DE102008041003A1

DE102008041003A1 - Handgriffvorrichtung

Info

Publication number: DE102008041003A1
Application number: DE102008041003A
Authority: DE
Inventors: Reiner Krapf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2009-02-12
Also published as: WO2009019054A1; EP2176039A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handgriffvorrichtung, insbesondere einer Zusatzhandgriffvorrichtung (100a-e), für eine Handwerkzeugmaschine (12a-e; 202), mit einem Handgriff (102a-e; 228) und einer Dämpfungseinheit (16a-e; 204; 204f-h). Es wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit (16a-e; 204; 204f-h) eine Energieumwandlungseinheit (18a-e; 204; 204f-h) umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Schwingungsenergie in eine weitere Energieform umzuwandeln.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Handgriffvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits eine Handgriffvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine bekannt. Die Handgriffvorrichtung umfasst einen Handgriff und zwecks einer Dämpfung von Schwingungen im Betrieb der Handwerkzeugmaschine eine Dämpfungseinheit.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Handgriffvorrichtung, insbesondere einer Zusatzhandgriffvorrichtung, für eine Handwerkzeugmaschine, mit einem Handgriff und einer Dämpfungseinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit eine Energieumwandlungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Schwingungsenergie in eine weitere Energieform umzuwandeln. Vorzugsweise ist der Handgriff von einem Zusatzhandgriff gebildet, wobei in diesem Zusammenhang unter einem "Zusatzhandgriff" ein Bereich und/oder ein Bauteil und/oder ein Element verstanden werden kann, der bzw. das zu einem Anlegen, insbesondere einem Umgreifen, durch eine Hand oder mehrere Hände eines Bedieners, zwecks einer Führung einer Handwerkzeugmaschine mittels der Zusatzhandgriffvorrichtung, vorgesehen ist und insbesondere neben einem weiteren Handgriff, insbesondere dem Haupthandgriff, zusätzlich an der Handwerkzeugmaschine anbringbar ist, wobei die Zusatzhandgriffvorrichtung seitlich an der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist und/oder werkzeuglos von einem Bediener an der Handwerkzeugmaschine demontiert werden kann und/oder in einem vorderen, werkzeugnahen Bereich der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist und/oder der Zusatzhandgriff stabförmig ausgebildet ist. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Vorzugsweise wird mittels der Energieumwandlungseinheit eine kinetische Energie in Form einer Schwingungsenergie, die im Betrieb der Handwerkzeugmaschine auf die Zusatzhandgriffvorrichtung übertragen wird, vor einer Übertragung auf einen Griffbereich des Zusatzhandgriffs absorbiert und in eine weitere, von einer kinetischen Energie differierende Energie form, wie beispielsweise eine potentielle Energie, eine chemische Energie, eine Kernenergie und/oder besonders vorteilhaft eine elektrische Energie und/oder eine weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Energieform, umgewandelt, die vorteilhaft für eine zusätzliche Schwingungsdämpfung und/oder für weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anwendungen genutzt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhafte Dämpfung des Zusatzhandgriffs, insbesondere eines Griffbereichs, und damit ein hoher Bedienkomfort für einen Bediener erreicht werden. Die erfindungsgemäße Handgriffvorrichtung ist grundsätzlich in Verbindung mit allen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Handwerkzeugmaschinen einsetzbar, bei denen insbesondere eine Führung von Handwerkzeugmaschinen mittels des Handgriffs, vorzugsweise des Zusatzhandgriffs, für einen Bediener erleichtert wird. Aufgrund ihrer Dämpfungseigenschaft ist die Zusatzhandgriffvorrichtung in Verbindung mit einer Winkelschleifmaschine besonders vorteilhaft.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Energieumwandlungseinheit zumindest ein piezoelektrisches Dämpfungselement aufweist, wodurch konstruktiv einfach eine Energieumwandlung, insbesondere von einer Schwingungsenergie in eine elektrische Energie, erreicht werden kann. In diesem Zusammenhang soll unter einem „piezoelektrischen Dämpfungselement" insbesondere ein Dämpfungselement verstanden werden, bei dem durch Einwirken einer äußeren Kraft, die eine Verformung bzw. eine Änderung eines Abstands von benachbarten Atomen bewirkt, eine elektrische Spannung erzeugt wird.
Weist die Energieumwandlungseinheit zudem mehrere piezoelektrische Dämpfungselemente auf, kann eine an ein Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine, insbesondere an ein Schwingungsverhalten entlang einer räumlichen Ausbreitung innerhalb der Handgriffvorrichtung, insbesondere der Zusatzhandgriffvorrichtung, vorteilhaft angepasste Schwingungsdämpfung bzw. eine Absorption einer Schwingungsenergie erreicht werden.
Vorteilhafterweise sind die piezoelektrischen Dämpfungselemente in einer Umfangsrichtung des Handgriffs nacheinander angeordnet, wodurch eine vorteilhaft gleichmäßige Schwingungsdämpfung in Umfangsrichtung erfolgen kann. Anstatt mehrerer in Umfangsrichtung angeordneter piezoelektrischer Dämpfungselemente kann prinzipiell auch ein ringförmiges, piezoelektrisches Dämpfungselement verwendet werden.
Vorzugsweise weist die Handgriffvorrichtung eine Befestigungseinheit auf, die zu einer Befestigung an der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist, und einen der Befestigungseinheit zugewandten Endbereich des Handgriffs, wobei zumindest eines der piezoelektrischen Dämpfungselemente nach dem Endbereich in Richtung der Befestigungseinheit angeordnet ist. Hierdurch kann die Energieumwand lungseinheit innerhalb der Handgriffvorrichtung zumindest teilweise entlang einer Schwingungsübertragung von der Handwerkzeugmaschine über die Befestigungseinheit auf den Handgriff einem Griffbereich des Handgriffs, insbesondere des Zusatzhandgriffs, vorteilhaft vorgeschaltet angeordnet werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest eine Steuereinheit aufweist, wodurch eine vorteilhafte Steuerung einer Energiezuführung an weitere Verbraucherelemente, wie beispielsweise ein Heizelement, ein optisches Anzeigeelement usw., und/oder an ein Energiespeichermittel und/oder eine Steuerung der weiteren Verbraucherelemente erzielt werden kann. Unter einer „Steuereinheit" soll in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden werden, die von einer Recheneinheit, einer Auswerteeinheit oder einer Kontrolleinheit gebildet sein kann, wobei die Steuereinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie Speichermitteln, gebildet sein kann.
