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TRAGBARE MASCHINENSÄGE Die Erfindung betrifft tragbare Maschinensägen
zur Baumfällung, Holzoblängung und Astreinigung sowie zum Sägen von Kantholz und
Brettern.
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Es ist eine tragbare Maschinensäge bekannt, bei der das KettenschneidvJerkæeug
durch einen Einzylinder-Verbrennungsmotor angetrieben wird.
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Die Handgriffe der Sage sind miteinander durch ein Querstüok und
den Kraftstoffbehälter verbunden und bilden mit diesem zusammen einen Tragrahmon.
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Der Tragrahmen ist mit dem Motor durch elastische Dampderart fer
verbunden, die paarwoiangeordnet sind, daß Ihre Längsachsen in verschiedenen Ebenen
liegen, die zur Schneide
ebene senkrecht stehen und in bezug auf
die Längsachse des Kettenschneidwerkzeugs geneigt sind.
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Die Dämpfer sind aus gepreßtem Draht, der an den Stahlhalbachsen
befestigt wird, ausgeführt und toroidal geformt.
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Die einen Enden der Dämpfer werden starr am Motor, die anderen am
Tragrahmen befestigt.
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derart Der Kraftstoffbehälter ist auf dem Tragrahmen be stigt, daß
sein Schwerpunkt in bezug auf den des Motors außerhalb liegt (siehe, z.B. den UdSSR-Urheberschein
290828).
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Beim Schneiden mit einer solchen Säge entstehen in ihr infolge der
hin- und her gehenden Massen des Einzylindermotors sowie durch das Zusammenwirken
des Schneidnverkzeugs mit dem Holz unausgeglichenc Massenkräfte erster, zweiter,
dritter- und nach - folgender Ordnungen.
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Die Massenkräfte verursachen ein inte"sives Schwingen (Vibrieren)
des Tragrahmens, das auf die Hände des Arbeiters übertragen wird.
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Das durch die Massenkräfte zweiter, dritter und nachfolgender Ordnungen
verursachte Schwingen bei einer Säge solcher Bauart kann nicht auf die Werte der
GesundheitsschutzbestImmungen reduziert werden, da bei der gegebenen Anordnung und
Konstruktion der Dämpfer deren Steifigkeit im Betriebsverlauf wächst und die durch
die Dämpfer übertragenen Schwingungentzerden?nicht genug intensiv gedämpft <>.
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Das Anwachsen der Steifigkeit erklärt sich dadurch, daB
die
Richtung der beim Schneiden entstehenden Reaktionskräfte mit der Richtung der Dämpferlängsachsen
nicht übereinstimmt, wodurch die Puffer- eigenschaften der Dämpfer abgeändert werden,
besonders beim "Stirnflächent'-schneiden oder beim Schneiden durch den rücklaufenden
Trum des Kettenschneidwerkzeugs.
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Der Pegel der auf den Tragrahmen übertragenen Schwingungen ist relativ
hoch, da die im Motor entstehenden hIassenkräfte erster Ordnung nicht ausgeglichen
(ausgewuchtet) sind.
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Der Schwingungspegel kann durch Einbau<im Motor>einer Vorrichtung,
welche die Massenkräfte erster Ordnung ausgleicht, verringert werden.
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Diese Maßnahme wird aber das erwünschte Resultat nicht.
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ergeben, falls die ausgleichende Vorrichtung im Motor so untergebracht
ist, daß die Bewegungsebene (Laufebene) der Mas senkräfte mit der Bewegungsebene
des Motorplouel@nicht übereinstimmt.
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Dieser Umstand erklärt sich dadurch, daß die Resultierende. der Massenkräfte
erster Ordnung in diesem Falle in der Bewegungsebene des Pleuelswirkt, die Resultierende
aber, die die Massenkräfte erster Ordnung, welche durch den Umlauf der Vorrichtungsschwungmassen
entstehen, ausgleicht, wirkt in~einer anderen Ebene, wodurch die Erzeugung eines
das Schwingen erhöhenden Pendelmomentes verursacht wird.
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Eine Erhöhung des Schwingungspegel@infolge der Massenkräfte
zweiter,
dritter und nach- folgender Ordnungenwirol 2 verursacht auch die Ausführung der
Dämpfer in toroidaler Fogm aus gepreßtem Draht, der mit den Stahlhalbachsen vernicht
bunden ist, da eine solche Gestalt den Dämpfer gegen axialen Druck schützt, sondern
nur seine Steifigkeit erhöht.
