators.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Dämpfungseinheit
zumindest ein Federmittel aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel
in einer parallelen Anordnung geschaltet ist. Damit kann eine vorteilhafte
und besonders effektive Schwingungsentkopplung eines Handgriffs
von einer Handwerkzeugmaschine mittels Dämpfung und gleichzeitiger Federung
erreicht werden.
-
Es
wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest ein
Federmittel aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel
in einer seriellen Anordnung geschaltet ist, wodurch eine vorteilhafte
nacheinander geschaltete Filterung von Schwingungen zur Schwingungsdämpfung erreicht
werden kann. Zudem kann bei Schwingungen mit einem großen Impulsübertrag
eine besonders effektive Schwingungsdämpfung mittels der seriellen Anordnung
erreicht werden.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren mit
einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung,
insbesondere für Handwerkzeugmaschinen
mit einem Handgriff, vorgeschlagen, wobei eine Dämpfungseigenschaft eines rheologischen
Dämpfungsmittels
variiert wird, wodurch besonders schnell und effektiv eine Dämpfungseigenschaft
des Dämpfungsmittels
beeinflusst werden kann, indem durch Änderung eines äußeren Parameters,
beispielsweise ein Einwirken einer Kraft, eine sofortige Änderung
eines inneren Parameters, insbesondere eines dämpfungsmittelspezifischen Parameters,
wie vorzugsweise einer Fließeigenschaft
bzw. eine Viskosität,
erreicht werden kann. Zusätzlich
ist die Dämpfungseigenschaft
des rheologischen Dämpfungsmittels
innerhalb eines Kennfelds parametrisierbar und somit innerhalb eines
weiten Bereichs in seiner Dämpfungseigenschaft
variierbar. Das Einwirken der äußeren Kräfte kann
dabei manuell von einem Bediener gesteuert werden oder besonders
vorteilhaft zumindest teilautomatisch über eine Steuer- und/oder Regeleinheit
eingestellt werden.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine elektrische Spannung in zumindest
einem Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels abhängig von einer
Bewegungskenngröße variiert
wird, wodurch eine insbesondere schnelle Anpassung an eine Anwendungssituation
erreicht werden kann. Vorzugsweise wird die elektrische Spannung
von einer Recheneinheit eingestellt, so dass zusätzlich ein hoher Bedienkomfort
für einen
Bediener einer Handwerkzeugmaschine mit einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
erreicht werden kann.
-
Eine
vorteilhafte Steuerung einer Schwingungsdämpfung, insbesondere eine an
ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste Schwingungsdämpfung entlang
einer Dämpfungskennlinie,
kann erzielt werden, wenn eine konstante elektrische Spannung in
zumindest einem Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels angelegt wird. Die
konstante elektrische Spannung und ein damit erzeugtes elektrisches
Feld kann dabei manuell von einem Bediener der Handwerkzeugmaschine
oder besonders vorteilhaft zumindest teilautomatisch durch die Recheneinheit
eingestellt werden. Vorzugsweise wird das elektrische Feld mittels
eines Kondensators, insbesondere mittels eines zylinderförmigen Kondensators
erzeugt, wobei das elektrische Feld im Wesentlichen auf den Teilbereich
zwischen Kondensatorflächen
beschränkt
ist.
