DE19830979C2 - Stampfgerät mit schwingungsgedämpftem Führungszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Stampfgerät zur Boden­ verdichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bekannte Stampfer dieser Art sind so aufgebaut, daß eine einen Motor und ei­ nen eine Bewegungswandeleinrichtung bildenden Kurbeltrieb aufnehmende Obermasse über einen Federsatz mit einer im wesentlichen eine Arbeits- bzw. Verdichtungsplatte bildenden Arbeitsmasse verbunden ist. Die vom Motor er­ zeugte Drehbewegung wird durch den Kurbeltrieb in eine oszillierende Axialbe­ wegung gewandelt, die über den Federsatz auf die Arbeitsplatte zur Bodenver­ dichtung übertragen wird.

Fig. 6 zeigt einen derartigen, z. B. aus der US-PS 3 090 286 bekannten Stampfer.

Gemäß Fig. 6 wird von einem nicht dargestellten Motor einer Antriebswelle 1 des Stampfers angetrieben, die über ein Ritzel 2 eine in einem Stampfergehäuse 3 gelagerte und mit einer Außenverzahnung versehene Kurbelscheibe 4 antreibt. An der Kurbelscheibe 4 ist ein Hubzapfen 5 angebracht, auf den ein Pleuel 6 drehbeweglich aufgesetzt ist. Das Pleuel 6 ist an seinem anderen Ende mittels eines Kolbenbolzens 7 drehbeweglich mit einem Führungskolben 8 verbunden. Der Führungskolben 8 ist mit einer an ihm befestigten Kolbenführung 9 inner­ halb eines zur Untermasse gehörenden Führungsrohrs 10 in einem Führungs­ zylinder 11 axial hin- und herbeweglich. Diese Axialrichtung entspricht einer Vertikal- bzw. Arbeitsrichtung des Geräts während seines Einsatzes.

Auf beiden Seiten der Kolbenführung 9 ist ein aus einer oder mehreren Federn bestehender Federsatz 12 angeordnet, wobei die Federn jeweils auf ihren von der Kolbenführung 9 abgewandten Seiten gegen am Führungsrohr 10 befestigte Fe­ derplatten 13 abgestützt sind.

Das Führungsrohr 10 und die Federplatten 13 gehören zur Arbeits- bzw. Unter­ masse des Stampfers. An der Untermasse kann ein in Fig. 6 nicht gezeigter Stampffuß angebracht werden, der zur Bodenverdichtung dient. Um das Ein­ dringen von Feuchtigkeit und Schmutz zu vermeiden, sind die Obermasse und die Untermasse durch einen elastischen Balg 14 verbunden.

Der das Führungsrohr 10 führende Führungszylinder 11 ist mittels Schrauben 15 starr mit dem Gehäuse 3 verbunden.

Im Stampfbetrieb treten außer den durch die Massebeschleunigung im Stampfsystem hervorgerufenen Schwingungen durch den Aufschlag der Stampf­ platte auf den Boden - insbesondere bei sehr hartem, steinigem Boden - am Stampfer hohe Prellschläge auf. Dieses Problem wird bei relativ breiten Stampf­ platten und die dadurch hervorgerufenen häufigen Schräglagen bzw. durch schräg auf die Stampfplatte wirkende Kräfte noch verstärkt.

Die Prellschläge werden von der Stampfplatte auf das Führungsrohr und den Führungszylinder auf die Obermasse übertragen. Sie beeinträchtigen dadurch nicht nur eine gleichmäßige Schwingungsbeschleunigung der Obermasse, sondern können auch die Dauerhaltbarkeit der in der Obermasse eingebauten Teile, z. B. der Lager, der Verzahnungen und des Motors, erheblich beeinträch­ tigen. Zudem wirken sich die Prellschläge auch hinsichtlich der Handgriff­ abfederung negativ aus.

