EP0191336B2 - Anordnung bestehend aus Schlagaggregat und Trägereinheit - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung bestehend aus einer Trägereinheit und einem innerhalb dieser angeordneten Schlagaggregat, das über elastische, in Richtung seiner Achse nach oben und quer zu dieser wirksame Dämpfungselemente mit der Trägereinheit verbunden ist und einen in einem Zylinder translatorisch auf ein ambossartiges Werkzeug bewegbaren Kolben enthält.
• Bei derartigen Anordnungen wird die Trägereinheit im allgemeinen an ein Verbindungsstück geschraubt, das verschwenkbar am Ausleger eines fahrbaren Trägergerätes angebaut ist.
• Bei einer bekannten Anordnung ist ein Hydraulikhammer als Schlagaggregat über Druckfedern axial gegen eine kastenförmig ausgebildete Trägereinheit abgestützt. Zusätzlich ist ein elastischer Anschlag zur stossarmen Begrenzung des Hammers vorgesehen. Im übrigen aber wird der Hammer in an der Trägereinheit angeordneten Verschleissplatten geführt, so dass die durch das Schlagen erzeugten Schwingungen ungehindert über das Gehäuse bzw. die Trägereinheit abgestrahlt werden können, was zu einer erheblichen akustischen Belastung der Umwelt führt.
• Weiterhin ist aus dem DE-U-8 331 703 eine Anordnung bekannt, bei der sich der Hammer in axialer Richtung über einen elastischen Dämmklotz für den Fall gegen das zylindrisch ausgebildete, geschlossene Gehäuse der Trägereinheit abstützt, dass die Meisselspitze axial belastet ist. Radial wird der Hammer über ein vorgespanntes hohlzylindrisches Dämmelement gegen das Gehäuse abgestützt. In axial unbelastetem Zustand liegt der Hammer mit einem Absatz auf metallischen Sperrelementen, die unmittelbar am Gehäuse befestigt sind, so dass in diesem Fall eine ungedämpfte metallische Verbindung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse gegeben ist. Auch wenn insbesondere bei Grabenarbeiten auftretende radiale Kräfte zwischen dem Hammer und dem Gehäuse den Linearitätsbereich des elastischen Materials des hohlzylindrischen Dämmelements überschreiten, ist eine eine Lärmbelästigung verursachende ungedämpfte metallische Überbrückung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse über metallische Ringelemente hergestellt.
• Schliesslich ist eine Anordnung bekannt, bei der der Hammer über seitliche Gummielemente mit dem kastenförmig ausgebildeten Gehäuse der Trägereinheit verbunden ist, wodurch in axialer Richtung eine gedämpfte Relativbewegung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse möglich ist. Dabei werden die Gummielemente in Richtung der grössten Beanspruchung auf Scherung - eine für weichelastische Materialien besonders ungünstige Art - beansprucht. Zudem werden radiale Kräfte zwischen dem Hammer und dem Gehäuse direkt übertragen, so dass eine wirksame Lärmminderung zumindest bei radialer Krafteinwirkung nicht gegeben ist.
• Ausser der Lärmabstrahlung kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass bei einer verspannten Arbeitsweise mit radialer Belastung, die insbesondere bei Grabenarbeiten auftritt, radiale Impulse von der Meisselspitze in den Hammer reflektiert werden, die wiederum Massenkräfte hervorrufen, die um so grösser und störender sind, je grösser die Masse ist. Bei unmittelbarer metallischer Verbindung zwischen Hammer, Trägereinheit und Trägergerät ist eine sehr grosse Masse vorhanden, so dass sich auch eine entsprechend grosse zerstörerische Wirkung auf den Meissel, den Hammer, die Trägereinheit und das Trägergerät ergibt.
