DE1281970B

DE1281970B - Vibration damper for hammer

Info

Publication number: DE1281970B
Application number: DED44762A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ralf Koehler
Original assignee: REICHSBAHN VERTRETEN DURCH DEN
Current assignee: REICHSBAHN VERTRETEN DURCH DEN
Priority date: 1964-06-25
Filing date: 1964-06-25
Publication date: 1968-10-31

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B25dB25d

Deutsche Kl.:. 87 b-2/12 German class:. 87 b -2/12

Nummer: 1281970Number: 1281970

Aktenzeichen: P 12 81 970.4-15 (D 44762)File number: P 12 81 970.4-15 (D 44762)

Anmeldetag: 25. Juni 1964 Filing date: June 25, 1964

Auslegetag: 31. Oktober 1968Opening day: October 31, 1968

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für Schlaghämmer, insbesondere für beim Gleisbau gebräuchliche Handstopfgeräte und im Bergbau gebräuchliche Abbauhämmer.The invention relates to a vibration damper for demolition hammers, in particular for track construction common hand tamping devices and mining hammers common in mining.

Diese Schlaghämmer werden von der jeweils bedienenden Person von Hand geführt, und die bei der Funktion der Hammer als Reaktion entstehenden Erschütterungen, Schwingungen oder Vibrationen des Gehäuses gehen in schädlicher Weise über die Handgriffe auf den Körper des Bedienenden über. Die Folgen davon sind, daß häufig Schädigungen bestimmter Organe und des Nervensystems entstehen. These hammers are used by the operator Person guided by hand, and the reaction resulting from the operation of the hammer Shocks, oscillations or vibrations of the housing are harmful to the Handgrips on the body of the operator. The consequences of this are that often damage certain organs and the nervous system arise.

Es sind bereits Schwingungstilger bekannt, deren Wirkung darauf beruht, daß an ein unbeabsichtigt in Schwingungen versetztes Bauteil ein in der Regel eindimensional schwingungsfähiges Gebilde derart angeschlossen wird, daß seine Eigenfrequenz mit der Frequenz der erregten Schwingung übereinstimmt. Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise bei unveränderlicher Erregerfrequenz die Amplitude des Schwingweges des zu dämpfenden Bauteils verschwindet oder daß bei veränderlicher Erregerfrequenz die Amplitude des Schwingweges des zu dämpfenden Bauteils stark verringert werden kann.There are already vibration absorbers known, the effect of which is based on the fact that an unintentional vibrating component is a structure that is usually one-dimensionally vibratable is connected that its natural frequency coincides with the frequency of the excited oscillation. It is thereby achieved that, for example, when the excitation frequency remains unchanged, the amplitude of the The oscillation path of the component to be damped disappears or that with a variable excitation frequency the amplitude of the oscillation path of the component to be damped can be greatly reduced.

Die Anwendung dieser bekannten Methode, die Schwingungen eines Bauteils mit Hilfe eines Tilgers zu dämpfen, erfolgte bisher nur in solchen Fällen, wo erzwungene harmonische Schwingungen von bestimmten Bauteilen fernzuhalten waren, z.B. an Präzisionswerkzeugmaschinen, elektrischen Haarschneidemaschinen usw. Bei Schlaghämmern treten jedoch eine unendlich größe Zahl harmonischer Schwingungen linear zu einem Frequenzband vereinigt auf. In der Regel heben sich aus diesem Frequenzband einzelne, dadurch besonders störende Schwingungen heraus, die die Hauptursache gesundheitlicher Schäden sind.The application of this known method, the vibrations of a component with the help of an absorber to dampen, has so far only been done in cases where forced harmonic oscillations of certain Components were to be kept away, e.g. on precision machine tools, electric hair clippers etc. With impact hammers, however, an infinitely large number of harmonic oscillations occur linearly combined to form a frequency band on. As a rule, individual ones stand out from this frequency band, making them particularly disruptive Vibrations, which are the main cause of damage to health.

Es besteht zwar weiter noch theoretisch die Möglichkeit, schädliche Schwingungen vom Bedienenden durch Vergrößerung der Eigenmasse des Gerätes abzuhalten, doch würde damit der Charakter des Gerätes als Handgerät verlorengehen.Theoretically, there is still the possibility of damaging vibrations from the operator by increasing the weight of the device, but this would reduce the character of the device will be lost as a handheld device.

