DE2700871A1

DE2700871A1 - Schwingungsdaempfende kupplung

Info

Publication number: DE2700871A1
Application number: DE19772700871
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kato
Original assignee: Sakura Denki KK
Current assignee: Sakura Denki KK
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-01-11
Publication date: 1977-11-03
Also published as: FR2349068A1; JPS5644226B2; JPS52130124A; GB1567610A; FR2349068B1; US4086970A

Description

Schwingungsdämpfende Kupplung

Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Kupplung zur Einfügung zwischen ein Maschinengehäuse mit einem Schwingungserzeuger und den Handgriff bei tragbaren oder beweglichen Maschinen, die im Betrieb Schwingungen erzeugen, etwa Betonrüttler oder -stampfer, Kettensägen, Weghobel, Nietapparate oder Schwingschleifer.

Es sind Rüttler bzw. Vibratoren bekannt, welche den in eine Form eingegossenen Rohbeton zum Ausfüllen der Ecken der Form zum Fließen bringen sollen, indem ein stabförmiger Rüttler oder Schwinger in den Beton eingeführt wird und Schwingungen auf diesen übertragen werden. Hierfür sind zwei verschiedene Vorrichtungen bekannt. Bei der einen ist ein Unwuchtgewicht an der Welle eines kleinen Motors befestigt, wobei die Welle in einem hülsenartigen Gehäuse untergebracht ist und diese Exzenterwelle mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt wird. Bei der anderen Vorrichtungsart ist eine Unwuchtgewichtwelle allein im Gehäuse untergebracht, und die Drehbewegung von

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einer äußeren Antriebsquelle wird auf die Welle über einen Schlauch bzw. eine Umhüllung zur Aufnahme einer mit dem hinteren Ende des Gehäuses verbundenen biegsamen Welle übertragen.

In beiden Fällen vergrößert sich der effektive Radius dieser Betonrüttler entsprechend dem Setzen des Betons und der erhöhten Schwingungszahl. Die Schwingungsbeschleunigung variiert dabei selbstverständlich proportional der Multiplikation des Quadrats der Schwingungszahl mit der Schwingungsamplitude. Es läßt sich daher sagen, daß der effektive Schwingungsbereich entsprechend der erhöhten Dreh- bzw. Schwingungszahl zunimmt. Ein allgemein angewandter Bereich liegt bei einer Drehzahl von 7000 bis 10000 U/min und einer Amplitude von 1 bis 3 mm. Andererseits sind viele dieser Betonrüttler kleine, durch eine Person tragbare Geräte mit einem Gesamtgewicht von nicht über 20 kg. Selbst ein sehr großes Gerät benötigt nur zwei Bedienungspersonen und kann getragen werden. Bei solchen Rüttlern ist als Schwingungsquelle entweder ein in das Maschinengehäuse eingebauter Elektromotor oder eine äußere Kraftquelle vorgesehen, etwa eine mit dem im Maschinengehäuse angeordneten Exzentergewicht über eine biegsame Welle verbundene Brennkraftmaschine. Der Rüttler wird dabei mit einer äußeren Kraftquelle, etwa einem tragbaren Generator oder einer äußeren Antriebsmaschine, entweder über ein Kabel zur Zufuhr des Stroms oder zur Regelung dieser Stromzufuhr oder aber über einen biegsamen Schlauch verbunden, durch den die biegsame Welle hindurchgeführt ist. In bestimmten Fällen ist eine Schlauchkupplung unmittelbar am Maschinenkörper oder -gehäuse des Rüttlers befestigt und mit dem flexiblen Schlauch verbunden. In beiden Fällen bewirken die Schwingungen des Maschinenkörpers eine vorzeitige Ermüdung und Beschädigungen des Teils, an welchem die Schlauchkupplung mit dem biegsamen Schlauch verbunden ist; außerdem haben diese Schwingungen nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit der Bedienungspersonen, da diese den Schwingungen unmittelbar ausgesetzt sind.

