DE69215494T2 - Handgehaltenes Schlagwerkzeug mit vibrationsdämpfender Einrichtung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein handgehaltenes Schlagwerkzeug mit einer Einrichtung zum Reduzieren der Vibrationsübertragung auf den Benutzer des Werkzeugs.
• Frühere Versuche die Hand-/Armvibration bei einem Schlagwerkzeug zu reduzieren, konzentrierten sich in der Regel entweder auf die Isolierung des Bedienergriffes mittels gefederter Handgriffe oder auf Verwendung einer Einrichtung zum Unterbrechen der Versorgung des Werkzeugs, wenn die Bedienerkraft zunimmt.
• Eine Einschränkung der Federlösung besteht darin, daß sowohl ein Dämpfer als auch die Feder benötigt werden um den optimalen Effekt zu erreichen. Auch ist die Masse der gefederten Handgriffe relativ gering im Vergleich zur Masse des Werkzeugs und da eine Schraubenfeder in der Regel linear funktioniert werden starke Ablenkungen festgestellt. Im Ergebnis ergab sich der Wunsch die Energie zu reduzieren, um das Erreichen der gewünschten Wirkung zu unterstützen. Energieregulierung des Werkzeugs bringt naheliegende Wirkungsgradnachteile mit sich, indem sie die Schlagfrequenz und -stärke verringert.
• Die EP-A-336 261 offenbart eine Einrichtung zur Schwingungsisolierung von Verbindungen von Rahmeneinheiten pneumatischer Handwerkzeuge, wobei die Einrichtungen elastische Führungseinrichtungen einschließen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Handschlagwerkzeug mit einer Vorrichtung zum Reduzieren der Übertrugung der Vibration von einem Arbeitswerkzeugabschnitt des Werkzeugs auf den Verwender des Werkzeugs vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine erste Einrichtung aufweist, die zwischen einem Handgriffabschnitt des Werkzeugs und dem Arbeitswerkzeugabschnitt angeordnet ist und eine zweite Einrichtung zum Reduzieren der Übertragung der Vibration von dem Arbeitswerkzeugabschnitt auf ein Gehäuse des Werkzeugs aufweist, wobei die zweite Einrichtung in der Nähe des Arbeitswerkzeugabschnitts und zwischen dem Gehäuse und dem Arbeitswerkzeugabschnitt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine schwimmend gelagerte elastische Kugelanordnung aufweist.
• Das Werkzeug kann ein Schlagwerkzeug, beispielsweise ein Schaber, ein Abtragwerkzeug, ein Zündnadelgewehr, ein Abklopfer, ein Bohrhammer oder ein Abbruchwerkzeug sein.
• Das Werkzeug kann mit Luft betrieben werden. Das Werkzeug kann auch elektrisch betrieben werden.
• Vorzugsweise weist die elastische Kugelanordnung der ersten Einrichtung Kugeln, vorzugsweise drei Kugeln auf die aus Gummi sein können, die zwischen einem männlichen Teil eines der Abschnitte und einem weiblichen Teil eines anderen der Abschnitte angeordnet sind.
• Der männliche Teil kann ein im wesentlichen kegelstumpfartiger Teil sein, der mit dem Handgriffabschnitt verbunden ist, und der weibliche Teil kann ein weibliches Bett sein, das mit einem Arbeitsbauteil des Werkzeugs verbunden ist oder umgekehrt, das zum kegelstumpfartigen Abschnitt zeigende Bett sein, wobei die Kugeln in dem Bett und der äußeren Oberfläche des Kegelstumpfes zusammengedrückt liegen.
• Eine oszillierende Bewegung des weiblichen Betts parallel zur Längsachse des Kegelstumpfs bewirkt, daß die Kugeln auf den männlichen und weiblichen Oberflächen rollen.
• Die Kugeln können durch Stifte oder dergleichen an Ort und Stelle gehalten werden.
• Im Falle eines luftbetriebenen Werkzeugs kann wenigstens eine und vorzugsweise jede Kugel mit einer Bohrung versehen sein, durch die Luft unter Druck von dem kegelstumpfartigen Teil zu dem weiblichen Bett und dadurch zum Betrieb des Arbeitsabschnitts des Werkzeugs geleitet werden kann.
• Die elastische Kugelanordnung der zweiten Einrichtung kann in Form eines Satzes von Kugeln vorliegen, die in einem Ring um den inneren Umfang des Gehäuses und um den äußeren Umfang des Bauteils des Ärbeitswerkzeugs angeordnet sind, wodurch sie die zwei Abschnitte trennt und isoliert.
• Der Satz von Kugeln kann miteinander verbunden sein.
• Die Kugeln können in Gehäusen angeordnet sein, die gekrümmt sind, um die Kugeln in ihre Mittelstellungen zu drängen.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird nun in beispielhafter Weise auf die Zeichnungen Bezug genommen.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Teils eines Handschlagwerkzeugs mit einer Einrichtung zur Reduzierung der Vibrationsübertragung von einem seiner Arbeitsabschnitte auf seinen Benutzer, wobei das Werkzeug in einer Mittelstellung dargestellt ist.
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Teils der Vorrichtung und zeigt eine Variante.
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines weiteren Teil des Werkzeugs, die eine Einrichtung zum Reduzieren der Vibrationsübertragung vom Arbeitsabschnitt auf ein Gehäuse des Werkzeugs zeigt, wobei diese Ansicht ebenfalls in einer Mittelstellung dargestellt ist.
• Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 4.
• Fig. 6 ist eine Schnittansicht ähnlich einem Teil von Fig. 1 und zeigt eine Variante dieses Teils.
• Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich einem Teil von Fig. 4 und zeigt eine Variation dieses Teils.
• Zuerst entsprechend den Fig. 1 bis 3, ist ein mit einem D-Griff versehenes luftbetriebenes Schlagwerkzeug dargestellt, das eine Einrichtung zum Reduzieren der Vibrationsübertragung von einem Arbeitsendabschnitt 1 zu einem Handgriff 2 enthält, wodurch die Vibrationsübertragung auf die Hand bzw, den Arm des Benutzers reduziert wird. Eine derartige Einrichtung wird im folgenden kurz als "Vibrationsisolator" bezeichnet werden.
• Der Vibrationsisolator enthält in der dargestellten Form einen männlichen, im wesentlichen kegelstumpfartigen Abschnitt 3, dessen Spitze zu einem weiblichen Bett 4 zeigend angeordnet ist. Die Basis des kegelstumpfartigen Teils ist am Handgriff 2 angebracht, während das Bett 4 am Arbeitsendabschnitt 1 des Werkzeugs befestigt ist.
• Drei im wesentlichen kugelförmige Gummikugeln 5 werden zwischen dem Abschnitt 3 und dem Bett 4, das vorzugsweise eine muschelförmige Form hat, gehalten, wobei die Anzahl der Muscheln der Anzahl von Kugeln entspricht und jede Muschel dazu dient, ihre Kugel aufzunehmen und festzuhalten. Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung trägt eine statische Durchschnittsbelastung.
