SE424830B - Anordning for forlengning av kraftpulsforloppet hos anslagsmassan vid me slagverkan arbetande verktyg - Google Patents

Description

2 78-00334-0" Den ta, som ligger innanför kurvans begränsningslínjer, representerar den avgivna aenergimängden. De i diagrammet inlagda kurvorna 1_och 2 har i huvudsak lika stor yta, dvs. representerar_samma energimängd. Kurva 1 visar ett snabbt kraftpuls- förlopp, där energiytan har kort utsträckning i tiden och följaktligen i stället utbreder sig mot en hög maximal kraftnivå, medan kurva 2 visar ett förlopp med längre utsträckning i tiden och lägre maximal kraftnivå. Vid ett arbete såsom av- lägsnande av svetsslagg från stålplåt med en mejselförsedd, pneumatisk s.k. slagg- hacka av konventionell typ utan kraftpulsförlängande anordning erhåller man en form på kraftpulskurvan i princip enligt kurva 1. Den höga maximala nivån är fördelaktlg med avseende på den tekniska effekten, dvs. verktygets arbetseffektivitet, men sam- tidigt ger en dylik brant stigande och fallande kurva med-kort utsträckning längs: tidsaxeln en hög bullernivå som resultat. Problemet som skall lösas är alltså att ge kraftpulskurvan en sådan form, att man dels erhåller en acceptabel maximal kraftnivå, dels lämpliga lutningsvinklar på kurvan mot tidsaxeln under olika faser av kraftpulsförloppet för att uppnå både en tillfredsställande teknisk effekt och_ en bullerdämpning.

I Kraftpulsen är sammansatt av en mängd sinussvängningar, som tillsammans kon- stituerar kraftpulsens utseende. Genom förändring av kraftpulsen kan vissa sväng- ningar elimineras eller minskas. Um vissa-svängningar inte finns i de kraftpulser, med vilka exempelvis en plåt bearbetas av en slaggmejsel e.d., så innebär detta, att dessa svängningar inte exciteras i plåten (det s.k. stomljudet), och vidare att avstrålat luftburet buller saknar dessa svängningskomponenter. Vilka svängningar det är mest önskvärt att eliminera eller minska beror på det arbete som utföres.

Vid arbete med en pneumatisk slagghacka är det i allmänhet frekvenserna från 1000 Hz och upp till 4000 Hz, som är de mest besvärande. Vid slag med en slägga mot stora plåtar domineras ljudbilden av lägre frekvenser.

Det ovan nämnda problemet att på lämpligt sätt förändra kraftpulskurvans form har löste med slagorganet enligt uppfinningen därigenom att det givits de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

Det är vid maskinellt utförd pålslagning känt att med hjälp av en ovanpå pålen placerad slagdyna förändra den stötvåg eller kraftpuls, som via hejaren och dynan överföras till pålen för att öka energiutbytet vid pålslagningen. Försök har även gjorts med att på i princip liknande sätt - genom placering av en elastiskt eftergivlig massa såsom polyuretangummi mellan slagkolv och mejselhacke - ändra .form på kraftpulsen vid konventionella typer av pneumatiska slagghackor i syfte att minska bulleralstringen. Den åsyftade typen av slagghacka arbetar med en rörlig massa i form av en kolv, vilken slår mot nacken pâ en i slagghackans ena ände mon- terad mejsel, som ansättes mot arbetsstycket. Slagfrekvensen ligger vanligen vid >7Û-100 slag per sekund. Kraftpulsen uppkommer vid kolvens anslag mot mejselnacken och fortplantar sig till mejselspetsen. Förloppet är en kompressionsvåg upp i 7800334-0 3 kolven oöh en dragvåg ner tillbaka till mejselnacken. Genom mejseln överföres en~ ~dast en kompressionsvåg, vars varaktighet bestäms av kolvens längd och utformning.

Då pulsen fortplantar sig i stål med en hastighet av ca 5000 m/sek. och man av praktiska skäl inte kan variera kolvlängden mer än högst några centimeter, går det inte att genom längdökning på kolven nämnvärt påverka kraftpulsförloppet. Med en fjädring i form av en anslagsdyna ovanpå mejselnacken eller någon annan form av fjädring, som även kan tänkas inlagd i kolven eller mejseln, förlängas kraftpulsens varaktighet. Emellertid förlorar man samtidigt en stor del av den av kolven leve- rerade stötenergin, dvs. endast en mindre del av denna överföras till mejselspetsen.

