DE2320067B2 - Elektromagnetischer Hammer - Google Patents

Description

dier der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Masse des Zwischenstücks des Puffers die Masse des Schlagkopfes übersteigt.

Zweckmäßigerweise übertrifft die Masse des Zwischenstücks des Puffers die Masse des Schlagkopfes um das 1,2- bis 3,2-fache.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Masse des Zwischenstücks und die Steifigkeit des elastischen Körpers ein Verhältnis der Eigenschwingungsfrequenz des Zwischenstücks zur Arbeitsfrequenz des Schlagkopfes von 0,25 bis 0,6 ergibt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.

Der vorgeschlagene elektromagnetische Hammer besteht aus einem Gehäuse 1, innerhalb dessen ein Stator 2 mit einem Magnetleiter 3 und Elektromagnetspulen 4 und 5 liegt; innerhalb des Stators befindet sich ein Schlagkopf 6. Im Vorderteil des Hammers befindet sich eine Buchse 7 mit einem darin eingespannten Werkzeuge; im Hinterteil des Gehäuses liegt ein Puffer 9, der sich aus einem elastischen Körper — einer Feder 10 — und einem Zwischenstück 11 zusammensetzt.

Der Hammer arbeitet wie folgt. Sobald der Spule 4 ein Stromimpuls zugeführt wird, schlägt der Schlagkopf 6 auf den Schaft des Werkzeuges 8 und prallt davon ab. Dann wird der Stromimpuls auf die Spule 5 gegeben, der Schlagkopf wird in der umgekehrten Richtung angetrieben, schlägt auf das Zwischenstück 11 und prallt davon ab, worauf er durch die sich in diesem Augenblick einschaltende Spule 4 mitgenommen wird.

Gleichzeitig schnellt das Zwischenstück 11 mit der infolge des Schlages erhaltenen Geschwindigkeit zurück, wodurch die verhältnismäßig weiche Feder 10 zusammengedrückt wird, hält an und kommt unter der Wirkung der Feder 10 dem Schlagkopf 6 entgegen, der nach dem Schlag auf den Schaft des Werk-7 uges 8 zurückkehrt. Es kommt zu einem Zusamn nstoß des Zwischenstücks 11 mit ''em Schlagkopf 6, der nun durch den Schlag die ein das Zwischenstück 11 beim vorhergehenden Schlag abgegebene Energie zurückgewinnt. Der Schlagkopf 6 und das Zwischenstück 11 gehen wieder auseinander, und der Zyklus wiederholt sich.

Die notwendige Bedingung einer stabilen Arbeit des Elektrohammers ist die Rückkehr des Zwischenstücks 11 annähernd in denselben Punkt im Moment des nächsten Stoßes mit dem Schlagkopf 6. Für den elastischen Körper 10 mit einer linearen Kennlinie wird diese Bedingung unabhängig von der Kraft des vorangegangenen Stoßes mit dem Schlagkopf 6 strikt eingehalten, wenn die Eigenschwingungsfrequenz/₀ des Zwischenstücks auf dem elastischen Körper gleich der halben Frequenz / der Hammerschläge

punkt bei Änderung der Schlagstärke, beispielsweise bei Speisespannungsschwankungen, bezüglich des Gehäuses verschiebt Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß f₀ von J/ verschiedene Werte aninmmt.

Der zweckmäßige Wertebereich für f₀ ist 0,2S bis 0,6/.

Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet folgende Vorteile:
Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Hammer

ίο die Umkehrkräfte des Schlagkopfes auf das Gehäuse nicht unmittelbar wirken, sondern ihre Wirkung durch Zwischenschaltung von Zwischenstück 11 und Feder 10 auf die Zeitdauer des gesamten Zyklus T verteilt wird, ist der Mittelwert der Kraft F₂ der Wechselwirkung des elastischen Körpers mit dem Gehäuse

ist, wobei

c = Steifigkeit des elastischen Körpers,
m₂ — Masse des Zwischenstücks bedeutet.

Unter den Verhältnissen des praktischen Konstruierens entsteht die Notwendigkeit, daß sich der Stoß-7? -

- ^2m'^v

wesentlich kleiner als bei der bekannten Konstruktion, d. h F₂ < F,, weil T > t ist. Dementsprechend werden auch die Schwingungsbelastungen von Hamas mergehäuse und -griffen reduziert.

Die zusätzlichen Vorteile laufen auf folgendes hinaus.

