DE2204160C3 - Pneumatisches Schlaggerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Schlaggerät der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art. . .

Pneumatische Schlagg-räte weisen eine gewisse Be-

schleunigung der Schwingungsbewegung im ganzen

Bereich der m-%aren Schwingungen auf. was eine

Folge des Grundprinzips ihrer Wirkungswe.se und

Ausbildung ist. Die Ursache ^s Schwmgens ist d,e

Kolbenbewegung im Arbeitszylinder durch Wirkung

von Druckluft, der Anschlag des Kolbens gegen das

Arbeitswerkzeug, der Anschlag des Bundnnges,oder

der Stirnwand des Arbeitswerkzeuges an den Werk-

nuikflrper. die Bewegung des Verteilungsorgans wel-

ches das Druckmittel in den Arbeitszylinder zufuhrt

und eine Reihe weiterer Faktoren. Die einzelnen Wir-

kungen beeinflussen einander, sie kombinieren sich

und das Ergebnis sind Schwingungen, die fur den

Bediener höchst unerwünscht sind.

Das Schwingen mit verschiedenen Schwingung*- zahlen hat auf den Bediener einen verschiedenen Einfluß, der durch die Fähigkeit der verschiedenen Gewebe der menschlichen Organe gegeben ist d.e e Sch vingungen zu übertragen und zu dampfen. Die niedrigstenWingungszahlensindamgefahrl^sten;

Schwingungszahlen, die höher sind als der mittlere Oktavenbereich 1000 Hz, werden nicht mehr auf den menschlichen Organismus übertragen. Für die Bjurteilung, ob das gegebene Gerät geeignet oder schädlich

ht. sind die Schwingungszahlen bis zum mittleren Oktavenbereich 1000 Hz ausschlaggebend. .

Es ist nun bekannt, daß die Übertragung mechani- «eher Schwingungen von einem Körper auf einen an-

40 err«chi^ werten, Jg ^⁸S_1n'-_οί" Größe der ™™^_Γ ⁸ _{α im} wesentlichen vom Verhältnis der Sekeit der verwendeten Federn beeinflußt. Eine Steif gj" «J _{zd dje deutsche} Auslegeschnft

f™™f₉ ^U _Hi<£ _hat man aber die Bedeutung der 1 υι 1 β 1 ^ _{ά vom} Arbeitsgerät ausgehenden zweiten ™J _{wird hier zwar die} vom Arbeits-

_{Kraft au}f den Handgr.ff über Zwischenschaltung eines zusatz-. Die zweite erregende Kraft

^KieVSch^h eine einzige Feder überwird^aner11 optimale Dämpfung erreicht

trager. Damit

45 ^we™ⁿ· _bekannten Verfahren verringern Schwin-Afc^^ese ^ _{d im Bereich der} hohen Schwmfungen ^er 8 Bereiches, der durch die

y^gS^hrifttn erfaßt wird, d. h., sie sind Q^r Schwingungen zu dämpfen, die die Gesundheit

5» ^fahl| ^^^twesentlich gefährden. Der Bereich des ^2h_s™^C _n™i_edrigsten Schwingungszahlen wird d\a^™en g ^ _{überhaupt nicht}

J^ed^,™^_{Beitrag aller} derzeit bekannten Lösvm- ^""""-,Tf _{jst desh}|_lb problematisch, oft unter An-₅₅ ^^^ t ϊ'Anordnungen und Meß- und

^,, nicht nachweisbar. Es kann a _{daß bestehende}

2 Herabsetzen von Schwingungen ^_{ά h am} Handgriff des pneu-60 « *J ^^^μ wirksam genug sind.

Fe S Jäher Aufgabe der Erfindung, bei einem pneu-E ¹^ daher Aulga^e ae ^ , _bezeichneten

^S Nh J u vermeiden und

dabei aber die Massen der beiden Körper noch eine erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung eines geteilten Arbeitszylinders, der in seiner axialen Länge veränderlich ist, werden die Quellen der beiden erregenden Kräfte voneinander getrennt Jede der Quellen ist dann vora Handgriff durch ein federndes Element, einen zusätzlichen korper und ein weiteres federndes Element getrennt Damit erfolgt also die Übertragung der von jeder erregenden Kraft ausgehenden mechanischen Schwingungen immer über zwei Federn und den zusätzlichen Körper. Es kann also durch die Wahl der Steifigkeit der Federn und der Massen der schwingenden Bauteile eine optimale Dämpfung zwischen Gerät und Handgriff erreicht werden.

