EP2047952A1 - Handwerkzeugmaschine mit Schwingungsausgleichsmasse - Google Patents

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EP2047952A1
EP2047952A1 EP08105444A EP08105444A EP2047952A1 EP 2047952 A1 EP2047952 A1 EP 2047952A1 EP 08105444 A EP08105444 A EP 08105444A EP 08105444 A EP08105444 A EP 08105444A EP 2047952 A1 EP2047952 A1 EP 2047952A1
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masses
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Franz Popp
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Hilti AG
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/24—Damping the reaction force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0073—Arrangements for damping of the reaction force
    • B25D2217/0076—Arrangements for damping of the reaction force by use of counterweights
    • B25D2217/0092—Arrangements for damping of the reaction force by use of counterweights being spring-mounted

Definitions

  • the invention refers to a hand tool with a striking mechanism, in particular a hammer drill, combination hammer or chisel hammer, with a vibration compensation mass.
  • a vibration compensation mass is a vibratory subsystem, which consists of an abstract vibratable mass, an abstract spring and an abstract damper, which must not be explicitly designed as a concrete component.
  • the abstract damper is often not realized as a concrete component and is still effective by practically always occurring friction and flow losses.
  • ordinary passive equalization masses which are exclusively self-excited, of actively controlled equalization compounds, which are deliberately externally excited by a mostly periodic excitation function.
  • the axially oscillating, passive vibration compensation mass is hollow-cylindrical; after EP1252976 arranged around the guide tube of the percussion and guided linearly along it.
  • the natural frequency of the vibration compensation mass corresponds as exactly as possible to the vibration frequency to be damped.
  • the natural frequency depends essentially on the mass of the balancing mass and the spring stiffness.
  • the object of the invention consists in the simple realization of respect to the natural frequency closely tolerated vibration compensation masses of hand tool machines in large quantities. Another aspect consists in the technologically simple production of different mass-based balancing weights for vibration compensation masses for various model platforms of hand tool machines.
  • a hand tool on an internal (eg gear cover housing) or external (eg outer housing) housing at least one vibration compensating mass with at least one axially oscillatable along a vibration axis, in itself rigid balancing mass, which is axially pressure-biased via at least one spring to the housing, wherein the inherently rigid leveling compound is formed in several parts.
  • the partial mass on an adjustment bore which can be done on the diameter of a technologically simple adjustment (via a mandrel used in the tool of different diameters) of the mass of the partial mass by this is reduced by the mass of the Justagezylinders.
  • the balancing mass composed of along the swing axis packetized masses, further advantageous with laser welding, plasma welding, sigma welding) welded together, which on the nature and number of packetized masses the mass of the balancing mass for vibration compensation masses for various model platforms of portable power tools is discreetly adjustable.
  • the balancing mass is advantageously composed of identical partial masses packed along the oscillating axis, as a result of which the masses are produced in bulk in very large quantities and are advantageously punched out of sheet metal and laser-welded. As a result, tight-tolerance leveling compounds can be produced in large quantities.
  • the balancing mass is designed to be rotationally symmetrical with respect to the oscillating axis, whereby the balancing mass can be composed of two diametrically oriented, identical partial masses.
  • the diametrically oriented partial masses are praxiswelweisst with each other, so that they are technologically easy to install.
  • the partial mass is composed in two parts of two shell-shaped identical parts, so that they can be produced easily and in large numbers in terms of forming technology.
  • the partial mass is shell-shaped partially formed as a sheet metal part, whereby this is technologically easy to produce with tight tolerances mass as a mass product.
  • the deformed / embossed stop surfaces for the spring ends can be produced in a part mass with high accuracy.
  • the spring is arranged with respect to its axial spring length completely within the balancing mass, whereby the total length of the vibration balancing mass is essentially determined by the balancing mass length. Since this is thus the greatest possible, the smallest possible resonance frequencies can be achieved with a fixed oscillation compensation ground length and spring constants.
  • the spring is arranged in a pocket-shaped, prismatic recess of the balancing mass, whereby it is at least partially positively guided in the recess and thus can not break across at pressure threshold stress.
