DE2320067C3

DE2320067C3 - Electromagnetic hammer

Info

Publication number: DE2320067C3
Application number: DE19732320067
Authority: DE
Original assignee: Wsesojusny Nautschno-Issledowatelskij Institut Mechanisirowannowo I Rutschnowo Stroitelno-Montaschnowo Instrumenta Wibratorow I Stroitelno-Otdelotschnych Maschin, Chimki (Sowjetunion)
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1976-02-26

Description

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-from the Austrian patent 2 85 480 known construction of an electromagnetic 30 hammer avoided with the two spring-mass oscillation systems of different natural frequencies work together in the sense that an intermittent

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 speiherbeweglicher Schlagkopf vorgesehen ist und mit sende elektromagnetische Erregersysteme. Als Nacheinem Pufier bestehend aus einem elastischen Körper teil ist dabei also insbesondere der große Aufwand und einem zwischen dem Schlagkopf und dem ela- und die hohen Kosten und auch das hohe Gewicht stischen Körper liegenden Zwischenstück. Solche anzusehen.The present invention relates to an animal pushing operation of the tool is achieved, electromagnetic hammer with in a housing This training is quite complicated; she arranged stator, within which a back and 35 required z. B. two independent of each other to speihermobillicher Impact head is provided and with sending electromagnetic excitation systems. As after one Pufier consisting of an elastic body part is therefore particularly the great effort and one between the impact head and the ela and the high cost and also the high weight stic body lying intermediate piece. To look at such.

elektromagnetischen Hammer sind aus den beispiels- 40 Eine vergleichbare Ausbildung mit einem zwei weise zu nennenden US-Patentschriften 28 61 778 Massen- zwei Federn-Schwingungssystem ist noch oder 25 36 971 bekannt. aus der US-Patentschrift 18 37 197 bekannt, bei derelectromagnetic hammer are from the example 40 A comparable training with a two wise to be mentioned US patents 28 61 778 mass two spring vibration system is still or 25 36 971 known. from US Patent 18 37 197 known in which

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 andersabläufe nicht. Die Feder wird durch den ankommen- 50 artige Wirkungsweise begrenzt,
den Schlagkopf zusammengedrückt, kehrt dessen Be- Im Zusammenhang mit anderen mechanischenIn these known designs, the also carries out an additional spring as well as a back and forth movement in addition to the Er impact head, in which the control coil requires a demagnetizing coil. Common to the two intermediate pieces described above and the elastic body in the form of trainings that the tool directly with a spring. The intermediate piece is only used to connect the front mass and therefore the interaction between the impact head and no impact at all takes place. This ensures the spring and does not affect the movement area of application of this hammer due to the other processes. The spring is limited by the arriving 50-like mode of action,
When the impact head is compressed, its loading returns. In connection with other mechanical

wegungsrichtung um und schleudert ihn wieder nach Hämmern sind noch Dimensionierungsvorschriften vorne in Richtung zum Werkzeug. bekannt, so z. B. aus der deutschen PatentanmeldungDirection of movement and hurling it again after hammering are still dimensioning rules forward towards the tool. known, so z. B. from the German patent application

Bei dem beschriebenen Ablauf werden die Reak- ρ 12 104 D betreffend die Bärmasse zur Meißelmasse tionskräfte 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 gen und zwar während einer Zeitspanne /, die einen Gewichtsverhältnisse zwischen Feder und Hammer-Bruchteil der Zykluszeit Γ zwischen zwei Schlagen bär oder au; der französischen Patentschrift 15 84250 des Hammers ausmacht. betreffend die Größe des Hammerbären.In the process described, the reac- ρ 12 104 D relating to the bar mass become the chisel mass tion forces due to the compression of the 55 in a crank spring hammer, from the German Spring directly to the hammer housing transferred patents 7 46 442 and 9 45 560 relating to the gen and that during a period of time / that has a weight ratio between the spring and the hammer fraction the cycle time Γ between two beats bär or au; French patent 15 84250 of the hammer. regarding the size of the hammer bear.

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 einerseitsSince the movement impulse 60 is the object of the present invention within the time t, the sheep of the impact head must change its direction

die Bewegungsumkehr des Schlagkopfes innerhalbthe reversal of movement of the impact head within

ρ _. ^m₁ kürzester Zeit erfolgt und dabei die im Zusammen- ρ _. ^ m ₁ takes place in the shortest possible time and

¹ / 65 hang damit entstehende, auf das Gehäuse wirkende ^1/65 thus hang generated, acting on the housing

Reaktionskraft sich über im wesentlichen die gesamte Zykluszeit des Hammers verteilt,
m, = Masse des Schlagkopfs und Ausgehend von einem elektromagnetischen Harn-Reaction force is distributed over essentially the entire cycle time of the hammer,
m, = mass of the impact head and based on an electromagnetic urinary

mer der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Masse des Zwischenstücks des Puffers die Masse des Schlagkopfes übersteigt.mer of the type described above is the solution this object proposed according to the invention that the mass of the intermediate piece of the buffer Mass of the impact head exceeds.

