Bei
Handwerkzeugmaschinen, welche eine hin- und hergehende Arbeitsbewegung
des Werkzeugs oder einen schlagenden bzw. stoßenden Antrieb und/oder Werkzeug
aufweisen, besteht das Problem, dass erhöhte Vibrationen auf die Hand
und den Arm des Benutzers übertragen
werden. Insbesondere bei elektrischen Handwerkzeugen, wie zum Beispiel
Schlaghämmern,
Schlagbohrmaschinen, Stichsägen,
Schleifmaschinen etc., wird ein Benutzer aufgrund der schlagenden
bzw. stoßenden
Arbeitsweise der Maschine erhöhten
Vibrationen ausgesetzt. Diese Vibrationen bzw. Schläge sind nicht
nur unangenehm für
den Benutzer, sondern rufen auch eine vorzeitige Ermüdung beim
Arbeiten mit einem derartigen Werkzeug hervor. Außerdem können sie
auf lange Sicht zu gesundheitlichen Problemen führen. Aus diesem Grunde wurden
verschiedene Vibratrionsdämpfungssysteme
für derartige
Handwerkzeugmaschinen vorgeschlagen, die zwischen einem Handgriff
und dem Körper
des Werkzeuges vorgesehen sind: Zum einen wurden passive Vibrationsdämpfungen
entwickelt, bei denen zwischen dem Handgriff und dem Körper bzw.
Gehäuse
der Maschine ein elastisches Material, wie zum Beispiel eine Feder oder
eine elastische Struktur, eingebaut sind. Die Dämpfung der Vibrationen zwischen
dem bewegbar zum Gehäuse
angeordneten Handgriff erfolgt dabei über die Auswahl eines geeigneten
elastischen Elements, beispielsweise einer Feder mit einer Federkennlinie
entsprechend den am häufigsten
auftretenden Schwingungen, die zu dämpfen sind.
Zwei
Beispiele derartiger, bekannter, passiver Dämpfungssysteme für Handwerkzeugmaschinen
sind in den 1a und 1b schematisch wiedergegeben.
Bei dem in 1a gezeigten
Beispiel einer Dämpfung
gemäß dem Stand
der Technik ist zwischen einem Handgriff 1 der Handwerkzeugmaschine 18 und
einem das Werkzeug 9 tragenden Gehäuse 2 eine Isolationseinrichtung 3 vorgesehen.
Der Handgriff 1 ist um die Achse X drehbeweglich gemäß dem Pfeil
R angelenkt, sodass eine Relativbewegung im Verhältnis zur Bewegung des Werkzeuggehäuses 2 möglich ist.
Die Isolationseinrichtung 3 ist hier eine passive Dämpfung in
ihrer einfachsten Ausgestaltung, nämlich mittels einer Spiralfeder 14,
die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Griff 1 eingebaut ist. Die relative Drehbewegung (Pfeil
R) des Griffs 1 im Verhältnis
zum Gehäuse 2 wird
durch zwei Anschläge 12, 13 begrenzt.
Durch eine geeignete Wahl der Federkonstante der Feder 14 können so
Vibrationen am Handgriff 1, die von der Stoßbewegung
des Werkzeugs und von dem Arbeitsprozess erzeugt werden, gedämpft werden.
Die Kräfte,
die durch den Arbeitsprozess im Material und die Stoßbewegung des
Werkzeugs 9 erzeugt werden, sind mit FP bezeichnet
und die vom Benutzer auf das Werkzeug aufgebrachte Kraft mit FH. Nachteilig bei diesem passiven System
zur Vibrationsdämpfung
ist einerseits, dass die direkte Anlenkung des Griffs 1 an
der Anlenkungsachse X einen beträchtlichen
Anteil von Vibrationen trotzdem auf den Handgriff überträgt. Weiter können durch
diese passive Dämpfung
mit einer Feder 14 lediglich bestimmte Schwingungen in
bestimmten Frequenzbereichen gedämpft
werden, nämlich
hauptsächlich
Vibrationen im Bereich von Frequenzen > 200 Hz. Dies liegt darin begründet, dass
die Härte
der Feder 14 zum Vermeiden eines Anstoßens an dem oberen und unteren
Anschlag 12, 13 des Griffs 1 bei den
herkömmlicherweise
auftretenden Kräften
derart gewählt
werden muss, dass lediglich die höherfrequenten Schwingungen
im Bereich von > 200
Hz gedämpft
werden können.
