DE3223367A1 - Mit einer vibrationsdaempfung versehenes schlagwerkzeug - Google Patents

Description

-ι.

' Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt/Main Staufenstraße

Anm. s

Atlas Copco AB Nacka / Schweden

Patentanmeldung

Titel:

Mit einer Vibrationsdämpfung versehenes Schlagwerkzeug

AT 9180 / 22.6.1982

- J-

Mit einer Vibrationsdämpfung versehenes Schlagwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein mit einer Vibrationsdämpfung versehenes , tragbares Schlagwerkzeug mit einem Schlagmotor und einem länglichen Werkzeugeinsatz mit Arbeitsspitze, an dessen Schaft der Schlagmotor angreift.

Wenn man mit einem derartigen Schlagwerkzeug unter einem spitzen Winkel eine Arbeitsfläche bearbeitet, wie dies z.B. der Fall ist, wenn man mit einem Meißel Schweißnähte bearbeitet, treten am Werkzeug Drehschwingungen auf. Dies liegt daran, daß die in Längsrichtung wirkenden Schlagkräfte an der Arbeitsspitze des Werkzeugeinsatzes teilweise in Querkräfte verwandelt werden. Diese in Querrichtung wirkenden Schlagkräfte bewegen die Arbeitsspitze in der Querrichtung und führen dazu, daß das gesamte Schlagwerkzeug eine Drehschwingung um sein Drehzentrum ausführt. Die hin- und hergehende Drehbewegung des Schlagwerkzeugs hat die Frequenz des Arbeitszyklus und verursacht eine sehr störende Vibration. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vibrationen ganz wesentlich zu verringern.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugeinsatz wenigstens in einer bestimmten Richtung quer zur Schlagrichtung eine derart kleine Federkonstante hat, daß die Arbeitsspitze in dieser bestimmten Richtung elastisch nachgeben und dadurch die Querkomponenten der Schlagkräfte absorbieren kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schlagwerkzeug in schräger Arbeitshaltung mit Bezug auf eine zu bearbeitende Fläche;

Fig. 2 den vorderen Teil des Arbeitswerkzeugs nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 bei um 90° um seine Längsachse gedrehtem Werkzeug;

Flg. 4 eine schematische Darstellung der Bewegungen der Arbeitsspitze des Werkzeugeinsatzes während eines Arbeitszyklus.

Das in der Zeichnung gezeigte Schlagwerkzeug wird pneumatisch betrieben und hat ein Gehäuse 10, in dem ein Kolben 11 hin- und hergehend geführt ist. Am hinteren Ende des Gehäuses 10 ist ein Anschluß 12 für einen Druckluftschlauch vorgesehen. Die Druckluftzufuhr zum Schlagwerkzeug wird durch ein nicht gezeigtes Drosselventil gesteuert, welches durch einen Hebel 13 betätigt wird.

Der hin- und hergehende Schlagmechanismus des gezeigten Werkzeugs bildet nicht Teil der Erfindung und braucht deshalb nicht in seinen Einzelheiten beschrieben werden. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die vorliegende Erfindung nur bei mit einer Vibrationsdämpfung versehenen Schlagwerkzeugen sinnvoll ist, weil sonst die Vibrationen in Längsrichtung dominieren und die mittels der Erfindung zu erzielende Dämpfung der Drehschwingungen bedeutungslos werden lassen.

Ein mit einer Vibrationsdämpfung versehener Schlagmechanismus für ein erfindungsgemäßes Werkzeug ist z.B. in der US-Patentanmeldung Nr. 134 761 beschrieben.

Der hin- und hergehende Kolben 11 ist an seinem vorderen Ende mit einem axialen Schlitz 15 versehen, um darin das hintere Ende des mit 16 bezeichneten Schafts eines Werkzeugeinsatzes 17 aufzunehmen. Der Werkzeugeinsatz ist ein Meißel mit rechteckigem Querschnitt, der mit seinem hinteren Ende am Grund des Schlitzes 15 im Kolben 11 anliegt. Die Schneidkante des Meißels 17 wird durch einen Wolframkarbideinsatz 18 gebildet. An seinem vorderen Ende hat der Kolben 11 eine äußere konische Oberfläche 19, die mit einer passenden inneren konischen Fläche 20 einer zylindrischen Spannbüchse 21 zusammenwirkt. Letztere wird auf das vordere

AT 9180 / 22.6.1982

Ende des Kolbens 11 aufgeschraubt, wobei die beiden konischen Flächen 19/ 20 zur gegenseitigen Anlage kommen. Wenn die Spannbüchse 21 am Kolben 11 festgeschraubt wird, wird der Meißel 17 im Schlitz 15 geklemmt.

An seinem vorderen Ende ist das Gehäuse 10 mit einer zentralen öffnung 22 versehen, die eine Büchse 23 trägt, in der die äußere Fläche der Spannbüchse 21 geführt ist. Letztere hat somit die doppelte Funktion, den Meißel 17 mit dem Kolben 11 zu verbinden und als Lager zwischen dem Kolben und dem Gehäuse 10 zu dienen.

