DK164650B - Anordning ved et vibrationsdaempende haandtag til en arbejdsmaskine - Google Patents

Description

i

DK 164650 B

Opfindelsen angår en anordning ved et vibrationsdæmpende håndtag til en arbejdsmaskine, f.eks. en boremaskine eller en tømmerhuggemaskine, som under drift frembringer vibrationer, hvilket håndtag er beregnet til at fastgøres 5 på en med maskinens hus forenet tap ved hjælp af et muf-feelement i form af en hulcylinder af gummi, hvis længde er mindre end håndtagets længde, hvor muffeelementet med sin indvendige flade er direkte eller indirekte fast forbundet med tappen og med sin udvendige flade er direkte 10 eller indirekte fast forbundet med håndtagets indvendige cylindriske overflade, og hvor muffeelementet har en sådan tykkelse og stivhed, at håndtaget kan svinge inden for en vinkel på begge sider af en central referencelinie gennem tappen svarende til den til håndtaget og arbejds-15 maskinen tilførte statiske trykkraft og arbejdsmaskinens dynamiske vibrationskraft.

Et væsentligt problem ved maskiner, som frembringer vibrationer, der gennem håndtag overføres til operatøren, 20 er såkaldte hvide hænder, forårsaget af vibrationerne, og som viser sig ved forringet blodcirkulation og i visse fald også beskadiger kapillarkar i operatørens hænder.

Som vibrationsdæmpende organer anvendes sædvanligvis gummimuffer eller af gummi opbyggede legemer, som er anbragt 25 mellem fra maskinen udskydende, faste aksler og en omgivende håndgrebsmuffe. Så længe man kun behøver at tage hensyn til høje frekvenser, fungerer sådanne gummidæmpere forholdsvis tilfredsstillende, men ved frekvenser, som ligger under 5000-7000 Hz, bliver dæmpningseffekten util-30 fredsstillende, selv ved meget tykke og bløde gummielementer .

Det er derfor formålet med opfindelsen at tilvejebringe en anordning af den i indledningen nævnte art, som selv 35 ved lavfrekvente vibrationer tilvejebringer en væsentlig dæmpning. Opfindelsen baseres på den egenskab ved gummi, hvormed der her sigtes til såvel naturgummi som syntetisk

DK 164650 B

2 gummi eller blandinger af naturgummi og syntetisk gummi, at en længdeforandring ved gummiet bliver proportionalt større, når gummiet udsættes for trækkræfter, end når det udsættes for trykkræfter, og at overgangen mellem tryk-5 kraft og trækkraft i et parti af det anvendte gummilegeme (momentpunktet) altid ligger mellem den maskine, hvortil håndtaget er tilsluttet, og håndtagets midtpunkt.

Dette formål opnås helt ifølge opfindelsen ved at indret-10 te et håndtag af den i indledningen nævnte art på en sådan måde, at muffeelementet har en sådan aksial længde, at det momentpunktsområde i muffeelementet, inden for hvilket veksling ved tilførsel af kræfter på håndtaget sker fra en trykspænding til en trækspænding, ligger mel-15 lem maskinhuset og håndtagets midtpunkt, at håndtaget har en aksial indre del, i hvilken muffeelementet indeholdes, og at håndtagets aksialt ydre, fra maskinen vendende del, som er indrettet til at omsluttes af en hånd, er afgrænset fra den indre del af en håndtagsansats, som hindrer 20 hånden at gribe rundt om den indre håndtagsdel, i hvilket muffeelementet findes.

Herved opnår man dels en meget væsentlig dæmpning, og dels at vibrationer udelukkende overføres som en vippebe-25 vægelse og ikke kan overføres direkte til nogen del af hånden, som omslutter gummimuffen.

Muffeelementet, som udgøres af et cylindrisk rør af gummi, er passende fastvulkaniseret til et indvendigt stål-30 rør, som i sin tur er fast forankret på maskinens akseltap og har et udvendigt stålrør, til hvilket den cylindriske kappeflade er fastvulkaniseret, hvilket udvendigt stålrør i sin tur er fast forenet med håndtagets indvendige cylindriske væg, f.eks. ved hjælp af en eller flere 35 bolte. Det er imidlertid også muligt at fastvulkanisere gummikappen direkte på akseltappen henholdsvis håndtagets cylindriske væg.

