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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Vibrationswerkzeug oder
-maschine, z. B. Hydraulikhammer, zum Drücken in eine bestimmte
Richtung, z. B. gegen eine Bearbeitungsstelle, mit einem
vibrationsgedämpften Halter mit einem Griff, der mit einem
Zwischenstück verbunden ist, das mit einem Teil des Werkzeugs oder der
Maschine über axialsymmetrische Körper verbunden ist, die aus
Gummi oder ähnlichem Material bestehen und zur Vibrationsdämpfung
dienen, wobei der Griff ein im wesentlichen axialsymmetrisches
Handstück aufweist, das sich parallel zu einer Symmetrieachse der
Gummikörper erstreckt, und wobei das Zwischenstück und das
Werkzeug oder die Maschine mit dem ersten Gummikörper so verbunden
sind, daß das Zwischenstück und das Werkzeug oder die Maschine
relativ zueinander um die Symmetrieachse des ersten Gummikörpers
unter dessen Torsionsbeanspruchung verdreht werden, wenn der Griff
gegen das Werkzeug oder die Maschine gedrückt wird.
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Maschinen, wie hydraulisch oder pneumatisch betriebene Bohrhämmer,
pneumatische Bohrmaschinen, Schraubwerkzeuge und Winkelsandpapier-
Schleifer, übertragen starke Vibrationen zu dem Halter, über den
die Bedienperson sie gegen die Bearbeitungsstelle drückt. Der
Einfluß dieser Vibrationen auf die Hand der Bedienperson kann mit der
Zeit zu einer dauernden Berufsbeschädigung führen, einem Phänomen,
bekannt unter dem Namen "weiße Finger". Deshalb wurden
Anstrengungen unternommen, Maschinenhalteeinrichtungen mit einer
verbesserten Vibrationsdämpfung zu entwickeln.
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Für zweihandbediente Maschinen, z. B. Hydraulikhämmer, ist eine
Gestaltung bekannt, bei der die Griffe an der Werkzeugmaschine
über einen elastischen, stoßabsorbierenden Gummikörper verbunden
sind. Die Griffe erstrecken sich quer zur Längsachse der Maschine
und sind an einem Ende mit diesen Gummikörpern verbunden und
außerdem mit Schaumgummi oder anderem stoßabsorbierenden Material
ummantelt. Die Amplitude der Maschinenvibrationen ist in der
Richtung ihrer Längsachse am größten, und aufgrund des elastischen
Zwischengliedes und der Reduktion durch Hebelwirkung werden diese
Vibrationen nur mit abgeschwächter Intensität auf die Griffe
übertragen.
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Bei dieser Konstruktion hängt die Effektivität der
Vibrationsdämpfung wesentlich von den elastischen Eigenschaften der Gummikörper
ab. Die Vibrationsdämpfung wird um so besser je weicher die
Gummikörper sind.
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Dennoch dürfen die Gummikörper nicht zu weich gemacht werden, da
die Griffe dazu verwendet werden, um die Maschine gegen die
Bearbeitungsstelle zu drücken und deshalb nicht zu nachgiebig sein
dürfen. Die beschriebene Konstruktion hat weiterhin den Nachteil,
daß die Griffe eine schwingende Bewegung um die Enden, wo sie mit
der Maschine verbunden sind, in einer solchen Art ausführen, daß
ihre gemeinsame Winkellage verändert wird, wenn die Bedienperson
gegen die Maschine drückt oder sie durch Ergreifen der Griffe
anhebt. Insbesondere das letztere führt zu einer relativ großen
Unannehmlichkeit bei dem Gebrauch von Hydraulikhämmern, weil die
Bedienperson den Eindruck gewinnt, daß das Werkzeug nicht korrekt
den Bewegungen folgt, wenn es gegen die Bearbeitungsstelle
gedrückt oder hiervon angehoben wird.
