CN105705301A - 气动锤装置以及与气动锤装置有关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动锤装置(100，200)，其包括连接装置(156，256)和撞击机构(105，205)，其中，连接装置(156，256)设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管(102，202)，撞击机构(105，205)包括撞击机构壳体(210)和设置成用于在所述撞击机构壳体(210)中进行往复运动的撞击活塞(230)，撞击活塞(230)具有前活塞部(232)和后活塞部(236)，其中，撞击活塞(230)和撞击机构壳体(210)共同形成前部空间(240)和后部空间(250)，其中，所述压缩空气导管(102，202)布置成与前部空间(240)经由撞击机构壳体(210)中的第二通路(242)气流连通，在第二通路(242)处设置有第一阀装置(246)。撞击活塞(230)形成为使得在前活塞部(232)、后活塞部(236)和撞击机构壳体(210)之间形成中间空间(260)，其中，控制装置(280)设置成在撞击活塞(230)的往复运动期间交替地分别受到所述后部空间(250)和所述中间空间(260)的空气压力，并且其中，所述控制装置(280)设置成基于所述空气压力来控制所述第一阀装置(246)以交替地向前部空间(240)供给压缩空气，从而实现撞击活塞(230)的返回运动。本发明还涉及一种与气动锤装置(100，200)有关的方法。

Description

气动锤装置以及与气动锤装置有关的方法

技术领域

本发明涉及气动锤装置。本发明还涉及与气动锤装置有关的方法。

背景技术

气动撞击工具已存在数十年并且可以例如由具有撞击冲击力的钻机或破碎机构成。撞击工具可以由操作人员手持或者可以布置在钻探工具上，并且可以竖直或水平地使用。不管应用领域如何，所有撞击工具的共同点在于：撞击工具包括撞击机构，其中，撞击机构具有设置在撞击机构壳体中的撞击活塞。撞击活塞设置成通过供给的压缩空气的冲击而进行往复运动。撞击活塞通过压缩空气向前移动并在其前部位置处撞击插入工具，如钻钢、铁条等，由此实现向插入工具的冲击波传递。在对插入工具的撞击之后，压缩空气被供给以使得撞击活塞实现返回运动。

撞击机构中发生的用以使撞击活塞加速并移动的压力累积产生了反作用力。这些反作用力对撞击机构壳体进行作用并引起可能被操作人员视为不适的振动。现今，对操作人员每日可承受多少振动存在限制。因此，具有高振动水平的机器与具有低振动水平的机器相比可能使用的时间较短。理想的是使来自撞击工具的振动最小化，并因此延长操作人员能够在没有负面影响的情况下用撞击工具工作的时间。撞击机构壳体和插入工具的振动以及压缩空气的排放还导致不期望的噪音发出，而噪音发出可能被视为对周围区域中的人的干扰。此外，振动导致撞击工具的疲劳载荷。

市场上存在用以使振动和噪音发出的出现减至最小的各种解决方案。根据一个解决方案，撞击工具的把手是弹簧悬吊的，这减小了撞击工具的振动。根据另一个解决方案，在撞击机构壳体的周围设置减噪外壳以降低噪音发出。

文献SE383281示出了一种撞击工具，其包括以可移动的方式设置在具有前缸室和后缸室的缸体中的撞击活塞。为了减小撞击工具处出现的反作用力以及由此出现的振动，将压缩空气以大致恒定的压力供给至后缸室，这不仅使撞击活塞向前加速，而且使撞击活塞在其向后运动时减速。设置在撞击活塞处的腔体导致压缩空气被供给至前缸空间和蓄积器，这导致撞击活塞在缸体中向后移动。由于蓄积器室的尺寸有限，因此在撞击时前缸室中会累积压力，这使撞击活塞减速并且减小了撞击工具的撞击冲击力。撞击工具的构型还导致在撞击活塞应当被加速时对压缩空气供给的限制并且由此导致压力下降。压力下降产生热，从而导致撞击工具的效率降低。

不管本领域中的已知技术方案如何，都需要实现一种在产生所需撞击力的同时具有最小的振动和噪音发出的人体工程学撞击工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种使振动的发生最小化的锤装置。

本发明的另一目的是提供一种使噪音发出最小化的锤装置。

本发明的又一目的是提供一种符合人体工程学且用户友好型的锤装置。

本发明的另一目的是提供一种具有高效率的锤装置。

本发明的又一目的是提供一种具有最佳撞击能量的锤装置。

本发明的另一目的是提供一种导致高的处理能力的锤装置。

本发明的又一目的是提供一种与导致振动和噪音发出的最小化的锤装置有关的方法。

本发明的另一目的是提供一种替代性的锤装置和一种替代性的与锤装置有关的方法。

这些目的中的一些目的通过根据权利要求1的气动锤装置而实现。其他目的通过根据权利要求12的方法而实现。从属权利要求中限定了有利的实施方式。

根据本发明的方面，提供了一种气动锤装置，该气动锤装置包括连接装置和撞击机构，其中，连接装置设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管，撞击机构包括撞击机构壳体和设置成用于在撞击机构壳体中进行往复运动的撞击活塞，撞击活塞具有前活塞部和后活塞部，其中，前活塞部对设置在锤装置中的插入工具进行作用，其中，撞击活塞和撞击机构壳体共同形成前部空间和后部空间，其中，前部空间在后方由前活塞部限界，并且后部空间在前方由后活塞部限界，其中，所述压缩空气导管布置成与后部空间经由撞击机构壳体中的第一通路气流连通，并且其中，所述压缩空气导管布置成与前部空间经由撞击机构壳体中的第二通路气流连通；在第二通路处设置有第一阀装置，其中，撞击活塞构造成使得在前活塞部、后活塞部和撞击机构壳体之间形成中间空间，其中，控制装置设置成在撞击活塞的往复运动期间交替地分别受到所述后部空间和所述中间空间的空气压力，并且其中，所述控制装置设置成基于所述空气压力来控制所述第一阀装置以向前部空间交替地供给压缩空气并且提供撞击活塞的返回运动。

