WO2008058791A1

WO2008058791A1 - Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: WO2008058791A1
Application number: PCT/EP2007/059943
Authority: WO
Inventors: Thilo Henke; Holger Frank
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2008-05-22
Also published as: EP2091695A1; DE102006054189A1; US20100223760A1; RU2009122498A; CN101535009A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen (12) mit einem Handgriff (14), mit einer Dämpfungseinheit (16), die zumindest ein Dämpfungsmittel (18) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungsmittel (18) von einem rheologischen Dämpfungsmittel (18) gebildet ist.

Description

HandgriffschwingungsdämpfungsVorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handgriffschwingungsdämp- fungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Es ist bereits eine HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine bekannt, die eine Dämpfungseinheit mit zumindest einem Dämpfungsmittel aufweist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen mit einem Handgriff, mit einer Dämpfungseinheit, die zumindest ein Dämpfungsmittel aufweist.

Es wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungsmittel von einem rheologischen Dämpfungsmittel gebildet ist, wodurch besonders schnell und effektiv eine Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels beeinflusst werden kann, indem durch Änderung eines äußeren Parameters, beispielsweise ein Einwirken einer Kraft, eine sofortige Änderung eines inneren Parameters, insbesonde- re eines dämpfungsmittelspezifischen Parameters, wie vorzugsweise einer Fließeigenschaft bzw. eine Viskosität, erreicht werden kann. Zusätzlich ist die Dämpfungseigenschaft des rhe- ologischen Dämpfungsmittels innerhalb eines Kennfelds para- metrisierbar und somit innerhalb eines weiten Bereichs in seiner Dämpfungseigenschaft variierbar. In diesem Zusammenhang soll unter einem „rheologischen Dämpfungsmittel" insbesondere ein Dämpfungsmittel verstanden werden, bei dem mittels eines Einwirkens von beispielsweise äußeren Kräften, wie insbesondere eine Scherkraft, ein Anlegen eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes usw., eine unmittelbare Änderung einer inneren Struktur des Dämpfungsmittels bzw. eine Änderung einer Wechselwirkung von Dämpfungsmittelpartikeln untereinander erzielt werden kann. Die Änderung der inneren Struktur des Dämpfungsmittels bewirkt dabei vorzugs- weise eine Änderung eines Fließverhaltens, wie insbesondere eine Änderung einer Viskosität und beeinflusst eine Dämpfungskraft. Das Einwirken der äußeren Kräfte kann dabei manuell von einem Bediener gesteuert werden oder besonders vorteilhaft zumindest teilautomatisch über eine Steuer- oder Re- geleinheit eingestellt werden. Das rheologische Dämpfungsmittel ist vorzugsweise von einer Dämpfungsflüssigkeit, besonders bevorzugt von einer Suspension, insbesondere von einem Öl mit darin enthaltenen Polyurethanmolekülen, gebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Flüssigkeiten und/oder Materialien, wie beispielsweise ein Gel usw. in einer alternativen Ausgestal- tung der Erfindung jederzeit denkbar. Zweckmäßigerweise ist die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung innerhalb einer Handwerkzeugmaschine angeordnet, um einen Handgriff und insbesondere einen Bediener vor unerwünschten Schwingungen im Betrieb der Handwerkzeugmaschine zu schützen.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das rheologische Dämpfungsmittel von einem elektrorheologischen Dämpfungsmittel gebildet ist, wodurch konstruktiv einfach mittels eines AnIe- gens einer elektrischen Spannung bzw. eines Anlegens eines elektrischen Feldes eine Fließeigenschaft, wie insbesondere eine Viskosität, des elektrorheologischen Dämpfungsmittels variiert bzw. eingestellt werden kann.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Handgriffschwingungs- dämpfungsvorrichtung eine Recheneinheit aufweist, die zu einer zumindest teilautomatischen Anpassung des rheologischen Dämpfungsmittels an zumindest eine Anwendungssituation vorgesehen ist. Hierdurch kann besonders vorteilhaft ein hoher Be- dienkomfort für einen Bediener einer Handwerkzeugmaschine mit einer HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung und eine insbesondere schnelle Steuerung und/oder Regelung der Dämpfungseigenschaft, vorzugsweise im Bereich von Millisekunden, an die momentane Anwendungssituation erreicht werden. Dabei soll unter einer „Recheneinheit" eine Kontrolleinheit, eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit verstanden werden, wobei eine Recheneinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie Speichermitteln, gebildet sein kann. Eine konstruktiv einfache und insbesondere schnelle Anpassung an eine Anwendungssituation kann erreicht werden, wenn die Recheneinheit eine an das rheologische Dämpfungsmittel angelegte elektrische Spannung abhängig von zumindest einer Kenn- große variiert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit eine Sensoreinheit aufweist, die zur Erfassung zumindest einer Bewegungskenngröße vorgese- hen ist, wodurch eine vorteilhafte Sensierung einer Schwingungsbewegung, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine, und zudem eine vorteilhafte Abstimmung innerhalb der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung erreicht werden kann. Unter einer „Bewegungskenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße zur Erfassung einer Bewegung, insbesondere einer Schwingungsbewegung, mittels einer Wegänderung, einer Geschwindigkeitsänderung und/oder einer Beschleunigungsänderung verstanden werden .

