DE202004021825U1

DE202004021825U1 - Schwingungsverringerungsvorrichtung für ein angetriebenes Werkzeug und angetriebenes Werkzeug mit einer solchen Vorrichtung

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Publication number: DE202004021825U1
Application number: DE202004021825U
Authority: DE
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2014-03-20
Also published as: US7533736B2; EP1932626A3; US20070017684A1; EP1710052A1; JP2009291938A; US7331407B2; JP5139390B2; EP1818141A2; CN101898352B; DK1818141T3; EP1710052B1; JP2006520696A; JP4662924B2; EP1932626B1; EP1932627A2; EP2119536A3; WO2004082897A8; AU2010200596B2; EP1932627A3; US7562721B2

Abstract

Schwingungsverringerungsvorrichtung für eine Bohrhammervorrichtung, mit einem Gehäuse, einem Motor, der in dem Gehäuse angeordnet ist, einem Kolben, der eingerichtet ist, um eine von dem Motor verursachte Hin- und Herbewegung in einer Bohrung auszuführen, und mit einer fliegenden Masse, die in der Bohrung so angeordnet ist, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Bohrung im Betrieb eine Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zu dem Gehäuse hervorruft, um Schläge auf ein Arbeitselement der Hammervorrichtung zu übertragen, wobei die Schwingungsverringerungsvorrichtung umfasst:
mindestens eine antreibbare Masse, die angepasst ist, um zumindest teilweise zumindest einen Teil der Bohrung zu umgeben, wobei die zumindest eine antreibbare Masse angepasst ist, um durch den Motor veranlasst zu werden, eine Hin- und Herbewegung auszuführen, um die durch die Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zu dem Gehäuse hervorgerufene Schwingung des Gehäuses zumindest teilweise auszulöschen;
zumindest ein Antriebszahnrad, das angepasst ist, um von...

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 elektrisch angetriebene Hämmer bekannt, bei denen ein Antriebselement in Form einer fliegenden Masse in einem Kolben hin und hergehend 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 1 252 976 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 ist aus Magnesium mit Stahleinsätzen gebildet und stützt die in ihm vorgesehenen Bauteile starr ab.
Das Motorritzel treibt drehend ein erstes Zahnrad einer Zwischenzahnradanordnung an, die drehbar auf einer Spindel befestigt ist, die in einem Einsatz des Getriebegehäuses 5 befestigt ist. Die Zwischenzahnradanordnung hat ein zweites Zahnrad, das ein Antriebszahnrad drehend antreibt. Das Antriebszahnrad ist unverdrehbar auf einer im Getriebegehäuse 5 befestigten Antriebsspindel befestigt. Eine Kurbelplatte 30 ist unverdrehbar am von 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 der Kurbelarm um den Kurbelzapfen 32 schwenken kann. Das gegenüberliegende vordere Ende des Kurbelarms 34 ist mit einer Bohrung ausgebildet, durch die sich ein Mitnehmerzapfen 36 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 0-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 hergehend angetrieben, wenn der Motor durch Eindrücken des Schalterbetätigers 8 von einem Benutzer 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 Schlagkörper 58 ausgebildeten Aussparung sitzt eine 0-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 gebildet. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 38 treibt daher den Schlagkörper 58 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 Schlagtätigkeit 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 derartigen Materials 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 Schwerpunkte 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 Schwerpunkten 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 0 505 976 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.
Die DE 34 27 342 offenbart einen Bohrhammer, in dem ein auf einer Welle befestigter Taumelscheibenantrieb die Hin- und Herbewegung einer fliegenden Masse verursacht, um Schläge auf einen Einsatz des Bohrhammers auszuüben. Der Taumelscheibenantrieb hat einen Finger, der in Eingriff mit einem einen Teil des Hammermechanismus bildenden Kolben steht, so dass die Drehung einer Welle, auf der die Taumelscheibe befestigt ist, eine Hin- und Herbewegung des Kolbens erzeugt und eine an der gegenüberliegenden Seite der Welle am Finger angeordnete Gegenmasse den von der Vorrichtung erzeugten Schwingungen teilweise entgegenwirkt. Dieser Bohrhammer hat jedoch den Nachteil, dass seine Schwingungsverringerungsfähigkeiten und seine Kompaktheit begrenzt sind.
Die GB 2 256 905 offenbart eine hin- und herbewegte Säge, in der erste und zweite Taumelscheiben, die zur Minimierung von von der Säge erzeugten Schwingungen ein Sägeblatt und ein Gegengewicht jeweils hin- und herbewegt antreiben. Die Säge hat jedoch den Nachteil, dass das Vorsehen eines Paares von Taumelscheiben einen kompakten Aufbau der Säge schwierig macht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen die vorstehenden Nachteile der bekannten angetriebenen Werkzeuge beseitigen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schwingungsverringerungsvorrichtung für einen Hammer vorgesehen, der ein Gehäuse, einen im Gehäuse angeordneten Motor, einen Kolben, der angepasst ist, von dem Motor veranlasst zu werden, eine Hin- und Herbewegung durchzuführen, und eine in der Bohrung angeordnete fliegende Masse aufweist, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Bohrung im Gebrauch eine Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zum Gehäuse verursacht, um auf ein Arbeitselement des Hammers Schläge zu übertragen, wobei die Schwingungsverringerungsvorrichtung mindestens eine antreibbare Masse aufweist, die ausgebildet ist, um zumindest einen Teil der Bohrung zumindest teilweise zu umgeben, und wobei zumindest eine der antreibbaren Massen angepasst ist, um vom Motor zur Ausübung einer Hin- und Herbewegung veranlasst zu werden, um zumindest teilweise Schwingungen des Gehäuses zu entfernen, die durch die Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse bezüglich dem Gehäuse verursacht werden.
Durch Vorsehen wenigstens einer antreibbaren Masse, die angepasst ist, um zumindest einen Teil der Bohrung zumindest teilweise zu umgeben, wobei wenigstens eine der antreibbaren Massen angepasst ist, um von dem Motor zur Ausübung einer Hin- und Herbewegung relativ zum Gehäuse veranlasst zu werden, um zumindest teilweise die die Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zum Gehäuse verursachten Schwingungen auszulöschen, wird der Vorteil erreicht, dass der Bohrhammer einen kompakten Aufbau haben kann, während gleichzeitig das Verdrehmoment, das durch den Betrieb des Bohrhammers auf das Gehäuse ausgeübt wird, minimiert wird.
