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Hydraulisch betriebene'Schlagvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung, deren in einem Zylinder ge- führten Schlagkolben periodisch auf ein im Gehäuse der Vorrichtung längsverschiebbar gelagertes Ein- steckwerkzeug einwirkt, wobei zur Umsteuerung des Schlagkolbens ein unter der Wirkung einer Rückstell- kraft stehender Kolbenschieber vorgesehen ist. Bei Schlagvorrichtungen dieser bekannten Gattung liegt . ein Problem darin, dass die hydraulische Umsteuerung des Schlagkolbens an festgelegten und im allge- meinen nicht veränderbaren Stellen des Kolbenweges erfolgt.
Da das Einsteck-Werkzeug jedoch in der
Führungsbuchse der Schlagvorrichtung lose verschieblich geführt ist, derart, dass es während der Schlag- arbeit ständig zwischen der hinteren und der vorderen Führungsbegrenzung hin-und herbewegt wird bzw. hin-und herschwingt, hat diese bekannte Steuerung den Nachteil, dass der im Regelfall mit hoher Schlag- zahl arbeitende Schlagkolben vielfach bereits umgesteuert wird, noch bevor er seine volle Energie an das
Einsteck-Werkzeug abgeben konnte.
Der hiedurch bedingte Verlust an Schlagarbeit ist erheblich und hat dazu geführt, dass in der Praxis im allgemeinen pneumatisch betriebene Schlagwerkzeuge vorgezogen werden, die zwar mit einem gegenüber hydraulisch arbeitenden Schlagvorrichtungen erheblich geringerem
Wirkungsgrad arbeiten, bei denen jedoch der Schlagkolben trotz der auch hiebei angewendeten wegabhängigen Steuerung infolge der Kompressibilität des Druckmediums noch nach der Umsteuerung in den Rückhub den grössten Teil seiner kinetischen Energie auf das Einsteck-Werkzeug überträgt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten hydraulisch arbeitenden Schlagvorrichtungen zu vermeiden und diese in der Weise zu verbessern, dass der Schlagkolben unabhängig von der jeweiligen Stellung des Einsteck-Werkzeuges erst dann in den Rückhub umgesteuert wird, wenn er seine Energie an das Einsteck-Werkzeug abgegeben hat. Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass die Rückstellkraft, wenn sich der Kolbenschieber in der dieser gegenüberliegenden Endlage befindet, grösser ist als der hiebei auf die ihr abgewendete und in dieser Stellung verkleinerte Schieberfläche wirkende normale Flüssigkeitsdruck, jedoch kleiner ist als die im Augenblick des Aufpralles des Schlagkolbens auf das Einsteck-Werkzeug in der Flüssigkeit entstehende, auf die genannte Fläche wirkende Druckspitze.
Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung, die an sich bekannten Vorteile des hydraulischen Betriebes, nämlich dessen gegenüberpneurnatischenantrie- ben wesentlich günstigeren Wirkungsgrad und dessen grössere Wirtschaftlichkeit, auch für solche Schlagwerkzeuge nutzbar zu machen, bei denen im Hinblick auf die Verwendung eines in die Führungsbuchse nur lose eingesteckten und verschieblich in dieser geführten Einsteck-Werkzeuges die bislang bekannten hydraulischen Steuerungen deswegen nicht mit Vorteil anwendbar waren, weil sie wegen der Abhängigkeit der Umsteuerung des Schlagkolbens von einem vorbestimmten Kolbenweg keine zuverlässige, insbesondere regelmässige, Übertragung der Schlagenergie auf das Einsteck-Werkzeug zu gewährleisten vermögen.
Gemäss einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung ist der Kolbenschieber als Differentialkolben ausgebildet, wobei der der kleineren Kolbenfläche zugeordnete Anschlag einen gegenüber dem Kolben kleineren Durchmesser aufweist und innerhalb des Bohrungsquerschnittes von einem Ringkanal koaxial umgeben ist, welcher einerseits an die Druckflüssigkeitszuleitung und anderseits an die zur hinteren Zylinderkammer des Schlagzylinders führende Verbindungsleitung angeschlossen ist.
Die den Kolbenschieber gegen den im Bereich des Ringkanals auf dessen hiedurch verkleinerte Kolbenfläche wirkenden norma-
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len Flüssigkeitsdruck auf dem Anschlag festhaltende Rückstellkraft kann an sich beliebiger Natur sein und beispielsweise durch ein Druckmedium erzeugt werden, wird jedoch vorteilhaft in bekannter Weise durch eine Schrauben-Druckfeder gebildet.
Der die Feder aufnehmende Raum des Steuerschiebergehäuses kann hiebei zweckmässig mittels einer
Leitung mit einem Hilfsschiebergehäuse verbunden sein, welches einerseits an die Druckflüssigkeitszulei- tung und anderseits an die Rücklaufleitung angeschlossen ist. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfin- dung bildet das Hilfsschiebergehäuse einen Teil des Schlagkolbengehäuses, während der Hilfsschieber auf das obere Ende des Schlagkolbens aufgesetzt oder mit diesem aus einem Stück besteht, wobei die Druck- flüssigkeitszuleitung zum hinteren Raum des Schlagkolbenzylinders gleichzeitig die Druckflüssigkeitszu- leitung zum Hilfsschiebergehäuse bildet.