Beim erfindungsgemäßen pneun.atischen Schlaggerät entsteht ein kombiniertes Schwingungssystem, das mathematisch am besten mittels eines Rechenautomaten untersucht werden kann, mittels der die Ab- _ao hängigkeit zwischen der Steifigkeit der einzelnen elastischen Elemente und den Massen der einzelnen schwingenden Teile so bestimmt werden kann, daß die resultierende Beschleunigung der Schwingungsbewegung am Handgriff des pneumatischen Schlaggerätes ϊτι as ganzen Schwingungsbercich der Arbeitsschutzvorschriften minimal bleibt. Im Vergleich mit bestehenden Maßnahmen zum Herabsetzen der Schwingungen, bei denen lediglich die Folgen einer ungeeigneten Konstruktion des Gerätes behoben werden sollen, beschränkt die erfindungsgemäße Anordnung das Entstehen der Schwingungen durch eine neue Konstruktion des pneumatischen Schlaggerätes.

Das Ausbilden des Arbeitszylinders als ein in seiner Länge veränderlicher Zylinder und das Abfedern seiner Teile hat zur Folge, daß sowohl die durch Einwirkung des Druckmittels auf den Arbeitszylinder entstehende Kraft, als auch die Rückschläge des Arbeitswerkzeuges auf den Körper, nicht in voller Wucht übertragen werden. Eine weitere Dämpfung wird durch ein Abfedern des Handgriffes gegenüber dem Körper erzielt. Der Mantel und der mit ihm verbundene Handgriff werden somit durch eine wesentlich geringere Kraft zum Schwingen gebracht, was ein Herabsetzen des Beschleunigungspegels in dem durch die Arbeitsschutz-Vorschriften definierten Schwingungsbereich ergibt. Das Herabsetzen des Beschleunigungspegels der Schwingungen in diesem Bereich verringert wesentlich Berufskrankheiten, wie z. B. Vasoneurose und Gelenkerkrankungen. Durch Herabsetzen der Schwingungen am eigentlichen Werkzeug wird es möglich, das Anwenden ungeeigneter und die Arbeit unangenehm gestaltender persönlicher Arbeitsschutzmittel zu erübrigen, deren Beitrag oft problematisch ist.

Außer einem Herabsetzen der Schwingungen hat die erfindungsgemäße Ausbildung des pneumatischen Schlaggerätes eine weitere günstige Folge: Durch elastisches Lagern einzelner Teile und Baugruppen wird ein besserer Kontakt des Arbeitswerkzeuges mit dem Gestein erzielt. Be- jedem Kolbenhub wird so alle Energie auf das Gestein übertragen und in Nutzarbeit umgewandelt, im Unterschied zu anderen Lösungen, bei denen wegen der großen Beschleunigung der Schwingungsbewegung des ganzen Gerätes nur ein Teil der Schlagenergie für Nutzarbeit ausgenutzt und ein Teil der Schlagenergie überhaupt nicht ausgenutzt wurde, was durch das Zurückspringen des Werkzeuges bedingt war. Das Herabsetzen der Schwingungen eines Gerätes, das gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet ist, ermöglicht es, die nötige Andrückkraft auf das pneumatische Schlagwerkzeug bei vollkommenem Kontakt des Arbeitswerkzeuges bei wesentlich verringerter physischer Ermüdung des Bedieners zu erzielen. Der Bediener ist somit fähig, eine volle Leistung während einer längeren Zeitspanne zu geben als mit bestehenden Geräten. Durch Herabsetzung der Schwingungen des Handgriffes wird gleichzeitig auch die Lebensdauer der mit dem Handgriff verbundenen Bestandteile erhöht und werden Anforderungen an deren Abmessungen hei abgesetzt, was erlaubt das Gesamtgewicht des Gerätes zu verringern.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen Schlaggerätes ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung des pneumatischen Schlaggerätes gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang dessen Längsachse.

