DE202004020769U1 - Schwingungsverringerungsvorrichtung für ein angetriebenes Werkzeug und angetriebenes Werkzeug mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Angetriebenes Werkzeug mit
einem Gehäuse,
einem im Gehäuse befestigten Zylinder,
einem im Zylinder vorgesehenen Kolben,
einem im Gehäuse vorgesehenen, zum Verursachen einer Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder angepassten Motor und
im Gehäuse vorgesehenen Schwingungsverringerungsmitteln, die eine antreibbare Masse aufweisen, die den Zylinder umgibt und zum angetriebenen Hin- und Herbewegen entlang dem Zylinder angepasst ist, so dass die Schwingungsverringerungsmittel mindestens teilweise die durch die Bewegung des mindestens einen Kolbens verursachte Gehäuseschwingung löschen.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungsverringerungsvorrichtung für ein angetriebenes Werkzeug und auf ein angetriebenes Werkzeug mit einer solchen Vorrichtung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Schwingungsverringerungsvorrichtungen für angetriebene Hämmer und auf Hämmer mit solcher Vorrichtung.
• Es sind angetriebene elektrische Hämmer bekannt, bei denen ein Antriebselement in Form einer fliegenden Masse in einem Kolben hin und her angetrieben wird und der Schlag der fliegenden Masse gegen das Ende des Kolbens eine Hammerwirkung auf einen Einsatz des Hammers ausübt. Eine solche Anordnung ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1 252 9 7 6 offenbart und in 1 gezeigt.
• Im Einzelnen Bezug nehmend auf 1 weist der bekannte Abbruchhammer einen Elektromotor 2, eine Getriebeanordnung und eine Kolbenantriebsanordnung auf, die in einem metallischen Getriebegehäuse 5 angeordnet sind, das von einem Kunststoffgehäuse 4 umgeben ist. Ein einen hinteren Griff 6 und eine Schalterbetätigungsanordnung 8 aufweisendes hinteres Griffgehäuse ist hinten am Gehäuse 4, 5 angesetzt. Ein Kabel (nicht gezeigt) erstreckt sich durch eine Kabelführung 10 und verbindet den Motor mit einer äußeren elektrischen Versorgung. Wenn das Kabel mit der elektrischen Versorgung verbunden ist, wird der Motor 2 zum drehenden Antreiben des Ankers des Motors aktiviert, wenn die Schalterbetätigungsanordnung 8 gedrückt wird. An einem Ende des Ankers ist ein Radiallüfter 14 angepasst und am gegenüberliegenden Enden des Ankers ein Ritzel ausgebildet, so dass der Anker das Lüfterrad 14 und das Ritzel drehend antreibt, wenn der Motor betätigt ist. Das Metallgehäuse 5 besteht aus Magnesium mit Stahleinsätzen und stutzt die in ihm vorgesehenen Bauteile starr ab.
• Das Motorritzel treibt drehend ein erstes Zahnrad einer Zwischenzahnradanordnung, die drehbar auf einer Spindel befestigt ist, die in einem Einsatz des Getriebegehäuses 5 befestigt ist. Das Antriebszahnrad ist unverdrehbar auf einer im Getriebegehäuse 5 befestigten Antriebsspindel befestigt. Eine Kurbelplatte 30 ist unverdrehbar am dem Antriebszahnrad entfernten Ende der Antriebsspindel befestigt, wobei die Kurbelplatte eine exzentrische Bohrung zur Aufnahme eines exzentrischen Kurbelzapfens 32 aufweist. Der Kurbelzapfen 32 erstreckt sich von der Kurbelplatte in eine hintere Bohrung im hinteren Ende eines Kurbelarms 34, so dass sich der Kurbelarm um den Kurbelzapfen 32 drehen kann. Das gegenüberliegende Ende des Kurbelarms 34 ist mit einer Bohrung ausgebildet, durch die sich ein Mitnehmerzapfen 36e erstreckt, so dass der Kurbelarm 34 um den Mitnehmerarm 36 schwenken kann. Der Mitnehmerzapfen 36 ist durch Einpassen der Enden des Mitnehmerzapfens 36 in Aufnahmebohrungen, die in einem Paar einander gegenüberliegenden Arme ausgebildet sind, die sich zum hinteren Ende des Kolbens 38 erstrecken, in das hintere Ende des Kolbens 38 eingespannt. Der Kolben ist hin- und herbewegbar in einer zylindrischen hohlen Spindel 40 befestigt, so dass er sich in dieser hin- und herbewegen kann. Eine O-Ring-Dichtung 42 ist in eine im Umfang des Kolbens 38 ausgebildete Ringnut eingesetzt, um eine luftdichte Dichtung zwischen dem Kolben 38 und der Innenfläche der hohlen Spindel 40 zu bilden.
