DE102007000837A1

DE102007000837A1 - Handwerkzeugmaschine mit Schwingungsausgleichsmasse

Info

Publication number: DE102007000837A1
Application number: DE102007000837A
Authority: DE
Inventors: Erwin Manschitz; Franz Popp; Franz Mössnang
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-16
Also published as: CN101407051B; EP2047952A1; EP2047952B1; CN101407051A; US20090090528A1

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 starren Ausgleichsmasse (4), welche über zumindest eine Feder (5) zum Gehäuse (2) axial federnd gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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. Bei Abweichungen führt die Überlagerung der Eigenfrequenz mit der Störfrequenz zu Schwebungen mit der Differenzfrequenz beider.
Nach der FR 2237734 werden bei schlagenden Handwerkzeugmaschinen zur Verminderung der Gehäuseschwingungen passive Schwingungsausgleichsmassen eingesetzt. Nach der DE 815179 sind beidseitig lateral des Schlagwerks zwei axial schwingende, passive Schwingungsausgleichsmassen angeordnet.
Nach der DE 1281970 ist die axial schwingende, passive Schwingungsausgleichsmasse hohlzylinderförmig ausgebildet; nach der EP 1252976 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:
1 als Handwerkzeugmaschine
2a als Schwingungsausgleichsmasse (im nicht schwingfähigen, uneingebauten Zustand) der Handwerkzeugmaschine nach 1
2b als Längsschnitt von 2a (im nicht schwingfähigen, uneingebauten Zustand)
3 als weitere Variante der Ausgleichsmasse
4 als weitere Variante der Ausgleichsmasse
Nach 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 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 (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 (1) festgelegt, wodurch die Ausgleichsmasse 4' gegenüber den Anschlagsdornen 16 und dem Gehäuse 2 (1) axial schwingfähig ist.
Nach 3 und 4 ist die zur Spiegelebene S mit der Schlagachse A spiegelsymmetrisch ausgebildeten Ausgleichsmasse 4'' bezüglich der Schwingachse A zweizählig rotationssymmetrisch ausgebildet. Nach 3 ist die Ausgleichsmasse 4' aus zwei diametral orientierten, identischen Teilmassen 12' zusammengesetzt sowie an Schweisspunkten 13 miteinander punktverschweisst. Nach 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FR 2237734 [0005]
- DE 815179 [0005]
- DE 1281970 [0006]
- EP 1252976 [0006]

Claims

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.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmasse (12'') eine Justagebohrung (15) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4') aus längs der Schwingachse (A) paketierten Teilmassen (12) zusammengesetzt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4') aus längs der Schwingachse (A) paketierten identischen Teilmassen (12) zusammengesetzt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (4'') bezüglich der Schwingachse (A) zweizählig rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die diametral orientierten Teilmassen (12') miteinander punktverschweisst sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmasse (12', 12'') schalenförmig als Umformteil teilausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmassen (12'') schalenförmig als Blechbiegeteil teilausgebildet ist.
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.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) in einer taschenförmigen, prismatischen Aussparung (11) der Ausgleichsmasse (4, 4', 4'') angeordnet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) beidseitig stirnseitig um je einen Anschlagsdorn (16) herum angeordnet ist.