Außerdem
kann mit einem derartigen passiven Dämpfungssystem die Übertragung
von Vibrationen, die bei ungewöhnlichen
Arbeitsbedingungen, zum Beispiel einem abrupten Wechsel des bearbeiteten
Materials, nicht hinreichend gedämpft
werden.
Das
in 1b dargestellte,
ebenfalls bekannte, passive Dämpfungssystem
für eine
Handwerkzeugmaschine 18 weist im Unterschied zu dem zuvorigen
eine Isolationseinrichtung 3 auf, die aus einem Führungs-Parallelogramm
aus zwei Blattfedern 4, 5 besteht. Die relative
Bewegung des Griffs 1 ist hier eine lineare Bewegung in
Richtung L im Gegensatz zu der Drehbewegung R der zuvorigen Maschine
der 1a. Hierdurch werden
keine Vibrationen oder Stoßkräfte von
den Kräften
des Arbeitsprozesses FP durch eine direkte
Anlenkung auf den Griff 1 übertragen, da die als Blattfedern 4, 5 ausgebildeten passiven
Dämpfer
des elastischen Führungs-Parallelogramms
keine feste Kopplung mit dem Griff aufweisen. Die relative Bewegung
des Handgriffs 1 ist auch hier durch einen oberen Anschlag 12 und
einen unteren Anschlag 13 begrenzt. Auch bei diesem passiven Schwingungs-Isolationssystem
ist aufgrund der Wahl einer relativ hohen Federkonstante der Blattfedern 4, 5 die
Dämpfung
auf höherfrequente
Schwingungen beschränkt.
Die für
den Benutzer besonders schädlichen
niederfrequenten und mittleren Schwingungen im Bereich von 2 Hz
bis 200 Hz können
mit diesem Isolationssystem nicht gedämpft werden.
Des
Weiteren sind im Stand der Technik aktive Isolationssysteme für derartige
Handwerkzeugmaschinen bekannt: Aus der
DE 101 00 378 A1 ist eine
Dämpfung
mit einem Aktor zwischen dem Handgriff und dem Gehäuse der
Maschine bekannt, wobei über
einen Wegsensor die Relativbewegung gemessen wird, um mittels des
Aktors eine entsprechende Gegenkraft zur Isolierung des Handgriffs
gegen Vibrationen zu erreichen. Nachteilig ist hierbei, dass über die
gelenkige Verbindung zwischen dem Handgriff und dem Gehäuse die
Isolierung unzureichend ist. Außerdem
können
mit diesem Isolationssystem höherfrequente
Schwingungen nicht gedämpft
werden. Aus der WO 02/083369 A1 ist ein kombiniertes passives und
aktives Isolationssystem für
eine Handwerkzeugmaschine bekannt. Ein aktives Dämpfungselement ist zusätzlich zu
einem elastischen Führungs-Parallelogramm
aus Blattfedern zwischen dem Griffteil und dem Gehäuse der
Maschine vorgesehen. Durch das aktive Dämpfungselement wird hier eine
Gegenkraft entsprechend einer gemessenen Bewegung bzw. einer auf
den Handgriff ausgeübten Kraft
erzeugt. Nachteilig ist hierbei, dass die Kraftmessung bzw. Bewegungsmessung
zur Steuerung des aktiven Dämpfungselementes
aufwendig ist und eine effektive Isolierung von niederfrequenten Schwingungen
nicht in jeder Situation gewährleistet.
Aus
dem Dokument
DE 101
30 088 A1 ist eine aktive Vibrationsdämpfung für ein schlagendes Werkzeug
bekannt, bei welchem zusätzlich
zu einer Federdämpfung
eine aktive Dämpfung
mittels Beschleunigungsaufnehmer aufweist. Die aktive Dämpfung ist
jedoch nicht in allen Schwingungsbereichen wirksam, da die Aufnahme
der Beschleunigung teilweise ungenau ist.