-
Wird
der Teilbereich mit der konstanten elektrischen Spannung in seiner
Länge variiert,
so kann ein Dämpfungsverhalten
des rheologischen Dämpfungsmittels
variiert werden und eine Dämpfungseigenschaft
vorteilhaft von einem Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine
abhängig
eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Länge des Teilbereichs mittels
eines Bewegens zumindest einer elektrischen Ladungsfläche zum
Anlegen der elektrischen Spannung variiert, wie beispielsweise bei
ineinander verschiebbaren Röhren
bzw. Zylindern eines Kondensators, insbesondere eines zylinderförmigen Kondensators,
und so kann der Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels mit angelegtem elektrischen
Feld vergrößert oder
verkleinert werden bzw. ein Dämpfungsverhalten
des rheologischen Dämpfungsmittels
geändert
werden.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass eine Schwingungsdämpfung
anhand einer Materialerkennung eingestellt wird, wodurch eine an
ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste Schwingungsdämpfung im
rheologischen Dämpfungsmittel
erzielt werden kann. Die Materialerkennung der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
kann dabei manuell von einem Bediener einstellbar sein und/oder besonders
vorteilhaft mittels einer zumindest teilautomatischen Materialerkennung
zu Beginn eines Arbeitsvorgangs erfolgen. Vorzugsweise erkennt die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
bzw. die Recheneinheit im Betrieb der Handwerkzeugmaschine das Material
des zu bearbeitenden Werkstücks
anhand eines Schwingungsbilds bzw. eines Vibrationsbilds und entscheidet
automatisch über eine
vorteilhafte Dämpfungsstrategie
zur Schwingungsdämpfung
des Handgriffs von der Handwerkzeugmaschine.
-
Zeichnung
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
in einer schematischen Seitenansicht,
-
2 ein
rheologisches Dämpfungsmittel der
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
in einer parallelen Anordnung mit einer Feder,
-
3 das
rheologische Dämpfungsmittel
in einer zu 2 alternativen parallelen Anordnung
mit einer Feder,
-
4 das
rheologische Dämpfungsmittel
in einer seriellen Anordnung mit einer Feder,
-
5 das
elektrorheologische Dämpfungsmittel
der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung,
-
6a die
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
mit einem Wegsensor,
-
6b eine
Spannungskennlinie des Wegsensors in Abhängigkeit einer Zeit,
-
7a die
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
mit einem Beschleunigungssensor im Handgriff,
-
7b die
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung
mit dem Beschleunigungssensor in der Handwerkzeugmaschine,
-
7c eine
Spannungskennlinie des Beschleunigungssensors in Abhängigkeit
einer Zeit,
-
8a ein
zu 5 alternatives elektrorheologisches Dämpfungsmittel
in einer ersten Dämpfungsposition
-
8b das
elektrorheologische Dämpfungsmittel
aus 8a in einer zweiten Dämpfungsposition,
-
9a eine
Darstellung einer überdeckenden
Länge des
elektrorheologischen Dämpfungsmittels
aus 8 in Abhängigkeit einer Zeit und
-
9b eine
Darstellung einer resultierenden Gegenkraft des elektrorheologischen
Dämpfungsmittels
aus 8 in Abhängigkeit der Zeit.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist
eine Handwerkzeugmaschine 12 mit einer erfindungsgemäßen Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 und
einem nicht näher
dargestellten drehenden und/oder schlagenden Antrieb für eine Werkzeugaufnahme 38 bzw.
ein in der Werkzeugaufnahme 38 befindliches Werkzeug dargestellt. Die
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 ist
Teil eines von einem Haupthandgriff gebildeten Handgriffs 14 und
zusammen mit diesem an einer der Werkzeugaufnahme 38 abgewandten
Seite 40 eines Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 der Handwerkzeugmaschine 12 angeordnet.
Mittels des Haupthandgriffs wird im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 eine
Kraft des Bedieners auf den Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 übertragen.
An einer der Werkzeugaufnahme 38 zugewandten Seite 44 des
Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 weist
dieser einen Zusatzhandgriff 46 auf, wobei der Zusatzhandgriff 46 im
Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 zu einer Führung der
Handwerkzeugmaschine 12 durch einen Bediener vorgesehen
ist. Grundsätzlich
ist es auch denkbar, die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 an
weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Handwerkzeugmaschinen 12 anzuordnen.
-
Zur
Dämpfung
von Schwingungen und Vibrationen, die im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 hervorgerufen
werden, weist die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 eine
Dämpfungseinheit 16 auf.
