DK164650B

DK164650B - DEVICE WITH A VIBRATION-INJURING HANDLE FOR A WORKING MACHINE

Info

Publication number: DK164650B
Application number: DK199684A
Authority: DK
Inventors: Roland Andersson
Original assignee: Roland Andersson
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1984-04-18
Publication date: 1992-07-27
Also published as: GB8407207D0; GB2138348B; FI841098A0; GB2138348A; DK199684A; SE8302281D0; DK199684D0; NO157090B; DE3415255A1; NO841446L; SE8302281L; NO157090C; FI841098A; DE3415255C2; SE438280B; DK164650C; JPS59196176A

Description

iin

DK 164650 BDK 164650 B

Opfindelsen angår en anordning ved et vibrationsdæmpende håndtag til en arbejdsmaskine, f.eks. en boremaskine eller en tømmerhuggemaskine, som under drift frembringer vibrationer, hvilket håndtag er beregnet til at fastgøres 5 på en med maskinens hus forenet tap ved hjælp af et muf-feelement i form af en hulcylinder af gummi, hvis længde er mindre end håndtagets længde, hvor muffeelementet med sin indvendige flade er direkte eller indirekte fast forbundet med tappen og med sin udvendige flade er direkte 10 eller indirekte fast forbundet med håndtagets indvendige cylindriske overflade, og hvor muffeelementet har en sådan tykkelse og stivhed, at håndtaget kan svinge inden for en vinkel på begge sider af en central referencelinie gennem tappen svarende til den til håndtaget og arbejds-15 maskinen tilførte statiske trykkraft og arbejdsmaskinens dynamiske vibrationskraft.The invention relates to a device by means of a vibration damping handle for a working machine, e.g. a drill or lumber chopper which produces vibrations during operation, which handle is intended to be secured to a pin connected to the housing of the machine by means of a sleeve feel element in the form of a rubber hollow cylinder whose length is less than the length of the handle, the sleeve member having its inner surface directly or indirectly fixed to the pin and with its outer surface being directly or indirectly fixed to the inner cylindrical surface of the handle, and the sleeve member having such thickness and stiffness that the handle can pivot within an angle on both sides of a central reference line through the pin corresponding to the static compressive force applied to the handle and the working machine and the dynamic vibrating force of the working machine.

Et væsentligt problem ved maskiner, som frembringer vibrationer, der gennem håndtag overføres til operatøren, 20 er såkaldte hvide hænder, forårsaget af vibrationerne, og som viser sig ved forringet blodcirkulation og i visse fald også beskadiger kapillarkar i operatørens hænder.A major problem of machines which produce vibrations transmitted by hand to the operator 20 are so-called white hands, caused by the vibrations, and which appear by impaired blood circulation and, in some cases, also damage capillary vessels in the operator's hands.

Som vibrationsdæmpende organer anvendes sædvanligvis gummimuffer eller af gummi opbyggede legemer, som er anbragt 25 mellem fra maskinen udskydende, faste aksler og en omgivende håndgrebsmuffe. Så længe man kun behøver at tage hensyn til høje frekvenser, fungerer sådanne gummidæmpere forholdsvis tilfredsstillende, men ved frekvenser, som ligger under 5000-7000 Hz, bliver dæmpningseffekten util-30 fredsstillende, selv ved meget tykke og bløde gummielementer .As anti-vibration means, rubber sleeves or rubber-built bodies are usually used, which are arranged between fixed projectile shafts and a surrounding handle sleeve. As long as only high frequencies need to be taken into account, such rubber dampers function relatively satisfactorily, but at frequencies below 5000-7000 Hz, the damping effect becomes unsatisfactory even with very thick and soft rubber elements.

Det er derfor formålet med opfindelsen at tilvejebringe en anordning af den i indledningen nævnte art, som selv 35 ved lavfrekvente vibrationer tilvejebringer en væsentlig dæmpning. Opfindelsen baseres på den egenskab ved gummi, hvormed der her sigtes til såvel naturgummi som syntetiskIt is therefore the object of the invention to provide a device of the kind mentioned in the preamble which, even at low frequency vibrations, provides substantial damping. The invention is based on the property of rubber which is used here to refer to both natural rubber and synthetic

DK 164650 BDK 164650 B

2 gummi eller blandinger af naturgummi og syntetisk gummi, at en længdeforandring ved gummiet bliver proportionalt større, når gummiet udsættes for trækkræfter, end når det udsættes for trykkræfter, og at overgangen mellem tryk-5 kraft og trækkraft i et parti af det anvendte gummilegeme (momentpunktet) altid ligger mellem den maskine, hvortil håndtaget er tilsluttet, og håndtagets midtpunkt.2 rubber or mixtures of natural rubber and synthetic rubber, that a change in length at the rubber becomes proportionally greater when the rubber is subjected to tensile forces than when subjected to compressive forces, and that the transition between compressive force and traction in a portion of the rubber body used ( the torque point) always lies between the machine to which the handle is connected and the center of the handle.