  • the spring is arranged on both sides of the end face around a respective stop mandrel, which is further advantageous sleeve-shaped, whereby the spring via a mutually approaching displacement of the fixed to the housing stop pins is druckvorspannbar and thus allow axial limited oscillation of the balancing mass.
  • FIG. 1 has a with respect to a striking axis A axially beating and rotating hand tool 1 on a along the striking axis A vibrating housing 2 (shown on the outer housing, but analogous to a dashed shown to vibration isolated inner housing of a percussion 17) fixed vibration compensation mass 3 with a vibratory leveling compound 4, which is mounted axially resiliently via a spring 5 to the outer housing 2.
  • the mirror plane S with the axis of impact A mirror-symmetrical vibration compensation mass 3 is fixed via fastening means 6 in the form of screws on the housing 2 of the power tool 1 on the handle 7 opposite convex upper housing 8.
  • the matching concave trained, inherently rigid balancing mass 4 is disposed within a majority of these in the plane of representation transverse to the impact axis A (except for the housing top 8 facing sector) comprehensive Schwingungsaus GmbHsmassengephaseuse 9 and axially movable on this along the striking axis A extending guide surfaces 10 guided.
  • the exactly one spring 5 is arranged in a prismatic, pocket-shaped in the representation plane transverse to the impact axis A, recess 11 of the leveling compound 4.
  • Fig. 2a, 2b is in a variant of the vibration-compensating mass 3 ', the inherently rigid balancing mass 4' in several parts of many welded together, along the swing axis A packetized and (except for the two end-side) identical part masses 12th composed.
  • the two springs 5 with respect to their axial spring length completely within the plane mirrored to the mirror plane S with the striking axis A mirror-symmetrical compensating mass 4 'and on both sides at the front by one on the housing 2 (FIG. Fig. 1 ) arranged stop mandrel 16 around, which is itself formed sleeve-shaped.
  • the axially compressed stop pins 16 on the housing 2 ( Fig. 1 ) whereby the compensating mass 4 'with respect to the stop pins 16 and the housing 2 ( Fig. 1 ) is axially oscillatable.
  • FIG. 3 and FIG. 4 is formed mirror-symmetrical to the mirror plane S with the striking axis
  • a two-fold rotationally symmetrical Fig. 3 is the balancing mass 4 'composed of two diametrically oriented, identical partial masses 12' and spot welded together at welding points 13.
  • the two diametrically oriented, identical sub-masses 12 are formed shell-shaped as sheet-metal bent parts and riveted to one another with rivets 14.
  • the subassembly 12" has an adjustment bore 15.

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Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine (1) mit zumindest einer an einem Gehäuse (2) befestigten Schwingungsausgleichsmasse (3) mit zumindest einer axial längs einer Schwingungsachse (A) schwingbaren, in sich starre Ausgleichsmasse (4), welche über zumindest eine Feder (5) zum Gehäuse (2) axial federnd gelagert ist, wobei die in sich starre Ausgleichsmasse (4) aus starr verbundenen Teilmassen bestehend ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung bezeichnet eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk, insbesondere einen Bohrhammer, Kombihammer oder Meisselhammer, mit einer Schwingungsausgleichsmasse.
  • Bei axial schlagenden Handwerkzeugmaschinen sind insbesondere Gehäuseschwingungen am Führungshandgriff zu vermeiden. Bedingt durch die axiale Spiegelsymmetrie üblicher Handwerkzeugmaschinen treten diese bevorzugt innerhalb einer Vibrationsebene in axialer Richtung sowie längs des Führungshandgriffs auf.
  • Eine Schwingungsausgleichsmasse ist ein schwingungsfähiges Teilsystem, welches aus einer abstrakten schwingbaren Masse, einer abstrakten Feder und einem abstrakten Dämpfer besteht, welche jeweils nicht explizit als konkretes Bauteil ausgeführt sein müssen. Insbesondere der abstrakte Dämpfer wird oft nicht als konkretes Bauteil realisiert und ist dennoch durch praktisch stets auftretende Reib- und Strömungsverluste wirksam. Man unterscheidet gewöhnliche passive Schwingungsausgleichsmassen, welche ausschliesslich selbst erregt sind, von aktiv gesteuerten Schwingungsausgleichsmassen, welche über eine zumeist periodische Erregungsfunktion gezielt fremderregt sind.
