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Die Erfindung betrifft ein fluidbetriebenes Bearbeitungswerkzeug mit einem zylindrischen Gehäuse mit einem Anschluss für ein Druckfluid, einer mit dem Anschluss verbundenen Druckfluidleitung in dem Gehäuse, einem axial zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung mit einer Oszillationsfrequenz hin- und herbewegbaren Kolben, der in einer Endstellung auf ein axial bewegbar gelagertes Werkzeug mit einer Auftreffgeschwindigkeit aufschlägt und der in seiner Ausgangsstellung für seine Bewegung zum Werkzeug hin in einem ersten Volumen einseitig mit dem Druckfluid beaufschlagbar ist, wobei in der Endstellung das erste Volumen über eine Entlastungsleitung drucklos steuerbar ist und ein zweites Volumen zwischen Kolben und Werkzeug mit dem Druckfluid zur Rückstellung des Kolbens in die Ausgangsstellung beaufschlagbar ist.
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Ein derartiges Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise aus der
DE 41 34 917 C1 bekannt.
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Ein derartiges fluidbetriebenes Bearbeitungswerkzeug dient zur hämmernden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche zur Erhöhung deren Betriebsfestigkeit bei zyklisch belasteten Bauteilen, insbesondere zur Erhöhung der Betriebsfestigkeit einer mit einem Schweißmaterial gefüllten Schweißnaht. Durch das vibrierende Hämmern mit einer Amplitude von bis zu 2 mm wird das bearbeitete Material an der Oberfläche verdichtet und es werden aufgrund einer Ermüdung des Materials entstandene Risse geschlossen. Untersuchungen haben ergeben, dass es realistisch ist anzunehmen, dass Schweißnähte, die ihre prognostizierte Standzeit erreicht haben, durch die meist mit einem tragbaren Handgerät erfolgende nachträgliche Bearbeitung eine verlängerte Standzeit von bis zum 4fachen der ursprünglichen Standzeit erhalten können. Es ist daher möglich, auch durch eine nachträgliche Bearbeitung derartiger Schweißnähte eine Erneuerung von Bauwerken, beispielsweise geschweißten Stahlbrücken, um einen deutlichen Zeitraum hinauszuzögern. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die hämmernde Bearbeitung reproduzierbar mit einer möglichst optimalen Einstellung erfolgt. Neben der nachträglichen Bearbeitung einer Schweißnaht ist auch deren Verfestigung unmittelbar nach ihrer Herstellung möglich. Das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug kann daher auch als feste Einrichtung, beispielsweise in einer Schweißvorrichtung, installiert sein.
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Die bisher bekannten, eher empirisch entwickelten Verfahren sehen ein vibrierendes Hämmern einer Werkstückoberfläche vor, das mit ganz unterschiedlichen Bearbeitungsfrequenzen erfolgt. So ist es beispielsweise bekannt, das Bearbeitungswerkzeug mit einem piezoelektrischen oder magnetorestriktiven Antrieb mit einer Ultraschallfrequenz zu betreiben. Andererseits ist es bekannt, die hämmernde Bearbeitung auch mit sehr niedrigen Frequenzen im Bereich von 10 bis 50 Hz durchzuführen.
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Bei dem aus der
DE 41 34 917 C1 bekannten Bearbeitungswerkzeug wird der oszillierende Kolben auf der vom Werkzeug abgewandten Seite durch die Kompression eines sich in einem abgeschlossenen Volumen befindlichen Fluides, beispielsweise Luft, abgebremst. Durch die Kompression wird in dem Volumen ein Druck aufgebaut, der den Kolben abbremst und ihn wieder auf das Werkzeug zu beschleunigt. Nachteilig ist jedoch, dass dies je nach bearbeitetem Material zu unterschiedlich intensiven Schlägen des Bearbeitungswerkzeuges führt, da insbesondere vom Werkstück reflektierte Impulse, die über das Werkzeug auf den Kolben übertragen werden, nicht kompensiert werden können.
