DE3505181A1 - Schwingungen erzeugendes handwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug mit Schwingungen erzeugender, in einem Gehäuse angeordneter Antriebseinrichtung und einem mit dem Gehäuse paral-IeI zur Hauptschwingungsachse gegen die Kraft von Federelementen verschiebbar verbundenen Handgriff.

Handwerkzeuge mit Schwingungen erzeugender Antriebseinrichtung werden hauptsächlich im Baugewerbe als Abbau-, Bohrund Meißelhämmer eingesetzt. Die Schwingungen können elektromechanisch, d. h. mittels eines Elektromotors und eines mechanischen oder elektropneumatischen Schlagwerkes, rein pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugt werden und dienen beispielsweise der Beaufschlagung eines Bohr- oder Meißelwerkzeuges. Infolge der Reaktionskräfte werden diese Schwingungen bei den bekannten Handwerkzeugen über die Handgriffe auch mehr oder weniger stark auf das Hand-/Armsystem der Bedienungsperson übertragen. Die sich im Betrieb ergebende Wechselbelastung der Gelenke und Muskeln kann bei der Bedienungsperson mit der Zeit zu gesundheitlichen Schäden führen. Je nach Art und Arbeitslage des Werkzeuges muß von der Bedienungsperson eine mehr oder weniger große Kraft zum Anpressen bzw. Nachführen des Gerätes aufgebracht werden. Durch die dieser Anpreßkraft überlagerten Schwingungen erfolgt nach kurzer Zeit eine starke Ermüdung der Bedienungsperson, so daß beispielsweise die Bohr- bzw. Abbauleistung im Dauerbetrieb stark absinkt.

Um die Übertragung der Schwingungen vom Handwerkzeug auf die Bedienungsperson zu mindern, ist es bekannt, den Handgriff nicht starr mit dem Gehäuse zu verbinden, sondern gegen die Kraft von Federelementen parallel zur Hauptschwingungsachse verschiebbar am Gehäuse abzustützen. Obwohl diese Federelemente eine gewisse Dämpfungswirkung haben, ist es bisher nicht gelungen, die Übertragung der Schwingungen gänzlich zu unterbinden. Ein Nachteil solcher Federelemente besteht darin, daß diese eine bestimmte Eigenfrequenz aufweisen, so daß es beispielsweise bei sich im Betrieb ändernder Frequenz der Antriebseinrichtung zu lästigen Resonanzerscheinungen kommen kann.

Nachdem es bekannt ist, die Übertragung von Schwingungen vom Gehäuse auf den Handgriff zu vermeiden, wenn die vom Gehäuse auf den Handgriff und umgekehrt übertragene Kraft unabhängig vom Verschiebeweg des Handgriffes konstant ist, wurde bei einem bekannten Werkzeug versucht, einen solchen konstanten Kraftverlauf durch spezielle Ausbildung der Federn, durch Kombination von unterschiedlichen Federn und durch spezielle Hebelsysteme zu erreichen. Bei allen diesen Lösungen ist der Handgriff über einen Schwenkarm und ein Gelenk mit dem Gehäuse verbunden. Der Handgriff dieser Werkzeuge führt somit keine lineare Bewegung, sondern eine Schwenkbewegung um das Gelenk aus. Die aus diesen Systemen resultierende Kraft am Handgriff bleibt nur über einen geringen Teil des Verschiebeweges konstant. Falls sich der Handgriff außerhalb dieses Bereiches bewegt, werden auch bei diesem Werkzeug Schwingungen vom Gehäuse auf den Handgriff übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handwerkzeug mit Schwingungen erzeugender Antriebseinrichtung zu schaffen, bei dem die Übertragung der Schwingungen vom Gehäuse auf den Handgriff verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Anordnung eines zusätzlichen, den Handgriff von den Schwingungen des Gehäuses isolierenden, aus Federn und Hebeln bestehenden Federsystems gelöst, dessen parallel zur Hauptschwingungsachse resultierende Kraft sich über den Verschiebeweg des Handgriffs gegengleich zu derjenigen der Federelemente ändert.

Während beispielsweise beim Verschieben des Handgriffes gegenüber dem Gehäuse in der einen Richtung die Kraft der Federelemente zunimmt, nimmt gleichzeitig die parallel zur Hauptschwingungsachse resultierende Kraft des aus Federn und Hebeln bestehenden Federsystems ab, und umgekehrt. Die sich durch Addition der beiden Kräfte ergebende, am Handgriff aufzubringende Kraft bleibt somit innerhalb des gesamten Verschiebeweges konstant.

Eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Hebel des Federsystems am einen Ende mit dem Gehäuse schwenkbar verbunden, am andern Ende im Handgriff quer zur Bewegungsrichtung des Handgriffs gegenüber dem Gehäuse verschiebbar gelagert und mit einem Ende der Federn verbunden sind. Die Hebel sind somit dem Gehäuse zugeordnet und mit diesem verbunden. Dies ermöglicht eine gute, stabile

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Lagerung der Hebel und erleichtert beispielsweise das Fig. 4 ein Kraft/Weg Diagramm des Handwerkzeu-

Entfernen bzw. Auswechseln des Handgriffes. ges gemäß Fig. 3.

Wenn das andere Ende der Hebel am Handgriff ver- Das aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Handwerkzeug schiebbar abgestützt ist, ist es vorteilhaft, auch das an- besteht im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bedere Ende der Federn des Federsystems am Handgriff 5 zeichneten Gehäuse und einem damit verschiebbar verabzustützen. Dies ermöglicht eine gute Einleitung der bundenen, insgesamt mit 2 bezeichneten Handgriff. Der Kräfte auf den Handgriff. Handgriff 2 weist Längsführungen 2a für insgesamt mit

Eine weitere zweckmäßige Ausführung besteht darin, 3 bezeichnete, mit dem Gehäuse 1 verbundene Füh-

daß die Hebel des Federsystems an einem Ende mit dem rungsstangen auf. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem

Handgriff schwenkbar verbunden, am andern Ende mit 10 Handgriff 2 angeordnete Druckfedern 4 umgeben die

dem Gehäuse quer zur Bewegungsrichtung des Hand- Führungsstangen 3 und werden durch diese geführt. Die

griffs gegenüber dem Gehäuse verschiebbar gelagert in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage des Handgriffes 2

und mit einem Ende der Federn verbunden sind. Die wird durch Anschläge 3a an den Führungsstangen 3

Hebel sind in diesem Fall eher dem Handgriff zugeord- begrenzt. An einem Lagerbock la des Gehäuses sind

net und können beispielsweise zusammen mit diesem als 15 zwei Hebel 5 um Achsen 6 schwenkbar angelenkt. Die

Baueinheit vormontiert werden. freien Enden der Hebel 5 sind mit Rollen 7 verbunden,

Falls das andere Ende der Hebel am Gehäuse ver- welche sich an einer Auflauffläche 2b des Handgriffes 2

schiebbar angeordnet ist, ist es vorteilhaft, auch das an- abstützen. Die freien Enden der Hebel 5 sind außerdem

dere Ende der Federn des Federsystems am Gehäuse durch eine Zugfeder 8 miteinander verbunden, deren

abzustützen. Die Abstützung der Hebel am Gehäuse 20 Länge in entspanntem Zustand etwa dem Abstand der

kann dabei gleichzeitig als Seitenführung der Federn Gelenkpunkte der Hebel 5 bzw. der Achsen 6 ent-

des Federsystems dienen. spricht.

An den Hebeln und Federn des Federsystems können Beim Aufbringen einer in Bewegungsrichtung des erhebliche Kräfte auftreten. Um einseitige Belastung zu Handgriffes 2 wirkenden Kraft am Handgriff und einer vermeiden, ist es daher zweckmäßig, die Hebel paarwei- 25 entsprechenden Gegenkraft am Gehäuse 1 wird der se gegenläufig schwenkbar anzuordnen. Durch die paar- Handgriff 2 unter Spannen der Druckfedern 4 und der weise Anordnung der Hebel heben sich die quer zur Zugfeder 8 gegen das Gehäuse 1 verschoben. Beim An-Bewegungsrichtung des Handgriffes auftretenden Sei- nähern des Handgriffes 2 gegen das Gehäuse 1 nimmt tenkräfte gegenseitig auf. Je nach Größe und Lage der der Widerstand der Feder 4 zu. Dabei werden die Hebel Hebel können auch mehrere Hebelpaare nebeneinan- 30 5 unter gleichzeitigem Spannen der Zugfeder 8 gegender angeordnet werden. Eine solche Anordnung ermög- läufig ausgeschwenkt. Da die Hebel 5 im Prinzip ein licht eine kompakte Bauweise, indem die aufzubringen- Kniehebelsystem bilden, nimmt der in Bewegungsrichden bzw. die aufzunehmenden Kräfte auf mehrere He- tung des Handgriffes 2 wirkende Widerstand des durch bei bzw. Federn verteilt werden können. die Hebel 5 und die Zugfeder 8 gebildeten Federsystems