— Der elastische Körper speichert die Energie des

Zwischenstücks, die um einen Faktor von K = —-

kleiner als die kinetische Energie des Schlagkopfes ist, was für dessen größere Lebensdauer von Belang ist.

— Da das Zwischenstück nach dem Zusammenstoß mit dem Schlagkopf stehenbleibt und dann in der entgegengesetzten Richtung in Bewegung kommt, entfallen dessen Zusammenstöße mit dem Hammergehäuse, was zusätzlich die Schwingung, den Lärm und die Erhitzung des Gehäuses herabsetzt und die Betriebssicherheit des elektrischen Teiles vergrößert.

— Dadurch, daß bei der Umkehr des Schlagkopfes praktisch die Zeit wegfällt, während der sich der letztere langsam bewegt, ohne daß er in den Spulen eine beträchtliche Gegen-EMK induziert, nimmt die Spulenerwärmung ab.

Der Bereich der günstigen Verhältnisse K = —

wird durch folgende Faktoren bestimmt.

Da beim ersten Schlag der Puffer unbeweglich ist, ist ein stabiles Anlassen des Hammers lediglich bei K> I möglich.

Jedoch machen sich bei K ungefähr gleich Eins negative Erscheinungen bemerkbar und zwar:

— Es nimmt erheblich die Schwingungamplitude des Zwischenstücks zu, was eine Vergrößerung der Abmessungen des Hammers erfordert und den elastischen Körper zusätzlich belastet.

— Die große Schwingungsamplitude des Zwischenstücks führt zur Vergrößerung der mechanischen Reibungsverluste.

Der minimale zweckmäßige Wert von K ist gleich 1,2.

Mit größer werdendem K, d. h. m₂ bei m, = const, nehmen die Verluste ab, was es gestattet, bei derselben Erhitzung die Nutzleistung zu erhöhen, wobei das Verhältnis der Nutzleistung zum Gewicht gleichfalls ansteigt.

Die obere Grenze wird dadurch bestimmt, daß mit steigendem K die Verlustgröße sich stabilisiert, so daß eine weitere Erhöhung von K bis auf K > 3,2 nur das Gewicht des Hammers ansteigen läßt, ohne eine proportionale Leistungssteigerung herbeizuführen.

Der Bereich der zweckmäßigen K-Werte bet für die in den Händen gehaltenen Hammer 1,2 bis

Die Erfindung erlaubt es also, einen Hammel entwickeln, der eine Reduzierung der Schwingur (angenähert um 8 bis 18 dB) bei geringem Gew und erhöhter Betriebssicherheit gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Petetnrm ~ . t = Geschwindigkeit des Sshlagkopis beim Auf- Patentansprache: XsaSsa Λυί%ηpuffer bzw, beim Zurück-

1. Elektromagnetischer Hammer mit in einem prallen von demselben.
Gehäuse angeordnetem Stator,, innerhalb dessen

ein hin- und herbeweghcher Schlagkopf vorge- 5 Diese nur während eines geringen Teils der Zyklussehen ist und mit einem Puffer, bestehend aus zeit wirkende Kraft F₁ übertrifft die notwendige Aneinem elastischen Körper und einem zwischen druckkraft des Hammers um ein Vielfaches, und dem Schlagkopf und dem elastischen Körper wirkt sich mithin in Form von Vibrationen und liegenden Zwischenstück, dadurch gekenn- Schwingungen des Hammergehäuses und -griffes zeichnet, daß die Masse des Zwischenstücks io aus, was für die Bedienungsperson schädlich ist
(11) des Puffers die Masse des Schlagkopfes (6) Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausbildungen übersteigt. ' ist darin zu erblicken, daß infolge der großen Be-

2. Elektromagnetischer Hammer nach An- anspruchung der Feder deren Lebensdauer beeinspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse trächtigt ist.

des Zwischenstücks (11) des Puffers die Masse 15 Hinzu kommt, daß nach dem Zurückschleudern des Schlagkopfes (6) um das 1,2 bis 3,2-fache des Schlagkopfes die Geschwindigkeit der Feder und übertrifft. ihres Zwischenstücks durch Anschlagen an ein Ge-

3. Elektromagnetischer Hammer nach An- häuseteil abgebremst werden muß, was seinerseits sprach 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen und Lärm verursacht und sich ungün-Masse des Zwischenstücks (11) und die Steifigkeit ao stig auf die Haltbarkeit des Hammers auswirkt.

des elastischen Körpers (10) ein Verhältnis der Scnließlich wird bei relativ kleinen Geschwindig-Eigenschwingungsfrequenz des Zwischenstücks keiten des Schlagkopfes dessen Umkehrzeit mit aer (11) zur Arbeitsfrequenz des Schlagkopfes (6) Zykluszeit vergleichbar, was den Mittelwert der in von 0,25 bis 0,6 ergibt. den Spulen des Stators induzierten Gegen-EMK ver-

a5 ringert und die Ströme und damit die Wärmeverluste in ihnen vergrößert.