Zwcckmäßigerweisc übertrifft die Masse des Zwischenstücks des Puffers die Ma^se des Schlagkopfes um das 1,2- bis 3,2-fache.Expediently exceeds the mass of the Intermediate piece of the buffer the dimensions of the impact head by 1.2 to 3.2 times.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Masse des Zwischenstücks und die Steifigkeit des elastischen Körpers ein Verhältnis der Eigenschwingungsfrequenz des Zwischenstücks zur Arbeiisfrequenz des Schlagkopfes von 0,25 bis 0,6 ergibt.It is also useful if the mass of the intermediate piece and the stiffness of the elastic A ratio of the natural oscillation frequency of the intermediate piece to the working frequency of the body Impact head from 0.25 to 0.6 results.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.The invention is explained below through the description of the exemplary embodiment shown in the drawing further explained.

Der vorgeschlagene elektromagnetische Hammer besteht aus einem Gehäuse 1, innerhalb dessen ein Stator 2 mit einem Magnetleiter 3 und Eleftromagnetspulen 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.The proposed electromagnetic hammer consists of a housing 1, within which a Stator 2 with a magnetic conductor 3 and electromagnetic coils 4 and 5; Inside the stator there is an impact head 6. In the front part of the hammer there is a socket 7 with a tool clamped therein; in the back of the case lies a buffer 9, which consists of an elastic body - a spring 10 - and an intermediate piece 11 composed.

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 Spu'e 5 gegeben, der Schlagkopf wird in der umgekehrten Richtung angetrieben, schlägt auf das Zwischenstück 11 und prallt davon ah. worauf er durch die sich in diesem Augenblick einschaltende Spule 4 mitgenommen wird.The hammer works as follows. As soon as a current pulse is supplied to the coil 4, the impact head strikes 6 on the shaft of the tool 8 and bounces off. Then the current pulse is applied to coil 5 given, the impact head is driven in the opposite direction, strikes the intermediate piece 11 and bounces off ah. whereupon it is taken along by the coil 4, which is switched on at this moment will.

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 Werkzeuges 8 zurückkehrt. Es kommt zu einem Zusammenstoß des Zwischenstücks 11 mit dem Schlagkopf 6, der nun durch den Schlag die an das Zwischenstück 11 beim vorhergehenden Schlag abgegebene Energie zurückgewinnt. Der Schlagkopf 6 und das Zwischenstück 11 gehen wieder auseinander, und der Zyklus wiederholt sich.At the same time, the intermediate piece 11 snaps back at the speed obtained as a result of the blow, whereby the relatively soft spring 10 is compressed, stops and comes under the action of the spring 10 counteracts the impact head 6 after the impact on the shank of the tool 8 returns. The intermediate piece 11 collides with the impact head 6, which is now given by the blow to the intermediate piece 11 at the previous blow Recovers energy. The impact head 6 and the intermediate piece 11 diverge again, and the cycle repeats itself.

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/„ des Zwischenstücks auf dem elastischen Körper gleich der halben Frequenz / der HammerschlägeThe necessary condition for stable work of the electric hammer is the return of the intermediate piece 11 into approximately the same point at the moment of the next impact with the impact head 6. For the elastic body 10 with a linear characteristic, this condition is independent of the force of the previous impact with the impact head 6 strictly adhered to if the natural oscillation frequency / " of the intermediate piece on the elastic body is equal to half the frequency / hammer blows

1» ~~ 2> 4 1 »~~ 2> 4

ist, wobeiis, where

c = Steifigkeit des elastischen Körpers,
m₂ = Masse des Zwischenstücks bedeutet. c = stiffness of the elastic body,
m ₂ = mass of the intermediate piece means.

Unter den Verhältnissen des praktischen Konstni' ierens entsteht die Notwendigkeit, daß sich der Stoßpunkt bei Änderung der Schlagstärke, beispielsweise bei Speisespannungsschwankungen, bezüglich des Gehäuses verschiebt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß /₀ von |/ verschiedene Werte aninmmt.
S D;-r zweckmäßige Wertebereich für f„ ist 0,25 bis 0,6/.Under the conditions of practical Konstni 'ier the need arises that the point of impact shifts with respect to the housing when the impact strength changes, for example when there are fluctuations in the supply voltage. For this purpose it is necessary that / _{0 take} different values from | /.
SD; -r an appropriate range of values for f "is 0.25 to 0.6 /.

Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet folgende Vorteile:The training according to the invention offers the following advantages:

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen HammerThe fact that the hammer according to the invention

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 Gehäuseίο the reversal forces of the impact head do not act directly on the housing, but their effect is distributed over the duration of the entire cycle T through the interposition of intermediate piece 11 and spring 10, the mean value of the force F _{2 of} the interaction of the elastic body with the housing

wesentlich kleiner als bei der bekannten Konstruktion, d.h. F₂<.F,, weil T~>t ist. Dementsprechend werden auch die Schwingungsbelastungen von Hamas mergehäus? und -griffen reduziert.much smaller than in the known construction, ie F ₂ <.F ,, because T ~> t . The vibration loads of the Hamas mer housing are also correspondingly? and handles reduced.

