DE2204160C3 - Pneumatic impact device - Google Patents
Pneumatic impact deviceInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
- B25D17/24—Damping the reaction force
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Schlaggerät der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art. . .The invention relates to a pneumatic Impact device of the type referred to in the generic term of claim 1. .
Pneumatische Schlagg-räte weisen eine gewisse Be-Pneumatic impact devices have a certain
schleunigung der Schwingungsbewegung im ganzenacceleration of the vibrational movement as a whole
Bereich der m-%aren Schwingungen auf. was eineArea of m-% aren vibrations. what a
Folge des Grundprinzips ihrer Wirkungswe.se undFollow the basic principle of their effects and
Ausbildung ist. Die Ursache ^s Schwmgens ist d,eTraining is. The cause of oscillation is d, e
Kolbenbewegung im Arbeitszylinder durch WirkungPiston movement in the working cylinder through action
von Druckluft, der Anschlag des Kolbens gegen dasof compressed air, the stop of the piston against the
Arbeitswerkzeug, der Anschlag des Bundnnges,oderWorking tool, the stop of the collar, or
der Stirnwand des Arbeitswerkzeuges an den Werk-the front wall of the work tool to the work
nuikflrper. die Bewegung des Verteilungsorgans wel-nuikflrper. the movement of the organ of distribution
ches das Druckmittel in den Arbeitszylinder zufuhrtches feeds the pressure medium into the working cylinder
und eine Reihe weiterer Faktoren. Die einzelnen Wir-and a number of other factors. The individual
kungen beeinflussen einander, sie kombinieren sichCognitions influence each other, they combine
und das Ergebnis sind Schwingungen, die fur denand the result are vibrations that affect the
Bediener höchst unerwünscht sind.Operators are highly undesirable.
Das Schwingen mit verschiedenen Schwingung*- zahlen hat auf den Bediener einen verschiedenen Einfluß, der durch die Fähigkeit der verschiedenen Gewebe der menschlichen Organe gegeben ist d.e e Sch vingungen zu übertragen und zu dampfen. Die niedrigstenWingungszahlensindamgefahrl^sten;Vibrating with different vibrations * - Pay has a different influence on the operator, which is given by the ability of the various tissues of the human organs d.e e To transmit vibrations and to dampen. the the lowest number of vibrations are the most dangerous;
Schwingungszahlen, die höher sind als der mittlere Oktavenbereich 1000 Hz, werden nicht mehr auf den menschlichen Organismus übertragen. Für die Bjurteilung, ob das gegebene Gerät geeignet oder schädlichVibration numbers that are higher than the middle octave range 1000 Hz are no longer applied to the transmitted to the human organism. For the judgment, whether the given device is suitable or harmful
ht. sind die Schwingungszahlen bis zum mittleren Oktavenbereich 1000 Hz ausschlaggebend. .ht. are the oscillation numbers up to the middle Octave range 1000 Hz is decisive. .
Es ist nun bekannt, daß die Übertragung mechani- «eher Schwingungen von einem Körper auf einen an-It is now known that the transmission is mechanically «Rather vibrations from one body to another
40 err«chi^ werten, Jg ^8S1n'-οί" Größe der ™™^Γ 8 α im wesentlichen vom Verhältnis der Sekeit der verwendeten Federn beeinflußt. Eine Steif gj" «J zd dje deutsche Auslegeschnft 40 err «chi ^ value, Jg ^ 8 S 1n '- οί " size of ™stens ^ Γ 8 α essentially influenced by the ratio of the sekeit of the springs used. A stiff gj "« J zd dje German design
f™™f9 U Hi<£ hat man aber die Bedeutung der 1 υι 1 β 1 ^ ά vom Arbeitsgerät ausgehenden zweiten ™J wird hier zwar die vom Arbeits-f f ™™ 9 U Hi <£ ha but one the significance of t 1 υι 1 β 1 ^ ά from the working device outgoing second ™ J is here, although the work from
Kraft auf den Handgr.ff über Zwischenschaltung eines zusatz-. Die zweite erregende Kraft Force on the handle via the interposition of an additional. The second exciting force
^KieVSch^h eine einzige Feder überwird^aner11 optimale Dämpfung erreicht^ KieVSch ^ h a single spring is overcome ^ aner11 optimal damping achieved
trager. Damitcarrier. In order to
45 we™n· bekannten Verfahren verringern Schwin-Afc^ese ^ d im Bereich der hohen Schwmfungen ^er 8 Bereiches, der durch die45 we ™ n · known processes reduce Schwin-Afc ^ ese ^ d in the area of high swings ^ er 8 area caused by the
y^gS^hrifttn erfaßt wird, d. h., sie sind Qr Schwingungen zu dämpfen, die die Gesundheity ^ gS ^ hrifttn is detected, that is, they are Q r to dampen vibrations that affect health
5» fahl| ^^^twesentlich gefährden. Der Bereich des ^2hs™C n™iedrigsten Schwingungszahlen wird d\a^™en g ^ überhaupt nicht 5 » pale | ^^^ essentially endanger. The range of the ^ 2h s ™ C n ™ i edermost vibration numbers will not be d \ a ^ ™ en g ^ at all
Jed^,™^Beitrag aller derzeit bekannten Lösvm- ^""""-,Tf jst desh|lb problematisch, oft unter An-55 ^^^ t ϊ'Anordnungen und Meß- undJ ed ^, ™ ^ Contribution of all currently known Lösvm- ^ """" -, Tf jst desh | lb problematic, often purchase 55 ^^^ t ϊ'Anordnungen and measurement and
^,, nicht nachweisbar. Es kann a daß bestehende ^ ,, not detectable. It can be that existing
2 Herabsetzen von Schwingungen ^ά h am Handgriff des pneu-60 « *J ^^^μ wirksam genug sind.2 Reduction of vibrations ^ ά h on the handle of the pneu-60 «* J ^^^ μ are effective enough.