Es
ist demgegenüber
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine
mit vibrationsisoliertem Handgriff sowie eine Regelung zur Vibrationsisolierung
eines Handgriffs einer derartigen Maschine bereitzustellen, die
eine hochwirksame Isolation des Handgriffs gegen Hochfrequenzschwingungen
gleichermaßen
wie auch gegen niederfrequente Vibrationen ermöglichen, und welche auftretende,
schädigende
Vibrationen am Handgriff nahezu gänzlich vermeiden.
Diese
Aufgabe wird mit einer Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie mit einer Regelung mit den Merkmalen des Anspruchs
13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
Vorteile der
Erfindung
Die
erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine
mit vibrationsisoliertem Handgriff gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 weist eine Isolationseinrichtung mit passiven Dämpfern und mit
mindestens einem aktiven Dämpfungselement
auf sowie eine Regelung zur Regelung der Dämpfung anhand von durch einen
Sensor erfassten Sensorwerten, wobei der Sensor ein Beschleunigungssensor
ist zur Erfassung von relativen Beschleunigungswerten des Griffs der
Handwerkzeugmaschine für
eine aktive Beschleunigungsregelung. Hierdurch können einerseits die passiven
Dämpfer
der Isolationseinrichtung mit einer relativ harten Federkonstante
vorgesehen werden zur Dämpfung
insbesondere von höherfrequenten
Schwingungen im Bereich von mehr als 200 Hz. Die für den Benutzer
besonders schädlichen
niederfrequenten Vibrationen im Bereich beispielsweise von 2 bis
200 Hz können
durch die Beschleunigungsregelung des aktiven Dämpfungselementes auf hocheffiziente
Weise vermieden werden. Die Relativbewegung des Handgriffs kann
derart geregelt werden, dass der Benutzer die Anpresskraft bei unterschiedlichen
Arbeitsbedingungen nicht verändern muss,
um ein Anstoßen
des Griffs an dem Gehäuse zu
vermeiden. Die Federkonstante der passiven Dämpfer kann derart hoch gewählt werden,
dass eine Relativbewegung des Handgriffs immer in relativ engen
Grenzen bleibt. Die Beschleunigungsregelung des aktiven Dämpfungselementes
erlaubt daneben auch das Vermeiden von sehr niederfrequenten Vibrationen
bzw. Schwingungen, wodurch ein großer Bereich von möglichen,
auftretenden Schwingungen durch die Isolationseinrichtung vermeidbar
oder mindestens stark reduzierbar ist. Die Benutzung der Handwerkzeugmaschine
ist komfortabler, weniger schädlich
für den
Benutzer, und eine Ermüdung
beim Arbeiten mit der Maschine tritt nicht so schnell ein.
Die
Längsachsen
des aktiven Dämpfungselementes
und des Werkzeuges sind erfindungsgemäß koaxial zu der Messachse
des Beschleunigungssensors angeordnet. Die Messgenauigkeit der Sensorik
wird hierdurch erhöht,
und jede gemessene Beschleunigung wird über die Regelung und den aktiven
Dämpfer
bzw. Aktor direkt gedämpft.
Die in der gemeinsamen Längsachse
des Werkzeuges, des Aktors und des Sensors auftretenden relativen
Beschleunigungen werden sofort erfasst, und der Handgriff wird gegenüber den
besonders schädigenden niederfrequenten
Vibrationen effektiv gedämpft.
Der Handgriff selbst befindet sich ebenso in der Verlängerung
der Längsachse
des Werkzeuges. Der Benutzer wird im Vergleich zu bekannten Isolationssystemen über einen
größeren Bereich
von möglichen,
auftretenden Schwingungen bei derartigen Handwerkzeugmaschinen geschützt. Durch
die koaxiale Anordnung werden die Schwingungen und Vibrationen in
allen Frequenzbereichen stärker
gedämpft
als mit bisherigen Systemen.
Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Beschleunigungssensor
am Handgriff der Handwerkzeugmaschine vorgesehen und in Verbindung
mit der Regelung angepasst zur Reduzierung der relativen Beschleunigung
des Handgriffs bei niederfrequenten Vibrationen auf einen Wert nahe
Null. Mit niedrigen Frequenzen sind vorliegend Vibrationen insbesondere
im Bereich von 2 bis 200 Hz gemeint. Die Anpassung erfolgt durch
eine Auswahl eines Sensors mit einem geeigneten Messbereich sowie
durch eine sehr schnelle und direkte Regelung der Beschleunigung.
Hierdurch kann der tatsächlichen
relativen Beschleunigung des Handgriffs bei insbesondere niederfrequenten
Vibrationen entgegengewirkt und diese nahezu vollständig gedämpft werden.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
aktive Dämpfungselement ein
elektromagnetischer Aktor mit einer Tauchspule, der zwischen dem
Handgriff und dem Gehäuse
der Handwerkzeugmaschine zur Vibrationsdämpfung zwischengeschaltet ist.
Hierdurch kann über
den Aktor bei Auftreten von niederfrequenten Schwingungen auf schnelle
Weise eine entsprechende Gegenkraft aufgebracht werden. Die relativ
kurzen Strecken der Relativbewegung zwischen dem Handgriff und dem
Werkzeug sind über
einen elektromagnetischen Aktor mit Tauchspule auch bei sehr hohen,
möglicherweise
auftretenden Kräften
ohne direkte Kopplung zwischen dem Gehäuse und dem Handgriff regelbar.
Die elektromagnetische Ausbildung des aktiven Dämpfungselementes erlaubt zudem,
relativ hohe Gegenkräfte
zu realisieren.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Regelung, der Beschleunigungssensor und das aktive Dämpfungselement als
modulare Einheit ausgebildet, welche an bestehenden Werkzeugmaschinen-Konstruktionen als
Zusatzteil montierbar sind. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Beschleunigungsregelung
mit dem aktiven Dämpfungselement
und dem Beschleunigungssensor ohne Veränderungen in bestehenden Konstruktionen
von Handwerkzeugmaschinen eingebaut werden. Die besonders hocheffektive
Dämpfung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann je nach Bedarf in die Handwerkzeugmaschine eingebaut
werden oder nicht. Die modulare Ausbildung der aktiven Dämpfungseinheit
erlaubt nicht zuletzt eine kostengünstige Herstellung, da keine
unterschiedlichen Konstruktionen und damit Fertigungsprozessanpassungen
für die
aktive Dämpfung
erforderlich sind.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Beschleunigungssensor ein mikromechanischer Beschleunigungssensor
auf Basis von Silizium. Der Beschleunigungssensor ist dadurch hochwirksam und
dennoch in der Baugröße relativ
klein. Selbstverständlich
können
andere, dem Fachmann geläufige
Beschleunigungssensoren ebenfalls eingesetzt werden.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Korrekturschaltung der Regelung vorgesehen zur Überwachung und Korrektur der
Beschleunigungsregelung, abhängig
von den jeweiligen Arbeitsbedingungen. Hierdurch wird die Stabilität und Performance
der Beschleunigungsregelung verbessert. Die Korrekturschaltung wird
beispielsweise durch einen elektronischen Schaltkreis realisiert,
der im Wege einer Simulation von unterschiedlichen Zuständen und
auftretenden Bewegungen bzw. Vibrationen der Maschinenteile Korrekturwerte
berechnet. Die simulierten bzw. durch die Korrekturschaltung berechneten
Werte können
mit den tatsächlich
gemessenen Sensorwerten abgeglichen werden, sodass die Regelung
der Isolationseinrichtung in nahezu allen Bedingungen und Situationen fehlerfrei
arbeitet.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
passiven Dämpfer
der Isolationseinrichtung und das aktive Dämpfungselement parallelgeschaltet
zur Dämpfung
linearer Vibrationen des Handgriffs, der mit dem Gehäuse über eine
elastische Aufhängung
verbunden ist. Die Relativbewegung des Handgriffs wird hierdurch
gleichzeitig und parallel über
eine aktive Dämpfung
und eine zusätzliche
passive Dämpfung
der Isolationseinrichtung begrenzt. Die elastische Aufhängung des
Handgriffs vermeidet einen festen Ankopplungspunkt zwischen dem
Griff und dem Gehäuse,
wodurch Vibrationen übertragen
werden können.