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit eine konstante elektrische Spannung innerhalb zumindest eines Teilbereichs des rheologischen Dämpfungsmittels anlegt, wodurch eine vorteilhafte Steuerung einer Schwingungsdämpfung, insbesondere eine an ein Material eines zu bearbeitenden Werk- Stücks angepasste Schwingungsdämpfung entlang einer Dämpfungskennlinie, erzielt werden kann. Ein Wert der konstanten elektrischen Spannung und eines damit erzeugten elektrischen Felds kann dabei manuell von einem Bediener der Handwerkzeugmaschine oder besonders vorteilhaft zumindest teilautomatisch durch die Recheneinheit eingestellt werden. Vorzugsweise wird das elektrische Feld mittels eines Kondensators, insbesondere mittels eines zylinderförmigen Kondensators erzeugt, wobei das elektrische Feld im Wesentlichen auf den Teilbereich zwischen Kondensatorflächen beschränkt ist.

Ist eine Länge des Teilbereichs variabel einstellbar, so kann ein Dämpfungsverhalten des rheologischen Dämpfungsmittels mittels der variablen Länge geändert werden und eine Dämpfungseigenschaft vorteilhaft an ein Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine angepasst werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Länge des Teilbereichs mittels eines Bewegens zumindest einer elektrischen Ladungsfläche zum Anlegen der elektrischen Spannung variierbar ist. Hierbei kann der Teilbereich des rheologischen Dämp- fungsmittels mit angelegtem elektrischen Feld vergrößert oder verkleinert werden bzw. ein Dämpfungsverhalten des rheologischen Dämpfungsmittels vorteilhaft an eine momentane Schwingungssituation angepasst werden, insbesondere bei ineinander verschiebbaren Röhren bzw. Zylindern eines Kondensators, wie beispielsweise eines zylinderförmigen Kondensators.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest ein Federmittel aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel in einer parallelen Anordnung geschaltet ist. Damit kann eine vorteilhafte und besonders effektive Schwingungsentkopplung eines Handgriffs von einer Handwerkzeugmaschine mittels Dämpfung und gleichzeitiger Federung erreicht werden.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit zumindest ein Federmittel aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel in einer seriellen Anordnung geschaltet ist, wodurch eine vorteilhafte nacheinander geschaltete Filterung von Schwingungen zur Schwingungsdämpfung erreicht werden kann. Zudem kann bei Schwingungen mit einem großen Impuls- Übertrag eine besonders effektive Schwingungsdämpfung mittels der seriellen Anordnung erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren mit einer HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen mit einem Handgriff, vorgeschlagen, wobei eine Dämpfungseigenschaft eines rheolo- gischen Dämpfungsmittels variiert wird, wodurch besonders schnell und effektiv eine Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels beeinflusst werden kann, indem durch Änderung eines äußeren Parameters, beispielsweise ein Einwirken einer Kraft, eine sofortige Änderung eines inneren Parameters, insbesondere eines dämpfungsmittelspezifischen Parameters, wie vorzugsweise einer Fließeigenschaft bzw. eine Viskosität, erreicht werden kann. Zusätzlich ist die Dämpfungseigenschaft des rhe- ologischen Dämpfungsmittels innerhalb eines Kennfelds para- metrisierbar und somit innerhalb eines weiten Bereichs in seiner Dämpfungseigenschaft variierbar. Das Einwirken der äußeren Kräfte kann dabei manuell von einem Bediener gesteuert werden oder besonders vorteilhaft zumindest teilautomatisch über eine Steuer- und/oder Regeleinheit eingestellt werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine elektrische Spannung in zumindest einem Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels abhängig von einer Bewegungskenngröße variiert wird, wodurch eine insbesondere schnelle Anpassung an eine Anwendungssituation erreicht werden kann. Vorzugsweise wird die elektrische Spannung von einer Recheneinheit eingestellt, so dass zusätzlich ein hoher Bedienkomfort für einen Bediener einer Handwerkzeugmaschine mit einer Handgriffschwingungs- dämpfungsvorrichtung erreicht werden kann.