Fe S Jäher Aufgabe der Erfindung, bei einem pneu-E 1^ daher Aulga^e ae ^ , bezeichneten Fe S Another object of the invention, in a pneu-E 1 ^ therefore Aulga ^ e ae ^, designated
^S Nh J u vermeiden und^ S Nh J u avoid and
dabei aber die Massen der beiden Körper noch eine erreichen.but at the same time the masses of the two bodies still reach one.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features contained in the characterizing part of claim 1 solved.
Durch die Verwendung eines geteilten Arbeitszylinders, der in seiner axialen Länge veränderlich ist, werden die Quellen der beiden erregenden Kräfte voneinander getrennt Jede der Quellen ist dann vora Handgriff durch ein federndes Element, einen zusätzlichen korper und ein weiteres federndes Element getrennt Damit erfolgt also die Übertragung der von jeder erregenden Kraft ausgehenden mechanischen Schwingungen immer über zwei Federn und den zusätzlichen Körper. Es kann also durch die Wahl der Steifigkeit der Federn und der Massen der schwingenden Bauteile eine optimale Dämpfung zwischen Gerät und Handgriff erreicht werden.By using a split working cylinder, which can be changed in its axial length, the sources of the two exciting forces are separated from each other. Each of the sources is then vora Handle separated by a resilient element, an additional body and another resilient element Thus, the transmission of the mechanical force emanating from every exciting force takes place Vibrations always via two springs and the additional body. So it can be done by choosing the The stiffness of the springs and the masses of the vibrating components ensure optimal damping between the device and handle can be achieved.
Beim erfindungsgemäßen pneun.atischen Schlaggerät entsteht ein kombiniertes Schwingungssystem, das mathematisch am besten mittels eines Rechenautomaten untersucht werden kann, mittels der die Ab- ao hängigkeit zwischen der Steifigkeit der einzelnen elastischen Elemente und den Massen der einzelnen schwingenden Teile so bestimmt werden kann, daß die resultierende Beschleunigung der Schwingungsbewegung am Handgriff des pneumatischen Schlaggerätes ϊτι as ganzen Schwingungsbercich der Arbeitsschutzvorschriften minimal bleibt. Im Vergleich mit bestehenden Maßnahmen zum Herabsetzen der Schwingungen, bei denen lediglich die Folgen einer ungeeigneten Konstruktion des Gerätes behoben werden sollen, beschränkt die erfindungsgemäße Anordnung das Entstehen der Schwingungen durch eine neue Konstruktion des pneumatischen Schlaggerätes.In the inventive pneun.atischen percussion device produces a combined vibration system which can be examined by means of a computing machine mathematically best means of ao the waste can be dependency determined between the stiffness of the individual elastic members and the masses of each vibrating parts so that the resulting acceleration of the vibration movement on the handle of the pneumatic impact device ϊτι as the entire vibration range of the occupational health and safety regulations remains minimal. In comparison with existing measures to reduce the vibrations, in which only the consequences of an unsuitable construction of the device are to be eliminated, the arrangement according to the invention limits the occurrence of the vibrations by a new construction of the pneumatic impact device.