Die Isolationseinrichtung funktioniert in einem großen Bereich
unterschiedlicher Frequenzen, da in einem hochfrequenten Bereich
die passiven Dämpfer
aktiviert werden und in einem niederfrequenten Bereich bei Bedarf das
aktive Dämpfungselement
durch die Regelung entsprechend einstellbar ist. Die passiven Dämpfer der
Isolationseinrichtung sind vorzugsweise ein elastisches Führungs-Parallelogramm
aus Blattfedern, wodurch eine vollständige elastische Aufhängung des
Griffs an dem Gehäuse
ermöglicht
wird und trotzdem Querbewegungen, das heißt quer zur Längsrichtung
des Werkzeuges, vermieden werden. Eine gute Führung und konstruktiv einfache
Dämpfung
ist durch das Führungs-Parallelogramm
aus Blattfedern gewährleistet.
Die Federkonstanten der Blattfedern werden vorzugsweise entsprechend
den hochfrequenten Schwingungen bzw. Vibrationen der jeweiligen
Handwerkzeugmaschine ausgewählt,
insbesondere im Bereich von > 200
Hz.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Feder zur Vorspannung des Handgriffs vorgesehen mit einer vorbestimmten Federkonstante.
Alternativ kann die Vorspannung über
eine Vorspannung in dem passiven Dämpfer direkt realisiert werden.
Durch die Federvorspannung wird vermieden, dass der Handgriff an
einem Anschlag bzw. dem Gehäuse
anliegen kann. In jeder Arbeitssituation ist eine ausreichende Bewegbarkeit des
Handgriffs im Verhältnis
zu dem Gehäuse
gegeben.
Nach
einer bevorzugten Variante ist die Bewegungsmöglichkeit zwischen dem Handgriff
und dem Gehäuse
durch einen oberen und einen unteren Anschlag begrenzt. Der Abstand
zwischen dem oberen und dem unteren Anschlag wird vorzugsweise derart
gewählt,
dass der maximalen Restbewegungsmöglichkeit, das heißt einer
relativen Bewegung trotz der erfindungsgemäßen Isolation, ausreichend
Raum gegeben wird, ohne dass es zu einem Anstoßen und dadurch zu Rückstößen am Handgriff kommt.
Die
erfindungsgemäße Regelung
zur Vibrationsisolierung eines Handgriffs einer Handwerkzeugmaschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 14 mit einem aktiven Dämpfungselement,
welches über einen
Regelkreis vibrationsabhängig
betätigbar
ist, weist einen Beschleunigungssensor zur Erfassung der relativen
Beschleunigung des Handgriffs auf für eine aktive Beschleunigungsregelung.
Unter relativer Beschleunigung wird die Bewegung bzw. Beschleunigung
des Handgriffs im Verhältnis
zu dem Rest der Handwerkzeugmaschine bzw. ihrem Gehäuse verstanden.
Die Relativbewegung bei Auftreten von durch den Arbeitsprozess erzeugten
Schwingungskräften
kann auf diese Weise auf ein Minimum herabgesetzt werden. Im Idealfall
steht der Handgriff absolut stillt. Der Handgriff wird entsprechend
den Vibrationen durch Aktivieren eines aktiven Dämpfungselementes zwischen dem
Handgriff und einem Gehäuse der
Handwerkzeugmaschine passiv und zugleich aktiv isoliert. Die Regelung
auf der Basis von Beschleunigungswerten ist äußerst effektiv. Die auftretenden Vibrationen,
insbesondere im niederfrequenten Bereich, sind ebenso isolierbar
wie auch die mittleren bis hochfrequenten Schwingungen. Die Regelung auf
der Basis eines Beschleunigungssensors und eines aktiven Dämpfungselementes
reagiert schnell und direkt auf unterschiedliche Arbeitsbedingungen bzw.
sich ändernde
Arbeitsmaterialien oder Bedingungen, die zu starken Schwankungen
in der Vibration am Handgriff ohne eine derartige Regelung führen würden.