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Ein Bearbeitungswerkzeug der eingangs erwähnten Art wird mit einem Druckfluid, insbesondere mit einem komprimierten Gas, vorzugsweise Druckluft, betrieben. Das Bearbeitungswerkzeug weist dabei einen in einem zylindrischen Gehäuse axial oszillierend bewegbaren Kolben auf, der mit dem Druckfluid, insbesondere der Druckluft, axial gegen das Werkzeug beschleunigt wird. Das Werkzeug ist so gelagert, dass es in der gewünschten Hämmeramplitude axial bewegbar ist. Durch den mit der Druckluft beschleunigten Kolben wird mechanisch auf das Werkzeug geschlagen, das den Impuls über eine Werkzeugspitze, die insbesondere kugelförmig ausgebildet sein kann, auf das zu bearbeitende Werkstück weitergibt. Die oszillierende Bewegung des Kolbens wird dabei dadurch erreicht, dass die Druckluft in ein Volumen zwischen Kolben einerseits und einen Anschlag andererseits eingedrückt wird, wodurch der Kolben in Richtung des Werkzeugs beschleunigt wird. Kurz vor dem Auftreffen auf das Werkzeug wird das die Beschleunigung hervorrufende erste Volumen durch die Verbindung mit einer Entlastungsleitung beispielsweise mit der Umgebungsluft verbunden, also gegenüber der Umgebung drucklos gemacht. Gleichzeitig kann in ein zweites Volumen des Kolbens, das zwischen dem Kolben und dem Werkzeug liegt, die Druckluft eingeleitet werden, sodass die Rückstellbewegung des Kolbens durch die Druckluft verursacht wird. Auf diese Weise gelingt eine reproduzierbare Oszillation des Kolbens, der seine Oszillationsbewegung auf das Werkzeug überträgt, sodass über das Werkzeug das Material des Werkstücks hämmernd bearbeitet wird.
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Es ist versucht worden, eine reproduzierbare Verstellung der über die Werkzeugspitze in das Werkstück eingeleiteten Kräfte dadurch zu gewährleisten, dass eine Frequenzänderung bzw. -einstellung über eine Einstellung des Druckes des Druckfluids, insbesondere einer Druckluft, erfolgt. Eine derartige Einstellung über die Einstellung des Druckfluids ist jedoch problematisch, weil der Druck des Druckfluids nicht zuverlässig einstellbar ist. Die Einstellung der Arbeitsbedingungen mit Hilfe der Veränderung des Arbeitsdrucks gelingt somit nicht in der gewünschten reproduzierbaren Weise, sodass die Anwendung der hämmernden Bearbeitung zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit für belastete Bauteile, beispielsweise Bauwerke, erheblich in Frage steht. Eine Zulassung einer verlängerten Standzeit für sicherheitsrelevante Bauteile kann nur erhalten werden, wenn das Ergebnis der Bearbeitung als reproduzierbar garantiert werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fluidbetriebenen Bearbeitungswerkzeug der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass die einzelnen Schläge des Bearbeitungswerkzeuges auf das Werkstück möglichst reproduzierbar erfolgen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein fluidbetriebenes Bearbeitungswerkzeug der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben in seiner Ausgangsstellung an einem festen, zur Veränderung der Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf das Werkzeug axial einstellbar ausgebildeten Anschlag anliegt und dass die Entlastungsleitung eine Entlastungsleitung des Gehäuses ist. Alternativ zeichnet sich ein gattungsgemäßes fluidbetriebenes Bearbeitungswerkzeug erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Kolben in seiner Ausgangsstellung an einem festen Anschlag anliegt und der Abstand des Werkzeugs von dem Anschlag zur Veränderung der Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf dem Werkzeug axial einstellbar ausgebildet ist und dass die Entlastungsleitung eine Entlastungsleitung des Gehäuses ist.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Qualität der Bearbeitung davon abhängt, dass ein geeignet dimensionierter definierter Impuls für jeden Hammerschlag auf das Werkstück ausgeübt werden sollte. Da die Größe des ausgeübten Impulses das Produkt von Masse und Geschwindigkeit ist, wobei die beschleunigte Masse unverändert bleibt, bedarf es einer definierten Einstellung der Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf dem Werkzeug. Hierbei wird eine solche Führung des Kolbens und des Werkzeugs vorausgesetzt, dass eine komplette Impulsübertragung eines elastischen Stoßes auf die Werkzeugspitze für jeden Hammerschlag angenommen werden kann.