• Die Kugeln können mit Hilfe von Nylonröhrchen 6A und 6B, die in Bohrungen 7 der Kugeln 5 angeordnet sind, unter Druck in ihren Mittelstellungen gehalten werden, wobei die Röhrchen Abschnitte haben, die von den Oberflächen der Kugeln vorragen, so daß diese vorragenden Abschnitte in entsprechenden Bohrungen 8A und 8B im Abschnitt 3 und Bett 4 entsprechend angeordnet sind. Die Röhrchen 6A und 6B in jeder Bohrung 7 sind beabstandet, um ausreichenden Freiraum für eine Kompressions- und Expansionsbewegung der Kugel 5 zu erlauben, in der die Bohrung angeordnet ist. Die Röhrchen 6A, 6B können Nyloneinsätze sein, die geleimt, geklebt oder einfache Preßsitze sind.
• Wie in den Fig 1 bis 3 dargestellt ist. können die Bohrungen einen integralen Teil der Druckluftzuführung zum Arbeitsendabschnitt des Werkzeugs von einer Luftzufuhrleitung 9 im Handgriff 2 in eine Leitung 9A sein, die von der Mitte des abgeschrägten Abschnitts 3 nach unten verläuft und mit den Bohrungen 8A. 7 und 8B verbunden sein. Die Bohrungen 8B führen zu einem im wesentlichen bei 10 dargestellten Kreisventil. Untersuchungen haben gezeigt, daß für den Arbeitsbereich des Vibrationsisolators die Luftwege durch den Vibrationsisolator im wesentlichen konsistent bleiben, um die benötigte Luftströmung zu ermöglichen.
• Der Abschnitt 3 muß nicht streng kegelstumpfartig sein, sondern er kann eine leicht kurvige Abschrägung haben und/oder eine Winkeländerung in Richtung der Abschrägung aufweisen. Die Röhrchen 6Ä und 6B dienen dazu, die Kugeln 5 auf der Abschrägung zu halten, insbesondere, wenn die Teile 1 und 2 außermittig angetrieben werden.
• Für den Fall, daß das Werkzeug nur elektrisch angetrieben wird, dienen die Röhrchen 6A, 6B (oder Stifte) einfach als Zuordnungseinrichtungen.
• Die in Fig. 3 gezeigte Variante hat die Form drei sich radial erstreckender Flügel 11 am Abschnitt 3, die in Schlitzen 4A parallel zur Längsachse des Werkzeugs verlaufen. Diese Flügel dienen auch als Verdrehsicherungseinrichtung, wenn die Drehsteifigkeit der Kugeln überwunden wird, wodurch sie als Wegbegrenzer wirken. Sie wirken auch als Rückprallanschlag oder Wegbegrenzer in axialer Richtung.
• Im Einsatz oszilliert das Schlagwerkzeug mit etwa ± 4 mm bei 25 Hz/sec. Die bei den Kugeln festgestellten Beschleunigungsniveaus sind sehr hoch, und deshalb muß das elastische Material der Kugel von brauchbarer Härte sein. Die Vorrichtung hat eine hohe radiale Steifigkeit und eine niedrige (weiche) axiale Steifigkeit mit ansteigender Rate. Im Vergleich hierzu hat eine normale Schraubenfeder eine konstante Federrate. Die Kugeln ergeben effektiv eine ansteigende Federrate oder Steifigkeit. Die Steigerungsrate kann durch Veränderung des Steigungswinkels der Rollflächen verändert werden.
• Das andere Ende des Werkzeuges ist in den Fig. 4 und 5 diagrammartig dargestellt, wobei ein Gehäuse 12 gezeigt ist, das zum Handgriffende des Werkzeugs führt, und es ist naheliegend, daß es, nachdem das Gehäuse 12 am Handgriff 2 angebracht ist, die Wirkung des Vibrationsisolators nicht einschränken darf. Dementsprechend ist eine weitere schwimmende elastische Kugelanordnung 13 zwischen dem Arbeitsendabschnitt 1 und dem Gehäuse 12 in dem Bereich vorgesehen, in dem das tatsächliche Arbeitswerkzeug 14 angeordnet ist. Dies bildet im Effekt einen weiteren Vibrationsisolator, in diesem Fall sind die Kugeln jedoch nicht mit Haltestiften versehen, sondern mit dem Kugelring verbunden und in äußeren und inneren Schalen 15, 16 angeordnet. Die Kugeln können zusammengegossen sein oder durch andere Einrichtungen verbunden sein.
• Für diesen Fall soll die axiale Steifigkeit niedriger und mit konstanter Federrate sein, die radiale Steifigkeit soll jedoch höher sein. als die des Gehäuses mit dem am Handgriffende des Werkzeugs angeordneten Vibrationsisolator. Die Schalen 15 und 16 sind gekrümmt, um das Kugelband in deren Mittelpositionen zu drängen. Die Kugeln werden zusammengedrückt und haben in diesem Fall eine leichte Krümmung.
• Eine derartige Konstruktion am Ende des Werkzeugs direkt neben dem tatsächlichen Arbeitswerkzeug 14 verringert die notwendige Länge an dieser Stelle im Vergleich mit Lagerungen aus dem Stand der Technik und ist resistent gegen das Eindringen von Fremdmaterial. Um dies zu unterstützen, ist eine kreisförmige schwimmende Dichtung 17 zwischen dem Werkzeug 14 und der Kugelanordnung 13 vorgesehen.
• Fig. 6 zeigt eine mögliche Variante der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Konstruktion, bei der die Luftleitung nicht über die Kugeln 5 sondern über einen separaten elastischen Schlauch 18 zwischen dem Handgriff 2 und dem sich hinundherbewegenden Abschnitt 1 verbunden ist. Es gibt weiterhin drei Kugeln, wovon jede in ihrem eigenen schalenförmigen Abschnitt im Bett 4 angeordnet ist.
• Wie beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der männliche Abschnitt 3 mit ebenen oder im wesentlichen ebenen Flächen versehen sein.
• Der sich hin- und herbewegende Abschnitt 1 wird von drei gehärteten Stiften 19, die sich vom Handgriff 2 parallel zur Werkzeugachse erstrecken, geführt, wobei jeder Stift in loser Passung in seiner eigenen gehärteten Buchse 20 verläuft. Diese Konstruktion ergibt die Führungs- und Verdrehsicherungseinrichtung für den Abschnitt 1.
• Fig. 7 zeigt eine mögliche Variante der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Konstruktion, bei der das Kugelband am tatsächlichen Werkzeugende 14 durch ein glattes Gleitlager ersetzt ist. Dieses hat ein Bett 21 aus Polymer, das um den Abschnitt 1 herum befestigt ist und eine teilkugelige, mit Radius versehene Lagerspitze 22, die aus gehärtetem plattiertem Chromstahl sein kann. Es ist ein geringer Abstand vorgesehen, um ein "Dahinterblasen" zu ermöglichen, das eine Selbstreinigung ergibt und Entspannung ermöglicht.
• Eine weitere nicht gezeigte Möglichkeit wäre, ein Kugellager vorzusehen, das auf Niveaus auf dem Abschnitt 1 läuft und mit Endanschlägen versehen ist. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, ein Luftlager vorzusehen.