Es ist weiter ein Massenausgleich für Druckluft- , hammer bekannt, bei welchem mit dem Hammerzylinder Ausgleichsmassen federnd so verbunden sind, daß die Ausgleichsmassen mit dem Schlagkolben phasengleich oder näherungsweise in Resonanz schwingen. Die Ausgleichsmassen sind beiderseits mit metallischen Federn aufgehängt, deren Federkonstanten durch eine auf den Betriebsluftdruck geeichte Vorrichtung so eingestellt werden, Schwingungstilger für SchlaghämmerIt is also known a mass balance for compressed air, hammer, in which with the hammer cylinder Balancing masses are resiliently connected so that the balancing masses with the percussion piston oscillate in phase or approximately in resonance. The balancing weights are suspended on both sides with metallic springs, the spring constants of which are set by a device calibrated to the operating air pressure, Vibration absorber for demolition hammers

Anmelder:Applicant:

Deutsche Reichsbahn,German Reichsbahn,

vertreten durch den Generaldirektor,represented by the general director,

Berlin W 8, Voßstr. 33Berlin W 8, Vossstr. 33

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Ralf Köhler, Blankenburg (Harz) - -Dipl.-Ing. Ralf Koehler, Blankenburg (Harz) - -

daß die Eigenfrequenz der Ausgleichsmassen möglichst gleich der vom Betriebsluftdruck abhängigen Schlagfrequenz wird. Weiterhin ist eine Kombination von metallischen und Luftfedern sowie ein Druckreduzierventil für die Druckluftzuleitung zur Einstellung einer der Eigenfrequenz der Ausgleichsmassen entsprechenden Schlagfrequenz vorgesehen. Dieser nur für Drucklufthammer vorgesehene Massenausgleich weist Mängel auf, die ihn in der praktischen Anwendung keine Bedeutung gewinnen ließen. Der Massenausgleich soll durch eine Mehrzahl bei mindestens paarweiser Anordnung von jeweils in zwei Federn aufgehängten Ausgleichsmassen erfolgen, wobei die Achse der Bewegung parallel und außermittig zur Achse, des Schlagkolbens verläuft. Dies bedingt die paarweise oder sternförmige Anordnung. Durch das Vorhandensein von mindestens drei Schwingsystemen — dem Schlagsystem und mindestens zwei Ausgleichsmassen — ist ein wirksamer Massenausgleich aber praktisch unmöglich. Er-wäre theoretisch nur in einem gut ausgerüsteten Prüflabor mit zeit- und kostenaufwendigen Versuchen und nur für einen einzigen bestimmten Betriebszustand möglich, wobei die beim praktischen Gebrauch in das Gesamtverhalten eines Schlaghammers eingehenden Faktoren, welche aus der unterschiedlichen Festigkeit des zu bearbeitenden Gesteins oder Arbeitsgegenstandes resultieren, nicht berücksichtigt werden können. Dem Bediener eines solchen Schlaghammers ist auch keine Möglichkeit gegeben, während des Gebrauchs eine notwendig präzise Veränderung der Vielzahl der Federkonstanten der Federn der Ausgleichsmassen vorzunehmen. that the natural frequency of the balancing masses is as equal as possible to that which depends on the operating air pressure Beat frequency is. There is also a combination of metallic and air springs and a pressure reducing valve provided for the compressed air supply line to set an impact frequency corresponding to the natural frequency of the balancing masses. This mass balance, which is only intended for pneumatic hammers, has defects that make it in the practical application could not gain any meaning. The mass balance should be achieved by a plurality with at least a pair of balancing weights each suspended in two springs take place with the axis of movement parallel and eccentric to the axis of the percussion piston. This requires the paired or star-shaped arrangement. By the presence of at least three oscillation systems - the impact system and at least two balancing weights - is one effective mass balancing but practically impossible. He-would theoretically only be in a well-equipped one Test laboratory with time-consuming and costly tests and only for a single specific one Operating condition possible, with the practical use in the overall behavior of a hammer incoming factors resulting from the different strength of the to be machined Rock or work object result cannot be taken into account. The operator one Such a hammer is also not given a possibility during use, one is necessary make precise changes in the large number of spring constants of the springs of the balancing weights.