Zum Schutz vor einem ungefederten Durchschlagen einer Kolbenstange auf die Stampfplatte werden in der DE-OS 19 25 870 Dämpferelemente vorgeschlagen, die zwischen den beweglichen, die Obermasse mit der Arbeitsmasse koppelnden Teilen angeordnet sind.

Einen ähnlichen Schutz bietet bei dem aus der DE-GM 18 52 243 bekannten Stampfgerät eine Lederschicht, die stirnseitig an einer Verlängerung des Ab­ triebkolbens angebracht ist.

Zum Abschwächen von Rückstößen schlägt die DE-PS 242 139 vor, an geeigne­ ter Stelle, beispielsweise zwischen Arbeitszylinder und Handgriff, einen Gummi­ körper zu lagern.

Schließlich wird in der DE-GM 18 63 182 ein Bodenverdichtungsgerät beschrie­ ben, bei dem in einen Teil eines Führungszylinders eine Gleitbüchse aus Kunst­ stoff eingesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät anzugeben, bei dem ein Übertragen von an der Stampfplatte entstehenden Prellschlägen auf die Obermasse wirksam eingeschränkt ist.

Erfindungsgemäß wird die Lösung durch ein Arbeitsgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Stampfgerät zur Boden­ verdichtung oder ein Hammer, mit einer Obermasse, die einen in oder an einem Gehäuse angeordneten Antrieb aufweist, mit einer durch den Antrieb über eine Bewegungswandeleinrichtung und einen Federsatz linear hin- und hertreibbaren Arbeitsmasse und mit einer an dem Gehäuse befestigten Führungseinrichtung, die einen die Arbeitsmasse relativ zu dem Gehäuse linear führenden Führungs­ zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder mit ela­ stischer Beweglichkeit an dem Gehäuse befestigt ist.

Die elastische Beweglichkeit des Führungszylinders relativ zu dem zur Ober­ masse gehörenden Gehäuse ermöglicht eine wirksame Dämpfung der an der Arbeitsmasse auftretenden Prellschläge, insbesondere der nicht in Vertikalrich­ tung wirkenden Schläge. Schwingungstechnisch gesehen gehört zwar auch der Führungszylinder zur Obermasse; er wird jedoch erfindungsgemäß von der rest­ lichen Obermasse entkoppelt, um einen wirksamen Abbau von Kraftspitzen zu ermöglichen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwischen dem Gehäuse und dem Führungszylinder ein oder mehrere elastische Elemente eingesetzt. Durch geeignete Auswahl der elastischen Elemente kann die gewünschte elastische Beweglichkeit zwischen Führungszylinder und Gehäuse einfach erreicht werden. Dabei ist zu beachten, daß die Elemente zwar einer­ seits die erforderliche Elastizität und einen entsprechenden möglichen Verfor­ mungsweg mit sich bringen müssen, andererseits aber muß der Führungs­ zylinder nach wie vor steif mit dem Gehäuse verbunden sein, um ein Funktio­ nieren des Arbeitsgeräts zu gewährleisten.

Daher kann auch eine andere Ausführungsform vorteilhaft sein, bei der der Führungszylinder aus Kunststoff besteht und ohne Zwischenlegen von elasti­ schen Elementen direkt mit dem Gehäuse verbunden ist. Bei entsprechender Ausgestaltung eines am Führungszylinder vorgesehenen Befestigungsflansches wird die erforderliche Elastizität bereits durch das Kunststoffmaterial erreicht.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Füh­ rungszylinder mittels eines Spannrings am Gehäuse festgehalten. Der Spann­ ring ermöglicht es, die elastischen Elemente in einfacher Weise zwischenzulegen oder direkt den Befestigungsflansch eines aus Kunststoff bestehenden Füh­ rungszylinders zu halten.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung:

Fig. 2 eine Teilschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Teilschnittdarstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Teilschnittdarstellung eines bekannten Stampfgeräts.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen in Teilschnittdarstellung verschiedene Ausführungs­ formen der Erfindung. Soweit die Bauteile bereits anhand des bekannten Stampfgeräts nach Fig. 6 beschrieben worden sind, wird auf eine erneute Beschreibung verzichtet. Die Funktionsweise aller dargestellten Stampfgeräte ist identisch.