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Bei vergleichsweise großen Betonrüttlern ist die Konstruktion so getroffen, daß an dem die Schwingungsquelle enthaltenden Maschinenkörper eine Trageinrichtung mittels eines nachgiebigen Gummielements angebracht ist, wobei eine Schlauchkupplung zur Verbindung der Bedienungsgriffstange und des biegsamen Schlauches vorgesehen ist und ein Kabel zur Zufuhr von Strom oder eine biegsame Welle durch die Trageinrichtung und den Gummipuffer hindurch in das Maschinengehäuse eingeführt ist. Der erwähnte Gummipuffer nimmt dabei die Schwingungen vom Maschinenkörper oder -gehäuse unmittelbar auf, so daß er einer schnellen Materialermüdung unterworfen ist und ein häufiges Auswechseln dieses Puffers nötig wird. Diese Wirkungen bedingen sämtlich erhöhte Kosten und erhöhten Wartungsaufwand.

Verschiedene der vorstehend geschilderten Schwierigkeiten treten auch bei anderen Geräten als Betonrüttlern auf, beispielsweise bei Gesteinsbohrern, (Schlag-)Bohrmaschinen, Nietgeräten, Kettensägen und dgl., und sie können zu Berufskrankheiten wie der sog. "Kettensägenkrankheit" führen. Obgleich bereits verschiedene Schwingungsdämpfervorrichtungen zur Unterbindung der Schwingungsübertragung auf die Bedienungspersonen von derartigen tragbaren Schwingunge- und Rüttelmaschinen vorgeschlagen wurden, ist bisher noch keine Vorrichtung bekannt, welche das Gewicht des Geräts zufriedenstellend zu tragen vermag, die Gegenwirkkraft im Betrieb aufnimmt und gleichzeitig die Schwingung wirksam zu dämpfen vermag·

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer schwingungsdämpfenden Kupplung, welche die durch Schwingungen hervorgerufene Materialermüdung vermindert und gleichzeitig wirksam die S^hwingungsübertragung vom Maschinenkörper auf den biegsamen Schlauch und auf die Bedienungsperson dämpft.

Diese schwingungsdämpfende Kupplung soll dabei neben der effektiven Schwingungsdämpfung auch eine für die Halterung, Unter-

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Stützung oder Aufhängung des Maschinenkörpers ausreichende Festigkeit besitzen.

Außerdem soll diese schwingungsdämpfende Kupplung ohne weiteres in die bisher verwendeten tragbaren Geräte der genannten Art einbaubar sein und den schwingenden Maschinenkörper über seinen Handgriff sicher zu tragen vermögen, dabei aber die Schwingungsübertragung wirksam unterbinden.

Diese Aufgabe wird bei einer schwingungsdämpfenden Vorrichtung bzw. Kupplung für einen eine Schwingungsquelle enthaltenden Körper bzw. ein Gehäuse eines tragbaren Geräts, in dessen Betrieb heftige Schwingungen erzeugt werden und das eine Verbindung bzw. Kupplung zur Verbindung des Körpers bzw. Gehäuses mit einem Handgriff zum Führen des Geräts im Betrieb aufweist, erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung einen zylindrischen Korb in Form einer Vielzahl elastischer bzw. federnder Stäbe bildet, die derart wellenförmig ausgebildet sind, daß mindestens eine VeIlungskante bzw. ein Wellenscheitel in einer die Radial- und die Axialrichtung des zylindrischen Korbs einschließenden Ebene liegt, und die so angeordnet sind, daß die Wellungskanten in Radialrichtung abstehen, und daß die Stäbe an ihren Enden am Maschinenkörper bzw. -gehäuse bzw. am Handgriff befestigt sind.