Weiterhin ist ein Drucklufthammer bekannt, dessen den Schlagkolben aufnehmender ZylinderFurthermore, a pneumatic hammer is known whose cylinder receiving the percussion piston

809 629/1119809 629/1119

unter Zwischenschaltung einer Dämpfungsfeder in an einem Ende einer am Ring angreifenden wendeleinem Führungsstück, welches auf der Rückseite als förmigen Feder mit dem Führungsrohr des Schlag-Handgriff ausgebildet ist, angeordnet wurde. Es hammers verbunden, sonst frei beweglich ist. sollte damit erreicht werden, daß mit einer frequenz- Durch die erfindungsgemäße Ringform der alswith the interposition of a damping spring in at one end of a helical cord engaging the ring Guide piece, which is on the back as a shaped spring with the guide tube of the impact handle is formed, was arranged. It is hammers connected, otherwise it is freely movable. should thus be achieved that with a frequency by the ring shape according to the invention as

gleichen, aber phasenversehiedenen zum Zylinder 5 Tilger dienenden Zusatzmasse ist es möglich, sie schwingbaren Ausgleichsmasse die Rückstöße und zusammen mit der Feder der Form und Gestalt jedes Prallschläge des Werkzeuges und des Gehäuses ab- ' Schlaghammers zweckmäßig anzupassen, ohne daß gefangen werden. Obwohl hierbei gleichzeitig die das Gerät ein Volumen erhält, das den Gebrauch Masse des Handgriffs vergrößert und eine Feder beeinträchtigt. Außerdem wird durch diese Anzwischen dem Handgriff und der Hammer-Zylinder- io Ordnung des Tilgers dem Bediener die Möglichkeit Führung angeordnet wurde, tritt ein Tilgereffekt gegeben, beispielsweise durch mehr oder weniger nicht ein, da ein Schwingungstilger einen sehr ge- tiefes Hineinschrauben der Tilgermasse in die ringen Schwingungswiderstand haben muß, damit Windungen der Feder die Eigenfrequenzen des geseine eigene Schwingweite beim Ausfiltern von samten schwingungsfähigen Gebildes des Schlag-Schwingungen anderer Bauteile sehr groß wird. Dies 15 hammers so zu verändern, daß eine optimale Anverhindert aber einerseits der Bediener mit seinem passung an die jeweiligen Betriebsbedingungen ohne als Handkraft ausgeübtem Gegendruck, und anderer- besondere Meßgeräte erfolgen kann. Durch die seits ist außer dem den Kolben enthaltenden Zylin- harmonische Eigenschwingung des Feder-Masseder kein Bauteil vorhanden, dem eine große Schwing- Tilgers werden außer der erzwungenen Schwingung amplitude erteilt werden könnte. Die Vibration des 30 auch Stoßschwingungen getilgt, die in konstanter Handgriffs kann also nur in einem gewissen Maße Folge angeregt werden. Die Wirkung beruht auf der gemildert werden, ohne daß ein Tilgereffekt ein- Resonanz zwischen der Tilgerfrequenz und der treten kann. Erregerfrequenz, In diesem Fall genügt bekanntlichsame, but phased different for cylinder 5 absorber serving additional mass, it is possible to use them oscillating balancing mass the recoils and together with the spring the shape and shape of each Impact blows of the tool and the housing from 'impact hammer appropriately adapt without that be caught. Although at the same time the device receives a volume that allows use The mass of the handle is increased and a spring is impaired. In addition, this intermediate The operator has the option of using the handle and the hammer-cylinder order of the damper Leadership was arranged, a damping effect occurs, for example by more or less not a, because a vibration damper screwing the damper mass very deeply into the wrestle must have vibration resistance so that the coils of the spring absorb the natural frequencies of the whole own oscillation amplitude when filtering out the entire oscillatory structure of the impact oscillations other components becomes very large. To change this 15 hammers so that an optimal prevention is prevented but on the one hand the operator with his adaptation to the respective operating conditions without as counter pressure exerted by hand, and other special measuring devices. Through the on the other hand, apart from the cylinder containing the piston, there is a natural oscillation of the spring-mass spring There is no component that can become a large vibration damper except for the forced vibration amplitude could be given. The vibration of the 30 also erased shock vibrations that were in constant Handle can therefore only be stimulated to a certain extent as a result. The effect is based on the be mitigated without a damper effect a resonance between the damper frequency and the can kick. Excitation frequency, in this case is known to be sufficient

