EP1736284B1 - Hand-held power tool with a damping device - Google Patents
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- EP1736284B1 EP1736284B1 EP06011920.3A EP06011920A EP1736284B1 EP 1736284 B1 EP1736284 B1 EP 1736284B1 EP 06011920 A EP06011920 A EP 06011920A EP 1736284 B1 EP1736284 B1 EP 1736284B1
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Definitions
- the invention relates to a power-driven hand tool, in particular a power tool with a housing in which a motor is accommodated for driving a tool, and with a damping device for actively influencing the vibration behavior, which has at least one damping element with a sensor which upon deformation, an electrical sensor signal which is supplied to one of the electrical circuit, which generates a control signal derived therefrom, which is supplied with an actuator with a certain phase shift to the sensor signal.
- Such a hand tool is from the JP 01 274973 A known, and is also the US 2004/0206521 refer to.
- the invention is therefore based on the object to provide a power tool, which is provided with an effective damping device for damping vibrations.
- an effective transmission of the vibrations to the damping element is ensured in this way by a cohesive connection of the damping element with the housing, thereby achieving an improvement in the vibration behavior.
- the damping behavior can be adapted within wide limits to the respective field of application.
- the damping behavior can be designed such that at least one selected frequency spectrum is damped by vibrations.
- the damping device preferably has at least one sensor and at least one actuator independent thereof.
- the senor and actuator can also be combined into a single component.
- the damping device has at least one piezoelectric transducer element, a piezomagnetic transducer element, an antiferroelectric transducer element, an electrostatic transducer element, a magnetostrictive transducer element, or a strain-memory transducer element.
- strain gauges micro-pressure sensors, polymeric sensors or composite sensors, such as composite fiber sensors, may also be used as sensor elements.
- the damping device has at least one nanotube element, preferably a carbon nanotube element.
- Carbon nanotubes in particular carbon nanotubes, it is possible to produce significantly greater forces in the actuator than is the case with conventional polymer and piezoactuators.
- Carbon nanotubes can also be operated with a very low supply voltage, while polymer actuators and piezo actuators require supply voltages of up to several hundred volts. Also, carbon nanotubes show no overshoot behavior.
- nanotube elements with at least one layer with single or multiwall carbon nanotubes or nanotubes from other organic components, such as BN, MoS 2 or V 2 O 5 , can be used.
- nanotube actuators allows a significantly improved response and a more effective damping than is possible with the usual known in the art actuators.
- the electrical circuit has means for forming from the sensor signal a characteristic of the vibrations of the power tool value which can be fed to a memory.
- a detection of the vibration and storage is enabled to objectively record the vibration values that occur when working with such a hand tool and so make it available for a control.
- a "vibration dosimeter" can be realized.
- a weighting can be carried out as a function of the respective frequencies and of the amplitudes, as far as this is desired for the respective application.
- Stored characteristic values for the vibration behavior of the hand tool can also be used to set maintenance intervals, ie, for example, when a replacement or overhaul of a bearing or of the coals should take place in an electric motor.
- the electrical circuit has a microprocessor.
- the phase-shifted control signal can be designed in such a way that the vibration is virtually completely suppressed or reduced to a tolerable level for the respective operation.
- the electrical damping device may be constructed such that a control signal is generated from the sensor signal according to a self-learning algorithm, which is preferably optimized for the reduction of vibrations or optimized in another way.
- At least one damping element is flat, in particular strip-shaped, formed.
- damping element is here to be understood as meaning any mechanical / electrical or electrical / mechanical transducer element, which may be a single component acting as sensor and actuator or two separate elements for sensor and actuator which are in close proximity to one another are arranged or spatially interconnected.
- the hand tool has at least two functional elements which are selected from the group formed by a motor part, a gear part and a handle part, and in which at least one damping element is arranged in the region of a connection point between two functional elements.
- At least one damping element is arranged in the region of a bearing point of the motor.
- At least one damping element is accommodated on an inner side or an outer side of the housing.
- damping elements e.g. be applied by gluing or by casting directly on a housing surface.
- At least one damping element is received on a protruding from the housing handle, in particular on a handle handle.
- the damping element is preferably arranged in particular in the connection region between the handle and the rest of the housing.
- the electrical energy necessary for the operation of the electrical circuit is obtained from vibration energy, which is exposed to the damping element.
- Such a configuration is particularly advantageous when the damping element is arranged in a detachable from the housing part, such as in a handle in the form of a handle handle, which is removably attached to the housing. This is also advantageous for battery-operated machines and machines with compressed-air drive.
- an external power source for operating the electrical circuit is provided.
- the housing is designed as a pistol housing with an elongated housing part, in which the motor is accommodated, and with a pistol handle, wherein at least one damping element is provided in the transition region between the pistol grip and the elongate housing part.
- the vibration behavior of the housing can be influenced in a particularly effective manner.
- the housing is designed as a pistol housing with an elongate housing part, in which the engine and a transmission are accommodated, and with a pistol grip, wherein at least one damping region is provided in the transition region between the engine and transmission.
- the hand tool also has a gearbox in addition to the motor, a particularly effective influencing of the vibration behavior is likewise made possible in this way.
- the hand tool in rod form for example, as an angle grinder formed with an elongated housing part in which the engine is received, and with a gear head in which a gear is received, wherein at least one damping element in the region of a connection between the gear head and elongated housing part is provided.
- the hand tool is also in rod form, e.g. is designed as an angle grinder
- at least one damping element is provided on the elongate housing part in the region of an end of the motor facing away from the gear head.
- the housing has a main housing part, which via webs with a Handle is connected, wherein at least one damping element is provided in the region of the webs.
- Fig. 1 is an inventive hand tool 10, which is designed as an angle grinder, shown in a perspective side view.
- the hand tool 10 has a housing 12, which is connected at its front end with a gear housing 14 and at the rear end of a handle part 16 is provided.
- a motor 24 is received in the form of a universal motor, which is coupled in the connecting region to the transmission housing 14 with an angular gear (not shown), from the output shaft 27, a tool 20 can be driven in the form of a grinding wheel.
- the tool 20 is partially enclosed in a known manner by a protective hood 22. Laterally on the gear housing 14, a handle handle 18 is additionally screwed.
- Such an angle grinder which is basically known in construction, is designed as a two-hand angle grinder and can be held on the handle handle 18 with a first hand and on the handle part 16 with a second hand.
- at least one damping device is now provided, by means of which vibrations occurring during operation can be effectively damped.
- damping elements 30, 31 are added in the transition region between the motor 24 and the gearbox 26 accommodated within the gearbox 14. Further, two further damping elements 32, 33 are provided in the transition region between the motor 24 and the adjoining handle part 16 or in the transition region between the motor 24 and an adjoining electronic module 28.
- damping elements 30 to 33 are used for active damping of vibrations in conjunction with a suitable electrical circuit, as will be described below.