Die Vorrichtung kann ferner mindestens ein zum Antrieb durch den Motor angepasstes Antriebszahnrad aufweisen, um die Bewegung der fliegenden Masse und die Hin- und Herbewegung mindestens einer der antreibbaren Massen zu verursachen.
Schwingungsverringerungsmittel können ferner Nockenmittel aufweisen, die mittels mindestens eines Antriebszahnrades drehbar und zum Eingriff mit mindestens einer der antreibbaren Massen angepasst sind.
Die Vorrichtung kann ferner erste Vorspannmittel aufweisen, um zumindest eine der antreibbaren Massen in Eingriff mit den Nockenmitteln zu drücken.
Die Vorrichtung kann ferner Nockenvorsprungsmittel zum Umsetzen der Drehbewegung der Nockenmittel in eine Hin- und Herbewegung von mindestens einer der antreibbaren Massen aufweisen.
Die Vorspannmittel können angepasst sein, um mindestens eine der antreibbaren Massen in Eingriff mit den Nockenvorsprungsmitteln zu drücken.
Die Nockenvorsprungsmittel können mindestens einen zur Aufnahme eines entsprechenden Vorsprungs an mindestens einer der antreibbaren Massen angepassten Ausschnitt aufweisen.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Außereingriffbringen der antreibbaren Masse mit den Nockenvorsprungsmitteln erleichtert wird.
Die oder jede antreibbare Masse kann ausgebildet sein, um sich außer Eingriff mit den Nockenmitteln zu bewegen, wenn der Bohrhammer außer Eingriff mit einem Werkstück kommt.
Die Vorrichtung kann ferner Haltemittel zum Außereingriffhalten der oder jeder antreibbaren Masse mit den Nockenmitteln aufweisen, wenn der Bohrhammer außer Eingriff mit einem Werkstück ist.
Die Haltemittel können zum Wirken zwischen dem Arbeitselement des Bohrhammers und dem Gehäuse angepasste Dichtungsmittel aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Deaktivierungsmittel zum Deaktivieren der Schwingungsverringerungsvorrichtung aufweisen.
Die Deaktivierungsmittel können Mittel zum Außereingriffbringen der Nockenmittel mit dem Motor aufweisen.
Diese Deaktivierungsmittel können Verriegelungsmittel zum Verriegeln mindestens einer der antreibbaren Massen in einer Stellung bezüglich dem Gehäuse aufweisen.
Mindestens eine der antreibbaren Massen kann von Luft angetrieben werden, die von der fliegenden Masse verlagert wird.
Die Vorrichtung kann ferner Abtastmittel zur Ermittlung von Phase und/oder Amplitude von von der Schwingungsverringerungsvorrichtung erzeugten Schwingungen aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Einstellmittel zum Einstellen der Phase und/oder der Amplitude von von der Schwingungsverringerungsvorrichtung erzeugten Schwingungen aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Steuermittel zum Steuern der Einstellmittel in Abhängigkeit von den Abtastmitteln enthalten.
Die Vorrichtung kann ferner mindestens ein Stützelement zum Abstützen mindestens einer antreibbaren Masse und angepasst zur Ausübung einer vom Motor verursachten Hin- und Herbewegung aufweisen, wobei zumindest eine der antreibbaren Massen während der Hin- und Herbewegung der antreibbaren Masse relativ bezüglich wenigstens eines der Stützelemente verschiebbar ist, sowie zweite Vorspannmittel zum Drücken der antreibbaren Masse in Eingriff mit zumindest einem der Stützelemente aufweisen.
Mindestens eines der Stützelemente kann eine Buchse zum zumindest teilweisen Umgeben mindestens eines Teils der Bohrung aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Dämpfungsmittel zum Dämpfen der Stöße zwischen mindestens einem der antreibbaren Mittel und mindestens einem der Stützelemente aufweisen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine angetriebene Hammervorrichtung vorgesehen mit
einem Gehäuse,
einem im Gehäuse angeordneten Motor,
einem zur Ausführung einer von diesem Motor verursachten Hin- und Herbewegung in einer Bohrung angepassten Kolben,
einer in der Bohrung angeordneten fliegenden Masse, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Bohrung im Gebrauch eine Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse bezüglich dem Gehäuse verursacht, um Schläge auf ein Arbeitselement der angetriebenen Hammervorrichtung auszuüben, und
einer Schwingungsverringerungsvorrichtung wie vorstehend definiert.
Die Vorrichtung kann ferner einen Kolbenzylinder aufweisen, der die Bohrung bildet.
Mindestens eine der antreibbaren Massen kann angepasst sein, um mindestens einen Teil des Kolbenzylinders zu bilden.
Dies hat den Vorteil, dass die angetriebene Hammervorrichtung sogar noch einen kompakteren Aufbau haben kann.
Die Vorrichtung kann am Kolbenzylinder mindestens einen Vorsprung zum Eingriff der Nockenvorsprungsmittel der Schwingungsverringerungsvorrichtung aufweisen.
Der mindestens eine Vorsprung kann an einer Innenfläche des Kolbenzylinders vorgesehen sein.
Dies hat den Vorteil einer weiteren Unterstützung eines kompakten Aufbaus der Vorrichtung.
Die Vorrichtung kann ferner Abtastmittel zum Ermitteln der Phase und/oder Amplitude von von den Schwingungsverringerungsmitteln erzeugten Schwingungen aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Steuermittel zur Steuerung der Einstellmittel in Abhängigkeit von den Abtastmitteln aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Antriebsmittel zum Verursachen einer Hin- und Herbewegung der mindestens einen antreibbaren Masse und/oder des Kolbens aufweisen.
Die Antriebsmittel können eine zur Drehung mittels des Motors angepasste Welle, ein Antriebsmittel, das einen Eingriffsbereich für den Eingriff mit mindestens einer antreibbaren Massen und/oder der fliegenden Masse hat, und ein aus einer Stellung diametral gegenüber dem Eingriffsbereich versetztes Gegengewicht aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schwingungsverringerungsvorrichtung für ein angetriebenes Werkzeug vorgesehen, das ein Gehäuse und einen im Gehäuse befindlichen, zur Bewegung zumindest eines ersten Arbeitselements des Werkzeugs angepassten Motor aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens ein Paar drehbarer Massen aufweist, wobei das oder jedes Paar erste und zweite drehbare Massen aufweist, die zur Drehung in entgegengesetzter Richtung um entsprechende erste und zweite Drehachsen angepasst sind, wobei jede der ersten und zweiten drehbaren Massen jeweils einen Schwerpunkt im Abstand von der entsprechenden Drehachse hat.