Es ist auch ein rückstoßgedämpftes Druckluft- die Zuführung eines kleinen Energiebetrages zur schlaggerät bekanntgeworden, bei dem die Vibration 35 Erzeugung großer Schwingungsweiten, d, h._? der des Schlagkolbens durch die Anordnung eines mit Schwingungswiderstand ist gering. Es wird also Frischluft beaufschlagten Ausgleichkolbens mit durch geeignete Abstimmung die Schwmgungsgegenläufiger Bewegung im gleichen Zylinder ge- energie des zu bedämpfenden Bauteils für eine bemildert werden soll. Der Nachteil dieser Anordnung stimmte Frequenz dem Tilger zugeführt, in der Art, besteht einmal darin, daß sie nur bei durch Druckluft 30 daß die Schwingungsenergie des zu bedämpfenden betriebenen Schlaghämmem angewandt werden kann Bauteils für diese Frequenz verschwindet, und daß zum anderen ein wirklicher Tilgereffekt Ist ein. Bauteil mehreren Schwingungen von ver-There is also a recoil-damped compressed air supplying a small amount of energy to the impact device has become known, in which the vibration 35 generates large oscillation amplitudes, d, h. _? that of the percussion piston due to the arrangement of one with vibration resistance is low. So there is fresh air acted upon compensating piston with the oscillatory counter-rotating movement in the same cylinder energy of the component to be damped is to be mitigated by suitable coordination. The disadvantage of this arrangement correct frequency supplied to the damper, in the way, is that it only disappears when the vibration energy of the hammer to be damped can be applied by compressed air 30 component for this frequency, and that on the other hand there is a real damper effect a. Component with multiple vibrations from

nicht erreicht wird. Die kinetische Energie, welche schiedenen Frequenzen ausgesetzt, so kann man auf den Bediener übergehen würde, wird hierbei wählen, welche Frequenz davon getilgt bzw. aus* nicht durch eine besondere Vorrichtung aufge- 35 gefiltert werden soll. Da^-wird in der Regel die sein, nommen, so daß sie am Handgriff überhaupt ver- die den größten schädigenden Einfluß auf das Geschwindet, sondern der am Handgriff übertragenen samtverhalten des zu bedämpfenden Bauteils ausübt. Energie wird eine gleichgroße, mit jeweils ent- Werden die Erschütterungen des Bauteils ver-is not achieved. The kinetic energy, which is exposed to different frequencies, so one can would be transferred to the operator, it will choose which frequency is deleted from it or from * should not be filtered by a special device. As a rule there will be taken so that they have the greatest damaging influence on the speed at the handle, but rather the overall behavior of the component to be damped that is transferred to the handle. Energy is of the same size, with the vibrations of the component being absorbed in each case.

gegengesetzter Wirkungsrichtung überlagert. Dem- ringert, an dem der Antrieb des Schlaghammers zufolge ist auch durch den doppelten Energie- 40 befestigt ist, so bedeutet dies, daß dadurch die abaufwand eine im gleichen Maße größere Druckluft- zugebende, die Funktion des Gerätes keonzufuhr bzw. -verbrauch erforderlich. zeichnende Energie je Zeiteinheit größer wird, daßopposite direction of action superimposed. Demringert on which the drive of the percussion hammer According to is also through the double energy 40 is attached, so this means that thereby the expenditure an equally larger compressed air supply, the function of the device keon supply or consumption required. drawing energy per unit of time is greater that

Weiter ist es bekannt, daß die Handgriffe mit also die gesamte Arbeitsweise des betreffenden schwingungsdämpfenden Materialien isoliert werden. Gerätes gleichmäßiger wird. Das geschieht durch die Die Wirkung dieser Isolierung ist jedoch gering und 45 Tilgung der Eigenbewegung des den Antrieb tragenbringt zudem noch den Nachteil, daß bei der Be- den Bauteils als der Ursache einer Teilung der dienung des Gerätes eine schwierigere Handhabung Gesamtenergie, wobei nur ein Teil davon für die entsteht. Funktion des Gerätes genutzt werden kann.It is also known that the handles with so the entire operation of the relevant vibration-damping materials are isolated. Device becomes more even. That happens through the However, the effect of this insulation is slight and it eliminates the inherent movement of the drive also the disadvantage that in the case of the component as the cause of a division of the Serving the device a more difficult handling total energy, with only a part of it for the arises. Function of the device can be used.