Die erfindungsgemäßen Stampfgeräte aus den Fig. 1 bis 5 zeichnen sich dadurch aus, daß ein Führungszylinder relativ zu einem Gehäuse elastisch beweglich ist.

In Fig. 1 ist ein Führungszylinder 20 zu sehen, an dem ein Befestigungsflansch 21 ausgebildet ist.

An den als Befestigungsflächen 22 dienenden Stirnseiten des Befestigungs­ flansches 21 liegen sogenannte O- oder Rundschnurringe an, die als elastische Elemente 23 dienen. Die Befestigungsflächen 22 bilden somit Berührflächen mit den elastischen Elementen 23. Die elastischen Elemente 23 können den Füh­ rungszylinder 20 mit konstantem Radius vollständig umgeben. Sie können aber auch als einzelne Puffer am Umfang des Führungszylinders 20 verteilt sein. Ein Teil der elastischen Elemente 23 liegt an einer zum Gehäuse 3 gehörenden An­ schlagfläche 24 an, während ein anderer Teil der elastischen Elemente 23 durch einen mit dem Gehäuse 3 verschraubten und als Befestigungseinrichtung die­ nenden Spannring 25 hintergriffen werden. Durch das Befestigen des Spann­ rings 25 am Gehäuse 3 werden die elastischen Elemente 23 mit dem Befesti­ gungsflansch 21 und dem Führungszylinder 20 fest mit dem Gehäuse 3 verbunden, wobei trotzdem eine gewisse elastische Beweglichkeit zwischen dem Füh­ rungszylinder 20 und dem Gehäuse 3 bestehen bleibt. Diese Elastizität ist dazu geeignet, um durch Prellschläge hervorgerufene Kraftspitzen abzubauen und da­ durch die Obermasse vor Schlägen wirksam zu schützen.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der zusätzlich zu der Lösung aus Fig. 1 der Spannring 25 einen Fortsatz 26 aufweist, der ein weiteres elastisches Element 27 umschließt und gegen den Führungszylinder 20 drückt.

Diese Variante ermöglicht unter Beibehaltung der Elastizitätseigenschaften eine noch steifere Verbindung zwischen dem Führungszylinder 20 und dem Gehäuse 3, wodurch ein zu starkes seitliches Abknicken des Führungszylinders 20 gegenüber dem Gehäuse 3 vermieden werden kann.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der der aus Fig. 1 bekannte Befestigungsflansch 21 in zwei voneinander unabhängige Befesti­ gungsflansche 28, 29 aufgeteilt worden ist, wobei jeder der Befestigungsflansche 28, 29 sich nur in einer Richtung gegen elastische Elemente 23 abstützt.

Auch diese Lösung entspricht im Prinzip der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1. Sie eröffnet jedoch die Möglichkeit, den Abstand zwischen den Befesti­ gungsflanschen 28 und 29 beliebig zu vergrößern, um die Steifigkeit der Verbin­ dung zwischen dem Führungszylinder 20 und dem Gehäuse 3 zu vergrößern.

Diese Idee wird bei der vierten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 weiterentwickelt, bei der zwei weit auseinandergezogene Befestigungsflansche 30, 31 zu erkennen sind. Durch diese Anordnung lassen sich bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen möglicherweise bei extremen Belastungen auftretende seitliche Ausknickungen verhindern.