Det uppstår även betydande problem med att få det fjädrande materialet att hålla för kolvslagen. Då en slagghacka, liksom även andra liknande handhållna verktyg, av hanteringsskäl har en inom relativt snäva gränser bestämd storlek och tyngd, är det svårt, om ens möjligt, att förändra verktygets konstruktion på sådant sätt att dels den av kolven levererade stötenergin ökas för att kompensera de nämnda förlusterna, dels tillräckligt stora anslagsytor erhålles för att det fjädrande materialet skall hålla. De gjorda försöken har därför inte lett till något praktiskt resultat i form av nya, bullerdämpande verktyg, utan problemet har betraktats som mer eller mindre olösligt i praktiken.

Vid föreliggande uppfinning har problemet angripits på ett annat sätt, som _närmare skall beskrivas i det följande under hänvisning till bilagda ritningar. På dessa visar fig. 1 i en delvis sektionerad sidovy en utföringsform av uppfinningen vid ett tryckluftsdrivet mejselverktyg. Fig. 2 visar i en likaså delvis sektionerad sidovy en utföringsform av uppfinningen vid en handslägga. Fig. 3 är ett diagram som visar två olika kraftpulsförlopp ooh fig. 4 ett ljudmätningsdiagram.

Den i fig. 1 exemplifierade utföringsformen av uppfinningen visar ena änden av ett tryckluftsdrivet mejslingsverktyg, såsom en slagghacka, betecknad 1 på rit- ningen. Verktyget är försett med en drivmekanism av det slag som närmare beskrives i sökandenas svenska patentansökningar 7503970-1 och 7603252-3. Drivmekanismen innefattar en axiellt rörlig slagkolv 2, som baktill i slagriktningen sett avslutas av ett utvidgat, tallriksformat ändparti 3, vilket i samverkan med en O-ring 4 avgränsar en drivkammare, som bildas mellan det tallriksformade ändpartiet och ett organ 5. Tryckluft införes i drivkammaren via en ledning 6. Genom att 0-ringen 4 fungerar som en ventil, som växelvis tätar och öppnar drivkammaren i radiell led, kommer slagkolven 2 att växelvis drivas framåt av lufttrycket och tillbaka av en fjäder 7.

Siffran 8 utgör samlingsbeteckning för slagorganet enligt uppfinningen. Detta består i det enligt fig. 1 visade utföringsexemplet dels av slagkolven 2, dels av en mejselenhet 9, som med sitt skaft 10 är införd i slagkolven och fast förbunden med denna medelst muttern 11. Mejselenheten 9 består förutom av skaftet 10 av ett hus 12, i vilket mejseln 13 är monterad. I mejseln 13 är en mejselegg 14 av hård- metall fastsatt. Mejseln 13 och huset 12 är begränsat rörliga gentemot varandra i .7800334-6 4 axiell led genom förmedling av en styv fjädring 15, på figuren visad som ett antal ._brickfjädrar.

Slagorganet 8 kommer på detta sätt att bestå av två massor, en drivmassa 16 (bestående av slagkolven 2, muttern 11, mejselskaftet 1Û och huset 12 stelt för- bundna med varandra) och en anslagsmassa 17 (bestående av mejseln 13 och mejseleggen 1& stelt förbundna med varandra), vilka massor är begränsat rörliga relativt var- andra i axiell led genom förmedling av den styva fjädringen 15.

Fjädringen 15 kan givetvis utgöras av någon annan form av fjäder än det i utföringsexemplet visade brickfjäderpaketet, exempelvis en gummifjäder. En styv stålfjäder , såsom exempelvis ett brickfjäderpaket, är dock fördelaktig genom att den ger liten energiförlust i form av värmebildning. 7 Den luft som lämnar drivkammaren varje gång denna öppnas ledes ut genom slag- organet 8 via kanaler 18a-e. Vid luftens passage genom mejselhus och mejsel åstad- kommes en effektiv borttransport av värme, som kan produceras vid fjädringens 15 arbete. Detta är speciellt fördelaktigt om en gummi- eller plastfjäder användes.