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Die Einstellung des Anschlags erfolgt in konstruktiv einfacher Weise bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug dadurch, dass sich der Anschlag als stirnseitige Abschlussfläche an einem axial aus dem Gehäuse herausragenden, mit einem Betätigungselement versehenen, in das Gehäuse mit einem Außengewinde eingeschraubten Bolzen befindet. Durch Drehung des Bolzens an dem Betätigungselement kann die Verstellung des Anschlags in definierter Weise erfolgen.
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Durch die Verstellung des Anschlages wird die Beschleunigungsstrecke für den mit dem Druckfluid, insbesondere der Druckluft beaufschlagten Bolzen eingestellt. Bei einer nur sehr kurzen Beschleunigungsstrecke wird eine geringere Endgeschwindigkeit, also Auftreffgeschwindigkeit, des Bolzens produziert als bei einer längeren Beschleunigungsstrecke. Da die an den Anschluss des Geräts angeschlossene Druckfluidquelle vorzugsweise einen immer konstanten Druck ausübt, ergibt sich somit eine definierte und reproduzierbare Einstellmöglichkeit für die Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf dem Werkzeug, also eine definierte Größe des über das Werkzeug auf das Werkstück ausgeübten Hämmerimpulses.
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Um die definierten Bedingungen zu gewährleisten ist es zweckmäßig, wenn die Beaufschlagung des ersten Volumens mit dem Druckfluid und die einsetzende Entlastung des ersten Volumens von dem Druck des Druckfluids beim Auftreffen auf das Werkzeug definiert gesteuert wird, vorzugsweise durch die Bewegung des Kolbens selbst. Da andererseits der Kolben zweckmäßigerweise mit seinem festen Material, insbesondere Metallmaterial, an dem ersten Anschlag, der ebenfalls vorzugsweise aus Metall gebildet ist, anschlagen soll, ist es vorteilhaft, das erste Volumen mit wenigstens einem ersten axialen Kanal des Kolbens auszubilden, der über eine Ringnut mit der Druckfluidleitung in dem Gehäuse verbindbar ist.
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Aus den gleichen Gründen kann auch das zweite Volumen mit wenigstens einem zweiten axialen Kanal des Kolbens gebildet sein, der über eine Ringnut mit der Entlastungsleitung oder der Druckfluidleitung verbindbar ist.
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Durch die Verstellung des Anschlags wird die Frequenz der oszillierenden axialen Bewegung des Kolbens verändert. Die sich für die Bearbeitung der Schweißnähte einer geschweißten Stahlkonstruktion mit einem Werkzeug mit einer kugelförmigen Werkzeugspitze mit einem Durchmesser zwischen 1 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm, einstellende optimale Arbeitsfrequenz liegt zwischen 150 und 300 Hz. Es ist daher möglich, über eine Messung der Vibrationsfrequenz des Bearbeitungswerkzeugs eine Information über die Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf dem Werkzeug, also über die Größe des Bearbeitungsimpulses, zu erhalten. Zur Sicherung der Qualität kann es sinnvoll sein, die Geschwindigkeit des Kolbens während der Bewegung in Richtung Werkzeug mit in das Gehäuse eingesetzten Sensoren zu messen. Neben der indirekten Messung über die Vibrationsfrequenz ist auch eine direkte Messung der Geschwindigkeit möglich, wenn die Sensoren durch axial um eine definierte Strecke zueinander versetzten Lichtschranken mit einer geringen Ansprechgeschwindigkeit gebildet sind. Die Lichtschranken können dabei vorzugsweise so angeordnet sein, dass ihre Strahlen einen in der Ausgangsstellung des Kolbens freien Raum zwischen Kolben und Werkzeug durchqueren und bei Annäherung des Kolbens an das Werkzeug von einer in Richtung Werkzeug zeigenden Kante des Kolbens unterbrochen werden.
