EP0206981A2 - Schwingungen erzeugendes Handwerk - Google Patents
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- B25F5/006—Vibration damping means
Definitions
- the invention relates to a rotary hammer, chisel hammer and the like.
- vibration-generating drive device arranged in a housing and a handle connected to the housing parallel to the main axis of vibration between two stops to a limited extent.
- Drill and / or chisel hammers with vibration-generating drive devices are mainly used in the construction industry for drilling and mining work.
- the vibrations can be generated electromechanically, ie by means of an electric motor and a mechanical or electropneumatic hammer mechanism, pneumatically, hydraulically or electromagnetically and serve, for example, to act on a drilling or chiseling tool.
- these vibrations are also transmitted to the operator in the known hand tools via the handles.
- the resulting alternating stress on the joints and muscles can lead to health damage to the operator over time.
- the operator has to apply a greater or lesser force to track the device. Due to the vibrations superimposed on this contact pressure, the operator becomes very tired after a short time.
- the invention has for its object to provide a hammer drill and / or chisel with vibration generating drive device in which the transmission of vibrations from the housing to the handle is effectively prevented.
- this is achieved in that the stop of the handle arranged in the feed direction is designed as an electromagnet with a force acting counter to the feed direction.
- Electromagnets are very often used for the actuation of valves, electrical switches and the like and are therefore mass-produced economically in large series.
- the force of the electromagnet is expediently constant within a partial area of the displacement path of the handle. Since vibrations of high frequency are very often involved, the displacement path of the housing that occurs within one vibration is relatively small and can be, for example, fractions of a millimeter.
- the required contact pressure of the device depends on the working position of the device and on the type of work to be done with the hand tool.
- the force of the electromagnet can advantageously be regulated as a function of the position of the handle.
- a control circuit is required, which is controlled, for example, via a signal from a distance measuring system of the handle relative to the housing.
- the distance between the handle and the housing can be large with a low contact force and small with a high contact force.
- the electromagnet is expediently operated with a direct current that remains essentially constant. Since mains-dependent, electrically operated hand tools are usually operated using alternating current, a rectifier circuit known per se and a constant current circuit are required for this. For example, in the case of mains-independent devices operated by means of rechargeable batteries, the existing voltage of the batteries can also be used directly for the operation of the electromagnets.
- Electromagnets with a laminated yoke are known per se. However, these are mostly operated using alternating current. The yoke is sheeted in order to avoid losses and heating of the iron parts as a result of the eddy currents caused by the alternating current.
- Electromagnets with a laminated armature are also known per se and are mostly operated by means of alternating current. When the electromagnet is operated by means of direct current, however, the sheet metal of the armature and / or the yoke serves to avoid eddy currents occurring as a result of the dynamic movement.
- the electromagnet In order to achieve the best possible vibration isolation, it is necessary for the electromagnet to have an approximately horizontal force / displacement characteristic, i.e. has a constant force independent of the path. This can be achieved, for example, by a corresponding geometry of the armature and the yoke. In order to avoid losses due to friction due to the armature touching the yoke and the like, the armature must be guided precisely in the yoke.
- the hand tool essentially consists of a housing, generally designated 1, and a slidably connected handle, generally designated 2.
- the housing 1 has a shoulder la on the handle side and the handle 2 has a corresponding guide bead 2a which interacts with the shoulder la.
- the handle 2 can thus be moved with the housing 1 parallel to the main vibration axis to a limited extent connected.
- the handle 2 is connected to the housing 1 by means of two hexagon screws 3 made of magnetically non-conductive material, which are screwed into the internal thread 1b of the housing 1.
- the handle 2 has a supply line 4 and a switch 5 which serves to actuate the hand tool. In the handle 2, a total of 6 electromagnets are arranged.
- the electromagnets 6 consist of a yoke 6a, an armature 6b which is displaceably guided relative to the yoke 6a and a magnet coil 6c surrounding the armature.
- the yoke 6a is connected to the handle 2 via countersunk screws 7.
- the armature 6b is connected to the housing 1 by means of the hexagon screws 3 and is clamped between the head of the hexagon screw 3 and the housing 1 by means of spacer sleeves 8, which are also magnetically non-conductive.
- the electromagnets 6 are operated with a constant direct current.
- a measuring probe 9 is arranged below the lower electromagnet 6. The measuring probe 9 measures the distance s between the housing 1 and the handle 2.
- the signal which is produced in this case is passed to a regulator 10 which regulates the current intensity of the electrical current flowing through the magnetic coils 6c.
- This regulation can take place, for example, in such a way that the distance s becomes smaller and the current in the magnet coils 6c increases as the contact force increases.
- the current intensity of the current flowing through the magnetic coils 6c or the required contact pressure can, for example, also be set from the outside in accordance with the intended working position of the hand tool.
