DE19646622B4

DE19646622B4 - An einem Handgriff führbares Arbeitsgerät

Info

Publication number: DE19646622B4
Application number: DE19646622A
Authority: DE
Original assignee: Wacker Construction Equipment AG
Current assignee: WACKER CONSTRUCTION EQUIPMENT AG, 80809 MUENCHEN, DE
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: DE19646622A1; JP4304545B2; WO1998021014A1; DE59706335D1; EP0938403A1; JP2001503684A; ES2172022T3; EP0938403B1; US6076616A

Abstract

An einem Handgriff führbares Arbeitsgerät mit einem von einem integrierten Kraftantrieb angetriebenen Arbeitskörper zum schlagenden, stampfenden oder vibrierenden Beaufschlagen eines zu bearbeitenden Materials, insbesondere Stampfer, Vibrationsplatte oder Vibrationswalze zur Bodenverdichtung oder Hammer für Aufbruch- und/oder Bohrarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff durch mindestens ein einer Vibrationsübertragung auf ihn entgegenwirkendes, aktiv gesteuertes oder geregeltes Kompensationsglied (A1, A2; A_k, A_w), das in Abhängigkeit von der zu ihm übertragbaren, im und/ oder am Arbeitsgerät (H) entstehenden Vibration und von der mit der Hand aufgebrachten Halte- oder Andruckkraft eine kompensierende Kraft und/oder Bewegung in dem potentiellen Vibrationsübertragungsweg vom Entstehungsort (VQ) der Vibration zu ihm erzeugt, aktiv schwingungsgedämpft ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein an einem Handgriff führbares Arbeitsgerät mit einem von einem integrierten Kraftantrieb angetriebenen Arbeitskörper zum schlagenden, stampfenden oder vibrierenden Beaufschlagen eines zu bearbeitenden Materials, insbesondere Stampfer, Vibrationsplatte oder Vibrationswalze zur Bodenverdichtung oder Hammer für Rufbruch- und/oder Bohrarbeiten.
Bei derartigen Geräten ist die Übertragung der Schläge oder Vibrationen auf den Handgriff nicht nur unangenehm, sondern auch gesundheitsschädlich, weshalb die Arbeitszeit entsprechend der Intensität dieser Einwirkung begrenzt ist. Man ist deshalb bemüht, die Schwingungen des Handgriffs möglichst gering zuhalten.
Hierzu ist bisher nur eine passive Schwingungsreduzierung durch Feder-Dämpfer-Elemente und träge Massen bekannt, was mit dem Nachteil verbunden ist, daß eine hohe Schwingungsreduzierung nur über große Federwege möglich ist, was seinerseits wieder die Führbarkeit des Arbeitsgeräts beeinträchtigt, und daß ein guter Wirkungsgrad der Schwingungsreduzierung erst bei hohen Frequenzverhältnissen ω_Err/ω_Eig erreicht wird.
Aus der DE 31 32 105 A1 ist ein Handgriff für ein Arbeitsgerät bekannt, der mittels Federn und Ausgleichsmassen schwingungsgedämpft gegenüber einer am Arbeitsgerät entstehenden Vibration ausgebildet ist.

Aus dem Aufsatz „P. Heiland, Aktive Schwingungsisolierung, in DE - Z: Konstruktion 46 (1994) Seiten 353–358, ist es bekannt, daß zur Schwingungsisolierung von Automobilfahrwerken oder Fertigungsgebäuden für die Halbleiterfertigungstechnik alternativ zu passiven Isolierelementen auch aktive Isolierelemente verwendet werden können, die z. B. zwischen dem Aufstellboden und der zu isolierenden Masse in Form eines Linearaktors zu realisieren sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Arbeitsgeräten nach dem Stand der Technik auftretenden Nachteile der bisher üblichen Schwingungsreduzierung am Handgriff zu überwinden, d. h. eine Schwinungsreduzierung ohne große Federwege und auch bei niedrigen Frequenzverhältnissen mit gutem Wirkungsgrad zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Anspruch 1 definiert. Sie besteht bei einem Arbeitsgerät der eingangs genannten Art darin, daß der Handgriff durch mindestens ein einer Vibrationsübertragung auf ihn entgegenwirkendes, aktiv gesteuertes oder geregeltes Kompensationsglied, das in Abhängigkeit von der zu ihm übertragbaren, im und/oder am Arbeitsgerät entstehenden Vibration und von der mit der Hand aufgebrachten Halte- oder Andruckkraft eine kompensierende Kraft und/oder Bewegung in dem potentiellen Vibrationsübertragungsweg vom Entstehungsort der Vibration zu ihm erzeugt, aktiv schwingungsgedämpft ist.