- a sensor signal is generated which is approximately proportional to a mechanical disturbance (for example oscillation) exerted on the damping element in question.
- Fig. 2 is such a signal as an approximately sinusoidal signal U s for a certain period of time during a machining operation occurring vibration shown schematically.
- a phase-shifted control signal is generated with the aid of a suitable electrical circuit, which is supplied to the damping element 30 to 33 again.
- a phase-shifted signal is schematically shown in FIG Fig. 2 represented as U w .
- complete cancellation can be achieved with a signal of the same amplitude phase-shifted by 180 °.
- FIG Fig. 3 An example of a suitable control circuit is shown schematically in FIG Fig. 3 shown damping device 34 can be seen.
- a mechanical vibration is detected by a sensor 36, the signal is first amplified analogously by an amplifier 37 and then converted by means of an A / D converter 38 into a digital signal.
- the digitized sensor signal is supplied to a microprocessor 40.
- the microprocessor 40 now generates, according to a suitable control algorithm, a phase-shifted signal therefrom via a D / A converter 42 in turn converted into an analog signal and an actuator 44 is supplied.
- the sensor 36 and the actuator 44 may be separate components, but are preferably located in close proximity, such as to allow effective damping of vibration.
- Sensor 36 and actuator 44 are in Fig. 1 shown together as "damping elements", which are usually immediately adjacent or spatially combined components. However, it is not excluded that in special cases, the respective sensor and the respective actuator are arranged spatially distant from each other. A combination of sensor and actuator to a single component is possible.
- a possible embodiment of a damping device according to the invention is designated overall by the numeral 54.
- the respective damping device 54 operates without external power supply, which is particularly advantageous if the respective damping device is to be integrated in a removable part, such as a removable handle.
- a bidirectional amplifier 60 which may be, for example, a switching amplifier.
- the amplifier 60 is connected to a control electronics 62 and to a storage element 63, for example a capacitor.
- the amplifier 60 serves to amplify electrical signals, which are supplied by the actuator 58, and for storing the energy obtained in the memory element 63.
- the amplifier 60 serves to amplify signals of the control electronics 62 and for re-coupling to the actuator 58.
- a sensor 56 in the immediate vicinity of the actuator 58th arranged and connected to an input of the control electronics 62.
- Mechanical noise (vibrations) detected by the sensor 56 produce a sensor signal from which is derived in the control electronics 62 a phase-shifted control signal which is supplied to the actuator 58, such as to achieve a damping of the mechanical disturbance.
- an attenuation of the mechanical output signal to about 30% of its initial value can be achieved without external energy supply.
- the actuator 58 may be, for example, a piezoelectric transducer element, a piezomagnetic transducer element, an antiferroelectric transducer element, an electrostatic transducer element, a magnetostrictive transducer element, a strain-memory transducer element, a piezoceramic transducer element, or a nanotube element, preferably a carbon nanotube element. Nanotube element, act.
- nanotube elements having at least one layer with single or multiwall carbon nanotubes or nanotubes of other organic components, such as BN, MoS 2 or V 2 O 5 .
- the sensor 56 may be constructed identically to the actuator 58. However, it may also be a differently constructed sensor, such as a strain gauge, a micro-pressure sensor, a polymeric sensor, an acceleration sensor or other suitable sensor.
- Fig. 5 shows a further embodiment of a damping device 64 according to the invention with external power supply.
- a sensor 66 and an actuator 68 are added in the immediate vicinity.
- the output signal of the sensor 66 is coupled to an amplifier 70 whose output is connected to an electronic control unit 72.
- the control electronics 72 generates a phase-shifted control signal which is supplied to an amplifier 73, which outputs an amplified signal to the actuator 68.
- the control signal has some phase shift to the sensor signal to provide damping of vibration to the housing part 67.
- the electronic components 70, 72, 73 are powered by an external power supply 65, which may be part of a power supply of an already existing controller.
- the use of an active power supply usually offers advantages over autonomous execution according to Fig. 4 , as a more effective damping of vibrations is possible, as in a circuit according to Fig. 4 can be achieved.
- the damping elements are preferably arranged such that they are arranged either in the immediate vicinity of a possible source for the generation of vibrations (for example in the region immediately adjacent to an electric motor, for example in the region of the armature bearing) or in the connection region between individual functional elements of the hand tool.
- the functional elements include motor, gearbox and handle.
- the damping elements are preferably arranged in the connecting region between the engine and transmission, between the engine and the grip part or between the transmission and the grip part, depending on how the relevant hand tool is constructed. As far as additional handles are provided on the relevant hand tool, the damping elements are preferably provided in the transition region between the respective handle and the housing.
- Fig. 6 shows a further inventive tool 90 in the form of a hammer drill.
- the hand tool 90 has an elongate housing 92, are received in the engine and transmission.
- a receptacle 98 is shown in the form of a chuck, in which a tool, such as a drill 100, may be included.
- a handle handle 94 is provided which protrudes downward and is connected via a damping element 101 to the housing part 92.
- a handle 96 which is connected via webs 104, 105 with the housing part 92.
- damping elements 102, 103 are provided in the webs, ie in the transition region between the handle part 96 and the housing part 92.
- Fig. 7 shows a possible arrangement of damping elements in a power tool gun-shaped tool 110, which may be about a drill or screwdriver.
- the hand tool 110 has an elongate housing part 112 and a pistol grip 114, which is connected to the elongate housing part 112 is connected.
- a motor 124 is received, from which a gear 126 is driven, which is finally connected in a manner not shown with a receptacle 118 in the form of a chuck to drive a tool received therein.
- the motor 124 has at its end remote from the receptacle 118 an armature bearing 125 and is coupled to an electronic module 128, which may be received, for example, within the gun handle 114.
- damping elements 129, 130 are provided in the transition region between the engine 124 and gear 126.
- damping elements 133, 134 are arranged in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 further damping elements 133, 134 are arranged.
- damping elements 131, 132 may be provided on the motor 124, in particular in the region of its armature bearing 125, in order to damp vibrations that may be generated in the region of the armature bearing 125.
- damping elements themselves may be accommodated, for example, in correspondingly shaped recesses on housing sections or may be applied flat on the inside or outside of the housing.
- a bond or other cohesive connection which is achieved for example during an injection process of a plastic housing.
- each Case has an intimate cohesive connection with the relevant housing part has the advantage of ensuring effective transmission of mechanical energy between the respective damping element and the housing part.
- Fig. 8 shows by way of example how the respective damping elements 129, 130 are embedded in openings in the side wall of the housing.
- Fig. 9 shows as an example as an alternative, a planar application of damping elements 146, 147 on webs 142, 144, which are provided on the inside of the housing.