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von Der Schwingungspegel infolM'eMassenkräft derselben Ordnungen
wird auch durch die ungleichmäßige Belastung der Dämpfer erhöht, da der Schwerpunkt
des Kraftstoffbehälters außerhalb des Schwerpunktesdes Motors liegt.
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Außerdem wird eine Pegelerhöhung der Schwingungen durch bewirkt derselben
Ordnungen auch'die Resonanz am Tragrahmen, die durch seine Bauart bedingt ist.
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Aus der oben angeführten Beschreibung ist klar, daß beim Betrieb
mit der Maschinensäge< wird> zunächst auf den Tragrahmen und danach auf die
IIände des Arbeiters ein intensives Schwingen übertragen, das Berufskrankheiten
verursacht und die Arbeitsproduktivität verringert.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwS1nten Mängel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tragbare Maschinensäge
mit solcher Ausführung und Anordnung ihrer Baugruppen zu entwickeln, 96ß das Schwingen
am Tragrahmen bis auf einen minimalen Wert in Höhe der Gesundheitsscllutznormen
reduziert ist.
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Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß an einer tragbaren
Maschinensäge mit Schneidwerkzeug, das von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird,
der durch elastische Dämpfer mit einem Tragrahmen verbunden wird, welcher miteinander
starr verbundende Handgriffe und einen Kraftstoffbehälter aufweist,<sind>erfindungsgemäß
die Dämpfer derart angeordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht oder fast senkrecht
zur Schneidebene liegen und im Verbrennungsmotor eine Vorrichtung zum Ausgleich
der in ihr entstehenden IMssenkräfte erster Ordnung eingebaut ist, bei der die Bewegungscbene
der Unwuchtmassen mit derjenigen des Motorpleuels übereinstimmt oder fast übereinstimmt.
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Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem: Bekanntlich; entstehen
beim Betrieb einer bel<annten tragbaren Maschinensäge infolge der Beanspruchungen
beim Anfahren des Schneidwerkzeugs gegen den Baum (das Werkstück) Reaktionskräfte,
die auf die Dämpfer einwirken.
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Sind die Dämpfer so angeordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht oder
fast senkrecht zur Schneidebene liegen, so wirken die Reaktionskräfte auf die Dämpfer
in Querrichtung und biegen sie in dieser Richtung.
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Es wurde festgestellt, daß die Wirkung der bei Anfahrbeanspruchung
entstehenden Reaktionskräfte in Querrichtung das Aufrechterhalten der erforderliehen
Stc-ifigkeit der Dämpfer bei guter Steuerbarkeit der Maschinonsäge ermöglicht sowie
auch die DämpfLing der
ungleichmäßigen Massenkräfte zweiter, dritter
und nach- folgender Ordnungen, wobei ein Schwingungspegel am Tragrahmen gewährleistet
wird, der die Gesundheitsschutznormen nicht überschreitet. Die Wirkung der bei Anfahrbennspruchungen
entstehenden Reaktionskräfte auf die Dämpfer in Axialrichtung Würde dazu führen,
daß die Federn bis zur Berührung der Windungen zusammengepreßt würden und ihr Dämpfungsvermögen
vollständig verloren ginge, ,Woei sie die Schwingungsenergie auf den Tragrahmen
übertragen.
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Daraus folgt, daß die Wahl der Richtung für die Dämpferachsen der
erfindungsgemäßen Maschinensäge in bezug auf die Schneidebene von großer Bedeutung
ist, da bei einer beliebigen Schneidstellung die Reaktionskräfte der Anfahrbeanspruchungen
die Steifigkeit der Dämpfer nicht beeinflussen <> und ermöglichen<esX die
unausgeglichenen LIassenkräfte zweiter, dritter und nach- folgender Ordnungen am
Tragrahmen zu dämpfen.
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Bekanntlich entstehen beim Betrieb eines Einzylinder--Verbrennungsmotors
infolge der sich hin und her bewegenden Massen unausgeglichene Massenkräfte, die
als Massenkräfte erster Ordnung bezeichnet werden.
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Die Anordnur<im Verbrennungsmotor>einer Vorrichtung<>
zum Ausgleich der in ihm entstehenden Massenkräfte erster Ordnung in der weise,
daß die Bewegungsebene seiner Unwuchtmassen mit derjenigen des Motorpleuel übereinstimmt/
ermöglicht
es, diese Iassenkräfte vollständig zu dämpfen.
