DE3122979A1

DE3122979A1 - Bohr- oder meisselhammer

Info

Publication number: DE3122979A1
Application number: DE19813122979
Authority: DE
Inventors: Nikolaus 9494 Schaan Frick; Peter Dr. 9493 Mauren Hirt; Walter 9493 Schaanwald Weilenmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1983-01-05
Also published as: MX158199A; NO821908L; ES512958A0; NO153955C; NO153955B; AU8440282A; JPS57211482A; HU183955B; YU110182A; US4478293A; SU1178317A3; FI821478A0; CA1180578A; ES8305085A1; ATE12198T1; JPS6363358B2; EP0066779B1; FI75294C; EP0066779A1; DE3122979C2

Description

BERG STAPF ■ .SCHWABE. -. -SANDIyIAIR 3122973 Patentanwälte :/::": :

MAUERKIRCH£RSTHA^c:.SF 4'j BOOO MUtJCHt N 80

Anwaltsakte: 31 654

10. Juni 1981

HILTI AG Schaan/Fürstentum Liechtenstein

Bohr- oder iMeis se !hammer

«■(089)9882 72-74 Telex: 0524 560 BERG d Bankkonten Bayer Veremsbank München 453100 (BLZ 700202 70)

Telegramme (cable); Telekopieier (069)883049 ' Hypo Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swill Code HYPO DE MM

BtRGSTAPFPATENT München KaIIe Inlolec 6000 Postscheck München 65343 808 (BLZ /0010080)

OR B^RQ DIPL.-iN®-^STA|SF DIPL-INQ. SCHWABE DR.OR. SANO-MAlH PATENTANWÄLTE Ja6

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IK SCHÄÄ& Fürstentum Liechtenstein

Bohr- oder Meisselhammer

Die Erfindung betrifft einen Bohr- oder Meisse!hammer mit einem Schlagwerk* einem dieses umgebenden Gehäuse und einem mit dem Gehäuse verbundenen Handgriff=

Bei Bohr- oder Meisselhämmern werden mittels eines""Schlagwerks periodisch Schläge erzeugt und diese auf den Schaft eines Werkzeuges eingeleitet. Das periodische Erzeugen von Schlägen führt jedoch auch beim Gehäuse zu periodisch auftretenden Stossbelastungen, welche dieses zu Schwingungen bzw Vibrationen anregen. Die Vibrationen werden über den Handgriff auf die Hand bzw den Arm der Bedienungsperson übertragen. Diese Vibrationen sind nicht nur unangenehm, sondern können auf die Dauer auch zu gesundheitlichen Schädigungen der Bedienungsperson führen. Insbesondere in der Leistungsklasse der Abbauhämmer werden die der Bedienungsperson zumutbaren Beanspruchungen meist überschritten.

Zur Reduktion der auftretenden Beanspruchungen sind in der Vergangenheit bereits verschiedene Massnahmen ergriffen worden. So ist es bekannt, den Handgriff auf dem Gehäuse federnd abzustützen. Damit diese Massnähme wirksam wird, ist eine weiche Federung des Handgriffes notwendig. Eine weiche Federung ergibt jedoch sehr grosse Federwege. Dies ist wiederum aus handhabungstechnischen Gründen nachteilig.

Weiterhin ist es bekannt, eine Zusatzmasse in der Schlagrichtungsachse am Gehäuse federnd abzustützen. Das Anordnen einer Zusatzmasse ergibt zwar eine gewisse Verbesserung der Schwingungsverhältnisse. Bei Bohr- oder Meisselhämmern der oberen Leistungsklasse sind jedoch die auf die Bedienungsperson einwirkenden Schwingungen immer noch zu stark. Durch eine Vergrösserung der Zusatzmasse sind Verbesserungen möglich. Dabei wird jedoch das Gesamtgewicht des Hammers erhöht, was wiederum zu einer verstärkten Belastung der Bedienungsperson führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr- oder Meisselhammer zu schaffen, der ein geringes Gewicht und einen hohen Bedienungskomfort aufweist.

Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch eine Kombination der nachstehenden Merkmale:

a) Der Handgriff ist in Schlagrichtung am GefoäuseT federnd

abgestützt,

b) eine Zusatzmasse ist in der Schlagrichtungsachse am Gehäuse federnd abgestützt»

Die Kombination der beiden für sich einsein bekannten Merkmale ergibt eine überraschende Verbesserung des Bedienungskomforts, die wesentlich über die mit den einzelnen Massnahraen erzielbaren Verbesserungen hinausgeht. Die beiden Massnahmen üben somit aufeinander eine nicht voraussehbare Wechselwirkung aus«

Om eiae spürbare Wirkung au erzielen? nuss die Zusatzmasse eine gewisse Mindestgrösse aufweisen«, Da andererseits das Gesamtgewicht des Hammers dureh die Susat^masse direkt beeinflusst wird, und das Gesamtgewicht des Hammers aus Handhabungsgründen nach oben begrenzt ist, darf die ^usatzmasse nicht zu gross sein«, In der Praxis hat es sich als zwack» massig erwiesen, wenn die Masse des Gehäuses das 8- bis 12-fache der Zusatzmasse beträgt. Der bevorzugte anteil der Zusatsmasse am Gesaratgewicht des Hammers liegt somit in der Grössenordnung von ca 10 %. Dies ist im Hinblick auf die damit erreichbare Verbesserung des Bedienungskomforts durchaus tragbar. Bei Verwendung grösserer gusatamassen werden die Hämmer au schwer und lassen sich nur noch mit grosseren Schwierigkeiten handhabenο

Kippmomente auf das Gehäuse können vermieden werden,, wenn die Zusatsmasse in der Achse der Schlagübertragung auf das Werkzeug angeordnet wird« Da dies aus baulichen Gründen

meist nicht möglich ist, bleibt nur noch eine aussermittige Anordnung der Zusatzmasse am Gehäuse» Damit die dabei entstehenden, aussermittig angreifenden Kräfte kein Kippen des Gehäuses verursachen,, ist es vorteilhaft, die Zusatzmasse als mehrere einzeln federnd abgestützte Massenkörper auszubilden. Zum Ausgleich der Kräfte werden die einseinen Massenkörper vorzugsweise symmetrisch am Gehäuse angeordnet= Das Verteilen

der Zusatzraasse auf mehrere Massenkörper ergibt'"einen weiteren Vorteil, indem die einzelnen Massenkörper kleiner ausgebildet werden können und durch die Verteilung am Gehäuse weniger störend wirken als eine einzige, entsprechend grosser ausgebildete Zusatzmasse. Aus Kostengründen werden vorzugsweise zwei Massenkörper vorgesehen.

Bei mehreren Massenkörpern besteht die Möglichkeit, dass sich diese ungleich bewegen. So können bspw zwischen den Schwingungen der einzelnen Massenkörper geringe Phasenverschiebungen auftreten. Durch solche Unterschiede kann die Wirkung der Zusatzmasse im Betrieb wesentlich verringert werden, um eine gleiche Bewegung der einzelnen Massenkörper zu erreichen, könnten diese bspw mechanisch miteinander verbunden werden. Eine solche Lösun^ scheidet jedoch aus Platz- und Wirtschaftlichkeitsgründen aus.

Um bei mehreren Massenkörpern eine gleiche Bewegung zu erreichen, ist es daher zweckmässig, dass die einzelnen Massenkörper als in Führungszylindern gelagerte Kolben ■ausgebildet und die Enden der Führungszylinder über Druckausgleichsleitungen wechselseitig miteinander verbunden sind. Die Koppelung der einzelnen Massenkörper untereinander erfolgt somit über ein von einem zum anderen Zylinder strömendes Medium. Dieses kann flüssig oder gasförmig sein.

Bei der Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder entsteht auf der einen Seite ein Ueber- und auf der anderen Seite ein Unterdruck. Durch das wechselseitige Verbinden der Enden der Führungszylinder erfolgt ein Druckausgleich. Bewegt sich ein Kolben schneller als der andere, so wird der sich langsamer bewegende Kolben durch den sich schneller bewegenden Kolben beschleunigt bzw der sich schneller bewegende Kolben vom sich langsamer bewegenden Kolben gebremst. Die Bewegungen der einzelnen, als Kolben ausgebildeten Massenkörper erfolgen somit praktisch gleich.

Um die bestmögliche Vibrationsminderung zu erzielen? ist es vorteilhaft? dass die Eigenfrequenz der federnd abgestützten Zusatzmasse im wesentlichen der Frequenz des Schlagwerkes entspricht. Die Eigenfrequenz der Zusatsmasse wird durch die Grosse der Zusatzmasse sowie durch die Federkonstante der sie abstützenden Feder bestimmt. Bei gleicher Eigenfrequenz der Zusatzmasse mit der Frequenz des Schlagwerkes schwingt die Zusatzmasse im wesentlichen gleichbleibend phasenverschoben zum Gehäuse. Dadurch wird die auf das Gehäuse ausgeübte Stosserregung zum Teil kompensiert.