Nach
einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist der Regelkreis ein
geschlossener Regelkreis zur Reduzierung der relativen Beschleunigung
des Handgriffs bei insbesondere niederfrequenten Vibrationen auf
einen Wert nahe Null. Das Auftreten von unangenehmen und teilweise
schädlichen
Schwingungen am Handgriff kann so nahezu vollständig vermieden werden.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelung
zur Vibrationsisolierung ist die Regelung angepasst zur Beschleunigungsregelung
von oszillierenden Bewegungen in einem mittleren bis niedrigen Frequenzbereich,
insbesondere einem Bereich von 2 Hz bis 200 Hz bei sehr geringem
Rauschen. Das rauscharme Regeln wird beispielsweise durch Auswahl
eines besonderen Beschleunigungssensors gewährleistet, welcher an die jeweiligen
Stoßvibrationen
und Schwingungen der Handwerkzeugmaschine angepasst ist. Die Vibrationsisolierung
insbesondere im niederfrequenten Bereich konnte bei bisherigen,
passiven Dämpfungssystemen
nur unzureichend berücksichtigt
werden, da bei einer zu niedrigen Federkonstanten, das heißt zu weichen
Federn des Dämpfungssystems,
die Führbarkeit
und die Präzision
in der Werkzeugbenutzung verschlechtert werden.
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben
und erläutert
ist.
In
der 2 ist schematisch
in einer Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Handwerkzeugmaschine
gemäß der Erfindung
dargestellt mit einem aktiven Isolationssystem zur Vibrationsdämpfung.
Die Handwerkzeugmaschine 15 ist beispielsweise ein Abrisshammer
oder eine Schlagbohrmaschine oder eine andere elektrische Handwerkzeugmaschine,
die aufgrund einer Hin- und Herbewegung bzw. schlagende Bewegung
des Werkzeuges Vibrationen am Gehäuse 2 erzeugt. Das
Werkzeug 9 ist beispielsweise ein Meißel im Falle eines Abrisshammers
oder ein Bohrer im Falle einer Schlagbohrmaschine. Die Handwerkzeugmaschine 15 weist
ein Griffteil oder einen Handgriff 1 auf, der bezüglich des
Gehäuses 2 bewegbar
montiert ist. Der Handgriff 1 ist an dem Gehäuse 2 unter Zwischenschalten
einer Isolationseinrichtung 3 vibrationsvermindernd beweglich
montiert. Die Isolationseinrichtung 3 weist einerseits
passive Dämpfer 4, 5 auf
und andererseits ein aktives Dämpfungselement 6,
welches über
eine Regelung (in der Zeichnung nicht dargestellt) regelbar ist.
Die passiven Dämpfer 4, 5 sind
im vorliegenden Beispiel ein Führungs-Parallelogramm
aus Blattfedern mit einer vorbestimmten Federkonstante, das so eine
elastische Aufhängung
bildet. Es können
jedoch auch andere passive Dämpfungselemente
der Isolationseinrichtung 3 vorgesehen sein. Die passive
Dämpfung
in Form eines Führungs-Parallelogramms
aus Blattfedern 4, 5 weist den Vorteil gegenüber einer
angelenkten Kopplung auf, dass keinerlei direkte, feste Verbindung
zwischen dem Griff 1 und dem Gehäuse 2 vorgesehen ist.
Die passive Dämpfung
erfolgt über
die Dämpferelemente 4, 5,
deren Federkonstante und -kennlinie derart gewählt ist, dass vorzugsweise
höherfrequente
Schwingungen, insbesondere im Bereich von mehr als 200 Hz, abgeschwächt bzw.
völlig kompensiert
werden. Die relative, lineare Bewegung des Handgriffs 1 wird
zusätzlich
durch Vorsehen eines oberen Anschlags 12 und eines unteren
Anschlags 13 beschränkt.