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Da die Resultierende der Massenkräfte erster Ordnung genau in der
Motorzylinderachse in der Bewegungsebene des Pleuels wirkt, ist diese Kraft ständigauf
eine Seite gerichtet, die der Wirkung der Resultierenden der Massenkräfte entgegengesetzt
ist, welche als Ergebnis des Umlaufes zusätzlicher Schwungmassen der Gewichte an
der ausgbichenden Vorrichtung erhalten wird Wird die Vorrichtung in bezug auf die
Bewegungsebene des Pleuelsversetzt, so entsteht ein Pendelmoment, da zwischen den
obenerwähnten Massenkräften, die in ent-gegenge-Hebetsetzten Richtunglen wirken,
ein bestimmter arm gebildet wird.
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Dieses Moment wird ein unvollständiges Dampfen der Schwingungen infolge
Wirkung der Massenkräfte erster Ordnung verursachen.
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Da die Richtung der Reaktionskräfte der Schneidbeanspruchungon sowie
auch die Richtung-der Resultierenden der Mas- senkräfte zweiter, dritter und nach-
folgender Ordnungen senkrecht zur Richtung der Längsachse der Dampfer laufen, können
die Dämpfer unter normalen Steifigkeitsverhaltnissen arbelten , wodurch das Schwingen
infolge der erwäirnten Beanspruchungen und Massenkräfte bis auf die Gesundheitsschutznorm
reduziert werden kanne Die Anordnung der ausgleichenden Vorrichtung in der -Pleuelbewegungse
bene, die< parallel> der Schneidebene ist,
ermöglicht es,
die Massenkräfte zweiter Ordnung ebenfalls senkrecht in bezug auf die Dämpferachsen
zu richten, da ihre Resultierende ebenfalls in der Bewegungsebene des PleueD liegt,
wodurch die Wirksamkeit der Schwingungsdämpfung am Tragrahmen der Maschinensäge
noch mehr erhöht wird.
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Es ist vortetthaff , jeden Dämpfer in Form einer Schraubenfeder auszuführen,
in deren Innerem ein Glied aus gepreßtem Metalldraht eingebaut ist.
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Durch eine solche Bauart erhalten die Dämpfer hohe elastische Eigenschaften,
die beim Einwirken von Reaktionskräften, welche beim Schneiden entstehen und die
Dämpfer in Querrichtung biegen, die Aufrechterhaltung der Dämpfersteifigkeit begünstigen.
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Dadurch kann die beim Betrieb der Maschinensäge entstehende Schwingungsenergie
gedämpft und das auf den Rahmen der Maschinensäge übertragene Schwingen erheblich
gemindert werden. Die Anordnung des Kraftstoffbehälters beeinflußt ebenfalls die
Verminderung von Schwingungen.
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Deshalb ist es vorteilhaft, den Kraftstoffbehälter zwischen den Handgriffen
so anzuordnen, daß sein Schwerpunkt in der Nähe des Motorschwerpunktes liegt.
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Der Motorschwerpunkt fällt mit demjenigen Punkt zusammen, durch den
die Resultierende der Reaktionskräfte aller Dämpfer bei gleicher Verformung läuft.
Ist der Kraftstoffbehälter so angeordnet, daß sein Schwerpunkt
mit
dem Motorschwerpunkt zusammenfällt, d.h. auch mit dem Angriffspunkt der Resultierenden
aller Dämpferreaktionen, so Wird eine gleichmäßige Belastung der Dämpfer und die
Aufrechterhaltung ihrer Steifigkeit gewährleistet.Dieser Umstand begünstigt eine
Verminderen des Schwingens am Tragrahmen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt eine Fig. 1 Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Maschinensäge mit Ausschnitt an der Vorrichtung zum Ausgleichen des motors; Fig.
2 die Maschinensäge in Draufsicht; Fig. 3 Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig.
1; Fig. 4 Schnitt IV-IV der Fig. 2; Fig. 5 Schnitt V-V der Fig. -4; Fig. 6 Längsschnitteines
Dämpfers; Weiteres Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfers; ceinel F1U. 8'schematische'Darstellung
der Anordnung von Doppeldämpfern an der Maschinensäge.