Eine Schraubenfeder 26 ist zwischen einer inneren Schulter 24 im vorderen Teil des Gehäuses 10 und einer entgegengesetzt gerichteten Schulter 25 am Kolben 11 eingespannt, um auf diesen eine rückwärts gerichtete Kraft auszuüben. In Fig. 1 ist das Schlagwerkzeug in seiner Arbeitshaltung relativ zu einem Werkstück gezeigt. Dabei wird das Werkzeug unter einem spitzen Winkel zu der zu bearbeitenden Fläche gehalten, und das vordere Ende des Meißels 17 gleitet bei jedem hin- und hergehenden Arbeitszyklus eine gewisse Strecke längs der zu bearbeitenden Fläche. Diese Gleitbewegung ist in Fig. 1 dadurch angedeutet, daß das vordere Ende des Meißels in einer seitlich ausgelenkten Stellung gestrichelt gezeichnet ist.

In Fig. 4 ist der Bewegungsablauf der Arbeitsspitze des Meißels 17 schematisch dargestellt. Dabei bezeichnet A die Ausgangsposition des Meißels und B dessen äußerste Position am Ende eines Arbeitshubs. Bei C trifft die Arbeitsspitze auf das Werkstück, und wegen des spitzen Winkels zwischen der Schlagrichtung und dor zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks gleitet die Schneidkante die Strecke D seitlich. Dies ist die Amplitude der die Vibration erzeugenden Bewegung, welche die Tendenz hat, das gesamte Schlagwerkzeug intermittierend um sein Drehzentrum Y zu drehen. In Fig.1 ist diese auf das Schlagwerkzeug übertragene Vibrationsbewegung durch Pfeile angedeutet.

Um zu verhindern, daß die Querbewegung der Meißelspitze auf das Gehäuse 10 des Schlagwerkzeugs übertragen wird und Drehschwingungen erzeugt/ hat das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug einen Meißel,

dessen Federkonstante ausreichend klein ist, daß das vordere Ende des Meißels elastisch seitlich ausgelenkt wird, ohne daß davon das Gehäuse des Schlagwerkzeugs beeinflußt wird. Die Federkonstante muß wenigstens in der Richtung quer zur Schneidkante des Meißels 17 in dem genannten Maße ausreichend klein sein.

Das erfindungsgemäße Vibrationsdämpfungssystem basiert somit auf einem Masse-Feder-System, bei dem der Meißel selbst die Feder darstellt und die Masse im wesentlichen, durch die Masse des Schlagmotors und des Gehäuses 10 des Schlagwerkzeugs gebildet wird. Die Federkonstante des Meißels hat große Bedeutung für das Ergebnis der Vibrationsdämpfung. Die Federkonstante des Meißels muß im Verhältnis zur Masse des Werkzeugs so gewählt werden, daß die Resonanzfrequenz des Werkzeugs beträchtlich kleiner ist als die Schlagfrequenz des Schlagmotors, welche mit der Frequenz der die drehschwingende Vibration erzeugenden Bewegung der Meißelspitze übereinstimmt. Die Resonanzfrequenz des Systems wird nach folgender Formel bestimmts

=v /k

wobei bedeuten

J = das Trägheitsmoment des Werkzeugs mit Bezug auf Y k = die Federkonstante des Meißels und

a = der Abstand zwischen der Schneidkante des

Meißels und dem Drehzentrum Y des Werkzeugs.

In der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung ist ein Schlagwerkzeug beschrieben, bei welchem der Meißel fest mit dem hin- und hergehenden Kolben 11 des Schlagmotors verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von Energieübertragung zwischen Schlagmechanismus und Meißel beschränkt. Sie eignet sich vielmehr auch für Schlagwerkzeuge, bei denen ein Hammerkolben so angeordnet ist, daß er direkt oder indirekt Schläge auf das hintere Ende des Meißels ausübt.

AT 9180 / 22.6.1982

32233*7

Bei dem beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Meißel einen abgeflachten rechteckigen Querschnitt. In einigen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, andere Arten von Meißeln zu benutzen, bei denen die elastische Nachgiebigkeit nicht nur in einer Richtung besteht. Dann kann der Meißel z.B. auch einen quadratischen oder kreisrunden Querschnitt haben, und zwar abhängig jeweils von der speziellen Arbeitsaufgabe, die mit dem Schlagwerkzeug auszuführen ist. Wenn z.B. zwischen zwei im rechten Winkel aneinandergrenzenden Teilen eine Schweißnaht bearbeitet werden soll, ist ein Meißel mit kreisrundem Schaftquerschnitt vorzuziehen, weil dieser elastische Eigenschaften hat, die es gestatten, Vibrationserzeugende Gleitbewegungen der Schneidkante des Meißels in mehr als einer Querrichtung zu absorbieren.

L e e r s e i t e

Claims (1)

1. 3223Ä7

   Patentansprüche

   Mit einer Vibrationsdämpfung versehenes, tragbares Schlagwerkzeug mit einem Schlagmotor und einem länglichen Werkzeugeinsatz mit Arbeitsspitze, an dessen Schaft der Schlagmotor angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinsatz (17) wenigstens in einer bestimmten Richtung quer zur Schlagrichtung eine derart kleine Federkonstante hat, daß die Arbeitsspitze (18) in dieser bestimmten Richtung elastisch nachgeben und dadurch die Querkomponenten der Schlagkräfte absorbieren kann.

   Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich an der Arbeitsspitze (18) eine Schneidkante im wesentlichen quer zu der bestimmten Richtung erstreckt.

   Schlagwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k enn ζ e i c hne t, daß der Werkzeugeinsatz (17) zur Gewinnung einer kleinen Federkonstante in einer bestimmten Richtung mit einem abgeflachten Querschnitt versehen ist.

   4. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinsatz (17) einen quadratischen Querschnitt hat.

   5. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinsatz (17) einen kreisrunden Querschnitt hat»

   AT 91RO / ο ο