Description
Die Erfindung betrifft ein kraftgetriebenes Handwerkzeug, insbesondere Elektrowerkzeug mit einem Gehäuse, in dem ein Motor zum Antrieb eines Werkzeuges aufgenommen ist, und mit einer Dämpfungseinrichtung zur aktiven Beeinflussung des Vibrationsverhaltens, die mindestens ein Dämpfungselement mit einem Sensor aufweist, der bei einer Verformung ein elektrisches Sensorsignal abgibt, das einer der elektrischen Schaltung zugeführt ist, die ein davon abgeleitetes Steuersignal erzeugt, das mit einem Aktor mit einer bestimmten Phasenverschiebung zum Sensorsignal zugeführt ist.The invention relates to a power-driven hand tool, in particular a power tool with a housing in which a motor is accommodated for driving a tool, and with a damping device for actively influencing the vibration behavior, which has at least one damping element with a sensor which upon deformation, an electrical sensor signal which is supplied to one of the electrical circuit, which generates a control signal derived therefrom, which is supplied with an actuator with a certain phase shift to the sensor signal.
Ein derartiges Handwerkzeug ist aus der
Bei dem bekannten Handwerkzeug wird die Vibration eines Schrauber-Bits mit der Vibration einer Vibrationserzeugungseinheit synchronisiert und derart überlagert, dass sich eine Phasendifferenz von 180° ergibt, wodurch die von dem Bit erzeugte Vibration ausgelöscht und somit nicht auf einen Griff übertragen werden soll.In the known hand tool vibration of a screwdriver bit is synchronized with the vibration of a vibration generating unit and superimposed so as to give a phase difference of 180 °, whereby the vibration generated by the bit should be canceled and thus not transferred to a handle.
Mit einer derartigen aktiven Vibrationsdämpfung lässt sich eine gewisse Reduzierung der von einem Handwerkzeug erzeugten Vibrationen erzielen, jedoch ist eine stärkere Vibrationsdämpfung stark von der besonderen Ausführung abhängig, so dass eine wirkungsvolle Vibrationsreduktion nur selten erzielbar ist.With such an active vibration damping, a certain reduction of the vibrations generated by a hand tool can be achieved, but a stronger vibration damping is strongly dependent on the particular design, so that an effective vibration reduction is rarely achievable.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein kraftgetriebenes Handwerkzeug anzugeben, das mit einer wirkungsvollen Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Vibrationen versehen ist.The invention is therefore based on the object to provide a power tool, which is provided with an effective damping device for damping vibrations.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein kraftgetriebenes Handwerkzeug gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a power tool according to claim 1.
Erfindungsgemäß wird auf diese Weise durch eine stoffschlüssige Verbindung des Dämpfungselements mit dem Gehäuse eine wirkungsvolle Übertragung der Vibrationen auf das Dämpfungselement gewährleistet und dadurch eine Verbesserung des Vibrationsverhaltens erzielt.According to the invention, an effective transmission of the vibrations to the damping element is ensured in this way by a cohesive connection of the damping element with the housing, thereby achieving an improvement in the vibration behavior.
Hierbei lässt sich das Dämpfungsverhalten in weiten Grenzen an das jeweilige Anwendungsgebiet anpassen.In this case, the damping behavior can be adapted within wide limits to the respective field of application.
Beispielsweise kann das Dämpfungsverhalten derart ausgebildet sein, dass mindestens ein ausgewähltes Frequenzspektrum von Vibrationen gedämpft wird.For example, the damping behavior can be designed such that at least one selected frequency spectrum is damped by vibrations.
Hierbei können für einen Benutzer des Elektrowerkzeugs unangenehme oder physiologisch nachteilige Vibrationen reduziert werden.In this case, unpleasant or physiologically disadvantageous vibrations can be reduced for a user of the power tool.
Die Dämpfungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens einen Sensor und mindestens einen davon unabhängigen Aktor auf.The damping device preferably has at least one sensor and at least one actuator independent thereof.
Jedoch können Sensor und Aktor auch zu einem einzigen Bauteil zusammen gefasst sein.However, the sensor and actuator can also be combined into a single component.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Dämpfungseinrichtung zumindest ein piezoelektrisches Wandlerelement, ein piezomagnetisches Wandlerelement, ein antiferroelektrisches Wandlerelement, ein elektrostatisches Wandlerelement, ein magnetostriktives Wandlerelement oder ein Formänderungs-Memory-Wandlerelement auf.According to a further embodiment of the invention, the damping device has at least one piezoelectric transducer element, a piezomagnetic transducer element, an antiferroelectric transducer element, an electrostatic transducer element, a magnetostrictive transducer element, or a strain-memory transducer element.
Grundsätzlich sind sämtliche bekannten Arten von Sensorelementen und Aktorelementen denkbar, die mechanische Energie in elektrische Energie umsetzen bzw. elektrische Energie in mechanische Energie.In principle, all known types of sensor elements and actuator elements are conceivable that convert mechanical energy into electrical energy or electrical energy into mechanical energy.
Als Sensorelemente können daneben beispielsweise auch Dehnungsmessstreifen, Mikrodrucksensoren, polymere Sensoren oder Kompositsensoren, wie etwa Kompositfaser-Sensoren verwendet werden.In addition, strain gauges, micro-pressure sensors, polymeric sensors or composite sensors, such as composite fiber sensors, may also be used as sensor elements.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Dämpfungseinrichtung zumindest ein Nanotube-Element, vorzugsweise ein Carbon-Nanotube-Element, auf.According to a further embodiment of the invention, the damping device has at least one nanotube element, preferably a carbon nanotube element.
Bei der Verwendung von Nanotubes, insbesondere Carbon-Nanotubes, lassen sich beim Aktor erheblich größere Kräfte erzeugen, als es mit den herkömmlichen Polymer- und Piezoaktoren der Fall ist. Auch können Carbon-Nanotubes mit einer sehr geringen Versorgungsspannung betrieben werden, während Polymeraktoren und Piezoaktoren Versorgungsspannungen von bis zu mehreren hundert Volt erfordern. Auch zeigen Carbon-Nanotubes kein Überschwingverhalten.When using nanotubes, in particular carbon nanotubes, it is possible to produce significantly greater forces in the actuator than is the case with conventional polymer and piezoactuators. Carbon nanotubes can also be operated with a very low supply voltage, while polymer actuators and piezo actuators require supply voltages of up to several hundred volts. Also, carbon nanotubes show no overshoot behavior.
Hierbei können Nanotube-Elemente mit mindestens einer Schicht mit Single- oder Multiwall-Carbon-Nanotubes oder Nanotubes aus anderen organischen Komponenten, wie etwa BN, MoS2 oder V2O5, zur Anwendung kommen.Here, nanotube elements with at least one layer with single or multiwall carbon nanotubes or nanotubes from other organic components, such as BN, MoS 2 or V 2 O 5 , can be used.