Die erfindungsgemäße schwingungsdämpfende Kupplung besteht also aus einer schwingungsdämpfenden Verbindung, die zwischen den Handgriff und den Maschinenkörper eingefügt ist, welcher eine Schwingungsquelle eines tragbaren Geräts, wie eines tragbaren Betonrüttlers, eines Gesteinsbohrers, einer Bohrmaschine, eines Nietapparats oder einer Kettensäge, die sämtlich im Betrieb Schwingungen erzeugen, enthält. Die verbesserte schwingungsdämpfende Kupplung besteht aus einer Anzahl federnder Stäbe, etwa aus Rund- oder Vierkantstahlstäben kleinen Durchmessers, die unter Bildung eines zylindrischen Korbes miteinan-

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der verbunden sind. Jeder Stab ist dabei mit mindestens einer Wellungskante bzw. einem Wellungsscheitel in einer die Radial- und Axialrichtung des Korbes einschließenden Ebene gewellt und mit seinen beiden Enden an einem oberen und einem unteren Ringglied befestigt. Da diese oberen und unteren Ringglieder der Kupplung mit Maschinenkörper bzw. Handgriff verbunden sind, sind diese Teile durch die zylindrische Korbverbindung miteinander verbunden. Selbst wenn hierbei der Maschinenkörper, wie erwähnt, durch ein Stromkabel oder eine biegsame Welle mit dem Handgriff verbunden sein muß, kann der dieses Kabel oder die biegsame Welle umschließende Schlauch über die inneren Bohrungen von oberem und unterem Ringglied durch die Korbverbindung hindurchgeführt werden.

Beim erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer sind die den zylindrischen Korb der schwingungsdämpfendeη Kupplung bildenden Stäbe jeweils mit mindestens einer Wellungskante gewellt ausgebildet, und diese Wellungskanten sind dabei radial von der Achse der Kupplung hinweg gerichtet. Die Schwingung wird hierbei am zylindrischen Korb effektiv in allen Richtungen, d.h. dreidimensional, absorbiert, anstatt vom Maschinenkörper zum Handgriff übertragen zu werden. Bei Verbindung des Handgriffs und des Maschinenkörpers oder -gehäuses mittels eines solchen zylindrischen, korbförmigen Kupplungsmechanismus bewirkt der Dämpferkorb eine Erhöhung der Festigkeit, wenn die Bedienungsperson den Griff zum Tragen des Maschinenkörpers über die Schwingungsdämpferkupplung festhält.

Die Wirksamkeit der Schwingungsdämpfung und die Verbindungsfestigkeit der genannten Kupplung können durch Auswahl des Werkstoffs, der Dicke und der Zahl der Stäbe sowie der Amplitude und der Abmessungen der Wellungen den jeweiligen Vorschriften oder Anforderungen entsprechend beliebig angepaßt werden.

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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen Betonrüttler,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II und

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformeη beziehen sich jeweils auf tragbare Betonrüttler oder -stampfer mit eingebautem Motor. Wie erwähnt, ist die erfindungsgemäße schwingungsdämpfende Kupplung jedoch auch auf verschiedenartige andere tragbare, Schwingungen erzeugende Maschinen und Geräte anwendbar, beispielsweise auf eine Kettensäge oder einen Gesteinsbohrer, wobei dieser Schwingungsdämpfer die Schwingungsübertragung vom Maschinenkörper, in welchen die Schwingungsquelle eingebaut ist, auf den Handgriff ganz erheblich vermindert.

In Fig. 1 und 2 ist ein Maschinenkörper bzw, -gehäuse 1 eines Rüttlers mit eingebautem Elektromotor dargestellt, der an seinem unteren Ende ein Unwucht- bzw, Exzentergewicht 2 und einen unmittelbar damit verbundenen Rotor 3 mit zugeordnetem Stator 4 aufweist. Innerhalb einer oberen Abdeckung 5 ist eine Anschlußklemmenanordnung 6 für den Motor vorgesehen, wobei die Adern eines elektrischen Kabels 7 mit den einzelnen Klemmen verbunden sind. Eine den wesentlichen Teil der Erfindung bildende schwingungsdämpfende Kupplung 8 besteht aus einer Anzahl von elastischen oder federnden Stäben 9, die einen zylindrischen Korb bilden und die jeweils mit mindestens einer Wellungskante bzw. -scheitel (ridge) in einer die Radial- und Axialrichtung dieses Korbs einschließenden Ebene gewellt