• Mit dem Prospekt 8301 "HYDRAULIC HAMMER" (INSTRUCTIONS MANUAL; H-Series) der Firma NPK (Nippon Pneumatic MFG.CO., LTD.) ist eine Anordnung offenbart worden, bei welcher das hydraulische Schlagaggregat seitlich an einer Trägereinheit abgestützt ist, welche - abgesehen von einer Kopfplatte - zwei Seitenwangen und eine mit dieser verbundene Stirnplatte aufweist. Das Schlagaggregat ist einerseits über Gummikissen elastisch an den Seitenwangen befestigt und andererseits über aus Kunststoff bestehende Abstandshalter an der Stirnplatte abgestützt.
  Die beiden Seitenwangen sind außerdem über quer liegende Bolzen aneinander befestigt, die - von der Stirnplatte her in Richtung auf das Schlagaggregat gesehen - hinter diesem angeordnet sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem Schlagaggregat und einer Trägereinheit zu schaffen, bei der auch bei extremen, d.h. den grössten bei einer solchen Anordnung auftretenden Kräften, insbesondere auch Radialkräften und beim unbelasteten Nachschlagen des Schlagaggregats eine wirkungsvolle Lärmminderung und ein schonungsvolles Betreiben möglich ist.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Durch das Verbinden der Seitenwangen nur durch Bolzen können die sonst bei Trägereinheiten üblichen Stirnwände entfallen. Dadurch wird aber die Wandfläche entscheidend reduziert, wodurch auch die Schallabstrahlung verringert wird. Ausserdem ergibt sich für die Trägereinheit ein deutlich geringeres Gewicht und eine einfache Herstellung und Montage. Auch die Zugänglichkeit zum Schlagaggregat ist wesentlich verbessert. Durch die quer zur Achse des Schlagaggregats ausgerichteten Formelemente wird das elastische Material der zwischen diesen angeordneten Dämpfungselemente in der Hauptbeanspruchungsrichtung sowohl nach oben als nach unten lediglich auf Druck, also einer für elastisches Material günstigen Belastungsart, beaufschlagt, wodurch sich eine grosse Standzeit der Dämpfungselemente ergibt. Eine Beanspruchung des elastischen Materials auf Zug und Scherung findet lediglich quer zur Hammerachse im Bereich geringerer Beanspruchungen statt. Da in der Anordnung keine mechanische bzw. metallische Begrenzung der Relativbewegung nach dem Überschreiten des Linearitätsbereichs des Dämpfungsmaterials vorgesehen ist, wird bei sachgemässer Dimensionierung der Anordnung eine metallische Berührung zwischen dem Hammer und der Trägereinheit als Ursache für störenden Lärm und hohen Verschleiss sicher vermieden. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der Dämpfungselemente ist eine sichere Führung des Hammers innerhalb der Trägereinheit auch dann gegeben, wenn die Dämpfungselemente ohne Vorspannung eingebaut sind.
• Durch die rein elastische Abstützung zwischen Hammer und Trägereinheit ergibt sich sowohl für die Trägereinheit wie für das Schlagaggregat und dessen Werkzeug eine grössere Lebensdauer.
• Für die zwischen den Formelementen angeordneten Dämpfungselemente ergibt sich bei allen - also auch radialen - Kräften in der Haupt- oder Längsmittelebene der Anordnung eine reine Druckbeanspruchung.
• Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  Mit der Ausbildung der Anordnung nach Anspruch 2 kann die Zahl der die Seitenwangen der Trägereinheit zusammenhaltenden Bolzen auf ein Minimum reduziert werden.
  Eine weitere Progression der ohnehin überproportionalen Federkennlinie des Dämpfungsmaterials kann erreicht werden, falls die Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ausgebildet wird; mit der Anwendung einer Klebverbindung nach Anspruch 4 läßt sich dabei eine besonders einfache Maßnahme durchführen. Mit der Steigerung der Progression der Federkennlinie wird gleichzeitig erreicht, daß eine metallische Berührung zwischen dem Schlagaggregat und der Trägereinheit bei sonst gleichen Abmessungen mit höherer Sicherheit vermieden wird.
  Zusätzliche schalldämmende Maßnahmen sind in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben.
• Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
  Es zeigen:

