DE69106583T2

DE69106583T2 - Handgeführte rotierende Schleifmaschine mit Schwingungsdämpfung.

Info

Publication number: DE69106583T2
Application number: DE69106583T
Authority: DE
Inventors: Mats Cornelius Holmin; Sten Herman Olsson; Lars Torbjoern Skogsberg
Original assignee: Atlas Copco Tools AB
Current assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Priority date: 1990-05-04
Filing date: 1991-05-03
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2011-05-04
Also published as: SE466093B; US5125189A; JP3075601B2; JPH06114717A; EP0457740A1; DE69106583D1; SE9001620L; EP0457740B1; SE9001620D0

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer schwingungsgedämpften, handgeführten rotierenden Schleifmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine der vorstehend genannten Art mit einem Gehäuse mit wenigstens einem Handgriff, einem Drehantriebsmotor, einer drehmomentübertragend an den Motor angeschlossenen Abtriebswelie mit Befestigungsmitteln zur Anbringung einer Schleifscheibe und einer fest am Gehäuse montierten, die Schleifscheibe teilweise umgebenden, sektorförmigen, unnachgiebigen Schutzhaube mit einem bogenförmigen Randbereich, der den Schleifscheibenumfang teilweise umgibt.
Die in tragbaren Schleifmaschinen der obigen Art entstehenden Schwingungen gehen von der Schleifscheibe aus und werden durch einen unrunden oder nicht ausgewuchteten Lauf der Schleifscheibe verursacht. Dies ist auf ein schlechtes Auswuchten der Schleifscheibe bei der Herstellung, eine ungenaue Montage auf der Werkzeugwelle und auf einen ungleichmäßigen Verschleiß der Schleifscheibe nach einiger Zeit der Benutzung zurückzuführen. Die Schwingungskräfte werden auch an der Kontaktstelle zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück erzeugt.
Demzufolge gehen alle in der Maschine entstehenden Schwingungskräfte, denen der Benutzer über die Griffe des Maschinengehäuses ausgesetzt ist, von der Schleifscheibe aus und werden über die Abtriebswelle auf das Maschinengehäuse übertragen. Selbst wenn man vor der Verwendung ein exaktes Auswuchten und Zentrieren der Schleifscheibe erreichte, würden sich während des Schleifens immer noch Schwingungskräfte entwickeln, weshalb Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die auf den Benutzer übertragenen Schwingungskräfte zu minimieren. Es gibt zwei Möglichkeiten zur Verringerung der auf den Benutzer übertragenen Schwingungskraft, nämlich:
a) Isolieren der Handgriffe durch elastische, schwingungsdämpfende Mittel und
b) Verwenden von Mitteln zum Dämpfen der Schwingungskräfte und damit Dämpfen der Schwingungen in dem Maschinengehäuse.
Während in der Vergangenheit in großer Vielfalt elastische, schwingungsisolierende Handgriffe für tragbare Motorwerkzeuge verwendet wurden, gibt es im Stand der Technik keine Beispiele für irgendwelche wirksamen schwingungsreduzierenden oder -dämpfenden Mittel oder für irgendwelche Maßnahmen zur Reduzierung der Schwingungen im Maschinengehäuse.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte schwingungsgedämpfte, handgeführte rotierende Schleifmaschine zu schaffen, in welcher den über die Abtriebswelle auf das Maschinengehäuse übertragenen Schwingungskräften wirksam entgegengewirkt wird und diese gedämpft werden. Dies erreicht man, wie in den Ansprüchen beschrieben, durch ein Verändern der Trägheitseigenschaften der Maschine.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genau beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Unteransicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Schleifmaschine nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht der Schleifmaschine nach Fig. 1;
Fig. 4 + 5 Schnitte entlang der Linie A-A in Fig. 1 durch Schutzhauben entsprechend zwei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 6 eine Unteransicht einer Schleifmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Schleifmaschine ist ein Winkelschleifer, in welchem das Gehäuse 10 einen pneumatischen Drehantriebsmotor 11 trägt, der über ein Winkelgetriebe 12 eine Abtriebswelle 13 in Drehung versetzt. Letztere trägt eine Spanneinrichtung 14, durch welche eine mittig eingesenkte Schleifscheibe 15 an der Welle 13 befestigt ist.
An dem Gehäuse 10 sind zwei Handgriffe 17, 18 fest angebracht, von denen einer 17 eine gerade Verlängerung des Gehäuses 10 darstellt und einen Druckluft-Zufuhrkanal und ein Drosselventil umfaßt. Zur manuellen Steuerung des Drosselventils ist ein Hebel 16 vorgesehen. Der andere Griff 18 ist sowohl bezüglich der Abtriebswelle 13 als auch des Griffes 17 mit dem Drosselventil in einem rechten Winkel angeordnet.
An dem Gehäuse 10 ist weiterhin eine Schutzhaube 19 der Schleifscheibe starr befestigt, welche die Schleifscheibe 15 zum Teil umschließt. Der Ringteil 20 der Schutzhaube 19 erstreckt sich über einen Bereich von 180º und deckt dementsprechend den halben Umfang der Schleifscheibe 15 ab. Die Schutzhaube 19 ist an dem Gehäuse 10 mittels einer Klemmvorrichtung 21 befestigt.
An dem Ringteil 20 sind schwingungsdämpfende Mittel in Form eines trägen Masseteils 22 fest angebracht. Dieses träge Massenteil 22 ist bogenförmig und erstreckt sich entweder über die gesamte Länge des Ringteils 20, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, oder nur über die Endbereiche des Ringteils 20, wie in Fig. 6 gezeigt.
Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung zur Schwingungsdämpfung besteht darin, daß der Schutzhaube in einer solchen Weise Masse hinzugefügt wird, daß das Trägheitsmoment des Werkzeugs in der oder den kritischen Richtungen wesentlich erhöht wird, d. h. in der oder den Richtungen, in welchen das ursprüngliche Trägheitsmoment der Maschine niedrig und in welchen die Schwingungsamplitude groß ist.
Dies gilt insbesondere für das auf die Längsachse des Gehäuses 10 und des Griffes 17 bezogene Trägheitsmoment. Durch das Hinzufügen träger Masse an den äußeren Bereichen der Schutzhaube wird das Trägheitsmoment um die Längsachse des Gehäuses 10 wesentlich erhöht. Dies erreicht man durch das Anbringen eines halbkreisförmigen, trägen Masseteils 22 an dem Ringteil 20 der Schutzhaube, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, oder durch das Befestigen kürzerer, teilkreisförmiger, träger Masseteile 22a, 22b an den Enden des Ringteils 20, siehe Fig. 6.
Durch das Hinzufügen von Masse zur Schutzhaube erhält man auch eine Verschiebung des Schwerpunktes der Maschine in Richtung zur Schleifscheibe hin, wodurch die von der Schleifscheibe erzeugten Schwingungskräfte an einem kürzeren Radius gegenüber dem Schwerpunkt der Maschine wirken und dadurch einen geringeren Schwingungseinfluß auf die Maschine haben. Dies wird in Fig. 2 erläutert, in welcher G&sub1; den ursprünglichen Schwerpunkt und G&sub2; den neuen Schwerpunkt darstellt , der sich durch die dem Ringteil der Schutzhaube hinzugefügte Masse bestimmt.
Um einen wirksamen Einfluß an Schwingungsdämpfung durch das oder die trägen Masseteile zu erzielen, ist es von äußerster Wichtigkeit, daß die Schutzhaube 19 in sich sehr steif ist und nicht den von dem Gehäuse auf das träge Masseteil 22 oder die trägen Masseteile 22a, 22b zu übertragenden TrägheitskräfLen nachgibt. Es ist weiterhin wichtig, dar das träge Masseteil 22 oder die Masseteile 22a, 22b auf einem groI3en Radius bezüglich der Längsachse der Maschine angeordnet sind. Um ein möglichst gutes Ergebnis zu erzielen, sollte der Schwerpunkt jedes Querschnitts des trägen Masseteils oder der trägen Masseteile in einer die Drehachse der Schleifscheibe 15 einschließenden Querschnittsebene auf einem Radius R&sub1; liegen, siehe Fig. 4 und 5, der wenigstens 90 % des Radius R des Randbereiches beträgt. Auf kleineren Radien angeordnet würde das träge Masseelement oder die trägen Masseelemente das Gewicht der Maschine erhöhen, ohne wirklich das Trägheitsmoment der Maschine und damit den Effekt der Schwingungsdämpfung zu steigern. Die am meisten bevorzugte Anordnung im Hinblick auf das Trägheitsmoment ist in Fig. 4 gezeigt, da bei dieser Aus führungsform der Radius R&sub1; des Schwerpunktes des Querschnitts des trägen Masseteils sogar größer ist als der Radius R des Ringteils 12. Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ist etwas weniger wirksam, kann jedoch für eine glattere äußere Oberfläche der Schutzhaube 19 sorgen.
In Fig. 2 und 3 sind Schwingungskräfte Fx, Fy, Fz dargestellt, die in drei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen wirken und Schwingungsbewegungen des Maschinengehäuses 10 um drei senkrecht aufeinanderstehende geometrische Achsen X, Y und Z verursachen. Aus den in den Zeichnungen dargestellten, unterschiedlichen Ansichten wird deutlich, daß das Trägheitsmoment der Maschine um die X-X-Achse am niedrigsten ist, was zur Folge hat, daß der Handgriff 18 in vertikaler Richtung einer starken Schwingbewegung ausgesetzt ist. Diese wird jedoch durch dar Vorsehen des bogenförmigen, trägen Masseteils 22 am Ringteil 20 der Schutzhaube wesentlich verringert. Ein wesentlicher Teil des trägen Masselements 22 ist in einem grossen Radius von der X-Achse angeordnet, siehe Fig. 1, wodurch das gesamte Massenträgheitsmoment der Maschine wesentlich erhöht wird.
Es ist zu bemerken, daß die in den Zeichnungen dargestellte Maschine bezüglich der Y- und Z-Achsen ein sehr hohes Trägheitsmoment besitzt, so daß der mittlere Teil des trägen Masseteils 22, d. h. der Teil, welcher am nächsten zur Mittellinie bzw. X-Achse der Maschine angeordnet ist, einen sehr geringen Einfluß auf das gesamte Trägheitsmoment in bezug auf die Y- und Z-Achse besitzt. Deshalb bestehL der wirksamste Weg zur Steigerung des schwingungsdämpfenden Trägheitsmoments bei dieser Art von Maschine für eine bestimmte hinzugefügte Masse darin, die hinzugefügte Masse an den äußeren Bereichen der Schutzhaube zu konzentrieren, wie in Fig. 6 dargestellt. Die trägen Masseteile 22A, 22B besitzen eine Gesamtlänge, die der halben Länge des Ringteils 20 der Schutzhaube entspricht.
Bei einer anderen Art von Schleifmaschine, bei welclier der Motor koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist, d. h. einer Maschine ohne ein Winkelgetriebe, ist das Trägheitsmoment um die X-Achse deutlich niedriger, und das träge 180º-Masseteil hätte einen größeren Einfluß auf das Trägheitsmoment und wäre eine geeignete Wahl für diese Art von Maschine.
Durch Labortests wurde nachgewiesen, daß bei einem Winkelschleifer die optimale zuzufügende Masse ungefähr 10 bis 20 % der gesamten Maschinenmasse beträgt. Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte 180º-Ausführung erfordert eine größere Gesamtmasse als die in Fig. 6 gezeigte zweiteilige Ausführungsform, um die gleiche schwingungsdämpfende Wirkung zu erhalten.

