NO157090B - Vibrasjonsdempende haandtak. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved et vibrasjonsdempende håndtak for en arbeidsmaskin, f.eks. en boremaskin eller en huggemaskin som under drift frembringer vibrasjoner og hvor håndtaket er beregnet på å festes på en med maskinens deksel forbundet tapp ved hjelp av et hylseelement i form av en hul gummi syl inder hvis lengde er kortere enn håndtakets lengde, og hvor hylseelementet er utformet for å tillate en svingningsbevegelse på håndtaket i avhengighet av den til håndtaket under driften tilførte statiske trykkraft og arbeidsmaskinens dynamiske vibrasjonskraft.

Et vesentlig problem ved maskiner som frembringer vibrasjoner som gjennom håndtaket blir overført til brukeren, er så-kalte hvite hender som blir forårsaket av vibrasjonene, og som ytrer seg som redusert blodsirkulasjon og i visse tilfeller skader kapillarkarene i operatørens hender. Som vibrasjonsdempende organ anvendes vanligvis gummihylser eller legemer som er oppbygget av gummi, idet disse er anbragt mellom faste aksler som rager ut fra maskinen og en omgivende gripehylse. Så lenge man bare trenger å ta hensyn til høye frekvenser, fungerer slike gummidempere forholdsvis tilfredsstillende, men ved frekvenser som underskrider 5000-7000 Hz blir dempningseffekten utilfreds-stillende selv ved meget tykke og myke gummielementer.

Det er således en hovedhensikt med oppfinnelsen å frem-skaffe en anordning av den innledningsvis angitte art som selv ved lavfrekvente vibrasjoner fremskaffer en vesentlig dempning. Oppfinnelsen baserer seg på den egenskap hos gummi, innbe-fattende såvel naturgummi som syntetisk gummi og blandinger av naturgummi og syntetisk gummi, at 1engdeforandringen hos gummien blir proporsjonalt større når gummien utsettes for strekkrefter enn nå;r gummien utsettes for trykkrefter, og at overgangen mellom trykkraft og strekkraft i et parti av det benyttede gummi legeme (momentpunktet) alltid ligger mellom den maskin som håndtaket er festet til og midtpunktet av håndtaket.

Denne hensikt oppnås fullstendig ved oppfinnelsen

hvis vesentlige kjennetegn består i at hylseelementet med sin indre flate er direkte eller indirekte fast forbundet med akseltappen og med sin ytre flate er direkte eller indirekte fast forbundet med håndtakets indre, sylindriske

flate, at forholdet mellom hylseelementet og håndtakets

aksielle lengde er valgt for, ved tilførsel av de nevnte krefter til håndtaket å bevirke at det momentområde i hylseelementet innenfor hvilket vekslingen fra trykkspenning til trekkspenning foregår, vil være beliggende mellom maskinens

hus og håndtakets midtpunkt.

Hylseelementet som utgjøres av et sylindrisk rør av gummi, er passende fastvulkanisert ved et indre stålrør som i sin tur er fast forankret på maskinens akseltapp og har et ytre stålrør ved hvilket den sylindriske mantelflate er fastvulkanisert,

idet det ytre stålrør på sin side er fast forbundet med håndtakets indre sylindriske vegg, f.eks. ved hjelp av en eller flere bolter. Det er imidlertid til og med mulig med en direkte fastvulkanisering av gummihylsen på akseltappen resp. håndtakets sylindriske vegg.

Slik det vil bli beskrevet nedenfor, vil gummielementet komme til å virke som en universalknute hvor gummiens egenskaper ved en gitt tilført kraft lettere tøyes enn komprimeres, hvorved amplituden ved vibrasjoner og støt fra maskinen utjevnes i vesentlig grad og således ikke påvirker håndtaket.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til den vedføyde tegning. Fig. 1 er en meget forenklet skisse av en arbeidsmaskin, f.eks. en slagboremaskin med to håndtak. Fig. 2 viser skjematisk en anordning ifølge oppfinnelsen med ubelastet håndtak. Fig. 3 viser et håndtak med et dempende hylseelement i-følge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser anordningen ifølge fig. 3 ved påføring av

en trykkraft på håndtaket.