Der Zweck der Erfindung ist es, die beim Ge- Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß sieThe purpose of the invention is to assist in the process. Another advantage of the invention is that it

brauch von Schlaghämmem auftretenden Er$chütte- 50 infolge ihrer Einfachheit auch für solche Schlagrungen stark zu verringern, so daß bei der Hand- hammer verwendet werden kann, die ursprünglich habung nur noch erträgliche, von dem Gerät auf den nicht dazu eingerichtet waren. Bedienenden übergehende Schwingungen entstehen. Die Erfindung soll an Hand eines einfachen Aus-Due to their simplicity, the use of impact hammers also for such impacts to be greatly reduced, so that the originally Habung only bearable from the device on which were not set up. Operator transient vibrations arise. The invention is to be based on a simple embodiment

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, führungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt das bereits bekannte Prinzip der mechanischen 55 die Figur eine Ansicht eines Schlaghammers rnjt dem Schwingungstilgung auf von Hand bediente Schlag- Schwingungstilger im Schnitt, hammer, insbesondere für beim Gleisbau gebrauch- Ein Schlaghammer mit einem Antriebsgehäuse 1,The invention is therefore based on the object to be explained in more detail management example. To do this shows the already known principle of the mechanical 55 the figure shows a view of a percussion hammer Vibration damping on hand-operated shock vibration absorbers in section, hammer, especially for use in track construction - a percussion hammer with a drive housing 1,

liehe Handstopfgeräte und im Bergbau gebrauch- einem in seinem Innern das Schlagsystem führenden liehe Abbauhammer, so zu übertragen, daß die Führungsrohr 2 und aus dem Führungsrohr 2 her-Anpassung des Tilgersystems an die verschiedenen 60 ausragenden Werkzeug 3 ist zweckmäßig an der Betriebsbedingungen durch den Bediener in ein- unteren Stirnseite des Führungsrohres 2 rnit einem fächer Weise selbst erfolgen kann und dabei die seinen Durchmesser überragenden Flansch 4 vergesamte Eigenmasse für den Verwendungszweck als sehen. Der Flansch 4 ist mit dem Führungsrohr 2 Handgerät in erträglichen Grenzen bleibt. fest verbunden und trägt eine Feder S, die dasborrowed hand tamping devices and in the mining industry use one inside which guides the hammering system borrowed pick hammer to be transferred so that the guide tube 2 and from the guide tube 2 her-adaptation the absorber system to the various 60 projecting tool 3 is useful on the Operating conditions by the operator in a lower end face of the guide tube 2 with a fan-like way can be done by itself and see the flange 4 projecting its diameter as a total weight for the intended use. The flange 4 is connected to the guide tube 2 Handheld device remains within tolerable limits. firmly connected and carries a spring S, which

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß 65 Führungsrohr 2 umschließt und an ihrem anderen eine Zusatzmasse die Form eines Ringes aufweist, Ende mit einer Zusatzmasse 6 fest verbunden ist. Die der um das in seinem Inneren das Schjagsystern Zusatzmasse 6 hat eine zylindrische Form und umführende Führungsrohr herum angeordnet und nur schließt ebenfalls das Führungsrohr 2, ohne es zuAccording to the invention, this is achieved in that 65 surrounds the guide tube 2 and has an additional mass in the form of a ring on its other, the end being firmly connected to an additional mass 6. The additional mass 6 arranged around the Schjagsystern in its interior has a cylindrical shape and surrounding guide tube and only also closes the guide tube 2 without closing it

berühren. Der Zwischenraum zwischen der Zusatzmasse 6 und dem Führungsrohr 2 ist so groß bemessen, daß eine Berührung während des Betriebes des Schlaghammers auch in der waagerechten Schlagstellung nicht stattfindet.touch. The space between the additional mass 6 and the guide tube 2 is so large that that a contact during operation of the hammer also in the horizontal Impact position does not take place.

Claims

Patent claims:

1. Vibration absorbers for demolition hammers, especially for hand tamping devices commonly used in track construction and mining hammers commonly used in mining, consisting of an additional mass with a spring, characterized in that the Additional mass (6) has the shape of a ring around the inside of the impact system leading guide tube (2) arranged around and only at one end of a ring engaging Helical spring (S) connected to the guide tube (2) of the hammer, otherwise is freely movable.

2. Vibration damper for demolition hammers according to claim 1, characterized in that the The spring (5) is attached to a flange (4) located on the lower face of the guide tube (2) is.

Considered publications:
German Patent Nos. 815 179, 1011 819; German interpretative document No. 1040 468.

1 sheet of drawings