Die ersten und zweiten Massen mindestens eines Paares können jeweils Zahnräder aufweisen.
Die Zahnräder des mindestens eines Paares können miteinander kämmen.
Die drehbaren Massen mindestens eines Paares können koaxial befestigt sein.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Schwingungsverringerungsmittel einen kompakteren Aufbau haben können.
Die Schwingungsverringerungsvorrichtung kann ferner Einstellmittel zur Einstellung der Phase und/oder Amplitude der von der Vorrichtung erzeugten Schwingungen aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner mindestens ein zum Antrieb durch den Motor angepasstes Antriebszahnrad aufweisen, um eine Bewegung des mindestens einen Arbeitselementes zu verursachen und um die Schwingungsverringerungsmittel anzutreiben.
Dies hat den Vorteil, dass sichergestellt wird, dass die Schwingungsverringerungsmittel mit gleicher Frequenz angetrieben werden, wie das erste Arbeitselement des Werkzeugs.
Die Einstellmittel können Mittel zur Drehung des mindestens einen Antriebszahnrades bezüglich des mindestens einen ersten Arbeitselements aufweisen.
Die Einstellmittel können Mittel zum Drehen der Massen mindestens eines Paares um einen vorgegebenen Winkel relativ zueinander aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein angetriebenes Werkzeug mit
einem Gehäuse,
einem im Gehäuse befindlichen, zur Verursachung einer Bewegung des mindestens einen ersten Arbeitselements des Werkzeugs befindlicher Motor und
einer Schwingungsverringerungsvorrichtung wie vorstehend definiert vorgesehen.
Der Motor kann zum Antrieb des mindestens einen ersten Arbeitselementes über die drehbare Masse mindestens eines der Paare angepasst sein.
Mindestens eine der drehbaren Massen kann zur Bildung mindestens eines Teils des Kolbenzylinders angepasst sein.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Vorrichtung kompakter aufgebaut werden kann.
Die Vorrichtung kann ferner mindestens einen am Kolbenzylinder vorgesehenen Vorsprung zum Eingriff der Nockenvorsprungsmittel der Schwingungsverringerungsmittel aufweisen.
Der mindestens eine Vorsprung kann an einer Innenfläche des Kolbenzylinders vorgesehen sein.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer weiteren Unterstützung des kompakten Aufbaus der Vorrichtung.
Die Vorrichtung kann ferner Abtastmittel zur Ermittlung der Phase und/oder Amplitude der von den Schwingungsverringerungsmitteln erzeugten Schwingungen aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Steuermittel zur Steuerung der Einstellmittel in Abhängigkeit von den Abtastmitteln aufweisen.
Die Vorrichtung kann ferner Antriebsmittel zur Verursachung einer Hin- und Herbewegung mindestens einer der antreibbaren Massen und/oder des Kolbens aufweisen.
Die Antriebsmittel können eine zur Drehung durch den Motor angepasste Welle, ein einen Eingriffsbereich für den Eingriff mit mindestens einer der antreibbaren Massen und/oder der fliegenden Masse aufweisendes Antriebselement und ein aus einer Stellung diametral gegenüber dem Eingriffsbereich versetztes Gegengewicht aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebselement für ein angetriebenes Werkzeug mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse angeordneten Motor und einem zum Antrieb mittels des Motors angepasstes Arbeitselement vorgesehen, wobei das Antriebselement einen Eingriffsbereich und mindestens eine Gegenmasse aufweist und wobei das Antriebselement angepasst ist, an einer Welle befestigt zu werden, so dass eine im Gebrauch erfolgende Drehung der Welle eine Hin- und Herbewegung des Eingriffsbereichs verursacht, und wobei mindestens die eine Gegenmasse aus einer Stellung diametral gegenüber dem Eingriffsbereich versetzt angeordnet ist.
Das Antriebselement kann ferner einen Ringkörperbereich aufweisen, der zur Befestigung an einer Welle angepasst ist, wobei der Eingriffsbereich länglich ist und sich von diesem Körperbereich erstreckt.
Bevorzugte 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 perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
3 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
4 eine perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
5 eine perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
6 eine Schnittdarstellung der Schwingungsverringerungsvorrichtung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
7 eine Schnittdarstellung entsprechend 6 einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
8 eine Schnittdarstellung entsprechend 6 einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
9 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist,
10 eine teilweise weggeschnittene, perspektivische Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
11 eine teilweise weggeschnittene Darstellung entsprechend 10 einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
12 eine teilweise weggeschnittene Darstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
13A und 13B eine Simulation des Verhaltens der Schwingungsdämpfungsvorrichtung aus 12 darstellt,
14 sich aus der Simulation der 13A und 13B ergebende Daten zeigt,
15 eine teilweise auseinandergezogene, perspektivische Darstellung entsprechend 12 einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
16 eine teilweise auseinander gezogene, perspektivische Darstellung entsprechend 12 einer Schwingungsverringeringsvorrichtung eines dreizehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist und
17 eine Schnittansicht der Vorrichtung aus 16 ist,
18 eine seitliche Schnittdarstellung einer Schwingungsverringerungsvorrichtung gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
19A eine Schnittdarstellung eines Taumellagers zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist und
19B eine Darstellung entsprechend 19A eines bekannten Taumellagers ist.
Bezug nehmend auf 2 weist ein Schwingungsverringerungsmechanismus 101 zum Einsatz in einem Hammer, etwa dem bekannten Abbruchhammer gemäß 1, ein Paar im Wesentlichen identischer Zahnräder 102, 103 auf, die auf einer gemeinsamen Welle 104 befestigt sind. Jedes der Zahnräder 102, 103 besteht aus einer Zahnfläche mit geneigten Zahnradzähnen 105 und einem am Umfang der Zahnräder 102, 103 angeordneten Gewicht 106, so dass die Gesamtschwerpunkt jedes Zahnrades 102, 103 sich im Abstand von der Drehachse befindet, die sich durch die gemeinsame Welle 104 erstreckt. Die Zähne 105 der Zahnräder 102, 103 sind einander zugewandt und kämmen mit einem Kegelrad 107, so dass die Drehung des Rades 108 in Richtung des Pfeiles A in 2 über das Kegelrad 107 eine entsprechende Drehung des Rades 103 in Richtung des Pfeiles B verursacht. Das Kegelrad 107 ist in Richtung eines Pfeiles C bezüglich eines Schrittmotors 108 frei drehbar, jedoch können die Stellungen der Gewichte 106 der Räder 102, 103 durch Drehung des Kegelrades 107 durch den Schrittmotor 108 in einer Richtung entgegen dem Pfeil C eingestellt werden.