Als Ergebnis wird über das gesamte Frequenzband ein hoher, vom Anpreßdruck unabhängiger Wirkungsgrad der Schwingungsreduzierung erreicht. Die Führbarkeit des Arbeitsgeräts wird nicht durch weiche Feder-Dämpfer-Elemente beeinträchtigt. Es sind keine großen trägen Massen erforderlich, die sich auf das Gesamtgewicht des Geräts auswirken, und außerdem werden unerwünschte Resonanzerscheinungen vermieden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Aufbruch- oder Bohrhammer,
2 einen Detailschnitt durch das den Handgriff aufweisende Ende des Hammers in größerem Maßstab und
3 eine schematische Übersicht über unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Geräts.
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäß gestalteter Aufbruch- und/oder Bohrhammer H dargestellt, der einen Handgriff GR mit einer Stromzuführung S und einem mittels eines Tasters TA betätigbaren Ein-Aus-Schalter EA aufweist. Im Handgriff GR ist eine Regelungs- und Steuerungseinheit RSE untergebracht, deren Funktion nachfolgend noch erläutert wird. Über ein erstes, ein erstes Feder-Dämpfer-Element FD1 aufweisendes Gelenk G1 und ein zweites, ein zweites Feder-Dämpfer-Element FD2 aufweisendes Gelenk G2 mit quer zur Schlagrichtung des Werkzeugs und zueinander parallel verlaufenden Gelenkachsen ist mit dem Handgriff GR ein Träger T verbunden, an den über einen ersten elektromagnetisch betätigbaren Aktor A1 und einen zweiten elektromagnetisch betätigbaren Aktor A2 ein relativ zum Träger T und zum Handgriff GR bewegliches Hammergehäuse HG angeschlossen ist, in dem ein Antriebsmotor M und eine durch dieses antreibbare Aufnahme WA für ein nicht gezeigtes Schlagwerkzeug angeordnet sind. Die Wirkungsrichtung der Aktoren A1 und A2 verläuft parallel zur Schlag- bzw. Führungsrichtung des Werkzeugs. Außerdem trägt das Hammergehäuse HG einen Hilfsgriff FG zur besseren Führung des Werkzeugs.
Am Hammergehäuse HG ist ein Eingangssensor S1 angebracht, der geeignet ist, die Vibration des Hammergehäuses zu messen und ein erstes, von der Vibration des Hammergehäuses HG in der Führungsrichtung des Werkzeugs abhängiges Meßsignal I₁ an die Regelungs- und Steuereinheit RSE abzugeben.
Ein Fehlersensor S2 ist am Träger T angebracht. Er ist geeignet, ein von der Vibration des Handgriffs GR in dieser Führungsrichtung abhängiges Signal I₂ an die Regelungs- und Steuereinheit RSE abzugeben.
Aufgrund der Eingangssignale I₁ und I₂ werden von der Regelungs- und Steuereinheit RSE die Aktoren A1 und A2 derart aktiviert, daß ihre Schwingungsamplituden in Gegenphase zur Vibration des Hammergehäuses HG gesteuert sind und in ihrer Größe möglichst weitgehend der Größe der Vibration des Hammergehäuses entsprechen. Die Vibrationsbewegung des Hammergehäuses HG wird so durch die entgegengesetzt gerichtete Vibrationsbewegung an den Aktoren A1 und A2 kompensiert und dadurch zumindest großenteils vom Handgriff GR ferngehalten.
Statt die Vibrationsbewegung des Hammergehäuses durch eine entsprechende, von den weggebenden Aktoren A1 und A2 erzeugte Gegenbewegung zu kompensieren, kann auch die sonst die Vibrationsbewegung des Hammergehäuses erzeugende Kraft durch eine entgegengesetzt gerichtete Ausgleichskraft kompensiert bzw. neutralisiert werden und dadurch das Entstehen einer Vibrationsbewegung überhaupt unterdrückt werden. Hierzu sind statt weggebender Aktoren krafterregende Aktoren einzusetzen.
