DE2204160A1

DE2204160A1 - Pneumatisches Schlaggerät

Info

Publication number: DE2204160A1
Application number: DE19722204160
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl.-Ing. Roztoky Krivoklatu; Lada Mirko Dipl.-Ing. Prag; Koudelka (Tschechoslowakei)
Original assignee: Narzadi, N.P., Prag
Priority date: 1971-02-01
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1972-08-10
Also published as: US3788404A; DD95535A5; AT330698B; GB1361944A; ATA73772A; DE2204160B2; CS149009B1; DE2204160C3; SE366239B; CA944228A

Description

Dip:· HT

M Qnchori -1., _;.:.:..JciLie. 10

233-18.233P(18.234H) 28. 1. 1972

Naradi. narodni podnik. P r a h a (CSSR)

Pneumatisches Schlaggerät

Die Erfindung betrifft eine Ausbildung eines pneumatischen Schlaggerätes, die das Problem der Herabsetzung von Vibrationen löst, die auf den Handgriff des Gerätes während des Betriebes übertragen werden.

Pneumatische Schlaggeräte weisen eine gewisse Beschleunigung der Schwingungsbewegung im ganzen Bereich
der meßbaren Schwingungen auf, was eine Folge des Grundprinzips ihrer Wirkungsweise und Ausbildung ist. Die Ursache des Schwingens ist die Kolbenbewegung im' Arbeitszylinder durch Wirkung von Druckluft, der Anschlag des Kolbens gegen das Arbeitswerkzeug, der Anschlag des Bundringes oder der Stirnwand des Arbeitswerkzeuges an den Werkzeugkörper, die Bewegung des Verteilungsorgans,welches

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das Druckmedium in den Arbeitszylinder zuführt und eine Reihe weiterer Faktoren. Die einzelnen Wirkungen beeinflussen einander, sie kombinieren sich, und das Ergebnis sind Vibrationen, die für den Werktätigen vom hygienischen Standpunkt unerwünscht sind.

Als Vibration des Werkzeuges wird allgemein der ganze Bereich mechanischer Schwingungen am pneumatischen Schlaggerät und seinen Teilen verstanden, ob dies schon die sogenannten Rückschläge sind, die durch die Erregerkraft verursacht sind oder ein Schwingen mit einer Schwingungszahl, die noch meßbar ist und ordnungsgemäß Zehntausende von Schwingungen in der Sekunde betragen kann» Das Schwingen mit verschiedenen Schwingungszahlen hat auf den Bedienenden einen verschiedenen Einfluß, der durch die Fähigkeit der verschiedenen Gewebe des menschlichen Organismus gegeben ist, diese Schwingungen zu übertragen und zu dämpfen. Wie weit eine gewisse Schwingungszahl fähig ist, die Gesundheit des Bedienenden zu beeinträchtigen, kann aus medizinischen Vorschriften entnommen werden, welche die Pegel der Beschleunigungsgrenze für jede Schwingungszahl oder für jeden Schwingungsbereich angeben, die noch zulässig sind. Gemäß diesen hygienischen Vorschriften sind die niedrigsten Schwingungszahlen die gefährlichsten j Schwingungszahlen, die höher sind als der mittlere Oktavenbereich 1000 Hz, werden nicht mehr auf den menschlichen Organismus übertragen und werden von hygienischen Vorschriften nicht erwähnt. Es sind somit vom hygienischen Standpunkt für die Beurteilung, ob das gegebene Gerät geeignet oder schädlich ist, die Schwingungszahlen bis zum mittleren Oktavenbereich 1000 Hz ausschlaggebend.

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Es sind derzeit verschiedene Konstruktionen pneumatischer Schlaggeräte und deren Teile bekannt, vor allem deren Handgriffe, die den Zweck haben, die Vibrationen des Gerätes herabzusetzen oder deren Übertragen auf den Bedienenden zu verhüten. Es sind dies verschiedene Anordnungen der Abfederung des Handgriffes gegenüber dem eigentlichen Mantel des Gerätes. Dieses Abfedern wird durch verschiedene Arten von Federn, elastischem Material-Luftpolster und Kombinationen einzelner Elemente erzielt, bis zu Handgriffen aus elastischem Material und dergleichen..

