DE10052447A1 - Schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät - Google Patents
Schlagendes ElektrohandwerkzeuggerätInfo
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Abstract
Ein Elektrohandwerkzeuggerät (2) für ein zumindest teilweise längs einer Werkzeugachse (A) schlagendes Werkzeug mit einem Vibrationserzeugungsmittel (6) und einem längs der Vibrationsrichtung (z) begrenzt beweglichen Handgriff (3), welcher in Kontakt mit einer, längs eine Gegenbewegung zur Kompensation der Vibration (11) ausführenden, Kontaktfläche (4) zumindest einer rotierenden Kurvenscheibe (5) steht.
Description
Die Erfindung bezeichnet ein zumindest teilweise schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät
wie einen Meisselhammer mit einer Baugruppe zur Vibrationsverringerung am Handgriff.
Durch die zweckentsprechende Wechselwirkung mit einem Werkstück eines durch die
Gravitation und den Nutzer über den Handgriff druckseitig vorbelasteten und vom Elektro
handwerkzeuggerät axial überlagernd, schlagend angetriebenen Werkzeugs führt der
Handgriff axiale Schwingungen aus, die möglichst vollständig zu unterbinden sind. Diese
setzt sich aus dem Rücksprung des Werkzeugs, dem Rückstoss des Schlagwerkes und der
Vibration der unausgewuchteten Exzentermasse zusammen, welche jeweils periodisch zur
Schlagfrequenz sind.
Nach der DE 38 39 207 ist ein drehbar beweglicher Handgriff eines Meisselhammers federnd
druckbelastet vorgespannt, wodurch passiv kraftgesteuert die Vibrationsamplituden im
Handgriff reduziert werden.
Nach der DE 35 05 181 weist ein Meisselhammer einen begrenzt beweglich federnd druckbe
lastet vorgespannten Handgriff auf, wobei der Handgriff mit einer mit dem Antrieb verbunde
nen Kontaktfläche, welche durch Federn passiv druckgesteuert gelagert ist, in Kontakt steht.
Nach der US 4616716 wird die Vibration eines Meisselhammers durch die Trägheit synchron
rotierender, exzentrischer Massen aktiv dynamisch reduziert.
Nach der DE 35 21 808 wird in dem beweglichen Bereich über mit Gleichstrom geregelte
Tauchspulen eine nahezu konstante Gegenkraft auf den begrenzt beweglichen, druckbelas
teten Handgriff elektromagnetisch erzeugt, damit im Resultat eine konstante Kraft am
Handgriff angreift. Zum Lageausgleich des Handgriffs des Handwerkzeuggerätes erfolgt eine
integrale Regelung des Abstands, welcher über Sensoren gemessen wird, vom Handgriff
zum Gehäuse. Somit werden auch Führungskräfte des Nutzers abgeschwächt auf das
Handwerkzeuggerät übertragen.
Nach der DE 196 46 622 wird die Gegenkraft auf den druckbelasteten Handgriff oder die
Position von diesem mikrocontrollergesteuert elektromagnetisch über krafterzeugende
Tauchspulen geregelt, wodurch die über Sensoren ermittelte Vibration des Handgriffs durch
direkt erregte Gegenschwingungen kompensiert und somit aktiv ausgeregelt werden.
Derartige servoelektronische Regelungen zur Simulierung einer hinreichend feinen
Wegsteuerung sind konstruktiv sehr aufwendig und somit kostenintensiv.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer einfachen Realisierung einer Baugruppe zur
aktiven Vibrationsverringerung am Handgriff.
Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im wesentlichen steht der in Vibrationsrichtung längs der Werkzeugachse bezüglich des
Gehäuses eines zumindest schlagenden Elektrohandwerkzeuggerätes begrenzt bewegliche
Handgriff in Kontakt mit einer, längs eine Gegenbewegung zur Kompensation der Vibration
ausführenden, Kontaktfläche zumindest einer rotierenden Kurvenscheibe.
Alle drei wesentlichen Ursachen für die Vibrationen des Handgriffs sind im wesentlichen
frequenz- und phasenstarr mit der Rotationsfrequenz des Vibrationserzeugungsmittels
verbunden. Somit wird die relative Lage des Handgriffs zum Gehäuse über die Kontaktfläche
geführt, wodurch bei geeigneter, periodisch fixierter, Wegsteuerfunktion der rotierenden
Kurvenscheibe zum Ausgleich der Vibrationen der Handgriff bezüglich des Nutzers in Ruhe
bleibt. Führungskräfte des Nutzers werden somit direkt und ohne Abschwächung auf das
Handwerkzeuggerät übertragen.