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Bei einer Verwendung von entsprechend schnell reagierenden Lichtschranken kann eine ausreichend exakte Geschwindigkeitsmessung der Bewegung des Kolbens durch eine Zeitmessung zwischen zwei auftretenden Impulskanten vorgenommen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Impulsgröße der jeweiligen Hämmerimpulse in einer vorbestimmten Bandbreite zu halten und beispielsweise am Gerät ein Alarmsignal auszulösen, wenn die Impulsgröße eine Soll-Bandbreite verlässt.
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Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, die gemessenen Geschwindigkeiten abzuspeichern und zu dokumentieren, um so Belege für die ordnungsgemäße Durchführung der Materialbearbeitung zu erstellen.
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Ferner ist es möglich, bei der Verwendung der Sensoren eine Regeleinrichtung vorzusehen, durch die die Geschwindigkeit der Bewegung des Werkzeugs bzw. der Werkzeugspitze in einem engen Regelbereich konstant gehalten wird, um so die gleich bleibende Qualität der Werkstückbearbeitung zu sichern.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht mit einer teilweisen Schnittdarstellung eines Bearbeitungswerkzeugs in Form eines Handgeräts;
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2a eine vergrößerte Darstellung des in 1 dargestellten Vertikalschnitts in einer Ausgangsstellung eines pneumatisch oszillierend antreibbaren Kolbens;
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2b einen Horizontalschnitt durch die in 2a dargestellte Anordnung;
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3a einen Vertikalschnitt gemäß 2a, jedoch in einer Zwischenstellung des axial bewegbaren Kolbens;
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3b einen Horizontalschnitt durch die in 3a dargestellte Anordnung;
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4a einen Vertikalschnitt gemäß 2a, jedoch mit dem Kolben in einer Endstellung;
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4b einen Horizontalschnitt durch die in 4a dargestellte Anordnung;
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5 eine vergrößerte Darstellung des in 1 geschnitten dargestellten Teils des Werkzeugs zur Erläuterung einer integrierten Geschwindigkeitsmessung mit zwei axial versetzten Lichtschranken.
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Das in 1 als Handgerät dargestellte Bearbeitungswerkzeug weist ein horizontal angeordnetes, zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 1 auf, das im Bereich eines Handgriffs 2, über den eine Druckluftzuführung an einem Druckluftanschluss 3 erfolgt, mit einer radialen Verdickung versehen ist. Das Gehäuse 1 erstreckt sich einerseits bis zu einer Gehäusespitze 4 und auf der anderen Seite des Handgriffs 2 bis zu einem axialen Abschluss 5, aus dem ein Bolzen 6 mit einem als Betätigungsknopf 7 ausgebildeten Betätigungselement herausragt. Der Bolzen 6 erstreckt sich durch die Länge des Gehäuses 1 bis zu einem mit einem Außengewinde 8 versehenen, verdickten Endstück 9, das in eine entsprechende Gewindeaufnahme eines die Gehäusespitze 4 bildenden Gehäuseteils 10 eingeschraubt ist. Das Gehäuseteil 10 selbst ist in ein Basisstück 11 des Gehäuses 1 eingeschraubt. Das Endstück 9 des Bolzens 6 bildet eine plane Stirnfläche, die einen Anschlag 12 für einen in einem zentrischen Kanal 13 axial hin- und herbewegbaren Kolben 14 dient. Der Kolben 14 ist in 1 in einer Ausgangsstellung dargestellt, in der der Kolben mit einer Stirnfläche an dem Anschlag 12 anliegt. Somit befindet sich zwischen einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Kolbens 14 und einer planen Stirnfläche an einem Schaft 15 eines Werkzeugs 16 ein freier Raum 17. Das Werkzeug 16 ragt mit einer kugelförmig abgeschlossenen Werkzeugspitze 18 aus dem Gehäuse 1 heraus. Der Schaft 15 ist in einer Führungshülse axial bewegbar gelagert, die in das Gehäusestück 10 im Bereich der Gehäusespitze 4 eingeschraubt ist. Auf ein Außengewinde der Führungshülse ist eine Überwurfmutter 20 aufgeschraubt, die eine Kammer 21 abschließt, in der ein radialer Flansch 22 des Werkzeugs 16 axial bewegbar ist. Die Kammer 21 kann eine Bewegung des Werkzeugs 16 von bis zu 2 mm gestatten. Da das Werkzeug 16 im Betrieb auf der Werkstückoberfläche anliegt, findet eine tatsächliche Bewegung der Werkzeugspitze 18 in das Material des Werkstücks hinein nur um Bruchteile eines Millimeters statt.