• Wenn der Motor 2 aktiviert ist, treibt das Ankerritzel die Zwischengetriebeanordnung über das erste Zahnrad drehend an, und das zweite Zahnrad der Zwischenzahnradanordnung treibt die Antriebsspindel drehend über das Antriebszahnrad an. Die Antriebsspindel treibt drehend die Kurbelplatte 30 an, und die den Kurbelzapfen 32, den Kurbelarm 34 und den Mitnehmerzapfen 36 aufweisende Kurbelarmanordnung setzt den drehenden Antrieb der Kurbelplatte 30 in einen hin- und hergerichteten Antrieb des Kolbens 38 um. Auf diese Weise wird der Kolben 38 in der hohlen Spindel hin und her angetrieben, wenn der Motor durch Eindrücken des Schalterbetätigers 8 aktiviert wird.
• Die Spindel 40 ist von ihrem vorderen Ende bis zur Anlage einer auf dem Äußeren der Spindel vorgesehenen, nach hinten gerichteten Ringschulter (nicht gezeigt) an einer nach vorn gerichteten Ringschulter (nicht gezeigt), die aus einem Satz Rippen im Inneren des Magnesiumgehäuses 42 gebildet ist, in diesem befestigt. Die Rippen ermöglichen das freie Zirkulieren von Luft in der die Spindel 40 umgebenden Kammer in dem Bereich zwischen Schlagkörper 58 und Döpper 64. Ein Bereich vergrößerten Durchmessers des Äußeren der Spindel passt eng in einen Bereich verringerten Durchmessers im Inneren des Magnesiumgehäuses 42. Hinter dem Bereich vergrößerten Durchmessers und dem Bereich verringerten Durchmessers ist zwischen der Außenfläche der Spindel 40 und der Innenfläche des Magnesiumgehäuses 42 eine Ringkammer gebildet. Diese Kammer ist an ihren vorderen und hinteren Enden offen. An ihrem vorderen Ende steht die Kammer über Räume zwischen den Rippen des Magnesiumgehäuses mit einem Luftvolumen zwischen dem Schlagkörper 58 und dem Döpper 64 in Verbindung. An ihrem hinteren Ende steht die Kammer über zwischen den Rippen 7 und der Aussparung des Getriebegehäuses 5 gebildete Räumen mit einem Luftvolumen im Getriebegehäuse 5 in Verbindung.
• Das Luftvolumen im Getriebegehäuse 5 steht über einen engen Kanal 9 und einen Filter 11 mit der Luft außerhalb des Hammers in Verbindung. Somit wird der Luftdruck im Hammer, der sich infolge Temperaturänderungen im Hammer ändert, mit dem Luftdruck außerhalb des Hammers ausgeglichen. Der Filter 11 hält ferner die Luft im Hammergetriebegehäuse 5 verhältnismäßig sauber und staubfrei.