Das Ausbilden des Arbeitszylinders als ein in seiner Länge veränderlicher Zylinder und das Abfedern seiner Teile hat zur Folge, daß sowohl die durch Einwirkung des Druckmittels auf den Arbeitszylinder entstehende Kraft, als auch die Rückschläge des Arbeitswerkzeuges auf den Körper, nicht in voller Wucht übertragen werden. Eine weitere Dämpfung wird durch ein Abfedern des Handgriffes gegenüber dem Körper erzielt. Der Mantel und der mit ihm verbundene Handgriff werden somit durch eine wesentlich geringere Kraft zum Schwingen gebracht, was ein Herabsetzen des Beschleunigungspegels in dem durch die Arbeitsschutz-Vorschriften definierten Schwingungsbereich ergibt. Das Herabsetzen des Beschleunigungspegels der Schwingungen in diesem Bereich verringert wesentlich Berufskrankheiten, wie z. B. Vasoneurose und Gelenkerkrankungen. Durch Herabsetzen der Schwingungen am eigentlichen Werkzeug wird es möglich, das Anwenden ungeeigneter und die Arbeit unangenehm gestaltender persönlicher Arbeitsschutzmittel zu erübrigen, deren Beitrag oft problematisch ist.The design of the working cylinder as a cylinder of variable length and the cushioning of it Parts has the consequence that both the pressure medium acting on the working cylinder Force, as well as the kickbacks of the work tool on the body, are not transmitted in full force. Further damping is achieved by cushioning the handle against the body. Of the Coat and the handle connected to it are thus by a much lower force to Swinging brought about a lowering of the acceleration level in the by the occupational health and safety regulations defined vibration range results. Decreasing the acceleration level of the Vibrations in this area significantly reduce occupational diseases such as B. Vasoneurosis and joint diseases. By reducing the vibrations on the actual tool, it becomes possible to use it to dispense with unsuitable and uncomfortable personal protective equipment, whose contribution is often problematic.
Außer einem Herabsetzen der Schwingungen hat die erfindungsgemäße Ausbildung des pneumatischen Schlaggerätes eine weitere günstige Folge: Durch elastisches Lagern einzelner Teile und Baugruppen wird ein besserer Kontakt des Arbeitswerkzeuges mit dem Gestein erzielt. Be- jedem Kolbenhub wird so alle Energie auf das Gestein übertragen und in Nutzarbeit umgewandelt, im Unterschied zu anderen Lösungen, bei denen wegen der großen Beschleunigung der Schwingungsbewegung des ganzen Gerätes nur ein Teil der Schlagenergie für Nutzarbeit ausgenutzt und ein Teil der Schlagenergie überhaupt nicht ausgenutzt wurde, was durch das Zurückspringen des Werkzeuges bedingt war. Das Herabsetzen der Schwingungen eines Gerätes, das gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet ist, ermöglicht es, die nötige Andrückkraft auf das pneumatische Schlagwerkzeug bei vollkommenem Kontakt des Arbeitswerkzeuges bei wesentlich verringerter physischer Ermüdung des Bedieners zu erzielen. Der Bediener ist somit fähig, eine volle Leistung während einer längeren Zeitspanne zu geben als mit bestehenden Geräten. Durch Herabsetzung der Schwingungen des Handgriffes wird gleichzeitig auch die Lebensdauer der mit dem Handgriff verbundenen Bestandteile erhöht und werden Anforderungen an deren Abmessungen hei abgesetzt, was erlaubt das Gesamtgewicht des Gerätes zu verringern.In addition to reducing the vibrations, the inventive design of the pneumatic Impact device has another beneficial consequence: through elastic mounting of individual parts and assemblies a better contact of the working tool with the rock is achieved. With every piston stroke, so is all Transferring energy to the rock and converting it into useful work, in contrast to other solutions, in which only one because of the great acceleration of the vibratory movement of the whole device Part of the impact energy used for useful work and part of the impact energy not used at all became what was caused by the jumping back of the tool. The lowering of the vibrations of a Device, which is designed according to the present invention, allows the necessary pressing force on the pneumatic impact tool with perfect contact of the working tool with significantly reduced physical operator fatigue. The operator is thus able to perform at full capacity to give for a longer period of time than with existing devices. By reducing the vibrations of the handle is at the same time the service life of the one connected to the handle Components are increased and requirements for their dimensions are set hot, which allows To reduce the overall weight of the device.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen Schlaggerätes ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt Es zeigtAn embodiment of the pneumatic impact device according to the invention is shown in the enclosed Drawing shown it shows
Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung des pneumatischen Schlaggerätes gemäß der Erfindung; und1 shows a schematic overall representation of the pneumatic impact device according to the invention; and
Fig. 2 einen Teilschnitt entlang dessen Längsachse.2 shows a partial section along its longitudinal axis.