Alle diese bekannten Verfahren verringern Vibrationen überwiegend im Bereich der hohen Schwingungszahlen oberhalb des Bereiches, der durch hygienische Vorschriften erfaßt wird, das heißt, sie sind fähig, Vibrationen zu dämpfen, die für die Gesundheitsgefährdung des Bedienenden keine wesentliche Bedeutung haben. Der Bereich der gefährlichsten niedrigen Schwingungszahlen wird jedoch in allen Fällen sehr wenig oder überhaupt nicht beeinflußt. Der Beitrag aller derzeit bekannter Lösungen dieser Art ist deshalb problematisch, oft unter Anwendung derzeitiger Meßanordnungen und Meß- und Auswertungsmethoden nicht nachweisbar. Es kann allgemein zusammengefaßt werden, daß bestehende bekannte Systeme zum Herabsetzen von Vibrationen an den Greifteilen, das ist am Handgriff des pneumatischen Schlaggerätes, nicht effektiv wirksam sind.

Die erwähnten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung des pneumatischen Schlaggerätes behoben, die darin beruht, daß der Arbeitszylinder als Dilatationszylinder ausgebildet ist und aus einem Reaktionselement

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und einem Führungselement besteht, die gleichachsig verschiebbar in einem Körper gelagert sind, gegenüber welchem sowohl das Reaktionselement als auch das Führungselement in axialer Richtung selbständig jeweils mittels wenigstens eines vorgespannten Elementes abgefedert sind, wobei der Handgriff mit dem angeschlossenen Mantel gegenüber dem Körper verschiebbar gelagert und in axialer Richtung mittels wenigstens eines vorgespannten elastischen Elementes abgefedert ist. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der zwischen der Stirnwand des Reaktionsgliedes und der Stirnwand des Handgriffes ein Dämpfraum vorgesehen ist.

Durch die erfindungsgemäöe Anordnung des pneumatischen Schlaggerätes entsteht ein kombiniertes Schwingungssystem, das mathematisch am besten mittels einer selbsttätigen Rechenmaschine untersucht werden kann, mittels der die Abhängigkeit zwischen der Steifheit der einzelnen elastischen Elemente und den Massen der einzelnen schwingenden Teile so bestimmt werden kann, daß die resultierende Beschleunigung der Schwingungsbewegung am Handgriff des pneumatischen Schlaggerätes im ganzen Schwingungsbereich, der durch hygienische Normen bestimmt ist, minimal bleibt. Im Vergleich mit bestehenden Verfahren zum Herabsetzen der Schwingungen, bei denen lediglich das Bestreben vorliegt, die Folgen einer ungeeigneten Konstruktion des Gerätes zu beheben, beschränkt die erfindungsgemäße Anordnung das Entstehen der Schwingungen durch eine neue Konstruktion des pneumatischen Schlaggerätes.

Das Ausbilden des Arbeitszylinders als Dilatationseinheit und das Abfedern seiner Teile hat zur Folge, daß

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sowohl die durch Einwirkung des Druckmediums auf den Arbeitszylinder entstehende Kraft, als auch die Rückschläge des Arbeitswerkzeuges auf den Körper, nicht in voller Wucht übertragen werden. Eine weitere Dämpfung wird durch ein Abfedern des Handgriffes gegenüber dem Körper erzielt. Der Mantel und der mit ihm verbundene Handgriff werden somit durch eine wesentlich geringere Kraft zum Schwingen gebracht, was als Folge ein Herabsetzen des Beschleunigungspegels in dem durch hygienische Normen definierten Schwingungsbereich ergibt. Das Herabsetzen des Beschleunigungspegels der Schwingungen in diesem Bereich verringert wesentlich Berufskrankheiten, wie z. B₀ Vasoneurose und Gelenkerkrankungen. Durch Herabsetzen der Vibrationen am eigentlichen Werkzeug wird es möglich, das Anwenden ungeeigneter und die Arbeit unangenehm gestaltender persönlicher Schutzmittel zu erübrigen, deren Beitrag oft problematisch ist.