中间空间的空气压力优选地与后部空间的空气压力不同。

供给至后部空间的压缩空气对撞击活塞进行作用以使得撞击活塞在撞击机构壳体中向前移动。当撞击活塞到达向前位置时，前活塞部撞击插入工具，从而导致能量传递。供给至前部空间的压缩空气对撞击活塞进行作用以使得撞击活塞在撞击机构壳体中向后移动。通过借助于控制装置分别基于后部空间和中间空间中的空气压力来控制第一阀装置，实现了对压缩空气至前部空间的供给的最佳控制。这样，获得了具有高处理能力和高效率的锤装置。

优选地，压缩空气在使用根据本发明的锤装置期间持续地供给到后部空间中。以这种方式，在撞击活塞的向前运动期间和活塞的返回运动期间都有大致恒定的空气压力对后活塞部进行作用。通过在后部空间中提供大致恒定的压力，对撞击机构壳体进行作用的反作用力减小。这样，获得了使振动的发生最小化的锤装置。

阀装置限定为用于对流体系统中的开口进行调节或控制并且由此控制气流或液流的装置。本发明中的阀装置可以包括各种类型的阀，例如磁阀、球阀、3/2阀等。

根据本发明的方面，撞击机构壳体构造为筒体并且具有前部部分和后部部分，其中，前部部分的内径比后部部分的内径大。在前部部分与后部部分之间的直径转变处形成有接触表面。接触表可以面在锤装置关断时用作对撞击活塞的向后运动的机械止动件。替代性地，该机械止动可以通过后活塞部对撞击机构壳体的后端进行撞击来提供。

锤装置优选地包括具有衬套的、用于插入工具与锤装置的连接的前部部件。前部部件优选地与撞击机构壳体的前部部分一体地形成。替代性地，前部部件以可移除的方式设置在撞击机构壳体的前部部分处。

锤装置的把手优选地设置在撞击机构壳体的后部部分处。把手可以设置有减振弹簧悬架，该减振弹簧悬架进一步减小操作人员受到的振动。把手还可以形成为T形、D形或者如同手枪握把，等等。

为了减少锤装置所产生的噪音发出，围绕撞击机构壳体优选地设置有减噪外壳。减噪外壳抑制金属噪音发出和来自锤装置的排气通路的噪音发出。

根据本发明的方面，撞击活塞为具有受到不同压力的多个区域的差动活塞。

根据本发明的方面，撞击活塞构造成使得前活塞部包括第一部分和第二部分，其中，第一部分的直径比第二部分的直径大。前活塞部的第二部分设置在撞击活塞的最前面并最靠近插入工具。前活塞部的第一部分具有与撞击机构壳体的前部部分的内径大致相同的直径。因此，前部空间在后方由前活塞部的第一部分限界。后活塞部的直径比前活塞部的第一部分的直径小。后活塞部具有与撞击机构壳体的后部部分的内径大致相同的直径。优选地，在前活塞部与后活塞部之间延伸有中间部，该中间部的直径比前活塞部的第一部分的直径和后活塞部的直径小。

优选地，撞击活塞构造成使得获得了导致高处理能力的锤装置。在撞击活塞在插入工具上的撞击期间产生了冲击波，该冲击波产生了对插入工具的局部压缩。因此，插入工具中的应力随时间而变化。冲击波受撞击活塞的几何构型的影响。具有小直径的长活塞在长时间内产生具有低应力水平的冲击波。具有大直径的短撞击活塞在短时间内产生具有高应力水平的冲击波。当锤装置被用在断裂应用中时，需要用于打破地面的某一最小应力水平。然而，过高的应力水平使插入工具磨损并且因而导致插入工具的使用寿命较短。本发明的撞击活塞优选地配置有下述长度直径比：与现有技术相比，该长度直径比导致在更长的时间内具有稍微更低的应力水平的冲击波。

根据本发明的方面，前部空间、中间空间和后部空间被位于前活塞部的第一部分与撞击机构壳体之间以及位于后活塞部与撞击机构壳体之间的周向槽密封件隔开并密封。撞击活塞与撞击机构壳体之间的间隙优选地小于60微米。通过使用槽密封件，撞击活塞与撞击机构壳体之间的摩擦被最小化。以这种方式，获得了具有优化的撞击冲击力的锤装置。

替代性地，前部空间、中间空间和后部空间被设置在前活塞部的第一部分与撞击机构壳体之间以及后活塞部与撞击机构壳体之间的密封装置——例如O形环或活塞环——隔开并密封。

根据本发明的方面，锤装置包括第一排气通路，该第一排气通路设置在所述撞击机构壳体中以保持所述中间空间中的大气压力。由于中间空间与大气持续的连通，所以控制装置将在撞击活塞处于使得控制装置与中间空间连通的位置时受到大气压力。当撞击活塞处于使得控制装置与后部空间连通的位置时，控制装置受到与供给至后部空间的压缩空气的压力对应的空气压力。

从压缩空气导管供给至后部空间和前部空间的压缩空气具有例如5巴至30巴之间的压力。

根据本发明的方面，中间空间具有接近大气压力的空气压力。替代性地，中间空间具有与大气压力不同并与后部空间中的空气压力不同的空气压力。中间空间中的空气压力例如低于后部空间中的空气压力。

根据本发明的方面，控制装置包括设置在撞击机构壳体处的控制通路和设置在该控制通路与第一阀装置之间的控制导管。

根据本发明的方面，第一阀装置由具有第一空闲位置和第二受控位置的机械控制阀构成。第一阀装置可以包括弹簧装置，该弹簧装置导致第一阀装置在空闲位置中关闭并且导致第一阀装置在该弹簧装置的冲击下打开。弹簧装置可以包括机械弹簧或空气弹簧。当控制通路与后部空间连通时，供给至后部空间的压缩空气经由控制通路流动到控制导管中。因此，控制导管中的压力增大并且对机械控制阀进行作用以使得机械控制阀切换至第二打开位置。当撞击活塞处于使得控制通路与连接至大气的中间空间连通的位置时，控制导管中的压力减小并且第一阀装置返回至其关闭的空闲位置。替代性地，第一阀装置在空闲位置中打开并且在第二受控位置中关闭。

