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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schlagantrieb von Werkzeugen, wie z. B. Meisseln von Schrämwerkzeugen oder Zähnen von Baggerschaufein, bei welcher ein hydraulisches ZylinderKolbenaggregat mit Fluid beaufschlagt wird und mit dem axial verschieblichen Werkzeug zusammenwirkt.
Eine Einrichtung der obengenannten Art ist beispielsweise der GB-PS 2 035 183 zu entnehmen, wobei ein hammerartiger Bauteil fest mit einer Verbindungsstange verbunden ist, welche unmittelbar mit einer Druckquelle zusammenwirkt. Der Hammer wird dabei zur Unterstützung der durch die Druckwelle erzeugten Schlagbeanspruchung, welche in weiterer Folge auf ein Werkzeug übertragen wird, von einer Druckfeder ebenfalls in Richtung zum Werkzeug beaufschlagt, so dass die insgesamt erzielbare Schlagwirkung aus einer Kombination der durch die Druckquelle hervorgerufenen Schlagwirkung mit der in der Druckfeder gespeicherten Energie zusanmengesetzt ist. Bei dieser bekannten Ausbildung muss in dem nachgeschalteten Druckbeaufschlagungsorgan eine Rückstellung sowohl des Hammers als auch der damit gekoppelten Verbindungsstange vorgenommen werden.
Zusätzlich muss bei dieser Rückstellung auch noch die Kraft der Druckfeder überwunden werden, weiche die Schlagwirkung unterstützen soll.
Aus der EP-B1 125 232 ist weiters ein Verfahren zum Schrämen von Gestein sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekanntgeworden, bei welchem Meissel eines Schrämkopfes über einen begrenzten Hub axial verschiebbar mit einem als mit Druckmittel beaufschlagtes Ventil ausgebildeten Zylinder-Kolbenaggregat zusammenwirken. Bei dieser bekannten Ausbildung wurde das Zylinder-Kolbenaggregat intermittierend mit Druckmittel beaufschlagt, wobei ein Druckhub des Meissels 10 eine äussere Schiebelage bewirkt wird. In den Phasen ohne Beaufschlagung mit Druckmittel wurde das ZylinderKolbenaggregat durch den Meissel in eine Ausgangsstellung gedrückt.
Bei dem durch den Meissel bewirkten Rückhub des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregates wurde Fluid aus dem Arbeitsraum dieses hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregates über Düsen zur Ortsbrust hin ausgepresst. Bei einer derartigen Ausbildung muss die im Arbeitsraum des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregates auftretende Druckwelle zur Beschleunigung des Kolbens und des Meissels bzw. des Meisselhalters wirksam werden, wodurch auf Grund der relativ hohen bewegten Masse eine Dämpfung des Schlaghubes nicht ausgeschlossen werden kann.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass auch hochfrequente Schläge sicher an das eigentliche Werkzeug weitergeleitet werden und auf diese Weise die Abbauleistung bzw. die Gewinnungsleistung von Schrämwerkzeugen oder Zähnen von Baggerschaufel verbessert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Konstruktion im wesentlichen darin, dass ein entgegen der Wirkung einer Feder mit Fluid beaufschlagbarer Schlagkolben koaxial mit der Achse des axial verschieblichen Werkzeuges oder eines axial verschieblichen Werkzeughalters angeordnet ist, dass die miteinander zusammenwirkenden Stirnflächen des Schlagkolben und des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters in unbeaufschlagter Lage des Schlagkolben sowie in maximal eingeschobener Lage des Werkzeuges bzw.
Werkzeughalters in Abstand voneinander angeordnet sind und dass der maximale Schlaghub des Schlagkolben grösser als dieser Abstand der Stirnflächen ist.
Dadurch, dass der Schlagkolben unabhängig von der Bewegung des Werkzeuges bzw. Werkzeugträgers durch die Feder wiederum in seine Ausgangslage zurückverschoben werden kann, wenn der Arbeitsraum mit Druckmittel beaufschlagt ist, und dadurch, dass der Einwärtshub des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters in der geforderten Weise begrenzt ist, wird vor Beginn des Schlaghubes bzw. Arbeitshubes des Schlagkolbens ein axialer Abstand zwischen miteinander zusammenwirkenden Stirnflächen des Werkzeuges bzw.