Vorteilhaft ist die Wegsteuerfunktion als Funktion des radialen Abstands der Kontaktfläche
von der Drehachse bezüglich des Drehwinkels kodiert.
Vorteilhaft entspricht eine Schlagperiode einer Umdrehung der Kurvenscheibe, wodurch auf
dessen Umfang die Wegsteuerfunktion mit maximaler Genauigkeit eingeschrieben werden
kann.
Vorteilhaft ist die Rotation der Kurvenscheibe mit einem als Vibrationserzeugungsmittel
ausgebildeten Exzenter zum Antrieb eines Erregerkolbens über ein Pleuel synchronisiert,
wobei der Exzenter weiter vorteilhaft koaxial mit dieser gelagert und weiter vorteilhaft mit
dieser eine starre Einheit ausbildet.
Alternativ vorteilhaft wird an einer beliebigen Stelle im Antriebsstrang der Kurvenscheibe ein
Phasenkorrekturmittel zwischengeschaltet, wodurch regelbar die Phase zum
Vibrationserzeugungsmittel korrigierbar ist, indem das Phasenkorrekturmittel elektronisch
von einem Mikrocontroller angesteuert wird, welche die im Gehäuse des Vibrationserzeu
gungsmittels und/oder am Handgriff gemessene, resultierende Vibration über einen
Regelkreis minimiert. Das Phasenkorrekturmittel selbst ist weiter vorteilhaft als steuerbare
mechanische Rutschkupplung oder als elektrische Rotationsschwingspule ausgeführt.
Alternativ vorteilhaft wird die Kurvenscheibe unabhängig vom Vibrationserzeugungsmittel
über einen elektrischen Kurvenscheibenantrieb angetrieben, welcher vom regelnden
Mikrocontroller gesteuert wird.
Vorteilhaft ist der zur Wegsteuerung über die Kontaktfläche notwendige ständige Kontakt
über eine Feder sichergestellt, welche den Handgriff zur Kurvenscheibe zugbelastet
vorspannt.
Vorteilhaft wird der Kontakt des Handgriffs mit der Kontaktfläche der Kurvenscheibe als
Linienkontakt über ein längs drehbares Abtastrad ausgeführt, dessen Achse mit dem
Handgriff fest verbunden ist. Weiter vorteilhaft ist das Abtastrad als Wälzlager ausgeführt.
Vorteilhaft ist der Handgriff nur in Schlagrichtung linear oder, mittels einer von der Schlag
achse radial versetzten Handgriffdrehachse, schwenkbar beweglich gelagert, wodurch
vermittelt über den in Schlagrichtung axialen Zwang prinzipiell eine Kurvenscheibe zur
Erzielung der Wegsteuerung ausreicht. Weiter vorteilhaft sind zwei Kurvenscheiben vorhan
den, welche jeweils einem der beiden Krafteinleitungspunkte eines im wesentlichen U-
förmigen Handgriffs zugeordnet sind.
Vorteilhaft sind weitere übliche Massnahmen zur passiven Vibrationsreduzierung am
Handgriff, bspw. die Verwendung von viscoelastischen Materialen bei der Befestigung
und/oder dem Aufbau des Handgriffs zur passiven Schwingungsdämpfung, mit der
erfinderischen Lösung kombiniert.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
Fig. 1 als schlagendes Elektrohandwerkzeuggerät
Fig. 2 als Funktionsprinzip
Fig. 3 als geregelte Variante mit Phasenkorrekturmittel
Fig. 4 als geregelte Variante mit Kurvenscheibenantrieb
Nach Fig. 1 steht ein in Vibrationsrichtung z längs einer Werkzeugachse A begrenzt bezüg
lich eines Gehäuses 1 eines zumindest schlagenden Elektrohandwerkzeuggerätes 2
beweglicher Handgriff 3 in Kontakt mit einer, längs einer Gegenbewegung zur Kompensation
der Vibration ausführenden, Kontaktfläche 4 einer rotierenden Kurvenscheibe 5, welches mit
einem Vibrationserzeugungsmittels 6 in Form eines Exzenters synchronisiert ist, welcher
koaxial mit dieser gelagert ist und mit dieser eine starre Einheit als Welle ausbildet. Der zur
Wegsteuerung über die Kontaktfläche 4 notwendige ständige Kontakt ist über eine Feder 7
sichergestellt, welche den Handgriff 3 zur Kurvenscheibe 5 zugbelastet vorspannt. Der
Kontakt des Handgriffs 3 mit der Kontaktfläche 4 der Kurvenscheibe 5 ist als Linienkontakt
über ein parallel drehbares Abtastrad 8 in Form eines Wälzlagers ausgeführt, dessen Achse
B mit dem Handgriff 3 fest verbunden ist. Weiter vorteilhaft ist das Abtastrad 8. Der Handgriff
3 ist über Führungen 9 nur in Schlagrichtung z linear beweglich gelagert. Die beiden
Kurvenscheiben 5, 5' sind jeweils einem der beiden Krafteinleitungspunkte 10, 10' des im
wesentlichen U-förmigen, mit viscoelastischem Material verbundenen, Handgriffs 3 zugeord
net.