In den schematisch dargestellten 2 bis 4 weist
die Dämpfungseinheit 16 ein
elektrorheologisches Dämpfungsmittel 18 mit
einer elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66,
ein als Federmittel 34, 36 ausgebildetes Dämpfungsmittel
und eine elektrische Spannungseinheit 48 auf. Die elektrorheologische
Dämpfungsflüssigkeit 66 ist
dabei von einem mit Polyurethanmolekülen enthaltenen Öl gebildet.
Grundsätzlich
sind jedoch auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden
Dämpfungsmittel 18 in
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung denkbar, wie beispielsweise
ein magnetorheologisches Dämpfungsmittel
usw.
-
Das
elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 und
das Federmittel 34 sind in einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung
der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 parallel
zueinander angeordnet (2 und 3). Mittels
der parallelen Anordnung werden Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12 bei
einem Schwingungsdämpfungsvorgang
in der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 gleichzeitig
gedämpft
und gefedert und so wird eine maximale Schwingungsentkopplung des
Handgriffs 14 von dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 erreicht.
In einer zu 2 alternativen Anordnung der
Erfindung ist in 3 der Handgriff 14 zusätzlich zur
parallelen Anordnung des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 und
des Federmittels 34 noch über eine axial bewegbare Führung 50 des
Handgriffs 14 mit dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 verbunden.
Die Führung 50 ist
dabei parallel zur parallelen Anordnung des elektrorheologischen
Dämpfungsmit tels 18 mit
dem Federmittel 34 geschaltet und gleicht dabei Bewegungen
des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem
Handgriff aus, die sich axial entlang einer Bearbeitungsachse 52 erstrecken.
Des Weiteren ist in 4 eine zu den 2 und 3 alternative
Anordnung des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 zusammen
mit dem Federmittel 36 dargestellt, in der das elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 mit
dem Federmittel in Reihe geschaltet ist.
-
In 5 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 dargestellt,
das auf einer Wirkungsweise eines hydraulischen Dämpfers beruht.
Hierzu umfasst das elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 einen
an den Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 gekoppelten Kolben 54 und
einen an den Handgriff 14 gekoppelten Zylinder 56,
die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Der Kolben 54 wird
innerhalb des Zylinders 56 durch eine Kolbenführung 58 entlang
einer Achse 60, die parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung 62 des
Zylinders 56 ist, bewegt. Zudem bilden der Zylinder 56 eine
positive Ladungsfläche 30 und
der Kolben 54 eine negative Ladungsfläche 32 der von einem
zylinderförmigen
Kondensator 64 ausgebildeten elektrischen Spannungseinheit 48.
Mittels der elektrischen Spannungseinheit 48 wird im Betrieb der
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 bzw.
der Handwerkzeugmaschine 12 eine elektrische Spannung bzw.
ein elektrisches Feld innerhalb eines Teilbereichs 26 der
elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 angelegt.
Der Kolben 54 weist eine zylinderförmige Form auf, so dass sich
der Teilbereich 26 auf einen Spalt zwischen einer Zylindermantelfläche des
Kolbens 54 und einer radial nach außen gegenüberliegenden Zylindermantelfläche des
Zylinders 56 be schränkt.
Mittels der Kolbenführung 58,
die eine stabile Ausrichtung und Bewegung des Kolbens 54 entlang
der Achse 60 innerhalb des Zylinders 56 gewährleistet,
wird ein Abstand zwischen dem Kolben 54 und dem Zylinder 56 nahezu konstant
gehalten und ein unerwünschter
Kontakt des Kolbens 54 mit dem Zylinder 56 und
damit eine unerwünschte
Entladung des zylinderförmigen
Kondensators 64 vermieden.
-
Mittels
der angelegten elektrischen Spannung bzw. dem angelegten elektrischen
Feld wird innerhalb des Teilbereichs 26 eine Ausrichtung
bzw. eine Verkettung der Polyurethanmoleküle beeinflusst, die sich auf
ein Fließverhalten
bzw. eine Viskosität
der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 auswirkt.