Dette formål opnås helt ifølge opfindelsen ved at indret-10 te et håndtag af den i indledningen nævnte art på en sådan måde, at muffeelementet har en sådan aksial længde, at det momentpunktsområde i muffeelementet, inden for hvilket veksling ved tilførsel af kræfter på håndtaget sker fra en trykspænding til en trækspænding, ligger mel-15 lem maskinhuset og håndtagets midtpunkt, at håndtaget har en aksial indre del, i hvilken muffeelementet indeholdes, og at håndtagets aksialt ydre, fra maskinen vendende del, som er indrettet til at omsluttes af en hånd, er afgrænset fra den indre del af en håndtagsansats, som hindrer 20 hånden at gribe rundt om den indre håndtagsdel, i hvilket muffeelementet findes.This object is fully achieved according to the invention by arranging a handle of the kind mentioned in the preamble in such a way that the sleeve element has an axial length such that the torque point area of the sleeve element within which exchange by application of force to the handle takes place from a compressive stress to a tensile stress, lies between the machine body and the center of the handle, that the handle has an axial inner portion in which the sleeve member is contained, and that the axial outer portion of the handle facing away from the machine is adapted to be enclosed by a hand. , is delimited from the inner portion of a handle assembly which prevents the hand from gripping around the inner handle portion in which the sleeve member is located.

Herved opnår man dels en meget væsentlig dæmpning, og dels at vibrationer udelukkende overføres som en vippebe-25 vægelse og ikke kan overføres direkte til nogen del af hånden, som omslutter gummimuffen.This results in a very substantial damping and, in part, that vibrations are transmitted exclusively as a rocking motion and cannot be transferred directly to any part of the hand which encloses the rubber sleeve.

Muffeelementet, som udgøres af et cylindrisk rør af gummi, er passende fastvulkaniseret til et indvendigt stål-30 rør, som i sin tur er fast forankret på maskinens akseltap og har et udvendigt stålrør, til hvilket den cylindriske kappeflade er fastvulkaniseret, hvilket udvendigt stålrør i sin tur er fast forenet med håndtagets indvendige cylindriske væg, f.eks. ved hjælp af en eller flere 35 bolte. Det er imidlertid også muligt at fastvulkanisere gummikappen direkte på akseltappen henholdsvis håndtagets cylindriske væg.The sleeve member, which is constituted by a cylindrical rubber tube, is suitably fixed vulcanized to an inner steel pipe, which in turn is fixedly anchored to the shaft of the machine and has an outer steel pipe to which the cylindrical casing surface is permanently vulcanized, its turn is firmly joined to the inner cylindrical wall of the handle, e.g. using one or more 35 bolts. However, it is also possible to solid vulcanize the rubber sheath directly on the shaft pin and the cylindrical wall of the handle, respectively.

DK 164650 BDK 164650 B

33

Som det senere vil blive beskrevet, 'vil gummielementet virke som en universalknude, i hvilken gummiet ved en given tilført kraft lettere udvides end komprimeres, hvorved amplituden ved vibrationer og stød fra maskinen ud-5 jævnes i væsentlig udstrækning og således ikke påvirker håndtaget.As will be described later, the rubber element will act as a universal knot in which the rubber at a given applied force is more easily expanded than compressed, thereby substantially equalizing the amplitude of vibrations and shocks from the machine and thus not affecting the handle.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken: 10 fig. 1 meget forenklet viser en arbejdsmaskine, f.eks. en slagboremaskine med to håndtag, fig. 2 skematisk viser en anordning ifølge opfindelsen 15 med ubelastet håndtag, fig. 3 viser et håndtag med et dæmpende muffeelement ifølge opfindelsen, 20 fig. 4 viser anordningen ifølge fig. 3 ved tilførsel af en trykkraft på håndtaget, fig. 5 viser anordningen ifølge fig. 4, når en stødkraft genereres af maskinen, og 25 fig. 6 viser en sammenligning mellem opfindelsen og kendte håndtag.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which: FIG. 1 very simplified shows a working machine, e.g. a two-handle impact drill, fig. 2 is a schematic representation of a device according to the invention 15 with unloaded handle; FIG. 3 shows a handle with a damping sleeve element according to the invention; FIG. 4 shows the device according to FIG. 3 by applying a compressive force to the handle; FIG. 5 shows the device according to FIG. 4 when a thrust is generated by the machine; and FIG. 6 shows a comparison between the invention and known handles.