Då mejseleggen 14 ansättes mot ett arbetsstycke medan slagghackans drivmekanism arbetar, kommer detta att bearbetas genom i snabb följd upprepade slag av den till- sammans med hela slagorganet 8 fram- och återgående mejseleggen. Arbetsförloppet blir närmare bestämt sådant, att först hela slagorganet 8 accelereras framåt mot arbetsstycket. När mejseln träffar detta, bromsas först anslagsmassan 17, medan drivmassan 16 fortsätter att skjuta på under kompression av fjädringen 15. Genom ^'denna upplagring av energi i fjädern fördröjes de båda massornas återgångsrörelse ett kort ögonblick.

Till skillnad från vad som är fallet vid konventionella, med en mot en mejsel- nacke slående kolv arbetande slagghackor, utgår kraftpulsen inte från mejselnacken och ned genom mejseln utan utgår från mejseleggens kontakt med arbetsstycket. För- loppet är en kompressionsvåg upp i mejseln (anslagsmassan 17) och en dragvåg ned tillbaka till mejseleggen{ Uppkomsten av dragvågen försenas, eftersom drivmassan 16 pressar på via fjädern 15 och upprätthåller anslagsmassans kompression. Fördröj- ningen av dragvågen ger en förlängd stöttid, varvid kraftpulsens varaktighet för- längs. Fjädern 15 ger en viss energiförlust, som är försumbar jämfört med att driv- massans rörelseenergi kan överföras till mejseleggen.

Förlängningen av kraftpulsens varaktighet sker på bekostnad av främst en något minskad maximal kraftnívå. Fjäderns styvhet och massornas relativa storlek och läge avgör hur kraftpulsens form förändras jämfört med om slagorganet 8 skulle bestå av en enda styv massa. Såväl vid försök med en handslägga som med en slagghacka har det visat sig fördelaktigt med en drivmassa, som är avsevärt större än anslags- massan och en placering av fjädringen på ett avstånd från anslagspunkten, som är avsevärt kortare än slagorganets totala längd. Vid en slagghacka har ett gott re- sultat erhållits med ett slagorgan enligt uppfinningen, utfört i huvudsak enligt fig. 1, på vilket anslagsmassans vikt utgjorde endast 15-20 % av slagorganets total- 7800334-0 vikt och på vilket fjädringen var placerad på ett avstånd från mejselspetsen, som _utgjorde knappt en tredjedel av slagorganets totallängd.

När anslagsmassan 17 bringas att träffa ett arbetsstycke, börjar anslagsmassan omedelbart bearbeta detta med hjälp av sin egen rörelseenergi, som tillförts massan under den föregående accelereringen av hela slagorganet 8. I omedelbar följd sker därefter en successiv överföring av drivmassans energi genom förmedling av fjädern 15. Fjädern 15 behöver i anslagsögonblioket alltså inte belastas med den del av rörelseenergin som anslagsmassan själv är bärare av. Vidare är det en Fördel att anslagsmassan redan är i rörelse åt samma håll som fjädern 15 och drivmassan 16 och redan har påbörjat inträngningen i arbetsstyckets yta, när överföringen av driv- massans energimängd börjar, eftersom detta givetvis gör överföringsförloppet mju- kare. Det har också en fördelaktig inverkan på den tekniska effekten, att överförimg~ en av tillskottsenergin sätter in då kraftpulskurvan redan stigit ett stycke och fortsätter att avges till huvudsaklig del under det skede då den maximala kraftnivån nås, så att denna nivå bibehålles under en ökad tidrymd på det sätt som kurva 2 i fig. 3 visar. Energiutbytet blir härigenom gott.

Det inses lätt vilken skillnad både i fråga om teknisk effekt och påfrestning på fjädern, som detta arbetsförlopp innebär jämfört med ett överföringsförlopp via slagkolv - fjäder - mejselnacke - mejselspets på tidigare känt sätt. Mejseln står då i huvudsak stilla mot arbetsstycket, när förloppet inleds, och kan inte påbörja någon bearbetning av arbetsstycket förrän en tillräcklig energimängd upplagrats och överförts för att mejselspetsen skall kunna bryta arbetsmaterialets motstånd.