Mit der angelegten elektrischen Spannung nimmt die Ausrichtung der
Moleküle
zu und damit auch die Viskosität
bzw. ein hydraulischer Widerstand der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 im
Teilbereich 26. Damit einhergehend nimmt eine Dämpfungseigenschaft
in Form einer Dämpfungskraft
der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 zu.
-
Des
Weiteren umfasst die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 eine
Recheneinheit 20, die zumindest teilweise zu einer automatischen Anpassung
an eine Anwendungssituation der Handwerkzeugmaschine 12 vorgesehen
ist (6a, 7a und 7b). Mittels
der Recheneinheit 20 wird die angelegte elektrische Spannung
bzw. das elektrische Feld im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 abhängig von
einer Kenngröße schnell
und reversibel variiert. Hierzu umfasst die Recheneinheit 20 eine
Sensoreinheit 22, 24 und eine Steuer- und Regeleinheit 68.
Die Sensoreinheit 22, 24 erfasst innerhalb der
Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 eine
Bewegungskenngröße, anhand
derer über
die Steuer- und Regeleinheit 68 die erforderliche Dämpfungseigenschaft
in Form einer elektrischen Spannung in der elektrischen Spannungseinheit 48 eingestellt
wird. Die Bewegungskenngröße wird
dabei in Abhängigkeit
eines Wegparameters, eines Geschwindigkeitsparameters oder eines
Beschleunigungsparameters einer relativen Schwingungsbewegung des
Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem
Handgriff 14 bestimmt.
-
Zur
Sensierung eines relativen Wegparameters ist die Sensoreinheit 22 in 6a von
einem Wegsensor gebildet, der eine relative Bewegung zwischen dem
Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 und
dem Handgriff 14 anhand eines sich ändernden Abstands ermittelt.
Anhand der sensierten Bewegungskenngröße wird mittels der Recheneinheit 20 die
zur Dämpfung
des Handgriffs 14 erforderliche Spannung in der elektrischen
Spannungseinheit 48 über
eine Regelung und/oder Steuerung eingestellt. Hierzu weist die Recheneinheit 20 zusätzlich eine Kennfeldspeichereinheit 70 auf,
in der die sensierten Kenngrößen der
Sensoreinheit 22 mit in der Kennfeldspeichereinheit 70 gespeicherten
Kennlinien bzw. einem gespeicherten Kennfeld der elektrorheologischen
Dämpfungsflüssigkeit 66 verglichen
werden. Anhand der gespeicherten Daten wird die einzustellende elektrische
Spannung an der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 besonders
schnell ermittelt und die Dämpfungseigenschaft
bzw. die Dämpfungskraft
der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 wird
bestmöglich
an eine Amplitude und/oder Frequenz der in dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 erzeugten
Schwingungen angepasst.
-
In 6b ist
ein Verlauf einer einstellbaren elektrischen Spannung U von der
sensierten Bewegungskenngröße in Form
eines Wegparameters x dargestellt, wobei die Spannung U proportional
zu dem sensierten Wegparameter x ist. Der Wegparameter x entspricht
dabei einer Amplitude einer Schwingung des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42,
so dass bei einer starken Schwingung mit großer Amplitude, was einem großen Wegparameter x
entspricht, eine große
Spannung U in dem Teilbereich 26 des elektrorheologischen
Dämpfungsmittels 18 von
der Steuer- und
Regeleinheit 68 angelegt wird und somit eine der Schwingung
angepasste große Dämpfungskraft
wegparameterabhängig
in der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erzeugt
wird. Da der Wegparameter x der Schwingungsbewegung sich in Abhängigkeit
einer Zeit ändert,
so wird mittels der schnellen Anpassung des elektrorheologischen
Dämpfungsmittels 18 durch
die Recheneinheit innerhalb Millisekunden auch die Spannung U in
Abhängigkeit
der Zeit variiert und somit die Dämpfungskraft einer momentanen
Schwingungsbewegung angepasst.