Die zusätzlichen Vorteile laufen auf folgendes hinaus.The additional benefits boil down to the following.

— Der elastische Körper speichert die Energie des- The elastic body stores the energy of the

Zwischenstücks, die um einen Faktor von K = —- Intermediate piece, which by a factor of K = ---

kleiner als die kinetische Energie des Schlagkopfes ist, was für dessen größere Lebensdauer von Belang ist.is smaller than the kinetic energy of the impact head, which is important for its longer service life is.

— 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 \o Betriebssicherheit des elektrischen Teiles vergrößert.Increased since the spacer after the collision remains stationary with the hammer head and then comes in the opposite direction to move, omitted the collisions with the hammer housing, which further reduces the vibration, the noise and the heating of the housing and the \ o reliability of the electrical part - .

— 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.- Because when the impact head is reversed, there is practically no time during which the if the latter moves slowly without inducing a considerable back EMF in the coils, the Coil heating.

Der Bereich der günstigen Verhältnisse K = -^- The range of favorable ratios K = - ^ -

wird durch folgende Faktoren bestimmt.is determined by the following factors.

Da beim ersten Schlag der Puffer unbeweglich ist, ist ein stabiles Anlassen des Hammers lediglich bei K>I möglich.Since the buffer is immobile on the first blow, stable starting of the hammer is only possible if K> I.

Jedoch machen sich bei K ungefähr gleich Eins negative Erscheinungen bemerkbar und zwar:However, negative phenomena become noticeable at K approximately equal to one, namely:

— Es nimmt erheblich die Schwingungsamplitude des Zwischenstücks zu, was eine Vergrößerung der Abmessungen des Hammers erfordert und den elastischen Körper zusätzlich belastet.- The oscillation amplitude of the intermediate piece increases considerably, which increases the Requires dimensions of the hammer and additionally loads the elastic body.

— Die große Schwingungsamplitude des Zwischenstücks führt zur Vergrößerung der mechanischen Reibungsverluste.- The large oscillation amplitude of the intermediate piece leads to an increase in mechanical friction losses.

Der minimale zweckmäßige Wert von K ist gleich 1,2.The minimum useful value of K is 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.With increasing K, ie m ₂ at m ₍ = const, the losses decrease, which makes it possible to increase the useful power with the same heating, the ratio of the useful power to the weight also increasing.

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. The upper limit is determined by the fact that the loss size stabilizes with increasing K, see above that a further increase from K to K> 3.2 only increases the weight of the hammer without bring about a proportional increase in performance.

Der Bereich der zweckmäßigen K-Werte beträgt für die in den Händen gehaltenen Hämmer 1,2 bis 3,2.The range of appropriate K values for the hand-held hammers is 1.2 to 3.2.

Die Erfindung erlaubt es also, einen Hammer zu entwickeln, der eine Reduzierung der Schwingungen (angenähert um 8 bis 18 dB) bei geringem Gewicht und erhöhter Betriebssicherheit gewährleistet.The invention thus makes it possible to develop a hammer that reduces vibrations (approximately 8 to 18 dB) with low weight and increased operational reliability.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 D "(m" ncn .... / = speed of the percussion head when the patent claims: meet au {south pufier ^ f ^ back_

1. Electromagnetic hammer with in a bounce of the same.
Housing arranged stator, within which

a reciprocating impact head is provided only during a small part of the cycle and with a buffer, consisting of time-acting force F _1, exceeds the necessary an elastic body and a pressure force between the hammer and the impact head many times over the elastic body thus acts in the form of vibrations and lying intermediate piece, characterized thereby, vibrations of the hammer housing and grille is characterized by the fact that the mass of the intermediate piece io, which is harmful to the operator.
(11) of the buffer, the mass of the impact head (6) Another disadvantage of the known designs

exceeds. can be seen in the fact that as a result of the great

2. Electromagnetic hammer affects the service life of the spring after it has been stressed 1, characterized in that the mass is pregnant.

of the intermediate piece (11) of the buffer, the mass 15 In addition, after being thrown back of the impact head (6) by 1.2 to. 3.2 times the impact head the speed of the spring and surpasses. your intermediate piece by hitting it on a

3. Electromagnetic hammer must be braked according to the housing part, which in turn spoke 1, 2, characterized in that the vibrations and noise caused and become ungün-mass of the intermediate piece (11) and the rigidity 20 stig affects the durability of the hammer.

of the elastic body (10) a ratio of Finally, at relatively low speeds

Natural frequency of oscillation of the spacer of the impact head its reversal time with aer (11) Cycle time comparable to the working frequency of the impact head (6), which is the mean value of the in yields from 0.25 to 0.6. back EMF induced in the coils of the stator

25 decreases and the currents and thus the heat losses enlarged in them.

Part of the disadvantages described is in one