Schwingungstilger - HILTI

Im Auftrag der Firma HILTI entwickelte das zweiköpfige BA-Team mit dem Institut EMS einen Schwingungstilger für einen Meisselhammer. Ziel der Bachelorarbeit war es eine wirtschaftliche Lösung zur Reduktion der gesundheitsschädlichen Vibrationen zu finden.

Problemstellung

Ziel der Arbeit war, die Gerätevibrationen eines HILTI AG Meisselhammers zu reduzieren. Bei langandauernder Arbeit mit diesen Geräten können die Vibrationen zu degenerativen Nerven-, Knochen und Gelenkschäden im Hand-Arm-System führen. Durch einen Schwingungstilger, der die Produktkosten im Rahmen hält, sollten die unerwünschten Vibrationen zum Benutzer gedämpft werden.

Konzept

Das entwickelte Lösungskonzept ist ein nichtlinearer Feder-Masse-Schwinger. Trotz seiner Nichtlinearität besitzt der biharmonische Tilger die Eigenschaften eines linearen Tilgers. D.h. er besitzt keine Unstetigkeit in seinem Frequenzspektrum und die Resonanzfrequenz ist unabhängig zur Anregung. Der Vorteil gegenüber dem linearen Tilger ist, dass der Tilger dem Anregungssignal angepasst wird. Wenn der Tilgungskraftverlauf  betrachtet wird, kann erkannt werden, dass es sich um einen zusammengesetzten harmonischen Tilger handelt. Diese Grundidee bestimmt den konstruktiven Aufbau. Mit diesem biharmonischen Lösungskonzept wurden zwei verschiedene konstruktive Umsetzungsmöglichkeiten entwickelt. Zum einen den Translationstilger, welcher der bestehenden Lösung ähnlich sieht und zum andern den Rotationstigler. Mit dem entwickelten Verfahren gelingt es nicht nur die erste, sondern auch die zweite und dritte harmonische Frequenz zu reduzieren. Dies bedeutet eine spürbare Verminderung der Vibration. Das Lösungskonzept kommt ohne aktive regelungstechnische Komponente aus, welches zu einer kostengünstigen Realisierung führt.

Anwendungen

Das Lösungskonzept wurde bereits von der Firma HILTI AG mittels eines internen Entwicklungsauftrages aufgegriffen. Im Weiteren wurde für die Idee des Biharmonischen-Tilgers ein Patent angemeldet.

Weitere Informationen

Datum 05.08.2016
Institute EMS
Projektleiter Prof. Dr. Josef Althaus