Weist die Dämpfungseinheit zumindest ein Verbraucherelement auf, kann hierdurch eine von der Energieumwandlungseinheit erzeugte Energie für eine Zusatzfunktion, wie beispielsweise eine Kühlung bzw. eine Heizung eines Griffbereichs, eine zusätzliche Schwingungsdämpfung im Griffbereich usw., für eine zusätzliche Schwingungsdämpfung und/oder einen hohen Bedienkomfort für einen Bediener vorteilhaft erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zu einer Steuerung des Verbraucherelements vorgesehen ist, wodurch eine vorteilhafte, an eine jeweilige Betriebssituation und/oder an einen Arbeitsvorgang angepasste, vorzugsweise automatische Funktionssteuerung des Verbraucherelements erreicht werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verbraucherelement von einem Dämpfungselement gebildet ist. Hierdurch kann neben einer Schwingungsabsorption mittels einer Umwandlung der Schwingungsenergie eine zusätzliche Schwingungsdämpfung erzielt werden. Insbesondere konstruktiv einfach kann dies erreicht werden, wenn das Dämpfungselement von einem piezoelektrischen Dämpfungselement gebildet ist und mittels einer angelegten, elektrischen Spannung eine Gegenschwingung und/oder eine Vorspannung und/oder ein weiterer Dämpfungsparameter einstellbar sind. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass das Dämpfungselement von einem Elastomer und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Dämpfungselementen gebildet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement und/oder ein piezoelektrisches Dämpfungselement und/oder die Steuereinheit zu einer Einstellung eines Dämpfungsparameters vorgesehen sind, wodurch eine vorteilhafte Anpassung eines Dämpfungsverhaltens der Dämpfungseinheit an ein Schwingungsverhalten erzielt werden kann, wie insbesondere eine Vorspannung von Dämpfungselementen zur Abstützung einer Griffhülse des Zusatzhandgriffs.
Ist das Verbraucherelement von einer Ausgabeeinheit gebildet, die zu einer Ausgabe wenigstens eines Dämpfungsparameters vorgesehen ist, kann dadurch eine vorteilhafte Informationsübermittlung im Betrieb der Handgriffvorrichtung an einen Bediener erzielt werden. Eine insbesondere kostengünstige Ausgestaltung der Ausgabeeinheit, insbesondere einer optischen Ausgabeeinheit, kann durch eine Ausgestaltung mit von Leuchtdioden gebildeten Ausgabemitteln erzielt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest einen Lüfter aufweist, wodurch eine vorteilhafte Kühlung einer Hand für einen Bediener der Handgriffvorrichtung erzielt werden kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Verbraucherelement von einem Energiespeicherelement gebildet ist, das zu einer Speicherung der erzeugten Energie vorgesehen ist, wie beispielsweise einer Akkuzelle.
Eine vorteilhafte Luftzuführung kann erreicht werden, wenn der Handgriff zumindest eine Lüftungsöffnung aufweist, die zu einem Ansaugen oder zu einem Ausblasen von Luft zur Erzeugung eines Kühlungsstroms vorgesehen ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Handgriff eine Griffhülse aufweist, die zumindest teilweise einen Aufnahmebereich für das Verbraucherelement bildet, wodurch eine konstruktiv einfache Aufnahme und eine kompakte, insbesondere Platz sparende Anordnung innerhalb der Handgriffvorrichtung, insbesondere der Zusatzhandgriffvorrichtung, erreicht werden können.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung, für eine Handwerkzeugmaschine, mit einer Dämpfungseinheit, die zumindest ein erstes Dämpfungselement aufweist.
Es wird hierbei vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung eine Steuereinheit aufweist, die zu einer elektrischen Steuerung zumindest eines Dämpfungsparameters des zumindest einen ersten Dämpfungselements vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang soll unter einem „Dämpfungselement" insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest teilweise zu einer aktiven Schwingungsentkopplung und/oder Schwingungsisolierung, insbesondere entlang eines Wegs und/oder einer Richtung einer Schwingungsübertragung und/oder einer Kraftflussrichtung einer Schwingungskraft von einem ersten, insbesondere in einem Betrieb der Handwerkzeugmaschi ne schwingenden Bauteil auf ein zweites Bauteil, zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil im Betrieb der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Vorzugsweise erfolgt hierbei eine Schwingungsentkopplung und/oder Schwingungsisolierung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil mittels einer aktiven Gegensteuerung einer zu einer Schwingungskraft ausgerichteten Gegenkraft durch die Steuereinheit. Des Weiteren soll unter einer „Steuereinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, die von einer Recheneinheit, einer Auswerteeinheit und/oder einer Kontrolleinheit gebildet sein kann, wobei die Steuereinheit sowohl von einem Schaltkreis oder Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie beispielsweise einem Speichermittel, gebildet sein kann. Unter einem „Dämpfungsparameter" soll zudem ein Parameter und/oder eine Kenngröße verstanden werden, mittels dessen bzw. mittels deren eine Dämpfung eingestellt werden kann, wie beispielsweise ein Spannungswert, eine Vorspannung einer Feder und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Parameter und/oder Dämpfungskenngrößen. Es kann hierbei besonders vorteilhaft ein hoher Bedienkomfort für den Bediener erreicht werden. Insbesondere können durch die elektrische Steuerung des Dämpfungsparameters gezielt aktuelle Schwingungen und/oder Vibrationen effizient gedämpft und/oder ausgeglichen werden.
Das erste Bauteil kann hierbei von einem Gehäuse und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteilen und/oder Elementen gebildet sein, die in einem Betrieb der Handwerkzeugmaschine eine Schwingung und/oder eine Vibration ausführen. Das erste Bauteil kann hierbei selbst die Schwingung und/oder Vibration verursachen und/oder mit einem im Betrieb der Handwerkzeugmaschine schwingenden und/oder schwingungserzeugenden Bauteil, wie beispielsweise einer Schlagwerkseinheit, einer Werkzeugaufnahme usw., gekoppelt sein. Das zweite Bauteil kann von unterschiedlichen Bauteilen und/oder Elementen gebildet sein, für die eine schwingungsentkoppelte bzw. eine schwingungsarme Lagerung sinnvoll ist, so dass eine hohe Lebensdauer dieser Bauteile vorteilhaft erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist das zweite Bauteil jedoch von einem Griffbereich der Handwerkzeugmaschine gebildet, so dass eine besonders komfortable Führung der Handwerkzeugmaschine für den Bediener erreicht werden kann.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das zumindest eine erste Dämpfungselement ein Volumen aufweist, das mit einer an dem Dämpfungselement anliegenden Spannung veränderbar ist. Hierbei soll unter einer „Spannung" insbesondere eine elektrische Spannung verstanden werden. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement von einem piezoelektrischen Element, insbesondere einem Piezokristall aus Siliziumoxid oder anderen piezoelektrisch wirkenden Materialien und/oder einem dielektrischen Polymer bzw. einem dielektrischen Elastomer, wie beispielsweise einem Element aus Acryl und/oder Silikon, gebildet, das sich durch Anlegen einer Spannung in seinem Volumen verändert bzw. bei dem durch Ausüben eines Drucks, insbesondere eines mechanischen Drucks, auf den Piezokristall und/oder den dielektrischen Polymer bzw. den dielektrischen Elastomer eine elektrische Spannung induziert werden kann. Es kann durch Anlegen einer Spannung einer Schwingungsbewegung vorteilhaft aktiv entgegengewirkt werden, und damit kann ein Bauteil und/oder Element zumindest teilweise schwingungsentkoppelt bzw. schwingungsisoliert zu einem weiteren, insbesondere in einem Betrieb der Handwerkzeugmaschine schwingenden Bauteil und/oder Element gelagert werden.