Eine vorteilhafte Steuerung einer Schwingungsdämpfung, insbesondere eine an ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste Schwingungsdämpfung entlang einer Dämpfungskennlinie, kann erzielt werden, wenn eine konstante elektrische Spannung in zumindest einem Teilbereich des rheo- logischen Dämpfungsmittels angelegt wird. Die konstante elektrische Spannung und ein damit erzeugtes elektrisches Feld kann dabei manuell von einem Bediener der Handwerkzeugmaschine oder besonders vorteilhaft zumindest teilautomatisch durch die Recheneinheit eingestellt werden. Vorzugsweise wird das elektrische Feld mittels eines Kondensators, insbesondere mittels eines zylinderförmigen Kondensators erzeugt, wobei das elektrische Feld im Wesentlichen auf den Teilbereich zwischen Kondensatorflächen beschränkt ist.

Wird der Teilbereich mit der konstanten elektrischen Spannung in seiner Länge variiert, so kann ein Dämpfungsverhalten des rheologischen Dämpfungsmittels variiert werden und eine Dämpfungseigenschaft vorteilhaft von einem Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine abhängig eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Länge des Teilbereichs mittels eines Bewe- gens zumindest einer elektrischen Ladungsfläche zum Anlegen der elektrischen Spannung variiert, wie beispielsweise bei ineinander verschiebbaren Röhren bzw. Zylindern eines Konden- sators, insbesondere eines zylinderförmigen Kondensators, und so kann der Teilbereich des rheologischen Dämpfungsmittels mit angelegtem elektrischen Feld vergrößert oder verkleinert werden bzw. ein Dämpfungsverhalten des rheologischen Dämpfungsmittels geändert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Schwingungsdämpfung anhand einer Materialerkennung eingestellt wird, wodurch eine an ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste Schwingungsdämpfung im rheologischen Dämpfungsmittel erzielt werden kann. Die Materialerkennung der Handgriffschwingungsdämpfungsvor- richtung kann dabei manuell von einem Bediener einstellbar sein und/oder besonders vorteilhaft mittels einer zumindest teilautomatischen Materialerkennung zu Beginn eines Arbeitsvorgangs erfolgen. Vorzugsweise erkennt die Handgriffschwin- gungsdämpfungsvorrichtung bzw. die Recheneinheit im Betrieb der Handwerkzeugmaschine das Material des zu bearbeitenden Werkstücks anhand eines Schwingungsbilds bzw. eines Vibrationsbilds und entscheidet automatisch über eine vorteilhafte Dämpfungsstrategie zur Schwingungsdämpfung des Handgriffs von der Handwerkzeugmaschine.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen . gen :

Fig. 1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Handgriffschwingungsdämpfungsvor- richtung in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 ein rheologisches Dämpfungsmittel der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung in einer parallelen Anordnung mit einer Feder,

Fig. 3 das rheologische Dämpfungsmittel in einer zu Figur 2 alternativen parallelen Anordnung mit einer Feder,

Fig. 4 das rheologische Dämpfungsmittel in einer seriellen Anordnung mit einer Feder,

Fig. 5 das elektrorheologische Dämpfungsmittel der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung,

Fig. 6a die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung mit einem Wegsensor,