Insgesamt ermöglicht die Verwendung von Nanotube-Aktoren ein erheblich verbessertes Ansprechverhalten und eine wirkungsvollere Dämpfung, als mit den üblichen im Stand der Technik bekannten Aktoren ermöglicht wird.Overall, the use of nanotube actuators allows a significantly improved response and a more effective damping than is possible with the usual known in the art actuators.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die elektrische Schaltung Mittel auf, um aus dem Sensorsignal einen für die Vibrationen des Elektrowerkzeugs charakteristischen Wert zu bilden, der einem Speicher zuführbar ist.According to a further embodiment of the invention, the electrical circuit has means for forming from the sensor signal a characteristic of the vibrations of the power tool value which can be fed to a memory.
Auf diese Weise ist eine Erfassung der Vibrationen und Speicherung ermöglicht, um die Vibrationswerte, die beim Arbeiten mit einem derartigen Handwerkzeug auftreten, objektiv erfassen zu können und so für eine Kontrolle nutzbar zu machen. Auf diese Weise kann ein "Vibrationsdosimeter" realisiert werden. Hierbei kann eine Gewichtung in Abhängigkeit von den jeweiligen Frequenzen und von den Amplituden durchgeführt werden, soweit dies für den jeweiligen Anwendungsfall gewünscht ist.In this way, a detection of the vibration and storage is enabled to objectively record the vibration values that occur when working with such a hand tool and so make it available for a control. In this way, a "vibration dosimeter" can be realized. In this case, a weighting can be carried out as a function of the respective frequencies and of the amplitudes, as far as this is desired for the respective application.
Gespeicherte charakteristische Werte für das Vibrationsverhalten des Handwerkzeuges können auch dazu genutzt werden, Wartungsintervalle festlegen, also etwa Zeitvorgaben, wann ein Austausch oder eine Überholung eines Lagers oder der Kohlen bei einem Elektromotor erfolgen soll.Stored characteristic values for the vibration behavior of the hand tool can also be used to set maintenance intervals, ie, for example, when a replacement or overhaul of a bearing or of the coals should take place in an electric motor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die elektrische Schaltung einen Mikroprozessor auf.According to a further embodiment of the invention, the electrical circuit has a microprocessor.
Mit einer derartigen Ausführung lässt sich eine besonders wirkungsvolle Reduzierung von Vibrationen erreichen und gleichzeitig ein einfacher Aufbau, der an den jeweiligen Anwendungsfall softwaremäßig angepasst werden kann. Da bei vielen kraftgetriebenen Werkzeugen ohnehin bereits Mikroprozessoren verwendet werden, lässt sich eine vorhandene Mikroprozessorsteuerung für das Werkzeug entsprechend anpassen und auch für diesen Zweck nutzen.With such an embodiment, a particularly effective reduction of vibrations can be achieved and at the same time a simple structure, which corresponds to the particular application can be adapted by software. Since many power tools already microprocessors are already used, an existing microprocessor control for the tool can be adjusted accordingly and also use for this purpose.
Das phasenverschobene Steuersignal kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall derart ausgebildet sein, dass die Vibration praktisch vollständig unterdrückt wird oder aber auf ein für den jeweiligen Arbeitsvorgang erträgliches Maß reduziert wird.Depending on the particular application, the phase-shifted control signal can be designed in such a way that the vibration is virtually completely suppressed or reduced to a tolerable level for the respective operation.
Dabei ist es auch möglich, ein phasenverschobenes Steuersignal zu erzeugen, das dem Sensorsignal vorauseilt.It is also possible to generate a phase-shifted control signal that leads the sensor signal.
Ferner kann die elektrische Dämpfungseinrichtung derart aufgebaut sein, dass aus dem Sensorsignal nach einem selbst lernenden Algorithmus ein Steuersignal erzeugt wird, das vorzugsweise zur Reduktion von Vibrationen optimiert ist oder in anderer Weise optimiert ist.Furthermore, the electrical damping device may be constructed such that a control signal is generated from the sensor signal according to a self-learning algorithm, which is preferably optimized for the reduction of vibrations or optimized in another way.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Dämpfungselement flächig, insbesondere streifenförmig, ausgebildet.According to a further embodiment of the invention, at least one damping element is flat, in particular strip-shaped, formed.
Auf diese Weise ist eine Befestigung an beliebigen Gehäuseteilen auf besonders einfache Weise realisierbar.In this way, attachment to any housing parts in a particularly simple manner can be realized.
Unter dem Begriff "Dämpfungselement" ist hierbei jedes mechanisch/elektrische bzw. elektrisch/mechanische Wandlerelement zu verstehen, wobei es sich um ein einziges als Sensor und Aktor wirkendes Bauteil oder um zwei getrennte Elemente für Sensor und Aktor handeln kann, die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind oder räumlich miteinander verbunden sind.The term "damping element" is here to be understood as meaning any mechanical / electrical or electrical / mechanical transducer element, which may be a single component acting as sensor and actuator or two separate elements for sensor and actuator which are in close proximity to one another are arranged or spatially interconnected.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Handwerkzeug zumindest zwei Funktionselemente auf, die aus der durch ein Motorteil, ein Getriebeteil und ein Griffteil gebildeten Gruppe ausgewählt sind, und bei denen mindestens ein Dämpfungselement im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen zwei Funktionselementen angeordnet ist.According to a further embodiment of the invention, the hand tool has at least two functional elements which are selected from the group formed by a motor part, a gear part and a handle part, and in which at least one damping element is arranged in the region of a connection point between two functional elements.
Unabhängig davon, wie das Handwerkzeug im Detail ausgebildet ist, wird auf diese Weise eine besonders wirkungsvolle Dämpfung von Vibrationen ermöglicht. Besonders im Bereich der Verbindungsstellen zwischen verschiedenen Funktionselementen, die mechanische Energie übertragen, wird so eine besonders wirkungsvolle Dämpfung ermöglicht.Regardless of how the hand tool is designed in detail, in this way a particularly effective damping of vibrations is made possible. Particularly in the area of the connection points between different functional elements that transmit mechanical energy, a particularly effective damping is thus made possible.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere im Verbindungsbereich zwischen den verschiedenen Funktionselementen eines Handwerkzeuges die kritischen Stellen liegen, durch die eine Entstehung von Vibrationen und eine Verstärkung bzw. Verminderung besonders beeinflusst werden kann. Aus diesem Grunde ist die Anordnung von Dämpfungselementen gerade in diesen Bereichen etwa zwischen Motorteil und Getriebeteil oder zwischen Griffteil und Getriebeteil bzw. zwischen Motorteil und Griffteil besonders wirksam, um Vibrationen zu reduzieren.It has been shown that, in particular in the connection region between the various functional elements of a hand tool, the critical points lie, through which a development can be particularly influenced by vibrations and a gain or reduction. For this reason, the arrangement of damping elements is particularly effective in these areas, for example between the engine part and transmission part or between the handle part and transmission part or between the motor part and handle part to reduce vibrations.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Dämpfungselement im Bereich eines Lagerstelle des Motors angeordnet.According to a further embodiment of the invention, at least one damping element is arranged in the region of a bearing point of the motor.