  • Durch eine geeignete Wahl der Federkonstanten und der Masse wird bei einer passiven Schwingungsausgleichsmasse dessen Eigenfrequenz entsprechend der zu dämpfenden Störfrequenz dimensioniert, in diesem Verwendungsfall der Vibration des Aussengehäuses der Handwerkzeugmaschine.
  • Nach der FR2237734 werden bei schlagenden Handwerkzeugmaschinen zur Verminderung der Gehäuseschwingungen passive Schwingungsausgleichsmassen eingesetzt. Nach der DE815179 sind beidseitig lateral des Schlagwerks zwei axial schwingende, passive Schwingungsausgleichsmassen angeordnet.
  • Nach der DE1281970 ist die axial schwingende, passive Schwingungsausgleichsmasse hohlzylinderförmig ausgebildet; nach der EP1252976 um das Führungsrohr des Schlagwerks herum angeordnet und längs dessen linear geführt.
  • Bei derartigen passiven Schwingungsausgleichsmassen ist es wichtig, dass die Eigenfrequenz der Schwingungsausgleichsmasse der zu dämpfenden Vibrationsfrequenz möglichst exakt entspricht. Die Eigenfrequenz hängt dabei wesentlich von der Masse der Ausgleichsmasse und der Federsteifigkeit ab.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der einfachen Realisierung von bezüglich der Eigenfrequenz eng tolerierenden Schwingungsausgleichsmassen von Handwerkzeugmaschinen in hoher Stückzahl. Ein weiterer Aspekt besteht in der technologisch einfachen Herstellung von unterschiedlich massebehafteten Ausgleichsmassen für Schwingungsausgleichsmassen für verschiedene Modellplattformen von Handwerkzeugmaschinen.
  • Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • So weist eine Handwerkzeugmaschine an einem innenliegenden (bspw. Getriebedeckelgehäuse) oder aussenliegenden (bspw. Aussengehäuse) Gehäuse zumindest eine Schwingungsausgleichsmasse mit zumindest einer axial längs einer Schwingungsachse schwingbaren, in sich starren Ausgleichsmasse auf, welche über zumindest eine Feder zum Gehäuse axial druckvorgespannt ist, wobei die in sich starre Ausgleichsmasse mehrteilig ausgebildet ist.
  • Durch die mehrteilig ausgebildete, in sich starre Ausgleichsmasse ist diese bezüglich verschiedener (den verschiedenen Modellplattformen von Handwerkzeugmaschinen zugeordneten) Massen aus Teilmassen kombiniert zusammensetzbar, wobei die Teilmassen selbst technologisch einfach und eng tolerierend als Massenprodukt herstellbar sind.
  • Vorteilhaft weist die Teilmasse eine Justagebohrung auf, wodurch über deren Durchmesser eine technologisch einfache Justage (über einen in das Werkzeug eingesetzten Dorn verschiedenen Durchmessers) der Masse der Teilmasse erfolgen kann, indem diese um die Masse des Justagezylinders vermindert ist.
  • Vorteilhaft ist die Ausgleichsmasse aus längs der Schwingachse paketierten Teilmassen zusammengesetzt, weiter vorteilhaft mit Laser-Schweissen, Plasma-Schweissen, Sigma-Schweissen) untereinander verschweisst, wodurch über die Art und Anzahl der paketierten Teilmassen die Masse der Ausgleichsmasse für Schwingungsausgleichsmassen für verschiedene Modellplattformen von Handwerkzeugmaschinen diskret einstellbar ist.