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In dem freien Raum 17 zwischen dem Kolben 14 und dem Werkzeug 16 sind zwei Lichtschranken 23 axial um ein gewisses Maß versetzt angeordnet, wie dies unten näher erläutert wird.
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In dem Gehäuse 1 befindet sich um den Bolzen 6 herum eine Ringleitung 24, über die Druckluft in den Bereich des Kolbens 14 gelangt, wie anhand der nachstehenden Figuren erläutert werden wird.
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An dem Griff 2 des Gehäuses 1 befindet sich eine Starttaste 25, mit der ein in der Zuführungsleitung die Druckluft vom Druckluftanschluss 3 liegendes Ventil geöffnet werden kann, um das Gerät mit Druckluft zu versorgen. Eine Einstellschraube an einer Unterseite des Handgriffs 2 erlaubt die Einstellung des Drucks der zugeführten Druckluft.
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Mit dem Betätigungsknopf 7 lässt sich der Bolzen 6 drehen, sodass er mit seinem Außengewinde 8 des Endstücks 9 relativ zu dem Gehäuseteil 10 verdrehbar ist, wodurch sich die axiale Lage des Anschlags 12 ändert.
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Die 2a und 2b verdeutlichen, dass der Kolben 14 mit zwei zum Anschlag 12 hin offenen ersten axialen Kanälen 26 versehen ist, die als axiale Sackbohrungen ausgeführt sind. Die beiden ersten axialen Kanäle 26 kommunizieren mit einer umlaufenden ersten Ringnut 27, die an der Mantelfläche des Kolbens 14 umläuft. 2a verdeutlicht, dass – um 90° verdreht – der Kolben 14 zwei weitere zweite axiale Kanäle 28 aufweist, die zum Werkzeug 16 hin offen als Sackkanäle ausgebildet sind und an ihren geschlossenen Enden mit einer umlaufenden zweiten Ringnut 29 in der Mantelfläche des Kolbens 14 kommunizieren.
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In den 2a und 2b ist die Ausgangsstellung des Kolbens 14 dargestellt. In dieser Ausgangsstellung liegt der Kolben 14 an dem Anschlag 12 flächig an. Der Anschlag 12 verschließt daher die offenen Enden der ersten axialen Kanäle 26.
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2a verdeutlicht, dass mit der Ringleitung 24 zur Zuführung der Druckluft (des Druckfluids) zwei axial verlaufende Druckfluidleitungen 30 in Verbindung stehen. Die Druckfluidleitungen 30 sind mit ersten Querbohrungen 31 und zweiten Querbohrungen 32 versehen, wobei sich die ersten und zweiten Querbohrungen 31, 32 in einem vorbestimmten axialen Abstand zueinander befinden. Die Querbohrungen 31, 32 sind an der Außenseite des Gehäuses 1 mit jeweils einem Stopfen 33 verschlossen, setzen sich jedoch nach radial innen als Durchgangsbohrungen fort, die mit den Ringnuten 27, 29 fluchten können.
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In der in 2a dargestellten Ausgangsstellung des Kolbens 14 fluchtet die von der Gehäusespitze 4 entferntere erste Querbohrung 31 mit der ersten Ringnut 27, sodass die über die Druckfluidleitungen 30 zugeführte Druckluft über die erste Ringnut 27 in die ein erstes Volumen bildenden ersten axialen Kanäle 26 gelangt. 2b zeigt, dass in dem Gehäuse 1 um 90° zu den Druckfluidleitungen 30 verdreht zwei Entlastungsleitungen 34 vorgesehen sind, die als axiale Kanäle zur Gehäusespitze 4 verlaufen und in einem konisch spitz zulaufenden Wandstück in die Umgebung münden.