Ein Arbeitszylinder 1 ist als Druckzylinder ausgebildet der in seiner axialen Länge veränderbar ist und daher als Dilatationsyzlinder bezeichnet wird. Er besteht aus einem oberen Druckzylinder 2 und einem unteren Druckzylinder 3. Im Arbeitszylinder 1 ist ein Kolben 4 verschiebbar gelagert. Der obere Druckzylinder 2 und der untere Druckzylinder 3 sind in einem Führungskörper 8 verschiebbar gelagert. Jedes dieser Elemente ist gegenüber dem Führungskörper 8 in Axialrichtung selbständig durch vorgespannte Federn 9 und 10 abgefedert. Der Führungskörper 8 ist in einem Mantel 5 gelagert und gegen diesen in Axialrichtung durch eine vorgespannte Feder 11 abgefedert. Der Mantel 5 ist mit einem Handgriff 6 versehen. Zwischen dem unteren Druckzylinder 3 und dem Führungskörper 8 ist ein Dicht- oder Sitzring 12 vorgesehen und zwischen dem Führungskörper 8 und dem Mantel 5 ein Dicht- oder Sitzring 13. Der untere Druckzylinder 3 besitzt in seinem Unterteil ein äußeres Gewinde für ein Ansatzstück 16 nd begrenzt zusammen mit einem Dicht- oder Sitzring 14 den Hub eines Arbeitswerkzeuges 7, das verschiebbar im unteren Druckzylinder 3 und im Ansatzstück 16 gelagert ist. Die vorgespannten Federn 9, 10, 11 wirken so, daß im Ruhezustand zwischen der Stirnwand des oberen Druckzylinders 2 und der Stirnwand einer im Mantel 5 ausgebildeten Aussparung ein Dämpfungsraum 15 entsteht.

Ein Druckmittel, im wesentlichen Druckluft, wird über einen (nicht gezeigten) Verteiler und (nicht gezeigte) Kanäle abwechselnd in den Oberteil des im oberen Druckzylinder 2 ausgebildeten Raumes des Arbeitszylinders 1 und in den Unterteil des im unteren Druckzylinder 3 ausgebildeten Raumes geführt. So wird eine geradlinige Hin- und Herbewegung des Kolbens 4 im Arbeitszylinder 1 erregt. Falls der Kolben 4 sich in der oberen Grenzlage befindet, und falls der obere Teil des Arbeitszylinders 1 mit Druckluft gefüllt wird, übt die Druckluft einen Druck auf den Kolben 4 aus und erteilt ihm eine Bewegung gegen die untere Grenzlage. Gleichzeitig entsteht jedoch eine Kraft Fa entgegengesetzter Richtung, die auf den oberen Druckzylinder 2 wirkt. In der unteren Grenzlage stößt der Kolben 4 auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7. Durch Wirkung des Verteilers wird nun Druckluft unterhalb des Kolbens 4 eingeführt, der beginnt, sich gegen die obere Grenzlage zu bewegen.

Gleichzeitig entsteht eine Kraft F, entgegengesetzter Richtung, die auf den unteren Druckzylinder 3 und auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 wirkt.

Bei Arbeit des pneumatischen Schlaggerätes entstehen so im Arbeitszylinder 1 periodisch Luftdruckänderungen, wodurch periodische Erregerkräfte Fh und F, entstehen, die auf den oberen Druckzylinder 2 und den unteren Druckzylinder 3 wirken. Die Kraft Fh wird jedoch auf den Führungskörper 8 in ihrer ganzen Größe wegen der Wirkung der Feder 9 nicht übertragen. Auf den Führungskörper 8 wirkt somit eine kleinere Kraft F_r, deren Größe von der gegenseitigen Lage des oberen Druckzylinders 2 und des Führungskörpers 8 abhängt, ferner von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 9 und von der Schwingungsfrequenz. Die auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 und den unteren Drückzylinder 3 wirkende Kraft wird auf das Gestein übertragen. Das Arbeitswerkzeug 7 prallt nach dem Schlag des Kolbens 4 und nach Übergabe eines Teiles der Energie an das Gestein von diesem mit gewisser Beschleunigung in entgegengesetztem Sinn ab. So kommt es zu einer Deformation der Feder 10 und zu einem Entstehen einer Kraft F_n, von der ein Teil auf den Führungskörper 8 übertragen wird. Dr Führungskörper 8 gerät so in Schwingungen durch die Erregerkräfte F_n und F_T. Auf den Mantel 5 und den mit ihm verbundenen Handgriff 6 wird so eine Kraft F₉ übertragen, die dem Ausschlag des Führungskörpers 8 gegenüber dem Mantel 5 proportional ist und von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 11 und von der