• Ein Schlagkörper 58 befindet sich vor dem Kolben 38 in der hohlen Spindel 40, so dass er sich ebenfalls innerhalb der hohlen Spindel 40 hin- und herbewegen kann. In einer um den Umfang des Schlagkörpers 58 ausgebildeten Aussparung sitzt eine O-Ring-Dichtung 60, um eine luftdichte Dichtung zwischen dem Schlagkörpers 58 und der Spindel 40 zu bilden. In der Betriebsstellung des Schlagkörpers 58 (gezeigt in der oberen Hälfte von 1), mit dem Schlagkörper hinter Bohrungen 62 in der Spindel angeordnet, wird zwischen der vorderen Fläche des Kolbens 38 und der hinteren Fläche des Schlagkörpers 58 ein geschlossenes Luftpolster gebil det. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 38 treibt daher den Schlagkörper über das geschlossene Luftpolster in Hin- und Herrichtung an. Wenn der Hammer in den Leerlaufbetrieb übergeht (d. h. wenn der Hammereinsatz vom Werkstück abgenommen wird), bewegt sich der Schlagkörper 58 über die Bohrungen 52 hinaus nach vorn in die in der unteren Hälfte von 1 gezeigte Stellung. Dadurch wird das Luftpolster belüftet, und der Schlagkörper 58 kann somit nicht länger vom Kolben 38 hin- und herbewegt angetrieben werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
• Bekannte Bohrhämmer dieser Art haben jedoch den Nachteil, dass die Schlagaktion erhebliche Schwingungen erzeugt, die schädlich für den Benutzer der Vorrichtung sein und Schaden an der Vorrichtung selbst erzeugen können.
• Es ist bekannt, die auf den Benutzer ausgeübte Schwingungswirkung von angetriebenen Werkzeugen durch das Vorsehen von absorbierendem Material um die Griffe der Werkzeuge zu reduzieren, wobei das absorbierende Material als passives Schwingungsdämpfungsmaterial wirkt. Die Wirksamkeit derartiges Material zum Reduzieren der Schwingungsübertragung auf den Benutzer der Vorrichtung ist jedoch begrenzt.
• Aktive Schwingungsverringerungsvorrichtungen sind bekannt, in denen drehbare Massen um entsprechende Drehachsen angetrieben werden, wobei sich die Zentren der drehbaren Massen von den Drehachsen entfernt befinden, so dass die Drehung der Massen um die Drehachse Schwingungen erzeugt. Durch Steuerung der Drehfrequenz der Massen und der relativen Phasen zwischen den Massenmitten der Massen können Schwingungen erzeugt werden, die dazu dienen, unerwünschten Schwingungen entgegenzuwirken, beispielsweise in Dieselmotoren. Derartige Anordnungen sind in der FR 2 606 110, der WO 88/06687, der FR 2 550 471, der EP 0 840 171 , der EP 0 550 976 und der EP 0 337 040 offenbart. Es wurde jedoch bis heute nicht für möglich gehalten, derartige Techniken zur Verringerung von in angetriebenen Werkzeugen erzeugten, unerwünschten Schwingungen anzuwenden.
• Somit wird ein angetriebenes Werkzeug mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse befestigten Zylinder, einem im Zylinder befestigten Kolben, einem im Gehäuse vorgesehenen, zur Verursachung einer Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder angepassten Motor und im Gehäuse vorgesehenen Schwingungsverringerungsmitteln vorgeschlagen, die eine den Zylinder umgebende antreibbare Masse aufweisen, die zur angetriebenen Hin- und Herbewegung entlang dem Zylinder angepasst ist, so dass die Schwingungsverringerungsmittel mindestens teilweise die durch die Bewegung des mindestens einen Kolbens verursachte Schwingung des Gehäuses auslöscht.
• Drei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nunmehr nur beispielhaft und ohne einschränkende Absicht unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
• 1 eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines bekannten Abbruchhammers ist,
• 2 eine Schnittdarstellung der Schwingungsverringerungsvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
• 3 eine Schnittdarstellung entsprechend 2 einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
• 4 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist.
• Bezug nehmend auf 2, ist eine kompaktere Schwingungsverringerungsvorrichtung 501 zur Verwendung mit einem Werkzeug gezeigt, das, wie dargestellt, einen Hammerkolben 520 hat. Der Hammerkolben 520 wird durch Drehung eines Zahnrades 523 um die Achse 524 zur Hin- und Herbewegung im Zylinder 530 veranlasst, wobei der Hammerkolben 520 über einen Kolbenarm 531 und einen Schwenkzapfen 522 mit dem Zahnrad 523 verbunden ist. Die Hin- und Herbewegung des Hammerkolbens verursacht das Antreiben einer fliegenden Masse 569 entlang dem Zylinder 530, um auf einen Einsatz (nicht gezeigt) des Werkzeugs eine Hammerwirkung auszuüben.