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Das US-Patent Nr. 2,630,784 offenbart einen vibrationsgedämpften
Maschinenhalter, durch den ein handgeführtes Vibrationswerkzeug
oder Maschine, z. B. Hydraulikhammer, in einer Richtung auf eine
Bearbeitungsstelle gedrückt werden kann. Der Halter weist einen
Griff auf, der an einem Zwischenglied verbunden ist, das wiederum
über axialsymmetrische aus Gummi hergestellte Körper mit der
Maschine verbunden ist, und benutzt wird, um Verformungsarbeit zur
Verfügung zu stellen. Der Griff weist ein im wesentlichen
axialsymmetrisches Handteil auf, das sich parallel zu einer
Symmetrieachse der Gummikörper erstreckt, das Zwischenglied und die
Maschine sind so mit einem ersten Gummikörper verbunden, daß das
Zwischenglied und die Maschine relativ zueinander um die
Symmetrieachse des ersten Gummikörpers unter Torsionsbeanspruchung gedreht
werden, wenn das Werkzeug oder die Maschine gegen die
Bearbeitungsstelle
gedrückt wird. Der offenbarte Halter hat den Griff an
einem Ende des Zwischengliedes, das wiederum mit der Maschine
durch zwei Gummikörper mit einer gemeinsamen Symmetrieachse
verbunden ist, wodurch eine Art freitragender Griff zur Verfügung
gestellt wird, der federnd und drehbar an der Maschine befestigt
ist.
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Dennoch führt der Griff bei dem in der genannten Beschreibung
gezeigten Beispiel ebenso wie im Fall des zuvorgenannten Standes der
Technik eine schwingende Bewegung um das Ende aus, mit dem er an
der Maschine befestigt ist, wenn die Maschine angehoben oder gegen
den Arbeitsplatz gedrückt wird.
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In bezug auf den Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein handgeführtes Vibrationswerkzeug oder -maschine zu
schaffen, die einen vibrationsgedämpften Halter mit einem Griff
aufweist, wobei die vibrationsdämpfenden Einheiten derart
zusammenwirken, daß es möglich ist, einen Griff mit einem freien Ende
zu verwenden, ohne daß sich dabei der Winkel zwischen der
Längsachse des Griffs und den anderen Teilen der Maschine verändert,
wenn die Maschine gegen die Bearbeitungsstelle gedrückt oder durch
Anheben an dem Griff angehoben wird.
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Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße handgeführte
Vibrationsmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gummikörper
so angebracht sind, daß ihre Symmetrieachsen parallel zueinander
in einer sich quer zu der genannten Richtung erstreckenden Ebene
liegen, und daß der Griff und das Zwischenstück mit einem zweiten
Gummikörper so verbunden sind, daß der Griff und das Zwischenstück
relativ zueinander um die Achse des zweiten Gummikörpers unter
dessen Torsionsbeanspruchung verdreht werden, wenn der Griff gegen
das Werkzeug oder die Maschine gedrückt wird, wobei der Griff mit
dem zweiten Gummikörper über wenigstens ein Querteil verbunden und
relativ zu den Gummikörpern so angeordnet ist, daß eine sich von
der Symmetrieachse des Griffs in die genannte Richtung
erstreckende Linie, die die beiden Symmetrieachsen der Gummikörper
enthaltene Ebene zwischen den Symmetrieachsen der Gummikörper schneidet.
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Durch diese Konstruktion der Maschine wird sich der Handteil des
Griffs im wesentlichen quer zu der Richtung gegen die
Bearbeitungsstelle erstrecken und er wird nicht relativ zu der Maschine
schwingen, sondern parallel dazu verlagert werden durch sein
Schwingen um die Achsen der beiden Gummikörper infolge der
Maschinenvibrationen oder infolge eines Drück- oder Zugvorganges auf den
Handteil, dessen Lageveränderung außerdem mit einer völlig
vernachlässigbaren Drehung des Handteils um seine eigene Längsachse
zusammengesetzt ist. Diese Drehung ist weit weniger unangenehm als
die Eigendreh-Bewegung, die durch die bisher bekannten Griffe mit
einem freien Ende um den Gummikörper, durch den sie an der
Maschine befestigt sind, ausgeführt wird.