  • Vorteilhaft ist die Ausgleichsmasse aus längs der Schwingachse paketierten identischen Teilmassen zusammengesetzt, wodurch die Teilmassen in sehr hohen Stückzahlen als Massenprodukt anfallen und vorteilhaft aus Metallblech herausgestanzt und laserverschweisst sind. Dadurch sind eng tolerierende Ausgleichsmassen in hoher Stückzahl herstellbar.
  • Alternativ vorteilhaft ist die Ausgleichsmasse bezüglich der Schwingachse zweizählig rotationssymmetrisch ausgebildet, wodurch die Ausgleichsmasse aus zwei diametral orientierten, identischen Teilmassen zusammensetzbar ist.
  • Vorteilhaft sind die diametral orientierten Teilmassen miteinander punktverschweisst, wodurch diese technologisch einfach montierbar sind.
  • Vorteilhaft ist die Teilmasse zweiteilig aus zwei schalenförmige Gleichteilen zusammengesetz, wodurch diese umformtechnisch einfach und in grosser Stückzahl herstellbar sind.
  • Alternativ vorteilhaft ist die Teilmasse schalenförmig als Blechbiegeteil teilausgebildet, wodurch dieses mit eng tolerierender Masse als Massenprodukt technologisch einfach herstellbar ist.
  • In beiden Varianten können die umgeformten / geprägten Anschlagflächen für die Federenden in einer Teilmasse mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.
  • Vorteilhaft ist die Feder bezüglich ihrer axialen Federlänge vollständig innerhalb der Ausgleichsmasse angeordnet, wodurch die Gesamtlänge der Schwingungsausgleichsmasse im Wesentlichen durch die Ausgleichsmassenlänge bestimmt wird. Da diese somit grösstmöglichst ist, sind bei fest vorgegebener Schwingungsausgleichsmassenlänge und Federkonstanten kleinstmöglichste Resonanzfrequenzen erzielbar.
  • Vorteilhaft ist die Feder in einer taschenförmigen, prismatischen Aussparung der Ausgleichsmasse angeordnet, wodurch diese zumindest teilweise in der Aussparung zwangsgeführt ist und somit bei Druckschwellbeanspruchung nicht quer ausbrechen kann.
  • Vorteilhaft ist die Feder beidseitig stirnseitig um je einen Anschlagsdorn herum angeordnet, welcher weiter vorteilhaft hülsenförmig ausgebildet ist, wodurch die Feder über eine sich gegenseitig annährende Versetzung der am Gehäuse fixierten Anschlagsdorne druckvorspannbar ist und somit eine axiale begrenzte Schwingung der Ausgleichsmasse ermöglichen.
  • Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
    • Fig. 1 als Handwerkzeugmaschine
    • Fig. 2a als Schwingungsausgleichsmasse (im nicht schwingfähigen, uneingebauten Zustand) der Handwerkzeugmaschine nach Fig. 1
    • Fig. 2b als Längsschnitt nach der Linie IIb - lib in Fig. 2a (im nicht schwingfähigen, uneingebauten Zustand)
    • Fig. 3 als weitere Variante der Ausgleichsmasse
    • Fig. 4 als weitere Variante der Ausgleichsmasse
  • Nach Fig. 1 weist eine bezüglich einer Schlagachse A axial schlagende und drehende Handwerkzeugmaschine 1 eine am längs der Schlagachse A vibrierenden Gehäuse 2 (dargestellt am Aussengehäuse, doch analog auch an einem gestrichelt dargestellten dazu schwingungsisolierten Innengehäuse eines Schlagwerks 17) festgelegte Schwingungsausgleichsmasse 3 mit einer schwingbaren Ausgleichsmasse 4 auf, welche über eine Feder 5 zum aussenliegenden Gehäuse 2 axial federnd gelagert ist. Die zur Spiegelebene S mit der Schlagachse A spiegelsymmetrisch ausgebildete Schwingungsausgleichsmasse 3 ist über Festlegungsmittel 6 in Form von Schrauben formschlüssig am Gehäuse 2 der Handwerkzeugmaschine 1 auf der dem Handgriff 7 gegenüberliegenden konvexen Gehäuseoberseite 8 festgelegt. Die dazu passend konkav ausgebildete, in sich starre Ausgleichsmasse 4 ist innerhalb eines diese in der Darstellungsebene quer zur Schlagachse A mehrheitlich (bis auf den zur Gehäuseoberseite 8 zugewandten Sektor) umfassenden Schwingungsausgleichsmassengehäuse 9 angeordnet und an diesem über längs der Schlagachse A verlaufende Führungsflächen 10 axial beweglich geführt. Die genau eine Feder 5 ist in einer prismatischen, in der Darstellungsebene quer zur Schlagachse A taschenförmigen, Aussparung 11 der Ausgleichsmasse 4 angeordnet.