替代性地，第一阀装置由具有第一受控位置和第二受控位置的机械控制阀构成。当控制通路与后部空间连通时，供给至后部空间的压缩空气经由控制通路流动到控制导管中。因此，控制导管中的压力增大并且机械控制阀被控制至第一位置以使得该机械控制阀打开。当撞击活塞处于使得控制通路与连接至大气的中间空间连通的位置时，控制导管中的压力减小并且第一阀装置被控制至第二关闭位置。

替代性地，在撞击机构壳体处还设置有控制装置以使得该控制装置根据撞击活塞在撞击机构壳体中的位置而与前部空间和中间空间连通。因此，可以通过两个单独的控制装置来控制第一阀装置至受控的打开位置和受控的关闭位置。

替代性地，控制装置包括设置在撞击机构壳体处的压力传感器和设置在该压力传感器与第一阀装置之间的电缆。

替代性地，第一阀装置由电控阀构成。当压力传感器与后部空间连通时，压力传感器受到与供给至后部空间的压缩空气的压力对应的空气压力。压力传感器随后经由电缆向第一阀装置发送第一电信号，第一阀装置由此被控制至打开位置。当撞击活塞处于使得压力传感器与中间空间连通的位置时，压力传感器受到中间空间的空气压力。压力传感器随后向电控阀发送第二信号，电控阀由此被控制至关闭位置。

根据本发明的方面，锤装置包括第二排气通路，该第二排气通路设置在撞击机构壳体处以使得该第二排气通路在控制装置与中间空间连通时与前部空间连通。通过将第二排气通路和控制装置相对于彼此布置成使得第二排气通路仅可以在控制装置与中间空间连通并且第一阀装置关闭时才与前部空间连通，避免了前部空间在压缩空气供给至前部空间的同时被排气。因此，锤装置构造成使得前活塞部在撞击活塞于撞击机构壳体中向后移动时绝不会在后活塞部已经经过控制装置之前经过第二排气通路。第一阀装置和第一阀装置的控制装置构造成使得在撞击活塞的向前运动期间确保了前部空间的排气，从而不使撞击活塞的向前运动减速。这样，获得了具有最佳撞击能量的锤装置。

根据本发明的方面，第二排气通路在撞击机构壳体处设置在向后远到使得在撞击机构壳体中的向后运动期间，后活塞部在前活塞部已经经过第二排气通路之前经过控制装置。当后活塞部已经经过控制装置时，第一阀装置关闭并且压缩空气向前部空间中的供给停止。然而，已存在于前部空间中的压缩空气和撞击活塞的动能导致撞击活塞在第一阀装置已关闭之后的一定时间段内继续向后移动。当撞击活塞的动能停止并且后部空间中的大致恒定的压力使撞击活塞减速时，撞击活塞已向后移动远到使得第二排气通路与前部空间连通。因此，前部空间仅在前部空间中的空气的能量已被最大化之后被排气。以这种方式，获得了具有高效率的锤装置。由于从前部空间排放的空气具有接近大气压力的压力，从锤装置产生的噪音发出也减小。

替代性地，前部空间可以仅通过第一阀装置来排气以不使撞击活塞的向前运动减速。

替代性地，锤装置包括多个排气通路，其中，排气通路可以由撞击机构壳体中的设置在撞击机构壳体的不同轴向水平处和/或周向地设置在该撞击机构壳体的周缘处的开口构成。

根据本发明的方面，锤装置包括布置成与压缩空气导管和第一阀装置气流连通的供给导管。

根据本发明的方面，锤装置的连接装置包括第二阀装置，该第二阀装置布置成与压缩空气导管连通以对压缩空气的供给进行调节。第二阀装置优选地设置成与供给导管和第一通路连接。通过设置与压缩空气导管连接的第二阀装置，实现了对从压缩空气导管穿过第一通路到后部空间以及穿过供给导管到第一阀装置的压缩空气流的调节。

第二阀装置可以优选地由球阀等构成并且根据本发明的方面在锤装置处于操作中时一直打开。由此，实现了后部空间中的大致恒定的压力，该压力导致撞击活塞中的大致恒定的加速度。类似地，供给导管在锤装置处于操作中时持续地被加压。在常规锤装置的撞击机构壳体中在撞击活塞的后转动位置处出现的压力累积导致撞击机构壳体上的反作用力与撞击活塞上的压力同样大。这些反作用力导致撞击机构壳体中的振动。通过使第二阀装置一直打开，空气压力导管在撞击活塞向后移动并且后部空间被压缩时用作蓄积器。为了防止后部空间中的空气使撞击活塞的向后运动减少并使后部空间中的压力累积减少，后部空间中的空气必须随着撞击活塞向后移动而转移至蓄积器。当撞击活塞在撞击机构壳体中被压向后方时，后部空间中的空气因而再次被压到压缩空气导管中。由于呈压缩空气导管的形式的蓄积器的容积比后部空间的容积大得多，因此蓄积器可以减少撞击机构中的压力累积并且获得了后部空间中的大致恒定的压力。由此，反作用力在活塞的向前运动期间在活塞加速时被最小化。这样，获得了导致最小振动的锤装置。由于第二阀装置在锤装置的操作期间一直打开，因此还避免了在撞击活塞的加速期间导致压力下降的空气节流。以这种方式，获得了具有高效率的锤装置。

替代性地，锤装置的连接装置包括用于压缩空气导管至第一通路的直接连接的联接件。以这种方式，压缩空气在外部压力源被启动并且开始产生压缩空气时供给至后部空间。为了停止压缩空气至后部空间的供给，外部压力源被关断。

根据本发明的方面，锤装置通过中断压缩空气至撞击机构壳体的供给而关断。当压缩空气的供给停止时，优选地实现了撞击机构壳体的排气。替代性地，锤装置通过中断压缩空气至后部空间的供给而关断。替代性地，锤装置可以通过阻塞控制导管或通过阻塞排气通路而关断。替代性地，锤装置可以在实现前部空间的排气的同时通过停止压缩空气至前部空间的供给而关断。