Ferner kann die Dämpfungseinheit mehr als ein Dämpfungselement aufweisen, wodurch insbesondere das zweite Bauteil effektiv von dem ersten Bauteil zumindest teilweise schwingungsentkoppelt, insbesondere bei einer großen Kopplungsfläche zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, mittels der Dämpfungselemente gelagert werden kann. Es kann hierbei eine besonders vorteilhaft ausbalancierte Lagerung des zweiten Bauteils erreicht werden. Bei mehreren Dämpfungselementen können diese auch unterschiedlich, insbesondere mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften, ausgebildet sein, wie beispielsweise als Piezokristall und als dielektrischer Elastomer, so dass hierdurch unterschiedliche Dämpfungseigenschaften für eine vorteilhafte Schwingungsentkopplung des zweiten Bauteils über einen großen Schwingungsfrequenzbereich genutzt werden können. So können beispielsweise mit Piezokristallen insbesondere schnelle Schwingungen und mit dielektrischen Elastomeren vorteilhaft langsame Schwingungen bzw. Schwingungen mit einem großen Schwingungshub gedämpft werden. Hierbei soll unter einer „langsamen Schwingung" insbesondere eine Schwingung verstanden werden, die vorzugsweise um mindestens einen Faktor 2, vorteilhaft um mindestens einen Faktor 5 und besonders bevorzugt um mindestens einen Faktor 10 langsamer ist als die schnelle Schwingung. Zudem können sich die dielektrischen Polymere bzw. die dielektrischen Elastomere entlang einer Richtung bzw. in ihrem Volumen um ca. 350% ihrer Ausdehnung dehnen.
Besonders vorteilhaft weist die Dämpfungseinheit zumindest ein Sensorelement auf, wodurch vorteilhaft eine Schwingung bzw. eine Schwingungskenngröße, insbesondere eines im Betrieb der Handwerkzeugmaschine schwingenden Bauteils, erfasst werden kann. Vorzugsweise liegt an dem zumindest einen Sensorelement eine Spannung an, die mit einem Volumen des Sensorelements veränderbar ist. Hierbei kann das Sensorelement ebenfalls von einem piezoelektrischen Element, insbesondere einem Piezokristall aus Siliziumoxid und/oder einem dielektrischen Polymer bzw. einem dielektrischen Elastomer, wie beispielsweise Elementen aus Acryl und/oder Silikon, gebildet sein. Es kann durch diese Ausgestaltung eine Schwingung aufgrund einer Volumenänderung, insbesondere einer Längenänderung des piezoelektrischen Elements, konstruktiv einfach durch eine in dem piezoelektrischen Element induzierte Spannung erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement von weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteilen und/oder Elementen gebildet sein, die zu einer Erfassung einer Schwingungsbewegung und/oder Vibrationsbewegung des ersten Bauteils vorgesehen sind, wie beispielsweise einem Beschleunigungssensor usw.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zudem denkbar, dass das zumindest eine Sensorelement und das zumindest eine erste Dämpfungselement zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind, wobei in diesem Zusammenhang unter „einstückig" insbesondere einteilig und/oder aus einem Guss gebildet und/oder als ein Bauteil ausgebildet verstanden werden soll. Es kann hierbei eine besonders kompakte Dämpfungseinheit unter Einsparung zusätzlicher Bauteile konstruktiv einfach erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, an dem ersten Dämpfungselement eine Spannung anzulegen, die im Wesentlichen invers zu einer von dem Sensorelement erfassten Spannung ist. In diesem Zusammenhang soll unter „invers" insbesondere verstanden werden, dass ein Wert, insbesondere ein Spannungswert, addiert mit seinem inversen Wert null ergibt. Es kann hierbei eine effektive Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkopplung erreicht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest ein zweites Dämpfungselement aufweist, das in einer zum ersten Dämpfungselement unterschiedlichen Schicht der Dämpfungseinheit angeordnet ist. In diesem Zusammenhang soll unter einer „unterschiedlichen Schicht" insbesondere verstanden werden, dass das erste Dämpfungselement und das zweite Dämpfungselement entlang einer Richtung einer Schwingungsübertragung bzw. einer Kraftflussrichtung einer Vibrations- und/oder Schwingungskraft in unterschiedlichen Ebenen und/oder Schichten und/oder nacheinander angeordnet sind, wobei die Ebenen und/oder Schichten vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Kraftflussrichtung und/oder der Richtung der Schwingungsübertragung ausgerichtet sind. Es können die unterschiedlichen Dämpfungsmittel vorteilhaft hinsichtlich einer Dämpfungseigenschaft voneinander getrennt angeordnet werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass das erste Dämpfungselement und das zweite Dämpfungselement innerhalb einer Schicht bzw. einer Ebene angeordnet sind, so dass eine besonders kompakte und insbesondere Platz sparende Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung bzw. Handwerkzeugmaschine erreicht werden kann.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner denkbar, dass das zumindest eine Sensorelement und das zumindest eine Dämpfungselement in unterschiedlichen Schichten der Dämp fungseinheit angeordnet sind. Es kann hierbei ein Dämpfungsparameter mittels des Sensorelements unabhängig von einer aktuell eingestellten Schwingungsdämpfung vorteilhaft ermittelt werden.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest eine Koppelplatte aufweist, mittels der das zumindest eine Dämpfungselement und das zumindest zweite Dämpfungselement miteinander gekoppelt sind. Es kann eine durch eine Vibration und/oder Schwingung eines Bauteils auf das erste Dämpfungselement übertragene Schwingung an der Koppelplatte mittels einer Gegenbewegung aufgrund einer in dem Dämpfungselement angelegten Spannung erfolgen. Zudem kann vorteilhaft eine getrennte Anordnung von Dämpfungselementen und Sensorelementen bzw. von Dämpfungselementen mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften erreicht werden.
Es wird ferner eine Handwerkzeugmaschine mit einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung kann hierbei vorteilhaft bei allen Handwerkzeugmaschinen, die im Betrieb einer hohen Schwingungsbelastung ausgesetzt sind, eingesetzt werden.
Ferner wird ein Verfahren, insbesondere für einen Betrieb der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung, vorgeschlagen, das zu einer aktiven, elektrischen Steuerung zumindest eines Dämpfungsparameters des zumindest einen Dämpfungselements vorgesehen ist.
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 Handgriffvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 eine Zusatzhandgriffvorrichtung mit einer Energieumwandlungseinheit in einer perspektivischen Ansicht,
3 die Zusatzhandgriffvorrichtung mit einer alternativen Dämpfungseinheit, die zusätzliche Dämpfungselemente aufweist, in einer Schnittdarstellung,
4 die Zusatzhandgriffvorrichtung mit einer Dämpfungseinheit mit einer zu 3 alternativen Anordnung eines Dämpfungselements in einer Schnittdarstellung,
5 die Zusatzhandgriffvorrichtung mit einer Steuereinheit und einer Ausgabeeinheit in einer Schnittdarstellung,
6 die Zusatzhandgriffvorrichtung mit einer Steuereinheit und einem Lüfter in einer Schnittdarstellung,
7 eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
8 die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
9 einen Ablaufplan eines Betriebs der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung,
10 einen zu 9 alternativen Ablaufplan eines Betriebs der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung,
11a–11c ein Diagramm einer Schwingungsauslenkung (11a), einer induzierten Spannung in dem Sensorelement (11b) und einer an dem Dämpfungselement angelegten Gegenspannung (11c),
12a–12f ein Diagramm einer Schwingungsauslenkung (12a), einer induzierten Spannung von einem ersten und einem zweiten Sensorelement (12b–12d), einer an dem Dämpfungselement angelegten Gegenspannung (12e) und einer resultierenden Schwingungsauslenkung (12f),
13 eine zu 8 alternative Ausbildung der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
14a, 14b die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung aus 13 in einer ersten Dämpfungsposition (14a) und einer zweiten Dämpfungsposition (14b),
15 eine zu 8 alternative Ausbildung der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung mit einer Anordnung von Dämpfungselementen und Sensorelementen in einer Schicht in einer Schnittdarstellung und
16a–16c eine alternative Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung mit einer Anordnung von Dämpfungselementen und Sensorelementen in unterschiedlichen Schichten in einer ersten Dämpfungsposition (16a), in einer zweiten Dämpfungsposition (16b) und in einer dritten Dämpfungsposition (16c).