Die durch das Schlagwerk erzeugte, auf das Gehäuse wirkende Stosserregung kann durch die Zusatzmasse nur teilweise kompensiert werden. Zum Äbbaa der vom Gehäuse auf den Handgriff übertragenen Restwirkung, ist es zweckmässig, dass die Eigenfrequenz des Handgriffes um den Faktor 12 kleiner als die Frequenz des Schlagwerkes ist. Durch diese Auslegung werden die Schwingungen im Bereich der Schlagfrequenz und darüber gedämpft auf den Handgriff übertragen. Die Eigenfrequenz des Handgriffs wird ebenfalls durch dessen Masse sowie durch die Federkonstante der den Handgriff abstützenden Federn bestimmt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie bspw wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert .werden» Es zeigens

Fig. 1 Einen erfindungsgemässen Bohrhammer, teilweise im Schnitt dargestellt^

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bohrhammer gemäss Fig. entsprechend dem Pfeil A_r mit geschnittenem Ab-

sorbergehäuse„

Der aus Fig. 1 ersichtliche Bohrhammer weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes. Gehäuse auf» Das Gehäuse 1 besteht aus einem Motorteil la und einem Schlagwerksteil Ib. Aus dem Schlagwerksteil Ib ragt eine Spindel 2, welche ein Spannfutter 3 für ein Werkzeug 4 trägt» An dem dem Spannfutter 3

-ί-

entgegengesetzten Ende des Gehäuses 1 ist ein Insgesamt mit 5 bezeichneter Handgriff angeordnet. Eine Zuleitung 6 für die elektrische Stromversorgung mündet in den Handgriff 5. Der Handgriff 5 trägt ferner einen Schalter 7 zum Ein- und Ausschalten des Bohrhammers. Der Handgriff 5 ist gegenüber dem Gehäuse 1 in Schlagrichtung, dh in Achsrichtung der Spindel 2, verschiebbar. Die Führung des Handgriffs 5 erfolgt über Zapfen Ic und entsprechende Bohrungen 5a des Handgriffes 5. Der Handgriff 5 wird durch Druckfedern 8 vom Gehäuse 1 weggedrückt. Eine mit dem Zapfen Ic verbundene Schraube 9 dient dabei als Anschlag. Der sich zwischen dem Handgriff 5 und dem Gehäuse 1 ergebende Spalt, der je nach Einfederungsgrad des Handgriffs grosser oder kleiner ist, wird durch einen Faltenbalg 10 ringsherum gegen das Eindringen von Verschmutzungen in das Innere der Maschine abgedichtet. Der Faltenbalg 10 ermöglicht die Relativbewegung zwischen dem Handgriff 5 und dem Gehäuse 1. Am Gehäuse 1 ist ferner ein insgesamt mit 11 bezeichnetes Absorbergehäuse angeordnet.

Fig. 2 zeigt wiederum das Gehäuse 1 mit dem am rückwärtigen Ende des Gehäuses 1 angeordneten Handgriff 5 und dem den Spalt zwischen dem Handgriff 5 und dem Gehäuse 1 abdichtenden Faltenbalg 10. Am entgegengesetzten Ende des Gehäuses 1 ist das auf der Spindel 2 angeordnete Futter 3 für das Werkzeug ersichtlich. Das Absorbergehäuse 11 ist mit dem Gehäuse 1 verbunden und weist zwei parallel zur Schlagrichtungsachse verlaufende Führungszylinder 11a auf. In den Führungszylindern lla sind Massenkörper 12 angeordnet. Die Massenkörper sind als Kolben ausgebildet und werden in den Führungszylindern lla geführt. Die Massenkörper 12 weisen einen mit einem Federgewinde 12a versehenen Bereich auf. Eine Feder 13 ist auf das Federgewinde 12a aufgeschraubt und somit mit dem Massenkörper 12 verbunden. Das andere Ende der Feder 13 ist mit einem insgesamt mit 14 bezeichneten Widerlager verbunden. Das Widerlager 14 weist ebenfalls ein der Feder 13 angepasstes Federgewinde 14a auf. Der Massenkörper 12 ist somit über die Feder 13 mit dem Widerlager 14 verbunden. Das Widerlager 14 dient zusätzlich zum einseitigen Verschliessen

des Führungszylinders 11a. Das andere Ende des Führungszylinders 11a wird durch einen Stopfen 15 verschlossen.