在锤装置的使用期间，需要用以抵消所产生的反作用力的进给力。进给力由例如操作人员可以向锤装置所施加的力构成。在竖直向下地使用锤装置的情况下，锤装置的自重也构成进给力的一部分。为了获得符合人体工程学且用户友好的锤装置，理想的是减小操作人员必须提供的所需进给力。锤装置的功率越高，所需的进给力就越大。

根据本发明的方面，锤装置包括外部进给力供给源，例如机器人、钻机、液压或气动供给柱等。

根据本发明的方面，第二阀装置包括排气功能。当第二阀装置已关闭时，后部空间通过排气功能被排气，以使后部空间中的压缩空气的量在锤装置的下次启动时最小化。通过使后部空间排气，进给电源在锤装置每次新的起动时被最小化。替代性地，锤装置包括单独的排气装置，该单独的排气装置设置在第一通路处以在第二阀装置关闭时使后部空间排气。以这种方式，获得了符合人体工程学且用户友好的锤装置。

根据本发明的方面，锤装置包括致动装置，该致动装置布置成与第二阀装置连通以手动地实现第二阀装置的打开/关闭。致动装置可以是手动地旋转以打开和关闭第二阀装置的阀门头。

根据示例性实施方式，致动装置由伺服阀构成。伺服阀也可以被称为导阀。伺服阀导致第二阀装置的动力转向，这有助于对锤装置的操纵。第二阀装置受到高压和高流率，并且为了不降低压力而应该构造成具有大的导管区域。为了手动地打开及关闭，第二阀装置因此将需要较大的操作力。通过伺服阀，对与第二阀装置连通的受限制的气流进行调节。受限制的气流对第二阀装置进行作用以使得第二阀装置打开或关闭。以这种方式，需要用以启动/起动锤装置的最小的操作力并且由此获得了符合人类工程学且用户友好的锤装置。

根据本发明的方面，锤装置包括设置成用于前部空间的排气的排气装置。在锤装置包括第二排气通路的情况下，前部空间在撞击活塞处于使得第二排气通路与前部空间连通的位置时被排气。当撞击活塞已向前移动并且已经经过第二排气通路以使得第二排气通路与中间空间连通时，前部空间优选地通过排气装置来排气。当撞击活塞沿撞击方向向前移动时，前部空间被压缩并且相应地前部空间中的空气也被压缩。压缩空气可以使撞击活塞的向前运动减速。通过使前部空间在撞击活塞的向前运动期间借助于排气装置来排气，降低了对撞击活塞的减速效果。这样，获得了具有最佳冲击能量的锤装置。

排气装置可以优选地构成第一阀装置的一部分。替代性地，排气装置由设置在第二通路处的单独的单元构成。在排气装置构成第一阀装置的一部分的情况下，第一阀装置优选地构造成使得第一阀装置的关闭位置导致排气装置打开并使前部空间排气。以这种方式，只要第一阀装置关闭，前部空间就被排气。因此，前部空间可以通过第二排气通路和排气装置或者仅仅通过第二排气通路或者仅仅通过排气装置排气。

根据本发明的方面，锤装置包括设置在连接至锤装置的插入工具与撞击活塞的前部部分之间的中间块。因此，前活塞部在撞击活塞的前部位置处撞击中间块。撞击活塞的动能通过中间块传递至插入工具，插入工具因而接收一定量的能量。中间块在进给力太高时接收来自插入工具的反射。以这种方式，减小了插入工具的载荷。此外，中间块防止污物进入撞击机构壳体的前部空间。

替代性地，不包括中间块，并且前活塞部直接地对插入工具进行撞击。此时，在插入工具与衬套之间设置有密封装置。这确保了前部空间中的压力累积。

根据本发明的方面，锤装置包括用于使插入工具旋转的旋转机构。插入工具的旋转优选地通过衬套的旋转来实现，插入工具在锤装置的前部部件处设置在衬套中。旋转机构可以包括设置在锤装置处的外部驱动单元。外部驱动单元可以由电动马达、液压马达或气动马达构成。替代性地，旋转机构包括位于衬套和/或撞击活塞处的所谓的花键，使得通过撞击活塞的往复运动来实现所述旋转。

根据本发明的方面，锤装置为手持式的。替代性地，锤装置的承载件是机械化的。

根据本发明的方面，提供了一种配备有气动锤装置的车辆。根据本发明的方面，例如，提供了一种配备有气动锤装置的钻机，如凿岩钻机。根据本发明的方面，提供了一种配备有气动锤装置的固定平台。

根据本发明的方面，提供了一种与气动锤装置有关的方法，该锤装置包括连接装置和撞击机构，该连接装置设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管，该撞击机构包括撞击机构壳体和设置成用于在所述撞击机构壳体中进行往复运动的撞击活塞，该撞击活塞具有前活塞部和后活塞部，其中，前活塞部对设置在锤装置处的插入工具进行作用，其中，撞击活塞和撞击机构壳体共同形成前部空间和后部空间，其中，前部空间在后方由前活塞部限界并且后部空间在前方由后活塞部限界，其中，所述压缩空气导管布置成经由撞击机构壳体中的第一通路与后部空间气流连通，并且其中，所述压缩空气导管布置成经由撞击机构壳体中的第二通路与前部空间气流连通，在该第二通路处设置有第一阀装置，其中，该方法包括以下步骤：

-借助于控制装置来控制第一阀装置，该控制装置设置成在撞击活塞的往复运动期间交替地分别受到后部空间中的空气压力以及形成在撞击机构壳体、前活塞部和后活塞部之间的中间空间中的空气压力，其中，控制装置基于空气压力来控制所述第一阀装置。

根据本发明的方面，提供了一种与气动锤装置有关的方法，该气动锤装置包括连接至压缩空气源的压缩空气导管和具有以可移动的方式设置在撞击机构壳体中的撞击活塞的撞击机构，该撞击活塞具有前活塞部和后活塞部，其中，撞击活塞和撞击活塞壳体共同形成前部空间和后部空间，其中，前部空间在后方由前活塞部限界并且后部空间在前方由后活塞部限界，其中，压缩空气导管布置成与设置在后部空间中的第一通路和设置在前部空间中的第二通路连通，在第二通路处设置有第一阀装置，其中，该方法包括以下步骤：