Ein Teil der beschriebenen Nachteile ist in einer

aus der österreichischen Patentschrift 2 85 480 bekannten Konstruktion eines elektromagnetischen 30 Hammers vermieden, bei der zwei Feder-Massen-Schwingungssysteme unterschiedlicher Eigenfrequenz in dem Sinne zusammenwirken, daß ein intermit-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen tierender Stoßbetrieb des Werkzeugs erreicht wird, elektromagnetischen Hammer mit in einem Gehäuse Diese Ausbildung ist jedoch recht kompliziert; sie angeordnetem Stator, innerhalb dessen ein hin- und 35 benötigt z. B. zwei unabhängig voneinander zu speitierbeweglicher Schlagkopf vorgesehen ist und mit sende elektromagnetische Erregersysteme. Als Nacheinem Puffer bestehend aus einem elastischen Körper teil ist dabei also insbesondere der große Aufwand «md einem zwischen dem Schlagkopf und dem ela- und die hohen Kosten und auch das hohe Gewich» stischen Körper liegenden Zwischenstück. Solche anzusehen.

elektromagnetischen Hämmer sind aus den beispiels- 40 Eine vergleichbare Ausbildung mit einem zwei weise zu nennenden US-Patentschriften 28 61 778 Massen- zwei Federn-Schwinguragssystem ist noch oder 25 36 971 bekannt. aus der US-Patentschrift 18 37 197 bekannt, bei der

Bei diesen bekannten Ausbildungen führt der ebenfalls eine zusätzliche Feder sowie außer der Er-Schlagkopf eine Hin- und Herbewegung aus, bei der regerspule eine Entmagnetisierungsspule notwendig er vorn auf das Werkzeug auftrifft und hinten auf das 45 ist. Gemeinsam ist den beiden vorbeschriebenen Zwischenstück und den elastischen Körper in Gestalt Ausbildungen, daß das Werkzeug unmittelbar mit einer Feder. Dabei dient das Zwischenstück lediglich der vorderen Masse zu verbinden ist und deswegen dazu, das Zusammenwirken zwischen Schlagkopf und gar keine Schlagausübung stattfindet. Damit ist das Feder sicherzustellen und beeinflußt die Bewegungs- Anwendungsgebiet dieser Hammer durch die andersablaufe nicht. Die Feder wird durch den ankommen- so artige Wirkungsweise begrenzt,
den Schlagkopf zusammengedrückt, kehrt dessen Be- Im Zusammenhang mit anderen mechanischen

wegungsrichtung um und schleudert ihn wieder nach Hämmern sind noch Dimensionierungsvorschriften vorne in Richtung zum Werkzeug. bekannt, so z. B. aus der deutschen Patentanmeldung

Bei dem beschriebene». Ablauf werden die Reak- ρ 12 104 D betreffend die Bärmasse zur Meißelmasse ttionskräfte auf Grund des Zusammendrückens der 55 bei einem Kurbelfederhammer, aus den deutschen Feder unmittelbar auf das Hammergehäuse übertra- Patentschriften 7 46 442 und 9 45 560 betreffend die (en und zwar während einer Zeitspanne t, die einen Gewichtsverhältnisse zwischen Feder und Hammerlruchteil der Zykluszeit Γ zwischen zwei Schlägen bär oder aus der französischen Patentschrift 15 84250 des Hammers ausmacht. betreffend die Größe des Hammerbären.

Da also innerhalb der Zeit t der Bewegungsimpuls 60 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schafdes Schlagkopfes seine Richtung ändern muß, er- fung eines einfachen weitgehend vibrationsfreien gibt sich die hierfür notwendige Kraft zu elektromagnetischen Hammers, bei dem einerseits

die Bewegungsumkehr des Schlagkopfes innerhalb

ρ — ^^m* kürzester Zeit erfolgt und dabei die im Zusammen-

¹ { 65 hang damit entstehende, auf das Gehäuse wirkende

Reaktionskraft sich über im wesentlichen die gesamte ^mtt Zykluszeit des Hammsrs verteilt.

m_t = Masse des Schlagkopfs und Ausgehend von einem elektromagnetischen Harn-