Den i fig. 1 stærkt forenklet viste slagboremaskine 1 har 30 et maskinhus 2 indeholdende f.eks. en pneumatisk drivmotor, som driver et slagbor 3. På maskinhuset 2 findes to faste, udskydende akseltappe 4 henholdsvis 5, der her tænkes at være koaksiale og diametralt modsat hinanden. Akseltappene 4, 5 kan dog danne vinkel med hinanden og 35 behøver ikke at være diametralt modsatte. På hver akseltap 4, 5 er der anbragt et vibrationsdæmpende håndtag 6 henholdsvis 7. Fig. 2 anskueliggør nærmere det ene hånd-The FIG. 1, a highly simplified impact drill 1 has a machine housing 2 containing e.g. a pneumatic drive motor driving a impact drill 3. On the machine housing 2 there are two fixed, projecting shaft pins 4 and 5, respectively, which here are thought to be coaxial and diametrically opposed to each other. However, the shaft pins 4, 5 can be angled with each other and 35 need not be diametrically opposite. On each shaft pin 4, 5 a vibration damping handle 6 and 7 are respectively placed. 2 shows one hand more closely

DK 164650BDK 164650B

4 tag 7, som er identisk med håndtaget 6. Håndtagets 7 mod · maskinen 1 vendte endeparti 8 har en udboring med en cylindrisk indvendig væg 9, i hvilken der er indført et cylindrisk dæmpningselement 10, bestående af gummi. På 5 dæmpningselementets 10 udvendige cylindriske kappeflade er der fastvulkaniseret et rør 11 af stål eller andet passende metal med i det viste udførelseseksempel hovedsagelig samme aksiale længde som elementet 10. Rørets 11 indvendige, cylindriske overflade kan være fast forenet 10 med gummielementets 10 kappeflade på en hvilken som helst anden passende måde, f.eks. være fastlimet. Gummielementets 10 indvendige, cylindriske overflade er på tilsvarende måde forenet med den udvendige overflade på et cylindrisk metalrør 12, som har en indvendig, cylindrisk 15 udboring tilpasset tappen 5, så at en fast forbindelse kan tilvejebringes. Rørets 12 indvendige væg kan f.eks. være således dimensioneret, at røret kan presses fast på den cylindriske akseltap 5, men den faste forbindelse kan også udgøres af f.eks. en gevindforbindelse. Håndtagets 7 20 udvendige, fra maskinen 1 bortvendte del 13, som under drift omsluttes af en hånd, og som fortrinsvis ligger -helt uden for gummielementet 10, er i det viste udførelseseksempel rørformet og har mindre diameter end endepartiet 8. Som vist i fig. 2 er forbindelsen mellem endepar-25 tiet 8 og røret 11 tilvejebragt ved hjælp af skruer 14.4 roof 7, which is identical to handle 6. The end portion 8 of the handle 7 towards the machine 1 has a bore with a cylindrical inner wall 9 into which is inserted a cylindrical damping element 10, consisting of rubber. On the outer cylindrical casing surface of the damping element 10, a pipe 11 of steel or other suitable metal is fixedly vulcanized with the same axial length in the illustrated embodiment as the element 10. The inner cylindrical surface of the pipe 11 can be fixedly joined to the casing surface of the rubber element 10 any other suitable way, e.g. be glued. The inner cylindrical surface of the rubber element 10 is similarly joined to the outer surface of a cylindrical metal tube 12 which has an internal cylindrical bore adapted to the pin 5 so that a fixed connection can be provided. The inner wall of the tube 12 can e.g. be so dimensioned that the tube can be pressed onto the cylindrical shaft pin 5, but the fixed connection can also be made up of e.g. a threaded joint. The outer part 13 of the handle 7 20 away from the machine 1, which during operation is enclosed by a hand and which preferably lies completely outside the rubber element 10, is tubular in the illustrated embodiment and has a smaller diameter than the end portion 8. As shown in FIG. 2, the connection between the end portion 8 and the tube 11 is provided by screws 14.