-使锤装置启动；

-通过经由第一通路向后部空间供给压缩空气来实现撞击活塞在撞击机构壳体中的向前运动；

-通过经由第一阀装置和第二通路向前部空间供给压缩空气来实现撞击活塞在撞击机构壳体中的向后运动；以及

-关断锤装置。

根据本发明的方面，该方法包括通过启动向撞击机构壳体的后部空间的压缩空气供给而使锤装置启动的步骤。向后部空间的压缩空气供给的启动优选地通过操作人员手动地启动设置成与第二阀装置连通的致动装置而实现，其中，所述第二阀装置设置成与压缩空气导管和后部空间连接。通过致动，第二阀装置打开并且压缩空气可以流入到后部空间中。第二阀装置在致动装置被启动时优选地一直打开。以此方式，大体恒定的压力在锤装置的运行期间被供给至后部空间。

根据本发明的方面，该方法包括通过控制第一阀装置使得其打开并且将压缩空气供给至前部空间而实现撞击活塞的返回运动的步骤。后部空间中的压缩空气大致持续地推压后活塞部，使得撞击活塞向前移动。当后活塞部已经经过设置在撞击机构处的控制装置、使得控制装置与后部空间连通并且因此受到后部空间的压力时，第一阀装置被控制到打开位置。当第一阀装置打开时，可以将压缩空气从压缩空气导管供给至前部空间。以此方式，获得了前部空间中压力累积，该压力对前活塞部进行作用，使得撞击活塞在撞击机构壳体中向后移动。

根据本发明的方面，该方法包括通过控制第一阀装置使得其关闭并且停止向前部空间供给压缩空气而控制撞击活塞的返回运动的步骤。当后活塞部在其向后运动期间已经经过控制装置、使得控制装置与形成在撞击机构壳体、前活塞部和后活塞部之间的中间空间连通并且因此受到中间空间中的压力时，第一阀装置被控制到关闭位置。中间空间优选地与大气连通。替代性地，中间空间具有与大气压力和与后部空间的空气压力不同的空气压力。中间空间的空气压力优选地低于后部空间的空气压力。当第一阀装置已经关闭时，撞击活塞通过其自身的动能在撞击机构壳体中继续向后运动，直到后部空间的压力使撞击活塞的返回运动完全减速为止。

根据本发明的方面，该方法包括在第一阀装置关闭时对前部空间进行排气的步骤，以在撞击活塞获得了向后运动时使减速效果最小化。

根据本发明的方面，该方法包括通过停止向撞击机构壳体供给压缩空气而将锤装置关断的步骤。优选地，锤装置通过停止向后部孔供给压缩空气而关断。替代性地，锤装置可以通过阻塞连接至第一阀装置的控制导管或通过阻塞设置在撞击机构壳体处的排气通路而关断。替代性地，锤装置通过在实现前部空间的排气的同时停止向前部空间供给压缩空气而被关断。

根据本发明的方面，该方法包括在锤装置被关断时对后部空间进行排气的步骤。后部空间通过例如第二阀装置的排气功能排气。替代性地，后部空间通过单独的排气装置被排气。

根据本发明的方面，该方法包括在锤装置关断时对前部空间进行排气。

通过以下描述以及对本发明的实施，本发明的其它目的、优点以及新的特征对本领域技术人员来说将变得明显。尽管下面对本发明进行描述，但是应当理解的是，本发明不限于所描述的具体细节。能够领会本文中的教示的本领域技术人员将认识到在本发明范围内的其他领域内的其他应用、改型和合并。

附图说明

为了更加完整地理解本发明及本发明的其他目的和优点，现参考要结合附图来阅读的以下详细描述，其中，在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的锤装置；

图2示意性地示出了根据本发明的实施方式的锤装置的撞击机构的截面图；

图3a示意性地示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图；以及

图3b更详细地、示意性地示出根据本发明的实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

在附图的描述中，提及到位置术语例如前、后、向前和向后。向前在此处定义为沿撞击方向的方向并且向后因此定义为与撞击方向相反的方向。

图1示意性地示出根据本发明的实施方式的锤装置100。锤装置100包括T形手柄126、撞击机构105和用于连接至外部压力源(未示出)的压缩空气导管102的连接装置156。撞击机构105包括撞击机构壳体(未示出)、以可移动的方式设置在撞击机构壳体处的撞击活塞(未示出)和用于将插入工具124连接至撞击机构105的前部部件120。前部部件120在本实施方式中与撞击机构壳体成一体并且包括用于与插入工具124相配合的衬套/套筒(未示出)。撞击活塞可以沿撞击机构壳体的延伸方向轴向地移动并且在前部位置撞击插入工具124，这导致将能量传递至插入工具124。将压缩空气供给至锤装置100的压力源合适地为压缩机。锤装置100还包括围绕撞击机构105设置的减噪外壳123。

图2示意性地示出根据本发明的实施方式的锤装置200的截面图。锤装置200包括撞击机构205。撞击机构205又包括撞击机构壳体210，在撞击机构壳体210中设置有用于沿着撞击机构壳体210的延伸方向进行往复运动的撞击活塞230。撞击机构壳体210构造成缸体并且具有前部部分212和后部部分214，其中，前部部分212具有比后部部分214的内径大的内径和因而比后部部分214的暴露面积大的暴露面积。在前部部分212与后部部分214之间的直径转变处形成有接触表面216。与撞击机构壳体210的前部部分212成一体的具有衬套222的前部部件220设置成用于将插入工具224连接至锤装置200。在撞击机构壳体210的后部部分214处设置有锤装置200的手柄226。在撞击机构壳体210与前部部件220之间设置有中间块228。当撞击活塞230向前移动至前部位置时，撞击活塞230撞击中间块228。中间块228于是将撞击活塞230的动能传递至插入工具224。中间块228还防止污物进入撞击机构壳体210。