Fig. 6b eine Spannungskennlinie des Wegsensors in Abhängigkeit einer Zeit, Fig. 7a die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung mit einem Beschleunigungssensor im Handgriff, Fig. 7b die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung mit dem Beschleunigungssensor in der Handwerkzeugmaschine, Fig. 7c eine Spannungskennlinie des Beschleunigungssensors in Abhängigkeit einer Zeit,

Fig. 8a ein zu Figur 5 alternatives elektrorheologi- sches Dämpfungsmittel in einer ersten Dämpfungsposition Fig. 8b das elektrorheologische Dämpfungsmittel aus

Figur 8a in einer zweiten Dämpfungsposition, Fig. 9a eine Darstellung einer überdeckenden Länge des elektrorheologischen Dämpfungsmittels aus Figur 8 in Abhängigkeit einer Zeit und

Fig. 9b eine Darstellung einer resultierenden Gegenkraft des elektrorheologischen Dämpfungsmittels aus Figur 8 in Abhängigkeit der Zeit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Handwerkzeugmaschine 12 mit einer erfindungsgemäßen HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 und einem nicht näher dargestellten drehenden und/oder schlagenden Antrieb für eine Werkzeugaufnahme 38 bzw. ein in der Werkzeugaufnahme 38 befindliches Werkzeug dargestellt. Die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 ist Teil eines von einem Haupthandgriff gebildeten Handgriffs 14 und zusammen mit diesem an einer der Werkzeugaufnahme 38 abgewandten Seite 40 eines Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 der Hand- Werkzeugmaschine 12 angeordnet. Mittels des Haupthandgriffs wird im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 eine Kraft des Bedieners auf den Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 übertragen. An einer der Werkzeugaufnahme 38 zugewandten Seite 44 des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 weist dieser einen Zusatzhandgriff 46 auf, wobei der Zusatzhandgriff 46 im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 zu einer Führung der Handwerkzeugmaschine 12 durch einen Bediener vorgesehen ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Handgriffschwingungs- dämpfungsvorrichtung 10 an weiteren, dem Fachmann als sinn- voll erscheinenden Handwerkzeugmaschinen 12 anzuordnen. Zur Dämpfung von Schwingungen und Vibrationen, die im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 hervorgerufen werden, weist die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 eine Dämpfungseinheit 16 auf. In den schematisch dargestellten Figuren 2 bis 4 weist die Dämpfungseinheit 16 ein elektrorheologisches Dämpfungsmittel 18 mit einer elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66, ein als Federmittel 34, 36 ausgebildetes Dämpfungsmittel und eine elektrische Spannungseinheit 48 auf. Die elektrorheologische Dämpfungsflüssigkeit 66 ist dabei von einem mit Polyurethanmolekülen enthaltenen Öl gebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Dämpfungsmittel 18 in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung denkbar, wie beispielsweise ein magnetorheologisches Dämpfungsmittel usw.

Das elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 und das Federmittel 34 sind in einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 parallel zueinander angeordnet (Figuren 2 und 3) . Mittels der parallelen An- Ordnung werden Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12 bei einem Schwingungsdämpfungsvorgang in der Handgriffschwin- gungsdämpfungsvorrichtung 10 gleichzeitig gedämpft und gefedert und so wird eine maximale Schwingungsentkopplung des Handgriffs 14 von dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 er- reicht. In einer zu Figur 2 alternativen Anordnung der Erfindung ist in Figur 3 der Handgriff 14 zusätzlich zur parallelen Anordnung des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 und des Federmittels 34 noch über eine axial bewegbare Führung 50 des Handgriffs 14 mit dem Handwerkzeugmaschinengrund- körper 42 verbunden. Die Führung 50 ist dabei parallel zur parallelen Anordnung des elektrorheologischen Dämpfungsmit- tels 18 mit dem Federmittel 34 geschaltet und gleicht dabei Bewegungen des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem Handgriff aus, die sich axial entlang einer Bearbeitungsachse 52 erstrecken. Des Weiteren ist in Figur 4 eine zu den Figuren 2 und 3 alternative Anordnung des elektrorheologi- schen Dämpfungsmittels 18 zusammen mit dem Federmittel 36 dargestellt, in der das elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 mit dem Federmittel in Reihe geschaltet ist.