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Auch die Entlastungsleitungen 34 weisen an ihren Enden dritte Querbohrungen 35 auf, die radial außen mit einem Stopfen 33 verschlossen sind, jedoch eine nach radial innen verlaufende Durchgangsbohrung aufweisen, die mit den Ringnuten 27, 29 kommunizieren können.
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2b verdeutlicht, dass in der Ausgangsstellung die zweite Ringnut 29 mit den Entlastungsleitungen 34 kommuniziert, sodass die zweiten axialen Kanäle 28 entlüftet sind, d. h. einen Umgebungsdruck aufweisen. Die zweite axialen Kanäle 28 bilden ein zweites Volumen des Kolbens 14, das sich von dem Kolben 14 bis zum Werkzeug 16 erstreckt.
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Da das Druckfluid (die Druckluft) über die Ringleitung 24 und die Druckfluidleitungen 30 in die ersten axialen Kanäle 26 des Kolbens 14 in den in den 2a und 2b dargestellten Ausgangsstellung eindringt, entsteht in dem durch die ersten axialen Kanäle 26 gebildeten ersten Volumen ein Überdruck, der dem zugeführten Druck der Druckluft entspricht. Der Überdruck drückt den Kolben 14 von dem Anschlag 12 weg, sodass der Kolben 14 von dem Anschlag 12 in Richtung Werkzeug 16 beschleunigt wird. Da das durch die zweiten axialen Kanäle 28 gebildete zweite Volumen drucklos ist, wird dieser Bewegung kein durch die Druckluft verursachter Gegendruck entgegengesetzt.
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Bei der in den 3a und 3b dargestellten Zwischenstellung hat sich der Kolben 14 um ein gewisses Maß von dem Anschlag 12 entfernt, ist aber noch nicht an dem Werkzeug 16 angekommen. Der Kolben 14 hat sich auf der zurückgelegten Strecke bereits beschleunigt und erreicht mit seiner vorderen Kante 36 die erste Lichtschranke 23. Die bis zur ersten Lichtschranke 23 zurückgelegte Strecke des Kolbens 14 ist abhängig von der Einstellung des Anschlags 12. Ist der Anschlag 12 durch Drehen des Betätigungsknopfes 7 von dem Werkzeug 16 weiter entfernt worden, hat sich die Beschleunigungsstrecke vergrößert, sodass der Kolben 14 bei Erreichen der ersten Lichtschranke 23 eine höhere Geschwindigkeit hat als bei einer kürzeren Beschleunigungsstrecke durch einen in Richtung Werkzeug 16 verstellten Anschlag 12. In der beschleunigten Zwischenstellung, die in den 3a und 3b dargestellt ist, sind die beiden Ringnuten 27, 29 mit keiner der Querbohrungen 31, 32, 35 verbunden, sodass die eingestellten Druckverhältnisse – abgesehen von der Expansion des ersten Volumens und der Komprimierung des zweiten Volumens – konstant bleiben.
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4 zeigt die Endstellung des Kolbens 14, der nunmehr auf das Werkzeug 16 aufschlägt. Es ist erkennbar, dass die das erste Volumen bildenden ersten axialen Kanäle 26 nunmehr mit den Entlastungsleitungen 34 über die erste Ringnut 27 kommunizieren (4b), während die das zweite Volumen bildenden zweiten axialen Kanäle 28 über die zweite Ringnut 29 mit den Druckfluidleitungen 30 verbunden sind, sodass in die zweiten axialen Kanäle 28 nun das Druckfluid (die Druckluft) aus der Druckfluidleitung 30 eingedrückt wird, während die ersten axialen Kanäle 26 über die Entlastungsleitungen 34 druckentlastet werden und Atmosphärendruck annehmen. In dieser Konstellation stößt sich der Kolben 14 aufgrund des elastischen Rückstoßes von dem Werkzeug 16 und insbesondere aufgrund der in die zweiten axialen Kanäle 28 eingeleiteten Druckluft von dem Werkzeug 16 ab und beschleunigt sich in Richtung Anschlag 12, um so in die Ausgangsstellung zurückzukehren.