So kann der Ausbreitung von ggf. auftretenden Vibrationen, die durch den Elektromotor selbst verursacht sind, besonders wirkungsvoll entgegengewirkt werden.Thus, the propagation of possibly occurring vibrations, which are caused by the electric motor itself, can be counteracted particularly effectively.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Dämpfungselement an einer Innenseite oder einer Außenseite des Gehäuses aufgenommen.According to a further embodiment of the invention, at least one damping element is accommodated on an inner side or an outer side of the housing.
Hierbei können Dämpfungselemente z.B. durch Verkleben oder durch Gießverfahren unmittelbar auf eine Gehäuseoberfläche aufgebracht sein.In this case, damping elements, e.g. be applied by gluing or by casting directly on a housing surface.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Dämpfungselement an einem vom Gehäuse abstehenden Handgriff, insbesondere an einem Stielhandgriff, aufgenommen. Hierbei ist das Dämpfungselement vorzugsweise insbesondere im Verbindungsbereich zwischen dem Handgriff und dem übrigen Gehäuse angeordnet.According to a further embodiment of the invention, at least one damping element is received on a protruding from the housing handle, in particular on a handle handle. In this case, the damping element is preferably arranged in particular in the connection region between the handle and the rest of the housing.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die zum Betrieb der elektrischen Schaltung notwendige elektrische Energie aus Vibrationsenergie gewonnen, der das Dämpfungselement ausgesetzt ist.According to a further embodiment of the invention, the electrical energy necessary for the operation of the electrical circuit is obtained from vibration energy, which is exposed to the damping element.
Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement in einem vom Gehäuse abnehmbaren Teil angeordnet ist, wie etwa in einem Handgriff in Form eines Stielhandgriffes, der am Gehäuse abnehmbar befestigt ist. Auch bei akkubetriebenen Maschinen und Maschinen mit Druckluftantrieb ist dies vorteilhaft.Such a configuration is particularly advantageous when the damping element is arranged in a detachable from the housing part, such as in a handle in the form of a handle handle, which is removably attached to the housing. This is also advantageous for battery-operated machines and machines with compressed-air drive.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine externe Energiequelle zum Betrieb der elektrischen Schaltung vorgesehen.According to a further embodiment of the invention, an external power source for operating the electrical circuit is provided.
Mit einer derartigen Ausführung kann noch ein deutlich wirkungsvolleres Dämpfungsverhalten und eine besonders gezielte Anpassung des Dämpfungsverhaltens an die unterschiedlichsten Forderungen gewährleistet werden.With such an embodiment, a significantly more effective damping behavior and a particularly targeted adaptation of the damping behavior to a wide variety of requirements can be ensured.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse als Pistolengehäuse mit einem länglichen Gehäuseteil ausgebildet, in dem der Motor aufgenommen ist, und mit einem Pistolenhandgriff, wobei mindestens ein Dämpfungselement im Übergangsbereich zwischen Pistolenhandgriff und dem länglichen Gehäuseteil vorgesehen ist.According to a further embodiment of the invention, the housing is designed as a pistol housing with an elongated housing part, in which the motor is accommodated, and with a pistol handle, wherein at least one damping element is provided in the transition region between the pistol grip and the elongate housing part.
Auf diese Weise kann das Schwingungsverhalten des Gehäuses auf besonders wirkungsvolle Weise beeinflusst werden.In this way, the vibration behavior of the housing can be influenced in a particularly effective manner.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse als Pistolengehäuse mit einem länglichen Gehäuseteil, in dem der Motor und ein Getriebe aufgenommen sind, und mit einem Pistolenhandgriff ausgebildet, wobei mindestens ein Dämpfungsbereich im Übergangsbereich zwischen Motor und Getriebe vorgesehen ist.According to a further embodiment of the invention, the housing is designed as a pistol housing with an elongate housing part, in which the engine and a transmission are accommodated, and with a pistol grip, wherein at least one damping region is provided in the transition region between the engine and transmission.
Weist das Handwerkzeug zusätzlich zum Motor auch ein Getriebe auf, so wird auf diese Weise gleichfalls eine besonders wirkungsvolle Beeinflussung des Vibrationsverhaltens ermöglicht.If the hand tool also has a gearbox in addition to the motor, a particularly effective influencing of the vibration behavior is likewise made possible in this way.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Handwerkzeug in Stabform beispielsweise als Winkelschleifer ausgebildet, mit einem länglichen Gehäuseteil, in dem der Motor aufgenommen ist, und mit einem Getriebekopf, in dem ein Getriebe aufgenommen ist, wobei mindestens ein Dämpfungselement im Bereich einer Verbindung zwischen Getriebekopf und länglichem Gehäuseteil vorgesehen ist.According to a further embodiment of the invention, the hand tool in rod form, for example, as an angle grinder formed with an elongated housing part in which the engine is received, and with a gear head in which a gear is received, wherein at least one damping element in the region of a connection between the gear head and elongated housing part is provided.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung, bei der das Handwerkzeug gleichfalls in Stabform, z.B. als Winkelschleifer ausgebildet ist, ist mindestens ein Dämpfungselement am länglichen Gehäuseteil im Bereich eines dem Getriebekopf abgewandten Endes des Motors vorgesehen.According to another variant of the invention, in which the hand tool is also in rod form, e.g. is designed as an angle grinder, at least one damping element is provided on the elongate housing part in the region of an end of the motor facing away from the gear head.
Mit einer derartigen Ausführung lässt sich eine besonders wirkungsvolle Beeinflussung von Vibrationen bei einer Ausführung des Handwerkzeuges als Winkelschleifer erreichen.With such an embodiment, a particularly effective influencing of vibrations in an embodiment of the hand tool as an angle grinder can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse ein Hauptgehäuseteil auf, das über Stege mit einem Handgriff verbunden ist, wobei zumindest ein Dämpfungselement im Bereich der Stege vorgesehen ist.According to a further embodiment of the invention, the housing has a main housing part, which via webs with a Handle is connected, wherein at least one damping element is provided in the region of the webs.
Auch bei einer derartigen Bauform eines Handwerkzeuges lässt sich so eine besonders wirkungsvolle Beeinflussung des Vibrationsverhaltens erreichen.Even with such a design of a hand tool can thus achieve a particularly effective influencing the vibration behavior.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung eines kraftgetriebenen Handwerkzeuges in Form eines Winkelschleifers;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer möglichen Überlagerung zwischen Sensorsignal und Steuersignal;
- Fig. 3
- eine vereinfachte Darstellung einer möglichen Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung unter Verwendung eines Mikroprozessors;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung, die ohne externe Energiezufuhr auskommt;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung mit externer Energiezufuhr;
- Fig. 6
- eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Handwerkzeuges;
- Fig. 7
- eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Handwerkzeuges;
- Fig. 8
- eine vereinfachte Schnittdarstellung durch das Handwerkzeug gemäß
Fig. 7 längs der Linie VIII-VIII und - Fig. 9
- eine gegenüber der Ausführung gemäß
Fig. 8 abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Handwerkzeuges mit abgewandelter Anordnung der Dämpfungselemente.