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine von einer Winkelschleifmaschine ausgebildete Handwerkzeugmaschine 12a in einer Ansicht von oben dargestellt. Die Winkelschleifmaschine umfasst ein Gehäuse 54a und einen im Gehäuse 54a integrierten Haupthandgriff 52a. Der Haupthandgriff 52a erstreckt sich an einer einem von einer Trennscheibe gebildeten Werkzeug 56a abgewandten Seite 58a in Richtung einer Längsrichtung 60a der Winkelschleifmaschine. An einem vorderen, werkzeugnahen Bereich 62a der Winkelschleifmaschine ist eine erfindungsgemäße Handgriffvorrichtung 10a, die von einer Zusatzhandgriffvorrichtung 100a gebildet ist, angeordnet, die sich quer zur Längsrichtung 60a der Winkelschleifmaschine erstreckt.
In 2 ist die von der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a gebildete Handgriffvorrichtung 10a mit einem von einem Zusatzhandgriff 14a gebildeten Handgriff 102a, einer Befestigungseinheit 32a und einer Dämpfungseinheit 16a dargestellt. Der Zusatzhandgriff 14a weist eine Griffhülse 28a auf, die sich entlang einer axialen Richtung 36a, 64a der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a erstreckt. Zudem weist die Griffhülse 28a an einer radial nach außen gerichteten Oberfläche 66a in axialer Richtung 36a, 64a des Zusatzhandgriffs 14a eine nach außen gewölbte Form auf, so dass eine besonders gute Griffigkeit für einen Bediener der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a erreicht wird. In axialer Richtung 36a, 64a ist an Endbereichen 34a, 68a der Griffhülse 28a jeweils eine wulstartige Erhebung angeordnet, die einen Griffbereich der Griffhülse 28a für einen Bediener begrenzt. Die beiden wulstartigen Erhebungen sind ringartig in eine Umfangsrichtung 26a, die senkrecht zur axialen Richtung 36a, 64a verläuft, an dem Zusatzhandgriff 14a angeordnet und erstrecken sich von dem Zusatzhandgriff 14a radial nach außen. Die wulstartigen Erhebungen verhindern im Betrieb der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a ein Abrutschen einer Hand des Bedieners bei einer Führung der Handwerkzeugmaschine 12a mittels der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a bzw. während einer Kraftübertragung von dem Bediener über die Zusatzhandgriffvorrichtung 100a auf die Handwerkzeugmaschine 12a.
Die Befestigungseinheit 32a, die zu einer Schraubverbindung mit der Handwerkzeugmaschine 12a vorgesehen ist, weist ein bolzenförmiges, von einem Schraubenelement gebildetes Befestigungselement 70a auf, das in axialer Richtung 36a an dem der Befestigungseinheit 32a zugewandten Endbereich 34a des Zusatzhandgriffs 14a drehfest mittels einer stoff-, kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung an dem Zusatzhandgriff 14a angeordnet ist. Des Weiteren ist an dem der Befestigungseinheit 32a zugewandten Endbereich 34a in Richtung 36a des Befestigungselements 70a die Dämpfungseinheit 16a angeordnet, die somit vorteilhaft entlang einer Richtung 64a einer Schwingungsübertragung von der Handwerkzeugmaschine 12a über die Befestigungseinheit 32a auf den Zusatzhandgriff 14a dem Zusatzhandgriff 14a schwingungsentkoppelnd vorgeschaltet ist.
Die Dämpfungseinheit 16a umfasst eine Energieumwandlungseinheit 18a, die zwecks einer Schwingungsdämpfung im Betrieb der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a bzw. der Handwerkzeugmaschine 12a eine Schwingungsenergie in eine elektrische Energie umwandelt. Hierzu weist die Energieumwandlungseinheit 18a acht piezoelektrische Dämpfungselemente 20a mit jeweils einer zylinderförmigen Form auf. Die piezoelektrischen Dämpfungselemente 20a sind an dem der Befestigungseinheit 32a zugewandten Endbereich 34a in axialer Richtung 36a angeordnet und mittels einer nicht näher dargestellten form-, kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung fest mit dem Endbereich 34a verbunden. In einem in einer radialen Richtung 72a nach außen angeordneten Randbereich 74a des Endbereichs 34a sind die piezoelektrischen Dämpfungselemente 20a in Umfangsrichtung 26a gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet, so dass eine in Umfangsrichtung 26a gleichmäßige Schwingungsdämpfung im Betrieb möglich ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, anstatt mehrerer zylinderförmiger, piezoelektrischer Dämpfungselemente 20a ein ringförmiges, piezoelektrisches Dämpfungselement 20a und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende piezoelektrische Dämpfungselemente 20a zu verwenden.
Eine Längserstreckung 76a der piezoelektrischen Dämpfungselemente 20a ist kleiner als eine Längserstreckung 78a des Befestigungselements 70a in axialer Richtung 36a, 64a. Zudem beschränkt sich ein Gewindebereich 80a des Befestigungselements 70a auf einen dem Endbereich 34a, der der Befestigungseinheit 32a zugewandt ist, abgewandten Teilbereich 82a, so dass eine Funktionsfähigkeit der piezoelektrischen Dämpfungselemente 20a der Energieumwandlungseinheit 18a bei einer Befestigung der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a mit der Handwerkzeugmaschine 12a erhalten bleibt. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12a werden Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12a direkt und/oder über die Befestigungseinheit 32a auf die Energieumwandlungseinheit 18a bzw. die piezoelektrischen Dämpfungselemente 20a übertragen, die die Schwingungsenergie durch Umwandlung in elektrische Energie absorbieren. Die durch die Energieumwandlungseinheit 18a gewonnene elektrische Energie kann für weitere Zwecke und/oder Verwendungen innerhalb der Zusatzhandgriffvorrichtung 100a verwendet werden, wie dies in den Beschreibungen zu den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.
In den 3 bis 6 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben a bis e hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den 1 und 2, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 verwiesen werden kann.