Die Betriebsweise des Schwingungsverringerungsmechanismus gemäß 2 wird nunmehr beschrieben.
Das untere Zahnrad 103 ist starr auf der Welle 104 befestigt, während das obere Zahnrad frei auf der Welle 104 drehen kann. Die Welle 104 ist mit einem Zahnradmechanismus verbunden, der ein Arbeitselement antreibt, etwa eine hin- und herbewegte fliegende Masse zur Übertragung einer Hammerwirkung auf den Einsatz des Werkzeugs, so dass das untere Rad 103 mit der gleichen Frequenz dreht, wie die Frequenz der Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse. Da sowohl das Zahnrad 102 als auch das Zahnrad 103 mit dem Kegelrad 107 kämmt, drehen die Räder 102, 103 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzten Richtungen.
Die Drehbewegung der Schwerpunkte jedes Zahnrades 102, 103, kann in eine sinusförmige Bewegung der Schwerpunkte entlang Querachsen in einer Ebene rechtwinklig zur gemeinsamen Welle 104 aufgelöst werden. Durch Änderung der Winkelabstände der Gewichte 106 der Zahnräder 102, 103 mittels des Motors 108, können die resultierende Phase und Amplitude der von der Schwingungsverringerungsvorrichtung 101 erzeugten Schwingungen eingestellt werden, um zumindest teilweise der Schwingung des Hammergehäuses entgegenzuwirken, die durch die von der fliegenden Masse auf den Einsatz des Werkzeugs übertragenen Hammerwirkung erzeugt wird.
Bezug nehmend auf 3, in der die mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 gemeinsame Teile durch gleiche, jedoch um 100 erhöhte Bezugszeichen bezeichnet sind, wird der Hammerkolben 220 mittels eines Exzenterzapfens 212 auf einer Zahnradplatte 202 angetrieben. Die Zahnradplatte 202 ist koaxial mit der Zahnradplatte 203, die ein Gewicht 206 aufweist, auf einer Welle 270 befestigt. Die Zähne 205 von Zahnplatte 202 und 203 kämmen mit dem Kegelrad 207, das von einem Schrittmotor 208 gedreht wird. In einer Weise ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird die Winkelstellung des Gewichtes 206 bezüglich dem Exzenterzapfen 212 durch Drehung des Kegelrades 207 eingestellt, um die Zahnradplatten 202, 203 relativ zueinander zu verdrehen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird von der Bewegung des Hammerkolbens 202 verursachten Schwingungen durch die Schwingungen entgegengewirkt, die durch Drehung des Zahnrades 203 erzeugt werden, dessen an seinem Umfang angeordnetes Gewicht 206 sich im Allgemeinen diametral gegenüber dem Zapfen 212 am anderen Zahnrad 202 befindet.
Nunmehr Bezug nehmend auf 4, in der mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 gleiche Teile mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, sind die Zahnräder 302, 303 auf einer gemeinsamen Welle (nicht dargestellt) befestigt und jeweils mit Zähnen 305 versehen. Das Zahnrad 302 trägt einen Exzenterzapfen 312, der dazu dient, eine hin- und herbewegte Ausgangswelle (nicht gezeigt) zum Antrieb eines Hammerkolbens anzutreiben, ähnlich 3. Das Zahnrad 303 ist an seinen Umfang mit einem Gewicht 306 versehen, so dass seine Massenmitte sich im Abstand von der Drehachse des Zahnrades 303 befindet, und die Räder 302, 303 werden unabhängig voneinander jeweils mittels einer Antriebswelle 310, 311 angetrieben, die entsprechende Zahnräder 313, 314 aufweisen, die mit den Zähnen 305 der Räder 302, 303 kämmen.
Der Hammervorgang wird durch Hin- und Herbewegen des Hammerkolbens, der das Auftreffen der fliegenden Masse auf das Ende eines Zylinders bewirkt, auf den Einsatz des Werkzeugs übertragen. Die Antriebswelle 310 bewirkt die Drehung des Exzenterzapfens 312, und die Welle 311 wird so angetrieben, dass sich das Rad 303 mit der gleichen Frequenz, jedoch in entgegengesetzter Richtung wie das Rad 302 dreht, und die Phasendifferenz zwischen Gewicht 306 und Exzenterzapfen 312 wird so gewählt, dass die durch Drehung des Rades 303 erzeugten Schwingungen im größtmöglichen Umfang den durch den Hammervorgang des Werkzeugs erzeugten Schwingungen entgegenwirken.
5, in der gleiche Teile wie im Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch gleiche, jedoch um 100 erhöhte Bezugszeichen bezeichnet sind, offenbart eine Schwingungsverringerungsvorrichtung 401 zur Verringerung der Schwingungen, die von eifern hin- und herbewegten Hammerkolben 420 verursacht sind, der seinerseits eine fliegende Masse (nicht gezeigt) zur Erzeugung einer Hammerwirkung antreibt. Zur Hin- und Herbewegung im Allgemeinen in Gegenphase mit dem Hammerkolben 24 ist ein Gegengewicht 421 vorgesehen. Der Hammerkolben 420 ist über einen Schwenkzapfen 422 mit einem Kurbelarm 423 verbunden, und der Kurbelarm 423 wird mittels einer mit dem Hammermotor verbundenen Antriebswelle (nicht gezeigt) um die Achse 424 gedreht. Ein Antriebsarm 425 ist über eine Schwenkachse 426 mit dem Kurbelarm 423 verbunden, so dass die Drehung des Kurbelarms 423 um die Achse 424 eine Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 421 mit der gleichen Frequenz, jedoch in Gegenphase mit dem Hammerkolben 420 erzeugt.