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Die Säge besteht auseinem Einzylinder-Benzinmotor 1 (Fig. 1 bis 3,
8), der ein Schneidwerkzeug 2 mit einer SAgekette 3 über ein Sternrad 4 antreibt,
das an dem angetriebenen Rumpf 5 einer Reibkupplung 6 befestigt ist, die auf der
Kurbelwelle 7 (Fig. 1, 2, 4, 5) des Motors l sitzt.
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Motor 1 ist eine Ausgleichsvorrichtung 8 zum Ausgleich von Schwingu-ngen,
die von Mas- Senkräften erster Ordnung verursacht sind, eingebaut, welche durch
den Hin-und Hergang der Motorlaufmassen erzeugt werden.
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Die Vorrichtung 8 besteht aus zwei Zusatzwellen 9, deren Drehachsen
(Laufachsen) in einer Ebene B mit der Achse 10-10 der Kurbelwelle@liegen und die
einander parallel sind.
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Zuso@tz-Auf den Wellen 9 sitzen Schwungmassen-Gegengewichte 11, die
beim Rotieren zwischen Wangen 12 der Kurbelwelle 7 laufen.
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Das Pleuel 13 des Motors 1 ist so montiert, daß/die Ebene "C" seiner
Bewegung senkrecht zur Ebene "B" liegt und durch die Symmetrielängsachse der Kurbelwelle
der 13 und Gegengewichte 11 läuft.
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Auf den Zusatzwellen 9 sind angetriebene Zahnräder 14 befestigt,
die im ständigen Eingriff miteinem Treibrad 15 stehend das auf der Kurbelwelle 7
des Motors 1 befestigt ist.
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Die Zusatzwellen 9 laufen in Kugel/lagern 16, die am Kurbelgehäuse
17 des Motors 1 befestigt sind.
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Die Maschinensäge ist zum Aufrecht- halten un£ zur Betätigung mit/einem
U-förmigen Handgriff 18 (Fig. 1 bis 3, 8) versehen, der an einem/Ende starr mit
der Schutzhaube 19 verbunden ist, die den Vergaser 20 des Motors 1 abdeckt.
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Am Motor"1 1 ist ebenfalls ein hinterer Pistolenhandgriff 21 starr
befestigt, der mit dem Unterteil eines Kraftstoffbehalters 23 durch eine steife
Zugstange 22 verbunden ist , an die von der gegenüberliegenden Seite aus der vordere
handgriff 18 durch sein anderes Ende befestigt ist und damit den Tragrahmen der
Maschinensäge bildet.
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Der Tragrahmen ist durch Dämpfer 24 (Fig. 1 bis derart 3, 6, 8) mit
dem Motor 1 verbunden, daß zwischen Rahmen und Motor 1 Spielräume "a" gebildet werden,
die zur Schwingungsisolierung der beiden voneinander dienen.
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Die Dämpfer 24 sind so montiert, daß ihre Langsachsen 25r25 (Fig.
1 bis 3, 6, 7, 8) senkrecht zur Schneidebene zu-"D" und einander parallel liegen.
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besteht aus Jeder Dämpfer 24 einer Schraubenfeder 26 aus Stahl, in
deren Innerem<gespannt>ein Glied 27 aus gepreßtem Metalldraht eingebaut ist.
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Die Feder 26 ist durch ihr eines Ende am Außengowinde der Innenscheibe
28 des Dämpfers 24 befestigt, durch das andere Ende in derselben Weise an der Außenscheibe
29.
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Im Inneren jeder Scheibe 28 und 29 ist ein Gewinde 30 für Befestigungsverbindunglen
31 vorgesehen, 24 Der Dämpfer kann in Abhängigkeit von der Steuerbarkeit der Säge
und von der Auswahl seiner Steifigkeit auch ohne das Glied 27 gefertigt werden.
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Außerdem können die Dämpfer 24 (Fig. 8) paorweise oder in größerer
Anzahl in Richtung ihrer Achsen angeordnet
werden.
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Das obere über dem Schneidwerkzeug 2 liegende Dämpfer paar 24' (Fig.
1 bis 3, 6, 8) ist durch die Außenscheiben 29' starr an der Schutzhaube 19, durch
die Innenscheiben 28' an Haltern 32 des Motors 1 befestig.
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Das andere über dem Schneidverbeug 2 angeordnete Dämpfer paur 24'
wird so montierte daß einer der beiden durch seine Außenscheiben 29 starr am Kraftstoffbehälter
23, durch seine Innenseiben 28' an den Haltern 32 des Motors 1 befostigt ist.