Ausgehend von bekannten Anordnungen, bei welchen unter Verwendung eines Schlagkolbens, dessen den Schlaghub bewirkende Kolbenfläche kleiner als die den Rückhub bewirkende Kolbenfläche bemessen ist, in der den Rückhub des Schlagkolbens einleitenden Endstellung des Kolbenschiebers sowohl die hintere als auch die vordere Kammer des Schlagkolbenzylinders unter Flüssigkeitsdruck stehen, ist die An- ordnung gemäss der Erfindung derart getroffen, dass die von der vorderen Zylinderkammer des Schlagzylinders kommende Verbindungsleitung in das Schiebergehäuse in axialem Abstand von der mit dem Anschlag versehenen Gehäusestirnwand mündet.
Um zu verhindern, dass der Schlagkolben bei nicht in die Schlagvorrichtung eingeführtem Einsteck-Werkzeug durch den Anschlag an der vorderen Zylinderfläche umgesteuert wird und weiterarbeitet, kann es sich empfehlen, die zur vorderen Zylinderkammer des Schlagzylinders führende Druckmittelleitung innerhalb der Zylinderkammer an einer Stelle einmünden zu lassen, die durch den Schlagkolben selbst in seiner vorderen Endstellung abgedeckt wird, wodurch die Schlagvorrichtung zum Stillstand kommt.
Die Erfindung ist auf alle hydraulischen Schlagvorrichtungen mit Nutzen anwendbar, bei denen ein lose einsteckbares Einsteck-Werkzeug benutzt wird, beispielsweise für Schlagmeissel, Aufreiss-, Abbauoder Niethämmer sowie ferner auch für Schlag-Bohrgeräte, u. zw. letztere auch in solcher Ausführung, bei welcher der Einsteck-Bohrer während der Schlagarbeit kontinuierlich oder absatzweise gedreht wird.
In diesem Falle bietet die Erfindung die Möglichkeit, den für die Umsetzung bzw. Drehung des EinsteckWerkzeuges vorgesehenen Drehantrieb mit der während des Rückhubes des Schlagkolbens aus der hinteren Zylinderkammer verdrängten Druckflüssigkeit zu beaufschlagen.
In der Zeichnung ist die Erfindung an dem Schema eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den Schlagkolben und den Kolbenschieber bei Beginn des Schlaghubes ; Fig. 2 die Stellungen des Schlagkolbens und des Kolbenschiebers unmittelbar nach Beendigung des Schlaghubes und Fig. 3 die Stellungen des Schlagkolbens sowie des Kolbenschiebers am Ende des Rückhubes, jedoch vor Umsteuerung des Kolbenschiebers in die den Schlaghub einleitende Endlage.
Der Schlagkolben ist mit 5, der Kolbenschieber mit 6 und das in einer Führungsbüchse der Schlagvorrichtung längsverschiebbar gelagerte Einsteck-Werkzeug mit 16 bezeichnet, l bezeichnet die Zuführungsleitung für die Druckflüssigkeit und 15 die Rücklaufleitung, während 3,10, 13 und 18 die verschiedenen Verbindungsleitungen zwischen dem Schlagkolbenzylinder und dem Steuerschiebergehäuse bezeichnen.
Die Wirkungsweise der Schlagvorrichtung ist folgende :
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung wird die Druckflüssigkeit durch die Zuführungsleitung 1, den am Ende des Steuerzylinders bzw. Steuergehäuses vorgesehenen Ringkanal 2 und die an diesen ebenfalls angeschlossene Verbindungsleitung 3 in die hintere (in der Zeichnung obere) Zylinderkammer 4 des Schlagkolbenzylinders geleitet, so dass der Schlagkolben 5 über seine hintere Ringkolbenfläche im Sinne des Schlaghubes vorgeschoben wird.
Gleichzeitig wird die Druckflüssigkeit über die Kammer 17 des dem Schlagkolben am rückwärtigen Ende zugeordneten Hilfsschiebers sowie die Verbindungsleitung 10 in die hintere (in der Zeichnung obere) Zylinderkammer 11-des Steuerschiebergehäuses geleitet, obschon die in dieser Kammer vorgesehene und gegen den Kolbenschieber wirkende Feder 9 derart bemessen ist, dass sie den Kolbenschieber gegen den im Bereich des Ringkanals 2 auf die verkleinerte Kolbenringfläche 8 des Kolbenschiebers wirkenden normalen Flüssigkeitsdruck auf der Sitzfläche des Anschlages 7 festhält.
Der sich während des Schlaghubes vorwärts bewegende Schlagkolben 5 fördert die in der vorderen
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und die Kammer 14 des Steuerschiebergehäuses in die Rückflussleitung 15.