撞击活塞230构造成具有前活塞部232、后活塞部236以及在前活塞部232与后活塞部236之间延伸的中间部分238。前活塞部232在撞击活塞230的前部位置撞击连接至锤装置200的插入工具224，从而获得了传递至插入工具224的能量。前活塞部232包括第一部分233和第二部分234，其中，第一部分233具有比第二部分234的直径大的直径。前活塞部232的第二部分234是在撞击时抵靠中间块228的部分。前活塞部232的第一部分233的直径与撞击机构壳体210的前部部分212的内径大体相同。前活塞部232因此与撞击机构壳体210一起形成前部空间240。前部空间240因此在后方由前活塞部232的第一部分233限界并且在前方由中间块228和撞击机构壳体210限界。后活塞部236具有比前活塞部232的第一部分233的直径小的直径。后活塞部236的直径与撞击机构壳体210的后部214的内径大体相同。后活塞部236因此与撞击机构壳体210一起形成后部空间250。撞击活塞230的中间部分238具有比后活塞部236的直径和前活塞部232的第一部分233的直径小的直径，使得在撞击机构壳体210、前活塞部232和后活塞部236之间形成中间空间260。前部空间240、中间空间260和后部空间250被分隔开并且在撞击机构壳体210与前活塞部232的第一部分233之间以及在后活塞部236与撞击机构壳体210之间通过槽密封件270而被径向地密封。撞击活塞230与撞击机构壳体210之间的槽270在10微米至60微米之间。通过使用槽密封件270，使撞击活塞230与撞击机构壳体210之间的摩擦力最小化。以此方式，获得了具有最优化撞击效果的锤装置200。

锤装置200还包括用于连接至外部压缩空气源(未示出)的压缩空气导管202的连接装置256。呈软管形式的压缩空气导管202设置成与撞击机构壳体210的后部空间250经由撞击机构壳体210中的第一通路252气流连通、并且与撞击机构壳体210的前部空间240经由第二通路242气流连通。在第二通路242处设置有第一阀装置246。第一阀装置246设置成对经由第二通路242向前部空间240的压缩空气供给进行调节。连接装置256包括设置成对空气导管202与后部空间250之间的气流进行调节的第二阀装置257。另外，呈伺服阀形式的致动装置258设置成与第二阀装置257连通。伺服阀258由操作人员经由例如按钮、杆或类似构件(未示出)手动地操作，从而获得第二阀装置257的动力转向。通过启动伺服阀258，第二阀装置257打开并且锤装置200被启动。当伺服阀258停用时，第二阀装置257关闭，并且锤装置200停止。只要伺服阀258被启动，第二阀装置257就保持打开并且压缩空气在锤装置200的使用期间被不断地供给至后部空间250。在第二阀装置257与第一阀装置246之间的是设置成将压缩空气从压缩空气导管202供给至前部空间240的供给导管272。当伺服阀258被启动并且第二阀装置257打开时，供给导管272被大体不断地加压。

锤装置200还包括用于控制第一阀装置246并且因此控制对前部空间240的压缩空气供给的控制装置280。控制装置280包括在撞击机构壳体210处的控制通路282和连接在控制通路282与第一阀装置246之间的控制导管284。控制导管284由软管构成。控制通路282设置成使得其根据撞击活塞230在撞击机构壳体210中的的位置而交替地与后部空间250和中间空间260分别连通。以此方式，控制通路282并且因此控制导管284在撞击活塞230的往复运动期间交替地分别受到后部空间250的空气压力和中间空间260的空气压力。第一阀装置246基于控制装置280受到的空气压力被控制。

在撞击机构壳体210中设置有第一排气通路290，使得中间空间260总是与大气连通。这样，不管撞击活塞230的位置如何，在中间空间260中都保持大气压力。

在撞击机构壳体210中还设置有第二排气通路292，使得第二排气通路292仅在控制装置280与中间空间260连通时才与前部空间240连通。

当操作人员启动伺服阀258时，第二阀装置257打开，使得空气可以经由第一通路252在压缩空气导管202与后部空间250之间自由流动。后部空间250中的压缩空气对后活塞部236进行作用，使得撞击活塞230沿撞击方向被向前推压。当后活塞部236已经经过控制通路282(如图中所示)时，后部空间的压缩空气流动到控制导管284中。控制导管284中的空气于是具有与后部空间250的空气相同的压力。第一阀装置246是具有第一关闭的空闲位置和第二受控的打开位置的机械式控制的3/2阀。在空闲位置，阀246对前部空间240关闭，使得没有压缩空气被供给至前部空间240。阀246包括排气装置248，排气装置248在空闲位置也被连接至大气。空闲位置因此导致前部空间240被排气。当控制导管284中的压力增大到与后部空间250中的压力相同的压力时，压缩空气将第一阀装置246控制到其第二位置。受控制的第二位置使阀246对前部空间240打开并且供给导管272中的压缩空气可以经由第二通路242被供给至前部空间240。控制通路282的定位适合于使得第一阀装置246在撞击活塞230已到达插入工具224之前不会切换和打开。

当第一阀装置246打开时，前部空间240被填充压缩空气，同时后部空间250不断地被供以压缩空气。因为前活塞部232的第一部分233具有比后活塞部236的直径大的直径并且因此具有比后活塞部236的面积大的面积，所以撞击活塞230在撞击机构壳体210中被向后推压。后部空间250的容积因此减小并且后部空间250中的空气由于持续打开的第二阀装置257而流回到压缩空气导管202中，压缩空气导管202因此用作蓄积器。呈压缩空气导管202形式的蓄积器比后部空间250大的多，使得后部空间250获得大体恒定的压力并且因此使撞击活塞230在其向前和返回运动期间都获得大体恒定的加速度。大体恒定的压力产生大体恒定的反作用力，从而使撞击机构205中的振动最小化。