Den nye anordnings funktion vil nu blive beskrevet under henvisning til figurerne 4 og 5. Fig. 4 anskueliggør håndtaget, når maskinens arbejdsværktøj 3 sættes an mod 30 den overflade, som skal bearbejdes, og operatøren udøver en vis trykkraft F på de to håndtag 6 og 7. Håndtaget 7The operation of the new device will now be described with reference to Figures 4 and 5. Figs. 4 illustrates the handle when the machine tool 3 is applied to the surface to be machined and the operator exerts a certain compressive force F on the two handles 6 and 7. The handle 7

SS

og givetvis også håndtaget 6 vil da svinges i kraftens Fand of course also the handle 6 will be pivoted in the force F

SS

retning og danne en vinkel α med akseltappens 5 centerli-· nie A. Det er her antaget, at håndtaget 7 er lige og ko-35 aksialt med aksel tappen 5, men i tilfælde af, at håndtagsdelen 13 er udformet på en speciel måde betinget af ergonometriske synspunkter, hvilket gør, at håndtaget 7direction and forming an angle α with the center line A. of the shaft pin 5 It is assumed here that the handle 7 is straight and co-axial with the shaft pin 5, but in the case that the handle part 13 is designed in a special way. of ergonometric views, making the handle 7

DK 164650 BDK 164650 B

5 og akseltappen 5 ikke har en fælles centerlinie, henføres referencelinien A i stedet for til akseltappen 5 og gummikappens 10 centerlinie, der sammenfalder med akseltappens centerlinie. Ved denne nedbøjning af håndtaget, 5 som her tænkes ske i et vertikalplan, vil gummimaterialet blive udsat for træk- henholdsvis trykspændinger. Trækspændingerne er markeret med et minustegn og trykspændingerne med et plustegn. Spændingerne i gummimaterialet skifter tegn omtrent inden for et område mp, momentpunkt.5 and the shaft pin 5 does not have a common center line, the reference line A is referred to instead of the shaft pin 5 and the center line of the rubber jacket 10, which coincides with the center line of the shaft pin. In this bending of the handle, 5 which is thought to occur in a vertical plane, the rubber material will be subjected to tensile and compressive stresses, respectively. The tensile stresses are marked with a minus sign and the compressive stresses with a plus sign. The stresses in the rubber material change characters approximately within a range mp, torque point.

10 Når maskinen startes, opstår der vibrationer, dynamiske kræfter, med amplituden λ, som vist i fig. 5. Denne dynamiske kraft Fd medfører en sammentrykning af gummimaterialet inden for området B, men på grund af at en udvidelse kræver mindre kraft end en komprimering, fås en 15 betydelig større udvidelse eller forøgelse af trækspændingen inden for området C. På gummimuffens 10 modsatte ende, dvs. enden nærmest maskinen, medfører den dynamiske kraft en aftagning af trykspændingen og en aftagning af trækspændingen, dvs. mp-området forskydes som vist. Det 20 hele resulterer i, at håndtaget 7 forskydes opad afhængig af den dynamiske kraft, men samtidig forøges vinklen α i tilsvarende grad, og ved ret dimensionering af gummidæmperens tykkelse, længde og gummimaterialets stivhed således, at gummidæmperen tillader en svingning inden for 25 et vinkelområde bestemt af den statiske trykkraft F og 9 den dynamiske trykkraft F^, vil den yderste ende 15 altid ligge i det væsentlige stille, dvs. vibrationer overføres ikke til endepunktet. Selvfølgelig vil dæmpningseffekten aftage, jo nærmere hånden ligger ved maskinen og gummi-30 elementet, men dæmpningseffekten bliver, regnet efter håndtagets fulde længde, helt tilfredsstillende, selv i det tilfælde, at håndens ene side delvis skyder ind over gummielementet. Det eneste væsentlige er, at momentvekslingsområdet mp ligger mellem håndtagets 7 mod 35 maskinhuset 2 vendte ende og håndtagets midtpunkt M, og at elementet 10 tillader svingningsvinklen a.10 When the machine is started vibration, dynamic forces, with the amplitude λ, as shown in fig. 5. This dynamic force Fd causes a compression of the rubber material within region B, but due to the fact that an expansion requires less force than a compression, a significantly greater expansion or increase of the tensile stress is obtained within the area C. At the opposite end of the rubber sleeve 10 , ie at the end closest to the machine, the dynamic force causes a decrease in the compressive voltage and a decrease in the tensile voltage, ie. the mp range is offset as shown. The whole 20 results in the handle 7 being displaced upwards depending on the dynamic force, but at the same time the angle α is increased to a corresponding degree, and by proper dimensioning of the rubber damper's thickness, length and the rigidity of the rubber material so that the rubber damper allows a swing within an angular range. determined by the static compressive force F and 9 the dynamic compressive force F 1, the outer end 15 will always lie substantially still, i.e. vibrations are not transmitted to the endpoint. Of course, the damping effect will diminish the closer the hand is to the machine and the rubber element, but the damping effect, calculated by the full length of the handle, becomes perfectly satisfactory, even in the case that one side of the hand partially projects over the rubber element. The only significant thing is that the torque change region mp lies between the end of the handle 7 towards the machine housing 2 and the center point M of the handle, and that the element 10 allows the oscillation angle a.