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Die Konstruktion der in dem Anspruch offenbarten Maschine
beinhaltet außerdem, daß ein verhältnismäßig langer Hebelarm zwischen der
Vibrationsquelle und dem Griffteil des Halters vorhanden ist,
wobei dessen Weg zweimal um die durch die Gummikörper gebildeten
Drehgelenke gekreuzt ist. Die Verbesserungen der reinen
kinematischen Charakteristika der Bewegung des Griffs wird deshalb
begleitet durch Verbesserungen in den Dämpfungseigenschaften. Praktische
Erfahrungen zeigen, daß bei Torsion Gummi Dämpfungs- und
Federungseigenschaften zeigt, die zu dem vorliegenden Zweck höchst
passend sind.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den
Ansprüchen 2 und 3 offenbart ist, wobei jeder Gummikörper ein
zylindrischer Ring ist, der eine Achse umschließt und von einer
Abdeckung umschlossen ist, ist die Verbindungsfläche zwischen den
Gummikörpern und den angrenzenden Teilen verhältnismäßig groß, was
die Haltbarkeit der Maschine erhöht.
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In dem in Anspruch 4 offenbarten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei dem die Achse der Handteile in einer von der Maschine
abgewandten Richtung in geringem Abstand von der Ebene liegt, in
der die Achsen der Gummikörper liegen, wird erreicht, daß durch
Aufbringen eines leichten Druckes in einer Richtung gegen die
Maschine der Griff eine Lage in der Mitte zwischen den Gummikörpern
einnehmen wird, wobei die Übertragungsverhältnisse der Vibrationen
von der Maschine zu dem Griff infolge der Konfiguration der
verschiedenen Hebel die am vorteilhaftesten möglichen Verhältnisse
sein werden.
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Das Ausführungsbeispiel der in Anspruch 5 offenbarten Erfindung
offenbart eine einfache Konstruktion eines Griffes, der mit beiden
Händen ergriffen werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend weiter unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen erklärt, wobei
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Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer handgeführten
Vibrationsmaschine ist, mit einem vibrationsgedämpften
Maschinenhalter mit einem Griff gemäß der Erfindung,
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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist,
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Fig. 3 die Vorderansicht eines Maschinenhalters mit
Steuerelementen zum Inbetriebnehmen und Abschalten der Maschine
ist, und
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Fig. 4A und 4B vereinfachte Ansichten eines alternativen
Ausführungsbeispiels einer Maschine mit einem Halter gemäß der
Erfindung sind, wobei die Achsen der Torsionsfedern
anstelle der Abdeckungen verbunden sind.
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Fig. 1 und 2 zeigen einen vibrationsgedämpften Maschinenhalter
in einer Seitenansicht und einer Draufsicht. In der Zeichnung sind
Schrauben und andere Komponenten zur Montage individueller
Einheiten weggelassen, um den Überblick zu fördern.
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Die Haupteinheiten des Maschinenhalters sind zwei
axialsymmetrische Gummifedern 1 und 2, deren Achsen sich parallel zueinander
und zu einem Griff 3 erstrecken, der zwischen den Gummifedern
verläuft. Die durch die Gummifedern und den Griff zusammengefaßte
Einrichtung ist an zwei Halteplatten 4 befestigt, die mit einer
nicht im Detail gezeigten Werkzeugmaschine verbunden sind.
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Beide Gummifedern 1 und 2 bestehen aus einem zylinderförmigen
Gummikörper 5, der eine Achse 6 umgibt und von einer Abdeckung 7
umgeben ist. Der Gummikörper 5 ist starr zu der Achse 6 und der
Abdeckung 7 befestigt, so daß er mit Torsionen beansprucht wird,
wenn die Achse 6 und die Abdeckung 7 relativ zueinander um die
Achse des Gummikörpers verdreht werden. In der Zeichnung sind die
Teile, die die zweite Gummifeder bilden, durch mit einem Apostroph
versehenen Bezugszeichen dargestellt.