Kraftpulskurvan får härigenom ett med hänsyn till den tekniska effekten ofördel- aktigt utseende, och som tidigare nämnts blir såväl påfrestningarna på fjädern som energiförlusterna stora.

Det nyssnämnda kraftpulsförloppet enligt kurva 2 i fig. 3 har erhållits vid mätning utförd på en slagghacka utrustad med ett slagorgan enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar jämförande ljudmåtningar utförda med en pneumatisk slagghacka i arbete mot en plan plåt, upplagd på ett dämpat underlag. Kurva 1 erhölls, då slagg- hackan arbetade med ett slagorgan utan dämpande fjädring och kurva 2 då den var utrustad med ett slagorgan med fjädring i enlighet med uppfinningen. Vid mätning med A-filter representerar den erhållna ljuddämpningen enligt kurva 2 ett värde av 13 dB(A).

I det föregående har hävdats, att man genom förändring av kraftpulsen kan undvika, att svängningar av vissa frekvenser exciteras i det bearbetade arbetsstycket.

Arbetsstycket självt - dess dimensioner etc. - skulle alltså inte i någon avgörande grad vara styrande i detta avseende. Detta har belagts genom utförande av prov av samma typ som enligt fig. 4 på ett antal arbetsstycken av varierande dimensioner och i form av såväl stora plåtytor som uppstyvade vinkelkonstruktioner samt fritt upplagda resp. på dämpande underlag. Kurvornas utseende blev i samtliga fall i princip lika beträffande dämpningen av de olika svängníngsfrekvenserna. Den erhållna :ía7sooz34-u _6 dämpningeñ I dB(Å) varierade inte mer än mellan 9 och 13 dB(A), med ett medelvärde av ca 11 dB(A). Det synes alltså stå klart, att man med ett lämpligt utformat .slagorgan enligt uppfinningen kan dämpa vissa bestämda frekvenser utan någon avgö- rande inverkan av arbetsstyckets egenskaper.

Ett sätt att vid mejselförsedda slagorgan enligt uppfinningen ytterligare bidraga till en förlängning av kraftpulsen och en förbättrad bearbetningsförmåga hos verktyget är att öka mejselns plastiska inträngning i arbetsstycket genom att på det sätt fig. 1 visar förse densamma med en hårdmetallegg 14. Härigenom er- hålles ett icke oväsentligt bidrag till uppnående av syftemålet med uppfinningen, nämligen att i och för dämpning av störande ljudfrekvenser kunna - med tillfreds- ställande effekt - bearbeta arbetsstyckena under användande av en lägre maximal kraftnivå och ett som helhet mjukare kraftförlopp än vid konventionellt utrustade mejselverktyg. En dylik hårdmetallegg, utförd i en relativt seg bergborrstålsé kvalitet, har visat sig gå utmärkt att använda på ett slagorgan enligt uppfinningen utan att hårdmetallen spricker. Däremot kan en dylik egg svårligen användas på en enligt principen slagkolv - mejselnacke arbetande slagghacka eller mejselhammare, då dragpåkänningarna blir så stora, att risk för sprickbildning finns redan när verktyget arbetar i tomgång. Ytterligare en fördel med en hårdmetallegg är att den genom sin stora nötningsbeständighet kraftigt ökar mejselns livslängd.