In 3 ist eine alternative, von einer Zusatzhandgriffvorrichtung 100b gebildete Handgriffvorrichtung 10b mit einer Dämpfungseinheit 16b dargestellt. Die Dämpfungseinheit 16b umfasst eine Energieumwandlungseinheit 18b mit acht piezoelektrischen Dämpfungselementen 20b, die an einem einer Befestigungseinheit 32b zugewandten Endbereich 34b angeordnet sind. Eine Griffhülse 28b eines von einem Zusatzhandgriff 14b gebildeten Handgriffs 102b bildet mit einer radial nach innen ge wandten Oberfläche 84b einen Aufnahmebereich 30b, der zu einer Aufnahme von drei, von jeweils einem weiteren piezoelektrischen Dämpfungselement 38b gebildeten Verbraucherelementen 42b der Dämpfungseinheit 16b vorgesehen ist. Der Aufnahmebereich 30b ist entlang der axialen Richtung 36b, 64b zylinderförmig ausgebildet. Die weiteren Dämpfungselemente 38b sind scheibenförmig ausgebildet, wobei eine Haupterstreckungsfläche 86b der weiteren Dämpfungselemente 38b senkrecht zur axialen Richtung 36b, 64b des Zusatzhandgriffs 14b ausgerichtet ist. Zudem sind die weiteren Dämpfungselemente 38b in axialer Richtung 36b, 64b beabstandet zueinander und fest mit der Griffhülse 28b innerhalb des Aufnahmebereichs 30b angeordnet. Mittels einer Weiterleitung einer von der Energieumwandlungseinheit 18b erzeugten elektrischen Energie über eine nicht näher dargestellte elektrische Leitung an die weiteren Dämpfungselemente 38b ist ein von einer Vorspannung gebildeter Dämpfungsparameter einstellbar. Die weiteren Dämpfungselemente 38b sind dabei entlang ihrer Haupterstreckungsfläche 86b expandierbar bzw. kontrahierbar angeordnet, wie dies durch Pfeile in 3 angedeutet ist. Werden im Betrieb große Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12b auf die Zusatzhandgriffvorrichtung 100b übertragen, wird über die Energieumwandlungseinheit 18b eine große Spannung erzeugt, mittels der eine an das Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine 12b angepasste geringe Vorspannung bzw. eine weiche Schwingungsdämpfung innerhalb der weiteren Dämpfungselemente 38b eingestellt wird. Umgekehrt wird bei kleinen Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12b eine niedrige Spannung mittels der Energieumwandlungseinheit 18b erzeugt, mittels der eine starke Vorspannung bzw. eine harte Schwingungsdämpfung innerhalb der weiteren Dämpfungselemente 38b eingestellt wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass eine Einstellung des Dämpfungsparameters über eine Steuereinheit erfolgen kann.
In 4 ist eine alternative, von einer Zusatzhandgriffvorrichtung 100c gebildete Handgriffvorrichtung 10c mit einer Dämpfungseinheit 16c und einem von einem Zusatzhandgriff 14c gebildeten Handgriff 102c dargestellt. Die Dämpfungseinheit 16c umfasst eine Energieumwandlungseinheit 18c mit acht piezoelektrischen Dämpfungselementen 20c, die an einem einer Befestigungseinheit 32c zugewandten Endbereich 34c angeordnet sind. Des Weiteren weist die Dämpfungseinheit 16c ein von einem weiteren piezoelektrischen Dämpfungselement 38c gebildetes Verbraucherelement 42c auf, das innerhalb eines Aufnahmebereichs 30c einer Griffhülse 28c angeordnet ist. Der Aufnahmebereich 30c ist entlang einer axialen Richtung 36c, 64c zylinderförmig ausgebildet und weist in einem Bereich 88c eines der Befestigungseinheit 32c abgewandten Endbereichs 68c eine konische Erweiterung auf. Von dem Endbereich 68c in Richtung 36c der Befestigungseinheit 32c ist das Dämpfungselement 38c konisch verjüngt ausgebildet und weist an einer der Befestigungseinheit 32c zugewandten Seite einen zylinderförmigen Fortsatz 90c auf, so dass das weitere Dämpfungselement 38c passgenau in dem der Befestigungseinheit 32c abgewandten Bereich 88c des Aufnahmebereichs 30c eingefügt ist. Eine Schwingungsdämpfung erfolgt nach einem zu der Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 3 beschriebenen Dämpfungsprinzip.
In 5 ist eine alternative, von einer Zusatzhandgriffvorrichtung 100d gebildete Handgriffvorrichtung 10d mit einer Dämpfungseinheit 16d dargestellt. Die Dämpfungseinheit 16d umfasst eine Energieumwandlungseinheit 18d mit einem piezoelektrischen Dämpfungselement 22d, das ringförmig ausgebildet ist. Das piezoelektrische Dämpfungselement 22d ist zwischen einem einer Befestigungseinheit 32d zugewandten Endbereich 34d und der Befestigungseinheit 32d entlang einer axialen Richtung 36d, 64d angeordnet, wobei das piezoelektrische Dämpfungselement 22d in einer Umfangsrichtung 26d eines von einem Zusatzhandgriff 14d gebildeten Handgriffs 102d angeordnet ist. Die Befestigungseinheit 32d weist ein bolzenförmiges Befestigungselement 70d und ein scheibenförmiges Grundelement 92d auf, an dessen dem Endbereich 34d zugewandter Seite 94d das piezoelektrische Dämpfungselement 22d angeordnet ist. Das piezoelektrische Dämpfungselement 22d ist dabei fest mit dem scheibenförmigen Grundelement 92d verbunden. Eine Griffhülse 28d eines Zusatzhandgriffs 14d bildet mit einer radial nach innen gewandten Oberfläche 84d einen Aufnahmebereich 30d, der zu einer Aufnahme einer Steuereinheit 40d mit einem Verbraucherelement 42d vorgesehen ist. Der Aufnahmebereich 30d ist entlang der axialen Richtung 36d, 64d zylinderförmig ausgebildet. Die Steuereinheit 40d ist über nicht näher dargestellte Befestigungsmittel fest an der nach innen gewandten Oberfläche 84d der Griffhülse 28d angeordnet. Das Verbraucherelement 42d ist von einer optischen Ausgabeeinheit 44d gebildet, die drei von Leuchtdioden gebildete Ausgabemittel 96d aufweist. Die Ausgabemittel 96d sind innerhalb von drei Aussparungen 98d, die in der Griffhülse 28d des Zusatzhandgriffs 14d eingebracht sind, für einen Bediener der Zusatzhandgriffvorrichtung 100d sichtbar angeordnet. Mittels der Steuereinheit 40d, der über eine nicht näher dargestellte elektrische Leitung elektrische Energie der Energieumwandlungseinheit 18d im Betrieb zugeführt wird, werden eine Energiezuführung an die optische Ausgabeeinheit 44d und zudem eine optische Ausgabe der optischen Ausgabeeinheit 44d gesteuert. Mittels der Leuchtdioden sind für einen Bediener eine erzeugte elektrische Energie, eine aktuelle Schwingung der Handwerkzeugmaschine 12d usw. anzeigbar.