Für das Federsystem können je nach zur Verfügung 35 jedoch zunehmend ab. Bei entsprechender Abstimmung stehendem Platz und gewünschtem Verschiebeweg des der Federn 4 auf das durch die Hebel 5 und die Zugfeder Handgriffs verschiedene Federn verwendet werden. Ei- 8 gebildete Federsystem kann erreicht werden, daß die ne vorteilhafte Ausführung besteht darin, die Federn zum Verschieben des Handgriffes 2 erforderliche Kraft des Federsystems als Druckfedern auszubilden. Druck- über den gesamten Verschiebeweg konstant bleibt,
federn ermöglichen eine kompakte Bauweise und rela- 40 Die in Fig. 2 dargestellte maximal angepreßte Steltiv große Federwege. Druckfedern sind relativ einfach lung des Handwerkzeuges zeigt gegenüber Fig. 1 das zu montieren und können daher auch leicht und rasch Auslenken der Hebel 5 unter gleichzeitigem Spannen ausgewechselt werden. Ein zusätzlicher Vorteil von der Druckfedern 4 und der Zugfeder 8. Die vordere Druckfedern besteht außerdem darin, daß sie ein Ver- Endstellung des Handgriffes 2 wird durch Puffer 8 bestellen der Vorspannung, beispielsweise mittels Stell- 45 grenzt, an denen die Rollen 7 zur Anlage gelangen. Beim schrauben ermöglichen. Loslassen des Handgriffes 2 bzw. wenn die Anpreßkraft

Eine weitere zweckmäßige Ausführung besteht darin, unter die durch das System gegebene, konstante Kraft

die Federn des Federsystems als Zugfedern auszubilden. absinkt, wird der Handgriff 2 durch die Druckfedern 4

Zugfedern ermöglichen insbesondere zusammen mit ei- unter gleichzeitigem Entspannen der Zugfeder 8 wieder

ner paarweisen Anordnung der Hebel eine besonders 50 in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückge-

einfache Bauweise, indem die Enden der Zugfedern mit bracht.

den freien Enden eines Hebelpaares verbunden werden. Das aus Fig. 3 ersichtliche Handwerkzeug besteht aus Dadurch wirkt dieselbe Zugfeder gleichzeitig auf zwei einem insgesamt mit 11 bezeichneten Gehäuse und eiverschiedene Hebel. Die Zugfedern sind somit zwischen nem damit verschiebbar verbundenen, insgesamt mit 12 den freien Enden der Hebel angeordnet. Bei einer sol- 55 bezeichneten Handgriff. Das Gehäuse 11 weist eine chen Anordnung der Zugfedern werden quer zur Bewe- Führung 11a für den Handgriff 12 auf. Die Verschiebgungsrichtung des Handgriffes gegenüber dem Gehäu- barkeit des Handgriffes 12 wird durch eine Anschlagse keine Kräfte auf den Handgriff bzw. auf das Gehäuse schraube 13 im Handgriff 12 und ein den Kopf der Anübertragen, schlagschraube 13 umgebendes Langloch Mb im Ge-

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie bei- 60 häuse 11 begrenzt. In Aufnahmebohrungen 12a des

spielsweise wiedergebenden Zeichnungen erläutert Handgriffes 12 sind Druckfedern 14 gelagert, welche

werden. Es zeigt sich einerseits am Gehäuse 11 und andererseits am

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug, in un- Handgriff 12 in axialer Richtung abstützen. In einer

angepreßtem Zustand, Ausnehmung 126 des Handgriffes 12 sind Hebel 15 um

Fig. 2 das Handwerkzeug gemäß Fig. 1, in angepreß- 65 eine Achse 16 schwenkbar gelagert. Die freien Enden

tem Zustand, der Hebel 15 sind mit Kolben 17 verbunden. Die Kolben

Fig. 3 eine weitere Ausführung eines erfindungsge- 17 sind in Bohrungen lic des Gehäuses 11 axial vermäßen Handwerkzeuges, schiebbar gelagert. Beim Verschieben des Handgriffes

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12 gegenüber dem Gehäuse 11 werden die Kolben 17 gegen die Kraft von Federn 18 axial verschoben. Auch bei dieser Lösung werden also beim Annähern des Handgriffes 12 gegen das Gehäuse 11 die Druckfedern 14 und die Federn 18 gespannt. Da die Hebel 15 ein Kniehebelsystem bilden, nimmt der Widerstand des durch die Federn 18 und die Hebel 15 gebildeten Federsystems bei Annäherung des Handgriffes 12 gegen das Gehäuse 11 ab, d.h. er wird bei sich verkleinerndem Abstand χ ebenfalls kleiner. Der Widerstand bzw. die Kraft der Druckfedern 14 nimmt dabei gleichzeitig zu. Durch entsprechende Abstimmung der Druckfedern 14, der Hebel 15 und der Kolben 17 kann erreicht werden, daß die resultierende Kraft über den gesamten Verschiebeweg des Handgriffes 12 konstant bleibt. Am Handgriff 12 sind Puffer 18 vorgesehen, die bei Überschreiten der durch das System gegebenen, konstanten Kraft das Auflaufen des Handgriffes 12 auf das Gehäuse

11 dämpfen.