Ein Zahnrad 403 hat ein exzentrisches Gewicht 406 und ist mit äußeren Zähnen 405 versehen, die mit einer Zahnanordnung 414 auf der Antriebswelle 411 kämmen. Die Antriebswelle 411 kann verwendet werden, um das Zahnrad 403 bezüglich dem Kurbelarm 423 zu drehen, so dass die Winkelstellung des Gewichts 406 bezüglich dem Gegengewicht 421 eingestellt werden kann. Als Folge davon kann Phase und Amplitude der sich ergebenden Schwingungen eingestellt werden, um die Tatsache zu berücksichtigen, dass die Schwingung des Schwerpunkts des Hammerkolbens 420 in Abhängigkeit von den fliegenden Massen, der Härte der zu hämmernden Oberfläche und anderen Faktoren unterschiedlich ist.
Nunmehr Bezug nehmend auf 6, in der mit dem Ausführungsbeispiel aus 5 gemeinsame Teile mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine kompaktere Schwingungsverringerungsvorrichtung 501 zur Verwendung mit einem Werkzeug gezeigt, das 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.
Durch Kämmen der Zahnanordnung 514 auf der Antriebswelle 511 mit den Zähnen 532 am Umfang des Zahnrades 523 eine Drehung des Zahnrades 523 wird um die Achse 524 verursacht, 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 äußere 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 die Hammerwirkung 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 eine Lagerkugel 536 in einem den Kolbenzylinder 530 umgebenden Gehäuse 537 erreicht, die mit der Aussparung 539 in der Außenfläche des Gegengewichtes 521 ausgerichtet wird, wobei die Lagerkugel 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 Lagerkugel 536 und Aussparung 539 ausgerichtet sind, wird ein Stift 538 nach rechts verlagert, wie dies in 6 gezeigt ist, wodurch die Lagerkugel 536 nach oben in Eingriff mit der Aussparung 539 im Gegengewicht 521 verlagert wird, um axiale Bewegungen des Gegengewichtes 521 zu verhindern. In dieser Stellung dreht der Nocken frei auf dem Zahnrad 523, aber die Nockenfläche 534 ist an einer Bewegung in Eingriff mit dem Nocken 533 gehindert.
Bezug nehmend auf 7, in der Teile gemeinsam mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine Schwingungsverringerungsmechanismus 601 gemäß einem sechsten 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 eine Lagerkugel 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 7 gezeigt, gegen die Wirkung der Druckfeder 643 nach links gedrückt, um den Stift 640 nach oben zu bewegen, so dass das Lagerkugel 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 die Nockenfläche 634 verlagert. Das Gegengewicht 621 bewegt sich daher nicht bezüglich dem Kolbenzylinder 630.
Ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 8 gezeigt, in der mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 übereinstimmende Teile mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Schwingungsverringerungsmechanismus 701 hat ein in einer Kammer 750 benachbart zum Kolbenzylinder 730 vorgesehenes Gegengewicht 721. Der Hammerkolben 720 wird mittels einer auf der Antriebswelle 752 (die Antriebswelle 752 ist mit dem Motor verbunden) befestigten Taumelscheibe 751 hin und her angetrieben, und die Verlagerung des Hammerkolbens 720 im Kolbenzylinder 730 verursacht die Verlagerung von Luft im Kolbenzylinder 730 und im Kanal 753, der den Kolbenzylinder 730 und die Kammer 750 verbindet, so dass das Gegengewicht 721 veranlasst ist, sich im Allgemeinen gegenphasig mit dem Hammerkolben 720 zu bewegen.
Bezug nehmend auf 9, in der dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 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 einer Lagerkugel 842 am Stift 862 befestigt, die mittels eines Stifts 840 in Eingriff mit einer Aussparung 863 am unteren Teil des Stiftes 862 gedrückt wird, der von einer Bohrung 864 des Gegengewichtes 821 aufgenommen wird. Um den Schwingungsverringerungsmechanismus 801 zu deaktivieren, wird der Stift 840 gegen die Wirkung der Druckfeder 841 nach unten gedrückt, um die Lagerkugel 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.
Ein kompakter Schwingungsverringerungsmechanismus 901 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 10 gezeigt, in der Teile gemeinsam mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Ein Hammerkolben 920 wird mittels einer Zahnradplatte 923 angetrieben, die mit einer Zahnanordnung 914 der Antriebswelle 911 in Eingriff stehende Zähne 932 hat. Am Zahnrad 923 ist starr ein Nocken 933 befestigt und steht in Eingriff mit der Innenfläche einer Nockenvorsprungsplatte 934. Die Nockenvorsprungsplatte 934 ist über einen Stift 970 mit dem Gegengewicht 921 verbunden, das einen Teil des Kolbenzylinders 930 bildet, so dass eine Drehung des Nockens 933 eine Oszillation des Gegengewichtes 921 in axialer Richtung bewirkt.
Um die Schwingungsverringerungsvorrichtung 901 zu deaktivieren, wird die Nockenvorsprungsplatte 934, wie in 10 dargestellt, nach unten verlagert, um die Nockenfläche der Nockenvorsprungsplatte 934 außer Eingriff mit dem Nocken 933 zu bringen. Auf diese Weise verursacht eine Drehung der Zahnradplatte 923 keine axiale Bewegung des Gegengewichtes 921.
Bezug nehmend auf 11, in der Teile gemeinsam mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, wird eine Nockenfläche 1034 durch eine Feder (nicht dargestellt) in Eingriff mit dem Nocken 1033 gedrückt und von einer Jochplatte 1075 gehalten, die um eine Schwenkachse 1076 schwenkbar ist und über einen Stift 1070 mit dem einen Teil eines Kolbenzylinders 1030 bildenden Gegengewicht 1021 verbunden ist. Die Nockenfläche wird von der Druckfeder 1077 in Eingriff mit dem Nocken 1033 vorgespannt, und die Schwingungsverringerungsvorrichtung 1001 kann durch Bewegung des Gegengewichtes 1021 gegen die Wirkung der Druckfeder 1077 in 11 nach links deaktiviert werden.
Ein elftes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in 12 dargestellt, wobei mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 gemeinsame Elemente mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Ein Nocken 1133 ist über eine Öffnung mit einem Lager 1180 an einem Zapfen 1181 befestigt, so dass die Drehung der Kurbelscheibe 1182 eine Drehung des Nockens 1133 um die Drehachse 1183 bewirkt. An einem Stift 1170 im Zylindergehäuse 1121 ist ein Lager 1184 befestigt, so dass dieses in Berührung mit der Umfangsfläche des Nockens 1133 ist, wenn das Zylindergehäuse 1121 in Richtung des Pfeiles D gedrückt wird. Wenn daher die Kurbelscheibe 1182 dreht, um den Kolben 1120 anzutreiben, wird das Zylindergehäuse 1121, das bezüglich dem Werkzeuggehäuse (nicht gezeigt) gleitend bewegbar befestigt ist, veranlasst, sich in Gegenphase zum Kolben 1120 zu bewegen. Die Bewegung des Kolbens 1120 im Zylinder 1121 bewirkt die Bewegung eines Schlagkörpers 1169. Am Ende des Zylindergehäuses 1121 ist mittels einer Feder 1187 ein Döpper 1186 befestigt und weist einen in einer Nut 1189 befestigten 0-Ring 1188 und in einem Endbereich 1191 ein Paar 0-Ringe 1190 auf.