• Das Zahnrad 523 verursacht durch Kämmen der Zahnanordnung 514 auf der Antriebswelle 511 mit den Zähnen 532 am Umfang des Zahnrades 523 eine Drehung des Zahnrades 523 um die Achse 524, wobei die Antriebswelle durch einen Motor (nicht gezeigt) des Werkzeugs zur Drehung veranlasst wird Der Schwingungsverringerungsmechanismus 501 hat einen starr um das Zahnrad 523 befestigten Nocken 533, ein den Kolbenzylinder 530 umgebendes Gegengewicht 521 und am Gegengewicht 521 eine Nockenfläche 534. Die Nockenfläche 534 am Gegengewicht 521 wird von einer Druckfeder 535 in Eingriff mit dem Nocken 533 gedrückt. Das größere Profil des Nockens 533 ist so, dass eine Drehung des Zahnrades 523, um die Hin- und Herbewegung des Hammerkolbens 520 zu veranlassen, eine Oszillation des Gegengewichts 521 in Gegenphase zur Bewegung des Hammerkolbens 520 relativ zum Kolbenzylinder 530 bewirkt. Da der Hammerkolben 520 und das Gegengewicht 521 von derselben Antriebswelle 511 angetrieben werden, ist sichergestellt, dass das Gegengewicht 521 mit der gleichen Frequenz wie der Hammerkolben 520 angetrieben wird. Weil das Gegengewicht 521 den Zylinder 530 umgibt, lässt sich der Mechanismus 501 kompakter herstellen, und durch den Betrieb des Mechanismus erzeugte, verdrillende Drehmomente sind minimiert.
• Um den Schwingungsverringerungsmechanismus 501 zu deaktivieren, wenn das Zahnrad 523 sich noch dreht, während der Hammervorgang des Werkzeugs deaktiviert ist (beispielsweise, wenn der Einsatz des Werkzeugs vom Werkstück abgehoben ist), ist das Gegengewicht 521 in seiner in 6 gezeigten, am weitesten links liegenden Stellung in einer Stellung bezüglich dem Zylinder 530 verriegelt. Dies wird durch ein den Kolbenzylinder 530 umgebendes Kugellager 536 in einem Gehäuse 537 erreicht, das mit der Aussparung 539 in der Außenfläche des Gegengewichtes 521 ausgerichtet wird, wobei das Kugellager 536 normalerweise Verschiebebewegungen des Gegengewichtes 521 bezüglich dem Kolbenzylinder 530 zulässt. Um das Gegengewicht 521 in der Stellung bezüglich dem Kolbenzylinder 530 zu verriegeln, wenn Kugellager 536 und Aussparung 539 ausgerichtet sind, wird ein Stift 538 nach rechts verlagert, wie dies in 6 gezeigt ist, wodurch das Kugellager 536 nach oben in Eingriff mit der Aussparung 539 im Gegengewicht 521 verlagert wird, um axiale Bewegungen des Gegengewichtes 521 in dieser Stellung zu verhindern, wobei der Nocken frei auf dem Zahnrad 523 dreht, jedoch die Nockenfläche 534 an einer Bewegung in Eingriff mit dem Nocken 533 gehindert ist.
• Bezug nehmend auf 3, in der Teile gemeinsam mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine Schwingungsverringerungsmechanismus 601 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Nocken 633 gezeigt, der normalerweise mit dem Zahnrad 623 durch einen Stift 640 starr verriegelt ist, der von einer Torsionsfeder 641, wie in 7 gezeigt, nach unten gedrückt wird, die ihrerseits ein Kugellager 642 bezüglich dem Stift 640 nach außen drückt, um die Nockenplatte 633 mit dem Zahnrad 623 zu verriegeln.
• Um den Schwingungsverringerungsmechanismus 601 zu deaktivieren, wird der Stift 638, wie in 3 gezeigt, gegen die Wirkung der Druckfeder 643 nach links gedrückt, um den Stift 640 nach oben zu bewegen, so dass das Kugellager 642 von einem verengten Bereich 644 des Stiftes 640 aufgenommen werden kann. Dadurch kann der Nocken 633 frei um das Zahnrad 623 drehen, wodurch der Nocken 633 nicht von der Nockenfläche 634 verlagert wird. Das Gegengewicht 621 bewegt sich daher nicht bezüglich dem Kolbenzylinder 630.