- Fig. 1
- a perspective view of a first embodiment of a power tool in the form of an angle grinder;
- Fig. 2
- a schematic representation of a possible superposition between sensor signal and control signal;
- Fig. 3
- a simplified illustration of a possible embodiment of a damping device according to the invention using a microprocessor;
- Fig. 4
- a schematic representation of another embodiment of a damping device according to the invention, which requires no external power supply;
- Fig. 5
- a schematic representation of another embodiment of a damping device according to the invention with external power supply;
- Fig. 6
- a schematic view of another embodiment of a hand tool according to the invention;
- Fig. 7
- a schematic side view of another embodiment of a hand tool according to the invention;
- Fig. 8
- a simplified sectional view of the hand tool according to
Fig. 7 along the line VIII-VIII and - Fig. 9
- one compared to the embodiment according to
Fig. 8 modified embodiment of a hand tool according to the invention with a modified arrangement of the damping elements.
In
Ein derartiger im Aufbau grundsätzlich bekannter Winkelschleifer ist als Zweihand-Winkelschleifer ausgebildet und kann mit einer ersten Hand am Stielhandgriff 18 und mit einer zweiten Hand am Griffteil 16 gehalten werden. Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, durch die im Betrieb auftretende Vibrationen wirkungsvoll gedämpft werden können.Such an angle grinder, which is basically known in construction, is designed as a two-hand angle grinder and can be held on the
Hierzu sind im Übergangsbereich zwischen Motor 24 und dem innerhalb des Getriebegehäuses 14 aufgenommenen Getriebe 26 zwei Dämpfungselemente 30, 31 aufgenommen. Ferner sind im Übergangsbereich zwischen dem Motor 24 und dem sich daran anschließenden Griffteil 16 bzw. im Übergangsbereich zwischen Motor 24 und einem sich daran anschließenden Elektronikmodul 28 zwei weitere Dämpfungselemente 32, 33 vorgesehen.For this purpose, two damping
Diese Dämpfungselemente 30 bis 33 dienen einer aktiven Dämpfung von Vibrationen in Verbindung mit einer geeigneten elektrischen Schaltung, wie im Folgenden beschrieben wird.These damping
Mit Hilfe der Dämpfungselemente 30 bis 33 wird ein Sensorsignal erzeugt, das einem auf das betreffende Dämpfungselement ausgeübten mechanischen Störung (z.B. Schwingung) annähernd proportional ist.By means of the damping
In
Aus diesem Sensorsignal Us wird mit Hilfe einer geeigneten elektrischen Schaltung ein phasenverschobenes Steuersignal erzeugt, das dem Dämpfungselement 30 bis 33 wieder zugeführt wird. Ein derartiges phasenverschobenes Signal ist schematisch in
Je nach Phasenlage zwischen dem Sensorsignal Us und dem Steuersignal Uw, je nach Amplitudenverhältnis zwischen den beiden Signalen, mechanischer Kopplung zwischen den Dämpfungselementen 30 bis 33 und den betreffenden Gehäuseteilen und weiteren Einflussgrößen, lässt sich eine gezielte Beeinflussung von mechanischen Schwingungen erreichen, denen das Gehäuse ausgesetzt ist.Depending on the phase relationship between the sensor signal U s and the control signal U w , depending on the amplitude ratio between the two signals, mechanical coupling between the damping
Dabei ist es denkbar, eine weitgehend vollständige Auslöschung einer Vibration zu erreichen. In vielen Fällen wird jedoch lediglich eine gewisse Dämpfung einer Vibration erzielt werden.It is conceivable to achieve a substantially complete extinguishment of a vibration. In many cases, however, only a certain damping of vibration will be achieved.
Ein Beispiel für eine geeignete Steuerschaltung ist aus der schematisch in
Hierbei wird eine mechanische Schwingung (Vibration) über einen Sensor 36 erfasst, das Signal wird zunächst analog durch einen Verstärker 37 verstärkt und dann mittels eines A/D-Wandlers 38 in ein digitales Signal umgesetzt. Das digitalisierte Sensorsignal wird einem Mikroprozessor 40 zugeführt. Der Mikroprozessor 40 erzeugt nun nach einem geeigneten Steueralgorithmus hieraus ein phasenverschobenes Signal, das über einen D/A-Wandler 42 wiederum in ein analoges Signal umgesetzt und einem Aktor 44 zugeführt wird.Here, a mechanical vibration (vibration) is detected by a
Bei dem Sensor 36 und dem Aktor 44 kann es sich um getrennte Bauteile handeln, die jedoch vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet sind, etwa um eine wirkungsvolle Dämpfung einer Vibration zu ermöglichen. Sensor 36 und Aktor 44 sind in
In
Die betreffende Dämpfungseinrichtung 54 arbeitet ohne externe Energiezufuhr, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die betreffende Dämpfungseinrichtung in ein abnehmbares Teil, wie etwa einen abnehmbaren Handgriff, integriert werden soll.The respective damping
Bei der Dämpfungseinrichtung 54 wird mittels eines Aktors 58, der auf eine mechanische Deformation reagiert, elektrische Energie gewonnen. Die elektrische Energie wird in einen bidirektionalen Verstärker 60, bei dem es sich beispielsweise um einen Schaltverstärker handeln kann, eingekoppelt. Der Verstärker 60 ist mit einer Steuerelektronik 62 und mit einem Speicherelement 63, beispielsweise einem Kondensator, verbunden. Der Verstärker 60 dient zur Verstärkung elektrischer Signale, die vom Aktor 58 geliefert werden, und zur Speicherung der gewonnenen Energie im Speicherelement 63. Gleichfalls dient der Verstärker 60 zur Verstärkung von Signalen der Steuerelektronik 62 und zur Wiedereinkopplung auf den Aktor 58. Bei dieser Ausführung ist ein Sensor 56 in unmittelbarer Nachbarschaft zum Aktor 58 angeordnet und mit einem Eingang der Steuerelektronik 62 verbunden.In the damping
Mechanische Störsignale (Vibrationen), die vom Sensor 56 erfasst werden, erzeugen ein Sensorsignal, von dem in der Steuerelektronik 62 ein phasenverschobenes Steuersignal abgeleitet wird, das dem Aktor 58 zugeführt wird, etwa um eine Dämpfung der mechanischen Störung zu erreichen.Mechanical noise (vibrations) detected by the
Bei geeigneter Dimensionierung kann ohne externe Energiezufuhr eine Dämpfung des mechanischen Ausgangssignals auf etwa 30 % seines Ausgangswertes erreicht werden.With suitable dimensioning, an attenuation of the mechanical output signal to about 30% of its initial value can be achieved without external energy supply.