Werkzeughalters und dem schlagkolben erzielt. Dieser Abstand führt bei neuerlicher Beaufschlagung des Arbeitsraumes des Schlagkolben in Richtung des Schlaghubes dazu, dass das Fluid zunächst nur den Arbeitskolben beschleunigen muss und erst nach einem dem Abstand zwischen den miteinander zusammenwirkenden Stirnflächen entsprechenden Hub mit der Stirnfläche des Werkzeugträgers bzw. Werkzeuges zusammenwirkt, wodurch eine schlagende Bewegung unter Ausnützung der kinetischen Energie des Schlagkolben auf den Werkzeugträger bzw. das Werkzeug übertragen wird, wobei in diesem Falle auch hochfrequente Schläge ohne nennenswerte Dämpfung über den Werkzeugträger bzw. das Werkzeug an der Arbeitsfläche des Werkzeuges zur Wirkung gelangen.
Um definierte Reaktionszeiten des Schlagkolben sicherzustellen und insbesondere auch hochfrequente Schläge sicher auszuführen zu können, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass der Schlagkolben über seinen Arbeitshub entgegen der Kraft der Feder bis zu einem Hubbegrenzungsanschlag verschieblich geführt ist. Gleichzeitig wird dadurch eine überaus kompakte Bauweise bei hoher Funktionssicherheit erzielt.
Zur Sicherstellung des geforderten Abstandes zwischen der dem Schlagkolben zugewandten Stirnfläche des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters und der Stirnfläche des Schlagkolben bei unbeaufschlagter Lage des Schlagkolben und maximal eingeschobener Lage des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass das Werkzeug bzw. der Werkzeughalter über einen durch jeweils einen Anschlag in beide Bewegungsrichtungen begrenzten Hub axial verschieblich gelagert ist.
Um bei
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einer derartigen Ausbildung sicherzustellen, dass die kinetische Schlagenergie des Schlagkolben die Funktionssicherheit der Hubbegrenzung für die Verschiebung des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters nicht beeinträchtigt, und insbesondere um sicherzustellen, dass die Anschläge für das Werkzeug bzw. den Werkzeughalter vor übermässiger Beanspruchung durch den Schlagkolben gesichert sind, ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, dass der durch Anschläge begrenzte Bewegungshub des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters grösser ist als der Arbeitshub des Arbeitskolbens.
Bei der erfindungsgemässen Ausbildung genügt es, den dem Federraum abgewandten Druckraum bzw.
Arbeitsraum des Arbeitskolbens über eine einzige Fluidleitung mit einem entsprechenden Verteilerventil bzw. einer intermittierenden, beaufschlagenden Druckmittelquelle zu verbinden, wobei das durch die Feder aus dem Arbeitsraum wieder ausgepresste Fluidvolumen über die gleiche Leitung rückgeführt werden kann und im Fall der Verwendung eines Verteilerventiles einfach abgeführt werden kann. Mit Vorteil ist hiefür die Ausbildung so getroffen, dass der dem Federraum abgewandte Druckraum des Arbeitskolbens über eine Fluidleitung mit einem Verteilerventil verbunden ist, welches den Druckraum abwechselnd mit einer FluidDruckleitung und einer Rücklaufleitung verbindet.
In besonders einfacher Weise gelingt die intermittierende Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes des Schlagkolben dann, wenn die Ausbildung so getroffen ist, dass der Verteiler als um eine Achse rotierbar antreibbare, in einem Gehäuse gelagerte Scheibe ausgebildet ist, an weiche axial eine Fluid-Druckzuleitung angeschlossen ist, dass in der Scheibe Kanäle von der axialen Druckzuleitung zu zur Achse parallelen Auslässen führen und dass die zur Achse parallelen Auslässe der Scheibe über die Stirnfläche vorragende Anschlussstücke tragen, welche bei Rotation der Scheibe in fluchtende Lage zu der an das Gehäuse angeschlossenen Druckleitung zum Arbeitsraum des Schlagkolben gelangen.
Ein derartiger Verteiler kann konstruktiv überaus kompakt ausgebildet sein und es ist mit einer derartigen Ausbildung auch die sichere intermittierende Druckbeaufschlagung bei hohen Drücken in der Druckmittelzuführungsleitung möglich.
Der zur Verschieberichtung des Werkzeugträgers bzw. Werkzeuges koaxial angeordnete Schlagkolben kann gleichfalls relativ kompakt ausgebildet werden, wobei mit Vorteil für eine sichere Führung des Schlagkolben die Ausbildung so getroffen ist, dass der Schlagkolben an seiner dem Arbeitsraum abgewandten Seite auf kleineren Durchmesser abgesetzt ist und in einer Büchse dichtend geführt ist. Auf diese Weise wird eine sichere axiale Führung des Schlagkolben auch bei raschen Bewegungen des Schlagkolbens gewährleistet.