Claims

1. Handgeführte rotierende Schleifmaschine mit einem Gehäuse (10) mit wenigstens einem Handgriff (17, 18), einem Drehantriebsmotor (11), einer drehmomentübertragend an den Motor (11) angeschlossenen Abtriebswelle (13) mit Befestigungsmitteln (14) zur Anbringung einer Schleifscheibe (15) und einer fest am Gehäuse (10) montierten, die Schleifscheibe (15) teilweise umgebenden, sektorförmigen, unnachgiebigen Schutzhaube (19) mit einem bogenförmigen Randbereich (20), der den Schleifscheibenumfang teilweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere träge Masseteile (22; 22a, 22b) fest mit dem Randbereich (20) verbunden sind, daß der Schwerpunkt jedes Querschnitts des trägen Masseteils (22,) oder der trägen Masseteile (22a, 22b) in einer die Drehachse der Schleifscheibe (15) einschließenden Querschnittsebene auf einem Radius (R&sub1;) liegt, der wenigstens 90 % des Radius (R) des Randbereichs beträgt, und daß das träge Masseteil (22) oder die trägen Masseteile (22a, 22b) sich von beiden Enden des Randbereichs (20) aus erstrecken und eine Gesamtmasse haben, die wenigstens 10 % der Gesamtmasse der Schleifmaschine beträgt.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der trägen Masseteile (22a, 22b) zwei ist und deren Gesamtlänge weniger als 50 % der Länge des Randbereichs beträgt.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das träge Masseteil bzw. die trägen Masseteile ein einstückiges Metallteil (22) aufweisen, das sich über die gesamte Länge des bogenförmigen Bereichs (20) erstreckt.

4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das träge Masseteile (22) oder die trägen Masseteile (22a, 22b) kammförmig ausgebildet sind.