ίο Schwingungsfrequenz abhängt. Die resultierende Schwingungsbewegung des Handgriffes 6 hängt so von der Größe der Kraft /y und der Impedanz der Hand des Bedieners ab. Es ist möglich, mathematisch zu bestimmen, für welche Werte der einzelnen Schwingungselemente und für welche Federsteifheiten die auf den Handgriff 6 wirkende Kraft F₉ und so auch die Beschleunigung des Handgriffes 6 minimal sein wird. Das Prinzip der Konstruktion des erfindungsgemäßen pneumatischen Schlaggerätes kann für alle Schlagwerkzeuge mit geradliniger Hin- und Herbewegung des Kolbens Verwendung finden, die durch ein geeignetes Druckmittel angetrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1 Pneumatisches Schlaggerul bestehend aus einem Arbeitszylinder, in dem ein Kolben ver- 5 schiebbar gelagert ist, einem Verteiler des Druck-SeIs einem mit einem Handgriff versehenen E und einem Arbeitswerkzeug, dadurch gVkennzeichnet,daßderArbehszylmder(l} aus einem oberen Druckyzlinder (2) und einem » uTtera Dnickzylinder (3) besteht, die gleicnachsig verschiebbar in einem Führungsköφer (8) gelagert sind, gegenüber dem sowohl der obere Druckzylmdfr (2) als auch der untere Druckzylinder (3) hf axialer Richtung selbständig jeweils m.ttds i₅ wenigstens einer vorgespannten Feder (9 bzw 10) abgefedert sind, wobei der Handgriff (6) mit dem

   an ihm angeformten Mantel (5) gegenüber dem Führungskörper (8) verschiebbar gelagert und in

   axialer Richtung mittels wenigstens einer vorge- « spannten Feder (II) abgefedert ist.
2. 2. Pneumatisches Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Stirnwand des oberen Druckzylinders (2) und de inneren Stirnwand der Ausnehmung am Handgriff »5 (6) ein Dämpfungsraum (15) vorgesehen ist.

   τ, ii Λ« die Dämpfung auch noch abhängig vom Rolle, da die Jf*™P \ _{baaea Körpe}r ist

   fteStS^wUo bei den bekannten pneu-K^' _{en laufend genutzt}. Es sind eine

   KonTtruktionen bekannt bei denen der ^Iräf von dem Gerät durch em federndes E ement Handgruι _{ter wira ht} d,_e Masse der

   &«™"L£_{und der} mit ihnen direkt verbundenen Te₁Ie Hgjffcu _{ln diese} Gruppe von pneumatischen ^ ^^ _nach der deichen _{611 USA}..Patentschrift 1 679 291 ^_entschrift 1 792 894. Dazu gehören aber undU*A- _deutschen Patentschrift 860 779 und

   auch nod« ^ j _{503 193}. Be₁ der te. diesen

   feutectoen _Gr4_n verwendeten Art der Dämpfung tatsächlich wirksam werden soll, die ^ _E, _{t hier} also der Fe-,^ gering sem, also m der Großen- ^J _j ^ _{2 Rp/cm liegen}^Da.m.t e_rglbt

   Ordnung _{Baulänge f}._f ^Gerate wenn

   sich emeg _{Druckkraft von 10} bis 15 kp entwTckelt werden soll. Es wird auch die Leistung der wicw« _{t Eine} Vergrößerung der Masse

   ",£ _{oder der} mit ihm verbundenen Teile ß^SAdden. da das Gerät sonst von den Bed.emu» gehandhabt werden kann

   nern ηic ^ ^^ _{Mö Hchkeit< die} Übertragung