Der Zylinder 1121 ist derart am Gehäuse befestigt, dass sich der Döpper 1186 infolge der Druckfeder 1187 vom Ende des Zylindergehäuses 1121 trennt, wenn das Werkzeug von einem Werkstück (nicht gezeigt) abgehoben wird, wodurch der Schlagkörper 1169 nicht in Berührung mit dem Döpper 1186 kommt. In diesem Zustand wird das Lager 1184 nicht in Eingriff mit dem Nocken 1133 gedrückt, so dass das Zylindergehäuse 1121 nicht veranlasst wird, zu oszillieren. Wenn das Werkzeug in Eingriff mit dem Werkstück kommt, wird der Döpper 1186 gegen die Kraft der Feder 1187 in Berührung mit dem Ende des Zylindergehäuses 1121 gedrückt, und das Lager 1184 wird in Berührung mit der Fläche des Nockens 1133 gepresst. Dadurch verursacht die Hin- und Herbewegung des Kolbens 1120 eine Hin- und Herbewegung des Schlagkörpers 1169, der am Ende jedes Hubes den Döpper 1186 berührt, und das Zylindergehäuse 1121 wird in Gegenphase zum Kolben 1120 angetrieben. Kommt das Werkzeug außer Eingriff mit dem Werkstück, wird der Zylinder 1121 in Richtung entgegen dem Pfeil D in 12 gedrückt, und der Döpper 1186 wird durch Eingriff des 0-Ringes 1188 mit dem Gehäuse in einer Stellung außer Eingriff mit dem Ende des Zylindergehäuses 1121 gehalten. Dadurch wird die Schwingungsdämpfungsvorrichtung automatisch beim Außereingriffbringen des Werkzeugs mit dem Werkstück deaktiviert.
13A und 13B zeigen eine Simulation des Betriebs der Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß 12, und das Ergebnis der Simulation ist in 14 dargestellt. Ein Vergleich der ohne Aktivierung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung erzeugten Schwingungen (16,5 m/s²) mit den Schwingungen (6,5 m/s²), die bei Aktivierung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung erzeugt werden, zeigt, dass die in 12 dargestellte Vorrichtung die Schwingungen um etwa 60% verringert.
Ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 15 dargestellt, in der dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 gemeinsame Elemente mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Ein Nockenvorsprungselement 1234 mit einer an einem Ende vorgesehenen, im Allgemeinen kreisförmige Öffnung 1235 ist an einer Nockenfläche 1233 befestigt und umgibt diese und wird mittels Lagern 1235, 1237, die eine von einem Zahnrad 1239 angetriebene Welle 1238 umgeben, um die Nockenfläche gehalten. Das Zahnrad 1239 treibt außerdem über einen Arm 1220a den Kolben 1220 an. Eine am Ende des Nockenvorsprungelementes 1234 gegenüber der kreisförmigen Öffnung 1235 vorgesehene Öffnung 1240 ist auf einem Stift 1270 an der unteren Fläche des Zylinders 1221 befestigt, so dass eine Drehung der Welle 1238 zum Antrieb des Kolbens 1220 über den Arm 1220a auch eine Drehung der Nockenfläche 1233 verursacht, die wiederum eine Hin- und Herbewegung von Öffnung 1240 und Stift 1270 bewirkt. Hierdurch ergibt sich eine lineare Hin- und Herbewegung des Zylinders 1221 in Gegenphase zur Hin- und Herbewegung des Kolbens 1220.
In der Anordnung aus 15 kommt das Nockenvorsprungselement 1234 nicht außer Eingriff mit der Nockenfläche 1233 oder dem Stift 1270, wenn der Werkzeugeinsatz (nicht gezeigt) außer Eingriff mit dem Werkstück (nicht gezeigt) kommt, so dass der Schwingungsverringerungsmechanismus immer eingeschaltet ist. Die vom Schwingungsverringerungsmechanismus erzeugten Schwingungen werden toleriert. Das Ausführungsbeispiel gemäß 15 hat jedoch den Vorteil, der maximalen Ausnutzung von existierenden Bauteilen und einer vereinfachten Konstruktion der Vorrichtung sowie der Erzielung eines kompakten Aufbaus der Vorrichtung.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 16 und 17, in denen dem Ausführungsbeispiel gemäß 15 gemeinsame Elemente mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, unterscheidet sich ein dreizehntes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung vom Ausführungsbeispiel gemäß 15 dadurch, dass ein Nockenvorsprungselement 1334 mit im Allgemeinen kreisförmiger Öffnung 1335 auf einem Stift 1370 befestigt ist, der an einer Innenfläche des Kolbenzylinders 1321 vorgesehen ist. Wie am deutlichsten in 17 zu erkennen ist, ist der Stift 1370 im Inneren des Kolbenzylinders 1321 angeordnet, wodurch er sich hinter dem Kolben 1320 in der am weitesten hinten liegenden Stellung des Kolbens 1320 befindet. Dadurch kann die Vorrichtung erheblich kompakter aufgebaut werden, als die anderen Ausführungsbeispiele.
Eine alternative Anordnung des Nockenvorsprungselements 1334 ist auch in 16 gezeigt, in der die Öffnung 1340 am vorderen Ende des Nockenvorsprungselementes 1334 durch einen im Allgemeinen U-förmiger Einschnitt 1350 für den Eingriff mit dem am Kolbenzylinder 1321 vorgesehenen Stift 1370 ersetzt ist. Der Einschnitt 1350 ermöglicht das Außereingriffbringen des Stiftes 1370 mit dem Nockenvorsprungselement 1334 mittels Vorspannmitteln (nicht gezeigt), wenn das Werkzeug in einer Weise ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 von einem Werkstück (nicht gezeigt) abgehoben wird, um die Schwingungsverringerungsvorrichtung zu deaktivieren. Wird der Werkzeugeinsatz in Eingriff mit einem Werkstück gedrückt, wird das Nockenvorsprungselement 1334 in Eingriff mit dem Stift 1370 gedrückt, so dass dieser über den gesamten Weg der Öffnung 1340 vom Einschnitt 1350 aufgenommen wird.