In Figur 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt des elektrorheolo- gischen Dämpfungsmittels 18 dargestellt, das auf einer Wirkungsweise eines hydraulischen Dämpfers beruht. Hierzu um- fasst das elektrorheologische Dämpfungsmittel 18 einen an den Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 gekoppelten Kolben 54 und einen an den Handgriff 14 gekoppelten Zylinder 56, die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Der Kolben 54 wird innerhalb des Zylinders 56 durch eine Kolbenführung 58 entlang einer Achse 60, die parallel zu einer Haupterstreckungs- richtung 62 des Zylinders 56 ist, bewegt. Zudem bilden der Zylinder 56 eine positive Ladungsfläche 30 und der Kolben 54 eine negative Ladungsfläche 32 der von einem zylinderförmigen Kondensator 64 ausgebildeten elektrischen Spannungseinheit 48. Mittels der elektrischen Spannungseinheit 48 wird im Betrieb der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 bzw. der Handwerkzeugmaschine 12 eine elektrische Spannung bzw. ein elektrisches Feld innerhalb eines Teilbereichs 26 der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 angelegt. Der Kolben 54 weist eine zylinderförmige Form auf, so dass sich der Teilbereich 26 auf einen Spalt zwischen einer Zylinder- mantelfläche des Kolbens 54 und einer radial nach außen gegenüberliegenden Zylindermantelfläche des Zylinders 56 be- schränkt. Mittels der Kolbenführung 58, die eine stabile Ausrichtung und Bewegung des Kolbens 54 entlang der Achse 60 innerhalb des Zylinders 56 gewährleistet, wird ein Abstand zwischen dem Kolben 54 und dem Zylinder 56 nahezu konstant gehalten und ein unerwünschter Kontakt des Kolbens 54 mit dem Zylinder 56 und damit eine unerwünschte Entladung des zylinderförmigen Kondensators 64 vermieden.

Mittels der angelegten elektrischen Spannung bzw. dem ange- legten elektrischen Feld wird innerhalb des Teilbereichs 26 eine Ausrichtung bzw. eine Verkettung der Polyurethanmoleküle beeinflusst, die sich auf ein Fließverhalten bzw. eine Viskosität der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 auswirkt. Mit der angelegten elektrischen Spannung nimmt die Ausrichtung der Moleküle zu und damit auch die Viskosität bzw. ein hydraulischer Widerstand der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 im Teilbereich 26. Damit einhergehend nimmt eine Dämpfungseigenschaft in Form einer Dämpfungskraft der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 zu.

Des Weiteren umfasst die Handgriffschwingungsdämpfungsvor- richtung 10 eine Recheneinheit 20, die zumindest teilweise zu einer automatischen Anpassung an eine Anwendungssituation der Handwerkzeugmaschine 12 vorgesehen ist (Figuren 6a, 7a und 7b) . Mittels der Recheneinheit 20 wird die angelegte elektrische Spannung bzw. das elektrische Feld im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 abhängig von einer Kenngröße schnell und reversibel variiert. Hierzu umfasst die Recheneinheit 20 eine Sensoreinheit 22, 24 und eine Steuer- und Regeleinheit 68. Die Sensoreinheit 22, 24 erfasst innerhalb der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 eine Bewegungskenngröße, anhand derer über die Steuer- und Regeleinheit 68 die erforderliche Dämpfungseigenschaft in Form einer elektrischen Spannung in der elektrischen Spannungseinheit 48 eingestellt wird. Die Bewegungskenngröße wird dabei in Abhängigkeit eines Wegparameters, eines Geschwindigkeitsparameters oder eines

Beschleunigungsparameters einer relativen Schwingungsbewegung des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem Handgriff 14 bestimmt.