- connection of the yoke 6a of the electromagnets 6 to the handle 2 and the armature 6b to the housing 1 is purely arbitrary and could just as well be reversed.
- the division of the required magnetic force into two electromagnets 6 arranged parallel to one another is also not mandatory and was chosen in the construction shown only for reasons of space.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Bohr-, Meisselhammer und dgl. mit Schwingungen erzeugender, in einem Gehäuse angeordneter Antriebseinrichtung und einem mit dem Gehäuse parallel zur Hauptschwingungsachse zwischen zwei Anschlägen begrenzt verschiebbar verbundenen Handgriff.
- Bohr- und/oder Meisselhämmer mit Schwingungen erzeugender Antriebseinrichtung werden hauptsächlich im Baugewerbe für Bohr- und Abbauarbeiten eingesetzt. Die Schwingungen können elektromechanisch, dh mittels eines Elektromotors und eines mechanischen oder elektropneumatischen Schlagwerkes, 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 auf die 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 Nachführen des Gerätes aufgebracht werden. Durch die dieser Anpresskraft überlagerten Schwingungen erfolgt zudem nach kurzer Zeit eine starke Ermüdung der Bedienungsperson.
- Um die Uebertragung der Schwingungen vom Handwerkzeug auf die Bedienungsperson zu mindern, ist es bekannt, den Handgriff parallel zur Hauptschwingungsachse verschiebbar gegen die Kraft von Federelementen am Gehäuse abzustützen. Obwohl solche Federelemente zu einer gewissen Dämpfungswirkung führen, ist es bisher nicht gelungen, die Uebertragung der Schwingungen auf den Handgriff wirksam zu verhindern. Ein wesentlicher Nachteil dieser Federelemente besteht darin, dass sie eine bestimmte Eigenfrequenz aufweisen. Somit kann es beispielsweise bei sich im Betrieb ändernder Frequenz der Antriebseinrichtung zu Resonanzerscheinungen kommen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr- und/ oder Meisselhammer mit Schwingungen erzeugender Antriebseinrichtung zu schaffen, bei dem die Uebertragung der Schwingungen vom Gehäuse auf den Handgriff wirksam verhindert wird.
- Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der in Vorschubrichtung angeordnete Anschlag des Handgriffes als Elektromagnet mit entgegen der Vorschubrichtung wirkender Kraft ausgebildet ist.
- Die Kraft eines Elektromagneten ist abhängig vom verketteten magnetischen Fluss und lässt sich somit über die Stromstärke des die Magnetspule durchfliessenden elektrischen Stromes in weiten Bereichen von aussen beeinflussen. Elektromagnete werden für die Betätigung von Ventilen, elektrischen Schaltern und dgl. sehr häufig verwendet und sind deshalb in grossen Serien wirtschaftlich herstellbare Massenprodukte.
- Um die Uebertragung der Schwingungen vom Gehäuse auf den Handgriff möglichst vollständig zu verhindern, ist zweckmässigerweise die Kraft des Elektromagneten innerhalb eines Teilbereiches des Verschiebeweges des Handgriffes konstant. Da es sich sehr oft um Schwingungen von hoher Frequenz handelt, ist der innerhalb einer Schwingung erfolgende Verschiebeweg des Gehäuses relativ klein und kann beispielsweise Bruchteile von Millimetern betragen.
- Wie erwähnt, ist die erforderliche Anpresskraft des Gerätes abhängig von der Arbeitslage des Gerätes und von der Art der mit dem Handwerkzeug zu verrichtenden Arbeit. Um für die jeweilige Arbeitsstellung eine definierte Lage des Handgriffes gegenüber dem Gehäuse zu erreichen, ist vorteilhafterweise die Kraft des Elektromagneten in Abhängigkeit von der Stellung des Handgriffes regelbar. Um dies zu ermöglichen, ist ein Regelkreis erforderlich, der beispielsweise über ein Signal eines Wegmesssystems des Handgriffes gegenüber dem Gehäuse gesteuert wird. So kann der Abstand zwischen dem Handgriff und dem Gehäuse beispielsweise bei geringer Anpresskraft gross und bei hoher Anpresskraft klein sein.
- Um eine vom Weg unabhängige konstante Magnetkraft zu erreichen, wird zweckmässigerweise der Elektromagnet mit im wesentlichen konstant bleibendem Gleichstrom betrieben. Da vom Netz abhängige, elektrisch betriebene Handwerkzeuge meist mittels Wechselstrom betrieben werden, ist dafür eine an sich bekannte Gleichrichter-Schaltung sowie eine Konstantstrom-Schaltung erforderlich. Beispielsweise bei netzunabhängigen, mittels aufladbarer Batterien betriebenen Geräten kann die vorhandene Spannung der Batterien auch direkt für den Betrieb der Elektromagnete verwendet werden.