Das aus Fig. 4 ersichtliche Kraft/Weg Diagramm zeigt den Kraftverlauf der in Verschieberichtung des Handgriffes 12 angeordneten Druckfedern 14 über dem Abstand χ zwischen dem Gehäuse 11 und dem Handgriff 12. Fi bedeutet dabei die durch die beiden Federn 14 erzeugte Kraft, die bei * = 0, d.h. bei am Gehäuse 11 auflaufendem Handgriff 12 am größten ist und bei größer werdendem Abstand χ bis auf 0 absinken kann.

Andererseits zeigt F2 die aus dem Federsystem resultierende Kraft in Verschieberichtung des Handgriffes 12. Diese Kraft F2 nimmt mit kleiner werdendem Abstand x, d.h. beim Strecken des durch die Hebel 15 gebildeten Kniehebelsystems, ab.

Da sich die beiden Kräfte Fl und Fl gegengleich \·,

ändern, bleibt die resultierende, aus der Summe dieser J "

Kräfte bestehende, am Handgriff 12 aufzubringende 35 ■ '

Kraft K über den gesamten Verschiebeweg des Hand- <f

griffes 12 konstant.

Die Länge der Hebel 15 bzw. die Lage des durch die Achse 16 gebildeten Gelenkpunktes können auch so gewählt werden, daß beim Verschieben des Handgriffes

12 der aus den Hebeln 15 bestehende Kniehebel um die gestreckte Lage herumpendelt. Bei gestreckter Lage des Kniehebels, d. h. wenn das Maß χ = 0 wird, ist auch die Kraft Fl des Federsystems gleich Null. Wird der Kniehebel auf die andere Seite ausgelenkt, so wird die Kraft Fl negativ, d. h. sie wirkt in entgegengesetzter Richtung. Da dabei Fl jedoch zunimmt, bleibt auch in diesem Bereich die resultierende Kraft K konstant.

Rein theoretisch kann der Handgriff vollständig von den Schwingungen des Gehäuses isoliert werden. In der Praxis bestehen jedoch Störungseinflüsse durch Reibung in den Lagerstellen und Massenträgheit der bewegten Teile. Um diese Einflüsse gering zu halten und eine gute Schwingungs-Isolation zu ermöglichen, müssen die Lagerreibungen beispielsweise durch Wälzlager niedrig und die Massen der bewegten Teile klein gehalten werden.

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Claims (8)

1 Patentansprüche

1. Handwerkzeug mit Schwingungen erzeugender, in einem Gehäuse angeordneter Antriebseinrichtung und einem mit dem Gehäuse parallel zur Hauptschwingungsachse gegen die Kraft von Federelementen verschiebbar verbundenen Handgriff, gekennzeichnet durch ein den Handgriff (2, 12) von den Schwingungen des Gehäuses (1, 11) isolierendes, aus Federn (8, 18) und Hebeln (5, 15) bestehendes Federsystem dessen parallel zur Hauptschwingungsachse resultierende Kraft sich über den Verschiebeweg des Handgriffs (2,12) gegengleich zu derjenigen der Federelemente (4, 14) ändert.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (5) des Federsystems am einen Ende mit dem Gehäuse (1) schwenkbar verbunden, am anderen Ende im Handgriff (2) quer zur Bewegungsrichtung des Handgriffs (2) gegenüber dem Gehäuse (1) verschiebbar gelagert und mit einem Ende der Federn (8) verbunden sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Federn (8) des Federsystems am Handgriff (2) abgestützt ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (15) des Federsystems am einen Ende mit dem Handgriff (12) schwenkbar verbunden, am andern Ende im Gehäuse (11) quer zur Bewegungsrichtung des Handgriffs (12) gegenüber dem Gehäuse (11) verschiebbar gelagert und mit einem Ende der Federn (18) verbunden sind.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Federn (18) des Federsystems am Gehäuse (11) abgestützt ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (5,15) paarweise gegenläufig schwenkbar angeordnet sind.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn des Federsystems als Druckfedern (18) ausgebildet sind.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn des Federsystems als Zugfedern (8) ausgebildet sind.

45 Beschreibung