Zur Sensierung eines relativen Wegparameters ist die Sensoreinheit 22 in Figur 6a von einem Wegsensor gebildet, der eine relative Bewegung zwischen dem Handwerkzeugmaschinengrundkör- per 42 und dem Handgriff 14 anhand eines sich ändernden Abstands ermittelt. Anhand der sensierten Bewegungskenngröße wird mittels der Recheneinheit 20 die zur Dämpfung des Handgriffs 14 erforderliche Spannung in der elektrischen Spannungseinheit 48 über eine Regelung und/oder Steuerung eingestellt. Hierzu weist die Recheneinheit 20 zusätzlich eine Kennfeldspeichereinheit 70 auf, in der die sensierten Kenn- großen der Sensoreinheit 22 mit in der Kennfeldspeichereinheit 70 gespeicherten Kennlinien bzw. einem gespeicherten Kennfeld der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 verglichen werden. Anhand der gespeicherten Daten wird die einzustellende elektrische Spannung an der elektrorheologi- sehen Dämpfungsflüssigkeit 66 besonders schnell ermittelt und die Dämpfungseigenschaft bzw. die Dämpfungskraft der elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66 wird bestmöglich an eine Amplitude und/oder Frequenz der in dem Handwerkzeugma- schinengrundkörper 42 erzeugten Schwingungen angepasst. In Figur 6b ist ein Verlauf einer einstellbaren elektrischen Spannung U von der sensierten Bewegungskenngröße in Form eines Wegparameters x dargestellt, wobei die Spannung U proportional zu dem sensierten Wegparameter x ist. Der Wegparameter x entspricht dabei einer Amplitude einer Schwingung des Hand- werkzeugmaschinengrundkörpers 42, so dass bei einer starken Schwingung mit großer Amplitude, was einem großen Wegparameter x entspricht, eine große Spannung U in dem Teilbereich 26 des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 von der Steuer- und Regeleinheit 68 angelegt wird und somit eine der Schwingung angepasste große Dämpfungskraft wegparameterabhängig in der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erzeugt wird. Da der Wegparameter x der Schwingungsbewegung sich in Abhängigkeit einer Zeit ändert, so wird mittels der schnellen An- passung des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 durch die Recheneinheit innerhalb Millisekunden auch die Spannung U in Abhängigkeit der Zeit variiert und somit die Dämpfungskraft einer momentanen Schwingungsbewegung angepasst.

In einer zu Figur 6a alternativen Ausgestaltung der Sensoreinheit 22 als Wegsensor ist in den Figuren 7a, 7b die von einem Beschleunigungssensor gebildete Sensoreinheit 24 dargestellt. Der Beschleunigungssensor ist dabei in dem Handgriff 14 der Handwerkzeugmaschine 12 angeordnet (Figur 7a) oder al- ternativ hierzu in dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 (Figur 7b) . Hierbei wird eine Beschleunigung während einer Schwingung des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 bzw. einer relativen Bewegung zwischen dem Handgriff 14 und dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 sensiert und in einer analogen Vorgehensweise zur Ausgestaltung der Sensoreinheit 22 mit einem Wegsensor (Figur 6a) eine in dem elektrorheolo- gischen Dämpfungsmittel 18 anzulegende elektrische Spannung über die Steuer- und Regeleinheit 68 zusammen mit der Kenn- feldspeichereinheit 70 ermittelt.

In Figur 7c ist ein Verlauf einer einstellbaren elektrischen Spannung U von der sensierten Bewegungskenngröße in Form eines Beschleunigungsparameters a dargestellt, wobei die Spannung U mit dem sensierten Beschleunigungsparameter a zunimmt. Bei großen Beschleunigungen, wie beispielsweise bei hohen Frequenzen der von dem Handwerkzeugmaschinengrundkörper 42 erzeugten Schwingungen, wird von der Steuer- und Regeleinheit 68 eine entsprechende große Spannung U innerhalb des Teilbereichs 26 des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 be- schleunigungsparameterabhängig angelegt und es wird eine der Schwingung angepasste große Dämpfungskraft in der Handgriffschwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erzeugt. Der Beschleunigungsparameter a ändert sich mit der Schwingungsbewegung in Abhängigkeit der Zeit, so dass in einer analogen Vorgehensweise zu Figur 6b bzw. zur Einstellung der Dämpfungskraft mit einem Wegsensor die Spannung U in Abhängigkeit der Zeit variiert und somit die Dämpfungskraft einer momentanen Schwingungsbewegung angepasst wird.