DK 164650 B

3

Som det senere vil blive beskrevet, 'vil gummielementet virke som en universalknude, i hvilken gummiet ved en given tilført kraft lettere udvides end komprimeres, hvorved amplituden ved vibrationer og stød fra maskinen ud-5 jævnes i væsentlig udstrækning og således ikke påvirker håndtaget.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken: 10 fig. 1 meget forenklet viser en arbejdsmaskine, f.eks. en slagboremaskine med to håndtag, fig. 2 skematisk viser en anordning ifølge opfindelsen 15 med ubelastet håndtag, fig. 3 viser et håndtag med et dæmpende muffeelement ifølge opfindelsen, 20 fig. 4 viser anordningen ifølge fig. 3 ved tilførsel af en trykkraft på håndtaget, fig. 5 viser anordningen ifølge fig. 4, når en stødkraft genereres af maskinen, og 25 fig. 6 viser en sammenligning mellem opfindelsen og kendte håndtag.

Den i fig. 1 stærkt forenklet viste slagboremaskine 1 har 30 et maskinhus 2 indeholdende f.eks. en pneumatisk drivmotor, som driver et slagbor 3. På maskinhuset 2 findes to faste, udskydende akseltappe 4 henholdsvis 5, der her tænkes at være koaksiale og diametralt modsat hinanden. Akseltappene 4, 5 kan dog danne vinkel med hinanden og 35 behøver ikke at være diametralt modsatte. På hver akseltap 4, 5 er der anbragt et vibrationsdæmpende håndtag 6 henholdsvis 7. Fig. 2 anskueliggør nærmere det ene hånd-

DK 164650B

4 tag 7, som er identisk med håndtaget 6. Håndtagets 7 mod · maskinen 1 vendte endeparti 8 har en udboring med en cylindrisk indvendig væg 9, i hvilken der er indført et cylindrisk dæmpningselement 10, bestående af gummi. På 5 dæmpningselementets 10 udvendige cylindriske kappeflade er der fastvulkaniseret et rør 11 af stål eller andet passende metal med i det viste udførelseseksempel hovedsagelig samme aksiale længde som elementet 10. Rørets 11 indvendige, cylindriske overflade kan være fast forenet 10 med gummielementets 10 kappeflade på en hvilken som helst anden passende måde, f.eks. være fastlimet. Gummielementets 10 indvendige, cylindriske overflade er på tilsvarende måde forenet med den udvendige overflade på et cylindrisk metalrør 12, som har en indvendig, cylindrisk 15 udboring tilpasset tappen 5, så at en fast forbindelse kan tilvejebringes. Rørets 12 indvendige væg kan f.eks. være således dimensioneret, at røret kan presses fast på den cylindriske akseltap 5, men den faste forbindelse kan også udgøres af f.eks. en gevindforbindelse. Håndtagets 7 20 udvendige, fra maskinen 1 bortvendte del 13, som under drift omsluttes af en hånd, og som fortrinsvis ligger -helt uden for gummielementet 10, er i det viste udførelseseksempel rørformet og har mindre diameter end endepartiet 8. Som vist i fig. 2 er forbindelsen mellem endepar-25 tiet 8 og røret 11 tilvejebragt ved hjælp af skruer 14.

Den nye anordnings funktion vil nu blive beskrevet under henvisning til figurerne 4 og 5. Fig. 4 anskueliggør håndtaget, når maskinens arbejdsværktøj 3 sættes an mod 30 den overflade, som skal bearbejdes, og operatøren udøver en vis trykkraft F på de to håndtag 6 og 7. Håndtaget 7

S

og givetvis også håndtaget 6 vil da svinges i kraftens F

S

retning og danne en vinkel α med akseltappens 5 centerli-· nie A. Det er her antaget, at håndtaget 7 er lige og ko-35 aksialt med aksel tappen 5, men i tilfælde af, at håndtagsdelen 13 er udformet på en speciel måde betinget af ergonometriske synspunkter, hvilket gør, at håndtaget 7

DK 164650 B

5 og akseltappen 5 ikke har en fælles centerlinie, henføres referencelinien A i stedet for til akseltappen 5 og gummikappens 10 centerlinie, der sammenfalder med akseltappens centerlinie. Ved denne nedbøjning af håndtaget, 5 som her tænkes ske i et vertikalplan, vil gummimaterialet blive udsat for træk- henholdsvis trykspændinger. Trækspændingerne er markeret med et minustegn og trykspændingerne med et plustegn. Spændingerne i gummimaterialet skifter tegn omtrent inden for et område mp, momentpunkt.