  • Nach Fig. 2a, 2b ist bei einer Variante der Schwingungsausgleichsmasse 3' die in sich starre Ausgleichsmasse 4' mehrteilig aus vielen untereinander verschweissten, längs der Schwingachse A paketierten und (bis auf die beiden stirnseitigen) identischen Teilmassen 12 zusammengesetzt. Dabei sind die beiden Federn 5 bezüglich ihrer axialen Federlänge vollständig innerhalb der zur Spiegelebene S mit der Schlagachse A spiegelsymmetrisch ausgebildeten Ausgleichsmasse 4' sowie beidseitig stirnseitig um je einen am Gehäuse 2 (Fig. 1) festgelegten Anschlagsdorn 16 herum angeordnet, welcher selbst hülsenförmig ausgebildet ist. Im nicht dargestellten eingebauten Zustand werden die dann axial zusammengedrückten Anschlagsdorne 16 am Gehäuse 2 (Fig. 1) festgelegt, wodurch die Ausgleichsmasse 4' gegenüber den Anschlagsdornen 16 und dem Gehäuse 2 (Fig. 1) axial schwingfähig ist.
  • Nach Fig. 3 und Fig. 4 ist die zur Spiegelebene S mit der Schlagachse A spiegelsymmetrisch ausgebildeten Ausgleichsmasse 4" bezüglich der Schwingachse A zweizählig rotationssymmetrisch ausgebildet. Nach Fig. 3 ist die Ausgleichsmasse 4' aus zwei diametral orientierten, identischen Teilmassen 12' zusammengesetzt sowie an Schweisspunkten 13 miteinander punktverschweisst. Nach Fig. 4 sind die zwei diametral orientierten, identischen Teilmassen 12" schalenförmig als Blechbiegeteile ausgebildet sowie mit Nieten 14 miteinander vernietet. Zudem weist die Teilmasse 12" eine Justagebohrung 15 auf.

Claims (11)

  1. Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer an einem Gehäuse (2) befestigten Schwingungsausgleichsmasse (3, 3') mit zumindest einer axial längs einer Schwingungsachse (A) schwingbaren, in sich starre Ausgleichsmasse (4, 4', 4"), welche über zumindest eine Feder (5) zum Gehäuse (2) axial federnd gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in sich starre Ausgleichsmasse (4, 4', 4") aus starr verbundenen Teilmassen (12, 12', 12") bestehend ausgebildet ist.
  2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmasse (12") eine Justagebohrung (15) aufweist.
  3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4') aus längs der Schwingachse (A) paketierten Teilmassen (12) zusammengesetzt ist.
  4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4') aus längs der Schwingachse (A) paketierten identischen Teilmassen (12) zusammengesetzt ist.
  5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4") bezüglich der Schwingachse (A) zweizählig rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die diametral orientierten Teilmassen (12') miteinander punktverschweisst sind.
  7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmasse (12', 12") schalenförmig als Umformteil teilausgebildet ist.
  8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmassen (12") schalenförmig als Blechbiegeteil teilausgebildet ist.
  9. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) bezüglich ihrer axialen Federlänge vollständig innerhalb der Ausgleichsmasse (4, 4', 4") angeordnet ist.
  10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) in einer taschenförmigen, prismatischen Aussparung (11) der Ausgleichsmasse (4, 4', 4") angeordnet ist.
  11. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) beidseitig stirnseitig um je einen Anschlagsdorn (16) herum angeordnet ist.
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