Fig. 1

ein Trägerfahrzeug mit einer daran befestigten Anordnung aus einem Hydraulikhammer und einer Trägereinheit in einer Seitenansicht,

Fig. 2

die aus dem Hydraulikhammer und der Trägereinheit bestehende Anordnung in einer vergrößerten Darstellung und

Fig. 3

die Anordnung nach Fig. 2 in einem Querschnitt längs der Linie III-III.

• Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist ein mit einem Schlagmeissel 1 versehener hydraulischer Schlaghammer 2 in einer Führungs- oder Trägereinheit 3 angeordnet. Die Trägereinheit 3 ist wiederum an einem Verbindungsstück 4 befestigt, das an einem Ausleger 5 eines Trägerfahrzeugs 6 befestigt ist. Der Ausleger 5 weist einen Hauptarm 7 auf, der an einem Hauptträger 8 angelenkt ist. Der Hauptträger 8 ist gelenkig im Trägerfahrzeug 6 gelagert und durch einen Hydraulikzylinder 9 in seiner Winkellage veränderbar. Die Winkellage des Hauptarms ist durch einen Hydraulikzylinder 10 veränderbar. An dem freien Ende des Hauptarms 7 ist ein Verlängerungsarm 11 angelenkt, dessen Winkellage gegenüber dem Hauptarm durch einen Hydraulikzylinder 12 veränderbar ist. Das Verbindungsstück 4 schliesslich lässt sich in seiner Winkellage gegenüber dem Verlängerungsarm 11 durch einen weiteren Hydraulikzylinder 13 einstellen. Der Meissel 1 kann somit durch die beschriebenen Auslegerelemente in der Zeichenebene, die gleichzeitig die Mittelebene des Auslegers 5 darstellt, in weiten Bereichen in verschiedenen Höhen, Weiten und Winkellagen an das zu verkleinernde Gut 14 angesetzt werden.
• Bei der Ausführungsform der aus der Trägereinheit 3 und dem Hammer 2 bestehenden Anordnung nach den Fig. 2 und 3 weist die Führungs- oder Trägereinheit 3 zwei Seitenwangen 16 auf, die jeweils über einen Flansch 17 an das Verbindungsstück 4 angeschraubt sind. Die Seitenwangen 16 weisen an drei Stellen paarweise Buchsen 18 mit koaxialen Bohrungen 19 auf, in denen sich jeweils ein gemeinsamer Bolzen 20 befindet, der an jedem Ende mit einem Spannstift 21 in der Trägereinheit 3 axial fixiert ist.
• Während die Anordnung in Fig. 2 in der gleichen Ansicht dargestellt ist wie die an dem Trägerfahrzeug 6 angebrachte Anordnung in Fig. 1, ist die Anordnung in Fig. 3 in einem Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 dargestellt. Während die in Fig. 3 strickpunktiert dargestellte Mittellinie 23 die Haupt- oder Längsmittelebene der Anordnung darstellt, entspricht die strichpunktiert dargestellte Mittellinie 24 in Fig. 2 der Quermittelebene.
• Der Hammer 2, bei dem ein in einem in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeuteten Zylinder 25 bewegbarer Schlagkolben 26 pulsierend auf den Meissel 1 einwirkt, weist drei Durchgangsöffnungen oder -löcher 27 auf, deren Anordnung bzw. Lochbild sich mit demjenigen der Bohrungen 19 in den Wangen 16 deckt. Die Durchgangslöcher 27 weisen in der Mitte eine durch bundartige Schultern 28 begrenzte zylindrische Erweiterung 29 und aussen jeweils eine Anfasung 30 auf. Der Raum zwischen der zylindrischen Erweiterung 29 der jeweiligen Öffnung 27 und dem zugehörigen Bolzen 20 der Trägereinheit 3 wird durch ein Dämpfungselement 31 aus weichelastischem Material ausgefüllt. Insgesamt weist die Anordnung drei derartig ausgebildete elastische Verbindungen zwischen der Trägereinheit 3 und dem Hammer 2 auf.
• Bei der Montage der Anordnung werden die Bolzen 20 mit den Dämpfungselementen 31 durch die Anfasungen 30 in die Bohrungen 27 gedrückt, bis das Material der Dämpfungselemente 31 die zylindrische Erweiterung 29 ganz ausfüllt.
• Bei der beschriebenen Anordnung können die wesentlichen, in der Hauptmittelebene 23 auftretenden Kräfte zwischen dem Hammer 2 und der Trägereinheit 3 sowohl mit senkrechter bzw. - bezogen auf den Meissel 1 und den Zylinder 25 - axialer Komponente als auch mit waagerechter bzw. radialer Komponente einwandfrei übertragen werden. Das elastische Material weist eine progressive Federkennlinie auf, das heisst, die übertragene Kraft steigt überproportional gegenüber der Auslenkung bzw. der Relativbewegung zwischen dem Hammer 2 und der Trägereinheit 3, so dass eine Änderung im Bereich grosser Kräfte nur noch eine geringe Änderung der Relativbewegung zur Folge hat. Der - bezogen auf die Bolzen 20 - radiale Abstand der metallischen Teile zwischen dem Hammer 2 und den Buchsen 18 der Trägereinheit 3 ist derart gewählt, dass eine metallische Berührung selbst bei den grössten zu erwartenden Kräften mit Sicherheit verhindert wird. Der wiederum auf die Bolzen 20 bezogene axiale Abstand zwischen dem Hammer 2 und den Buchsen 18 ist ebenfalls so gross gewählt, dass eine metallische Berührung selbst bei den grössten zu erwartenden Kräften mit einer Komponente senkrecht zur Hauptmittelebene 23 nicht stattfindet.
• Zwischen den Seitenwangen 16 der Trägereinheit 3 ist ein bandförmiger Mantel 32 aus schallschluckendem Material angeordnet. Der Mantel 32, der Öffnungen 33, 34 zur Durchführung der Schläuche 35 für das Hydraulikmedium bzw. zur Durchführung für den Meissel 1 aufweist, ist durch Umbördelungen 36 der Seitenwangen 16 gehalten und bis zur Unterseite des Hammers 2 geführt. Die Seitenwangen 16 sind zur weiteren Schalldämpfung an ihrer Innenseite mit Dämmatten 37 beklebt.
• Im einfachsten Fall sind die Dämpfungselemente 31 über Kraft- bzw. Reibungsschluss mit den entsprechenden Flächen der Durchgangsöffnung 27 im Hammer 2 bzw. der Oberfläche der Bolzen 20 verbunden, während die Schultern 28 der Öffnungen 27 und die Buchsen 18 lediglich an den Seiten einen teilweisen Formschluss zu den Dämpfungselementen 31 darstellen. Die im wesentlichen hohlzylindrischen Dämpfungselemente 31 können an ihrer Innenfläche aber auch durch eine Klebverbindung mit dem Bolzen 20 verbunden sein, wodurch die Federkennlinie 〈〈aufgebrachte Kraft in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Hammer 2 und Trägereinheit 3〉〉 progressiver verläuft.
• Die Dämpfungselemente 31 und der Dämmantel 32 bestehen aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff. Die Dämmatten 37 können aus einer mit spezifisch schweren Füllstoffen angereicherten thermoplastischen biegeweichen Kunststoffmischung mit einer Dichte in der Grössenordnung von (2...2,5) 10³ kg/m³ bestehen.