10 Når maskinen startes, opstår der vibrationer, dynamiske kræfter, med amplituden λ, som vist i fig. 5. Denne dynamiske kraft Fd medfører en sammentrykning af gummimaterialet inden for området B, men på grund af at en udvidelse kræver mindre kraft end en komprimering, fås en 15 betydelig større udvidelse eller forøgelse af trækspændingen inden for området C. På gummimuffens 10 modsatte ende, dvs. enden nærmest maskinen, medfører den dynamiske kraft en aftagning af trykspændingen og en aftagning af trækspændingen, dvs. mp-området forskydes som vist. Det 20 hele resulterer i, at håndtaget 7 forskydes opad afhængig af den dynamiske kraft, men samtidig forøges vinklen α i tilsvarende grad, og ved ret dimensionering af gummidæmperens tykkelse, længde og gummimaterialets stivhed således, at gummidæmperen tillader en svingning inden for 25 et vinkelområde bestemt af den statiske trykkraft F og 9 den dynamiske trykkraft F^, vil den yderste ende 15 altid ligge i det væsentlige stille, dvs. vibrationer overføres ikke til endepunktet. Selvfølgelig vil dæmpningseffekten aftage, jo nærmere hånden ligger ved maskinen og gummi-30 elementet, men dæmpningseffekten bliver, regnet efter håndtagets fulde længde, helt tilfredsstillende, selv i det tilfælde, at håndens ene side delvis skyder ind over gummielementet. Det eneste væsentlige er, at momentvekslingsområdet mp ligger mellem håndtagets 7 mod 35 maskinhuset 2 vendte ende og håndtagets midtpunkt M, og at elementet 10 tillader svingningsvinklen a.

DK 164650 B

6 I fig. 6 anskueliggøres dæmpnings funktionen ved et konventionelt håndtag med en gummimuffe langs hele håndtagslængden (øverste kurve) og et håndtag ifølge opfindelsen med nedenfor angivne mål (nederste kurve). Langs Y-aksen 5 angives den dynamiske kraft udtrykt i accelerationen 2 m/s , og langs X-aksen angives vibrationsfrekvensen.

Anordningen ifølge opfindelsen udgøres af et håndtag 7 med en total længde på 165 mm, en gummimuffe 10 med en 10 længde på 35 mm, en indvendig diameter på 40 mm samt rør II og 12 (fig. 2) med en vægtykkelse på 2 mm. Sammenligningshåndtaget (øverste kurve) var forsynet med en gummidæmper af tilsvarende konstruktion med en totallængde på 165 mm, og akseltappen strakte sig i dette tilfælde gen- 15 nem hele håndtaget og gummidæmperen. Området mellem de to kurver svarer til den energi, som er blevet optaget af anordningen ifølge opfindelsen.

Praktiske forsøg har vist, at gummidæmperens længde 20 afhængig af vibrationskræfter og vibrationsamplituder frembragt af maskinen fortrinsvis bør ligge mellem 20-40 % af håndtagets totale længde.

25 30 35

Claims (4)

1. Anordning ved et vibrationsdæmpende håndtag (7) til en 5 arbejdsmaskine (1), som under drift frembringer vibrationer, hvilket håndtag er beregnet til at fastgøres på en tap (4, 5) på maskinens hus (2) ved hjælp af et muffeelement (10) i form af en hulcylinder af gummi, hvis længde er mindre end håndtagets længde, hvor muffeelementet (10) 10 med sin indvendige flade er direkte eller indirekte fast forbundet med tappen (4, 5) og med sin udvendige flade er direkte eller indirekte fast forbundet med håndtagets (7) indvendige cylindriske overflade, og hvor muffeelementet har en sådan tykkelse og stivhed, at håndtaget kan svinge 15 inden for en vinkel (a) på begge sider af en central referencelinie (A) gennem tappen (4, 5) svarende til den til håndtaget og arbejdsmaskinen tilførte statiske trykkraft (F ) og arbejdsmaskinens dynamiske vibrationskraft (F^), kendetegnet ved, at muffeelementet (10) 20 har en sådan aksial længde, at det momentpunktsområde i muffeelementet (10), inden for hvilket veksling ved tilførsel af kræfter (F , F,) på håndtaget sker fra en tryk- d · U spænding til en trækspænding, ligger mellem maskinhuset (2) og håndtagets midtpunkt (M), at håndtaget har en ak-25 sial indre del (8), i hvilken muffeelementet (10) indeholdes, og at håndtagets aksialt ydre, fra maskinen (1) vendende del (13), som er indrettet til at omsluttes af en hånd, er afgrænset fra den indre del (8) af en håndtagsansats, som hindrer hånden at gribe rundt om den 30 indre håndtagsdel, i hvilken muffeelementet (10) findes.

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at muffeelementets (10) aksiale længde er 20-40 % af håndtagets (7) længde. 35

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at muffeelementet (10) med sin cylindriske kappefla- 8 DK 164650 B de er direkte fastgjort på håndtagets (7) indvendige cylindriske flade og med sin indvendige, cylindriske flade er fastgjort på tappens (4, 5) overflade. 5

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at muffeelementets (10) cylindriske kappeflade er forbundet med den indvendige overflade på et første rør (11) af metal, der er fast anbragt i håndtaget, og at muffeelementets (10) indvendige, cylindriske overflade er 10 fast forbundet med kappefladen på et andet rør (12), som er fast forbundet med tappen (4, 5). 15 20 25 30 35