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Die Befestigung der paarweise an ihren Achsen angeordneten Dämpfer
erfolgt in derselben Weise, d.h. ihre Innenscheiben 28' sind an den Haltern 32 des
MPors l, die Außenscheiben 29' am Tragrahmen befestigt.
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Der Kraftstoffbehälter 23 liegt zwischen den Handgriffen 18 und 21,
ist starr mit ihnen verbunden und so angeordnet, daß sein Schwerpunkt E in der Nähe
des Motorschwerpunktes F liegt.
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Der Betrieb der Maschinensäge verläuft in folgender Weise: Vor Betriebsbeginn
schaltet der Arbeiter durch den Anlasser 33 (Fig. 3) den Motor 1 ein, dessen Arbeitsweise
mit tels Abzugshahn (Druckhahn) 34 (Fig.l) über den Vergaser 20 verändert wird.
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Dabei beginnt die Kurbelwelle 7 zu laufen. Mit ihr zusammen
beginnt
die Reibkupplung 6 (Fig. 2) zu laufen, die bei einer bestimmten Drehzahl in Eingriff
mit dem angetriebenen Rumpf 5 gemeinsam mit dem Sternrad 4 gerät, das die Kette
3 des Schneidwerkzeugs 2 antreibt.
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Beim Motorbetrieb entstehen unausgeglichene Massenkräfte erster,
zweiter und dritter Ordnung, welche die Maschinensäge in Schwingung versetzen.
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Die Massenkräfte erster Ordnung werden durch die Ausgleichsvorrichtung
8 ausgeglichen (Fig. 1, 4).
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Der Betrieb der Vorrichtung 8 verläuft in folgender Weise: Beim Lauf
der Kurbelwelle 7 bewegt das Treibrad 15 (Fig. 5) die angetriebenen Räder 14, welche
die Zusatzwellen 9 mit den Gegengewichten 11 (Fig. 4) antreiben. Die Gegengewichte
11 rotieren in derselben Drehrichtung mit denselben Winkelgeschwindigkeiten Sl 7
die der Winkelge-1 schwindigkeit W2 der in entgegengesetzter Drehrichtung laufenden
Kurbelwelle@gleich ist.
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Dabei ist die Resultierende der unausgeglichenen l'iiassenkräfte
erster Ordnung Pj1 stetsSuf die Seite gerichtet, die derjenigen der Rosultierenden
P der Massenkräfte entgegengesetzt ist, die beim Umlauf der Massen der zusätzlichen
Gegengewichte 11 entstehen, wobei die Masse eines jeden Gegengewichtes @@ eine Massenkraft
gleich 1/2 P erzeugt.
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Da dia beiden Kräfte Pj und P in derselben
Ebene
wirken und beim Lauf der Kurbelwelle@ stets entgegengesetzt gerichtet sind, heben
sich diese Kräfte gegenseitig auf (werden sie gegenseitig ausgeglichen).
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Da der Schwerpunkt E des Kraftstoffbehälters 23 in der Nähe des Schwerpunktes
F des Motors 1 liegt und die Längsachsen 25-25 (Fig. 2) der Dämpfer 24 senkrecht
zur Schneidebene D liegen, werden die Dämpfer @@ beim Betrieb mit dem Sehne idwerk
zeug 2 der Maschinensäge einer gleichmäßigen Belastung in Querrichtung ausgesetzt.
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Außerdem wird die Steifigkeit der Dämpfer 24 durch ihre Ausführung
in metall und durch die Kombination mit einer gleichmäßigen Belastung nicht geändert,
wovon durch die Einwirkung von Schwingungen infolge Massenkräften zweiter, dritter
und nachfolgender Ordnungen auf den Trag rahmen beseitigt werden kann.
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Somit können die Massenkräfte erster Ordnung durch die Benutzung
einer im Alotori der Maschinensäge eingebauten Ausgleichsvorrichtung 8 ausgeglichen
werden, die Anordnung der Dämpfer 24 (Fig. 6, 7) und ihre Bauart ermöglichen es,
von die schwingunglen infolge Massenkräften zweiter, dritter und nach- folgender
Ordnungen bis auf die Werte der Gesundheitsschutzbestimmungen zu reduzieren.
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Dadurch werden die Arbeitsverhältnisse des Maschinensägeführers erleichtert,
seine Arbeitsproduktivitat Wird erhöht und das Entstehen von Berufskrankheiten infolge
von Schwingungen verhindert .