Eine besonders kompakte Ausbildung, bei welcher innerhalb eines kleinen Raumes auch der erforderliche Raum für die Rückstellfeder des Schlagkolben geschaffen wird, lässt sich dadurch erzielen, dass der Schlagkolben an seinen dem Arbeitsraum zugewandten Enden als Federteller ausgebildet ist und dass die Feder zwischen einer Stirnfläche der Büchse und dem Federteller angeordnet ist.
Eine derartige Ausbildung eignet sich gleichzeitig auch dazu, eine geeignete Begrenzung des Hubes des Schlagkolben in der geforderten Weise vorzunehmen, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, dass der Übergang zwischen dem auf kleineren Durchmesser abgesetzten Endbereich des Schlagkolben und dem mittleren Bereich des Schlagkolben als Anschlagfläche für den Schlagkolben ausgebildet ist, welche zur Begrenzung des Arbeitshubes des Schlagkolben mit der Stirnfläche der Büchse zusammenwirkt, an welcher die Feder auf grösserem Durchmesser abgestützt ist.
Um auch bei hohen Zuleitungsdrücken eine sichere Abdichtung zu erzielen und gleichzeitig die Gefahr eines Bruches des Schlagkolben durch hohe Schlagbeanspruchungen zu verringern, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass Dichtungen für den Schlagkolben in Ringnuten an der inneren Mantelfläche der Büchse angeordnet sind. Auf diese Weise sind Einschnürungen bzw. Nuten im Bereich des Schlagkolbens entbehrlich. und die erforderlichen Dichtungen können innerhalb der stationären Mantelflächen der Büchse angeordnet sein. In analoger Weise kann die Büchse naturgemäss auch an der Aussenseite ihres Mantels in dem den Zylinder des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregates bildenden Bauteil abgedichtet sein.
Die Begrenzung des Bewegungshubes des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters durch Anschläge kann gleichzeitig dazu herangezogen werden, das Werkzeug bzw. den Werkzeughalter gegen Verdrehung zu sichern. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung dieser Begrenzungsanschläge ist dadurch gebildet, dass das Werkzeug bzw. der Werkzeughalter durch einen ein sich in Achsrichtung erstreckendes Langloch durchsetzenden Bolzen in Achsrichtung begrenzt verschiebbar in einem Tragrahmen gesichert ist. Für den Austausch des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters genügt es in diesem Fall, den das Lochloch durchsetzenden Bolzen in seiner Achsrichtung abzuziehen, wobei durch die eingangs definierten Differenzen in den zulässigen Hüben des Werkzeughalters bzw. Werkzeuges und dem Arbeitshub des Schlagkolben der das Lochloch durchsetzende Bolzen vor einer übermässigen Beanspruchung gesichert ist.
Da eine derartige Sicherung des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters eine Verdrehung des Werkzeuges bzw. des Werkzeughalters um seine Achse verhindert, wird im Falle eines Werkzeughalters die Möglichkeit geschaf-
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fen, eine Verdrehung des Meissels zu verhindern oder aber an gesonderter Stelle zu ermöglichen. Mit Vorteil ist daher im Falle der Verwendung eines Werkzeughalters die Ausbildung so getroffen, dass der Werkzeughalter an seinem der mit dem Schlagkolben zusammenwirkenden Stirnfläche abgewandten Ende eine Aufnahmeöffnung für einen Rund- oder Flachmeissel aufweist, wobei ein Flachmeissel unverdrehbar im Werkzeughalter aufgenommen sein kann und ein Rundmeissel in der Aufnahmeöffnung rotierbar gelagert sein kann.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 einen Schlagmeissel in einem Tragrahmen im axialen Schnitt durch die Achse des Werkzeugträgers und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verteilerventiles für die intermittierende Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens gemäss Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 ein schlagunterstütztes Abbauwerkzeug bezeichnet, dessen Tragrahmen mit 2 bezeichnet ist. Mit 3 ist schematisch ein Druckunterbrecher, wie er in Fig. 2 noch näher erläutert ist, angedeutet. Druckmittel wird intermittierend über eine Leitung 4 dem Arbeitsraum 5 eines Schlagkolben 6 zugeführt. Der Schlagkolben weist nahe seiner schlagenden Stirnfläche 7 einen abgesetzten, ersten Bereich 8 auf, welcher über eine Anschlagschulter 9 in den mittleren Bereich des Schlagkolben 6 übergeht. Die Anschlagschulter 9 begrenzt hiebei den axialen Schlaghub auf ein Mass a, wobei nach Zurücklegen dieses Schlaghubes a die Anschlagschulter 9 an einer Büchse 10 anschlägt.