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Die beiden Gummifedern 1 und 2 sind über ein Zwischenglied, das in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus zwei
Verbindungsplatten 8 und 9 besteht, die auf gegenüberliegenden Seiten
der Abdeckungen 7, 7' geschweißt sind, verbunden.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Achse 6 der ersten Gummifeder
1 auf der Halteplatte 4 der Maschine befestigt, die mit zwei nach
innen gekröpften Stützstegen 10 versehen sind. Die zweite
Gummifeder 2 ist mit dem Griff 3 über zwei quer angebaute Anschlußstücke
11, die sich quer zu dem Griff 3 erstrecken, verbunden. Um den
Zusammenbau der einzelnen Teile miteinander zu erleichtern, sind
die Achsen 6, 6' in den Gummifedern 1 und 2 mit rechteckigen Enden
ausgebildet.
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Der in den Zeichnungen gezeigte Maschinenhalter wird gebraucht, um
die (nicht gezeigte) Maschine in eine Richtung gegen die
Bearbeitungsstelle zu drücken. Dies wird bewirkt durch Drücken des Griffs
3 in die durch einen mit der Bezugsnummer 12 in Figur I
bezeichneten Pfeil gezeigte Richtung. Die Krafteinleitung auf den Griff 3
bewirkt, daß sich die Achse 6' in der Gummifeder 2 ein wenig in
die durch den Pfeil 13 bezeichnete Richtung dreht und sich die
Abdeckung 7 der Gummifeder 1 ein wenig in die durch den Pfeil 14
bezeichnete Richtung dreht. Die Drehung der Abdeckung 7 in die
Richtung des Pfeils 14 bewirkt, daß sich die Mitte in der
Gummifeder 2 eine Strecke auf einer Kreisbahn um die Mitte der Gummifeder
1 bewegt. Die Gummifeder 2 nähert sich dadurch etwas der Maschine
gegen das entgegengesetzte dadurch in dem Gummikörper aufgebaute
Drehmoment. Umgekehrt beschreibt der Griff 3 eine Kreisbahn um die
Mitte in der Gummifeder 2 gegen das dadurch in dem Gummikörper 5'
aufgebaute Drehmoment; dies Moment wirkt entgegen der Drehung, die
durch die Bezugsziffer 13 gezeigt ist.
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Die gemeinsame Wirkung der beschriebenen Bewegungen ist, daß sich
sowohl die Gummifeder 2 als auch der Griff 3 der Maschine ein
wenig aufgrund der durch den Pfeil 12 bezeichneten Kraft nähern.
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Die vom Griff 3 gemachte Bewegung ist zusammengesetzt aus zwei
entgegengesetzt gerichteten kreisbogenförmigen Bewegungen derart,
daß der Griff sich annähernd auf einer geraden Linie bewegt. Es
ist deshalb eine parallele Lageveränderung des Griffs 3 in die
Richtung 12, d. h. in Richtung auf die Bearbeitungsstelle zu.
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Die Konstruktion des in den Fig. 1 und 2 gezeigten
Maschinenhalters bewirkt deshalb, daß sich der Winkel zwischen der
Längsachse des Halters 3 und der Maschine nicht ändert, wenn die
Maschine in eine Richtung gegen die Bearbeitungsstelle gedrückt
wird. Dies impliziert eine sehr erfreuliche Handhabung der
Maschine, weil die Bedienperson ihr ganzes Gewicht für den Druck
anwenden kann, ohne dabei die Winkellage ihrer Handgelenke relativ zu
der Maschine wechseln zu müssen.
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Die Torsionssteifheit in den Federn 1 und 2 ist im wesentlichen
bestimmt durch die Eigenschaften des Gummikörpers und kann frei
bei dessen Produktion festgelegt werden. Die Dimensionierung
sollte so erfolgen, daß der Griff 13 annähernd hälftig zwischen den
beiden Verbindungsplatten 8 und 9 liegt, wenn die Maschine benutzt
wird. Das schafft einen weiten Bewegungsspielraum in beiden
Richtungen für den Griff 3.