Fig. 5 viser anordningen ifølge fig. 4 når en støtkraft fremskaffes av maskinen. Fig. 6 viser en sammenligning av dempningsfunksjonen mellom oppfinnelsen og kjente håndtak.

Den forenklede skisse på fig. 1 viser en slagboremaskin

1 med et maskinhus 2 inneholdende f.eks. en pneumatisk drivmotor som driver et slagbor 3. På maskinhuset 2 finnes der to faste utragende akseltapper, henholdsvis 4 og 5, som her er tenkt anordnet koaksialt og diametralt motsatt hverandre. Akseltappene 4, 5 kan imidlertid danne vinkel med hverandre og behøver ikke være anordnet diametralt motsatt. På hver akseltapp 4, 5 er der anordnet et vibrasjonsdempende håndtak 6 resp. 7. Fig. 2 viser nærmere det ene håndtak 7 som er maken til håndtaket 6. Det endeparti 8 av håndtaket 7 som vender mot maskinen 1, har

en utboring med en sylindrisk indre vegg 9 hvori der er innført et sylindrisk dempningselement 10 bestående av gummi. På den ytre sylindriske mantelflate av dempningselementet 10 er der fastvulkanisert et rør 11 av stål eller annet passende materiale som ved det viste utførelseseksempel har hovedsakelig samme aksiale lengde som elementet 10. Den indre sylindriske flate av røret 11 kan være fast forbundet med mantelflaten av gummielementet 10 på en hvilken som helst passende måte, f.eks. ved fastliming. Den indre sylindriske flate av gummielementet 10

er på motsvarende vis forbundet med ytterflaten av et sylindrisk metallrør 12 som har en indre sylindrisk utboring tilpasset tappen 5, slik at der kan fremskaffes en fast forbindelse. Den indre sylindriske vegg av røret 12 kan eksempelvis være slik dimensjonert at røret kan presses fast på den sylindriske akseltapp 5, men den faste forbindelse kan også utgjøres av f.eks.

en gjengeforbindelse. Den ytre del 13 av håndtaket 7 som vender bort fra maskinen 1, og som under drift omsluttes av en hånd og fortrinnsvis ligger helt utenfor gummielementet 10, er ved det viste utførelseseksempel rørformet med en mindre diameter enn endepartiet 8. Slik det er vist på fig. 2, er forbindelsen mellom endepartiet 8 og røret 11 fremskaffet ved hjelp av skruer 14 .

Virkemåten for den nye anordning vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 4 og 5. Fig. 4 illustrerer håndtaket når maskinens arbeidsverktøy 3 settes mot den flate som skal bearbeides og brukeren utøver en viss trykkraft Fg på de to håndtak 6 og 7. Håndtaket 7 og eventuelt også håndtaket 6 kommer da til å bli dreiet i retning av kraften Fg og danne en vinkel c*. med midtlinjen A for akseltappen 5. Det er her antatt at håndtaket 7 er rett og koaksialt med akseltappen 5, men i det tilfelle hvor håndtaksdelen 13 er utformet på en spesiell måte betinget av ergonometriske synspunkte^ som gjør at håndtaket 7 og akseltappen 5 ikke har felles midtlinje, skal referanse-linjen A isteden referere til akseltappen 5 og midtlinjen for gummihylsen 10 som sammenfaller med akseltappens midtlinje.

Ved denne nedbøyning av håndtaket som her er tenkt utført i

et vertikalplan, vil gummimaterialet utsettes for strekk- resp. trykkspenninger. Strekkspenningene er her markert med et minus-tegn og trykkspenningene med et plusstegn. Spenningene i gummi-mater ialet veksler fortegn omtrent innenfor et område mp, momentpunktet. Når maskinen startes opp, oppstår der vibrasjoner,

dvs. dynamiske krefter F, med amplitude X slik der er vist på fig. 5. Den dynamiske kraft F^ medfører en sammentrykning av gummimaterialet i området B, men pga. det forhold at en tøy-ning krever mindre kraft enn en komprimering, oppstår der en betydelig større tøyning eller økning i strekkspenningen i området C. På den motsatte ende av gummihylsen, dvs. enden nær-mest maskinen, medfører den dynamiske kraft en reduksjon av trykkspenningen og en reduksjon av strekkspenningen, dvs. mp-området blir forskjøvet slik det er vist på tegningen. Det hele resulterer i at håndtaket 7 blir forskjøvet oppover avhengig av den dynamiske kraft, men samtidig øker vinkelen CÅ i motsvarende grad og ved riktig dimensjonering av gummidemperens tykkelse, lengde og gummimaterialets stivhet, slik at gummidemperen tillater en svingning innenfor et vinkelområde bestemt av den statiske trykkraft Fg og den dynamiske trykkraft F^, kommer den ytre ende 15 alltid til å ligge hovedsakelig stille,