Die 3 zeigt mögliche Ausführungsformen von Hämmern mit weggebenden Aktoren A_w und kraftgebenden Aktoren A_k, wobei auch die Zahl der Aktoren A variiert.
In 3 ist in der oberen Reihe links ein Hammer dargestellt, bei welchem das Hammergehäuse über daran angebrachte, in den Handgriff eingreifende Führungsstäbe in Schwingungsrichtung des Werkzeugs am Handgriff geführt ist. Zwischen Handgriff GR und Hammergehäuse HG ist ein weggebender Aktor A_w angeordnet und mit beiden verbunden, der die Relativbewegung zwischen beiden so steuert, daß der Handgriff praktisch in Ruhe bleibt.
Bei der mittleren Ausführungsform in der ersten Reihe sind die Führungen entbehrlich, weil Handgriff und Hammergehäuse durch zwei parallel im gegenseitigen Abstand angeordnete, weggebende Aktoren A_w verbunden sind.
Die rechte Ausführungsform in der ersten Reihe zeigt zwei Paare von Aktoren, wobei jedes Paar aus einem in Führungsrichtung des Schlagwerkzeug wirkenden, weggebenden Aktor A_w und einem quer dazu wirkenden, weggebenden Aktor A_w besteht, um auch in dieser Querrichtung wirkende Vibrationen kompensieren zu können.
Der in der mittleren Reihe links gezeigte Hammer H ist mit einem weggebenden Aktor A_w versehen, der, wie schematisch dar gestellt, unmittelbar zwischen dem im Hammergehäuse befindlichen schwingungserregenden Hammerteil VQ (VQ = Vibrationsquelle), von dem die Vibration ausgeht, und den weiteren Teilen des Hammers H wirkt, so daß der Handgriff GR fest mit dem Hammergehäuse HG verbunden sein kann.
Die mittlere Ausführungsform in der mittleren Reihe entspricht in der Gesamtanordnung der vorstehend beschriebenen Ausführungsorm mit dem Unterschied, daß der Aktor ein kraftgebender Aktor A_k ist, der auf diese weiteren Teile des Hammers eine gesteuerte kompensierende Kraft ausübt, die der von dem schwingenden Teil VQ des Hammers H ausgehenden, auf diese einwirkenden Kraft entgegenwirkt.
Die linke Ausführungsform in der unteren Reihe ist eine der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit krafterregenden Aktor A_k entsprechende Variante, bei welcher die Führung des Hammergehäuses der linken Ausführungsform in der oberen Reihe entspricht und der Aktor A_k die Kraft kompensiert, die von der Führung her auf den Handgriff GR wirkt und diesen in Vibration versetzen möchte, so daß der Handgriff GR praktisch in Ruhe bleibt.
Die rechte Ausführungsform in der unteren Reihe entspricht der darüber gezeigten Ausführungsform in der mittleren Reihe mit dem Unterschied, daß zusätzlich ein krafterregender Aktor A_k zur Kompensation der quer zur Führungsrichtung auftretenden Kräfte vorgesehen ist, die von dem schwingenden oder vibrierenden Hammerteil VQ ausgehen und Schwingungen oder Vibrationen der weiteren Teile des Hammers H erregen möchten.
Die rechte Variante in der mittleren Reihe unterscheidet sich von allen anderen Ausführungsformen dadurch, daß das Griffstück des Handgriffs steuerbar formveränderlich gestaltet ist und die Formveränderung in die Vibrationen des Hammergehäuses HG kompensierender Weise abhängig von den auf das Griffstück vom Hammer her einwirkenden, auf eine bekannte Weise gemessenen Kräften gesteuert wird.