撞击活塞230因此在撞击机构壳体210中向后移动并且当后活塞部236已经经过控制通路282时，控制通路282和控制导管284与中间空间260而非后部空间250连通。中间空间260经由第一排气通路290与大气持续地连通，使得控制导管284中的压缩空气流出到大气中并且控制导管284中的压力大体减小到大气压力。当控制导管284中的压力减小时，第一阀装置246返回至其关闭的空闲位置并且停止向前部空间240供给压缩空气。然而，只要前部空间240中的空气的能量和撞击活塞230中的动能大于后部空间250中的后活塞部236上的压力，撞击活塞230就将在撞击机构壳体210中向后移动。最后，撞击活塞230向后移动远到使得前活塞部232的第一部分233位于第二排气通路292后面，使得第二排气通路292与前部空间240连通。以此方式，前部空间240通过第二排气通路292排气。通过第二排气通路292排放的空气因此具有相对低的压力并且因此具有较低的能量。这减小了来自锤装置200的噪声发出并且获得了较高的效率。当后部空间250中的压缩空气对撞击活塞230进行作用并且撞击活塞230向前移动时，前部空间240被压缩。由于前部空间240经由第二排气通路292被排气，所以基本上不存在使撞击活塞230的向前运动显著减速的压缩空气。前部空间240在第一阀装置246处于其关闭的空闲位置时的全部时间期间还经由第一阀装置246的排气装置248被排气，这使撞击活塞230的向前运动的减速进一步最小化。通过构造根据本发明的锤装置200，获得了撞击活塞230的位置与向前部空间240的压缩空气供给的控制之间的最佳正时，以此方式，防止了当锤装置200处于使用状态时撞击活塞230的机械式停止。

为了将锤装置200关断，伺服阀258被禁用并且第二阀装置257关闭。通过在关断期间对向锤装置200的所有压缩空气供给进行节流，内部泄漏在锤装置200关断时被最小化。第二阀装置257包括排气功能。当第二阀装置257已经关闭时，后部空间250因此通过排气功能被排气，以使后部空间250中的压缩空气量在锤装置200的下一次启动时最小化。通过使后部空间250排气，锤装置200的每次新的启动时的供给电力需求被最小化。当锤装置200被关断时，撞击活塞230的最终的向后运动通过前活塞部232的第一部分233被撞击机构壳体210的直径转变处的接触表面216抵挡而停止。

图3a示出了与根据本发明的实施方式的气动锤装置200有关的方法的流程图。锤装置200包括连接装置256和撞击机构205，连接装置256设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管202。撞击机构205包括撞击机构壳体210和设置成用于在所述撞击机构壳体210内进行往复运动的撞击活塞230，撞击活塞230具有前活塞部232和后活塞部236，其中，前活塞部232对设置在锤装置200处的插入工具224进行作用，其中，撞击活塞230和撞击机构壳体210共同形成前部空间240和后部空间250，其中，前部空间240在后方由前活塞部232限界并且后部空间250在前方由后活塞部236限界，其中，所述压缩空气导管202设置成与后部空间250经由撞击机构壳体210中的第一通路252气流连通，并且其中，所述压缩空气导管202设置成与前部空间240经由撞击机构210中的第二通路242气流连通，在第二通路242处设置有第一阀装置246。

该方法包括第一方法步骤s301。步骤s301包括通过控制装置280来控制第一阀装置246，其中，控制装置280设置成在撞击活塞230的往复运动期间交替地分别受到所述后部空间250的空气压力和在撞击机构壳体210、前活塞部232和后活塞部236之间形成的中间空间260的空气压力，其中，控制装置280基于所述空气压力控制所述第一阀装置246。在该方法的步骤s301后，该方法结束。

图3b示出了与根据本发明的实施方式的动力锤装置200有关的方法的流程图。锤装置200包括连接装置256和撞击机构205，连接装置256设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管202。撞击机构205包括撞击机构壳体210和布置成在所述撞击机构壳体210内进行往复运动的撞击活塞230，撞击活塞230具有前活塞部232和后活塞部236，其中，前活塞部232对设置在锤装置200处的插入工具224进行冲击，其中，撞击活塞230和撞击机构壳体210共同形成前部空间240和后部空间250，其中，前部空间240在后方由前活塞部232限界并且后部空间250在前方由后活塞部236限界，其中，所述压缩空气导管202设置成与后部空间250经由撞击机构壳体210中的第一通路252气流连通，并且其中，所述压缩空气导管202设置成与前部空间240经由撞击机构壳体210中的第二通路242气流连通，在第二通路242处设置有第一阀装置246。

该方法包括第一方法步骤s310。步骤s310包括通过启动向撞击机构壳体210的后部空间250的压缩空气供给而使锤装置200启动。在执行该方法步骤s310之后，执行后续的方法步骤s320。

方法步骤s320包括提供撞击活塞230在撞击机构壳体210中的朝向撞击活塞230的向前位置的向前运动，其中在该向前位置，撞击机构230对设置在锤装置200处的插入工具224进行撞击。在方法步骤s320之后执行后续的方法步骤s330。

方法步骤s330包括通过控制第一阀装置246使其打开并且将压缩空气供给至前部空间240而提供撞击活塞230的返回运动。当后活塞部236已经经过设置在撞击机构壳体210中的控制装置280、使得控制装置280与后部空间250连通并且因此受到后部空间250中的压力时，第一阀装置246被控制到打开位置。以此方式，在前部空间240中实现了压力累积，该压力对前活塞部232进行作用，使得撞击活塞230在撞击机构壳体210中向后移动。在方法步骤s330之后执行后续的方法步骤s340。

方法步骤s340包括通过控制第一阀装置246使得其关闭并且停止向前部空间240供给压缩空气而控制撞击活塞230的返回运动。当后活塞部236在其向后运动期间已经经过控制装置280、使得控制装置280与在撞击机构壳体210、前活塞部232和后活塞部236之间形成的中间空间260连通并且因此受到中间空间260中的压力时，第一阀装置246被控制到关闭位置。当第一阀装置246已经关闭时，撞击活塞230通过其自身的动能在撞击机构壳体210中继续向后移动，直到后部空间250的压力使撞击活塞230的向后运动完全减速为止。在方法步骤s340之后执行后续的方法步骤s350。

方法步骤s350包括在第一阀装置246关闭时使前部空间240排气，以使撞击活塞230被再次向前推进时的减速效果最小化。在方法步骤s350之后执行后续的方法步骤s360。