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sind. Mit anderen Worten: die einzelnen Stäbe 9 sind um den Umfang des Korbes herum Jeweils gleich weit voneinander entfernt, so daß ihre Wellungskanten gemäß Fig. 2 radial angeordnet sind und das Profil der verschiedenen, miteinander verbundenen Stäbe einen wellenförmigen bzw. eingeschnürten zylindrischen Korb festlegt.

Die Stäbe 9 sind am einen Ende z.B. durch Schweißen o.dgl. über ein Ringglied 12 fest mit der oberen Abdeckung 5 verbunden. Eine Schlauchkupplung 11 mit einer Durchgangsbohrung 19 zur Durchführung des Kabels 7 ist mit einem biegsamen Schlauch 13 verbunden, durch den das Kabel 7 zu dessen Schutz hindurchgeführt ist. Der Schlauch 13 führt dabei zu einer nicht dargestellten, äußeren Stromquelle. Die Stäbe 9 sind so ausgebildet, daß unter im voraus erfolgender Bestimmung ihres Durchmessers und ihrer Zahl eine ausreichende mechanische Festigkeit zur Aufnahme der Schwingungskräfte des Maschinenkörpers 1 und der Gegenwirkkraft beim Einführen des Geräts in den Beton gewährleistet wird. Dabei werden einen kreisförmigen oder einen rechteckigen Querschnitt besitzende Stäbe aus dem entsprechenden Werkstoff, wie Federstahl, mit einer vorbestimmten Krümmung entsprechend den Eigenschaften des Rüttlers so gebogen, daß sie in Form eines zylindrischen Korbes als schwingungsdämpfende Kupplung zu wirken vermögen.

Bei der eben beschriebenen Ausführungsform führt eine Bedienungsperson den Rüttler, indem sie das Gerät im Bereich der Schlauchkupplung 11 festhält. Nahezu die gesamten Schwingungen eines solchen Rüttlers treten in Radialrichtung auf, wobei sie durch die einzelnen Stäbe 9 absorbiert werden, die als in Radial-ichtung elastischer Schwingungsdämpferkörper wirken. Der aus den gemäß Fig. 2 angeordneten Stäben 9 bestehende zylindrische Korb wirkt somit in allen Radialrichtungen, d.h. über 360°, als Schwingungsdämpfer.

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Bei einer mit der schwingungsdämpfenden Kupplung gemäß der Erfindung ausgestatteten Schwingungsmaschine wird also die Schwingung, die anderenfalls vom Maschinenkörper oder -gehäuse auf die den Handgriff bildende Schlauchkupplung 11 übertragen werden würde, in ausreichendem Maß gedämpft. Weder die den Handgriff festhaltende Bedienungsperson, noch der biegsame Schlauch werden dabei den heftigen, aufeinanderfolgenden Schwingungen ausgesetzt, so daß die Möglichkeit für eine Belästigung der Bedienungsperson oder für eine frühzeitige Materialermüdung weitgehend ausgeschaltet wird.