In 6 ist eine alternative, von einer Zusatzhandgriffvorrichtung 100e gebildete Handgriffvorrichtung 10e mit einer Dämpfungseinheit 16e dargestellt. Die Dämpfungseinheit 16e umfasst eine Energieumwandlungseinheit 18e mit acht piezoelektrischen Dämpfungselementen 20e, die analog zu der Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 1 angeordnet sind. Des Weiteren umfasst die Dämpfungseinheit 16e eine Steuereinheit 40e mit einem Verbraucherelement 42e, wobei die Steuereinheit 40e und das Verbraucherelement 42e innerhalb eines Aufnahmebereichs 30e einer Griffhülse 28e eines von einem Zusatzhandgriff 14e gebildeten Handgriffs 102e angeordnet sind. Der Aufnahmebe reich 30e ist analog zu der Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 5 ausgeführt. Die Steuereinheit 40e ist über stegförmige Befestigungsmittel 104e, die fest mit der Griffhülse 28e verbunden sind, innerhalb des Aufnahmebereichs 30e fixiert. Das Verbraucherelement 42e ist von einem Lüfter 46e gebildet, der im Betrieb zu einer Kühlung eines Griffbereichs vorgesehen ist. Hierzu weist der Zusatzhandgriff 14e mehrere Lüftungsöffnungen 48e, 50e auf, die zu einem Ansaugen bzw. einem Ausblasen von Luft vorgesehen sind. Die Lüftungsöffnungen 48e im Bereich eines einer Befestigungseinheit 32e zugewandten Endbereichs 34e sind zum Ansaugen der Luft und die Lüftungsöffnungen 50e der Griffhülse 28e sind zu einem Ausblasen der Luft im Betrieb der Zusatzhandgriffvorrichtung 100e vorgesehen. Eine Steuerung des Verbraucherelements 42e bzw. eine Stromzufuhr der Steuereinheit 40e erfolgt analog zu der Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 5. Mittels der Steuereinheit 40e werden eine Energiezufuhr für den Lüfter 46e und ein Betrieb des Lüfters 46e gesteuert. Der Betrieb des Lüfters 46e kann von der Steuereinheit 40e an eine Temperatur der Griffhülse 28e angepasst sein und/oder an weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Parameter.
In 7 ist eine von einem Bohr- und/oder Meißelhammer gebildete Handwerkzeugmaschine 202 dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine 202 weist ein Gehäuse 226 auf, das einstückig mit einem Haupthandgriff 228 ausgebildet ist. Zudem weist die Handwerkzeugmaschine 202 entlang einer Antriebsrichtung 230 an einem dem Haupthandgriff 228 abgewandten Bereich eine Werkzeugaufnahme 232 zu einer Aufnahme eines Werkzeugs 234 auf. Die Handwerkzeugmaschine 202 weist ein erstes Bauteil 236 auf, das von dem Gehäuse 226 gebildet ist und das im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 202 mit einem schwingungserzeugenden Bauteil 238 und/oder Element gekoppelt ist, wie beispielsweise einer Schlagwerkseinheit. Zudem weist die Handwerkzeugmaschine 202 ein zweites Bauteil 238, das von einem Griffelement 240 des Haupthandgriffs 228 gebildet ist, und eine Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200 auf. Die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200 weist eine Dämpfungseinheit 204 mit mehreren, von Aktuatoren gebildeten Dämpfungsmitteln 206, 208 auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 236, 238 angeordnet sind (8). Grundsätzlich ist eine Anordnung der Dämpfungseinheit 204 zwischen beliebigen Bauteilen der Handwerkzeugmaschine 202 möglich, zwischen welchen eine Schwingungsentkopplung im Betrieb erwünscht ist. Die Dämpfungseinheit 204 ist zudem von einer Energieumwandlungseinheit 204 gebildet. Die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200 weist zudem eine Steuereinheit 210 auf, die zu einer elektrischen Steuerung eines Dämpfungsparameters der Dämpfungsmittel 206, 208 vorgesehen ist.
In 8 ist die Dämpfungseinheit 204 näher dargestellt. Die Dämpfungseinheit 204 weist mehrere erste Dämpfungselemente 206 auf, die jeweils durch ein von einem Piezokristall gebildetes piezoelektrisches Element 242 gebildet sind. Zudem weist die Dämpfungseinheit 204 ein zweites Dämp fungselement 208 auf, das von einem aus einem dielektrischen Polymer bzw. einem dielektrischen Elastomer gebildeten piezoelektrischen Element 244 gebildet ist. Zwischen dem dielektrischen Polymer und den Piezokristallen ist eine Koppelplatte 246 der Dämpfungseinheit 204 angeordnet, über die die Dämpfungselemente 206, 208 miteinander gekoppelt sind. An die Piezokristalle und das dielektrische Polymer kann im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 202 über die Steuereinheit 210 eine elektrische Spannung U_DE, U_PK angelegt werden, wobei hierbei die Piezokristalle und das dielektrische Polymer abhängig von der angelegten Spannung U_DE, U_PK in ihrem Volumen 212, 214 reversibel veränderbar sind. Vorzugsweise kann an die Piezokristalle eine Spannung U_PK von einigen Volt, vorzugsweise bis maximal 30 V bis 50 V, im Betrieb durch die Steuereinheit 210 angelegt werden. An den dielektrischen Polymer bzw. den dielektrischen Elastomer kann dagegen eine Spannung U_DE von einigen Hundert Volt im Betrieb von der Steuereinheit 210 angelegt werden. Die Piezokristalle und das dielektrische Polymer sind in unterschiedlichen Schichten 222, 224 zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 236, 238 angeordnet. Die beiden Schichten 222, 224 mit den unterschiedlichen piezoelektrischen Elementen 242, 244 sind zudem durch die Koppelplatte 246 voneinander getrennt angeordnet, wobei die Schichten 222, 224 und die Koppelplatte 246 entlang einer Richtung 248 einer Schwingungsübertragung bzw. einer Kraftflussrichtung einer Schwingungskraft nacheinander angeordnet sind. Die Piezokristalle sind beabstandet zueinander innerhalb der ersten Schicht 222 zwischen dem Gehäuse 226 bzw. einer nach außen gewandten Oberfläche 250 des Gehäuses 226 und der Koppelplatte 246 angeordnet. Das dielektrische Polymer ist in der zweiten Schicht 224 zwischen der Koppelplatte 246 und dem Griffelement 240, wie beispielsweise einem Softgripelement, angeordnet. Die Piezokristalle und das dielektrische Polymer weisen zudem unterschiedliche Dämpfungseigenschaften auf, wobei die Piezokristalle zur Dämpfung von Schwingung mit einer hohen Frequenz und/oder zur Dämpfung einer Schwingung mit einer schnellen Änderung eines Schwingungsverlaufs vorgesehen sind, während das dielektrische Polymer vorwiegend zu einer Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkopplung bei Schwingungen mit einer kleinen Frequenz und/oder einer langsamen Änderung eines Schwingungsverlaufs vorgesehen sind.