Claims (7)

1. Anordnung bestehend aus einer Trägereinheit (3) und einem innerhalb dieser angeordneten Schlagaggregat (2), das über elastische, in Richtung seiner Achse nach oben und quer zu dieser wirksame Dämpfungselemente (31) mit der Trägereinheit verbunden ist und einen in einem Zylinder (25) translatorisch auf ein amboßartiges Werkzeug (1) bewegbaren Kolben (26) enthält,
   gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   - die Trägereinheit (3) weist zwei nur durch Bolzen (20) miteinander verbundene Seitenwangen (16) auf;

   - die Bolzen (20) stellen gleichzeitig jeweils eines der zumindest teilweise zylindrischen Formelemente mehrerer Formelement-Paare (20, 27) dar, deren zweites Formelement (27) jeweils hohlzylindrisch und als Bestandteil des Schlagaggregats (2) ausgebildet ist;

   - der Bolzen (20) und das zweite Formelement (27) jedes Formelement-Paares (20, 27) weisen eine Mittelachse auf, die in einer senkrecht zur Achse des Schlagaggregats (2) ausgerichteten Ebene liegt;

   - der Bolzen (20) und das zweite Formelement (27) jedes Formelement-Paares (20, 27) sind in Richtung der Achse des Schlagaggregats (2) auch nach unten durch das form- oder kraftschlüssig an dem Formelement-Paar (20, 27) befestigte Dämpfungselement (31) bei allen beim Betreiben der Anordnung zwischen dem Schlagaggregat (2) und der Trägereinheit (3) auftretenden Kräften auf Abstand gehalten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (3) lediglich zwei Formelement-Paare (20, 27) aufweist, deren zweites Formelement (27) im Gehäuse des Schlagaggregats (2) ausgebildet ist.
3. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (31) zumindest mit einem der Formelemente (20, 27) jedes Formelement-Paares durch Vulkanisieren verbunden sind.
4. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (31) durch eine Klebverbindung mit zumindest einem der Formelemente (20, 27) jedes Formelement-Paares verbunden sind.
5. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (31) zumindest an einer der zum Kontakt mit den Formelementen (20, 27) jedes Formelement-Paares vorgesehenen Fläche eine an ihnen befestigte Stahlhülse (49) aufweisen.
6. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagaggregat (2) über den gesamten Abstand der Seitenwangen (16) von einem Mantel (32) aus schalldämmendem Material umgeben ist.
7. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwangen (16) innen und/oder außen mit einem schalldämmenden Material bedeckt sind.

Images