Ein Arbeitszylinder 1 ist als Druckzylinder ausgebildet der in seiner axialen Länge veränderbar ist und daher als Dilatationsyzlinder bezeichnet wird. Er besteht aus einem oberen Druckzylinder 2 und einem unteren Druckzylinder 3. Im Arbeitszylinder 1 ist ein Kolben 4 verschiebbar gelagert. Der obere Druckzylinder 2 und der untere Druckzylinder 3 sind in einem Führungskörper 8 verschiebbar gelagert. Jedes dieser Elemente ist gegenüber dem Führungskörper 8 in Axialrichtung selbständig durch vorgespannte Federn 9 und 10 abgefedert. Der Führungskörper 8 ist in einem Mantel 5 gelagert und gegen diesen in Axialrichtung durch eine vorgespannte Feder 11 abgefedert. Der Mantel 5 ist mit einem Handgriff 6 versehen. Zwischen dem unteren Druckzylinder 3 und dem Führungskörper 8 ist ein Dicht- oder Sitzring 12 vorgesehen und zwischen dem Führungskörper 8 und dem Mantel 5 ein Dicht- oder Sitzring 13. Der untere Druckzylinder 3 besitzt in seinem Unterteil ein äußeres Gewinde für ein Ansatzstück 16 nd begrenzt zusammen mit einem Dicht- oder Sitzring 14 den Hub eines Arbeitswerkzeuges 7, das verschiebbar im unteren Druckzylinder 3 und im Ansatzstück 16 gelagert ist. Die vorgespannten Federn 9, 10, 11 wirken so, daß im Ruhezustand zwischen der Stirnwand des oberen Druckzylinders 2 und der Stirnwand einer im Mantel 5 ausgebildeten Aussparung ein Dämpfungsraum 15 entsteht.A working cylinder 1 is designed as a pressure cylinder which can be changed in its axial length and hence it is called a dilatation cylinder. It consists of an upper pressure cylinder 2 and one lower pressure cylinder 3. A piston 4 is slidably mounted in the working cylinder 1. The upper pressure cylinder 2 and the lower pressure cylinder 3 are slidably mounted in a guide body 8. Each this element is independent of the guide body 8 in the axial direction by prestressed Springs 9 and 10 cushioned. The guide body 8 is mounted in a jacket 5 and against this in Cushioned in the axial direction by a pretensioned spring 11. The jacket 5 is provided with a handle 6. A sealing or seat ring 12 is located between the lower pressure cylinder 3 and the guide body 8 provided and between the guide body 8 and the jacket 5 a sealing or seat ring 13. The lower Pressure cylinder 3 has in its lower part an external thread for an extension piece 16 nd limited together with a sealing or seat ring 14, the stroke of a working tool 7, which is displaceable in the lower Pressure cylinder 3 and is mounted in the extension piece 16. The preloaded springs 9, 10, 11 act so that in Rest state between the end wall of the upper pressure cylinder 2 and the end wall of one in the jacket 5 formed recess a damping space 15 is created.
Ein Druckmittel, im wesentlichen Druckluft, wird über einen (nicht gezeigten) Verteiler und (nicht gezeigte) Kanäle abwechselnd in den Oberteil des im oberen Druckzylinder 2 ausgebildeten Raumes des Arbeitszylinders 1 und in den Unterteil des im unteren Druckzylinder 3 ausgebildeten Raumes geführt. So wird eine geradlinige Hin- und Herbewegung des Kolbens 4 im Arbeitszylinder 1 erregt. Falls der Kolben 4 sich in der oberen Grenzlage befindet, und falls der obere Teil des Arbeitszylinders 1 mit Druckluft gefüllt wird, übt die Druckluft einen Druck auf den Kolben 4 aus und erteilt ihm eine Bewegung gegen die untere Grenzlage. Gleichzeitig entsteht jedoch eine Kraft Fa entgegengesetzter Richtung, die auf den oberen Druckzylinder 2 wirkt. In der unteren Grenzlage stößt der Kolben 4 auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7. Durch Wirkung des Verteilers wird nun Druckluft unterhalb des Kolbens 4 eingeführt, der beginnt, sich gegen die obere Grenzlage zu bewegen.A pressure medium, essentially compressed air, is supplied via a manifold (not shown) and (not shown) Channels alternately in the upper part of the space formed in the upper pressure cylinder 2 of the Working cylinder 1 and guided into the lower part of the space formed in the lower pressure cylinder 3. So a rectilinear reciprocating movement of the piston 4 in the working cylinder 1 is excited. If the piston 4 is in the upper limit position, and if the upper part of the working cylinder 1 with compressed air is filled, the compressed air exerts a pressure on the piston 4 and gives it a movement against the lower limit. At the same time, however, a force Fa arises in the opposite direction, which acts on the upper pressure cylinder 2 acts. In the lower limit position, the piston 4 strikes the end wall of the working tool 7. The action of the distributor now causes Compressed air introduced below the piston 4, which begins to move towards the upper limit position.