-
In
einer zu 6a alternativen Ausgestaltung
der Sensoreinheit 22 als Wegsensor ist in den 7a, 7b die
von einem Beschleunigungssensor gebildete Sensoreinheit 24 dargestellt.
Der Beschleunigungssensor ist dabei in dem Handgriff 14 der
Handwerkzeugmaschine 12 angeordnet (7a) oder
alternativ hierzu in dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 (7b).
Hierbei wird eine Beschleunigung während einer Schwingung des
Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 bzw.
einer relativen Bewegung zwischen dem Handgriff 14 und
dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 sensiert und
in einer analogen Vorgehensweise zur Ausgestaltung der Sensoreinheit 22 mit
einem Wegsensor (6a) eine in dem elektrorheolo gischen
Dämpfungsmittel 18 anzulegende
elektrische Spannung über
die Steuer- und Regeleinheit 68 zusammen mit der Kennfeldspeichereinheit 70 ermittelt.
-
In 7c ist
ein Verlauf einer einstellbaren elektrischen Spannung U von der
sensierten Bewegungskenngröße in Form
eines Beschleunigungsparameters a dargestellt, wobei die Spannung
U mit dem sensierten Beschleunigungsparameter a zunimmt. Bei großen Beschleunigungen,
wie beispielsweise bei hohen Frequenzen der von dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 erzeugten Schwingungen,
wird von der Steuer- und Regeleinheit 68 eine entsprechende
große
Spannung U innerhalb des Teilbereichs 26 des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 beschleunigungsparameterabhängig angelegt
und es wird eine der Schwingung angepasste große Dämpfungskraft in der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erzeugt.
Der Beschleunigungsparameter a ändert
sich mit der Schwingungsbewegung in Abhängigkeit der Zeit, so dass
in einer analogen Vorgehensweise zu 6b bzw.
zur Einstellung der Dämpfungskraft
mit einem Wegsensor die Spannung U in Abhängigkeit der Zeit variiert
und somit die Dämpfungskraft
einer momentanen Schwingungsbewegung angepasst wird.
-
Eine
Anpassung der elektrischen Spannung an die momentane Anwendungssituation
erfolgt mittels der Steuer- und Regeleinheit 68. Dabei
besteht für
einen Bediener der Handwerkzeugmaschine 12 die Möglichkeit,
ein Dämpfungsverhalten
der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 über einen
Regelkreis oder einen Steuerkreis der Steuer- und Regeleinheit 68 einzustellen.
Wird das Dämpfungsverhalten über den
Steuerkreis eingestellt, kann der Bediener zwischen einer manuellen, durch den
Bediener einstellbaren Steuerung oder einer automatischen Steuerung
durch die Steuer- und Regeleinheit 68 wählen. Bei der manuellen Steuerung
gibt der Bediener über
ein nicht näher
dargestelltes Betätigungsmittel
an der Handwerkzeugmaschine 12 der Steuer- und Regeleinheit 68 ein
zu steuerndes und in der Steuer- und Regeleinheit 68 bzw.
in der Kennfeldspeichereinheit 70 voreingestelltes Dämpfungsverhalten
vor, das der Bediener beispielsweise anhand eines Materials eines
zu bearbeitenden Werkstücks bestimmt.
Mittels des voreingestellten Dämpfungsverhaltens
werden die Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12 annäherungsweise über die Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 gedämpft.
-
Bei
der automatischen Steuerung des Dämpfungsverhaltens erfolgt der
Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 zunächst ungedämpft, so dass mittels der Recheneinheit 20 anhand
eines Vibrationsbildes auf eine Materialeigenschaft bzw. auf ein
Material des zu bearbeitenden Werkstücks geschlossen wird. Mittels
der Materialeigenschaft bzw. des Materials des zu bearbeitenden
Werkstücks
wird von der Recheneinheit eine Dämpfungsstrategie anhand in
der Kennfeldspeichereinheit 70 gespeicherter Kennlinien
entwickelt. Das Dämpfungsverhalten der
Dämpfungsstrategie
ist dabei an dem Schwingungsbild des zu bearbeitenden Materials
und/oder Werkstücks
abgestimmt. Mittels der Steuerung durch die Steuer- und Regeleinheit 68 wird
eine schnelle Steuerung des Dämpfungsverhaltens
in dem elektrorheologischen Dämpfungsmittel 18 anhand
der entwickelten Dämpfungsstrategie
erzielt.