Der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Anschlag 12, 13 bestimmt die
maximale Bewegbarkeit des Griffs 1. Parallel zu den passiven
Dämpfern 4, 5 sind
ein Aktor bzw. ein aktives Dämpfungselement 6 sowie
ein Beschleunigungssensor 8 zur Regelung der aktiven Dämpfung vorgesehen.
Der Beschleunigungssensor 8 ist hier an der Innenseite
des Handgriffs 1 außen
montiert und an der Position der Längsachse X des Werkzeugs 9,
die mit der Längsachse
X des Aktors 6 zusammenfällt. Der Sensor 8 kann
selbstverständlich auch
an einer anderen Position montiert sein. Durch das koaxiale Anordnen
der Messachse des Beschleunigungssensors 8 mit der Längsachse
X der Maschine 15 können
die auftretenden Vibra tionen bzw. Schwingungen zuverlässig durch
den Sensor 8 ermittelt werden. Die Messwerte der relativen
Beschleunigung des Handgriffs 1 dienen der Beschleunigungsregelung über den
aktiven Dämpfer 6,
der beispielsweise ein elektromagnetischer Aktor mit einer Tauchspule 16 ist
mit einer niedrigen elektrischen Zeitkonstante, und der geeignet
ist, große
Kräfte
FA zu erzeugen. Zum Beispiel ist der Aktor 6 ein
elektromagnetischer Aktor mit einer Kraftkonstante von 11 N/A, einem
Spulenwiderstand von 2,2 Ohm und einer elektrischen Zeitkonstante
von 930 μsec,
der geeignet ist, Kraftwerte von bis zu 110 N zu erzeugen bei einem
Spitzenstrom von 10 A. Selbstverständlich können andere aktive Dämpfungselemente
ebenso passen. Der Beschleunigungssensor 8 ist beispielsweise
ein mikromechanischer Beschleunigungsmesser auf der Basis von Silizium.
Er weist zum Beispiel einen Messbereich von ± 100 m/sec2 auf,
wobei seine Bandbreite zwischen 0 und 600 Hz liegt und seine Empfindlichkeit
bei 40 mV/m/sec2. Der Sensor kann ohne Beschädigung Stöße von bis
zu 2.000 G erdulden und weist am Ausgang ein Rauschen in der Höhe von 800 μVrms in einer
Frequenzbreite von 0 bis 100 Hz auf. Andere Sensoren oder Sensoriken zur
Messung der Beschleunigung können
ebenso passen. Das Feder-/Führungs-Parallelogramm 4, 5 der
passiven Dämpfung
der Isolationseinrichtung 3 ist beispielsweise aus Blattfedern
aus Federstahl mit einer Federkonstante von 22.000 N/mm gebildet.
Die Federvorspannung wird bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel über die
Blattfedern 4, 5 des Führungs-Parallelogramms selbst
realisiert und ist zum Beispiel auf einen Wert von 60 N eingestellt,
damit erst bei dieser Kraft der Griff 1 gegen den oberen Anschlag 12 stößt, sofern
nicht das aktive Dämpfungselement 6 aktiviert
ist. Die Regelung der aktiven Dämpfung
mittels des Aktors 6 erfolgt über die gemessenen Sensorwerte
des Beschleunigungssensors 8 direkt oder unter Zwischenschaltung
einer Korrekturschaltung (nicht dargestellt in der Figur). Durch die
erfindungsgemäße Kombination
eines passiven und eines aktiven Isolationssystems zusammen mit einer
Beschleunigungsregelung, können
die auftretenden Schwingungen am Handgriff 1 aufgrund von unterschiedlichen
Materialien oder der stoßenden Bewegung
des Werkzeuges effektiv gedämpft
werden. Der Benutzer spürt
kein Unbehagen beim Arbeiten mit der Werkzeugmaschine 15,
und die Ermüdungserscheinungen
und gesundheitliche Schädigungen
werden weitestgehend vermieden.