- Bei dynamischer Bewegung des Ankers gegenüber dem Joch werden in den Eisenteilen des Magneten Wirbelströme induziert. Da diese Wirbelströme die Charakteristik und somit auch die Schwingungsisolation beeinträchtigen, müssen die Wirbelströme möglichst vermieden werden. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, dass der Elektromagnet ein geblechtes Joch aufweist. Elektromagnete mit geblechtem Joch sind zwar an sich bekannt. Diese werden jedoch meist mittels Wechselstrom betrieben. Das Blechen des Joches erfolgt dabei, um Verluste und Erwärmungen der Eisenteile infolge der durch den Wechselstrom auftretenden Wirbelströme zu vermeiden.
- Eine weitere zweckmässige Möglichkeit, um Wirbelströme zu vermeiden, besteht darin, dass der Elektromagnet einen geblechten Anker aufweist. Elektromagnete mit geblechtem Anker sind an sich ebenfalls bekannt und werden meist mittels Wechselstrom betrieben. Beim Betrieb des Elektromagneten mittels Gleichstrom dient jedoch das Blechen des Ankers und/oder des Jochs dem Vermeiden von infolge der dynamischen Bewegung auftretenden Wirbelströme.
- Um eine möglichst gute Schwingungs-Isolation zu erreichen, ist es notwendig, dass der Elektromagnet eine annähernd horizontale Kraft/Weg-Kennlinie, d.h. eine vom Weg unabhängige, konstante Kraft aufweist. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie des Ankers und des Jochs erreicht werden. Um Verluste durch Reibung infolge Berührens des Ankers mit dem Joch und dgl. zu vermeiden, ist eine genaue Führung des Ankers im Joch erforderlich.
- Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden. Diese zeigt ein Handwerkzeug, teilweise im Schnitt dargestellt.
- Das Handwerkzeug besteht im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse und einem damit verschiebbar verbundenen, insgesamt mit 2 bezeichneten Handgriff. Das Gehäuse 1 weist handgriffseitig einen Ansatz la und der Handgriff 2 einen entsprechenden, mit dem Ansatz la zusammenwirkenden Führungswulst 2a auf. Der Handgriff 2 ist somit mit dem Gehäuse 1 parallel zur Hauptschwingungsachse begrenzt verschiebbar verbunden. Die Verbindung des Handgriffes 2 mit dem Gehäuse 1 erfolgt über zwei Sechskantschrauben 3 aus magnetisch nicht leitendem Material, welche in Innengewinde 1b des Gehäuses 1 eingeschraubt sind. Der Handgriff 2 weist eine Zuleitung 4 sowie einen zur Betätigung des Handwerkzeuges dienenden Schalter 5 auf. Im Handgriff 2 sind zwei insgesamt mit 6 bezeichnete Elektromagnete angeordnet. Die Elektromagnete 6 bestehen aus einem Joch 6a, einem gegenüber dem Joch 6a verschiebbar geführten Anker 6b und einer den Anker umgebenden Magnetspule 6c. Das Joch 6a ist über Senkschrauben 7 mit dem Handgriff 2 verbunden. Der Anker 6b ist mittels der Sechskantschrauben 3 mit dem Gehäuse 1 verbunden und wird über ebenfalls magnetisch nicht leitende Distanzhülsen 8 zwischen dem Kopf der Sechskantschraube 3 und dem Gehäuse 1 eingespannt. Die Elektromagnete 6 werden mit im wesentlichen konstant bleibendem Gleichstrom betrieben. Unterhalb des unteren Elektromagneten 6 ist ein Messtaster 9 angeordnet. Der Messtaster 9 misst den Abstand s zwischen dem Gehäuse 1 und dem Handgriff 2. Das dabei entstehende Signal wird auf einen Regler 10 geleitet, der die Stromstärke des die Magnetspulen 6c durchfliessenden, elektrischen Stromes regelt. Diese Regelung kann beispielsweise so erfolgen, dass mit grösser werdender Anpresskraft der Abstand s kleiner und der Strom in den Magnetspulen 6c grösser wird. Innerhalb des durch die Schwingungen erzeugten Weges des Gehäuses 1 bleibt die Kraft der Elektromagnete 6 jedoch weitgehend konstant. Die Stromstärke des die Magnetspulen 6c durchfliessenden Stromes bzw. die erforderliche Anpresskraft kann beispielsweise auch von aussen entsprechend der vorgesehenen Arbeitslage des Handwerkzeuges eingestellt werden.
- Das Verbinden des Joches 6a der Elektromagnete 6 mit dem Handgriff 2 und des Ankers 6b mit dem Gehäuse 1 ist rein willkürlich und könnte ebensogut umgekehrt sein. Die Aufteilung der erforderlichen Magnetkraft auf zwei parallel zueinander angeordnete Elektromagnete 6 ist ebenfalls nicht zwingend und wurde in der dargestellten Konstruktion lediglich aus Platzgründen gewählt.
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