方法步骤s360包括通过中断向撞击机构壳体210供给压缩空气并且使撞击机构壳体210排气而将锤装置200关断。该方法在方法步骤s360之后结束。

出于对本发明进行说明和描述的目的，提供了本发明的优选实施例的上述说明。并不意图详尽或将本发明局限于所描述的变型。明显地，多种改型和变型对本领域技术人员来说是显而易见的。选择和描述实施方式以最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而可使本领域的技术人员通过各个实施方式来理解本发明并做出适合于期望的应用的各种改型。

Claims (15)

1.一种气动锤装置(100，200)，包括连接装置(156，256)和撞击机构(105，205)，其中，所述连接装置(156，256)设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管(102，202)，所述撞击机构(105，205)包括撞击机构壳体(210)和设置成用于在所述撞击机构壳体(210)中进行往复运动的撞击活塞(230)，所述撞击活塞(230)具有前活塞部(232)和后活塞部(236)，其中，所述前活塞部(232)对设置在所述锤装置(200)中的插入工具(124，224)进行作用，其中，所述撞击活塞(230)和所述撞击机构壳体(210)共同形成前部空间(240)和后部空间(250)，其中，所述前部空间(240)在后方由所述前活塞部(232)限界，并且所述后部空间(250)在前方由所述后活塞部(236)限界，其中，所述压缩空气导管(102，202)布置成与所述后部空间(250)经由所述撞击机构壳体(210)中的第一通路(252)气流连通，并且其中，所述压缩空气导管(102，202)布置成与所述前部空间(240)经由所述撞击机构壳体(210)中的第二通路(242)气流连通，在所述第二通路(242)处设置有第一阀装置(246)，

其特征在于，所述撞击活塞(230)构造成使得在所述前活塞部(232)、所述后活塞部(236)和所述撞击机构壳体(210)之间形成中间空间(260)，其中，控制装置(280)设置成在所述撞击活塞(230)的往复运动期间交替地分别受到所述后部空间(250)的空气压力和所述中间空间(260)的空气压力，并且其中，所述控制装置(280)设置成基于所述空气压力来控制所述第一阀装置(246)以向所述前部空间(240)交替地供给压缩空气，从而实现所述撞击活塞(230)的返回运动。

2.根据权利要求1所述的气动锤装置，包括第一排气通路(290)，所述第一排气通路(290)布置在所述撞击机构壳体(210)处以在所述中间空间(260)处保持大气压力。

3.根据权利要求1或2所述的气动锤装置，其中，所述控制装置(280)包括设置在所述撞击机构壳体(210)处的控制通路(282)以及设置在所述控制通路(282)与所述第一阀装置(246)之间的控制导管(284)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，包括第二排气通路(292)，所述第二排气通路(292)设置在所述撞击机构壳体(210)处，使得当所述控制装置(280)与所述中间空间(260)连通时，所述第二排气通路(292)与所述前部空间(240)连通。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，包括供给导管(272)，所述供给导管(272)设置成与所述压缩空气导管(202)和所述第一阀装置(246)气流连通。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，其中，所述连接装置(156，256)包括第二阀装置(257)，所述第二阀装置(257)设置成与所述空气导管(202)连接以用于控制压缩空气的供给。

7.根据权利要求6所述的气动锤装置，包括致动装置(258)，所述致动装置(258)设置成与所述第二阀装置(257)连通，以手动地实现所述第二阀装置(257)的打开和关闭。

8.根据权利要求7所述的气动锤装置，其中，所述致动装置(258)是伺服阀。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，包括设置成用于所述前部空间(240)的排气的排气装置(248)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，包括设置在所述插入工具(224)与所述撞击活塞(230)的所述前活塞部(232)之间的中间块(228)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的气动锤装置，包括用于所述插入工具(224)的旋转的旋转机构。

12.一种与气动锤装置(100，200)有关的方法，所述气动锤装置(100，200)包括连接装置(156，256)和撞击机构(105，205)，其中，所述连接装置(156，256)设置成用于连接至外部压缩空气源的压缩空气导管(102，202)，所述撞击机构(105，205)包括撞击机构壳体(210)和设置成用于在所述撞击机构壳体(210)中进行往复运动的撞击活塞(230)，所述撞击活塞(230)还包括前活塞部(232)和后活塞部(236)，其中，所述前活塞部(232)对设置在所述气动锤装置(200)中的插入工具(124，224)进行作用，其中，所述撞击活塞(230)和所述撞击机构壳体(210)共同形成前部空间(240)和后部空间(250)，其中，所述前部空间(240)在后方由所述前活塞部(232)限界，并且所述后部空间(250)在前方由所述后活塞部(236)限界，其中，所述压缩空气导管(102，202)布置成与所述后部空间(250)经由所述撞击机构壳体(210)中的第一通路(252)气流连通，并且其中，所述压缩空气导管(102，202)布置成与所述前部空间(240)经由所述撞击机构壳体(210)中的第二通路(242)气流连通，在所述第二通路(242)处设置有第一阀装置(246)，其中，所述方法包括以下步骤：

-通过控制装置(280)控制所述第一阀装置(246)，其中所述控制装置(280)设置成在所述撞击活塞(230)的往复运动期间交替地分别受到所述后部空间(250)的空气压力和形成在所述撞击机构壳体(210)、所述前活塞部(232)与所述后活塞部(236)之间的中间空间(260)的空气压力，其中，所述控制装置(280)基于所述空气压力来控制所述第一阀装置(246)。

13.根据权利要求12所述的与气动锤装置(100，200)有关的方法，还包括以下步骤：

-控制所述第一阀装置(246)，使得当所述撞击活塞(230)定位成使得所述控制装置(280)与所述后部空间(250)连通时，所述第一阀装置(246)打开并向所述前部空间(240)供给压缩空气，从而实现所述撞击活塞(230)在所述撞击机构壳体(210)中的向后运动。

14.根据权利要求12或13所述的与气动锤装置(100，200)有关的方法，还包括以下步骤：

-控制所述第一阀装置(246)，使得当所述撞击活塞(230)定位成使得所述控制装置(280)与所述中间空间(260)连通时，所述第一阀装置(246)关闭。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的与气动锤装置(100，200)有关的方法，还包括以下步骤：

-当所述第一阀装置(246)关闭时，对所述前部空间(240)进行排气。