Bezug nehmend auf 18, in der Elemente gemeinsam mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 mit gleichen, jedoch um 900 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine Schwingungsverringerungsvorrichtung 1401 zur Verwendung in einem Bohrhammer dargestellt, der einen in einem Kolbenzylinder 1530 hin- und her gleitenden Hammerkolben 1420 hat. Der Hammerkolben 1420 ist über eine Stange 1431 und einen Zapfen 1422 schwenkbar an einem Zahnrad 1423 befestigt, das an einem Lager 1425 befestigt ist und Zähne 1432 hat. Ein weiterer Arm 1452 ist über einen Anlenkzapfen 1450 am Zahnrad 1423 befestigt, so dass eine Drehung des Zahnrades 1423 um die Achse 1424 ein Oszillieren der Arme 1431 und 1452 in Gegenphase zueinander bewirkt. Der Arm 1452 ist Über einen Stift 1456 schwenkbar an einer Buchse 1458 befestigt, die verschiebbar auf einer Außenfläche des Kolbenzylinders 1430 sitzt.
Eine Gegenmasse 1460 umgibt eine Außenfläche der Buchse 1458 und ist über einen 0-Ring 1462 und eine Druckfeder 1464 auf dieser verschiebbar befestigt. Die Feder 1464 liegt an einem Flansch 1466 an, der von einem Sprengring 1468 gehalten wird, um die Gegenmasse 1460 in Richtung auf den elastischen 0-Ring 1462 zu drücken.
Nunmehr wird die Betriebsweise der Schwingungsdämpfungsmittel 1401 gemäß 18 beschrieben.
Wenn das Zahnrad 1423 sich durch Eingriff einer Antriebswelle (nicht gezeigt) mit den Zähnen 1432 des Zahnrades 1423 um die Welle 1424 dreht, bewegen sich die Arme 1431 und 1452 in Gegenrichtung zueinander. Wenn sich der Hammerkolben 1420 in 18 nach links bewegt, wird die im Raum 1470 zwischen Hammerkolben 1420 und einer vom Schlagkörper 1469 gebildeten fliegenden Masse gebildete Luftfeder zunächst zusammengedrückt, bis die zusammengedrückte Luftfeder den Schlagkörper 1469 in dem Fachmann bekannter Weise nach links bewegt. Hierdurch ergibt sich eine leichte Verzögerung zwischen der Bewegung des Hammerkolbens 1420 in 18 nach links und der nachfolgenden Bewegung des Schlagkörpers 1469 nach links.
Gleichzeitig bewegt der Arm 1452 die Buchse 1458 in 18 nach rechts. Wenn die Buchse 1458 sich nach rechts bewegt, beginnt sie sich bezüglich der Gegenmasse 1460 nach rechts zu bewegen, wodurch die Druckfeder 1464 zunächst zusammengedrückt wird und die Gegenmasse 1460 dann beginnt, sich zusammen mit der Buchse 1458 nach rechts zu bewegen. Mit anderen Worten, zunächst bewegt sich die Buchse 1458 nach rechts und dann, nach einer kurzen Verzögerung, bewegen sich die Buchse 1458 und die Gegenmasse 1460 nach rechts, um die anfängliche Bewegung allein des Hammerkolbens 1420 nach links, nach einer kurzen Verzögerung gefolgt von der Bewegung von Hammerkolben 1420 und Schlagkörper 1469 nach links auszugleichen. Man erkennt daher, dass durch geeignete Wahl der Eigenschaften und der Spannung der Druckfeder 1464 die Verzögerung zwischen Bewegung der Buchse 1458 und der Gegenmasse 1460 im Allgemeinen gleich derjenigen zwischen Bewegung des Hammerkolbens 1420 und Schlagkörper 1469 gemacht werden kann, so dass die mechanische Druckfeder 1464 das Verhalten der Luftfeder im Raum 1470 nachahmt. Durch genaue Anpassung des Verhaltens von Hammerkolben 1420 und Schlagkörper 1469 lassen sich die Schwingungen in der Vorrichtung weiter verringern.
Bezug nehmend auf 19B ist die Taumellageranordnung aus 8, die einen üblichen, dem Fachmann bekannten Aufbau hat, im Einzelnen dargestellt. Die Taumelscheibe 751 ist über Lager 760 auf der Welle 752 befestigt, damit sich die Taumelscheibe 751 relativ zur Welle 752 drehen kann, wenn sich diese um ihre Längsachse 754 dreht. Die Taumelscheibe 751 hat einen Finger 755 zum Eingriff mit einem Arm des Kolbens 720 und eine dem Finger 762 diametral gegenüber angeordnete Gegenmasse 764. Wie der Fachmann erkennt, bewirkt der Finger 762 bei Drehung der Welle 752 um ihre Längsachse 754 eine Hin- und Herbewegung in Richtung der Längsachse der Vorrichtung, um eine Hin- und Herbewegung des Hammerkolbens 720 im Kolbenzylinder 730 hervorzurufen.