Die Massenkörper 12 und die Feder 13 bilden ein System, welches parallel zur Schlagrichtungsachse verlaufende Schwingungen ausführen kann. Durch die als Kolben wirkenden Massenkörper 12 werden die Führungszylinder 11a in zwei Räume unterteilt. Der eine Raum, in dem auch die Feder 13 angeordnet ist, befindet sich zwischen dem Massenkörper 12 und dem Widerlager 14. Der andere Raum befindet sich zwischen dem Massenkörper 12 und dem Stopfen 15. Die vor und hinter den Massenkörpern 12 liegenden Räume sind durch Druckausgleichsleitungen 11b, lic wechselseitig miteinander verbunden. Durch diese Massnahme wird eine Koppelung der beiden Massenkörper 12 erreicht.

Beim Vorlaufen eines Massenkörpers 12 entsteht auf der einen Seite ein üeberdruck und auf der anderen Seite ein Unterdrücke Durch die Druckausgleichsleitungen 11b, lic werden diese Druckunterschiede wechselseitig ausgeglichen. Bewegt sich der eine Massenkörper 12 schneller als der andere, so entsteht ein Oeberdruck_? der, auf die Rückseite des anderen Massenkörpers 12 geleitet, eine Beschleunigung des sich langsanier bewegenden Massenkörpers 12 bewirkt. Umgekehrt wird der sich schneller bewegende MaasenkÖrper 12 vom sich langsamer bewegenden Massenkörper 12 gebremst„ Somit wird er~ reichty dass sich beide Massenkörper 12 praktisch gleich bewegen..Durch .Füllen der Führungs^yllndar lla und der Druckausgleichsleitungen 11b, lic mit einer Flüssigkeit anstelle von Luft kann dabei das Verhalten der beiden Massenkörper 12 innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden. Durch die Strömung erfolgt eine Dämpfung der Schwingungen der beiden Massenkörper 12»

Die beiden Massenkörper 12 sind so dimensioniert, dass ihre Masse etwa 10 % des Gehäuses mit dem darin angeordneten Antrieb und Schlagwerk ausmacht. Die Eigenfrequenz der Massenkörper 12 entspricht im wesentlichen der Frequenz des

Schlagwerkes. Die Federung des Handgriffs 5 ist so"abgestimmt, dass die Eigenfrequenz des Handgriffs 5 etwa um den Paktor /2 kleiner ist als die Frequenz des Schlagwerkes. Bspw bei einer Frequenz des Schlagwerkes von 45 Hz beträgt die Eigenfrequenz des Handgriffs etwa 35 Hz. Eine solche Abstimmung ergibt eine cotimale Reduktion der durch das Schlagwerk erzeugten Vibrationen.

Leerseite

Claims

Anwaltsakte: 31 654

Patentansprüche " BlÄia^^;^_R^

rg

Ι» Bohr- oder Meisselhammer mit einem Schlagwerk, einem dieses umgebenden Gehäuse and einem mit dem Gehäuse verbundenen Handgriff, gekennzeichnet durch eine Kombination der nachstehenden Merkmales

a) Der Handgriff (S) ist in Schlagrichtung am Gehäuse

fl) federnd abgestützt,

b) eine Zusatzmasse ist in der Sehlagrichtungsachse am Gehäuse (1} federnd abgestütat=

ο Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ dass die Masse des Gehäuses (1) das 3- bis 12-fache der Zusatzmasse beträgt.

3. Hammer nach Anspruch 1 oder 2_e dadurch gekennzeichnet _e dass die Zusatzmasse aus mehreren einzeln federnd abgestützten Massenkörpern (12) besteht»

ο - Hammer nach Anspruch 3_F dadurch gekennzeichnet? dass die einzelnen Massenkörper 112]) als in Führungszylindern ClIa) gelagerte Kolben ausgebildet sind und die Enden der Führungszylinder {lla) über Druckausgleichsleitungen lic) wechselseitig miteinander verbunden sind»

So Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge=· kennzeichnet^ dass die Eigenfrequenz der federnd abgestützten Susatsmasse im wesentlichen der Frequenz des Schlagwerkes entspricht»

β ο Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis S₀ dadurch ge» kennzeichnet^ dass die Eigenfrequenz des Handgriffs (5) ras den Faktor jTT kleiner als die Frequenz des Schlag= Werkes ist»