• Bezug nehmend auf 4, in der dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 gemeinsame Teile mit gleichen, jedoch um 200 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, sind ein Nocken 833 an einer Zahnradplatte 823 und eine Nockenfläche 834 an einem Schwenkarm 860 befestigt. Der Schwenkarm 860 schwenkt um den Schwenkstift 861 und wird von einer Feder 835 in Eingriff mit dem Nocken 833 gedrückt. Ein Gegengewicht 821 ist mittels eines Stiftes 862 verschiebbar am Kolbenzylinder 830 befestigt, und ein Hammerkolben 820 ist mittels eines Kurbelarms 831 und dem Exzenterzapfen 822 an einem Zahnrad 823 befestigt. Der Hammerkolben 820 wird in hin- und hergehender Weise von einem auf einer Antriebswelle vorgesehenen Zahnanordnung (nicht gezeigt), die mit Zähnen 832 am Zahnrad 823 kämmt, angetrieben, und die Drehung des Zahnrades 823 mit dem Nocken 833 im Eingriff mit der Nockenfläche 834 bewirkt die Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 821 im Allgemeinen in Gegenphase mit dem Hammerkolben 820.
• Das Gegengewicht 821 ist mittels eines Kugellagers 842 am Stift 862 befestigt, das in Eingriff mit einer Aussparung 863 am unteren Teil des Stiftes 862 gedrückt wird, der mittels eines Stiftes 840 von einer Bohrung 864 des Gegengewichtes 821 aufgenommen wird. Um den Schwingungsverringerungsmechanismus 801 zu deaktivieren, wird der Stift 814 gegen die Wirkung der Druckfeder 841 nach unten gedrückt, um das Kugellager 842 außer Eingriff mit der Aussparung 863 im Stift 862 zu bringen. Dadurch kann der Stift 862 frei in der Bohrung 864 im Gegengewicht 821 gleiten.
• Der Fachmann versteht, dass die vorstehende Ausführungsbeispiele nur beispielhaft und nicht in irgendeinem Sinne beschränkend sind und dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass vom durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.

Claims (10)

1. Angetriebenes Werkzeug mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse befestigten Zylinder, einem im Zylinder vorgesehenen Kolben, einem im Gehäuse vorgesehenen, zum Verursachen einer Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder angepassten Motor und im Gehäuse vorgesehenen Schwingungsverringerungsmitteln, die eine antreibbare Masse aufweisen, die den Zylinder umgibt und zum angetriebenen Hin- und Herbewegen entlang dem Zylinder angepasst ist, so dass die Schwingungsverringerungsmittel mindestens teilweise die durch die Bewegung des mindestens einen Kolbens verursachte Gehäuseschwingung löschen.
2. Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem eine fliegende Masse im Zylinder vorgesehen ist, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder einen Antrieb der fliegenden Masse entlang dem Zylinder verursacht, um auf den Einsatz eine Hammerwirkung auszuüben.
3. Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die antreibbare Masse in Gegenphase zur Bewegung des Kolbens angetrieben wird.
4. Angetriebenes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die antreibbare Masse gleitend bezüglich dem Zylinder angetrieben wird.
5. Angetriebenes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Deaktivierungsmittel zum Deaktivieren der Schwingungsmittel aufweist.
6. Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 5, bei dem die Deaktivierungsmittel Verriegelungsmittel zum Verriegeln der antreibbaren Masse in einer Stellung bezüglich dem Gehäuse aufweisen.
7. Angetriebenes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schwingungsverringerungsmittel an mindestens einem Antriebszahnrad befestigte Nockenmittel sowie Vorspannmittel zum Drücken der antreibbaren Masse in Eingriff mit den Nockenmitteln aufweisen.
8. Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 7, wenn auf die Ansprüche 5 oder 6 rückbezogen, bei dem die Deaktivierungsmittel Mittel aufweisen, um die Nockenmittel ußer Eingriff mit dem Motor zu bringen.
9. Angetriebenes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kolben zur Ausübung einer Hin- und Herbewegung in einer Aussparung in der antreibbaren Masse angepasst ist.
10. Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 9, bei dem der Kolben zur Ausübung einer Hin- und Herbewegung im von der antreibbaren Masse umgebenen Zylinder angepasst ist.