Nunmehr Bezug nehmend auf 19A, hat eine verbesserte Taumellageranordnung eine über ein Lager 754a auf der Welle 752a befestigte Taumelscheibe 751a. Die Taumelscheibe hat einen Finger 762a und eine Gegenmasse 764a. Die Masse der Gegenmasse 764a ist größer als die der Gegenmasse 764 aus 19, und die Gegenmasse 764a aus 19A ist unter einem Winkel abweichend von 180° bezüglich dem Finger 762a angeordnet. Dadurch lassen sich die vom Taumellager gemäß 19A erzeugten Schwingungen genauer an die Eigenschaften der Hammervorrichtung anpassen, in der sich das Taumellager im Betrieb befindet, wodurch durch geeignete Wahl der Masse und der Winkelstellung der Gegenmasse 764a vom Taumellager erzeugte Schwingungen minimiert werden können.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1252976 [0002]
FR 2606110 [0011]
WO 88/06687 [0011]
FR 2550471 [0011]
EP 0840171 [0011]
EP 0505976 [0011]
EP 0337040 [0011]
DE 3427342 [0012]
GB 2256905 [0013]

Claims

Schwingungsverringerungsvorrichtung für eine Bohrhammervorrichtung, mit einem Gehäuse, einem Motor, der in dem Gehäuse angeordnet ist, einem Kolben, der eingerichtet ist, um eine von dem Motor verursachte Hin- und Herbewegung in einer Bohrung auszuführen, und mit einer fliegenden Masse, die in der Bohrung so angeordnet ist, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Bohrung im Betrieb eine Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zu dem Gehäuse hervorruft, um Schläge auf ein Arbeitselement der Hammervorrichtung zu übertragen, wobei die Schwingungsverringerungsvorrichtung umfasst: mindestens eine antreibbare Masse, die angepasst ist, um zumindest teilweise zumindest einen Teil der Bohrung zu umgeben, wobei die zumindest eine antreibbare Masse angepasst ist, um durch den Motor veranlasst zu werden, eine Hin- und Herbewegung auszuführen, um die durch die Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zu dem Gehäuse hervorgerufene Schwingung des Gehäuses zumindest teilweise auszulöschen; zumindest ein Antriebszahnrad, das angepasst ist, um von dem Motor angetrieben zu werden, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens hervorzurufen und um die Hin- und Herbewegung der zumindest einen antreibbaren Masse hervorzurufen; ein Nockenmittel, das von dem zumindest einen Antriebszahnrad drehbar ist und das angepasst ist, um mit der zumindest einen antreibbaren Masse einzugreifen; und ein erstes Vorspannmittel, um die zumindest eine antreibbare Masse in Eingriff mit dem Nockenmittel zu drücken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Nockenvorsprung, um die Drehbewegung des Nockenmittels in eine Hin- und Herbewegung der zumindest einen antreibbaren Masse umzuwandeln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Vorspannmittel eingerichtet ist, um die mindestens eine antreibbare Masse in Eingriff mit dem Nockenvorsprung zu drücken
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Nockenvorsprung zumindest eine Kerbe umfasst, die angepasst ist, um einen entsprechenden Vorsprung an der zumindest einen antreibbaren Masse aufzunehmen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder jede antreibbare Masse angepasst ist, um sich außer Eingriff mit dem Nockenmittel zu bewegen, wenn die Bohrhammervorrichtung außer Eingriff mit einem Werkstück ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Haltemittel, um die oder jede antreibbare Masse außer Eingriff mit dem Nockenmittel zu halten, wenn die Bohrhammervorrichtung außer Eingriff mit einem Werkstück ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Haltemittel ein Dichtungsmittel umfasst, das eingerichtet ist, um zwischen einem Arbeitselement der Bohrhammervorrichtung und dem Gehäuse zu wirken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Deaktivierungsmittel zur Deaktivierung der Schwingungsverringerungsvorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Deaktivierungsmittel ein Mittel umfasst, um das Nockenmittel mit dem Motor außer Eingriff zu bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Deaktivierungsmittel ein Verriegelungsmittel umfasst, um die zumindest eine antreibbare Masse in einer Position relativ zu dem Gehäuse zu verriegeln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine antreibbare Masse eingerichtet ist, um mit Hilfe von Luft, die von der fliegenden Masse verschoben wird, angetrieben zu werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Abtastmittel, um Phase und/oder Amplitude der Schwingungen zu ermitteln, die von der Schwingungsverringerungsvorrichtung hervorgerufen werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Einstellmittel, um die Phase und/oder Amplitude der Schwingungen einzustellen, die von der Schwingungsverringerungsvorrichtung hervorgerufen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, ferner umfassend ein Steuerungsmittel, um das Einstellmittel in Abhängigkeit von dem Abtastmittel zu regeln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit mindestens einem Stützelement, das die mindestens eine antreibbare Masse stützt und angepasst ist, um eine von dem Motor hervorgerufene Hin- und Herbewegung relativ zu dem Gehäuse auszuführen, wobei während der Hin- und Herbewegung der antreibbaren Masse die zumindest eine antreibbare Masse relativ zu dem mindestens einen Stützelement beweglich ist, wobei das erste Vorspannmittel die mindestens eine antreibbare Masse in Eingriff mit dem mindestens einen Stützelement drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zumindest eine Stützelement eine Buchse umfasst, um mindestens einen Teil der Bohrung zumindest teilweise zu umgeben.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend ein Dämpfungsmittel, um Aufschläge zwischen der mindestens einen antreibbaren Masse und dem zumindest einen Stützelement zu dämpfen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei mindestens ein Dämpfungsmittel aus elastischem Material gebildet ist.
Bohrhammervorrichtung mit: einem Gehäuse; einem Motor, der in dem Gehäuse angeordnet ist; einem Kolben, der eingerichtet ist, um eine von dem Motor hervorgerufene Hin- und Herbewegung in einer Bohrung auszuführen; einer fliegenden Masse, die so in der Bohrung angeordnet ist, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Bohrung im Betrieb eine Hin- und Herbewegung der fliegenden Masse relativ zu dem Gehäuse hervorruft, um die Schläge an ein Arbeitselement der Bohrhammervorrichtung zu übertragen; und einer Schwingungsverringerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bohrhammervorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend einen Kolbenzylinder, der die Bohrung definiert.
Bohrhammervorrichtung nach Anspruch 20, wobei die mindestens eine antreibbare Masse angepasst ist, um mindestens einen Teil des Kolbenzylinders zu bilden.
Bohrhammervorrichtung nach Anspruch 21, ferner umfassend mindestens einen Vorsprung an dem Kolbenzylinder, um mit dem Nockenvorsprung der Schwingungsverringerungsvorrichtung einzugreifen.
Bohrhammervorrichtung nach Anspruch 22, wobei der mindestens eine Vorsprung an einer inneren Oberfläche des Kolbenzylinders vorgesehen ist.
Bohrhammervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, ferner umfassend ein Antriebsmittel, um eine Hin- und Herbewegung der mindestens einen antreibbaren Masse und/oder des Kolbens hervorzurufen.
Bohrhammervorrichtung nach Anspruch 24, wobei das Antriebsmittel eine Welle, die angepasst ist, um durch den Motor gedreht zu werden, ein Antriebselement mit einem Eingriffsabschnitt, um mit der zumindest einen antreibbaren Masse und/oder der fliegenden Masse einzugreifen, und eine Gegenmasse umfasst, die gegenüber einer Stellung diametral gegenüber dem Eingriffsabschnitt versetzt ist.