Bevor der Schlagkolben 5 auf die hintere Stirnfläche des Einsteck-Werkzeuges 16 auftrifft, verbindet der diesem am hinteren Ende zugeordnete Hilfsschieber 24 die Verbindungsleitung 10 über seine Kammer 17 mit der Leitung 18, die über die Kammer 14 des Kolbenschiebers ebenfalls in die Rücklaufleitung 15 führt.
Trotz der Entlüftung der hinteren Kammer 11 des Steuerschiebergehäuses hält die Feder 9 den Kol-
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benschieber unverändert auf dem Anschlag 7 fest, bis im Augenblick des Auftreffens des Schlagkolbens auf der rückwärtigen Stirnfläche des Einsteck-Werkzeuges 16 schlagartig ein momentaner Druckanstieg in der hinteren Zylinderkammer 4 des Schlagkolbenzylinders eintritt und hiedurch der Kolbenschieber gegen die Wirkung der Feder 9 von seiner Sitzfläche am Anschlag 7 abgehoben wird und-nach erfolgtem Druckausgleich-zufolge des jetzt auf die gesamte untere Kolbenfläche 19 wirkenden normalen Flüssigkeitsdruckes in die obere Endstellung verschoben und von diesem dort gehalten wird.
Während der Rückbewegung des Kolbenschiebers 6 schiebt dieser die drucklos gewordene Druckflüssig- keit aus der hinteren Zylinderkammer 11 des Steuerschiebergehäuses über die Verbindungsleitung 10, die Kammer 17 des Hilfsschiebers 24 sowie die Leitung 18 in die Rücklaufleitung 15 aus, bis er sich gegen den Anschlagstift 20 anlegt. Wie aus der diese Stellung des Kolbenschiebers 6 veranschaulichenden Fig. 2 hervorgeht, gibt der Kolbenschieber 6 während seiner Rückwärtsbewegung gleichzeitig die Mündung der Verbindungsleitung 13 in der vorderen Zylinderkammer 21 des Steuerschiebergehäuses frei, so dass die Druckflüssigkeit nunmehr über die Leitung 13 in die vordere Zylinderkammer 12 des Schlagkolbenzylinders gelangt.
Infolge der unterschiedlichen Grösse der nun beide mit der Druckflüssigkeit beaufschlagten Kolbenflächen 22 und 23 des Schlagkolbens 5 wird dieser im Sinne des Rückhubes zurückbewegt. Die in der hinteren Zylinderkammer 4 des Schlagkolbenzylinders befindliche Druckflüssigkeit wird während des Rückhubes zunächst über die Verbindungsleitung 3 in die vordere Zylinderkammer 21 des Steuerschiebergehäuses verdrängt, wobei sie entweder über die Verbindungsleitung 13 zur Auffüllung der grösseren vorderen Zylinderkammer 12 des Schlagzylinders oder gegebenenfalls zweckmässig zur Betätigung eines Drehantriebes für das Einsteck-Werkzeug 16 benutzt wird.
Vor Beendigung des Rückhubes gibt der Schlagkolben 5 mit der Schieberfläche 24 seines Hilfsschiebers die Mündung der Verbindungsleitung 10 frei, wodurch die hintere Zylinderkammer 11 des Steuerschiebergehäuses mit der Zuleitung 1 verbunden wird. Die auf diese Weise in die hintere Kammer 11 des Steuerschiebergehäuses eindringende Druckflüssigkeit wirkt sich sofort auf die vom Anschlag 20 freigehaltene hintere und grösser als die gegenüberliegende Kolbenfläche 19 des Steuerkolbens 6 bemessene Kolbenfläche 25 aus, so dass zugleich unter der Wirkung der gespannten Feder 9 die Umsteuerung des Kolbenschiebers erfolgt, bis sich dieser unter der Wirkung der aus der Zylinderkammer 4 über die Leitung 10 nachfliessenden Druckflüssigkeit fest gegen den Anschlag 7 anlegt.
Den Beginn dieser Phase veranschaulicht Fig. 3, während das Ende dieser Phase, bei welcher der Kolbenschieber zur Anlage an die Anschlagfläche 7 gelangt ist und ein neuer Schlaghub eingeleitet wird, in Fig. 1 veranschaulicht ist.
Dieses Spiel wiederholt sich, so oft und so lange ein Zustrom der Druckflüssigkeit durch die Leitung 1 erfolgt, unter der Voraussetzung, dass in der Führungsbüchse der Schlagvorrichtung das Einsteck-Werkzeug
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einmündende Verbindungsleitung 13 abdeckt und hiedurch zum Stillstand kommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung, deren in einem Zylinder geführter Schlagkolben periodisch auf ein im Gehäuse der Vorrichtung längsverschiebbar gelagertes Einsteckwerkzeug einwirkt, wobei zur Umsteuerung des Schlagkolbens ein unter der Wirkung einer Rückstellkraft stehender Kolbenschieber
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und in dieser Stellung verkleinerte Schieberfläche (8) wirkende normale Flüssigkeitsdruck, jedoch kleiner ist als die imAugenblick desAufpralles des Schlagkolbens (5) auf das Einsteckwerkzeug (16) in der Flüssigkeit entstehende, auf die genannte Fläche (8) wirkende Druckspitze.