-
Erfolgt
die Schwingungsdämpfung über den Regelkreis,
wird damit eine von der Amplitude und/oder der Frequenz der erzeug ten
Schwingungen abhängige
Dämpfungskraft
im elektrorheologischen Dämpfungsmittel
eingestellt. Mittels der adaptiven Regelung wird das Dämpfungsverhalten
durch die Sensoreinheit 22, 24 und die Steuer-
und Regeleinheit 68 ständig
einer aktuellen Anwendungssituation bzw. Schwingungssituation angepasst
und dadurch eine effiziente und effektive Schwingungsdämpfung erreicht.
In einer weiteren Regelungsvariante ist es für einen Bediener möglich, die
Regelung nur in bestimmten Zeitabständen zur Kontrolle der manuellen oder
automatischen Steuerung zu nutzen.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 ist
ein Teilbereich 26 einer elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66,
in dem eine elektrische Spannung bzw. ein elektrisches Feld angelegt
wird, in seiner Länge
L variierbar. Hierbei wird eine konstante elektrische Spannung innerhalb
des Teilbereichs 26 mittels der Recheneinheit 20 angelegt,
so dass ein unterschiedliches und einer Anwendungssituation der
Handwerkzeugmaschine 12 angepasstes Dämpfungsverhalten über die
variierbare Länge
L des Teilbereichs 26 eingestellt wird. Die variable Länge L des
Teilbereichs 26 resultiert aus einer relativen Bewegung
entlang einer Achse 60 beider Ladungsflächen 30, 32 eines
zylinderförmigen
Kondensators 64 zueinander, die durch eine Schwingungsbewegung
des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem
Handgriff 14 hervorgerufen wird.
-
Um
eine variable Länge
L des Teilbereichs 26 bei einer relativen Bewegung der
beiden Ladungsflächen 30, 32 zueinander
zu erreichen, ist ein negativ geladener und an den Handwerkzeug maschinengrundkörper 42 gekoppelter
Kolben 54 des zylinderförmig
ausgebildeten Kondensators 64 zylinderförmig ausgebildet. Die Länge L des
sich überdeckenden
Teilbereichs 26 der beiden Ladungsflächen 30, 32 wird
mittels des Schwingungsverhaltens der Handwerkzeugmaschine 12 bzw.
des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 und
somit das Dämpfungsverhalten
der Dämpfungseinheit
beeinflusst, indem sich der zylinderförmige Kolben 54 abhängig von
einem momentanen Schwingungsverhalten des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 unterschiedlich
weit in einen positiv geladenen und an den Handgriff 14 gekoppelten
Zylinder 56 hinein erstreckt. Bei starken Schwingungen
mit großer
Amplitude wird durch die Schwingung der zylinderförmige Kolben 54 in
den Zylinder 56 des zylinderförmigen Kondensators 64 gedrückt und
eine Länge
L des sich überdeckenden
Teilbereichs 26 der beiden Ladungsflächen 30, 32 vergrößert sich
(8b).
-
In 9a ist
ein Verlauf der sich überdeckenden
Länge L
der beiden Ladungsflächen 30, 32 über eine
Zeit t dargestellt. Ausgehend von einer überdeckenden Länge L0 in einem Ruhezustand der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 variiert
die Länge
L mit dem Schwingungsverhalten des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem
Handgriff 14 und nimmt dementsprechend mit dem Schwingungsverhalten
zu oder ab. Da sich mit der überdeckenden
Länge L
eine wirksame Fläche
der beiden Ladungsflächen 30, 32 ändert, variiert mit
der wirksamen Fläche
der Länge
eine Dämpfungskraft
F des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 (9b).