DK 164650 BDK 164650 B

6 I fig. 6 anskueliggøres dæmpnings funktionen ved et konventionelt håndtag med en gummimuffe langs hele håndtagslængden (øverste kurve) og et håndtag ifølge opfindelsen med nedenfor angivne mål (nederste kurve). Langs Y-aksen 5 angives den dynamiske kraft udtrykt i accelerationen 2 m/s , og langs X-aksen angives vibrationsfrekvensen.6 In FIG. 6, the damping function is illustrated by a conventional handle with a rubber sleeve along the entire handle length (upper curve) and a handle according to the invention with the following dimensions (lower curve). Along the Y-axis 5 the dynamic force expressed in the acceleration is 2 m / s and along the X-axis the vibration frequency is indicated.

Anordningen ifølge opfindelsen udgøres af et håndtag 7 med en total længde på 165 mm, en gummimuffe 10 med en 10 længde på 35 mm, en indvendig diameter på 40 mm samt rør II og 12 (fig. 2) med en vægtykkelse på 2 mm. Sammenligningshåndtaget (øverste kurve) var forsynet med en gummidæmper af tilsvarende konstruktion med en totallængde på 165 mm, og akseltappen strakte sig i dette tilfælde gen- 15 nem hele håndtaget og gummidæmperen. Området mellem de to kurver svarer til den energi, som er blevet optaget af anordningen ifølge opfindelsen.The device according to the invention consists of a handle 7 with a total length of 165 mm, a rubber sleeve 10 with a length of 35 mm, an internal diameter of 40 mm and pipes II and 12 (Fig. 2) with a wall thickness of 2 mm. The comparison handle (upper curve) was provided with a rubber damper of similar construction with a total length of 165 mm, and in this case the shaft extended through the entire handle and the rubber damper. The area between the two curves corresponds to the energy absorbed by the device according to the invention.

Praktiske forsøg har vist, at gummidæmperens længde 20 afhængig af vibrationskræfter og vibrationsamplituder frembragt af maskinen fortrinsvis bør ligge mellem 20-40 % af håndtagets totale længde.Practical experiments have shown that, depending on the vibration forces and vibration amplitudes produced by the machine, the length of the rubber damper 20 should preferably be between 20-40% of the total length of the handle.

25 30 3525 30 35

Claims

Device by a vibration damping handle (7) for a 5 working machine (1) which produces vibrations during operation, which handle is intended to be secured to a pin (4, 5) on the machine housing (2) by means of a sleeve element (10) in the form of a rubber hollow cylinder, the length of which is less than the length of the handle, the sleeve element (10) 10 having its internal surface directly or indirectly fixed to the pin (4, 5) and with its outer surface being directly or indirectly fixedly connected to the inner cylindrical surface of the handle (7) and the sleeve member having such thickness and stiffness that the handle can pivot 15 within an angle (a) on both sides of a central reference line (A) through the pin (4, 5) ) corresponding to the static compressive force (F) applied to the handle and the working machine and the dynamic vibration force (F ^) of the working machine, characterized in that the sleeve element (10) 20 has such an axial length that the torque point area in the sleeve element ( 10), within which the exchange of forces (F, F,) on the handle is switched from a pressure d · U voltage to a tensile voltage, lies between the machine housing (2) and the center of the handle (M), that the handle has an axis. -25 sial inner portion (8) in which the sleeve member (10) is contained and the axial outer portion of the handle (13) facing away from the machine (1) adapted to be enclosed by a hand is delimited from the inner portion (8) of a handle assembly which prevents the hand from gripping around the inner handle portion in which the sleeve member (10) is located.

Device according to claim 1, characterized in that the axial length of the sleeve element (10) is 20-40% of the length of the handle (7). 35

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve element (10) with its cylindrical sheath surface is directly attached to the inner cylindrical surface of the handle (7) and with its inner cylindrical surface is fixed to the pin ( 4, 5) surface. 5

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cylindrical sheath surface of the sleeve element (10) is connected to the inner surface of a first tube (11) of metal which is firmly arranged in the handle and that the interior of the sleeve element (10) cylindrical surface 10 is firmly connected to the casing surface of another tube (12) which is firmly connected to the pin (4, 5). 15 20 25 30 35