dvs. vibrasjonene overføres ikke til endepunktet. Selvsagt kommer dempningseffekten til å avta jo nærmere hånden ligger maskinen og gummielementet, men dempningseffekten blir, regnet i forhold til håndtakets hele lengde, helt tilfredsstillende selv i det tilfelle at håndens ene side delvis skyter inn over gummielementet. Det mest vesentlige er at momentvekslingsområdet mp ligger mellom den ende av håndtaket 7 som vender mot maskinhuset 2 og håndtakets midtpunkt M, og at elementet 10 tillater svingningsvinkelen ©<■ .

På fig. 6 er der illustrert dempningsfunksjonen hos

et vanlig håndtak med en gummihylse langs hele håndtakslengden (øvre kurve) og et håndtak ifølge oppfinnelsen med nedenfor angitte mål (nedre kurve). Langs y-aksen er det angitt den dyna-

miske kraft uttrykt i akselerasjon m/s 2 og langs x-aksen er angitt vibrasjonsfrekvensen.

Anordningen ifølge oppfinnelsen utgjøres av et håndtak

7 med en total lengde på 165 mm, en gummihylse 10 med en lengde av 3 5 mm, en indre diameter av 2 5 mm, en ytre diameter av 4 0 mm samt rør 11 og 12 (fig. 2) med en veggtykkelse på 2 mm. Sammen-ligningshåndtaket (øvre kurve) var forsynt med en gummidemper

av motsvarende konstruksjon med en totallengde på 165 mm og akseltappen strakk seg i dette tilfelle gjennom hele håndtaket og gummidemperen. Området mellom de to kurver motsvarer den energi som blir opptatt i anordningen ifølge oppfinnelsen.

Praktiske forsøk har vist at gummidemperens lengde avhengig av vibrasjonskrefter og vibrasjonsamplituder som er fremskaffet av maskinen fortrinnsvis bør ligge mellom 20-40 % av håndtakets totale lengde.

Claims (4)

1. Anordning ved et vibrasjonsdempende håndtak (7) for en arbeidsmaskin (1), som under drift frembringer vibrasjoner, og hvor håndtaket er beregnet på å festes på en med maskinens deksel (2) forbundet tapp (4, 5) ved hjelp av et hylseelement i form av en hulsylinder av gummi, hvis lengde er mindre enn håndtakets lengde og hvor hylseelementet er utformet for å tillate en svingningsbevegelse på håndtaket i avhengighet av den til håndtaket under driften tilførte statiske trykkraft (F ) og arbeidsmaskinens dynamiske vibrasjonskraft (F^), karakterisert ved at hylseelementet (10) med sin indre flate er direkte eller indirekte fast forbundet med akseltappen (4, 5) og med sin ytre flate er direkte eller indirekte fast forbundet med håndtakets (7) indre, sylindriske flate, at forholdet mellom hylseelementet (10) og håndtakets (7) aksielle lengde er valgt for, ved tilførsel av de nevnte krefter (F^) til håndtaket (7) å bevirke at det momentområde i hylseelementet (10) innenfor hvilket vekslingen fra trykkspenning til trekkspenning foregår, vil være beliggende mellom maskinens hus (2) og håndtakets (7) midtpunkt.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at hylseelementets (10) aksiale lengde utgjør 20-40 % av håndtakets (7) lengde.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hylseelementet (10) med sin sylindriske mantelflate er direkte festet på håndtakets indre sylindriske flate og er med sin indre sylindriske flate direkte festet på akseltappens (4, 5) flate.

4. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hylseelementets (10) sylindriske mantelflate er forbundet med den indre flate av et første rør (11) av metall hvilket er fast anordnet i håndtaket og at hylseelementets (10) indre sylindriske flate er fast forbundet med mantelflaten av et annet rør (12) som er fast forbundet med akseltappen (4, 5).