Eine Anpassung der elektrischen Spannung an die momentane An- Wendungssituation erfolgt mittels der Steuer- und Regeleinheit 68. Dabei besteht für einen Bediener der Handwerkzeugmaschine 12 die Möglichkeit, ein Dämpfungsverhalten der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 über einen Regelkreis oder einen Steuerkreis der Steuer- und Regeleinheit 68 einzu- stellen. Wird das Dämpfungsverhalten über den Steuerkreis eingestellt, kann der Bediener zwischen einer manuellen, durch den Bediener einstellbaren Steuerung oder einer automatischen Steuerung durch die Steuer- und Regeleinheit 68 wählen. Bei der manuellen Steuerung gibt der Bediener über ein nicht näher dargestelltes Betätigungsmittel an der Handwerk- zeugmaschine 12 der Steuer- und Regeleinheit 68 ein zu steuerndes und in der Steuer- und Regeleinheit 68 bzw. in der Kennfeldspeichereinheit 70 voreingestelltes Dämpfungsverhalten vor, das der Bediener beispielsweise anhand eines Materials eines zu bearbeitenden Werkstücks bestimmt. Mittels des voreingestellten Dämpfungsverhaltens werden die Schwingungen der Handwerkzeugmaschine 12 annäherungsweise über die HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 gedämpft.

Bei der automatischen Steuerung des Dämpfungsverhaltens er- folgt der Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 zunächst ungedämpft, so dass mittels der Recheneinheit 20 anhand eines Vibrationsbildes auf eine Materialeigenschaft bzw. auf ein Material des zu bearbeitenden Werkstücks geschlossen wird. Mittels der Materialeigenschaft bzw. des Materials des zu be- arbeitenden Werkstücks wird von der Recheneinheit eine Dämpfungsstrategie anhand in der Kennfeldspeichereinheit 70 gespeicherter Kennlinien entwickelt. Das Dämpfungsverhalten der Dämpfungsstrategie ist dabei an dem Schwingungsbild des zu bearbeitenden Materials und/oder Werkstücks abgestimmt. Mit- tels der Steuerung durch die Steuer- und Regeleinheit 68 wird eine schnelle Steuerung des Dämpfungsverhaltens in dem elek- trorheologischen Dämpfungsmittel 18 anhand der entwickelten Dämpfungsstrategie erzielt.

Erfolgt die Schwingungsdämpfung über den Regelkreis, wird damit eine von der Amplitude und/oder der Frequenz der erzeug- ten Schwingungen abhängige Dämpfungskraft im elektrorheologi- schen Dämpfungsmittel eingestellt. Mittels der adaptiven Regelung wird das Dämpfungsverhalten durch die Sensoreinheit 22, 24 und die Steuer- und Regeleinheit 68 ständig einer ak- tuellen Anwendungssituation bzw. Schwingungssituation ange- passt und dadurch eine effiziente und effektive Schwingungsdämpfung erreicht. In einer weiteren Regelungsvariante ist es für einen Bediener möglich, die Regelung nur in bestimmten Zeitabständen zur Kontrolle der manuellen oder automatischen Steuerung zu nutzen.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 ist ein Teilbereich 26 einer elektrorheologischen Dämpfungsflüssigkeit 66, in dem eine elektrische Spannung bzw. ein elektrisches Feld angelegt wird, in seiner Länge L variierbar. Hierbei wird eine konstante elektrische Spannung innerhalb des Teilbereichs 26 mittels der Recheneinheit 20 angelegt, so dass ein unterschiedliches und einer Anwendungssituation der Handwerkzeug- maschine 12 angepasstes Dämpfungsverhalten über die variierbare Länge L des Teilbereichs 26 eingestellt wird. Die variable Länge L des Teilbereichs 26 resultiert aus einer relativen Bewegung entlang einer Achse 60 beider Ladungsflächen 30, 32 eines zylinderförmigen Kondensators 64 zueinander, die durch eine Schwingungsbewegung des Handwerkzeugmaschinen- grundkörpers 42 gegenüber dem Handgriff 14 hervorgerufen wird.