Nach Fig. 2 führt das Gehäuses 1 mit der Rotationsfrequenz des Vibrationserzeugungsmit
tels frequenz- und phasenstarr verbundene Vibrationen 11 aus. Die relative Lage des
Handgriffs 3 zum Gehäuse 1 ist über den radialen Abstand der Kontaktfläche 4 der Kurven
scheibe 5 bestimmt. Zur Kompensation der Vibrationen 11 ist deren über viele Schlagperio
den gemittelter Kurvenverlauf als geeignet gewählte Wegsteuerfunktion der rotierenden
Kurvenscheibe 5 periodisch fixiert kodiert. Die Wegsteuerfunktion ist als Funktion des
radialen Abstands der Kontaktfläche 4 von der Drehachse der Kurvenscheibe 5 bezüglich
des Drehwinkels α kodiert. Eine Schlagperiode entspricht einer Umdrehung der Kurven
scheibe 5. Der über das Abtastrad 8 mit der Kontaktfläche 4 der Kurvenscheibe 5 in Kontakt
stehende Handgriff 3 bleibt somit bezüglich des nicht dargestellten Nutzers in Ruhe.
Nach Fig. 3 ist im Antriebsstrang vom Vibrationserzeugungsmittel 6 zwischen der
Kurvenscheibe 5 ein als steuerbare mechanische Rutschkupplung ausgeführtes
Phasenkorrekturmittel 12 zwischengeschaltet, welches steuerbar mit einem Mikrocontroller
13 verbunden ist, welcher signalübertragend mit zugeordneten Sensoren 14 im Gehäuse 1
verbunden ist.
Nach Fig. 4 ist unabhängig vom Antriebsstrang des Vibrationserzeugungsmittels 6 die
Kurvenscheibe 5 über eine Getriebestufe mit einem elektrischen Kurvenscheibenantrieb 15
verbunden, welcher steuerbar mit dem Mikrocontroller 13 verbunden ist, welcher
signalübertragend mit den zugeordneten Sensoren 14 im Gehäuse 1 verbunden ist.
Claims (10)
1. Elektrohandwerkzeuggerät für ein zumindest teilweise längs einer Werkzeugachse (A)
schlagendes Werkzeug mit einem Vibrationserzeugungsmittel (6) und einem Handgriff (3),
welcher bezüglich eines, das Vibrationserzeugungsmittel (6) beinhaltenden, Gehäuses (1)
längs der Vibrationsrichtung (z) begrenzt beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Handgriff (3) in Kontakt mit einer, längs eine Gegenbewegung zur Kompensation der
Vibration (11) ausführenden, Kontaktfläche (4) zumindest einer rotierenden Kurvenscheibe
(5) steht.
2. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wegsteuerfunktion als Funktion des radialen Abstands der Kontaktfläche (4) bezüglich des
Drehwinkels (α) kodiert ist, wobei optional eine Schlagperiode einer Umdrehung der
Kurvenscheibe (5) entspricht.
3. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation
der Kurvenscheibe (5) mit einem Vibrationserzeugungsmittel (6) synchronisiert verbunden
ist, welcher optional als Exzenter ausgebildet ist.
4. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kurvenscheibe (5) mit einem elektrischen Kurvenscheibenantrieb (15) oder über ein
Phasenkorrekturmittel (12) mit dem Vibrationserzeugungsmittel (6) verbunden ist.
5. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Phasenkorrekturmittel (12) oder der Kurvenscheibenantrieb (15) elektronisch mit einem
Mikrocontroller (13) verbunden ist, welcher mit einem Sensor (14) verbunden ist.
6. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass eine Feder (7) vorhanden ist, welche den Handgriff (3) zur Kurvenscheibe (5)
zugbelastet vorspannt.
7. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der Kontakt des Handgriffs (3) mit der Kontaktfläche (4) der Kurvenscheibe (5) als
Linienkontakt über ein längs drehbares Abtastrad (8) ausgeführt ist.
8. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der Handgriff (5) nur in Richtung der Werkzeugachse (A) linear oder schwenkbar
beweglich gelagert ist.
9. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass zwei Kurvenscheiben (5, 5') vorhanden sind.
10. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass passive Vibrationsreduzierungsmittel am Handgriff (3) angeordnet sind.
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