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Es ist erkennbar, dass die für die Oszillation des Kolbens 14 benötigte Druckluftsteuerung durch die Bewegung des Kolbens 14 selbst verursacht wird, sodass ein selbst schwingendes oszillierendes System entsteht.
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Durch den Aufprall des Kolbens 14 auf das Werkzeug 16 wird dieses im Rahmen der durch die Kammer 21 begrenzten Bewegungsmöglichkeit axial in Richtung Werkzeugspitze 18 geschlagen. Im ordnungsgemäßen Zustand soll die Werkzeugspitze 18 gegen das zu behandelnde Werkstück, insbesondere eine Schweißnaht, gedrückt werden, sodass der Behandlungsimpuls über das Werkzeug 16 in das Material des Werkstücks übertragen wird, wodurch das Werkstück etwas eingedrückt und an seiner Oberfläche verdichtet wird.
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Wird das Werkzeug 16 nicht gegen das Material des Werkstücks gedrückt, überträgt sich der vom Kolben 14 ausgeübte Hammerschlag über den Flansch 22 auf die stirnseitige Abschlusswand der Überwurfmutter 20, die dadurch zerstört werden kann.
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Es ist daher vorteilhaft, wenn die Überwurfmutter 20, wie in den 2a bis 4a dargestellt, eine Öffnung 37 zur Zuführung der Druckluft, wie sie über den Druckluftanschluss 3 in das Gerät eingeführt wird, aufweist. Die Druckluft bildet in der Kammer 21 ein Luftpolster aus, das den Hammerschlag relativ zu der Überwurfmutter 20 abfedert, sodass das Gerät auch ohne Belastung durch Aufsetzen auf das Werkstück in Betrieb genommen werden kann, ohne die Gefahr einer Zerstörung der Überwurfmuter 20 hervorzurufen.
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Die vergrößerte Darstellung der 5 verdeutlicht die Länge der Messtrecke, die sich aus dem axialen Versatz der beiden Lichtschranken 23 in dem Raum 17 ergibt, der in der Ausgangsstellung des Kolbens 14 frei ist, sodass eine Unterbrechung der Strahlen der Lichtschranken 23 erst durch die sich in Richtung Werkzeug 16 bewegende vordere Kante 36 des Kolbens 14 ergibt. Die Unterbrechung durch die vordere Kante 36 des Kolbens 14 erfolgt für die beiden axial versetzten Lichtschranken 23 zeitlich nacheinander, sodass das zwischen den Impulsflanken der Lichtschrankensignale gemessene Zeitintervall ein Maß für die Geschwindigkeit des Kolbens 14 kurz vor dem Auftreffen auf dem Werkzeug 16 ist. Gemessen wird somit durch die Lichtschranken 23 eine Geschwindigkeit, die zu der Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens 14 auf das Werkzeug 16 proportional ist.
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Das gemessene Geschwindigkeitssignal stellt eine Größe dar, die ein Maß für den ausgeübten Hämmerimpuls ist. Das Signal kann in vielfältiger Weise verwendet werden, um die Qualität der Bearbeitung durch das Bearbeitungswerkzeug sicher zu stellen. Neben einer Warnfunktion für den Fall, dass ein vorgegebenes Geschwindigkeitsintervall für die Bewegung des Kolbens 14 in Richtung Werkzeug 16 verlassen wird, ist auch eine Übertragung und Abspeicherung der Messwerte zu Dokumentationszwecken möglich. Darüber hinaus ist es möglich, die gemessenen Geschwindigkeitssignale für eine Regelung des Bearbeitungswerkzeugs zu verwenden, in dem beispielsweise der Anschlag 12 in Abhängigkeit von den gemessenen Geschwindigkeitssignalen in seiner axialen Position verstellt wird. Diese automatische Verstellung kann an der Stelle der manuellen Verstellung mittels des Betätigungsknopfes 7 oder zusätzlich zu der möglichen manuellen Verstellung vorgesehen werden.