Die Büchse 10 weist sowohl an ihrer Aussenseite als auch an ihrer Innenseite Dichtungen 11 für die dichtende Führung des Schlagkolben 6 sowie den dichtenden Abschluss des mit Druckmittel beaufschlagten Arbeitsraumes 5 auf. An seiner der schlagenden Stirnfläche 7 abgewandten Seite ist der Schlagkolben 5 als Federteller 12 ausgebildet, wobei eine Druckfeder 13 zwischen der Büchse 10 und diesem Federteller 12 wirksam wird. Die Druckfeder 13 stellt den Rückhub des Schlagkolben 6 sicher, wenn der Arbeitsraum 5 nicht mit Druckmittel beaufschlagt ist.
Koaxial zur Anordnung des Schlagkolben 6 ist ein Werkzeugträger 33 angeordnet, dessen Bewegungshub durch das Befestigungselement 14 sowie Anschlagflächen 15 begrenzt ist. Der zulässige Bewegungshub, welcher durch das Befestigungselement 14 freigegeben wird, ist mit b bezeichnet. Dieser Bewegungshub b des Werkzeughalters 33 kann kleiner gewählt sein als der Arbeitshub des Schlagkolben, da der Schlagkolben bis zu seinem Auftreffen auf die Stirnfläche 16 des Werkzeughalters einen axialen Leerhub durchführen muss. In jedem Fall muss dieser Leerhub zuzüglich des Bewegungshubes des Werkzeugträgers 33 grösser sein als der Arbeitshub des Schlagkolben 6, um eine Überbeanspruchung des Befestigungselementes 14 zu verhindern.
Die maximal eingeschobene Lage des Werkzeughalters kann durch die Anschlagflächen 15 begrenzt werden, um auch auf diese Weise das Befestigungs- bzw. Sicherungselement 14 vor einer Überbeanspruchung zu bewahren.
Am der Stirnfläche 16 abgewandten freien Ende des Werkzeughalters 33 kann ein Meissel 17 eingesetzt sein, welcher bei der Darstellung nach Fig. 1 als RundmeiBel ausgebildet ist und relativ zum Werkzeughalter verdrehbar gelagert ist. Das Befestigungselement 14 verhindert eine Verdrehung des Werkzeughalters um seine Achse. Alternativ können jedoch auch Flachmeissel unverdrehbar in einem derartigen Werkzeughalter 33 angeordnet sein.
Der Tragrahmen 2 des schlagunterstützten Abbauwerkzeuges kann über Befestigungsaugen 18,19 mit Abbaumaschinen verbunden werden. Insbesondere kann der Tragrahmen 2 auf diese Weise mit Ladeschaufeln eines Baggers verbunden sein oder zu einem Schlaggerät bestehend aus wenigstens vier Schlagenheiten gemäss Fig. 1 zusammengebaut sein. An die Lageraugen 18,19 kann somit auch ein Auslegerarm angeschlossen sein, weicher die entsprechende Orientierung des Abbauwerkzeuges ermöglicht.
Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist das in Fig. 1 mit 3 schematisch angedeutete Druckunterbrechungssystem näher dargestellt. Die Druckmittelzuleitung ist hiebei durch den Anschluss 20 angedeutet. Das unter Pumpendruck stehende Fluid wird über eine axiale Bohrung 21 in das Innere einer Verteilerscheibe 22 geleitet und gelangt dort über im wesentlichen radiale Kanäle 23 zu Auslässen 24, welche im wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 21 münden. Diese Auslässe 24 ragen über die Stirnfläche 25 der Scheibe 22 vor, so dass sie bei Rotation der Scheibe um die Rotationsachse 26 in eine mit Auslässen 27 fluchtende Lage gelangen, da das Druckmittel an die Leitung 4 zum Arbeitsraum des Schlagkolben gelangen kann.
Sobald die über die Stirnfläche 25 der Scheibe 22 vorragenden Auslässe 24 an der Anschlussbohrung 27 vorbeibewegt sind, kann über die Leitung 4 Druckmittel in den Innenraum 28 des Gehäuses rückgepresst werden und über eine Leitung 29 zu einem Tank 30 abgeleitet werden. Eine neuerliche Druckbeaufschlagung erfolgt, wenn ein über die Stirnfläche 25 der Scheibe 22 vorragender Auslass 24 wiederum in eine fluchtende Lage mit dem Anschlusskanal 27 bewegt wird, wobei während der übrigen Drehlagen der Auslass 24 durch die Stirnwand 31 dichtend verschlossen.
Für die drehende Bewegung der Scheibe 22 ist ein Motor 32 vorgesehen.