Um eine variable Länge L des Teilbereichs 26 bei einer rela- tiven Bewegung der beiden Ladungsflächen 30, 32 zueinander zu erreichen, ist ein negativ geladener und an den Handwerkzeug- maschinengrundkörper 42 gekoppelter Kolben 54 des zylinderförmig ausgebildeten Kondensators 64 zylinderförmig ausgebildet. Die Länge L des sich überdeckenden Teilbereichs 26 der beiden Ladungsflächen 30, 32 wird mittels des Schwingungsver- haltens der Handwerkzeugmaschine 12 bzw. des Handwerkzeugma- schinengrundkörpers 42 und somit das Dämpfungsverhalten der Dämpfungseinheit beeinflusst, indem sich der zylinderförmige Kolben 54 abhängig von einem momentanen Schwingungsverhalten des Handwerkzeugmaschinengrundkörpers 42 unterschiedlich weit in einen positiv geladenen und an den Handgriff 14 gekoppelten Zylinder 56 hinein erstreckt. Bei starken Schwingungen mit großer Amplitude wird durch die Schwingung der zylinderförmige Kolben 54 in den Zylinder 56 des zylinderförmigen Kondensators 64 gedrückt und eine Länge L des sich überde- ckenden Teilbereichs 26 der beiden Ladungsflächen 30, 32 vergrößert sich (Figur 8b) .

In Figur 9a ist ein Verlauf der sich überdeckenden Länge L der beiden Ladungsflächen 30, 32 über eine Zeit t darge- stellt. Ausgehend von einer überdeckenden Länge Lo in einem Ruhezustand der HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung 10 variiert die Länge L mit dem Schwingungsverhalten des Hand- werkzeugmaschinengrundkörpers 42 gegenüber dem Handgriff 14 und nimmt dementsprechend mit dem Schwingungsverhalten zu oder ab. Da sich mit der überdeckenden Länge L eine wirksame Fläche der beiden Ladungsflächen 30, 32 ändert, variiert mit der wirksamen Fläche der Länge eine Dämpfungskraft F des elektrorheologischen Dämpfungsmittels 18 (Figur 9b) .

Claims

Ansprüche

1. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen (12) mit einem Handgriff (14), mit einer Dämpfungseinheit (16), die zumindest ein Dämpfungsmittel (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmittel (18) von einem rheologischen Dämpfungsmittel (18) gebildet ist.

2. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rheologische Dämpfungsmittel (18) von einem elektrorheologischen Dämpfungsmittel (18) gebildet ist.

3. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit (20), die zu einer zumindest teilautomatischen Anpassung des rheologischen Dämpfungsmittels (18) an zumindest eine Anwendungssituation vorgesehen ist.

4. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (20) eine angelegte elektrische Spannung abhängig von zumindest einer Kenngröße variiert.

5. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (20) eine Sensoreinheit (22, 24) aufweist, die zur Erfassung zumindest einer Bewegungskenngröße vorgesehen ist.

6. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (20) eine konstante elektrische Spannung in- nerhalb zumindest eines Teilbereichs (26) des rheologi- schen Dämpfungsmittels (18) anlegt.

7. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) des Teilbereichs (26) variabel einstellbar ist.

8. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Teilbereichs (26) mittels eines Bewegens zumindest einer elektrischen Ladungsfläche (30, 32) zum Anlegen der elektrischen Spannung variierbar ist.

9. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (16) zumindest ein Federmittel (34) aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel (18) in einer parallelen Anordnung geschaltet ist.

10. HandgriffSchwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (16) zumindest ein Federmittel (36) aufweist, das mit dem rheologischen Dämpfungsmittel (18) in einer seriellen Anordnung geschaltet ist.

11. Verfahren mit einer Handgriffschwingungsdämpfungsvor- richtung, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen (12) mit einem Handgriff (14), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass eine Dämpfungseigenschaft eines rheologischen Dämpfungsmittels (18) variiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Spannung in zumindest einem Teilbereich (26) des rheologischen Dämpfungsmittels (18) abhängig von einer Bewegungskenngröße variiert wird.

13. Verfahren zumindest nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine konstante elektrische

Spannung in zumindest einem Teilbereich (26) des rheologischen Dämpfungsmittels (18) angelegt wird.

14. Verfahren zumindest nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Teilbereich (26) mit der konstanten elektrischen Spannung in seiner Länge (L) variiert wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwingungsdämpfung anhand ei- ner Materialerkennung eingestellt wird.

16. Verfahren zumindest nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialerkennung automatisch zu Beginn eines Arbeitsprozesses erfolgt.