Bei dem Aktor 58 kann es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Wandlerelement, ein piezomagnetisches Wandlerelement, ein antiferroelektrisches Wandlerelement, ein elektrostatisches Wandlerelement, ein magnetostriktives Wandlerelement, ein Formänderungs-Memory-Wandlerelement, ein piezokeramisches Wandlerelement oder um ein Nanotube-Element, vorzugsweise ein Carbon-Nanotube-Element, handeln.The
Grundsätzlich sind alle Arten von bekannten Wandlerelementen denkbar, die elektrische Energie in mechanische Energie umsetzen, und umgekehrt.In principle, all types of known transducer elements are conceivable, which convert electrical energy into mechanical energy, and vice versa.
Besonders bevorzugt sind Nanotube-Elemente mit mindestens einer Schicht mit Single- oder Multiwall-Carbon-Nanotubes oder Nanotubes aus anderen organischen Komponenten, wie etwa BN, MoS2 oder V2O5.Particularly preferred are nanotube elements having at least one layer with single or multiwall carbon nanotubes or nanotubes of other organic components, such as BN, MoS 2 or V 2 O 5 .
Mit Carbon-Nanotubes lassen sich im Vergleich zu anderen bekannten Aktoren deutlich höhere Empfindlichkeiten bei geringeren Spannungen (z.B. im Vergleich zu Piezoelementen) erzeugen.With carbon nanotubes, significantly higher sensitivities at lower voltages (e.g., compared to piezoelectric elements) can be produced compared to other known actuators.
Der Sensor 56 kann identisch wie der Aktor 58 aufgebaut sein. Jedoch kann es sich auch um einen anders aufgebauten Sensor, wie etwa einen Dehnungsmessstreifen, einen Mikrodruck-Sensor, einen polymeren Sensor, einen Beschleunigungssensor oder einen anderen geeigneten Sensor handeln.The
An einem Gehäuseteil 67 sind in unmittelbarer Nachbarschaft ein Sensor 66 und ein Aktor 68 aufgenommen. Das Ausgangssignal des Sensors 66 ist mit einem Verstärker 70 gekoppelt, dessen Ausgang mit einer Steuerelektronik 72 in Verbindung steht. Die Steuerelektronik 72 erzeugt ein phasenverschobenes Steuersignal, das einem Verstärker 73 zugeführt wird, der ein verstärktes Signal an den Aktor 68 ausgibt. Das Steuersignal weist eine gewisse Phasenverschiebung zum Sensorsignal auf, um eine Dämpfung einer Vibration zu erzielen, der das Gehäuseteil 67 ausgesetzt ist. Die Elektronikbauteile 70, 72, 73 werden über eine externe Spannungsversorgung 65, die Teil einer Spannungsversorgung einer ohnehin vorhandenen Steuerung sein kann, mit Spannung versorgt. Die Verwendung einer aktiven Spannungsversorgung bietet in der Regel Vorteile gegenüber einer autonomen Ausführung gemäß
Um bei einem kraftgetriebenen Handwerkzeug, wie etwa einem Elektrowerkzeug, eine wirkungsvolle Dämpfung von Vibrationen zu erreichen, kommt es wesentlich darauf an, an welchen Stellen des Gehäuses die betreffenden Dämpfungselemente angeordnet sind, wobei es sich entweder um Kombinationen von Sensor und Aktor in unmittelbarer Nachbarschaft oder um ein kombiniertes Element handeln kann.In order to achieve an effective damping of vibrations in a power-driven hand tool, such as a power tool, it is essential on which points of the housing the respective damping elements are arranged, which are either combinations of sensor and actuator in the immediate vicinity or can be a combined element.
Vorzugsweise werden die Dämpfungselemente derart angeordnet, dass sie entweder in unmittelbarer Nachbarschaft einer möglichen Quelle für die Erzeugung von Vibrationen angeordnet sind (also beispielsweise im unmittelbar an einen Elektromotor angrenzenden Bereich, z.B. im Bereich des Ankerlagers) oder aber im Verbindungsbereich zwischen einzelnen Funktionselementen des Handwerkzeuges. Zu den Funktionselementen gehören Motor, Getriebe und Griffteil.The damping elements are preferably arranged such that they are arranged either in the immediate vicinity of a possible source for the generation of vibrations (for example in the region immediately adjacent to an electric motor, for example in the region of the armature bearing) or in the connection region between individual functional elements of the hand tool. The functional elements include motor, gearbox and handle.
So sind die Dämpfungselemente vorzugsweise im Verbindungsbereich zwischen Motor und Getriebe, zwischen Motor und Griffteil bzw. zwischen Getriebe und Griffteil angeordnet, je nachdem, wie das betreffende Handwerkzeug aufgebaut ist. Soweit zusätzliche Handgriffe an dem betreffenden Handwerkzeug vorgesehen sind, so sind die Dämpfungselemente vorzugsweise im Übergangsbereich zwischen dem betreffenden Handgriff und dem Gehäuse vorgesehen.Thus, the damping elements are preferably arranged in the connecting region between the engine and transmission, between the engine and the grip part or between the transmission and the grip part, depending on how the relevant hand tool is constructed. As far as additional handles are provided on the relevant hand tool, the damping elements are preferably provided in the transition region between the respective handle and the housing.
Mit derartigen Anordnungen lassen sich Vibrationen, die beim Arbeiten mit dem Handwerkzeug auftreten, besonders wirkungsvoll reduzieren.With such arrangements, vibrations that occur when working with the hand tool can be reduced particularly effectively.