Außer einem Herabsetzen der Vibrationen hat die erfindungsgemäße Ausbildung des pneumatischen Schlaggerätes eine weitere günstige Folge? Durch elastisches Lagern einzelner Teile und Baugruppen wird ein besserer Kontakt des Arbeitswerkzeuges mit dem Gestein erzielt. Bei jedem Kolbenhub wird so alle Energie auf das Gestein übertragen und zu nützlicher Arbeit umgewandelt, im Unterschied zu anderen Lösungen, bei denen wegen der großen Beschleunigung der Schwingungsbewegung des ganzen Gerätes nur ein Teil der Schlagenergie für Nutzarbeit ausgenutzt und ein Teil der Schlagenergie überhaupt nicht ausgenutzt wurde, was durch das Zurückspringen des Werkzeuges bedingt war. Das Herabsetzen der Vibrationen eines Gerätes, das gemäß vor-

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liegender Erfindung ausgebildet ist, ermöglicht es, die
nötige Andrückkraft auf das pneumatische Schlagwerkzeug
bei vollkommenem Kontakt des Arbeitswerkzeuges bei wesentlich verringerter physischer Ermüdung des Werktätigen zu
erzielen. Der Arbeiter ist somit fähig, eine volle Leistung während einer längeren Zeitspanne zu geben als mit bestehenden Geräten. Durch Herabsetzung der Vibrationen des Handgriffes wird gleichzeitig auch die Lebensdauer der mit dem Handgriff verbundenen Bestandteile erhöht und Anforderungen an deren Abmessungen herabgesetzt, was erlaubt, das Gesamtgewicht des Gerätes zu verringern.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemMßen pneumatischen Schlaggerätes ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, in der zeigen?

Fig. 1 eine allgemeine schematische Darstellung eines pneumatischen Schlaggerätes;

Fig. 2 ein Beispiel eines pneumatischen Schlaghammers in Teil schnitt entlang dessen Längsachse.

Der Arbeitszylinder 1 ist als Dilatationszylinder ausgeführt und besteht aus einem Reaktionseleraent 2 und einem Führungselement 3· Im Arbeitszylinder 1 ist ein Kolben 4
verschiebbar gelagert. Das Reaktionselement 2 und das Führungselement 3 sind im Körper 8 verschiebbar gelagert. Jedes dieser Elemente ist gegenüber dem Körper 8 in Axialrichtung selbständig durch vorgespannte Federn 9 und 10 ab-

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gefedert. Der Körper 8 ist in einem Mantel 5 gelagert und gegen diesen in Axialrichtung durch eine vorgespannte Feder 11 abgefedert. Der Mantel ist mit einem Handgriff 6 versehen. Zwischen dem Führungselement 3 und dem Körper 8 ist ein Dicht- oder Sitzring 12 vorgesehen und zwischen dem Körper 3 und dem Mantel 5 ein Dicht- oder Sitzring 13° Das Führungselement 3 besitzt in seinem Unterteil ein äußeres Gewinde für ein Ansatzstück 16 und begrenzt zusammen mit dem Dicht- oder Sitzring 1^ den Hub des Arbeitswerkzeuges 7t welches verschiebbar im Führungselement 3 und im Ansatzstück 16 gelagert ist. Vorgespannte Federn 9» 10, 11 wirken so, daß im Ruhezustand zwischen der Stirnwand des Reaktionselementes 2 und der Stirnwand der im Mantel 5 ausgebildeten Höhlung ein Dämpfungsraum 15 entsteht.