Fig. 3 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen Betonrüttler oder -stampfer anderer Bauart. Dabei besitzt die schwingungsdämpfende Kupplung 8¹ in Form einer Anzahl von Stäben 9 gegenüber den Stäben der Kupplung 8 gemäß Fig. 1 und 2 eine zusätzliche Wellungskante bzw. WellungsScheitel. Der Rüttler weist dabei einen Kopfteil 15 mit einer Griffstange 14,14· zum Halten und Führen des Geräts auf. Das eine Ende der Griffstange 14 ist über eine metallene Schutzhülse 16 mit einem biegsamen Schlauch 13 verbunden, und das Kabel 17 ist von außerhalb der schwingungsdämpfenden Kupplung 8' über einen im Kopfteil 15 vorgesehenen dreipoligen Schalter 17 in den Maschinenkörper hineingeführt. Bei dieser Ausführungsform erfaßt die Bedienungsperson die Griffstange 14, 14^!, wobei der Rüttler durch Betätigung des Knopfes 18 des Schalters 17 in Gang setzbar ist. Die im Maschinenkörper erzeugten, dauernden Schwingungen erreichen dabei den Kopfteil 15 nicht, weil sie durch die schwingungsdämpfende Kupplung 8¹ in ausreichendem Maße absorbiert bzw« gedämpft werden. Infolgedessen werden weder die die Griffstange 14, 14* haltende Bedienungsperson noch der biegsame Schlauch 13 durch die heftigen Schwingungen belastet, so daß auch keine Materialermüdung auftritt.

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Wie vorstehend erläutert, werden mit der erfindungsgemäß als zylindrischer Korb aus einer Anzahl von Stäben ausgeführten schwingungsdämpfenden Kupplung die im Maschinenkörper oder -gehäuse auftretenden, ständigen heftigen Schwingungen wirksam gedämpft. Dadurch werden ein Ermüdungsbruch des biegsamen Schlauches oder ein Nachgeben des mit dem Maschinenkörper verbundenen Gummielements verhindert und die Schwingungen, denen die Bedienungsperson ausgesetzt ist, zum Schütze ihrer Gesundheit gedämpft. Die Erfindung bietet folglich bei einfacher Konstruktion einen großen v/irtschaftlichen Nutzwert.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine schwingungsdämpfende Vorrichtung bzw. Kupplung in Form einer Vielzahl von wellenförmig ausgebildeten federnden Stäben geschaffen, die unter Bildung eines zylindrischen Korbes zur Verbindung eines mit einer Antriebskraftquelle versehenen Maschinenkörpers oder -gehäuses und eines Handgriffs zum Führen des Geräts miteinander verbunden sind, V/enn dieser Schwingungsdämpfer in ein tragbares, im Betrieb heftige Schwingungen erzeugendes Gerät, etwa in einen Betonrüttler oder -stampfer oder in eine Kettensäge, eingebaut wird, schützt er die Bedienungsperson vor den durch die Schwingungen hervorgerufenen, unerwünschten Auswirkungen auf deren Gesundheit bei gleichzeitiger wirkungsvoller Verhinderung von Schäden am Maschinenkörper, insbesondere am Anschlußteil für das Stromkabel o.dgl.

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Claims

1J Schwingungsdämpfende Vorrichtung bzw. Kupplung für einen eine Schwingungsquelle enthaltenden Körper bzw. ein Gehäuse eines tragbaren Geräts, in dessen Betrieb heftige Schwingungen erzeugt werden und das eine Verbindung bzw. Kupplung zur Verbindung des Körpers bzw. Gehäuses mit einem Handgriff zum Führen des Geräts im Betrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (8) einen zylindrischen Korb in Form einer Vielzahl elastischer bzw. federnder Stäbe (9) bildet, die derart wellenförmig ausgebildet sind, daß mindestens eine Wellungskante bzw. ein Wellenscheitel in einer die Radial- und die Axialrichtung des zylindrischen Korbs einschließenden Ebene liegt, und die so angeordnet sind, daß die ¥ellungskanten in Radialrichtung abstehen, und daß die Stäbe (9) an ihren Enden am Maschinenkörper bzw. -gehäuse (1) bzw. am Handgriff (13; 14, 14') befestigt sind.

2. Vorrichtung bzw. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kupplung bildende zylindrische Korb an beiden Enden mit Ringgliedern (5, 12) versehen ist und daß die gegenüberliegenden Enden der Stäbe jeweils an einem der beiden Ringglieder befestigt sind, wobei die innere Bohrung der Ringglieder und der zylindrische Korb eine Durchgangsbohrung für einen Schlauch o.dgl. bilden.

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ORIGINAL INSPECTED