Eine erste derartige Anordnung wurde bereits anhand von
Das Handwerkzeug 90 weist ein längliches Gehäuse 92 auf, in dem Motor und Getriebe aufgenommen sind.The
Am vorderen Ende ist eine Aufnahme 98 in Form eines Bohrfutters dargestellt, in dem ein Werkzeug, etwa ein Bohrer 100, aufgenommen sein kann. Im vorderen unteren Bereich des Gehäuses 92 ist ein Stielhandgriff 94 vorgesehen, der nach unten hervorsteht und über ein Dämpfungselement 101 mit dem Gehäuseteil 92 verbunden ist. Am der Aufnahme 98 abgewandten Ende des Gehäuses 92 schließt sich hieran ein Handgriff 96 an, der über Stege 104, 105 mit dem Gehäuseteil 92 verbunden ist. In den Stegen, also im Übergangsbereich zwischen dem Griffteil 96 und dem Gehäuseteil 92, sind wiederum Dämpfungselemente 102, 103 vorgesehen.At the front end, a
Das Handwerkzeug 110 weist ein längliches Gehäuseteil 112 sowie einen Pistolenhandgriff 114 auf, der mit dem länglichen Gehäuseteil 112 verbunden ist. Innerhalb des länglichen Gehäuseteils 112 ist ein Motor 124 aufgenommen, von dem ein Getriebe 126 angetrieben wird, das schließlich in nicht näher dargestellter Weise mit einer Aufnahme 118 in Form eines Bohrfutters verbunden ist, um ein darin aufgenommenes Werkzeug anzutreiben. Der Motor 124 weist an seinem der Aufnahme 118 abgewandten Ende ein Ankerlager 125 auf und ist mit einem Elektronikmodul 128 gekoppelt, das beispielsweise innerhalb des Pistolenhandgriffs 114 aufgenommen sein kann.The
Um bei einem derartig aufgebauten Handwerkzeug eine wirkungsvolle Dämpfung von Vibrationen zu erzielen, sind Dämpfungselemente 129, 130 im Übergangsbereich zwischen Motor 124 und Getriebe 126 vorgesehen.In order to achieve an effective damping of vibrations in such a constructed hand tool, damping
Zusätzlich sind im Übergangsbereich zwischen dem länglichen Gehäuseteil 112 und dem Pistolenhandgriff 114 weitere Dämpfungselemente 133, 134 angeordnet.In addition, in the transition region between the elongated housing part 112 and the gun handle 114 further damping
Des Weiteren können am Motor 124 insbesondere im Bereich seines Ankerlagers 125 weitere Dämpfungselemente 131, 132 vorgesehen sein, um Schwingungen zu dämpfen, die im Bereich des Ankerlagers 125 gegebenenfalls erzeugt werden.Furthermore, further damping
Die Dämpfungselemente selbst können beispielsweise in entsprechend geformte Ausnehmungen an Gehäuseabschnitten aufgenommen sein oder können an der Innenseite oder Außenseite des Gehäuses flächig aufgebracht sein. Zur Verbindung mit dem betreffenden Gehäuseteil dient eine Verklebung oder eine andere stoffschlüssige Verbindung, die beispielsweise bei einem Spritzvorgang eines Kunststoffgehäuses erzielt wird. In jedem Fall hat eine innige stoffschlüssige Verbindung mit dem betreffenden Gehäuseteil den Vorteil eine wirkungsvolle Übertragung mechanischer Energie zwischen dem betreffenden Dämpfungselement und dem Gehäuseteil sicherzustellen.The damping elements themselves may be accommodated, for example, in correspondingly shaped recesses on housing sections or may be applied flat on the inside or outside of the housing. To bond with the relevant housing part is a bond or other cohesive connection, which is achieved for example during an injection process of a plastic housing. In each Case has an intimate cohesive connection with the relevant housing part has the advantage of ensuring effective transmission of mechanical energy between the respective damping element and the housing part.
Es versteht sich, dass dies nur eine von vielen denkbaren möglichen Anbringungsformen der Dämpfungselemente darstellt.It is understood that this represents only one of many conceivable possible attachment forms of the damping elements.
Claims (18)
- A hand-held power tool, in particular electric tool, having a housing (12; 92; 112) in which a motor (24; 124) is received for driving a tool (20; 100), and a damping system (34; 54; 64) for actively influencing the vibration behavior, which comprises at least one damping element (30, 31, 32, 33; 101, 102, 103; 129, 130, 131, 132, 133,134; 146, 147) with a sensor (36; 56; 66) that emits an electric sensor signal when deformation occurs, which signal is supplied to an electric circuit (37; 62; 70) that generates therefrom a control signal which is supplied to an actor (44; 58; 68) at a given phase angle relative to the sensor signal, characterized in that the damping element (30, 31, 32, 33; 101, 102, 103; 129, 130, 131, 132, 133, 134; 146, 147) is connected to the housing (12; 92; 112) by a material connection.
- The hand-held tool as defined in claim 1, characterized in that the damping system (34; 54; 64) comprises at least one piezoelectric transducer element, one piezo-magnetic transducer element, one antiferroelectric transducer element, one electrostatic transducer element, one magnetostrictive transducer element or one deformation memory transducer element.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the damping system (34; 54; 64) comprises at least one nanotube element, preferably a carbon nanotube element.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the damping system (34; 54; 64) comprises a nanotube element which has at least one layer with single or multi-wall carbon nanotubes or with nanotubes made from other organic components, such as BN, MoS2 or V2O5.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the electric circuit (40) comprises means for deriving from the sensor signal a value characteristic of the vibrations of the hand tool that can be supplied to a memory (46).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the electric circuit derives from the sensor signal (Us) a phase-shifted control signal (Uw) that is timed ahead of the sensor signal (Us).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the electric circuit (40) comprises means for deriving from the sensor signal (Us), based on a self-learning algorithm, a control signal (Uw) that is optimized for the reduction of vibrations.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that at least one actor and/or sensor (30, 31, 32, 33; 101, 102, 103; 129 , 130, 131, 132, 133, 134; 146, 147) is configured two-dimensional, in particular in strip-like shape.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that at least two functional elements selected from the group formed by a motor unit (24; 124), a gear unit (26; 126) and a grip unit (16, 96; 114), with at least one actor and/or sensor (30, 31, 32, 33; 102, 103; 129, 130, 133, 134; 146, 147) being arranged in the area of a joint between two functional elements.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that at least one actor and/or sensor (131, 132) is arranged in the area of an armature bearing (125) of the motor (124).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that at least one actor and/or sensor (30, 31, 32, 33; 101, 102, 103; 129 130, 131, 132, 133, 134; 146, 147) is received on an inside or an outside of the housing (12; 92; 112).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that at least one actor and/or sensor (146, 147) is received on a web (142, 144) inside the housing (12; 92; 112).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the electric energy necessary for operation of the electric circuit (60, 62) is derived from vibration energy to which the hand-held tool is exposed.
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the housing is configured as a pistol housing having an elongated housing element (112), in which the motor (124) is received, and a pistol grip (114), with at least one actor and/or sensor (133, 134) being provided in the transition area between the pistol grip (114) and the elongated housing element (112).
- The hand-held tool as defined in any of the preceding claims, characterized in that the housing is designed as a pistol housing having an elongated housing element (112), in which the motor (124) and a gearbox (126) are received, and a pistol grip (114), with at least one actor and/or sensor (129, 130) being arranged in the transition area between the motor (124) and the gearbox (126).
- The hand-held tool as defined in any of claims 1 to 13, which is configured in bar shape, having an elongated housing element (12), in which the motor (24) is received, and a gearhead (14), in which a gearbox (26) is received, with at least one actor and/or sensor (30, 31) being provided in the area of the joint between the gearhead (14) and the elongated housing element (12).
- The hand-held tool as defined in any of claims 1 to 13 or 16, which is designed in bar shape, having an elongated housing element (12), in which the motor (24) is received, and a gearhead (14), in which a gearbox (26) is received, with at least one actor and/or sensor (32, 33) being provided on the elongated housing element in the area of an end of the motor (24) opposite the gearhead.
- The hand-held tool as defined in any of claims 1 to 13, 16 or 17, wherein the housing comprises a main housing element (92), which is connected with a grip (96) via webs, with at least one damping element (102, 103) being provided in the area of the webs (104, 105).
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