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Die Konstruktion des in den Fig. 1 und 2 gezeigten
Maschinenhalters bringt außerdem den Vorteil, daß der Griff 3 an die obere
Verbindungsplatte 8 anstößt, wenn die Maschine in eine entgegen
dem Pfeil 12 gerichtete Richtung angehoben wird. Der
Bedienungsperson wird dadurch der Eindruck verschafft, daß der Griff fest
gesichert und hart ist und die Maschine höchst genau und
zweckmäßig gehandhabt werden kann. Schließlich sollte erwähnt werden, daß
es für die von der Maschine erzeugten Vibrationen 15 ein
verhältnismäßig langer Weg ist, um zu dem Griff 3 übertragen zu werden.
Der Griff 3 ist an einem verhältnismäßig langen Hebelarm
angeordnet, der dazu beiträgt, die Vibrationsdämpfung in dem
Maschinenhalter recht wirkungsvoll zu machen.
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In Fig. 3 ist der Maschinenhalter in einer Ansicht in der durch
111 in Fig. 2 angedeuteten Richtung. Einige Einheiten sind in
Fig. 3 weggelassen worden, um die Übersichtlichkeit zu fördern
und außerdem wurden verschiedene Steuermittel zur Inbetriebnahme
und Abschalten der Werkzeugmaschine aufgenommen.
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Wie aus Fig. 3 deutlich wird, ist der Griff 3 mit einer
Ausschaltklinke 16 versehen, die drehbar um eine Achse 17 gelagert
ist. Die Klinke 16 betätigt eine Ausschaltklinke 18, die drehbar
in einem Lager 19 auf den Halteplatten 4 aufgehängt ist, die in
Verbindung mit der Maschine sind. Die Ausschaltklinke 18 übt einen
Druck auf den Inbetriebnahmeknopf 20 aus, um die Maschine in
Betrieb zu nehmen.
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Aufgrund der Konstruktion des Maschinenhalters werden die
Vibrationen der Maschine praktisch ausschließlich in vertikal hin und
hergehende parallele Lageveränderungen des Griffs 3 umgeformt. Die
Klinke 16 schiebt dadurch die Klinke 18 auf und ab, aber zu keiner
Zeit besteht das Risiko, daß die Maschine ausgeschaltet wird, weil
der Ausschaltmechanismus am Griff 3 sich während der Arbeit
relativ zu der Maschine bewegt. Wenn die Maschine abgeschaltet werden
soll, wird der Handgriff am Hebel 21 an der Klinke 16 gelöst,
wodurch der Ausschaltknopf 20, der in der durch den Pfeil 22
gezeigten Richtung federbelastet ist, sowohl die Klinke 18 als auch den
Ausschalthalter 16 in eine Richtung zur ausgekuppelten Lage
schwenkt.
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Die Konstruktion des Maschinenhalters macht es dadurch möglich,
eine sehr einfache Lösung des Problems der Konstruktion eines
Betätigungsmechanismusses an einem vibrationsgedämpften
Maschinenhalter zur Verfügung zu stellen.
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Die Fig. 4A und 4B zeigen zwei alternative Ausführungsbeispiele
eines vibrationsgedämpften Maschinenhalters gemäß der Erfindung.
In diesen beiden Ausführungsbeispielen sind es die Achsen der
beiden Gummifedern, die miteinander verbunden sind anstelle der
Abdeckungen, wobei die Abdeckungen dann als Verbindungseinheiten zu
der Maschine bzw. zu dem Griff dienen. Das in Fig. 4B gezeigte
Ausführungsbeispiel ist insbesondere in solchen Fällen
vorteilhaft, wo der Griff dazu konstruiert ist, um nur mit einer Hand
ergriffen zu werden.
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Nachdem er diese Beschreibung gelesen hat, wird es für einen
Fachmann naheliegend sein, daß die Gummifedern 1 und 2 entweder mit
durchgehenden Achsen oder mit in beide Enden einvulkanisierten
Achsstummeln konstruiert sein können. Die besondere Gestaltung,
die in den Zeichnungen der individuellen Baugruppen des
Maschinenhalters dargestellt ist, ist außerdem bloß als Beispiel zu
verstehen, wobei die individuellen Teile immer an die durch die in Frage
stehende Maschine gesetzten baulichen Grenzen angepaßt werden muß.