Claims

An einem Handgriff führbares Arbeitsgerät mit einem von einem integrierten Kraftantrieb angetriebenen Arbeitskörper zum schlagenden, stampfenden oder vibrierenden Beaufschlagen eines zu bearbeitenden Materials, insbesondere Stampfer, Vibrationsplatte oder Vibrationswalze zur Bodenverdichtung oder Hammer für Aufbruch- und/oder Bohrarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff durch mindestens ein einer Vibrationsübertragung auf ihn entgegenwirkendes, aktiv gesteuertes oder geregeltes Kompensationsglied (A1, A2; A_k, A_w), das in Abhängigkeit von der zu ihm übertragbaren, im und/ oder am Arbeitsgerät (H) entstehenden Vibration und von der mit der Hand aufgebrachten Halte- oder Andruckkraft eine kompensierende Kraft und/oder Bewegung in dem potentiellen Vibrationsübertragungsweg vom Entstehungsort (VQ) der Vibration zu ihm erzeugt, aktiv schwingungsgedämpft ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere, in dem potentiellen Vibrationsübertragungsweg seriell und/oder parallel zueinander wirkende, aktiv geregelte Kompensationsglieder (A1, A2; A_k, A_w).
Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in gleicher Richtung wirkend angeordnete Kompensationsglieder (A1, A2; A_k, A_w) parallel zueinander vorgesehen sind.
Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsglieder (A_k, A_w) in mindestens zwei verschiedenen Richtungen wirken und in den einzelnen Richtungen gesondert aktiv geregelt sind.
Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem potentiellen Vibrationsübertragungsweg auch passive Dämpfungsglieder (G1, G2) vorhanden sind.
Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Griffteil (GRT) des Handgriffs in Abhängigkeit von der zu ihm übertragbaren, im und/oder am Arbeitsgerät (H) entstehenden Vibration geregelt formveränderbar ist.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer als Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit gegen das Hammergehäuse (HG) abgefedertem Handgriff (GR), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hammergehäuse und dem Handgriff (GR) mindestens ein Aktor (A1, A2) angeordnet ist, der in Richtung der zur Führung des Hammers (H) stattfindenden Kraftübertragung schwingungsfähig ist und dessen Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von einem ersten, der Größe der Vibration des Hammergehäuses (HG) in dieser Richtung entsprechenden Meßsignal (I₁) und/oder einem zweiten, der Vibration des Handgriffs (GR) in dieser Richtung entsprechenden Meßsignal (I₂) von einer Regelungs- und Steuereinheit (RSE) in Gegenphase zur Vibration des Hammergehäuses (HG) gesteuert ist.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 7, dessen Handgriff (GR) über im gegenseitigen Abstand in Richtung quer zur Hammerlängsachse angeordnete Gelenke (G1, G2) mit dem Hammerghäuse (HG) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Aktor (A1, A2) zwischen einem Gelenk (G1, G2) und dem Hammergehäuse (HG) angeordnet ist.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Gelenk (G1, G2) und dem Hammergehäuse (HG) ein gemäß Anspruch 7 eingerichteter und gesteuerter Aktor (A1, A2) eingefügt ist.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (G 1, G2) starr an einem gemeinsamen Träger (T) angebracht sind, der über die Aktoren (A1, A2) an das Hammergehäuse (HG) angeschlossen ist.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren (A1, A2) als elektromagnetische Weggeber ausgeführt sind.
Aufbruch- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (G1, G2) in Grenzen elastisch derart ausgeführt sind, daß sie auch als passive, elastische Dämpfungsglieder in dem Vibrationsübertragungsweg vom Hammergehäuse (HG) zum Handgriff (GR) wirken.