Druckluft wird über ein nicht gezeichnetes Verteilerorgan und nicht gezeichnete Kanäle abwechselnd in den Oberteil des im Reaktionselement 2 ausgebildeten Raumes des Arbeitszylinders 1 und in den Unterteil des im Führungselement 3 ausgebildeten Raumes zugeführt. So wird eine geradlinige Kehrbewegung des Kolbens h im Arbeitszylinder 1 erregt. Falls der Kolben h sich in der oberen Grenzlage befindet, und falls der obere Teil des Arbeitszylinders 1 mit Druckluft gefüllt wird, übt die Druckluft einen Druck auf den Kolben h aus und erteilt ihm eine Bewegung gegen die untere Grenzlage. Gleichzeitig entsteht jedoch eine Kraft F. entgegengesetzter Richtung, die auf das Reaktionselement 2 wirkt. In der unteren Grenzlage stößt der Kolben h auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7· Durch Wirkung des Verteilerorgans wird nun Druckluft unterhalb des Kolbens h eingeführt, der beginnt, sich gegen die obere Grenz-

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lage zu bewegen. Gleichzeitig entsteht eine Kraft F entgegengesetzter Richtung, die auf das Führungselement 3 und auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 wirkt.

Bei Arbeit des pneumatischen Schlagwerkzeuges entstehen so im Arbeitszylinder 1 periodisch Luftdruckänderungen, wodurch periodische Erregerkräfte F, und F entstehen,

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die auf das Reaktionselement 2 und das Führungselement 3 wirken. Die Kraft F, wird jedoch auf den Körper 8 in ihrer ganzen Größe durch Wirkung der Feder 9 nicht übertragen. Auf den Körper 8 wirkt somit eine kleinere Kraft F , deren Größe von der gegenseitigen Lage des Reaktionselementes 2 und des Körpers 8 abhängt, ferner von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 9 und von der Schwingungsfrequenz. Die auf die Stirnwand des Arbeitswerkzeuges 7 und das Führungselement 3 wirkende Kraft wird auf das Gestein übertragen. Das Arbeitswerkzeug 7 prallt nach dem Schlag des Kolbens k und nach Übergabe eines Teiles der Energie an das Gestein von diesem mit gewisser Beschleunigung in entgegengesetztem Sinn ab. So kommt es zu einer Deformation der Feder 10 und zu einem Entstehen einer Kraft F , deren Teil auf den Körper 8 übertragen wird. Der Körper gerät so in Schwingungen durch Erregerkräfte F und F . Auf den Mantel 5 und den mit ihm verbundenen Handgriff 6 wird so die Kraft F übertragen, die dem Ausschlag des Körpers 8 gegenüber dem Mantel 5 proportional ist und von der Steifheit und vom Dämpfungskoeffizient der Feder 11 und von der Schwingungsfrequenz abhängt. Die resultierende Schwingungsbewegung des Handgriffes 6 hängt so von der Größe der Kraft F und der Impedanz der Hand des Bedienenden ab. Es ist möglich, mathematisch zu bestimmen,

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für welche Werte der einzelnen Schwingungselemente und für welche Federsteifheiten die auf den Handgriff 6 wirkende Kraft F und so auch die Beschleunigung des Handgriffes 6 minimal sein wird.

Das Prinzip der Konstruktion des erfindungsgemäßen pneumatischen Schlaggerätes kann für alle Schlagwerkzeuge mit geradliniger Kehrbewegung des Kolbens Verwendung finden, die durch ein geeignetes Druckmedium angetrieben werden.

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Claims

Patentansprüche

1y Pneumatisches Schlaggerät, bestehend aus einem Arbeitszylinder, in welchem ein Kolben verschiebbar gelagert ist, einem Verteilerorgan des Druckmediums, einem mit einem Handgriff versehenen Mantel und einem Arbeitswerkzeug, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitszylinder (i) als Dilatationszylinder ausgebildet ist und
aus einem Reaktionselement ("2) und einem Führungselement
(3) besteht, die gleichachsig verschiebbar in einem Körper (8) gelagert sind, gegenüber welchem sowohl das Reaktionselement (2) als auch das Führungselement (3) in axialer
Richtung selbständig jeweils mittels wenigstens eines vorgespannten elastischen Elementes (9 bzw. 10) abgefedert
sind, wobei der Handgriff (6) mit dem angeschlossenen Mantel (5) gegenüber dem Körper (8) verschiebbar gelagert und in axialer Richtung mittels wenigstens eines vorgespannten elastischen Elementes (11) abgefedert ist.
2. Pneumatisches Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnwand des Reaktionselementes (2) und der Stirnwand des Handgriffes (6) ein
Dämpfungsraum (i5) vorgesehen ist.

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