Claims (20)

1. Handschlagwerkzeug mit einer Vorrichtung zum Reduzieren der Übertragung der Vibration von einem Arbeitswerkzeugabschnitt (1) des Werkzeugs auf den Verwender des Werkzeugs, wobei die Vorrichtung eine erste Einrichtung aufweist, die zwischen einem Handgriffabschnitt (2) des Werkzeugs und dem Arbeitswerkzeugabschnitt (1) angeordnet ist und eine zweite Einrichtung (13, 22) zum Reduzieren der Übertragung der Vibration von dem Arbeitswerkzeugabschnitt auf ein Gehäuse (12) des Werkzeugs aufweist, wobei die zweite Einrichtung (13) in der Nähe des Arbeitswerkzeugabschnitts (1) und zwischen dem Gehäuse (12) und dem Arbeitswerkzeugabschnitt (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine schwimmend gelagerte elastische Kugelanordnung (5) aufweist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die elastische Kugelanordnung drei Kugeln (5) aufweist, die zwischen einem männlichen Teil (3) eines der Abschnitte und einem weiblichen Teil (4) in dem anderen Abschnitt angeordnet sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, wobei die Kugeln (5) aus Gummi sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, wobei der männliche Teil ein im wesentlichen kegelstumpfartiger Teil (3) ist, der mit dem Handgriffabschnitt (2) verbunden ist und der weibliche Teil ein weibliches Bett (4) ist, das mit einem Arbeitsbauteil (10) verbunden ist, das mit dem Arbeitswerkzeug gekoppelt ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Kugeln (5) durch Bolzen (6A, 6B) an Ort und Stelle gehalten werden.