Die Dämpfungseinheit 204 umfasst des Weiteren Sensorelemente 216, die zu einer Erfassung einer aktuellen Schwingung, insbesondere des Gehäuses 226 der Handwerkzeugmaschine 202, vorgesehen sind. Die Sensorelemente 216 sind hierbei einstückig mit den Dämpfungselementen 206, 208 ausgebildet und somit ebenfalls von piezoelektrischen Elementen 242, 244 gebildet. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 202 wird aufgrund der Schwingungen und/oder Vibrationen ein mechanischer Druck auf die piezoelektrischen Elemente 242, 244 ausgeübt, wodurch eine Spannung U_I in den Sensorelementen 216 bzw. in den piezoelektrischen Elementen 242, 244 induziert wird. Grundsätzlich ist es jedoch denkbar, dass die Dämpfungselemente 206, 208 und die Sensorelemente 216 getrennt von einander ausgebildet sind und/oder in unterschiedlichen Schichten 222, 224 der Dämpfungseinheit 204 angeordnet sind.
In 9 ist ein Ablauf einer Erfassung einer Schwingung und/oder einer Vibration und einer anschließenden Einstellung bzw. elektrischen Steuerung eines Dämpfungsparameters durch die Steuereinheit 210 dargestellt. Im Betrieb 252 der Handwerkzeugmaschine werden auf das erste Bauteil 236 bzw. auf das Gehäuse 226 Schwingungen und/oder Vibrationen übertragen. Hierdurch erfahren die Sensorelemente 216 eine Auslenkung bzw. werden aufgrund der Schwingungen und/oder Vibrationen in ihrem Volumen 220 entlang einer Länge um eine Längenänderung Δx entlang der Richtung 248 einer Schwingungsübertragung gedehnt oder gestaucht, wie dies in den 11a und 12a, am Beispiel einer Längenänderung Δx aufgetragen über eine Zeit t, dargestellt ist. Aufgrund der Längenänderung Δx bzw. des mechanischen Drucks durch die Schwingungen und/oder Vibrationen wird in den Sensorelementen 216 eine Spannung U_I induziert, deren Wert von einer Amplitude und/oder einer Frequenz der Schwingungen und/oder der Vibrationen abhängig ist (11b). Die in den Sensorelementen 216 induzierten Spannungen U_I sind hierbei aufgrund unterschiedlicher Materialeigenschaften der Sensorelemente 216 für Piezokristalle und dielektrische Polymere jeweils unterschiedlich ausgebildet (12b und 12c).
Eine Erfassung 254 der induzierten Spannungen U_I erfolgt in der Steuereinheit 210, die über eine nicht näher dargestellte Datenleitung mit den Sensorelementen 216 verbunden ist. In der Steuereinheit 210 wird eine induzierte Gesamtspannung U_IG aus der induzierten Spannung U_I der Piezokristalle und den dielektrischen Polymeren errechnet (12d). Anschließend erfolgt in der Steuereinheit 210 mittels einer nicht näher dargestellten Spannungserzeugungseinheit eine Erzeugung 256 einer von jeweils einer Ausgleichsspannung gebildeten Spannung U_PK, U_DE anhand der erfassten induzierten Spannungen U_I. Die Ausgleichsspannung ist hierbei invers zu der induzierten und erfassten Spannung U_I in den Sensorelementen 216 ausgebildet (11b, 11c, 12d und 12e). Die Ausgleichsspannung wird in einem nächsten Verfahrensschritt einer Spannungssetzung 258 an den jeweiligen Dämpfungselementen 206, 208, die hier einstückig mit den Sensorelementen 216 ausgebildet sind, angelegt. Eine getrennte Ausbildung der Dämpfungselemente 206, 208 von den Sensorelementen 216 ist in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung jederzeit möglich. Einer Schwingung und/oder Vibration des Gehäuses 226 wird somit aktiv entgegengewirkt bzw. entgegengesteuert, so dass das Griffelement 240 bzw. das Softgripelement nahezu schwingungsfrei gelagert ist und somit eine Schwingungsübertragung auf den Bediener besonders vorteilhaft nahezu verhindert ist.
In 10 ist eine zu 9 alternative Vorgehensweise zur Erfassung von Schwingungen und zur elektrischen Steuerung des Dämpfungsparameters dargestellt. Zu Beginn einer Messung einer von einer induzierten Spannung U_I gebildeten Schwingungskenngröße wird die Ausgleichsspannung bzw. werden die Spannungen U_PK, U_DE in einem Verfahrensschritt eines Abgleichs 260 auf den Wert null gesetzt. Bei einer anschließenden Vibration und/oder Schwingung wird in den Sensorelementen 216 eine Spannung U_I induziert, die einen Wert von ungleich null aufweist. Anschließend wird von der Steuereinheit 210 die Ausgleichsspannung mit der induzierten Spannung U_I als Referenzwert in einem nächsten Verfahrensschritt einer Zurücksetzung 262 auf null gesetzt und an den Dämpfungselementen 206, 208, die von den Sensorelementen 216 gebildet sind, angelegt, so dass eine neu induzierte Spannung U_I im Wesentlichen den Wert null annimmt. Eine Auslenkung bzw. eine Längenänderung Δx in den Dämpfungselementen 206, 208 bzw. den Sensorelementen 216 ist aufgrund der aktiven Gegensteuerung durch die Steuereinheit 210 dadurch nahezu verhindert.
In den 13 bis 16c sind alternative Ausführungsbeispiele zu den 7 bis 12f dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben f bis h hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den 7 bis 12f, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 7 bis 12f verwiesen werden kann.
In 13 ist eine zu 8 alternative Ausgestaltung der Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200f mit einer Dämpfungseinheit 204f für eine Handwerkzeugmaschine 202 dargestellt. Die Dämpfungseinheit 204f weist hierbei eine Schicht 222f mit mehreren Dämpfungselementen 206f mit im Wesentlichen gleichen Dämpfungseigenschaften auf, die zugleich als Sensorelemente 216f ausgebildet sind. Zudem ist es auch denkbar, dass in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die Dämpfungselemente 206f unterschiedliche Dämpfungseigenschaften aufweisen. Die Dämpfungselemente 206f bzw. die Sensorelemente 216f sind von piezoelektrischen Elementen 242f gebildet. Die piezoelektrischen Elemente 242f sind zwischen einem ersten, von einem Gehäuse 226f gebildeten Bauteil 236f und einem zweiten Bauteil 238f, das von einem Griffelement 240f der Handwerkzeugmaschine 202 gebildet ist, angeordnet. Bei Schwingungen und/oder Vibrationen im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 202 werden diese von dem Gehäuse 226f auf die piezoelektrischen Elemente 242f übertragen und führen hier zu einer Änderung einer Längenausdehnung Δx entlang eines Abstands zwischen dem Gehäuse 226f und dem Griffelement 240f (14a und 14b). Eine Funktionsweise der piezoelektrischen Elemente 242f entspricht einer Funktionsweise der piezoelektrischen Elemente 242 in den 7 bis 12f, so dass eine nahezu schwingungsfreie Lagerung des Griffelements 240f schwingungsentkoppelt zu dem Gehäuse 226f im Betrieb erreicht wird.
In 15 ist eine alternative Ausgestaltung einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200g mit einer Dämpfungseinheit 204g für eine Handwerkzeugmaschine 202 dargestellt. Die Dämpfungseinheit 204g weist von piezoelektrischen Elementen 242g gebildete Dämpfungselemente 206g und Sensorelemente 216g auf. Die Dämpfungselemente 206g und die Sensorelemente 216g sind getrennt voneinander ausgebildet und in einer Schicht 222g zwischen einem ersten Bauteil 236g und einem zweiten Bauteil 238g angeordnet. Das erste Bauteil 236g ist von einem Gehäuse 226g und das zweite Bauteil 238g von einem Griffelement 240g einer Handwerkzeugmaschine 202 gebildet. Eine Funktionsweise der Dämpfungseinheit 204g ist analog zu der Funktionsweise zu den Ausführungsbeispielen in den 7 bis 14b.