Gleichzeitig entsteht eine Kraft F, entgegengesetzter Richtung, die auf den unteren Druckzylinder 3 und auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 wirkt.At the same time, a force F is created in the opposite direction, which acts on the lower pressure cylinder 3 and on the end wall of the working tool 7.
Bei Arbeit des pneumatischen Schlaggerätes entstehen so im Arbeitszylinder 1 periodisch Luftdruckänderungen, wodurch periodische Erregerkräfte Fh und F, entstehen, die auf den oberen Druckzylinder 2 und den unteren Druckzylinder 3 wirken. Die Kraft Fh wird jedoch auf den Führungskörper 8 in ihrer ganzen Größe wegen der Wirkung der Feder 9 nicht übertragen. Auf den Führungskörper 8 wirkt somit eine kleinere Kraft Fr, deren Größe von der gegenseitigen Lage des oberen Druckzylinders 2 und des Führungskörpers 8 abhängt, ferner von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 9 und von der Schwingungsfrequenz. Die auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 und den unteren Drückzylinder 3 wirkende Kraft wird auf das Gestein übertragen. Das Arbeitswerkzeug 7 prallt nach dem Schlag des Kolbens 4 und nach Übergabe eines Teiles der Energie an das Gestein von diesem mit gewisser Beschleunigung in entgegengesetztem Sinn ab. So kommt es zu einer Deformation der Feder 10 und zu einem Entstehen einer Kraft Fn, von der ein Teil auf den Führungskörper 8 übertragen wird. Dr Führungskörper 8 gerät so in Schwingungen durch die Erregerkräfte Fn und FT. Auf den Mantel 5 und den mit ihm verbundenen Handgriff 6 wird so eine Kraft F9 übertragen, die dem Ausschlag des Führungskörpers 8 gegenüber dem Mantel 5 proportional ist und von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 11 und von derWhen the pneumatic impact device is working, air pressure changes occur periodically in the working cylinder 1, as a result of which periodic excitation forces Fh and F arise which act on the upper pressure cylinder 2 and the lower pressure cylinder 3. The force Fh , however, is not transmitted to the guide body 8 in its entire size because of the action of the spring 9. A smaller force F r thus acts on the guide body 8 , the magnitude of which depends on the mutual position of the upper pressure cylinder 2 and the guide body 8, also on the stiffness and the damping coefficient of the spring 9 and on the oscillation frequency. The force acting on the front wall of the working tool 7 and the lower pressure cylinder 3 is transmitted to the rock. After the impact of the piston 4 and after a part of the energy has been transferred to the rock, the working tool 7 bounces off the rock with a certain acceleration in the opposite direction. This results in a deformation of the spring 10 and a force F n , part of which is transmitted to the guide body 8. The guide body 8 thus starts to vibrate due to the excitation forces F n and F T. On the jacket 5 and the handle 6 connected to it, a force F 9 is transmitted, which is proportional to the deflection of the guide body 8 with respect to the jacket 5 and of the rigidity and the damping coefficient of the spring 11 and of the
ίο Schwingungsfrequenz abhängt. Die resultierende Schwingungsbewegung des Handgriffes 6 hängt so von der Größe der Kraft /y und der Impedanz der Hand des Bedieners ab. Es ist möglich, mathematisch zu bestimmen, für welche Werte der einzelnen Schwingungselemente und für welche Federsteifheiten die auf den Handgriff 6 wirkende Kraft F9 und so auch die Beschleunigung des Handgriffes 6 minimal sein wird. Das Prinzip der Konstruktion des erfindungsgemäßen pneumatischen Schlaggerätes kann für alle Schlagwerkzeuge mit geradliniger Hin- und Herbewegung des Kolbens Verwendung finden, die durch ein geeignetes Druckmittel angetrieben werden.ίο depends on the vibration frequency. The resulting oscillating movement of the handle 6 depends on the magnitude of the force / y and the impedance of the operator's hand. It is possible to mathematically determine for which values of the individual vibration elements and for which spring stiffness the force F 9 acting on the handle 6 and thus also the acceleration of the handle 6 will be minimal. The principle of the construction of the pneumatic impact device according to the invention can be used for all impact tools with rectilinear reciprocating movement of the piston, which are driven by a suitable pressure medium.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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