6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder den Ansprüchen 4 und 5, wobei wenigstens eine der Kugeln (5) mit einer Bohrung (7) versehen ist, durch die unter Druck Luft von dem kegelstumpfartigen Teil (3) zu dem weiblichen Bett (4) und dadurch zu dem Arbeitsabschnitt (10) geleitet werden kann.

7. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein flexibler Schlauch (18) vorgesehen ist, durch den Luft unter Druck vom Handgriffabschnitt (2) zum Arbeitsbauteil (10) geleitet werden kann.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Einrichtung eine zweite elastische Kugelanordnung (13) aufweist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, wobei die zweite elastische Kugelanordnung in Form eines Satzes von Kugeln (13) vorliegt, die in einem Ring um den inneren Umfang des Gehäuses (12) und um den äußeren Umfang des Bauteils (1) des Arbeitswerkzeugs angeordnet sind.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, wobei die Kugeln (13) in dem Satz von Kugeln miteinander verbunden sind.

11. Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kugeln (13) des Satzes von Kugeln in Gehäusen (15) angeordnet sind, die gebogen sind, um die Kugeln in ihre Hauptstellungen zu drängen.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Einrichtung ein Gleitlager (22) aufweist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, wobei das Gleitlager (22) eine mit einem Radius versehene Lagerspitze aufweist, die auf einem Lagerbett läuft.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, wobei die Lagerspitze aus gehärtetem Stahl besteht und das Lagerbett aus einem Polymer besteht.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 14, mit einer Einrichtung (11, 19), um eine Relativdrehung zwischen den männlichen und weiblichen Teilen zu begrenzen.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Begrenzen einer Relativdrehung Bolzen (19) aufweist, die sich parallel zur Achse des Werkzeugs erstrecken.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 16, mit einer Einrichtung (11) zur Wirkung als Rückprallanschlag oder Bewegungsbegrenzer in axialer Richtung einer Relativbewegung der männlichen und weiblichen Teile.

18. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit Luft betrieben wird.

19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, das elektrisch betrieben wird.

20. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in Form eines Schabers, eines Abtragwerkzeuges, eines Zündnadelgewehrs, eines Abklopfers, eines Bohrhammers oder eines Brechwerkzeuges.