In der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 4 werden weiterhin statt der bisher gezeigten Rundschnurringe 23 elastische Elemente 32 gezeigt, die als gesondert anzufertigende Gummiformteile speziell für den Anwendungszweck angepaßt worden sind. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform decken die elasti­ schen Elemente 32 nicht nur die Befestigungsflächen der Befestigungflansche 30, 31 ab, sondern auch die Umfangsflächen, wodurch insbesondere seitliche Stöße besser abgefangen werden können.

Eine fünfte Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt.

Der dort gezeigte Stampfer weist einen Führungszylinder 33 aus einem Kunst­ stoffmaterial auf. Der Kunststoff ist bereits so elastisch, daß bei einer ansonsten starren Verbindung zwischen dem Führungzylinder 33 und dem Ge­ häuse 3 die gewünschte elastische Beweglichkeit erreicht werden kann. Dazu weist der Führungszylinder 33 - analog zu der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 4 - zwei Befestigungsflansche 34, 35 auf, die einen nicht zu geringen Ab­ stand voneinander haben sollten.

Zur Erhöhung der Elastizität können in den Befestigungsflächen der Befesti­ gungsflansche 34, 35 Ausnehmungen 36 ausgebildet sein, die die wirksamen Befestigungsflächen verringern und somit die lokale Flächenpressung erhöhen, wobei gleichzeitig innerhalb der Befestigungsflächen eine Erhöhung der Elastizi­ tät erreicht wird.

Neben der vorteilhaften Wirkung des Führungszylinders 33 hinsichtlich der Dämpfung von Prellschlägen ergeben sich auch deutliche Gewichtsvorteile. Darüber hinaus ist die Herstellung eines derartigen Kunststoffteils einfacher als die Herstellung eines vergleichbaren Teiles aus Metall.

Claims (11)

1. Arbeitsgerät, insbesondere Stampfgerät zur Bodenverdichtung oder Hammer, mit
einer Obermasse, die einen in oder an einem Gehäuse (3) angeordneten Antrieb aufweist;
einer durch den Antrieb über eine Bewegungswandeleinrichtung und einen Federsatz (12) linear hin- und hertreibbaren Arbeitsmasse; und mit
einer an dem Gehäuse (3) befestigten Führungseinrichtung, die einen die Arbeitsmasse relativ zu dem Gehäuse linear führenden Führungszylinder (20; 33) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (20; 33) mit elastischer Beweglichkeit an dem Gehäuse (3) befestigt ist.

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (3) und dem Führungszylinder (20; 33) ein oder mehrere elasti­ sche Elemente (23; 27; 32) eingesetzt sind.

3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Befestigungseinrichtung (25) aufweist, die den Füh­ rungszylinder (20; 33) am Gehäuse befestigt.

4. Arbeitsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungszylinder (20) und der Befestigungseinrichtung (25) ein oder meh­ rere elastische Elemente (23; 32) eingesetzt sind.

5. Arbeitsgerät nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die elastischen Elemente (23; 32) aus einem gummielastischen Material oder aus Kunststoff bestehen.

6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Führungszylinder (20; 33) wenigstens eine sich im wesentlichen parallel zu einer am Gehäuse (3) vorgesehenen Anschlagfläche (24) erstreckende Berührfläche (22) mit einem der elastischen Elemente (23; 32) aufweist.

7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Führungszylinder (20) wenigstens eine sich im wesentlichen senk­ recht zu einer am Gehäuse (3) vorgesehenen Anschlagfläche (24) erstreckende Berührfläche mit einem der elastischen Elemente (27) aufweist.

8. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungszylinder (20; 33) eine sich im wesentlichen parallel zu einer am Gehäuse (3) vorgesehenen Anschlagfläche (24) erstreckende Befesti­ gungsfläche (35) aufweist, die von der Befestigungseinrichtung (25) hintergriffen wird.

9. Arbeitsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befesti­ gungsfläche (34; 35) elastische Eigenschaften aufweist.

10. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigungseinrichtung einen Spannring (25) umfaßt.

11. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungszylinder (33) aus Kunststoff besteht.