Fig. 2 visar ett exempel på tillämpning av uppfinningen vid ett med handkraft drivet verktyg i form av en slägga. Släggan är försedd med ett skaft 19, på vilket slagorganet 8 är monterat. Slagorganet är försett med ett skaftfäste ZÜ och består av en drivmassa 16 och en anslagsmassa 17. Två slaghuvuden 21, 24 är axiellt rörligt monterade i ett hus 22 under mottryck av en fjädring 15. Fjädringen är axiellt styrd av en tapp 23 på slaghuvudet 21- När man slår med släggan vänd så att slag- huvudet 21 utdelar slaget mot ett arbetsstycke fungerar slaghuvudet 21 som anslags- omassa 17 och som drivmassa 16 fungerar skaftet 19, skaftfästet 20, huset 22 och slaghuvudet 24, vilket därvid av fjädern 15 hålles pressat mot sitt säte i huset 22 .och medbringas av detta, så att slaghuvudet 24 fungerar som en med huset stelt för- bunden enhet. Ûm man i stället utdelar slaget med släggans andra ände fungerar slaghuvudet 24 som anslagsmassa 17 och de övriga delarna som drivmassa 16. Genom att på det sätt som fig. 2 visar utforma det ena slaghuvudet med en tapp 23 och det andra med en motsvarande urborrning erhåller man olika inbördes viktsförhållanden mellan driv- och anslagsmassa, beroende på hur man vänder släggan. Detta kan ut- nyttjas för dämpning av olika ljudfrekvenser vid olika typer av arbeten. Provslag- ning på en stor plåt med en prototyp av slägga i huvudsak enligt fig. 2 visade, att släggan beträffande energiavgivningen till plåten fungerade med obetydlig energiförlust på grund av fjädringen 15. Det visade sig också, att släggan åstadkom en ljudbild dominerad av högre frekvenser än vad som är fallet vid en konventionell K slägga. Det "rungande" lågfrekventa ljud, som vid slag mot stora plåtar brukar or- saka de största bullerstörningarna i stora verkstadshallgr och på skeppsvarv, exciterades alltså inte i plåten. Fjädringen gör att släggan efter fullbordat slag 7800334-0 7 gör en mjuk och hög Studs. Detta är åtminstone vid vissa typer av arbeten en För- del, genom att atudsen verkar arbetsbesparande. Det mjuka förloppet på grund av fjädringen gör även, att ingen stötvåg går in i operatörens händer och armar. I händelse det skulle vara önskvärt att dämpa studsan, är det möjligt att göra detta genom att på känt sätt fylla något parti av slëggan eller släggskaftets nedre del med blyhagel.

De visade utföringsformerna är endast exempel på tillämpningen av uppfinningen, och det torde utan vidare stå klart att uppfinningen kan tillämpas även på andra slag av med slagverkan arbetande verktyg och anordningar än de visade.

Claims (4)

7aßö334-0 Patentkrav

1. Anordning vid med slagverkan arbetande verktyg och anordningar för mejsling, hamring och liknande, avsedd att förlänga det kraftpulsförlopp som genereras i en anslagsmassa vid dess anslag mot en arbetsyta, bestående av ett i sin helhet axiellt rörligt slagorgan (8), innefattande en drivmassa (16) avsedd att påverkas av en framdrivningskraft och i sin tur påverkande en i slagriktningen sett framför drivmassan anordnad anslagsmassa (17) via en mellan nämnda massor anordnad styv fjädring (15), genom vars förmedling massorna är begränsat rörliga i förhållande till varandra i axialriktningen, k ä n n e t e c k n a d a v att fjädringen _(15) påverkar den i slagriktningen sett bakre delen av anslagsmassan (17) och har en så vald styvhet att den vid anslagsmassans anslag mot arbetsytan successivt till anslagsmassan (17) överför den av drivmassan (16) levererade rörelseenergin under det skede av kraftpulsförloppet, då kraftpulaen når sin maximala kraftnivå, och av att drivmassan (16) har minst dubbelt så stor vikt som anslagsmassan (17).

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att fjäd- ringen (15) är anordnad på ett avstånd från anslagsmassans (17) i slagriktningen sett främre ände, vilket är mindre än hälften så stort som slagorganets (8) totallängd och företrädesvis omkring en tredjedel av densamma. f

3. Anordning enligt något av föregående patentkrav; avsedd att.drivas med tryckluft eller ett liknande tryckmedium, k ägn n e t e c k n a d a v att kanaler (18a-e) är upptagna i slagorganet För evakuering av tryckmediet genom desamma, vilka kanaler är så anordnade, att tryckmediet vid sin passage åstad- kommer en kylning av fjädringen (15).

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att anslagsmassan (17) innefattar en mejsel (13) med en egg (14) av hård- metall. - ANFURDA PUBLIKATIONER: SE 343 784 (B25D 9/04), 390 615 (B25D 9/26) DE 1 172 197 (87 b:1) - US 3 388 753 (173-139)