In den 16a bis 16c ist eine alternative Ausgestaltung einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200h mit einer Dämpfungseinheit 204h für eine Handwerkzeugmaschine 202 dargestellt. Die Dämpfungseinheit 204h weist eine Vielzahl von Dämpfungselementen 206h, 208h und eine Vielzahl von Sensorelementen 216h auf, die jeweils von einem piezoelektrischen Element 242h, 244h gebildet sind. Zudem sind die Dämpfungselemente 206h, 208h und die Sensorelemente 216h getrennt voneinander ausgebildet und in unterschiedlichen Schichten 222h, 224h der Dämpfungseinheit 204h angeordnet. Die beiden Schichten 222h, 224h sind zudem mittels einer Koppelplatte 246h miteinander gekoppelt, wobei die Schicht 222h mit den Sensorelementen 216h, die Koppelplatte 246h und die Schicht 224h mit den Dämpfungselementen 206h, 208h hierbei entlang einer Richtung 248h einer Schwingungsübertragung nacheinander aneinander anliegend angeordnet sind. Die Sensorelemente 216h sind zwischen einem ersten Bauteil 236h, das von einem Gehäuse 226h gebildet ist und das mit einem im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 202 schwingenden Bauteil gekoppelt ist, und der Koppelplatte 246h angeordnet, die Dämpfungselemente 206h, 208h sind zwischen der Koppelplatte 246h und einem von einem Griffelement 240h gebildeten zweiten Bauteil 238h angeordnet. Eine Erfassung einer Schwingungskenngröße durch die Sensorelemente 216 erfolgt analog zu der Beschreibung der 7 bis 12f. In 16b ist die Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung 200h bzw. die Handwerkzeugmaschine 202 in einem Ruhezustand gezeigt. Die 16a und 16b zeigen unterschiedliche Schwingungspositionen des ersten Bauteils 236h bezüglich des zweiten Bauteils 238h. Eine Bewegung des ersten Bauteils 236h induziert eine Spannung U_I in dem Sensorelement 216h aufgrund eines auf die Sensorelemente 216h ausgeübten mechanischen Drucks bzw. einer Änderung einer Längenausdehnung Δx und/oder eines Volumens. Von einer in den 16a bis 16b nicht näher dargestellten Steuereinheit 210 wird eine von einer Ausgleichsspannung gebildete Spannung U_PK, U_DE generiert, die invers zu der induzierten Spannung ausgebildet ist und an den Dämpfungselementen 206h, 208h angelegt wird. Die Ausgleichsspannung in den Dämpfungselementen 206h, 208h bewirkt eine Änderung einer Ausdehnung und/oder eines Volumens in den Dämpfungselementen 206h, 208h, die eine Schwingungsbewegung des ersten Bauteils 236h bezüglich des zweiten Bauteils 238h ausgleicht, so dass das zweite Bauteil 238h im Wesentlichen vibrationsfrei und/oder schwingungsfrei gelagert ist.

Claims

Handgriffvorrichtung, insbesondere Zusatzhandgriffvorrichtung (100a–e), für eine Handwerkzeugmaschine (12a–e; 202), mit einem Handgriff (102a–e; 228) und einer Dämpfungseinheit (16a–e; 204; 204f–h), dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (16a–e; 204; 204f–h) eine Energieumwandlungseinheit (18a–e; 204; 204f–h) umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Schwingungsenergie in eine weitere Energieform umzuwandeln.
Handgriffvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (18a–e; 204; 204f–h) dazu vorgesehen ist, die Schwingungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
Handgriffvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (18a–e; 204; 204f–h) zumindest ein piezoelektrisches Dämpfungselement (20a–c; 22d; 20e; 206, 208; 206f–h, 208h) aufweist.
Handgriffvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (18a–e) mehrere piezoelektrische Dämpfungselemente (20a–c; 22d; 20e) aufweist, die in einer Umfangsrichtung (26a–c; 26e) des Handgriffs (102a–c; 102d) nacheinander angeordnet sind.
Handgriffvorrichtung zumindest nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Befestigungseinheit (32a–e), die zu einer Befestigung an der Handwerkzeugmaschine (12a–e) vorgesehen ist, und einen der Befestigungseinheit (32a–e) zugewandten Endbereich (34a–e) des Handgriffs (102a–e), wobei zumindest eines der piezoelektrischen Dämpfungselemente (20a–c; 22d; 20e) nach dem Endbereich (34a–e) in Richtung (36a–e) der Befestigungseinheit (32a–e) angeordnet ist.
Handgriffvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (16d; 16e) zumindest eine Steuereinheit (40d; 40e) und ein Verbraucherelement (42d; 42e) aufweist, wobei die Steuereinheit (40d; 40e) zu einer Steuerung des Verbraucherelements (42d; 42e) vorgesehen ist.
Handgriffvorrichtung zumindest nach Anspruch 3 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (38b; 38c) und/oder ein piezoelektrisches Dämpfungselement (20b; 20c) und/oder die Steuereinheit (40b; 40c; 210) zu einer Einstellung eines Dämpfungsparameters vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine Winkelschleifmaschine, mit einer Handgriffvorrichtung (10a–e) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung, für eine Handwerkzeugmaschine (202), mit einer Dämpfungseinheit (204; 204f–h), die zumindest ein erstes Dämpfungselement (206, 208; 206f–h, 208h) aufweist, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (210), die zu einer elektrischen Steuerung zumindest eines Dämpfungsparameters des zumindest einen ersten Dämpfungselements (206, 208; 206f–h, 208h) vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Dämpfungselement (206, 208; 206f–h, 208h) ein Volumen (212, 214; 212f–h, 214h) aufweist, das mit einer an dem Dämpfungselement (206, 208; 206f–h, 208h) anliegenden Spannung (U_PK, U_DE) veränderbar ist.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (204; 204f–h) zumindest ein Sensorelement (216; 226f–h) aufweist.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zumindest einen Sensorelement (216; 216f–h) eine Spannung (U_I) anliegt, die mit einem Volumen (220; 220f–h) des Sensorelements (216; 216f–h) veränderbar ist.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (210) dazu vorgesehen ist, an dem ersten Dämpfungselement (206, 208; 206f–h, 208h) eine Spannung (U_PK, U_DE) anzulegen, die im Wesentlichen invers zu einer von dem Sensorelement (216; 216f–h) erfassten Spannung (U_I) ist.
Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (204; 204h) zumindest ein zweites Dämpfungselement (206, 208; 206h, 208h) aufweist, das in einer zum ersten Dämpfungselement (206, 208; 206h, 208h) unterschiedlichen Schicht (222, 224; 222h, 224h) der Dämpfungseinheit (204; 204h) angeordnet ist.
Handwerkzeugmaschine mit einer Handwerkzeugmaschinendämpfungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 14.